JP2003025025A - 板状ワークの成形装置および板状ワークの成形方法 - Google Patents

板状ワークの成形装置および板状ワークの成形方法

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Fumihiko Kano
Naohito Morita
Takumi Shibata
匠 柴田
尚人 森田
文彦 鹿野
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Honda Motor Co Ltd
本田技研工業株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で板状ワークを精度の高い複曲面
に成形する。 【解決手段】 板状ワーク63tにショットピーニング
を施して任意の形状の複曲面に成形する際に、その板状
ワーク63tをショット方向であるY軸まわりに回転可
能、Y軸に直交するZ軸方向に位置調整可能、Y軸およ
びZ軸に直交するX軸方向に任意の速度で移動可能に支
持する。板状ワーク63tを複数の加工領域TP1〜T
P6に分割し、各々の加工領域TP1〜TP6の中心線
CL1〜CL6がショット材の投射中心に一致するよう
に、板状ワーク63tをX軸方向に所定の速度で移動さ
せながらショットピーニングを行う。板状ワーク63t
の移動速度が小さいときはピーン強度が強くなって大き
い曲率が与えられ、移動速度が大きいときはピーン強度
が弱くなって小さい曲率が与えられることで、板状ワー
ク63tを複曲面に成形することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板状ワークにショ
ット材を投射して所定の曲率を与える板状ワークの成形
装置と、その成形装置を用いた板状ワークの成形方法と
に関する。
【0002】
【従来の技術】板状ワークに曲率を与えるように加工す
る手法としてプレス加工やロール加工があるが、プレス
加工は金型のコストが嵩むだけでなく、曲率の設計変更
に速やかに対応することが難しいという問題がある。し
かも板状ワークの板厚が部分的に変化する場合や補強リ
ブ等の付属物が存在する場合には、プレス加工では工数
が掛かり、またロール加工では対応できないという問題
がある。
【0003】そこで、ショットピーニング装置でショッ
ト材を板状ワークの表面に投射して曲率を与える手法が
実用化されている。この手法を採用することで、高価な
プレス金型を必要とせず、しかも板状ワークに付属物が
存在する場合にも加工が可能になるため、少量生産の航
空機の外板の加工に適している。
【0004】米国特許第2701408号明細書には、
付属物を有する板状ワークを一方向に搬送しながら、そ
の搬送方向に対して直交する方向に並設した複数のショ
ットピーニング装置からショット材を投射するものが記
載されている。
【0005】また米国特許第4329862号明細書に
は、板状ワークとしての航空機の主翼の外板にスパン方
向の曲率とコード方向の曲率とを与えて複曲面を成形す
べく、板状ワークを一方向に搬送しながら、その両面に
それぞれ複数個配置したショットピーニング装置から、
予め定められたピーン強度でショット材を投射するもの
が記載されている。
【0006】また特開昭52−99961号公報には、
板状ワークのテストピースの残留応力を測定した結果に
基づき、板状ワークに所望の曲率を与えるためのショッ
ト材の投射条件を求めるものが記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記米国特
許第2701408号明細書に記載されたものは、板状
ワークの各部分毎に曲率を変化させる場合に、板状ワー
クの移動方向や移動速度を変化させるのではなく、複数
のショットピーニング装置からのショット材の投射速度
をそれぞれ変化させることが必要となるため、高速のシ
ョットにより板状ワークにショット材の影響が残り易い
という問題がある。しかも板状ワークが一方向にだけ送
られるので、複雑な形状の複曲面を成形することは困難
である。
【0008】また米国特許第4329862号明細書に
記載されたものは、板状ワークの両面にショットピーニ
ング装置をそれぞれ複数個配置し、かつ各々のショット
ピーニング装置のピーン強度を個別に制御する必要があ
るため、設備の大型化と制御の複雑化とを招くという問
題がある。
【0009】また上記特開昭52−99961号公報に
記載されたものは、ショットピーニング装置のピーン強
度を具体的にどのように制御すれば精密な複曲面を成形
することができるのか不明である。
