金属板の成形方法
【課題】 ピーンフォーミングにおいて凹んだ部分がさらに落ち込むことなく、また盛り上がりすぎることがない金属板の成形方法を提供する。
【解決手段】 金属板７１が凹むことにより形成された要板金修理部７１ｋを、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板７１が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板７１の成形方法であって、要板金修理部７１ｋが、金属板７１の主面上に平面視で線状をなす溝形状で形成されており、ピーンフォーミング工程で、金属板７１の主面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主面で要板金修理部の線方向に直交する方向で、該要板金修理部７１ｋから遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなし、該主面を露出させる窓部が該線方向に間欠的に備えられた保護用マスク７２を用いて要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする。
【解決手段】 金属板７１が凹むことにより形成された要板金修理部７１ｋを、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板７１が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板７１の成形方法であって、要板金修理部７１ｋが、金属板７１の主面上に平面視で線状をなす溝形状で形成されており、ピーンフォーミング工程で、金属板７１の主面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主面で要板金修理部の線方向に直交する方向で、該要板金修理部７１ｋから遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなし、該主面を露出させる窓部が該線方向に間欠的に備えられた保護用マスク７２を用いて要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、衝突事故などで凹んだ自動車のボディ（金属板）を板金修理する方法としては、ハンマーで叩いて矯正する方法や、凹んだ部分を治具で強制的に引き戻す方法などがある。
【０００３】
ハンマーで叩いて矯正するにはボディの内側からの作業となるため、修理箇所周辺の内装品を取り外す必要があり、手間も時間もかかる。また、治具で引き戻す方法にしても、治具を凹んだ部分に取り付けるために溶接をする必要があるため、同様に内装を取り外す必要がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に示すごとく、ショット（投射体）の投射エネルギーを利用した加工法としてスケールを除去したり疲労強度の増大を図ったりする際に用いられるショットピーニングを金属板の成形に利用した技術、すなわち、ショットを投射して金属板を衝撃したとき、衝撃した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成形（ピーンフォーミング）の技術が本発明者らによって提案された。事実、この技術を採用することにより、表側からショットを投射して金属板の成形を行うようにしているため、内装品を取り外す必要がなく比較的簡便に修理できることが分かっている。
【特許文献１】特開２００４−１３０３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、最近になって、金属板の凹みに対してピーンフォーミングを行いその凹んだ部分を盛り上げて金属板の主表面を平たくしようとすると逆に盛り上がり過ぎてしまうケースが出てきた。また、ショットの投射エネルギーを制御しても、凹んだ部分が盛り上がらずその凹みがさらに落ち込んでしまうケースが出てきた。この原因を本発明者らが詳細に調べたところ、次のような知見を得た。すなわち、凹み部分にショットを投射する際に、ピーンフォーミングにおいて投射面は本来球面に盛り上がるものであるので、凹み部分が盛り上がってくる際にその領域で盛り上がり具合にズレが生じ、凹み部分全域が盛り上がったときには過度に盛り上がってしまう部分が発生してしまうことになる。また、通常凹み部分は底部にむかって傾斜しているため、ショットがまっすぐ金属板に投射されるとその傾斜面での投射エネルギー吸収が減り、十分な衝撃を得ることができず、変形が途中で止まることもある。これにより、凹んだ部分を平たくするには、ショットの当てる位置を調整する必要があり、作業者に熟練の技を必要としていた。
【０００６】
これまでは、比較的大きな凹みに対してピーンフォーミングが行われていたが、その凹みが小さくなるにしたがって、また線状に凹んでいる場合には、その凹み部分の底に直接投射を行うと盛り上がることなく、そのまま落ち込む方向に変形が寄与してしまい、これに対しても策を講じることが急務である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ピーンフォーミングにおいて凹んだ部分がさらに落ち込むことなく、また盛り上がりすぎることがない金属板の成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、所定のエネルギーを有する多数の投射体を凹んだ側から衝突させて衝撃を付与し、金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングによって板金修理を行う金属板の成形方法であって、
要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位を露出させるために所定のパターンで開口する窓部を備え、窓部以外の部分は要板金修理部に対し該投射体が直接衝突しないように被覆して該投射体の衝突エネルギーを緩和するマスキング部材を用い、そのマスキング部材を金属板の凹んだ側の表面である主表面上に要板金修理部を覆うように一時的に固定して当該要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部を通じて要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位に投射体を衝突させ、その窓部以外の部分では投射体をマスキング部材の窓部以外の部分に投射体を衝突させて要板金修理部へ直接衝突させないようにして要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする。
【０００９】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面（直接衝突させた部位）はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。上記本発明のごとく、投射体を直接衝突させるべき部位に対応して形成された窓部を備えるマスキング部材で要板金修理部をマスキングすることで、要板金修理部の盛り上がりを調整することができる。ひいては、盛り上がりを調整することができるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。そして、例えば投射体を投射する投射ヘッドを２次元的または３次元的にコントローラで制御して衝突させたい部位だけに投射体をあてることもできるが、そのような高価な設備を必要とせず、マスキング部材という極めて簡単な構造にもかかわらず同等の効果を得ることができ安価である。
【００１０】
また、マスキング部材の具体的な態様として
金属板の主表面上に固定された時に要板金修理部の最深底部に対応する位置が窓部以外の部分とすることができる。これにより、要板金修理部の最深底部に対しては、投射体がマスキング部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにすることができ、最深底部のさらなる沈み（凹み）を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の金属板の成形方法は、
要板金修理部が、長手状に延びる溝状に形成されたもののときに好適に使用することができ、その時のマスキング部材の具体的な態様として、その溝状の最深底部の長手方向の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部を備え、かつその長手状の窓部を起点として溝状の最深底部から遠ざかる方向に延びる周辺の窓部を長手方向において間欠的に備えることができる。また、窓部が、最深底部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなすことができる。これにより、上記窓部に対応する要板金修理部の位置（部位）に投射体が投射されるので、投射面が分散され、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１２】
また本発明の金属板の成形方法は、
マスキング部材が、要板金修理部の最深底部を線状又は帯状に被う紐状部材を含み、投射体の投射時に、要板金修理部の最深底部に対しては、投射体が当該紐状部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにすることができる。これにより、最深底部を被う紐状部材に投射体が衝突するので、投射体による衝突エネルギーが紐状部材に緩和され、最深底部への衝撃の付与を抑制または防止することができる。ひいては、最深底部に投射体が衝突しないので、凹みがさらに沈むことを防止し、要板金修理部を平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１３】
また、本発明の金属板の成形方法は、
要板金修理部が、平面視で円形状を含む点状に凹んで形成されたもののときに好適に使用することができ、その時のマスキング部材の具体的な態様として、その点状の凹みの最深底部から放射線上に沿って延びる形でその最深底部における周方向に間欠的に開口された窓部を有することができる。また、窓部が、最深底部から遠ざかるにつれて幅が拡がったあと、狭くなる形状とすることができる。これにより、上記窓部に対応する要板金修理部の位置（部位）に投射体が投射されるので、投射面が分散され、平面視で円形状長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１４】
また、マスキング部材の具体的な態様として、
窓部が、最深底部から所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う２つの第１窓部の間で該第１窓部よりも小さく最深底部から放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含むことができる。これにより、大きさの異なる窓部を組合せることで、より細かく投射面を設定することができ、ひいては、要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
