(57)【要約】 【課題】本発明は、バリや切削くずなどの不要変形部が発生する被処理材料に対して、プラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すことにより、被処理材料の表面を洗浄して、被処理材料表面に対する加工油のぬれ性を向上させ、加工油を薄く均一に塗布して、剪断加工または曲げ加工による金型および被処理材料の摩耗を抑制することができたり、加工後に生じたバリや切削くずなどを除去して、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする加工方法および加工装置を提供することを目的とする。【解決手段】不要変形部が発生する被処理材料に対して加工を施す加工方法において、前記被処理材料にプラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すことを特徴とする加工方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不要変形部が発生する被処理材料に対して加工を施す加工方法において、
前記被処理材料にプラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すことを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記被処理材料が、金属材料、高分子材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記被処理材料に加工を施す前に、前記プラズマ処理または前記放電処理を施すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記被処理材料に加工を施した後に、前記プラズマ処理、前記放電処理および前記衝撃波処理の少なくとも１つを施すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の加工方法。
【請求項５】
前記被処理材料を上流側から搬送し、前記被処理材料の表面に加工を施す前に加工油を塗布することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項６】
前記被処理材料の表面に加工油を塗布する前に、前記被処理材料の表面に前記プラズマ処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の加工方法。
【請求項７】
前記金属材料または前記複合材料からなる前記被処理材料に加工を施した後に、前記被処理材料に前記プラズマ処理または前記放電処理を施すことを特徴とする請求項２または請求項６に記載の加工方法。
【請求項８】
前記高分子材料または前記複合材料からなる前記被処理材料に加工を施した後に、前記被処理材料に前記放電処理または前記衝撃波処理を施すことを特徴とする請求項２または請求項６に記載の加工方法。
【請求項９】
不要変形部が発生する被処理材料を搬送する搬送手段と、
前記被処理材料に対して剪断力および曲げ応力を加えて前記被処理材料を成形する加工手段とを備える加工装置において、
前記被処理材料に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理手段、放電処理を行う放電処理手段および衝撃波処理を施す衝撃波処理手段の少なくとも１つを有することを特徴とする加工装置。
【請求項１０】
前記被処理材料の搬送方向における前記加工手段の上流側の搬送経路には、前記被処理材料の表面に加工油を塗布する油塗布手段が備えられ、
前記搬送経路における前記油塗布手段の上流側には、前記プラズマ処理手段が配設されることを特徴とする請求項９に記載の加工装置。
【請求項１１】
前記被処理材料は、金属材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料とされ、
前記被処理材料の搬送方向における、前記搬送経路の前記加工手段の下流側には、前記プラズマ処理手段または前記放電手段が配設されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の加工装置。
【請求項１２】
前記被処理材料は、高分子材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料とされ、
前記被処理材料の搬送方向における、前記搬送経路の前記加工手段の下流側には、前記放電処理手段または前記衝撃波処理手段が配設されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の加工装置。
【請求項１３】
前記プラズマ処理手段、前記放電処理手段および前記衝撃波処理手段が、同一のプラズマ源からなることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項１４】
