(57)【要約】【課題】  チタンなどの硬質金属であっても、良好に加工することができるヘラ絞り方法及びヘラ絞り機を提供する。【解決手段】  金型固定部２０の主軸２２を回転させて、金型５０及び被加工物７０を回転駆動するとともに、ヘラ固定台４０において該当するヘラ４４を選択するとともに、ヘラ先が所定位置となるように移動する。被加工物７０の表面には難燃性の潤滑油を塗布する。一方、ガスバーナー６０のバーナーヘッド６２に点火し、炎先が被加工物７０の金型５０と接していない部位であって、ヘラ４４の押し当て位置もしくはその先の位置に当たるようにするとともに、被加工物７０の表面温度が適当な温度となったら、ヘラ４４を押し当て、被加工物７０が金型５０の表面を習うように絞り加工を行う。ヘラ４４及びガスバーナー６０の炎先は、金型５０の形状に沿って移動し、被加工物７０が金型５０の形状となるように加工される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質金属の被加工物にヘラを押し当てて、金型に沿った形状に加工するヘラ絞り方法であって、
前記被加工物に、難燃性の潤滑油を塗布するとともに、
前記被加工物のうち、前記金型と接していない部位であって、前記ヘラの押し当て位置もしくはその先の位置を加熱しつつ、前記ヘラによる加工を行うことを特徴とするヘラ絞り方法。
【請求項２】
前記被加工物がチタンの場合に、前記加熱手段による前記被加工物の表面温度を、５００℃〜８００℃としたことを特徴とする請求項１記載のヘラ絞り方法。
【請求項３】
前記難燃性の潤滑油が、モリブデングリスを主成分とすることを特徴とする請求項１又は２記載のヘラ絞り方法。
【請求項４】
硬質金属の被加工物にヘラを押し当てて、金型に沿った形状に加工するヘラ絞り機であって、
金型を回転可能に保持する金型回転保持手段，
前記被加工物を、前記金型に当接して、金型とともに回転可能に支持する被加工物支持手段，
難燃性の潤滑油が塗布された前記被加工物に押し当てて移動するように前記ヘラを保持するヘラ移動手段，
前記被加工物のうち、前記金型と接していない部位であって、前記ヘラの押し当て位置もしくはその先の位置を加熱する加熱手段，
を備えたことを特徴とするヘラ絞り機。
【請求項５】
前記被加工物が前記金型に沿った形状となるようにヘラ絞り加工を行う場合の、前記金型保持手段，被加工物支持手段，ヘラ移動手段，及び加熱手段の動きを予め設定し、この設定に基づいて前記各手段の動きを制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のヘラ絞り機。
【請求項６】
前記加熱手段による前記被加工物の加熱部位の温度を測定する温度測定手段を設け、
該温度測定手段の測定結果に基づいて、前記制御手段により、前記加熱手段による加熱の程度もしくは位置を調整することを特徴とする請求項５記載のヘラ絞り機。
【請求項７】
前記加熱手段による測定温度のうち最も高い温度を示す部位が、前記ヘラの前記被加工物に対する押し当て位置もしくはその先の位置となるように、前記制御手段による前記加熱手段の位置の調整を行うことを特徴とする請求項６記載のヘラ絞り機。
【請求項８】
前記被加工物がチタンの場合に、前記加熱手段による前記被加工物の表面温度を、５００℃〜８００℃としたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のヘラ絞り機。
【請求項９】
前記難燃性の潤滑油が、モリブデングリスを主成分とすることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のヘラ絞り機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘラ絞り方法及びヘラ絞り機に関し、特にチタンなどの硬質金属のヘラ絞り加工に好適なヘラ絞り方法及びヘラ絞り機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘラ絞り加工は、古くから知られている金属加工の技術であり、金属板を回転させながらヘラを押し付け、回転中心から外側に向かって型に沿うように金属板を塑性変形させていく。例えば下記特許文献１には、「教育用へら絞り装置」が開示されており、ヘラ絞り装置の基本的な構造を知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第3125026号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、ヘラ絞り加工の対象となる材料は、鉄，銅，アルミ，真鍮，銀などであり、比較的硬度が低い材料である。