JP2018196892A - 逐次成形方法及び逐次成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の逐次成形装置は、制御軸が多くて設備及び制御が複雑になるとともに成形時間が長く、設備が大型化するという問題点があった。【解決手段】金属板Ａをその主面に直交する回動軸Ｃを中心にして回動可能に保持すると共に、工具１を回動軸Ｃに直交する一方向及び金属板Ａに向けて進退する方向に往復動可能に保持し、金属板Ａに成形部位Ｂに対応する工具移動経路ＴＰを設定し、金属板Ａを回動させながら、回動軸Ｃに直交する基準線ＳＬ上で工具１を往復動させることにより、工具移動経路ＴＰに工具１を合わせて金属板Ａを成形する逐次成形方法とし、制御軸の数を少なくして設備や制御の簡略化や成形時間の短縮化や設備の小型化を実現する。【選択図】図２

Description

本発明は、金属板に工具を押し付けて移動させることにより金属板を次第に変形させて三次元形状に成形する逐次成形方法及び逐次成形装置に関するものである。

従来の逐次成形方法としては、金属板の逐次張出し成形装置の名称で、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の成形装置は、金属板を固定した加工テーブルを水平方向に移動させる水平移動機構を有し、金属板の上下両面より成形が可能となるように逐次成形パンチを支持する工具支持部を加工テーブルの上部と下部に設け、上工具支持部と下工具支持部に垂直方向の垂直移動機構を設け、さらに、下工具支持部には、垂直方向に加えて水平方向に加工テーブルより小さい移動量の水平移動機構を有している。上記の成形装置は、金属板及び上下の工具を相対的に移動させて、金属板を３次元のシェル形状に成形するものである。

特許第３７８７９００号公報

しかしながら、上記したような従来の逐次成形装置は、金属板を水平方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動可能にし、上工具を垂直方向（Ｚ方向）に移動可能にし、下工具を水平方向及び垂直方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）に移動させる構成である。このため、上記の逐次成形装置は、制御軸（６軸）が多くて設備及び制御が複雑になるとともに成形時間が長く、また、金属板を水平方向に移動させるだけの占有面積が必要であって、設備が大型化するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、制御軸の数を少なくして設備や制御の簡略化や成形時間の短縮化を図ることができると共に、設備の小型化を図ることができる逐次成形方法及び逐次成形装置を提供することを目的としている。

本発明に係わる逐次成形方法は、周囲を保持した金属板に工具の先端を押し付けて移動させることにより、金属板を厚さ方向に次第に変形させて三次元形状に成形する方法である。この逐次成形方法は、金属板をその主面に直交する回動軸を中心にして回動可能に保持すると共に、工具を金属板の回動軸に直交する一方向及び金属板に向けて進退する方向に往復動可能に保持する。そして、逐次成形方法は、金属板に成形部位に対応する工具移動経路を設定し、金属板を回動させながら、金属板の回動軸に直交する基準線上で工具を往復動させることにより、工具移動経路に工具を合わせて金属板を成形することを特徴としている。

また、本発明に係わる逐次成形装置は、周囲を保持した金属板に工具の先端を押し付けて移動させることにより、金属板を厚さ方向に次第に変形させて三次元形状に成形する装置である。この逐次成形装置は、金属板をその主面に直交する回動軸を中心にして回動可能に保持するワーク保持機構と、工具を金属板の回動軸に直交する一方向及び金属板に向けて進退する方向に往復動可能に保持する工具保持機構と、ワーク保持機構及び工具保持機構を制御する主制御装置とを備えている。そして、逐次成形装置は、主制御装置が、工具移動経路を設定した金属板を回動させながら、金属板の回動軸に直交する基準線上で工具移動経路と工具とが一致するように、基準線上で工具を往復動させる制御を行うことを特徴としている。

本発明に係わる逐次成形方法及び逐次成形装置は、上記構成を採用したことにより、制御軸が、金属板の回動軸、金属板の主面に沿った一方向の工具の駆動軸、及び金属板に向けて進退する方向の工具の駆動軸の３軸になる。また、金属板は、水平方向に移動させる必要はなく、回動させるだけである。これにより、上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、制御軸の数を少なくして設備や制御の簡略化や成形時間の短縮化を図ることができると共に、設備の小型化を図ることができる。

