JP4484197B2 - 金属板への微細溝の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板の一方面に、複数条の微細な幅と深さを有する微細溝を刻設する微細溝の形成方法に関する。

各種の機器、或いは機器に使用される部品等の小型化、軽量化が進んでいる。これに伴い、部品を加工するために微細加工が求められている。その中で、金属板の少なくとも一方面に、幅および深さが０．５ｍｍ以下の微細な溝を形成することが要求されている。

このような、金属板に微細な溝を形成する方法としては、エッチング加工、プレス加工、切削加工等の各種の工法が検討されている。エッチング加工は、上記寸法の微細な溝を形成することは可能であるが、多くの加工時間を必要とするために、大量生産には不向きであり、しかも、コストが高くなる問題がある。また、プレス加工は、金属板の一方面に微細な溝を形成したときに、金属板に加わる大きな応力のために変形させてしまい、この変形を矯正することが困難となる問題がある。

さらに、切削加工は、図９および図１０に示すように、治具１０３に載置された金属板１００の一方面の一端側からカッター１０１によって微細な溝１０２を刻設する方法である。この切削工法によれば、金属板に加わる応力が小さいことから比較的良好な微細溝を形成することが可能である。ところが、カッター１０１により金属板１００を刻設して微細な溝を形成したときに、微細な切削片１０４が生じて各所に飛散する。通常の場合、切削による負荷を軽減するために切削油等が使用される。刻設によって生じた切削片１０４は、きわめて軽量のために、切削油等の表面張力により図示のようにカッター１０１、或いは、金属板１００の表面に付着しやすくなる。このように付着した切削片１０４は、切削時や後の工程において除去しようとするが、軽量のために移動または再付着することから、除去作業が困難になる問題が生ずる。特に、図１０に示すように、切削片１０４が刻設された１０２の内部に挟持された場合には、除去作業がさらに困難になり、後に、残留した切削片１０４が離脱して、組み込まれた機器の電子回路或いは機構に付着することにより、重大な事故を発生させる問題もある。

本発明が解決しようとする課題は、金属板を刻設して微細な溝を形成するときに生ずる微細な切削片の飛散を抑制し、切削片の除去作業を含めた工数を削減することが可能な金属板への微細溝の形成方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に載の発明は、金属板の一方面に、複数条の微細な微細溝を刻設する微細溝の形成方法であって、上記微細溝の幅とほぼ等しい切削幅を有するカッターの刃部を上記金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設すると共に、上記カッターを上記他端側の手前で停止することにより上記微細溝の刻設によって生ずる切削片の基端を上記金属板に連結させる溝形成工程と、上記カッターの停止位置よりも上記一端側の切断線から切断して上記切削片が連結されたスクラップ部を除去する切断工程とを少なくとも有することを要旨とする。

また、請求項２に記載の発明は、上記微細溝は、幅と深さが０．５ｍｍ以下であることを要旨とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、上記溝形成工程は、上記金属板の他方面からプレス等により押圧して凹部を形成することにより、上記凹部の肉を上記金属板の一方面に移行させて突出した上記微細溝の深さとほぼ等しい高さの凸部が形成され、上記溝形成工程は、上記凸部の一端側端面から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設すると共に、上記カッターを上記凸部の他端側の手前で停止することにより上記微細溝の刻設によって生ずる切削片の基端を上記金属板に連結させることを要旨とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、上記切削片は、微細溝を刻設するときに１本に連続させたことを要旨とする。

また、請求項５に記載の発明は、上記カッターは、上記金属板と平行な面およびこの面に対して所定角度傾斜させた斜面を有し、先端の刃部によって微細溝を刻設したことにより生ずる切削片を上記斜面に移行させることを要旨とする。

また、請求項６に記載の発明は、上記カッターは、複数の刃部が形成され、これらの刃部を上記金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設することを要旨とする。

