CN106029247A - 旋压成形装置 - Google Patents

Abstract

旋压成形装置（1）中，板材（9）通过旋转轴（21）旋转，板材的变形对象部位（92）被加工工具（10）推压的同时被执行诱导加热的加热器（4，5）进行局部加热。加热器包含二重圆弧状的线圈部，借助倾斜装置（7）而相对于从旋转轴向着加工工具的方向倾斜。在旋转轴的周方向上分布的多个测量点上，测量器（8）测量从线圈部到板材的外周侧原形部（93）的距离。控制装置以使线圈部和外周侧原形部的角度差在规定角度以内的形式根据测量器的测量结果控制倾斜装置（7）。

Description

旋压成形装置

技术领域

本发明涉及一边使板材旋转一边成形为所需形状的旋压成形装置。

背景技术

以往，一边使板材旋转一边向该板材上推压加工工具使该板材变形的旋压成形装置已为人所知。这样的旋压成形装置通常具有安装于旋转轴上的芯模（成形模具），板材通过加工工具推压到芯模上而进行成形。

近年来，将板材一边局部加热一边进行旋压成形的旋压成形装置被提案。例如，专利文献1公开了作为钛合金用的旋压成形装置，由滚刀（加工工具）对板材中推压到芯模的部位（变形对象部位）通过高频率诱导加热予以加热的旋压成形装置。

此处，本发明发明者们以前开发过作为适合于旋压成形装置的加热器，在板材的旋转方向延伸，具有沿板材二重圆弧状的线圈部的加热器（参照）专利文献2。使用这样的加热器，可以使板材中变形对象部位的局部加热在板材的旋转方向连续进行，可以实现良好的成形。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 : 特开2011－218427号公报

专利文献2 : 国际公开第2014／024384号。

发明内容

发明要解决的问题：

本发明的发明者们，在最近的研究中新发现了，变形对象部位上推压加工工具，包含变形对象部位的外周侧原形部会倾斜。但是，上述具有二重圆弧状的线圈部的加热器，由于线圈部和板材平行，外周侧原形部倾斜的情况下，从线圈部到外周侧原形部的距离不均一，由加热器的加热不充分，有时倾斜的外周侧原形部和加热器的线圈部有接触的可能性。

此处，本发明的目的在于提供即使板材的外周侧原形部倾斜，外周侧原形部和加热器的线圈部也可以保持适当的位置关系的旋压成形装置。

解决问题的手段：

为了解决前述课题，本发明的旋压成形装置的特征在于，具备：使应成形板材旋转的旋转轴；推压前述板材中变形对象部位使前述板材变形的加工工具；通过诱导加热对前述变形对象部位进行局部加热的加热器，是包含在前述旋转轴的周方向延伸并沿前述板材的二重圆弧状的线圈部的加热器；在前述旋转轴的周方向上分布的多个测量点上，测量从前述线圈部到包含前述板材中前述变形对象部位的外周侧原形部的距离的测量器；相对于从前述旋转轴向着前述加工工具的方向使前述加热器倾斜的倾斜装置；和以使前述线圈部和前述外周侧原形部的角度差在规定角度以内的形式，根据前述测量器的测量结果控制前述倾斜装置的控制装置。

借助于上述结构，从加热器的线圈部到板材的外周侧原形部为止的距离可以基本保持均一。其结果，即使外周侧原形部倾斜，也可以保持外周侧原形部和线圈部适当的位置关系。

例如，也可以是，前述加热器隔着前述旋转轴设置在前述加工工具的正对面略偏的位置，前述倾斜装置使前述加热器绕着前述旋转轴的径向上延伸的揺动轴揺动。

例如，也可以是，前述加热器隔着前述旋转轴设置在前述加工工具的正对面的位置，前述倾斜装置使前述加热器绕着与前述旋转轴的径向相正交的方向上延伸的揺动轴揺动。

例如，也可以是，前述控制装置以使前述多个测量点上所测量的距离间的差的绝对値在阈值以下的形式控制前述倾斜装置。

例如，前述测量器也可以包含前述旋转轴的周方向上以相互间隔的形式设置的多个距离传感器。

例如，前述加热器也可以是，隔着前述板材设置在前述加工工具相反侧的内侧加热器、相对于前述板材设置在前述加工工具相同侧的表面加热器中的至少一方。

上述的旋压成形装置也可以是，还具备与前述加热器连接的内部形成交流电源电路的热力站，前述倾斜装置通过前述热力站使前述加热器倾斜。借助于该结构，由于加热器和热力站一起倾斜，热力站可以牢固地保持加热器。其结果，即使加热器的线圈部有大电流流过而对加热器作用有很大的引力以及斥力，也可以抑制加热器的变形。

