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発明の名称 押出成形用ダイスおよび肉厚可変管状部材の押出成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−76310
公開日 平成10年(1998)3月24日
出願番号 特願平8−249111
出願日 平成8年(1996)8月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】清水 千春
発明者 加藤 雅嗣 / 金子 正文 / 神林 惇
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 軸線を中心にして相対向する位置にある第1および第2の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも1方側にある第3の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に形成されている肉厚可変管状部材を、一体的に押出成形するためのダイスであって、上記管状部材の中空部を形成する第1の固定ダイスと、固定成形孔を中央に有し、当該固定成形孔を上記第1の固定ダイスの周囲に臨ませて上記管状部材の最大肉厚を画成する第2の固定ダイスと、中央部に移動成形孔を有し、上記第2の固定ダイスに対して、当該第2の固定ダイスの固定成形孔の相対向する第1および第2の内縁を結ぶ方向に沿って往復摺動自在に配設された第1の移動ダイスと、上記第2の固定ダイスに対して、当該第2の固定ダイスの上記相対向する第1および第2の内縁を結ぶ方向に直交する1つの方向に沿い、上記第1の固定ダイスに向かって出没自在に取り付けられている第2の移動ダイスとを有し、上記第1の移動ダイスの移動成形孔において、対向する内縁間の寸法が、上記第1の固定ダイスの幅寸法+上記管状部材の最小肉厚寸法+上記管状部材の最大肉厚寸法に形成されていることを特徴とする押出成形用ダイス。
【請求項2】 成形対称管状部材が矩形管であり、上記第1の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が矩形に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の押出成形用ダイス。
【請求項3】 成形対称管状部材が円形管であり、上記第1の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が湾曲面から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の押出成形用ダイス。
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の押出成形用ダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材を押し出しつつ、上記第1の移動ダイスを固定ダイスに対して往復摺動させて、押し出される管状部材の相対向する外表面に交互に第1および第2の厚肉部を形成するとともに、上記第2の移動ダイスを第1の固定ダイスに向けて出没させて、上記押し出される管状部材の上記第1および第2の厚肉部に直交する外表面に第3の厚肉部を間欠的に形成することを特徴とする肉厚可変管状部材の押出成形方法。
【請求項5】 上記成形材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項4に記載の肉厚可変管状部材の押出成形方法。
【請求項6】 上記肉厚可変管状部材は、産業用流体配管またはその分岐管であることを特徴とする請求項4または5に記載の肉厚可変管状部材の押出成形方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム等の成形材によって、長手方向に沿って肉厚が変化する管状部材、特に、肉厚が、周方向に偏向しながら長手方向に沿って変化する肉厚可変管状部材を一体的に成形することのできる押出成形用ダイスおよびこれを用いた肉厚管状部材の成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、産業機械、設備、あるいは各種車両において、軽量化、耐久性の向上あるいはリサイクル性等において優れていることから、潤滑油や燃料等の各種流体を輸送する管状部材として、従来の鉄製あるいは銅製のものに代えてアルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが多用されつつある。ところで、通常、このような各種の管状部材を製造するに当たっては、素材であるアルミニウムの融点が低いことから、押出加工が採用されている。この押出加工は、コンテナの先端部に上記管状部材の中空部を有する断面形状の孔部を有する押出用ダイスを固定し、コンテナ内に加熱した素材(ビレット)を挿入するとともに、このビレットを加圧機(ステム)によって、上記押出用ダイス側に押圧して上記孔部から押し出すことにより、上記管状部材を成形するものである。ちなみに、この押出加工によれば、押出用ダイスの孔部が一定の断面形状を有しているために、得られた管状部材も、長手方向に向けて一定の肉厚に成形される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記管状部材にあっては、流体を比較的長距離に輸送する必要上、長尺であり、強度を確保するために、所定間隔毎に固定部材により把持し、壁部などの支持体に固定する必要がある。この場合、管状部材の肉厚は、流体を輸送するに必要な程度の寸法であり、短距離における支持には充分な寸法となっているが、長距離において生じるモーメント応力に耐えられるほどの寸法にはなっていない。このような寸法設定は、構造力学的、経済的な適正規模に従ったものである。したがって、上記管状部材を、固定部材により強く把持すると、損傷を受けるおそれがあるため、当該管状部材の把持部分を補強したうえで把持部材を介して固定しなければならない。
