(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板部と、該平板部の面に沿って一体に設けられた補強部とを有する板状金属部材に対し、その前記補強部が設けられた側の面とは反対側の面に向かって、ショットを高速投射して塑性歪を持たせることにより成形する主加工工程を有するピーン成形方法において、
前記主加工工程の後、前記補強部に対して前記ショットを高速投射することにより、該補強部の長手方向に沿った方向の板状金属部材の塑性歪を修正する修正加工工程を有することを特徴とするピーン成形方法。
【請求項２】
一方向を軸線とした曲面を有する曲面板状金属部材に対し、ショットを高速投射して塑性歪を持たせることにより成形する方法であり、
前記曲面板状金属部材内の所定投射領域に対し、その裏表両面に対して前記ショットを投射して該投射領域を部分的に伸展させることにより、前記曲面板状金属部材を鞍形形状に成形することを特徴とするピーン成形方法。
【請求項３】
請求項２に記載のピーン成形方法において、
前記投射領域は、前記曲面板状金属部材の前記一方向を長さ方向とし、前記一方向に交差してかつ前記曲面板状金属部材に沿った方向を幅方向とした場合に、
前記幅方向中央かつ前記長手方向中央の位置から、前記幅方向に向かって末広がりに形成される三角形領域であることを特徴とするピーン成形方法。
【請求項４】
ショットを金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、該金属部材を成形し、前記金属部材の裏表両面に対して前記ショットを投射して部分的な伸展を形成させるピーン成形方法において、
前記金属部材を、前記ショットの投射部分を凸部の中心とすることで、太鼓形状に成形することを特徴とするピーン成形方法。
【請求項５】
ショットを板状金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、該板状金属部材を成形するピーン成形方法において、
小面積を有する複数枚の小金属板を互いに接合して、大面積を有する前記板状金属部材を形成する、成形素材形成工程と、
該成形素材形成工程で得られた前記板状金属部材を複数領域に分割し、各領域毎の板厚及び、成形すべき曲率を求める加工エリア分割工程と、
異なる板厚を有する複数のテストピースに対して所定曲率を与えるための前記ショットの投射条件をまとめた投射条件データを参照して、前記各領域毎の板厚及び成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件を求め、この求められた投射条件に基づいて前記各領域を成形する成形工程とを有することを特徴とするピーン成形方法。
【請求項６】
請求項５に記載のピーン成形方法において、
前記各小金属板は、その面に沿って補強部が一体に設けられている形材であることを特徴とするピーン成形方法。
【請求項７】
請求項５に記載のピーン成形方法において、
前記各小金属板は、その面に沿って、別体の補強部が固定されたシート材であることを特徴とするピーン成形方法。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか１項に記載のピーン成形方法において、
前記成形素材形成工程における前記各小金属板間の接合を、摩擦攪拌接合で行うことを特徴とするピーン成形方法。
【請求項９】
部品を搬送する搬送部と、該搬送部によって供給された前記部品に対し、ショットを高速投射するショット投射部と、該ショット投射部の投射条件を制御する制御部とを備え、
請求項１〜請求項８のピーン成形方法のうちの、何れかひとつが少なくとも用いられていることを特徴とするピーン成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショットと呼ばれる鋼球を金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、金属部材を成形するピーン成形方法及びこれに用いられるピーン成形装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、現在の大・中型機の主翼は、外板１と翼長方向に長く伸びた複数本の縦通材２（以下、ストリンガー２と称する）をリベット３で結合するビルドアップ外板と、厚板からストリンガー２及び外板１を一体で削り出すインテグラル外板とに大別される。
【０００３】
ビルドアップ外板の場合、リベット結合作業及び、液密性を確保するためのシール作業（航空機の主翼は燃料タンクに使用される場合が多いため）が製造コストの上昇を招いている。
