JP3876261B2 - ボールフォーミング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボールフォーミング装置に関するものである。

ボールフォーミング装置は、ワーク上に設置されたホッパから多数の鋼球（投射材）をワーク上に投下して、ワークに鋼球が衝突した際の衝撃を利用してワークの成形加工を行うものであって、例えば、シート状の金属板から、航空機の金属主翼スキン等、曲面を有する金属板を製造する際に用いられる。
このようなボールフォーミング装置としては、例えば後記の特許文献１，２に記載のボールフォーミング装置が知られている。

米国特許第３，７０５，５１１号明細書 米国特許第４，４２６，８６６号明細書

近年、工業製品の高機能化や設計の最適化に伴い、工業製品を構成する部品の製造には、より高度な加工が必要となってきている。
例えば、航空機の主翼スキンは、航空機の設計の最適化に伴い、従来のように単なるシート状のワークから製造するのではなく、片面にストリンガ（骨材）が多数配列されたワーク（インテグラルスキン）から製造することが計画されている。
このワークにおいて、ストリンガが設けられている部分は、ストリンガが設けられていない部分に比べて強度が著しく高く、大きな加工力で加工を施す必要がある。一方、ストリンガが設けられていない部分は、ストリンガが設けられている部分に比べて強度が著しく低いので、あまり大きな加工力を加えることはできない。

ボールフォーミング装置によってこのような複雑な形状のワークの加工を良好に行うためには、ワークの各部にそれぞれ適切な加工力が付与されるよう、鋼球の投下量を正確に制御することが要求される。
しかし、特許文献１，２に記載されているように、従来のボールフォーミング装置は、ホッパから装置下流側に鋼球を連続的に流し込む構成とされており、ワークの各部に対する鋼球の投下量を正確に制御することは困難である。
このため、従来のボールフォーミング装置では、ワークの各部に付与する加工力を厳密に制御することは困難で、上記のインテグラルスキンのような加工条件の複雑なワークの加工が困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工条件の複雑なワークに対しても良好な加工を行うことができるボールフォーミング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のボールフォーミング装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるボールフォーミング装置は、ワークを水平方向に搬送する搬送装置と、該搬送装置による前記ワークの搬送経路上に設定された投射領域に向けて投射材を投下または投射する投射装置とを有しており、該投射装置は、前記投射材を供給するホッパと、前記投射材の投下または投射が行われる投射口と、前記ホッパから間欠的に投射材を受け取って前記投射口に送出する送出装置とを有していることを特徴とする。

このように構成されるボールフォーミング装置では、搬送装置によってワークが水平移動させられて、ワークの各部が順次投射領域に送り込まれる。なお、投射領域は、投射装置の投射口の開口部の形状と相似形状となる。
ワークにおいて投射領域に送り込まれた部分には、投射装置の投射口から投射体が投下または投射されて、投射材が衝突した際の衝撃によって塑性変形が付与される。このときにワークの各部に加わる加工力は、その部分への投射体の投下量または投射量に比例する。

投射装置では、送出装置がホッパ内の投射材を間欠的に受け取って投射口に順次送出することにより、投射口から投射材が投下または投射される。
すなわち、この投射装置では、送出装置の動作速度を制御することで、単位時間当たりの投射材の投下量（投射量）を制御することができ、また、送出装置の動作を開始／停止させることで、投下動作または投射動作の開始／停止を制御することができる。
このように、このボールフォーミング装置では、送出装置の動作を制御することで、投射装置の投下動作または投射動作を制御して、ワークの各部に付与する加工力を適正に制御することができる。

また、送出装置は、投射口の直前に設置されているので、送出装置の動作を制御した際に、その制御が直ちに投射材の投下動作または投射動作に反映される。特に、送出装置がホッパ内の投射材を間欠的に受け取る構成とされているので、送出装置の動作を停止した時点で送出装置による投射口への投射材の受け渡しが停止されて、直ちに投下動作または投射動作が停止される。
このように、このボールフォーミング装置では、投下動作または投射動作の制御を行ってから実際に投下動作または投射動作が変化するまでのタイムラグが少ないので、より正確な加工力の制御が可能である。

また、このボールフォーミング装置において、前記送出装置が、前記ホッパと前記投射口との間で軸線回りに回転または揺動可能にして設けられるレボルバと、該レボルバを前記軸線回りに回転または揺動させるレボルバ駆動装置とを有しており、前記レボルバには、前記軸線回りの回転または揺動によって前記投射材出口及び前記投射口に対向しうる部位に、前記投射材を受け入れるポケットが設けられており、前記レボルバ駆動装置によって前記レボルバが回転または揺動されることで、前記ホッパから前記ポケットへの前記投射材の受け渡しと、前記ポケットから前記投射口への前記投射材の受け渡しとが行われる構成とされている。

