(57)【要約】【課題】熱間スピニング加工において加工範囲の温度を均一にして、冷間では加工できないような薄肉材料でも加工が可能となり、また、ボス部の肉厚が材料肉厚に対して数倍の厚さに増肉可能となるスピニングマシンの材料加工方法を提供する。【解決手段】金属材料を回転し、複数の火口を持つメインバーナを点火して金属材料を加熱すると共に、温度測定装置によって加工範囲の複数の温度設定位置の温度を測定し、設定温度から測定実体温度を差し引いた差引値が許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを移動して１つの温度設定位置を許容温度差以下になるまで加熱し、差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置に補熱バーナを移動して加熱して許容温度差以下にすることを繰り返し、全てにおいて許容温度差以下になった場合には、金属材料を前記スピニング加工して凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成することにより、上記課題を解決する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピニングマシンにセットされた円筒形状を有する金属材料から中空の容器の凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成するために金属材料のスピニング加工を行うスピニングマシンの材料加工方法であって、
予め、前記金属材料の材質、寸法、及び加工形状に応じて前記金属材料の加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定し、
前記スピニングマシンに前記金属材料をセットし、
前記金属材料の前記円筒形状の中心線を回転中心として前記金属材料を回転し、
前記金属材料の外表面に沿って配置された複数の火口を持つメインバーナを点火して前記金属材料を加熱し始めると共に、
温度測定装置によって前記加工範囲の前記複数の温度設定位置の各々における前記温度測定を行い、
前記加工範囲の１つの温度設定位置の前記設定温度から前記１つの温度設定位置において前記温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値が予め設定された許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを前記１つの温度設定位置に移動して前記補熱バーナを作動して前記１つの温度設定位置を加熱し、前記差引値が前記許容温度差以下になるまで加熱を続け、
前記１つの温度設定位置の前記差引値が前記許容温度差以下になり、前記差引値が前記許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、前記補熱バーナを前記他の温度設定位置に移動して加熱して前記差引値を前記許容温度差以下にすることを繰り返し、
前記１つの温度設定位置に対応する前記実体温度から前記設定温度を差し引いた第２差引値が前記許容温度差より大きい場合には、冷却装置を前記１つの温度設定位置に移動して前記冷却装置を作動して前記１つの温度設定位置を冷却し、前記第２差引値が前記許容温度差以下になるまで冷却を続け、
前記複数の温度設定位置の全てにおいて前記差引値、及び前記第２差引値が前記許容温度差以下になった場合には、回転する前記金属材料の外表面に成形ローラを押し付けて前記金属材料を前記スピニング加工して湾曲させて、凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成することを特徴とするスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項２】
前記１つの温度設定位置の前記第２差引値が前記許容温度差以下になり、前記第２差引値が前記許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、前記冷却装置を前記他の温度設定位置に移動して冷却して前記第２差引値を前記許容温度差以下にすることを繰り返す請求項２に記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項３】
前記第２差引値が０以下になった場合には、前記冷却装置は、冷却を停止して原点位置に戻って待機する請求項１、又は２に記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項４】
前記金属材料を前記スピニング加工が終了するまで、前記メインバーナ、前記補熱バーナ、及び前記冷却装置は、それぞれ前記差引値、及び前記第２差引値が前記許容温度差より大きい前記温度設定位置がある場合には継続して作動する請求項１〜３のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項５】
スピニングマシンにセットされた円筒形状を有する金属材料から中空の容器の凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成するために金属材料のスピニング加工を行うスピニングマシンの材料加工方法であって、
予め、前記金属材料の材質、寸法、及び加工形状に応じて前記金属材料の加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定し、
前記スピニングマシンに前記金属材料をセットし、
前記金属材料の前記円筒形状の中心線を回転中心として前記金属材料を回転し、
前記金属材料の外表面に沿って配置された複数の火口を持つメインバーナを点火して前記金属材料を加熱し始めると共に、
温度測定装置によって前記加工範囲の前記複数の温度設定位置の各々における前記温度測定を行い、
前記加工範囲の１つの温度設定位置の前記設定温度から前記１つの温度設定位置において前記温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値が予め設定された許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを前記１つの温度設定位置に移動して前記補熱バーナを作動して前記１つの温度設定位置を加熱し、前記差引値が前記許容温度差以下になるまで加熱を続け、
前記１つの温度設定位置の前記差引値が前記許容温度差以下になり、前記差引値が前記許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、前記補熱バーナを前記他の温度設定位置に移動して加熱して前記差引値を前記許容温度差以下にすることを繰り返し、
前記複数の温度設定位置の全てにおいて前記差引値が前記許容温度差以下になった場合には、回転する前記金属材料の外表面に成形ローラを押し付けて前記金属材料を前記スピニング加工して湾曲させて、凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成することを特徴とするスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項６】
前記複数の温度設定位置は、それぞれ前記メインバーナの前記複数の火口に対応する位置である請求項１〜５のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項７】
前記メインバーナの前記複数の火口は、前記中心線に平行に前記金属材料の外表面に沿って配置される請求項１〜６のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項８】
前記温度測定装置は、前記中心線に平行に移動しながら前記加工範囲の前記複数の温度設定位置の各々における前記温度測定を行う請求項１〜７のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項９】
