CN103958089B - 板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法 - Google Patents

板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法，本发明的弯曲保持装置(1)具备能够与板状工件(W)的一个面抵接的2个支承点(25a)、在夹在所述支承点(25a)的位置处，能够与板状工件(W)的另一个面抵接的至少1个加压点(40a)、以及使支承点(25a)和加压点(40a)的至少其中一方朝向另一方进退的进退驱动机构(支承单元(23)、加压单元(33))。优选2点的支承点(25a)以第1间隔(Ls)与板状工件(W)的一个面抵接，2点的加压点(40a)以比第1间隔(Ls)窄的第2间隔(Lp)与板状工件(W)的另一个面抵接，第1间隔(Ls)的中心点与第2间隔(Lp)的中心点一致。

Description

板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法
技术领域
本发明涉及一种以弯曲的状态保持板状工件且用于进行喷丸成形等加工的、板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法。
背景技术
对例如飞机的机翼等面积较大且具备复杂的曲面的金属板进行成形时，近年来广泛利用喷丸成形或被称作喷丸硬化(shotpeening)的成形方法。如专利文献1、2等所公开，该成形方法为如下成形方法：保持金属板状工件，朝向该板状工件高速投射被称作球丸的直径为0.5～4mm左右的钢球来使其强力碰撞，由此使板状工件产生塑性应变来弯曲成形为所希望的形状。
已知有如下工艺：当进行这种喷丸成形时，若在将板状工件在其弹性变形范围内预先弯曲并进行保持之后投射球丸，则被赋予到板状工件的弹性应力(stress)促进板状工件的变形而使成形性显著提高，该工艺方法被称作应力喷丸成形(stresspeenforming)。当进行该应力喷丸成形时，如专利文献2中其图8(b)所公开，用固定工具使板状工件强制沿着衬板样规(backingtool)进行固定，从而使板状工件弹性变形。
并且还进行如下工艺：不使用衬板样规，而是通过夹钳状的保持装置或应用液压千斤顶的保持装置以弯曲状态保持板状工件。此时，为了在通过上述的保持装置进行喷丸成形之后赋予具有使板状工件成为与完成形状相同或近似的曲率的应力，使具有将回弹计算在内的规定曲率的模板(R状的模具板)与板状工件的弯曲面接触来确认弯曲率的同时设定成规定曲率。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3740103号公報
专利文献2：日本专利第3869783号公報
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在使用衬板样规使板状工件弹性变形的方法中，要应对如飞机的主机翼等在长边方向上复杂变化的曲率，需要巨大的衬板样规，而且必须按多个机种和部位准备很多该巨大的衬板样规。因此，存在不仅在衬板样规的制造上花费费用而且在其保管上占用很大场所的问题。
另一方面，在不使用衬板样规而是通过夹钳状的保持装置或应用液压千斤顶的保持装置以弯曲状态保持板状工件的方法中，保持装置的冲程调整及通过模板产生的弯曲形状的管理等很大程度上取决于操作人员的技能。因此，在经加工的板状工件形状的再现性即产品的均匀性上容易产生问题。
另外，近年来在飞机机翼中多使用被称作蒙皮的外板与设置于该外板内侧的被称作桁条的肋状的加强部件成一体的整体蒙皮。当通过前述的应力喷丸成形对这种整体蒙皮进行弯曲成形时，以不使用于赋予弯曲形状的样规和模板等模具部件干扰桁条的方式进行使用是比较困难的。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种不使用模具部件且能够通过简单且通用性较高的结构对板状工件自如地赋予弯曲形状，并且还能够适用于整体蒙皮的通用性较高的板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法以及弯曲成形方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述问题，本发明采用以下机构。
即，本发明的第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置为用于将板状工件在其弹性变形范围内弯曲并进行保持的弯曲保持装置，其具备：2个支承点，从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，能够与该板状工件的一个面的相互分离的2点抵接；至少1个加压点，同样从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，在夹在所述支承点的位置处，能够与所述板状工件的另一个面抵接；以及进退驱动机构，使所述2个支承点和所述加压点的至少其中一方沿所述板状工件的板厚方向进退。
