金属、樹脂や塑性変形性を有する材料を工具で負荷しながら、該工具および/または被加工材に超音波振動を重畳して成形する超音波塑性加工において、超音波振動を付与しない場合の加工中の荷重と変位の関係を求める第1の手順と、重畳する超音波の変位幅である振幅の二倍の変位を負荷した際に生じる弾性荷重の変化幅を求める第2の手順と、該第1の手順で得られた荷重から該第2の手順により得られた該弾性荷重の変化幅だけ除荷して除荷荷重を求める第3の手順と、該第1の手順の荷重と該第3の手順の荷重の平均荷重を求めて予測荷重とする第4の手順からなることを特徴とする超音波塑性加工の荷重予測方法。該第3の手順で得られた該除荷荷重が引張りで該工具と該被加工材の接触部が引張り荷重を負担しない構造の場合に、該除荷荷重を零に置き換えるとともに、所望により該第1の手順で得られた該加工中の荷重と変位の関係を該工具と該被加工材の接触部の摩擦係数が零の場合の加工中の荷重と変位の関係に置き換えることを特徴とする請求項1に記載の超音波塑性加工の荷重予測方法。金属、樹脂や塑性変形性を有する材料を工具で負荷しながら、該工具および/または被加工材に超音波振動を重畳して成形する超音波塑性加工において、超音波振動を付与しない場合の加工中の荷重と変位の関係を求める第1の手段と、該第1の手段で得られた該加工中の荷重の負荷による振幅変化を補正する手段を備え、該補正手段により得られた超音波振動を付与した際に生じる弾性荷重の変化幅を求める第2の手段と、該第1の手段で得られた荷重から該第2の手段により得られた該弾性荷重の変化幅だけ除荷して除荷荷重を求め、所望により該除荷荷重が引張りの場合には除荷荷重を零に置き換えるとともに該第1の手段で該工具と該被加工材の接触部の摩擦力を零にして再処理する第3の手段と、該第1の手段の荷重と該第3の手段の荷重の平均荷重を求めて予測荷重とする第4の手段からなることを特徴とする超音波塑性加工の荷重予測システム。該被加工材の固有振動数が重畳する超音波の振動数の2倍以内の場合、共振を無視して請求項3の該荷重予測システムで共振無し荷重を予測する手段、工具位置を固定境界条件として共振の荷重減少を求める手段、該共振無し荷重から該共振の荷重減少を除去して荷重を予測する手段からなることを特徴とする超音波塑性加工の荷重予測システム。被加工材の温度を測定または推定する手段、工具の変位を測定する手段、該被加工材の温度と該測定変位から被加工材のひずみ量および被加工材に蓄積される転位密度を予測する手段、該被加工材の変形抵抗と弾性係数を予測する手段を備え、実測の荷重と目標の荷重の差を検出して請求項3または請求項4に記載の荷重予測システムにより超音波振動の振幅を適正値に制御して目標の荷重に近付ける手段を有することを特徴とする超音波塑性加工の荷重制御システム。該工具または該被加工材を振動を受ける物体、該振動を受ける物体と接触して超音波を伝達する工具または超音波振動子を振動を与える物体として、請求項5に記載の荷重制御システムにより該振動を与える物体と該振動を受ける物体の接触条件を連続接触条件CCCまたは逐次成形遷移条件IFTCになるように超音波振動の振幅を適正値に修正して制御する手段を備えた鍛造押出し絞り、深絞り圧延圧縮、すえこみ転造棒の引抜き線の引抜きプラスチック塑性加工の何れかの工程で利用されることを特徴とする超音波塑性加工装置。解決しようとする問題点は、超音波塑性加工において信頼できる荷重予測モデルや荷重予測式が提案されていないことであり、超音波塑性加工の特徴である連続接触条件本発明ではContinuousContactCondition即ち略称でCCCを前提に荷重の高精度な予測モデルを開発することが課題である。本発明は、非特許文献4に開示の超音波円柱圧縮試験の力学特性を検討して、観察された荷重減少の殆どがCCCであることが判明した。また、毎秒2万回の頻度で振動する超音波振動の1サイクルあたりの振動ひずみが0.0015であるのに対して、1サイクル当りの塑性変形ひずみは最大で0.00005と30分の1以下であった。これは、1サイクルタイムである2万分の1秒ミクロタイムスケールと呼称が、全体の正味加工時間の0.3秒マクロタイムスケールと呼称に比べて無視できる程度であることから生じる必然的な結果である。即ち、1サイクルタイムに生じるひずみ振動の内、その97が弾性ひずみによる振動である。