(57)【要約】【課題】  棒状工具を板材の成形面の各点に押付けて逐次成形する逐次成形装置において、板材のそれら工具接触点の周辺における歪の発生を抑制すること。【解決手段】  棒状工具２０を板材１に押付け、該工具２０を板材１に対し３次元方向に相対的に移動させ、板材１に３次元形状をなす成形面３を逐次成形する逐次成形装置１００において、棒状工具２０の周囲に板押さえ５０を摺動自在に嵌合してなるもの。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状工具を板材に押付け、該工具を板材に対し３次元方向に相対的に移動させ、板材に３次元形状をなす成形面を逐次成形する逐次成形装置において、
棒状工具の周囲に板押さえを摺動自在に嵌合してなることを特徴とする逐次成形装置。
【請求項２】
前記板押さえを棒状工具の軸方向に加圧する加圧手段を備えてなる請求項１に記載の遂次成形装置。
【請求項３】
前記板押さえが複数種類の板押さえからなり、
各板押さえが棒状工具の周囲に脱着されて交換使用される請求項１又は２に記載の遂次成形装置。
【請求項４】
前記板押さえが、先端押さえ面を工具の先端工具面と同一面上に設定される加工位置と、先端押さえ面を工具の先端工具面より没入させる待機位置とに切替え可能にされてなる請求項１〜３のいずれかに記載の遂次成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は逐次成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の如く、金型を必要とせずに金属の板材を加工する逐次成形装置として、棒状工具を板材に押付け、該工具を板材に対し３次元方向に相対的に移動させ、板材に３次元形状をなす成形面を逐次成形するものがある。
【０００３】
従来の逐次成形装置は、工具を水平面状の板材に押付け（又は押込み）、該工具を板材の成形すべき３次元形状（立体形状）の等高線に沿う１周に沿って相対的に移動させることを、該板材の高さ方向の各所で繰り返す。即ち、板材の成形すべき成形面の立体形状のデータに基づき、工具を板材における成形面内のある１点に押付け、板材移動装置により板材を保持しているテーブルをＸ軸方向へ、工具移動装置により工具をＹ軸方向へ移動する等により、工具を板材に対する所定の軌跡に従う等高線に沿う１周に渡って相対移動させる１サイクルの加工を行なった後、工具をＺ軸方向に一定の送りピッチ分移動して該工具を次の等高線上に位置付け、次の１サイクルの加工を行なうことを、板材の上縁から下縁に渡る成形面の広い範囲において繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-1444
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、逐次成形装置では、棒状工具を板材の広い範囲に渡る成形面の各点に押付けて逐次成形するとき、板材のそれら工具接触点の周辺に歪を生ずる。
【０００６】
従来の逐次成形装置では、板材の成形面を囲む外縁部を上下のワーククランプとワークホルダで挟んで保持し、このワークホルダをテーブルに取着することとしている。
【０００７】
このとき、ワーククランプは板材の成形面を囲む外縁部を保持するものであるが、その成形面内における工具の各接触点のそれぞれに極近い周辺を押さえ保持するものでなく、それらの工具接触点の周辺における歪の発生を抑制できない。
【０００８】
本発明の課題は、棒状工具を板材の成形面の各点に押付けて逐次成形する逐次成形装置において、板材のそれら工具接触点の周辺における歪の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、棒状工具を板材に押付け、該工具を板材に対し３次元方向に相対的に移動させ、板材に３次元形状をなす成形面を逐次成形する逐次成形装置において、棒状工具の周囲に板押さえを摺動自在に嵌合してなるようにしたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記板押さえを棒状工具の軸方向に加圧する加圧手段を備えてなるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記板押さえが複数種類の板押さえからなり、各板押さえが棒状工具の周囲に脱着されて交換使用されるようにしたものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において更に、前記板押さえが、先端押さえ面を工具の先端工具面と同一面上に設定される加工位置と、先端押さえ面を工具の先端工具面より没入させる待機位置とに切替え可能にされてなるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
（請求項１）