根据上述结构，使板状工件介于2个支承点与至少1个加压点之间，并且通过进退驱动机构使支承点和加压点的至少其中一方朝向板状工件移动，从而板状工件被加压点按压而板状工件发生弯曲。此时的弯曲率能够根据支承点与加压点的、沿板状工件的面方向的相对位置和支承点与加压点的数量、利用加压点按压的按压量等任意设定。
并且，支承点与加压点未必一定要配置在一条直线上，通过使支承点与加压点的相对位置在板状工件的面方向上错开，也能够对板状工件赋予扭转的弯曲形状等。因此，不论板状工件的形状和大小、目标弯曲形状等如何，都能够通过单一的弯曲保持装置对板状工件自如地赋予弯曲形状。
因此，无需如以往准备衬板样规和模板等模具部件，能够通过简单且通用性较高的结构使板状工件弯曲。而且，支承点和加压点相对于板状工件点接触，因此即使在如飞机机翼等外板(蒙皮)和肋状的加强部件(桁条)成一体的整体蒙皮中，也能够通过使支承点或加压点与加强部件以外的部位抵接来轻松地弯曲。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，所述2点的支承点以第1间隔与所述板状工件的一个面抵接，2点的所述加压点以比所述第1间隔窄的第2间隔与所述板状工件的另一个面抵接，所述第1间隔的中心点与所述第2间隔的中心点一致。
根据上述结构，板状工件的在2点的加压点之间的区间的弯曲率均匀且对称，因此容易使板状工件与所希望的弯曲率一致。并且，当对弯曲的板状工件实施喷丸加工来进行弯曲成形时，能够提高其成形性。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述支承点和所述加压点的至少其中一点能够沿所述板状工件的面方向独立地移动。
当设为上述结构时，例如通过使支承点和加压点的任一点的位置沿板状工件的面方向移动，能够自如设定弯曲形状或弯曲率。例如，通过将支承点及加压点配置成不在与板状工件的弯曲剖面正交的方向上排列在一条直线上，能够将板状工件弯曲成扭曲或扭转的形状。
并且，当将支承点和加压点均设置多个且将它们设为均能够沿板状工件的面方向移动时，也能够轻松应对复杂的复合曲面。另外，能够将与板状工件抵接的支承点及加压点的数量调整为与板状工件的大小对应的数量。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述进退驱动机构被设置成能够使所有的所述支承点及所述加压点分别独立地进退。
根据上述结构，能够将多个支承点及加压点的相对于板状工件的进退位置(突出量)设得不同，从而能够将板状工件弯曲并保持成复杂的复合曲面等。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述弯曲保持装置具有从下方支承所述板状工件的工件支承部件，所述工件支承部件通过施力机构而从下方受到施力，所述施力机构的施力强度被设定成，能够支承所述板状工件的自重，且在所述板状工件被弯曲成形时能够吸收该板状工件的挠曲而被施加的反作用力的程度。
根据上述结构，能够通过工件支承部件可靠地保持进行弯曲及保持之前的板状工件来提高稳定性。并且，若开始弯曲及保持，则板状工件挠曲而其反作用力施加到工件支承部件上，但此时板状工件的反作用力被对工件支承部件施力的施力部件吸收，因此容易使板状工件弯曲成所希望的形状。
并且，上述结构所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述工件支承部件为滚动体，其能够将载置于其上的所述板状工件沿面方向传送。
根据上述结构，当对面积较大的板状工件进行弯曲成形时，在规定部位的弯曲及保持结束之后，暂时解除由支承点和加压点施加的加压，其后沿面方向轻松传送板状工件，再次由支承点和加压点施加加压，从而能够弯曲板状工件的另一部位。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：使所述支承点进退的所述进退驱动机构的结构为经由滚珠丝杠机构将驱动器的动力传递给所述支承点。
根据上述结构，在支承点与加压点之间设置板状工件，通过进退驱动机构缩小支承点与加压点的间隔来弯曲板状工件时，通过滚珠丝杠机构进退的支承点不会相对于由加压点施加的加压力后退。因此，能够准确地控制由加压点施加的按压量或按压力，且能够提高板状工件的成形性。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述弯曲保持装置还具有：进退位置检测机构，检测所述支承点与所述加压点各自的进退位置；以及控制机构，被输入来自所述进退位置检测机构的进退位置数据，并且驱动所述驱动机构以成为规定的进退位置。
