特許 7182847 成形方法および成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】成形方法および成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 31/06 20060101AFI20221128BHJP

   B21D 37/02 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

B21D31/06

B21D37/02 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2016192298

(22)【出願日】2016-09-29

(65)【公開番号】P2018051612

(43)【公開日】2018-04-05

【審査請求日】2019-08-23

【審判番号】

【審判請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000125369

【氏名又は名称】学校法人東海大学

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】河野 亮

(72)【発明者】

【氏名】池田 陽介

(72)【発明者】

【氏名】太田 高裕

【合議体】

【審判長】刈間 宏信

【審判官】鈴木 貴雄

【審判官】中里 翔平

(56)【参考文献】

【文献】特開平２－１２７９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－６４１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第８２／０３１９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１３０３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－６１９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B21D 31/06

B21D 37/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被成形材を圧子の打撃面で繰り返して打撃することで、前記被成形材を湾曲させる成形方法であって、
前記打撃面が長軸と短軸を有する、前記打撃面の周縁に連なる各角部に角Ｒが設けられる前記圧子を用い、
前記被成形材の曲率半径を小さくしたい特定方向と前記長軸とが直交する姿勢とされた前記圧子で、前記被成形材を打撃し、
それぞれの前記長軸が前記特定方向と直交する姿勢を保つように、複数の前記圧子を平面視して、マトリックス状に配列し、かつ、前記配列の状態を維持しながら複数の前記圧子を移動させて前記被成形材を打撃する、ことを特徴とする成形方法。

【請求項2】

前記特定方向と前記長軸とが直交する姿勢に前記圧子を保ちながら、前記圧子を前記被成形材の平面方向に移動することで、前記被成形材の所定領域を成形する、請求項１に記載の成形方法。

【請求項3】

前記角Ｒは、前記短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと、前記長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙと、を備え、
前記角Ｒｘが０．８～８ｍｍであり、前記角Ｒｙが０．５～２ｍｍである、請求項１または請求項２に記載の成形方法。

【請求項4】

被成形材を圧子の打撃面で繰り返して打撃することで、前記被成形材を湾曲させる成形装置であって、
それぞれの前記打撃面が長軸と短軸を有する、前記打撃面の周縁に連なる各角部に角Ｒが設けられる複数の前記圧子と、
前記圧子を前記被成形材に対して進退移動が可能に保持する保持体と、を備え、
前記保持体は、
それぞれの前記圧子における前記長軸の向きが揃うように、複数の前記圧子を、平面視して、マトリックス状に配列して保持するとともに、前記配列の状態を維持しながら移動することを特徴とする成形装置。

【請求項5】

前記角Ｒは、前記短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと、前記長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙと、を備え、
前記角Ｒｘが０．８～８ｍｍであり、前記角Ｒｙが０．５～２ｍｍである、請求項４に記載の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピーンフォーミング又はピーニング成形により金属板に塑性変形を生じさせて湾曲させる成形方法及び成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ピーンフォーミングは、金属板にショットと称される鋼球を投射することにより、投射面側に凸状となるように金属板が変形する現象を利用した加工である。例えば特許文献１に記載されるように、ショットの代わりにニードル状の圧子を用いてピーンフォーミングすることも行われている。ニードル圧子を用いると、ショットが周囲に飛散しないようにするための構成や、ショットを回収するための構成を要しなくなるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３８６９７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、従来のニードル圧子は被成形材である金属板を打撃する部分である打撃面が球状をなしているので、図２（ｃ）に矢印で示すように、金属板に付与されるひずみεは打撃部分Ｈの周囲に対して等方的である。このように、ニードル圧子を用いるピーンフォーミングによると変形が等方的になるので、例えば航空機の翼のように翼長方向と翼幅方向の湾曲による曲率半径（曲率）の程度が異なる、異方性を有する成形には、従来のニードル圧子を用いるピーンフォーミングでは対応できない。
クランプにより被成形材にストレスを負荷した状態でピーンフォーミングをすれば、異方性が要求される成形を実現できるが、クランプの作業工数がコストアップの要因となる。