このように構成されるボールフォーミング装置では、レボルバ駆動装置によってレボルバが軸線回りに回転または揺動させられて、レボルバに設けられたポケットが投射材出口に対向する位置に移動すると、投射材出口からポケットに投射材が受け渡される。そして、さらにレボルバが回転または揺動させられて、投射材を受け入れたポケットが投射口に対向する位置に移動すると、ポケットから投射口に投射材が受け渡される。
すなわち、このボールフォーミング装置では、レボルバを回転または揺動させることで、ホッパから投射口へ投射材が間欠的に供給される。

このため、このボールフォーミング装置では、レボルバ駆動装置によるレボルバの回転速度または揺動速度を制御することで、送出装置による単位時間当たりの投射材の送出量（すなわち投射装置による単位時間当たりの投射材の投下量または投射量）を、容易かつ迅速に制御することができる。
また、このボールフォーミング装置では、レボルバ駆動装置によるレボルバの回転または揺動を開始／停止させることで、投下動作または投射動作の開始／停止を制御することができる。特に、レボルバは、ホッパからポケットに投射材を受け渡されたのちは、ポケットが投射口に対向する位置に到達するまでこの投射材を保持し続けるので、レボルバを停止させた場合には、その時点で投射口に対向する位置に到達したポケット内の投射材以外の投射材は投射口に送出されず、投下動作または投射動作が直ちに停止される。
このように、このボールフォーミング装置では、投下動作または投射動作の制御を行ってから実際に投下動作または投射動作が変化するまでのタイムラグが少ないので、より正確な加工力の制御が可能である。

また、このボールフォーミング装置において、前記ホッパ内の前記投射材を移動させるブリッジ解消装置が設けられていてもよい。

投射材はそれぞれ大きさがほぼ等しくかつ対称性の高い形状（例えば球状）であるので、ホッパ内でブリッジを組んでしまいやすい。このため、従来のボールフォーミング装置では、ホッパ内に投射材が詰まってホッパから投射材をスムーズに取り出すことができなくなる場合があった。

これに対して、上記のようにブリッジ解消装置を設けたボールフォーミング装置では、ブリッジ解消装置によってホッパ内の投射材が移動させられるので、ホッパ内で投射材がブリッジを組みにくく、またブリッジを組んでも速やかに崩されて、投射材出口へ速やかに投射材が供給される。
これにより、このボールフォーミング装置では、投射材出口から送出装置に投射材がスムーズに受け渡されることとなり、送出装置によるホッパから投射口への投射材の供給（すなわち投射動作）をスムーズに行うことができる。
ここで、ブリッジ解消装置は、ホッパ内全体の投射材を移動させる構成とする必要はなく、ブリッジの生じやすい領域（例えば投射材出口）にある投射材を移動させることが可能な構成とされていればよい。

また、このボールフォーミング装置において、前記ブリッジ解消装置が、表面に凹凸を有する突き崩し部材と、該突き崩し部材を前記ホッパ内で回転または揺動させる突き崩し部材駆動装置とを有していてもよい。

このように構成されるボールフォーミング装置では、突き崩し部材駆動装置によって突き崩し部材が回転または揺動させられることで、ホッパ内の突き崩し部材の近傍にある投射材は、突き崩し部材の表面の凸部によって押し出されたり、凹部内に取り込まれたりして、元の位置から移動させられるので、投射材のブリッジの防止及びブリッジの突き崩しが効果的に行われる。これにより、このボールフォーミング装置では、送出装置によるホッパから投射口への投射材の供給をよりスムーズに行うことができる。

ここで、突き崩し部材としては、例えば多角柱状の部材や、表面に複数の突起または凹部が設けられた部材を用いることができる。
突き崩し部材として多角柱状の部材を用いる場合、角が多くなるほど、同じ回転量または揺動量で突き崩しが行われる頻度が増加し、ブリッジの形成を効果的に防止することができるが、角が多すぎると、突き崩し部材が円柱に近くなって表面の凹凸が小さくなり、かえって突き崩しの効果が弱まるので、突き出し部材の形状は、六角柱とすることが好ましい。

このボールフォーミング装置において、前記送出装置と前記投射口とが複数組設けられていてもよい。

このように構成されるボールフォーミング装置では、投射口が複数設けられているので、ワークの複数箇所について投射材の投下または投射を並行して行うことができる。
さらに、このボールフォーミング装置では、各投射口に対応する各送出装置の動作を制御して、各投射口からの投射材の投下量または投射量をそれぞれ独立して調整することで、各投射領域ごとに投射材の投下量または投射量を調整することができる。

例えば、投射口をワークの搬送方向と略平行にして複数配列した場合には、各投射口に対応する投射領域はワークの搬送方向に沿って配列されることとなり、ワークの搬送方向の複数箇所に対して投射材の投下または投射が並行して行われるので（すなわち大面積の加工が行われるので）、ワークの加工に要する時間を短縮することができる。
また、投射口をワークの搬送方向と交差する方向（好ましくはワークの搬送方向と略直行する方向）に複数配列した場合には、各投射口に対応する投射領域はワークの搬送方向と交差する方向に沿って配列される。このため、各投射口に対応する送出装置の動作をそれぞれ独立して制御することで、ワークの搬送方向に交差する方向の各部に対して、それぞれ異なる条件で加工を施すことができる。
さらに、投射口を、ワークの搬送方向と略平行にして配列される組と、ワークの搬送方向と交差する方向に配列される組とを設けた場合には、ワークの加工条件に応じてこれら投射口の組を使い分けて、ワークに適切な加工を施すことができる。