根据上述结构，能够控制成使支承点与加压点之间的相对间隔变得适当，由此能够对板状工件赋予准确的弯曲率。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述弯曲保持装置还具有：荷载检测机构，检测施加于所述加压点的荷载；以及控制机构，被输入来自所述荷载检测机构的荷载数据，并且驱动所述驱动机构以施加规定的荷载。
例如，当以弯曲保持板状工件的状态实施喷丸加工并进行塑性变形以弯曲并保持板状工件形状时，通过设为上述结构，能够以简单结构对板状工件赋予准确的弯曲率。即，不论弯曲之前的板状工件的高度与支承点的高度之间的相对关系如何，只要支承点具有一接触板状工件就在该高度上停止并保持该位置的功能，则以后在通过荷载检测机构检测施加到加压点的荷载的同时仅使加压点向板状工件侧移动，从而能够弯曲板状工件。
并且，所述结构所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：在弯曲所述板状工件的同时投射球丸来进行喷丸成形时，在从所述荷载检测机构输入的荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，所述控制机构进行停止投射所述球丸的控制。
当设为上述结构时，随着对被弯曲并保持的板状工件投射喷丸来进行喷丸加工，板状工件欲恢复平坦的反作用力减小，从荷载检测机构输入到控制机构中的荷载数据逐渐减少。因此，在该荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，能够判断板状工件的弯曲加工已完成，从而结束喷丸加工。因此，能够将喷丸加工中耗费的時间设为必要最小限度，能够有助于加工時间的缩短及节省劳力化。
并且，所述第1方式所涉及的板状工件的弯曲保持装置还可以为如下结构：所述弯曲保持装置还具有：弯曲率检测机构，检测所述板状工件的弯曲率；以及控制机构，被输入来自所述弯曲率检测机构的弯曲率数据，并且驱动所述驱动机构以成为规定的弯曲率。
根据上述结构，在板状工件达到规定的弯曲率为止由控制机构驱动进退驱动机构来设定支承点与加压点的相对位置。如此，在测量板状工件的实际弯曲率的同时决定支承点与加压点的相对位置，因此能够设为准确的弯曲率。
并且，本发明的第2方式所涉及的板状工件的弯曲保持方法为用于将板状工件在其弹性变形范围内弯曲并进行保持的方法，所述弯曲保持方法中，使至少2个支承点与所述板状工件的一个面抵接，使至少1个加压点与所述板状工件的另一个面的、夹在所述支承点的位置抵接，通过使所述支承点和所述加压点的至少其中一方沿所述板状工件的板厚方向前进来弯曲所述板状工件。
根据上述方法，使板状工件介于至少2个支承点与至少1个加压点之间，并且通过使支承点和加压点的至少其中一方沿板状工件的板厚方向前进来通过加压点按压板状工件，从而能够弯曲板状工件。此时的弯曲率能够根据支承点与加压点的、沿板状工件的面方向的相对位置和支承点与加压点的数量、由加压点按压的按压量等任意设定。
并且，通过使支承点与加压点的相对位置在板状工件的面方向上错开，还能够对板状工件赋予扭转的弯曲形状。因此，不论板状工件的形状和大小、目标弯曲形状等如何，都能够对板状工件赋予自如的弯曲形状。
因此，无需如以往使用衬板样规和模板等模具部件，就能够对板状工件赋予弯曲形状。而且，使支承点与加压点相对于板状工件点接触，因此即使在如飞机的机翼等外板(蒙皮)与肋状的加强部件(桁条)成一体的整体蒙皮等中，也能够通过使支承点或加压点与加强部件以外的部位抵接来轻松地弯曲成形。
并且，在所述第2方式所涉及的板状工件的弯曲保持方法中还可以进行如下工序：从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，使2点的所述支承点以第1间隔与所述板状工件的一个面抵接，另一方面，使2点的所述加压点以比所述第1间隔窄的第2间隔与所述板状工件的另一个面抵接，在使所述第1间隔的中心点与所述第2间隔的中心点一致的状态下弯曲并保持所述板状工件。
根据上述方法，板状工件的在2点的加压点之间的区间的弯曲率变得均匀且对称，因此容易使板状工件与所希望的弯曲率一致。
并且，本发明的第3方式所涉及的板状工件的弯曲成形方法，其使用所述第1至第11方式所记载的板状工件的弯曲保持装置弯曲并保持板状工件的同时，从该板状工件的一个面投射球丸来实施喷丸成形，从而弯曲所述板状工件。
根据上述方法，通过弯曲保持装置将板状工件预先在其弹性变形范围内弯曲并保持，在该状态下投射喷丸来实施喷丸成形，因此通过赋予到板状工件的弹性应力(stress)促进板状工件的变形，从而能够显著提高板状工件的成形性。
发明效果