前記プラズマ処理手段、前記放電処理手段および前記衝撃波処理手段は、処理後のガスを排気する排気手段を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工方法および加工装置に係り、特に、バリや切削くずなどの不要変形部が発生する被処理材料に加工を施すのに好適な加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、順送プレス加工は、例えば、１ショット１０ｍｍの送りピッチで、１分間に２５０ショットのスピードで一対の金型の間に厚さ０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度の薄板状の金属材料からなる被処理材料を挟み込み、両側から圧力を加えることによって金型に沿って金属塑性加工を行う加工方法であり、打ち抜き加工、曲げ加工など様々な工程を順送りに行うことで３次元形状の成型をも可能とする加工方法である。
【０００３】
プレス加工によって行う代表的な加工について以下に詳しく説明する。
【０００４】
穿孔を施すための打ち抜き加工（剪断加工）は、図９に示すように、所望の形状の突部２２が形成された上部金型２０と、突部２２と相似形とされ、突部２２よりも一回り大きな径とされた貫通孔２３が形成された下部金型２１との間に、被処理材料Ｗを挟み込み、図９における上下方向から圧力を加える。被処理材料Ｗが上部金型２０と下部金型２１とに接触すると、突部２２によって貫通孔２３内に押し込まれ、突部２２と相似形の被切断部２４を形成する。上部金型２０および下部金型２１によってさらに圧力を加えると、突部２２が被処理材料Ｗを貫通し、貫通孔２３内を突部２２および被処理材料Ｗから分離された被切断部２４が通過して、被処理材料Ｗに所望の形状の貫通部２５を形成する。
【０００５】
また、曲げ加工は、図１０に示すように、上部金型２０としての曲げパンチ２６と、下部金型２１としての曲げダイ２７との間に、薄板状の被処理材料Ｗを搬送する。搬送された被処理材料Ｗに対して、曲げパンチ２６および曲げダイ２７によって、図１０における上下方向から圧力を加えることにより、被処理材料Ｗの端部２９の下面に対して曲げダイ２７の壁部２８の角部２８ａが接触した状態で摺接しながら、被処理材料Ｗを反りあげて曲げる。
【０００６】
このような、プレス加工は、特許文献１に記載されているように、例えば、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部インターフェース用のコネクタ部分に用いられる金属部材の製造に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プレス加工を行う際、被処理材料Ｗと金型との潤滑性および金型の摩耗を抑制するべく、被処理材料Ｗに対してプレス加工油が多量に塗布されている。
【０００９】
しかし、被処理材料Ｗの表面には、例えば、油のような有機物やチリなどの汚れが付着しており、汚れが付着している部分はプレス加工油とのぬれ性が悪く、大量のプレス加工油をどぶ付けしても被処理材料Ｗの表面に均一にプレス加工油を塗布できず被処理材料Ｗや金型にダメージを与えるという問題がある。
【００１０】
さらに、プレス加工油のどぶ付けは、大量のプレス加工油を使用するために、温度が上昇したプレス加工油が蒸発し環境負荷を与える。また、プレス加工油の大量消費は、コストが高くなるという問題を有している。
【００１１】
また、外部インターフェースに用いられる金属部材には、後工程においてリフローハンダ接合処理を施すためのスズメッキ膜や、最終製品において露出する部分に対して酸化防止のためのメッキ膜を一部または全体に形成するメッキ加工が施されている。このメッキ加工は、プレス加工を行う被処理材料の原反の段階から施されていることが殆どである。
【００１２】
一般的に、被処理材料Ｗに対して、抜き加工を施すと、図９（ｄ）に示すように、被処理材料Ｗから被切断部２４を分離した端辺に不要変形部としてのひげ状バリ１５が発生することが知られており、特に、メッキ加工を施された被処理材料Ｗはひげ状バリ１５が発生しやすい。同様に、メッキ加工が施された被処理材料Ｗに対して、曲げ加工を施すと、図１０（ｄ）に示すように、壁部２８の角部２８ａが摺接してしごかれた部分のメッキが削り取られて不要変形部としてのしごきバリ１６が発生し、成形品の寸法精度の低い不良品とされたり、バリの先端で怪我をするなどの問題を有している。
【００１３】
そこで、本発明は、バリや切削くずなどの不要変形部が発生する被処理材料に対して、プラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すことにより、被処理材料の表面を洗浄して、被処理材料表面に対する加工油のぬれ性を向上させ、加工油を薄く均一に塗布して、金属塑性加工による金型の摩耗を抑制することができたり、加工後に生じたバリや切削くずなどの不要変形部を除去して、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする加工方法および加工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】
【００１４】