また、このボールフォーミング装置において、前記投射装置が、水平方向の移動と鉛直線回りの向きの変更とのうちの少なくともいずれか一方が可能なヘッダを有しており、前記投射口が、前記ヘッダに設けられていてもよい。

ボールフォーミング装置を、ヘッダの水平移動が可能な構成とした場合には、ヘッダを水平移動させることで投射領域を水平移動させることができる。
これにより、搬送装置上のワークの位置を調整することなく、ワークに対する投射領域の水平方向の位置を調整して、ワークにおいて加工の行われる位置を変更することができる。
また、ボールフォーミング装置を、ヘッダの鉛直線回りの向きの変更が可能な構成とした場合には、ヘッダの鉛直線回りの向きを変更することで、ワークの搬送方向に対する投射領域の向きを変更することができるので、搬送装置上のワークの向きを調整することなく、ワークの加工条件を変更することができる。
例えば、ボールフォーミング装置が、送出装置と投射口とを複数組有する構成である場合には、ヘッダの向きを変えることで、ワークの搬送方向に対する各投射領域の配列方向を変更することができる。
なお、投射口をヘッダの回転軸線に対して偏心した位置に設置した場合には、ヘッダの向きを変えることで、ワークに対する投射領域の位置を調整することができる。

本発明にかかるボールフォーミング装置によれば、ワークの各部に対する投射材の投下量または投射量を正確に制御することができ、さらに投下動作または投射動作の制御が直ちに投下動作または投射動作に反映されるので、加工条件の複雑なワークに対しても良好な加工を行うことができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかるボールフォーミング装置１は、基台２と、基台２上に設けられてワークＳを水平方向に搬送する搬送装置３と、基台２上に設けられて搬送装置３によるワークＳの搬送経路Ｗ上に設定された投射領域Ａに向けて投射材Ｂ（図２参照）を投下する投射装置４とを有している。

ここで、投射材Ｂは、ワークの加工に適した重量及び形状のものが用いられる。本実施形態では、投射材Ｂとして、均一な大きさの鋼球（例えば直径約０．６３ｃｍ〜１．５９ｃｍ程度）が用いられている。
また、基台２の上面２ａは傾斜面とされており、上面２ａの下端の下方には、回収容器２ｂが設置されている。これにより、投射装置３から投下された投射材Ｂは、基台２の上面２ａ上を下端側に向けて転がり落ちて、回収容器２ｂに自動的に回収される。

搬送装置３は、ワークＳを加工に適した姿勢で保持する冶具１１と、冶具１１を水平方向に移動させる冶具移動装置１２とを有している。
冶具移動装置１２は、物品の移動に一般的に用いられる装置、例えばコンベア装置やジャッキ装置等によって構成することができる。本実施形態では、冶具移動装置１２は、ワークＳの搬送方向に沿って設けられるレール１３と、冶具１１が載置されて冶具１１とともにレール１３上を移動可能な台車１４と、無断階変速モータ１５と、無断階変速モータ１５の駆動軸の回転量を台車１４のレール１３に沿った方向の移動量に変換するボールねじ機構１６とによって構成される。

投射装置４は、基台２上に設置される架台２１と、架台２１に対して昇降可能にして設けられるヘッダ２２と、ヘッダ２２を昇降させる昇降装置２３とを有している。
本実施形態では、架台２１は、搬送装置３によるワークＳの搬送経路Ｗをまたぐようにして設けられた中空四角柱形状のトラス構造物とされていて、その内部でヘッダ２２の昇降が行われるようになっている。

ヘッダ２２は、上部が開口された略箱状の筐体２４を有しており、筐体２４内には、後述する投射装置４の主要構成部材が設置されている。すなわち、この投射装置４では、架台２１の内部で投射材Ｂの投下が行われるようになっている。
ここで、架台２１の各側面の下部には、飛散防止パネル２１ａが取り付けられており、投射装置４から投下された投射材Ｂの架台２１外への飛散が防止されている。この飛散防止パネル２１ａは、アクリル板等の透明な材質によって構成されており、これによって外部から飛散防止パネル２１ａ越しに架台２１内を観察することができるようになっている。

昇降装置２３は、物品の昇降に一般的に用いられる装置、例えば巻上機等によって構成することができる。本実施形態では、昇降装置２３は、架台２１の上部に設けられてヘッダ２２を昇降させるチェーンブロック２６と、架台２１の内面に設けられてヘッダ２３を上下方向に案内するガイドレール（図示せず）とを有する構成とされている。
また、昇降装置２３は、ヘッダ２２を、搬送装置３の台車１４の上面から約４ｍ上方まで移動可能とされている。すなわち、この投射装置４は、ワークＳに対して最大約４ｍ上方から投射材Ｂを投下することが可能とされている。

