特許 5965325 アルミニウム形材の模様付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965325

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】アルミニウム形材の模様付け方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 31/00 20060101AFI20160721BHJP

   B44C 1/24 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   B21D31/00 A

   B44C1/24 C

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-1506(P2013-1506)

(22)【出願日】2013年1月9日

(65)【公開番号】特開2014-133239(P2014-133239A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2014年12月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000180302

【氏名又は名称】四国化成工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000230928

【氏名又は名称】シコク景材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089222

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 康伸

(74)【代理人】

【識別番号】100134979

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 博

(74)【代理人】

【識別番号】100175400

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 伸

(72)【発明者】

【氏名】中原 多嘉朗

(72)【発明者】

【氏名】名尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】大浜 立志

(72)【発明者】

【氏名】亀井 邦彦

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１８７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４８４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０２９４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７７２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３８１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ３１／００

Ｂ４４Ｃ １／２４

Ｂ２１Ｄ ２２／０２

Ｃ２２Ｆ １／０４

Ｃ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

雄型および雌型を備えるプレス機械によってアルミニウム形材に模様付け加工する方法であって、
前記アルミニウム形材は、模様付け加工が施される本体部が長尺板状であり幅方向に湾曲しており、
前記本体部の湾曲の凸側に前記雄型を、湾曲の凹側に前記雌型を配置して加圧成形する
ことを特徴とするアルミニウム形材の模様付け方法。

【請求項2】

前記アルミニウム形材は、前記本体部に突出したリブが形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム形材の模様付け方法。

【請求項3】

前記アルミニウム形材を押出し成形で得て、焼戻し処理した後に、前記プレス機械によって模様付け加工する
ことを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム形材の模様付け方法。

【請求項4】

前記プレス機械は押圧プレスである
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のアルミニウム形材の模様付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム形材の模様付け方法に関する。さらに詳しくは、種々のデザインを模様付けすることが可能であり、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できるアルミニウム形材の模様付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム形材に自然木の風合いをもたせる技術には、特許文献１や特許文献２に記載の従来技術がある。
特許文献１の従来技術は、金属材料の表面に木目模様のフィルムを貼付したものである。しかし、この従来技術では、仕上がりが平坦になるので、いかに模様を自然に近づけたとしても自然木の風合いに欠けるものであった。

【0003】

特許文献２の従来技術は、金属材料の表面に切削具を接触させて木目調の筋溝模様を形成し、その表面をサンダー処理し塗装するというものである。この従来技術では、筋溝模様によって木質の風合いをもたせるものであるが、凹み形状の模様のみであるので、凹凸感に乏しく、自然の風合い感にはやはり欠けるものであった。

【0004】

そして、上記従来技術以外に何らかの模様を付ける技術はなかったので、従来のアルミニウム形材は、デザイン性に乏しいという問題があった。

【0005】

上記事情に鑑み、本願発明者は、アルミニウム形材を押出し成形で得た後、焼戻し処理する前に、プレス機械によって模様付け加工するアルミニウム形材の模様付け方法を考案している（特許文献３）。焼戻し処理する前のアルミニウム形材は柔らかいので、プレス機械の加圧により模様の形が明瞭に付きやすく、種々の模様を凹凸豊かに付けることができる。

【0006】

しかし、焼戻し処理する前のアルミニウム形材は柔らかいことから、搬送やプレス機械の加圧力によって不必要な反りや捩れが生じやすく、形状不良が発生しないように加工するには注意が必要であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９−１７７２３８号公報

【特許文献2】特開２００４−３３８１５３号公報

【特許文献3】特開２０１１−２１８７９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上記事情に鑑み、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できるアルミニウム形材の模様付け方法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】

【0009】

第１発明のアルミニウム形材の模様付け方法は、雄型および雌型を備えるプレス機械によってアルミニウム形材に模様付け加工する方法であって、前記アルミニウム形材は、模様付け加工が施される本体部が長尺板状であり幅方向に湾曲しており、前記本体部の湾曲の凸側に前記雄型を、湾曲の凹側に前記雌型を配置して加圧成形することを特徴とする。
第２発明のアルミニウム形材の模様付け方法は、第１発明において、前記アルミニウム形材は、前記本体部に突出したリブが形成されていることを特徴とする。
第３発明のアルミニウム形材の模様付け方法は、第１または第２発明において、前記アルミニウム形材を押出し成形で得て、焼戻し処理した後に、前記プレス機械によって模様付け加工することを特徴とする。
第４発明のアルミニウム形材の模様付け方法は、第１、第２または第３発明において、前記プレス機械は押圧プレスであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