【0005】

以上より、本発明は、格別な作業工数を要することなく、ピーンフォーミングにより異方性を有する変形を実現できる成形方法を提供することを目的とする。
また本発明は、本発明の成形方法を実現するのに好適な成形装置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】

本発明は、被成形材を圧子の打撃面で繰り返して打撃することで、被成形材を湾曲させる成形方法であって、打撃面が長軸と短軸を有する圧子を用い、被成形材の曲率半径を小さくしたい特定方向と長軸とが直交する姿勢とされた圧子で、被成形材を打撃する、ことを特徴とする。

【0007】

本発明において、特定方向と長軸とが直交する姿勢に圧子を保ちながら、圧子を被成形材の平面方向に移動することで、被成形材の所定領域を成形する、ことができる。

【0008】

本発明において、それぞれの長軸が特定方向と直交する姿勢を保つように、複数の圧子を配列し、かつ、複数の圧子で被成形材を打撃する、ことができる。
この場合、複数の圧子は、平面視して、マトリックス状に配列されている、ことが好ましい。

【0009】

本発明において、圧子は、打撃面の周縁に連なる各角部に角Ｒが設けられる、ことが好ましい。
特に、角Ｒが、短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと、長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙと、を備える場合には、角Ｒｘが０．８～８ｍｍであり、角Ｒｙが０．５～２ｍｍである、ことが好ましい。

【0010】

本発明は、被成形材を圧子の打撃面で繰り返して打撃することで、被成形材を湾曲させる成形装置であって、それぞれの打撃面が長軸と短軸を有する複数の圧子と、圧子を被成形材に対して進退移動が可能に保持する保持体と、を備え、保持体は、それぞれの圧子における長軸の向きが揃うように、複数の圧子を配列して保持する、成形装置を提供する。

【0011】

本発明の成形装置において、保持体は、平面視して、マトリックス状に配列された複数の圧子を保持する、ことが好ましい。

【0012】

本発明の成形装置において、圧子は、打撃面の周縁に連なる各角部に角Ｒが設けられる、ことが好ましい。
特に、角Ｒが、短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと、長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙと、を備える場合には、角Ｒｘが０．８～８ｍｍであり、角Ｒｙが０．５～２ｍｍである、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の成形方法によれば、圧子の打撃面が長軸と短軸を有する形状異方性を備えている。したがって、圧子の打撃により生ずるひずみは、長軸に直交する方向の方が短軸に直交する方向に比べて大きくなるので、長軸に直交する方向の変形による曲率半径を小さくできる。つまり、本発明の成形方法によれば、格別な作業工数を要することなく、異方性を有する変形を被成形材に付与できる。

【0014】

また、本発明の成形装置によれば、複数の圧子における長軸の向きが揃っているので、長軸が曲率を小さくしたい方向と直交するように、成形装置の姿勢を保ちながら平面方向に移動させることにより、異方性を有する変形を被成形材に付与できる。しかも、本発明の成形装置を用いることにより、配列された複数の圧子に対応する領域を一度に成形することができるので、高い効率で成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係るピーンフォーミングの概要を説明する図である。

【図2】（ａ）は本実施形態に係るピーニング圧子を示す三面図、（ｂ）は本実施形態のピーニング圧子による塑性ひずみを示す図、（ｃ）は従来のピーニング圧子による塑性ひずみを示す図である。

【図3】本実施形態に係るピーニング圧子を用いてピーンフォーミングする手順を示す図である。

【図4】本実施形態に係るピーニング圧子を用いるピーニング装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のVIｂ-VIｂ線矢視断面図である。