上述的旋压成形装置也可以进一步具备安装于前述旋转轴，支持前述板材的中心部的支承具。例如，推测使用芯模的情况下，板材的外周侧原形部的倾斜主要是板材的弹性形变造成的。与此相对，代替芯模使用支承具的情况下，由于板材中从支承具突出的部分（由支承具支持的中心部以外的部分）成为悬臂，板材的外周侧原形部的倾斜由于突出部分的曲挠变得更大。所以，使用这样的支承具的情况下，本发明可以获得显著的效果。

发明效果：

根据本发明，即使板材的外周侧原形部倾斜，外周侧原形部和加热器的线圈部也可以保持适当的位置关系。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施形态的旋压成形装置的概略结构图；

图2是图1示出的旋压成形装置的框图；

图3是图1示出的旋压成形装置中表面加热器以及内侧加热器和热力站的截面侧视图；

图4是沿图3的IV－IV线位置上的表面加热器以及热力站的俯视图；

图5是沿图3的V－V线位置上的表面加热器以及热力站的俯视图；

图6中图6A示出加工工具和加热器的线圈部的位置关系、成形中的板材的俯视图，图6B示出外周侧原形部倾斜的状态、成形中的板材的侧视图；

图7中图7A示出变形例中加工工具和加热器的线圈部的位置关系、成形中的板材的俯视图，图7B示出变形例中外周侧原形部倾斜的状态、成形中的板材的侧视图；

图8是其他的实施形态的旋压成形装置的概略结构图。

具体实施方式

图1示出本发明的一个实施形态相关的旋压成形装置1。该旋压成形装置1具备：使应成形板材9旋转的旋转轴21，介于旋转轴21和板材9之间的支承具22，和固定治具31。支承具22支持安装于旋转轴21的板材9的中心部91，固定治具31和支承具22一起夹持板材9。此外，旋压成形装置1具备：通过诱导加热对板材9中从旋转轴21的轴心20仅离开一定距离R的变形对象部位92进行局部加热的内侧加热器4以及表面加热器5，和按压变形对象部位92使板材9变形的加工工具10。

旋转轴21的轴向（轴心20延伸的方向）在本实施形态中为铅垂方向。但是，旋转轴21的轴向也可以是水平方向、斜向。旋转轴21的下部由基台11支持，旋转轴21通过图略的马达旋转。旋转轴21的上表面为平面，支承具22固定在该上表面上。

板材9，例如平整的圆板。但是，板材9的形状也可以是多角形、椭圆形。又，板材9没有必要整个面都是连续平整，也可以是，例如中心部91的厚度比周缘部厚度厚，全体或是一部分事先加工成锥形。板材9的材质，没有特别限定，例如可为钛合金。

支承具22具有容纳于板材9中成形开始位置所决定的圆的尺寸。例如，支承具22为圆盘状时，支承具22的直径为由板材9中成形开始位置所决定的圆的直径以下。又，和以往的心轴不同，板材9不会被支承具22中径向外侧的侧面按压而变形。

固定夹具31安装于加压杆32上，加压杆32由支持部33可旋转地支持。支持部33由驱动部34在上下方向驱动。驱动部34安装于旋转轴21的上方设置的框架12。但是，也可以省略固定治具31，例如由螺栓将板材9直接固定在支承具22上。

本实施形态中，按压板材9的变形对象部位92的加工工具10设置在板材9的上方，通过加工工具10将板材9加工成容纳支承具22的向下开口的形状。即，板材9的上表面是外表面，板材9下表面是内表面。但是，也可以是，加工工具10设置在板材9的下方，通过加工工具10将板材9加工成容纳固定夹具31的向上开口的形状。即，也可以是，板材9的下表面是外表面，板材9的上表面是内表面。

加工工具10借助第一径向移动机构14可沿旋转轴21的径向移动，并且借助第一轴向移动机构13通过径向移动机构14可沿旋转轴21的轴向移动。第一轴向移动机构13与上述基台11和框架12桥接延伸。本实施形态中，作为加工工具10，使用追随板材9的旋转而旋转的辊。但是，加工工具10不限于辊，例如也可以是滚刀。

内侧加热器4隔着板材9设置在加工工具10的相反侧，表面加热器5相对于板材9设置在加工工具10的相同侧。本实施形态中，内侧加热器4以及表面加热器5和同一个热力站6相连。内侧加热器4以及表面加热器5在旋转轴21的轴向上相对，在旋转轴21的径向上，热力站6设置在加热器4、5的外侧。

