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発明の名称 押出用ダイス及び押出成形方法
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10−192959
公開日 平成10年(1998)7月28日
出願番号 特願平9−11988
出願日 平成9年(1997)1月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】清水 千春
発明者 加藤 雅嗣 / 谷川 久男 / 鈴木 隆博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 押出成形孔の開口縁に、成形材の摺動する肉薄のベアリング部が設けられた押出用ダイスにおいて、上記押出成形孔の開口断面の中央部を挟んで一方側の上記ベアリング部の厚さを、直線状に成形体を押出す際の他方側のベアリング部の厚さよりも大きく設定したことを特徴とする押出用ダイス。
【請求項2】 請求項1記載の押出用ダイスを使用した押出成形方法であって、上記押出用ダイスに向けて成形材を押圧し、上記押出成形孔のベアリング部により形状を規定することにより、長手方向に湾曲した成形品を押出加工することを特徴とする押出成形方法。
【請求項3】 押出成形孔の開口縁に、成形材の摺動する肉薄の固定ベアリング部を設け、上記押出成形孔の開口断面の中央部を挟む一方側及び他方側の少なくとも一方に、上記押出成形孔の開口断面の中央部側に前進及び反対側に後退可能とされ、かつ前進時に上記固定ベアリング部と重なることで実質的なベアリング部の厚さを増大させ、後退時に上記固定ベアリング部との重なりを解くことで実質的なベアリング部の厚さを減少させる可動ベアリング部を設けたことを特徴とする押出用ダイス。
【請求項4】 請求項3記載の押出用ダイスを使用した押出成形方法であって、上記押出用ダイスに向けて成形材を押圧し、上記可動ベアリング部のセット位置により、直線状に成形するときは、上記一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを互いに直線状に成形体を押出す際の厚さ寸法に設定して成形し、湾曲状に成形するときは、上記一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを異ならせて成形し、それにより直線部と湾曲部を連続的に有する成形品を押出加工することを特徴とする押出成形方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム等の押出加工に用いられる押出用ダイスおよび当該押出用ダイスを用いた押出成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように、熱交換器用のフィンチューブ等の各種管材や、軽量化の要請が強い車両に用いられる各種の構造部材として、アルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形によって成形されたものが使用されている。この押出成形は、コンテナの先端部に上記構成部材の断面形状を有する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、上記構成部材を成形するものである。図7は、従来の一般的な押出成形装置により上記押出加工を行っている状態を示すものである。この押出成形装置は、コンテナ20と押出用ダイス21とステム23を有するものであり、押出用ダイス21の押出成形孔22の開口縁には、成形材24の摺動する肉薄のベアリング部22aが形成されている。ここで、従来の押出用ダイス21のベアリング部22aは、各部の厚さ寸法が、製品形状、成形体の肉厚等の諸条件に対応して直線状に成形体を押出すような寸法に設定されている。
【0003】この押出成形装置によれば、コンテナ20内に加熱した成形材(ビレット)24を挿入すると共に、このビレット24を、ステム23によって押出用ダイス21側に押圧して、押出成形孔22から押出すことにより、押出成形孔22の断面形状を有する棒状の成形品25を得ることができる。ところで、従来の押出加工の場合、工場レイアウトや、成形体のガイド等の都合から、成形体を直線状に押出すことが技術常識であり、このため上記ベアリング部22aは、押出成形孔22の開口縁の全周にわたって、各部の厚さ寸法が成形体を直線状に押出すのに適した寸法に形成されていた。
【0004】一方、自動車の車体の構造材として、アルミニウム合金等の押出成形品の使用が検討されている。しかし、車体用の構造材には、直線部分以外に湾曲部分を含む形状のものも多く存在するため、押出成形品をそのままの形で使用することができない場合があり、そのような場合には、図8に示すように、別途押出成形品に曲げによる二次加工を施すことにより所望の湾曲部分を形成していた。すなわち、図8(b)に示すような、少なくとも一部に湾曲部分を有する製品を得る場合、まず図8(a)のような直線状の肉厚一定の長尺の押出成形品1を製作する。この押出成形品1は、例えば、図7に示したような押出成形装置(マンドレルは図示略)を使用して成形したもので、矩形の筒部2を有し、その筒部2の外側の一側面2aに長手方向に沿うフランジ3を有している。この押出成形品1を製作した後に、二次加工として押出成形品1に曲げ加工を加えることで、図8(b)に示すような、フランジ3が外向きになった湾曲製品11を得る。その際、矩形の筒部2の断面形状が変形しないように、筒部2の内部に図示略の中子を挿通させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の押出用ダイスを用いた押出成形方法によれば、成形品が直線状に押出されるために、湾曲製品11を得るために、上述したように第1工程として押出加工を行い、次に第2工程としてその押出成形品1の曲げ加工を行うのでは、工数がかかり過ぎ、コストが上昇するという問題点があった。また、曲げ加工の際に、外周側には引っ張り力がかかり、内周側には圧縮力が働くので、押出成形により得た均一肉厚が崩れてしまい、内周側にしわが入ったり、外周側に、極端な場合図9に示すような亀裂4が入るおそれがあった。