これに対し、最近は、ステンレスはもちろん、チタン，タングステン，モリブデンなどの高硬度の材料に対する要望もある。通常のヘラ絞りでは、加工時に生ずる応力を除くため、加工途中の段階で金属板を加熱するとともに、温度が一定以下となったら、再び加工を行うといった作業を繰り返す。しかし、上述した高硬度の金属の場合、温度を高くしないと、そもそも加工ができない。そこで、金属を加熱しながら加工を行うといった手法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、金属を加熱するといっても、金属と金型との接触部分から金型に熱が逃げてしまうため、必要な加工温度を得ることができない。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、チタンなどの硬質金属であっても、良好に加工することができるヘラ絞り方法及びヘラ絞り機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のヘラ絞り方法は、硬質金属の被加工物にヘラを押し当てて、金型に沿った形状に加工するヘラ絞り方法であって、前記被加工物に、難燃性の潤滑油を塗布するとともに、前記被加工物のうち、前記金型と接していない部位であって、前記ヘラの押し当て位置もしくはその先の位置を加熱しつつ、前記ヘラによる加工を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明のヘラ絞り機は、硬質金属の被加工物にヘラを押し当てて、金型に沿った形状に加工するヘラ絞り機であって、金型を回転可能に保持する金型回転保持手段，前記被加工物を、前記金型に当接して、金型とともに回転可能に支持する被加工物支持手段，難燃性の潤滑油が塗布された前記被加工物に押し当てて移動するように前記ヘラを保持するヘラ移動手段，前記被加工物のうち、前記金型と接していない部位であって、前記ヘラの押し当て位置もしくはその先の位置を加熱する加熱手段，を備えたことを特徴とする。
【０００９】
主要な形態の一つは、前記被加工物が前記金型に沿った形状となるようにヘラ絞り加工を行う場合の、前記金型保持手段，被加工物支持手段，ヘラ移動手段，及び加熱手段の動きを予め設定し、この設定に基づいて前記各手段の動きを制御する制御手段を備えたことを特徴とする。他の形態の一つは、前記加熱手段による前記被加工物の加熱部位の温度を測定する温度測定手段を設け、該温度測定手段の測定結果に基づいて、前記制御手段により、前記加熱手段による加熱の程度もしくは位置を調整することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記加熱手段による測定温度のうち最も高い温度を示す部位が、前記ヘラの前記被加工物に対する押し当て位置もしくはその先の位置となるように、前記制御手段による前記加熱手段の位置の調整を行うことを特徴とする。
【００１０】
更に他の形態によれば、前記被加工物がチタンの場合に、前記加熱手段による前記被加工物の表面温度を、５００℃〜８００℃としたことを特徴とする。更には、前記難燃性の潤滑油が、モリブデングリスを主成分とすることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被加工物に難燃性の潤滑油を塗布するとともに、前記被加工物のうち、前記金型と接していない部位であって、前記ヘラの押し当て位置もしくはその先の位置を加熱しつつ、前記ヘラによる加工を行うこととしたので、チタンなどのような硬質金属であっても、良好にヘラ絞り加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の装置構成を示す図である。(A)は正面図、(B)は平面図である。
【図２】前記実施例におけるヘラ絞り加工の手順を示す説明図である。
【図３】前記実施例におけるヘラ絞り加工の手順を示す説明図である。
【図４】(A)は前記実施例の被加工物におけるヘラの位置とバーナーの炎の位置との関係を示す説明図である。(B)はチタンの場合の表面温度と加工状況の関係を示す図である。(C)は本発明の実施例２の主要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明のヘラ絞り機の一例を示す図で、同図(A)は正面図，(B)は平面図である。これらの図において、ヘラ絞り機１０は、金型固定部２０と、被加工物支持部３０と、ヘラ固定台４０を備えている。これらのうち、金型固定部２０は、メインベッド１２の端部に配置されており、その主軸２２には、チャック２４によって金型５０が取り付けられている。主軸２２は、収容部２６内に収容されているモーターなどの駆動装置（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。
