JP2015139804A - スピニング成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二重円弧状のコイル部が溶融することを防止できるスピニング成形装置を提供する。【解決手段】スピニング成形装置は、成形されるべき板材９を回転させる回転軸と、板材９における変形対象部位を押圧して板材９を変形させる加工具と、前記変形対象部位を誘導加熱により局所的に加熱する加熱器（４および／または５）を備える。前記加熱器は、前記回転軸の周方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状のコイル部（４４および／または５５）を有する電通管（４１および／または５１）を含む。前記電通管には、循環装置により冷却液が循環させられる。【選択図】図２

Description

本発明は、板材を回転させながら所望の形状に成形するスピニング成形装置に関する。

従来から、板材を回転させながらその板材に加工具を押圧して当該板材を変形させるスピニング成形装置が知られている。例えば、特許文献１には、図１３に示すようなチタン合金用のスピニング成形装置１００が開示されている。

図１３に示すスピニング成形装置１００は、成形されるべき板材Ｗをマンドレル（成形型）１１０に押し付けるヘラ１２０と、ヘラ１２０により押圧される部分（変形対象部位）を高周波誘導加熱により局所的に加熱するコイル１３０を含む。コイル１３０は、先端部以外はヘラ１２０と平行であり、コイル１３０の先端部は、ヘラ１２０の先端部に近づくように折り曲げられている。すなわち、コイル１３０は、先端部で点状に加熱を行うものである。

特開２０１１−２１８４２７号公報

ところで、本発明の発明者らは、スピニング成形装置では、板材における変形対象部位の局所的な加熱を板材の回転方向に連続的に行えば、良好な成形性が得られることを見出した。このような観点から、本発明の発明者らは、スピニング成形装置に好適な加熱器として、板材の回転方向に延びる、板材に沿った二重円弧状のコイル部を有する加熱器を開発した。

ところが、板材の回転方向に延びる二重円弧状のコイル部は、その長さ故に通電による発熱量が多くなる。しかも、板材に沿っているため、板材から熱輻射を受ける面積が大きくなる。従って、スピニング成形中にコイル部が溶融するおそれがある。

そこで、本発明は、二重円弧状のコイル部が溶融することを防止できるスピニング成形装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のスピニング成形装置は、成形されるべき板材を回転させる回転軸と、前記板材における変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工具と、前記変形対象部位を誘導加熱により局所的に加熱する加熱器であって、前記回転軸の周方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を有する電通管を含む加熱器と、前記電通管に冷却液を循環させる循環装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、電通管を循環する冷却液によって電通管が冷却されるので、電通管のコイル部が溶融することを防止できる。

上記のスピニング成形装置は、前記電通管と電気的に接続され、かつ、前記電通管と連通する一対の接続箱を含むヒートステーションをさらに備え、前記循環装置は、前記一対の接続箱の一方に冷却液を供給するとともに、他方から冷却液を回収することによって、前記電通管に冷却液を循環させてもよい。この構成によれば、ヒートステーションの一対の接続箱と電通管との接続によって、電力ラインと冷却液ラインの双方が形成される。このため、シンプルな構成とすることができる。

前記加熱器は、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器の両方であってもよい。この構成によれば、板材を板厚方向の両側から加熱することができ、成形性をより向上させることができる。

前記ヒートステーションは、前記表側加熱器の電通管と前記裏側加熱器の電通管に電流が直列に流れ、かつ、前記表側加熱器の電通管と前記裏側加熱器の電通管に冷却液が並列に流れるように構成されていてもよい。この構成によれば、表側加熱器の電通管と裏側加熱器の電通管に電流が直列に流れるため、双方の電通管４１，５１を含む共振回路における共振周波数を小さくすることができる。誘導加熱では共振周波数が低いほど電流浸透深さ（過電流の深さ）が深くなるため、板材を表面から内部まで厚さ方向に均一に加熱することができる。また、表側加熱器の電通管と裏側加熱器の電通管に冷却液が並列に流れるため、双方の電通管に同じ温度の冷たい冷却液を導くことができ、双方の電通管を効果的に冷却することができる。

例えば、前記表側加熱器の電通管および前記裏側加熱器の電通管のそれぞれは、前記コイル部から前記回転軸の径方向外向きに延びる一対のリード部を有し、前記ヒートステーションは、前記表側加熱器の前記一対のリード部とそれぞれ接続された表側第１中継箱および表側第２中継箱と、前記表側第１中継箱と前記一対の接続箱の一方を連通させる導電性の第１中継管と、前記裏側加熱器の前記一対のリード部とそれぞれ接続された裏側第１中継箱および裏側第２中継箱と、前記裏側第２中継箱と前記一対の接続箱の他方を連通させる導電性の第２中継管と、前記表側第１中継箱と前記裏側第１中継箱を連通させる絶縁性の第１支流管と、前記表側第２中継箱と前記裏側第２中継箱を連通させる絶縁性の第２支流管と、前記表側第２中継箱と前記裏側第１中継箱を電気的に接続する導電部材を含んでもよい。