要板金修理部が、金属板の主表面上に平面視で線状をなす溝形状で形成されており、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部の線方向に直交する方向で、該要板金修理部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなし、該主表面を露出させる窓部が該線方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００１６】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部が平面視で線状をなす溝形状の場合に、マスキング部材を用いて、該主表面で要板金修理部の線方向に直交する方向で該要板金修理部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる領域に部分的に投射することで、被投射面が要板金修理部の底部に近づくにつれて広くなり、すなわち凹むにつれて被投射面が広くなり、盛り上がりのズレを調整することができる。また、投射する領域（被投射面）を線方向に対して間欠的に設けることで、換言すれば、線方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【００１７】
また、本発明の金属板の成形方法は、
溝形状をなす要板金修理部に沿って嵌め込まれる紐状部材を備え、
ピーンフォーミング工程で、マスキング部材が当該紐状部材を介して金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置されて要板金修理部の板金修理を行うことができる。これによると、紐状部材が要板金修理部に沿って、好ましくは溝形状の底部に沿ってはめ込まれているので、紐状部材によってその対応する位置には投射されないので、さらに落ち込むことなく要板金修理部を盛り上がらせることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
要板金修理部が、金属板の主表面上に平面視で面状をなすとともに、底部を通る主表面の垂線（軸線）を含む断面において、底部から主表面側向かって拡がって形成されており、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部に対して軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる形状をなし、該主表面を露出させる窓部が周方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００１９】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部が平面視で面状をなす場合に、マスキング部材を用いて、該主表面で要板金修理部に対して軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる領域に部分的に投射することで、被投射面が要板金修理部の底部に近づくにつれて広くなり、盛り上がりのズレを調整することができる。すなわち、マスキング部材の窓部が放射線上に沿って形成されているので、各窓部がその底部領域で密集することで投射領域が広くなっている。また、投射する領域（被投射面）を放射線上に設けることで、周方向に対して間欠的となり、換言すれば、周方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【００２０】
また、本発明の金属板の成形方法は、
窓部が、軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って要板金修理部の縁部まで幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う該第１窓部の間で該第１窓部よりも小さい、軸線位置から放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含む構成とすることができる。これによれば、放射線上に沿って形成された第１窓部の間にそれよりも小さな第２窓部が形成されているので、要板金修理部に対して投射体を当てる領域（被投射面）及び投射体を当てない領域（非投射面）とをより細かく設定することができ、盛り上がりのズレを抑制することができる。ひいては、要板金修理部により平坦に近づけることができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部の主表面を露出させる窓部が予め定められた方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００２２】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、マスキング部材を用いて、該主表面で投射する領域（被投射面）を予め定められた方向に対して間欠的に設けることで、換言すれば、その定められた方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ピーンフォーミングは、金属板１に多数（複数）のショット３を投射した際、図１（ａ）に示すように投射方向と逆方向に金属板１が盛り上がる現象を利用した成形方法である。ただし、図１（ａ）のように金属板１に盛り上がりが生じるのは、ショット３の投射エネルギー（運動エネルギー）を比較的小さく調整した場合であって、ショット３の投射エネルギーを高めれば、当然ながら図１（ｂ）のように、ショット３の投射方向に落ち込みが生じる。盛り上がりの高さは、一般にはショットピーニングの程度を表すＡｌｍｅｎの値として知られている。
【００２４】
ショット３としては、金属、ガラスおよび樹脂からなる材料群より選択された１種または２種以上で構成された小粒体を用いることができる。具体的には、金属球、ガラスビーズ、プラスチックビーズなどを用いることができる。ショット３の耐久性の面では、金属板１よりも硬質（ビッカース硬さが大きい）かつ靭性の大きい材料からなる金属球が優れる。投射対象である金属板１の厚さが概ね直径に等しい球状のショット３を用いると成形効率が良いため、特に推奨される。
【００２５】
図１中の符号１ａ，１ｂは、一つのショット３によってもたらされる塑性変形域を概念的に示している。塑性変形域１ａと１ｂの差異は、金属板１に生じる圧縮応力場の違いに起因している。多数のショット３が投射されると微小な塑性変形が累積され、金属板１の上面１ｐ（表面）と下面１ｑ（裏面）とで塑性変形量に差が生じる。つまり、上面１ｐの伸びが下面１ｑの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ａ）のように盛り上がり、下面１ｑの伸びが上面１ｐの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ｂ）のように落ち込むことになる。
【００２６】
このように、ピーンフォーミングとは、ショット３の投射方向とは逆側に金属板１を盛り上げる成形方法ということである。そうだとすれば、凹部の形成された金属板１のその凹部をピーンフォーミングにより平坦化することを考え得る。すなわち、図２に示すように、金属板１の凹部１ｋに対し、その凹部１ｋが開口した側から凹部１ｋの底に向けてショット３を次々と投射する。すると、ショット３の投射された領域は、投射方向と逆向きに盛り上がってくるので、凹部１ｋの全域にわたってショット３の投射を順次的にかつ満遍なく行えば、凹部１ｋの体積が次第に小さくなる。場合によっては、凹部１ｋは消滅して、金属板１は略平坦化する（図２中のカッコ内参照）。
【００２７】
上記のような手法で、金属板の凹んだ箇所を隆起させることが威力を発揮する例として輸送機器、特に自動車の板金修理が挙げられる。自動車の板金修理に関していえば、内装等を取り外して内側からハンマーで叩くという、至ってシンプルな方法が主流となっているが、ピーンフォーミングを板金修理の現場に採用すると、内装等を取り外さずに済むという利点がある。
【００２８】
図３に示すように、事故等により自動車４０の外板４０ａ（金属板）に形成された凹状の要板金修理部４０ｂに対し、板金修理装置１０１を用いてショット３を投射する。具体的には、板金修理装置１０１のショット投射部１２を要板金修理部４０ｂに開口側から接近させる。そして、所定のエネルギーを有するショット３を凹んだ側から次々と投射して要板金修理部４０ｂを引き戻し、外板４０ａが凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングを行う。特に、自動車の外板の中でも、ドア、ボンネットなど板金が不可能または極めて困難で、交換するしか修理方法のない部分に対し、ピーンフォーミングによる板金修理が有効である。
【００２９】
たとえば、図４に示すように、金属板６１（被板金金属板）が他の金属板６３（裏側接合材）に接合部材６ｃを介して接合されて一体となることにより構成された組付け金属板６（ドア、ボンネット等）を板金修理する場合がある。金属板６１の裏側面６ｑは、他の金属板６３によって覆われる形となっており、両者（金属板６１，６３）の間には若干の中空スペースＳＨが形成されている。この中空スペースＳＨにハンマーなどの工具を介挿して金属板６１に形成された凹部６ｋ（要板金修理部）を板金することはできない。また、両者（金属板６１，６３）を分離させることもできない。このような状況に置かれた金属板６１について、表側面６ｐからショット３を投射して凹部６ｋを板金修理する方法は有効である。なお、接合部材６ｃを介さずに、溶接などにより直接接合されていても同様である。
【００３０】
ここで、ピーンフォーミングによる板金修理する方法は、ショットを金属板（凹部）に投射して行うため、凹部を平坦化するにはショット投射位置の調整など熟練の技が必要であるが、本発明の如く、マスキング部材を用いることでより容易に金属板の主表面を平坦に近づけることができる。図５は、金属板７１の主表面７１ｐで長手状に延びる溝状に（直線状に凹むことにより）形成された要板金修理部７１ｋを修理する場合に用いられるマスキング部材７２を示す平面図、及びその断面図である。このマスキング部材７２は、例えばゴムシート等で形成することができ、ショット３が投射されたときにそのショット３の衝突エネルギーを緩和するために金属板７１に直接衝突させないように、金属板７１の凹んだ側の表面である主表面７１ｐ上に一時的に固定される。具体的には、マスキング部材７２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、厚さ方向に貫通しその対応する領域の金属板７１の主表面７１ｐ（要板金修理部７１ｋ）を露出させる窓部７３を備え、金属板７１の主表面が凹むことにより形成された要板金修理部７１ｋを被覆するように配置される。換言すれば、マスキング部材７２には、金属板７１の主表面７１ｐ（要板金修理部７１ｋ）のショット３を直接衝突させるべき部位に対応する位置にその部位を露出させる窓部７３が形成されている。なお、マスキング部材７２は、ゴムシートに限られるものではなく、上記のようにショット３が被投射面を凸状に変形させるために投射エネルギーを比較的小さく調整されているので、その投射エネルギー吸収を減少させるものであれば何を使用してもよく、例えばガムテープや塗料等を使用してもよい。
【００３１】