図２に示すように、ヘッダ２２の筐体２４内には、投射材Ｂを供給するホッパ３１と、投射材Ｂの投下または投射が行われる投射口３２と、ホッパ３１から間欠的に投射材Ｂを受け取って投射口３２に送出する送出装置３３とが設けられている。
ここで、筐体２４には、上記送出装置３３と投射口３２との組が、複数組設けられていてもよい。本実施形態では、送出装置３３と投射口３２との組が、搬送装置３によるワークＳの搬送方向に沿って三組配置されている。

筐体２４内には、筐体２４内を上部と下部とに区切る仕切り２４ａが設けられており、仕切り２４ａを含む筐体２４の上部によって、投射材Ｂを一時貯留して送出装置３３に受け渡すホッパ３１が構成されている。
ホッパ３１の底部には、各送出装置３３のそれぞれに対応させて投射材出口３１ａが設けられており、これら投射材出口３１ａを通じて、ホッパ３１から送出装置３３に投射材Ｂが受け渡されるようになっている。

各投射材出口３１ａは、ホッパ３１の底部から下方に延びるダクトによって構成されている。
ここで、ホッパ３１から同時に取り出すことができる投射材Ｂの最大数は、この投射材出口３１ａの断面形状によって規定される。具体的には、この投射材出口３１ａの同一の断面上に同時に収まることができる投射材Ｂの最大数が、この投射材出口３１ａから同時に取り出すことができる投射材Ｂの最大数となる。
本実施形態では、各投射材出口３１ａは、断面視長方形をなすダクトによって構成されており、複数の投射材Ｂが横一列に収まることができるようになっている。
また、各投射材出口３１ａは、その長辺を搬送装置３によるワークＳの搬送方向に略直交させて配置されている。

筐体２４の底部には、投射口３２が形成されている。本実施形態では、投射口３２は、筐体２４内から筐体２４の底面外側まで通じるダクトによって構成されている。以下、この投射口３２において、筐体２４内側の開口端を入口３２ａとし、底面外側の開口端を出口３２ｂとする。

投射口３２は、対応する投射材出口３１ａの断面形状とほぼ相似形状とされており、ホッパ３１から同時に取り出された投射材Ｂが、投射口３２内を同時に通過するようになっている。また、投射口３２は、その長辺を搬送装置３によるワークＳの搬送方向に略直交させて配置されている。
この投射口３２に対応する投射領域Ａの形状は、投射口３２の断面形状とほぼ相似形状であり、かつその向きも同一である。

本実施形態では、各投射口３２に対応する投射領域Ａ同士を極力近接させるため、各投射口３２の出口３２ｂ同士が近接配置されている。具体的には、投射口３２の列の中央に配置されている投射口３２は略垂直方向に延びるダクトによって構成されており、他の投射口３２は、それそれ、出口３２ｂが中央の投射口３２の出口３２ｂに近接するように傾斜配置されたダクトによって構成されている。

ここで、他の投射口３２は傾斜したダクトであるので、他の投射口３２を通過した投射材Ｂには、中央の投射口３２に向かう水平方向の速度ベクトルが生じる。本実施の形態では、他の投射口３２の出口３２ｂと中央の投射口３２の出口３２ｂとの間には、ゴム製の整流板３２ｃが設けられており、この整流板３２ｃによって各投射口３２から排出された投射材Ｂ同士の干渉が防止されている。具体的には、この整流板３２ｃは、他の投射口３２から排出された投射材Ｂを受けることによってその水平方向の速度ベクトルを奪い、出口３２ｂから略垂直に落下させるものである。

送出装置３３は、ホッパ３１と投射口３２との間に設けられて投射材出口３１ａと投射口３２の入口３２ａとが接続される中空円柱状のチャンバ３６と、チャンバ３６内にチャンバ３６と軸線を略平行にしてかつ軸線回りに回転可能にして設けられる略円柱状のレボルバ３７と、レボルバ３７を軸線回りに回転させるレボルバ駆動装置３８（図３参照）とを有している。

チャンバ３６は、その軸線を、水平かつ投射材出口３１ａ及び投射口３２の断面の長手方向と略一致するようにして設けられている。また、チャンバ３６の軸線方向の寸法は、投射材出口３１ａ及び投射口３２の断面の長手方向の寸法よりも長く設定されている。
ここで、投射材出口３１ａと投射口３２の入口３２ａとは、チャンバ３６の周面において異なる位置にそれぞれ接続されている。

図３に示すように、レボルバ３７の軸線方向の寸法は、投射材出口３１ａ及び投射口３２の断面の長手方向の寸法よりも長く設定されており、その軸端３７ａは、筐体２４外に突出させられている。
図２に示すように、レボルバ３７には、軸線回りの回転によって投射材出口３１ａ及び投射口３２の入口３２ａに対向しうる部位に、投射材Ｂを受け入れるポケット３７ｂが複数設けられており、レボルバ駆動装置３８によってレボルバ３７が回転されることで、ホッパ３１からポケット３７ｂへの投射材Ｂの受け渡しと、ポケット３７ｂから投射口３２への投射材Ｂの受け渡しとが行われる構成とされている。

