(57)【要約】【課題】安価でかつスプリングバックの問題が解消され、様々な形状の屈曲帯状物を製造しうる加工方法、及び装置を提供すること。【解決手段】該帯状物の片面の所定の部位を工具でしごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工方法、および、金属帯状物に接触してしごきを与える手段、工具を繰り返し加圧する手段を含み、帯状物の片面の所定の部位を繰返し、しごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を製造し得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
該帯状物の片面の所定の部位を工具でしごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工方法。
【請求項２】
しごきの程度を加圧力、しごき長さ、しごき回数およびしごき速度のうちから選ばれる１種以上の要因で制御することにより屈曲した形状を制御すること特徴とする請求項１記載の金属帯状物の曲げ加工方法。
【請求項３】
金属帯状物を曲げ加工するための装置であって、金属帯状物に接触してしごきを与える手段、工具を繰り返し加圧する手段を含み、帯状物の片面の所定の部位をしごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を製造し得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工装置。
【請求項４】
更に、曲げの形状と寸法を計測する手段と、曲げの形状と寸法の計測から工具の加圧力、しごき長さ、しごき回数およびしごき速度のうちから選ばれる１種以上の要因で制御する手段を具備し，曲げ形状寸法を制御できることを特徴とする請求項３記載の金属帯状物の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯状物を局所的にしごいて曲げる加工方法および装置を提供するものである。近年、電気・電子・情報通信機器等の小型化や微細機械システム開発に伴い、板厚の非常に薄い金属板を用いた微細部品の塑性加工が強く求められており、金属帯状物微細部品の高精度曲げ加工技術の確立も急がれている。本発明は、この要請に応えるものである。
【背景技術】
【０００２】
金属帯状物の微細部品の高精度曲げ加工技術は、未だ十分には確立されていない。ひとつの加工型あるいは一対の加工型を用いて素材を型になじませるように押して加工を行う慣用の曲げ加工方法では、金属帯状物のように板厚が薄い場合、曲げ加工にともなうスプリングバックによる形状と寸法精度の低下が大きく、これを防ぐためには高度な対策が必要である。部品数が多いと都度金型が必要であるという問題がある。また、加工する部品が微細であるため、高精度型の製作に手間がかかり型は高価となるという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記問題を解決しうる加工方法、及び装置を提供することを目的としている。すなわち、本発明は、安価でかつスプリングバックの問題が解消され、様々な形状の屈曲帯状物を製造しうる加工方法、及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明の方法は、該帯状物の片面の所定の部位を工具でしごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工方法である。
【０００５】
上記のしごきは、加圧力、しごき長さ、しごき回数およびしごき速度のうちから選ばれる１種以上の要因で制御することにより屈曲した形状を制御することが好ましい。
【０００６】
本発明はまた、金属帯状物を曲げ加工するための装置であって、金属帯状物に接触してしごきを与える手段、工具を繰り返し加圧する手段を含み、帯状物の片面の所定の部位を繰返ししごくことにより、屈曲した形状の金属帯状物を製造し得ることを特徴とする金属帯状物の曲げ加工装置である。
【０００７】
上記装置は、更に曲げの形状と寸法を計測する手段と、曲げの形状と寸法の計測から工具の加圧力、しごき長さ、しごき回数およびしごき速度のうちから選ばれる１種以上の要因で制御する手段を具備し，曲げ形状寸法を制御できる装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加工品ごとに高精度の曲げ型を必要としない。棒状工具と素板台で様々な曲げ角度、曲げ曲率、曲げ形状の加工品を製作できる。また、オンライン−リアルタイム制御で曲げ加工をするので高精度の加工ができる。更に金属帯状物微細部品の曲げ加工が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態につき説明する。本発明で曲げ加工される金属の帯状物とは、長さ方向と幅方向の寸法にくらべて、厚さ方向の寸法が特に小さい形状の金属製の材料をいう。
