JPH0722879B2 - アルミニウム製品への模様付け方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミ製品への模様付け方法及びその装置に関
する。更に詳述すると、本発明は、アルミ製品に対し、
アルミ以外の材質感例えば木質、鋳物材質等の異なる材
質感を与える立体的（凹凸）模様付け方法及びその装置
に関する。尚、本明細書において、アルミ製品とはアル
ミニウム及びアルミニウム合金から成る製品及び半製品
を言う。

（従来の技術） 従来、アルミ製品に対する立体的模様付けは一般に行な
われていない。通常は、陽極酸化処理（アルマイト処
理）の際に、ブロンズ色やその他の所望の染料を着色し
て高級感を出すようにしている。また、プリントにより
木目等を印刷し、木肌の温もりを与えるようにしたもの
もある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、着色する場合、質感そのものが大きく変
わるわけではないので、軽量で冷たく硬いというアルミ
製品特有の感触を完全に拭い去ることはできない。ま
た、プリントによる模様付けの場合、平面的な模様であ
るため質感に乏しく安っぽい感じを与えるし、退色等を
起こす問題がある。

一方、立体的な模様付けを行なう手段としては、エッチ
ングによる模様付けが考えられる。しかしながら、エッ
チングによる場合、処理工程が多く場所を取ると共にコ
スト高となる不利があるため、従来においても実施され
ていない。しかも、模様自体に規則性があるため面白味
に欠けるし、自然の木質感などを与えることは困難であ
る。特にアルミの型材やその他の複雑な形状の場合、エ
ッチングは複雑な工程となるため適用が困難である。

本発明は、アルミニウム製品でありながら、木や鋳物材
等の異なる材質の質感を与えることができる模様付け方
法及びその装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明のアルミニウム製品
への模様付け方法は、アルミニウム製品の表面に回転す
るブラシホイールを押しつけつつ製品表面に沿って相対
送りを与え、ブラシホイールで製品表面を摺接すること
によってブラシ形状に沿って局部的に僅かに溶かしてず
りを起こさせるようにしている。

また、本発明のアルミニウム製品への模様付け方法は、
ブラシホイールの相対送りを規則的にあるいは不規則に
一時停止させること、更に後処理として陽極酸化処理、
封孔・着色処理あるいは塗装処理することを特徴として
いる。

また、本発明のアルミニウム製品への模様付け装置は、
アルミニウム製品を支持するワーク支持部と、アルミニ
ウム製品の被加工面に平行な回転軸まわりに回転するブ
ラシホイールと、該ブラシホイールを回転させる駆動モ
ータを備え、アルミニウム製品の表面にブラシが摺接す
る位置関係を保って配備すると共にブラシホイールを製
品表面との摺接によってブラシ形状に沿って製品表面を
局部的に加熱して僅かに溶かしずりを起こさせる回転と
摺接圧を与える模様付けユニットと、ブラシホイールと
アルミニウム製品との間に相対送りを与える送り機構と
を少なくとも有している。

（作用） したがって、回転するホイール状ブラシがアルミ製品の
表面に摺接することによって、アルミ製品の表面が摩擦
熱によって加熱され、そのブラシ形状特に先端形状に沿
って製品表面が瞬間的に溶けて固まる。そのため、製品
表面に複雑な凹凸模様が連続的に不規則に形成される。
そこで、このブラシによる加熱条件と送り速度を適宜選
択することによって、任意の模様付けが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本発明方法を実施するアルミニウム製品への模
様付け装置の概略構造を示す。該装置は、窓枠等に多用
されているアルミニウム型材に模様付けする場合に好適
なもので、アルミニウム製品・被加工品（ワーク）Ｗを
固定し支持するワーク支持部２を両端に有する架台１
と、この架台１上をワークＷに沿って平行移動する模様
付けユニット５と、模様付けユニット５を移動させる送
り機構10及び模様付けユニット５のブラシホイール６を
回転させる駆動モータ８とから主に構成されている。