【0010】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造で板状ワークを精度の高い複曲面に成形
できるようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、板状ワークに
ショット材を投射して所定の曲率を与える板状ワークの
成形装置において、Y軸方向にショット材を投射するシ
ョットピーニング装置と、Y軸に直交するX−Z平面と
平行に配置されて板状ワークを支持する基板と、基板を
X軸方向に移動させるX軸方向移動手段と、基板をZ軸
方向に移動させるZ軸方向移動手段と、基板をY軸まわ
りに回転させるY軸まわり回転手段と、ショットピーニ
ング装置が板状ワークにショット材を投射している間
に、少なくとも板状ワークに与えるべき曲率に応じてX
軸方向移動手段による基板の移動速度を変化させる制御
手段とを備えたことを特徴とする板状ワークの成形装置
が提案される。
【0012】上記構成によれば、X−Z平面と平行に配
置されてX軸方向移動手段によりX軸方向に移動する基
板に支持した板状ワークに、X−Z平面に直交するY軸
方向にショットピーニング装置からショット材を投射し
て所定の曲率を与える加工を行う際に、Z軸方向移動手
段により基板がZ軸方向に移動可能であり、Y軸まわり
回転手段により基板がY軸まわりに回転可能であり、か
つ制御手段により基板のX軸方向の移動速度が可変であ
るので、前記移動速度を遅くしてピーン強度を強めるこ
とで板状ワークの曲率を小さくし、また前記移動速度を
速くてピーン強度を弱めることで板状ワークの曲率を大
きくすることができるだけでなく、Z軸方向移動手段お
よびY軸まわり回転手段によりX−Z平面内の任意の方
向に沿ってショット材を投射することが可能となり、こ
れにより高価な金型を必要とするプレス加工を行うこと
なく、かつ単一のショットピーニング装置を用いて板状
ワークを複雑な形状の複曲面に成形することができる。
【0013】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、基板をY軸方向に移動させる
Y軸方向移動手段を備えたことを特徴とする板状ワーク
の成形装置が提案される。
【0014】上記構成によれば、Y軸方向移動手段で基
板をX−Z平面と直交するY軸方向に移動させるので、
ショットピーニング装置から板状ワークまでの距離を変
化させてピーン強度を任意に調整することができる。
【0015】また請求項3に記載された発明によれば、
請求項1または請求項2に記載の板状ワークの成形装置
を用いた板状ワークの成形方法であって、ショット材に
よるピーン強度が最大になる位置が板状ワークの加工領
域の中心線に一致するように、X軸方向移動手段により
基板を移動させることを特徴とする板状ワークの成形方
法が提案される。
【0016】上記構成によれば、X軸方向移動手段によ
り基板を移動させる際に、ピーン強度が最大になる位置
を板状ワークの加工領域の中心線に一致させるので、板
状ワークの加工領域におけるピーン強度のばらつきを防
止して成形精度の向上を図ることができる。
【0017】また請求項4に記載された発明によれば、
請求項1または請求項2に記載の板状ワークの成形装置
を用いた板状ワークの成形方法であって、ショット材の
投射条件と、板状ワークの板厚と、板状ワークの移動速
度とに応じて変化する該板状ワークの加工後の曲率の特
性を予め測定しておき、実際の板状ワークの加工時に、
その板状ワークに与えるべき曲率と前記測定した曲率の
特性とに基づいて該板状ワークの移動速度を決定するこ
とを特徴とする板状ワークの成形方法が提案される。
【0018】上記構成によれば、ショット材の投射条
件、板状ワークの板厚および板状ワークの移動速度の3
つの要素に対応する板状ワークの加工後の曲率の特性を
予め測定しておき、板状ワークに与えるべき曲率と前記
測定した曲率の特性とに基づいて実際に加工を行う際の
板状ワークの移動速度を決定するので、送り速度を制御
するだけで板状ワークに所定の曲率を与えることができ
る。
【0019】また請求項5に記載された発明によれば、
請求項4の構成に加えて、前記ショット材の投射条件
は、ショット材の投射量、ショット材の投射速度および
ショット材の投射距離を含むことを特徴とする板状ワー
クの成形方法が提案される。
【0020】上記構成によれば、ショット材の投射条件
としてのショット材の投射量、ショット材の投射速度お
よびショット材の投射距離を変化させることで、板状ワ
ークの加工後の曲率の特性をきめ細かく設定することが
できる。
【0021】尚、実施例の可変速モータ15、シリンダ
23およびモータ41はそれぞれ本発明のX軸方向移動
