JP2004130368A

JP2004130368A - Method and apparatus for forming metal sheet

Info

Publication number: JP2004130368A
Application number: JP2002299290A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Inukai; 犬飼　一俊; Seiji Kunimitsu; 國光　誠司; Kazuyoshi Kondo; 近藤　一義
Original assignee: Aikoku Alpha Corp
Current assignee: Aikoku Alpha Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP3883947B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a metal sheet suitable for the production of trial products and small quantities of products of vehicles, furniture, electric appliances, buildings or the like, and to provide a forming apparatus therefor. <P>SOLUTION: The main surface of a metal sheet 61 to become a part of either of a vehicle, metallic furniture, an electric appliance or a building is impacted with a shot 3 whose energy is controlled, so that the metal sheet 61 is subjected to peen forming so as to be projected to the side with the impact applied. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
車輌、金属製家具、電化製品、建築物などの構造物に用いられる金属板の成形方法と、その方法の実施にかかる成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車輌、家具、電化製品、建築物などの構造物に用いられる金属板の成形に関していえば、金型を用いてプレス加工するのが一般的である。ただし、試作品を作製する場合や少量生産品の場合は金型費用を捻出するのが難しいので、叩き出しによる成形方法を採用することが多い。これらに関しては、周知の事項であるからいちいち文献を明示しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プレス加工により製品を大量生産する場合には金型費用も十分に償却できるが、少量生産する場合には製品１台当たりの金型費用が高くなるため、製品の価格も必然的に高くなってしまう。また、叩き出しにより成形を行うには高度な技術が必要であるし、時間もかかる。
【０００４】
そこで本発明は、車輌、家具、電化製品、建築物などの試作品や多種少量生産品の製造に適した金属板の成形方法と、その方法の実施にかかる成形装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の金属板の成形方法は、車輌、金属製家具、電化製品、建築物のいずれかの一部を構成するべき金属板の主表面を、エネルギーをコントロールしたショットで衝撃し、その主表面側に凸となるように金属板を成形することを特徴とする。
【０００６】
ショット（投射体）の投射エネルギーを利用した加工方法として、一般的にスケールを除去したり疲労強度の増大を図ったりする際に用いるショットピーニングが知られている。上記本発明は、この方法を金属板の成形に応用したものであり、ショットを投射して金属板を衝撃したとき、衝撃した面側に凸状となるように金属板が変形する現象を利用した成形方法である。本発明の方法によれば、高価な金型を使用しないため、特に、金型費用の償却が難しい少量生産品、試作品等に好適である。また、プレス加工で金属板を成形する場合にしばしば問題になるスプリングバックも発生しない。
【０００７】
具体的に金属板としては、被成形金属板と、それを裏側から覆うとともに、その被成形金属板に直接または他部材を介して間接に接合されて一体となった裏側接合材とを含んで構成されたものとすることができる。そして、裏側接合材との間に成形用工具類を介挿して成形不能な部位であって、裏側接合材との非接合部において、被成形金属板の表側からショットを投射することにより成形を行う形態は好適である。
【０００８】
一般には、被成形金属板に所期の形状をプレス加工等により付与したあとで、裏側接合材を接合することが考えられる。ところが、上記した形態においては、裏側接合材が一体となったままで、表側からショットを投射して被成形金属板の成形を行うようにしている。つまり、裏側接合材が一体のままでは工具や型を使用して成形をすることが全くできないような場合に、上記のような方法が極めて有効となる。
