特開 2024-156455 インクリメンタル成形装置及びインクリメンタル成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156455

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】インクリメンタル成形装置及びインクリメンタル成形方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/18 20060101AFI20241029BHJP

   B21D 22/06 20060101ALI20241029BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

B21D22/18

B21D22/06

B21D22/26 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070932

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】阿部 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 毅

(72)【発明者】

【氏名】黒川 有未

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA07

4E137AA10

4E137BB01

4E137CA05

4E137CA24

4E137DA13

4E137EA16

4E137GA01

4E137GA17

4E137HA07

(57)【要約】

【課題】被加工板の板厚減少を抑えながら表面性状の向上を図ることができるインクリメンタル成形装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一部が凸曲面状をなすとともに被加工板の板厚方向一方側に対向配置される型面を有する受け型と、可撓性のある材料から形成されているとともに、被加工板を板厚方向他方側から覆うように被加工板に積層されるカバーシートと、型面の一部に対して被加工板及びカバーシートを固定する固定部と、カバーシートの外周縁部を保持するとともに受け型に対して板厚方向に相対移動可能に設けられたシート保持部と、カバーシートにおける板厚方向他方側の表面を押圧可能な成形工具と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一部が凸曲面状をなすとともに被加工板の板厚方向一方側に対向配置される型面を有する受け型と、
可撓性のある材料から形成されているとともに、前記被加工板を前記板厚方向他方側から覆うように前記被加工板に積層されるカバーシートと、
前記型面の一部に対して前記被加工板及び前記カバーシートを固定する固定部と、
前記カバーシートの外周縁部を保持するとともに前記受け型に対して前記板厚方向に相対移動可能に設けられたシート保持部と、
前記カバーシートにおける前記板厚方向他方側の表面を押圧可能な成形工具と、
を備えるインクリメンタル成形装置。

【請求項2】

前記固定部は、前記受け型から前記板厚方向他方側に突出するとともに前記被加工板及び前記カバーシートを前記板厚方向に貫通している請求項１に記載のインクリメンタル成形装置。

【請求項3】

前記固定部は、前記型面における前記前板厚方向他方側に最も突出する部分に前記被加工板及び前記カバーシートを固定する請求項１に記載のインクリメンタル成形装置。

【請求項4】

可撓性のある材料から形成されているとともに、前記板厚方向一方側から前記被加工板を覆うように前記被加工板に積層される押さえシートをさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載のインクリメンタル成形装置。

【請求項5】

前記シート保持部は、前記カバーシートとともに前記押さえシートの外周縁部を保持しており、
前記固定部は、前記被加工板及び前記カバーシートとともに前記押さえシートを固定している請求項４に記載のインクリメンタル成形装置。

【請求項6】

請求項１に記載のインクリメンタル成形装置を用いたインクリメンタル加工方法であって、
前記受け型と前記カバーシートとの間に前記被加工板を配置して、前記固定部によって前記被加工板及び前記カバーシートとを固定するワークセット工程と、
前記成形工具によって前記カバーシートの前記表面を押圧する押圧工程と、
を含むインクリメンタル成形方法。

