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塑性変形型造形方法およびその装置 新技術説明会

国内特許コード P06A008589
整理番号 KUTLO-2005-009
掲載日 2006年5月26日
出願番号 特願2004-300709
公開番号 特開2006-110595
登録番号 特許第4734624号
出願日 平成16年10月14日(2004.10.14)
公開日 平成18年4月27日(2006.4.27)
登録日 平成23年5月13日(2011.5.13)
発明者
  • 浅川 直紀
  • 田中 秀岳
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 塑性変形型造形方法およびその装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】手作業による鍛金作業のような自由鍛造も行うことができ、また塑性粘土や厚みのある板材でも塑性変形を行うことができる塑性変形型造形方法及びその装置を提供すること。
【解決手段】ハンマ11の打撃により被加工材21に塑性変形を与えて加工を行う塑性変形型造形方法であって、ハンマ11の打撃方向に対して等高線加工を行うように、複数の加工層ごとに工具経路を生成する場合に、あらかじめ設定している複数の経路モードの中から被加工材21に応じて最適経路モードを決定することを特徴とする塑性変形型造形方法。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


今日、工業製品のほとんどがCAD/CAMシステムによって設計され、生産されている。現在の製造現場では、従来型の大量生産ではなく多品種少量生産に移り変わって来ており、設計から試作、生産に至るまで迅速な対応を要求されている。そのような状況に対して、CAD/CAMシステムやコンピュータを製品設計段階だけでなく、積極的に生産設計段階にも取り入れ、試作やシミュレーション等も迅速且つ正確に行えるようになってきている。
商品開発の現場では、設計の初期の段階から実物に近い3次元模型を用いて評価や干渉チェックなどを行う必要がある。今日の3次元CADの普及に伴い、3次元模型製作についてはラピッドプロトタイピング技術が注目され、発達してきている。ラピッドプロトタイピングは3次元データに基づいて迅速に3次元の立体を造形する技術であるが、現在のところ、そのようなプロトタイプや試作部品の加工においては、光造形法や粉体焼結法に代表される積層造形ラピッドプロトタイピング技術や高速CNC工作機械によってある程度の解決を見ている。
一方、生産現場においてもCNC工作機械や産業用ロボットに代表されるように、迅速で精密な部品の加工の自動化が進んでいるが、一部には熟練工による手作業でしか行えない加工が残っていることもまた事実である。
塑性加工である自由鍛造や鍛金加工は、工業的には金型を用いて大量生産が行われる。しかし単品や試作品の場合、コスト、時間的に金型を用いるのは得策ではないため、多くの場合、熟練工による手作業に頼っているのが現状である。現在、この自由鍛造、鍛金加工分野において、金型を用いないで加工を行ういくつかの加工法が考案され、研究あるいは使用されている。
金型を用いないで加工を行うものとして例えば特許文献1に示される技術が提案されている。特許文献1では、被加工材の下側に弾塑性板を有する部材を配置し、等高面部位ごとに繰り返し打撃を与えて順次加工面を形成するものである。
【特許文献1】
特開平10-263740号公報(特許請求の範囲など)

産業上の利用分野


本発明は、ハンマの打撃により被加工材に塑性変形を与えて加工を行う塑性変形型造形方法およびそれに使用される塑性変形型造形装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ハンマの打撃により被加工材に塑性変形を与え、前記ハンマの打撃方向に対して等高線加工を行う塑性変形型造形方法であって、
前記ハンマの打撃間隔の設定を行うステップと、
前記ハンマの1回の打撃で予定するZ軸方向の変形量(押し込み量)の設定を行うステップと、
設定された前記押し込み量によって加工層が決定されるステップと、
それぞれの前記加工層ごとに、工具経路が生成されるステップと、
を有し、
前記工具経路を、あらかじめ設定している複数の経路モードの中から前記被加工材に応じて決定することを特徴とする塑性変形型造形方法。

【請求項2】
前記経路モードとして、加工面の一方向から多方向に向けて折り返しながら経路を生成するスキャンニングモードと、外周から内周に向けて又は内周から外周に向けて渦巻き状に経路を生成するコンタリングモードとを有することを特徴とする請求項1に記載の塑性変形型造形方法。

【請求項3】
前記最適経路モードを、前記被加工材の材質、厚さ、及び加工形状の中のいずれかによって決定することを特徴とする請求項1に記載の塑性変形型造形方法。

【請求項4】
任意の前記加工層に対する塑性加工の終了後、又はすべての前記加工層に対する塑性加工の終了後に前記加工面の形状を検出する検査工程と、あらかじめ設定した所定の形状と検出した前記形状とを比較する比較工程と、前記比較工程において、あらかじめ設定した所定の深さまで塑性変形していない箇所又は隆起箇所を検出した場合に修正経路を決定する修正経路決定工程と、決定された前記修正経路に基づいて修正加工を行う修正工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の塑性変形型造形方法。

【請求項5】
ハンマリングユニットに装着したハンマの打撃により、被加工材側ユニットに装着した被加工材に塑性変形を与えて加工を行う塑性変形型造形装置であって、前記ハンマリングユニットには、前記ハンマを打撃方向に往復動作させる駆動部材と、前記ハンマを前記被加工材の方向に付勢する弾性部材と、前記ハンマの打撃方向の位置を規制する位置決め部材とを備え、前記被加工材側ユニットには、前記被加工材を保持する被加工材固定部材と、前記被加工材を移動させる移動部材とを備え、脂材を介して前記被加工材を前記被加工材固定部材に保持することを特徴とする塑性変形型造形装置。

【請求項6】
前記駆動部材が、回転部材と、前記回転部材の外周部に設けたカム部材とから構成され、前記回転部材の回転によってカム部材が回動し、前記カム部材の上昇時に前記ハンマと係合して前記ハンマを上昇させ、前記カム部材が所定の高さで前記ハンマとの係合を解除して前記ハンマを降下させ、前記ハンマの上昇時に前記弾性部材を変形させ、前記ハンマの降下時に前記弾性部材を復元させることを特徴とする請求項5に記載の塑性変形型造形装置。

【請求項7】
前記被加工材側ユニットには、前記ハンマの打撃方向に前記被加工材を近接離間させるZ軸移動手段と、前記ハンマの打撃方向と垂直な面方向に前記被加工材を移動させるX-Y軸移動手段とを備えたことを特徴とする請求項5に記載の塑性変形型造形装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2004300709thum.jpg
出願権利状態 登録
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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