【０００９】
好適な態様においては、金属板を、複数の金属板を組付けた組付け金属板として構成し、組付けの境界を横断する形でその組付け金属板を衝撃することにより、組付けの境界にまたがる統一的な線状または一定の意匠を形成することができる。このような方法では複数の金属板を組付けた後で成形を行うため、意匠部分が組付けの境界の左右で不統一になる、といった不具合も生じにくい。
【００１０】
また、課題を解決するために本発明の金属板の成形装置は、被加工物たる金属板の搬送経路上に設けられた密閉された投射室と、その投射室内に配置されたショット投射部と、金属板の主表面にショットを投射してその金属板を成形するために、金属板とショット投射部とを相対的に移動させる移動機構と、投射後のショットを回収するショット回収手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記の成形装置によると、投射室内においてショットを投射するので、投射後のショットが周囲に散乱せず、安全である。投射後のショットは、ショット循環機構によって自動的にショット投射部に還元されるようにすることで、作業者がいちいちショットの量をチェックしたり、補給したりする手間が省ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ピーンフォーミングは、金属板１に多数のショット３を投射した際、図１（ａ）に示すように投射方向と逆方向に金属板１が盛り上がる現象を利用した成形方法である。ただし、図１（ａ）のように金属板１に盛り上がりが生じるのは、ショット３の投射エネルギー（運動エネルギー）を比較的小さく調整した場合であって、ショット３の投射エネルギーを高めれば、当然ながら図１（ｂ）のように、ショット３の投射方向に落ち込みが生じる。盛り上がりの高さは、一般にはショットピーニングの程度を表すＡｌｍｅｎの値として知られている。
【００１３】
図１中の符号１ａ，１ｂは、一つのショット３によってもたらされる塑性変形域を概念的に示している。塑性変形域１ａと１ｂの差異は、金属板１に生じる圧縮応力場の違いに起因している。多数のショット３が投射されると微小な塑性変形が累積され、金属板１の上面１ｐ（表面）と下面１ｑ（裏面）とで塑性変形量に差が生じる。つまり、上面１ｐの伸びが下面１ｑの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ａ）のように盛り上がり、下面１ｑの伸びが上面１ｐの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ｂ）のように落ち込むことになる。
【００１４】
次に、図２に示すのは、本発明にかかる成形装置１００の概略を示す全体図である。成形装置１００は、金属板１の搬送経路上に設けられた投射室５と、投射室５内に配置されたショット投射部１１と、金属板１とショット投射部１１とを相対的に移動させる移動機構（搬送機構９に兼用）と、投射後のショット３を回収してショット投射部１１に循環させるショット循環機構７とを含んで構成されている。
【００１５】
投射室５は、被加工物である金属板１に投射したショット３を回収し易いように底面５ａがショット回収部７ａに向かって下るように傾斜している。また、投射室５には、金属板１にショット３を投射したとき、ショット３や粉塵が周囲に飛散することを抑止する役割や、ショット３が金属板１を衝撃する際に発生する騒音を緩和する役割もある。したがって、投射室５は、内壁に防音材等をライニングした密閉室とするのが好ましい。
【００１６】
金属板１は、搬送機構９によって投射室５に搬入されるようになっている。搬送機構９は、たとえばレール９ｂとホイスト９ａにより構成することができる。レール９ｂは、紙面と垂直な方向に延びているものである。ピーンフォーミングの終了した金属板１は、搬送機構９により投射室５の外に搬出される。搬送機構９は、ショット投射部１１（具体的にはノズル１１ａ）と金属板１との相対位置を調整するための移動機構に兼用されている。
【００１７】
なお、図２に示す形態では、金属板１をほぼ鉛直に立てて水平方向からショット３を投射するようにしているが、これ以外にも、たとえば主表面が略水平となるように金属板１を保持し、鉛直上方よりショット３を投射する形態も考え得る。その場合、ショット３の自然落下によるエネルギーをピーンフォーミングのために利用できるという利点がある。なお、主表面とは、金属板１のうち面積の最も広い表面（おもてめん）と裏面（うらめん）を意味する。
【００１８】
ショット投射部１１は、圧縮空気によりショット３を加速するブロワー型、羽根車の回転力によりショット３を加速するインペラー型のいずれも採用できる。取り扱いの容易さではブロワー型が、投射エネルギーの制御の正確さではインペラー型が優れる。図２の例では、ブロワー型を採用している。具体的にショット投射部１１は、ショット３を蓄えるためのホッパ８、ホッパ８からのショット供給量を調整する可変シャッタ１７、ノズル１１ａを含んで構成されている。また、成形装置１００は、ノズル１１ａに送給するべき圧縮空気を生成する圧縮機３６、圧縮空気の圧力を調整する圧力調整器３７、圧縮機３６を作動させるアクチュエータ３８、アクチュエータ３８および圧力調整器３７を制御するためのコントローラ３９、コントローラ３９に命令を入力するための入力部３５を含むものとして構成されている。図２の形態では、ノズル１１ａは一つのみ設けているが、複数設けるようにしてもよい。その場合、複数のノズル１１ａから多数のショット３を一斉に投射して金属板１をピーンフォーミングできることはもちろん、ショット３の投射に供するノズル１１ａを適宜切り換えながら金属板１をピーンフォーミングすることができるので、成形効率の向上が期待できる。