【請求項7】

前記ワークセット工程の前に、前記被加工板に対して曲げ加工を行う予備加工工程をさらに含む請求項６に記載のインクリメンタル成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インクリメンタル成形装置及びインクリメンタル成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１にはインクリメンタル成形装置が開示されている。この装置は、加工対象となる被加工板の外周縁部を保持する枠状の治具と、被加工板の板厚方向の両側から該被加工板を押圧する成形工具と、を備えている。この装置による加工が施されることによって、被加工板は任意の曲面形状に成形される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－１３２３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで上記のインクリメンタル成形装置は、被加工板の外周縁部の全周を治具で固定した状態で当該被加工板を押圧する構成とされている。そのため、被加工板は張出成形されることになり、不用意な板厚減少や破断が生じてしまう可能性があった。
また、被加工板には直接的に成形工具が接触する。そのため、被加工板に成形工具の接触痕が形成されてしまう結果、表面性状が悪化する場合があった。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、被加工板の板厚減少を抑えながら表面性状の向上を図ることができるインクリメンタル成形装置及びインクリメンタル成形方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係るインクリメンタル成形装置は、少なくとも一部が凸曲面状をなすとともに被加工板の板厚方向一方側に対向配置される型面を有する受け型と、可撓性のある材料から形成されているとともに、前記被加工板を前記板厚方向他方側から覆うように前記被加工板に積層されるカバーシートと、前記型面の一部に対して前記被加工板及び前記カバーシートを固定する固定部と、前記カバーシートの外周縁部を保持するとともに前記受け型に対して前記板厚方向に相対移動可能に配置されたシート保持部と、前記カバーシートにおける前記板厚方向他方側の表面を押圧可能な成形工具と、を備える。

【0007】

本開示に係るインクリメンタル成形方法は、上記のインクリメンタル成形装置を用いたインクリメンタル加工方法であって、前記受け型と前記カバーシートとの間に前記被加工板を配置して、前記固定部によって前記被加工板及び前記カバーシートとを固定するワークセット工程と、前記成形工具によって前記カバーシートの前記表面を押圧する押圧工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示のインクリメンタル成形装置及びインクリメンタル成形方法によれば、被加工板の板厚減少を抑えながら表面性状の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第一実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す模式的な縦断面図であって、被加工板の成形前の状態を示す図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す平面図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るインクリメンタル成形方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】本開示の第一実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す模式的な縦断面図であって、被加工板の成形後の状態を示す図である。

【図5】本開示の第二実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す模式的な縦断面図であって、被加工板の成形前の状態を示す図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す模式的な縦断面図であって、被加工板の成形前の状態を示す図である。

【図7】本開示の第三実施形態に係るインクリメンタル成形方法の手順を示すフローチャートである。

【図8】本開示の第三実施形態に係るインクリメンタル成形方法において、予備加工工程を実施した後の被加工板及びカバーシートの縦断面図である。

【図9】本開示の第三実施形態に係るインクリメンタル成形装置の概略構成を示す模式的な縦断面図であって、被加工板の成形後の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図１～図３を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態のインクリメンタル成形装置１は、加工対象物となる被加工板１００に対してインクリメンタル成形をするための装置である。
被加工板１００は例えば航空部品等の曲面形状を有する部品を成形するための金型の材料である。当該被加工板１００にインクリメンタル成形が施されることで上記の金型を得ることができる。

【0011】

インクリメンタル成形装置１では、加工前の被加工板１００は平板状をなしており、その板厚方向が上下方向に一致するように配置されている。本実施形態では、被加工板１００の板厚方向一方側を下方、板厚方向他方側を上方と称する。また、板厚方向他方側となる上方を向く被加工板１００の上面が第一板面１０１とされており、板厚方向一方側となる下方を向く被加工板１００の下面が第二板面１０２とされている。

【0012】

＜インクリメンタル成形装置の全体構成＞
図１及び図２に示すように、インクリメンタル成形装置１は、基板１０、受け型２０、固定部３０、ガイドバー４０、シート保持部５０、バランス機構６０、カバーシート７０、押さえシート８０、及び成形工具９０を備えている。

【0013】

＜基板＞
基板１０は、インクリメンタル成形装置１の土台となる板材であって、例えば床面上で水平方向に延びるように配置されている。

【0014】

＜受け型＞
受け型２０は、基板１０の上方を向く上面に設けられている。受け型２０は基板１０の上面に一体に固定されている。受け型２０は、平面視（被加工板１００の板厚方向視）で例えば四角形状をなしており、鉛直方向に延びる軸線Ｏを中心として上下方向に延びている。