一方、インテグラル外板は、ビルドアップ外板とは異なり、リベット結合作業や燃料タンクとしての液密性を確保する為のシール作業が不要となる。さらには、リベット孔による強度低下が無く、各ストリンガー２と一体化しているために圧縮荷重による座屈を生じ難いことから大幅な軽量化が可能である。一方で、材料の大半が切削されてロスが大きい為に材料費が増加し、またインテグラル外板自体が高い構造剛性を有する為に、形状付与が困難であるという問題がある。
したがって、これらの設計、資材、工作上のメリット／デメリットが検討された上で、主翼外板として用いるタイプが選定される。
【０００４】
一般に、中型機以上になると、主翼外板の板厚は１０mm程度になる。よって、成形方法としては、胴体外板の成形に適用されるストレッチ成形及び板厚加工では、引張能力が不足するために成形することができない。このような理由により、ピーン成形方法が一般的な成形方法として用いられる。
【０００５】
図１１に示すように、ピーン成形法は、直径が数ミリメートルの鋼球４を、成形対象である金属板５の表面に勢い良く衝突させて、そのごく表面部分のみを潰す変形をさせることにより、金属板５の表面に圧縮応力を発生させ、金属板５を曲げるという成形方法である。そして、衝突させる鋼球４の量や勢いを調節することで、曲げ半径を調整することが可能である。このピーン成形方法を、例えばインテグラル外板の成形に適用した場合には、インテグラル外板を選択したことによる材料費増加を上回る製造コストの削減が可能となる。このように、ピーン成形方法は、例えば航空機の主翼外板の成形において有効な成形手段のひとつとして用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、最近の航空機は、空力性能向上などの観点から、その翼形状が益々複雑化する傾向にある。例えば図１２に示す航空機６がその一例であり、その主翼７の翼外板７ａ〜７ｅは、単純な円錐形ではなく、翼長手方向にも曲率を有した鞍形で、捩れを持った翼形状となっている。平板をこのような複雑な形状に成形するためには、素材各部の長さを伸ばす変形を与えてやらなければならない。また翼根から翼端に向けての板厚が減少していたり、ストリンガー部やリブとの結合部分が急激に板厚が増加しているなど、素材自体が構造的剛性変化に富んでいる為、板厚変化に対応したショットの投射条件選定が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行えるピーン成形方法及びピーン成形装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のピーン成形方法は、平板部と、該平板部の面に沿って一体に設けられた補強部とを有する板状金属部材に対し、その前記補強部が設けられた側の面とは反対側の面に向かって、ショットを高速投射して塑性歪を持たせることにより成形する主加工工程を有するピーン成形方法において、前記主加工工程の後、前記補強部に対して前記ショットを高速投射することにより、該補強部の長手方向に沿った方向の板状金属部材の塑性歪を修正する修正加工工程を有することを特徴とする。
上記請求項１に記載のピーン成形方法によれば、例えば板状金属部材を、その面に沿った一方向に曲げる成形を行う場合、主加工工程のみを行う従来方法であれば、ショットによる塑性歪の影響が等方性であるために太鼓形状（すなわち、前記一方向に関係なく、ショットの打点を中心とした凸曲面形状）の成形面となってしまうが、本発明のように修正加工工程を加えることにより、補強部材の延在方向に沿った曲がりを元に戻すことができ、太鼓形状の形成を防止することができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載のピーン成形方法は、一方向を軸線とした曲面を有する曲面板状金属部材に対し、ショットを高速投射して塑性歪を持たせることにより成形する方法であり、前記曲面板状金属部材内の所定投射領域に対し、その裏表両面に対して前記ショットを投射して該投射領域を部分的に伸展させることにより、前記曲面板状金属部材を鞍形形状に成形することを特徴とする。
上記請求項２に記載のピーン成形方法によれば、従来の塑性歪を与えることによって曲面成形を行う方法に、投射領域を部分的に伸展させる方法を併用することにより、一方向に曲がった単純な曲面形状（円錐形状）のみならず、二方向に曲がった複雑な曲面形状（鞍型）の成形加工を精度良く行うことができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載のピーン成形方法は、請求項２に記載のピーン成形方法において、前記投射領域が、前記曲面板状金属部材の前記一方向を長さ方向とし、前記一方向に交差してかつ前記曲面板状金属部材に沿った方向を幅方向とした場合に、前記幅方向中央かつ前記長手方向中央の位置から、前記幅方向に向かって末広がりに形成される三角形領域であることを特徴とする。