手段、Y軸方向移動手段およびZ軸方向移動手段に対応
し、実施例の第3スライドプレート33は本発明の基板
に対応し、実施例の翼端側スキン63tは本発明の板状
ワークに対応する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0023】図1〜図16は本発明の一実施例を示すも
ので、図1は板状ワークの成形装置の正面図、図2は図
1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線断面図、図
4は図3の4部拡大図、図5は図4の5−5線拡大断面
図、図6は飛行機の斜視図、図7は図6の7方向矢視図
(翼端側スキンの表面側を示す図)、図8は図7の8−
8線断面図、図9は図7の9−9線断面図、図10は翼
端側スキンの各加工領域の形状および曲率半径を示す
図、図11は図7に対応する翼端側スキンの裏面側を示
す図、図12はピーン強度の測定手法を説明する図、図
13は湾曲した板状ワークの位置とアークハイトとの関
係を示すグラフ、図14は種々の板厚の板状ワークにお
ける送り速度と曲率半径との関係を示すグラフ、図15
は翼端側スキンの加工領域TP4を加工する際の作用説
明図、図16は翼端側スキンの加工領域TP6を加工す
る際の作用説明図である。
【0024】図1〜図4に示すように、板状ワークの成
形装置は、床面に設置したベース部材11,11の上面
にX軸方向(左右方向)に固定した一対のガイドレール
12,12を備えており、これらのガイドレール12,
12にスライドガイド13…を介して板状の第1スライ
ドプレート14が摺動自在に支持される。第1スライド
プレート14のX軸方向の一側にはX軸方向移動手段と
しての可変速モータ15により回転する駆動スプロケッ
ト16が設けられ、他側には従動スプロケット17が設
けられる。駆動スプロケット16および従動スプロケッ
ト17に巻き掛けられた無端チェーン18は、第1スラ
イドプレート14の左右両端部に固定される。従って、
制御手段Uで可変速モータ15の回転数を制御すること
で、第1スライドプレート14はガイドレール12,1
2に沿ってX軸方向に任意の速度で移動することができ
る。
【0025】第1スライドプレート14の上面に固定し
た4個のガイド部材19…にY軸方向(前後方向)に延
びる2本のガイドロッド20,20が摺動自在に支持さ
れており、これらのガイドロッド20,20の両端に取
付ブラケット21…を介して枠状の第2スライドプレー
ト22が支持される。第1スライドプレート14の上面
に、Y軸方向移動手段としてのシリンダ23が設けられ
ており、このシリンダ23の出力ロッド23aが第2ス
ライドプレート22の下面に設けた取付部材24に接続
される。従って、シリンダ23を伸縮駆動すると、第2
スライドプレート22はガイドロッド20,20に沿っ
てY軸方向に移動することができる。
【0026】第2スライドプレート22の上面にX軸方
向に延びる細長い支持板25が固定されており、この支
持板の左右両端部に2本の支柱26,26が立設され
る。支柱26,26の上部および下部はそれぞれ連結部
材27,28で連結され、支柱26,26の下端は三角
形の補強板29…で第2スライドプレート22の上面に
固定されて補強される。2本の支柱26,26の前面に
Z軸方向(上下方向)に延びる2本のガイドレール3
0,30が固定されており、これらのガイドレール3
0,30にスライドガイド31…を介して板状の第3ス
ライドプレート33が摺動自在に支持される。
【0027】支持板25の上面に設けた一対の軸受け3
4,34に支持された駆動軸35に一対の駆動スプロケ
ット36,36が固定され、かつガイドレール30,3
0の上面に設けた一対の軸受け37,37に支持された
従動軸38に一対の従動スプロケット39,39が固定
されており、相対応する駆動スプロケット36,36お
よび従動スプロケット39,39間にそれぞれ巻き掛け
た無端チェーン40,40が第3スライドプレート33
の上端および下端に連結される。従って、支持板25の
上面に設けたZ方向移動手段としてのモータ41で駆動
軸35を回転させることで、第3スライドプレート33
はガイドレール30,30に沿ってZ軸方向に移動する
ことができる。
【0028】図5を併せて参照すると明らかなように、
第3スライドプレート33の前面の中央部に形成した軸
孔33aに、ワーク支持板42の後面に一体に突設した
段付きの回転軸43が嵌合してサークリップ44により
抜け止めされる。第3スライドプレート33には、回転
軸43を中心とする一対の円弧孔33b,33bと、回
転軸43を中心とする一対の円弧上に配置された複数の