ここで、金属板７１の要板金修理部７１ｋ（図中破線で囲まれた領域）は、主表面７１ｐを基準として最も深くなっている最深底部７１ｂ（以下、単に底部７１ｂともいう）が直線Ｏ１上に沿って形成され（図５（ａ）参照）、その底部７１ｂから主表面に向かって傾斜する傾斜部７１ｃが形成されている（図５（ｂ）参照）。図５（ａ）に示すように、マスキング部材７２の窓部７３は、要板金修理部７１ｋのショット３を直接衝突させるべき部位を露出させるように配置され、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的（好ましくは等間隔）に形成されている。また、窓部７３は、直線Ｏ１に直交する直線Ｏ２方向で底部７１ｂから遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状（ｄ≦Ｄ）を呈し、具体的には、細長で長辺側に角が形成された略楕円形状を呈する。マスキング部材７２には、窓部７３が底部７１ｂの長手方向において間欠的に形成されることにより、その隣り合う窓部７３の間にマスキング部材７２の窓部以外の部分であるマスク部７２ｐが形成されている。これにより、ショット３が投射されると、要板金修理部７１ｋにおいて窓部７３によって露出されてショット３が直接衝突して衝撃が付与される被投射面（直接衝突させるべき部位）と、マスク部７２ｐによってショット３が直接衝突せず衝撃（衝突エネルギー）が緩和された状態、もしくは衝撃を受けない非投射面（直接衝突しない部位）とが構成されるので、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑制する。また、ピーンフォーミングは被投射面積に比例して盛り上がり量も大きくなるので、本発明のごとく窓部７３が底部７１ｂから遠ざかるにつれて幅が狭くなっており、換言すれば、窓部７３は底部７１ｂに近づくにつれて幅が広くなっているので、すなわち、より大きく凹んでいる底部７１ｂ周辺をより容易に盛り上げることができる。ひいては、窓部７３（被投射面）が間欠的に設けられているので、要板金修理部７１ｋの全域を投射したときのように球面状に盛り上がってくることなく、その全域が均一に盛り上がりより容易に平坦に近づけることができる。また、窓部７３の幅が変化しているので盛り上がりのズレを低減することができる。
【００３２】
また、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部７１ｋを板金修理する際には、マスキング部材７２は、その要板金修理部７１ｋの底部７１ｂを線状又は帯状に被う紐状部材７４を含み構成することができる。その紐状部材７４、ゴム材等で形成されており、底部７１ｂにショット３が直接衝突するのを防止するために配置され、ゴムシートと同様にショット３が衝突することにより発生する衝撃（衝突エネルギー）を緩和するものである。なお、紐状部材７４は、繊維を細長く綯った縄や撚りあわせた綱などを使用してもよい。
【００３３】
ここで、上記のように塑性変形が累積され金属板の上面（表面）と下面（裏面）とで塑性変形量に差が生じて上面の伸びが下面の伸びよりも大きい場合に盛り上がるが、ショット３を底部７１ｂに直接衝突させると、その底部７１ｂに隣接する領域（傾斜部７１ｃ）は、落ち込む方向に傾斜しており、たとえ上面側に伸びが発生したとしても盛り上がることなくさらなる落ち込みが発生しやすい。よって紐状部材７４で底部７１ｂを被うことで、すなわち、底部７１ｂにはショット３を直接衝突させないことで、その底部７１ｂの両側で底部７１ｂを挟み込むように傾斜部７１ｃを盛り上げることでより効果的に要板金修理部７１ｋを平坦に近づけることができる。なお、紐状部材７４に相当する位置をマスキング部材７２のマスク部７２ｐで形成するようにしてもよい。その場合にも、ショット３を投射したときに、マスク部７２ｐが底部７１ｂを被っているので、底部７１ｂにはショット３が直接衝突することがないので、より効果的に要板金修理部７１ｋを平坦に近づけることができる。
【００３４】
図６は、図５におけるマスキング部材の変形例１を示す図である。なお、変形例１において上記実施例と同様な部分の説明は同一の符号を付して詳細な説明を省略又は簡略化する。図６（ａ），（ｂ）に示すように、マスキング部材７２は、金属板７１の主表面７１ｐ上に固定された時に、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部７１ｋの最深底部７１ｂに対応する位置にマスク部７２ｐ（窓部以外の部分）を形成している。また、その溝状の最深底部７１ｂの長手方向（直線Ｏ１方向）の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部７３ａと、その長手状の窓部７３ａを起点として溝状の最深底部７１ｂから遠ざかる方向（直線Ｏ２方向）に延びる周辺の窓部７３ｂとを備え、周辺の窓部７３ｂは、長手方向において間欠的に形成されている。これにより、大きく凹んでいる最深底部７１ｂの周辺（両側）に長手状の窓部７３ａを形成することで、その長手状の窓部７３ａを通じてショット３を直接衝突させることで、より容易に最深底部７１ｂを盛り上げることができ、また、その長手状の窓部７３ａを起点として周辺の窓部７３ｂを長手方向に間欠的に複数形成することで、要板金修理部７１ｋの凹み度合にあわせて盛り上がり度合を調整することができ、凹みをより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００３５】
図７は、図５におけるマスキング部材の変形例２を示す図であり、図８は、図５におけるマスキング部材の変形例３を示す図である。図７に示すように、窓部７３ｃは、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的に形成され、直線Ｏ２方向に延びる長さが要板金修理部７１ｋの略中央から両端側にいくにつれて短くなるように形成されている。これにより、窓部７３ｃの直線Ｏ２方向への長さを凹みの態様に応じて調整することで、その凹み（要板金修理部）をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。図８に示すように、窓部７３ｄ，７３ｅは、直線Ｏ２方向から所定角度傾斜した状態で直線Ｏ１（底部７１ｂの長手方向）と交叉して形成されており、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的に形成されている。これにより、窓部の傾きを凹みの態様に応じて調整することで、その凹み（要板金修理部）をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。なお、図７及び図８においては、底部７１ｂに対応する位置で上記説明した紐状部材７４またはマスク部７２ｐ（窓部以外の部分）が省略されて図示されている。
【００３６】
図９は、金属板８１の主表面８１ｐで円形状等の点状に形成された要板金修理部８１ｋを修理する場合に用いられるマスキング部材８２を示す平面図、及びその断面図である。このマスキング部材８２は、例えばゴムシート等で形成することができ、ショット３が投射されたときにそのショット３の衝突エネルギーを緩和するために金属板８１に直接衝突させないように、金属板８１の凹んだ側の表面である主表面８１ｐ上に一時的に固定される。具体的には、マスキング部材８２は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、厚さ方向に貫通しその対応する領域の金属板８１の主表面８１ｐ（要板金修理部８１ｋ）を露出させる第１窓部８３と第２窓部８４とを備え、金属板８１の主表面が凹むことにより形成された要板金修理部８１ｋを被覆するように配置される。換言すれば、マスキング部材８２には、金属板８１の主表面８１ｐ（要板金修理部８１ｋ）のショット３を直接衝突させるべき部位に対応する位置にその部位を露出させる窓部（第１窓部８３，第２窓部８４）が形成されている。なお、マスキング部材８２は、ゴムシートに限られるものではなく、上記のようにショット３が被投射面を凸状に変形させるために投射エネルギーを比較的小さく調整されているので、その投射エネルギー吸収を減少させるものであれば何を使用してもよく、例えばガムテープや塗料等を使用してもよい。
【００３７】
ここで、金属板８１の要板金修理部８１ｋ（図中破線で囲まれた領域）は、主表面８１ｐを基準として最も深くなっている最深底部８１ｂ（以下、単に底部８１ｂともいう）を中心とする平面視で円形状等の点状をなして形成され（図６（ａ）参照）、その底部８１ｂから主表面側にむかって拡がるように傾斜する傾斜部８１ｃが形成されている（図６（ｂ）参照）。図６（ａ）に示すように、マスキング部材８２の第１窓部８３，第２窓部８４は、要板金修理部８１ｋのショット３を直接衝突させるべき部位を露出させるように配置され、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置を中心に所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状を呈し、具体的には、細長で長辺側に角が形成された略楕円形状を呈する。また、第１窓部８３は、９０度間隔で周方向に４つ形成され、要板金修理部８１ｋの縁部まで幅が拡がったあと狭くなる形状を呈し、第２窓部８４は、その隣り合う第１窓部８３の間に３０度間隔（等間隔）で２つずつ第１窓部８３よりも小さく形成されている。これら第１窓部８３及び第２窓部８４が周方向に例えば等間隔で間欠的に形成されており、その隣り合う窓部（第１窓部，第２窓部）の間にマスキング部材８２の窓部以外の部分であるマスク部８２ｐが形成されている。
【００３８】
これにより、ショット３が投射されると、要板金修理部８１ｋにおいて第１及び第２窓部８３，８４によって露出されてショット３が直接衝突して衝撃が付与される被投射面（直接衝突させるべき部位）と、マスク部８２ｐによってショット３が直接衝突せず衝撃（衝突エネルギー）が緩和された状態、もしくは衝撃を受けない非投射面（直接衝突しない部位）とが構成されるので、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑制する。また、ピーンフォーミングは被投射面積に比例して盛り上がり量も大きくなるので、本発明のごとく第１及び第２窓部８３，８４による占有領域は底部８１ｂから遠ざかるにつれて狭くなっており、換言すれば、第１及び第２窓部８３，８４は底部８１ｂに近づくにつれて占有領域が広くなっているので、すなわち、より大きく凹んでいる底部８１ｂ周辺をより容易に盛り上げることができる。ひいては、第１及び第２窓部８３，８４（被投射面）が間欠的に設けられているので、要板金修理部８１ｋの全域を投射したときのように球面状に盛り上がってくることなく、その全域が均一に盛り上がりより容易に要板金修理部８１ｋを平坦に近づけることができる。また、第１及び第２窓部８３，８４の幅が変化しているので盛り上がりのズレを低減することができる。
【００３９】