本発明によれば、金属板の一方面に微細な微細溝を刻設するときに、カッターを金属板の他端側の手前で停止させて切削片の基端を金属板に連結するので、切削片の各所への飛散が防止され、さらに、この切削片が連結された状態でスクラップ部を除去することにより微細な切削片が一つにまとめられるので、微細溝を形成した後に金属板等への付着を未然に防止することが可能となる。このように、切削片の飛散が防止されることから、切削片の除去作業を含めた工数を削減することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、幅と深さが０．５ｍｍ以下の微細溝を刻設したときに生ずる微細な切削片は軽量なことからカッターや金属板に付着し易くなるが、切削片の基端が金属板に連結されるので、切削片の飛散を防止することが可能となる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、金属板の一方面に突出した微細溝の深さとほぼ等しい高さの凸部を形成することにより、溝形成工程において、凸部の高さで微細溝を刻設することができ、微細溝の深さをほぼ一定にすることが可能となる。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、微細溝を刻設するときに、１つの微細溝について１本の連続した切削片を形成することにより、この切削片の基端が金属板に連結さえるので、切削片の飛散を未然に防止することが可能となる。

また、請求項５に記載の発明によれば、金属板と平行な面と、この面に対して所定角度傾斜させた斜面を有しているので、先端の刃部によって微細溝を刻設したことにより生ずる切削片を上記斜面に移行させることにより、切削片をカーリングさせることができ、刻設時の切削片の分断が防止され、１本の連続した切削片を形成することが可能となり、切削片の飛散を未然に防止することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明によれば、カッターに複数の刃部を形成して、これら複数の刃部によって微細溝を刻設することにより、複数条の微細溝を同時に形成することができ、工数を大幅に短縮することが可能となる。また、隣接する刃部が、刻設時に生ずる金属板の肉の直行方向への移行を阻止するので、高精度の微細溝を形成することが可能となる。

金属板の一方面に、複数条の微細な微細溝を刻設する方法は、刻設される微細溝の幅とほぼ等しい切削幅を有するカッターの刃部を金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させることにより微細溝を刻設して、カッターを金属板の他端側の手前で停止する。これにより、微細溝の刻設によって生じた複数本の切削片は、各々基端が金属板に連結された状態となる。その後、カッターの停止位置よりも金属板の一端側の切断線から切断してスクラップ部を除去する。このとき、スクラップ部には複数本の切削片が一体に連結されているので、切削片はスクラップ部と共に除去される。

以下、本発明による金属板への微細溝の形成方法を図面に基づいて詳細に説明する。図３および図４は、本発明による形成方法によって微細溝が形成された金属板の一例を示している。

金属板は、切削可能であり、しかも、後述する溝形成工程において、微細溝を形成するときに切削片が連続するように、粘性を有する金属板であって、しかも、微細溝を形成した金属板を使用する部品や製品として必要な特性を有する、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、等の金属素材、或いは、これらの金属を主成分とするの合金から選択される。

また、図３および図４は、完成品としての金属板１１を示している。この金属板１１においては、板厚が１．０ｍｍ以下と比較的肉薄であり、幅が１０ｍｍ程度、長さが２０ｍｍ程度としている。この金属板１１の一方面１１ａには、長手方向に複数条の微細溝２が等間隔に形成されている。因みに、実施例においては、微細溝２の幅ｗと深さｄを各々０．１ｍｍ、各微細溝２の間の間隔ｇを０．１ｍｍとしている。従って、金属板１１の一方面１１ａには、数十条乃至数百条の微細溝２が形成される。なお、金属板１の大きさ、微細溝２の幅と深さ、間隔は適宜に設定可能であるが、概ね、微細溝２の幅と深さを０．５ｍｍ以下のときは、後述するように、微細溝２によって生ずる切削片が軽量のためにカッターや金属板に付着し易くなり、０．５ｍｍ以上のときは、切削片の重量が大きくなるためにカッターや金属板から脱落することが多いことから、微細溝２の幅と深さは、０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。

次に、金属板への微細溝の形成方法について、図１および図２により説明する。素材となる金属板１は、図１図示しないプレス機のダイ３に載置され、他方面１ｂ側から上記プレス機の可動側に設置されたパンチ４を押圧することによって、図１（Ａ）に示すように、他方面１ｂに凹部１ｃを形成すると共に、この凹部１ｃの肉を金属板１の一方面１ａ側に移行させて凸部１ｄを突出形成する。

このとき、凸部１ｄの大きさは、少なくとも長手方向の寸法Ｌが、最終製品として必要な金属板１の寸法よりもやや大きく形成される。また、金属板１の一方面１ａ側に突出形成される凸部１ｄの高さｈは、微細溝２の深さｄに等しく設定することが望ましい。さらに、上述した凸部１ｄを突出形成するとき、凸部１ｄの長手方向の寸法Ｌよりも、他方面１ｂに形成される凹部１ｃの長手方向の寸法Ｌ１を大きく設定している。これは、金属板１をパンチ４によって押圧するときに、パンチ４とダイ３の両側を対向させて、切断されないようにするためである。