ピン孔33c…とが貫通し、またワーク支持板42に
は、回転軸43を挟む2個のボルト孔42a,42a
と、回転軸43を挟む2個のピン孔42b,42bとが
貫通する。
【0029】従って、ワーク支持板42を回転軸43ま
わりに所望の角度だけ回転させ、ワーク支持板42の2
個のピン孔42b,42bの貫通する2本のピン45,
45を第3スライドプレート33に複数のピン孔33c
…の何れかに挿入した状態で、ワーク支持板42の2個
のボルト孔42a,42aおよび第3スライドプレート
33の2個の円弧孔33b,33bを貫通する2本のボ
ルト46,46をナット47,47で締結することで、
ワーク支持板42をY軸まわりの任意の回転位置に固定
することができる。このときボルト46,46の外周に
嵌合するカラー48,48を第3スライドプレート33
およびワーク支持板42の間に介在させることで、スラ
イドプレート33に対してワーク支持板42を平行に保
持することができる。
【0030】前記回転軸43、ボルト46,46、ナッ
ト47,47およびピン45,45は、ワーク支持板4
2をY軸まわりに回転させて固定するY軸まわり回転手
段49を構成する。
【0031】ワーク支持板42の前面には加工すべき板
状ワークである翼端側スキン63t(飛行機の主翼にエ
ンジンを支持するパイロンの翼端側の表皮材)が重ね合
わされ、それらの周縁部が複数個のクリップ50…で固
定される。尚、実施例ではクリップ50…による固定を
容易にするためにワーク支持板42と翼端側スキン63
tとを同一形状にしているが、ワーク支持板42を第3
スライドプレート33と同程度の大きさにしても良い。
この場合、ワーク支持板42をパンチングプレートで構
成することにより、その多数のパンチ孔を利用して任意
の形状の翼端側スキン63tをボルト止めすることがで
きる。
【0032】そしてワーク支持板42に固定された翼端
側スキン63tの前面に対向するようにショットピーニ
ング装置51が配置される。ショットピーニング装置5
1は、例えば直径が0.6mmの鋼球よりなる多数のシ
ョット材を、回転するインペラの内部に供給して遠心力
で翼端側スキン63tに向けてY軸方向に投射するもの
であり、その投射量(単位時間に投射されるショット材
の重量)、および投射速度を任意に調整することができ
る。
【0033】図6に示すように、飛行機の左右の主翼6
1,61の上面にエンジン62,62を支持するパイロ
ン63,63は、翼端側に位置する翼端側スキン63t
と、翼根側に位置する翼根側スキン63rとを備える。
【0034】図7は右側の主翼61の翼端側スキン63
tの表面側を示すもので、その前縁側から後縁側に向か
って6個の加工領域TP1、TP2、TP3、TP4、
TP5、TP6が区画されるとともに、2個の加工領域
TP5、TP6間に1個の非加工領域R0が区画され
る。最も前縁側の加工領域TP1には翼端側スキン63
tおよび翼根側スキン63rを接続する前縁部材64が
固定されており、この前縁部材64は領域TP0と表示
されている。
【0035】図8および図9から明らかなように、翼端
側スキン63tの前縁側の5個の加工領域TP1、TP
2、TP3、TP4、TP5は表面側に突出する曲面で
構成されているのに対し、非加工領域R0は平坦面で構
成され、最も後縁側の加工領域TP6は裏面側に突出す
る曲面で構成されている。非加工領域R0は平坦面であ
るため、ショットピーニングによる曲率付与加工は行わ
れない。尚、翼根側スキン63rは前縁近傍および後縁
近傍だけが曲率を有するもので、翼端側スキン63tに
比べて全体的に平坦に構成されている。
【0036】
【表1】
【0037】表1および図10を併せて参照すると明ら
かなように、7個の領域TP1、TP2、TP3、TP
4、TP5、R0、TP6のうち、3個の加工領域TP
1、TP2、TP6および1個の非加工領域R0は長手
方向に幅が一定であるが、他の3個の加工領域TP3、
TP4、TP5は長手方向に幅が変化している。そして
長手方向に幅が一定である3個の加工領域TP1、TP
2、TP6および1個の非加工領域R0は曲率半径が長
手方向に一定であるのに対し、長手方向に幅が変化して
いる他の3個の加工領域TP3、TP4、TP5は曲率
半径が長手方向に変化している。従って、翼端側スキン
63tの形状は、単純曲面(シングルコンター)ではな
く、複曲面(ダブルコンター)となる。
【0038】図7には、平坦な非加工領域R0を除く6
個の加工領域TP1、TP2、TP3、TP4、TP
5、TP6の中心線が、それぞれCL1、CL2、CL
3、CL4、CL5、CL6で示される。3個の加工領
域TP3、TP4、TP5の幅が長手方向に変化してい
