WO2015118795A1 - スピニング成形装置 - Google Patents

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WO2015118795A1
WO2015118795A1 PCT/JP2015/000056 JP2015000056W WO2015118795A1 WO 2015118795 A1 WO2015118795 A1 WO 2015118795A1 JP 2015000056 W JP2015000056 W JP 2015000056W WO 2015118795 A1 WO2015118795 A1 WO 2015118795A1
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processing roller
plate material
lubricant
molding apparatus
plate
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PCT/JP2015/000056
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French (fr)
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嘉秀 今村
雄斗 坂根
恒平 三上
勇人 岩崎
博 北野
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/18—Lubricating, e.g. lubricating tool and workpiece simultaneously

Definitions

  • the present invention relates to a spinning forming apparatus that forms a desired shape while rotating a plate material.
  • a spinning molding apparatus that deforms a plate material by pressing the processing tool against the plate material while rotating the plate material.
  • a spinning molding apparatus usually has a mandrel (molding die) attached to a rotating shaft, and molding is performed by pressing a plate material against the mandrel by a processing tool.
  • Patent Document 1 discloses a spinning molding apparatus that heats a portion pressed against a mandrel by a spatula (processing tool) in a plate material by high-frequency induction heating as a spinning molding apparatus for a titanium alloy.
  • the inventors of the present invention have found that if a plate material is locally heated by induction heating, the plate material can be deformed in accordance with the final shape in the atmosphere without using a mandrel. From this point of view, the applicant of the present application, in the application prior to the present application (Japanese Patent Application No. 2012-178269), uses a spinning molding apparatus that uses a receiving jig that supports the center of the plate material instead of the mandrel. Proposed. In this spinning forming apparatus, the deformation target portion of the plate material is heated by the heater and pressed by the processing tool at a position away from the receiving jig.
  • the deformation target portion of the plate material When a mandrel is used, the deformation target portion of the plate material is pressed against the mandrel by the processing tool, so that heat applied to the plate material by induction heating is immediately released to the mandrel.
  • the receiving jig when used, the deformation target portion of the plate material is located away from the receiving jig, so that the heat given to the plate material by induction heating is a local heating place. It tends to stay at the target site. As a result, a part of the plate material may be separated from the plate material and adhere to the processing tool. From the viewpoint of preventing adhesion of the plate material to the processing tool, it is desirable to use a processing roller that rotates with the plate material as the processing tool. However, even when the processing roller is used, it is desired to further suppress the adhesion of the plate material to the processing roller.
  • an object of the present invention is to provide a spinning molding apparatus that can suppress adhesion of a plate material to a processing roller.
  • the present invention provides, from one side, a receiving jig that supports a central portion of a plate material to be molded, a rotating shaft to which the receiving jig is attached, and a deformation target in the plate material.
  • Spinning molding comprising: a heater that locally heats a part by induction heating; a processing roller that presses the part to be deformed to deform the plate material; and a cooling device that blows a cooling gas toward the processing roller.
  • the processing roller since the processing roller is cooled, adhesion of the plate material to the processing roller can be suppressed. Moreover, since the cooling gas is blown toward the processing roller, the plate material is not directly cooled by the cooling gas, and good formability by local heating can be maintained.
  • the cooling device may spray the cooling gas in a direction opposite to the rotation direction of the processing roller. According to this configuration, the relative speed of the cooling gas with respect to the processing roller can be increased using the rotation of the processing roller, and the cooling effect can be improved.
  • the cooling gas may be sprayed toward the counter plate material side region of the processing roller. According to this structure, the temperature fall (indirect cooling of a board
  • the spinning forming apparatus may further include a lubricant supply device that supplies a lubricant on the processing roller or between the processing roller and the plate member. According to this configuration, since the friction between the plate material and the processing roller is reduced by the lubricant, adhesion of the plate material to the processing roller can be more effectively suppressed.
  • the heater may heat the deformation target part to 700 ° C. or more, and the lubricant may be a solid lubricant sprayed on the processing roller. If a liquid lubricant is used when heating the deformation target portion of the plate material to a high temperature, the liquid lubricant may cause a problem. On the other hand, when a solid lubricant is used when the deformation target portion of the plate material is heated to a high temperature, a sufficient lubricating effect can be obtained even in a high temperature environment.
  • a receiving jig for supporting a center portion of a plate material to be molded, a rotating shaft to which the receiving jig is attached, and a deformation target portion of the plate material are locally heated by induction heating.
  • a spinning molding apparatus is provided.
  • the friction between the plate material and the processing roller is reduced by the lubricant, adhesion of the plate material to the processing roller can be suppressed. Further, if the lubricant is supplied onto the processing roller, the temperature drop of the plate material due to the supply of the lubricant can be reduced, and good formability by local heating can be maintained.
  • the heater may heat the deformation target part to 700 ° C. or more, and the lubricant may be a solid lubricant sprayed on the processing roller. If a liquid lubricant is used when heating the deformation target portion of the plate material to a high temperature, the liquid lubricant may cause a problem. On the other hand, if a solid lubricant is used when the deformation target portion of the plate material is heated to a high temperature, a lubricating effect can be obtained even in a high temperature environment.
  • the processing roller has a trapezoidal cross-sectional shape whose diameter decreases in a direction away from the rotation shaft, the shaft center of the processing roller is in point contact with the plate material, and the large diameter portion of the processing roller
  • the angle formed between the side surface of the processing roller and the radial direction of the rotating shaft may be set to be 1 degree or more and 30 degrees or less. According to this configuration, it is possible to restrict the warpage of the outer portion of the plate material from the deformation target portion while preventing an excessive increase in the load necessary for pressing the processing roller.
  • any of the above-described spinning molding apparatuses may further include a scraper that scrapes off the plate material adhered to the processing roller. According to this configuration, even if the plate material is adhered to the processing roller, the adhered plate material can be removed. As a result, the final shape accuracy (molding accuracy) can be increased.
  • the heater may be disposed on the opposite side of the processing roller with the plate material interposed therebetween. According to this configuration, regardless of the shape of the plate material being processed, the heater can be positioned in the immediate vicinity of the deformation target portion of the plate material, and the deformation target portion can be appropriately heated.
  • adhesion of the plate material to the processing roller can be suppressed.