【００１５】
メインベッド１２上には、被加工物支持部３０が設けられており、回転軸３２が支持台３６に回転可能及びスライド可能に支持されている。回転軸３２の先端には、金属板などの被加工物を金型５０に押し付けて固定する当接面３４が設けられている。回転軸３２の軸方向は、上述した金型固定部２０の主軸２２の軸方向となっており、主軸２２の回転に伴って、回転軸３２も回転するようになっている。また、回転軸３２先端の当接面３４によって被加工物が金型５０に良好に押し当てて保持されるように、適当な圧力が回転軸３２に対して付与されるようになっている。
【００１６】
前記メインベッド１２の近傍には、並行してサブベッド１４が設けられており、このサブベッド１４上に上述したヘラ固定台４０がスライド台４２を介して回転可能かつスライド可能（必要があれば昇降可能）に設けられている。ヘラ固定台４０には、複数のヘラ４４が着脱可能に取り付けられている。スライド台４２は、上述したメインベッド１２上における被加工物支持部３０のスライド方向（主軸２２ないし回転軸３２の軸方向）と平行に、サブベッド１４上をスライド可能となっており、かつ、サブベッド１４に対して回転可能となっている。また、ヘラ固定台４０は、スライド台４２上でスライド可能（必要があれば昇降可能）となっており、かつ、スライド台４２に対して回転可能となっている。
【００１７】
上述した各部の動作は、制御装置１６（図１(A)参照）によって制御されており、ヘラ固定台４０の回転によるヘラ４４の選択，サブベッド１４及びスライド台４２によるヘラ４４の移動及びヘラ固定台４０によるヘラ４４の回転に基づくヘラ４４の位置決め，主軸２２及び回転軸３２による金型５０及び被加工物の回転の動作が、予め設定された手順で行われるように、制御装置１６によって制御されるようになっている。以上のヘラ絞り機の構造及び動作は、一般的な公知のヘラ絞り機と同様である。
【００１８】
ところで、本実施例では、更に、金型固定部２０の近傍にガスバーナー６０が設けられている。ガスバーナー６０は、バーナーヘッド６２に設けられており、バーナーヘッド６２はバーナー台６４上に回転可能及びスライド可能（必要があれば昇降可能）に設置されている。また、必要に応じて、バーナー台６４も、適宜方向にスライド可能・回転可能に設置されている。バーナー台６４内には、必要なガスボンベ（図示せず）が収納されており、これから燃焼用のガスがガスバーナー６０に供給されるようになっている。また、ガスバーナー６０には、着火装置（図示せず）が設けられている。ガスバーナー６０の位置決め，ガスの供給，着火などは、作業者が行ってもよいが、制御装置１６によって行うようにしてもよい。
【００１９】
本実施例では、被加工物として、例えばチタンないしチタン合金を使用することから、ガスバーナー６０によって被加工物を加熱しながら、ヘラ絞り加工が行われるようになっている。このため、必要に応じて、ガスバーナー６０による被加工物の表面温度を測定するためのサーモグラフィ６６が、適宜位置に設けられている（図１(B)にのみ図示）。
【００２０】
次に、図２〜図４も参照しながら、上記実施例の動作を説明する。最初に、図２(A)に示すように、金型固定部２０のチャック２４に金型５０を取り付けて固定する。次に、被加工物支持部３０の当接面３４を金型５０の方に移動し、被加工物７０を金型５０と当接面３４とで挟んで固定する（図２(A)参照）。被加工物７０の表面には、予め潤滑油を塗布しておく。
【００２１】
次に、制御装置１６に対して、加工の開始を指示すると、制御装置１６は、予め設定された動作手順に応じて、各部を駆動制御する。すなわち、金型固定部２０の主軸２２を回転させて、金型５０及び被加工物７０を回転駆動する。次に、ヘラ固定台４０において該当するヘラ４４を選択するとともに、ヘラ先が所定位置となるように移動する。一方、作業者は、ガスバーナー６０のバーナーヘッド６２に点火し、炎先が被加工物７０に当たるようにするとともに、サーモグラフィ６６もしくは目視で被加工物７０のヘラ当接部位の表面温度を測定する。そして、被加工物７０の表面が所定の温度になったら、被加工物７０にヘラ４４を押し当て、ガスバーナー６０による加熱を行いつつ、被加工物７０が金型５０の表面を習うように絞り加工が行われる（図２(B)参照）。ヘラ４４は、金型５０の形状に沿って移動するが、作業者がガスバーナー６０による加熱部位も追従して移動させることで、被加工物７０が金型５０の形状となるように加工される（図２(C)参照）。
