JP5963184B1 - 拘束材およびそれを用いた加工装置，搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦性能に優れた拘束材，特に，摩擦係数が高く，用途に合わせて任意に摩擦特性をコントロールした拘束材，それを使用する加工装置，搬送装置を提供すること。【解決手段】対象物に対して圧接されることで対象物を拘束して対象物に摩擦力を及ぼす摩擦面を有する拘束材１０であって，摩擦面は，拘束材の基材が直接に対象物に接する面であり，凹部４によって島状部１２に区切られ，周期的に島状部が配置されたパターン面とされており，凹部の深さは摩擦面に対して１５〜５０μｍの範囲内であり，パターン面における島状部の周期配置方向として，その方向における島状部の配置ピッチ（Ｐ１，Ｐ２）をその方向に対する島状部の最大径Ｄで割った値であるパターン指数が１．０〜１００の範囲内にあるとともに，その方向に対する島状部の最大径が０．１〜２ｍｍの範囲内である方向が存在するものである。この拘束材は，加工装置や搬送装置にも適用できる。【選択図】図２

Description

本発明は，被加工物や被搬送物を拘束するとともに摩擦力を及ぼす拘束材に関する。例えば，薄板金部材をプレス加工する際に，加工対象の薄板金部材における被加工箇所以外の箇所を押圧して固定させる固定パッドや，帯状の薄板金部材に接触しつつ回転して薄板金部材を搬送する搬送ロールのようなものに関するものである。また，その拘束材を利用した加工装置および搬送装置も本発明の対象とする。

従来から，加工や搬送の種々の分野において，上記のような拘束材が用いられている。例えばプレス成形装置の分野でいえば，特許文献１の「プレス加工方法及び成形装置」における「押さえ部材１４」が挙げられる（同文献の［００１８］，請求項９，図３，図５を参照）。同文献の技術では，「押さえ部材１４」により「ワーク１１」の加工予定部の周縁を「ダイ１３」に押し付けることで，「ワーク１１」が保持される。この状態で「パンチ１５」と「ダイ１３」とにより「ワーク１１」がプレス加工される。

特開２０１４−２１３３４４号公報

しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。前記文献における「押さえ部材１４」のような拘束材の摩擦性能が，装置の使用とともに徐々に低下することである。このため，装置の使用を反復していると，「押さえ部材１４」の摩擦性能低下により，加工物の加工精度が低下していく。さらに，やがて加工の継続ができなくなり，「押さえ部材１４」を新品に交換する必要が生じる。また，搬送装置における搬送ロール等においても同様に，摩擦性能が徐々に低下する問題がある。このため搬送装置の設計では，拘束材の特性を小さめに見積もった設計をする必要があり，装置の複雑化を招いていた。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，摩擦性能に優れた拘束材，特に，摩擦係数が高く，用途に合わせて摩擦特性をコントロールした拘束材を提供することにある。また，使用による摩擦性能の低下があまり生じない拘束材をも提供せんとする。さらに，その拘束材を使用することで加工性，搬送性を高めた加工装置，搬送装置をも提供する。

本発明の一態様における拘束材は，対象物に対して圧接されることで対象物を拘束するとともに対象物に摩擦力を及ぼす摩擦面を有するものであって，その摩擦面は，拘束材の基材が直接に対象物に接する面であり，凹部によって島状部に区切られるとともに，面内に周期的に島状部が配置されたパターン面とされており，凹部の深さは前記摩擦面に対して１５〜５０μｍの範囲内であり，パターン面における島状部の周期配置方向として，その周期配置方向における島状部の配置ピッチをその周期配置方向に対する島状部の最大径で割った値であるパターン指数が１．０〜１００の範囲内にあるとともに，その周期配置方向に対する島状部の最大径が０．１〜２ｍｍの範囲内である方向が存在するものである。

上記態様における拘束材では，島状部を特別な周期パターンで配置したパターン面である摩擦面により対象物に接触する。摩擦面がパターン面であることにより，摩擦面と対象物との間の摩擦の状況が一般的な平坦面の場合と異なり，その摩擦特性が，パターン指数により異なる。このため，用途に応じてパターン指数を選択することにより，用途に対して最適な摩擦特性を有する拘束材を提供することができる。例えば，パターン指数を３．１以上とすれば，作用力指数（後述する（Ｆ／Ｙ）のこと）２．０程度で硬質材を対象物とし滑りを許容しない用途に適した拘束材となる。作用力指数が３．０以上であれば，パターン指数を２．０以上とすることで，硬質材を対象物とし滑りを許容しない用途に適した拘束材となる。パターン指数を１．８以上とすれば，作用力指数１．４程度で軟質材を対象物とし滑りを許容しない用途に適した拘束材となる。パターン指数を１．２〜３．０の範囲内とすれば，作用力指数２．０程度で硬質材を対象物とし滑りを許容する用途に適した拘束材となる。パターン指数を１．０〜１．７の範囲内とすれば，作用力指数１．４程度で軟質材を対象物とし滑りを許容する用途に適した拘束材となる。