上記課題を解決するべく、本発明の第１の加工方法は、不要変形部が発生する被処理材料に対して加工を施す加工方法において、前記被処理材料にプラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すことを特徴とする。
【００１５】
このような、本発明の第１の加工方法によると、プラズマ処理によって被処理材料の表面を洗浄することができるとともに、放電処理または衝撃波処理によって被処理材料に生じたバリや切削くずなどの不要変形部を除去して、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００１６】
本発明の第２の加工方法は、前記被処理材料が、金属材料、高分子材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料であることを特徴とする。
【００１７】
このような、本発明の第２の加工方法によれば、不要変形部の無い高品質な金属製品または高分子製品を得ることができる。
【００１８】
本発明の第３の加工方法は、前記被処理材料に加工を施す前に、前記プラズマ処理または放電処理を施すことを特徴とする。
【００１９】
このような、本発明の第３の加工方法によれば、プラズマ処理または放電処理によって被処理材料の表面を洗浄することができる。例えば、加工を施す前に被処理材料に対して加工油を塗布する場合には、被処理材料に対して加工油を薄く均一に塗布することができ、金型の摩耗を防止することを可能とする。
【００２０】
本発明の第４の加工方法は、前記被処理材料に加工を施した後に、前記プラズマ処理、前記放電処理および前記衝撃波処理の少なくとも１つを施すことを特徴とする。
【００２１】
このような、本発明の第４の加工方法とすることにより、加工後の被処理材料に生じたバリや切削くずなどを除去することができ、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００２２】
本発明の第５の加工方法は、前記被処理材料を上流側から搬送し、前記被処理材料の表面に加工を施す前に加工油を塗布することを特徴とする。
【００２３】
このような、本発明の第５の加工方法によれば、プラズマ処理によって被処理材料の表面を洗浄することができるとともに、放電処理または衝撃波処理によって被処理材料に生じたバリや切削くずなどを除去して、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００２４】
本発明の第６の加工方法は、前記被処理材料の表面に加工油を塗布する前に、前記被処理材料の表面に前記プラズマ処理を施すことを特徴とする。
【００２５】
このような、本発明の第６の加工方法によれば、プラズマ処理によって被処理材料の表面を洗浄し、被処理材料に対して加工油を薄く均一に塗布することができ、金型の摩耗を防止することを可能とする。
【００２６】
本発明の第７の加工方法は、前記金属材料または前記複合材料からなる前記被処理材料に加工を施した後に、前記被処理材料に前記プラズマ処理または前記放電処理を施すことを特徴とする。
【００２７】
このような、本発明の第７の加工方法によれば、加工後の被処理材料に生じたバリや切削くずなどを除去することができ、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００２８】
本発明の第８の加工方法は、前記高分子材料または前記複合材料からなる前記被処理材料に加工を施した後に、前記被処理材料に前記放電処理または前記衝撃波処理を施すことを特徴とする。
【００２９】
このような、本発明の第８の加工方法によれば、加工後の被処理材料に生じたバリや切削くずなどを除去することができ、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００３０】
本発明の第１の加工装置は、不要変形部が発生する被処理材料を搬送する搬送手段と、前記被処理材料に対して剪断力および曲げ応力を加えて前記被処理材料を成形する加工手段とを備える加工装置において、前記被処理材料に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理手段、放電処理を行う放電処理手段および衝撃波処理を施す衝撃波処理手段の少なくとも１つを有することを特徴とする。
【００３１】
このような、本発明の第１の加工装置によれば、プラズマ処理手段によって被処理材料の表面を洗浄することができるとともに、放電処理手段または衝撃波処理手段によって被処理材料に生じたバリや切削くずなどを除去して、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００３２】
本発明の第２の加工装置は、前記被処理材料の搬送方向における前記加工手段の上流側の搬送経路には、前記被処理材料の表面に加工油を塗布する油塗布手段が備えられ、前記搬送経路における前記油塗布手段の上流側には、前記プラズマ処理手段が配設されることを特徴とする。
【００３３】
このような、本発明の第２の加工装置によれば、油塗布手段によって加工油を塗布する前に、プラズマ処理手段によって被処理材料の表面を洗浄するので、被処理材料に対して加工油を薄く均一に塗布することができる。さらに、加工油を均一に塗布することで、被処理材料と金型との潤滑性のムラを無くし、成型の寸法精度が改善され、また同時に、金型の摩耗を防止することを可能とする。