一方、非特許文献2および非特許文献3では超音波振動の1サイクルタイムのようなミクロタイムスケールで生じる荷重変化は、通常の荷重計の応答性能を遥かに凌駕するので、荷重計で計測されるのは時間平均荷重であるとした。通常の超音波は円振動であるから、CCCの場合には応力振動も円振動に近いため時間平均荷重は1サイクルの最大値と最小値の平均値で良好に近似できる。以上の結果から、超音波円柱圧縮試験の力学特性は極めて単純であり、荷重の上限は無振動の際の工具反力にほぼ等しく、下限値は1サイクルの変位幅を試験片高さで除したひずみにヤング率と面積を乗じて得られる荷重変動幅を上限値から差し引いて得られる。この推定を非特許文献4の試験結果と比較した結果、極めて良好な一致が見られた。また、この結果からマクロタイムスケールとミクロタイムスケールの現象は分離され、前者は無振動の円柱圧縮試験から得られる荷重変位関係から求まる。後者は前記のように単純な弾性変形で良好に近似できるので、線形解析の重要な性質である解析解の重ね合わせが適用できる。この単純な超音波円柱圧縮試験の結果から、より複雑な形状や境界条件の超音波塑性加工にも適用できる荷重予測方法を発案し、後述する論文に開示の結果と比較して妥当性を検証することで、本発明を完成したものである。即ち、第一の発明は、金属、樹脂や塑性変形性を有する材料を工具で負荷しながら、工具および/または被加工材に超音波振動を重畳して成形する超音波塑性加工において、超音波振動を付与しない場合の加工中の荷重と変位の関係を求める第1の手順と、重畳する超音波の変位幅である振幅の二倍の変位を負荷した際に生じる弾性荷重の変化幅を求める第2の手順と、第1の手順で得られた荷重から第2の手順により得られた弾性荷重の変化幅だけ除荷して除荷荷重を求める第3の手順と、第1の手順の荷重と第3の手順の荷重の平均荷重を求めて予測荷重とする第4の手順からなることを特徴とする。第二の発明は、第3の手順で得られた除荷荷重が引張りで工具と被加工材の接触部が引張り荷重を負担しない構造の場合に、除荷荷重を零に置き換えるとともに、所望により第1の手順で得られた加工中の荷重と変位の関係を工具と被加工材の接触部の摩擦係数が零の場合の加工中の荷重と変位の関係に置き換えることを特徴とする。第三の発明は、金属、樹脂や塑性変形性を有する材料を工具で負荷しながら、工具および/または被加工材に超音波振動を重畳して成形する超音波塑性加工において、超音波振動を付与しない場合の加工中の荷重と変位の関係を求める第1の手段と、第1の手段で得られた加工中の荷重の負荷による振幅変化を補正する手段を備え、補正手段により得られた超音波振動を付与した際に生じる弾性荷重の変化幅を求める第2の手段と、第1の手段で得られた荷重から第2の手段により得られた弾性荷重の変化幅だけ除荷して除荷荷重を求め、所望により除荷荷重が引張りの場合には除荷荷重を零に置き換えるとともに第1の手段で工具と被加工材の接触部の摩擦力を零にして再処理する第3の手段と、第1の手段の荷重と第3の手段の荷重の平均荷重を求めて予測荷重とする第4の手段からなることを特徴とする。第四の発明は、被加工材の固有振動数が重畳する超音波の振動数の2倍以内の場合、共振を無視して請求項3の荷重予測システムで共振無し荷重を予測する手段、工具位置を固定境界条件として共振の荷重減少を求める手段、共振無し荷重から共振の荷重減少を除去して荷重を予測する手段からなることを特徴とする。第五の発明は、被加工材の温度を測定または推定する手段、工具の変位を測定する手段、被加工材の温度と測定変位から被加工材のひずみ量および被加工材に蓄積される転位密度を予測する手段、被加工材の変形抵抗と弾性係数を予測する手段を備え、実測の荷重と目標の荷重の差を検出して請求項3または請求項4に記載の荷重予測システムにより超音波振動の振幅を適正値に制御して目標の荷重に近付ける手段を有することを特徴とする。第六の発明は、工具または被加工材を振動を受ける物体、振動を受ける物体と接触して超音波を伝達する工具または超音波振動子を振動を与える物体として、請求項5に記載の荷重制御システムにより振動を与える物体と振動を受ける物体の接触条件を連続接触条件CCC即ちContinuousContactConditionの略語または逐次成形遷移条件IFTC即ちIncrementalFormingConditionの略語になるように超音波振動の振幅を適正値に修正して制御する手段を備えた鍛造、押出し絞り、深絞り、圧延、圧縮、すえこみ、転造棒の引抜き、線の引抜き、プラスチック塑性加工の何れかの工程で利用されることを特徴とする。