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発明の名称 可変断面押出用ダイスおよび可変断面押出成形方法
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10−118712
公開日 平成10年(1998)5月12日
出願番号 特願平8−295780
出願日 平成8年(1996)10月17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 / 家森 新一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ウエブに複数のフランジ部を有する成形体を押出成形するために用いられる押出用ダイスであって、成形材料の押出方向に沿って重ねて配設され、かつ上記成形材料の押出方向と交差する方向に相対移動可能な第1のダイスと第2のダイスとを備えてなり、上記第1のダイスには、上記成形体の最大断面形状に対応するダイス孔が形成され、このダイス孔において、上記複数のフランジ部を形成するための複数のフランジ部形成孔の内の少なくとも2つは、上記第1、第2のダイスの相対移動方向に沿って穿設されるとともに、上記第2のダイスには、上記第1のダイスとの相対移動に応じて上記少なくとも2つのフランジ部形成孔における押出成形有効部分の長さを同時に変化させる壁部が形成されていることを特徴とする可変断面押出用ダイス。
【請求項2】 上記第1のダイスのダイス孔における少なくとも2つのフランジ部形成孔の端部に、上記成形体のウエブを形成するためのウエブ形成孔が連通していることを特徴とする請求項1に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項3】 上記第1のダイスのダイス孔における上記少なくとも2つのフランジ部形成孔の中間部に、上記成形体のウエブを形成するためのウエブ形成孔が連通していることを特徴とする請求項1に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項4】 上記第2のダイスに、上記第1のダイスのダイス孔の大きさ以上の第2のダイス孔が形成され、上記第2のダイスの壁部は、上記第2のダイス孔の周部に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の可変断面押出用ダイスを用いた可変断面押出成形方法であって、上記可変断面押出用ダイスに向けて成形材料を押出しつつ、上記第1のダイスを固定して上記第2のダイスを移動させることにより、上記少なくとも2つのフランジ部形成孔における押出成形有効部分の形状を同時に変化させることを特徴とする可変断面押出成形方法。
【請求項6】 上記成形材料は、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5に記載の可変断面押出成形方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向に沿って断面形状が変化する部材を押出成形するために用いられる可変断面押出用ダイスおよびこれを用いた可変断面押出成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、一般乗用車やトラック等の各種車両においては、車体の軽量化、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、それらのシャーシー部材、車体部材、バンパー材などの構成部材として、従来の鉄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、このような構成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、押出成形方法が採用されている。この押出成形方法は、成形すべき構成部材の断面形状に応じた孔部が形成されたダイスをコンテナの先端部に固定し、このコンテナ内に加熱した素材(ピレット)を挿入すると共に、このピレットを加圧機(ステム)によってダイスの孔部から押し出すことにより、その孔部に応じた断面形状の構成部材を連続的に成形するものである。このような押出成形方法におけるダイスは、その孔部が一定の断面形状に固定されているため、成形される構成部材は、その長手方向において一定の断面形状となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、シャーシー用のサイドフレームのような構成部材にあっては、作用する曲げ応力分布が長手方向の中央部あるいは支点となる両端部では大きくなり、その中間部では小さくなる。しかし、このようなサイドフレームを上記従来の押出用ダイスを用いて成形した場合には、そのサイドフレームが長手方向において一定の断面形状、換言すれば長手方向において一定の断面二次モーメントを有する形状となるために、その中間部が必要以上の寸法および強度を有するものとなってしまい、その分、成形材料が無駄になって不経済となると共に、そのサイドフレームの設置スペースのコンパクト化および軽量化が妨げられるという問題があった。