【0004】また、上記管状部材は、流体を一方から他の一方へ単純に輸送するばかりでなく、流路を分岐したり、合流させたりする都合上から、その中間部分に様々な径の他の管状部材をつなぐ必要が生じる。このような場合にも、従来の管状部材の肉厚は、均一であり、管をつなぐためにタップをたてるなどの充分な強度を与える程度の厚い寸法には設定されていないので、連結部分は、補強部材を用いて補強しなければならないという問題点があった。このように、従来の管状部材においては、管状部材を把持、固定する場合と、当該管状部材に他の管状部材を連結する場合には、当該当箇所を補強しなければならず、そのために、部品点数や製造工数が増加し、よって管状部材の成形から敷設までのトータルのコストが高くなるという問題点があった。
【0005】本発明は、従来の上記管状部材が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、補強が必要な箇所の外表面に厚肉部が一体的に形成された肉厚可変管状部材を一体的に押出成形することのできる押出成形用ダイスおよびこれを用いた肉厚可変管状部材の押出成形方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明に係る押出成形用ダイスは、軸線を中心にして相対向する位置にある第1および第2の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも1方の側にある第3の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に形成されている肉厚可変管状部材を、一体的に押出成形するためのダイスであって、上記管状部材の中空部を形成する第1の固定ダイスと、固定成形孔を中央に有し、当該固定成形孔を上記第1の固定ダイスの周囲に臨ませて上記管状部材の最大肉厚を規制している第2の固定ダイスと、ほぼ中央に移動成形孔を有し、上記第2の固定ダイスに対して、当該第2の固定ダイスの固定成形孔の相対向する第1および第2の内縁を結ぶ方向に沿って往復摺動自在に取り付けられている第1の移動ダイスと、上記第2の固定ダイスに対して、当該第2の固定ダイスの上記相対向する第1および第2の内縁を結ぶ方向に直交する1つの方向に沿い、上記第1の固定ダイスに向かって出没自在に取り付けられている第2の移動ダイスとを有し、上記第1の移動ダイスの移動成形孔において、対向する内縁間の寸法が、上記第1の固定ダイスの幅寸法+上記管状部材の最小肉厚寸法+上記管状部材の最大肉厚寸法に形成されていることを特徴とするものである。
【0007】また、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の押出成形用ダイスにおいて、成形対称管状部材が矩形管であり、上記第1の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が矩形に形成されていることを特徴とするものであり、さらに請求項3の押出成形用ダイスは、上記請求項1に記載の押出成形用ダイスにおいて、成形対称管状部材が円形管であり、上記第1の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が湾曲面から構成されていることを特徴とするものである。
【0008】さらに、本発明の請求項4の肉厚可変管状部材の押出成形方法は、上記請求項1ないし3のいずれかに記載の押出成形用ダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材を押し出しつつ、上記第1の移動ダイスを固定ダイスに対して往復摺動させて、押し出される管状部材の相対向する外表面に交互に第1および第2の厚肉部を形成するとともに、上記第2の移動ダイスを第1の固定ダイスに向けて出没させて、上記押し出される管状部材の上記第1および第2の厚肉部に直交する外表面に第3の厚肉部を間欠的に形成することを特徴とするものであり、さらにまた、請求項5に記載の発明は、上記成形材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とするものである。さらに、請求項6に記載の発明は、上記請求項4または5に記載の肉厚可変管状部材が、産業用流体配管またはその分岐管であることを特徴とするものである。