前記導電部材は、内部に冷却液が流れるように構成された中空の部材であり、前記第１支流管と前記第２支流管の一方は、前記表側加熱器または前記裏側加熱器の前記電通管を流れた冷却液を前記表側第２中継箱または前記裏側第１中継箱から前記導電部材に導く上流チューブと、前記導電部材から前記裏側第２中継箱または前記表側第１中継箱に冷却液を導く下流チューブと、を含んでもよい。この構成によれば、表側加熱器または裏側加熱器の電通管を冷却後の冷却液を利用して、導電部材をも冷却することができる。

あるいは、上記のスピニング成形装置は、前記導電部材に接しながら前記導電部材に沿って延びる冷却管をさらに備え、前記第１支流管と前記第２支流管の一方は、前記表側加熱器または前記裏側加熱器の前記電通管を流れた冷却液を前記表側第２中継箱または前記裏側第１中継箱から前記冷却管に導く上流チューブと、前記冷却管から前記裏側第２中継箱または前記表側第１中継箱に冷却液を導く下流チューブと、を含んでもよい。この構成でも、表側加熱器または裏側加熱器の電通管を冷却後の冷却液を利用して、導電部材をも冷却することができる。

上記のスピニング成形装置は、前記回転軸に取り付けられた、前記板材の中心部を支持する受け治具をさらに備えてもよい。受け治具は、マンドレルと異なり、成形面を有しない。すなわち、マンドレルを用いた場合には、加工具によって板材の変形対象部位がマンドレルに押し付けられるが、受け治具を用いた場合には、板材の変形対象部位が、受け治具から離れた位置で加工具によって押圧される。換言すれば、板材の裏側（加工具と反対側）には空間が確保される。このため、加工中の板材の形状に拘らずに、裏側加熱器を板材の変形対象部位の直近に位置させることができ、変形対象部位を適切に加熱することができる。

前記加熱器は、前記コイル部の内側円弧部を前記板材と反対側から覆う第１コアと、前記コイル部の外側円弧部を前記板材と反対側から覆う第２コアと、前記コイル部の内側円弧部および前記第１コアを被覆する内側遮熱層と、前記コイル部の外側円弧部および前記第２コアを被覆する外側遮熱層と、を含んでもよい。この構成によれば、コイル部およびコアが板材から受ける熱輻射を低減することができる。

本発明によれば、二重円弧状のコイル部が溶融することを防止できる。

本発明の第１実施形態に係るスピニング成形装置の概略構成図である。 図１に示すスピニング成形装置における表側加熱器および裏側加熱器ならびにヒートステーションの断面側面図である。 図２のIII−III線に沿った位置での表側加熱器およびヒートステーションの平面図である。 図２のIV−IV線に沿った位置での表側加熱器およびヒートステーションの平面図である。 図２のV−V線に沿った位置から見たヒートステーションの正面図である。 図２のVI−VI線に沿った位置から見たヒートステーションの正面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係るスピニング成形装置における表側加熱器の一部およびヒートステーションの平面図、（ｂ）は同スピニング成形装置における裏側加熱器の一部およびヒートステーションの平面図である。 第２実施形態におけるヒートステーションの正面図である。 第１変形例の裏側加熱器の一部の断面側面図である。 第２変形例の裏側加熱器の一部の断面側面図である。 第３変形例の裏側加熱器の一部の断面側面図である。 第４変形例の裏側加熱器の一部の断面側面図である。 従来のスピニング成形装置の概略構成図である。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るスピニング成形装置１を示す。このスピニング成形装置１は、成形されるべき板材９を回転させる回転軸２１と、回転軸２１と板材９の間に介在する受け治具２２と、固定治具３１を備えている。受け治具２２は、回転軸２１に取り付けられて板材９の中心部９１を支持し、固定治具３１は、受け治具２２と共に板材９を挟持する。さらに、スピニング成形装置１は、板材９における回転軸２１の軸心２０から所定距離Ｒだけ離れた変形対象部位９２を誘導加熱により局所的に加熱する表側加熱器５および裏側加熱器４と、変形対象部位９２を押圧して板材９を変形させる加工具１０を備えている。

回転軸２１の軸方向（軸心２０が延びる方向）は、本実施形態では鉛直方向である。ただし、回転軸２１の軸方向は、水平方向や斜め方向であってもよい。回転軸２１の下部は基台１１に支持されており、基台１１内には回転軸２１を回転させるモータ（図示せず）が配置されている。回転軸２１の上面はフラットであり、この上面に受け治具２２が固定されている。

板材９は、例えばフラットな円形状の板である。ただし、板材９の形状は、多角形状や楕円状であってもよい。また、板材９は、必ずしも全面に亘ってフラットである必要はなく、例えば中心部９１の厚さが周縁部９３の厚さよりも厚かったり、全体または一部が予めテーパー状に加工されたりしてもよい。板材９の材質は、特に限定されるものではないが、例えばチタン合金である。

受け治具２２は、板材９における成形開始位置によって規定される円に収まるサイズを有している。例えば、受け治具２２が円盤状である場合は、受け治具２２の直径は、板材９における成形開始位置によって規定される円の直径以下である。また、従来のマンドレルと異なり、板材９は、受け治具２２の径方向外向きの側面に押し付けられて変形されることはない。