如上所述，根据本发明所涉及的板状工件的弯曲保持装置及弯曲保持方法，无需使用模具部件，通过简单且通用性较高的结构，能够对待弯曲成形的板状工件赋予弯曲形状。尤其适于飞机机翼中使用的外板(蒙皮)与加强部件(桁条)成一体的整体蒙皮的弯曲保持。
附图说明
图1是表示对飞机的整体蒙皮进行弯曲成形的例子的立体图。
图2是表示本发明所涉及的弯曲保持装置的示意性基本结构的图。
图3是表示本发明所涉及的弯曲保持装置的具体例的主视图。
图4是图3的IV向视的侧视图。
图5图4的V向视的俯视图。
图6A是表示弯曲保持装置的作动顺序且表示板状工件载置于工件支承辊上的状态的图。
图6B是表示弯曲保持装置的作动顺序且表示支承点与板状工件的上表面抵接的状态的图。
图6C是表示弯曲保持装置的作动顺序且表示加压点与板状工件的下表面抵接的状态的图。
图6D是表示弯曲保持装置的作动顺序且表示加压点上升而板状工件弯曲的状态的图。
具体实施方式
以下，参考图1～图6对本发明的一实施方式进行说明。
本实施方式中的弯曲保持装置1在俯视观察时(参考图5)形成为矩形(长方形)。为了方便说明，将沿其一边(短边方向)的方向称作X轴方向，将沿另一边(长边方向)的方向称作Y轴方向，将高度方向称作Z轴方向。
弯曲保持装置1为用于进行应力喷丸成形的预应力保持装置，该应力喷丸成形如下进行：在将例如如图1所示的被称作蒙皮的铝合金的外板2与被称作桁条的肋状的加强部件3成一体的飞机用整体蒙皮4通过喷丸成形而弯曲成鞍状或球面状时，预先将整体蒙皮4在其弹性变形范围内弯曲并进行保持，在该状态下投射喷丸来对整体蒙皮4进行弯曲成形。但是，不限于整体蒙皮4，能够弯曲并保持普通的平坦金属板。以下说明中，将平坦的板状工件W作为弯曲及保持的对象进行说明。
图2示出弯曲保持装置1的示意性基本结构。并且，图3至图5分别是表示弯曲保持装置1的具体例的主视图、侧视图、俯视图。该弯曲保持装置1具备：2个支承点25a，在Y轴方向观察时(参考图2、图3)能够与水平设置的板状工件W的一个面(例如上表面)抵接；以及2个加压点40a，在X方向上夹在2个支承点25a的位置处，能够与板状工件W的另一个面(例如下表面)抵接。
在图3所示的Y轴方向观察时，支承点25a和加压点40a分别设置有2个，在图4所示的X轴方向观察时，支承点25a和加压点40a在Y轴方向上排列有多个。本实施方式中，支承点25a在Y轴方向上排列有例如6点，设置有总计12点的支承点25a。并且，加压点40a在Y轴方向上排列有例如2点，设置有总计4点的支承点25a。另外，如图2所示，弯曲保持装置1具备控制单元6(控制机构)、反作用力吸收装置7及弯曲率测量仪8(弯曲率检测机构)。弯曲率测量仪8为紧贴在板状工件W的上表面等来实际测量并检测板状工件W的弯曲率的测量仪，该弯曲率数据显示在表示部8a中，并且经由控制线S1还输入到控制单元6中。
如图2所示，支承点25a与加压点40a的基本位置关系为如下状态：在从与板状工件W的弯曲剖面正交的方向(Y轴方向)观察时，2点的支承点25a以间隔Ls(第1间隔)与板状工件W的下表面抵接，另一方面，2点的加压点40a以与比间隔Ls窄的间隔Lp(第2间隔)与板状工件W的上表面抵接，且间隔Ls的中心点与间隔Lp的中心点在中心线Lc上一致。
弯曲保持装置1具有通过沿X轴方向平行延伸的2根梁状的横向框架件11和沿Y轴方向平行延伸的2根梁状的纵向框架件12形成俯视观察时呈矩形(长方形)的底座10，在对置的横向框架件11之间架设有沿Y轴方向延伸的2根下部横梁13。并且，支承柱14分别从底座10的四角沿着Z轴方向延伸，在Y轴方向上并排的支承柱14的上端彼此由沿Y轴方向延伸的2根上部横梁15连结。另外，在下部横梁13之上载置有沿X轴方向延伸的2根移动梁16。移动梁16能够通过铺设在下部横梁13的上表面的导轨18和直线轴承19沿Y轴方向顺畅地移动。此外，在底座10的四角下表面设置有移动及固定用的带制动器的脚轮20。
如图3所示，上部横梁15为如下结构：2根通道部件15a以背对背方式空出间隔而配置，在其间形成有具有一定宽度的狭槽15b。狭槽15b中排列有多个(在此为6台)支承单元23(进退驱动机构)。各支承单元23为伸缩缸体结构，该缸体24的轴线指向Z轴方向，支承杆25从缸体24朝向下方进退。该支承杆25的前端成为前述的支承点25a。各支承单元23能够沿着上部横梁15(狭槽15b)向Y轴方向移动，其根据板状工件W的按压部位能够固定在任意位置上。可以手动移动该支承单元23，也可以通过未图示的驱动机构进行。
在各支承单元23的缸体24上端分别设置有作为驱动器的伺服马达27，该伺服马达27的动力(旋转力)经由滚珠丝杠机构28(参考图3)传递到支承杆25(支承点25a)，从而使支承点25a进退。如图2所示，伺服马达27通过控制线S2而与控制单元6连接，通过控制单元6控制。另外，在各支承单元23的缸体24上设置有检测支承点25a的Z轴方向的位置(支承杆25的进退位置)的直线尺29(进退位置检测机构)，其与控制单元6连接。该直线尺29通过控制线S3而与控制单元6连接，通过直线尺29检测出的支承点25a的进退位置数据被输入到控制单元6中。