【0015】

受け型２０は、型面２１を有している。型面２１は受け型２０の上端に形成されている。型面２１は、上方に向かって凸となる凸曲面状をなしている。即ち、型面２１は、受け型２０の外周面から上方に向かうに従って軸線Ｏに近づくように湾曲し、軸線Ｏ位置にて頂部を形成する凸曲面とされている。型面２１は、上方に最も突出する部分である頂部を有した構成とされている。型面２１は半球状をなしている。被加工板１００は、受け型２０の上方で型面２１と対向するように配置される。

【0016】

＜固定部＞
固定部３０は、型面２１上に被加工板１００を固定する役割を有する。固定部３０は、型面２１における最も上方に位置する部分に被加工板１００を固定する。
本実施形態の固定部３０は、型面２１の中央となる軸線Ｏ位置から上方に向かって棒状に突出している。固定部３０は、軸線Ｏに沿って延びる円柱状をなしている。

【0017】

固定部３０は、型面２１上に対向配置された被加工板１００を上下方向に貫通している。被加工板１００には固定部３０を上下方向に貫通させるための貫通孔１０３が形成されている。固定部３０が貫通孔１０３に挿通されることで、被加工板１００の型面２１に対する水平方向への移動が規制される。インクリメンタル成形を行う前段階では、被加工板１００は固定部３０の周縁のみで型面２１に接触している。

【0018】

＜ガイドバー＞
ガイドバー４０は、上下方向に延びる棒状の部材であって下端が基板１０上に固定されている。本実施形態では、受け型２０を周囲から囲うように複数（計４つ）のガイドバー４０が設けられている。ガイドバー４０は、軸線Ｏから該軸線Ｏの径方向に離間した位置にそれぞれ軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数が設けられている。ガイドバー４０は、平面視で矩形の頂点となる位置にそれぞれ設けられている。

【0019】

＜シート保持部＞
シート保持部５０は、複数のガイドバー４０によって上下方向に案内可能に配置された枠型をなす部材である。シート保持部５０は、カバーシート７０を保持する枠割を有する。
シート保持部５０は、第一枠体５１及び第二枠体５２を有している。

【0020】

第一枠体５１は、水平方向に延びる枠型をなす部材であって、平面視で矩形状をなしている。第一枠体５１は、上記４つのガイドバー４０が頂点として形成される矩形に対応した形状をなしている。第一枠体５１における平面視矩形状の角部には、上下方向に貫通するガイド孔５１ａがそれぞれ形成されている。計４つのガイド孔５１ａにはそれぞれ対応するガイドバー４０が上下方向に貫通している。これによって、第一枠体５１はガイドバー４０の延びる方向である上下方向に移動可能とされている。

【0021】

第二枠体５２は、第一枠体５１同様、水平方向に延びる枠型をなす部材であって、平面視で第一枠体５１よりも小さい矩形状をなしている。第二枠体５２の外周の寸法は第一枠体５１の外周の寸法よりも小さく、第二枠体５２の内周の寸法は第一枠体５１の内周の寸法よりも小さい。
第二枠体５２は、第一枠体５１と姿勢を揃えた状態で第一枠体５１上に配置されている。第二枠体５２は上下方向に延びるボルト５２ａを介して第一枠体５１に対して複数個所で固定されている。

【0022】

第一枠体５１及び第二枠体５２の内周側の領域は、平面視で受け型２０よりも広く形成されている。即ち、第一枠体５１及び第二枠体５２の内周の寸法は、受け型２０の外周面の周方向の寸法よりも大きい。これによって、シート保持部５０は、受け型２０に対して該受け型２０の上下方向にわたって上下方向に相対移動可能とされている。

【0023】

＜バランス機構＞
バランス機構６０は、シート保持部５０における上下方向位置、即ち、受け型２０に対する上下方向の相対位置を、任意の位置に留まらせる役割を有する。これによって、シート保持部５０に外力が作用しない状態では、該シート保持部５０は任意の上下方向位置で移動することなくその上下方向位置が保持される。