前記差引値が、０以下になった場合には、前記補熱バーナは、消火して原点位置に戻って待機する請求項１〜８のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１０】
前記複数の温度設定位置の前記設定温度の平均値から前記複数の温度設定位置における前記実体温度の平均値を差し引いた差引平均値が第１温度指定値に達したら、前記補熱バーナを作動して前記複数の温度設定位置の内の前記差引値が前記許容温度差より大きい前記１つの温度設定位置に移動して前記１つの温度設定位置を加熱する請求項１〜９のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１１】
前記第１温度指定値は、５０℃である請求項１０に記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１２】
前記複数の温度設定位置に対応する前記設定温度の平均値と前記実体温度の平均値の差が第２温度指定値以上になった時には、前記メインバーナを停止する請求項１〜１１のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１３】
前記複数の温度設定位置に対応する前記設定温度の平均値と前記実体温度の平均値との差が０になった時には前記メインバーナを再点火して再度前記金属材料の加熱を始める請求項１２に記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１４】
前記許容温度差は、２５℃である請求項１〜１３のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１５】
前記複数の温度設定位置の各々の間隔は、２０ｍｍである請求項１〜１４のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【請求項１６】
前記金属材料の前記スピニング加工は、加工プログラムによって行われる請求項１〜１５のいずれかに記載のスピニングマシンの材料加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピニングマシンの材料加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、また、現在、スピニングマシンで金属材料等の材料を加工する際に材料を加熱する方法は、円形バーナ、又はハーモニカ型バーナを固定して材料を加熱し、通常材料温度を測定しないか、又は測定しても材料の一点だけ温度を測定して実体温度が高ければバーナを停止し、また、実体温度が低ければバーナを点火して材料を加熱する方法であった（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の発明では、金属スピニング作業により、中空の薄肉の円筒状被加工管と一致化された端部の蓋を両側同時に形成して両端閉鎖容器を迅速に製造するための改良された設備、及び方法を開示している。
特許文献１には、円筒状被加工管の端部を、凸形状の曲面を持つ蓋に成形する円筒状被加工管成形ローラと、円筒状被加工管の端部を加熱する加熱トーチを移動させる加熱トーチ関節接合装置とを一体的に構成し、円筒状被加工管の端部の変形に応じて移動する成形ローラに合わせて加熱トーチを移動させて、筒状被加工管の端部の変形に応じて加熱することができることが開示されている。
また、特許文献１には、金属スピニング作業において補足的な熱を当然必要とする場合には、付加的な固定加熱トーチを設ければ良いこと、及び付加的な温度制御のため、水噴霧ジェットの形態の冷却装置を円筒状被加工管の両端部付近に置いても良いことも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１８５６８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された技術では、成形ローラと加熱トーチ関節接合装置とを一体的に構成して、金属スピニング作業を実施される円筒状被加工管の部分の温度の制御を容易にすることができるとしているが、温度の制御をどのように行うのかについては何ら開示し得ておらず、また、温度をどのように測定するのかについても開示し得ていない。
また、特許文献１では、金属スピニング作業において補足的な熱を当然必要とする場合には、付加的な固定加熱トーチを設ければ良いこと、及び付加的な温度制御のため、水噴霧ジェットの形態の冷却装置を円筒状被加工管の両端部付近に置いても良いことをも開示しているが、付加的な固定加熱トーチ、及び冷却装置の使用について、具体的に開示をし得ていないという問題があった。
また、上述した従来・現状のスピニングマシンで材料を加熱する方法は、材料の加工範囲の温度分布を詳細に制御するものが無く、このような従来・現状の方法では、材料の加工範囲の温度分布を詳細に制御することができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、熱間スピニング加工において加工範囲の温度を均一にして、冷間では加工できないような薄肉材料でも加工が可能となり、また、ボス部の肉厚が材料肉厚に対して数倍の厚さに増肉可能となるスピニングマシンの材料加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の実施形態のスピニングマシンの材料加工方法は、スピニングマシンにセットされた円筒形状を有する金属材料から中空の容器の凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成するために金属材料のスピニング加工を行うスピニングマシンの材料加工方法であって、予め、金属材料の材質、寸法、及び加工形状に応じて金属材料の加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定し、スピニングマシンに金属材料をセットし、金属材料の円筒形状の中心線を回転中心として金属材料を回転し、金属材料の外表面に沿って配置された複数の火口を持つメインバーナを点火して金属材料を加熱し始めると共に、温度測定装置によって加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行い、加工範囲の１つの温度設定位置の設定温度から１つの温度設定位置において温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値が予め設定された許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを１つの温度設定位置に移動して補熱バーナを作動して１つの温度設定位置を加熱し、差引値が許容温度差以下になるまで加熱を続け、１つの温度設定位置の差引値が許容温度差以下になり、差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、補熱バーナを他の温度設定位置に移動して加熱して差引値を許容温度差以下にすることを繰り返し、１つの温度設定位置に対応する実体温度から設定温度を差し引いた第２差引値が許容温度差より大きい場合には、冷却装置を１つの温度設定位置に移動して冷却装置を作動して１つの温度設定位置を冷却し、第２差引値が許容温度差以下になるまで冷却を続け、複数の温度設定位置の全てにおいて差引値、及び第２差引値が許容温度差以下になった場合には、回転する金属材料の外表面に成形ローラを押し付けて金属材料をスピニング加工して湾曲させて、凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成することを特徴とする。
【０００８】
ここで、１つの温度設定位置の第２差引値が許容温度差以下になり、第２差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、冷却装置を他の温度設定位置に移動して冷却して第２差引値を許容温度差以下にすることを繰り返すことが好ましい。