【００１９】
金属板１の盛り上がり高さ、曲げ角等の変形量は、投射密度によらず総投射エネルギーによって決まる。一つのショット３から金属板１に付与されるエネルギーは、ショット３のサイズ、硬さ、投射速度、投射角度、投射距離などのパラメータにより決まるので、それらのパラメータを適宜調整して金属板１を所望の形状にピーンフォーミングすることになる。具体的に図２の装置では、圧力調整器３７による圧縮空気の圧力調整により、ショット３のエネルギー調整をするようにしている。
【００２０】
次に、ショット循環機構７は、投射後のショット３を回収するためのショット回収部７ａと、そのショット回収部７ａからショット３を取得して上方に搬送するための揚送手段７ｂとを含んで構成されている。揚送手段７ｂは、エレベータやバケット、あるいはコンベアのような装置を包含する。揚送手段７ｂにてホッパ８に還元されたショット３は、ノズル１１ａに順次供給される仕組みである。
【００２１】
なお、ショット３には、金属、ガラスおよび樹脂からなる材料群より選択された１種または２種以上で構成された小粒体を用いることができる。具体的には、金属球、ガラスビーズ、プラスチックビーズなどを用いることができる。ショット３の耐久性の面では、金属板１よりも硬質（ビッカース硬さが大きい）かつ靭性の大きい材料からなる金属球が優れる。投射対象である金属板１の厚さが概ね直径に等しい球状のショット３を用いると成形効率が良いため、特に推奨される。また、金属板１に投射した後のそれらショット３は回収され、一定の大きさを下回るまで再使用される。ショット３が一定の大きさよりも小さくなると、変形に十分なエネルギーを金属板１に付与するのが困難になるため好ましくない。そのため、ショット回収部７ａをふるい等により構成し、使用できなくなったショット３を分別除去するのがよい。
【００２２】
また、金属板１は、たとえば車輌、金属製家具、電化製品、建築物のいずれかの一部となるべき部材とされる。金属板１の材質としては、特に限定されるものではないが、たとえば鉄、鋼、アルミ、銅などを例示できる。なお、ピーンフォーミング後の金属板１の表面粗さが重要になる場合は、サンダーなどで研磨仕上げをするとよい。
【００２３】
また、実際に金属板１をピーンフォーミングするにあたっては、所望の形状を得るために必要な全領域にショット３を一斉に投射することはできないため、投射する位置を順次移動させることになる（走査型投射法）。走査型投射法では、投射条件を適切に選択することにより、ピーンフォーミングに必要な全領域に一斉にショット３を投射する場合と同じ効果を得ることができる。図３は、いくつかの成形形態を示す模式図である。
【００２４】
一つの成形形態▲１▼は、ショット投射部１２を自在可動に構成した成形装置１０１を用い、方形状の金属板１の一辺から向かい合う他辺にわたって投射位置を少しずつずらしながら、ショット３を金属板１に投射する例である。図中の破線矢印で示すように、走査を繰り返すことにより、滑らかに湾曲した形状を金属板１に付与することができる。
【００２５】
次に▲２▼には、金属板１の一部に線状の凹部と凸部、すなわちビード２０とビード２２を形成する形態を示している。ショット３のエネルギーが一定値よりも大きい場合には投射方向に凹んだビード２２が形成される。他方、ショット３のエネルギーが上記一定値よりも小さく、かつ金属板１に圧縮応力場を形成するのに十分な場合には、投射方向と逆向きに盛り上がったビード２０が形成される。ショット３を投射しない部分は、ゴムシート等の保護部材１５を用いて衝撃が加わらないように保護するとよい。
【００２６】
これまでは一枚の金属板１をピーンフォーミングすることについて述べたが、ピーンフォーミングが極めて有効な成形方法となり得る場合として、成形用工具類や型を使用することができない場合がある。たとえば、図４に示すような場合である。図４に示すのは、成形を施すべき金属板６１（被成形金属板６１）が他の金属板６３（裏側接合材６３）に接合部材６ｃを介して接合されて一体となることにより構成された組付け金属板６をピーンフォーミングする例である。
【００２７】
被成形金属板６１の裏側面６ｑは、他の金属板６３によって覆われる形となっており、両者（金属板６１，６３）の間には若干の中空スペースＳＨが形成されている。この中空スペースＳＨにハンマーなどの成形用工具を介挿して被成形金属板６１を成形することはできない。また、両者（金属板６１，６３）を分離させることもできない。このような状況に置かれた被成形金属板６１について、成形用工具で成形不能な部位であって金属板６３との非接合部６ａを成形する場合、被成形金属板６１の表側面６ｐにショット３を投射してピーンフォーミングを行い、盛り上がり部６ｄを形成することができる。なお、接合部材６ｃを介さずに、溶接などにより直接接合されていても同様である。
【００２８】