【0024】

バランス機構６０は、支柱６１、ローラ６２、吊り紐６３及びウェイト６４を有する。
支柱６１は、基板１０におけるシート保持部５０よりも軸線Ｏから見て外方の位置に設けられている。支柱６１は上下方向に延びる柱状をなしており、下端が基板１０上に固定されている。

【0025】

ローラ６２は支柱６１の上端に、水平方向に延びる回転軸線回りに回動可能に設けられている。ローラ６２の回転軸線に直交する水平方向にシート保持部５０が位置している。
吊り紐６３は、一端がシート保持部５０の外周部に固定されており、ローラ６２に巻きかけられている。

【0026】

ウェイト６４は、吊り紐６３の他端に固定されており、支柱６１におけるシート保持部５０とは反対側に設けられている。ウェイト６４の重量は、シート保持部５０及び該シート保持部５０によって保持されるカバーシート７０を合わせた重量と同等とされている。ウェイト６４の重量とシート保持部５０及びカバーシート７０との重量とが釣り合うことによって、シート保持部５０は任意の上下方向位置に安定して保持される。

【0027】

＜カバーシート＞
カバーシート７０は水平方向に延びるシート状の部材である。本実施形態のカバーシート７０は、シート保持部５０同様、平面視で矩形状をなしている。カバーシート７０は、可撓性のある材料によって形成されている。カバーシート７０は、例えば、被加工板１００と同様の金属材料、被加工板１００よりも剛性の低い金属材料、ゴム等によって形成されている。また、カバーシート７０は、被加工板１００よりも剛性の高い材料から形成されていてもよい。

【0028】

カバーシート７０の外周縁部は、シート保持部５０によって外周縁部の周方向全域にわたって固定されている。即ち、カバーシート７０の外周縁部は、シート保持部５０の第一枠体５１と第二枠体５２とによって上下方向から挟持されるようにしてシート保持部５０に一体に固定されている。第一枠体５１と第二枠体５２との間隔をボルト５２ａによって調整することによって、カバーシート７０の厚みに応じて適切な挟持力によりカバーシート７０が固定・保持されている。

【0029】

このようにカバーシート７０がシート保持部５０によって保持されることで、シート保持部５０の内周側の領域の全域にカバーシート７０が水平面に沿って張られた状態となる。
カバーシート７０の上方側の表面である上面は、成形工具９０が上方から接触する被押圧面７１とされている。
カバーシート７０の下方側の表面である下面は、被加工板１００の第一板面１０１全域が板厚方向に積層されるように当接する当接面７２とされている。カバーシート７０は、被加工板１００の第一板面１０１の全域を上方から覆っている。被加工板１００は、カバーシート７０と型面２１とによって挟み込まれた配置状態とされている。

【0030】

カバーシート７０の中央部には、被加工板１００同様、上下方向に貫通する貫通孔７３が形成されている。カバーシート７０の貫通孔７３は、平面視で被加工板１００の１０３と同様の位置に形成されている。そのため、被加工板１００を貫通する固定部３０は併せてカバーシート７０の貫通孔７３を上下方向に貫通する。これによって、カバーシート７０は被加工板１００とともに水平方向の移動が規制される。

【0031】

＜成形工具＞
図１に示すように、成形工具９０はシート保持部５０及びカバーシート７０の上方に配置されており、下端部によってカバーシート７０を押圧する構成とされている。成形工具９０は、予め入力されたプログラムに基づいて、カバーシート７０の全域にわたって上方から下方に向かって押圧するように移動する。

【0032】

＜インクリメンタル成形方法の手順＞
次に上記構成のインクリメンタル成形装置１によるインクリメンタル成形の手順について説明する。本実施形態のインクリメンタル成形方法は、図３に示すように、ワークセット工程Ｓ１及び押圧工程Ｓ２を含む。