また、第２差引値が許容温度差以下になった場合には、冷却装置は、冷却を停止して原点位置に戻って待機することが好ましい。
また、金属材料をスピニング加工が終了するまで、メインバーナ、補熱バーナ、及び冷却装置は、それぞれ差引値、及び第２差引値が許容温度差より大きい温度設定位置がある場合には継続して作動することが好ましい。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第２の実施形態のスピニングマシンの材料加工方法は、スピニングマシンにセットされた円筒形状を有する金属材料から中空の容器の凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成するために金属材料のスピニング加工を行うスピニングマシンの材料加工方法であって、予め、金属材料の材質、寸法、及び加工形状に応じて金属材料の加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定し、スピニングマシンに金属材料をセットし、金属材料の円筒形状の中心線を回転中心として金属材料を回転し、金属材料の外表面に沿って配置された複数の火口を持つメインバーナを点火して金属材料を加熱し始めると共に、温度測定装置によって加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行い、加工範囲の１つの温度設定位置の設定温度から１つの温度設定位置において温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値が予め設定された許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを１つの温度設定位置に移動して補熱バーナを作動して１つの温度設定位置を加熱し、差引値が許容温度差以下になるまで加熱を続け、１つの温度設定位置の差引値が許容温度差以下になり、差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、補熱バーナを他の温度設定位置に移動して加熱して差引値を許容温度差以下にすることを繰り返し、複数の温度設定位置の全てにおいて差引値が許容温度差以下になった場合には、回転する金属材料の外表面に成形ローラを押し付けて金属材料をスピニング加工して湾曲させて、凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成することを特徴とする。
【００１０】
ここで、複数の温度設定位置は、それぞれメインバーナの複数の火口に対応する位置であることが好ましい。
また、メインバーナの複数の火口は、中心線に平行に金属材料の外表面に沿って配置されることが好ましい。
また、温度測定装置は、中心線に平行に移動しながら加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行うことが好ましい。
【００１１】
また、差引値が許容温度差以下になった場合には、補熱バーナは、消火して原点位置に戻って待機することが好ましい。
また、複数の温度設定位置の設定温度の平均値から複数の温度設定位置における実体温度の平均値を差し引いた差引平均値が第１温度指定値に達したら、補熱バーナを作動して複数の温度設定位置の内の差引値が許容温度差より大きい１つの温度設定位置に移動して１つの温度設定位置を加熱することが好ましい。
また、第１温度指定値は、５０℃であることが好ましい。
【００１２】
また、複数の温度設定位置に対応する設定温度の平均値と実体温度の平均値の差が第２温度指定値以上になった時には、メインバーナを停止することが好ましい。
また、複数の温度設定位置に対応する設定温度の平均値と実体温度の平均値との差の第２温度指定値未満になった時にはメインバーナを点火して再度金属材料の加熱を始めることが好ましい。
また、許容温度差は、２５℃であることが好ましい。
また、複数の温度設定位置の各々の間隔は、２０ｍｍであることが好ましい。
また更に、金属材料のスピニング加工は、加工プログラムによって行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スピニング加工において、金属材料の場合、特に、薄い金属材料の場合でも、金属材料が座屈しないで加工することが可能となり、しかも、口絞りの場合に口部の肉厚を材料肉厚に対して増肉することが容易となる。
また、本発明によれば、従来、熱間スピニング加工ができなかったＡ２０００番台、Ａ７０００番台の超超ジュラルミン、或いは６Ａｌ−４Ｖチタン合金等の強度が高く、伸びが少ない材料でも、薄肉・軽量の圧力容器を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法を実施するスピニングマシンの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すスピニングマシンの金属材料の回転中心線と直交する断面で切断した横断面図である。
【図３】図１に示すスピニングマシンに設けられる補熱バーナの移動装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示すスピニングマシンにおいてその材料加工方法を実施している時にワークに発生する力を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５に続くスピニングマシンの材料加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６に続くスピニングマシンの材料加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】図６に続くスピニングマシンの材料加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図７に続くスピニングマシンの材料加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法において設定されるスピニング加工初期の設定温度の一例を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法において設定されるスピニング加工中期の設定温度の一例を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法において設定されるスピニング加工終期の設定温度の一例を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法において実施されるスピニングマシン加工の材料加熱冷却制御の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
本発明の一実施形態のスピニングマシンの材料加工方法は、スピニングマシンにセットされた円筒形状を有する金属材料から中空の容器の凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成するために金属材料のスピニング加工を行うスピニングマシンの材料加工方法である。
本発明の材料加工方法は、予め、金属材料の材質、寸法、及び加工形状に応じて金属材料の加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定する工程と、
スピニングマシンに金属材料をセットする工程と、
金属材料の円筒形状の中心線を回転中心として金属材料を回転する工程と、
金属材料の外表面に沿って配置された複数の火口を持つメインバーナを点火して金属材料を加熱し始める工程と、これと共に、
温度測定装置によって加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行う工程と、を有している。
【００１６】