【0004】このような問題を解決する方法として、特開平5−31527号公報に記載の押出成形方法が提案されている。この押出成形方法の場合は、ウエブの両端に2つのフランジ部を有する断面コ字状の成形体を押出成形するために、図6に示すようなダイス1とスライドコア2からなる押出用ダイスを用い、ダイス1には、成形体のウエブを形成するためのウエブ形成孔3と、2つのフランジ部を形成するためのフランジ部形成孔4、5が形成されており、一方のフランジ部形成孔5の内部に組み込まれた上記スライドコア2を図中のX、Y方向に往復移動させることにより、そのフランジ部形成孔5における押出成形有効部分の形状を変化させるものである。このような押出成形方法によれば、成形体の押出成形中にスライドコア2をX、Y方向に移動させることにより、成形体の1つのフランジ部の断面形状を変化させて、その長手方向における曲げ強度を変えることができる。
【0005】ところで、このような複数のフランジ部を有する成形体にあっては、その長手方向における曲げ強度を大幅に変化させる上において、それら複数のフランジ部の断面形状を関連的に変化させることがきわめて有利であり、さらに、それら複数のフランジ部の断面形状を変化させることは、それぞれのフランジ部を最適な大きさに形成できて、不要なフランジ部分を後に切削除去するなどの手間をなくす上においても有効である。そこで、仮に、前述した図6の技術を用いて、成形体における2つのフランジ部の断面形状を変化させようとした場合には、必然的に、固定ダイス1における他方のフランジ部形成孔4に対しても、別途スライドコアを組み込んで、当該スライドコアを他方のフランジ部形成孔6側の上記スライドコア2と関連的に制御して移動させる必要がある。しかし、このように成形体のフランジ部の数に応じた複数のスライドコアを組み込むこと、およびそれら複数のスライドコアを関連的に移動させるための特別な連動機構を必要とすることは、押出制御が極めて難しくなるとともに、装置全体の複雑化および大型化を招くといった問題を生じることになる。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、装置全体の複雑化や大型化を招くことなく、複数のフランジ部の断面形状が長手方向において関連的に変化する成形体を押出成形することができる可変断面押出用ダイスおよび可変断面押出成形方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【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可変断面押出用ダイスは、ウエブに複数のフランジ部を有する成形体を押出成形するために用いられる押出用ダイスであって、成形材料の押出方向に沿って重ねて配設され、かつ上記成形材料の押出方向と交差する方向に相対移動可能な第1のダイスと第2のダイスとを備えてなり、上記第1のダイスには成形体の最大断面形状に対応するダイス孔が形成され、このダイス孔において、複数のフランジ部を形成するための複数のフランジ部形成孔の内の少なくとも2つは第1、第2のダイスの相対移動方向に沿って穿設されるとともに、上記第2のダイスには、第1のダイスとの相対移動に応じて少なくとも2つのフランジ部形成孔における押出成形有効部分の長さを同時に変化させる壁部が形成されていることを特徴とするものである。
【0008】ここで、請求項2に記載の発明は、上記第1のダイスのダイス孔における少なくとも2つのフランジ部形成孔の端部に、上記成形体のウエブを形成するためのウエブ形成孔が連通していることを特徴とするものであり、他方請求項3に記載の発明は、上記第1のダイスのダイス孔における少なくとも2つのフランジ部形成孔の中間部に、上記成形体のウエブを形成するためのウエブ形成孔が連通していることを特徴とするものである。また、請求項4に記載の発明は、上記請求項1〜3のいずれかに記載の第2のダイスに、第1のダイスのダイス孔の大きさ以上の第2のダイス孔が形成され、第2のダイスの壁部は、上記第2のダイス孔の周部に形成されていることを特徴とするものである。