また，本発明の一態様における加工装置は，平板状の加工対象物をパンチによって加工する装置であって，パンチによる加工が，加工対象物の一部分を打ち抜いて穴をあける打ち抜き加工であり，加工対象物のうちパンチによる打ち抜き加工を受ける位置以外の位置を拘束する拘束材を有し，拘束材は，前述のものであるとともに，パンチによる打ち抜き加工の際に加工対象物に接触する面が摩擦面であり，パンチによる打ち抜き加工が行われる箇所を中心とする半径方向と，周期配置方向とが一致するように配置されており，パターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあるものである。

また，本発明の一態様における搬送装置は，平板状の搬送対象物をロールの回転によって搬送する装置であって，ロールは，前述の拘束材であるとともに，搬送の際に搬送対象物に接触する円筒面が摩擦面であり，摩擦面における円周方向と周期配置方向とが一致しており，パターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあるものである。

本態様に係る拘束材では，２以上の方向について周期配置方向の条件を満たすものであるとよりよい。さらに，第１の周期配置方向についてのパターン指数が，３．１〜１００の範囲内にあり，第２の周期配置方向についてのパターン指数が，１．２〜３．０の範囲内にあることが望ましい。あるいは，第１の周期配置方向についてのパターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあり，第２の周期配置方向についてのパターン指数が，１．０〜１．７の範囲内にあるものであってもよい。

また，本発明の一態様における加工装置は，平板状の加工対象物をパンチによって加工する加工装置であって，パンチによる加工が，加工対象物の一部分を変形させる絞り加工であり，加工対象物のうちパンチによる打ち抜き加工を受ける位置以外の位置を拘束する拘束材を有し，拘束材は，前述の２以上の方向について周期配置方向の条件を満たすものであるとともに，パンチによる絞り加工の際に加工対象物に接触する面が摩擦面でありパンチによる絞り加工が行われる箇所を中心とする半径方向と，第２の周期配置方向とが一致するとともに，パンチによる絞り加工が行われる箇所を中心とする周方向と，第１の周期配置方向とが一致するように配置されているものである。

本構成によれば，摩擦性能に優れた拘束材，特に，摩擦係数が高く，用途に合わせて任意に摩擦特性をコントロールした拘束材が提供されている。また，使用による摩擦性能の低下があまり生じない拘束材も提供されている。さらに，その拘束材を使用することで加工性，搬送性を高めた加工装置，搬送装置も提供されている。

実施の形態に係る拘束材の断面図である。 実施の形態に係る拘束材の平面図である。 実施の形態に係る拘束材と被加工物との接触箇所の状況を示す断面図（その１）である。 実施の形態に係る拘束材と被加工物との接触箇所の状況を示す断面図（その２）である。 平面同士の接触の状況を拡大して示す断面図である。 実施の形態に係る拘束材（高密度パターン）における加工対象物への接触の際の圧力分布を示すグラフである。 実施の形態に係る拘束材（低密度パターン）における加工対象物への接触の際の圧力分布を示すグラフである。 実施の形態に係る拘束材における配置ピッチと加工対象物への押圧力との関係を示すグラフ（その１）である。 実施の形態に係る拘束材における配置ピッチと加工対象物への押圧力との関係を示すグラフ（その２）である。 実施の形態に係る拘束材の使用例であるプレス加工機の要部を示す断面図である。 プレス加工機による打ち抜き加工が行われる状況を示す断面図である。 プレス加工機による絞り加工の状況を示す断面図である。 プレス加工による成形形状の一例を示す斜視図である。 プレス加工による成形形状の一例を示す斜視図である。 帯状物の搬送処理装置の概略を示す正面図である。 実施の形態に係る拘束材の平面図（変形例）である。 実施の形態に係る拘束材の平面図（変形例）である。 実施の形態に係る拘束材の平面図（変形例）である。 実施の形態に係る拘束材の平面図（変形例）である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係る拘束材１０は基本的に，図１の断面図に示されるように表面が凹凸状となっているものである。凸部１２の表面が摩擦面３であり，凹部４によって島状に区切られている。この凸部１２は，拘束材１０の基材５の表面に凹部４を形成することにより残った部分である。基材５上に堆積物を堆積して形成したものではない。よって，凸部１２の表面である摩擦面３を対象物に接触させると，拘束材１０の基材５そのものが直接に対象物に接触することになる。また，各凸部１２は周期的に配置されている。

本形態に係る拘束材１０では凸部１２が，図２の平面図に示すように配置されている。すなわちこの形態では，各凸部１２は上方から見て円形である。また，図２の平面内で各凸部１２は，方向Ａと方向Ｂとの２方向に対して周期的に配置されている。方向Ａと方向Ｂとは直交している。図２のパターンでは，凸部１２同士の間隔に着目すると，方向Ｂが最も間隔の狭い第１近接方向である。方向Ａが，２番目に間隔の狭い第２近接方向である。そして，４つの凸部１２による長方形の対角線方向が，３番目に間隔の狭い第２近接方向である。

