(57)【要約】【課題】  平坦な板金材料を湾曲させて形成した断面Ｕ字状の湾曲部を有する中間加工材を用いて、複合曲面を有する板金部品を得るストレッチ成形方法において、ストレッチ加工時に形成される皺を消失させ、歪みのない高品質の板金部品を得る。【解決手段】  板金材料を一定の曲げ半径で湾曲させて断面Ｕ字状かつ単曲面の湾曲部を形成するとともにこの湾曲部の左右方向両端部を潰して中間加工材１１０を形成し、複合曲面を有する成形型２０を中間加工材１１０の湾曲部に挿入して成形面２１に湾曲部の内側面を密着させるように配置し、中間加工材１１０の左右方向両端部１１１をストレッチアーム３１、３２で挟持して斜め下方へ引っ張る。その後、中間加工材１１０の中間部１１３を絞り機１０の２本のアーム１１、１２で挟み込んで押圧することにより中間加工材１１０に形成された皺を消失させる。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の平坦な板金材料を２軸回りに湾曲させることにより、複合曲面を有する断面Ｕ字状の板金部品を成形するストレッチ成形方法であって、
前記板金材料を第１の軸回りに一様な曲げ半径で湾曲させることにより断面Ｕ字状かつ単曲面の湾曲部を形成するとともに、前記第１の軸方向の両端部で所定長さに亘って対向する面を相互に近接させるように潰して中間加工材を形成する中間加工材形成工程と、
所望の成形面を有する成形型を一対の引張治具の間に配置する成形型配置工程と、
前記成形型を前記中間加工材の湾曲部の内側に挿入し、前記成形面に前記中間加工材の湾曲部の内側面を部分的に密着させるように配置するとともに、前記成形型を支持する中間加工材配置工程と、
前記中間加工材の前記第１の軸方向の両端部を前記引張治具で挟持して前記成形面に沿わせて斜めに引っ張ることにより、前記中間加工材を第２の軸回りに湾曲させる中間加工材引張工程と、
前記引張治具による引張りを継続しながら、前記成形型と前記引張治具との間に位置する前記中間加工材の部分を、前記引張治具とは異なる挟圧治具で挟み込むとともに対向面を相互に近接させる方向に押圧する中間加工材挟圧工程と、
を備えることを特徴とするストレッチ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストレッチ成形方法に関し、特に、一枚の平坦な板金材料を湾曲させて形成される断面Ｕ字状の湾曲部をさらに他の方向に湾曲させることにより、複合曲面を有する板金部品を得るストレッチ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ストレッチ加工を施して板金材料を大きく湾曲させることによって航空機のエンジンナセル表面板等の板金部品を得る技術が種々提案されている。例えば、所望の成形面を有するかまぼこ形の成形型と、この成形型の上に配置された断面Ｕ字状の被加工材の両端を固定する固定手段と、被加工材の両端に引張力を作用させるように成形型を変位させる駆動手段と、を有するストレッチ成形装置を用いたストレッチ成形方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
前記した特許文献１に記載のストレッチ成形装置を用いると、大掛かりな駆動機構が不要となるとともに比較的高精度の加工を実現させることができる。しかし、特許文献１に記載のストレッチ成形装置は、断面Ｕ字状の被加工材の両端に下方への引張力を作用させて単純成形を行うものであるため、複合曲面を有する板金部品の成形には使用することができない。
【０００４】
このため、近年においては、図１１（ａ）に示した断面Ｕ字状の被加工材１００の左右方向両端部における対向面１０１、１０２を相互に近接させるように潰して図１１（ｂ）に示すような中間加工材１１０を形成し、この中間加工材１１０をさらに上下方向又は前後方向に湾曲させて複合曲面を形成する方法が提案されている。
【０００５】