本発明に係わる逐次成形方法の第１実施形態を説明する図であって、逐次成形方法が適用可能な逐次成形装置を説明する側面図である。 金属板の成形過程を説明する各々平面図（Ａ）〜（Ｅ）である。 成形速度、工具速度及び回動速度のベクトル関係を示す説明図（Ａ）成形時間と金属板の回転数との関係を示すグラフ（Ｂ）である。 本発明に係わる逐次成形方法の第２実施形態を説明する図であって、逐次成形方法が適用可能な逐次成形装置を説明する側面図である。 本発明に係わる逐次成形方法の第３実施形態を説明する図であって、逐次成形方法が適用可能な逐次成形装置を説明する側面図である。 本発明に係わる逐次成形方法の第４実施形態を説明する図であって、逐次成形方法が適用可能な逐次成形装置を説明する側面図である。 金属板の成形要領を説明する斜視図である。 金属板の成形過程において往回動の成形過程を順次示す平面図（Ａ）、及び往復回動の成形過程を順次示す平面図（Ｂ）である。

図１は、本発明の逐次成形方法が適用可能な逐次成形装置を説明する図である。図示の逐次成形装置は、周囲を保持した金属板Ａに工具１の先端を押し付けて移動させることにより、金属板Ａを厚さ方向に次第に変形させて三次元形状に成形するものである。

そして、逐次成形装置は、概略として、金属板Ａを保持するワーク保持機構１１と、工具１を保持する工具保持機構１２と、ワーク保持機構１１及び工具保持機構１２を制御する主制御装置１３とを備えている。ワーク保持機構１１は、金属板Ａをその主面に直交する回動軸Ｃを中心にして回動可能に保持する。工具保持機構１２は、工具１を金属板Ａの回動軸Ｃに直交する一方向（Ｘ方向）及び金属板Ａに向けて進退する方向（Ｚ方向）に往復動可能に保持する。また、工具１は、球面状の先端を有する丸棒状の工具であり、その先端を金属板Ａに向けた状態にして配置される。

より具体的に説明すると、ワーク保持機構１１は、基台１３上に、回転駆動用のモータ１４、及びガイドローラ等の転動機器１５を介して、固定治具１６を回動可能に備えている。固定治具１６は、金属板Ａを水平に配置し、その周囲を強固に拘束する。また、固定治具１６は、成形前の平坦な金属板（仮想線で示す）Ａを所定の高さに保持し、金属板Ａの下側には、成形後の凹状部（成形部位）Ｂを収容し得る空間を設けている。このようにして、ワーク保持機構１１は、金属板Ａをその主面に直交する回動軸Ｃを中心にして回動可能に保持している。

工具保持機構１２は、多軸制御型の作業ロボットであって、旋回台１７Ａに、第１関節１７Ｂを介して第１アーム１７Ｃの基端部が連結してあり、第１アーム１７Ｃの先端部に、第２関節１７Ｄを介して第２アーム１７Ｅの基端部が連結してある。そして、第２アーム１７Ｅの先端部に、第３関節１７Ｆを介してハンド部１７Ｇが連結してあり、このハンド部１７Ｇに工具１が装着してある。

上記の工具保持機構１２は、多軸制御型の作業ロボットであるから、直交する水平方向（Ｘ，Ｙ方向）、垂直方向（Ｚ方向）、及び直交する３軸回り（Ｘ〜Ｚ軸回り）に工具１の姿勢を変更することが可能である。但し、この実施形態の逐次成形方法及び逐次成形装置では、工具１をその軸線が垂直になる姿勢で保持し、この工具１を水平な一方向と上下方向に移動させれば良いので、作業ロボットのティーチングプログラムを簡素化できる。このようにして、工具保持機構１２は、工具１を金属板Ａの回動軸Ｃに直交する一方向（Ｘ方向）及び金属板Ａに向けて進退する方向（Ｚ方向）に往復動可能に保持している。