  • FIG. 2A is a plan view of the heater, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 2A.
  • 3A is an enlarged side view of the peripheral configuration of the processing roller, and FIG. 3B is a view of the processing roller taken along line III-III in FIG. 3A.
  • FIG. 5A is an enlarged side view of the peripheral configuration of the processing roller according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a view as seen along the line VV in FIG. 5A. It is a figure which shows the modification of 2nd Embodiment.
  • FIG. 7A is an enlarged side view of the peripheral configuration of the processing roller according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a view taken along line VII-VII in FIG. 7A. It is a figure which shows the behavior of the board
  • FIG. 1 shows a spinning molding apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the spinning molding apparatus 1 includes a rotating shaft 21, a receiving jig 22 attached to the rotating shaft 21, and a fixing jig 31.
  • the receiving jig 22 supports the central portion of the plate material 9 to be molded, and the fixing jig 31 holds the plate material 9 together with the receiving jig 22.
  • the spinning forming apparatus 1 presses the deformation target portion 91 and the heater 10 that locally heats the deformation target portion 91 that is separated from the axis 20 of the rotating shaft 21 of the plate 9 by a predetermined distance R by induction heating.
  • the processing roller 4 for deforming the plate material 9 is provided.
  • the axial direction of the rotating shaft 21 (the direction in which the axis 20 extends) is the vertical direction in the present embodiment. However, the axial direction of the rotating shaft 21 may be a horizontal direction or an oblique direction.
  • a lower portion of the rotating shaft 21 is supported by the base 11, and a motor (not shown) that rotates the rotating shaft 21 is disposed in the base 11.
  • the upper surface of the rotating shaft 21 is flat, and a receiving jig 22 is fixed to the upper surface.
  • the plate material 9 is, for example, a flat circular plate.
  • the shape of the plate member 9 may be a polygonal shape or an elliptical shape.
  • the plate material 9 does not necessarily need to be flat over the entire surface.
  • the thickness of the central portion may be greater than the thickness of the peripheral portion, or the whole or a part thereof may be processed into a tapered shape in advance.
  • plate material 9 is not specifically limited, For example, it is a titanium alloy.
  • the receiving jig 22 has a size that fits in a circle defined by the molding start position of the plate material 9.
  • the diameter of the receiving jig 22 is equal to or less than the diameter of a circle defined by the forming start position in the plate material 9.
  • the plate member 9 is not deformed by being pressed against the side surface of the receiving jig 22 facing the radially outer side.
  • the fixing jig 31 is attached to the pressure rod 32.
  • the pressure rod 32 is driven in the vertical direction by the drive unit 33, thereby receiving the plate material 9 through the fixing jig 31 and pressing it against the jig 22.
  • the pressure rod 32 and the drive unit 33 are hydraulic cylinders, and the drive unit 33 is fixed to the frame 12 disposed above the rotation shaft 21, and the pressure rod 32 is rotatably supported by the drive unit 33. Built-in bearing.
  • the fixing jig 31 may be fixed to the receiving jig 22 together with the plate material 9 by a fastening member such as a bolt or a clamp.
  • the fixing jig 31 may be omitted, and the plate material 9 may be received and fixed directly to the jig 22 by, for example, bolts.
  • the processing roller 4 that presses the deformation target portion 91 of the plate material 9 is disposed above the plate material 9, and the plate material 9 is processed by the processing roller 4 into a shape that opens downward so as to receive the receiving jig 22. Is done. That is, the upper surface of the plate material 9 is the front surface, and the lower surface of the plate material 9 is the back surface.
  • the processing roller 4 may be disposed below the plate material 9, and the plate material 9 may be processed by the processing roller 4 so as to open upward so as to accommodate the fixing jig 31.
  • the position of the processing roller 4 may be changed from above the plate material 9 to below or vice versa during the processing of the plate material 9.
  • the heater 10 that heats the deformation target portion 91 of the plate 9 is disposed below the plate 9.
  • the heater 10 is located on the opposite side of the processing roller 4 with the plate material 9 interposed therebetween.
  • the heater 10 may be disposed above the plate material 9 so as to be located on the same side as the processing roller 4 with respect to the plate material 9.
  • the relative position of the heater 10 and the processing roller 4 is not particularly limited as long as they are positioned on substantially the same circumference around the axis 20 of the rotating shaft 21.
  • the heater 10 and the processing roller 4 may be located on opposite sides of the axis 20 of the rotating shaft 21.
  • the processing roller 4 is rotatably supported by the arm 5.
  • the processing roller 4 and the arm 5 are moved in the radial direction of the rotating shaft 21 by the radial moving mechanism 13 and are moved in the axial direction of the rotating shaft 21 by the axial moving mechanism 14 via the radial moving mechanism 13.
  • the axial movement mechanism 14 extends so as to bridge the base 11 and the frame 12 described above. The peripheral configuration of the processing roller 4 will be described in detail later.
  • the heater 10 is moved in the axial direction of the rotating shaft 21 by the radial moving mechanism 15 and is moved in the axial direction of the rotating shaft 21 by the axial moving mechanism 16 through the radial moving mechanism 15.
  • the axial movement mechanism 16 extends so as to bridge the base 11 and the frame 12 described above.
  • the heater 10 is attached with a displacement meter (not shown) for measuring the distance to the deformation target portion 91 of the plate 9.
  • the heater 10 is moved in the axial direction and the radial direction of the rotary shaft 21 in conjunction with the movement of the processing roller 4 so that the measurement value of the displacement meter becomes constant.
  • the heater 10 collects the electric conduction pipe 17 having the double arc-shaped coil part 18 extending in the circumferential direction of the rotating shaft 21 and the magnetic flux generated around the coil part 18.
  • the core 19 is included.
  • An AC voltage is applied to the conducting tube 17.
  • a cooling liquid is caused to flow in the electric conduit 17.
  • the coil portion 18 includes a pair of arc portions that are parallel to each other along the plate member 9, in other words, are spaced apart from each other in the radial direction of the rotating shaft 21.
  • the core 19 is supported by a support plate (not shown).
  • the frequency of the AC voltage applied to the conduit 17 is not particularly limited, but is preferably a high frequency of 5 k to 400 kHz. That is, the induction heating by the heater 10 is desirably high frequency induction heating.