第１発明によれば、本体部が幅方向に湾曲しているので、アルミニウム形材の長手方向における反りを抑制できる。また、本体部の湾曲の凸側に雄型を押し当てるので、凸面が窪むように変形し、模様のエッジが鋭角となり、模様が鮮明に表れる。さらに、湾曲によりアルミニウム形材に外観上の厚みが生まれ、立体感のある仕上がりとなる。
第２発明によれば、アルミニウム形材は、リブにより剛性が高くなるので、プレス機械の加圧力に抗することができ、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。
第３発明によれば、焼戻し処理した後のアルミニウム形材は、焼戻し処理する前よりも硬いので、プレス機械の加圧力に抗することができ、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。また、搬送時などの取り扱いが容易である。
第４発明によれば、押圧プレスによって模様付け加工することで、ローラープレスに比べて反りや捩れの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の模様付け方法の工程図（Ｉ〜IV）である。

【図2】本発明の模様付け方法の工程図（Ｖ〜VII）である。

【図3】押圧プレスによる模様付け方法の説明図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。

【図4】スクエアパターンが形成されたアルミニウム形材Ａを示し、（Ａ）は表面側の斜視図、（Ｂ）は裏面側の斜視図、（Ｃ）は端面図である。

【図5】他の押圧プレスによる模様付け方法の説明図であって、（Ａ）加圧前の正面図、（Ｂ）加圧中の正面図である。

【図6】木目模様が形成されたアルミニウム形材Ｂの正面図である。

【図7】さらに他の押圧プレスによる模様付け方法の説明図であって、（Ａ）加圧前の正面図、（Ｂ）加圧中の正面図である。

【図8】鎚目模様が形成されたアルミニウム形材Ｃの正面図である。

【図9】アルミニウム形材をフェンスに取付けた状態の説明図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【図10】他の実施形態におけるアルミニウム形材Ｄの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２の工程図に基づき、本発明のアルミニウム形材の模様付け方法を説明する。
同図において、押出し工程Ｉ、冷却工程II、引張矯正工程III、切断工程IV、焼戻し工程Ｖ、表面処理工程VIIは従来通りのアルミニウム形材の押出し成形工程と、とくに変わるところはない。本発明において重要なのは焼戻し工程Ｖと表面処理工程VIIの間にプレス機械による模様付け工程VIが入っている点である。

【0013】

押出し工程Ｉでは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるビレットを、公知の押出機１を用いて押出し成形する。この工程によりビレットがアルミニウム形材Ａとなる。
冷却工程IIでは、アルミニウム形材Ａが冷却床２の上で空冷または水冷により冷却される。

【0014】

引張矯正工程IIIでは、アルミニウム形材Ａの両端がストレッチャー３のグラブでつかまれて長手方向に引張りをかけられる。これにより曲がりなどが矯正される。
切断工程IVでは、アルミニウム形材Ａが所望の長さにカッターで切断される。

【0015】

焼戻し工程Ｖは、高温加工（押出し工程Ｉ）から冷却（冷却工程II）後、人工時効硬化処理する工程をいう。この焼戻し処理には、公知の熱処理炉５などが用いられる。

【0016】

模様付け工程VIでは、プレス機械１０によってアルミニウム形材Ａに、種々のデザインが模様付けされる。本工程によって、模様付きのアルミニウム形材Ａが得られる。なお、この工程は後に詳述する。

【0017】

表面処理工程VIIでは、陽極酸化処理や、着色処理などが行われる。陽極酸化処理は、硫酸、シュウ酸、クロム酸などの電解液の中にアルミニウム形材Ａを浸漬することで行われる。陽極酸化処理によりアルミニウム形材Ａの表面に酸化皮膜を形成することで、耐食性、耐摩耗性が向上する。また、陽極酸化処理の後、二次電解着色によりアルミニウム形材Ａに着色する着色処理を行なってもよい。

【0018】

本発明において、模様付け工程VIが焼戻し工程Ｖの後に行われる理由は次のとおりである。
アルミニウム形材Ａの引張強さと耐力は、加工工程の進展に応じて次のように変化する。
ａ）押出し工程Ｉの直後は、とても軟らかい状態であり、例えば、合金番号6063のアルミニウム形材であれば、引張強さ90N/mm²、耐力50N/mm²である。
ｂ）冷却工程IIから切断工程IVまでは、高温加工から冷却後、自然時効させたものに相当し、合金番号6063のアルミニウム形材であれば、引張強さ150N/mm²、耐力90N/mm²となる。
ｃ）焼戻し工程Ｖを終えたものは、高温加工から冷却後、人工時効硬化処理させたものに相当し、合金番号6063のアルミニウム形材であれば、引張強さ185N/mm²、耐力145N/mm²となる。