上記請求項３に記載のピーン成形方法によれば、幅方向中央かつ長手方向中央の位置から、幅方向に向かって徐々に長手方向の伸び量を増やすことができるので、長手方向において凸曲面側に反り返った形状に成形することができるようになる。しかも、この成形加工は、前記一方向を軸線とする曲面の曲率に対して影響が生じにくくなっている。
【００１３】
請求項４に記載のピーン成形方法は、ショットを金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、該金属部材を成形し、前記金属部材の裏表両面に対して前記ショットを投射して部分的な伸展を形成させるピーン成形方法において、前記金属部材を、前記ショットの投射部分を凸部の中心とすることで、太鼓形状に成形することを特徴とする。
上記請求項４に記載のピーン成形方法によれば、他の曲面に影響を略与えることなく、他の曲面を成形することができるので、複数の曲面が入り交じった複雑な曲面形状を成形することができるようになる。また、任意の曲率を持つ太鼓形状を容易に成形することができるようになる。
【００１５】
請求項５に記載のピーン成形方法は、ショットを板状金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、該板状金属部材を成形するピーン成形方法において、小面積を有する複数枚の小金属板を互いに接合して、大面積を有する前記板状金属部材を形成する、成形素材形成工程と、該成形素材形成工程で得られた前記板状金属部材を複数領域に分割し、各領域毎の板厚及び、成形すべき曲率を求める加工エリア分割工程と、異なる板厚を有する複数のテストピースに対して所定曲率を与えるための前記ショットの投射条件をまとめた投射条件データを参照して、前記各領域毎の板厚及び成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件を求め、この求められた投射条件に基づいて前記各領域を成形する成形工程とを有することを特徴とする。
上記請求項５に記載のピーン成形方法によれば、その成形素材形成工程では、始めから大面積を有する１枚の板状金属部材を用いるのではなく、小面積を有する複数枚の小金属板で大面積を有する板状金属部材を構成することで、後の成形工程で用いられる成形装置の成形能力に応じた最適な大きさの板状金属部材を用意することができる。
また、加工エリア分割工程から成形工程では、板状金属部材を複雑な曲面形状に成形する場合でも、複数の小さな領域に分割し、これら各領域毎に最適な投射条件を与えるように管理するので、各領域を容易に所望の形状に成形することができるようになる。しかも、各領域の投射条件は、実験的に確証が得られた投射条件データに基づいているので、高精度の加工精度（再現性）を確保することもできる。
【００１６】
請求項６に記載のピーン成形方法は、請求項５に記載のピーン成形方法において、前記各小金属板が、その面に沿って補強部が一体に設けられている形材であることを特徴とする。
上記請求項６に記載のピーン成形方法によれば、小金属板に対する補強部の取り付け構造（リベット止めなど）が不要となる。
【００１７】
請求項７に記載のピーン成形方法は、請求項５に記載のピーン成形方法において、前記各小金属板が、その面に沿って、別体の補強部が固定されたシート材であることを特徴とする。
上記請求項７に記載のピーン成形方法によれば、例えば厚材から切削加工で小金属板を製作する場合に比較して、材料のロスを大幅に削減することができる。
【００１８】
請求項８に記載のピーン成形方法は、請求項５〜請求項７の何れか１項に記載のピーン成形方法において、前記成形素材形成工程における前記各小金属板間の接合を、摩擦攪拌接合で行うことを特徴とする。
上記請求項８に記載のピーン成形方法によれば、一般的な溶接方法に比較して、溶接歪が少ない、接合部の強度低下が少ないという利点を得ることができる。
【００１９】
請求項９に記載のピーン成形装置は、部品を搬送する搬送部と、該搬送部によって供給された前記部品に対し、ショットを高速投射するショット投射部と、該ショット投射部の投射条件を制御する制御部とを備え、請求項１〜請求項８のピーン成形方法のうちの、何れかひとつが少なくとも用いられていることを特徴とする。
上記請求項９に記載のピーン成形装置によれば、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のピーン成形方法及びこのピーン成形方法を用いたピーン成形装置は、ショットを金属部材に高速投射して塑性歪を持たせることにより、該金属部材を成形するものであり、その一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。