【００１０】
帯状体の材質は、加工性を有する金属である限り特に限定されない。例えば、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、チタン、マグネシウム、金、銀のような単一金属、あるいはアルミニウム合金、銅合金、鉄系合金、ニッケル合金、チタン合金、マグネシウム合金等の合金であってもよい。
【００１１】
本発明で用いる帯状物の断面形状は長方形である必要はなく、角のとれた長方形状、楕円形状、円形状であっても差し支えない。ただし、長さ方向の断面積は同一であることが好ましい。
【００１２】
この帯状物は加工の容易性を有する必要があるところからその厚さは、５μｍ〜５０μｍ、特に５μｍ〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００１３】
本発明の加工方法は金属帯状物より厚い金属にも適用が可能である。また、比較的大きな部品にも適用できる。
【００１４】
本発明における、金属帯状物のしごき曲げ加工装置の第１実施態様を図１に示す。図１において、２は金属帯状物をしごく工具、３は加工される帯状物を載せ加工に供するための台、４は工具加圧部、５は金属帯状物、６は試料台往復移動装置、２０は画像計測装置、３０は制御装置である。工具加圧部４はリニアモーションガイドで上下方向に動き、工具加圧力と押込み量を計測できるようになっている。
【００１５】
本発明における「しごく」とは、金属帯状物を板厚方向に工具で加圧接触した状態で、工具もしくは金属帯状物を工具加圧方向（板厚方向）に対し垂直方向に相対的に移動させ当該部位に圧縮力と引張力を同時に作用させ当該部位の板厚減少を引き起こすことを意味する。
【００１６】
金属帯状物しごき工具は、金属帯状物をしごくため、ブレード状、あるいは断面が円または角の棒状をしていることが好ましい。しごき工具の先端は金属帯状物をしごき加工を円滑に行うために、Ｒが形成されていることが好ましい。
【００１７】
しごき工具の材質としては、金属帯状物より高い硬度の材料であることが必要で、炭素鋼、窒化鋼等の硬化鋼、チタン、タングステン、ジルコニウム等の高硬度金属、アルミナ、ジルコニア等の高硬度セラミックス等を用いることができる。
【００１８】
加工される帯状物を載せ加工に供するための台（以下「素板台」という）は、形状は特に限定されないが、好ましくは平滑な面で、好ましくは金属帯状物の一端を固定しうるようになっていることが好ましい。
【００１９】
工具２は工具加圧部４により金属帯状物に力を加えつつしごきを行う。工具２もしくは素板台３を加圧・移動させる駆動源として、サーボモーター、ステッピングモーター、液圧プレス、空気圧プレス、圧電素子、超磁歪素子、形状記憶合金、磁石を用いることができる。
【００２０】
素板台３を左右方向に移動させるかわりに、工具２を左右方向に移動させることができる。この方法は、装置の構造的理由により、素板台３を移動させることができないときに用いる。
【００２１】
しごきすべり長さが微小であれば、工具２を、金属帯状物５に接触させたままで、素板台３または工具２を振動アクチュエーターで金属帯状物の板厚方向に対して垂直方向に振動させてもよい。すべり長さを長くとれない部品の曲げ加工に利用できる。
【００２２】
加工中の工具２と金属帯状物５の接触部は無潤滑でもよいし、もしくは潤滑剤で潤滑してもよい。工具材質と工具形状と金属帯状物の材質と曲げ形状に応じて調整することが好ましい。  
【００２３】
次に本発明の曲げ加工方の１例について、図２を参照して説明する。図２において、金属帯状物５は帯形状となっており、その一端（ここでは右端部）を素板台３に固定する。工具加圧装置４が工具２を下降させて、素板台３に設置された金属帯状物５を厚さ方向に圧縮する。この状態で素板台３を金属帯状物の長手方向に移動させて、金属帯状物５にしごきを加える。素板台３の移動時において、素板台３が左方向に移動するときは、金属帯状物５と工具２は加圧接触させ、素板台３が右方向に移動するときは、素板台３を上昇させ金属帯状物５と離す。
【００２４】