かかる成形方法の一例を、図１２を用いて説明する。まず、図１２（ａ）に示すように、中間加工材１１０を上下方向に湾曲させるような成形面２１０を有する成形型２００の上に、中間加工材１１０を配置する。次いで、図１２（ｂ）に示すように中間加工材１１０の左右方向両端部１１１をストレッチアーム３００で把持して斜め下方に引っ張ることにより、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２を成形型２００の成形面２１０に押し付けて複合曲面を形成する。その後、図１２（ｃ）に示した中間加工材１１０の左右方向中央部１１２から、この左右方向中央部１１２に連接する両端部分１２０を切り離すことにより、図１２（ｄ）に示した複合曲面を有する板金部品１３０を得る。
【特許文献１】特開２００２−２８２９５３号公報（第２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した成形方法は、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２を成形型２００に押し付けながら左右方向両端部１１１に引張力を作用させる（ストレッチ加工を施す）ことにより所望の複合曲面を形成するものであるが、実際の加工時には、成形型２００の成形面２１０に合わせて引張力の方向及び大きさを設定することが困難であった。
【０００７】
このため、前記した成形方法を採用すると、図１２（ｂ）に示すように、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２の面が局所的に圧縮されて無数の小さい皺Ｗが形成されてしまうことがある。従来は、このような皺Ｗをゴムハンマ等で叩いて延ばしていたため、図１２（ｄ）に示すように叩いた痕跡Ｔや歪みが板金部品１３０の上面に残り、品質が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、平坦な板金材料を湾曲させて形成した断面Ｕ字状の湾曲部を有する中間加工材を用いて、複合曲面を有する板金部品を得るストレッチ成形方法において、ストレッチ加工時に形成された皺を消失させることにより、痕跡や歪みのない高品質の板金部品を成形することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一枚の平坦な板金材料を２軸回りに湾曲させることにより、複合曲面を有する断面Ｕ字状の板金部品を成形するストレッチ成形方法であって、前記板金材料を第１の軸回りに一様な曲げ半径で湾曲させることにより断面Ｕ字状かつ単曲面の湾曲部を形成するとともに、前記第１の軸方向の両端部で所定長さに亘って対向する面を相互に近接させるように潰して中間加工材を形成する中間加工材形成工程と、所望の成形面を有する成形型を一対の引張治具の間に配置する成形型配置工程と、前記成形型を前記中間加工材の湾曲部の内側に挿入し、前記成形面に前記中間加工材の湾曲部の内側面を部分的に密着させるように配置するとともに、前記成形型を支持する中間加工材配置工程と、前記中間加工材の前記第１の軸方向の両端部を前記引張治具で挟持して前記成形面に沿わせて斜めに引っ張ることにより、前記中間加工材を第２の軸回りに湾曲させる中間加工材引張工程と、前記引張治具による引張りを継続しながら、前記成形型と前記引張治具との間に位置する前記中間加工材の部分を、前記引張治具とは異なる挟圧治具で挟み込むとともに対向面を相互に近接させる方向に押圧する中間加工材挟圧工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、所望の成形面を有する成形型を一対の引張治具の間に配置し、この成形型の成形面に中間加工材の湾曲部の内側面を密着させるように配置し、中間加工材の第１の軸方向の両端部を引張治具で挟持して、成形型の成形面に沿わせて斜めに引っ張ることにより第２の軸回りに湾曲させる。その後、中間加工材の中間部（成形型と引張治具との間に位置する部分）を、引張治具とは異なる挟圧治具で挟み込むとともに対向面を相互に近接させる方向に押圧する。
【００１１】
