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レーザフォーミング加工方法およびレーザフォーミング加工装置 NEW コモンズ

国内特許コード P160013505
整理番号 DP1661
掲載日 2016年11月25日
出願番号 特願2014-181928
公開番号 特開2016-055302
出願日 平成26年9月8日(2014.9.8)
公開日 平成28年4月21日(2016.4.21)
発明者
  • 廣垣 俊樹
  • 青山 栄一
  • 織田 良輔
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 レーザフォーミング加工方法およびレーザフォーミング加工装置 NEW コモンズ
発明の概要 【課題】薄板鋼材の曲げ加工と焼入れが同時に行えるレーザフォーミング加工方法を提供する。
【解決手段】第1に、レーザ光を、ワークの一方の面に照射しながらワークに対して相対的に移動させ、レーザ光の照射軌跡に沿ってワークに焼入れを行う。第2に、ワークの他方の面のうち、前記レーザ光の照射軌跡に対向する箇所に、レーザ光を照射すると共にレーザ光をワークに対して相対的に移動させる動作を繰り返し行い、第1のステップの焼入れと合わせて、レーザ光の照射軌跡に沿ったワークの断面全体に焼入れを行うと共に、ワークをレーザ光の照射軌跡に沿って所定の角度曲げる。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要


一般に、薄板鋼材を用いて小型のバネ部材等を製造する際には、金型プレス加工等で所定の形状に整形した後、焼入れ等の熱処理を施して、弾性の維持と耐久性の向上を図っている。



しかし、このような金型を用いた加工方法は、プレス装置と熱処理用の炉が必要であり、製造設備が高額になると共に製造に時間がかかる。



これに対し、近年、金型を必要としない薄板鋼材の加工方法としてレーザフォーミング加工が提案されている(例えば特許文献1参照)。レーザフォーミング加工は、ステンレス等の薄板にレーザ光を照射し、鋼材を局所的に急速に加熱・冷却することで、熱膨張のバランスが崩れて熱変形を起こすことを利用して鋼材を曲げるものである。



更に、熱処理用の炉を用いない焼入れ方法として、レーザ光を金属板の表面に照射すると共に、照射位置を移動させることによって焼入れを行う方法が提案されている(例えば特許文献2参照)。



従って、特許文献1に記載のレーザフォーミング加工方法と特許文献2に記載のレーザ光による焼入れ方法を組み合わせれば、プレス装置や熱処理用の炉を用いないでバネ部材等を製造できる可能性がある。

産業上の利用分野


本発明は、レーザフォーミングを用いて薄板鋼材を任意の形状に加工すると同時に焼入れを行うレーザフォーミング加工方法、およびその方法を実現するレーザフォーミング加工装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
以下の各ステップにより、レーザ光を用いて薄板鋼材製のワークを所定の形状に加工することを特徴とするレーザフォーミング加工方法。
a.レーザ光を、第1のワークの一方の面に照射しながらワークに対して相対的に移 動させ、レーザ光の照射軌跡に沿ってワークに焼入れを行う第1のステップ
b.前記第1のワークの他方の面のうち、前記レーザ光の照射軌跡に対向する箇所に 、レーザ光を照射しながらワークに対して相対的に移動させる動作を繰り返し行い 、前記第1のステップの焼入れと合わせて、前記レーザ光の照射軌跡に沿ったワー クの断面全体に焼入れを行うと共に、前記第1のワークをレーザ光の照射軌跡に沿 って所定の角度曲げる第2のステップ。

【請求項2】
前記第2のステップにおけるレーザ光の照射とワークに対する相対的な移動の繰り返しの回数は、予め求めたレーザ光の照射回数とワークの曲げ角度との関係を示すデータに基づいて定められる、請求項1に記載のレーザフォーミング加工方法。

【請求項3】
前記レーザ光の照射回数とワークの曲げ角度との関係を示すデータの作成は、以下の各ステップを実行することにより行われる、請求項2に記載のレーザフォーミング加工方法。
c.レーザ光を、前記第1のワークと材質および形状が等しい第2のワークの一方の 面に照射しながらワークに対して相対的に移動させた後、ワークの曲げ角度を測定 する第3のステップ
d.前記第2のワークの他方の面のうち、前記レーザ光の照射軌跡に対向する箇所に 、レーザ光を照射しながらワークに対して相対的に移動させる動作を繰り返し行い 、かつ当該動作毎に曲げ角度を測定する第4のステップ
e.前記第3および第4のステップにおいて測定したワークの曲げ角度とレーザ光の 照射回数との関係を示すデータを作成する第5のステップ。

【請求項4】
前記第1および第2のステップにおける焼入れは、前記第1のワークの断面の厚さDに対して0.5D~0.8Dの範囲で行われる、請求項1ないし3のいずれかに記載のレーザフォーミング加工方法。

【請求項5】
レーザ発振器から放射されたレーザ光を前記第1のワークに照射するレーザ照射装置と、
前記第1のワークを把持した状態で、当該ワークを回転、旋回および昇降させるワーク保持装置と、
前記ワーク保持装置を水平面内で移動させる可動テーブルと、
前記レーザ発振器、ワーク保持装置および可動テーブルの動作を制御するコントローラと、を備え、請求項1ないし4のいずれかに記載のレーザフォーミング加工方法を実行することを特徴とするレーザフォーミング加工装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4E168CB07
  • 4E168CB08
  • 4E168DA02
  • 4E168DA26
  • 4E168DA32
  • 4E168JA02
画像

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JP2014181928thum.jpg
出願権利状態 公開
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