このように金属帯状物５の片面をしごくことにより、金属帯状物を曲げるという作用を有する。すなわち、素板台上に設置された金属帯状物に棒状工具を押付けて、この素板台を板厚方向に対して垂直方向に移動させて、金属帯状物に微小なしごき変形を与えて曲げ加工をする。
【００２５】
図２に示したように、加工は、工具が素板に押し込まれ（ａ）、しごきを受ける（ｂ）、工具が素板からはなれ（ｃ）、再び素板をしごく（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、以後、所定の曲げ形状になるまで、しごきが繰り返される（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）。
【００２６】
素板台上に設置された金属帯状物に棒状工具を板厚方向に押付けて、この素板台を板厚方向に対し垂直方向に移動させると、金属帯状物がしごきを受ける。このとき板厚方向及び長手方向の変形は不均一となり残留応力等が発生し、金属帯状物はこの残留応力が原因で曲がる。
【００２７】
この動きが繰り返される．このようにして金属帯状物５に加えられたしごき変形により、板厚方向に不均一な残量応力が生じ、金属帯状物が曲げ変形する。
【００２８】
しごき長さ、しごき回数、加圧圧縮量、加圧力、しごきの負荷位置を変更することで、曲げ形状、曲げの曲率半径、曲げ角度を調整することができる。  
【００２９】
しごきでは、しごき加工条件を選択することより金属帯状物の加工形状、特に曲げ角度および曲げ曲率半径を調節することができる。
【００３０】
例えば、棒状工具の板厚方向への加圧量（押込み量）と、加圧力と、棒状工具の先端形状（丸み半径）と、棒状工具のしごき回数と、しごき長さと、棒状工具と金属帯状物の接触部の摩擦係数と、棒状工具の縦弾性係数と、素板台の縦弾性係数を変えることにより、金属帯状物に与えるしごき変形量を調節することができる。また、金属帯状物の加圧しごき位置を加工中に変更することで様々な形状の曲げ加工ができる。
【００３１】
しごきにより金属帯状物が曲げ加工されるのは、しごきにより金属帯状物に残留応力が発生するためであり、上記加工条件がしごきにおける残留応力の大きさと分布を決める。この残留応力の大きさと分布状況が，曲げ角度と、曲げ曲率を決める。
【００３２】
曲げ加工量の調整はマニュアルで行ってもよいが、好ましくは図１に２０として示した曲げの形状と寸法を計測する画像計測装置、及び制御装置３０を備えた装置で自動制御下に行うことが好ましい。
【００３３】
このような自動制御装置つき加工装置では、画像計測装置で金属帯状物の曲げ形状を認識しつつ金属帯状物の曲げ状態を、画像計測装置２０で計測する。得られた信号は、制御装置３０を経て解析装置４０へと送られ、設計形状までの加工量が計算される．この加工量にもとづいて、しごき長さ、しごき回数、圧縮量、加圧力を計算する。この結果は制御装置３０へ送られ、工具加圧・移動部の動きが制御され、金属帯状物は設計形状まで曲げられる。
【００３４】
曲げ加工中の金属帯状物の曲げ形状を、オンラインで計測し，スプリングバック量も予測し、この情報に基づいて、棒状工具の板厚方向への加圧量（押込み量）と、加圧力と、しごき回数と、しごき長さとをリアルタイムで制御することで、金属帯状物に与える変形量と残留応力を制御することができる．したがって，曲げ角度と曲率をリアルタイム制御できる．この制御システムにスプリングバック量予測システムを組込むことで誤差の少ない曲げ加工ができる。
【００３５】
図１における画像計測装置に代えて、レーザー変位計を使用することができる。これは、金属帯状物をＶ字に曲げるときに利用できる。金属帯状物と、レーザー変位計と、工具位置の幾何学的関係から曲げ角度をレーザー変位形で評価できる。この方法では、画像計測処理が不用となるので、制御速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の１実施形態における金属帯状物の繰返ししごき曲げ加工装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の金属帯状物の繰返ししごき曲げ加工方法の加工手順例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３７】
２    工具
３    素板台
４    工具加圧装置
５    素板
６    移動装置
２０    画像計測装置
３０    制御装置
４０    解析装置及び表示装置
【図１】
2005034891.tif 000003
【図２】
2005034891.tif 000004