内侧加热器4以及表面加热器5借助第二径向移动机构16通过热力站6可沿旋转轴21的径向移动，并且借助第二轴向移动机构15通过热力站6以及径向移动机构16可沿旋转轴21的轴向移动。第二轴向移动机构15与上述基台11和框架12桥接延伸。

热力站6如图3～图5示出，包含：箱状的主体60，和主体60中与旋转轴21相向的侧面上固定的一对接线箱61、62。主体60的内部形成有用于向后述内侧加热器4的电通管41和表面加热器5的电通管51施加电压的交流电源电路。接线箱61、62由导电性的构件形成，隔着绝缘板65相互邻接。接线箱61、62分别和主体60内的电源回路电气连接。本实施形态中，接线箱61、62横跨表面加热器5和内侧加热器4在铅垂方向延伸。

接线箱61、62之间通过后述的内侧加热器4的电通管41和表面加热器5的电通管51电气连接。即，从接线箱61、62一方向另一方，通过电通管51、41交流电通电。交流电的频率没有特别限定，但优选的是5k～400kHz的高频率。即，由内侧加热器4以及表面加热器5诱导加热优选的是高频率诱导加热。

又，接线箱61、62上分别设置有冷却液端口63、64。并且，在接线箱61、62中一方的内部通过冷却液端口（63或64）供给冷却液，该冷却液通过后述的电通管51、41循环后，从接线箱61、62的另一方的内部通过冷却液端口（64或63）排出。这样冷却液通过电通管51、41循环，使电通管51、41可以通过大电流（例如，1000～4000A）。

内侧加热器4如图3和图5示出，包含：内部流通冷却液的电通管41，和支持板40。电通管41的截面形状在本实施形态中为正方形，也可以是其他形状（例如，圆形）。支持板40，例如由耐热性的材料（例如，陶瓷纤维系材料）形成，通过图略的绝缘构件支持电通管41。又，支持板40，通过图略的绝缘构件固定在热力站6的主体60上。另，支持板40也可以由绝缘性的树脂构成。这种情况下，支持板40可以由电通管41直接支持，也可以直接固定在热力站6的主体60上。

电通管41具有：在旋转轴21周方向延伸、沿板材9的二重圆弧状的线圈部44，从线圈部44的中央向旋转轴21的径向外侧延伸的一对导线部42、43。即，线圈部44包含：一个内侧圆弧部45，向导线部42、43的两侧扩展的两个外侧圆弧部46。线圈部44的开口角度（两端部间的角度）为例如60～120度。一对导线部42、43连接于热力站6的接线箱61、62。

又，内侧加热器4包含：将线圈部44的内侧圆弧部45从板材9相反侧覆盖的一个第一外壳47，将外侧圆弧部46从板材9相反侧覆盖的两个第二外壳48。第一外壳47和第二外壳48用于集中内侧圆弧部45和外侧圆弧部46的周围发生的磁通量。第一外壳47和第二外壳48通过图略的绝缘构件被支持于支持板40。

表面加热器5如图3和图4示出，包含：内部流通有冷却液的电通管51，和支持板50。电通管51的截面形状在本实施形态中为正方形，也可以是其他的形状（例如，圆形）。支持板50由例如耐热性的材料（例如，陶瓷纤维系材料）形成，通过图略的绝缘构件支持电通管51。又，支持板50通过图略的绝缘构件固定于热力站6的主体60。另，支持板50也可以由绝縁性树脂构成。该情况下，支持板50可以由电通管51直接支持，支持板50也可以直接固定于热力站6的主体60。

电通管51具有：在旋转轴21的周方向延伸，沿板材9的二重圆弧状的线圈部54，从线圈部54的中央向着旋转轴21的径向外侧延伸的一对导线部52、53。即，线圈部54包含：一个内侧圆弧部55，向导线部52、53的两侧扩展的两个外侧圆弧部56。线圈部54的开口角度（两端部间的角度）例如为60～120度。一对导线部52、53连接于热力站6的接线箱61、62。即，表面加热器5的电通管51，相对于接线箱61、62，和内侧加热器4的电通管41并联。但是，电通管51和电通管41也可以串联。

又，表面加热器5包含：将线圈部54的内侧圆弧部55从板材9相反侧覆盖的一个第一外壳57，将外侧圆弧部56从板材9相反侧覆盖的两个第二外壳58。第一外壳57和第二外壳58用于集中内侧圆弧部55和外侧圆弧部56的周围发生的磁通量。第一外壳57和第二外壳58通过图略的绝缘构件被支持于支持板50。