(a)逐次成形装置において、棒状工具の周囲に板押さえを摺動自在に嵌合した。従って、棒状工具を板材の成形面の各点に押付けて逐次成形するとき、該工具の周囲に嵌合されている板押さえが板材のそれら工具接触点の極近い周辺を押さえ保持し、それらの工具接触点の周辺における歪の発生を抑制することができる。
【００１４】
（請求項２）
(b)前記板押さえを棒状工具の軸方向に加圧する加圧手段を備える。加圧手段の加圧力により、板押さえによる板材の押さえ保持作用の安定確実を図ることができる。
【００１５】
（請求項３）
(c)前記板押さえが複数種類の板押さえからなり、各板押さえが棒状工具の周囲に脱着されて交換使用される。板材の成形面における工具接触点の周辺形状に応ずる先端押さえ面を備えた板押さえを使用することにより、それらの工具接触点の周辺における歪の発生を効果的に抑制することができる。
【００１６】
（請求項４）
(d)前記板押さえが、先端押さえ面を工具の先端工具面と同一面上に設定される加工位置と、先端押さえ面を工具の先端工具面より没入させる待機位置とに切替え可能にされる。板押さえの先端押さえ面を下方位置に設定することにより、工具に板押さえを組合せた大径工具を形成し、この大径工具により板材を逐次成形できる。板押さえの先端押さえ面を待機位置に設定することにより、工具のみからなる小径工具により板材を逐次成形できる。即ち、単一の工具に板押さえを組合せることにより、大径工具と小径工具の複数の工具径を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は遂次成形装置を示す模式図である。
【図２】図２は遂次成形装置による逐次成形状態の要部を示す模式図である。
【図３】図３は実施例１の棒状工具を示す斜視図である。
【図４】図４は棒状工具を示す断面図である。
【図５】図５は板押さえを示す断面図である。
【図６】図６は実施例２の棒状工具を示す断面図である。
【図７】図７は実施例３の棒状工具を示す断面図である。
【図８】図８は板材の加工例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施例１）（図１〜図５）
図１、２に示す逐次成形装置１００は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等の合金又は金属からなる板材１を立体形状に成形するものである。板材１は、例えば図２に示す如く、既に１次加工済の球状面等の３次元形状をなす基準面２の内部に定めた成形区画２Ａ内に、基準面２から立上り状（又は立下り状）に交差する壁部３Ａと頂部３Ｔ（又は底部３Ｂ）とを有して３次元形状をなす凸形（又は凹形）成形面３を遂次成形するものである。
【００１９】
逐次成形装置１００は、板材１の外縁部を支持する板材支持装置１０と、板材１に接する棒状工具２０（図３、図４）と、板材１と工具２０を３次元方向に相対的に移動させる移動装置３０とを有する。
【００２０】
板材支持装置１０は、架台１０Ａに載せたテーブル１１の上面の例えば四隅に立てた支柱１２により支持される支持板１３と、支持板１３に不図示の支持枠１３Ａを介して取着されるワークホルダ１４と、ワークホルダ１４との間で板材１の外縁部を挟圧して保持するワーククランプ１５とからなる。ワークホルダ１４は板材１における基準面２の外縁面形状に一致するホルダ面１４Ａを備える。ワーククランプ１５は基準面２の外縁面形状に一致するクランプ面１５Ａを備える。
【００２１】
工具２０は、テーブル１１の上面に対して例えば鉛直をなす如くに配置された棒状をなし、例えば先端Ｒ面をワーククランプ１５の枠内にある板材１の成形面３の表面に押付けられる。
【００２２】
移動装置３０は、板材１をＸ軸方向へ移動するようにテーブル１１を位置制御する板材移動装置３１と、工具２０を上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸及びＺ軸方向へ移動する工具移動装置３２とを有する。
【００２３】
遂次成形装置１００は、工具２０が接する板材１の成形面３の裏側に、工具２０のＸ軸及びＹ軸方向位置と同一位置で該板材１を支える受け具４０（図２）を有する。受け具４０は、テーブル１１に固定的に支持され、板材１の成形面３の全部又は要部をかたどった凸形成形冶具（成形モデル）４１からなる。
【００２４】
遂次成形装置１００は、支持板１３に取着されたワークホルダ１４と、ワーククランプ１５によって保持された板材１の成形面３の裏側を成形冶具４１に支えた状態で、該板材１の外縁部を常時Ｚ軸方向の下向きに一定の引張力で引張る引張手段１６を、例えば支柱１２に内蔵して備える。
【００２５】
逐次成形装置１００は、工具２０を板材１の成形面３の表面に押付け、該工具２０を板材１の成形面３に対し、成形冶具４１に倣う３次元方向に相対的に移動させ、該板材１の成形面３を成形冶具４１に倣う３次元形状に成形するものになる。
【００２６】