本発明の材料加工方法は、続いて、加工範囲の１つの温度設定位置の設定温度から１つの温度設定位置において温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値が予め設定された許容温度差より大きい場合には、補熱バーナを１つの温度設定位置に移動して補熱バーナを作動して１つの温度設定位置を加熱し、差引値が許容温度差以下になるまで加熱を続ける工程と、
１つの温度設定位置の差引値が許容温度差以下になり、差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある場合には、補熱バーナを他の温度設定位置に移動して加熱して差引値を許容温度差以下にする工程と、
これらの２つの工程とを繰り返す工程と、
複数の温度設定位置の全てにおいて差引値が許容温度差以下になった場合には、回転する金属材料の外表面に成形ローラを押し付けて、金属材料をスピニング加工して湾曲させて、凸曲面形状の半凸曲面体部分を形成する工程と、を有するものである。
【００１７】
以上のように、本発明は、一端側に円筒形状の被加工端部を有する中空の容器からなる金属材料をスピニングマシンにセットし、金属材料の一端側の円筒形状の被加工端部をスピニング加工によって凸曲面状に成形して、凸曲面形状の半凸曲面状部分(端部）を備える中空容器を製造するためのスピニングマシンの材料加工方法を提供するためのものである。
ここで、金属材料としては、特に制限的ではなく、一端側に円筒形状の被加工端部を有している中空の容器であれば良く、例えば一端側に円筒形状の被加工端部、及び胴部を有し、他端側に開放端部を有する円筒管、又は他端側に閉塞端部を有する円筒容器、あるいは、一端側に円筒形状の被加工端部を有し、他端側に凸曲面状の閉塞端部を有し、両者の間に円筒形状の胴部を有さない半凸曲面状容器の形状を有する中空の容器であれば良い。
【００１８】
また、本発明のスピニングマシンの材料加工方法によって加工されて製造される中空の容器は、特に制限的ではなく、金属材料の一端側の円筒形状の被加工端部をスピニング加工によって凸曲面状に成形されて、凸曲面形状の半凸曲面状部分(端部）を備える中空容器、例えば半球形端部、半楕円体形状端部等の半凸曲面状端部を有する他端開放円筒容器、又は皿形鏡板の形状（皿形鏡板を合わせた形状）等の他端閉塞円筒容器、或いは球形容器、楕円体形状容器等の凸曲面体容器である。
以下では、始めに、金属材料として円筒管、凸曲面形状の半凸曲面体部分（端部）を有する中空の容器として半球形端部を有する他端開放円筒容器を代表例として説明するが、本発明は、これに限定されないのは勿論である。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法を実施するスピニングマシンの一例を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示すスピニングマシンの金属材料の回転中心線と直交する断面で切断した横断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態のスピニングマシン１０は、金属材料製の円筒管１２の中央の円筒胴部１２ａをチャック１６で把持して円筒管１２を回転させて円筒管１２の円筒形状の被加工端部１２ｂにスピニング加工を施してネッキング加工をして、中空円筒容器１４の球形状の半球体部分（半球形端部）１２ｃと、ポート１３となるネックと、を形成して、ポート１３、及び半球体部分１２ｃとからなる成形部分と、円筒胴部１２ａと、開放端を持つ円筒形状部分１２ｄと、を備える他端開放中空円筒容器１４を製造するためのスピニングマシンである。
【００２０】
図示例のスピニングマシン１０は、円筒管１２の円筒胴部１２ａを把持（チャック）する（スピニング）チャック１６と、チャック１６を支持すると共に回転させるスピニングマシン回転駆動部１８と、被加工端部１２ｂにスピニング加工（ネッキング加工）を施す２つの成形ローラ２０と、スピニング加工時（ネッキング加工時）に円筒管１２の円筒形状の被加工端部１２ｂを所定温度に加熱するメインバーナ２２と、被加工端部１２ｂに、好ましくは回転中心となる円筒管１２の中心線に沿った複数の温度設定位置の温度を測定する温度測定装置２４と、複数の温度設定位置の内の温度上昇不足の温度設定位置を加熱する補熱バーナ２６と、複数の温度設定位置の内の温度上昇過多の温度設定位置を冷却する冷却装置２８と、複数の加工段階における複数の温度設定位置の設定温度を予め設定しておくと共に、温度測定装置２４によって測定された各温度設定位置の測定温度（実体温度）と設定温度との温度差を演算して、演算された温度差に応じて、メインバーナ２２、補熱バーナ２６と、及び冷却装置２８とを制御する演算・制御装置３０と、を有する。
【００２１】
チャック１６は、円筒管１２の円筒胴部１２ａを回転可能に堅固に把持（チャック）するためのものである。ここで、チャック１６は、円筒管１２の円筒胴部１２ａをチャックするものであるが、本発明はこれに限定されず、金属材料が一端側に円筒形状の被加工端部を有するが、円筒形状の胴部を有さない場合には、他端側の端部の形状に応じたチャック形状を有し、他端側の端部を回転可能に堅固にチャックするものであっても良い。例えば、金属材料が、他端側において凸曲面状の閉塞端部を有する半凸曲面状の中空の容器である場合には、チャックは、金属材料の凸曲面状の閉塞端部と密着する内面形状を有し、閉塞端部回転可能に堅固にチャックするものであっても良い。
スピニングマシン回転駆動部１８は、スピニングマシン１０の本体に設けられ、円筒管１２をその胴部１２ａでチャック１６にチャックさせると共に、チャック１６が円筒管１２をチャックして支持している状態で、チャック１６を回転させることにより、円筒管１２を回転させる。こうして、円筒管１２は、その中心線を回転中心軸として回転する。
２つの成形ローラ２０は、円筒管１２の被加工端部１２ｂにスピニング加工（ネッキング加工）を施すためのもので、図示例では、円筒管１２の中心に対して対称な位置に配置されることが好ましい。ここで、図示例では、２つの成形ローラ２０を用いているが、円筒管１２の被加工端部１２ｂにスピニング加工を施すことができれば、１つの成形ローラ２０を用いても良いし、３つ以上の成形ローラ２０を用いても良い。
【００２２】
ここで、ネッキング加工中に円筒管１２の被加工端部（ワーク）に発生する力は、図３に示すように、軸方向の圧縮力、引張力、半径方向の力、及びワークを回転する回転力の４種類となる。
１．まず、ワークの軸方向にかかる圧縮荷重はチャック１６で受ける。
２．次に、ワークの軸方向にかかる引張荷重は、チャック１６の把持力によりワークを引っ張る力で受け持つ。
３．また、ワークにかかる半径方向の力は、チャック把握力によるチャック１６とワークとの摩擦抵抗が受け持つ。
ワークの外径が小さい場合は、チャック把握力よりも半径方向の力が大きくなり、ワークがチャック１６の中で滑ることが発生する。
その場合は、成形ローラ２０の送りを、後送りを主として前送りをしないでワークにかかる引っ張り荷重が発生しないようにすれば良い。
又は、成形ローラ２０をワーク軸に１８０度対向した位置に２個設けることによりワークに生ずる半径方向の荷重を相殺してゼロにする等の対策方法も考えられる。
【００２３】
４．ワークにかかる回転力は、成形ローラ２０がワークを半径方向に局部的に押しつぶす時にワークの変形抵抗により生じる力と、ワークに接する成形ローラ２０の軸のベアリングの摩擦係数による力により発生する。
一方、ワークは、チャック１６に固定されているので、ワークとチャック１６の静止摩擦が回転力に勝れば、ワークがチャック１６内で滑ることはない。
なお、回転力によりワークがチャック１６内で滑る場合は、チャック１６のチャック表面をアルミナ等によるショットブラストを施工して表面を粗くするか、もしくは回転力が大きくなるワークの外周に近い部分の加工を行う場合は成形ローラ２０の加工度を下げるか、もしくはスピニングマシン１０の芯押し台でワークを固定するか、あるいはワークの底部中央に角形の底部ボスを溶接する等、種々の対策が考えられる。