加热器4、5和加工工具10的相对位置，只要在以旋转轴21的轴心20为中心的基本同一圆周上即可，没有特别限定。本实施形态中，如图6A示出，内侧加热器4以及表面加热器5，隔着旋转轴21设置在加工工具10的正对面略偏的位置（例如，从旋转轴21的轴心20来看内侧加热器4以及表面加热器5的中心和加工工具10的中心之间的角度约120度的位置）。另，图1中，为了易于理解示出旋压成形装置1的结构，描绘出加热器4、5隔着旋转轴21在加工工具10的正对面的位置，而加热器4、5的确切位置如图6A示出。

回到图1，内侧加热器4以及表面加热器5连接的热力站6和第二径向移动机构16之间，设置有使加热器4、5通过热力站6倾斜的倾斜装置7。倾斜装置7使加热器4、5相对于从旋转轴21向着加工工具10的方向D（旋转轴21的径向的一方向）倾斜。换而言之，加热器4、5以与假想斜面实质上相平行方式倾斜，该假想斜面是：和旋转轴21的轴向相正交的基准面交差，并在和方向D相正交的直线上。

详细来说，为了使加热器4、5和加工工具10的相对位置关系如图6A所示，倾斜装置7，使加热器4、5绕着在旋转轴21的径向延伸的揺动轴71揺动。揺动轴71，例如和热力站6的中心线一致。作为倾斜装置7，例如可以使用旋转台。

加工工具10用的移动机构13、14和加热器4、5用的移动机构15、16以及倾斜装置7由如图2示出的控制装置17控制。控制装置17预先存储了用于使板材9成形至所需形状的程序，控制装置17根据该程序控制移动机构13、14操作加工工具10。

本实施形态中，如图3和图4示出，表面加热器5上通过托架85安装有测量到板材9的变形对象部位92的距离的两个距离传感器81。两个距离传感器81在旋转轴21的周方向上相互间隔地设置。并且，控制装置17操作加工工具10的同时，为了使距离传感器81所测量的距离恒定，控制移动机构15、16使加热器4、5跟随加工工具10的移动。另，距离传感器81也可以安装于内侧加热器4。

详细来说，俯视时，距离传感器81在线圈部54的中心线上隔着线圈部54（换而言之，线圈部54的两侧）配置。托架85包含：支持板50上直立的支柱86，从支柱86到距离传感器81延伸的悬臂87。

借助于上述结构，距离传感器81和线圈部54的相对位置不变。即，距离传感器81还具有测量器8的功能，即、在旋转轴21的周方向上分布的多个（本实施形态中2个）测量点上，测量从线圈部54到板材9中包含变形对象部位92的外周侧原形部93的距离。

并且，上述控制装置17根据距离传感器81的测量结果，以如下方式控制倾斜装置7：使线圈部54和外周侧原形部93之间的角度差为规定角度（例如5度）以内。具体来说，控制装置17以使多个测量点测量的距离间的差的绝对値为阈值以下的形式控制倾斜装置7。例如，设，由一方距离传感器81测量的从线圈部54的一端到外周侧原形部93的距离为A，由另一方距离传感器81测量的从线圈部54的他端到外周侧原形部93的距离为B，阈值为α，控制装置17控制倾斜装置7以满足以下的计算式：

｜A－B｜≦α。

但是，测量器8无须一定由多个的距离传感器81构成。例如，也可以使用包含摄像头和图像处理装置的摄像系统作为测量器8，通过图像处理测量多个测量点的距离。

如以上说明，本实施形态的旋压成形装置1中，从加热器4、5的线圈部44、54到板材9的外周侧原形部93的距离可以基本保持均一。其结果，如图6B示出，即使外周侧原形部93倾斜，也可以确保外周侧原形部93和线圈部44、54适合的位置关系。

（其他实施形态）

本发明不限于上述实施形态，不脱离本发明的主旨范围内，可以有各种变形。

例如，如图7A和7B示出，内侧加热器4以及表面加热器5，也可以隔着旋转轴21设置在加工工具10的正对面的位置（图7A和7B中仅图示加热器4、5的线圈部44、54）。该情况下，倾斜装置7也可以是使加热器4、5绕着与旋转轴21的径向相正交的方向上延伸的揺动轴72揺动，以此使加热器4、5相对于从旋转轴21向着加工工具10的方向倾斜。