ることから、前記6個の中心線CL1、CL2、CL
3、CL4、CL5、CL6は全てが平行でなく、相互
に角度を有しているものがある。また翼端側スキン63
tをミーリング加工する際に、別部材で構成された3個
のアクセスパネル65,66,67が取り付けられる3
個のアクセスホール68,69,70が同時に加工され
る。このように、翼端側スキン63tにショットピーニ
ングを施して曲率を与える前にアクセスホール68,6
9,70を加工することで、その加工が容易になって加
工コストが削減される。
【0039】図11には翼端側スキン63tの裏面の状
態が示される。7個の領域TP1、TP2、TP3、T
P4、TP5、R0、TP6の境界と、加工領域TP
2、TP3の中心線CL2、CL3とは曲率を持たない
直線であることから、そこにリベットで固定される8本
のストリンガー71…(あるいはスパー)は直線状に形
成される。一方、直線状のストリンガー71…に交差す
る複数のストリンガー72…は全て湾曲しており、かつ
前記直線状のストリンガー71…に交差する位置で分断
されている。
【0040】翼端側スキン63tは厚さが2.3mmの
アルミニウム合金で構成されており、その裏面のストリ
ンガー71…,72…に囲まれた位置に、重量を軽減す
るために肉厚を減少させた多数のポケット73…が形成
される。これらのポケット73…は、図11に網掛けし
て示されている。表1にも示すように、ポケット73…
の肉厚は0.8mm、1.2mおよび1.5mmの3種
類であり、何れも翼端側スキン63tにショットピーニ
ングを施す前の段階で機械的にミーリング加工される。
仮に、翼端側スキン63tにショットピーニングを施し
て曲率を与えた後にポケット73…を加工しようとする
と、高価な5軸のミーリング加工機が必要になるが、翼
端側スキン63tにショットピーニングを施す前の平坦
な状態では、安価な3軸のミーリング加工機でポケット
73…を加工することが可能になり、加工コストが削減
される。
【0041】次に、図12および図13に基づいてショ
ットピーニングのピーン強度の測定手法を説明する。
【0042】図12(A)に示すように、ホルダ81に
帯状の板状ワーク82を複数本のボルト83…で固定
し、この板状ワーク82を長手方向に送りながらショッ
トピーニング装置51からショット材を投射する。図1
2(B)に示すように、加工の完了後にボルト83…を
外すと板状ワーク82はショット材が衝突した面を外側
にしてアーチ状の湾曲する。その理由は、板状ワーク8
2の表面にショット材が衝突すると、ショット材が衝突
した部分が押し潰されて圧縮応力が発生するため、ボル
ト83…を外して板状ワーク82の拘束を解除した瞬間
に、前記圧縮応力により板状ワーク82の表面が伸長し
て外側に湾曲する。図12(C)に示すように、板状ワ
ーク82の湾曲の程度を示すアークハイトHは、ダイヤ
ルゲージ84により測定される。
【0043】図13は、種々の厚さの板状ワーク82に
対して、所定のショット条件(投射量;2kg/mi
n、投射速度;50m/sec、投射距離;500m
m、送り速度1m/min)でショットピーニングを行
ったとき、板状ワーク82の長手方向の各位置でのアー
クハイトHを測定した結果を示すものである。アークハ
イトHは板状ワーク82の長手方向中央部で最大にな
り、両端に向かって対称的に減少する。勿論、板状ワー
ク82の厚さが増加するに伴ってアークハイトHが減少
する。このように板状ワーク82を用いたテスト(アル
メンテスト)を行ってアークハイトHを測定することに
より、そのアークハイトHに相関するピーン強度を知る
ことができる。また前記アルメンテストにより、ショッ
トピーニング装置51から投射されるショット材の分布
の中心(投射中心)を知ることもできる。
【0044】図14には、種々の板厚の板状ワークの送
り速度と、板状ワークの曲率半径との関係を示すもので
ある。このときのショット条件は、投射量;4kg/m
in、投射速度;60m/sec、投射距離;500m
mである。このデータは、上記アルメンテストを種々の
ショット条件で繰り返すことにより得ることができる。
例えば、板厚2mmの板状ワークを曲率半径2000m
mに加工するには、板状ワークの送り速度を3.2m/
minに設定すれば良いことがわかる。このデータは制
御手段Uに記憶される。
【0045】次に、ショットピーニングによる翼端側ス
キン63tの成形工程について説明する。
【0046】.先ず、板厚2.3mmのアルミニウム
合金の板材から3軸NC加工機を用いてミーリング加工
により外周を削り出し、翼端側スキン63tの平坦なブ