【００３４】
本発明の第３の加工装置は、前記被処理材料は、金属材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料とされ、前記被処理材料の搬送方向における、前記搬送経路の前記加工手段の下流側には、前記プラズマ処理手段または前記放電手段が配設されることを特徴とする。
【００３５】
このような、本発明の第３の加工装置によれば、加工後の被処理材料に生じたバリや切削くずなどを前記プラズマ処理手段または前記放電処理手段によって除去することができ、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００３６】
本発明の第４の加工装置は、高分子材料または金属材料および／または高分子材料の複合材料とされ、前記被処理材料の搬送方向における、前記搬送経路の前記加工手段の下流側には、前記放電処理手段または前記衝撃波処理手段が配設されることを特徴とする。
【００３７】
このような、本発明の第４の加工装置によれば、加工後の被処理材料に生じたバリや切削くずなどを前記放電処理手段または前記衝撃波処理手段によって除去することができ、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００３８】
本発明の第５の加工装置は、前記プラズマ処理手段、前記放電処理手段および前記衝撃波処理手段が、同一のプラズマ源からなることを特徴とする。
【００３９】
このような、本発明の第５の加工装置によれば、１つのプラズマ源を用いてプラズマ処理、放電処理および衝撃波処理を行うことを可能とする。
【００４０】
本発明の第６の加工装置は、前記プラズマ処理手段、前記放電処理手段および前記衝撃波処理手段は、処理後のガスを排気する排気手段を有することを特徴とする。
【００４１】
このような、本発明の第６の加工装置によれば、処理後のガスを排気することができるので、プラズマ処理、放電処理および衝撃波処理によって除去された汚れやバリや切削くずなどが被処理材料に再度付着することを防止し、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、プラズマ処理、放電処理および衝撃波処理を施すことによって、被処理材料の洗浄を行うことができたり、バリや切削くずなどの不要変形部の除去を行うことができる。これにより、不要変形部の無い高品質な製品を得ることができる。
【００４３】
また、本発明によれば、加工油を塗布する前にプラズマ処理を施すことにより、加工油を被処理材料に薄く均一に塗布できるので、被処理材料の製品寸法制度を向上し、加工時の金型の摩耗を抑制することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の加工方法の概念を示すブロック図
【図２】本発明の第１実施形態の加工装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第２実施形態の加工装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３実施形態の加工装置の構成を示す概略断面図
【図５】本発明の第４実施形態の加工装置の構成を示す概略断面図
【図６】本発明の第５実施形態の加工装置の構成を示す概略断面図
【図７】大気圧プラズマ放電処理前の被処理材料の端辺を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した画像であり、（ａ）は被処理材料に生じたひげ状のバリを観察したＳＥＭ画像、（ｂ）は被処理材料に生じたしごきバリを観察したＳＥＭ画像である。
【図８】大気圧プラズマ放電処理後の被処理材料の端辺を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した画像であり、（ａ）はひげ状のバリが除去された部分を観察したＳＥＭ画像、（ｂ）はしごきバリが除去された部分を観察したＳＥＭ画像である。
【図９】（ａ）から（ｄ）は打ち抜き加工の工程を工程順に示す概略断面図
【図１０】（ａ）から（ｄ）は曲げ加工の工程を工程順に示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００４６】
まず、本発明の加工方法および加工装置の概念を説明する。本発明の加工方法は、加工後にバリや切削くずなどの不要変形部が発生する被処理材料に対して加工を施す加工方法において、被処理材料にプラズマ処理、放電処理および衝撃波処理の少なくとも１つを施すようにされている。
【００４７】
なお、被処理材料としては、ステンレス、銅および銅合金、鉄、アルミニウムなどの金属材料、高密度ポリエチレンなどの高分子材料および金属材料および／または高分子材料の複合材料を用いることができる。複合材料としては、例えば、ポリイミドフィルムに形成された銅金属膜のような金属材料が一部または全面に被膜形成された高分子材料や、高分子材料が一部または全面に被膜形成された金属材料や、複数の金属材料同士または複数の高分子材料同士を積層した積層材料を用いることができる。