主制御装置１３は、工具移動経路（ＴＰ）を設定した金属板Ａを回動させながら、金属板Ａの回動軸Ｃに直交する基準線（ＳＬ）上で工具移動経路と工具１とが一致するように、基準線（ＳＬ）上で工具１を往復動させる制御を行う。また、主制御装置１３は、成形の進行に伴って、工具１を金属板Ａに向けて前進させる。なお、工具移動経路（ＴＰ）及び基準線（ＳＬ）については、後述する逐次成形方法で説明する。

上記の主制御装置１３は、直接的には、ワーク保持機構１１を構成するモータ１４の回動方向や回動速度を制御すると共に、工具保持機構１２である作業ロボットにおける第１〜第３の関節１７Ｂ，１７Ｄ，１７Ｆのモータ（図示せず）を制御する。

次に、図２に基づいて、上記の逐次成形装置を用いた逐次成形方法を説明する。
金属板Ａは、その形状がとくに限定されるものではないが、図示例では正方形であり、その内側に平面正方形状の凹状部（成形部位）Ｂが成形される。金属板Ａには、凹状部Ｂに対応する工具移動経路ＴＰが設定してある。工具移動経路ＴＰは、工具１による初期の成形部分であり、凹状部Ｂの開口縁に相当する部分である。

また、図２には、金属板Ａの辺に直交する縦横の中心線を示す。ここで、この実施形態では、図２（Ａ）に示すように、縦横の中心線の交点を金属板Ａの回動軸Ｃとし、横の中心線を基準線ＳＬとする。回動軸Ｃ及び基準線ＳＬは、成形時において不動である。

逐次成形方法は、ワーク保持手段１１により、金属板Ａをその主面に直交する回動軸Ｃを中心にして回動可能に保持すると共に、工具保持手段１２により、工具を金属板の回動軸に直交する一方向（Ｘ方向）及び金属板に向けて進退する方向（Ｚ方向）に往復動可能に保持する。また、逐次成形方法は、金属板Ａに成形部位（凹状部Ｂ）に対応する工具移動経路ＴＰを設定する。

そして、逐次成形方法は、金属板Ａを回動させながら、金属板Ａの回動軸Ｃに直交する基準線ＳＬ上で工具２を往復動させることにより、工具移動経路ＴＰに工具１を合わせて金属板Ａを成形する。この際、逐次成形方法は、基準線ＳＬ上において、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離Ｌの変化に応じて工具１を往復動させる。また、この実施形態では、金属板Ａの回動軸Ｃと成形部位（凹状部Ｂ）の中心Ｃｗとを一致させており、金属板Ａを一方向に回動（回転）させながら成形を行う。

すなわち、逐次成形方法は、図２（Ａ）に示す成形開始時には、工具移動経路ＴＰと基準線ＳＬとの交点に工具１が位置しており、その工具１を金属板Ａに押し付けた状態にした後、図２中で時計回りに金属板Ａを回動させる。この際、金属板Ａは、工具移動経路ＴＰが正方形状であるから、工具移動経路ＴＰの最初の辺から最初の角Ｋ１に至る間は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離Ｌが増大する。

この間、逐次成形方法は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、基準線ＳＬで、工具１を回動軸Ｃから離れる方向に移動させ、工具１が常に工具移動経路ＴＰに一致する状態にする。換言すれば、主制御装置１３により、工具１が常に工具移動経路ＴＰに一致するように。基準線ＳＬ上で工具１を移動させる。

次に、逐次成形方法は、図２（Ｄ）に示すように、基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰの最初の角Ｋ１とが一致した後には、金属板Ａがさらに同方向に回動し続けるので、図２（Ｅ）に示すように、次の辺の中心と工具移動経路ＴＰとが一致するまでの間は、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離Ｌが減少する。