ランク材を形成する(図7参照)。このとき、加工領域
TP1、TP2に跨がる3個のアクセスホール68,6
9,70が同時にミーリング加工される。尚、実施例で
はミーリング加工によりブランク材とアクセスホール6
8,69,70とを形成したが、プレス加工により平坦
なブランク材を打ち抜き、このとき同時に3個のアクセ
スホール68,69,70を打ち抜くこともできる。そ
して翼端側スキン63tの軽量化を図るべく、その裏面
に3軸のミーリング加工機でポケット73…を加工して
おく。
【0047】.続いて、完成した翼端側スキン63t
の3次元形状のデータに基づいて、加工すべき6個の加
工領域TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP
6の各々について、その曲率半径のデータを決定する
(表1参照)。
【0048】.続いて、ショット材の投射条件、つま
りショット材の投射量、ショット材の投射速度、ショッ
ト材の投射距離およびショット材の粒径を決定する。
【0049】.続いて、前記ショット材の投射条件
と、翼端側スキン63tの各加工領域TP1、TP2、
TP3、TP4、TP5、TP6の板厚とに基づいて、
所望の曲率半径を得るための翼端側スキン63tの送り
速度を、図14に一例を示すデータから決定する。
【0050】.続いて、実際にショットピーニングを
開始する前に、図12および図13で説明したアルメン
テストのテスト結果との比較により、ショットピーニン
グ装置51の投射中心の位置やピーン強度が正常である
ことを確認する。
【0051】.続いて、ショットピーニング装置51
のワーク支持板42に翼端側スキン63tを複数のクリ
ップ50…で固定する。各加工領域TP1、TP2、T
P3、TP4、TP5、TP6を加工領域TP1から順
番に加工する場合、残りの加工領域TP1、TP2、T
P3、TP4、TP5、TP6にショット材が衝突しな
いように合成樹脂等でマスキングを施しておき、その状
態でショットピーニング装置51から所定のショット条
件でショット材を投射して加工を行う。
【0052】図15には、一例として加工領域TP4を
加工する状態が示される。このとき、シリンダ23を伸
縮駆動して第2スライドプレート22を前後方向(Y軸
方向)に移動させ、投射距離(ショットピーニング装置
51と翼端側スキン63tの表面との距離)が設定値に
なるように調整し、Y軸まわり回転手段49でY軸まわ
りにワーク支持板42を回転させ、加工領域TP4の中
心線CL4が水平方向(X軸方向)に沿うように調整
し、かつモータ41を駆動して第3スライドプレート3
3を上下方向(Z軸方向)に移動させ、ショットピーニ
ング装置51の投射中心の高さが前記加工領域TP4の
中心線CL4の高さに一致するように調整する。
【0053】上述のようにしてショットピーニングを開
始する準備が整うと、制御手段Uからの指令で可変速モ
ータ15の駆動電流の周波数を制御することで、第1ス
ライドテーブル14を左右方向(X軸方向)に予め設定
された送り速度で移動させながら、ショットピーニング
装置51から翼端側スキン63tの表面にショット材を
投射する。表1および図10から明らかなように、加工
領域TP4は長手方向(X軸方向)に曲率半径が異なる
4つの部分に別れており、最初の送り幅が500mmの
部分は曲率半径が400mmであり、次の送り幅が35
0mmの部分は曲率半径が460mmであり、次の送り
幅が300mmの部分は曲率半径が500mmであり、
最後の送り幅が430mmの部分は曲率半径が560m
mとなる。
【0054】従って、曲率半径が400mm→460m
m→500mm→560mmと段階的に増加するに伴っ
て、翼端側スキン63tの送り速度を0.8m/sec
→0.9m/sec→1.0m/sec→1.1m/s
ecと段階的に増加させてピーン強度を段階的に弱める
ことにより、加工領域TP4の全域に所望の曲率を与え
ることができる。
【0055】.最後の加工領域TP6は曲率の方向が
5個の加工領域TP1、TP2、TP3、TP4、TP
5と逆であるため、翼端側スキン63tを表裏反転して
ワーク支持板42に固定することで、翼端側スキン63
tの裏面側にショットピーニングに施して逆方向の曲率
を与えることになる。勿論,この場合にもY軸まわり回
転手段49でワーク支持板42を回転軸43まわりに回
転させ、加工領域TP6の中心線CL6が水平方向(X
軸方向)に沿うように調整し、第3スライドプレート3
3を上下方向(Z軸方向)に移動させてショットピーニ
ング装置51の投射中心の高さが前記加工領域TP6の
中心線CL6の高さに一致するように調整する。そして
加工領域TP6は、その長手方向の全幅に亘って曲率が