すなわち、中間加工材の第１の軸方向の両端部を成形型の成形面に沿わせて引っ張ることにより第２の軸回りに湾曲させる「ストレッチ加工」を施した後に、挟圧治具を用いて中間加工材の中間部を絞るため、中間加工材の第１の軸方向における中央部の面に形成された皺を消失させることができる。従って、皺を叩いて延ばす必要がないので、中間加工材に従来形成されていた痕跡や歪みをなくすことができる。この結果、高品質の板金部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成形型の成形面上に中間加工材を配置し、引張治具で中間加工材の第１の軸方向における両端部を挟持してストレッチ加工を施した後に、挟圧治具で中間加工材の中間部を絞るので、ストレッチ加工時に中間加工材に形成された皺を消失させることができる。従って、皺を叩いて延ばす必要がないので、痕跡や歪みのない高品質の板金部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。本実施の形態に係るストレッチ成形方法は、図１〜図５に示した絞り機１０と、図６及び図７に示した成形型２０と、図６〜図８に示した一対のストレッチアーム３１、３２を有するストレッチ加工機と、を用いて、図１１（ｂ）の中間加工材１１０にストレッチ加工等を施すことにより、図１０に示した複合曲面を有する板金部品１を得る方法である。
【００１４】
なお、図１１（ｂ）に示した中間加工材１１０は、一枚の板金材料を、左右方向に延在する第１の軸回りに湾曲させて図１１（ａ）に示した断面Ｕ字状の湾曲部を有する被加工材１００を形成し、この被加工材１００の左右方向両端部における対向面１０１、１０２を相互に近接させるように潰して形成したものである。
【００１５】
まず、図１〜図８を用いて、本実施の形態に係るストレッチ成形方法で使用される絞り機１０、成形型２０及びストレッチ加工機について説明する。
【００１６】
絞り機１０は、本発明における挟圧治具であり、成形の最終工程で被成形品の両端部を挟みつけて被成形品の中央部を延ばし、ストレッチ加工時に形成された皺や歪みを消失させるものである。絞り機１０は、図１及び図２に示すように、略平行に配置される長尺矩形柱状の第１アーム１１及び第２アーム１２、これら２本のアームの一方の端部が取り付けられる断面コ字状のチャンネル１３、外周に雄ネジ部が設けられた長尺のネジ付ロッド１４、ネジ付ロッド１４に取り付けられるハンドル１５、等を備えて構成されている。
【００１７】
第１アーム１１の一方の端部と、この端部を挟むように設けられたチャンネル１３の相対する２つの面と、には、図２に示すようにボルト用貫通孔１１ａ、１３ａが穿設されている。そして、チャンネル１３のボルト用貫通孔１３ａに第１アーム１１のボルト用貫通孔１１ａを重ね、これらボルト用貫通孔１１ａ、１３ａにボルト１６を通してワッシャ１７、１８及びナット１９を用いて締結することにより、第１アーム１１の一方の端部がチャンネル１３に取り付けられている。この際、第１アーム１１がチャンネル１３に対して回動するようにボルト１６及びナット１９の締め付け具合を調整する。また、第２アーム１２の一方の端部をチャンネル１３に取り付ける際にも同様の方法を採用している。
【００１８】
また、図５に示すように、第１アーム１１の他方の端部には切り欠き部１１ｂが設けられており、ネジ付ロッド１４の断面矩形状の端部１４ａがこの切り欠き部１１ｂに嵌め込まれる。また、第１アーム１１の切り欠き部１１ｂを構成する２片と、ネジ付ロッド１４の端部１４ａと、には、（図示されていない）ボルト用貫通孔が穿設されている。そして、第１アーム１１のボルト用貫通孔にネジ付ロッド１４のボルト用貫通孔を重ね、これらボルト用貫通孔にボルト１６を通してワッシャ１７、１８及びナット１９を用いて締結することにより、ネジ付ロッド１４の端部１４ａが第１アーム１１に取り付けられている。また、図４に示すように、第２アーム１２の他方の端部には長尺孔１２ａが設けられており、この長尺孔１２ａにネジ付ロッド１４が通されるようになっている。
【００１９】
ハンドル１５は、図１及び図３に示すように、ネジ付ロッド１４の雄ネジに螺嵌されるナット１５ａと、このナット１５ａに設けられたアーム１５ｂと、このアーム１５ｂに回動自在に取り付けられた把持部１５ｃと、から構成されている。
【００２０】
ハンドル１５のナット１５ａをネジ付ロッド１４の雄ネジ部に螺嵌させ、作業者がハンドル１５の把持部１５ｃを把持して回転させることにより、ハンドル１５を第２アーム１２側に移動させることができる。そして、ナット１５ａを第２アーム１２に当接させた状態でさらにハンドル１５を回転させることにより、ナット１５ａで第２アーム１２を第１アーム１１側に押圧して、第１アーム１１と第２アーム１２との間の寸法（以下「アーム間隔」という）を狭めることができる。なお、アーム間隔の最小値は、中間加工材１１０の板厚の約２倍に設定されている。