また、図５に示すようにして複数の金属板を溶接により接合したり、ボルト／ナットのような締結手段で組付けたりした後でピーンフォーミングを施す形態も好適である。つまり、図５（ａ）に示すように、第１の金属板２ａと第２の金属板２ｂとを、主面同士が略平行となる位置関係で組付けて組付け金属板２を構成し、組付けの境界ＨＬを横断する形でショット３によりその組付け金属板２を衝撃してピーンフォーミングを行い、組付けの境界ＨＬの左右にまたがって統一的な線状または一定の意匠３０（ビード）を形成する。具体例を挙げると、図５（ｂ）に示すように、自動車４０のドア３２（第１の金属板）をボディ本体３３（第２の金属板）に組付けてこれを最終形態とし、その後ピーンフォーミングを施し、ドア３２とボディ本体３３とにまたがる渾然一体な盛り上がり部３４（ビード）を形成する。この手法によれば、位置ズレを生じさせること無く盛り上がり部３４を形成できる。なお、組付けの境界ＨＬは、組付け前の第１の金属板２ａと第２の金属板２ｂとの境目として定義される。
【００２９】
また、極めて高い成形精度が要求される場合には、図６（ａ）に示すように当て治具２５を金属板１に当接させて、金属板１のピーンフォーミングを行うようにすることもできる。具体的には、金属板１を当て治具２５に沿わせつつ、当て治具２５の配置されている側とは反対側からショット３を投射する。このようにして、当て治具２５の形状を金属板１に転写するのである。
【００３０】
また、図６（ｂ）に示すように、ショット３を投射する以前から金属板１を弾性変形させる形で当て治具２５に強制的に沿わせるとともに、固定具２７を用いて互いを固定し、その後にショット３を投射してピーンフォーミングを行うようにする方法も採用できる。この方法によると、生じた弾性応力が金属板１の変形を促進する一方、所望の形状に達したときにちょうど弾性応力が消失し、成形の震度が停留するため、そこで成形を終えれば極めて高い成形精度が得られる。もちろん、図２に示した成形装置１００を使用してピーンフォーミングを行う場合において、当て治具２５を金属板１の背後に配置できるようにしてもよい。その場合は、図６（ｂ）に示した固定具２７をホイスト９ａ（図２参照）で吊下げつつ、金属板１にショット３を投射することができる。なお、当て治具２５は、プレス金型のような強度や耐久性は必要ないため、たとえば木材や石膏などの材料により比較的安価に作製することができる。
【００３１】
次に、前述した移動式の成形装置１０１の概要を図７に示す。ショットを圧縮空気によって加速するブロワー型の成形装置１０１は、主にショット投射部１２と本体部７０を有して構成されている。本体部７０は、ショットを蓄えるためのホッパ６２、ショットに運動エネルギーを付与するための圧縮空気を生成する圧縮機６０、圧縮空気とショットとをショット投射部１２に送るための送給機６４、送給機６４とショット投射部１２とを連通する連通管１８、当該成形装置１０１を動作させるための操作部５２を備えている。また、本体部７０の底部に車輪５０，５０を設けたため、容易に移動可能になっている。
【００３２】
ショット投射部１２は、モータ等のアクチュエータ１２ｂと、そのアクチュエータ１２ｂによって揺動される首振部１２ａとを含んで構成された角度可変機構を備えている。この角度可変機構により、ショット３の投射方向が調整される。また、圧縮機６０にて生成された圧縮空気は連通管１８に送られる。連通管１８には、樹脂製あるいは金属製のフレキシブルホースを採用するとよい。一方、ホッパ６２はＡ，Ｂ，ＣおよびＤで示される複数の区画に分かれてその各々にショットを蓄えるとともに、各区画から個別にショットを供給できるようになっている。つまり、形状、材質等の異なる複数種類のショットを状況に応じて使い分けることが可能である。なお、操作部５２からの入力はコントローラ５４に伝送され、コントローラ５４は入力された命令に応じて、アクチュエータ１２ｂ、圧縮機６０および送給機６４の動作を制御する。また、ショット投射部１２は、作業者が直接把持して扱えるハンドツールの形態としてもよいし、マニピュレータ等に固定する形態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピーンフォーミングの原理説明図。
【図２】固定設置式の成形装置の概略を示す全体図。
【図３】いくつかの成形形態を説明する図。
【図４】複数の金属板を互いに組付けた後でピーンフォーミングを行う形態の説明図。
【図５】複数の金属板を互いに組付けた後でピーンフォーミングを行う別形態の説明図。
【図６】当て治具を用いてピーンフォーミングを行う形態の説明図。
【図７】移動式の成形装置の概要を説明する図。
【符号の説明】
１，２ａ，２ｂ　金属板
１ｐ　上面
１ｑ　下面
２，６　組付け金属板
３　ショット
５　投射室
７　ショット循環機構
７ａ　ショット回収部（ショット回収手段）
１１，１２　ショット投射部
３０　意匠（ビード）
４０　自動車
６１　被成形金属板
６ｐ　表側面
６ｑ　裏側面
６３　他の金属板（裏側接合材）
１００，１０１　成形装置
ＨＬ　組付けの境界[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a metal plate used for structures such as vehicles, metal furniture, electric appliances, and buildings, and a forming apparatus for performing the method.