【0033】

まず、ワークセット工程においてインクリメンタル成形装置１に被加工板１００をセットする（ステップＳ１）。被加工板１００をセットする際には、シート保持部５０を受け型２０よりも上方に配置させた状態で、シート保持部５０によって保持されたカバーシート７０と型面２１との間に被加工板１００を挿入する。そして、被加工板１００の貫通孔１０３に固定部３０を挿入し、被加工板１００を型面２１上に配置する。次いで、シート保持部５０を下降させることでカバーシート７０の貫通孔７３に固定部３０を挿入させ、カバーシート７０の当接面７２に被加工板１００の第一板面１０１全体を積層させる。このようにして被加工板１００を型面２１とカバーシート７０とによって挟み込んだ状態とさせることでワークセット工程が完了する（図１参照）。

【0034】

ワークセット工程の後に押圧工程を実施する（ステップＳ２）。押圧工程では、成形工具９０によってカバーシート７０の被押圧面７１を押圧する。成形工具９０は、カバーシート７０の被押圧面７１における型面２１の頂部に対応する水平方向位置を起点として、円運動を行うようにしてカバーシート７０の外周側に向かって移動しながらカバーシート７０を押圧する。即ち、成形工具９０は軸線Ｏの径方向内側から径方向外側に向かうように軸線Ｏを中心として公転しながら押圧加工を行う。

【0035】

これによって、カバーシート７０及び当該カバーシート７０に積層された被加工板１００が、型面２１の形状に従うように径方向内側から径方向外側に向かって徐々に変形していく。この際、被加工板１００の第二板面１０２は、型面２１に対して径方向内側から径方向外側に徐々に接触していく。そして、最終的には型面２１に対応した形状の被加工板１００を得ることができる（図４参照）。

【0036】

＜作用効果＞
以上のように本実施形態のインクリメンタル成形装置１によれば、成形工具９０によって直接的に被加工板１００を押圧するのではなく、カバーシート７０を介して間接的に被加工板１００を押圧する構成とされている。即ち、成形工具９０と被加工板１００との間には緩衝材としてのカバーシート７０が介在することになるため、成形工具９０の下端が被加工板１００に直接的に接触することはない。そのため、成形工具９０による押圧時に成形工具９０の形状が被加工板１００に転写されてしまうことを抑制することができる。これによって、良好な表面性状の被加工板１００を得ることができ、即ち、加工精度の向上を図ることができる。

【0037】

また、被加工板１００にはカバーシート７０を介して押圧力が伝達されることで、被加工板１００の変形はカバーシート７０と型面２１とによって挟み込まれるようにして絞られた絞り変形となる。
ここで被加工板１００を直接的に成形工具９０で押圧した場合には、被加工板１００が成形工具９０によって延ばされる張出成形となる。この場合、被加工板１００の板厚が不用意に減少してしまう場合があり、その結果、被加工板１００が破断してしまうおそれがある。
これに対して本実施形態では、上述のように被加工板１００の変形は絞り変形となるため、板厚が不用意に減少してしまうことを抑制することができる。したがって、成型時の被加工板１００の破断を回避することが可能となる。

【0038】

また、本実施形態では、受け型２０上に一体に設けられた固定部３０が被加工板１００及びカバーシート７０が貫通することで、これら被加工板１００及びカバーシート７０が型面２１上に固定されている。よって、他の固定治具等を設けずとも、受け型２０に対する被加工板１００等の位置決め及び固定を容易に行うことができる。よって、被加工板１００をインクリメンタル成形装置１にセットするときの作業性を向上させることが可能となる。

【0039】

さらに固定部３０は型面２１における頂部に設けられているため、当該固定部３０を起点とした成形工具９０の押圧によって、被加工板１００に絞り加工と同様の変形を円滑に与えることができる。なお、被加工板１００における型面２１の頂部に対応する箇所には加工を施す必要がなく、即ち、成形工具９０によって加工が施されるのは型面２１の頂部以外の領域であるため、固定部３０の存在によって成形加工が妨げられることはない。したがって、成形加工を円滑に行うことができる。

【0040】

＜第二実施形態＞
次に第二実施形態のインクリメンタル成形装置１について図５及び図６を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0041】