凹部４の深さは，１５〜５０μｍの範囲内が好ましい。浅すぎると，加工材への拘束力が不十分となるので好ましくない。一方，深すぎると，凸部１２の形状の耐変形強度が不十分となるので好ましくない。また，凸部１２の直径Ｄは，０．１〜２ｍｍの範囲内が好ましい。小さすぎると，やはり凸部１２の形状の耐変形強度が不十分となるので好ましくない。一方，大きすぎると，これも加工材への拘束力が不十分となるので好ましくない。また，摩擦面３の平滑度については特段の限定はなく，肉眼で平面状に見える程度であればよい。また，拘束材１０の材質については，後述する硬質材に相当する金属材料等であれば特段の制限はない。例えば炭素鋼や，ステンレス鋼その他の特殊鋼，もしくはそれらにメッキ等の各種表面処理を施した材料を使用することができる。拘束材１０にメッキ等の表面処理が施されていても，「拘束材の基材が直接に対象物に接する」に反するものではない。

図１および図２に示した本形態の拘束材１０と加工対象板５５との接触状況を，図３，図４に示す。図３は，本形態の拘束材１０と一般的な平面状の表面を持つ拘束材２０とにより加工対象板５５を挟み付けている状況を示している。図４は，本形態の拘束材１０同士で上下から加工対象板５５を挟み付けている状況を示している。拘束材１０が加工対象板５５に接している箇所（図３中の上側，図４中の上側，同下側）においては，凹部４には荷重が掛からず，各凸部１２に荷重Ｗが掛かる。各凸部１２の荷重Ｗの合計が総荷重ΣＷである。この荷重Ｗによる摩擦力により，拘束材１０に対する加工対象板５５の滑り（Ｅ方向）が規制される。このように加工対象板５５の滑りが規制されている状況で，加工対象板５５の加工が行われる。

ここで，一般的に説明されている自由表面の摩擦モデルについて簡単に述べる。一般的な摩擦モデルによれば，平面と見なされる面同士の接触であっても，図５の断面図に示されるように微小な突起による接触点９０が離散的に多数あるというのが実際の状況である。そしてその接触点９０の分布や，各接触点９０の具体的な接触状況は，全くコントロールされないものなので不明である。また，各接触点９０での接触による応力の発生状況は，理想的な形状同士のモデルについてヘルツの接触応力として議論されているに過ぎない。このような議論により，自由表面の摩擦力は，接触点９０での材料間での凝着に基づく凝着項と，硬い方の材料の突起の先端が材料間の滑りにより軟らかい方の材料を掘り起こすことによる掘り起こし項の和として説明されている。

一方，図１および図２の拘束材１０では，実際の加工または搬送の対象物（以下，単に加工対象物という）への接触は，凸部１２の表面（摩擦面３）の中でも縁辺の部分に集中して起こることとなる。すなわち，摩擦面３内での接触圧力の分布が，図６のグラフに示されるような形となる。図６のグラフに示しているのは，拘束材１０における，凸部１２の中心を通り，方向Ａ（もしくは方向Ｂ）に平行な線上における接触圧力の分布である。

このグラフでは，凹部４に相当する箇所における接触圧力は当然，ゼロである。凸部１２に相当する箇所（摩擦面３）には有限値の圧力が存在するが，その分布は一様ではない。すなわち，凸部１２の中心付近では圧力値は比較的低く，縁辺付近で圧力値が高くなっている。そして縁辺のところで圧力値がピークＱをなしている。ピークＱでの圧力値は当然，前述のヘルツモデルのような単純平面の場合の接触圧力より高い。このような圧力分布が生じるのは，拘束材１０が，図１および図２に示した凹凸パターン形状を有していることによる特有の現象である。

これにより拘束材１０では，一般的な材料の摩擦特性と異なる特有の摩擦特性を奏する。すなわち，凸部１２の配置により，摩擦特性をコントロールできるのである。なぜなら，ピークＱの高さは，滑り方向についての凸部１２の配置ピッチ（滑り方向に隣接する凸部１２の中心同士の距離）に左右されるからである。例えば図７は，図６と似たようなグラフであるが，凸部１２の配置ピッチが異なっている。図７のグラフに示されるものでは，図６と比較して，配置ピッチが大きい。つまり凸部１２の分布密度が，図６の配置パターンでは高く，図７の配置パターンでは低い。これによりピークＱの高さが，図７においては図６よりも高くなっている。なお，図６と図７とでは縦軸および横軸のスケールは同じである。

ここで「滑り方向」とは，拘束材１０に対して加工対象物を滑らせようとする力が働く場合の，その力の方向をいう。一般的には，図２に示したような凸部１２の格子状の配置パターンにおける第１近接方向（方向Ｂ），もしくは第２近接方向（方向Ａ），あるいは第３近接方向（斜め方向）が滑り方向となるように加工機器が構成される。