本実施形態では、レボルバ３７の外周面には、その軸線方向に沿って形成された溝状の凹部が、周方向に略等間隔をおいて８条設けられており、これら凹部によってポケット３７ｂが構成されている。なお、レボルバ３７は、中空であっても中実であってもよい。
これらポケット３７ｂの、レボルバ３７の軸線方向の長さは、投射材出口３１ａ及び投射口３２の断面の長手方向の寸法とほぼ同じとされており、これによって、投射材出口３１ａ内に同時に送り込まれた投射材Ｂを全て受け取るとともに受け取った全ての投射材Ｂを投射口３２に送出する構成とされている。
また、レボルバ３７の外周面とチャンバ３６の内周面との間隔は、投射材Ｂの直径よりも小さく設定されている。これにより、ホッパ３１からポケット３７ｂに受け渡された投射材Ｂは、このポケット３７ｂが投射口３２に対向する位置に到達するまでの間、このポケット３７ｂの内面とチャンバ３６の内周面との間で保持されるようになっている。

本実施形態では、レボルバ駆動装置３８は、図３に示すように、サーボモータ３９と、サーボモータ３９の駆動軸３９ａとレボルバ３７の軸端３７ａとを機械的に接続して駆動軸３９ａの回転をレボルバ３７に伝達する動力伝達機構４０と、サーボモータ３９の動作を制御する制御装置（図示せず）とを有している。

動力伝達機構４０は、レボルバ３７だけでなく、各レボルバ３７に対応させて設けられた、レボルバ３７と略平行な軸線回りに回転可能な突き崩し部材４２（詳細は後述）にも、サーボモータ３９の駆動軸３９ａの回転を伝達して、これらを同期回転させるものである。具体的には、動力伝達機構４０は、駆動軸３９ａに設けられたスプロケット４０ａと、突き崩し部材４２の軸端４２ａに設けられたスプロケット４０ｂと、これらスプロケット４０ａ，４０ｂに巻き回されて駆動軸３９ａの回転を突き崩し部材４２に伝達する無端状のチェーン４０ｃとを有している。また、動力伝達機構４０は、突き崩し部材４２の軸端４２ａに設けられたスプロケット４０ｄと、レボルバ３７の軸端３７ａに設けられたスプロケット４０ｅと、これらスプロケット４０ｄ，４０ｅに巻き回されて突き崩し部材４２の回転をレボルバ３７に伝達する無端状のチェーン４０ｆとを有している。

ここで、レボルバ駆動装置３８は、一つのサーボモータ３９に対して全てのレボルバ３７及び突き崩し部材４２を動力伝達機構４０によって接続して、全てのレボルバ３７を同期させて駆動する構成としてもよく、また、レボルバ３７と突き崩し部材４２の組ごとにそれぞれ個別にレボルバ駆動装置３８及び動力伝達機構４０を設けて、各レボルバ３７を独立して駆動する構成としてもよい。

上記構成に加えて、投射装置４には、ホッパ３１内の投射材Ｂを移動させるブリッジ解消装置４１が設けられている。本実施形態では、図２に示すように、各投射材出口３１ａについてそれぞれブリッジ解消装置４１が設けられている。
ブリッジ解消装置４１は、表面に凹凸を有する突き崩し部材４２と、突き崩し部材４２をホッパ３１内で回転駆動する突き崩し部材駆動装置とを有している。

突き崩し部材４２としては、例えば多角柱状の部材や、表面に複数の突起または凹部が設けられた部材を用いることができる。なお、突き崩し部材４２は、中空であっても中実であってもよい。
突き崩し部材４２として多角柱状の部材を用いる場合、突き崩し部材４２を軸線回りに回転駆動することで、角部（凸部）によって投射材Ｂが叩かれて移動させられるとともに、各部間の領域（凹部）内に投射材Ｂが受け入れられて移動させられる。
ここで、突き崩し部材４２の角が多くなるほど、同じ回転量または揺動量で突き崩しが行われる頻度が増加し、ブリッジの形成を効果的に防止することができるが、角が多すぎると、突き崩し部材４２が円柱に近くなって表面の凹凸が小さくなり、かえって突き崩しの効果が弱まるので、突き出し部材４２の形状は、六角柱とすることが好ましい。

本実施の形態では、突き崩し部材４２として、軸線を投射材出口３１ａの長辺に略平行にして設けられる六角柱状の部材が用いられている。
突き崩し部材４２は、投射材出口３１ａの上端と仕切り２４ａとの境界部分で、軸線を投射材出口３１ａの断面の長辺に略平行にして、周面の一部をホッパ３１内に露出させた状態にして設けられている。
ここで、突き崩し部材４２は、投射材出口３１ａ内面のうち突き崩し部材４２に対向する面に対して、投射材Ｂの直径よりもわずかに広い間隔を置いて配置されており、突き崩し部材４２の軸線回りの向きによらず、投射材出口３１ａ内への投射材Ｂの進入が妨げられないようになっている。