【0009】請求項1ないし3のいずれかの押出成形用ダイス、および当該ダイスを用いた上記本発明の請求項4または5の肉厚可変管状部材の押出成形方法によれば、軸線を中心にして周方向に相対向する位置にある第1および第2の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも1方側に離間した第3の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に成形されている肉厚可変管状部材を、一体的に容易に押出成形することができる。その結果、流体を輸送する管状部材の長距離に渡る敷設時の支持を容易かつ安価に行うことができ、また、管状部材への他の管状部材の連結も容易かつ安価に行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1〜図7は、本発明の押出成形用ダイスの一実施形態を説明するためのもので、図1は、上記押出成形用ダイスによって成形される肉厚可変管状部材の一例を示すものである。この肉厚可変管状部材1は、内部が方形状をなす管体であり、アルミニウムにより一体に押出成形されたものである。なお、本実施形態においては、以下内部が方形状の管体に適用した場合について説明するが、内部が円形の管体についても同様に適用可能である。この管状部材1の軸線を中心にして周方向に相対向する位置にある2つの壁部、すなわち、相対向する第1の壁部2および第2の壁部3と、これら壁部2および3に直交する1方側にある第3の壁部4とは、長手方向に沿って間欠的に厚肉に成形されている。以下、これらの厚肉部分を、それぞれ厚肉部2a、3aおよび4aと示す。なお、この管状部材1においては、上記第3の壁部4と相対向する第4の壁部5は長手方向に向けて均一な肉厚に成形されている。
【0011】図2は、上記肉厚可変管状部材1を一体に押出成形するためのダイスの側断面図である。この押出用ダイスは、上記管状部材1の矩形中空部1aを形成する矩形状の成形端10を有する第1の固定ダイス11と、この第1の固定ダイス11の矩形状の成形端10の水平方向の周囲に当該成形端10を囲むように、その固定成形孔12を望ませている第2の固定ダイス13と、ほぼ中央に移動成形孔14を有し、当該移動成形孔14を上記固定成形孔12にほぼ一致させるようにして、上記第2の固定ダイス13に対して、往復摺動自在に挿入されている第1の移動ダイス15と、上記第2の固定ダイス13に対して、上記第1の移動ダイス15の摺動方向に直交するように、上記第1の固定ダイス11の成形端10に向かって出没自在に挿入されている第2の移動ダイス16とから構成されおり、これらは、熱間工具鋼によって形成されている。
【0012】上記第1の固定ダイス11は、本実施形態においては八角形の厚肉板状ブロック材であり、その裏面中央が先細り状に垂下し、その4角な先端外縁にベアリング部が形成されて成形端10となっている。上記垂下部分は、当初円錐台状に垂下し始め、先端に行くに従って急激に円柱状になるように成形されている。他方、上記第2の固定ダイス13は、上記第1の固定ダイス11より大幅に厚みのある八角形のブロック材であり、その中央には、固定成形孔12が形成されている。この固定成形孔12は、上記成形端10の水平方向の周辺に望んでおり、目的成形体である上記管状部材1の最大肉厚を画成する成形孔である。この固定成形孔12は、図4に示すように、矩形T字状をなしており、内縁はベアリング部となっている。この矩形状の固定成形孔12から上方の開口部に向けて拡径するように傾斜面17が形成されており、当該第2の固定ダイス13の上に上記第1の固定ダイス11が嵌着された時に、上記成形端10に至る垂下部分と固定成形孔12上方の傾斜面17との間に加熱成形材を導く成形材供給口18を構成する。この供給口18には、図示されない成形材加熱加圧機からの供給路を介して加熱成形材が圧送される。
【0013】上記矩形T字状の固定成形孔12において、T字のアーム部に相当する方向の相対向する内縁12a、12bは、それぞれ上記成形端10から上記管状部材1の最大肉厚寸法だけ離間している。これら内縁12a、12bを結ぶ方向、すなわち上記アーム方向に直交する2方向のうちの一方の内縁12cは、上記成形端10から上記管状部材1の最小肉厚寸法、すなわち第4の壁部5の均一肉厚寸法だけ離間している。また、上記固定成形孔12の上記アーム方向に直交する2方向のうち他方は、内縁12dは、後に詳しく説明するように、上記第2の移動ダイス16の先端ベアリング部16aによって構成されており、この先端ベアリング部16aは、上記固定成形孔12内に出没自在となっている。この先端ベアリング部16aが上記固定成形孔12内に最も突出した位置では、このベアリング部16aで決定される内縁12dと上記成形端10との間隔は、上記最小肉厚寸法となっている。逆に、上記先端ベアリング部16aが上記固定成形孔12内から最も引き下がった位置では、このベアリング部16aで決定される内縁12dと上記成形端10との間隔は、上記最大肉厚寸法となっている。
【0014】ここで、上記第2の移動ダイス16を出没させるために、上記固定成形孔12の内縁12d側は、図2および図4に示すように、水平方向に穿設された断面T字状の摺動孔19となっている。また、図2に示されているように、上記固定成形孔12の下部には、この平面T字形の固定成形孔12のアーム方向、すなわち、内縁12a、12bに直交する方向に貫通するとともに、下方に開口する断面T字形の摺動溝20が形成されており、この摺動溝20には、上記第1の移動ダイス15が摺動自在に挿入されている。