これより，凸部１２の分布密度により拘束材１０は，３通りの摩擦特性を奏する。このことを図８および図９のグラフにより説明する。図８および図９のグラフでは，縦軸が滑り方向における凸部１２の分布密度に，横軸が加工対象物への押圧力に，それぞれ対応している。図８は，加工対象物が薄鋼板のような硬質材（引っ張り強度ＴＳが５９０ＭＰａ以上のもの）である場合のグラフである。図９は，アルミ薄板のような軟質材（引っ張り強度ＴＳが５９０ＭＰａ未満のもの）を加工対象物とする場合のグラフである。

より詳細には，図８および図９のグラフの縦軸は，凸部１２の直径（厳密にいえば滑り方向に対する最大径）をＤとし，滑り方向についての凸部１２の配置ピッチをＰとしたときの（Ｐ／Ｄ）で示している。以下，この（Ｐ／Ｄ）を「パターン指数」という。図２に示した凹凸パターン形状の場合には，凸部１２の直径Ｄは，滑り方向を問わず一定である。配置ピッチＰは，滑り方向が図２中の方向ＡであればＰ１であり，滑り方向が方向ＢであればＰ２である。図８および図９の縦軸において，上方ほど凸部１２の分布密度としては低密度であり，下方ほど高密度である。図８および図９のグラフの横軸は，凸部１２の表面（摩擦面３）の巨視的な面積当たりの押圧力をＦとし，加工対象物の降伏応力をＹとしたときの（Ｆ／Ｙ）で示している。以下，この（Ｆ／Ｙ）を「作用力指数」という。

図８および図９のグラフではいずれも，上記の縦軸および横軸による第一象限の範囲が，カーブＬ１，Ｌ２という２本の略双曲線状の曲線により，３つの領域に区画されている。カーブＬ１，Ｌ２はいずれも，当該第一象限内で左上がり右下がり，かつ右へ行くほど傾斜が緩くなっている曲線である。全範囲で，カーブＬ１よりもカーブＬ２の方が上（右）にある。また，図８と図９とを比較すると，全般に，カーブＬ１，Ｌ２ともに，図８中よりも図９中の方が下（左）寄りになっている。

カーブＬ１よりも下（縦軸および横軸側）の領域Ｒは，加工対象物が塑性域に至らず弾性域に留まる領域である。領域Ｒでは凸部１２の分布密度が高く，図６および図７で説明したように圧力値のピークＱが低い（図６）からである。このためこの領域Ｒは，拘束材１０と加工対象物との間の摩擦係数が小さい領域である。よって領域Ｒは，拘束材１０と加工対象物との間にあまり摩擦力を発生させたくない用途に適している。

カーブＬ１とカーブＬ２とに挟まれた領域Ｓは，加工対象物が弾性域から塑性域に達する領域である。領域Ｓでは領域Ｒよりも凸部１２の分布密度が低く，圧力値のピークＱがやや高いからである。このためこの領域Ｓは，拘束材１０と加工対象物との間の摩擦係数がかなり大きい領域である。よって領域Ｓは，拘束材１０と加工対象物との間での滑りをある程度許容しつつ，大きな制動力を発生させたい用途に適している。

カーブＬ２よりも上の領域Ｔは，加工対象物が局所的に完全に塑性域に入る領域である。領域Ｔでは領域Ｓと比べても凸部１２の分布密度がさらに低く，圧力値のピークＱが相当に高い（図７）からである。このためこの領域Ｔは，拘束材１０により加工対象物が完全に拘束される領域である。よって領域Ｔは，拘束材１０に対して加工対象物を完全に固定状態に置きたい用途に適している。

実際には，図８，図９のいずれの場合でも，前述のパターン指数と作用力指数との少なくとも一方を種々振って摩擦試験をすることで，領域Ｒ，領域Ｓ，領域Ｔのうち，目的とする用途に適合した領域で使用できる指数の範囲を決定し，その範囲内の条件で使用する。例えば，拘束材１０の材質と加工対象物の材質が決まっているものとする。さらに，使用時の作用力指数も決まっているものとする。この場合，パターン指数を振っていくつかの拘束材１０を作製してそれぞれ摩擦試験をすることで，目的とする領域で使用できるパターン指数の範囲を決定できる。逆に，パターン指数を既定値として作用力指数の範囲を摩擦試験で定めてもよい。したがって，前述のカーブＬ１，Ｌ２の全体形状を正確に決定する必要は必ずしもない。

以下，本形態の拘束材１０を用いることが好適な用途をいくつか示す。

図１０に，そのような機器の一例であるプレス加工機５０の概略断面図を示す。図１０のプレス加工機５０は，ダイ５１と，ストリッパー５２と，パンチ５３とを有している。ダイ５１には，孔部５４が形成されている。プレス加工機５０は，平板状の加工対象物を，ストリッパー５２で押し付けることでダイ５１上に固定し，その状態でパンチ５３で加工対象物の一部分を孔部５４内に押し込むことで加工対象物を加工する機器である。

プレス加工機５０で，打ち抜きによる穴あけ加工を行うことができる。プレス加工機５０で打ち抜き加工を行う場合には，加工対象板をダイ５１の上に置いて，その加工対象板をストリッパー５２でダイ５１上に押し付ける。ストリッパー５２は，上方から見て孔部５４と重ならない位置で加工対象板を押し付けるものである。これにより，加工対象板をストリッパー５２でダイ５１上に固定した状態とする。