另一方面，在2根移动梁16的上表面分别设置有2台加压单元33(进退驱动机构)。这些总计4台加压单元33能够通过铺设在移动梁16的上表面上的导轨34及直线轴承35沿X轴方向顺畅地移动。加压单元33构成为具备支承在直线轴承35上的在Y轴方向观察时呈大致L字形的移动床36，该移动床36构成为搭载有伺服马达37(驱动器)、升降部38、沿Z轴方向延伸的轴状的下段加压杆39及上段加压杆40、以及测力传感器41(荷载检测机构)。测力传感器41能够通过设置于移动床36的纵壁部的导轨43及直线轴承44沿Z轴方向顺畅地移动。而且，下段加压杆39和上段加压杆40隔着测力传感器41以同轴状连结，下段加压杆39沿Z轴方向贯穿升降部38。
升降部38例如为螺纹千斤顶。伺服马达37的旋转轴沿X轴方向延伸而从侧面与升降部38的内部实现轴连通，其旋转通过升降部38内部的未图示的齿轮进行90度的转向而转换成下段加压杆39的沿Z轴方向的移动。因此，若伺服马达37作动则下段加压杆39和测力传感器41以及上段加压杆40成一体而沿Z轴方向滑动。伺服马达37通过控制线S4而与控制单元6连接(参考图2)，通过控制单元6控制。而且，上段加压杆40的前端成为前述的加压点40a。
另外，如图2所示，在各加压单元33上设置有检测加压点40a的Z轴方向的位置(上段加压杆40的进退位置)的直线尺45(进退位置检测机构)，其与控制单元6连接。该直线尺45通过控制线S5而与控制单元6连接，通过直线尺45检测出的加压点40a的进退位置数据被输入到控制单元6中。并且，测力传感器41为检测被施加到加压点40a的荷载的传感器，其通过控制线S6而与控制单元6连接，通过测力传感器41检测出的荷载数据被输入到控制单元6中。
如上所述，支承单元23能够沿着上部横梁15的狭槽15b沿Y轴方向移动。并且，加压单元33能够沿着移动梁16沿X轴方向移动，并且移动梁16能够沿Y轴方向移动，因此能够沿X轴方向和Y轴方向这两个方向移动。因此，支承点25a和加压点40a能够沿板状工件W的面方向独立地移动。
另外，所有支承点25a及加压点40a能够通过作为其进退驱动机构的支承单元23及加压单元33分别独立地沿Z轴方向进退。它们的控制均通过控制单元6进行。
并且，如图2～图4所示，前述的反作用力吸收装置7设置于弯曲保持装置1的沿Y轴方向的两面上。在Y轴方向上相邻的2根支承柱14上分别设置有辊支承撑杆(rollersupportstay)48，该辊支承撑杆被设置成通过辊升降机构49(参考图4)沿Z轴方向滑动自如，在这些辊支承撑杆48之间旋转自如地轴支承有沿Y轴方向延伸的工件支承辊50(工件支承部件)。辊支承撑杆48及工件支承辊50通过弹簧51(施力机构)而从下方受到施力。支承1根工件支承辊50的两侧的辊升降机构49能够与弹簧51一同通过高度调整手把52及高度调整轴53而两侧同时沿Z轴方向手动升降。另外，图3中简略记载有辊升降机构49。
弯曲之前的板状工件W能够通过该2根工件支承辊50而从下方被支承，通过作为滚动体的工件支承辊50能够沿面方向(在此为X轴方向)传送板状工件W。弹簧51的施力强度被设定成，能够支承板状工件W的自重，且如后述在板状工件W被弯曲成形时能够吸收板状工件W的挠曲而被施加的反作用力的程度。
根据图6A至图6D，对如上构成的弯曲保持装置1的作动进行说明。
首先，如图6A所示，将板状工件W载置于工件支承辊50之上。此时，支承单元23的支承杆25(支承点25a)和加压单元33的上段加压杆40(加压点40a)并不与板状工件W接触。因此，板状工件W的重量通过工件支承辊50进行保持。板状工件W的高度能够通过辊升降机构49的高度调整手把52(参考图4)沿Z轴方向调整。
其次，如图6B所示，支承单元23的支承杆25下降至支承点25a与板状工件W的上表面抵接为止。该动作是通过控制单元6对支承单元23的伺服马达27的控制来进行的。此外，多个支承杆25未必一定要全部下降至相同的高度。
其次，如图6C所示，加压单元33的上段加压杆40上升至加压点40a与板状工件W的下表面抵接为止。该动作是通过控制单元6对加压单元33的伺服马达37的控制来进行的。此外，多个上段加压杆40未必一定要全部上升至相同的高度。
另外，如图6D所示，若加压单元33的上段加压杆40上升至比图6C的位置更靠上方的位置，则板状工件W在支承杆25的支承点25a与上段加压杆40的加压点40a之间发生弯曲。此时的弯曲率被设定在板状工件W的弹性变形范围内。