また、突き崩し部材４２の軸端４２ａは、筐体２４外に突出させられており、前記のようにこの軸端４２ａとサーボモータ３９の駆動軸３９ａとは接続されていて、サーボモータ３９によって突き崩し部材４２が回転駆動されるようになっている。すなわち、本実施形態では、レボルバ駆動装置３８が突き崩し部材駆動装置を兼ねている。

以下、このように構成されるボールフォーミング装置１を用いたワークＳの加工作業について説明する。本実施形態では、ワークＳとして、図１に示す形状のインテグラルスキンＳを用いた。
インテグラルスキンＳは、アルミニウム合金（例えば７０５０やＴ７４５１等）からなる板材から削り出されたものであって、一方の面に複数本のストリンガＳｔが平行にして設けられている。このストリンガＳｔは、インテグラルスキンＳの他方の面から略垂直に立ち上がるとともに前記一方の面側が他方の面に略平行となるように屈曲した形状をなしている。

本実施形態では、冶具１１によって、インテグラルスキンＳを、インテグラルスキンＳを、ストリンガＳｔの配列方向に沿って勾配が生じるように傾斜させた状態にして保持し、この状態で加工を行い、主としてストリンガＳｔの配列方向に沿って曲率をもつ形状に成形する。

まず、搬送装置３によってインテグラルスキンＳを水平移動させて、インテグラルスキンＳの各部を順次投射領域Ａに送り込む。インテグラルスキンＳにおいて投射領域Ａに送り込まれた部分には、投射装置４の投射口３２から投射体Ｂが投下されて、投射材Ｂが衝突した際の衝撃によって塑性変形が付与される。このときにインテグラルスキンＳの各部に加わる加工力は、その部分への投射体Ｂの投下量に比例する。

インテグラルスキンＳにおいて、ストリンガＳｔが設けられている部分は、ストリンガＳｔが設けられていない部分に比べて強度が著しく高いので、大きな加工力で加工を施す必要がある。一方、ストリンガＳｔが設けられていない部分は、ストリンガＳｔが設けられている部分に比べて強度が著しく低いので、ストリンガＳｔが設けられている部分よりも十分に小さい加工力で加工を施す必要がある。
このため、インテグラルスキンＳにおいて投射領域Ａに送り込まれた部分の強度に合わせて、投射装置４による投射材Ｂの投下量の制御を行う。

投射装置４では、送出装置３３がホッパ３１内の投射材Ｂを間欠的に受け取って投射口３２に順次送出することにより、投射口３２から投射材Ｂが投下される。
すなわち、この投射装置４では、送出装置３３の動作速度を制御することで、単位時間当たりの投射材Ｂの投下量を制御することができ、また、送出装置３３の動作を開始／停止させることで、投下動作の開始／停止を制御することができる。

具体的には、レボルバ駆動装置３８によってレボルバ３７が軸線回りに回転させられて、レボルバ３７に設けられたポケット３７ｂがホッパ３１の投射材出口３１ａに対向する位置に移動すると、投射材出口３１ａからポケット３７ｂに投射材Ｂが受け渡される。そして、さらにレボルバ３７が回転または揺動させられて、投射材Ｂを受け入れたポケット３７ｂが投射口３２に対向する位置に移動すると、ポケット３７ｂから投射口３２に投射材Ｂが受け渡される。
すなわち、このボールフォーミング装置１では、レボルバ３７を回転または揺動させることで、ホッパ３１から投射口３２へ投射材Ｂが間欠的に供給される。

このため、このボールフォーミング装置１では、レボルバ駆動装置３８によるレボルバ３７の回転速度を制御することで、送出装置３２による単位時間当たりの投射材Ｂの送出量（すなわち投射装置４による単位時間当たりの投射材Ｂの投下量）を、容易かつ迅速に制御することができる。

また、このボールフォーミング装置１では、レボルバ駆動装置３８によるレボルバ３７の回転または揺動を開始／停止させることで、投下動作または投射動作の開始／停止を制御することができる。特に、レボルバ３７は、ホッパ３１からポケット３７ｂに投射材Ｂを受け渡されたのちは、ポケット３７ｂが投射口３２に対向する位置に到達するまでこの投射材Ｂを保持し続けるので、レボルバ３７を停止させた場合には、その時点で投射口３２に対向する位置に到達したポケット３７ｂ内の投射材Ｂ以外の投射材Ｂは投射口３２に送出されず、投下動作が直ちに停止される。
このように、このボールフォーミング装置１では、投下動作の制御を行ってから実際に投下動作が変化するまでのタイムラグが少ないので、より正確な加工力の制御が可能である。

以上述べたように、このボールフォーミング装置１では、送出装置３３の動作を制御することで、投射装置４の投下動作を制御して、インテグラルスキンＳの各部に付与する加工力を適正に制御することができる。