この状態で図１１の上段に示すように，パンチ５３を下降させる。パンチ５３は，上方から見て孔部５４と重なる位置に昇降可能に設けられているものである。これにより，加工対象板５５のうち孔部５４上の部分が下向きに移動しようとする。一方で加工対象板５５のうちダイ５１上の部分はストリッパー５２により固定されているので不動である。このため，図１１の中段さらには下段に示すように，加工対象板５５のうち孔部５４上の部分はダイ５１上の部分から分離されて孔部５４内へ移動していく。こうして，加工対象板５５のうち孔部５４上の部分が打ち抜かれ，穴あけが行われる。

上記において，プレス加工機５０の構成要素のうち，本形態の拘束材１０を用いることが好適なのは，ダイ５１およびストリッパー５２である。両方が理想的だがいずれか一方のみでもよい。ダイ５１やストリッパー５２のうち，加工対象板５５を固定している状態で加工対象板５５に接する面が，図２等に示したパターン面とされる。これによりプレス加工機５０では，ダイ５１およびストリッパー５２が，加工対象板５５に対して高い摩擦係数を発生し，良好な打ち抜き加工が行われる。

このような打ち抜き加工の場合には，ダイ５１およびストリッパー５２における前記パターン面は，図８もしくは図９のグラフにおける領域Ｔに相当する条件で使用されるようになっていることが望ましい。打ち抜き加工の場合には，ダイ５１およびストリッパー５２により，加工対象板５５を完全に固定した状態で加工を行うことが望ましいからである。特に，打ち抜き加工の際には，加工対象板５５は全体として，パンチ５３および孔部５４による打ち抜き箇所へ向かう引っ張りを受ける。このため，ダイ５１およびストリッパー５２における前記パターン面は，打ち抜き箇所を中心とする半径方向を前述の滑り方向として，領域Ｔの条件が成立するようになっていることが望ましい。ただし，３６０°すべての方向についてこのことが成立することまでは必要ではない。打ち抜き箇所に対して少なくとも４方向に，領域Ｔの条件が成立しているパターン面が配置されていればよい。

具体的には，当該プレス加工機５０におけるストリッパー５２のダイ５１への押圧力と，加工対象板５５の降伏応力との比により図８もしくは図９のグラフにおける横軸座標が決まる。これに対して，前記パターン面における直径Ｄと配置ピッチＰとにより定まる比が，グラフ中の領域Ｔ内に位置するようにすればよい。実際には前述のように摩擦試験で定めればよい。

図１２に，別の例として，プレス加工機５０による絞り加工の場合の例を示す。ダイ６１，ストリッパー６２，パンチ６３といった基本構成要素は打ち抜き加工の場合と同じようなものだが，次の点が相違している。つまり，矢印Ｃに示すように，ダイ６１およびパンチ６３の肩部が丸められている。また，ダイ６１の孔部６４とパンチ６３の側面との間に，加工対象板５５の厚み程度のクリアランスが設けられている。図１２の例では，パンチ６３や孔部６４の断面形状は円形であるものとする。むろん，ダイ６１やストリッパー６２のうち加工対象板５５に接する面を前述のパターン面とするという点は打ち抜き加工の場合と同じである。

絞り加工の場合，加工対象板５５のもともとの形状は前記と同様に平板状であるが，加工により孔部６４上の部分がダイ６１上の部分から分離されるのではなく，図１２に示されるように両部位が繋がったまま，加工対象板５５が変形させられることとなる。このため打ち抜き加工の場合と異なり，絞り加工の場合には，加工に際して，加工対象板５５のうちダイ６１上の部分から孔部６４内への材料の流入がある。もし流入がないと，前述の打ち抜きの場合のように，加工対象板５５の一部が他の部分から引きちぎられてしまうからである。一方で，加工部分における皺の発生を防止する必要もある。

このため，絞り加工を行うプレス加工機５０では，ダイ６１およびストリッパー６２における前記パターン面が，材料の流入の方向とそれに直交する方向とで異なる摩擦特性を奏するようにされていることが望ましい。すなわち，前述の材料の流入の方向，すなわちパンチ６３の軸心を中心とする半径方向に関しては，図８のグラフにおける領域Ｓに相当する条件が満たされるようになっていることが望ましい。一方でそれと直交する方向，すなわちパンチ６３の軸心を中心とする円周方向に関しては，図８のグラフにおける領域Ｔに相当する条件が満たされるようになっていることが望ましい。例えば図２に示した凸部１２の格子状の配置パターンの場合，第１近接方向（方向Ｂ）と第２近接方向（方向Ａ）が直交している。そこで，方向Ａと方向Ｂとの一方が領域Ｓの条件を満たし，他方が領域Ｔの条件を満たすように配置ピッチＰ１，Ｐ２を設定し，これらの方向が上記の方向に一致するように方向を設定すればよい。これにより，基本的には高い摩擦係数で加工対象板５５の動きを規制して皺の発生を防止しつつ，半径方向には材料の必要な流入を許容する状態とできる。こうして，製品形状の安定した，高品質な絞り加工を行うことができる。むろんこの場合でも，加工箇所に対して少なくとも４方向に，上記の条件を満たすパターン面が配置されていればよい。