この間、逐次成形方法は、図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、基準線ＳＬで、工具１を回動軸Ｃに近づく方向に移動させ、工具１が常に工具移動経路ＴＰに一致する状態にする。それ以降、逐次成形方法は、金属板Ａの回動に伴って、上述の要領で工具１を往復動させ、工具移動経路ＴＰの全周にわたって工具１による成形を行う。つまり、実質的に、工具１が工具移動経路ＴＰに沿って周回移動したことになる。

その後、逐次成形方法は、工具保持手段１２により、金属板Ａに対して工具１を所定量前進（下降）させ、必要に応じて工具移動経路ＴＰを所定ピッチだけ内側に変更して、同様の成形を行う。そして、逐次成形方法は、工具１の周回移動毎に、工具１の前進と必要に応じたピッチ変更とを繰り返すことで、金属板Ａの中央部を押し下げるように次第に変形させ、最終的に所定深さの凹状部Ｂを形成する。

上記の逐次成形方法では、図３（Ａ）に示すように、成形速度Ｖは、往復動する工具１の移動速度Ｖｔと、金属板Ａの周速度Ｖｗとのベクトル和（Ｖｍ，Ｖｎ）の向きになる。図中において、Ｃは回動軸、１は工具、Ｒは回動軸Ｃから工具１までの距離、ωは金属板Ａの角速度である。

すなわち、成形速度Ｖは、図２においては、回動軸Ｃから工具１までの距離Ｒに依存し、（Ｖｍ，Ｖｎ）、工具移動経路ＴＰの形状や大きさよっても変化する。そこで、逐次成形方法では、工具移動経路ＴＰの形状及び大きさ等に応じて、金属板Ａの回動速度及び工具１の移動速度の少なくとも一方を調整し、常に、基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に工具１が一致するように制御する。

上記実施形態で説明した逐次成形方法は、制御軸が、金属板Ａの回動軸Ｃ、金属板Ａの主面に沿った一方向の工具１の駆動軸（Ｘ方向の軸）、及び金属板Ａに向けて進退する方向の工具の駆動軸（Ｚ方向の軸）の３軸になる。なお、逐次成形方法は、金属板Ａを回動軸Ｃ回り（Ｚ軸回り）に回動させるだけで、金属板Ａの移動は不要である。

これにより、上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、制御軸の数を少なくして設備や制御の簡略化や成形時間の短縮化を図ることができると共に、設備の小型化を図ることができる。図３（Ｂ）は、成形時間と金属板の回転数との関係を示すグラフであり、本発明の逐次成形方法では、金属板Ａを回転させずに工具１を周回移動させた場合（回転数０の場合）に比べて、成形時間を約３分の１に短縮することができた。

また、上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、基準線ＳＬ上において、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離Ｌの変化に応じて工具１を往復動させることから、図示例のような正方形等の回転対称形状だけでなく、非対称形状の成形も可能であり、様々な形状の成形品を製造することができる。なお、成形開始時における工具移動経路ＴＰと工具１との位置関係は任意である。

さらに、上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、金属板Ａの回動軸Ｃと成形部位（凹状部Ｂ）の中心Ｃｗとを一致させて、金属板Ａを一方向に回動させながら成形を行うことから、比較的大型の成形部位を有する成形品の成形に好都合であり、設備や制御の簡略化を図りつつ、短時間で成形をすることができる。

図４〜図８は、本発明に係わる逐次成形方法及び逐次成形装置の第２〜第４の実施形態を説明する図である。以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

〈第２実施形態〉
図４に示す逐次成形装置は、本発明に係わる逐次成形方法が適用可能なものであり、金属板Ａの片面側に配置した複数（２本）の工具１を用いて成形を行うものである。図示の逐次成形装置は、ワーク保持機構１１の両側夫々に、作業ロボットである工具保持手段１２，１２を配置している。なお、金属板Ａの片面側に配置する工具１は、当然、２本以上であっても構わない。

上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、第１実施形態と同等の効果を得ることができるうえに、１つの金属板Ａに対する加工点が増えるので、成形時間のさらなる短縮化を実現することができる。つまり、上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、例えば図２に示すような正方形の凹状部Ｂを形成する場合、２つの工具保持手段１２，１２を１８０度異なる配置にすれば、金属板Ａを１８０度回動させるだけで、工具移動経路ＴＰの１周分の成形を完了させることができる。