【図5】長軸ＬＡに直交する方向の塑性ひずみ（X-strain）と、短軸ＳＡに直交する方向の塑性ひずみ（Z-strain）と、を解析により求めた結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
本実施形態は、ピーンフォーミングにより金属板からなる被成形材１に異方性を有する変形を施す成形方法に関し、縦と横の寸法が異なる打撃面を有するピーン圧子を用いてピーンフォーミングを行う。
以下、ピーンフォーミングの概要について説明した後に、本実施形態に係るピーン圧子について説明する。

【0017】

［ピーンフォーミングの概要］
本実施形態に係るピーンフォーミングの概要について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係るピーンフォーミングは、図１に示すように、被成形材１の平坦な加工面２に複数のピーン圧子１０を対向して配列するとともに、複数の同じ仕様のピーン圧子１０を被成形材１の加工面２に衝突による打撃と離反、つまり進退移動を繰り返すことにより、被成形材１を変形させる。図１において、進退移動を両矢印で示している。図４も同様である。
ピーンフォーミングにおいて、被成形材１に複数のピーン圧子１０を衝突させると、衝突方向とは逆方向に被成形材１が盛り上がって加工面２が凸に変形する形態と、衝突方向に被成形材１が落ち込んで加工面２が凹に変形する形態とがある。複数のピーン圧子１０が衝突すると微小な塑性変形が累積され、被成形材１の加工面２とその裏面４とで塑性変形量に差が生じる。つまり、加工面２の伸びが裏面４の伸びよりも大きい場合、被成形材１は加工面２が盛り上がり、加工面２の伸びが裏面４の伸びよりも小さい場合、被成形材１は加工面２が落ち込む。つまり、ピーン圧子１０による衝突のエネルギの大小によって変形の形態を制御することができ、エネルギが小さいと加工面２が盛り上がるように変形し凸に湾曲し、エネルギが大きいと加工面２が落ち込むように変形し凹に湾曲する。本発明は、加工面２が凸に変形する場合と加工面２が凹に変形する場合の両者に適用できる。

【0018】

［ピーン圧子１０］
ピーン圧子１０は、図２（ａ）に示すように、圧子本体１１と、圧子支持体１３と、作用部１５と、を備えている。ピーン圧子１０は、金属材料を機械加工することにより一体的に形成することができる。なお、ピーン圧子１０において、圧子本体１１が設けられる側を前、作用部１５が設けられる側を後と定義する。

【0019】

圧子本体１１は、その前端に被成形材１に衝突する打撃面１２を備えている。圧子本体１１は、前端の打撃面１２から圧子支持体１３との接続部分までにわたって横断面の面積が均等な矩形をなしている。圧子本体１１は、長軸ＬＡと短軸ＳＡとを有しており、縦と横の寸法が異なる形状的な異方性を有している。圧子本体１１がこのように打撃面１２を有するのは、圧子本体１１が被成形材１に衝突して付与するひずみεに異方性を付与するためである。
つまり、打撃面１２を有するピーン圧子１０により被成形材１に打撃を加えると、図２（ｂ）に示すように、被成形材１に生ずるひずみεは、短軸ＳＡに直交する方向に比べて長軸ＬＡに直交する方向の方が大きくなる。なお、図２（ｂ）において、ひずみεの大きさは矢印の本数で表している。また、打撃面１２は、平坦な加工面２に対して平行に対向し、平行を保ったままで加工面２を打撃する。

【0020】

圧子本体１１は、図２（ａ）に示すように、打撃面１２の周縁に連なる各角部に丸み、つまり角Ｒ（コーナーアール）が付けられている。打撃面１２に角Ｒを設けることで、被成形材１の打痕を低減できるとともに、急激なひずみの変動を抑えることができる。角Ｒは、短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙを備えるが、それぞれに好ましい範囲が存在する。好ましい範囲については後述する。
圧子本体１１は、長軸ＬＡに沿って形成される打撃面１２の幅方向の両端に角Ｒが設けられているが、短軸ＳＡに沿って形成される打撃面１２は円弧面のみからなる。これは、図２（ａ）が、短軸ＳＡの寸法に対して角Ｒｘが大きい例を示しているからであり、短軸ＳＡの寸法と角Ｒｘによっては、短軸ＳＡの幅方向の両端に角Ｒｘが設けられる、その間が平坦な面を構成することもある。