また、これらの被処理材料の中には、加工時において加工油を必要とするものと、必要としないものとがあるため、加工に用いる被処理材料の特性に応じて加工油の使用・不使用は適宜選択するとよい。
【００４８】
本発明の加工方法を用いた加工装置１においては、図１に示すように、加工手段２に対して、プラズマ処理手段３、放電処理手段４および衝撃波処理手段５を、被処理材料Ｗに加工を施す前後のどちらか一方または双方に設けてもよい。特に、加工を施す前に、被処理材料Ｗに対してプラズマ処理を施すことにより、被処理材料Ｗの表面を洗浄して浄化し、潤滑性の付与および金型の摩耗の防止のための加工油の被処理材料Ｗに対するぬれ性を向上させることができる。また、加工を施した後に、前記プラズマ処理、放電処理または衝撃波処理を施すことにより、加工によって被処理材料Ｗに生じたバリや切削くずなどの不要変形部を除去することができる。
【００４９】
このような、本発明の加工装置１の実施形態を図２から図６を用いて、さらに詳しく説明する。
【００５０】
本発明の加工装置１の第１実施形態は、図２に示すように、被処理材料Ｗに対して、パンチやダイを組み込んだ金型や金属刃を使用して塑性加工を行う加工手段２と、被処理材料Ｗに加工油を塗布する油塗布手段６と、加工油を塗布する前において、図示を省略したプラズマ源からプラズマを発生させ、被処理材料Ｗにプラズマを照射してプラズマ処理を施すプラズマ処理手段３または被処理材料Ｗに放電を行って放電処理を施す放電処理手段４とを備えている。
【００５１】
本第１実施形態によれば、被処理材料Ｗに対して、プラズマ処理手段３または放電処理手段４によってプラズマの照射または放電を行い、表面に付着した例えば、油のような有機物やチリなどの汚れを洗浄して浄化を行う。その後、浄化された被処理材料Ｗの表面に対して、油塗布手段６による加工油の塗布を行い、加工手段２において加工が施される。
【００５２】
このような、本第１実施形態の加工装置１によれば、加工油を塗布する前に、プラズマ処理手段３または放電処理手段４によって被処理材料Ｗの表面を浄化することにより、表面に対する加工油のぬれ性が向上し、加工油を薄く均一に塗布することができるので、加工に用いるパンチやダイを組み込んだ金型や金属刃などが被処理材料Ｗに直接接触するのを防止することができる。さらに、加工油を均一に塗布することで、被処理材料Wの加工に現れる潤滑性のムラがなくなり、成型の寸法精度が改善されるとともに、金型や金属刃の摩耗を防止することができる。また、加工油を被処理材料Ｗに対して薄く塗布し加工油の使用量を抑えることで、周囲に蒸散される加工油が少なくなって環境負荷を低減することができるとともに、コストを低減することを可能とする。
【００５３】
なお、加工時に加工油を必要としない被処理材料Ｗを用いる場合においては、加工油の塗布を省略することがきでる。このような、加工方法においては、加工手段２によって加工を施す前に、被処理材料Ｗに対し、プラズマ処理手段３によるプラズマ処理または放電処理手段４による放電処理を施すことで、例えば油などの有機物やチリなどの汚れが洗浄された清浄な状態で加工を施すことができる。
【００５４】
また、本発明の加工装置１の第２実施形態は、図３に示すように、被処理材料Ｗに対して、パンチやダイを組み込んだ金型や金属刃によって打ち抜きや切断、曲げや絞りなどの塑性加工を施す加工手段２と、加工を施した後の被処理材料Ｗに対して、図示を省略したプラズマ源からプラズマ、放電および衝撃波の少なくとも１つを発生させ、被処理材料Ｗにプラズマを照射してプラズマ処理を施すプラズマ処理手段３、放電処理を施す放電処理手段４および衝撃波処理を施す衝撃波処理手段５のうち少なくとも１つを備えている。
【００５５】
本第２実施形態の加工装置１によれば、加工を施した後の被処理材料Ｗに対し、プラズマ処理手段３または放電処理手段４によって、プラズマ処理または放電処理を施す。被処理材料Ｗにプラズマ処理または放電処理を施すと、被処理材料Ｗに生じたバリや切削くずなどの不要変形部に、雷が避雷針に落ちるように放電が集中し、加熱されることによって当該不要変形部が蒸発し除去される。さらに、放電が集中すると、大きな電界が発生し、バリなどをクーロン力によって離脱させることができる。
【００５６】
また、加工を施した後の被処理材料Ｗに対して、衝撃波処理手段５によって、衝撃波処理を施す。被処理材料Ｗに衝撃波処理を施すと、被処理材料Ｗに生じたバリや切削くずなどの不要変形部に衝撃波が伝わり、その衝撃によって不要変形部を離脱させることができる。
【００５７】
また、本発明の加工装置１の第３実施形態は、図４に示すように、例えば、厚さ０．１〜０．３ｍｍ、幅１０ｍｍ〜１００ｍｍほどの薄板状の金属材料からなる被処理材料Ｗがロール状に巻かれて載置されたコイル７と、コイル７から被処理材料Ｗを搬出し、下流側へ搬送する搬送手段８と、被処理材料Ｗの表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理手段３と、被処理材料Ｗの表面に加工油を塗布する油塗布手段６と、被処理材料Ｗに剪断加工や曲げ加工などの塑性加工を施す加工手段２と、被処理材料Ｗを巻き取る巻取り手段９とが備えられている。