  • the temperature at which the heater 10 heats the deformation target portion 91 of the plate 9 is not particularly limited.
  • the plate 9 is made of titanium alloy, steel, stainless steel, Ni alloy, copper alloy, or the like,
  • the deformation target portion 91 of the plate material 9 is heated to a high temperature of 700 ° C. or higher by the heater 10.
  • the processing roller 4 has a trapezoidal cross-sectional shape whose diameter decreases in a direction away from the rotating shaft 21.
  • the processing roller 4 has a large-diameter bottom surface on the rotating shaft 21 side, a small-diameter surface opposite to the rotating shaft 21, and a tapered side surface 41 connecting them. That is, the corner portion between the side surface 41 and the bottom surface is the large-diameter portion, and the corner portion between the side surface 41 and the top surface is the small-diameter portion.
  • the large diameter portion of the processing roller 4 makes point contact with the plate material 9, and the angle formed between the side surface 41 of the processing roller 4 and the radial direction of the rotary shaft 21 is 1 degree or more and 30 degrees or less. It is set to be.
  • the processing roller 4 is slightly tilted outward in the radial direction of the rotating shaft 21 so that the top surface of the processing roller 4 faces obliquely downward rather than perpendicular to the radial direction of the rotating shaft 21.
  • the shaft center 40 of the processing roller 4 may be parallel to the radial direction of the rotating shaft 21 or may be inclined opposite to FIG. 3A.
  • the arm 5 rotatably supports the processing roller 4 via a rotating shaft 45 and a bearing (not shown). That is, the axis 40 of the processing roller 4 described above is also the center line of the rotation shaft 45.
  • the arm 5 includes a main body 51 that extends in the radial direction of the rotating shaft 21 and a pair of protruding pieces 52 that protrude obliquely downward from the main body 51 so as to face the top surface and the bottom surface of the processing roller 4.
  • the main body 51 has a receding surface 53 that faces the side surface 41 of the processing roller 4 between the protruding pieces 52.
  • Both ends of the rotating shaft 45 described above are supported by a pair of protruding pieces 52.
  • An unillustrated bearing may be interposed between the rotating shaft 45 and the processing roller 4 (the rotating shaft 45 is not rotating), or may be interposed between the rotating shaft 45 and the protruding piece 52 (rotating). The shaft 45 rotates).
  • the spinning molding apparatus 1 is provided with a cooling device 6 for blowing a cooling gas toward the processing roller 4.
  • the portion of the processing roller 4 to which the cooling gas is blown may be the entire region in the inclination direction of the side surface 41 (the region on the line segment connecting the top surface and the bottom surface of the processing roller 4 in the shortest), or the large diameter portion of the side surface 41 It may be a location close to.
  • a cooling gas is not specifically limited, For example, they are air, a carbon dioxide, nitrogen, and argon.
  • a semicircular arc-shaped region near the deformation target region 91 is a plate material side region
  • a semicircular arc region far from the deformation target region 91 is a counter plate material side region.
  • the cooling device 6 sprays the cooling gas toward the region opposite to the plate material of the processing roller 4. If it is this structure, the temperature fall (indirect cooling of the board
  • the position where the cooling gas is blown at the peripheral edge of the processing roller 4 is more preferably in the center when the counter plate material side region is divided into three equal parts.
  • the cooling device 6 blows cooling gas against the processing roller 4 in the direction opposite to the rotation direction of the processing roller 4. More specifically, the cooling device 6 includes a nozzle 62 that injects a cooling gas, a tube 61 that guides the cooling gas to the nozzle 62, and an unillustrated blower (for example, a compressor or a blower) that sends the cooling gas to the tube 61.
  • the nozzle 62 has a cooling gas leftward toward the uppermost part of the processing roller 4 on the right side of the protruding piece 52 in FIG. 3B (on the downstream side in the rotation direction of the processing roller 4 when viewed from the protruding piece 52). Are arranged to inject.
  • the cooling device 6 blows the cooling gas toward the vicinity of the end portion farthest from the deformation target portion 91 in the processing roller 4.
  • the nozzle 62 is, for example, a cooling gas that is directed downward to the left of the protruding piece 52 (upstream in the rotation direction of the processing roller 4 as viewed from the protruding piece 52) in FIG. It may be arranged to inject.
  • a solid lubricant such as powder may be applied to the upper surface of the plate material 9 in advance.
  • a powder containing graphite as a main component or a powder containing boron nitride as a main component can be used.
  • these powders may be mixed and used.
  • the processing roller 4 is cooled by the cooling gas from the cooling device 6, so that the adhesion of the plate material to the processing roller 4 can be suppressed. Moreover, since the cooling gas is blown toward the processing roller 4, the plate material 9 is not directly cooled by the cooling gas, and good formability by local heating can be maintained.
  • the relative speed of the cooling gas with respect to the processing roller 4 can be increased using the rotation of the processing roller 4. The effect can be improved.
  • the heater 10 is disposed on the opposite side of the processing roller 4 with the plate material 9 interposed therebetween, the heater 10 is deformed of the plate material 9 regardless of the shape of the plate material 9 being processed.
  • the target portion 92 can be positioned in the immediate vicinity. Thereby, the deformation
  • the processing roller 4 having a trapezoidal cross section is used, the large diameter portion of the processing roller 4 is in point contact with the plate material 9, and the side surface 41 of the processing roller 4 and the radial direction of the rotary shaft 21 are in contact with each other. Since the angle to be formed is not less than 1 degree and not more than 30 degrees, it is possible to prevent the load necessary for pressing the processing roller 4 from excessively rising and warping of the outer portion of the plate member 9 from the deformation target portion 91. Can be regulated. This effect will now be described in more detail with reference to FIG.
  • the outer portion of the plate member 9 may be warped toward the processing roller 4 as shown in FIG. 8 due to the pressing of the processing roller 4 during processing.
  • FIG. 8 shows the case of the initial molding, but the warpage of the plate 9 is not limited to the initial molding.
  • the outer portion of the plate material 9 than the deformation target portion 91 warps toward the processing roller 4, and therefore when a processing roller having a substantially rectangular cross section in line contact with the plate material 9 is used, The load necessary for pressing the processing roller is excessively increased by the warping of the plate material 9.