[0002]
[Prior art]
Speaking of forming a metal plate used for a structure such as a vehicle, furniture, an electric appliance, or a building, it is common to perform press working using a mold. However, in the case of producing a prototype or a small-volume product, it is difficult to increase the cost of the mold, and therefore, a molding method by punching out is often adopted. Since these are well-known matters, no reference is explicitly given.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of mass production of press products, the mold cost can be fully amortized, but in the case of small production, the mold cost per product is high, so the price of the product is inevitably high. I will. In addition, advanced technology is required to perform molding by punching out, and it takes time.
[0004]
Therefore, the present invention has an object to provide a method of forming a metal plate suitable for manufacturing prototypes and various small-quantity products such as vehicles, furniture, electric appliances, and buildings, and a forming apparatus for performing the method. I do.
[0005]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for forming a metal sheet according to the present invention is a method for controlling the main surface of a metal sheet that is to constitute a part of a vehicle, metal furniture, an electric appliance, or a building by controlling the energy-controlled shot. And a metal plate is formed so as to be convex on the main surface side.
[0006]
As a processing method using the projection energy of a shot (projectile), shot peening generally used for removing scale or increasing fatigue strength is known. The present invention is an application of this method to the formation of a metal plate, and utilizes the phenomenon that when a shot is projected and the metal plate is impacted, the metal plate is deformed so as to be convex toward the impacted surface. It is a molding method. According to the method of the present invention, since an expensive mold is not used, it is particularly suitable for a small-scale production product, a prototype or the like in which it is difficult to amortize the mold cost. Further, there is no springback which often occurs when a metal plate is formed by press working.
[0007]
Specifically, the metal plate includes a molded metal plate and a back-side joining material that covers the metal plate from the back side and is integrally joined directly or indirectly to the molded metal plate via another member. It can be configured. The molding is performed by projecting a shot from the front side of the metal plate to be formed in a portion that cannot be formed by inserting molding tools between the back side joining material and a non-joining portion with the back side joining material. The mode of performing is preferable.
[0008]
In general, it is conceivable to join the backside joining material after giving the desired shape to the metal plate to be formed by press working or the like. However, in the above-described embodiment, the metal sheet to be formed is formed by projecting a shot from the front side while the back-side joining material remains integrated. In other words, the above-described method is extremely effective when it is impossible to perform molding using a tool or a mold at all when the back side joining material is integrated.
[0009]
In a preferred embodiment, the metal plate is formed as an assembled metal plate in which a plurality of metal plates are assembled, and the assembled metal plate is impacted across the boundary of the assembly. To form a uniform linear shape or a certain design. In such a method, since molding is performed after a plurality of metal plates are assembled, a problem that the design portion becomes ununiform on the left and right of the boundary of the assembly hardly occurs.
[0010]
Further, in order to solve the problem, the metal plate forming apparatus of the present invention, a sealed projection room provided on the transport path of the metal plate as a workpiece, and a shot projection unit disposed in the projection room A moving mechanism that relatively moves the metal plate and the shot projecting unit to project a shot onto the main surface of the metal plate to form the metal plate, and a shot collecting unit that collects the shot after the projection. It is characterized by including.
[0011]
According to the above-described molding apparatus, since shots are projected in the projection chamber, the shots after the projection are not scattered to the surroundings and are safe. The shot after the projection is automatically returned to the shot projecting unit by the shot circulation mechanism, so that the operator does not have to check the amount of the shot or replenish the shot each time.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The pin forming is a forming method utilizing a phenomenon in which, when a large number of shots 3 are projected on the metal plate 1, the metal plate 1 rises in a direction opposite to the projection direction as shown in FIG. However, the swelling of the metal plate 1 as shown in FIG. 1A occurs when the projection energy (kinetic energy) of the shot 3 is adjusted to a relatively small value. However, as shown in FIG. 1B, a drop occurs in the shot 3 projection direction. The height of the swell is generally known as the value of Almen representing the degree of shot peening.
[0013]
Reference numerals 1 a and 1 b in FIG. 1 conceptually indicate a plastic deformation region caused by one shot 3. The difference between the plastic deformation regions 1a and 1b is due to the difference in the compressive stress field generated in the metal plate 1. When a large number of shots 3 are projected, minute plastic deformation is accumulated, and a difference occurs in the amount of plastic deformation between the upper surface 1p (front surface) and the lower surface 1q (back surface) of the metal plate 1. That is, when the extension of the upper surface 1p is greater than the extension of the lower surface 1q, the metal plate 1 rises as shown in FIG. 1A, and when the extension of the lower surface 1q is greater than the extension of the upper surface 1p, the metal plate 1 As shown in FIG.