以上のようにして、ワークの胴部１２ａをチャックしながら、加工条件、例えば成形ローラ２０の送り速度等を適切に調整し、また、ワークの加工温度を適度に調節することによりネッキング加工が可能となる。
【００２４】
なお、回転駆動部１８によって回転している円筒管１２の被加工端部１２ｂは、メインバーナ２２及び／又は補熱バーナ２６によって加熱されながら、被加工端部１２ｂの外表面に沿って円筒管１２の中心線方向に移動しながら、回転する２つの成形ローラ２０が押し付けてられて押圧されて少しずつ球面状に湾曲されて行く。したがって、２つの成形ローラ２０は、円筒管１２の被加工端部１２ｂの球面状の変形に応じて、被加工端部１２ｂの外表面に沿って円筒管１２の中心線方向（ワーク軸：ｘ軸方向）に移動すると共に、中心線方向と直交する方向（ｙ軸方向）にも移動して被加工端部１２ｂを押圧する。即ち、２つの成形ローラ２０には、図示しないが、２つの成形ローラ２０をそれぞれｘｙ２次元移動装置が取り付けられている。なお、本発明に用いられる２次元移動装置は、成形ローラ２０をｘ軸及びｙ軸方向に移動させることができれば、特に制限ではなく、公知の２次元方向移動手段であればすべて適用可能である。
円筒管１２の被加工端部１２ｂの末端側では、２つの成形ローラ２０は、ポート１３を形成するために、ｘｙ方向の移動からｘ方向のみの移動に代わり、被加工端部１２ｂにネッキング加工を施した後にＸ軸方向に平行で、半球面部分より肉厚なポート１３を形成する。
【００２５】
メインバーナ２２は、円筒管１２の材料全体を加熱する目的で前後２個のユニットバーナ２２ａ、及び２２ｂに分けて設置する。２個のユニットバーナ２２ａ、及び２２ｂは、それぞれ複数、図示例では、１０個の火口２３を備えており、円筒管１２の被加工端部１２ｂの複数の温度設定位置に対応するユニットバーナ２２ａ、及び２２ｂ、更には、それぞれの火口２３を独立してオン・オフすることができるようになっている。即ち、被加工端部１２ｂの各加熱範囲の測定実体温度の平均値と設定温度の平均値と比較して実体温度の方が高ければ、その温度設定位置に対応するバーナ２２、具体的には、ユニットバーナ２２ａ、及び２２ｂ、更には、それぞれの火口２３を停止し、低ければ点火して加熱を開始する。
【００２６】
温度測定装置２４は、リニアアクチュエータ（図示せず）に非接触温度計２４ａとレザー距離計２４ｂとエンコーダ（図示せず）を設けて、測定範囲をスキャニングするなどして、加熱範囲の位置と温度を取得する装置である。
非接触温度計２４ａは、非接触で円筒管１２の被加工端部１２ｂの複数の温度設定位置の温度が測定できれば、特に制限的ではなく、放射温度計、赤外線温度計などその種類を問わないし、公知の非接触温度計であればすべて適用可能である。放射温度計としては、例えば、デジタル放射温度計ＩＰＥ１４０／３９（ルマセンス・テクノロジー社製）等を挙げることができる。
リニアアクチュエータは、非接触温度計、レザー距離計及びエンコーダを内蔵する本体を１次元方向、図示例ではｘ軸（ワーク軸）方向に移動させるもので、１次元方向移動手段であれば、特に制限ではなく、ラックアンドピニオン、ネジ伝動機構、及びワイヤ伝動機構等公知の１次元方向移動手段であればすべて適用可能である。
【００２７】
また、レザー距離計２４ｂは、リニアアクチュエータで移動された非接触温度計と、温度測定する温度設定位置との間の距離を測定するものである。なお、この距離を非接触で計測できれば、公知のレザー距離計を含め、公知の非接触距離計であればすべて適用可能である。
また、エンコーダは、リニアアクチュエータで移動された非接触温度計のｘ軸（ワーク軸）方向の移動距離を計算するために、リニアアクチュエータを駆動する駆動源(モータ）の回転数を計測するためのものである。なお、リニアアクチュエータによる非接触温度計の移動距離を求めることができるものであればどのようなものを用いても良く、直接、移動距離を計測するものであっても、移動距離を計算するために必要となるデータを計測するものであっても良い。
【００２８】
また、温度測定装置２４として、一定範囲の温度を測定する画像赤外線温度計を用いる場合には、非接触温度計のスキャニングをしなくても良い。
また、温度測定装置２４として、複数の非接触温度計を用いて非接触温度計のスキャニングをしなくても良い。
また、温度測定装置２４において、リニアアクチュエータを用いないで、非接触温度計の測定角度を変更して複数の温度設定位置の温度を測定するようにしても良く、測定角度の計測は必要となるが、距離の計測は不要となるので、レザー距離計、及びエンコーダも不要となるので好ましい。勿論、この場合にも、リニアアクチュエータを用いても良く、この場合には、移動距離を少なくできる。
【００２９】
補熱バーナ２６は、１つの火口を有し、温度測定装置２４によって計測された複数の温度設定位置の温度の内に、設定温度に対して許容温度差以上低い温度の温度設定位置が有る場合に、当該温度設定位置を選択的に加熱するためのものである。
冷却装置２８は、温度測定装置２４によって計測された複数の温度設定位置の温度の内に、設定温度に対して許容温度差以上高い温度の温度設定位置が有る場合に、当該温度設定位置を選択的に冷却するためのもので、例えば、当該温度設定位置に冷風（常温、又は低温の空気）を吹き付けるものである。
補熱バーナ２６、及び冷却装置２８のそれぞれの機器は、ｘ、ｙ、及びｚの３軸の移動（ｘ軸はワーク軸方向の横移動、ｙ軸はｘ軸方向と直交する上下移動、ｚ軸は回転移動を意味する）を制御するアクチュエータ（図３参照：補熱バーナ２６のアクチュエータ３２のみ図示している）の先端に取り付けられる。ここで、後述する計算・制御装置３０の指令を受けて任意の温度設定位置に補熱バーナ２６、又は冷却装置２８が移動して加熱する温度設定位置の材料形状（被加工端部１２ｂの外表面形状）に従ってその加熱面に直角となる位置に停止して、温度設定位置における加熱面に向かって加熱又は冷却を行う。
【００３０】
補熱バーナ２６のアクチュエータ３２は、ｘ軸方向に移動する横移動装置３４、ｙ軸方向に移動する上下移動装置３６、及び補熱バーナ２６の回転移動を行う回転移動装置３８と、を有する。
図示例では、横移動装置３４は、ｘ軸方向に移動するリニアアクチュエータ等の１次元移動装置であって、基端側に先端側の可動部分３４ａを１次元方向に移動するためのモータなどの駆動源３４ｂを備え、先端側の可動部分３４ａに上下移動装置３６がｙ軸方向に移動可能に取り付けられている。
また、上下移動装置３６は、ｙ軸方向に移動するリニアアクチュエータ等の１次元移動装置であって、基端側に先端側の可動部分３６ａを１次元方向に移動するためのモータなどの駆動源３６ｂを備え、可動部分３６ａの先端３６ｃに回転移動装置３８が回転移動可能に取り付けられている。
回転移動装置３８は、補熱バーナ２６を回転移動させるモータなどの駆動源（図示せず）を備え、補熱バーナ２６の火口２６ａが加熱対象となる被加工端部１２ｂの温度設定位置における外表面である加熱面に直角となるように補熱バーナ２６を回転移動させるためのものである。
なお、冷却装置２８のアクチュエータとしては、図示しないが、補熱バーナ２６のアクチュエータ３２と同様なものを用いることができる。
【００３１】
演算・制御装置３０は、予め円筒管１２の被加工端部１２ｂの材料位置である複数温度設定位置とそれぞれの設定温度をインプットしてデータを保管しておくと共に、温度測定装置２４によって測定された各温度設定位置の実体温度と位置情報を取得して演算し、得られた設定温度と比較し、任意の温度設定位置について、実体温度が設定温度よりも低ければ補熱バーナ２６をその温度設定位置に移動して火口に点火して被加工端部１２ｂの材料の加熱面を加熱するように指令を出し、又実体温度が設定温度よりも高ければ冷却装置２８をその温度設定位置に移動して空気を吹き出して材料の加熱面を冷却する指令を出すものである。
また、各温度設定位置の実体温度と設定温度との温度差が許容範囲内に達した時は、加熱、又は冷却を終了して補熱バーナ２６、又は冷却装置２８は、元の原点位置に戻す指令を出す。