如图7A和7B示出布局的情况下，例如，三个距离传感器81设置为可以测量从线圈部54的两端到外周侧原形部93的距离和从线圈部54的中央到外周侧原形部93的距离。

又，倾斜装置7也可以由如图8示出的多轴机械手75的一轴构成。例如，加热器4、5隔着旋转轴21设置在加工工具10的正对面略偏的位置的情况下，作为倾斜装置7，采用绕着多轴机械手75的第一（稍端）悬臂和热力站6之间的揺动轴71使加热器4、5揺动的回动机构。或者，加热器4、5隔着旋转轴设置在加工工具10的正对面的位置的情况下，作为倾斜装置7，采用绕着多轴机械手75的第一悬臂和第二悬臂之间的揺动轴72使加热器4、5揺动的回动机构。这种情况下，不需要第一悬臂和热力站6之间的回动机构。

此外，旋压成形装置1不一定需要内侧加热器4和表面加热器5两个都设置，也可以使用其中一个。即，本发明的加热器是内侧加热器4和表面加热器5中的至少一方。

又，倾斜装置7不一定需要通过热力站6使内侧加热器4和表面加热器5的至少一方倾斜。例如，倾斜装置7亦可分别配置在内侧加热器4和表面加热器5、与热力站6之间以使内侧加热器4以及表面加热器5个别倾斜。该情况下，倾斜装置7可以由可揺动地支持加热器（4或5）的支持板（40或50）的支持部，驱动支持板的驱动器（例如，电动气缸）构成。

此外，前述实施形态中使用支承具22，也可以使用芯模代替支承具22。使用芯模的情况下，由于通过加工工具10使板材9的变形对象部位92向芯模推压，外周侧原形部93的倾斜变小。相对于此，使用支承具22的情况下，板材9的变形对象部位92，由于在远离支承具22的空中通过加工工具10推压，外周侧原形部93的倾斜变大。所以，如果是具备支承具22的旋压成形装置1，本发明可以获得显著效果。

产业上利用的可能性

本发明在对各种素材形成的板材旋压成形时有用。

符号说明：

1 旋压成形装置

10 加工工具

17 控制装置

21 旋转轴

22 支承具

4 内侧加热器

5 表面加热器

42，52 线圈部

6 热力站

7 倾斜装置

8 测量器

81 距离传感器

9 板材

91 中心部

92 变形对象部位

93 外周侧原形部。

Claims (8)

1.一种旋压成形装置，具备：

使应成形板材旋转的旋转轴，

推压前述板材中变形对象部位使前述板材变形的加工工具，

通过诱导加热对前述变形对象部位进行局部加热的加热器，是包含在前述旋转轴的周方向延伸并沿前述板材的二重圆弧状的线圈部的加热器，

在前述旋转轴的周方向上分布的多个测量点上，测量从前述线圈部到包含前述板材中前述变形对象部位的外周侧原形部的距离的测量器，

相对于从前述旋转轴向着前述加工工具的方向使前述加热器倾斜的倾斜装置，和

以使前述线圈部和前述外周侧原形部的角度差在规定角度以内的形式，根据前述测量器的测量结果控制前述倾斜装置的控制装置。

2.根据权利要求1所述的旋压成形装置，其特征在于，

前述加热器隔着前述旋转轴设置在前述加工工具的正对面略偏的位置，

前述倾斜装置使前述加热器绕着前述旋转轴的径向上延伸的揺动轴揺动。

3.根据权利要求1所述的旋压成形装置，其特征在于，

前述加热器隔着前述旋转轴设置在前述加工工具的正对面的位置，

前述倾斜装置使前述加热器绕着与前述旋转轴的径向相正交的方向上延伸的揺动轴揺动。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的旋压成形装置，其特征在于，

前述控制装置以使前述多个测量点上所测量的距离间的差的绝对値在阈值以下的形式控制前述倾斜装置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的旋压成形装置，其特征在于，

前述测量器包含在前述旋转轴的周方向上以相互间隔的形式设置的多个距离传感器。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的旋压成形装置，其特征在于，

前述加热器是隔着前述板材设置在前述加工工具相反侧的内侧加热器、相对于前述板材设置在前述加工工具相同侧的表面加热器中的至少一方。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的旋压成形装置，其特征在于，

还具备与前述加热器连接的内部形成交流电源电路的热力站，

前述倾斜装置通过前述热力站使前述加热器倾斜。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的旋压成形装置，其特征在于，

还具备安装于前述旋转轴，支持前述板材的中心部的支承具。