[0014]
Next, FIG. 2 is an overall view schematically showing a molding apparatus 100 according to the present invention. The molding apparatus 100 relatively moves the projection chamber 5 provided on the transport path of the metal plate 1, the shot projection unit 11 disposed in the projection chamber 5, and the metal plate 1 and the shot projection unit 11. It includes a moving mechanism (also used as the transport mechanism 9) and a shot circulation mechanism 7 that collects the shots 3 after projection and circulates them to the shot projection unit 11.
[0015]
The projection chamber 5 is inclined so that the bottom surface 5a is lowered toward the shot collection unit 7a so that the shots 3 projected on the metal plate 1 as a workpiece can be easily collected. Further, the projection chamber 5 has a role of suppressing the shot 3 and dust from scattering around when the shot 3 is projected on the metal plate 1 and a noise generated when the shot 3 impacts the metal plate 1. It also has a moderating role. Therefore, it is preferable that the projection chamber 5 be a closed chamber in which a soundproofing material or the like is lined on the inner wall.
[0016]
The metal plate 1 is carried into the projection chamber 5 by the transport mechanism 9. The transport mechanism 9 can be composed of, for example, a rail 9b and a hoist 9a. The rail 9b extends in a direction perpendicular to the paper surface. The metal plate 1 for which the peen forming has been completed is carried out of the projection chamber 5 by the transfer mechanism 9. The transport mechanism 9 is also used as a moving mechanism for adjusting the relative position between the shot projection unit 11 (specifically, the nozzle 11a) and the metal plate 1.
[0017]
In the embodiment shown in FIG. 2, the shots 3 are projected from the horizontal direction with the metal plate 1 standing substantially vertically, but other than this, for example, the metal plate 1 may be set so that the main surface is substantially horizontal. Is held, and the shot 3 is projected from above vertically. In this case, there is an advantage that energy due to the natural fall of the shot 3 can be used for peen forming. In addition, the main surface means a surface (omotenmen) and a back surface (uramen) having the largest area of the metal plate 1.
[0018]
The shot projecting unit 11 can adopt either a blower type that accelerates the shot 3 by compressed air or an impeller type that accelerates the shot 3 by the rotational force of the impeller. The blower type is superior in ease of handling, and the impeller type is superior in accuracy in controlling the projection energy. In the example of FIG. 2, a blower type is employed. Specifically, the shot projecting unit 11 includes a hopper 8 for storing shots 3, a variable shutter 17 for adjusting the amount of shot supply from the hopper 8, and a nozzle 11a. Further, the molding apparatus 100 includes a compressor 36 that generates compressed air to be sent to the nozzle 11a, a pressure regulator 37 that regulates the pressure of the compressed air, an actuator 38 that operates the compressor 36, an actuator 38, and a pressure regulator. It is configured to include a controller 39 for controlling the controller 37 and an input unit 35 for inputting a command to the controller 39. In the embodiment of FIG. 2, only one nozzle 11a is provided, but a plurality of nozzles 11a may be provided. In this case, the metal plate 1 can be formed by projecting a large number of shots 3 from the plurality of nozzles 11a at the same time, and the metal plate 1 can be formed by appropriately switching the nozzles 11a used for projecting the shots 3. Therefore, improvement in molding efficiency can be expected.
[0019]
The amount of deformation of the metal plate 1 such as the swelling height and the bending angle is determined by the total projection energy regardless of the projection density. The energy applied to the metal plate 1 from one shot 3 is determined by parameters such as the size, hardness, projection speed, projection angle, and projection distance of the shot 3, and the metal plate 1 is adjusted by appropriately adjusting those parameters. Peen forming into a desired shape is performed. Specifically, in the apparatus shown in FIG. 2, the energy of the shot 3 is adjusted by adjusting the pressure of the compressed air by the pressure adjuster 37.
[0020]
Next, the shot circulation mechanism 7 includes a shot collecting section 7a for collecting the shot 3 after the projection, and a lifting means 7b for obtaining the shot 3 from the shot collecting section 7a and transporting the shot 3 upward. It is composed of The lifting means 7b includes a device such as an elevator, a bucket, or a conveyor. The shots 3 returned to the hopper 8 by the lifting means 7b are sequentially supplied to the nozzles 11a.
[0021]
Note that, for the shot 3, a small particle composed of one or more selected from a material group consisting of metal, glass and resin can be used. Specifically, metal spheres, glass beads, plastic beads, and the like can be used. In terms of the durability of the shot 3, a metal ball made of a material that is harder (has a higher Vickers hardness) and has higher toughness than the metal plate 1 is superior. It is particularly recommended to use a spherical shot 3 in which the thickness of the metal plate 1 to be projected is substantially equal to the diameter because the molding efficiency is good. Further, the shots 3 after being projected on the metal plate 1 are collected and reused until the shots 3 fall below a certain size. If the shot 3 is smaller than a certain size, it becomes difficult to apply sufficient energy to the metal plate 1 for deformation, which is not preferable. For this reason, it is preferable that the shot collecting section 7a is constituted by a sieve or the like, and the shot 3 which can no longer be used is separated and removed.