【0009】次いで、請求項5に記載の本発明に係る可変断面押出成形方法は、請求項1ないし4のいずれかに記載の可変断面押出用ダイスを用いて、当該可変断面押出用ダイスに向けて成形材料を押出しつつ、第1のダイスを固定して第2のダイスを移動させることにより、少なくとも2つのフランジ部形成孔における押出成形有効部分の形状を同時に変化させることを特徴とするものであり、さらに請求項6に記載の発明は、当該成形材料が、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。
【0010】
【発明の実施の形態1】図1〜図3は、本発明に係る可変断面押出用ダイス(以下、押出用ダイスと略称する。)を、アルミニウムまたはアルミニウム合金を成形材料とする断面コ字状の成形体の押出成形用に適用した第1の実施形態を示すものである。この押出用ダイスは、図1に示す第1のダイス10と、図2に示す第2のダイス20とを備えたものであり、第1のダイス10には、成形体の最大断面形状に対応する断面コ字状の第1のダイス孔11が形成されている。ここで、上記ダイス孔11は、断面コ字状の成形体の最大断面におけるウエブと2つのフランジ部を形成するためのウエブ形成孔11aとフランジ部形成孔11b、11cから構成されており、ウエブ形成孔11aの両端部から、フランジ部形成孔11b、11cが同方向(図1中の左方)に向けて穿設されている。他方、第2のダイス20には、第1のダイス孔11の全体よりも大きい断面四角形状の第2のダイス孔21が形成され、その外周部は、後述するようなシャッターとして機能する壁部22とされている。
【0011】これらのダイス10、20は、成形材料の押出方向に沿って重ねて配置され、かつ成形材料の押出方向と直交する図3中の左右方向に沿って相対移動自在に設けられている。この結果、図3中に斜線で示す第1のダイス孔11と第2のダイス孔21が重複する部分が押出成形有効部分となり、その部分の形状が成形体の断面形状となる。
【0012】次に、以上の構成からなる押出用ダイスを用いた本発明に係る可変断面押出成形方法の一実施形態について説明する。先ず成形体の押出成形に際して、上記第1および第2のダイス10、20を図3中の左右方向に相対変位させる。すると、この相対変位に応じて、ダイス20の壁部22は、第1のダイス孔11のフランジ部形成孔11b、11cの押出成形有効部分、つまり図3中の斜線部分の長さを同時に変化させる。したがって、押出成形中に第1および第2のダイス10、20を相対変位させることにより、フランジ部形成孔11b、11cによって成形される断面コ字状の成形体の部位、つまり2つのフランジ部の断面形状が同時に変化することになる。そして、その成形体における2つのフランジ部は、壁部22が図3中の位置P1のようにフランジ部形成孔11b、11cの左方に外れて、第2のダイス孔21内に第1のダイス孔11の全部が位置したときに最大の長さとなり、壁部22が図3中の位置P2のようにフランジ部形成孔11b、11cの右端に位置して、第の2ダイス孔22内にウエブ形成孔11aのみが位置したときに最小の長さとなり、これらの間においては、図7に示すように、押出された成形体において、第1および第2のダイス10、20の相対位置に応じて2つのフランジ部の長さが同時に変化することになる。
【0013】また、成形体における2つのフランジ部の断面形状を最小にした状態から、さらに第2のダイス20を図3中の位置P2から右方に相対変位させることによって、壁部22によってウエブ形成孔11aの押出成形有効部分を変化させることもできる。この結果、断面コ字状の成形体の2つのフランジ部の長さを変化させると共に、その2つのフランジ部をなくしたウエブのみの断面I型の成形体とした上、そのウエブの厚みをも変化させることも可能となる。
【0014】ところで、このように成形体の断面形状を変化させつつ、それを連続的に安定して押出成形する上においては、第1のダイス10を固定して、第2のダイス20を変位させることが好ましい。すなわち、成形体のウエブを形成するウエブ形成孔11aの位置を固定することによって、図7に示すように、その成形体のウエブを押出時における基準芯として、押出成形直後の成形体を安定的に搬送することができて好適だからである。また、成形材料の押出方向に対しては、ダイス20を上流側、ダイス10を下流側に位置させるように、それらを重ねて配置すれば、成形材料が第2のダイス孔21内に導入された後に、第1のダイス孔11の押出成形有効部分内にスムーズに導かれることになって好ましい。なお、これとは逆に、第2のダイス20を固定し、第1のダイス10を変移させた場合には、図8に示すような底部の深さ寸法が変化する樋状の部材を成形することも可能である。
【0015】