【００３２】
図１０〜図１２に、それぞれスピニング加工の加工初期、加工中期、及び加工終期の温度設定の一例を示す。
これら図は、円筒管１２の材質を後述するアルミニウムＡ６０６１とした場合の例である。
加工初期の設定温度パターンは、円筒管１２の被加工端部１２ｂの胴部１２ａに近い側の温度設定位置では２００℃以下と低く、全体の約半分の先端側の温度設定位置では目標の３７５℃に設定されている。
加工中期の設定温度パターンは、円筒管１２の被加工端部１２ｂの胴部１２ａに最も近い温度設定位置では２００℃に、全体の半分以上の先端側の温度設定位置では目標の３７５℃に設定され、その間の温度設定位置では加工初期より高い温度に設定されている。
加工終期の設定温度パターンは、円筒管１２の被加工端部１２ｂの胴部１２ａに最も近い温度設定位置では２００℃に、全体の約３／４以上の先端側の温度設定位置では目標の３７５℃に設定されているが、その間の温度設定位置では加工中期より高い温度に設定されている。
これらの設定温度パターンは、加工進度に対してその時の形状に対応して数種類の中から選択可能とすることが好ましい。
また、これらの設定温度パターンは、金属材料の材質、寸法、加工前後の形状、加工条件、及び加工度合等に応じて変わるのは勿論であり、これらに合わせて適切なものを設定することが好ましい。
なお、演算・制御装置３０は、円筒管１２の被加工端部１２ｂの複数の温度設定位置の実体温度の平均値と設定温度の平均値との温度差に応じて、メインバーナ２２をオン・オフする指令を出すようにしても良い。
【００３３】
次に、図５〜図９を参照して、本発明の一実施形態のスピニングマシンの材料加工方法について説明する。
本実施形態のスピニングマシンの材料加工方法は、以下のように実施される。
まず、図５に示すように、ステップＳ１０において、予め、本発明の金属材料である円筒管１２の被加工端部１２ｂの材質、寸法、及び加工前後の形状、加工条件、及び加工度合等に応じて被加工端部１２ｂの加工範囲の温度設定を、例えば図１０〜図１２に示すように行う。即ち、ステップＳ１０では、被加工端部１２ｂの加工範囲の複数の温度設定位置にそれぞれ設定温度を設定する。
次に、ステップＳ１２において、円筒管１２をスピニングマシン１０にセットする。即ち、円筒管１２の胴部１２ａをスピニングマシン１０のチャック１６で把持する。
【００３４】
続いて、ステップＳ１４において、スピニングマシン１０の開始ボタン（図示せず）を押すと、ステップＳ１６に示すように、スピニングマシン１０の図示しない主軸が回転することにより、スピニングマシン回転駆動部１８が回転し、スピニングマシン回転駆動部１８に把持されたチャック１６を介して円筒管１２が回転する。
円筒管１２は、その円筒形状の中心線であるｘ軸（ワーク軸）を回転中心として回転する。
【００３５】
これと共に、ステップＳ１８において、同時に、円筒管１２の被加工端部１２ｂの外表面に沿って配置された複数の火口２３を持つメインバーナ２２が点火して被加工端部１２ｂの材料の加熱が始まる。複数の温度設定位置は、それぞれメインバーナ２２の複数の火口２３に対応する位置であることが好ましい。
また、メインバーナ２２の複数の火口２３は、円筒管１２の被加工端部１２ｂの中心線（ｘ軸）に平行に被加工端部１２ｂの外表面に沿って配置されることが好ましい。
ステップＳ１６の金属材料の回転、及びステップＳ１８のメインバーナ２２による金属材料の加熱を続けて行いつつ、ステップＳ２０において、同時に温度測定装置２４が稼働しながら、又は温度測定装置２４が温度測定対象とする温度設定位置を変更しながら、温度測定装置２４によって円筒管１２の被加工端部１２ｂの加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行う。
【００３６】
ここで、温度測定装置２４による複数の温度設定位置の各々における温度測定は、後述する補熱バーナ２６、又は冷却装置２８による温度制御の対象となっている温度設定位置とは無関係に、加工範囲の複数の温度設定位置の一方から他方に向って連続的に測定することを繰り返しても良いし、温度制御の対象となっている温度設定位置における温度制御が完了するまでその温度設定位置を集中して測定するようにしても良いし。その中間的な測定方法を行っても良い。
また、温度測定装置２４は、ｘ軸に平行に移動しながら加工範囲の複数の温度設定位置の各々における温度測定を行うことが好ましい。
メインバーナ２２によって金属材料が加熱されると、図１３に示すように、温度設定位置の測定温度、又は複数の温度設定位置の測定温度の平均値は、上昇していく。なお、図１３は、本発明の一実施形態に係るスピニングマシンの材料加工方法において実施されるスピニングマシン加工の材料加熱冷却制御の一例を示すグラフであるので、１つの温度設定位置を考慮する際には、１つの温度設定位置の測定温度の温度特性を表わし、複数の温度設定位置の測定温度の平均値を考慮する際には、複数の温度設定位置の測定温度の平均値の温度特性を表わすものということができる。
【００３７】
次に、ステップＳ２２において、図１３に示すように、被加工端部１２ｂの加工範囲の複数の温度設定位置に対応する設定温度及び実体温度（共に平均値）の差、例えば、複数の温度設定位置の設定温度の平均値から複数の温度設定位置、例えば図１３では３７５℃における実体温度の平均値を差し引いた差引平均値と、予め設定された第１温度指定値、例えば好ましくは５０℃とを比較する。ステップＳ２２において、図１３に示すように、その温度差、即ち差引平均値が５０℃（例えば図１３では実体温度の平均値が３２５℃）に達したら（ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、補熱バーナ２６の作動を開始（点火）させて、更に、次のステップＳ２６に進む。逆に、差引平均値（差）が第１温度指定値に達していなかったら（ＮＯ）、達するまで、ステップＳ２２を繰り返す。
【００３８】
ステップＳ２４において補熱バーナ２６が作動したら、図６に示すように、ステップＳ２６において、複数の温度設定位置、例えば２０ｍｍおきに設定された各温度設定位置の設定温度と実体温度の差、例えば加工範囲の１つの温度設定位置の設定温度（例えば図１３では３７５℃）から１つの温度設定位置において温度測定装置によって温度測定された実体温度を差し引いた差引値（第１差引値）と、予め設定された許容温度差、例えば好ましくは２５℃とを比較する。ここで、比較は、温度測定毎に行っても良いし、複数回の温度測定毎に行っても良い。ここでは、比較においては、設定温度と実体温度との第１差引値を許容温度差と比較しているが、設定温度及び許容温度差から求められる許容温度の絶対値と実体温度とを直接比較するようにしても良い。なお、上述した差引平均値と第１温度指定値との比較、後述する第２差引値をと許容温度差との比較、後述する設定温度の平均値と実体温度の平均値の差と第２温度指定値との比較についても同様である。
ステップＳ２６において、図１３に示すように、第１差引値が予め設定された許容温度差より大きい（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において、補熱バーナ２６を当該１つの温度設定位置に移動して作動している補熱バーナ２６によって１つの温度設定位置を加熱し、ステップＳ２６に戻り、第１差引値が許容温度差以下になるまで加熱を続ける。即ち、第１差引値が許容温度差以下になるまでステップＳ２６の比較と、ステップＳ２８の加熱を繰り返す。
ここで、複数の温度設定位置の中で、設定温度（例えば、３７５℃）が実体温度より高
く、その差、即ち第１差引値が許容温度差（２５℃）以上で、その差が最も大きな温度設定位置に補助バーナ２６を移動してその場所を加熱することが好ましい。
【００３９】