ここで、図１は、本実施形態のピーン成形装置を示す全体斜視図であり、図２（ａ）はその要部拡大図、図２（ｂ）は同要部の斜視図である。また、図３〜図８は、本実施形態のピーン成形方法を説明するための説明図である。また、図９は、同ピーン成形装置の変形例を示す図であって、エアブラスト方式の投射機構を採用した場合の図である。
なお、以下の説明においては、本発明のピーン成形方法及びピーン成形装置を、航空機の主翼外板の成形に適用した場合を例に説明するものとする。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のピーン成形装置は、部品である主翼外板Ｐを搬送する搬送部１０と、該搬送部１０によって供給された主翼外板Ｐに対し、ショットＳを高速投射するショット投射部２０と、該ショット投射部２０の投射条件を制御する制御部（図示せず）と、成形加工中の主翼外板Ｐを周囲より覆ってショットＳの飛散を防止する筐体３０とを備えた概略構成となっている。
【００２２】
搬送部１０は、天井に沿って敷設されたホイストビーム１１と、該ホイストビーム１１に沿って走行するロードビーム１２と、これらロードビーム１２より垂下された吊り具１３とを備えている。各吊り具１３は、その下端に主翼外板Ｐを装着して吊り下げ支持することが可能となっている。そして、主翼外板Ｐを吊り下げ支持した状態で、各ロードビーム１２が前記制御部からの走行指示を受けた場合に、ホイストビーム１１に沿って走行するようになっている。
【００２３】
筐体３０は、床面に据え付けられた覆いであり、その一側壁には、主翼外板Ｐを招き入れるための導入部３１が設けられている。
ショット投射部２０は、例えば２台のロータ２０Ａと、これらロータ２０Ａそれぞれの位置調整を行う位置調整機構（図示せず）と、各ロータ２０ＡのそれぞれにショットＳを供給するショット供給部（図示せず）とを備えて構成されている。そして、これらロータ２０Ａは、筐体３０内に配置されており、筐体３０内に搬入されてきた主翼外板Ｐを間に挟む位置に対向配置されている。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、各ロータ２０Ａは、回転軸回りに放射状に配置された複数枚の羽根２１ａを有する回転ドラム２１と、該回転ドラム２１を回転駆動する駆動機構（図示せず）とを備えており、前記制御部からの指示に基づいた回転数で前記駆動機構が回転ドラム２１を回転させることで、前記ショット供給部から投入されてきたショットＳを各羽根２１ａの回転による遠心力で、金属部材である主翼外板Ｐに高速投射して塑性歪を持たせ、主翼外板Ｐを所望の形状に成形することが可能となっている。
また、前記位置調整機構は、ロータ２０Ａの、鉛直上下方向への昇降動作（図１参照）と、水平軸線回りの傾き動作と、鉛直軸線回りの首振り動作（図２参照）とを行わせることが可能な３軸制御となっている。これにより、ストリンガーのように平板状の部品から垂直に突出した部分への投射も可能となっている。
【００２５】
前記制御部は、成形に用いる各種データを格納する記憶装置と、該記憶装置から各種データを取り込んで、ショットＳの投射条件を決定する演算装置と、該演算装置からの動作指示を前記駆動機構及び前記位置調整機構に向かって送信する送信装置とを備えて構成されている。
前記記憶装置が保持するデータとしては、これから成形される部品である主翼外板Ｐの成形前の形状（外形状や肉厚など）や、成形後の形状（各部の曲率など）や、所定曲率を得るためのショットＳの投射条件を部材の肉厚毎にまとめた投射条件データなどがある。また、前記投射条件としては、ショットＳの投射量及び回転ドラム２１の回転速度や、各ロータ２０Ａの配置などがある。
そして、以上説明の制御部の制御内容により、以下に説明する各種のピーン成形方法１〜５（説明のためにそれぞれ番号を付して説明する）が実施可能となっている。
【００２６】
［ピーン成形方法１］
航空機の主翼の飛行方向曲面形状（翼弦形状）は、所定の飛行性能を得るための空気力学に基づく要請から、複雑に変化する曲率を有する。しかし現実には広い面積を有する主翼スキンに対して細かく曲率半径や板厚に応じて成形条件を変化させながらショットを打ち分けていくには膨大な時間がかかり現実的ではない。そこで、本実施形態のピーン成形方法では、図３に示すように、主翼外板Ｐを複数の領域ａ〜ｐに分割し、各領域ａ〜ｐ内での曲率半径が一定と仮定し、さらにこの範囲内での平均板厚を求めて、その平均板厚と平均曲率半径に対応する成形条件で成形を行うこととしている。
【００２７】
具体的に言うと、成形加工実施前の前工程として、主翼外板Ｐ（金属部材）を上述の複数領域ａ〜ｐに分割し、各領域毎の板厚及び、成形すべき曲率を求め（以上、加工エリア分割工程と称する）、さらには、異なる板厚を有する複数枚のテストピース（図示せず）に対して所定曲率を得るためのショットＳの投射条件を求めて、前記投射条件データを作成する（以上、投射条件データ作成工程と称する。なお、本工程は、１回のみ行えば良く、予め用意されたデータを参照するようにして本工程を省略するものとしても良い）。なお、各領域ａ〜ｐの分割にあたっては、板厚と、成形後の曲率半径とが大きく変化しない範囲で区切って分割するのが好ましい。
