JPH1190544A - 深彫り模様付き金属板の製造方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面性状の良好な深彫り模様付き金属板を簡
単な工程で製造する。 【構成】 複数の凹部又は開口部１１が所定パターンで
形成された型板１０と軟質弾性体２０との間に金属板１
を挟み、プレス成形によって凹部又は開口部１１のパタ
ーンに対応した張出し部を金属板１に成形する。軟質弾
性体２０は、成形後の金属板１と密着しないように、１
０点平均粗さＲ_z で０．０５〜０．２ｍｍの表面粗さに
調整されている。 【効果】 金属板１に形成されている張出し部２と軟質
弾性体２０の膨出部２１との間に空気が侵入し易いの
で、金属板１と軟質弾性体２０とが密着しない。そのた
め、膨出部２１の収縮に伴った凹みが発生せず、成形品
が容易に型抜きされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟質弾性体を用いたプ
レス成形により立体感に富む意匠性の優れた深彫り模様
を付けた金属板を製造する方法及び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】凹凸模様が付けられた金属板は、エッチ
ング，ロールエンボス加工，プレス加工等によって製造
されている。エッチングは、腐食液によって所定部分を
溶かすことにより模様付けする方法であるが、時間がか
かり、高価である。ロールエンボス加工は、エンボスロ
ールに付けた模様を金属板に転写する方法であるが、深
みのある模様を付けることができず、また使用するエン
ボスロールも高価である。プレス加工は、逆形状の凹凸
を付けた上型と下側との間に金属板を配置し、プレスす
ることにより金型の凹凸に倣って金属板を塑性変形させ
ている。しかし、使用可能な上型及び下型は極めて簡単
な形状のものに限られ、複雑な凹凸形状をもった製品金
属板を製造できず、上型及び下型を嵌合させる加工技術
にも熟練を要していた。

【０００３】そこで、本発明者等は、軟質弾性体と型板
との間に金属板を挟んでプレス成形する方法を特開平７
−３９９６３号公報で紹介した。この方法では、軟質弾
性体と型板との間に挟まれた金属板が加圧されるとき、
型板に形成した開口部に当る位置では加圧力が軟質弾性
体を弾性変形させる力として作用する。その結果、軟質
弾性体の膨出部に沿って金属板が塑性変形し、開口部を
倣った張出し部が金属板に成形される。この方法による
とき、型板に設けた開口部に応じて多種多様な凹凸模様
を金属板に付けることができ、皺，擦り疵等の欠陥も防
止される。しかも、圧下力や軟質弾性体の材質に応じて
凹凸模様の高さを自由に調節できるため、立体感及び意
匠性に優れた深彫り模様も容易に付けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、成形終了後の金属板を軟質弾性体から取り外すこと
が困難である。すなわち、成形終了後の金属板に加えて
いる荷重を除くと、軟質弾性体は元の形に復元するが、
金属板に設けられた張出し部は戻らず、軟質弾性体と張
出し部との間の空間が減圧状態になる。そのため、金属
板が薄く、型板に設けた凹部又は開口部が大きい場合に
は、張出し部に凹みが生じ易くなる。凹みは、成形され
た金属板の形状を著しく損ねるものであり、加工歩留り
を低下させる原因となる。加工後の金属板と軟質弾性体
との間に圧縮空気を吹き付けることにより、軟質弾性体
から金属板を分離される。しかし、そのためには圧縮空
気源を必要とし設備負担を招くことは勿論、複雑な凹凸
模様を付けたものでは圧縮空気の吹付け位置を設定する
ことが難しくなる。また、金属板と軟質弾性体の大きさ
が同じ又は金属板が小さく、金属板の縁部に張出し加工
部がないとき等は、圧縮空気の吹付けによっても軟質弾
性体の分離が困難である。軟質弾性体に粉末をまぶすこ
とによって金属板の分離を容易にすることも考えられ
る。しかし、軟質弾性体に粉末をまぶすことは、作業工
数を増加させるばかりでなく、作業環境を悪化させる原
因ともなる。本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、軟質弾性体の表面粗さを調節する
ことにより、圧縮空気や離型用粉末を必要とすることな
く、プレス成形された金属板を簡単な方法で軟質弾性体
から取り外すことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、複数の凹部又は開口部が所定パ
ターンで形成された型板と１０点平均粗さＲ_z で０．０
５〜０．２ｍｍの表面粗さに調整された軟質弾性体との
間に金属板を挟み、プレス成形によって前記パターンに
対応した張出し部を前記金属板に成形することを特徴と
する。また、この方法で使用する成形装置は、製品形状
に対応するパターンで複数の凹部又は開口部が形成され
た型板と、プレス成形される金属板を介して前記型板に
対向配置され、１０点平均粗さＲ_z で０．０５〜０．２
ｍｍの表面粗さに調整された軟質弾性体とを備えてい
る。