また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、マスキング部材８２は、金属板８１の主表面８１ｐ上に固定された時に、円形状等の点状で形成された要板金修理部８１ｋの底部８１ｂに対応する位置にマスク部８２ｐ（窓部以外の部分）を形成している。具体的には、第１及び第２窓部８３，８４は、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置から所定距離オフセットした位置を起点として放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状で形成されている。よって、マスク部８２ｐで底部８１ｂを被うことで、すなわち、底部８１ｂにはショット３が直接衝突させないことで、その底部８１ｂを囲み込むように傾斜部８１ｃを盛り上げることでより効果的に要板金修理部８１ｋを平坦に近づけることができる。
【００４０】
図１０は、図９におけるマスキング部材の変形例を示す図である。なお、この変形例において上記実施例と同様な部分の説明は同一の符号を付して詳細な説明を省略又は簡略化する。図１０に示すように、第２窓部は、上記したように隣り合う２つの第１窓部８３の間に３０度間隔で２つ形成される第２窓部８４，８４（図中左上側）に限定するものではなく、窓部８５のように（図中右上側）、その隣り合う２つの第１窓部８３の間で１つのみ形成してもよく、また省略する（形成しない）こともできる（図中左下側）。さらに、窓部８６のように（図中右下側）、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置から所定距離オフセットした位置を起点とした第１窓部８３よりもさらに所定距離隔てた位置を起点として放射線上に沿って延びる形で形成することもできる。これにより、平面視で形が整わずゆがんで凹んだ点状の凹みに対しても、自由度を持たせて窓部の大きさ、位置などを調整することで、その凹みをより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００４１】
なお、要板金修理部の形状として平面視で直線状および円形状のものを例示して説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば楕円形状、多角形状などにも適用することができ、その場合にも要板金修理部における底部を基準として、予め定められた方向に対して間欠的に形成された窓部を備えるマスキング部材を配置し、ショットの衝撃を受ける被投射面と、ショットの衝撃を受けない非投射面との位置を調整することにより、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりが抑制され、その金属板の主表面を平坦化することが容易となる。
【００４２】
次に、板金修理装置１０１の概要を図１１に示す。ショットを圧縮空気によって加速するブロワー型の板金修理装置１０１は、主にショット投射部１２と本体部７０を有して構成されている。本体部７０は、ショットを蓄えるためのホッパ６２、ショットに運動エネルギーを付与するための圧縮空気を生成する圧縮機６０、圧縮空気とショットとをショット投射部１２に送るための送給機６４、送給機６４とショット投射部１２とを連通する連通管１８、当該板金修理装置１０１を動作させるための操作部５２を備えている。また、本体部７０の底部に車輪５０，５０を設けたため、容易に移動可能になっている。
【００４３】
ショット投射部１２は、モータ等のアクチュエータ１２ｂと、そのアクチュエータ１２ｂによって揺動される首振部１２ａとを含んで構成された角度可変機構を備えている。この角度可変機構により、ショット３の投射方向が調整される。また、圧縮機６０にて生成された圧縮空気は連通管１８に送られる。連通管１８には、樹脂製あるいは金属製のフレキシブルホースを採用するとよい。一方、ホッパ６２はＡ，Ｂ，ＣおよびＤで示される複数の区画に分かれてその各々にショットを蓄えるとともに、各区画から個別にショットを供給できるようになっている。つまり、形状、材質等の異なる複数種類のショットを状況に応じて使い分けることが可能である。なお、操作部５２からの入力はコントローラ５４に伝送され、コントローラ５４は入力された命令に応じて、アクチュエータ１２ｂ、圧縮機６０および送給機６４の動作を制御する。また、ショット投射部１２は、作業者が直接把持して扱えるハンドツールの形態としてもよいし、マニピュレータ等に固定する形態としてもよい。
【００４４】
図３に戻って説明をする。板金修理装置１０１において、ショット投射部１２は、フレキシブルホースにより構成された連通管１８により本体部７０に繋がっている。そのため、要板金修理部４０ｂの凹凸変化（要するに凹み深さの違い）に追従する形で自在に可動であり、要板金修理部４０ｂの全域を隈なくショット３で衝撃できる。また、外板４０ａを衝撃を印加した側に盛り上げるにはショット３のエネルギーを調整することが重要であるが、板金修理装置１０１では、要板金修理部４０ｂとショット投射部１２との距離をコントロールすることで、ショット３のエネルギーをコントロールすることも可能になっているため、エネルギー微調整等の点において有利である。すなわち、本発明のごとく要板金修理部４０ｂに上記説明したマスキング部材を予め配置させることで、作業者は全域をすみ無くショット３で衝撃するだけで、盛り上がりすぎることなく、そして落ち込むことなくより容易に凹部を盛り上げて平坦に近づけることができる。
【００４５】
また、投射したショット３が周囲に飛散しないようにするとともに、ショット３を回収する手段として、自動車４０の外板４０ａに密着可能な回収カバー６５を板金修理装置１０１の一部として設けることができる。回収カバー６５には、ショット投射部１２の先を挿入するための開口が設けられている。また、回収カバー６５は、たとえば透明あるいは半透明の樹脂により構成することができる。したがって、回収カバー６５にて要板金修理部４０ｂを覆い、ショット投射部１２の位置調整をしながらピーンフォーミングをすることができる。また、回収カバー６５には、ショット回収管６７が連通されている。このショット回収管６７から圧送されたショット３は、ホッパ６２に戻される。
【００４６】
ショット３が飛散しても問題ないように区画されたエリアで、しかもショット３を循環させずに板金修理を行うならば、回収カバー６５やショット回収管６７を設ける必要もない。
【００４７】
なお、要板金修理部４０ｂを完全に元通りに修復するに至らなかった場合でも、凹む前の状態に近づいているならば、それはそれで十分に修理効果があったものと考え得る。また、凹む前の状態に近づいたかどうかは、凹み箇所（要板金修理部４０ｂ）の体積の増減を基準に判断することができる。つまり、凹み箇所の体積が減少していれば、凹む前の状態に近づいたものとみなす。
【００４８】
本実施形態は、自動車４０の板金修理を例に説明したが、自動車に限らず、たとえば金属製家具、電化製品、建築物などにも本発明を適用できることはもちろんである。また、板金修理装置１０１を顧客の自宅等まで運搬し、出張板金修理サービスを提供するといったことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ピーンフォーミングの原理説明図。
【図２】凹部を凹む前の状態に近づける方法を説明する図。
【図３】ピーンフォーミングにより自動車の板金修理を行う様子を示す図。
【図４】ピーンフォーミングにより板金修理を行う好適例を説明する図。
【図５】マスキング部材を示す平面図及び断面図。
【図６】図５におけるマスキング部材の変形例１を示す平面図及び断面図。
【図７】図５におけるマスキング部材の変形例２を示す平面図。
【図８】図５におけるマスキング部材の変形例３を示す平面図。
【図９】別の例のマスキング部材を示す平面図及び断面図。
【図１０】図９におけるマスキング部材の変形例を示す平面図
【図１１】板金修理装置の概要を説明する図。
【符号の説明】
【００５０】
１，７１，８１ 金属板
１ｋ，６ｋ，４０ｂ，７１ｋ，８１ｋ 凹部（要板金修理部）
３ ショット
１２ ショット投射部
４０ 自動車（構造物）
４０ａ 外板
７１ｂ，８１ｂ 底部（最深底部）
７２，８２ マスキング部材
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，８３，８４，８５，８６ 窓部（第１窓部，第２窓部）
７４ 紐状部材
１０１ 板金修理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、衝突事故などで凹んだ自動車のボディ（金属板）を板金修理する方法としては、ハンマーで叩いて矯正する方法や、凹んだ部分を治具で強制的に引き戻す方法などがある。
【０００３】
ハンマーで叩いて矯正するにはボディの内側からの作業となるため、修理箇所周辺の内装品を取り外す必要があり、手間も時間もかかる。また、治具で引き戻す方法にしても、治具を凹んだ部分に取り付けるために溶接をする必要があるため、同様に内装を取り外す必要がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に示すごとく、ショット（投射体）の投射エネルギーを利用した加工法としてスケールを除去したり疲労強度の増大を図ったりする際に用いられるショットピーニングを金属板の成形に利用した技術、すなわち、ショットを投射して金属板を衝撃したとき、衝撃した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成形（ピーンフォーミング）の技術が本発明者らによって提案された。事実、この技術を採用することにより、表側からショットを投射して金属板の成形を行うようにしているため、内装品を取り外す必要がなく比較的簡便に修理できることが分かっている。
【特許文献１】特開２００４−１３０３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、最近になって、金属板の凹みに対してピーンフォーミングを行いその凹んだ部分を盛り上げて金属板の主表面を平たくしようとすると逆に盛り上がり過ぎてしまうケースが出てきた。また、ショットの投射エネルギーを制御しても、凹んだ部分が盛り上がらずその凹みがさらに落ち込んでしまうケースが出てきた。この原因を本発明者らが詳細に調べたところ、次のような知見を得た。すなわち、凹み部分にショットを投射する際に、ピーンフォーミングにおいて投射面は本来球面に盛り上がるものであるので、凹み部分が盛り上がってくる際にその領域で盛り上がり具合にズレが生じ、凹み部分全域が盛り上がったときには過度に盛り上がってしまう部分が発生してしまうことになる。また、通常凹み部分は底部にむかって傾斜しているため、ショットがまっすぐ金属板に投射されるとその傾斜面での投射エネルギー吸収が減り、十分な衝撃を得ることができず、変形が途中で止まることもある。これにより、凹んだ部分を平たくするには、ショットの当てる位置を調整する必要があり、作業者に熟練の技を必要としていた。
【０００６】
これまでは、比較的大きな凹みに対してピーンフォーミングが行われていたが、その凹みが小さくなるにしたがって、また線状に凹んでいる場合には、その凹み部分の底に直接投射を行うと盛り上がることなく、そのまま落ち込む方向に変形が寄与してしまい、これに対しても策を講じることが急務である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ピーンフォーミングにおいて凹んだ部分がさらに落ち込むことなく、また盛り上がりすぎることがない金属板の成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、所定のエネルギーを有する多数の投射体を凹んだ側から衝突させて衝撃を付与し、金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングによって板金修理を行う金属板の成形方法であって、