  • a processing roller whose side surface is formed in an arc shape with a small radius of curvature is used, the warpage of the plate 9 cannot be restricted.
  • the heater 10 when the heater 10 is disposed on the same side as the processing roller with respect to the plate material 9 or in addition to the heater 10 disposed on the opposite side of the processing roller with the plate material 9 interposed therebetween, On the other hand, when the heater is disposed on the same side as the processing roller, the outer portion of the plate member 9 with respect to the deformation target portion 91 may come into contact with the upper heater.
  • the processing roller 4 having a trapezoidal cross section is used, and the angle formed between the side surface 41 and the radial direction of the rotary shaft 21 by the axis 40 of the processing roller 4 is 1 degree or more and 30 degrees or less. If it is set to be, it is possible to allow the plate material 9 to warp by the angle. As a result, it is possible to prevent the load necessary for pressing the processing roller 4 from rising excessively.
  • the side surface 41 can restrict the warpage of the plate material 9 beyond the angle of the side surface 41. Thereby, even when there is a heater above the plate member 9, it is possible to prevent the outer portion of the plate member 9 from contacting the deformation target portion 91 and the heater.
  • the cross-sectional shape of the processing roller 4 may be other shapes such as a substantially rhombus shape, an oblong shape, and a rounded rectangular shape.
  • the spinning molding apparatus 1 may be provided with a scraper 7 that scrapes off the plate material adhered to the processing roller 4.
  • the scraper 7 is attached to the main body 51 of the arm 5 via the bracket 71.
  • the scraper 7 may be in line contact with the entire region in the inclined direction of the side surface 41 (the region on the line segment connecting the top surface and the bottom surface of the processing roller 4 in the shortest direction). You may contact only the location near a large diameter part.
  • a simple plate may be used, or a grindstone or sandpaper may be used.
  • the spinning molding apparatus 1 may have only the scraper 7 without having the cooling device 6.
  • the cooling device 6 includes a flow path 63 provided in the main body 51 of the arm 5 and a plurality of (three in the illustrated example) extending from the flow path 63 toward the receding surface 53 and opening to the receding surface 53. ) Discharge port 64. Then, the cooling gas is blown downward toward the processing roller 4 through the discharge port 64.
  • the discharge port 64 is lined up in the rotation direction of the processing roller 4 in this embodiment. However, as shown in FIG. 6, the discharge ports 64 may be arranged in the axial direction of the processing roller 4. Alternatively, only one discharge port 64 may be provided.
  • a solid lubricant may be applied in advance to the upper surface of the plate member 9 as described in the first embodiment.
  • the spinning molding apparatus of this embodiment includes a lubricant supply device 8 instead of the cooling device 6 described above.
  • the lubricant supply device 8 supplies the lubricant onto the processing roller 4.
  • the lubricant may be a liquid lubricant such as a lubricating oil or a solid lubricant such as a powder.
  • a powder containing graphite as a main component or a powder containing boron nitride as a main component can be used. Alternatively, these powders may be mixed and used.
  • the lubricant supply device 8 spreads the solid lubricant on the processing roller 4. If the liquid lubricant is used when the deformation target portion 91 of the plate member 9 is heated to a high temperature, the liquid lubricant may cause a problem. On the other hand, if a solid lubricant is used when the deformation target portion 91 of the plate 9 is heated to a high temperature, a lubricating effect can be obtained even in a high temperature environment.
  • the portion of the processing roller 4 to which the lubricant is supplied may be the entire area in the inclination direction of the side surface 41 (region on the line segment connecting the top surface and the bottom surface of the processing roller 4 at the shortest), or the large diameter of the side surface 41. It may be a location close to the part.
  • the lubricant supply device 8 includes an unillustrated reservoir that stores the lubricant, and a supply pipe 81 that guides the lubricant from the reservoir to the processing roller 4.
  • the supply pipe 81 is directed downward to the right side of the protruding piece 52 (downstream in the rotational direction of the processing roller 4 as viewed from the protruding piece 52) in FIG. It arrange
  • the supply pipe 81 is, for example, a lubricant on the left side of the protruding piece 52 (upstream in the rotation direction of the processing roller 4 as viewed from the protruding piece 52) in FIG. It may be arranged so as to discharge.
  • the friction between the plate material 9 and the processing roller 4 is reduced by the lubricant, adhesion of the plate material to the processing roller 4 can be suppressed.
  • the lubricant since the lubricant is supplied onto the processing roller 4, the temperature drop of the plate material 9 due to the supply of the lubricant can be reduced, and good formability by local heating can be maintained. it can.
  • a solid lubricant may be applied in advance to the upper surface of the plate material 9 as described in the first embodiment.
  • the lubricant supply device 8 may be configured to supply a lubricant between the processing roller 4 and the plate material 9.
  • the supply pipe 81 may be disposed so as to discharge the lubricant leftward toward the vicinity of the lowermost portion of the processing roller 4.
  • the lubricant supply device 8 includes a flow path 63 provided in the main body 51 of the arm 5 instead of the supply pipe 81, and a receding surface 53 from the flow path 63.
  • One or more discharge ports 64 may be included that extend toward the opening and open to the receding surface 53.
  • the lubricant supply device 8 can be combined with the cooling device 6 described in the first or second embodiment. If the lubricant supply device 8 is combined with the cooling device 6, adhesion of the plate material to the processing roller 4 can be more effectively suppressed.
  • the scraper 7 shown in FIG. 4 may be employed, or all of the lubricant supply device 8, the cooling device 6, and the scraper 7 may be employed.
  • the present invention is useful when spinning a plate made of various materials.