【0019】

上記のようにアルミニウム形材Ａの引張強度と耐力はａ）→ｂ）→ｃ）の順に強くなる。したがって、焼戻し処理した後に模様付け加工を行えば、焼戻し処理した後のアルミニウム形材Ａは、焼戻し処理する前よりも硬いので、プレス機械１０の加圧力に抗することができ、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。また、焼戻し処理した後のアルミニウム形材Ａは硬いので、搬送中に変形することがなく取り扱いが容易である。そのため、模様付け加工が容易になる。

【0020】

なお、形状不良の発生を抑制するという点では、模様付け工程VIは、表面処理工程VIIの後に行なってもよい。しかし、表面処理工程VIIの後に模様付け工程VIを行うと、アルミニウム形材Ａの変形により、表面に形成された陽極酸化皮膜や着色塗膜などが破壊される恐れがある。そのため、模様付け工程VIは、表面処理工程VIIの前に行うことが好ましい。

【0021】

また、模様付け工程VIを、焼戻し工程Ｖの前に行なってもよい。この場合には、アルミニウム形材Ａは柔らかいので、プレス機械１０の加圧により模様の形が明瞭に付きやすくなる。

【0022】

つぎに、模様付け工程VIの各実施形態を説明する。
（スクエアパターン）
まず、スクエアパターンの模様が付けられたアルミニウム形材Ａを説明する。
図３の押圧プレス１０はアルミニウム形材Ａにスクエアパターンを模様付け加工するためのプレス機械である。押圧プレスは、ベッドの上方においてラムが上下動し、ベッド上に下型を置き、ラムの下端に上型を装着し、手動もしくは動力で上型もしくは下型を材料に対して加圧動作できるものであれば、どのような型式のプレスであってもよい。

【0023】

図４は押圧プレス１０で模様付けされるアルミニウム形材Ａを示しており、（Ａ）に示す表面はスクエア形（矩形）の凹部ｇが付いた加工後のアルミニウム形材Ａであり、（Ｂ）図に示す裏面はスクエア形の凹部が付いていない加工前のアルミニウム形材Ａである。

【0024】

（Ｃ）図に示すように、アルミニウム形材Ａは、模様付け加工が施される長尺板状の本体部ａ１と、本体部ａ１の両縁から下垂した一対のリブａ２、ａ２とからなる。本体部ａ１は幅方向に湾曲しており、この湾曲の凸側（（Ｃ）図における上側）が表面であり、湾曲の凹側（（Ｃ）図における下側）が裏面である。一対のリブａ２、ａ２は、本体部ａ１の裏面側に略垂直に突出している。本体部ａ１の幅は、例えば100mmであり、湾曲半径は、例えば500mmであるが、これらの寸法に限られるものではない。上記押出し工程Ｉにおいて、このような形状のアルミニウム形材Ａが成形される。

【0025】

図３に戻って、符号１１は上型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。上型１１の下面である基準面１１ａはアルミニウム形材Ａの本体部ａ１と略同一の湾曲半径で上向きに凹むように湾曲している。また、上型１１は雄型であり、基準面１１ａの略中央に突出したスクエア形の凸部１１ｂを有している。
なお、「基準面」とは、加圧成形時にアルミニウム形材を動かないように押さえ付ける面である。また、本明細書において「雄型」とは、基準面より突出した部位を有する金型を意味する。

【0026】

符号１２は下型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。下型１２の上面である基準面１２ａはアルミニウム形材Ａの本体部ａ１と略同一の湾曲半径で上向きに凸となるように湾曲している。また、下型１２は雌型であり、基準面１２ａの略中央に上型１１の凸部１１ｂと嵌り合うスクエア形の凹部１２ｂが形成されている。
なお、本明細書において「雌型」とは、基準面より窪んだ部位あるいは加圧成形時に変形して窪む部位を有する金型を意味する。