ワークＷを固定するワーク支持部２は、例えば、ワンタ
ッチ装着を可能として量産性を上げるため、少なくとも
一方にワークＷを長手方向に押しつける可動チャック３
を設けると共に他方に固定チャック３を設け、可動チャ
ック３の駆動によってワークＷを他方の固定チャック
３′側に押しつけることによって挾持するように設けら
れている。即ち、ワーク支持部２はワークＷの端面に当
接する受圧面3aとワークＷの内部空間に嵌まり込み自動
的に位置決めを行なう挿入部3bとを有するチャック3,
3′を備え、少なくとも一方に前記チャック３（あるい
は３′）を進退可能に支持するアクチュエータ４例えば
エアシリンダを設けて成る。チャック3,3′の挿入部3b
の形状はワークＷの内部空間形状と相似形である必要な
はく、少なくとも１辺好ましくは３辺においてワークＷ
の内面と当接し、位置決めと支持が可能である形状であ
れば良い。尚、ワーク支持部２は架台１の両端に互いに
向き合うように同軸上に配置され、その間に模様付けユ
ニット５が設けられている。

模様付けユニット５は、例えばブラシホイール６とこれ
を回転させる駆動モータ８及びこれらを支持するケーシ
ング９とから成り、架台の送り機構に支持されることに
よって架台１上をワークＷに沿って平行に移動可能に設
けられている。

送り機構10としては、例えば送りねじ機構が採用され、
架台内に回転自在に設置されている送りねじ11に螺合す
るナット12に模様付けユニット５のケーシング９の脚部
が取付けられている。また、ケーシング９は、例えば送
りねじ11と平行に設置されているガイド棒13の上を摺動
するスライダ14にも支持され、当該ケーシング９をガイ
ド棒13と送りねじ11によって支持するように設けられて
いる。尚、送りねじ11には正逆回転可能なモータが変速
機構（図示省略）を介して装着され、該モータ15及び変
速機構の制御によって任意の方向に任意速度で送りを与
えるように設けられている。この送り機構10は、図示し
ていないがNC制御装置等によって、送り→停止を繰返し
たり、送り速度を徐々に速くないし遅くするように制御
することも可能である。これによって、更に模様自体の
変化に因る横縞模様が形成可能である。また、図示して
いないが、送り機構としてチェーンを用い、これに模様
付けユニット５を支持させるようにして良い。

ブラシホイール６は、ワークＷの被加工面W₁と平行に回
転軸７が配置され、ブラシが適宜圧力でワークＷに対し
摺接し得るように設けられている。例えば、第３図に示
すように、ブラシホイール６は、その回転軸７が好まし
くはワークＷの中心軸Ｏと重ならないでかつ平行となら
ないように、最も好ましくは回転軸７がワークＷの中心
軸Ｏと重ならずかつ直交方向にしてワーク被加工面とは
平行に配置されている。また、回転軸をワークＷの中心
軸Ｏに対して斜交するように配置することによって、模
様付け方向を斜め方向にとることも可能である。また、
回転速度、ブラシの剛性、押付け力等を適宜選択すれ
ば、回転軸と平行にブラシが植設されたブラシホイール
を、ワークＷの被加工面に対し回転軸が直交するように
設置することも可能である。このブラシホイール６は、
一様な押付け圧力で加工するため、被加工面W₁の形状に
合せて径の異なる幾つかのホイールを組合せ、全体でワ
ーク形状に対応させたホイール形状を成す、所謂総形ホ
イールを構成している。均一な模様を得るには同じ押付
圧力で加工することが好ましく、周速度の差はそれほど
問題とならない。もっとも、部分的に異なる模様を得た
い場合にはこの限りでなく、被加工面W₁の形状に関係な
くホイール径を同一にして加工部位毎に加工圧力が異な
らせるようにすることも可能である。この場合、縦縞模
様が形成される。また、ブラシホイール６は異なる線径
のワイヤブラシを組合せて使用しても良い。

ブラシホイール６としては、真鍮やステンレススティー
ル等のワイヤあるいは金属砥粒等を付着した樹脂ブラシ
等が好ましく、更に0.1〜0.4mmφの線径のものの使用が
好ましい。本実施例の場合、線径0.1〜0.4mmφの真鍮な
いしステンレススティールのワイヤブラシが採用されて
いる。0.1mmφ未満の小径になると模様が細か過ぎて加
工の意義が薄れるし、0.4mmφを越えると肌荒れのよう
になって模様という感覚でなくなる。もっとも、肌荒れ
模様を好む場合にはこの限りでない。