プレス成形であって図１３に示すような四角形状の凸部を形成する場合には，加工後も平板状に残る部分のうち，頂点部よりも辺部において，材料の流入により生じる「引け」が大きい。高精度な製品形状を安定的に得るためには，この「引け」を適度にコントロールしつつ，頂点部での材料の流入を最小限に抑える必要がある。また，図１４に示すような異方形状の場合には，材料の流入の方位による不均衡もあってフラットな底面部５６に面歪みが出やすい。このため従来，絞りビード５７を多様に駆使してプレス成形がなされている。しかしそれでも，なかなか形状を決めることが難しいケースがある。図１３のような比較的単純な形状を成形する場合でも絞りビード５７が使われることがある。

しかしこのような場合でも，本形態の拘束材１０をダイ６１やストリッパー６２に用いることにより，良好な成形が可能である。すなわち，ダイ６１やストリッパー６２における，材料の流入を抑制したい方位の部位においては，少なくとも流入方向に対して図８のグラフの領域Ｔの条件が成り立つようにすればよい。一方，材料の流入をある程度許容したい方位の部位においては，流入方向に対しては領域Ｓの条件が成り立つようにし，流入方向と直交する方向に対しては領域Ｔの条件が成り立つようにすればよい。これにより，絞りビード５７に頼らずに，図１３や図１４のような製品形状を安定して高精度に成形できるプレス加工機５０とすることができる。なお，絞りビード５７と併用してもよい。

図１５に，帯状物の搬送処理装置７０の概略を示す。これも，本形態の拘束材１０の適用例の１つである。搬送処理装置７０は，シート送出部７１，ブライドルロール７２，シート巻取部７３を有している。これにより搬送処理装置７０では，搬送対象シート７４をシート送出部７１から送出してシート巻取部７３で巻き取るようになっている。ここで，ブライドルロール７２が駆動源７５と接続されており，搬送対象シート７４を搬送方向に駆動するようになっている。また，ブライドルロール７２の回転速度が搬送対象シート７４の搬送速度を支配するようになっている。このためブライドルロール７２により，搬送対象シート７４に張力も印加されるようになっている。また，シート送出部７１とブライドルロール７２との間には，処理区間が設けられており，搬送対象シート７４に対して何らかの処理（圧延，表面処理，熱処理，塗工など）が施されるようになっている。

搬送対象シート７４の典型例は薄鋼板であるが，これに限らず，アルミ箔その他の各種金属箔，非鉄金属の薄板，樹脂シート，樹脂フィルムなどであってもよい。以下では，特記しない限り薄鋼板であるものとする。

図１５の搬送処理装置７０では，ブライドルロール７２が，本形態の拘束材１０の適用対象要素である。すなわち，ブライドルロール７２の円筒面が，図２等に示したパターン面とされる。この搬送処理装置７０におけるブライドルロール７２では，少なくとも搬送対象シート７４の搬送方向，すなわち円周方向に対して，図８のグラフにおける領域Ｔに相当する条件で使用されるようになっていることが望ましい。搬送対象シート７４をブライドルロール７２に対して確実に拘束することで，スリップなく良好に駆動するためである。さらに，搬送方向に直交する方向，すなわち軸方向に対しても領域Ｔに相当する条件で使用されるようになっているとよりよい。このようになっていれば，搬送対象シート７４の幅方向（ブライドルロール７２の軸方向）へのスリップも防止される。

ここで，図２の配置パターンにおける直径Ｄおよび配置ピッチＰ（Ｐ１もしくはＰ２）と，拘束材１０の摩擦特性との関係についてさらに述べる。図８のグラフの説明のところで述べたことから明らかなように，拘束材１０の摩擦特性には，パターン指数（Ｐ／Ｄ），作用力指数（Ｆ／Ｙ）の２つのパラメータが大きく影響する。このうちの（Ｆ／Ｙ）の方は，拘束材１０の適用箇所や加工対象物（または搬送対象物）の種類によりだいたい決まってしまう。

例えば前述の打ち抜き加工（図１１）や絞り加工（図１２〜図１４）で薄鋼板のような硬質材（引っ張り強度ＴＳが５９０ＭＰａ以上のもの）を加工対象物とする場合には，（Ｆ／Ｙ）の値としては２．０以上，好ましくは３．０以上が必要である。図８から，（Ｆ／Ｙ）の値が２．０程度である場合には（Ｐ／Ｄ）の値が３．１以上となるパターン設定とすることで，領域Ｔの完全固定条件とすることができる。（Ｆ／Ｙ）の値が３．０以上であれば，（Ｐ／Ｄ）の値が２．０以上となるパターン設定とすることで，領域Ｔの完全固定条件とすることができる。ただし（Ｐ／Ｄ）の値は，図８に基づいて上限が限定されることはないが，１００を超えないことが望ましい。より好ましくは，３０を超えないことが望ましい。さらに好ましくは，１０を超えないことが望ましい。（Ｐ／Ｄ）の値があまりに大きいと，荷重による撓みにより拘束材１０の凹部４が対象物の表面に接してしまう。これでは拘束材１０の表面が平面である場合とほとんど変わらない状態となるからである。図１５の搬送処理装置７０で硬質材を搬送対象物とする場合も同様である。