固定治具３１は、加圧ロッド３２に取り付けられている。加圧ロッド３２は、駆動部３３によって上下方向に駆動されることにより、固定治具３１を介して板材９を受け治具２２に押し付ける。例えば、加圧ロッド３２および駆動部３３は油圧シリンダであり、回転軸２１の上方に配置されたフレーム１２に駆動部３３が固定され、駆動部３３には加圧ロッド３２を回転可能に支持するベアリングが内蔵される。

なお、加圧ロッド３２および駆動部３３は必ずしも必要ではない。例えば、固定治具３１は、ボルトやクランプなどの締結部材によって板材９と共に受け治具２２に固定されてもよい。あるいは、固定治具３１を省略し、例えばボルトによって板材９を受け治具２２に直接的に固定してもよい。

本実施形態では、板材９の変形対象部位９２を押圧する加工具１０が板材９の上方に配置され、加工具１０によって板材９が受け治具２２を収容するような下向きに開口する形状に加工される。すなわち、板材９の上面が表面であり、板材９の下面が裏面である。ただし、加工具１０が板材９の下方に配置され、加工具１０によって板材９が固定治具３１を収容するような上向きに開口する形状に加工されてもよい。すなわち、板材９の下面が表面であり、板材９の上面が裏面であってもよい。

加工具１０は、径方向移動機構１４により回転軸２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１３により径方向移動機構１４を介して回転軸２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１３は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。本実施形態では、加工具１０として、板材９の回転に追従して回転するローラが用いられている。ただし、加工具１０は、ローラに限定されず、例えばヘラであってもよい。

表側加熱器５は、板材９に対して加工具１０と同じ側に配置されており、裏側加熱器４は、板材９を挟んで加工具１０と反対側に配置されている。本実施形態では、表側加熱器５および裏側加熱器４が同一のヒートステーション６に連結されている。表側加熱器５および裏側加熱器４は、回転軸２０の軸方向で互いに対向するように配置されており、ヒートステーション６は、回転軸２０の径方向において加熱器５，４の外側に配置されている。

表側加熱器５および裏側加熱器４は、径方向移動機構１６によりヒートステーション６を介して回転軸２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１５によりヒートステーション６および径方向移動機構１６を介して回転軸２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１５は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。

例えば、表側加熱器５および裏側加熱器４のどちらか一方には、板材９の変形対象部位９２までの距離を計測する変位計（図示せず）が取り付けられる。表側加熱器５および裏側加熱器４は、その変位計の計測値が一定となるように、回転軸２１の軸方向および径方向に移動させられる。

表側加熱器５および裏側加熱器４と加工具１０との相対位置は、それらが回転軸２１の軸心２０を中心とするほぼ同一円周上に位置している限り、特に限定されるものではない。例えば、表側加熱器５および裏側加熱器４は、回転軸２１の周方向に加工具１０から１８０度離れていてもよい。

次に、図２〜図６を参照して、表側加熱器５および裏側加熱器４ならびにヒートステーション６の構成を詳細に説明する。

表側加熱器５は、内部に冷却液が流れる電通管５１と、支持板５０を含む。電通管５１の断面形状は、本実施形態では正方形状であるが、その他の形状（例えば、円形状）であってもよい。支持板５０は、例えば、耐熱性の材料（例えば、セラミック繊維系材料）からなり、図略の絶縁部材を介して電通管５１を支持する。また、支持板５０は、図略の絶縁部材を介してヒートステーション６の後述する本体６０に固定される。なお、支持板５０を絶縁性の樹脂で構成することも可能である。この場合は、支持板５０が電通管５１を直接的に支持していてもよいし、支持板５０がヒートステーション６の本体６０に直接的に固定されてもよい。

電通管５１は、回転軸２１の周方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状のコイル部５４と、コイル部５４から回転軸２１の径方向外向きに延びる一対のリード部５２，５３を有する。一対のリード部５２，５３は、回転軸２１の軸心２０と垂直な面（本実施形態では、水平面）上で互いに平行であり、コイル部５４の略中央から延びている。すなわち、コイル部５４は、１つの内側円弧部５５と、リード部５２，５３の両側に広がる２つの外側円弧部５６を含む。内側円弧部５５と外側円弧部５６は、回転軸２１の径方向に互いに離間している。コイル部５４の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０〜１２０度である。

電通管５１は、固有抵抗が小さく、かつ、熱伝導性が良好な材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。例えば、電通管５１を構成する材料としては、純銅、銅合金、黄銅、アルミニウム合金などが挙げられる。

また、表側加熱器５は、コイル部５４の内側円弧部５５を板材９と反対側から覆う１つの第１コア５７と、外側円弧部５６を板材９と反対側から覆う２つの第２コア５８を含む。第１コア５７および第２コア５８は、内側円弧部５５および外側円弧部５６の周囲に発生する磁束を集約するためのものであり、第１コア５７と第２コア５８の間には僅かな隙間が確保されている。

第１コア５７における内側円弧部５５の両側に位置する頂き面（本実施形態では、下面）は、内側円弧部５５の１つの側面と同一平面上に位置し、これらによって連続したフラットな面が形成されている。換言すれば、第１コア５７に形成された溝に、当該溝を埋めるように内側円弧部５５が挿入されている。同様に、各第２コア５８における外側円弧部５６の両側に位置する頂き面は、外側円弧部５６の１つの側面と同一平面上に位置し、これらによって連続したフラットな面が形成されている。換言すれば、第２コア５７に形成された溝に、当該溝を埋めるように外側円弧部５６が挿入されている。