【0021】

圧子支持体１３は、図２（ａ）に示すように、円柱状の形態を有しており、その前端で圧子本体１１と連なる。
圧子支持体１３は、圧子本体１１を支持するとともに、ピーン圧子１０に必要な質量を付与するために設けられる。ピーン圧子１０は、圧子支持体１３により質量が付与されたことで、被成形材１を打撃すれば塑性変形を生じさせるのに必要なひずみを付与することができる。
圧子支持体１３は、後述するダイ３０に設けられるダイキャビティ３３の内部に挿入され、ダイ３０によってピーン圧子１０が進退移動する方向と直行する方向の変位が規制される。

【0022】

作用部１５は、ピーン圧子１０が進退移動するのに必要な動力が作用する。
作用される動力源は任意であり、圧縮空気による動力、電磁力による動力及び超音波による動力などを用いることができる。

【0023】

本実施形態におけるピーン圧子１０は、圧子本体１１、圧子支持体１３及び作用部１５の三要素を備えているが、これは本発明における一例であり、長軸ＬＡと短軸ＳＡとを有する打撃面１２を備えていれば他の要素は任意である。

【0024】

［成形手順］
次に、ピーン圧子１０を用いて被成形材１を成形する手順について、図３（ａ）を参照して説明する。ここでは、被成形材１の加工面２をＸ軸とＹ軸の二次元座標で特定されるものとし、Ｙ軸方向の変形の程度をＸ軸方向に比べて大きくすることを前提とする。つまり、Ｙ軸に沿う曲率半径ρｙをＸ軸に沿う曲率半径ρｘよりも小さくする。そのために、被成形材１の曲率半径ρｙを小さくしたいＹ軸方向（特定方向）と長軸ＬＡとが直交する姿勢とされたピーン圧子１０で、被成形材１を打撃する。また、ここでは加工面２が凸状になるものとして説明するが、前述したようにピーン圧子１０による打撃力を調整することにより加工面２を凹状になるように被成形材１を変形することもできる。さらに、ここでは理解を容易にするために、一つのピーン圧子１０だけで成形する例を説明するが、後述する成形装置２０のように、所定の姿勢で整列する複数のピーン圧子１０を用いて被成形材１を成形することが効率的である。

【0025】

ピーン圧子１０は、被成形材１において必要とされる加工領域（所定領域）３を加工面２の平面方向に移動しながら被成形材１に打撃を繰り返して加える。ピーン圧子１０による打撃は、被成形材１に対して衝突、離反、衝突、離反…を繰り返すことにより行われる。
ピーン圧子１０は、図３（ａ）に示すように、始点ＳＰから終点ＦＰまで移動することにより、加工領域３を漏れなく成形する。つまり、始点ＳＰからピーン圧子１０の打撃が開始する。この位置は当該二次元座標の（１，１）で表されるものとする。ピーン圧子１０は、始点ＳＰにおいて、その長軸ＬＡが大きな変形を得たいＹ軸と直交（Ｙ⊥ＬＡ）するように配置される。

【0026】

ピーン圧子１０は、位置（１，１）から成形を開始してから、位置（１，２）、位置（１，３）及び位置（１，４）を通過してから位置（１，５）に至る。位置（１，１）～位置（１，５）にわたる直線状の移動の間、ピーン圧子１０はその長軸ＬＡがＹ軸と直交する姿勢を維持する。したがって、ピーン圧子１０が打撃を繰り返しながら位置（１，１）から位置（１，５）まで移動することにより、被成形材１は直線状の移動軌跡Ｌ１を基準にして、Ｙ軸方向に沿う曲率半径ρｙがＸ軸方向に沿う曲率半径ρｘよりも小さくなるように湾曲できる。
なお、図３（ａ）にはピーン圧子１０が位置（１，１）～位置（１，５）にしか示されていないが、例えば、位置（１，１）と位置（１，３）の間、位置（１，３）と位置（１，４）の間においても被成形材１への打撃を行ってもよいし、行わなくてもよい。