【００２８】
このようにして、前工程である加工エリア分割工程及び投射条件データ作成工程で作成された各種データは、前記制御部の記憶装置に格納され、実際の成形加工作業に用いられる。すなわち、成形工程では、各領域ａ〜ｐ毎の板厚及び成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件（最も板厚及び成形すべき曲率が近い投射条件）を、前記投射条件データより導き出し、該投射条件に基づいたインテンシティ（ショットピーニング強さ）で各領域ａ〜ｐをそれぞれ成形する。
【００２９】
以上説明の本実施形態のピーン成形方法１では、主翼外板Ｐを複数領域ａ〜ｐに分割する加工エリア分割工程と、各領域ａ〜ｐ毎の板厚及び成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件を、予め用意した投射条件データより導き出し、該投射条件に基づいて各領域ａ〜ｐを成形する成形工程とを有する方法を採用した。この方法によれば、主翼外板Ｐのような複雑な曲面形状を有する被成形物であっても、加工エリア分割工程において複数の小さな領域ａ〜ｐに分割し、これら各領域ａ〜ｐ毎に最適な投射条件を与えるように管理することで、各領域ａ〜ｐを容易に所望の形状に成形することができるようになる。しかも、各領域ａ〜ｐの投射条件は、投射条件データ作成工程において実験的に確証が得られた投射条件データに基づいているので、高精度の加工精度（再現性）を確保することもできるものとなっている。したがって、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００３０】
［ピーン成形方法２］
ショットＳの投射により素材表面に導入される圧縮応力は等方的である為、平板の片側に鉄球を投射すると、四方に曲率がついた太鼓形状（球面の一部に相当）になる。このような太鼓形状ではなく、一方向のみに曲率を有する形状（円柱の側面の一部分に相当）に成形しようとしても、変形原理に基づく現象であるために、太鼓形状を防止するのは一般的に困難である。
主翼外板Ｐが、ストリンガーが一体に設けられているインテグラル外板タイプの場合には、構造的剛性の異方性から、ストリンガーの延在方向である翼長手方向への曲げ変形がある程度生じ難くなるものの、やはり、図４に示す太鼓形状を生じることとなり、完全に防止するのは従来では無理であった。
【００３１】
そこで、本実施形態のピーン成形方法２は、まず、主翼外板Ｐの平板部（板状部分）の、ストリンガーｓが設けられた側の面とは反対側の面に向かって、ショットＳを高速投射して塑性歪を持たせることにより成形する主加工工程を行う。このままの状態では、図４で示したように太鼓形状になっている。そこで、これを修正するために、平板部の面に沿って一体に設けられた補強部であるストリンガーｓに対して、ショットＳを高速投射することにより、これらストリンガーｓの長手方向に沿った方向の塑性歪を修正する修正加工工程を行う。
この修正加工工程の実施により、一方向のみに曲率を有する形状に成形することが可能となる。
【００３２】
この様な修正が可能であるのは、ストリンガーｓが一体に設けられているためであるが、例えば平板部とリブが結合する部分において、ストリンガーｓが切り欠かれている領域がある。このような領域では、上述の方法で太鼓形状を修正することができない。そこで、この様な領域では、ピーン成形の前に、プレスを用いてその領域を予め成形しておく（すなわち、ストリンガーｓのない部分には、ピーン成形を加えずにプレス成形を加え、また、ストリンガーｓの有る部分には、ピーン成形を加える。）ことで、ピーン成形による太鼓形状への変形を防止することが可能である。
【００３３】
以上説明の本実施形態のピーン成形方法は、主加工工程の後、ストリンガーｓに対してショットＳを直接的に高速投射することにより、ストリンガーｓの長手方向に沿った翼長方向の塑性歪を修正する修正加工工程を有する方法を採用した。この方法によれば、主加工工程の後加工として修正加工工程を加えることにより、ストリンガーｓの延在方向に沿った曲がりを元に戻すことができ、太鼓形状に成形してしまうのを防止することが可能となる。
したがって、太鼓形状を生じることなく、一方向に沿った曲面形状を確実に成形することができるようになるので、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００３４】
［ピーン成形方法３］