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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

　スピニング成形装置は、成形されるべき板材の中心部を支持する受け治具と、受け治具が取り付けられた回転軸を含む。また、スピニング成形装置は、板材における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と、変形対象部位を押圧して板材を変形させる加工ローラを含む。さらに、スピニング成形装置は、冷却装置および／または潤滑剤供給装置を含む。冷却装置は、加工ローラに向かって冷却ガスを吹き付ける。潤滑剤供給装置は、加工ローラ上または加工ローラと板材の間に潤滑剤を供給する。

Description

スピニング成形装置
　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。このようなスピニング成形装置は通常は回転軸に取り付けられたマンドレル（成形型）を有し、板材が加工具によってマンドレルに押し付けられることにより成形が行われる。
　近年では、板材を局所的に加熱しながらスピニング成形を行うスピニング成形装置が提案されている。例えば、特許文献１には、チタン合金用のスピニング成形装置として、板材におけるヘラ（加工具）によってマンドレルに押し付けられる部位を高周波誘導加熱により加熱するスピニング成形装置が開示されている。
特開２０１１－２１８４２７号公報
　ところで、本発明の発明者らは、誘導加熱によって板材を局所的に加熱すれば、マンドレルを用いなくても、板材を大気中で最終形状に合わせて変形できることを見出した。このような観点から、本件出願の出願人は、本件出願に先立つ出願（特願２０１２－１７８２６９号）において、マンドレルの代わりに、板材の中心部を支持する受け治具を用いたスピニング成形装置を提案した。このスピニング成形装置では、板材における変形対象部位が、受け治具から離れた位置で、加熱器によって加熱されるとともに加工具によって押圧される。
　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ため、誘導加熱により板材に与えられた熱は直ちにマンドレルに逃される。これに対し、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にあるため、誘導加熱により板材に与えられた熱が、局所的な加熱場所である変形対象部位に留まりやすい。その結果、板材素材の一部が板材から分離して加工具に凝着するおそれがある。なお、加工具への板材素材の凝着を防止するという観点からは、加工具として板材と共に回転する加工ローラを用いることが望ましい。ただし、加工ローラを用いた場合でも、加工ローラへの板材素材の凝着をいっそう抑制することが望まれる。
　そこで、本発明は、加工ローラへの板材素材の凝着を抑制することが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、本発明は、１つの側面から、成形されるべき板材の中心部を支持する受け治具と、前記受け治具が取り付けられた回転軸と、前記板材における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と、前記変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工ローラと、前記加工ローラに向かって冷却ガスを吹き付ける冷却装置と、を備える、スピニング成形装置を提供する。
　上記の構成によれば、加工ローラが冷却されるので、加工ローラへの板材素材の凝着を抑制することができる。しかも、冷却ガスは加工ローラに向かって吹き付けられるので、冷却ガスによって板材が直接的に冷却されることがなく、局所的な加熱による良好な成形性を維持することができる。
　前記冷却装置は、前記加工ローラの回転方向と逆向きに前記冷却ガスを吹き付けてもよい。この構成によれば、加工ローラの回転を利用して加工ローラに対する冷却ガスの相対速度を上昇させることができ、冷却効果を向上させることができる。
　前記加工ローラの周縁部のうち、前記変形対象部位に近い半円弧状領域を板材側領域、前記変形対象部位から遠い半円弧状領域を反板材側領域と定義したとき、前記冷却装置は、前記加工ローラの前記反板材側領域に向かって前記冷却ガスを吹き付けてもよい。この構成によれば、冷却ガスによる板材の温度低下（板材の間接的な冷却）を効果的に抑制することができる。
　上記のスピニング成形装置は、前記加工ローラ上または前記加工ローラと前記板材の間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置をさらに備えてもよい。この構成によれば、潤滑剤によって板材と加工ローラ間の摩擦が低減するため、加工ローラへの板材素材の凝着をより効果的に抑制することができる。
　前記加熱器は、前記変形対象部位を７００℃以上に加熱するものであり、前記潤滑剤は、前記加工ローラ上に散布される固体潤滑剤であってもよい。板材の変形対象部位を高温に加熱する場合に液体潤滑剤を用いると、液体潤滑剤が不具合を来すおそれがある。これに対し、板材の変形対象部位を高温に加熱する場合に固体潤滑剤を用いれば、高温環境下でも十分な潤滑効果を得ることができる。
　また、本発明は、別の側面から、成形されるべき板材の中心部を支持する受け治具と、前記受け治具が取り付けられた回転軸と、前記板材における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と、前記変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工ローラと、前記加工ローラ上または前記加工ローラと前記板材の間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置と、を備える、スピニング成形装置を提供する。
　上記の構成によれば、潤滑剤によって板材と加工ローラ間の摩擦が低減するため、加工ローラへの板材素材の凝着を抑制することができる。また、潤滑剤が加工ローラ上に供給されれば、潤滑剤供給による板材の温度低下を低減することができ、局所的な加熱による良好な成形性を維持することができる。
　前記加熱器は、前記変形対象部位を７００℃以上に加熱するものであり、前記潤滑剤は、前記加工ローラ上に散布される固体潤滑剤であってもよい。板材の変形対象部位を高温に加熱する場合に液体潤滑剤を用いると、液体潤滑剤が不具合を来すおそれがある。これに対し、板材の変形対象部位を高温に加熱する場合に固体潤滑剤を用いれば、高温環境下でも潤滑効果を得ることができる。
　前記加工ローラは、前記回転軸から遠ざかる方向に向かって縮径する断面台形状の形状を有し、前記加工ローラの軸心が、前記加工ローラの大径部が前記板材に点接触し、かつ、前記加工ローラの側面と前記回転軸の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となるように、設定されていてもよい。この構成によれば、加工ローラの押圧に必要な負荷が過度に上昇することを防止しつつ、板材における変形対象部位よりも外側部分の反り上がりを規制することができる。
　上記のいずれのスピニング成形装置も、前記加工ローラに凝着した板材素材を掻き取るスクレーパをさらに備えてもよい。この構成によれば、たとえ加工ローラへ板材素材が凝着したとしても、その凝着した板材素材を除去することができる。その結果、最終形状の精度（成形精度）を高めることができる。