第二実施形態のインクリメンタル成形装置１は、押さえシート８０をさらに備えている点で第一実施形態と相違する。
押さえシート８０は、受け型２０とカバーシート７０との間に介在されている。押さえシート８０はカバーシート７０と同様、水平方向に延びるシートであって、外周縁部がシート保持部５０によって固定されている。

【0042】

押さえシート８０は、被加工板１００やカバーシート７０と同様の材料で形成されていてもよいし、例えば、ゴム等のカバーシート７０よりも剛性の低い材料で形成されていてもよい。

【0043】

即ち、押さえシート８０の外周縁部はカバーシート７０に下方から積層された状態で、当該カバーシート７０とともに第一枠体５１と第二枠体５２とによって外周全域で挟み込まれている。これによって押さえシート８０はカバーシート７０同様、シート保持部５０に一体に固定されている。
押さえシート８０の上面は、被加工板１００の第二板面１０２の全域に接触する押さえ面８１とされている。押さえシート８０の下面は型面２１に接触する型対向面８２とされている。

【0044】

＜作用効果＞
本実施形態では、カバーシート７０に加えて押さえシート８０が設けられていることで、被加工板１００は、図５に示すように、上方からのカバーシート７０と下方からの押さえシート８０とによって上下から挟み込まれた状態となる。そして、このような状態の被加工板１００に第一実施形態同様の成形工具９０による押圧加工が施されることで、被加工板１００を型面２１の形状に応じて変形させることができる。この際、被加工板１００の第二板面１０２は型面２１に対して直接的に接触することはない。

【0045】

本実施形態では、被加工板１００と型面２１との間に押さえシート８０が介在することで、被加工板１００の面外方向への不用意な変形を抑制することができる。即ち、押さえシート８０が型面２１と被加工板１００との間に緩衝板として存在することにより、被加工板１００に対して面外方向への不用意な力が作用してしまうことを抑制することができる。これにより、絞り変形によるしわの発生を抑制することが可能となる。

【0046】

また、本実施形態では、押さえシート８０がカバーシート７０とともにシート保持部５０によって保持された構成とされている。これにより、カバーシート７０と押さえシート８０の相対位置が固定されるため、これらシートが互いにずれてしまうことはない。したがって、不用意なしわの発生をより一層抑制することができる。

【0047】

＜第三実施形態＞
次に第三実施形態のインクリメンタル成形方法について、図７～図９を参照して説明する。第三実施形態では他の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図７に示すように、第三実施形態のインクリメンタル成形方法は、第一実施形態で説明したワークセット工程、押圧工程の前段階として予備加工工程Ｓ０を有する点で、第一実施形態と相違する。

【0048】

即ち、第三実施形態では、第一、第二実施形態で想定した被加工板１００の変形よりもより大きく被加工板１００を変形させることを意図している。
そのため、第三実施形態では、事前に予備加工工程を実施する（ステップＳ０）。予備加工工程では、平板状の被加工板１００に対して、図８に示すように予備加工としての曲げ加工を行う。当該曲げ加工での変形は、被加工板１００の最終形状よりも小さな変形である。

【0049】

このような予備加工（曲げ加工）は、汎用の曲げ加工装置で実施してもよいし、インクリメンタル成形装置１で実施してもよい。インクリメンタル成形装置１で実施する場合、成形工具９０の移動軌跡は、最終的な押圧工程における移動軌跡よりも小さなものとなる。このような成形工具９０による予備加工は、予備加工用のプログラムに基づいて行われる。
また、予備加工工程は、被加工板１００のみに施してもよいし、被加工板１００に積層させたカバーシート７０にも併せて施してもよい。