【００５８】
ここで、加工手段２は順送型のプレス加工機として説明を行う。
【００５９】
この時、プラズマ処理手段３は、被処理材料Ｗの搬送方向における、油塗布手段６の上流側に配設されている。
【００６０】
本第３実施形態の加工装置１における動作を説明すると、コイル７から搬送手段８によって搬送されてきた被処理材料Ｗに対し、プラズマ処理手段３によってプラズマを照射し、被処理材料Ｗの表面に付着した例えば、油のような有機物やチリなどの汚れを洗浄する。
【００６１】
さらに、洗浄された被処理材料Ｗに対して、油塗布手段６によって加工油が塗布されて、下流側の加工手段２へ搬送され、塑性加工が施される。
【００６２】
このような、本第３実施形態の加工装置１によれば、加工油を塗布する前に、プラズマ処理手段３によって被処理材料Ｗの表面を浄化することにより、表面に対する加工油のぬれ性が向上し、加工油を薄く均一に塗布することができるので、加工に用いるパンチやダイを組み込んだ金型や金属刃などが被処理材料Ｗに直接接触するのを防止することができる。さらに、加工油を均一に塗布することで、被処理材料Wの加工に現れる潤滑性のムラがなくなり、成型の寸法精度が改善されるとともに、金型や金属刃の摩耗を防止することができる。また、加工油を被処理材料Ｗに対して薄く塗布し加工油の使用量を抑えることで、周囲に蒸散される加工油が少なくなって環境負荷を低減することができるとともに、コストを低減することを可能とする。
【００６３】
また、本発明の加工装置１の第４実施形態は、図５に示すように、薄板状の金属材料からなる被処理材料Ｗがロール状に巻かれて載置されたコイル７と、コイル７から被処理材料Ｗを搬出し、下流側へ搬送する搬送手段８と、被処理材料Ｗに剪断加工や曲げ加工などの塑性加工を施す加工手段２と、被処理材料Ｗの表面に放電処理を施す放電処理手段４と、被処理材料Ｗを巻き取る巻取り手段９とが備えられている。
【００６４】
ここで、加工手段２は順送型のプレス加工機として説明を行う。
【００６５】
この時、放電処理手段４は、被処理材料Ｗの搬送方向における、加工手段２の下流側に配設されている。
【００６６】
本第４実施形態の加工装置１における動作を説明すると、コイル７から搬送手段８によって搬送されきた被処理材料Ｗに対し、加工手段２によって塑性加工が施される。
【００６７】
さらに、加工が施された被処理材料Ｗに対し、放電処理手段４によって放電を加えることにより、加工時おいて被処理材料Ｗに生じたバリや切削くずなどを除去する。
【００６８】
このような本第４実施形態の加工装置１によれば、被処理材料Ｗの搬送方向における加工手段２の下流側に、放電処理手段４を設けることにより、加工によってバリや切削くずなどの不要変形部が生じた被処理材料Ｗに対して放電を行って、当該不要変形部を放電の加熱または衝撃によって除去することができるので、不要変形部の無い高品質な製品を得ることを可能とする。
【００６９】
また、本発明の加工装置１の第５実施形態は、図６に示すように、薄板状の金属材料からなる被処理材料Ｗがロール状に巻かれて載置されたコイル７と、コイル７から被処理材料Ｗを搬出し、下流側へ搬送する搬送手段８と、被処理材料Ｗの表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理手段３と、被処理材料Ｗの表面に加工油を塗布する油塗布手段６と、被処理材料Ｗに剪断加工や曲げ加工などの塑性加工を施す加工手段２と、被処理材料Ｗの表面に放電処理を施す放電処理手段４と、被処理材料Ｗを巻き取る巻取り手段９とが備えられている。
【００７０】
ここで、加工手段２は順送型のプレス加工機として説明を行う。
【００７１】
コイル７は最上流に配設され、コイル７から搬送手段８によって被処理材料Ｗが下流側へ搬送されている。
【００７２】
被処理材料Ｗの搬送方向における、コイル７の下流には、上流側からプラズマ処理手段３、油塗布手段６、加工手段２および放電処理手段４が順に配設されている。
【００７３】
本第５実施形態の加工装置１における動作を説明すると、コイル７から搬送手段８によって搬送されきた被処理材料Ｗに対し、プラズマ処理手段３によってプラズマを照射し、被処理材料Ｗの表面に付着した例えば、油のような有機物やチリなどの汚れを洗浄する。洗浄された被処理材料Ｗは、下流側の油塗布手段６に搬送され、油塗布手段６によって加工油が塗布されて、加工手段２へ搬送される。
【００７４】
加工手段２によって塑性加工が施された被処理材料Ｗに対し、放電処理手段４によって放電を加えることにより、被処理材料Ｗに生じたバリや切削くずなどの不要変形部の除去を行う。
【００７５】