このブラシホイール６のワークＷに対する押付け圧力、
回転数及び送り速度を適宜変えることによって感じの異
なる模様をつけることができる。

ブラシホイール６はワークＷの各被加工面W₁に対応させ
て複数配置することも可能であるし、一面分だけを装備
し、ワークＷを取付け直すことによって同じワイヤブラ
シホイール６を使って他の面を加工するようにしても良
い。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である。

例えば、本実施例では、装置の据付けスペースを小さく
するためワークＷを固定し、模様付けユニット５を移動
するように構成したが、模様付けユニット５側を固定と
しワークＷ側を移動させるようにしても良い。また、本
実施例ではワイヤブラシホイール６とワークＷとの間に
直線的な相対送りを与えているが、蛇行させるような相
対送りを与えるようにしても良い。この場合、模様に更
に変化を与え得る。

以上のように構成した模様付け装置によると、次のよう
にアルミニウム製品の表面W₁に凹凸模様をつけることが
できる。

まず、架台のいずれか一端に模様付けユニット５を待避
させてワークＷを模様付けユニット５内を貫通させて両
端のワーク支持部２に取付ける。即ち、一方のワーク支
持部２の固定チャック３′にワークＷの一端を嵌合させ
てから他方の可動ワーク支持部２の可動チャック３を挿
入し、エアシリンダ４を作動させて締め付ける。

次いで、模様付けユニット５のモータ８を駆動し、ブラ
シホイール６を所望回転数で回転させると共に、送り機
構10のモータ15を回転させて所望の送り速度で送りを与
える。ブラシホイール６は一定の押付け圧力の下でワー
クＷの表面・被加工面W₁に摺接し、その摩擦熱によって
ワーク表面W₁を瞬時に溶かしかつ冷却して固まらせる。
このときの溶融状態即ち模様の形状、大きさ等はブラシ
の線径に依存し、線径を細かくするに従って模様が細か
くざらついた鋳肌の感じとなるが［第４図（Ａ）参
照］、線径を太くするに従って模様が荒れ凹凸が顕著な
傾向にある木質に近づく［第４図（Ｂ）参照］。尚、被
加工面W₁においてワイヤブラシ６と対向しない面W₂には
模様は付かないが、肌は一応荒れるので模様付け面W₁と
の下がそれほどなく奇異な感じは与えない。また、ブラ
シホイール６の送りを一時的に停止させると、その部分
だけ他の部分よりも摩擦熱を受け溶けるため緻密な組成
となり他の部分即ち余り溶けていない部分と感じが異な
ってくる。更に、この状態において、後処理としてアル
マイト処理・着色処理を施すと、よく溶けた部分とそう
でない部分とでは染料の入りが違ってくるため、着色に
濃淡が生ずる。このため、凹凸模様に加えて着色の濃淡
が加わり、横縞模様あるいは波状の複雑な深みのある模
様ができる。尚、この一時停止を規則的に行なうことに
よって規則的な波状模様が、不規則に行なうことによっ
て不規則な波状模様が形成できる。

また、ブラシホイールの径を細かくすると、凹凸模様が
細かく小さくなるのでざらつき感のある鋳肌に近似して
行き、線径を太くすると凹凸模様が荒くなり金属の冷た
さを抑えた温みのある木質感に近づいて行く。