具体的には、逐次成形装置１００は、工具２０を板材１における凸形成形面３の外周壁部３Ａに対し、板材１における３次元形状をなす基準面２の成形区画２Ａ（非直線状の輪郭をなす区画）に沿って相対移動させる加工パスＡを行ない、工具２０をこの加工パスＡに沿う成形面３の各点に押付けつつ移動する。そして、この加工パスが板材１における３次元形状をなす基準面２に交差する方向に所定のピッチを介して繰り返され、壁部３Ａを逐次成形する。
【００２７】
従って、遂次成形装置１００にあっては、板材１の成形面３の壁部３Ａの３次元形状のデータに基づき、板材移動装置３１及び工具移動装置３２によりテーブル１１及び板材１を工具２０に対してＸ軸及びＹ軸方向へ相対移動し、かつ工具移動装置３２により工具２０をＺ軸方向へ移動し、工具２０を各加工パスＡに沿う板材１における成形面３の各点に押付けつつ、板材１における３次元形状をなす基準面２の成形区画２Ａに沿って相対移動させる１サイクルの加工パスを行なう。次に、工具２０をＺ軸方向に所定のピッチだけ移動し、該工具２０を次の１サイクルの加工パスを行なうことを、板材１における成形面３の壁部３Ａの上縁から下縁に渡って繰り返す。
【００２８】
尚、板材１における成形面３の頂部３Ｔは、壁部３Ａを逐次成形する工具２０の頂部３Ｔ寄りの加工パス、例えば図２の加工パスＡtに連続し、該加工パスＡtとともに周回状をなす該工具２０による連続的付加パスＢtにより成形される。この場合にも、板材１の成形面３の壁部３Ａ及び頂部３Ｔの３次元形状のデータに基づき、工具２０を板材１に押付け、板材移動装置３１及び工具移動装置３２によりテーブル１１及び板材１を工具２０に対してＸ軸及びＹ軸方向へ相対移動し、かつ工具移動装置３２により工具２０をＺ軸方向へ移動する。
【００２９】
しかるに、逐次成形装置１００にあっては、工具２０を板材１の成形面３の各点に押付けて逐次成形するに際し、板材１のそれら工具接触点Ｋの周辺における歪の発生を抑制するため、工具２０に以下の構成を具備させた。
【００３０】
即ち、工具２０は、図３、図４に示す如く、本体部２１に固定的に設けた軸部２２の先端にＲ面状の小径工具面２３を備える。
【００３１】
更に、工具２０は、軸部２２の周囲に環状（又は筒状）の板押さえ５０の中心孔を摺動自在に嵌合した。板押さえ５０は、図５に示す如く、環状体の基端にフランジ部５１を備え、環状体の先端にＲ面状の大径押さえ面５２を備え、フランジ部５１と押さえ面５２の間をスライド筒５３としている。
【００３２】
工具２０は、本体部２１の外周にハウジング部２４を螺着して固定し、ハウジング部２４の内部に板押さえ５０のフランジ部５１を摺動自在に収容するとともに、ハウジング部２４の開口２４Ａに板押さえ５０のスライド筒５３を摺動自在に挿入しつつ、板押さえ５０の押さえ面５２を軸部２２の軸方向に進退自在にしている。
【００３３】
工具２０は、板押さえ５０を軸部２２の軸方向に加圧する加圧手段６０を備える。加圧手段６０は、例えばハウジング部２４が板押さえ５０のフランジ部５１の背面側に区画する加圧室２５に内蔵されたコイルばね６１により構成される。コイルばね６１は本体部２１の端面と板押さえ５０のフランジ部５１の端面との間に圧縮されて内蔵される。
【００３４】
工具２０は、自由状態では、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示す如く、コイルばね６１のばね力により板押さえ５０のフランジ部５１をハウジング部２４の開口寄り段差面２４Ｂに衝接させ、板押さえ５０の押さえ面５２を工具面２３と同一面上に設定する。ここで、工具２０の工具面２３と板押さえ５０の押さえ面５２の「同一面上」とは、板押さえ５０の押さえ面５２が該板押さえ５０において工具２０の軸部２２に嵌合する中心孔の領域まで連続状に及ぶものと想定して描いた面５２ｉ（図５）と、工具２０の工具面２３とが接する状態をいう。
【００３５】
逐次成形装置１００にあっては、工具２０の工具面２３を板材１の成形面３の各点に押付けて該成形面３を逐次成形するとき、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示す如く、工具２０の軸部２２の周囲に嵌合されている板押さえ５０の押さえ面５２を板材１の成形面３における上記工具接触点Ｋの周辺に押付けつつコイルばね６１を圧縮し、該板押さえ５０の押さえ面５２を工具２０の工具面２３より没入させる。このとき、板押さえ５０の押さえ面５２はコイルばね６１のばね力に起因する押さえ力を板材１の成形面３における上記工具接触点Ｋの周辺に及ぼし、該工具接触点Ｋの周辺における板材１の歪の発生を抑制する。
【００３６】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)逐次成形装置１００において、棒状工具２０の周囲に板押さえ５０を摺動自在に嵌合した。従って、棒状工具２０を板材１の成形面の各点に押付けて逐次成形するとき、該工具２０の周囲に嵌合されている板押さえ５０が板材１のそれら工具接触点Ｋの極近い周辺を押さえ保持し、それらの工具接触点Ｋの周辺における歪の発生を抑制することができる。