このような、本第５実施形態の加工装置１によれば、加工油を塗布する前に、プラズマ処理手段３によって被処理材料Ｗの表面を浄化することにより、表面に対する加工油のぬれ性が向上し、加工油を薄く均一に塗布することができるので、加工に用いるパンチやダイを組み込んだ金型や金属刃などが被処理材料Ｗに直接接触するのを防止することができる。さらに、加工油を均一に塗布することで、被処理材料Wの加工に現れる潤滑性のムラがなくなり、成型の寸法精度が改善されるとともに、金型や金属刃の摩耗を防止することができる。また、加工油を被処理材料Ｗに対して薄く塗布し加工油の使用量を抑えることで、周囲に蒸散される加工油が少なくなって環境負荷を低減することができるとともに、コストを低減することを可能とする。
【００７６】
さらに、被処理材料Ｗの搬送方向における加工手段２の下流側に、放電処理手段４を設けることにより、加工によってバリや切削くずなどの不要変形部が生じた被処理材料Ｗに対して放電を行って、放電の加熱または衝撃によってバリや切削くずなどを除去することができるので、不要変形部の無い高品質な製品を提供することを可能とする。
【００７７】
なお、加工によって生じたバリや切削くずなどを除去する手段として放電処理手段４を用いているが、被処理材料Ｗが金属材料とされる際には、プラズマ処理手段３を用いても良い。
【００７８】
また、被処理材料Ｗが、金属材料とされる際には、被処理材料Ｗまたは被処理材料Ｗが載置される部位に対してバイアス電圧を印加して電位を与えるようにしても良い。これにより、プラズマ処理時には、プラズマを被処理材料Ｗの方向へ引きつけて処理効率を向上させることができる。同様に、放電処理時には、被処理材料Ｗの不要変形部に効果良く放電が放たれるようにすることができる。
【００７９】
さらに、被処理材料Ｗが、高分子材料とされる際には、放電処理手段４の代わりに衝撃波処理手段５を用いてもよい。
【００８０】
衝撃波処理手段５によれば、加工によって生じたバリや切削くずなどの不要変形部に対して衝撃波を照射することにより、衝撃波の振動および発熱によって当該不要変形部を離脱もしくは蒸発させることができる。
【００８１】
ここで、本発明に用いるプラズマ処理手段３におけるプラズマ源としては、グロー放電式、バリア放電式、コロナ放電式、アーク放電式、高周波誘導結合式、レーザー光、放射線、衝撃波などプラズマを発生するものであればよく、特に限定されるものではない。プラズマ源においては、高気圧、低圧、大気圧などの条件で生成することができる。
【００８２】
プラズマ生成に用いられるプラズマ生成用ガスとしては、空気が望ましいが、それ以外のガスとして、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、酸素ガス、フッ素ガス、水素ガス、水蒸気など様々なガスを用いることができ、特に限定されるものではない。さらに、単体のガス以外にも、上記のガスから任意に選択された複数のガスを組み合わせることにより混合ガスとされたプラズマ生成用ガスを用いることができる。
【００８３】
また、本発明に用いる放電処理手段４においては、一対の電極間に電圧を印加することにより放電を発生するもの、アーク放電プラズマによる放電、コロナ放電プラズマによる放電など被処理材料Ｗに放電を行えるものであれば、いかなるものでもよい。特に、アーク放電プラズマを用いることが好ましい。
【００８４】
また、本発明に用いる衝撃波処理手段５においては、上記のプラズマ源に対し、一対の電極に瞬間的に大きな電力を印加することにより、プラズマの温度を高速に上昇させる。これにより、プラズマが瞬間的に大きく膨張し、その膨張速度が周囲気体の音速を超えたときに発生する衝撃波によって被処理材料Ｗから不要変形部が物理的に除去される。なお、衝撃波処理手段５は、この方法以外にも、不要変形部に対して衝撃波を照射することができるものであれば、いかなるものでもよい。
【００８５】
また、被処理材料Ｗが高分子材料とされる場合においては、上記、プラズマ源に対して、周波数の高い電圧を印加することにより、被処理材料Ｗに電界集中を発生させることにより、バリや切削くずなどの不要変形部を除去することができる。この場合には、上記プラズマ処理手段３を用いて、プラズマ源に対して、例えば、１０ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの周波数の高周波電圧を印加し、被処理材料Ｗに生成したプラズマを照射することによって、バリや切削くずなどの鋭角な突起部分に電界が集中して選択的に加熱されることで、当該バリや切削くずなどを蒸発させて除去することができる。
【００８６】
なお、上記プラズマ処理手段３、放電処理手段４および衝撃波処理手段５には、同一のプラズマ源を用いた処理装置を用いてもよく、それぞれの処理に応じて印加する電圧の種類や強さなどを適宜調整することにより施される。
【００８７】
また、上記、第１乃至第５実施形態において、プラズマ処理手段３、放電処理手段４および衝撃波処理手段５には、処理後のガスを排気するための排気手段１０を設けていることが好ましく、これにより、被処理材料Ｗの表面から分離された汚れおよびバリなどが、再度、被処理材料Ｗの表面に付着することを防止することができる。
【００８８】