【０００６】

【作用】軟質弾性体を使用したプレス成形で深彫り模様
を付けたとき、成形後の金属板と軟質弾性体との分離が
容易でないことは、金属板と軟質弾性体との間が減圧状
態になっていることに原因がある。減圧状態を回避する
手段としては、圧縮空気の吹き付けや離型用粉末の使用
等が考えられるが、前述したようにそれぞれ新たな問題
が発生する。そこで、軟質弾性体と金属板との間に隙間
ができるように、軟質弾性体を１０点平均粗さＲ_z で
０．０５〜０．２ｍｍの表面粗さに調整している。この
ように表面粗さを調整するとき、軟質弾性体と金属板と
の間にある隙間に外気が侵入し張出し部に空気が入るた
め、金属板に軟質弾性体が密着しなくなる。その結果、
凹み等の欠陥を発生させることなく、成形後の金属板が
軟質弾性体から容易に分離される。軟質弾性体の表面粗
さが１０点平均粗さＲ_z で０．０５ｍｍ未満では、軟質
弾性体の表面が平滑すぎ、金属板に密着し易くなる。逆
に１０点平均粗さＲ_z ０．２ｍｍを超える表面粗さで
は、軟質弾性体の粗い表面が金属板に転写され、成形品
の表面品質が劣る傾向が見られた。

【０００７】

【実施の形態】本発明に従った成形装置は、図１に示す
ように、加工される金属板１を挟んで型板１０と軟質弾
性体２０とを対向配置している。軟質弾性体２０は、油
圧シリンダ３１の力を均等に分散させて金属板１に作用
させるように、均圧板３２を介装している。金属板１と
しては、板厚０．１５〜１．０ｍｍの各種塗装鋼板，ス
テンレス鋼板，アルミ板等が使用される。型板１０は、
たとえば図２に示すように、製品に付けられる凹凸模様
を考慮して複数の凹部又は開口部１１を所定パターンで
形成している。型板１０としては、加工される金属板の
板厚に相当するクリアランスを考慮することなく、普通
鋼板，ステンレス鋼板，非鉄合金板，アクリル樹脂板，
他の合成樹脂板等の広範な材料から選択される。凹部又
は開口部１１は、レーザ加工，機械加工，エッチング，
電解加工，放電加工等の方法によって形成することがで
きる。

【０００８】軟質弾性体２０は、たとえば図１に示すよ
うに、被加工物である金属板１を間に挟んだ状態で型板
１０に対向配置される。軟質弾性体２０の肉厚は、金属
板１に付ける凹凸模様の高さにもよるが、一般的には５
〜５０ｍｍの範囲にある。軟質弾性体２０は、前述した
理由から金属板１との分離を容易にするため、１０点平
均粗さＲ_z で０．０５〜０．２ｍｍの表面粗さに調整し
ている。表面粗さは、軟質弾性体を鋳込んで作るときの
鋳型として、たとえばショットブラストによる粗面化処
理を内面に施した鋳型，所定太さの繊維で編成した布を
内面に貼った鋳型等を使用することにより調整できる。
また、型板１０の凹部又は開口部１１に対応した局部的
な弾性変形を行わせる上で、硬度３０〜６０度の範囲に
ある軟質ゴム，軟質合成樹脂等を軟質弾性体２０として
使用することが好ましい。あまり硬い材質では、十分な
弾性変形が起こらず、金属板１に付けた凹凸模様の形状
特性が劣化する。

【０００９】型板１０及び軟質弾性体２０は、プレス型
として使用することも可能である。この場合、外寸法が
プレス成形装置３０の内寸法に等しく、或いは内寸法以
下になるように、型板１０及び軟質弾性体２０を裁断す
る。また、他の模様を形成する場合、型板１０に設けら
れる凹部又は開口部１１の形状を変化させることによ
り、多種多様な突出模様を形成することができる。更
に、金属板１の長手方向に関してプレス成形を繰り返す
とき、長尺の金属板１に対しても所定の深彫り模様をつ
けることができる。この場合、型板１０と軟質弾性体２
０との間に挟まれていないプレス前の部分を押え板で拘
束し、所定部分をプレス成形した後で金属板１をピッチ
送りしながらプレス成形を繰り返す。図１の設計では、
型板１０を成形基板３３上に配置し、軟質弾性体２０と
油圧シリンダ３１との間に均圧板３２を配置する。油圧
シリンダ３１の圧力は、均圧板３２を介して軟質弾性体
２０の全面に均等に作用する。