〈第３実施形態〉
図５に示す逐次成形装置は、本発明に係わる逐次成形方法が適用可能なものであり、金属板Ａの両面側に配置した工具１，１を用い、両工具１，１で金属板Ａを挟む状態にして成形を行うものである。図示例の逐次成形装置は、金属板Ａを竪に保持するワーク保持機構２１を備えると共に、その両側夫々に、作業ロボットから成る工具保持手段１２，１２を配置している。

この実施形態のワーク保持装置２１は、基台２２上に、リング状のモータ付き固定治具２３を、その回転軸Ｃが水平になる状態で備えている。このモータ付き固定治具２３は、基台２２に固定したリステータ２３Ａと、ステータ２３Ａの内側に同心状に配置したロータ２３Ｂとを備えると共に、ロータ２３Ｂに、金属板Ａの周囲を拘束するクランプ２３Ｃを備えている。

上記構成を備えた逐次成形装置は、金属板Ａを水平な回動軸Ｃ回りに回動させながら、その両面に工具１，１を押し付け、先の実施形態と同様に、金属板Ａ上に設定した基準線（図２の符号ＳＬ参照）で工具１を往復動させる。この際、逐次成形装置では、２つの工具１，１を同軸線上に配置するのではなく、互いに僅かにオフセットした状態で金属板Ａを挟み込むようにする。

上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、第１実施形態と同等の効果を得ることができるうえに、一対の工具１，１が、金属板Ａを抑える役割と金属板Ａを成形する役割とを互いに担うことになる。このため、成形型が無くても、金属板Ａが局部的に動く（逃げる）ようなことがなく、精度良く所望の形状に成形することができる。

〈第４実施形態〉
図６に示す逐次成形装置は、本発明に係わる逐次成形方法が適用可能なものであり、金属板Ａを所定角度範囲で往復回動させながら成形を行うものである。図示例の逐次成形装置は、金属板Ａを竪に保持するワーク保持機構３１を備えると共に、その両側夫々に、作業ロボットから成る工具保持手段１２，１２を配置している。

この実施形態のワーク保持機構３１は、基台３２に、金属板Ａを竪の姿勢で保持する固定治具３３と、この固定治具３３を往復回動させるモータ３４とを備えている。固定治具３３は、金属板Ａの周囲を拘束する保持枠３３Ａと、保持枠３３Ａの下部に一体化した揺動体３３Ｂとを備えている。そして、固定治具３３は、３２と揺動体３３Ｂとの間にガイドローラ等の転動機器３５を介装すると共に、モータ３４の出力軸と揺動体３３Ｂとを連結した構成である。これにより、ワーク保持機構３１は、モータ３４を正逆回転させることにより、金属板Ａをモータ３４の中心線を回動軸Ｃとして往復回動させる。

ここで、本発明に係わる逐次成形方法は、金属板Ａを回動させながら金属板Ａを成形することから、成形部位（凹状部Ｂ）が比較的小さい場合、この成形部位の中心Ｃｗと回動軸Ｃとを一致させて成形を行うと、成形部位の周速度が小さくなり、金属板Ａと工具１との相対速度を高めて成形時間を短縮することが難しくなる。

そこで、図示の逐次成形装置は、成形部位が比較的小さい場合、金属板Ａの回動軸Ｃと成形部位の中心Ｃｗとを離れた位置にオフセットすることで、成形部位の周速度を高めるようにし、この際、金属板Ａを往復回動させる。つまり、本発明の逐次成形方法及び逐次成形装置では、金属板Ａの回動軸Ｃは、必ずしも成形部位の中心Ｃｗでなくても良く、成形部位の大きさ等に応じて適宜設定することができる。