[0022]
The metal plate 1 is a member that is to be a part of, for example, a vehicle, metal furniture, an electric appliance, or a building. The material of the metal plate 1 is not particularly limited, but examples thereof include iron, steel, aluminum, and copper. When the surface roughness of the metal plate 1 after the peen forming is important, the metal plate 1 may be polished with a sander or the like.
[0023]
In addition, when the metal plate 1 is actually peen formed, the shots 3 cannot be projected all at once to the entire area necessary for obtaining a desired shape, so that the projection positions are sequentially moved (scanning). Type projection method). In the scanning projection method, by selecting the projection conditions appropriately, it is possible to obtain the same effect as in the case where the shots 3 are simultaneously projected on all the areas required for the peen forming. FIG. 3 is a schematic diagram showing some molding modes.
[0024]
One molding mode (1) uses a molding apparatus 101 in which the shot projecting section 12 is freely movable, and shifts the shot 3 from one side of the square metal plate 1 to the other side while gradually shifting the shot 3 to the metal. This is an example of projecting onto a plate 1. As shown by the dashed arrow in the figure, a smoothly curved shape can be given to the metal plate 1 by repeating the scanning.
[0025]
Next, (2) shows a form in which linear concave portions and convex portions, that is, beads 20 and beads 22 are formed in a part of the metal plate 1. If the energy of the shot 3 is larger than a certain value, a bead 22 that is concave in the projection direction is formed. On the other hand, when the energy of the shot 3 is smaller than the predetermined value and is enough to form a compressive stress field in the metal plate 1, a bead 20 which is raised in a direction opposite to the projection direction is formed. The portion where the shot 3 is not projected may be protected by a protective member 15 such as a rubber sheet so as not to receive an impact.
[0026]
Until now, the case of peen forming one metal plate 1 has been described. However, as a case where peen forming can be an extremely effective forming method, there are cases where forming tools and molds cannot be used. For example, this is the case as shown in FIG. FIG. 4 shows a structure in which a metal plate 61 to be formed (a metal plate 61 to be formed) is joined to another metal plate 63 (a back-side joining material 63) via a joining member 6c to be integrated. This is an example of peen forming the assembled metal plate 6.
[0027]
The rear side surface 6q of the metal plate 61 to be formed is covered with another metal plate 63, and a slight hollow space SH is formed between the two (metal plates 61 and 63). The metal plate 61 cannot be formed by inserting a molding tool such as a hammer into the hollow space SH. Also, the two (metal plates 61 and 63) cannot be separated. When the non-joined portion 6a with the metal plate 63 is formed on the metal plate 61 placed in such a situation, which is a part that cannot be formed by the forming tool, and is formed on the front side surface 6p of the metal plate 61 to be formed. The shot 3 is projected to perform the peen forming, whereby the swelling portion 6d can be formed. Note that the same is true even when the members are directly joined by welding or the like without passing through the joining member 6c.
[0028]
Further, as shown in FIG. 5, a form in which a plurality of metal plates are joined by welding or assembled by fastening means such as bolts / nuts and then subjected to peen forming is also suitable. That is, as shown in FIG. 5A, the first metal plate 2a and the second metal plate 2b are assembled in a positional relationship such that the main surfaces are substantially parallel to each other to form the assembled metal plate 2. A shot 3 strikes the metal plate 2 by assembling in such a manner as to cross the boundary HL of the assembly, thereby performing peen forming, and a uniform linear or fixed design 30 (right and left over the boundary HL of the assembly). Bead). As a specific example, as shown in FIG. 5B, the door 32 (first metal plate) of the automobile 40 is assembled to the body main body 33 (second metal plate) to form a final form. Peen forming is performed to form a totally integral bulging portion 34 (bead) straddling the door 32 and the body main body 33. According to this method, the raised portion 34 can be formed without causing a positional shift. The assembly boundary HL is defined as a boundary between the first metal plate 2a and the second metal plate 2b before the assembly.
[0029]
When extremely high molding accuracy is required, the contact jig 25 may be brought into contact with the metal plate 1 as shown in FIG. it can. Specifically, the shot 3 is projected from the side opposite to the side where the contact jig 25 is arranged, while the metal plate 1 is being moved along the contact jig 25. Thus, the shape of the contact jig 25 is transferred to the metal plate 1.