その後、図１（Ｂ）（Ｃ）に示す溝形成工程において、金属板１の一方面１ａ側に微細溝２が刻設される。金属板１は、図１（Ｂ）に示すように、表裏を反転させてベッド５に載置して位置決め固定する。ベッド５には、金属板１の凹部１ｂに嵌合させる突台５ａ、および、金属板１の周囲を位置決め固定する凹陥部５ｂが形成され、金属板１をベッド５に載置固定することにより移動不能に固定される。そして、この状態からカッター６によって微細溝２を刻設する。

カッター６は、金属板１と平行な面６ａ、この面６ａに対して、例えば４５度の所定角度傾斜させた斜面６ｂ、および、先端に刃先６ｃが形成されている。そして、カッター６は、図示しない平行駆動機構に取り付けられ、矢示のように、金属板１の一端側から他端側に向けて平行移動される。また、カッター６の幅は、刻設される微細溝２の幅ｗと同じにするか、もしくはやや狭い幅に形成されている。

このように構成されたカッター６を用い、まず、カッター６の面６ａを金属板１に一方面１ａに接合すると共に、刃先６ｃを凸部１ｄの一端側に当接させた後に、図示右方の他端側に向けて平行移動することにより、金属板１の一方面１ａには、カッター６によって微細溝２が刻設される。このとき、凸部１ｄの高さｈが、微細溝２として必要な深さｄに設定されているので、金属板１に一方面１ａには、所定の深さｄと幅ｗの微細溝２が形成されていく。

カッター６によって微細溝２を刻設するときに切削片７が生ずる。この切削片７は、カッター６の斜面３ｂによって向きが変えられて、図１（Ｃ）に示すように、次第にカーリングするが、１本の連続した状態となる。そして、カッター６は、凸部１ｄの他端に達する手前で停止させると、切削片７は図２に示すように、基端７ａが金属板１に突出形成した凸部１ｄの他端に連結された状態となる。

上述したように、カッター６によって１条の微細溝２を刻設した後、カッター６を凸部１ｄの一端側に復帰すると共に、既に形成された微細溝２から所定の間隔ｇとなるように平行移動させ、カッター６の面６ａを金属板１に一方面１ａに接合すると共に、刃先６ｃを凸部１ｄの一端側に当接させると共に他端側に向けて平行移動することにより、金属板１の一方面１ａに次の微細溝２を刻設すると共に、凸部１ｄの他端に切削片７を連結する。その後は、カッター６を凸部１ｄの一端側に復帰して間隔ｇだけ平行移動した後に、カッター６により次の微細溝２を刻設すると共に、凸部１ｄの他端に切削片７を連結する工程を順次繰り返すことによって、金属板１には、複数条の微細溝２が形成され、他端には複数本の切削片７が連結される。

その後、図１（Ｄ）に示す切断工程に移行される。この切断工程においては、前述したカッター６の停止位置よりも金属板１の一端側、および、一端側から所定寸法離間させた位置に予め設定された切断線ＣＬ１、ＣＬ２から切断される。すなわち、切断線ＣＬ１、ＣＬ２に対応する穴８ａを形成したダイ８に位置決めして載置した後、パンチ９によって打ち抜くことによって、前述した図３および図４に示す完成品となる金属板１１が穴８ａから落下する。このとき、ダイ８の上面にはスクラップ部１０が載置されている。このスクラップ部１０には、複数個の切削片７が一体に連結されている。そして、スクラップ部１０を除去することにより、同時に複数本の切削片７を除去することができ、カッター６や完成品となる金属板１１、或いは、プレス機に設けたダイやパンチ等に付着することが未然に防止される。

上述した実施例においては、金属板１の一方面１ａ側に、予め凸部１ｄを突出形成し、この凸部１ｄに複数条の微細溝２を刻設するようにしたが、凸部１ｄを突出形成することなく、平坦な金属板の一方側の端面にカッター６を当接して、所定の幅と深さを有する微細溝２を刻設するようにしても良い。この例においても、金属板の他端に切削片を一体に連結させ、その後、切断工程において、カッター６の停止位置よりも金属板の一端側に予め設定された切断線から切断することによって、切削片が一体に連結されたスクラップ部を除去することは上述した実施例と同様である。なお、この実施例においては、金属板の一端側を必ずしも切断する必要はない。