如此，若板状工件W发生弯曲，则板状工件W的X方向中央部向上方挠曲，从而板状工件W的两端部向下方下垂，虽然反作用力施加到工件支承辊50，但工件支承辊50的弹簧51的施力强度被设定成能够吸收来自该板状工件W的反作用力的程度，因此受到反作用力的工件支承辊50向下方仅下垂ｈ。
而且，如此在弯曲并保持板状工件W的状态下，通过例如喷丸装置55进行球丸56的投射。若如此预先将板状工件W在其弹性变形范围内弯曲并进行保持之后投射球丸56，则赋予到板状工件W的弹性应力(stress)会促进板状工件W变形，因此能够显著提高板状工件W的成形性。
控制单元6例如以下述3种方式控制弯曲保持装置1。
(1)从直线尺29、45输入支承点25a和加压点40a的进退位置数据，并且驱动伺服马达27和伺服马达37，以使支承点25a和加压点40a成为规定的进退位置，从而弯曲并保持板状工件W。
(2)从测力传感器41输入施加到加压点40a的荷载数据，并且驱动伺服马达37以施加规定的荷载，从而弯曲并保持板状工件W。该控制可以与(1)的控制一同进行。
(3)从弯曲率测量仪8输入弯曲率数据，并且驱动伺服马达37以成为规定的弯曲率，从而弯曲并保持板状工件W。该控制可以与(1)、(2)的控制一同进行。
当设为(1)的控制时，能够控制成支承点25a与加压点40a之间的相对间隔变得适当，由此能够对板状工件W赋予比较准确的弯曲率。
当进行(2)的控制时，如上所述，例如在弯曲并保持板状工件W的状态下实施喷丸加工来使其塑性变形时，能够通过简单的结构来对喷丸加工后的板状工件W赋予准确的弯曲率。即，不论弯曲之前的板状工件W的高度与支承点25a的高度之间的相对关系如何，只要对支承点25a赋予一旦接触板状工件W就在该高度上停止并保持该位置的功能即可，以后由测力传感器41检测施加到加压点40a的荷载的同时使加压点40a向板状工件W侧移动，从而能够对板状工件W赋予准确的弯曲率。如此一来，无需控制支承点25a的高度，因此能够省略直线尺29，并且下调控制单元6的坡度，进而将伺服马达27替换成价格低廉的气动马达等，从而能够使装置结构变得简单且价格降低。
当设为(3)的控制时，控制单元6驱动加压单元33至板状工件W达到规定的弯曲率为止，来设定支承点25a与加压点40a的相对位置。如此，在测量板状工件W的实际弯曲率的同时决定支承点25a与加压点40a的相对位置，因此能够设为准确的弯曲率。
然而，当如上述在弯曲板状工件W的同时通过喷丸装置55投射球丸56来进行喷丸成形时，可以通过控制单元6还同时进行喷丸装置55的控制，也可以在喷丸加工中监控从测力传感器41输入的荷载数据，并且控制成在该荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，停止投射球丸56。
当如上进行控制时，随着对被弯曲并保持的板状工件W投射球丸56来进行喷丸加工，板状工件W欲恢复平坦的反作用力逐渐减小，从测力传感器41输入到控制单元6的荷载数据逐渐减少。因此，在该荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，能够判断板状工件W的弯曲加工已完成，从而能够结束喷丸加工。因此，能够将喷丸加工中耗费的時间设为必要最小限度，能够有助于加工時间的缩短及节省劳力化。
如上，该弯曲保持装置1具备能够与板状工件W的一个面抵接的2个支承点25a、在夹在支承点25a的位置处，能够与板状工件W的另一个面抵接的加压点40a、使支承点25a向加压点40a侧进退的支承单元23、以及使加压点40a向支承点25a侧进退的加压单元33。
因此，通过使板状工件W介于支承点25a与加压点40a之间，并且缩小加压点40a与支承点25a的相对间隔，从而能够通过加压点40a按压板状工件W来弯曲板状工件W。此时的弯曲率能够根据支承点25a和加压点40a的、沿板状工件W的面方向(X方向及Y方向)的相对位置和支承点25a与加压点40a的数量、及由加压点40a按压的按压量(按压冲程及/或按压荷载)等来任意设定。
而且，支承点25a和加压点40a未必一定要配置在一条直线上，通过使支承点25a与加压点40a的相对位置在板状工件W的面方向上错开，也能够对板状工件W赋予扭转的弯曲形状等。通过以上，不论板状工件W的形状和大小、目标弯曲形状等如何，都能够通过单一的弯曲保持装置1对板状工件W自如地赋予弯曲形状。
因此，无需如以往使用衬板样规和模板等模具部件，就能够通过简单且通用性较高的结构弯曲板状工件W。而且，支承点25a与加压点40a相对于板状工件W点接触，因此如图1所示，即使在外板2和肋状的加强部件3成一体的飞机的整体蒙皮4中，也能够通过使支承点25a或加压点40a与加强部件3以外的部位抵接来轻松地弯曲。