続いて、図５に示すような鞍型形状（サドル型形状）に主翼外板Ｐを成形する場合について、以下に説明を行う。平板からこの様な複雑な曲面形状に成形するには、素材の長さを部分的に伸ばす成形をする必要がある。なお、同図において、一点鎖線に示す方向が、翼長に沿った長さ方向であり、この長さ方向に交差してかつ平面に沿った方向が、翼弦に沿った幅方向となっている。
そこで、本実施形態のピーン成形方法３では、上記説明のピーン成形方法２の成形方法を用いて、一方向を軸線とした曲面を有する曲面板形状に予め加工した後、その所定投射領域に対し、その裏表両面より互いに等しい投射条件でショットＳを投射して該投射領域を部分的に伸展させることにより、鞍形形状に成形する方法を採用している。
【００３５】
鞍型形状を確実に得るための前記投射領域としては、前記幅方向中央かつ前記長手方向中央の位置Ｒ１から、前記幅方向に向かって末広がりに形成される２つの三角形領域Ｒ２を採用するのが好ましい。これら三角形領域Ｒ２のそれぞれに対し、その裏表両面より互いに等しい投射条件でショットを投射して部分的な伸展を形成させることで、同図に示すような鞍型形状を得ることが可能となる。
一般に、ピーン成形は、元来、曲げ成形をする方法であるが、本方法のように、伸ばす成形をする為に素材の両面を同じ強さでピーン成形し、どちらの方向にも曲がらない状態（つり合っている状態）を作り、結果として素材が伸びるという特殊な成形方法を併用することで、上述のような複雑な曲面形状を成形することが可能となる。
【００３６】
なお、金属部材の裏表両面に対してショットを投射して部分的な伸展を形成させる成形方法の変形例として、例えば図６に示す太鼓形状を形成する方法がある。すなわち、同図に示すように、例えば四角形状の金属部材に対し、その周縁部分を残して中央部分のみに、その裏表両面よりショットＳを投射して部分的に伸展させる。このようにして、中央部分が四方に伸びてその周縁部分を圧迫するため、ショットＳの投射部分を凸部の中心とする太鼓形状に成形することが可能となる。
【００３７】
以上説明の本実施形態のピーン成形方法３は、一方向を軸線とした曲面を有する形状に主翼外板Ｐを予め成形した後、前記所定投射領域に対し、その裏表両面より互いに等しい投射条件でショットＳを投射して該投射領域を部分的に伸展させることにより、この曲面板状金属部材を鞍形形状に成形する方法を採用した。この方法によれば、従来の塑性歪を与えることによって曲面成形を行う方法に、投射領域を部分的に伸展させる方法を併用することにより、一方向に曲がった単純な曲面形状（円錐形状）のみならず、二方向に曲がった複雑な曲面形状（鞍型）の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００３８】
［ピーン成形方法４］
製図図面に従って成形加工のプログラムを組み立てることを考えた場合、図面上では、主翼外板が実機荷姿の立体形状（３次元形状）で定義されているため、これを平面展開する必要がある。しかし、主翼外板そのものが複曲面を有する場合には、ちょうど地球の平面図が図法によって様々に形を変えるように、展開方法によって形状が異なるものとなる。
【００３９】
この展開方法としては、例えば図７の上図に示すように、ストリンガーの延在方向に沿って分割することも考えられるが、この場合には、翼端での各分割領域間の合わせに隙間が生じやすいことが検討の結果判明している。
そこで、本実施形態のピーン成形方法４では、図７の下図に示すように、３次元形状の主翼外板を、飛行方向に平行な複数の領域に展開して平面化した展開部品とした後、この展開部品を、ショットの投射により成形する方法を採用している。このとき、図７の上図に示す、ストリンガーの延在方向に展開した場合には、元の３次元形状に戻したときに最も誤差の少ない（すなわち、両隣の領域との合わせ部分間で隙間が殆ど生じない）ストリンガーを基準ストリンガーＳＳとして、この基準ストリンガーＳＳにおいて、隣接する各領域間の位置合わせをすると、高精度な展開部品を作り出すことが可能となる。
【００４０】
以上説明のピーン成形方法４によれば、翼外板の３次元曲面形状を、飛行方向に平行な複数の平面領域に分割することで、元の３次元曲面形状に戻したときに、隣り合う各領域の合わせ部分間で隙間（誤差）が少ない展開部品とすることができる。このような高精度の展開部品を用いることにより、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００４１】
［ピーン成形方法５］
上記説明のピーン成形方法１において、前記成形工程を行う前に、小面積を有する複数枚の小金属板を互いに接合して、大面積を有する前記主翼外板Ｐ（以下、板状金属部材）を形成する工程（以上、成形素材形成工程と称する）を採用することで、成形コストを削減することが可能となる。
【００４２】