ステップＳ２６において、図１３に示すように、１つの温度設定位置の第１差引値が、許容温度差以下になった（ＮＯ）場合には、ステップ２９において、第１差引値が０以下かどうか、即ちこの温度設定位置の温度が設定温度に達しているかどうかを判断する。ステップ２９において、第１差引値が０以下、即ち設定温度に達していた（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ３０に進み、補熱バーナ２６は、停止、即ち消火して原点位置に戻って待機することが好ましい。ここで、第１差引値が０以下かどうかで、補熱バーナ２６を停止するか否かを決定しているが、本発明はこれに限定されず、第１差引値が、被加工端部１２ｂの材質、寸法、及び加工前後の形状、加工条件、及び加工度合等に応じて決められる所定値以下か否かで決めても良い。
一方、ステップ２９において、第１差引値が０超（正）、即ち設定温度に達していない（ＮＯ）場合には、達するまで、補熱バーナ２６による加熱は続行され、ステップＳ２９を繰り返す。
次に、ステップＳ３２において、第１差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置が有るか否かを探し、第１差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ２８に戻り、補熱バーナ２６を他の温度設定位置に移動して加熱して、第１差引値を許容温度差以下にするまで、ステップＳ２８、ステップＳ２６、ステップＳ２９、ステップＳ３０、及びステップＳ３２を繰り返す。
ステップＳ３２において、第１差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がない（ＮＯ）場合には、ステップＳ３４、及びステップ４２に進む。
【００４０】
まず、図７に示すように、ステップＳ３４に移動した場合には、ステップＳ３４において、１つの温度設定位置に対応する実体温度から設定温度を差し引いた第２差引値（＝−第１差引値）と許容温度差（好ましくは２５℃）とを比較する。
ステップＳ３４において、図１３に示すように、第２差引値が許容温度差より大きい（ＹＥＳ）場合、即ちオーバーヒートした場合には、ステップＳ３６に進み、冷却装置２８を１つの温度設定位置に移動して冷却装置２８を作動して１つの温度設定位置を冷却する。その後、ステップＳ３４に戻るが、そこで、第２差引値が許容温度差より大きい（ＹＥＳ）である限り、ステップＳ３６において、第２差引値が許容温度差以下になるまで冷却を続け、ステップＳ３４及びステップＳ３６を繰り返して冷却を続けることが好ましい。
【００４１】
一方、ステップＳ３４において、第２差引値が許容温度差以下になった（ＮＯ）場合には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、冷却装置２８が作動しているかを判断することが好ましい。ステップ３５において、冷却装置２８が作動していた（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ３７に進み、冷却装置２８が作動していない（ＮＯ）場合には、ステップＳ４０に進むことが好ましい。
次に、ステップ３７においては、図１３に示すように、第２差引値が０以下かどうか、即ちこの温度設定位置の温度が設定温度に達しているかどうかを判断する。ステップ３７において、第２差引値が０以下、即ち設定温度に達していた（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ３８に進み、冷却装置２８は、冷却を停止して原点位置に戻って待機することが好ましい。ここで、第２差引値が０以下かどうかで、冷却装置２８を停止するか否かを決定しているが、本発明はこれに限定されず、第２差引値が、被加工端部１２ｂの材質、寸法、及び加工前後の形状、加工条件、及び加工度合等に応じて決められる所定値以下か否かで決めても良い。
一方、ステップ３７において、第２差引値が０超（正）、即ち設定温度に達していない（ＮＯ）場合には、達するまで、冷却装置２８による冷却は続行され、ステップＳ３７を繰り返す。
【００４２】
続いて、ステップＳ４０において、第２差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置があるか否かを探し、第２差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置がある（ＹＥＳ）場合には、冷却装置２８を他の温度設定位置に移動して冷却して第２差引値を許容温度差以下になるまで、ステップＳ３６、ステップＳ３４、ステップＳ３７、ステップＳ３８、及びステップＳ４０を繰り返すことが好ましい。
次に、ステップＳ４０において、第２差引値が許容温度差より大きい他の温度設定位置が無い（ＮＯ）場合には、ステップＳ４８に進む。
【００４３】
一方、ステップＳ３２から、図８に示すように、ステップＳ４２に移動した場合には、ステップＳ４２において、メインバーナ２２の位置に対応する円筒管１２の被加工端部１２ｂの加工範囲の複数の温度設定位置に対応する実体温度の平均値が、複数の温度設定位置に対応する設定温度の平均値より、第２温度指定値、例えば好ましくは、２５℃超高くなった時には、ステップＳ４４において、メインバーナ２２を停止して、ステップＳ４２に戻ることが好ましい。即ち、金属材料をスピニング加工によって塑性変形すると熱が発生する。したがって、ポート１３の部分のネックボス付近は加工度も大きいので発熱して材料温度が計画値よりも高くなる懸念がある。そこで、メインバーナ２２の複数の火口２３に対応する温度設定位置の設定温度以上に高温になっているメインバーナ２２の火口２３、又は高温になっている側のメインバーナ２２ａ又は２２ｂの一方を停止することが好ましい。
ステップＳ４２において、逆に、複数の温度設定位置に対応する設定温度の平均値と実体温度の平均値の差である差引平均値が第２温度指定値未満になった（ＮＯ）場合には、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３において、メインバーナ２２が作動しているか否かを判断することが好ましい。ステップ４３において、メインバーナ２２が作動している（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ４２に戻り、メインバーナ２２が作動していない（ＮＯ）場合には、ステップＳ４５に進むことが好ましい。
【００４４】
次に、ステップ４５においては、差引平均値が０以下かどうか、即ち複数の温度設定位置の測定温度の平均値が設定温度の平均値に達しているかどうかを判断する。ステップ４５において、差引平均値が０以下、即ち設定温度の平均値に達していた（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ４６に進むことが好ましい。ここで、差引平均値が０以下かどうかで、メインバーナ２２を再点火するか否かを決定しているが、本発明はこれに限定されず、差引平均値が、被加工端部１２ｂの材質、寸法、及び加工前後の形状、加工条件、及び加工度合等に応じて決められる所定値以下か否かで決めても良い。
一方、ステップ４５において、第１差引値が０超（正）、即ち設定温度に達していない（ＮＯ）場合には達するまで、ステップＳ４５を繰り返す。
次に、ステップ４６においては、メインバーナ２２を再点火して再度円筒管１２の被加工端部１２ｂの加熱を始め、ステップＳ４２に戻ることが好ましい。
このように、メインバーナ２２の停止、及び再点火に関するステップＳ４２、ステップＳ４４、ステップＳ４３、及びステップＳ４６は、補助バーナの２６の作動、及び停止に関するステップＳ２６〜ステップＳ３２、及び冷却装置２８の作動、及び停止に関するステップＳ３４〜ステップＳ４０とは、独立に実施することが好ましい。
なお、これらのメインバーナ２２の停止、及び再点火は、２つのユニットバーナ２２ａ及び２２ｂのそれぞれ毎に行っても良い。
【００４５】