1100mmの一定値であるため、翼端側スキン63t
の送り速度を2.8m/secの一定値に保持しながら
ショットピーニングを行うことになる。
【0056】.最後にワーク支持板42から翼端側ス
キン63tを取り外すと、ショットピーニングにより発
生した翼端側スキン63tの表面(加工領域TP6は裏
面)の圧縮応力が開放されるため、その翼端側スキン6
3tは予め設定した3次元形状に湾曲する。そして成形
を完了した翼端側スキン63tを形状確認用のマスター
モデルに重ね合わせ、正確な形状に仕上がっていること
を確認する。
【0057】以上のように、翼端側スキン63tにショ
ットピーニングを施して曲率を与える際に、翼端側スキ
ン63tをY軸まわりに回転させ、かつ翼端側スキン6
3tの位置をZ軸方向に調整した状態で、翼端側スキン
63tのX軸方向の送り速度を調整してピーン強度を変
化させるので、高価な金型によるプレス加工を行うこと
なく、かつ複数のショットピーニング装置51を必要と
せずに、低コストで翼端側スキン63tを任意の複曲面
に加工することが可能になる。
【0058】また翼端側スキン63tが平坦なブランク
材の状態にあるときに、翼端側スキン63tにトリミン
グ加工、アクセスホール68,69,70とポケット7
3…との機械ミーリング加工を予め施しておき、その後
にショットピーニングによる曲率付与加工を行うので、
翼端側スキン63tの成形が完了した後に高価な5軸の
ミーリング装置によるミーリング加工を行ったり、面倒
なマスキング作業を必要とするケミカルミーリング加工
を行ったりする必要がないだけでなく、種々の後加工に
より成形の完了した翼端側スキン63tの精度が低下す
るのを最小限に抑えることができる。
【0059】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0060】例えば、本発明の板状ワークは実施例で説
明したパイロン63の翼端側スキン63tに限定され
ず、パイロン63の翼根側スキン63rや他の任意の部
材であっても良い。
【0061】また実施例では翼端側スキン63tの各加
工領域TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP
6を加工する際に、投射距離を一定値(500mm)に
固定しているが、例えば翼端側スキン63tの板厚が厚
いところでは投射距離を短くし、板厚が薄いところでは
投射距離を長くするように調整しても良い。
【0062】また実施例ではX軸を水平方向としたが、
ショット材の投射方向であるY軸と直交する方向であれ
ば、必ずしも水平方向である必要はない。
【0063】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、X−Z平面と平行に配置されてX軸方向移動
手段によりX軸方向に移動する基板に支持した板状ワー
クに、X−Z平面に直交するY軸方向にショットピーニ
ング装置からショット材を投射して所定の曲率を与える
加工を行う際に、Z軸方向移動手段により基板がZ軸方
向に移動可能であり、Y軸まわり回転手段により基板が
Y軸まわりに回転可能であり、かつ制御手段により基板
のX軸方向の移動速度が可変であるので、前記移動速度
を遅くしてピーン強度を強めることで板状ワークの曲率
を小さくし、また前記移動速度を速くてピーン強度を弱
めることで板状ワークの曲率を大きくすることができる
だけでなく、Z軸方向移動手段およびY軸まわり回転手
段によりX−Z平面内の任意の方向に沿ってショット材
を投射することが可能となり、これにより高価な金型を
必要とするプレス加工を行うことなく、かつ単一のショ
ットピーニング装置を用いて板状ワークを複雑な形状の
複曲面に成形することができる。
【0064】また請求項2に記載された発明によれば、
Y軸方向移動手段で基板をX−Z平面と直交するY軸方
向に移動させるので、ショットピーニング装置から板状
ワークまでの距離を変化させてピーン強度を任意に調整
することができる。
【0065】また請求項3に記載された発明によれば、
X軸方向移動手段により基板を移動させる際に、ピーン
強度が最大になる位置を板状ワークの加工領域の中心線
に一致させるので、板状ワークの加工領域におけるピー
ン強度のばらつきを防止して成形精度の向上を図ること
ができる。
【0066】また請求項4に記載された発明によれば、
ショット材の投射条件、板状ワークの板厚および板状ワ
ークの移動速度の3つの要素に対応する板状ワークの加
工後の曲率の特性を予め測定しておき、板状ワークに与
えるべき曲率と前記測定した曲率の特性とに基づいて実
際に加工を行う際の板状ワークの移動速度を決定するの