また、送出装置３３は、投射口３２の直前に設置されているので、送出装置３３の動作を制御した際に、その制御が直ちに投射材Ｂの投下動作に反映される。特に、送出装置３３がホッパ３１内の投射材Ｂを間欠的に受け取る構成とされているので、送出装置３３の動作を停止した時点で送出装置３３による投射口３２への投射材Ｂの受け渡しが停止されて、直ちに投下動作が停止される。

ここで、このボールフォーミング装置１においても、投射材Ｂとして、均一な大きさの鋼球を用いている。このような投射材Ｂは、ホッパによる供給を行った場合にホッパ内でブリッジを組みやすい。
しかし、このボールフォーミング装置１には、ホッパ３１内の投射材Ｂを移動させるブリッジ解消装置４１が設けられているので、ホッパ３１内で投射材Ｂがブリッジを組みにくく、またブリッジを組んでも速やかに崩されて、投射材出口３１ａへ速やかに投射材Ｂが供給される。

具体的には、ブリッジ解消装置４１を構成する突き崩し部材駆動装置（レボルバ駆動装置３８）によって突き崩し部材４２が回転または揺動させられることで、ホッパ３１内の突き崩し部材４２の近傍にある投射材Ｂは、突き崩し部材４２の角部４２ａによって叩かれて押し出されたり、角部４２ａ間の凹部内に取り込まれたりして、元の位置から移動させられるので、投射材Ｂのブリッジの防止及びブリッジの突き崩しが効果的に行われる。これにより、このボールフォーミング装置１では、送出装置３３によるホッパ３１から投射口３２への投射材Ｂの供給がスムーズに行われる。

また、このボールフォーミング装置１には、送出装置３３と投射口３２とが複数組設けられている。
このため、投射領域Ａが複数となり、インテグラルスキンＳの複数箇所について、投射材Ｂの投下を並行して行うことができる。

本実施形態では、投射口３２をインテグラルスキンＳの搬送方向と略平行にして複数配列しており、各投射口３２に対応する投射領域ＡはインテグラルスキンＳの搬送方向に沿って配列されている。
これにより、インテグラルスキンＳの搬送方向の複数箇所に対して投射材Ｂの投下が並行して行われるので（すなわち大面積の加工が行われるので）、インテグラルスキンＳの加工に要する時間を短縮することができる。
さらに、このボールフォーミング装置１では、各投射口３２に対応する各送出装置３３の動作を制御して、各投射口３２からの投射材Ｂの投下量または投射量をそれぞれ独立して調整することで、各投射領域Ａごとに投射材Ｂの投下量を調整することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態にかかるボールフォーミング装置６１は、図４に示すように、第一実施形態に示すボールフォーミング装置１において、架台２１によるヘッダ２２（投射装置４）の支持構造を変更したことを主たる特徴とするものである。
ここで、図４（ａ）は、本実施形態にかかるボールフォーミング装置６１を示す側面図であって、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
以下、本実施形態にかかるボールフォーミング装置６１において、第一実施形態に示したボールフォーミング装置１と同様または同一の構成部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。

ボールフォーミング装置６１は、搬送装置３によるワークＳの搬送方向に対するヘッダ２２の向き（略鉛直線回りの向き）、及び水平方向の位置を変更可能な構成としたものである。
本実施形態では、チェーンブロック２６は、架台２１に対して、水平方向移動装置６２及び方向調整装置６３を介して取り付けられており、ヘッダ２２は、チェーンブロック２６とともに、鉛直線回りの向きの変更と、水平方向の位置の変更が可能とされている。
ここで、水平方向移動装置６２としては、例えば、架台２１に水平方向に沿って設けられたレール及びこのレール上を移動可能なスライダとによって構成される。また、方向調整装置６３は、例えば、水平方向移動装置６２とチェーンブロック２６とを接続するスイベルによって構成される。

すなわち、このボールフォーミング装置６１では、ヘッダ２２の鉛直線回りの向きを変更することで、ワークＳの搬送方向に対する投射領域Ａの向きを変更することができるので、搬送装置３上のワークＳの向きを調整することなく、ワークＳの加工条件を変更することができる。
例えば、ヘッダ２２を約９０°回転させた場合には、投射口３２の配列方向が、図４に実線で示すように、ワークＳの搬送方向と略直行する方向になり、各投射口３２に対応する投射領域Ａは、ワークＳの搬送方向と略直交する方向に沿って配列される。
このため、各投射口３２に対応する送出装置３３の動作をそれぞれ独立して制御することで、ワークＳの搬送方向に交差する方向の各部に対して、それぞれ異なる条件で加工を施すことができる。
また、ヘッダ２２の水平方向の位置（特にワークＳの搬送方向と略直交する方向における位置）を変更することで、投射領域Ａを水平移動させて、ワークＳにおいて加工が施される領域を変更することができる。