本発明の超音波塑性加工の荷重予測方法は塑性加工の共通基盤技術である円柱圧縮試験で高精度な荷重予測が可能であり、多くの材料で種々の基本的なデータベースを蓄積できる。また、この単純なモデルを拡張して少ない合せ込みパラメータを調節することにより、他の超音波塑性加工に容易に適用できる。更に、この荷重予測方法を利用して、超音波振動子の能力を最大限に活かした荷重制御システムを考案した。また、荷重予測システムの単純性とCCCとIFTCで荷重が急変する現象を利用して、振動を与える物体と振動を受ける物体間の接触条件を制御できるので、多くの超音波塑性加工工程で安定した製品を製造することが容易になった。被加工材の形状を円柱状の梁または梁要素に分割して近似することで、円柱圧縮試験の荷重予測モデルを適用し易くした。これにより、簡単な数式で展開できるので荷重予測システムや荷重制御システムのように高速の演算処理が必要な用途に容易に適用できるようにした。円柱圧縮試験による開発モデルの精度検証図7は無振動の応力ひずみ関係を非特許文献5の理論式で求め、これを基に予測された円柱圧縮試験の変形応力とひずみである。実線で示す非特許文献4の実験結果とプロットの解析結果が良く一致した。圧延試験非特許文献6ではJIS規格で硬質材と軟質材の板厚2mmの切り板に超音波振動を付与して冷間圧延を実施し荷重減少を測定した。硬質材では荷重減少が発生したが、軟質材では若干の荷重増加が観察された。しかし、荷重変化の原因や機構が不明であり、応用が困難であった。そこで、荷重予測方法によりモデルを開発することにした。超音波振動子を上工具、板送り台を下工具、これと接触する板を円柱状に切り出すと、前記の円柱圧縮試験と同様の変形機構である。モデルに実験条件を適用すると硬質材で荷重減少の場合はσ2が正でCCCと判明した。軟質材として、C1100Ph2mmA25μmとして、モデルに代入するとσ1が250Mpaより小の場合はσ2が負でIFTCである。σ1を100Mpaから250Mpaの間に設定すると、塑性変形による加工硬化と一時的な工具離脱が発生する。圧延装置の構造から硬質材ではCCCでバックテンションが発生して圧延荷重が減少するが、軟質材ではIFTCで作用しないので加工硬化の分だけ圧延荷重が増加する。この結果から本開発のIFTCの予測モデルは妥当である。リング圧縮試験図8はFEMによるリング圧縮試験の面圧と圧下率の関係を示す。加工荷重が増加すると超音波振動による荷重低減効果が消失する傾向である。円柱横圧縮試験図9の各ソリッドプロットは非特許文献7の結果を示し、1個のプロットは1つの試験体の結果である。そこで、これを繋いで荷重ストローク線と見做した。無振動の●印の荷重から本開発の荷重予測方法で予測されたオープンプロットの荷重は何れもCCの特徴を有し、圧下率が04以上で▲印の実測値と良い一致を示す。しかし、○で囲った▲印の実測値は予測値の約半分で、唯一IFTCである。後方押出し試験による開発モデルの精度検証図10の実線は実験結果、プロットは無振動の線図から後方押出しでγ01として、予測した荷重を示す。公称振幅15μmの予測荷重とtest2の実測荷重はIFTCの特徴を、その他の荷重はCCCの特徴を有する。test1はサイクルによってIFTCに遷移してスパイク状の凹凸を生じる。ばりにより上限の圧力が、実質振幅の変化により下限の圧力が敏感な工具離脱の閾値の近傍で変化するためと推察される。尚、実測のIFTCでは荷重の収束が速く、予測にもこの知見を反映すべきである。オプションとして工具離脱が生じた際に、塑性変形解析の境界条件を逐次成形条件に変更して対処できるが、図10では省略した。伸線試験図11はダイスの前後の種々の位置に滑車を設置して引抜力の低減効果が変化することを明らかにした非特許文献3の実験結果線と、ダイスの前後の等距離に固定端を設定し、共振による引抜力の低減に見合うダンピングを負荷した場合の本開発の荷重予測方法による解析結果プロットの線を示す。超音波の振幅が大きい場合には共振で定在波が発生する半波長の整数倍位置では実験よりも過大な荷重低下を示す。一方、超音波の振幅が小の場合には実験結果と解析結果は比較的良好な一致を示す。この結果から、共振が発生する場合には共振が発生しない通常の場合の結果から共振による荷重減少量を除去すれば良いことが判明した。