【００２１】
成形型２０は、中間加工材１１０の左右方向中央部を密着させて所望の複合曲面を形成するための成形面２１を備えている。ここで「複合曲面」とは、一枚の平坦な板金材料を特定方向に延在する軸（第１の軸）回りに湾曲させるだけでなく、この軸に直交する軸（第２の軸）回りに湾曲させて形成した曲面を意味する。本実施の形態で使用する成形型２０は、図１１（ｂ）に示した中間加工材１１０の湾曲部を前後方向に延在する第２の軸回りに湾曲させて左右方向中央部を図７に示すように上方に突出させるとともに、左右方向中央部における前後方向の面間距離を図８に示すように滑らかに変化させるように湾曲させる成形面２１を採用している。成形型２０は、金属材料、樹脂材料、繊維強化樹脂複合材等で構成することができる。
【００２２】
ストレッチ加工機は、成形型２０が支持される（図示されていない）基台と、この基台を挟んで相対する位置に配置される一対のストレッチアーム３１、３２と、を有している。ストレッチアーム３１、３２は、本発明における引張治具であり、（図示されていない）駆動手段により駆動されて中間加工材１１０の左右方向両端部１１１を挟持した状態で斜め下方に移動することにより、中間加工材１１０に引張力を作用させる。
【００２３】
次に、図６〜図１０を用いて、本実施の形態に係るストレッチ成形方法について説明する。
【００２４】
まず、図６に示すように、成形型２０をストレッチアーム３１、３２の間に配置する（成形型配置工程）。次いで、図６に示すように、成形型２０の成形面２１の上端に中間加工材１１０の左右方向中央部１１２の内側面を密着させるように配置する（中間加工材配置工程）。
【００２５】
次いで、図７に示すように、中間加工材１１０の左右方向両端部１１１をストレッチアーム３１、３２で挟持して斜め下方へ引っ張る（中間加工材引張工程）。この中間加工材引張工程により、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２が成形型２０の成形面２１に押し付けられて複合曲面が形成される。なお、中間加工材引張工程が完了した時点では、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２の上面に無数の小さい皺が形成されている。
【００２６】
次いで、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２（成形型２０の成形面２１に密着させた部分）と、左右方向両端部１１１（ストレッチアーム３１、３２で挟持された部分）と、の間に位置する中間部１１３を、図７及び図８に示すように絞り機１０の第１アーム１１及び第２アーム１２で挟み込む。
【００２７】
この際、チャンネル１３に取り付けられた第１アーム１１及び第２アーム１２を相互に離隔させるように回動させてアーム間隔を広げた状態で中間部１１３を挟み込んだ後に、第２アーム１２の長尺溝１２ａにネジ付ロッド１４を通すようにする。また、図７に示すように、２つの絞り機１０を成形型２０の左右側壁に略平行に配置する。なお、図８においては、絞り機１０のチャンネル１３の図示を省略している。
【００２８】
次いで、図７及び図８に示すように、絞り機１０のネジ付ロッド１４の雄ネジ部にハンドル１５のナット１５ａを螺嵌させ、ハンドル１５を回転させて第２アーム１２側に移動させる。そして、ハンドル１５のナット１５ａで第２アーム１２を第１アーム１１側に押圧してアーム間隔を狭めることにより、図８に示すように中間加工材１１０の中間部１１３の対向面を相互に近接させる方向に押圧する（中間加工材挟圧工程）。
【００２９】
この際、２つの絞り機１０のハンドル１５を同時に同じ速度で回転させることにより、アーム間隔を同時に同じ速度で狭めるようにする。このように２つの絞り機１０によって中間加工材１１０の中間部１１３が挟圧されることにより、中間加工材引張工程で中間加工材１１０に形成された皺や歪みを消失させ、所望の複合曲面を得ることができる。中間加工材１１０の皺や歪みが消失した時点で、中間加工材挟圧工程を終了する。
【００３０】