ここで、上記各実施の形態では、投射装置４を、単に投射口からワークＳまで投射材Ｂを自由落下させる構成とした例を示したが、これに限られることなく、投射装置４に、投射口内に供給された投射材Ｂまたは投射口から排出された投射材Ｂを投射領域に向けて加速する加速装置（例えば投射材Ｂに遠心力を付与して加速するロータ等）を設けて、ワークＳに対して投射材Ｂを投射する構成としてもよい。

また、上記各実施の形態では、投射装置４のレボルバ３７のポケット３７ｂを、溝状の凹部によって構成した例を示したが、これに限られることなく、ポケット３７ｂは、投射材Ｂを少なくとも一つ以上受け入れることができる形状であれば、任意の形状の凹部によって構成することができる。

また、上記実施の形態では、投射装置４のホッパ３１を、架台２１上で昇降可能なヘッダ２２に設けて、ホッパ３１内への投射材Ｂの供給作業を地上で行うことが可能な構成とした例を示したが、回収容器２ｂから架台２１上のホッパ３１に投射材Ｂを供給する供給装置（例えばコンベア装置等）を設けた場合には、ヘッダ２２を架台２１の上部に固定して、昇降装置２３を省略することができる。

また、上記各実施の形態では、レボルバ３７を突き崩し部材駆動装置３３によって軸線回りに回転駆動される構成とした例を示したが、これに限られることなく、レボルバ３７を、突き崩し部材駆動装置３３とは別個に設けたレボルバ駆動装置３８によって軸線回りに揺動される構成としてもよい。
また、上記各実施の形態では、突き崩し部材を突き崩し部材駆動装置３３によって回転駆動される構成とした例を示したが、これに限られることなく、突き崩し部材を、突き崩し部材駆動装置３３によって揺動される構成としてもよい。なお、ここでいう揺動とは、一軸方向（例えば水平方向や垂直方向）に沿って往復する動き、または突き崩し部材の軸線回りの正転と逆転とを繰り返す動きを指している。

また、上記各実施の形態では、投射装置４の他の投射口３２の出口３２ｂを中央の投射口３２の出口３２ｂの近傍に配置しているため、他の投射口３２と中央の投射口３２とでは入口３２ａから出口３２ｂまでの距離が異なっている。
そこで、例えば中央の投射口３２の入口３２ａを上方に配置して、各投射口３２の長さを揃えることで、各送出装置３３から各投射口３２に同時に供給した投射材Ｂを、各投射口３２から同時に排出させることができ、より正確な投射量の制御が可能となる。

本発明の第一実施形態にかかるボールフォーミング装置の構成を示す側面図である。 本発明の第一実施形態にかかるボールフォーミング装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の第一実施形態にかかるボールフォーミング装置の構成を示す側面図である。 本発明の第二実施形態にかかるボールフォーミング装置の構成を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。

符号の説明

１，６１ ボールフォーミング装置
３ 搬送装置
４ 投射装置
２２ ヘッダ
３１ ホッパ
３１ａ 投射材出口
３２ 投射口
３３ 送出装置
３７ レボルバ
３７ｂ ポケット
３８ レボルバ駆動装置（突き崩し部材駆動装置）
４１ ブリッジ解消装置
４２ 突き崩し部材
Ａ 投射領域
Ｂ 投射材
Ｗ 搬送経路

Claims (5)

1. ワークを水平方向に搬送する搬送装置と、
   該搬送装置による前記ワークの搬送経路上に設定された投射領域に向けて投射材を投下または投射する投射装置とを有しており、
   該投射装置は、前記投射材を供給するホッパと、
   前記投射材の投下または投射が行われる投射口と、
   前記ホッパから間欠的に投射材を受け取って前記投射口に送出する送出装置とを有しており、
   該送出装置が、前記ホッパと前記投射口との間で軸線回りに回転または揺動可能にして設けられるレボルバと、
   該レボルバを前記軸線回りに回転または揺動させるレボルバ駆動装置とを有しており、
   前記レボルバには、前記軸線回りの回転または揺動によって前記投射材出口及び前記投射口に対向しうる部位に、前記投射材を受け入れるポケットが設けられており、前記レボルバ駆動装置によって前記レボルバが回転または揺動されることで、前記ホッパから前記ポケットへの前記投射材の受け渡しと、前記ポケットから前記投射口への前記投射材の受け渡しとが行われる構成とされていることを特徴とするボールフォーミング装置。
2. 前記ホッパ内の前記投射材を移動させるブリッジ解消装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載のボールフォーミング装置。
3. 前記ブリッジ解消装置が、表面に凹凸を有する突き崩し部材と、
   該突き崩し部材を前記ホッパ内で回転または揺動させる突き崩し部材駆動装置とを有していることを特徴とする請求項２記載のボールフォーミング装置。
4. 前記送出装置と前記投射口とが複数組設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のボールフォーミング装置。
5. 前記投射装置が、水平方向の移動と鉛直線回りの向きの変更とのうちの少なくともいずれか一方が可能なヘッダを有しており、
   前記投射口が、前記ヘッダに設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のボールフォーミング装置。

Images