【００１０】均圧板３２は、油圧シリンダ３１による圧
下により下降する。均圧板３２の下降に伴い、金属板１
は、図３で（ａ）から（ｂ）に示すように、型板１０と
軟質弾性体２０との間で挟持された状態で加圧される。
油圧シリンダ３１の圧下力は、型板１０に形成されてい
る凹部又は開口部１１で受けることができないので、凹
部又は開口部１１に対応する箇所の軟質弾性体２０を弾
性変形させる力として働く。その結果、凹部又は開口部
１１に対応して、軟質弾性体２０に膨出部２１が生じ
る。膨出部２１に沿って金属板１が塑性変形し、凹部又
は開口部１１を倣った張出し部２が成形される。張出し
部２は、軟質弾性体２０の膨出部２１と接触しながら成
形されていく。そのため、エンボスロールや金型を用い
た成形の場合のように、金属板１の表面に皺，歪み，擦
り疵等の表面欠陥が発生することがない。また、圧下力
の調整によって張出し部２の変形量が変わるので、任意
の高さをもった凹凸模様を金属板１に付けることができ
る。なお、凹凸模様の高さは、軟質弾性体２０の材質選
択によっても調整される。

【００１１】所定形状の張出し部２が形成された後、油
圧シリンダ３１による圧下を停止し、金属板１及び軟質
弾性体２０に加わっている荷重を開放する。荷重から開
放された軟質弾性体２０は、弾性復元力によって元のフ
ラットな形状に復元する。このとき、軟質弾性体２０の
表面粗さが１０点平均粗さＲ_z で０．０５〜０．２ｍｍ
に調整されているので、金属板１の張出し部２と軟質弾
性体２０との間に空気が容易に侵入する。このため、成
形後の金属板１は、軟質弾性体２０から分離し易くな
る。また、金属板１が薄く、型板１９に設けた凹部又は
開口部１１が大きいときに発生する張出し部の凹みも生
じにくくなる。

【００１２】

【実施例】板厚０．２ｍｍで３００ｍｍ×３００ｍｍの
ステンレス鋼板を金属板１として使用し、直径５０ｍｍ
の円形凹部又は開口部１１を９個設けた型板１０の上に
配置した。軟質弾性体２０としては、１０点平均粗さＲ
_z で０．００４ｍｍ，０．０２ｍｍ，０．０６ｍｍ，
０．１０ｍｍの表面粗さに調節した厚み３０ｍｍ，硬度
５０度のウレタンゴムを使用した。各軟質弾性体２０を
金属板１に重合せ、油圧シリンダ３１で３ＭＰａの加圧
力を加え、高さ５ｍｍの張出し部２を形成した。張出し
部２の成形後、油圧シリンダ３１の加圧力を解除して、
軟質弾性体２０を上方に持ち上げた。このとき、軟質弾
性体２０から成形後の金属板１が離間する状態を観察
し、軟質弾性体２０の表面粗さが軟質弾性体２０からの
成形後の金属板１の剥れ易さに及ぼす影響を調査した。
表１の調査結果にみられるように、本発明で規定した範
囲に表面粗さを維持した軟質弾性体２０を使用したもの
では、成形後の金属板１から軟質弾性体２０は容易に分
離した。これに対し、表面粗さが１０点平均粗さＲ_z で
０．０５ｍｍ未満の軟質弾性体２０を使用したもので
は、成形後の金属板１と軟質弾性体２０とが密着し、成
形後の金属板１を軟質弾性体２０から分離させることが
困難であった。

【００１３】

【００１４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、開口部を設けた型板と軟質弾性体との間に金属板を
挟んでプレス成形し、開口部に倣った張出し部からなる
凹凸模様を金属板に付けるとき、表面粗さを調節した軟
質弾性体を使用することにより、成形後の金属板と軟質
弾性体とが密着することを防止し、軟質弾性体から成形
品を外すことを容易にしている。このようにして取り出
された成形品は、軟質弾性体と張出し部との間が減圧状
態になるときに生じ易い凹みのない形状精度の良好な張
出し部をもつ。しかも、深彫り模様が容易に付けられる
ことから立体感に富み、皺，擦り疵等がない意匠性に優
れた製品として使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従ってプレス成形装置にセットした
型板，金属板及び軟質弾性体

【図２】 本発明で使用する型板の一例

【図３】 プレス成形前（ａ）及び成形後（ｂ）におけ
る型板，金属板及び軟質弾性体の関係

【符号の説明】

１：金属板 ２：張出し部 １０：型板 １１：凹部又は開口部 ２０：軟質弾性体 ２１：膨出部 ３０：プレス成形装置 ３１：油圧シリンダ ３
２：均圧板 ３３：成形基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の凹部又は開口部が所定パターンで
   形成された型板と１０点平均粗さＲ_z で０．０５〜０．
   ２ｍｍの表面粗さに調整された軟質弾性体との間に金属
   板を挟み、プレス成形によって前記パターンに対応した
   張出し部を前記金属板に成形することを特徴とする凹凸
   模様付き金属板の製造方法。
2. 【請求項２】 製品形状に対応するパターンで複数の凹
   部又は開口部が形成された型板と、プレス成形される金
   属板を介して前記型板に対向配置され、１０点平均粗さ
   Ｒ_z で０．０５〜０．２ｍｍの表面粗さに調整された軟
   質弾性体とを備えていることを特徴とする深彫り模様付
   き金属板の成形装置。