　前記加熱器は、前記板材を挟んで前記加工ローラと反対側に配置されていてもよい。この構成によれば、加工中の板材の形状に拘らずに、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。
　本発明によれば、加工ローラへの板材素材の凝着を抑制することができる。
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２Ａは加熱器の平面図、図２Ｂは図２ＡのII－II線に沿った断面図である。 図３Ａは加工ローラの周辺構成の拡大側面図、図３Ｂはそれを図３ＡのIII－III線に沿って見た図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 図５Ａは本発明の第２実施形態における加工ローラの周辺構成の拡大側面図、図５Ｂはそれを図５ＡのV－V線に沿って見た図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 図７Ａは本発明の第３実施形態における加工ローラの周辺構成の拡大側面図、図７Ｂはそれを図７ＡのVII－VII線に沿って見た図である。 特定条件下での板材の挙動を示す図である。
　（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、回転軸２１と、回転軸２１に取り付けられた受け治具２２と、固定治具３１を備えている。受け治具２２は、成形されるべき板材９の中心部を支持し、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９１を誘導加熱により局所的に加熱する加熱器１０と、変形対象部位９１を押圧して板材９を変形させる加工ローラ４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、例えば中心部の厚さが周縁部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の径方向外側を向く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９１を押圧する加工ローラ４が板材９の上方に配置され、加工ローラ４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、加工ローラ４が板材９の下方に配置され、加工ローラ４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。あるいは、板材９に凹凸を付与するために、板材９の加工の途中で加工ローラ４の位置が板材９の上方から下方またはその逆に変更されてもよい。
　また、本実施形態では、板材９の変形対象部位９１を加熱する加熱器１０が、板材９の下方に配置されている。換言すれば、加熱器１０が板材９を挟んで加工ローラ４と反対側に位置している。ただし、加熱器１０は、板材９に対して加工ローラ４と同じ側に位置するように板材９の上方に配置されていてもよい。
　加熱器１０と加工ローラ４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、加熱器１０と加工ローラ４は、回転軸２１の軸心２０を挟んで互いに反対側に位置していてもよい。
　加工ローラ４は、アーム５により回転可能に支持されている。加工ローラ４およびアーム５は、径方向移動機構１３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１４により径方向移動機構１３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１４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。なお、加工ローラ４の周辺構成については、後述にて詳細に説明する。
　加熱器１０は、径方向移動機構１５により回転軸２１の軸方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１６により径方向移動機構１５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１６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、加熱器１０には、板材９の変形対象部位９１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。加熱器１０は、その変位計の計測値が一定となるように、加工ローラ４の移動に連動して、回転軸２１の軸方向および径方向に移動させられる。
　加熱器１０は、図２Ａおよび２Ｂに示すように、回転軸２１の周方向に延びる二重円弧状のコイル部１８を有する電通管１７と、コイル部１８の周囲に発生する磁束を集約するためのコア１９を含む。電通管１７には、交流電圧が印加される。また、電通管１７内には冷却液が流される。コイル部１８は、板材９に沿って互いに平行な、換言すれば回転軸２１の径方向に互いに離間する一対の円弧部を含む。コア１９は、図略の支持板によって支持される。
　電通管１７に印加される交流電圧の周波数は、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、加熱器１０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。
　加熱器１０が板材９の変形対象部位９１を加熱する温度は、特に限定されるものではないが、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には、加熱器１０によって板材９の変形対象部位９１が７００℃以上の高温に加熱される。
　次に、図３Ａおよび３Ｂを参照して、加工ローラ４の周辺構成を詳細に説明する。
　本実施形態では、加工ローラ４が、回転軸２１から遠ざかる方向に向かって縮径する断面台形状の形状を有している。すなわち、加工ローラ４は、回転軸２１側の大径の底面、回転軸２１と反対側の小径の頂き面、およびそれらをつなぐテーパー状の側面４１を有している。つまり、側面４１と底面の間のコーナー部が大径部、側面４１と頂き面の間のコーナー部が小径部である。
　加工ローラ４の軸心４０は、加工ローラ４の大径部が板材９に点接触し、かつ、加工ローラ４の側面４１と回転軸２１の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となるように、設定されている。本実施形態では、加工ローラ４の頂き面が回転軸２１の径方向と垂直ではなく斜め下方を向くように、加工ローラ４が回転軸２１の径方向外向きに少し倒されている。ただし、加工ローラ４の軸心４０は、回転軸２１の径方向と平行であってもよいし、図３Ａとは逆に傾けられていてもよい。
　アーム５は、回転軸４５および図略のベアリングを介して加工ローラ４を回転可能に支持する。すなわち、上述した加工ローラ４の軸心４０は、回転軸４５の中心線でもある。
　具体的に、アーム５は、回転軸２１の径方向に延びる本体５１と、加工ローラ４の頂き面および底面と対向するように本体５１から斜め下向きに突出する一対の突出片５２を含む。本体５１は、突出片５２間で加工ローラ４の側面４１に対向する後退面５３を有している。上述した回転軸４５の両端部は、一対の突出片５２に支持されている。図略のベアリングは、回転軸４５と加工ローラ４の間に介在していてもよいし（回転軸４５が非回転）、回転軸４５と突出片５２の間に介在していてもよい（回転軸４５が回転）。