【0027】

ピーン圧子１０は、必要な変形が得られる限り、いくつかの移動形態を選択できる。
例えば、ピーン圧子１０は、位置（１，１）から位置（１，５）に達するまでの間、一定の速度で連続的に移動することができる。
また、ピーン圧子１０は、位置（１，１）において所定時間だけ打撃を繰り返した後に、位置（１，２）まで一定の速度で移動した後に移動を停止する。次いで位置（１，２）において所定時間だけ打撃を繰り返した後に、位置（１，３）まで一定の速度で移動した後に移動を停止する。ピーン圧子１０は、以上の動作を位置（１，５）まで繰り返すというように、間欠的な移動を行いながら打撃を行うこともできる。なお、ピーン圧子１０は、上述したように、位置（１，１）と位置（１，２）の間で行うこともできる。

【0028】

位置（１，５）まで移動したピーン圧子１０は、Ｙ軸方向に所定の距離だけ離れた位置（２，５）まで移動し、次いで、位置（２，５）から位置（２，１）まで直線状の移動軌跡Ｌ２に沿って移動しながら被成形材１に打撃を繰り返す。このようにピーン圧子１０は、移動軌跡Ｌ１から移動軌跡Ｌ２にかけて蛇行する。位置（１，５）から位置（２，５）までの移動の間に、被成形材１を打撃してもよいし、打撃をしなくてもよい。
次に、ピーン圧子１０は、Ｙ軸方向に所定の距離だけ離れた位置（３，１）まで移動し、次いで、位置（３，１）から位置（３，５）まで直線状の移動軌跡Ｌ３に沿って移動しながら被成形材１に打撃を繰り返し、以降は同様にして、終点ＦＰである位置（５，５）まで打撃を繰り返しながら移動する。

【0029】

以上のように、ピーン圧子１０は、始点ＳＰから終点ＦＰまで蛇行を繰り返しながら加工領域３の全域にわたって打撃を施す。そうすると、移動軌跡Ｌ１、移動軌跡Ｌ２、移動軌跡Ｌ３、移動軌跡Ｌ４及び移動軌跡Ｌ５のそれぞれにおいて、被成形材１は移動軌跡Ｌ１～移動軌跡Ｌ５のそれぞれを基準にしてＹ軸方向に沿って変形する。したがって、被成形材１の全体としては、移動軌跡Ｌ１～移動軌跡Ｌ５のそれぞれにおける変形が累積する量だけ湾曲させることができる。
移動軌跡Ｌ１～移動軌跡Ｌ５の相互の間隔は、得たい湾曲の程度、被成形材１の仕様などにより適宜設定される。

【0030】

ここでは、ピーン圧子１０がＸ軸に平行な移動軌跡Ｌ１～移動軌跡Ｌ５を移動しながら蛇行する例を示したが、図３（ｂ）に示すように、ピーン圧子１０がＹ軸に平行な移動軌跡を移動しながら蛇行してもよい。また、他の移動軌跡を採用できるが、加工領域３を一筆書きで網羅するように移動することが、成形効率を高くするうえで好ましい。また、以上では、ピーン圧子１０が同じ移動軌跡を一度だけ通過する例を示したが、同じ移動軌跡を複数回通過してもよい。

【0031】

［成形装置］
次に、複数のピーン圧子１０を備える成形装置２０の一例について、図４を参照して説明する。
成形装置２０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、複数のピーン圧子１０と、複数のピーン圧子１０がその内部に保持されるダイ３０と、ダイ３０に装着され複数のピーン圧子１０の軸線周りの回転を規制するガイド４０と、を備える。成形装置２０において、複数のピーン圧子１０は、マトリックス状に配列されている。それぞれのピーン圧子１０は、圧子本体１１の長軸ＬＡの向き列方向Ｎに揃うとともに、短軸ＳＡの向きが行方向Ｍに揃うように、圧子本体１１の姿勢を保って配列されている。なお、ダイ３０とガイド４０が、本発明の成形装置の保持体を構成する。複数のピーン圧子１０は、成形装置２０を平面視して、千鳥配列されている。