【0050】

そして、予備加工工程を施した被加工板１００を第一実施形態同様、ワークセット工程Ｓ１、押圧工程Ｓ２を施す。これによって、図９に示すように、被加工板１００に対して大きな変形量を付与した製品を得ることができる。なお、第二実施形態のインクリメンタル成形装置１を用いて、ワークセット工程Ｓ１、押圧工程Ｓ２を行ってもよい。
また、本実施形態の押圧工程Ｓ２では、カバーシート７０を使用せず、被加工板１００のみをシート保持部５０に固定し、成形工具９０で押圧してもよい。

【0051】

ここで被加工板１００の成形後の最終形状の曲率が大きい場合、一度に最終形状までの成形を行ってしまうと、被加工板１００の大きな変形量に基づいて板厚減少やしわが不用意に発生してしまう場合がある。本実施形態のように、最終的な成形の前段階として被加工板１００に予備的な曲げ加工を行うことで、最終成形での変形量を抑えることができる。

【0052】

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0053】

例えば実施形態では型面２１の形状を一様な凸曲面状（半球状）としたがこれに限定されることはない。少なくとも型面２１の一部の領域が凸曲面とされており、頂部が形成されていればよい。また、複数の凸曲面が形成されており、これに伴って複数の頂部を有する構成であってもよい。

【0054】

型面２１に複数の頂部がある場合、これに伴って、複数の頂部に対応する箇所に固定部３０があってもよい。
また、固定部３０は必ずしも型面２１の中央になくともよく、頂部の位置に応じて中央から外れた位置に設けられていてもよい。

【0055】

固定部３０は実施形態の構成に限定されることはなく、型面２１上に被加工板１００、カバーシート７０や押さえシート８０を固定できるものであれば、他の構成であってもよい。例えば、カバーシート７０の上方からカバーシート７０、被加工板１００、押さえシート８０を押圧することでこれらを固定する押圧機構を用いてもよい。この場合、カバーシート７０、被加工板１００、押さえシート８０には貫通孔７３、８３、１０３を形成する必要がないといった利点がある。

【0056】

実施形態では、被加工板１００の板厚方向を上下方向に一致させたがこれに限定されることはない。板厚方向が例えば水平方向に一致していてもよいし、上下方向及び水平方向に傾斜する斜め方向に一致していてもよい。さらに、上下方向が実施形態とは逆であってもよい。これに応じて、インクリメンタル成形装置１も適宜の姿勢で配置させることができる。

【0057】

さらに、バランス機構６０は、実施形態の構造に限られることはなく、例えばシート保持部５０の重量に対して下方から付勢するバネ部材等の弾性機構を採用してもよい。
また、バランス機構６０を設けることなく、例えばシート保持部５０を図示しない駆動によって上下方向に任意に昇降させる構成としてもよい。この場合、シート保持部５０の昇降と成形工具９０の上下移動を同期させる構成としてもよい。

【0058】

＜付記＞
各実施形態に記載のインクリメンタル成形装置１及びインクリメンタル成形方法は、例えば以下のように把握される。

【0059】

（１）第一の態様に係るインクリメンタル成形装置１は、少なくとも一部が凸曲面状をなすとともに被加工板１００の板厚方向一方側に対向配置される型面２１を有する受け型２０と、可撓性のある材料から形成されているとともに、前記被加工板１００を前記板厚方向他方側から覆うように前記被加工板１００に積層されるカバーシート７０と、前記型面２１の一部に対して前記被加工板１００及び前記カバーシート７０を固定する固定部３０と、前記カバーシート７０の外周縁部を保持するとともに前記受け型２０に対して前記板厚方向に相対移動可能に配置されたシート保持部５０と、前記カバーシート７０における前記板厚方向他方側の表面を押圧可能な成形工具９０と、を備える。

【0060】

これにより、被加工板１００の外周縁部が固定されておらず、さらに、カバーシート７０を介して成形工具９０の押圧力が被加工板１００に伝達されることで、被加工板１００の変形は張出変形ではなく、絞り変形となる。これにより、被加工板１００の板厚減少を抑制することができる。
さらに、成形工具９０が被加工板１００に直接的に当接しないため、工具の形状が被加工板１００に転写することを抑制できる。