【発明の実施の形態2】図4は、本発明の押出用ダイスを、断面H字状の成形体の押出成形用に適用した第2の実施形態を示すもので、図1〜図3に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。この押出用ダイスにおいては、第1の実施形態における第1のダイス孔11のフランジ部形成孔11b、11cの中間部分がウエブ形成孔11aによって連通されている。この押出用ダイスによれば、壁部22が図4中の位置P3のようにフランジ部形成孔11b、11cの図4中の左方に外れて、第2のダイス孔21内に第1のダイス孔11の全部が位置したときに成形体は最大断面のH型となり、第1のダイス孔11に対して壁部22が図4中の右方に相対変位するにしたがって、ウエブ形成孔11aから図4中の左方に延在するフランジ部形成孔11b、11cの押出成形有効部分が同時に小さくなって成形体のフランジ部が短くなる。
【0016】また、壁部22が図4中の位置P4に相対変位して、ウエブ形成孔11aから図4中の左方に延在するフランジ部形成孔11b、11cの押出成形有効部分が最小になった状態から、さらに第2のダイス20を図4中の右方に相対変位させることにより、ウエブ形成孔11aの押出成形有効部分を小さくして、成形体を断面コ字状とした上、そのウエブの厚さを変化させることも可能となる。なお、この押出用ダイスにあっても、押出成形する上においては、成形体のウエブを形成するウエブ形成孔11aの位置を固定して、押出成形されるウエブを基準芯として安定的に搬送する観点から、第1のダイス10を固定して、第2のダイス20を変位させることが好ましい。なお、第1の実施形態において述べたように、逆に第2のダイス20を固定し、第1のダイス10を変移させた場合には、ウエブの一方の側に底部の深さ寸法が変化する樋状の部材を成形することができる。
【0017】
【発明の実施の形態3】図5は、本発明の第3の実施形態を示すもので、同様に第1および第2の実施形態と同一構成部分には同一符号を付してある。この押出用ダイスは、断面H型の成形体の押出成形用としての適用例であり、前述した第2の実施形態における第2のダイス20に代えて、端部に壁部22を形成した板状のダイスを配設したものである。この押出用ダイスによれば、壁部22が図5中の位置P5のようにフランジ部形成孔11b、11cの右方に外れたときに成形体は最大断面のH型となり、第1のダイス孔11に対して壁部22が図5中の左方に相対変位するにしたがって、ウエブ形成孔11aから図5中の右方に延在するフランジ部形成孔11b、11cの押出成形有効部分が同時に小さくなって成形体のフランジ部が漸次短くなる。また、壁部22が図5中の位置P6に相対変位して、ウエブ形成孔11aから図5中の右方に延在するフランジ部形成孔11b、11cの押出成形有効部分が最小になってから、さらに第2のダイス20を図5中の左方に相対変位させることにより、ウエブ形成孔11aの押出成形有効部分を小さくして、成形体を断面コ字状とした上、そのウエブの厚さを変化させることも可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜4のいずれかに記載の可変断面押出用ダイスおよびこれを用いた請求項5または6に記載の可変断面押出成形方法によれば、第1、第2のダイスの相対変位に応じて、第1のダイス孔における複数のフランジ部形成孔の押出成形有効部分を第2のダイスの一の壁部によって同時に変化させることができるため、押出用ダイスの複雑化、大型化を招くことなく、成形体における複数のフランジ部の断面形状を関連的に変化させて、その成形体の曲げ強度を大幅に変化させることができると共に、それぞれのフランジ部を最適な大きさに形成して、不要なフランジ部分を後に切削除去するなどの手間をなくすことができる。この際に、請求項2に記載の発明によれば、断面コ字状等の成形体を成形するに際し、その複数のフランジ部の断面形状を同時に変化させることができ、請求項3に記載の発明によれば、断面H型等の成形体を成形するに際し、その複数のフランジ部の断面形状を同時に変化させることができる。
【0019】よって、請求項6に記載の発明のように、成形材料をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることにより、一般乗用車やトラック等の各種車両の車体の軽量化、耐久性の向上、あるいはリサイクル性等において優れたシャーシー部材、車体部材、バンパー材などの構成部材を、容易に長手方向に断面形状を自由に変化させて押出成形することができる。




 

 


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