第１コア５７および第２コア５８は、図略の絶縁部材を介して支持板５０に支持されている。第１コア５７および第２コア５８は、例えば、金属磁性粉末が樹脂中に分散されたものである。あるいは、第１コア５７および第２コア５８は、フェライトやケイ素鋼などからなっていてもよい。

裏側加熱器４は、内部に冷却液が流れる電通管４１と、支持板４０を含む。電通管４１の断面形状は、本実施形態では正方形状であるが、その他の形状（例えば、円形状）であってもよい。支持板４０は、例えば、耐熱性の材料（例えば、セラミック繊維系材料）からなり、図略の絶縁部材を介して電通管４１を支持する。また、支持板４０は、図略の絶縁部材を介してヒートステーション６の後述する本体６０に固定される。なお、支持板４０を絶縁性の樹脂で構成することも可能である。この場合は、支持板４０が電通管４１を直接的に支持していてもよいし、ヒートステーション６の本体６０に直接的に固定されてもよい。

電通管４１は、回転軸２１の周方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状のコイル部４４と、コイル部４４から回転軸２１の径方向外向きに延びる一対のリード部４２，４３を有する。一対のリード部４２，４３は、回転軸２１の軸心２０と垂直な面（本実施形態では、水平面）上で互いに平行であり、コイル部４４の略中央から延びている。すなわち、コイル部４４は、１つの内側円弧部４５と、リード部４２，４３の両側に広がる２つの外側円弧部４６を含む。内側円弧部４５と外側円弧部４６は、回転軸２１の径方向に互いに離間している。コイル部４４の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０〜１２０度である。

電通管４１は、固有抵抗が小さく、かつ、熱伝導性が良好な材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。例えば、電通管５１を構成する材料としては、純銅、銅合金、黄銅、アルミニウム合金などが挙げられる。

また、裏側加熱器４は、コイル部４４の内側円弧部４５を板材９と反対側から覆う１つの第１コア４７と、外側円弧部４６を板材９と反対側から覆う２つの第２コア４８を含む。第１コア４７および第２コア４８は、内側円弧部４５および外側円弧部４６の周囲に発生する磁束を集約するためのものであり、第１コア４７と第２コア４８の間には僅かな隙間が確保されている。

第１コア４７における内側円弧部４５の両側に位置する頂き面（本実施形態では、上面）は、内側円弧部４５の１つの側面と同一平面上に位置し、これらによって連続したフラットな面が形成されている。換言すれば、第１コア４７に形成された溝に、当該溝を埋めるように内側円弧部４５が挿入されている。同様に、各第２コア４８における外側円弧部４６の両側に位置する頂き面は、外側円弧部４６の１つの側面と同一平面上に位置し、これらによって連続したフラットな面が形成されている。換言すれば、第２コア４８に形成された溝に、当該溝を埋めるように外側円弧部４６が挿入されている。

第１コア４７および第２コア４８は、図略の絶縁部材を介して支持板４０に支持されている。第１コア４７および第２コア４８は、例えば、金属磁性粉末が樹脂中に分散されたものである。あるいは、第１コア４７および第２コア４８は、フェライトやケイ素鋼などからなっていてもよい。

表側加熱器５および裏側加熱器４が連結されたヒートステーション６は、箱状の本体６０と、本体６０における回転軸２１に対向する側面に固定された一対の接続箱（第１接続箱６１および第２接続箱６２）を含む。さらに、ヒートステーション６は、接続箱６１，６２の前方に配置された４つの中継箱（表側第１中継箱７１、表側第２中継箱７２、裏側第１中継箱７５および裏側第２中継箱７６）を含む。

本体６０の内部には、表側加熱器５の電通管５１および裏側加熱器４の電通管４１に電圧を印加するための交流電源回路が形成されている。第１接続箱６１および第２接続箱６２は、導電性の材料からなり、絶縁板６５を挟んで互いに隣接している。第１接続箱６１および第２接続箱６２のそれぞれは、本体６０内の電源回路と電気的に接続されている。本実施形態では、第１接続箱６１および第２接続箱６２が、表側加熱器５と裏側加熱器４に跨るように鉛直方向に延びている。

第１接続箱６１と第２接続箱６２は、表側加熱器５の電通管５１および裏側加熱器４の電通管４１を介して互いに電気的に接続される。すなわち、接続箱６１，６２の一方から他方へ、電通管５１，４１を通じて交流電流が流れる。交流電流の周波数は、特に限定されるものではないが、５ｋ〜４００ｋＨｚの高周波数であることが望ましい。すなわち、表側加熱器５および裏側加熱器４による誘導加熱は、高周波誘導加熱であることが望ましい。板材９が大きな場合（例えば、板材９の直径が１ｍ程度の場合、または板厚が３０ｍｍ程度の場合）や板材９が非磁性体である場合には、電通管５１，４１に流れる電流は大電流（例えば、３０００Ａ以上）となる。例えば、板材９がチタン合金からなる場合は、電通管５１，４１に大電流が流れることにより、板材９の変形対象部位９２が約９００℃程度に加熱される。