要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位を露出させるために所定のパターンで開口する窓部を備え、窓部以外の部分は要板金修理部に対し該投射体が直接衝突しないように被覆して該投射体の衝突エネルギーを緩和するマスキング部材を用い、そのマスキング部材を金属板の凹んだ側の表面である主表面上に要板金修理部を覆うように一時的に固定して当該要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部を通じて要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位に投射体を衝突させ、その窓部以外の部分では投射体をマスキング部材の窓部以外の部分に投射体を衝突させて要板金修理部へ直接衝突させないようにして要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする。
【０００９】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面（直接衝突させた部位）はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。上記本発明のごとく、投射体を直接衝突させるべき部位に対応して形成された窓部を備えるマスキング部材で要板金修理部をマスキングすることで、要板金修理部の盛り上がりを調整することができる。ひいては、盛り上がりを調整することができるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。そして、例えば投射体を投射する投射ヘッドを２次元的または３次元的にコントローラで制御して衝突させたい部位だけに投射体をあてることもできるが、そのような高価な設備を必要とせず、マスキング部材という極めて簡単な構造にもかかわらず同等の効果を得ることができ安価である。
【００１０】
また、マスキング部材の具体的な態様として
金属板の主表面上に固定された時に要板金修理部の最深底部に対応する位置が窓部以外の部分とすることができる。これにより、要板金修理部の最深底部に対しては、投射体がマスキング部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにすることができ、最深底部のさらなる沈み（凹み）を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の金属板の成形方法は、
要板金修理部が、長手状に延びる溝状に形成されたもののときに好適に使用することができ、その時のマスキング部材の具体的な態様として、その溝状の最深底部の長手方向の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部を備え、かつその長手状の窓部を起点として溝状の最深底部から遠ざかる方向に延びる周辺の窓部を長手方向において間欠的に備えることができる。また、窓部が、最深底部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなすことができる。これにより、上記窓部に対応する要板金修理部の位置（部位）に投射体が投射されるので、投射面が分散され、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１２】
また本発明の金属板の成形方法は、
マスキング部材が、要板金修理部の最深底部を線状又は帯状に被う紐状部材を含み、投射体の投射時に、要板金修理部の最深底部に対しては、投射体が当該紐状部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにすることができる。これにより、最深底部を被う紐状部材に投射体が衝突するので、投射体による衝突エネルギーが紐状部材に緩和され、最深底部への衝撃の付与を抑制または防止することができる。ひいては、最深底部に投射体が衝突しないので、凹みがさらに沈むことを防止し、要板金修理部を平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１３】
また、本発明の金属板の成形方法は、
要板金修理部が、平面視で円形状を含む点状に凹んで形成されたもののときに好適に使用することができ、その時のマスキング部材の具体的な態様として、その点状の凹みの最深底部から放射線上に沿って延びる形でその最深底部における周方向に間欠的に開口された窓部を有することができる。また、窓部が、最深底部から遠ざかるにつれて幅が拡がったあと、狭くなる形状とすることができる。これにより、上記窓部に対応する要板金修理部の位置（部位）に投射体が投射されるので、投射面が分散され、平面視で円形状長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１４】
また、マスキング部材の具体的な態様として、
窓部が、最深底部から所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う２つの第１窓部の間で該第１窓部よりも小さく最深底部から放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含むことができる。これにより、大きさの異なる窓部を組合せることで、より細かく投射面を設定することができ、ひいては、要板金修理部をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
要板金修理部が、金属板の主表面上に平面視で線状をなす溝形状で形成されており、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部の線方向に直交する方向で、該要板金修理部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなし、該主表面を露出させる窓部が該線方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００１６】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部が平面視で線状をなす溝形状の場合に、マスキング部材を用いて、該主表面で要板金修理部の線方向に直交する方向で該要板金修理部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる領域に部分的に投射することで、被投射面が要板金修理部の底部に近づくにつれて広くなり、すなわち凹むにつれて被投射面が広くなり、盛り上がりのズレを調整することができる。また、投射する領域（被投射面）を線方向に対して間欠的に設けることで、換言すれば、線方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【００１７】
また、本発明の金属板の成形方法は、
溝形状をなす要板金修理部に沿って嵌め込まれる紐状部材を備え、
ピーンフォーミング工程で、マスキング部材が当該紐状部材を介して金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置されて要板金修理部の板金修理を行うことができる。これによると、紐状部材が要板金修理部に沿って、好ましくは溝形状の底部に沿ってはめ込まれているので、紐状部材によってその対応する位置には投射されないので、さらに落ち込むことなく要板金修理部を盛り上がらせることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
要板金修理部が、金属板の主表面上に平面視で面状をなすとともに、底部を通る主表面の垂線（軸線）を含む断面において、底部から主表面側向かって拡がって形成されており、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部に対して軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる形状をなし、該主表面を露出させる窓部が周方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００１９】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部が平面視で面状をなす場合に、マスキング部材を用いて、該主表面で要板金修理部に対して軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる領域に部分的に投射することで、被投射面が要板金修理部の底部に近づくにつれて広くなり、盛り上がりのズレを調整することができる。すなわち、マスキング部材の窓部が放射線上に沿って形成されているので、各窓部がその底部領域で密集することで投射領域が広くなっている。また、投射する領域（被投射面）を放射線上に設けることで、周方向に対して間欠的となり、換言すれば、周方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【００２０】
また、本発明の金属板の成形方法は、
窓部が、軸線位置から所定角度間隔で放射線上に沿って要板金修理部の縁部まで幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う該第１窓部の間で該第１窓部よりも小さい、軸線位置から放射線上に沿って幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含む構成とすることができる。これによれば、放射線上に沿って形成された第１窓部の間にそれよりも小さな第２窓部が形成されているので、要板金修理部に対して投射体を当てる領域（被投射面）及び投射体を当てない領域（非投射面）とをより細かく設定することができ、盛り上がりのズレを抑制することができる。ひいては、要板金修理部により平坦に近づけることができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の金属板の成形方法は、
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有する投射体で凹んだ側から衝撃し、金属板が凹む前の状態に近づくように板金修理を行うピーンフォーミング工程を有する金属板の成形方法であって、
ピーンフォーミング工程で、金属板の主表面上に要板金修理部を覆うように配置された際に該主表面で要板金修理部の主表面を露出させる窓部が予め定められた方向に間欠的に備えられたマスキング部材を用いて要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部に対応する要板金修理部の特定の領域に投射体を衝撃させて板金修理を行うことを特徴とする。
【００２２】