【0061】

（２）第二の態様に係るインクリメンタル成形装置１は、前記固定部３０は、前記受け型２０から前記板厚方向他方側に突出するとともに前記被加工板１００及び前記カバーシート７０を前記板厚方向に貫通している（１）に記載のインクリメンタル成形装置１である。

【0062】

これによって、受け型２０に対して被加工板１００の位置決め及び固定を容易に行うことができる。

【0063】

（３）第三の態様に係るインクリメンタル成形装置１は、前記固定部３０は、前記型面２１における前記前板厚方向他方側に最も突出する部分に前記被加工板１００及び前記カバーシート７０を固定する（１）又は（２）に記載のインクリメンタル成形装置１である。

【0064】

これにより、固定部３０を起点として被加工板１００に絞り加工と同様の変形を円滑に与えることができる。また、被加工板１００における型面２１の最も突出する部分に対応する箇所には加工を施す必要がないため、成形加工が妨げられることはない。

【0065】

（４）第四の態様に係るインクリメンタル成形装置１は、可撓性のある材料から形成されているとともに、前記板厚方向一方側から前記被加工板１００を覆うように前記被加工板１００に積層される押さえシート８０をさらに備える（１）から（３）のいずれかに記載のインクリメンタル成形装置１である。

【0066】

被加工板１００と型面２１との間に押さえシート８０が介在することで、被加工板１００の面外方向への変形を抑制することができる。これにより、絞り変形によるしわの発生を抑制することができる。

【0067】

（５）第五の態様に係るインクリメンタル成形装置１は、前記シート保持部５０は、前記カバーシート７０とともに前記押さえシート８０の外周縁部を保持しており、前記固定部３０は、前記被加工板１００及び前記カバーシート７０とともに前記押さえシート８０を固定している（４）に記載のインクリメンタル成形装置１である。

【0068】

これによって、被加工板１００を挟み込むカバーシート７０、押さえシート８０の相対位置が固定されるため、これらシートが互いにずれてしまうことはない。したがって、不用意なしわの発生をより一層抑制することができる。

【0069】

（６）第六の態様に係るインクリメンタル成形方法は、（１）から（５）のいずれかに記載のインクリメンタル成形装置１を用いたインクリメンタル加工方法であって、前記受け型２０と前記カバーシート７０との間に前記被加工板１００を配置して、前記固定部３０によって前記被加工板１００及び前記カバーシート７０とを固定するワークセット工程と、前記成形工具９０によって前記カバーシート７０の前記表面を押圧する押圧工程と、を含むインクリメンタル成形方法である。

【0070】

これによって、被加工板１００の板厚減少を抑制しながら、工具の形状が被加工板１００に転写することを抑制できる。

【0071】

（７）第七の態様に係るインクリメンタル成形方法は、前記ワークセット工程の前に、前記被加工板１００に対して曲げ加工を行う予備加工工程をさらに含む（６）に記載のインクリメンタル成形方法である。

【0072】

最終形状の曲率が大きい場合には、一度に成形を行うと大きな変形に基づく板厚減少やしわが発生してしまう場合がある。本成形の前段階として被加工板１００に曲げ加工を行うことで、本成形での変形量を抑え、上記不利益を解消することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ インクリメンタル成形装置
１０ 基板
２０ 受け型
２１ 型面
３０ 固定部
４０ ガイドバー
５０ シート保持部
５１ 第一枠体
５１ａ ガイド孔
５２ 第二枠体
５２ａ ボルト
６０ バランス機構
６１ 支柱
６２ ローラ
６３ 吊り紐
６４ ウェイト
７０ カバーシート
７１ 被押圧面
７２ 当接面
７３ 貫通孔
８０ 押さえシート
８１ 押さえ面
８２ 型対向面
８３ 貫通孔
９０ 成形工具
１００ 被加工板
１０１ 第一板面
１０２ 第二板面
１０３ 貫通孔
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】