また、本実施形態では、図６に示す循環装置８によって、第１接続箱６１に冷却液が供給されるとともに、第２接続箱６２から冷却液が回収される。これにより、表側加熱器５の電通管５１および裏側加熱器４の電通管４１に冷却液が循環させられる。具体的には、第１接続箱６１に第１ポート６３が設けられ、第２接続箱６２に第２ポート６４が設けられている。

循環装置８は、冷却液を貯留するタンク８３と、タンク８３と第１接続箱６１の第１ポート６３とを接続する供給管８１と、第２接続箱６２の第２ポート６４とタンク８３とを接続する回収管８２を含む。供給管８１には、タンク８３から第１接続箱８１へ冷却液を送り出すポンプ８４が設けられ、回収管８２には、電通管５１，４１を流れることによって温度が上昇した冷却液を冷やすための放熱器８５が設けられている。放熱器８５は、冷却液と大気との間での熱交換器であってもよいし、冷却液と他の熱媒体との間での熱交換器であってもよい。冷却液は、例えば水であるが、その他の液体も使用可能である。

ヒートステーション６は、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１に電流が直列に流れ、かつ、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１に冷却液が並列に流れるように構成されている。上述した４つの中継箱および後述する導電部材７は、これを実現するためのものである。

表側第１中継箱７１、表側第２中継箱７２、裏側第１中継箱７５および裏側第２中継箱７６は、全て導電性の材料（例えば、鋼）からなる。また、中継箱７１，７２，７５，７６には、それぞれポート７３，７４，７７，７８が設けられている。表側第１中継箱７１と表側第２中継箱７２は、接続箱６１，６２の前方で左右に並んでおり、裏側第１中継箱７５および裏側第２中継箱７６は、それぞれ表側第１中継箱７１および表側第２中継箱７２の真下に配置されている。

表側第１中継箱７１は、表側加熱器５の一方（図３でヒートステーション６から回転軸２１に向かって左側）のリード部５２と接続されており、表側第２中継箱７２は、他方（図３でヒートステーション６から回転軸２１に向かって右側）のリード部５３と接続されている。裏側第１中継箱７５は、裏側加熱器４の一方（図４でヒートステーション６から回転軸２１に向かって左側）のリード部４２と接続されており、裏側第２中継箱７６は、他方（図４でヒートステーション６から回転軸２１に向かって右側）のリード部４３と接続されている。

また、表側第１中継箱７１は、第１中継管６ａにより第１接続箱６１と連通されており、裏側第２中継箱７６は、第２中継管６ｂにより第２接続箱６２と連通されている。第１中継管６ａは、導電性の材料からなり（例えば、銅管）、表側第１中継箱７１と第１接続箱６１を電気的に接続する。第２中継管６ｂは、導電性の材料からなり（例えば、銅管）、裏側第２中継管７２と第２接続箱６２を電気的に接続する。

さらに、表側第１中継箱７１は、絶縁性の第１支流管６ｃにより裏側第１中継箱７５と連通されており、表側第２中継箱７２は、絶縁性の第２支流管６ｄにより裏側第２中継箱７６と連通されている。また、表側第２中継箱７２は、導電部材７により裏側第１中継箱７５と電気的に接続されている。

本実施形態では、第１支流管６ｃが単一のチューブで構成され、第２支流管６ｄが、導電部材７によって分断された上流チューブ６ｅおよび下流チューブ６ｆを含む。ここで、「チューブ」とは、フレキシブルな樹脂性のホースを意味する。

本実施形態では、導電部材７が、表側第２中継箱７２の上面および裏側第１中継箱７５の下面に面接触するようにクランク状に折れ曲がっている。このため、導電部材７を高さの異なるものに交換するか、あるいは表側第２中継箱７２および裏側第１中継箱７５の少なくとも一方と導電部材７との間に導電性のスペーサを挿入することにより、表側加熱器５のコイル部５４と裏側加熱器４のコイル部４４の間の間隔を変更することができる。

導電部材７は、内部に冷却液が流れるように構成された中空の部材である。導電部材７の表側第２中継箱７２側の端部には第１ポート７ａが設けられ、導電部材７の裏側第１中継箱７１側の端部には第２ポート７ｂが設けられている。そして、導電部材７の第１ポート７ａが、上流チューブ６ｅにより表側第２中継箱７２のポート７４と接続され、第２ポート７ｂが下流チューブ６ｆにより裏側第２中継箱７６のポート７８と接続されている。なお、導電部材７に逆向きに冷却液が流れるように、上流チューブ６ｅが表側第２中継箱７２のポート７４と第２ポート７ｂを接続し、下流チューブ６ｆが第１ポート７ａと裏側第２中継箱７６のポート７８を接続してもよい。

上述した構成により、表側加熱器５の電通管５１は、表側第１中継箱７１および第１中継管６ａを介して第１接続箱６１と電気的に接続され、かつ、連通している。また、電通管５１は、表側第２中継箱７２、導電部材７、裏側第１中継箱７５、裏側加熱器４の電通管４１、裏側第２中継箱７６および第２中継管６ｂを介して第２接続箱６２と電気的に接続されているとともに、表側第２中継箱７２、上流チューブ６ｅ、導電部材７、下流チューブ６ｆ、裏側第２中継箱７６および第２中継管６ｂを介して第２接続箱６２と連通している。