通常、ピーンフォーミングを行うと金属板の被投射面はその周囲の非投射面の剛体拘束を受け、被投射面は曲げ変形成分によって盛り上がりが生じる（本来球面に盛り上がる）。本発明のごとく、金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、マスキング部材を用いて、該主表面で投射する領域（被投射面）を予め定められた方向に対して間欠的に設けることで、換言すれば、その定められた方向に対して投射体を投射しない非投射面を被投射面で挟むことで、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑えることができる。ひいては、盛り上がりのズレが解消されるので、盛り上がりすぎるといったこともなくなり、熟練の技を必要とせず窓部によって露出された部分に投射体を投射するだけという簡単作業でより平坦に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ピーンフォーミングは、金属板１に多数（複数）のショット３を投射した際、図１（ａ）に示すように投射方向と逆方向に金属板１が盛り上がる現象を利用した成形方法である。ただし、図１（ａ）のように金属板１に盛り上がりが生じるのは、ショット３の投射エネルギー（運動エネルギー）を比較的小さく調整した場合であって、ショット３の投射エネルギーを高めれば、当然ながら図１（ｂ）のように、ショット３の投射方向に落ち込みが生じる。盛り上がりの高さは、一般にはショットピーニングの程度を表すＡｌｍｅｎの値として知られている。
【００２４】
ショット３としては、金属、ガラスおよび樹脂からなる材料群より選択された１種または２種以上で構成された小粒体を用いることができる。具体的には、金属球、ガラスビーズ、プラスチックビーズなどを用いることができる。ショット３の耐久性の面では、金属板１よりも硬質（ビッカース硬さが大きい）かつ靭性の大きい材料からなる金属球が優れる。投射対象である金属板１の厚さが概ね直径に等しい球状のショット３を用いると成形効率が良いため、特に推奨される。
【００２５】
図１中の符号１ａ，１ｂは、一つのショット３によってもたらされる塑性変形域を概念的に示している。塑性変形域１ａと１ｂの差異は、金属板１に生じる圧縮応力場の違いに起因している。多数のショット３が投射されると微小な塑性変形が累積され、金属板１の上面１ｐ（表面）と下面１ｑ（裏面）とで塑性変形量に差が生じる。つまり、上面１ｐの伸びが下面１ｑの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ａ）のように盛り上がり、下面１ｑの伸びが上面１ｐの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ｂ）のように落ち込むことになる。
【００２６】
このように、ピーンフォーミングとは、ショット３の投射方向とは逆側に金属板１を盛り上げる成形方法ということである。そうだとすれば、凹部の形成された金属板１のその凹部をピーンフォーミングにより平坦化することを考え得る。すなわち、図２に示すように、金属板１の凹部１ｋに対し、その凹部１ｋが開口した側から凹部１ｋの底に向けてショット３を次々と投射する。すると、ショット３の投射された領域は、投射方向と逆向きに盛り上がってくるので、凹部１ｋの全域にわたってショット３の投射を順次的にかつ満遍なく行えば、凹部１ｋの体積が次第に小さくなる。場合によっては、凹部１ｋは消滅して、金属板１は略平坦化する（図２中のカッコ内参照）。
【００２７】
上記のような手法で、金属板の凹んだ箇所を隆起させることが威力を発揮する例として輸送機器、特に自動車の板金修理が挙げられる。自動車の板金修理に関していえば、内装等を取り外して内側からハンマーで叩くという、至ってシンプルな方法が主流となっているが、ピーンフォーミングを板金修理の現場に採用すると、内装等を取り外さずに済むという利点がある。
【００２８】
図３に示すように、事故等により自動車４０の外板４０ａ（金属板）に形成された凹状の要板金修理部４０ｂに対し、板金修理装置１０１を用いてショット３を投射する。具体的には、板金修理装置１０１のショット投射部１２を要板金修理部４０ｂに開口側から接近させる。そして、所定のエネルギーを有するショット３を凹んだ側から次々と投射して要板金修理部４０ｂを引き戻し、外板４０ａが凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングを行う。特に、自動車の外板の中でも、ドア、ボンネットなど板金が不可能または極めて困難で、交換するしか修理方法のない部分に対し、ピーンフォーミングによる板金修理が有効である。
【００２９】
たとえば、図４に示すように、金属板６１（被板金金属板）が他の金属板６３（裏側接合材）に接合部材６ｃを介して接合されて一体となることにより構成された組付け金属板６（ドア、ボンネット等）を板金修理する場合がある。金属板６１の裏側面６ｑは、他の金属板６３によって覆われる形となっており、両者（金属板６１，６３）の間には若干の中空スペースＳＨが形成されている。この中空スペースＳＨにハンマーなどの工具を介挿して金属板６１に形成された凹部６ｋ（要板金修理部）を板金することはできない。また、両者（金属板６１，６３）を分離させることもできない。このような状況に置かれた金属板６１について、表側面６ｐからショット３を投射して凹部６ｋを板金修理する方法は有効である。なお、接合部材６ｃを介さずに、溶接などにより直接接合されていても同様である。
【００３０】
ここで、ピーンフォーミングによる板金修理する方法は、ショットを金属板（凹部）に投射して行うため、凹部を平坦化するにはショット投射位置の調整など熟練の技が必要であるが、本発明の如く、マスキング部材を用いることでより容易に金属板の主表面を平坦に近づけることができる。図５は、金属板７１の主表面７１ｐで長手状に延びる溝状に（直線状に凹むことにより）形成された要板金修理部７１ｋを修理する場合に用いられるマスキング部材７２を示す平面図、及びその断面図である。このマスキング部材７２は、例えばゴムシート等で形成することができ、ショット３が投射されたときにそのショット３の衝突エネルギーを緩和するために金属板７１に直接衝突させないように、金属板７１の凹んだ側の表面である主表面７１ｐ上に一時的に固定される。具体的には、マスキング部材７２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、厚さ方向に貫通しその対応する領域の金属板７１の主表面７１ｐ（要板金修理部７１ｋ）を露出させる窓部７３を備え、金属板７１の主表面が凹むことにより形成された要板金修理部７１ｋを被覆するように配置される。換言すれば、マスキング部材７２には、金属板７１の主表面７１ｐ（要板金修理部７１ｋ）のショット３を直接衝突させるべき部位に対応する位置にその部位を露出させる窓部７３が形成されている。なお、マスキング部材７２は、ゴムシートに限られるものではなく、上記のようにショット３が被投射面を凸状に変形させるために投射エネルギーを比較的小さく調整されているので、その投射エネルギー吸収を減少させるものであれば何を使用してもよく、例えばガムテープや塗料等を使用してもよい。
【００３１】
ここで、金属板７１の要板金修理部７１ｋ（図中破線で囲まれた領域）は、主表面７１ｐを基準として最も深くなっている最深底部７１ｂ（以下、単に底部７１ｂともいう）が直線Ｏ１上に沿って形成され（図５（ａ）参照）、その底部７１ｂから主表面に向かって傾斜する傾斜部７１ｃが形成されている（図５（ｂ）参照）。図５（ａ）に示すように、マスキング部材７２の窓部７３は、要板金修理部７１ｋのショット３を直接衝突させるべき部位を露出させるように配置され、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的（好ましくは等間隔）に形成されている。また、窓部７３は、直線Ｏ１に直交する直線Ｏ２方向で底部７１ｂから遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状（ｄ≦Ｄ）を呈し、具体的には、細長で長辺側に角が形成された略楕円形状を呈する。マスキング部材７２には、窓部７３が底部７１ｂの長手方向において間欠的に形成されることにより、その隣り合う窓部７３の間にマスキング部材７２の窓部以外の部分であるマスク部７２ｐが形成されている。これにより、ショット３が投射されると、要板金修理部７１ｋにおいて窓部７３によって露出されてショット３が直接衝突して衝撃が付与される被投射面（直接衝突させるべき部位）と、マスク部７２ｐによってショット３が直接衝突せず衝撃（衝突エネルギー）が緩和された状態、もしくは衝撃を受けない非投射面（直接衝突しない部位）とが構成されるので、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑制する。また、ピーンフォーミングは被投射面積に比例して盛り上がり量も大きくなるので、本発明のごとく窓部７３が底部７１ｂから遠ざかるにつれて幅が狭くなっており、換言すれば、窓部７３は底部７１ｂに近づくにつれて幅が広くなっているので、すなわち、より大きく凹んでいる底部７１ｂ周辺をより容易に盛り上げることができる。ひいては、窓部７３（被投射面）が間欠的に設けられているので、要板金修理部７１ｋの全域を投射したときのように球面状に盛り上がってくることなく、その全域が均一に盛り上がりより容易に平坦に近づけることができる。また、窓部７３の幅が変化しているので盛り上がりのズレを低減することができる。
【００３２】
また、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部７１ｋを板金修理する際には、マスキング部材７２は、その要板金修理部７１ｋの底部７１ｂを線状又は帯状に被う紐状部材７４を含み構成することができる。その紐状部材７４、ゴム材等で形成されており、底部７１ｂにショット３が直接衝突するのを防止するために配置され、ゴムシートと同様にショット３が衝突することにより発生する衝撃（衝突エネルギー）を緩和するものである。なお、紐状部材７４は、繊維を細長く綯った縄や撚りあわせた綱などを使用してもよい。
【００３３】
ここで、上記のように塑性変形が累積され金属板の上面（表面）と下面（裏面）とで塑性変形量に差が生じて上面の伸びが下面の伸びよりも大きい場合に盛り上がるが、ショット３を底部７１ｂに直接衝突させると、その底部７１ｂに隣接する領域（傾斜部７１ｃ）は、落ち込む方向に傾斜しており、たとえ上面側に伸びが発生したとしても盛り上がることなくさらなる落ち込みが発生しやすい。よって紐状部材７４で底部７１ｂを被うことで、すなわち、底部７１ｂにはショット３を直接衝突させないことで、その底部７１ｂの両側で底部７１ｂを挟み込むように傾斜部７１ｃを盛り上げることでより効果的に要板金修理部７１ｋを平坦に近づけることができる。なお、紐状部材７４に相当する位置をマスキング部材７２のマスク部７２ｐで形成するようにしてもよい。その場合にも、ショット３を投射したときに、マスク部７２ｐが底部７１ｂを被っているので、底部７１ｂにはショット３が直接衝突することがないので、より効果的に要板金修理部７１ｋを平坦に近づけることができる。
【００３４】