次に、図７及び図８に基づいて、この実施形態の逐次成形方法を説明する。なお、図６に示す逐次成形装置では、回動軸Ｃを金属板Ａの外側に設けた場合を説明したが、図７及び図８では、便宜上、回動軸Ｃを金属板Ａの中心とし、この中心から離れた位置に、比較的小さい成形部位（凹状部Ｂ）を形成する場合を例示している。よって、図６と、図７及び図８とは、回動軸Ｃの位置が異なるだけで、金属板Ａの回動軸Ｃと成形部位の中心Ｃｗとを離れた位置にオフセットして、成形部位の周速度を高める点で同等である。

図７に示す金属板Ａは、正方形であり、中心から離間した位置に小さい正方形の凹状部Ｂを形成するので、回転軸Ｃに対して凹状部Ｂの中心Ｃｗが離れた位置にオフセットしてある。この際、図示の凹状部Ｂは、その４辺が金属板Ａの４辺と平行であり、その対角線が金属板Ａの対角線に一致する位置にある。また、金属板Ａは、初期段階において平坦であるから、成形後の凹状部Ｂの開口縁が、工具移動経路ＴＰに相当する。

さらに、金属板Ａは、回動軸Ｃを通る凹状部Ｂの一方の対角線と、回動軸Ｃに直交する基準線ＳＬとが一致している。よって、金属板Ａは、回動軸Ｃと他方の対角線の対角とを結ぶ２本の線分により決定される角度範囲で往復回動される。また、工具１は、基準線ＳＬ上において、凹状部Ｂの一方の対角線の長さ範囲ＴＡで往復動する。

逐次成形方法は、図８（Ａ）示すように金属板Ａを一方向に往回動させ、その後、図８（Ｂ）に示すように金属板Ａを逆方向に復回動させながら、基準線ＳＬ上において、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離の変化に応じて工具１を往復動させる。

すなわち、逐次成形方法は、図８（Ａ）の最上段に示すように、基準線ＳＬと、正方形である工具移動経路ＴＰの角Ｋ１との交点に工具１を押し付けて、金属板Ａを図８（Ａ）上で時計回りに回動させながら、常に、基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に工具１が一致するように、工具１を移動させる。

この際、図示の逐次成形方法では、図８（Ａ）の上から２段目に示すように、２番目の角Ｋ２と基準線ＳＬとが一致するまでの間は、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離が増大するので、基準線ＳＬ上で回動軸Ｃから離間する方向（図８中で上方向）に工具１を移動させる。

次に、逐次成形方法は、金属板Ａの回動を続行し、図８（Ａ）の上から３段目に示すように、基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰの２番目の角Ｋ２とが一致した後には、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離が減少するので、基準線ＳＬ上で回動軸に近づく方向（図８中で下方向）に工具１を移動させる。そして、逐次成形方法は、図８（Ａ）の最下段に示すように、工具移動経路ＴＰの３番目の角Ｋ３と基準線ＳＬとが一致した時点で、工具移動経路ＴＰの前半２辺の成形が終了し、金属板Ａの往回動を停止する。

その後、逐次成形方法は、図８（Ｂ）に示すように、金属板Ａを反時計回りに復回動させながら、工具移動経路ＴＰの後半２辺を成形する。すなわち、図８（Ｂ）の最上段に示すように、工具移動経路ＴＰの３番目の角Ｋ３と基準線ＳＬとの交点に工具１が位置する状態で後半２辺の成形を開始する。

また、逐次成形方法は、図８（Ｂ）の２段目に示すように、工具移動経路ＴＰの４番目の角Ｋ４と基準線ＳＬとが一致するまでの間は、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離が減少するので、基準線ＳＬ上で回動軸Ｃに近づく方向（図８中で下方向）に工具１を移動させる。

さらに、逐次成形方法は、図８（Ｂ）の３段目に示すように、工具移動経路ＴＰの最初の角Ｋ１と基準線ＳＬとが一致するまでの間は、回動軸Ｃから基準線ＳＬと工具移動経路ＴＰとの交点に至る距離が増大するので、基準線ＳＬ上で回動軸Ｃから離間する方向（図８中で上方向）に工具１を移動させる。そして、逐次成形方法は、図８（Ｂ）の最下段に示すように、工具移動経路ＴＰの最初の角Ｋ１と基準線ＳＬとが一致した時点で、工具移動経路の後半２辺の成形が終了し、金属板Ａの復回動を停止する。