【００２２】
以上のように、被加工物７０がチタンなどの硬い金属であることから、ガスバーナー６０で加熱しつつ、ヘラ４４による加工が行われる。この場合において、被加工物７０上におけるガスバーナー６０の炎先は、ヘラ４４の押し当て位置と同じか、もしくは、その先の位置（これから加工しようとする位置）に当たるようにする。図４(A)には、その様子が示されており、主軸２２の回転中心２２Ｃに対して、ヘラ４４は、被加工物７０の点線で示す位置４４Ｐに当たっている。そして、ガスバーナー６０の炎先は、そのわずか先の位置６０Ｐに位置している。既に加工が終わって、被加工物７０と金型５０とが接している部位にガスバーナー６０の炎を当てると、熱が金型５０の方に逃げてしまい、効率的に被加工物７０を加熱することができない、あるいは、金型５０が温度上昇によって変形してしまうなどの不都合が生ずる恐れがある。
【００２３】
ガスバーナー６０としては、所望の被加工物７０の表面温度が得られれば、何を使用してもよいが、例えば、被加工物７０の厚さが1mm以上の比較的厚いものの場合は酸素・プロパンガスを使用し、1mm以下の比較的薄いものの場合はプロパンガスを使用する。被加工物がチタンの場合、表面温度と加工状況との関係は、図４(B)に示すようになり、５００℃未満では、温度が低いために良好に加工ができず、破れなどが発生する。５００〜８００℃の範囲では、良好に加工ができている。しかし、８００℃を超えると、温度が高すぎるために被加工物が変形してしまい、却って良好に加工ができない。なお、上述したように、許容温度範囲は比較的広いので、作業者による目視によっても、十分に温度調整は可能である。
【００２４】
加えて、本実施例では、被加工物７０の表面に塗布する潤滑油として、ガスバーナー６０の炎によっても燃焼しないような難燃性ないし耐熱性の油、例えば、モリブデングリスを主成分とするものを使用する。一例を挙げると、モリブデングリスとして住鉱潤滑剤株式会社製「モリサームNo.2」を主成分とし、これに、アクア化学株式会社製「コンクＳＣ」，日米礦油株式会社製「スーパーマシンプルＰ３２」，ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製「ユニプレステラミＤＰ２２０」を配合したものを使用する。
【００２５】
加工が終了すると、図３(A)に示すように、ガスバーナー６０による加熱を停止するとともに、ヘラ４４を退避させ、被加工物支持部３０の当接面３４を金型５０から離す。そして、図３(B)に示すように、加工が終了した被加工物７０を金型５０から取り外す。
【００２６】
以上のように、本実施例によれば、
ａ，被加工物７０のうち、金型５０と接していない部位であって、ヘラ４４の押し当て位置もしくはその先の位置を、ガスバーナー６０で加熱しながらヘラ絞り加工を行う。
ｂ，被加工物７０の表面温度を最適な温度に調整する。
ｃ，難燃性の潤滑油を使用する。
こととしたので、チタンのような硬い金属であっても、良好にヘラ絞り加工を行うことができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図４(C)を参照しながら、本発明の実施例２について説明する。上述した実施例１では、ヘラ４４の押し当て位置もしくはその先の位置がガスバーナー６０で加熱されるように、作業者がガスバーナー６０の調整を行ったが、本実施例では、図４(C)に示すように、バーナー台６４に設けられたバーナー調整装置６４Ａを利用して行われるようになっている。
【００２８】
バーナー調整装置６４Ａは、
ａ，バーナーヘッド６２における炎調整，
ｂ，被加工物７０に対するガスバーナー６０の３次元の位置調整，
を行うことができるように構成されている。炎の調整は、ガス量や空気量の調整機構によって行われるようになっている。３次元の位置調整は、例えば、水平面内におけるバーナーヘッド６２の回動機構（矢印θ方向の回動），バーナーヘッド６２の昇降機構（Ｚ方向の上下動），水平面内におけるスライド機構（矢印Ｘ及びＹ方向の移動）によって行われるようになっている。
【００２９】
制御装置１６は、被加工物７０が金型５０に沿った形状となるようにヘラ絞り加工を行う場合における金型５０及び被加工物７０の回転駆動，ヘラ４４の選択，ヘラ先の移動，被加工物７０に対するヘラ４４の押し当て，ガスバーナー６０による加熱といった一連の動作が予め設定されており、この設定に基づいて前記各動作を制御する機能を備えている。これらの制御は、例えば数値制御により行われる。