また，（Ｐ／Ｄ）の値が１．０〜２．０の範囲内となるパターン設定とする（（Ｆ／Ｙ）の値が３．０以上である場合）ことで，領域Ｓの高摩擦ながらある程度滑りを許容する条件とすることができる。（Ｆ／Ｙ）の値が２．０程度である場合には（Ｐ／Ｄ）の値を１．２〜３．０の範囲内とすることで，領域Ｓの条件とすることができる。絞り加工用には第１の方向について領域Ｔの条件を満たし，第２の方向について領域Ｓの条件を満たすようにすればよい。

一方，アルミ薄板のような軟質材（引っ張り強度ＴＳが５９０ＭＰａ未満のもの）を打ち抜き加工や絞り加工の加工対象物とする場合には，（Ｆ／Ｙ）はだいたい１．４程度（１．３〜１．５程度）である。よってこの場合には図９から，（Ｐ／Ｄ）の値が１．８以上となるパターン設定とすることで，領域Ｔの完全固定条件とすることができる。ただし上記の上限値を超えないことが望ましい。搬送処理装置７０で軟質材を搬送対象物とする場合も同様である。また，（Ｐ／Ｄ）の値が１．０〜１．７の範囲内となるパターン設定とすることで，領域Ｓの条件とすることができる。絞り加工用には第１の方向について領域Ｔの条件を満たし，第２の方向について領域Ｓの条件を満たすようにすればよい。上記より，（Ｐ／Ｄ）の値が１．０〜１００の範囲内にあれば，硬質材，軟質材の少なくとも一方に対して，領域Ｔもしくは領域Ｓの条件で使用できる。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，拘束材１０の摩擦面３に，基材５そのものによる凸部１２の周期的な配列パターンを設け，凸部１２以外の部分を凹部４としている。これにより，加工または搬送の対象物への接触時の接触圧力が，図６や図７のグラフに示したように，凸部１２の縁辺の部分に集中して起こるようにしている。これにより，一般的な摩擦モデルと異なり，用途に応じて対象物への作用力指数（Ｆ／Ｙ）を考慮してパターン指数（Ｐ／Ｄ）を選ぶことで，その場所に求められる摩擦特性を有する拘束材１０が実現されるようにしている。また，拘束材１０を対象物との接触箇所に配置することで，対象物に対する高い摩擦係数を発揮し，効果的に対象物を拘束して良好に対象物の加工や搬送を行うことができるプレス加工機５０や搬送処理装置７０が実現されている。

また，本実施の形態の拘束材１０では，特に図８のグラフ中の領域Ｔの条件で使用する場合，対象物との間にスリップがほとんどない状態で使用されることとなる。また，領域Ｓの条件で使用する場合でも，スリップは皆無ではないものの必要最小限にとどまる。このことから，本実施の形態の拘束材１０を適用したダイ５１，６１，ストリッパー５２，６２，ブライドルロール７２は，耐久使用しても摩滅が著しく少なく，長寿命である。このため従来技術と比較して，装置のメンテナンスのための手間を大幅に削減することができる。特に，図１５に例示した搬送処理装置７０については，実際に使用されているものはもっと複雑で，ブライドルロールの個数も多かったりする。また，図１５中では「処理区間」で済ませた部分にも種々の機械的構成が含まれている。このため，ブライドルロールを長寿命化することの意義は大きい。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば摩擦面３における凸部１２の配置パターンは，図２に示したものに限らず，図１６の拘束材１１のように千鳥状の配置であってもよい。また，図１６の配置パターンでは，図中で斜めの方向Ｇが凸部１２間の第１近接方向となるが，むろん，方向Ｇ，方向Ａ，方向Ｂのいずれかが上記の滑り方向となるようにすればよい。これらのどの方向に対しても，図８の領域Ｔ，領域Ｓの条件を満たすようにすることができる。

前述の絞り加工の場合のように１つの拘束材１０（または１１）で領域Ｔ，領域Ｓの両方の条件を使用する場合には，方向Ｇ，方向Ａ，方向Ｂのうち第１近接方向以外の方向により領域Ｔの条件を満たし，それより配置ピッチの小さい方向により領域Ｓの条件を満たすようにすればよい。なお，図１７に示すように凸部１２の配置が平行四辺形状かつ千鳥状の場合には，第１近接方向Ｇ１，第２近接方向Ｇ２，第３近接方向Ｂ，第４近接方向Ａのいずれかにより同様のことを行えばよい。また，上に挙げた方向以外の方向について上記の条件を満たしたものとすることも可能である。