また、図６に示すように、加工手段２と放電処理手段４との間に、例えば、カメラなどのセンサ１１と、放電処理手段４に自動制御部と自動制御手段とを有する自動制御機構１２とを設け、センサ１１によって、被処理材料Ｗのバリなどが発生している部位を特定するとともに、得られた位置情報を自動制御機構１２の自動制御部に送信し、位置情報に基づいて自動制御手段によって、不要変形部の方向へ放電処理手段４の電極の方向が決定されるようにされてもよい。これにより、効率よく当該不要変形部のみを除去することができる。
【００８９】
また、加工手段２と放電処理手段４または衝撃波処理手段５との間に、少なくとも油分を除去するための一般的な表面洗浄工程を設けてもよく、これにより、被処理材料Ｗの表面に生じたバリや切削くずなどの不要変形部に対し、放電処理または衝撃波処理の効果を向上させることができる。
【００９０】
また、上記加工手段２がプレス加工とされる場合においては、被処理材料Ｗの搬送方向における、コイル７の下流側に、コイル７から搬出された被処理材料Ｗを圧延することにより、表面に生じたしわや凹凸を平にならすレベラー１３を配設されていることが好ましい。
【００９１】
また、搬送方向における、プラズマ処理手段３の上流側には、加工の速度を一定とするべく、被処理材料Ｗを所定のピッチおよび速さで搬送するエアフィーダー１４が配設されていることが好ましい。
【００９２】
＜実施例＞
図７の（ａ）および（ｂ）は、スズ系のメッキ加工が数ミクロンの厚さで施された被処理材料Ｗに対して、プレス加工機を用いて加工を施した後の断面および端辺を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した画像である。
【００９３】
図７（ａ）には、Ａで囲われた部分にひげ状のバリ１５が発生していることが分かる。同様に、図７（ｂ）には、加工時にツールによってしごかれたことにより発生したしごきバリ１６がＢで囲われた部分に認められる。
【００９４】
そこで、被処理材料Ｗに生じた不要変形部、特に、バリに対する大気圧プラズマ放電処理の効果について検討を行った。
【００９５】
大気圧プラズマ発生装置としている公知の構成のものを用い、被処理材料Ｗを搬送装置の上に載置して放電照射されている大気圧プラズマの中を往復動させてプラズマ放電処理を行った。詳細な実験条件は以下の通りである。
（１）搬送速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
（２）印加電圧：１００Ｗ
（３）プラズマ生成用ガス：アルゴンガス＝４０００ｃｃ
酸素ガス＝２０ｃｃ
（４）プラズマ源からの距離：５０ｍｍ
（５）照射回数：２回
【００９６】
上記条件で被処理材料Ｗにプラズマ放電照射を行った後のＳＥＭ像を図８に示す。なお、図８（ａ）は、図７（ａ）に示すひげ状のバリ１５に対して大気圧プラズマ放電照射を行った後のＳＥＭ像であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）に示すしごきバリに対して大気圧プラズマ放電照射を行った後のＳＥＭ像である。
【００９７】
照射後、Ａ’で囲われた部分において、ひげ状のバリ１５は根本部分から完全に除去されていることが分かる。同様に、Ｂ’で囲われた部分において、しごきバリ１６についても除去されていることが分かる。これは、プラズマ源に対して大きな電圧を印加することで、集中的に放電が生じるアーク放電が発生し、バリなどの突起部分に放電が集中し、放電が発生した衝撃による離脱もしくは、放電の熱によって蒸発したためであると考えられる。
【００９８】
この結果から、大気圧プラズマ放電処理は、プレス加工を施された際に生じたひげ状のバリ１５やしごきバリ１６を効果的に除去することが可能であることが分かる。
【００９９】
また、図８から、被処理材料Ｗに対して大気圧プラズマ放電処理を施しても、被処理材料Ｗに対して損傷を与えることはなく、プレス加工後に大気圧プラズマ放電処理を行うことにより、バリなどの無い高品質な製品の提供を実現することができると考えられる。
【０１００】
なお、本実施形態においては、加工手段２として順送型のプレス装置を用いて説明を行っているが、単発型のプレス装置や切断装置など、バリなどの不要変形部が発生する加工であればいかなる加工手段でもよく、特に限定するものではない。
【０１０１】
また、本発明の加工装置は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  加工装置
２  加工手段
３  プラズマ処理手段
４  放電処理手段
５  衝撃波処理手段
６  油塗布手段
７  コイル
８  搬送手段
９  巻取り手段
１０  排気手段
１１  レベラー
１２  エアフィーダー
１３  ひげ状バリ
１４  しごきバリ
２０  上部金型
２１  下部金型
２２  突部
２３  貫通孔
２４  肉薄部
２５  貫通部
２６  曲げパンチ
２７  曲げダイ
２８  壁部
２８ａ  角部
２９  端部
Ｗ  被処理材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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【図８】
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