また、裏側加熱器４の電通管４１は、裏側第２中継箱７６および第２中継管６ｂを介して第２接続箱６２と電気的に接続され、かつ、連通している。また、電通管４１は、裏側第１中継箱７５、導電部材７、表側第２中継箱７２、表側加熱器５の電通管５１、表側第１中継箱７１および第１中継管６ａを介して第１接続箱６１と電気的に接続されているとともに、裏側第１中継箱７５、第１支流管６ｃ、表側第１中継箱７１および第１中継管６ａを介して第１接続箱６１と連通している。

例えば、第１接続箱６１から第２接続箱６２へ電流が流れる場合、その電流は、第１中継管６ａ、表側第１中継箱７１、表側加熱器５の電通管５１、表側第２中継箱７２、導電部材７、裏側第１中継箱７５、裏側加熱器４の電通管４１、裏側第２中継箱７６および第２中継管６ｂの順に流れる。すなわち、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１には、同じ方向に電流が流れる。

また、循環装置８により第１接続箱６１に冷却液が供給されると、その冷却液は、表側第１中継箱６１で、表側加熱器５の電通管５１を流れる分と裏側加熱器４の電通管４１を流れる分とに分配される。表側加熱器５の電通管５１を流れた冷却液は、上流チューブ６ｅにより表側第２中継箱７２から導電部材７に導かれる。導電部材７を流れた冷却液は、下流チューブ６ｆにより導電部材７から裏側第２中継箱７６に導かれて、ここで裏側加熱器４の電通管４１を流れた冷却液と合流する。合流後の冷却液は、循環装置８により、第２接続箱６２から回収される。このように、冷却液も、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１とで同じ方向に流れる。

なお、表側第１中継箱７１は、必ずしも単一の箱である必要はなく、第１中継管６ａおよびリード部５２がそれぞれ接続された２つの分割箱と、それらの分割箱同士を接続する、Ｔ継手が組み込まれたチューブとで構成されていてもよい。この場合、２つの分割箱同士は、別の導電部材または分割箱同士のメタルタッチにより電気的に接続される。この変形は、裏側第２中継箱７５についても同様に適用可能である。

また、電気的な接続形態および冷却液の流路構成を変更することにより、表側加熱器５と裏側加熱器４とで、電流および／または冷却液の流れる方向を異ならせることも可能である。さらに、ヒートステーション６は、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１とに電流が並列に流れるように構成されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態のスピニング成形装置１では、双方の加熱器４，５の電通管４１，５１を循環する冷却液によって電通管４１，５１が冷却されるので、電通管４１，５１のコイル部５４，５５が溶融することを防止できる。

また、本実施形態では、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１に電流が直列に流れるため、双方の電通管４１，５１を含む共振回路における共振周波数を小さくすることができる。誘導加熱では共振周波数が低いほど電流浸透深さ（過電流の深さ）が深くなるため、板材９を表面から内部まで厚さ方向に均一に加熱することができる。また、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１に冷却液が並列に流れるため、双方の電通管４１，５１に同じ温度の冷たい冷却液を導くことができ、双方の電通管４１，５１を効果的に冷却することができる。

さらに、本実施形態では、第２支流管６ｄが導電部材７によって分断された上流チューブ６ｅおよび下流チューブ６ｆを含むので、表側加熱器５の電通管５１を冷却後の冷却液を利用して、導電部材７をも冷却することができる。

（第２実施形態）
次に、図７（ａ）および（ｂ）ならびに図８を参照して、本発明の第２実施形態に係るスピニング成形装置を説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態のスピニング成形装置は、冷却液が第１実施形態とは逆に流れるように構成されている。すなわち、第２接続箱６２の第２ポート６４に供給管８１が接続され、第１接続箱６１の第１ポート６３に回収管８２が接続されている。このため、循環装置８は、第２接続箱６２に冷却液を供給し、第１接続箱６１から冷却液を回収する。

また、本実施形態では、裏側加熱器４の電通管４１を流れた冷却液が、上流チューブ６ｅにより裏側第１中継箱７５から導電部材７に導かれ、導電部材７を流れた冷却液が、下流チューブ６ｆにより導電部材７から表側第１中継箱７１に導かれる。すなわち、第２中継箱７２，７６同士を連通させる第２支流管６ｄが単一のチューブで構成され、第１中継箱７１，７５同士を連通させる第１支流管６ｃが、導電部材７によって分断された上流チューブ６ｅおよび下流チューブ６ｆを含む。

本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第１支流管６ｃが導電部材７によって分断された上流チューブ６ｅおよび下流チューブ６ｆを含むので、裏側加熱器４の電通管４１を冷却後の冷却液を利用して、導電部材７をも冷却することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、第１および第２実施形態では受け治具２２が用いられていたが、受け治具２２の代わりにマンドレルが採用されていてもよい。ただし、マンドレルを用いた場合には、加工具によって板材の変形対象部位がマンドレルに押し付けられる。これに対し、受け治具２２を用いた場合には、板材９の変形対象部位９２が、受け治具２２から離れた位置で加工具１０によって押圧される。換言すれば、板材９の裏側（加工具１０と反対側）には空間が確保される。このため、加工中の板材９の形状に拘らずに、裏側加熱器４を板材９の変形対象部位９２の直近に位置させることができ、変形対象部位９２を適切に加熱することができる。