図５は、本発明の第２の実施例を示し、カッターに複数の刃部を形成して、これらの刃部を金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させて微細溝を刻設するようにした例である。すなわち、カッター２０は、図５に示すように、複数の刃部２０ａが設けられている。個々の刃部２０ａは、前述したカッター６と同様に構成され、金属板１と平行な面２０ｂ、この面２０ｂに対して、例えば４５度の所定角度傾斜させた斜面２０ｃ、および、先端に刃先２０ｄが形成されている。そして、カッター２０は、図示しない平行駆動機構に取り付けられ、矢示のように、金属板１の一端側から他端側に向けて平行移動される。また、個々の刃部２０ａの幅は、刻設される微細溝２の幅ｗと同じにするか、もしくはやや狭い幅に形成され、刃部２０ａの間隔ｇは、各微細溝２の間の間隔に等しく設定されている。

このように複数の刃部を形成したカッター２０を用い、まず、カッター２０の面２０ａを金属板１に一方面１ａに接合すると共に、刃先２０ｄを凸部１ｄの一端側に当接させた後に、図示右方の他端側に向けて平行移動することにより、金属板１の一方面１ａにはカッター２０によって複数条の微細溝２が同時に刻設される。このとき、凸部１ｄの高さｈが、微細溝２として必要な深さｄに設定されているので、金属板１に一方面１ａには、所定の深さｄと幅ｗの微細溝２が形成されることが前述した実施例と同様である。そして、カッター２０を凸部１ｄの他端に達する手前で停止させると、切削片７（図５では図示しない）の基端が金属板１に突出形成した凸部１ｄの他端に連結された状態となる。

以上のように複数条の微細溝２が刻設された金属板１は、その後、図１（Ｄ）に示す切断工程に移行され、切断線ＣＬ１、ＣＬ２から切断して、前述した図３および図４に示す完成品となる金属板１１が形成される。このとき、残されたスクラップ部１０には一体に複数本の切削片７が連結されていることから、スクラップ部１０を除去することにより、同時に複数本の切削片７を除去することができる。

図６は、上記カッター６または２０の刃部の変形例を示している。図６（Ａ）は、例えばカッター６において、金属板１と平行な面６ａに対して、所定角度傾斜させた斜面６ｂを平坦面としたものである。また、先端には刃先６ｃが形成されている。図６（Ｂ）は、２つの斜面６ｂ−１、６ｂ−２を形成すると共に、先端の刃先６ｃ寄りに段部６ｄが形成されている。このように、段部６ｄを形成することにより、刃先６ｃによって起こされた切削片７が段部６ｄによって方向が変わることから、切削片７をさらにカーリングさせることが可能となる。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示したカッター６をさらに変形させた例を示し、先端の刃先６ｃに面取り部を形成している。微細溝２はカッター６の刃先６ｃによって刻設されることから、刃先６ｃを鋭角に形成した場合には寿命が短くなる。ところが、面取り部を形成することによって寿命を延ばすことが可能となる。

図７は、本発明の第３の実施例を示し、複数条の微細溝を金属板に形成された曲面に刻設した例である。金属板３０は、一方面３０ａが半パイプ状の凹面に形成されている。この凹面に対して複数条の微細溝３１を刻設する。ここで使用するカッター（図示しない）は、図１等で示した１条毎に微細溝を刻設するカッター、或いは、図５に示した複数条の微細溝を同時に刻設するカッターのいずれでも可能である。複数条を刻設するカッターは、各刃部が金属板３０の凹面に合致する凹面に形成される。

そして、カッターを金属板３０の凹面の一端側に当接させた後に、他端側に向けて平行移動することにより、金属板３０の一方面３０ａには微細溝３１が刻設される。そして、カッターを凹面の他端に達する手前で停止させると、切削片（図示しない）の基端が金属板３０の他端に連結された状態となる。その後、複数条の微細溝２を刻設した後に、切断工程に移行され、所定の切断線から切断して、図７に示す完成品となる金属板３２が形成される。この金属板３２から切り離されたスクラップ部には、一体に複数本の切削片７連結されていることから、スクラップ部を除去することにより、同時に複数本の切削片を除去することができ、しかも、複数本の切削片がスクラップ部と一体に連結されているので、切削片の飛散等が防止できる。