【0015】上記第1の移動ダイス15は、図5に示すように、上記摺動溝20に挿入される断面T字状の摺動部21と、上記摺動溝20の外部に露出し、不図示の摺動駆動装置に連結される連結部22とからなる一体成形体である。上記断面T字状の摺動部21のほぼ中央には、長手方向に対して上下に直交する平面正方形の貫通孔23が穿設されている。この貫通孔23の上部開口部内縁にはベアリング部が形成されて移動成形孔24を構成している。また、この貫通孔23は、図2に示すように、下部開口部に向けて拡径している。上記移動成形孔24は、前述のように正方形であり、その縦および横寸法は、(上記管状部材1の最大肉厚寸法)+(同管状部材1の最小肉厚寸法)+(同管状部材1の中空部の幅寸法、すなわち、上記第1の固定ダイス11の成形端10の幅寸法)に設定されている。また、当該第1の移動ダイス15が上記摺動孔20に挿入された状態では、上記移動成形孔24の摺動方向(長手方向)に平行な内縁24cは、上記固定成形孔12の内縁12cに重なるように設定されている。したがって、上記内縁24cに対向する位置にある内縁24dは、上記第2の移動ダイス16が最も引き下がった位置にある時のベアリング部16aの先端位置に重なることになる。また、この第1の移動ダイス15の往復摺動範囲は、内縁24aと24bとが上記成形端10に対して上記管状部材1の最小肉厚寸法以下に近接しない範囲に設定されている。換言すれば、この第1の移動ダイス15の往復摺動範囲は、内縁24aと24bとが上記成形端10に対して上記管状部材1の最大肉厚寸法以上に離間しない範囲に設定されている。
【0016】上記第2の移動ダイス16は、図6に示すように、上記摺動孔19に挿入される断面T字状の摺動部25と、上記摺動孔19の外部に露出し、不図示の摺動駆動装置に連結される連結部26とからなる一体成形体である。上記断面T字状の摺動部25の先端部は、上記傾斜面17と同角度に傾斜して成形され、先端は、前述のベアリング部16aとなっている。このベアリング部16aの幅寸法は、(上記管状部材1の最小肉厚寸法)×2+(同管状部材1の中空部の幅寸法、すなわち、上記第1の固定ダイス11の成形端10の幅寸法)に設定されている。この第2の移動ダイス16の往復摺動範囲は、前述のように、その先端のベアリング部16aが、上記成形端10に対して上記管状部材1の最小肉厚寸法以下に近接せず、当該成形端10に対して上記管状部材1の最大肉厚寸法以上に離間しない範囲に設定されている。
【0017】次に、図7を参照して、上記構成の成形用ダイスを用いた本発明に係る肉厚可変管状部材の押出成形方法の一実施形態である、上記形状の肉厚可変管状部材1を一体的に成形する方法を説明する。同図において、内縁12aは管状部材1の厚肉部2aを成形し、内縁12bは同じく管状部材1の厚肉部3aを成形し、内縁12cは管状部材1の常に均一肉厚にある壁部5を成形し、ベアリング部16aは管状部材1の厚肉部4aも含んだ壁部4を成形する。
【0018】先ず、加熱成形材(アルミニウムまたはアルミニウム合金)が上記供給路18に圧入され、成形孔を通して押し出されている状態で、第1の移動ダイス15が図7に示す位置にあると、第1の壁部2に厚肉部2aが形成される。この状態から、第1の移動ダイス15を図面の下方に移動すると、上記厚肉部2aは徐々に肉厚を減じ、第1の移動ダイス15の移動成形孔12の内縁12aが成形端10に最も近づくと、上記第1の壁部2は最小肉厚になり、それに伴って、第2の壁部3は徐々に肉厚を増し、厚肉部3aが形成される。
【0019】一方、第2の移動ダイス16が、図7に示されているように、成形端10に最接近している位置にある場合は、管状部材1の第3の壁部4が最小肉厚に形成される。この状態から、第2の移動ダイス16を引き戻すと、上記第3の壁部4は徐々に肉厚を増し、同移動ダイス16が最も引き戻した位置に至ると、厚肉部4aが形成される。このように、第1の移動ダイス15と、第2の移動ダイス16とを適宜に往復摺動させることにより、管状部材1の外表面の所望の位置に厚肉部を設けることができる。
【0020】なお、上記実施の形態においては、第1の移動ダイス15の摺動によって、管状部材1の第1の壁部2と、これに対向する第2の壁部3とに交互に厚肉部2aと3aとを形成する構成としたが、第1の移動ダイスとして同形動寸法の部材を重ねて構成した2層構造とすれば、それらを相対的に摺動できるように構成することにより、長手方向に全く第1の厚肉部2aも第2の厚肉部3aも存在しない長手領域を持った管状部材の成形も可能となる。また、成形端10、固定成形孔12、移動成形孔24およびベアリング部16aの形状を、多角形状に形成したり、湾曲面から構成する等、様々な形状にすることにより、管状部材も、多角管状、円管状等、様々な断面形状に成形することが可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の押出成形用ダイスおよびこれを用いた押出成形方法によれば、管中空部を構成する第1の固定ダイスと、この第1の固定ダイスの囲み管の最大肉厚部を画成する固定成形孔を有する第2の固定ダイスと、上記固定成形孔とほぼ同寸法の移動成形孔を有し、上記第2の固定ダイスに摺動自在に取り付けられている第1の固定ダイスと、この第1の固定ダイスに交差するように摺動自在に上記第2の固定ダイスに取り付けられている第2の移動ダイスとから少なくとも構成された押出成形用ダイスを用い、上記各移動ダイスを相対的に摺動することにより、管状部材に厚肉部を形成しているので、補強が必要な箇所の外表面に厚肉部が一体的に形成された肉厚可変管状部材を容易に一体的に押出成形することができる。




 

 


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