　さらに、スピニング成形装置１には、加工ローラ４に向かって冷却ガスを吹き付ける冷却装置６が設けられている。加工ローラ４における冷却ガスが吹き付けられる部分は、側面４１の傾斜方向全域（加工ローラ４の頂き面と底面を最短で結ぶ線分上の領域）であってもよいし、側面４１の大径部に近い箇所であってもよい。冷却ガスは、特に限定されるものではないが、例えば、空気、二酸化炭素、窒素、アルゴンである。
　ところで、加工ローラ４の周縁部（本実施形態では、側面４１）のうち、変形対象部位９１に近い半円弧状領域を板材側領域、変形対象部位９１から遠い半円弧状領域を反板材側領域と定義したとき、冷却装置６は、加工ローラ４の反板材側領域に向かって冷却ガスを吹き付けることが望ましい。この構成であれば、冷却ガスによる板材９の温度低下（板材９の間接的な冷却）を効果的に抑制することができる。加工ローラ４の周縁部における冷却ガスが吹き付けられる位置は、反板材側領域を三等分したときの中央部内にあることがより望ましい。
　本実施形態では、冷却装置６が、加工ローラ４に対して加工ローラ４の回転方向と逆向きに冷却ガスを吹き付ける。より詳しくは、冷却装置６は、冷却ガスを噴射するノズル６２と、ノズル６２に冷却ガスを導くチューブ６１と、チューブ６１に冷却ガスを送り込む図略の送風機（例えば、コンプレッサーまたはブロア）を含む。本実施形態では、ノズル６２が、図３Ｂにおいて突出片５２の右側（突出片５２から見て加工ローラ４の回転方向の下流側）に、加工ローラ４の最上部近傍に向かって左向きに冷却ガスを噴射するように配置されている。換言すれば、冷却装置６は、加工ローラ４における変形対象部位９１から最も遠い端部近傍に向かって冷却ガスを吹き付ける。ただし、ノズル６２は、例えば、図３Ｂにおいて突出片５２の左側（突出片５２から見て加工ローラ４の回転方向の上流側）に、加工ローラ４の最左部近傍に向かって下向きに冷却ガスを噴射するように配置されていてもよい。
　なお、板材９の上面には、板材９と加工ローラ４の摩擦を低減させるために、粉末などの固体潤滑剤が予め塗布されてもよい。粉末としては、例えば、グラファイトを主成分とする粉末や、窒化ホウ素を主成分とする粉末を用いることができる。あるいは、それらの粉末を混合して使用してもよい。
　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、冷却装置６からの冷却ガスによって加工ローラ４が冷却されるので、加工ローラ４への板材素材の凝着を抑制することができる。しかも、冷却ガスは加工ローラ４に向かって吹き付けられるので、冷却ガスによって板材９が直接的に冷却されることがなく、局所的な加熱による良好な成形性を維持することができる。
　また、本実施形態では、加工ローラ４の回転方向と逆向きに冷却ガスが吹き付けられるので、加工ローラ４の回転を利用して加工ローラ４に対する冷却ガスの相対速度を上昇させることができ、冷却効果を向上させることができる。
　さらに、本実施形態では、加熱器１０が板材９を挟んで加工ローラ４とは反対側に配置されているので、加工中の板材９の形状に拘らずに、加熱器１０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る。これにより、変形対象部位９１を適切に加熱することができる。
　また、本実施形態では、断面台形状の加工ローラ４が用いられ、加工ローラ４の大径部が板材９に点接触し、かつ、加工ローラ４の側面４１と回転軸２１の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となっているので、加工ローラ４の押圧に必要な負荷が過度に上昇することを防止しつつ、板材９における変形対象部位９１よりも外側部分の反り上がりを規制することができる。ここで、この効果を、図８を参照してより詳しく説明する。
　特定条件下では、加工中に、加工ローラ４の押圧によって、図８に示すように、板材９における変形対象部位９１よりも外側部分が加工ローラ４に向かって反り上がる場合がある。図８は、成形初期の場合を示すが、板材９の反り上がりは成形初期に限られない。
　上述したように板材９における変形対象部位９１よりも外側部分が加工ローラ４に向かって反り上がることから、板材９と線接触するような断面が略長方形状の加工ローラを用いた場合には、板材９の反り上がりによって加工ローラの押圧に必要な負荷が過度に上昇する。一方、側面が曲率半径の小さな円弧状に形成された加工ローラを用いた場合には、板材９の反り上がりを規制できない。このため、例えば、加熱器１０が板材９に対して加工ローラと同じ側に配置される場合、あるいは板材９を挟んで加工ローラと反対側に配置される加熱器１０に加えて、板材９に対して加工ローラと同じ側にも加熱器が配置される場合には、板材９における変形対象部位９１よりも外側部分が上側の加熱器と接触するおそれがある。
　これに対し、本実施形態のように、断面台形状の加工ローラ４を用い、その加工ローラ４の軸心４０が側面４１と回転軸２１の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となるように設定されていれば、その角度分だけ板材９の反り上がりを許容することができる。その結果、加工ローラ４の押圧に必要な負荷が過度に上昇することを防止できる。しかも、側面４１によって、側面４１の角度以上の板材９の反り上がりを規制することができる。これにより、板材９の上方に加熱器がある場合でも、板材９における変形対象部位９１よりも外側部分と加熱器との接触を防止することができる。
　ただし、板材９の成形条件によっては、加工ローラ４の断面形状は、略菱形状、長丸状、角丸長方形状などの他の形状であってもよい。なお、断面台形状の加工ローラ４の軸心４０を、加工ローラ４の側面４１と回転軸２１の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となるように設定するという構成は、冷却装置６がなくても、その構成単独で上記の効果を奏し得る。
　＜変形例＞
　図４に示すように、スピニング成形装置１には、加工ローラ４に凝着した板材素材を掻き取るスクレーパ７が設けられていてもよい。例えば、スクレーパ７は、ブラケット７１を介してアーム５の本体５１に取り付けられる。加工ローラ４が断面台形状の場合、スクレーパ７は側面４１の傾斜方向全域（加工ローラ４の頂き面と底面を最短で結ぶ線分上の領域）に線接触してもよいし、側面４１の大径部に近い箇所のみに接触してもよい。スクレーパ７としては、単なる板を用いてもよいし、砥石やサンドペーパなどを用いてもよい。
　この構成によれば、たとえ加工ローラ４へ板材素材が凝着したとしても、その凝着した板材素材を除去することができる。その結果、最終形状の精度（成形精度）を高めることができる。なお、スピニング成形装置１は、冷却装置６を有さずに、スクレーパ７のみを有していてもよい。
　（第２実施形態）
　次に、図５Ａおよび５Ｂ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、本実施形態および後述する第３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。
　本実施形態では、冷却装置６が、アーム５の本体５１に設けられた流路６３と、この流路６３から後退面５３に向かって延びて後退面５３に開口する複数（図例では３つ）の吐出ポート６４を含む。そして、吐出ポート６４を通じて、冷却ガスが加工ローラ４に向かって下向きに吹き付けられる。
　吐出ポート６４は、本実施形態では、加工ローラ４の回転方向に並んでいる。ただし、図６に示すように、吐出ポート６４は、加工ローラ４の軸方向に並んでいてもよい。あるいは、吐出ポート６４は一つだけ設けられていてもよい。