并且，如图2所示，该弯曲保持装置1的基本位置关系如下：从与板状工件W的弯曲剖面正交的方向(Y轴方向)观察时，使2点的支承点25a以间隔Ls与板状工件W的一个面(例如上表面)抵接，使2点的加压点40a以比支承点25a的间隔Ls窄的间隔Lp与板状工件W的另一个面(例如下表面)抵接，在使支承点25a的间隔Ls的中心点和加压点40a的间隔Lp的中心点与中心线Lc一致的状态下弯曲并保持板状工件W。因此，能够使板状工件W的在2点的加压点40a之间的区间的弯曲率变得均匀且对称，容易使板状工件W与所希望的弯曲率一致。并且，当对弯曲的板状工件W实施喷丸加工来进行弯曲成形时，能够提高其成形性。
如图2所示，当在与2个支承点25a相隔相等的距離Ld即(Ls－Lp)/2的位置上配置的2个加压点40a上施加相等的荷载时，2个加压点40a之间的区间(图2所示的区间Lp)中，弯曲力矩恒定，成为所谓的纯弯曲(purebending)的状态，可以得到均匀的弯曲率。顺便说一下，在假设板状工件W的板厚及沿Y轴方向的宽度幅均匀时，施加到2个加压点40a之间的区间Lp的最大弯曲力矩可以通过P·Ld/2的公式求得(P为2个加压点40a的总计荷载)。
并且，该弯曲保持装置1能够使支承点25a相对于板状工件W的面方向沿Y轴方向独立地移动，并且能够使加压点40a沿X轴方向及Y轴方向独立地移动。因此，例如通过使支承点25a和加压点40a的任一点的位置沿板状工件W的面方向移动，能够自如地设定板状工件W的弯曲形状和弯曲率，还能够轻松应对复杂的复合曲面。
例如，通过将支承点25a及加压点40a配置成不在与板状工件W的弯曲剖面正交的方向上排列在一条直线上，从而能够将板状工件W弯曲成扭曲或扭转的形状。另外，能够将与板状工件W抵接的支承点25a及加压点40a的数量调整为与板状工件W的大小和欲弯曲面积对应的数量。
另外，该弯曲保持装置1被设为，所有支承点25a和加压点40a能够分别通过支承单元23及加压单元33沿Z轴方向独立地进退。因此，能够将多个支承点25a及加压点40a的、相对于板状工件W的进退位置(突出量)设得不同。由此，能够将板状工件W容易弯曲并保持成复杂的复合曲面等。
并且，该弯曲保持装置1具有从下方支承板状工件W的反作用力吸收装置7，该反作用力吸收装置7的工件支承辊50通过弹簧51而从下方受到施力，弹簧51的施力强度被设定成，能够支承板状工件W的自重，且在板状工件W被弯曲成形时能够自然吸收板状工件W的挠曲而被施加的反作用力的程度。
因此，能够通过工件支承辊50可靠地保持进行弯曲及保持之前的板状工件W来提高稳定性。并且，若开始弯曲及保持，则板状工件W挠曲而其反作用力被施加到工件支承辊50上，但此时板状工件W的反作用力通过对工件支承辊50施力的弹簧51吸收，因此板状工件W不会被施加不必要的外力，容易使板状工件W弯曲成所希望的形状。
工件支承辊50为滚动体，其能够将载置于其上的板状工件W沿X轴方向传送。因此，当对面积较大的板状工件W进行弯曲成形时，可以轻松进行如下动作：在规定部位的弯曲及保持结束之后，暂时解除由支承点25a和加压点40a施加的加压，其后沿X轴方向传送板状工件W，再次由支承点25a和加压点40a进行加压来弯曲板状工件W的另一部位。
另一方面，使支承点25a进退的支承单元23为经由滚珠丝杠机构28将伺服马达27的动力传递给所述支承点25a的结构。因此，在支承点25a与加压点40a之间设置板状工件W，并且通过支承单元23缩小支承点25a与加压点40a的间隔来弯曲板状工件W时，经由滚珠丝杠机构28进退的支承点25a不会相对于由加压点40a施加的加压力后退。因此，能够准确地控制由加压点40a按压的按压量和按压力，从而能够提高板状工件W的成形性。
此外，本发明不限于上述实施方式的结构，在不脱离本发明宗旨的范围内能够适当施加变形和改良，如此施加了变形和改良的实施方式也包含在本发明的权利范围内。例如，上述实施方式中，设为支承点与板状工件W的上表面25a抵接，加压点40a与下表面抵接的结构，但支承点25a与加压点40a的上下关系也可以倒过来。
并且，上述实施方式中，作为工件支承部件使用了工件支承辊50，但不限于辊，也可以设为球状或脚轮状的工件支承部件。如此一来，不仅能够使板状工件W沿X轴方向移动，还能够沿Y轴方向或其他方向移动。
符号的说明：
1-弯曲保持装置，4-整体蒙皮，6-控制单元(控制机构)，7-反作用力吸收装置，8-弯曲率测量仪(弯曲率检测机构)，23-支承单元(进退驱动机构)，25-支承杆，25a-支承点，27、37-伺服马达(驱动器)，28-滚珠丝杠机构，29、45-直线尺(进退位置检测机构)，33-加压单元(进退驱动机构)，40-上段加压杆，40a-加压点，41-测力传感器(荷载检测机构)，50-工件支承辊(工件支承部件)，51-弹簧(施力机构)，Ls-支承点的间隔(第1间隔)，Lp-加压点的间隔(第2间隔)，Lc-中心线，W-板状工件。

Claims (12)

1.一种板状工件的弯曲保持装置，用于将板状工件在其弹性变形范围内弯曲并进行保持，所述弯曲保持装置具备：