尚、この模様付け加工の後には、アルミニウム製品に一
般に採用されるアルマイト処理、封孔・着色処理を施す
ることによって、質感の変化を色彩によって更に強調さ
せることができ、特に目的とする質感に近い色彩例えば
木質感を出す場合には所望とする種類の木の肌の色を着
色すればより効果的である。また、塗装を後処理として
施す場合、自由に色彩が選択できるので、懐古調あるい
は古代調等、色々な調子に製品を仕上げることができ
る。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明のアルミニウム
製品への模様付け方法は、アルミニウム製品の表面に回
転するブラシホイールを押し付けつつ製品表面に沿って
相対送りを与え、前記ブラシで製品表面を加熱し局部的
に溶かすようにしたので、アルミ製品の表面がブラシの
形状に沿って瞬間的に溶くかつ固まる。そのため、製品
表面に複雑な凹凸模様が連続的に形成される。そこで、
このブラシによる加熱条件と送り速度を適宜選択するこ
とによって、任意の模様付けが可能となる。例えば、細
かい線径のブラシを採用すれば、ざらついた鋳肌感が得
られるし、太い線径のブラシを採用すれば凹凸の大きな
木肌感を得ることができる。特に、ブラシホイールの送
りを規則的ないし不規則に停止することによって、模様
付けを更に複雑なものとし、加えて陽極酸化処理、着色
処理によって色彩の濃淡変化を与えて深みのある模様を
形成し得る。また、後処理として塗装を施す場合、立体
的な凹凸の模様の上に好みの配色、色調の色を重ねるこ
とによって、古代的な装飾効果等を与え得る。

また、本発明は、アルミニウム製品を支持するワーク支
持部と、前記アルミニウム製品の被加工面に平行な回転
軸まわりに回転するブラシホイールと、該ブラシホイー
ルを回転させる駆動モータを備え、前記アルミニウム製
品の表面にブラシが摺接する位置関係を保って配備する
と共に前記ブラシホイールと前記アルミニウム製品との
間に相対送りを与える送り機構とを少なくとも有するよ
うにしたので、所望の立体凹凸模様付けを施したアルミ
ニウム製品を量産できる。

斯様に本発明は、あらゆるアルミニウム製品に応用可能
であり、その応用によってアルミニウム製品の適用範囲
を広げることができる。例えば本発明によって鋳肌模様
が施されたアルミ型材を使用して門扉を形成する場合、
鋳造品が有する重厚感や高級感を得、見栄えが良く尚か
つ軽量な門扉を提供できる。また、木肌の温りの有るア
ルミサッシ枠や置物等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の概略構造を示す斜
視図、第２図はワーク支持部の構造を示す側面図、第３
図はワイヤブラシホイールと被加工品との関係を説明す
る斜視図、第４図（Ａ），（Ｂ）は本発明方法によって
加工したアルミニウム製品の表面模様の一例を示す斜視
図である。 ２……ワーク支持部、3,3′……チャック、 ５……模様付けユニット、 ６……ブラシホイール、７……回転軸、 ８……駆動モータ、10……送り機構、 Ｗ……アルミニウム製品、W₁……被加工面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム製品の表面に回転するブラシ
   ホイールを押しつけつつ製品表面に沿って相対送りを与
   え、前記ブラシホイールで製品表面を摺接することによ
   ってブラシ形状に沿って局部的に僅かに溶かしてずりを
   起こさせることを特徴とするアルミニウム製品への模様
   付け方法。
2. 【請求項２】前記ブラシホイールの相対送りを規則的に
   あるいは不規則に一時停止させることを特徴とする請求
   項１記載のアルミニウム製品への模様付け方法。
3. 【請求項３】後処理として、陽極酸化処理、封孔・着色
   処理を施すことを特徴とする請求項１ないし２のいずれ
   かに記載のアルミニウム製品への模様付け方法。
4. 【請求項４】後処理として、塗装を施すことを特徴とす
   る請求項１ないし２のいずれかに記載のアルミニウム製
   品への模様付け方法。
5. 【請求項５】アルミニウム製品を支持するワーク支持部
   と、前記アルミニウム製品の被加工面に平行な回転軸ま
   わりに回転するブラシホイールと、該ブラシホイールを
   回転させる駆動モータを備え、前記アルミニウム製品の
   表面にブラシが摺接する位置関係を保って配備すると共
   に前記ブラシホイールを製品表面との摺接によってブラ
   シ形状に沿って製品表面を局部的に加熱して僅かに溶か
   しずりを起こさせる回転と摺接圧を与える模様付けユニ
   ットと、前記ブラシホイールと前記アルミニウム製品と
   の間の相対送りを与える送り機構とを少なくとも有する
   ことを特徴とするアルミニウム製品への模様付け装置。