また，図１８の拘束材１３に示すように，円形ではなく多角形の凸部１４としてもよい。むろん，図１９の拘束材１５に示すように，多角形の凸部１４を千鳥状に配置してもよい。これらの場合にもむろん，方向Ｇ，方向Ａ，方向Ｂのいずれかが上記の滑り方向となるようにして使用することができる。多角形の凸部１４の場合の直径Ｄは，目的とする方向と平行な直線が凸部１４をよぎる長さの最大値とすればよい。図１９の配置パターンでは，方向Ａを滑り方向とする場合にはＤ１を，方向Ｂを滑り方向とする場合にはＤ２を，方向Ｇを滑り方向とする場合にはＤ３を，それぞれ直径Ｄとしてパターン指数（Ｐ／Ｄ）を算出すればよい。

また，拘束材１０（以下，１１，１３，１５を含む）の適用対象機器は，前述のプレス加工機５０や搬送処理装置７０に限らない。対象物を拘束材で拘束しつつ，何らかの加工を施しまたは搬送する機器であれば何でもよい。また，搬送処理装置７０の場合，「処理区間」は，複数の処理内容が複合された複雑なものであってもよい。さらに，搬送処理装置７０全体の中に複数のブライドルロール７２があってもよい。また，搬送対象シート７４に対して張力の印加を行わずに単に搬送する他だけのロールであっても，拘束材１０の適用は可能である。

３ 摩擦面
４ 凹部
５ 基材
１０ 拘束材
１１ 拘束材
１２ 凸部
１３ 拘束材
１４ 凸部
１５ 拘束材
５０ プレス加工機
５１ ダイ
５２ ストリッパー
５５ 加工対象板
６１ ダイ
６２ ストリッパー
６３ パンチ
７０ 搬送処理装置
７２ ブライドルロール
７４ 搬送対象シート

Claims (6)

1. 対象物に対して圧接されることで対象物を拘束するとともに対象物に摩擦力を及ぼす摩擦面を有する拘束材であって，
   前記摩擦面は，
   拘束材の基材が直接に対象物に接する面であり，
   凹部によって島状部に区切られるとともに，
   面内に周期的に前記島状部が配置されたパターン面とされており，
   前記凹部の深さは前記摩擦面に対して１５〜５０μｍの範囲内であり，
   前記パターン面における前記島状部の周期配置方向として，
   その周期配置方向における前記島状部の配置ピッチをその周期配置方向に対する前記島状部の最大径で割った値であるパターン指数が１．０〜１００の範囲内にあるとともに，
   その周期配置方向に対する前記島状部の最大径が０．１〜２ｍｍの範囲内である方向が存在することを特徴とする拘束材。
2. 請求項１に記載の拘束材であって，
   ２以上の方向について前記周期配置方向の条件を満たすとともに，
   第１の周期配置方向についての前記パターン指数が，３．１〜１００の範囲内にあり， 第２の周期配置方向についての前記パターン指数が，１．２〜３．０の範囲内にあることを特徴とする拘束材。
3. 請求項１に記載の拘束材であって，
   ２以上の方向について前記周期配置方向の条件を満たすとともに，
   第１の周期配置方向についての前記パターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあり， 第２の周期配置方向についての前記パターン指数が，１．０〜１．７の範囲内にあることを特徴とする拘束材。
4. 平板状の加工対象物をパンチによって加工する加工装置であって，
   前記パンチによる加工が，前記加工対象物の一部分を打ち抜いて穴をあける打ち抜き加工であり，
   前記加工対象物のうち前記パンチによる打ち抜き加工を受ける位置以外の位置を拘束する拘束材を有し，
   前記拘束材は，
   請求項１に記載のものであるとともに，
   前記パンチによる打ち抜き加工の際に前記加工対象物に接触する面が前記摩擦面であり，
   前記パンチによる打ち抜き加工が行われる箇所を中心とする半径方向と，前記周期配置方向とが一致するように配置されており，
   前記パターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあることを特徴とする加工装置。
5. 平板状の加工対象物をパンチによって加工する加工装置であって，
   前記パンチによる加工が，前記加工対象物の一部分を変形させる絞り加工であり，
   前記加工対象物のうち前記パンチによる打ち抜き加工を受ける位置以外の位置を拘束する拘束材を有し，
   前記拘束材は，
   請求項２または請求項３に記載のものであるとともに，
   前記パンチによる絞り加工の際に前記加工対象物に接触する面が前記摩擦面であり， 前記パンチによる絞り加工が行われる箇所を中心とする半径方向と，前記第２の周期配置方向とが一致するとともに，
   前記パンチによる絞り加工が行われる箇所を中心とする周方向と，前記第１の周期配置方向とが一致するように配置されていることを特徴とする加工装置。
6. 平板状の搬送対象物をロールの回転によって搬送する搬送装置であって，前記ロールは， 請求項１に記載の拘束材であるとともに，
   搬送の際に前記搬送対象物に接触する円筒面が前記摩擦面であり，
   前記摩擦面における円周方向と前記周期配置方向とが一致しており，
   前記パターン指数が，１．８〜１００の範囲内にあることを特徴とする搬送装置。

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