すなわち、始めから大面積を有する１枚の板状金属部材を用いるのではなく、図８に示すように、小さい表面積を有する複数枚の小金属板４０を、互いに対向する測縁間において接合して板状金属部材４１を構成することで、後の成形工程で用いられる前記成形装置の成形能力に応じた最適な大きさの板状金属部材を用意できるようになる。つまりは、前記成形装置が成形可能な最大寸法に、板状金属部材の大きさを合わせることができるので、成形装置の能力を最大限まで引き出すことができ、成形回数を削減することが可能となる（１回あたりの成形部品の大きさが大きくなるので、全体としての成形回数が減ることによる。）。したがって、成形コストを削減することが可能となる。
【００４３】
なお、前記成形素材形成工程で用いられる各小金属板４０としては、同図に示すような、面に沿ってストリンガー４０ａ（補強部）が一体に設けられた押出形材（形材）からなるインテグラル外板を用いても良いし、または、面に沿って、別体の補強部が固定されたシート材（図示略）を用いても良い。
また、前記各小金属板４０間の接合方法としては、摩擦攪拌接合（FSW; Friction Stir Welding）またはその他の方法が適用できるが、中でも、摩擦攪拌接合を採用すると、一般的な溶接方法に比較して、溶接歪が少ない、接合部の強度低下が少ないという利点を得ることが可能となる。
【００４４】
なお、以上説明のピーン成形方法１〜５においては、本発明のピーン成形方法及びピーン成形装置を、航空機の主翼外板Ｐの成形に適用した場合を例に説明したが、これに限らず、尾翼の成形に適用しても良いし、さらには、高速特急列車の車体の成形など、その他の部品の成形に用いても良いことは勿論である。
また、以上説明の実施形態のピーン成形装置では、そのショット投射部２０がロータ２０Ａを採用した場合を例に説明したが、これに限らず、図９に示すエアブラスト式を採用しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載のピーン成形方法は、主加工工程の後、補強部に対してショットを高速投射することにより、補強部の長手方向に沿った方向の板状金属部材の塑性歪を修正する修正加工工程を有する方法を採用した。この方法によれば、主加工工程の後加工として修正加工工程を加えることにより、補強部材の延在方向に沿った曲がりを元に戻すことができ、太鼓形状に成形してしまうのを防止することが可能となる。
したがって、太鼓形状を生じることなく、一方向に沿った曲面形状を確実に成形することができるようになるので、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００４７】
請求項２に記載のピーン成形方法は、一方向を軸線とした曲面を有する曲面板状金属部材内の所定投射領域に対し、その裏表両面よりショットを投射して該投射領域を部分的に伸展させることにより、この曲面板状金属部材を鞍形形状に成形する方法を採用した。この方法によれば、従来の塑性歪を与えることによって曲面成形を行う方法に、投射領域を部分的に伸展させる方法を併用することにより、一方向に曲がった単純な曲面形状（円錐形状）のみならず、二方向に曲がった複雑な曲面形状（鞍型）の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００４８】
また、請求項３に記載のピーン成形方法は、請求項２に記載のピーン成形方法において、前記投射領域が、幅方向中央かつ長手方向中央の位置から、幅方向に向かって末広がりに形成される三角形領域である方法を採用した。この方法によれば、確実に鞍型形状に成形することが可能となる。
【００４９】
また、請求項４に記載のピーン成形方法は、金属部材の裏表両面に対して前記ショットを投射して部分的な伸展を形成させる方法を採用した。この方法によれば、従来の曲げ加工と併用することにより、複数の曲面が入り交じった複雑な曲面形状を成形することができるようになる。したがって、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
また、前記金属部材を、ショットの投射部分を凸部の中心とする太鼓形状に成形する方法を採用した。この方法によれば、任意の曲率を持つ太鼓形状を容易に成形することが可能となる。
【００５２】
また、請求項５に記載のピーン成形方法は、小金属板を互いに接合して板状金属部材を形成する成形素材形成工程と、板状金属部材を複数領域に分割し、各領域毎の板厚及び、成形すべき曲率を求める加工エリア分割工程と、投射条件データを参照して、各領域毎の板厚及び成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件を求め、この求められた投射条件に基づいて各領域を成形する成形工程とを有する方法を採用した。