図６は、図５におけるマスキング部材の変形例１を示す図である。なお、変形例１において上記実施例と同様な部分の説明は同一の符号を付して詳細な説明を省略又は簡略化する。図６（ａ），（ｂ）に示すように、マスキング部材７２は、金属板７１の主表面７１ｐ上に固定された時に、長手状に延びる溝状に形成された要板金修理部７１ｋの最深底部７１ｂに対応する位置にマスク部７２ｐ（窓部以外の部分）を形成している。また、その溝状の最深底部７１ｂの長手方向（直線Ｏ１方向）の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部７３ａと、その長手状の窓部７３ａを起点として溝状の最深底部７１ｂから遠ざかる方向（直線Ｏ２方向）に延びる周辺の窓部７３ｂとを備え、周辺の窓部７３ｂは、長手方向において間欠的に形成されている。これにより、大きく凹んでいる最深底部７１ｂの周辺（両側）に長手状の窓部７３ａを形成することで、その長手状の窓部７３ａを通じてショット３を直接衝突させることで、より容易に最深底部７１ｂを盛り上げることができ、また、その長手状の窓部７３ａを起点として周辺の窓部７３ｂを長手方向に間欠的に複数形成することで、要板金修理部７１ｋの凹み度合にあわせて盛り上がり度合を調整することができ、凹みをより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００３５】
図７は、図５におけるマスキング部材の変形例２を示す図であり、図８は、図５におけるマスキング部材の変形例３を示す図である。図７に示すように、窓部７３ｃは、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的に形成され、直線Ｏ２方向に延びる長さが要板金修理部７１ｋの略中央から両端側にいくにつれて短くなるように形成されている。これにより、窓部７３ｃの直線Ｏ２方向への長さを凹みの態様に応じて調整することで、その凹み（要板金修理部）をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。図８に示すように、窓部７３ｄ，７３ｅは、直線Ｏ２方向から所定角度傾斜した状態で直線Ｏ１（底部７１ｂの長手方向）と交叉して形成されており、直線Ｏ１上（底部７１ｂの長手方向）に沿って間欠的に形成されている。これにより、窓部の傾きを凹みの態様に応じて調整することで、その凹み（要板金修理部）をより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。なお、図７及び図８においては、底部７１ｂに対応する位置で上記説明した紐状部材７４またはマスク部７２ｐ（窓部以外の部分）が省略されて図示されている。
【００３６】
図９は、金属板８１の主表面８１ｐで円形状等の点状に形成された要板金修理部８１ｋを修理する場合に用いられるマスキング部材８２を示す平面図、及びその断面図である。このマスキング部材８２は、例えばゴムシート等で形成することができ、ショット３が投射されたときにそのショット３の衝突エネルギーを緩和するために金属板８１に直接衝突させないように、金属板８１の凹んだ側の表面である主表面８１ｐ上に一時的に固定される。具体的には、マスキング部材８２は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、厚さ方向に貫通しその対応する領域の金属板８１の主表面８１ｐ（要板金修理部８１ｋ）を露出させる第１窓部８３と第２窓部８４とを備え、金属板８１の主表面が凹むことにより形成された要板金修理部８１ｋを被覆するように配置される。換言すれば、マスキング部材８２には、金属板８１の主表面８１ｐ（要板金修理部８１ｋ）のショット３を直接衝突させるべき部位に対応する位置にその部位を露出させる窓部（第１窓部８３，第２窓部８４）が形成されている。なお、マスキング部材８２は、ゴムシートに限られるものではなく、上記のようにショット３が被投射面を凸状に変形させるために投射エネルギーを比較的小さく調整されているので、その投射エネルギー吸収を減少させるものであれば何を使用してもよく、例えばガムテープや塗料等を使用してもよい。
【００３７】
ここで、金属板８１の要板金修理部８１ｋ（図中破線で囲まれた領域）は、主表面８１ｐを基準として最も深くなっている最深底部８１ｂ（以下、単に底部８１ｂともいう）を中心とする平面視で円形状等の点状をなして形成され（図６（ａ）参照）、その底部８１ｂから主表面側にむかって拡がるように傾斜する傾斜部８１ｃが形成されている（図６（ｂ）参照）。図６（ａ）に示すように、マスキング部材８２の第１窓部８３，第２窓部８４は、要板金修理部８１ｋのショット３を直接衝突させるべき部位を露出させるように配置され、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置を中心に所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状を呈し、具体的には、細長で長辺側に角が形成された略楕円形状を呈する。また、第１窓部８３は、９０度間隔で周方向に４つ形成され、要板金修理部８１ｋの縁部まで幅が拡がったあと狭くなる形状を呈し、第２窓部８４は、その隣り合う第１窓部８３の間に３０度間隔（等間隔）で２つずつ第１窓部８３よりも小さく形成されている。これら第１窓部８３及び第２窓部８４が周方向に例えば等間隔で間欠的に形成されており、その隣り合う窓部（第１窓部，第２窓部）の間にマスキング部材８２の窓部以外の部分であるマスク部８２ｐが形成されている。
【００３８】
これにより、ショット３が投射されると、要板金修理部８１ｋにおいて第１及び第２窓部８３，８４によって露出されてショット３が直接衝突して衝撃が付与される被投射面（直接衝突させるべき部位）と、マスク部８２ｐによってショット３が直接衝突せず衝撃（衝突エネルギー）が緩和された状態、もしくは衝撃を受けない非投射面（直接衝突しない部位）とが構成されるので、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりを抑制する。また、ピーンフォーミングは被投射面積に比例して盛り上がり量も大きくなるので、本発明のごとく第１及び第２窓部８３，８４による占有領域は底部８１ｂから遠ざかるにつれて狭くなっており、換言すれば、第１及び第２窓部８３，８４は底部８１ｂに近づくにつれて占有領域が広くなっているので、すなわち、より大きく凹んでいる底部８１ｂ周辺をより容易に盛り上げることができる。ひいては、第１及び第２窓部８３，８４（被投射面）が間欠的に設けられているので、要板金修理部８１ｋの全域を投射したときのように球面状に盛り上がってくることなく、その全域が均一に盛り上がりより容易に要板金修理部８１ｋを平坦に近づけることができる。また、第１及び第２窓部８３，８４の幅が変化しているので盛り上がりのズレを低減することができる。
【００３９】
また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、マスキング部材８２は、金属板８１の主表面８１ｐ上に固定された時に、円形状等の点状で形成された要板金修理部８１ｋの底部８１ｂに対応する位置にマスク部８２ｐ（窓部以外の部分）を形成している。具体的には、第１及び第２窓部８３，８４は、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置から所定距離オフセットした位置を起点として放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状で形成されている。よって、マスク部８２ｐで底部８１ｂを被うことで、すなわち、底部８１ｂにはショット３が直接衝突させないことで、その底部８１ｂを囲み込むように傾斜部８１ｃを盛り上げることでより効果的に要板金修理部８１ｋを平坦に近づけることができる。
【００４０】
図１０は、図９におけるマスキング部材の変形例を示す図である。なお、この変形例において上記実施例と同様な部分の説明は同一の符号を付して詳細な説明を省略又は簡略化する。図１０に示すように、第２窓部は、上記したように隣り合う２つの第１窓部８３の間に３０度間隔で２つ形成される第２窓部８４，８４（図中左上側）に限定するものではなく、窓部８５のように（図中右上側）、その隣り合う２つの第１窓部８３の間で１つのみ形成してもよく、また省略する（形成しない）こともできる（図中左下側）。さらに、窓部８６のように（図中右下側）、底部８１ｂを通る軸線Ｏ３位置から所定距離オフセットした位置を起点とした第１窓部８３よりもさらに所定距離隔てた位置を起点として放射線上に沿って延びる形で形成することもできる。これにより、平面視で形が整わずゆがんで凹んだ点状の凹みに対しても、自由度を持たせて窓部の大きさ、位置などを調整することで、その凹みをより平坦（凹む前の状態）に近づけることができる。
【００４１】
なお、要板金修理部の形状として平面視で直線状および円形状のものを例示して説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば楕円形状、多角形状などにも適用することができ、その場合にも要板金修理部における底部を基準として、予め定められた方向に対して間欠的に形成された窓部を備えるマスキング部材を配置し、ショットの衝撃を受ける被投射面と、ショットの衝撃を受けない非投射面との位置を調整することにより、非投射面が被投射面の盛り上がりを拘束し過剰な盛り上がりが抑制され、その金属板の主表面を平坦化することが容易となる。
【００４２】
次に、板金修理装置１０１の概要を図１１に示す。ショットを圧縮空気によって加速するブロワー型の板金修理装置１０１は、主にショット投射部１２と本体部７０を有して構成されている。本体部７０は、ショットを蓄えるためのホッパ６２、ショットに運動エネルギーを付与するための圧縮空気を生成する圧縮機６０、圧縮空気とショットとをショット投射部１２に送るための送給機６４、送給機６４とショット投射部１２とを連通する連通管１８、当該板金修理装置１０１を動作させるための操作部５２を備えている。また、本体部７０の底部に車輪５０，５０を設けたため、容易に移動可能になっている。
【００４３】
ショット投射部１２は、モータ等のアクチュエータ１２ｂと、そのアクチュエータ１２ｂによって揺動される首振部１２ａとを含んで構成された角度可変機構を備えている。この角度可変機構により、ショット３の投射方向が調整される。また、圧縮機６０にて生成された圧縮空気は連通管１８に送られる。連通管１８には、樹脂製あるいは金属製のフレキシブルホースを採用するとよい。一方、ホッパ６２はＡ，Ｂ，ＣおよびＤで示される複数の区画に分かれてその各々にショットを蓄えるとともに、各区画から個別にショットを供給できるようになっている。つまり、形状、材質等の異なる複数種類のショットを状況に応じて使い分けることが可能である。なお、操作部５２からの入力はコントローラ５４に伝送され、コントローラ５４は入力された命令に応じて、アクチュエータ１２ｂ、圧縮機６０および送給機６４の動作を制御する。また、ショット投射部１２は、作業者が直接把持して扱えるハンドツールの形態としてもよいし、マニピュレータ等に固定する形態としてもよい。
【００４４】