【0032】

ダイ３０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、直方体状のダイ本体３１と、ダイ本体３１の表裏を貫通しピーン圧子１０を収容する複数のダイキャビティ３３と、を備える。ダイキャビティ３３は、ピーン圧子１０に対応する数だけ形成される。
ダイキャビティ３３は円形の開口形状を有する。ダイキャビティ３３は、ピーン圧子１０の圧子支持体１３がダイ本体３１に対して小さな負荷で摺動できるように、その開口径が形成されている。
ピーン圧子１０は、ダイキャビティ３３の内部に収容され、被成形材１を打撃する際に、ダイキャビティ３３の内部を進退移動する。複数のダイキャビティ３３は、複数のピーン圧子１０の配列と同様に、成形装置２０を平面視して、千鳥配列されている。次に説明するガイドキャビティ４３も同様である。

【0033】

ガイド４０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、平板状のガイド本体４１と、ガイド本体４１の表裏を貫通する複数のガイドキャビティ４３と、を備える。ガイドキャビティ４３は、ダイキャビティ３３の数及び位置に対応して形成される。
ガイドキャビティ４３は長方形の開口形状を有し、同じ列方向Ｎに属する複数のガイドキャビティ４３はその長軸ＬＡが列方向Ｎに揃っている。ガイドキャビティ４３は、ピーン圧子１０の圧子本体１１がガイド本体４１に対して小さな負荷で摺動できるように、その開口が形成されている。
ピーン圧子１０の圧子本体１１は、被成形材１を打撃する際に、ガイドキャビティ４３から外部に突き出すようにガイドキャビティ４３の内部を前進移動する。外部に突き出した圧子本体１１は、被成形材１を打撃することによる反作用を受けることで後退移動する。

【0034】

成形装置２０により被成形材１を成形するには、ガイド４０の側を被成形材１に対向させる。成形装置２０と被成形材１とは、ガイド４０から突き出す圧子本体１１が被成形材１を打撃できるだけの距離をあけて配置される。なお、ここでは成形装置２０が被成形材１よりも下に配置される例を示しているが、この逆に、被成形材１が成形装置２０よりも下に配置されていてもよい。
図３を参照して説明した一つのピーン圧子１０の移動経路と同様に、成形装置２０を始点（ＳＰ）に配置したならば、曲率半径を小さくしたい方向（Ｙ軸）と長軸ＬＡが直交するのを保ちながら、成形装置２０を終点（ＦＰ）まで移動させる。

【0035】

［角Ｒｘ，角Ｒｙの好ましい範囲］
前述したように、短軸ＳＡに沿って設けられる角Ｒｘと長軸ＬＡに沿って設けられる角Ｒｙに好ましい範囲が存在する。以下、図５を参照して、角Ｒｘと角Ｒｙの好ましい範囲について説明する。角Ｒｘと角Ｒｙは、図２（ａ）に示す通りである。

【0036】

角Ｒｘを４ｍｍ，８ｍｍ，１２ｍｍとした打撃面１２を有するピーン圧子１０を用いて、打撃面１２の短軸ＳＡの方向、つまり長軸ＬＡに直交する方向の塑性ひずみ（X-strain）と、打撃面１２の長軸ＬＡの方向、つまり短軸ＳＡに直交する方向の塑性ひずみ（Z-strain）と、を解析により求めた。なお、解析は、短軸ＳＡを２．８ｍｍ、長軸ＬＡを６．０ｍｍ、角Ｒｙを１ｍｍとし、被加工材を厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金として行われた。また、塑性ひずみ（Plastic strain）は、ピーン圧子１０の中心からの距離（Distance from center/ｍｍ）との関係で求められた。