さらに、逐次成形方法は、金属板Ａに対して工具１を所定量前進（下降）させ、必要に応じて工具移動経路ＴＰを所定ピッチだけ内側に変更して、同様の成形を行い、４辺の成形毎に、工具１の前進と必要に応じたピッチ変更とを繰り返す。これにより、逐次成形方法は、金属板Ａの一部を押し下げるように次第に変形させ、最終的に所定深さの凹状部Ｂを形成する。

上記の逐次成形方法及び逐次成形装置は、比較的小型の成形部位（凹状部Ｂ）であっても、金属板Ａの回動軸Ｃと成形部位の中心Ｃｗとをオフセットすることで、成形部位の周速を充分に高めて、所望の成形を短時間で行うことができる。なお、上記実施形態では、理解し易くする都合上、平面正方形の凹状部Ｂを例示したが、正方形以外の回転対称形状や、非対称形状の成形部位を成形することも可能である。また、成形開始時における工具移動経路ＴＰと工具１との位置関係は任意である。

本発明に係わる逐次成形方法及び逐次成形装置は、上記した各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構成の細部を適宜変更することが可能である。例えば、ワーク保持機構や工具保持機構としては、様々な構成の装置を用いることが可能である、とくに、工具保持機構は、工具１を金属板Ａの主面に沿う方向と、進退する方向との２方向に移動させれば良いので、作業ロボットのほか、ＮＣ工作機械等を用いることができ、２軸制御が可能な簡単な装置の使用も可能である。

Ａ 金属板
Ｂ 凹状部（成形部位）
Ｃ 金属板の回動軸
Ｃｗ 成形部位の中心
ＳＬ 基準線
ＴＰ 工具移動経路
１ 工具
１１ ワーク保持機構
１２ 工具保持機構
１３ 主制御装置
２１ ワーク保持機構
３１ ワーク保持機構

Claims (7)

1. 周囲を保持した金属板に工具の先端を押し付けて移動させることにより、金属板を厚さ方向に次第に変形させて三次元形状に成形する逐次成形方法であって、
   金属板をその主面に直交する回動軸を中心にして回動可能に保持すると共に、
   工具を金属板の回動軸に直交する一方向及び金属板に向けて進退する方向に往復動可能に保持し、
   金属板に成形部位に対応する工具移動経路を設定し、
   金属板を回動させながら、金属板の回動軸に直交する基準線上で工具を往復動させることにより、工具移動経路に工具を合わせて金属板を成形することを特徴とする逐次成形方法。
2. 前記基準線上において、回動軸から基準線と工具移動経路との交点に至る距離の変化に応じて、工具を往復動させることを特徴とする請求項１に記載の逐次成形方法。
3. 金属板における成形部位の中心と回動軸とを一致させ、金属板を一方向に回動させながら成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の逐次成形方法。
4. 金属板の片面側に配置した複数の工具を用いて成形を行うことを特徴とする請求項３に記載の逐次成形方法。
5. 金属板における成形部位の中心と回動軸とをオフセットし、金属板を所定角度範囲で往復回動させながら成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の逐次成形方法。
6. 金属板の両面側に配置した工具を用い、両工具で金属板を挟む状態にして成形を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の逐次成形方法。
7. 周囲を保持した金属板に工具の先端を押し付けて移動させることにより、金属板を厚さ方向に次第に変形させて三次元形状に成形する逐次成形装置であって、
   金属板をその主面に直交する回動軸を中心にして回動可能に保持するワーク保持機構と、
   工具を金属板の回動軸に直交する一方向及び金属板に向けて進退する方向に往復動可能に保持する工具保持機構と、
   ワーク保持機構及び工具保持機構を制御する主制御装置とを備え、
   主制御装置が、工具移動経路を設定した金属板を回動させながら、金属板の回動軸に直交する基準線上で工具移動経路と工具とが一致するように、基準線上で工具を往復動させる制御を行うことを特徴とする逐次成形装置。

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