　本実施形態の構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１実施形態で説明したのと同様に、板材９の上面に固体潤滑剤が予め塗布されてもよいことは言うまでもない。
　（第３実施形態）
　次に、図７Ａおよび７Ｂを参照して、本発明の第３実施形態に係るスピニング成形装置を説明する。本実施形態のスピニング成形装置は、前述した冷却装置６の代わりに、潤滑剤供給装置８を備えている。
　本実施形態では、潤滑剤供給装置８が、加工ローラ４上に潤滑剤を供給する。潤滑剤は、潤滑油などの液体潤滑剤であってもよいし、粉末などの固体潤滑剤であってもよい。粉末としては、例えば、グラファイトを主成分とする粉末や、窒化ホウ素を主成分とする粉末を用いることができる。あるいは、それらの粉末を混合して使用してもよい。
　板材９の変形対象部位９１が７００℃以上の高温に加熱される場合は、潤滑剤として固体潤滑剤を用いることが望ましい。この場合、潤滑剤供給装置８は、固体潤滑剤を加工ローラ４上に散布する。板材９の変形対象部位９１を高温に加熱する場合に液体潤滑剤を用いると、液体潤滑剤が不具合を来すおそれがある。これに対し、板材９の変形対象部位９１を高温に加熱する場合に固体潤滑剤を用いれば、高温環境下でも潤滑効果を得ることができる。
　加工ローラ４における潤滑剤が供給される部分は、側面４１の傾斜方向全域（加工ローラ４の頂き面と底面を最短で結ぶ線分上の領域）であってもよいし、側面４１の大径部に近い箇所であってもよい。
　潤滑剤供給装置８は、より詳しくは、潤滑剤を貯留する図略の貯留器と、その貯留器から加工ローラ４に潤滑剤を導く供給管８１を含む。本実施形態では、供給管８１が、図７Ｂにおいて突出片５２の右側（突出片５２から見て加工ローラ４の回転方向の下流側）に、加工ローラ４の最右部近傍に向かって下向きに潤滑剤を吐出するように、換言すれば、潤滑剤の吐出方向が加工ローラ４の回転方向と同じになるように、配置されている。ただし、供給管８１は、例えば、図７Ｂにおいて突出片５２の左側（突出片５２から見て加工ローラ４の回転方向の上流側）に、加工ローラ４の最上部近傍に向かって右向きに潤滑剤を吐出するように配置されていてもよい。
　本実施形態では、潤滑剤によって板材９と加工ローラ４間の摩擦が低減するため、加工ローラ４への板材素材の凝着を抑制することができる。また、本実施形態では、潤滑剤が加工ローラ４上に供給されるため、潤滑剤供給による板材９の温度低下を低減することができ、局所的な加熱による良好な成形性を維持することができる。
　なお、本実施形態のように潤滑剤供給装置８が採用された場合でも、第１実施形態で説明したのと同様に、板材９の上面に固体潤滑剤が予め塗布されてもよい。
　＜変形例＞
　潤滑剤供給装置８は、加工ローラ４と板材９の間に潤滑剤を供給するように構成されていてもよい。例えば、図７Ｂにおいて、供給管８１が、加工ローラ４の最下部近傍に向かって左向きに潤滑剤を吐出するように配置されていてもよい。
　また、図５Ａおよび図６に示す構成と同様に、潤滑剤供給装置８が、供給管８１の代わりに、アーム５の本体５１に設けられた流路６３と、この流路６３から後退面５３に向かって延びて後退面５３に開口する１つまたは複数の吐出ポート６４を含んでもよい。
　また、潤滑剤供給装置８が第１または第２実施形態で説明した冷却装置６と組み合わせ可能であることは言うまでもない。潤滑剤供給装置８を冷却装置６と組み合わせれば、加工ローラ４への板材素材の凝着をより効果的に抑制することができる。
　さらには、潤滑剤供給装置８に加えて、図４に示すスクレーパ７が採用されてもよいし、潤滑剤供給装置８、冷却装置６およびスクレーパ７の全てが採用されてもよい。
　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。
　１　　スピニング成形装置
　１０　加熱器
　２１　回転軸
　２２　受け治具
　４　　加工ローラ
　４１　側面
　６　　冷却装置
　７　　スクレーパ
　８　　潤滑剤供給装置
　９　　板材
　９１　変形対象部位

Claims (10)

  1. 　成形されるべき板材の中心部を支持する受け治具と、
    　前記受け治具が取り付けられた回転軸と、
    　前記板材における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と、
    　前記変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工ローラと、
    　前記加工ローラに向かって冷却ガスを吹き付ける冷却装置と、
    を備える、スピニング成形装置。
  2. 　前記冷却装置は、前記加工ローラの回転方向と逆向きに前記冷却ガスを吹き付ける、請求項１に記載のスピニング成形装置。
  3. 　前記加工ローラの周縁部のうち、前記変形対象部位に近い半円弧状領域を板材側領域、前記変形対象部位から遠い半円弧状領域を反板材側領域と定義したとき、
    　前記冷却装置は、前記加工ローラの前記反板材側領域に向かって前記冷却ガスを吹き付ける、請求項１または２に記載のスピニング成形装置。
  4. 　前記加工ローラ上または前記加工ローラと前記板材の間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置をさらに備える、請求項１～３の何れか一項に記載のスピニング成形装置。
  5. 　前記加熱器は、前記変形対象部位を７００℃以上に加熱するものであり、
    　前記潤滑剤は、前記加工ローラ上に散布される固体潤滑剤である、請求項４に記載のスピニング成形装置。
  6. 　成形されるべき板材の中心部を支持する受け治具と、
    　前記受け治具が取り付けられた回転軸と、
    　前記板材における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と、
    　前記変形対象部位を押圧して前記板材を変形させる加工ローラと、
    　前記加工ローラ上または前記加工ローラと前記板材の間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置と、
    を備える、スピニング成形装置。
  7. 　前記加熱器は、前記変形対象部位を７００℃以上に加熱するものであり、
    　前記潤滑剤は、前記加工ローラ上に散布される固体潤滑剤である、請求項６に記載のスピニング成形装置。
  8. 　前記加工ローラは、前記回転軸から遠ざかる方向に向かって縮径する断面台形状の形状を有し、前記加工ローラの軸心が、前記加工ローラの大径部が前記板材に点接触し、かつ、前記加工ローラの側面と前記回転軸の径方向とのなす角度が１度以上３０度以下となるように、設定されている、請求項１～７の何れか一項に記載のスピニング成形装置。
  9. 　前記加工ローラに凝着した板材素材を掻き取るスクレーパをさらに備える、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。
  10. 　前記加熱器は、前記板材を挟んで前記加工ローラと反対側に配置されている、請求項１～９の何れか一項に記載のスピニング成形装置。
PCT/JP2015/000056 2014-02-04 2015-01-08 スピニング成形装置 WO2015118795A1 (ja)

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