前述した各実施例において、複数条の微細溝を略矩形状に形成したが、図８に示すように、種々の形状に形成しても良い。すなわち、図８（Ａ）は、金属板１に一方面に形成する微細溝４０を略三角形状としたものである。また、図８（Ｂ）は、金属板１に一方面に形成する微細溝４１を略Ｕ字状としたものである。この他、用途に応じて各種の形状、或いは、これらの形状を組み合わせても良い。さらに、複数状の微細溝のうち、一部を例えば矩形状の微細溝とし、他の一部を三角形状の微細溝とするなど、複数の形状を組み合わせても良い。

以上説明した各実施例は、四角形の金属板として説明したが、その他の多角形や円形の金属板に微細溝を形成することができる。この場合、予め適宜の形状に形成された金属板に微細溝を形成しても、或いは、四角形の金属板やフープ状の金属板に微細溝を形成した後に、切断工程において適宜の形状に切断しても良い。なお、予め適宜の形状に形成された金属板の場合は、カッターを金属板の他端形状に合わせて他端に達する手前で停止して切削片を金属板の他端に連結させ、その後、切断工程において他端形状に合わせたスクラップ部を切断しても良い。このように、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々変更できる。

本発明は、各種の機械、電気、電子等の機器、或いはこれら機器に使用される部品等に適用可能である。

（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明にかかる第１の実施例による金属板への微細溝の形成工程を示す説明図である。 本発明にかかる方法によって形成される切削片を示す部分拡大斜視図である。 本発明にかかる金属板への微細溝の形成によって形成された金属板の一部を示す斜視図である。 本発明にかかる金属板への微細溝の形成によって形成された金属板を示す側面図である。 本発明にかかる第２の実施例による金属板への微細溝の形成方法を示す説明図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明にかかる形成方法に使用するカッターの変形例を示す断面図である。 本発明にかかる第３の実施例による金属板への微細溝の形成方法によって形成された金属板を示す斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる方法によって形成される微細溝の変形例を示す正面図である。 従来の溝の形成方法を示す説明図である。 従来の溝の形成方法を示す斜視図である。

符号の説明

１ 金属板
１ａ 一方面
１ｂ 他方面
１ｄ 凸部
２ 微細溝
６ カッター
６ａ 面
６ｂ 斜面
６ｃ 刃先
７ 切削片
７ａ 基端
１０ スクラップ部
２０ カッター
２０ａ 刃部
ＣＬ１ 切断線

Claims (6)

1. 金属板の一方面に、複数条の微細な微細溝を刻設する微細溝の形成方法であって、
   上記微細溝の幅とほぼ等しい切削幅を有するカッターの刃部を上記金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設すると共に、上記カッターを上記他端側の手前で停止することにより上記微細溝の刻設によって生ずる切削片の基端を上記金属板に連結させる溝形成工程と、
   上記カッターの停止位置よりも上記一端側の切断線から切断して上記切削片が連結されたスクラップ部を除去する切断工程とを少なくとも有する金属板への微細溝の形成方法。
2. 上記微細溝は、幅と深さが０．５ｍｍ以下である請求項１に記載の金属板への微細溝の形成方法。
3. 上記溝形成工程は、上記金属板の他方面からプレス等により押圧して凹部を形成することにより、上記凹部の肉を上記金属板の一方面に移行させて突出した上記微細溝の深さとほぼ等しい高さの凸部が形成され、上記溝形成工程は、上記凸部の一端側端面から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設すると共に、上記カッターを上記凸部の他端側の手前で停止することにより上記微細溝の刻設によって生ずる切削片の基端を上記金属板に連結させる請求項１および２に記載の金属板への微細溝の形成方法。
4. 上記切削片は、微細溝を刻設するときに１本に連続させた請求項１乃至３に記載の金属板への微細溝の形成方法。
5. 上記カッターの刃部は、上記金属板と平行な面およびこの面に対して所定角度傾斜させた斜面を有し、先端の刃部によって微細溝を刻設したことにより生ずる切削片を上記斜面に移行させる請求項１乃至４に記載の金属板への微細溝の形成方法。
6. 上記カッターは、複数の刃部が形成され、これらの刃部を上記金属板の一端側から他端側に向けて所定位置まで移動させて上記微細溝を刻設する請求項５に記載の金属板への微細溝の形成方法。
   
   

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