図３に戻って説明をする。板金修理装置１０１において、ショット投射部１２は、フレキシブルホースにより構成された連通管１８により本体部７０に繋がっている。そのため、要板金修理部４０ｂの凹凸変化（要するに凹み深さの違い）に追従する形で自在に可動であり、要板金修理部４０ｂの全域を隈なくショット３で衝撃できる。また、外板４０ａを衝撃を印加した側に盛り上げるにはショット３のエネルギーを調整することが重要であるが、板金修理装置１０１では、要板金修理部４０ｂとショット投射部１２との距離をコントロールすることで、ショット３のエネルギーをコントロールすることも可能になっているため、エネルギー微調整等の点において有利である。すなわち、本発明のごとく要板金修理部４０ｂに上記説明したマスキング部材を予め配置させることで、作業者は全域をすみ無くショット３で衝撃するだけで、盛り上がりすぎることなく、そして落ち込むことなくより容易に凹部を盛り上げて平坦に近づけることができる。
【００４５】
また、投射したショット３が周囲に飛散しないようにするとともに、ショット３を回収する手段として、自動車４０の外板４０ａに密着可能な回収カバー６５を板金修理装置１０１の一部として設けることができる。回収カバー６５には、ショット投射部１２の先を挿入するための開口が設けられている。また、回収カバー６５は、たとえば透明あるいは半透明の樹脂により構成することができる。したがって、回収カバー６５にて要板金修理部４０ｂを覆い、ショット投射部１２の位置調整をしながらピーンフォーミングをすることができる。また、回収カバー６５には、ショット回収管６７が連通されている。このショット回収管６７から圧送されたショット３は、ホッパ６２に戻される。
【００４６】
ショット３が飛散しても問題ないように区画されたエリアで、しかもショット３を循環させずに板金修理を行うならば、回収カバー６５やショット回収管６７を設ける必要もない。
【００４７】
なお、要板金修理部４０ｂを完全に元通りに修復するに至らなかった場合でも、凹む前の状態に近づいているならば、それはそれで十分に修理効果があったものと考え得る。また、凹む前の状態に近づいたかどうかは、凹み箇所（要板金修理部４０ｂ）の体積の増減を基準に判断することができる。つまり、凹み箇所の体積が減少していれば、凹む前の状態に近づいたものとみなす。
【００４８】
本実施形態は、自動車４０の板金修理を例に説明したが、自動車に限らず、たとえば金属製家具、電化製品、建築物などにも本発明を適用できることはもちろんである。また、板金修理装置１０１を顧客の自宅等まで運搬し、出張板金修理サービスを提供するといったことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ピーンフォーミングの原理説明図。
【図２】凹部を凹む前の状態に近づける方法を説明する図。
【図３】ピーンフォーミングにより自動車の板金修理を行う様子を示す図。
【図４】ピーンフォーミングにより板金修理を行う好適例を説明する図。
【図５】マスキング部材を示す平面図及び断面図。
【図６】図５におけるマスキング部材の変形例１を示す平面図及び断面図。
【図７】図５におけるマスキング部材の変形例２を示す平面図。
【図８】図５におけるマスキング部材の変形例３を示す平面図。
【図９】別の例のマスキング部材を示す平面図及び断面図。
【図１０】図９におけるマスキング部材の変形例を示す平面図
【図１１】板金修理装置の概要を説明する図。
【符号の説明】
【００５０】
１，７１，８１ 金属板
１ｋ，６ｋ，４０ｂ，７１ｋ，８１ｋ 凹部（要板金修理部）
３ ショット
１２ ショット投射部
４０ 自動車（構造物）
４０ａ 外板
７１ｂ，８１ｂ 底部（最深底部）
７２，８２ マスキング部材
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，８３，８４，８５，８６ 窓部（第１窓部，第２窓部）
７４ 紐状部材
１０１ 板金修理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、所定のエネルギーを有する多数の投射体を凹んだ側から衝突させて衝撃を付与し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングによって板金修理を行う金属板の成形方法であって、
前記要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位を露出させるために所定のパターンで開口する窓部を備え、窓部以外の部分は前記要板金修理部に対し該投射体が直接衝突しないように被覆して該投射体の衝突エネルギーを緩和するマスキング部材を用い、そのマスキング部材を前記金属板の前記凹んだ側の表面である主表面上に前記要板金修理部を覆うように一時的に固定して当該要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部を通じて前記要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位に投射体を衝突させ、その窓部以外の部分では前記投射体をマスキング部材の前記窓部以外の部分に前記投射体を衝突させて前記要板金修理部へ直接衝突させないようにして前記要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする金属板の成形方法。
【請求項２】
前記マスキング部材は、前記金属板の主表面上に固定された時に前記要板金修理部の最深底部に対応する位置が窓部以外の部分とされ、
前記要板金修理部の最深底部に対しては、前記投射体が前記マスキング部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにされる請求項１に記載の金属板の成形方法。
【請求項３】
前記要板金修理部が、長手状に延びる溝状に形成されたものであり、
前記マスキング部材は、その溝状の最深底部の長手方向の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部を備え、かつその長手状の窓部を起点として前記溝状の最深底部から遠ざかる方向に延びる周辺の窓部を前記長手方向において間欠的に備える請求項１又は２に記載の金属板の成形方法。
【請求項４】
前記窓部が、前記最深底部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなす請求項３に記載の金属板の成形方法。
【請求項５】
前記マスキング部材が、前記要板金修理部の最深底部を線状又は帯状に被う紐状部材を含み、
前記投射体の投射時に、前記要板金修理部の最深底部に対しては、前記投射体が当該紐状部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにする請求項３又は４に記載の金属板の成形方法。
【請求項６】
前記要板金修理部が、平面視で円形状を含む点状に凹んで形成され、
前記マスキング部材が、その点状の凹みの最深底部から放射線上に沿って延びる形でその最深底部における周方向に間欠的に開口された窓部を有する請求項１又は２に記載の金属板の成形方法。
【請求項７】
前記窓部が、前記最深底部から遠ざかるにつれて幅が拡がったあと、狭くなる形状をなす請求項６に記載の金属板の成形方法。
【請求項８】
前記窓部が、前記最深底部から所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う２つの第１窓部の間で該第１窓部よりも小さく前記最深底部から放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含む請求項７に記載の金属板の成形方法。
【請求項１】
金属板が凹むことにより形成された要板金修理部に、所定のエネルギーを有する多数の投射体を凹んだ側から衝突させて衝撃を付与し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングによって板金修理を行う金属板の成形方法であって、
前記要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位を露出させるために所定のパターンで開口する窓部を備え、窓部以外の部分は前記要板金修理部に対し該投射体が直接衝突しないように被覆して該投射体の衝突エネルギーを緩和するマスキング部材を用い、そのマスキング部材を前記金属板の前記凹んだ側の表面である主表面上に前記要板金修理部を覆うように一時的に固定して当該要板金修理部をマスキングし、そのマスキング部材の窓部を通じて前記要板金修理部の該投射体を直接衝突させるべき部位に投射体を衝突させ、その窓部以外の部分では前記投射体をマスキング部材の前記窓部以外の部分に前記投射体を衝突させて前記要板金修理部へ直接衝突させないようにして前記要板金修理部の板金修理を行うことを特徴とする金属板の成形方法。
【請求項２】
前記マスキング部材は、前記金属板の主表面上に固定された時に前記要板金修理部の最深底部に対応する位置が窓部以外の部分とされ、
前記要板金修理部の最深底部に対しては、前記投射体が前記マスキング部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにされる請求項１に記載の金属板の成形方法。
【請求項３】
前記要板金修理部が、長手状に延びる溝状に形成されたものであり、
前記マスキング部材は、その溝状の最深底部の長手方向の両側にその長手方向に沿って延びる長手状の窓部を備え、かつその長手状の窓部を起点として前記溝状の最深底部から遠ざかる方向に延びる周辺の窓部を前記長手方向において間欠的に備える請求項１又は２に記載の金属板の成形方法。
【請求項４】
前記窓部が、前記最深底部から遠ざかるにつれて幅が狭くなる形状をなす請求項３に記載の金属板の成形方法。
【請求項５】
前記マスキング部材が、前記要板金修理部の最深底部を線状又は帯状に被う紐状部材を含み、
前記投射体の投射時に、前記要板金修理部の最深底部に対しては、前記投射体が当該紐状部材に衝突し、該要板金修理部の最深底部には直接衝突しないようにする請求項３又は４に記載の金属板の成形方法。
【請求項６】
前記要板金修理部が、平面視で円形状を含む点状に凹んで形成され、
前記マスキング部材が、その点状の凹みの最深底部から放射線上に沿って延びる形でその最深底部における周方向に間欠的に開口された窓部を有する請求項１又は２に記載の金属板の成形方法。
【請求項７】
前記窓部が、前記最深底部から遠ざかるにつれて幅が拡がったあと、狭くなる形状をなす請求項６に記載の金属板の成形方法。
【請求項８】
前記窓部が、前記最深底部から所定角度間隔で放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第１窓部と、その隣り合う２つの第１窓部の間で該第１窓部よりも小さく前記最深底部から放射線上に沿って延びる形で幅が拡がったあと狭くなる形状をなす第２窓部とを含む請求項７に記載の金属板の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−４９３６９（Ｐ２００８−４９３６９Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２８０９０（Ｐ２００６−２２８０９０）
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００１００７３５）アイコクアルファ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００１００７３５）アイコクアルファ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]