【0037】

図５（ａ）に解析結果を示す。角Ｒｘが４ｍｍ，８ｍｍ，１２ｍｍのいずれであっても、長軸ＬＡに直交する方向の塑性ひずみ（X-strain）と短軸ＳＡに直交する方向の塑性ひずみ（Z-strain）に差異がある。このように、打撃面１２が長軸ＬＡと短軸ＳＡを有するピーン圧子１０を用いることにより、打撃により生ずるひずみεに異方性が付与される。その中で、角Ｒｘが小さいほどX-strainとZ-strain）の差が大きく、打撃により生ずるひずみεの異方性が顕著となる。一方で、角Ｒｘが小さすぎると、打痕が目立つようになるとともに、ひずみεの変動が急激になる傾向がある。以上の結果及び実験による検証の結果より、角Ｒｘを０．８～８ｍｍの範囲とすることが好ましく、０．８～４ｍｍの範囲とするのがより好ましい。

【0038】

角Ｒｘと同様にして、長軸ＬＡに直交する方向の塑性ひずみ（X-strain）と、短軸ＳＡに直交する方向の塑性ひずみ（Z-strain）と、を解析により求めた。ただし、角Ｒｘを４ｍｍとした。
図５（ｂ）に解析結果を示す。角Ｒｙが１ｍｍ，１．５ｍｍ，２ｍｍのいずれであっても、長軸ＬＡに直交する方向の塑性ひずみ（X-strain）と短軸ＳＡに直交する方向の塑性ひずみ（Z-strain）に差異がある。その中で、角Ｒｙが１ｍｍのものが中心から１．５ｍｍの領域にわたって異方性を生じている。一方、角Ｒｙを２ｍｍにすると短軸ＳＡに直交する方向のひずみが大きくなり中心から１ｍｍの領域に異方性領域が狭まっている。以上の結果及び実験による検証の結果より、角Ｒｙを０．５～２ｍｍの範囲とすることが好ましく、０．５～１ｍｍの範囲とするのがより好ましい。

【0039】

［効 果］
次に、本実施形態における効果を説明する。
本実施形態におけるピーン圧子１０は、打撃面１２が長軸ＬＡと短軸ＳＡを有する形状異方性を備えている。したがって、被成形材１をピーン圧子１０で打撃すると、打撃により生ずるひずみεは長軸ＬＡに直交する方向の方が短軸ＳＡに直交する方向に比べて大きくなるので、格別な作業工数を要することなく、異方性を有する変形を被成形材１に付与できる。

【0040】

次に、成形装置２０は、複数のピーン圧子１０が圧子本体１１の長軸ＬＡが行方向Ｍに沿うとともに、短軸ＳＡが列方向Ｎに沿うように、圧子本体１１の姿勢が揃えられている。したがって、長軸ＬＡが変形を大きくしたい方向と直交するように、成形装置２０の姿勢を維持しながら移動させることにより、変形量に異方性を付与することができる。しかも、成形装置２０を用いることにより、配列されたピーン圧子１０の数に対応する領域を一度に成形することができるので、高い成形効率を得ることができる。

【0041】

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることができる。
例えば、ピーン圧子１０が本実施形態では平坦な加工面２を打撃する例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、凹凸を有する加工面を備える被成形材を成形することもできる。
また、被成形材は任意であり、本発明は塑性加工が生じる金属材料に広く適用できる。

【符号の説明】

【0042】

１ 被成形材
２ 加工面
３ 加工領域
４ 裏面
１０ ピーン圧子
１１ 圧子本体
１２ 打撃面
１３ 圧子支持体
１５ 作用部
２０ 成形装置
３０ ダイ
３１ ダイ本体
３３ ダイキャビティ
４０ ガイド
４１ ガイド本体
４３ ガイドキャビティ
Ｈ 打撃部分
ＬＡ 長軸
ＳＡ 短軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】