[0030]
Also, as shown in FIG. 6B, before the shot 3 is projected, the metal plate 1 is forcibly moved along the contact jig 25 so as to elastically deform the metal plate 1, and is fixed to each other using the fixture 27. After that, a method of projecting shot 3 to perform peen forming can also be adopted. According to this method, while the generated elastic stress promotes the deformation of the metal plate 1, the elastic stress just disappears when the metal plate 1 reaches a desired shape, and the seismic intensity of the forming stops, so if the forming is completed there, High molding accuracy can be obtained. Of course, when performing the peen forming using the molding apparatus 100 shown in FIG. 2, the contact jig 25 may be arranged behind the metal plate 1. In this case, the shot 3 can be projected on the metal plate 1 while the fixture 27 shown in FIG. 6B is hung by the hoist 9a (see FIG. 2). In addition, since the contact jig 25 does not need strength and durability like a press die, it can be made relatively inexpensively using a material such as wood or gypsum.
[0031]
Next, an outline of the above-mentioned movable molding apparatus 101 is shown in FIG. A blower-type molding apparatus 101 for accelerating shots with compressed air mainly includes a shot projection unit 12 and a main body 70. The main body 70 includes a hopper 62 for storing shots, a compressor 60 for generating compressed air for applying kinetic energy to the shots, a feeder 64 for sending the compressed air and the shots to the shot projecting unit 12, A communication tube 18 that communicates between the feeder 64 and the shot projection unit 12 and an operation unit 52 for operating the molding apparatus 101 are provided. Further, since the wheels 50, 50 are provided at the bottom of the main body 70, the wheels can be easily moved.
[0032]
The shot projection unit 12 includes an angle variable mechanism including an actuator 12b such as a motor and a oscillating unit 12a swinged by the actuator 12b. The projection direction of the shot 3 is adjusted by the angle variable mechanism. The compressed air generated by the compressor 60 is sent to the communication pipe 18. As the communication pipe 18, a flexible hose made of resin or metal may be used. On the other hand, the hopper 62 is divided into a plurality of sections indicated by A, B, C, and D, and stores shots in each of the sections, and can individually supply shots from each section. That is, a plurality of types of shots having different shapes, materials, and the like can be properly used depending on the situation. The input from the operation unit 52 is transmitted to the controller 54, and the controller 54 controls the operations of the actuator 12b, the compressor 60, and the feeder 64 according to the input command. The shot projection unit 12 may be in the form of a hand tool that can be directly grasped and handled by an operator, or may be in the form of being fixed to a manipulator or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of peen forming.
FIG. 2 is an overall view schematically showing a fixed installation type molding apparatus.
FIG. 3 is a diagram illustrating some molding modes.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an embodiment in which peen forming is performed after a plurality of metal plates are assembled together.
FIG. 5 is an explanatory view of another embodiment in which peen forming is performed after a plurality of metal plates are assembled together.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment in which peen forming is performed using a contact jig.
FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of a movable molding apparatus.
[Explanation of symbols]
1, 2a, 2b Metal plate 1p Upper surface 1q Lower surface 2, 6 Assembled metal plate 3 Shot 5 Projection chamber 7 Shot circulation mechanism 7a Shot recovery unit (shot recovery means)
11, 12 shot projection unit 30 design (bead)
40 Automobile 61 Molded metal plate 6p Front side 6q Back side 63 Other metal plate (backside joining material)
100,101 Boundary of molding machine HL assembly

Claims

The main surface of a metal plate that should constitute a part of a vehicle, metal furniture, an electric appliance, or a building is impacted with a shot with controlled energy, and the metal plate is formed so as to project toward the main surface side. Forming a metal plate.

The metal plate is formed including a molded metal plate and a back-side joining material that covers the molded metal plate from the back side and is directly or indirectly joined to the molded metal plate indirectly via another member, The shot is projected from the front side of the metal plate to be formed at a portion that cannot be formed by inserting a molding tool between the back side joining material and a non-joining portion with the back side joining material. A method for forming a metal plate according to claim 1.

The metal plate is configured as an assembled metal plate in which a plurality of metal plates are assembled, and the integrated metal plate is struck across the boundary of the assembly so as to cross the boundary of the assembly. 2. The method for forming a metal sheet according to claim 1, wherein a simple linear or fixed design is formed.

The shot is a small particle composed of one or two or more selected from a material group consisting of metal, glass and resin, and the small particle after being projected on the metal plate is collected and projected again. The method for forming a metal sheet according to claim 1, which is used.

A sealed projection chamber provided on a transport path of a metal plate as a workpiece, a shot projection unit arranged in the projection chamber, and a metal plate formed by projecting a shot on a main surface of the metal plate. A metal plate forming apparatus, comprising: a moving mechanism that relatively moves the metal plate and the shot projecting unit; and a shot collecting unit that collects shots after the projection.

6. The metal plate forming apparatus according to claim 5, further comprising a shot circulation mechanism that conveys the shots collected by the shot collection unit to the shot projecting unit.