2个支承点，从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，能够与所述板状工件的一个面的相互分离的2点抵接；
至少1个加压点，同样从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，在夹在所述2个支承点之间的位置处，能够与所述板状工件的另一个面抵接；
进退驱动机构，使所述2个支承点和所述加压点的至少其中一方沿所述板状工件的板厚方向进退；
荷载检测机构，检测施加于所述加压点的荷载；以及
控制机构，被输入来自所述荷载检测机构的荷载数据，并且驱动所述驱动机构以施加规定的荷载，
在弯曲所述板状工件的同时投射球丸来进行喷丸成形时，在从所述荷载检测机构输入的荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，所述控制机构进行停止投射所述球丸的控制。
2.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
至少1个加压点是2个加压点，
从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，所述2个支承点以第1间隔与所述板状工件的一个面抵接，2个所述加压点以比所述第1间隔窄的第2间隔与所述板状工件的另一个面抵接，
所述第1间隔的中心点与所述第2间隔的中心点一致。
3.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述支承点和所述加压点的至少一点能够沿所述板状工件的面方向独立地移动。
4.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述进退驱动机构被设置成能够使所有的所述支承点及所述加压点分别独立地进退。
5.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述弯曲保持装置具有从下方支承所述板状工件的工件支承部件，
所述工件支承部件被施力机构从下方施力，
所述施力机构的施力强度被设定成，能够支承所述板状工件的自重，且在所述板状工件被弯曲成形时能够吸收该板状工件的挠曲而被施加的反作用力的程度。
6.根据权利要求5所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述工件支承部件为滚动体，其能够将载置于其上的所述板状工件沿面方向传送。
7.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
使所述支承点进退的所述进退驱动机构经由滚珠丝杠机构将驱动器的动力传递给所述支承点。
8.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述弯曲保持装置还具有：
进退位置检测机构，检测所述支承点与所述加压点各自的进退位置；以及
控制机构，被输入来自所述进退位置检测机构的进退位置数据，并且驱动所述驱动机构以使所述支承点与所述加压点各自的进退位置成为规定的进退位置。
9.根据权利要求1所述的板状工件的弯曲保持装置，其中，
所述弯曲保持装置还具有：
弯曲率检测机构，检测所述板状工件的弯曲率；以及
控制机构，被输入来自所述弯曲率检测机构的弯曲率数据，并且驱动所述驱动机构以使所述板状工件的弯曲率成为规定的弯曲率。
10.一种板状工件的弯曲保持方法，其用于将板状工件在其弹性变形范围内弯曲并进行保持的同时，投射球丸来进行喷丸成形，所述弯曲保持方法中，
使至少2个支承点与所述板状工件的一个面抵接，
使至少1个加压点与所述板状工件的另一个面的、夹在所述2个支承点之间的位置抵接，
通过使所述支承点和所述加压点的至少其中一方沿所述板状工件的板厚方向前进来弯曲所述板状工件，
并且检测施加于所述加压点的荷载，在该荷载数据停止减少的时刻或者达到规定荷载值的时刻，停止投射所述球丸。
11.根据权利要求10所述的板状工件的弯曲保持方法，其中，
至少1个加压点是2个加压点，
从与所述板状工件的弯曲剖面正交的方向观察时，使2个所述支承点以第1间隔与所述板状工件的一个面抵接，另一方面，使2个所述加压点以比所述第1间隔窄的第2间隔与所述板状工件的另一个面抵接，
在使所述第1间隔的中心点与所述第2间隔的中心点一致的状态下弯曲并保持所述板状工件。
12.一种板状工件的弯曲成形方法，该弯曲成形方法使用权利要求1至9中任一项所述的板状工件的弯曲保持装置弯曲并保持板状工件的同时，从该板状工件的一个面投射球丸来实施喷丸成形，从而弯曲所述板状工件。
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