次に、ステップＳ４８において、円筒管１２の被加工端部１２ｂの加工範囲の複数の温度設定位置の全てにおいて、第１差引値及び第２差引値が共に許容温度差（２５℃）以下になったか否かを検査する。ステップＳ４８において、複数の温度設定位置の全てにおいて第１差引値及び第２差引値が共に許容温度差（２５℃）以下になった（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ５０に進み、逆（ＮＯ）の場合には、ステップＳ２６に戻る。
図９に示すように、ステップＳ５０においては、好ましくは、ＮＣプログラムによりスピニング加工を開始する。即ち、回転する円筒管１２の被加工端部１２ｂの外表面に成形ローラ２０を押し付けて、円筒管１２の被加工端部１２ｂをスピニング加工して湾曲させて、球面状の半球面体等の凸曲面形状の半凸曲面体部分の形成を開始する。
次に、ステップＳ５２において、スピニング加工が終了したか否かを調べ、スピニング加工が終了している（ＹＥＳ）場合には、ステップＳ５４に進み、終了していない（ＮＯ）場合には、ステップＳ２６に戻る。
即ち、ステップＳ５０のスピニング加工中においては、ステップＳ２６〜ステップＳ４８を繰り返し行うことが好ましい。即ち、円筒管１２の被加工端部１２ｂのスピニング加工が終了するまで、メインバーナ２２は、実体温度の平均値と設定温度の平均値との差が第２温度指定値より高くならない限り、補熱バーナ２６、及び冷却装置２８は、それぞれ第１差引値、及び第２差引値が許容温度差（２５℃）より大きい温度設定位置がある場合には継続して作動することが好ましい。
【００４６】
ステップＳ５２において、スピニング加工プログラムが終了して（ＹＥＳ）、円筒管１２の被加工端部１２ｂが、半球形端部１２ｃと、ポート１３となるネックに成形されて、円筒管１２が、円筒胴部１２ａと、開放端を持つ円筒形状部分１２ｄと、を備える他端開放中空円筒容器１４に成形されていた場合には、ステップＳ５４において、スピニングマシン１０の回転駆動部１８による製品である中空容器１４の回転を停止し、メインバーナ２２、及び補熱バーナ２６による加熱、並びに冷却装置２８による冷却は停止して、補熱バーナ２６、及び冷却装置２８は、原点に戻る。
次に、ステップＳ５２においてスピニング加工が終了し、ステップＳ５４においてスピニングマシン１０が停止したら、ステップＳ５６において、スピニングマシン１０のチャック１６を緩めて製品である中空容器１４をノックアウトして本発明のスピニングマシンの材料加工方法は、完了する。
本発明のスピニングマシンの材料加工方法は、基本的に以上のように構成される。
【００４７】
本発明のスピニングマシンの材料加工方法は、図１３に示すようなスピニングマシン加工の材料加熱冷却制御方法に基づいて実施される。
まず、図１３に示すように、金属材料が、メインバーナ２２によって加熱されると、時間経過と共に金属材料の測定温度は上昇して、測定温度（実体温度）の平均値が設定温度（図１３では３７５℃）の平均値より、第１温度指定値（図１３では５０℃）だけ低い温度（図１３では３２５℃）に達すると、補熱バーナ２６が稼動を開始して、１つの温度設定位置を加熱する。
その結果、その温度設定位置の測定温度は、上昇して、設定温度（図１３では３７５℃）に達すると、補熱バーナ２６は停止される。
【００４８】
その後、メインバーナ２２による加熱、又は金属材料の厚みの違いによる加工硬化等により、温度設定位置の測定温度が上昇し、設定温度（図１３では３７５℃）より許容温度差（図１３では２５℃）だけ高い許容温度の上限値（図１３では４００℃）を超えると、冷却装置２８が作動する。
冷却装置２８の作動により、金属材料の温度設定位置の測定温度はピークに達して、下降し始めて、許容温度の上限値（図１３では４００℃）以下に低下して、設定温度（図１３では３７５℃）に達すると、冷却装置２８は停止される。
その後も、温度設定位置の測定温度が低下し続け、設定温度（図１３では３７５℃）より許容温度差（図１３では２５℃）だけ低い許容温度の下限値（図１３では３５０℃）を超えて下まわると、補熱バーナ２６が作動して、温度設定位置を加熱する。その温度設定位置の測定温度は、上昇して、設定温度（図１３では３７５℃）に達すると、補熱バーナ２６は停止される。
【００４９】
この後、許容温度の上限値（図１３では４００℃）を超えると、冷却装置２８が作動して、設定温度（図１３では３７５℃）に達すると、冷却装置２８は停止され、許容温度の下限値（図１３では３５０℃）を超えて下まわると、補熱バーナ２６が作動して、設定温度（図１３では３７５℃）に達すると、補熱バーナ２６は停止される。
このような、補熱バーナ２６、及び冷却装置２８のそれぞれの作動、及び停止を繰り返すことにより、温度設定位置の材料温度は、設定温度（図１３では３７５℃）を中心とする許容温度の上限値（図１３では４００℃）と下限値（図１３では３５０℃）との間に制御され、許容温度差の範囲内に維持される。
【００５０】
なお、メインバーナ２２は、補熱バーナ２６、及び冷却装置２８とは独立して以下のように制御される。
１．メインバーナ２２のそれぞれの火口２３が担当する複数の温度設定位置の実体温度の平均値が、設定温度（図１３では３７５℃）の平均値より第２温度指定値（例えば２５℃）だけ高い上限温度を超えたら、メインバーナ２２は、停止される。
２．停止したメインバーナ２２は、実体温度の平均値が、設定温度（図１３では３７５℃）の平均値に降下したら、再点火され、再稼働する。
【００５１】
本発明のスピニングマシンの材料加工方法は以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
１．熱間加工は、金属材料を加熱する毎に、強度が下がり、伸びが増大することを利用して常温で加工する場合に比べて加工力を小さくできる利点がある。
２．また、金属材料を加熱して伸びが大きくなれば、ポアッソン比の原理で圧縮した方向と直交する方向の肉厚が増肉するので、加工位置毎に加工率、及び加工速度を制御する事により容器の口部（ポート）付近の肉厚を容易に増肉可能となる。
３．常温においては、材料の肉厚と外径の比が小さい金属材料の場合の加工限界が限られているとの報告があるが、航空宇宙で使用されるような軽量・薄肉の圧力容器は金属材料を加熱することで変形低抵抗を低下させることが必須である。
４．通常、金属材料を塑性変形させると加工熱が発生するので、金属材料の先端（口部）がより高温となる傾向がある。
【００５２】
薄肉容器の絞り加工は、成形ローラの金属材料長手進行方向後方には引っ張り応力、前方には圧縮応力が発生する。
成形ローラ後方の金属材料温度が他に比べて高温であるならば、金属材料は引っ張られて薄肉になり、成形ローラ前方の金属材料温度が低ければ、金属材料の増肉ができないために、期待する肉厚に増肉する事ができず、金属材料温度が高ければ変形抵抗が低いので座屈する。
従って、薄肉で軽量な圧力容器を作るためには加工範囲の金属材料温度を適切に管理することが必要となる。
又、本発明を用いれば、使用金属材料は、鍛造加工が容易な６０００番台アルミニウム材料を始め、常温では変形抵抗が高く変形量が低いＡ２０００番台、及びＡ７０００番台アルミニウム材料、或いは比強度が高いＴｉ−６ＡＬ−４Ｖなど、従来スピニング加工が困難とされていた高強度材料を用いて薄肉／軽量の圧力容器を作ることができる。
【００５３】
以上、本発明のスピニングマシンの材料加工方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５４】
１０  スピニングマシン
１２  円筒管
１２ａ  円筒胴部
１２ｂ  被加工端部
１２ｃ  半球体部分（半球形端部）
１２ｄ  開放端を持つ円筒形状部分
１３  ポート
１４  中空円筒容器
１６  チャック
１８  スピニングマシン回転駆動部
２０  成形ローラ
２２  メインバーナ
２２ａ、２２ｂ  ユニットバーナ
２３  火口
２４  温度測定装置
２６  補熱バーナ
２８  冷却装置
３０  演算・制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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