【００３７】
(b)前記板押さえ５０を棒状工具２０の軸方向に加圧する加圧手段６０を備える。加圧手段６０の加圧力により、板押さえ５０による板材１の押さえ保持作用の安定確実を図ることができる。
【００３８】
尚、逐次成形装置１００は、工具２０に適用される板押さえ５０として、図５に示す如くの複数種類の板押さえ５０Ａ〜５０Ｃを用意することができる。各板押さえ５０Ａ〜５０Ｃは、工具２０の軸部２２の周囲に脱着されて交換使用される。板押さえ５０Ａは球面状の押さえ面５２を備えた球面型、板押さえ５０Ｂは平面状の押さえ面５２を備えたブルノーズ型、板押さえ５０Ｃは偏心球面状の押さえ面５２を備えた偏心型である。板材１の成形面３における工具接触点Ｋの周辺形状に応ずる先端押さえ面５２を備えた板押さえ５０（５０Ａ〜５０Ｃ）を使用することにより、それらの工具接触点Ｋの周辺における歪の発生を効果的に抑制することができる。
【００３９】
（実施例２）（図６）
実施例２が実施例１と異なる点は、板押さえ５０を工具２０の軸方向に加圧する加圧手段６０として、図６に示す如く、空気圧又は油圧の流体圧供給管路６２を設けたことにある。工具２０のハウジング部２４が板押さえ５０の背面側に形成する加圧室２５に適宜圧力の流体圧を封入することにより、板材１の成形面３における工具接触点Ｋの周辺に板押さえ５０の押さえ面５２が及ぼす押さえ力を調整できる。
【００４０】
（実施例３）（図７）
実施例３が実施例２と異なる点は、工具２０のハウジング部２４が板押さえ５０のフランジ部５１の背面側に形成する加圧室２５に適宜圧力の流体圧を供給することに加え、ハウジング部２４の開口寄り段差面２４Ｂと板押さえ５０のフランジ部５１との間に圧縮コイルばね６３を介装したことにある。
【００４１】
加圧室２５に高圧力を供給し、コイルばね６３を圧縮することで、図７（Ａ）に示す如く、板押さえ５０の押さえ面５２を工具２０の工具面２３と同一面上に位置付ける加工位置に設定できる。これに対し、加圧室２５に低圧力を供給し、コイルばね６３を伸長させることで、図７（Ｂ）に示す如く、板押さえ５０の押さえ面５２を工具２０の工具面２３より没入させる待機位置に切換え設定できる。
【００４２】
板押さえ５０の先端押さえ面５２を下方位置に設定することにより、工具２０に板押さえ５０を組合せた大径工具２０Ａ（図７（Ａ））を形成し、この大径工具２０Ａにより板材１を逐次成形できる。板押さえ５０の先端押さえ面５２を待機位置に設定することにより、工具２０のみからなる小径工具２０Ｂ（図７（Ｂ））により板材１を逐次成形できる。即ち、単一の工具２０に板押さえ５０を組合せることにより、大径工具２０Ａと小径工具２０Ｂの複数の工具径を使用できる。板材１における成形面３の異なる部位の成形曲率に応じて大径工具２０Ａと小径工具２０Ｂを使い分けできる。また、板材１における成形面３の同一部位であっても、成形曲率が大きいとき、大径工具２０Ａによって大曲率半径の加工を行ない、続いて小径工具２０Ｂによって小曲率半径の加工を行ない、徐々に目標曲率の成形面３を得ることもできる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。棒状工具の周囲に、単一の板押さえを嵌合するものに限らず、２重、３重等の複数の板押さえを同芯状に嵌合することもできる。
【００４４】
また、本発明の逐次成形装置により逐次成形される板製品は、図８に示す如く、板材１の平面状又は３次元形状をなす基準面２の内部に定めた複数の成形区画２Ａのそれぞれに、互いに独立をなす成形面３を形成するものでも良い。各成形面３は、基準面２から立上り状（又は立下り状）に交差する壁部３Ａと頂部３Ｔ（又は底部３Ｂ）を有して３次元形状をなす。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、棒状工具を板材に押付け、該工具を板材に対し３次元方向に相対的に移動させ、板材に３次元形状をなす成形面を逐次成形する逐次成形装置において、棒状工具の周囲に板押さえを摺動自在に嵌合した。これにより、棒状工具を板材の成形面の各点に押付けて逐次成形する逐次成形装置において、板材のそれら工具接触点の周辺における歪の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  板材
３  成形面
１０  板材支持装置
２０  棒状工具
２３  工具面
３０  移動装置
５０  板押さえ
５２  押さえ面
６０  加圧手段
【図１】
2013252556.tif 000003
【図２】
2013252556.tif 000004
【図３】
2013252556.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013252556.tif 000007
【図６】
2013252556.tif 000008
【図７】
2013252556.tif 000009
【図８】
2013252556.tif 000010