【0027】

アルミニウム形材Ａは、本体部ａ１の湾曲の凸側に雄型である上型１１を、湾曲の凹側に雌型である下型１２を配置して加圧成形することにより、模様付け加工が施される。

【0028】

アルミニウム形材の本体部が予め湾曲状に形成されておらず平らであると、加圧成形によりアルミニウム形材の長手方向に反りが生じる場合がある。しかし、本実施形態に係るアルミニウム形材Ａは、本体部ａ１が予め幅方向に湾曲しているので、アルミニウム形材Ａの長手方向における反りを抑制できる。

【0029】

また、本体部ａ１の湾曲の凸側に雄型１１を押し当てるので、凸面が窪むように変形し、模様のエッジが鋭角となる。そのため、本体部ａ１の湾曲の凹側に雄型１１を押し当てる場合に比べて模様が鮮明に表れる。

【0030】

さらに、アルミニウム形材Ａは、リブａ２により剛性が高くなるので、押圧プレス１０の加圧力に抗することができる。そのため、単なる平板状のアルミニウム形材にプレス加工する場合に比べて、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。

【0031】

（木目調パターン）
つぎに、木目調パターンの模様が付けられたアルミニウム形材Ｂを説明する。
図５の押圧プレス２０はアルミニウム形材Ｂに木目調パターンを模様付け加工するためのプレス機械である。アルミニウム形材Ｂは、模様付け加工が施される長尺板状の本体部ｂ１と、本体部ｂ１の両縁から下垂した一対のリブｂ２、ｂ２とからなる。模様付け加工前において、アルミニウム形材Ｂと上記アルミニウム形材Ａとは同様の形状である。

【0032】

図５において、符号２１は上型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。上型２１の下面の両縁部分は基準面２１ａであり、アルミニウム形材Ｂの本体部ｂ１と略同一の湾曲半径で上向きに凹むように湾曲している。また、上型２１は雄型であり、その下面には基準面２１ａより突出した複数の凸条２１ｂが形成されている。

【0033】

符号２２は下型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。下型２２の上面の両縁部分は基準面２２ａであり、アルミニウム形材Ｂの本体部ｂ１と略同一の湾曲半径で上向きに凸となるように湾曲している。また、下型２２は雌型であり、その上面には上型２１の凸条２１ｂと嵌り合う複数の凹条２２ｂが形成されている。

【0034】

アルミニウム形材Ｂは、本体部ｂ１の湾曲の凸側に雄型である上型２１を、湾曲の凹側に雌型である下型２２を配置して加圧成形することにより、模様付け加工が施される。
図６は押圧プレス２０により模様付けされたアルミニウム形材Ｂを示している。アルミニウム形材Ｂの表面には、木材の木目模様ｇが模様付け加工されている。

【0035】

アルミニウム形材Ｂは、リブｂ２により剛性が高くなるので、押圧プレス２０の加圧力に抗することができ、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。
また、アルミニウム形材Ｂは、本体部ｂ１が予め幅方向に湾曲しているので、アルミニウム形材Ｃの長手方向における反りを抑制できる。

【0036】

さらに、本体部ｂ１の湾曲の凸側に雄型２１を押し当てるので、凸面が窪むように変形し、模様のエッジが鋭角となり、模様が鮮明に表れる。

【0037】

（鎚目調パターン）
つぎに、鎚目調パターンの模様が付けられたアルミニウム形材Ｃを説明する。
図７の押圧プレス３０はアルミニウム形材Ｃに鎚目調パターンを模様付け加工するためプレス機械である。アルミニウム形材Ｃは、模様付け加工が施される長尺板状の本体部ｃ１と、本体部ｃ１の両縁から下垂した一対のリブｃ２、ｃ２とからなる。模様付け加工前において、アルミニウム形材Ｃと上記アルミニウム形材Ａとは同様の形状である。

【0038】

図７において、符号３１は上型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。上型３１は雄型であり、その下面に鎚目模様を構成する複数の凸部３１ｂが形成されている。上型３１の幅は狭く、凸部３１ｂが形成された幅と同じ幅である。それゆえ上型３１の基準面３１ａは物理的には存在しないが、技術思想的には上型３１の両端のエッジ近傍を通る仮想線で示す位置が基準面３１ａである。この基準面３１ａは、上型３１を最下点まで下降させた際に（図７（Ｂ））、変形前の本体部ｃ１の表面と同じレベルとなる面である。凸部３１ｂは、仮想的な基準面３１ａより突出している。このように、「雄型」には、仮想的な基準面より突出した部位を有する金型も含まれる。