この方法によれば、成形工程で用いられる成形装置の成形能力に応じた最適な大きさの板状金属部材を用意でき、成形装置の能力を最大限まで引き出すことができるので、成形コストを削減することが可能となる。
また、この方法によれば、板状金属部材を複雑な曲面形状に成形する場合であっても、加工エリア分割工程において複数の小さな領域に分割し、これら各領域毎に最適な投射条件を与えるように管理することで、各領域を容易に所望の形状に成形することができるようになる。しかも、各領域の投射条件は、実験的に確証が得られた投射条件データに基づいているので、高精度の加工精度（再現性）を確保することもできるものとなっている。したがって、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【００５３】
また、請求項６に記載のピーン成形方法は、請求項５に記載のピーン成形方法において、前記各小金属板に形材を用いる方法を採用した。この方法によれば、小金属板に対する補強部の取り付け構造（リベット止めなど）が不要となることから、強度低下が無く、かつ大幅な軽量化が可能である。
【００５４】
また、請求項７に記載のピーン成形方法は、請求項５に記載のピーン成形方法において、前記各小金属板に、別体の補強部が固定されたシート材を用いる方法を採用した。この方法によれば、例えば厚材から切削加工で小金属板を製作する場合に比較して、材料のロスを大幅に削減することが可能となる。
【００５５】
また、請求項８に記載のピーン成形方法は、請求項５〜請求項７の何れか１項に記載のピーン成形方法において、前記各小金属板間の接合を、摩擦攪拌接合で行う方法を採用した。この方法によれば、一般的な溶接方法に比較して、溶接歪が少ない、接合部の強度低下が少ないという利点を得ることが可能となる。
【００５６】
また、請求項９に記載のピーン成形装置は、搬送部とショット投射部と制御部とを備え、請求項１〜請求項８のピーン成形方法のうちの、何れかひとつが少なくとも用いられている構成を採用した。この構成によれば、従来よりも複雑な形状の成形加工を精度良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のピーン成形装置の一実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】  同ピーン成形装置を示す図であって、（ａ）は要部拡大図、（ｂ）は同要部の斜視図である。
【図３】  同ピーン成形装置によるピーン成形方法を説明するための図であって、ロードビームより吊り下げられた主翼外板の正面図である。
【図４】  同ピーン成形装置による他のピーン成形方法を説明するための図であって、太鼓形状の状態にある主翼外板を示す斜視図である。
【図５】  同ピーン成形装置による他のピーン成形方法を説明するための図であって、鞍型形状に成形した主翼外板を示す斜視図である。
【図６】  同ピーン成形装置による他のピーン成形方法を説明するための図であって、太鼓形状に成形した部品を示す斜視図である。
【図７】  同ピーン成形装置による他のピーン成形方法を説明するための図であって、主翼外板の展開方法を示す展開図である。
【図８】  同ピーン成形装置による他のピーン成形方法を説明するための説明図である。
【図９】  本発明のピーン成形装置の変形例を示す図であって、ショット投射部としてエアブラスト式を用いた場合の図である。
【図１０】  一般的な主翼外板の構造を説明する図であって、（ａ）はビルドアップ外板タイプ、（ｂ）はインテグラル外板タイプである。
【図１１】  ピーン成形の原理を説明するための説明図である。
【図１２】  航空機の主翼の構造を説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ・・・ショット
Ｐ・・・主翼外板（金属部材，部品，板状金属部材，曲面板状金属部材）
ａ〜ｐ・・・複数領域
ｓ・・・ストリンガー（補強部）
１０・・・搬送部
２０・・・ショット投射部
【図１】
0003740103.tif 000002
【図２】
0003740103.tif 000003
【図３】
0003740103.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003740103.tif 000006
【図６】
0003740103.tif 000007
【図７】
0003740103.tif 000008
【図８】
0003740103.tif 000009
【図９】
0003740103.tif 000010
【図１０】
0003740103.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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