また、表側加熱器５と裏側加熱器４の双方が必ずしも採用されている必要はなく、どちらか一方だけが採用されていてもよい。この場合、中継箱および中継管を省略し、電通管（５１または４１）のリード部（５２，５３または４２，４２）をヒートステーション６の接続箱６１，６２に直接的に接続してもよい。ただし、第１および第２実施形態のように、表側加熱器５と裏側加熱器４の双方が採用されていれば、板材９を板厚方向の両側から加熱することができ、成形性をより向上させることができる。

また、表側加熱器５の電通管５１と裏側加熱器４の電通管４１とに冷却液および電流の双方が並列に流れる構成を採用する場合には、中継箱および中継管を省略し、表側加熱器５の電通管５１および裏側加熱器４の電通管４１を接続箱６１，６２に直接的に接続することによって、接続箱６１，６２をヘッダーおよび分電器として使用してもよい。この場合、導電部材７が不要である。

また、導電部材７は、必ずしも中空である必要はない。例えば、導電部材７は金属板であってもよい。この場合、図示は省略するが、電部材７に接しながら導電部材７に沿って延びる冷却管が設けられていてもよい。そして、上流チューブ６ｅが表側第２中継箱７２または裏側第１中継箱７５から前記冷却管に冷却液を導き、下流チューブｆが前記冷却管から裏側第２中継箱７６または表側第１中継箱７１に冷却液を導いてもよい。この構成でも、表側加熱器５の電通管５１または裏側加熱器４の電通管４１を冷却後の冷却液を利用して、導電部材７をも冷却することができる。

中空の導電部材７または導電部材７に沿う冷却管に冷却液が流れる場合、第１支流管６ｃおよび第２支流管６ｄの双方を単一のチューブで構成し、供給管８１および回収管８２から分岐する分岐管を導電部材７または冷却管に接続してもよい。

また、ヒートステーション６は、必ずしも一対の接続箱６１，６２を含む必要はなく、これらの代わりに、本体６０の側面に一対の端子が設けられていてもよい。この場合、中継管６ａ，６ｂに代えて、ケーブルで表側第１中継箱７１と一方の端子および裏側第２中継箱７６と他方の端子を接続してもよい。そして、循環装置８は、表側第１中継箱７１に冷却液を供給するとともに裏側第２中継箱７６から冷却液を回収してもよい。ただし、第１および第２実施形態のように、ヒートステーション６が加熱器の電通管と連通する一対の接続箱６１，６２を含む構成であれば、ヒートステーション６の一対の接続箱６１，６２と電通管との接続によって、電力ラインと冷却液ラインの双方が形成される。このため、シンプルな構成とすることができる。

ところで、板材９の変形対象部位９２を７００℃以上の高温に加熱する場合には、表側加熱器５のコア５７，５８および／または裏側加熱器４のコア４７，４８の温度が、板材９からの熱輻射によって、キュリー点（磁性がなくなる温度）を超えるおそれがある。変形対象部位９２を高温に加熱する場合は、例えば、板材９がチタン合金、鋼、ステンレス、Ｎｉ合金、銅合金などからなる場合である。このような観点からは、表側加熱器５および／または裏側加熱器４に、図９〜図１２に示すような構成を採用することが望ましい。なお、図９〜図１２では、第１〜第４変形例の裏側加熱器４を示すが、図９〜図１２に示された構成が表側加熱器５に採用可能であることは言うまでもない。

図９に示す第１変形例の裏側加熱器４では、第１コア４７上に内側遮熱層３５が形成されており、各第２コア４８上に外側遮熱層３６が形成されている。内側遮熱層３５は、薄い扁平な層であり、内側円弧部４５および第１コア４７の頂き面を被覆している。同様に、外側遮熱層３６は、薄い扁平な層であり、外側円弧部４６および第２コア４８の頂き面を被覆している。この構成によれば、コイル部およびコアが板材から受ける熱輻射を低減することができる。

内側遮熱層３５および外側遮熱層３６は、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。例えば、内側遮熱層３５および外側遮熱層３６は、遮熱塗料を硬化させた塗膜であってもよいし、セラミックス系耐熱材料からなる板であってもよい。

図１０に示す第２変形例の裏側加熱器４では、内側遮熱層３５および外側遮熱層３６として、扁平な冷却管が用いられている。この構成によれば、図９と同様の効果を得ることができるとともに、第１コア４７および第２コア４８を積極的に冷却することができる。冷却管には、電通管４１とは独立して冷却用の熱媒体が流される。例えば、冷却管には、供給管８１（図６参照）とは異なるルートでタンク８３（図６参照）から冷却液が供給される。あるいは、冷却管に流れる熱媒体は、電通管４１を流れる熱媒体と異なっていてもよい。冷却管は、例えばセラミックス系耐熱材料からなる。