で、送り速度を制御するだけで板状ワークに所定の曲率
を与えることができる。
【0067】また請求項5に記載された発明によれば、
ショット材の投射条件としてのショット材の投射量、シ
ョット材の投射速度およびショット材の投射距離を変化
させることで、板状ワークの加工後の曲率の特性をきめ
細かく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】板状ワークの成形装置の正面図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】図3の4部拡大図
【図5】図4の5−5線拡大断面図
【図6】飛行機の斜視図
【図7】図6の7方向矢視図(翼端側スキン表面面側を
示す図)
【図8】図7の8−8線断面図
【図9】図7の9−9線断面図
【図10】翼端側スキンの各加工領域の形状および曲率
半径を示す図
【図11】図7に対応する翼端側スキンの裏面側を示す
【図12】ピーン強度の測定手法を説明する図
【図13】湾曲した板状ワークの位置とアークハイトと
の関係を示すグラフ
【図14】種々の板厚の板状ワークにおける送り速度と
曲率半径との関係を示すグラフ
【図15】翼端側スキンの加工領域TP4を加工する際
の作用説明図
【図16】翼端側スキンの加工領域TP6を加工する際
の作用説明図
【符号の説明】
15 可変速モータ(X軸方向移動手段) 23 シリンダ(Y軸方向移動手段) 33 第3スライドプレート(基板) 41 モータ(Z軸方向移動手段) 49 Y軸まわり回転手段 51 ショットピーニング装置 63t 翼端側スキン(板状ワーク) CL1〜CL6 加工領域の中心線 TP1〜TP6 加工領域 U 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 匠 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状ワーク(63t)にショット材を投
    射して所定の曲率を与える板状ワーク(63t)の成形
    装置において、 Y軸方向にショット材を投射するショットピーニング装
    置(51)と、 Y軸に直交するX−Z平面と平行に配置されて板状ワー
    ク(63t)を支持する基板(33)と、 基板(33)をX軸方向に移動させるX軸方向移動手段
    (15)と、 基板(33)をZ軸方向に移動させるZ軸方向移動手段
    (41)と、 基板(33)をY軸まわりに回転させるY軸まわり回転
    手段(49)と、 ショットピーニング装置(51)が板状ワーク(63
    t)にショット材を投射している間に、少なくとも板状
    ワーク(63t)に与えるべき曲率に応じてX軸方向移
    動手段(15)による基板(33)の移動速度を変化さ
    せる制御手段(U)と、を備えたことを特徴とする板状
    ワークの成形装置。
  2. 【請求項2】 基板(33)をY軸方向に移動させるY
    軸方向移動手段(23)を備えたことを特徴とする、請
    求項1に記載の板状ワークの成形装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の板状ワ
    ークの成形装置を用いた板状ワークの成形方法であっ
    て、 ショット材によるピーン強度が最大になる位置が板状ワ
    ーク(63t)の加工領域(TP1〜TP6)の中心線
    (CL1〜CL6)に一致するように、X軸方向移動手
    段(15)により基板(33)を移動させることを特徴
    とする板状ワークの成形方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の板状ワ
    ークの成形装置を用いた板状ワークの成形方法であっ
    て、 ショット材の投射条件と、板状ワーク(63t)の板厚
    と、板状ワーク(63t)の移動速度とに応じて変化す
    る該板状ワーク(63t)の加工後の曲率の特性を予め
    測定しておき、実際の板状ワーク(63t)の加工時
    に、その板状ワーク(63t)に与えるべき曲率と前記
    測定した曲率の特性とに基づいて該板状ワーク(63
    t)の移動速度を決定することを特徴とする板状ワーク
    の成形方法。
  5. 【請求項5】 前記ショット材の投射条件は、ショット
    材の投射量、ショット材の投射速度およびショット材の
    投射距離を含むことを特徴とする、請求項4に記載の板
    状ワークの成形方法。
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