【００３０】
すなわち、上述した金型固定部２０の主軸２２の回転による金型５０及び被加工物７０の回転駆動，ヘラ固定台４０におけるヘラ４４の選択，ヘラ先の移動，被加工物７０に対するヘラ４４の押し当てなどの一連の絞り加工における各部の動作を制御するためのプログラムに加えて、前記バーナー調整装置６４Ａによるガスバーナー６０の調整を行い、ヘラ４４の押し当て位置もしくはその先の位置がバーナーヘッド６２の炎で所定温度に加熱されるように制御を行うプログラムも用意されている。これにより、被加工物７０に対するヘラ４４の動きにバーナーヘッド６２の炎が追従するように制御が行われる。
【００３１】
このとき、予め決められた手順でヘラ絞り作業を繰り返すので、被加工物７０の表面は、毎回ほぼ同じ温度になると考えられる。また、前記図４(B)に示したように、許容温度範囲は比較的広いので、多少温度変動が生じたとしても、許容範囲内となる可能性が高い。してみると、サーモグラフィ６６による温度測定を必ずしも行わなくても、良好なヘラ絞り加工を行うことができる。
【００３２】
しかし、必要があれば、サーモグラフィ６６の測定結果を制御装置１６に入力し、サーモグラフィ６６の測定結果に応じてガスバーナー６０を調整するようにしてもよい。例えば、バーナーヘッド６２における炎調整は、サーモグラフィ６６の測定温度のうち、もっとも高い温度の測定値が上述した所定範囲となるように、ガス量や空気量の調整を行うようにする。一方、ガスバーナー６０の位置調整は、サーモグラフィ６６の測定温度のうち、もっとも高い温度を示す部位が、ヘラ４４の被加工物７０に対する押し当て位置もしくはその先の位置となるように、バーナー調整装置６４Ａによる調整を行う。なお、サーモグラフィ６６の測定結果を、バーナーヘッド６２における炎調整のみに使用し、ガスバーナー６０の位置調整は数値制御により行うといった方法もある。
【００３３】
以上のように、前記実施例では、ガスバーナー６０の炎や位置の調整を作業者が行ったが、本実施例では、バーナー調整装置６４Ａやサーモグラフィ６６を設けて自動的に行うこととしたので、ヘラ絞り加工の制御中において、ガスバーナー６０による追従加熱制御も同時に行うことができ、ヘラ絞り加工を連続して効率的に行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した装置構成は一例であり、公知の各種のヘラ絞り機に対して本発明は適用可能である。温度測定手段や加熱手段も、サーモグラフィやガスバーナーに限定されるものではない。
(2)前記実施例１では、制御装置１６によりヘラ４４の選択や移動等の制御を行ったが、ヘラ４４の押し当て位置もしくはその先の位置をガスバーナー６０で加熱しながらヘラ絞り加工を行うといった基本的な作業の全体を作業者が行うことを妨げるものではない。
(3)前記実施例で示した金型５０や被加工物７０の形状，ヘラ４４の形状や構造も一例であり、各種の形状や構造としてよい。また、ヘラ４４を更に多数設けてもよい。例えば、メインベッド１２の両側に設けてもよいし、収容部２６の上面側に設けてもよい。
(4)前記実施例では、硬質金属として、チタンの例を示したが、モリブデン，タングステン，それらの合金など、各種の硬質金属に対して適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、被加工物を加熱しつつ、難燃性の潤滑油を使用して加工を行うこととしたので、チタンなどの硬質金属に対するヘラ絞り加工に好適である。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ヘラ絞り機
１２：メインベッド
１４：サブベッド
１６：制御装置
２０：金型固定部
２２：主軸
２２Ｃ：回転中心
２４：チャック
２６：収容部
３０：被加工物支持部
３２：回転軸
３４：当接面
３６：支持台
４０：ヘラ固定台
４２：スライド台
４４：ヘラ
４４Ｐ：ヘラ押し当て位置
５０：金型
６０：ガスバーナー
６０Ｐ：炎先位置
６２：バーナーヘッド
６４：バーナー台
６４Ａ：バーナー調整装置
６６：サーモグラフィ
７０：被加工物
【図１】
2017104895.tif 000003
【図２】
2017104895.tif 000004
【図３】
2017104895.tif 000005
【図４】
2017104895.tif 000006