図１１に示す第３変形例の裏側加熱器４では、第１コア４７の内側曲面および第２コア４８の外側曲面に密着して冷却管３７が設けられている。この構成によれば、第１コア４７および第２コア４８を積極的に冷却することができる。冷却管３７には、電通管４１とは独立して冷却用の熱媒体が流される。冷却管３７は、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。例えば、冷却管３７は、セラミックス系耐熱材料からなる。

図１２に示す第４変形例の裏側加熱器４では、裏側加熱器４を囲繞するカバー３８が設けられている。また、カバー３８内には、第１コア４７および第２コア４８に向かって風を送るファン３９が配置されている。この構成によれば、板材９を冷却せずに、第１コア４７および第２コア４８ならびにコイル部４４を冷却することができる。カバー３８は、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。例えば、カバー３８は、セラミックス系耐熱材料からなる。

なお、図９または図１０に示す構成が、図１１および／または図１２に示す構成と組み合わせ可能であることは言うまでもない。

本発明は、種々の素材からなる板材をスピニング成形する際に有用である。

１Ａ，１Ｂ スピニング成形装置
１０ 加工具
２１ 回転軸
２２ 受け治具
３５ 内側遮熱層
３６ 外側遮熱層
４ 裏側加熱器
５ 表側加熱器
４１，５１ 電通管
４２，４３，５２，５３ リード部
４４，５４ コイル部
４７，５７ 第１コア
４８，５８ 第２コア
６ ヒートステーション
６１，６２ 接続箱
６ａ 第１中継管
６ｂ 第２中継管
６ｃ 第１支流管
６ｄ 第２支流管
６ｅ 上流チューブ
６ｆ 下流チューブ
７１ 表側第１中継箱
７２ 表側第２中継箱
７５ 裏側第１中継箱
７６ 裏側第２中継箱
８ 循環装置
９ 板材
９２ 変形対象部位

Claims (9)

1. 成形されるべき板材を回転させる回転軸と、
   前記板材における変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工具と、
   前記変形対象部位を誘導加熱により局所的に加熱する加熱器であって、前記回転軸の周方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を有する電通管を含む加熱器と、
   前記電通管に冷却液を循環させる循環装置と、
   を備える、スピニング成形装置。
2. 前記電通管と電気的に接続され、かつ、前記電通管と連通する一対の接続箱を含むヒートステーションをさらに備え、
   前記循環装置は、前記一対の接続箱の一方に冷却液を供給するとともに、他方から冷却液を回収することによって、前記電通管に冷却液を循環させる、請求項１に記載のスピニング成形装置。
3. 前記加熱器は、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器の両方である、請求項１または２に記載のスピニング成形装置。
4. 前記ヒートステーションは、前記表側加熱器の電通管と前記裏側加熱器の電通管に電流が直列に流れ、かつ、前記表側加熱器の電通管と前記裏側加熱器の電通管に冷却液が並列に流れるように構成されている、請求項３に記載のスピニング成形装置。
5. 前記表側加熱器の電通管および前記裏側加熱器の電通管のそれぞれは、前記コイル部から前記回転軸の径方向外向きに延びる一対のリード部を有し、
   前記ヒートステーションは、前記表側加熱器の前記一対のリード部とそれぞれ接続された表側第１中継箱および表側第２中継箱と、前記表側第１中継箱と前記一対の接続箱の一方を連通させる導電性の第１中継管と、前記裏側加熱器の前記一対のリード部とそれぞれ接続された裏側第１中継箱および裏側第２中継箱と、前記裏側第２中継箱と前記一対の接続箱の他方を連通させる導電性の第２中継管と、前記表側第１中継箱と前記裏側第１中継箱を連通させる絶縁性の第１支流管と、前記表側第２中継箱と前記裏側第２中継箱を連通させる絶縁性の第２支流管と、前記表側第２中継箱と前記裏側第１中継箱を電気的に接続する導電部材を含む、請求項４に記載のスピニング成形装置。
6. 前記導電部材は、内部に冷却液が流れるように構成された中空の部材であり、
   前記第１支流管と前記第２支流管の一方は、前記表側加熱器または前記裏側加熱器の前記電通管を流れた冷却液を前記表側第２中継箱または前記裏側第１中継箱から前記導電部材に導く上流チューブと、前記導電部材から前記裏側第２中継箱または前記表側第１中継箱に冷却液を導く下流チューブと、を含む、請求項５に記載のスピニング成形装置。
7. 前記導電部材に接しながら前記導電部材に沿って延びる冷却管をさらに備え、
   前記第１支流管と前記第２支流管の一方は、前記表側加熱器または前記裏側加熱器の前記電通管を流れた冷却液を前記表側第２中継箱または前記裏側第１中継箱から前記冷却管に導く上流チューブと、前記冷却管から前記裏側第２中継箱または前記表側第１中継箱に冷却液を導く下流チューブと、を含む、請求項５に記載のスピニング成形装置。
8. 前記回転軸に取り付けられた、前記板材の中心部を支持する受け治具をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスピニング成形装置。
9. 前記加熱器は、前記コイル部の内側円弧部を前記板材と反対側から覆う第１コアと、前記コイル部の外側円弧部を前記板材と反対側から覆う第２コアと、前記コイル部の内側円弧部および前記第１コアを被覆する内側遮熱層と、前記コイル部の外側円弧部および前記第２コアを被覆する外側遮熱層と、を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスピニング成形装置。
   

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