【0039】

符号３２は下型であり、ダイス鋼などで製作されたブロック状の部材である。下型３２の上面の両縁部分は基準面３２ａであり、アルミニウム形材Ｃの本体部ｃ１と略同一の湾曲半径で上向きに凸となるように湾曲している。また、下型３２は雌型であり、その上面には上型３１の凸部３１ｂと嵌り合う複数の凹部３２ｂが形成されている。

【0040】

アルミニウム形材Ｃは、本体部ｃ１の湾曲の凸側に雄型である上型３１を、湾曲の凹側に雌型である下型３２を配置して加圧成形することにより、模様付け加工が施される。
図８は押圧プレス３０により模様付けされたアルミニウム形材Ｃを示している。アルミニウム形材Ｃの表面には、鎚目模様ｇが模様付け加工されている。

【0041】

アルミニウム形材Ｃは、リブｃ２により剛性が高くなるので、押圧プレス３０の加圧力に抗することができ、反りや捩れなどの形状不良の発生を抑制できる。
また、アルミニウム形材Ｃは、本体部ｃ１が予め幅方向に湾曲しているので、アルミニウム形材Ｄの長手方向における反りを抑制できる。

【0042】

さらに、本体部ｃ１の湾曲の凸側に雄型３１を押し当てるので、凸面が窪むように変形し、模様のエッジが鋭角となり、模様が鮮明に表れる。

【0043】

上記木目調パターンのアルミニウム形材Ｂと、鎚目調パターンのアルミニウム形材Ｃは、長手方向に模様が繰り返し付されている。このような繰り返し模様を加工する場合には、押圧プレスに代えてロールプレスを用いてもよい。ロールプレスを用いれば、長尺のアルミニウム形材Ｂ、Ｃに対して連続的に模様付け加工でき、作業時間を短縮できる。
ロールプレスは、一対のロールの間で材料を加圧成形できるものであれば、人力加圧あるいは動力加圧のいずれであってもよく、動力も油圧や空圧など種々の型式のプレスを用いることができる。

【0044】

ただし、繰り返し模様を加工する場合においても、押圧プレスを用いた方が、ロールプレスに比べてアルミニウム形材Ｂ、Ｃの反りや捩れの発生を抑制できるため好ましい。ロールプレスで模様付け加工する場合には、アルミニウム形材に局所的にプレス荷重が加わり、しかも、加圧しながらアルミニウム形材を送り出すために、アルミニウム形材を動かないように押さえ付けることがでず、長手方向の湾曲を抑えることができない。これに対し、押圧プレスで模様付け加工する場合には、アルミニウム形材と上型および下型とが面で接触するため、長手方向に湾曲する恐れがないからである。

【0045】

なお、押圧プレスで繰り返し模様を加工する場合には、上型および下型として、アルミニウム形材の長尺方向に沿って長尺であって、繰り返し模様の少なくとも一周期分の模様を付す凹凸が形成されたものが用いられる。そして、アルミニウム形材を長尺方向に移動させつつ、加圧成形を繰り返し行う。

【0046】

上述したアルミニウム形材Ａ〜Ｃは、フェンスや門扉などの材料として用いられる。
図９はアルミニウム形材Ａを用いてフェンスを構成した場合の一例を示している。多数本のアルミニウム形材Ａは平行に並べて立てられ、上端と下端を上桟４１と下桟４２に固定されている。

【0047】

アルミニウム形材Ａ〜Ｃは、幅方向に湾曲しているので、フェンスや門扉などとして、組み立てた際に、外観上の厚みが生まれる。そのため、立体感のある仕上がりとなる。

【0048】

なお、上記のように模様付きのアルミニウム形材Ａ〜Ｃのみを用いるほか、模様のないアルミニウム形材と併用することも可能である。この場合、模様付きのアルミニウム形材Ａ〜Ｃはデザイン上のアクセント部材となる。

【0049】

（他の実施形態）
図１０に示すアルミニウム形材Ｄのように、本体部ｄ１の両縁から下垂した一対のリブｄ２、ｄ２に加えて、本体部ｄ１の裏面中央に突出したリブｄ３を設けても良い。このように、リブの数を増やすことで、アルミニウム形材Ｄの剛性がより高くなり、反りや捩れなどの形状不良の発生をさらに抑制できる。

【符号の説明】

【0050】

Ａ アルミニウム形材
ａ１ 本体部
ａ２ リブ
１０ 押圧プレス
１１ 上型
１２ 下型
Ｂ〜Ｄ アルミニウム形材
２０、３０ 押圧プレス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】