その後、図９に示した中間加工材１１０の左右方向中央部１１２から、この左右方向中央部１１２に連接する両端部分１２０を切り離すことにより、図１０に示した複合曲面を有する板金部品１を得る。
【００３１】
以上説明した実施の形態に係るストレッチ成形方法においては、所望の成形面２１を有する成形型２０を一対のストレッチアーム３１、３２の間に配置し、この成形型２０の成形面２１に中間加工材１１０の左右方向中央部１１２の内側面を密着させるように配置し、中間加工材１１０の左右方向両端部１１１をストレッチアーム３１、３２で挟持して斜め下方へ引っ張る。その後、中間加工材１１０の中間部１１３を絞り機１０の第１アーム１１及び第２アーム１２で挟み込むとともに、この中間部１１３における対向面を相互に近接させる方向に押圧する。
【００３２】
すなわち、中間加工材１１０の左右方向両端部１１１を斜め下方へ引っ張る「ストレッチ加工」を施した後に、絞り機１０を用いて中間加工材１１０の中間部１１３を絞るため、中間加工材１１０の左右方向中央部１１２の上面に形成された皺を消失させることができる。従って、皺を叩いて延ばす必要がないので、中間加工材１１０に従来形成されていた痕跡や歪みをなくすことができる。この結果、高品質の板金部品１を得ることができる。
【００３３】
なお、以上の実施の形態においては、本発明における挟圧治具の一例として、２本のアーム、チャンネル、ネジ付ロッド等から構成される「絞り機１０」を採用した例を示したが、挟圧治具の構成はこれに限られるものではなく、中間加工材１１０の中間部１１３を挟み込んで押圧する「中間加工材挟圧工程」を実現させるような構成であればいかなる構成を採用してもよい。
【００３４】
また、以上の実施の形態においては、図１１（ｂ）の中間加工材１１０を「上下方向」に湾曲させる場合（前後方向に延在する第２の軸回りに湾曲させる場合）に本発明に係るストレッチ成形方法を適用した例を示したが、中間加工材１１０を「前後方向」に湾曲させる場合（上下方向に延在する第２の軸回りに湾曲させる場合）においても、本発明に係るストレッチ成形方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るストレッチ成形方法で使用される絞り機の構成を説明するための説明図である。
【図２】図１のII−II部分の断面図である。
【図３】図１に示した絞り機のハンドルを矢印IIIの方向から見た図である。
【図４】図１のIV−IV部分の矢視図である。
【図５】図１のV−V部分の矢視図（一部断面図）である。
【図６】本実施の形態に係るストレッチ成形方法の成形型配置工程及び中間加工材配置工程を説明するための説明図である。
【図７】本実施の形態に係るストレッチ成形方法の中間加工材引張工程及び中間加工材挟圧工程を説明するための説明図である。
【図８】図７に示した成形型、絞り機、中間加工材等を下方から見た図である。
【図９】本実施の形態に係るストレッチ成形方法の中間加工材引張工程及び中間加工材挟圧工程を経て複合曲面が形成された中間加工材を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係るストレッチ成形方法により成形された板金部品を示す図である。
【図１１】（ａ）は平板材料を湾曲させて形成した断面Ｕ字状かつ単曲面の湾曲部を有する被加工材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した被加工材の左右方向両端部の対向面を相互に近接させるように潰して形成した中間加工材を示す斜視図である。
【図１２】従来のストレッチ成形方法の手順を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      板金部品
１０    絞り機（挟圧治具）
２０    成形型
２１    成形面
３１    ストレッチアーム（引張治具）
３２    ストレッチアーム（引張治具）
１１０  中間加工材
１１１  左右方向両端部（中間加工材の第１の軸方向の両端部）
１１３  中間部（成形型と引張治具との間に位置する中間加工材の部分）
【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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