【0006】本発明は、上記従来の押出用ダイスおよびこれを用いた押出成形方法が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、長手方向に曲がりを有する成形品を、押出加工のみによって得ることのできる押出用ダイス及び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押出用ダイスは、押出成形孔の開口縁に、成形材の摺動する肉薄のベアリング部が設けられた押出用ダイスにおいて、上記押出成形孔の開口断面の中央部を挟んで一方側の上記ベアリング部の厚さを、直線状に成形体を押出す際の他方側のベアリング部の厚さよりも大きく設定したことを特徴とするものである。
【0008】また、請求項2に記載の本発明に係る押出成形方法は、請求項1に記載の押出用ダイスを使用した押出成形方法であって、上記押出用ダイスに向けて成形材を押圧し、押出成形孔のベアリング部により形状を規定することにより、長手方向に湾曲した成形品を押出加工することを特徴とするものである。
【0009】次いで、請求項3に記載の本発明に係る押出用ダイスは、押出成形孔の開口縁に、成形材の摺動する肉薄の固定ベアリング部を設け、上記押出成形孔の開口断面の中央部を挟む一方側及び他方側の少なくとも一方に、上記押出成形孔の開口断面の中央部側に前進及び反対側に後退可能とされ、かつ前進時に上記固定ベアリング部と重なることで実質的なベアリング部の厚さを増大させ、後退時に上記固定ベアリング部との重なりを解くことで実質的なベアリング部の厚さを減少させる可動ベアリング部を設けたことを特徴とするものである。
【0010】また、請求項4に記載の本発明に係る押出成形方法は、請求項3記載の押出用ダイスを用いた押出成形方法であって、上記押出用ダイスに向けて成形材を押圧し、上記可動ベアリング部のセット位置により、直線状に成形するときは、上記一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを互いに直線状に成形体を押出す際の厚さに設定して成形し、湾曲状に成形するときは、上記一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを異ならせて成形し、それにより直線部と湾曲部を連続的に有する成形品を押出加工することを特徴とするものである。
【0011】請求項1に記載の発明にあっては、押出成形孔の開口縁に設けた一方側のベアリング部の厚みを、直線状に成形体を押出す際の他方側の厚さ寸法と異なっているために、成形材の摺動長さが長くなる厚い方のベアリング部での摺動抵抗が大きくなり、この結果摺動抵抗の大きい方(一方側)に成形品が湾曲する。また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1の発明の押出用ダイスに向けて成形材を押圧して、押出用ダイスのベアリング部により形状を規定するので、長手方向に湾曲した成形品を1回の押出加工により得ることができる。
【0012】次いで、請求項3に記載の発明においては、一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さが直線状に成形体を押出す際の厚さ寸法と等しくなるように可動ベアリング部をセットしたときには、両側の摺動抵抗が均等になるので、直線状の成形品を押出成形することができる。また、一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さが異なるように可動ベアリング部をセットしたときには、両側の摺動抵抗に差が出るので、摺動抵抗の大きい方に湾曲させながら押出成形することができる。したがって、直線部分と湾曲部分を長手方向に連続的に有する成形品を1回の押出加工により製造することができる。
【0013】したがって、請求項4に記載の発明によれば、可動ベアリング部のセット位置により、直線状に成形するときは、一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを直線状に成形体を押出す際の厚さ寸法に設定して成形し、湾曲状に成形するときは、一方側と他方側の実質的なベアリング部の厚さを異ならせて成形するので、直線部と湾曲部を連続的に有する成形品を1回の押出加工により製造することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは便宜上、各実施形態とも、断面矩形の成形品を得る場合において、その左右の辺の外形を規定するベアリング部を中心に説明する。また、図7に示した従来例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省略する。図1は、第1実施形態を説明するための水平断面図であり、(a)は全体図、(b)は要部拡大図である。この実施形態では、押出用ダイス31の押出成形孔32の開口縁に、矩形断面の成形品の左右辺を規定する肉薄のベアリング部32a、32bを設けている。左右のベアリング部32a、32bは、押出成形孔32の開口断面の中央部を挟んで一方側と他方側に位置し、左側のベアリング部32aの厚さSaは、直線状に成形体を押出す際の右側のベアリング部32aの厚さSbよりも大きく設定されている。
【0015】この押出用ダイス31を用いて押出成形する場合には、従来と同様に、コンテナ20内に加熱した成形材(ビレット)24を挿入すると共に、このビレット24を、ステム23によって押出用ダイス31に向けて押圧して、押出成形孔32から押出す。そうすると、成形品35の左右辺を規定するベアリング部32a、32bの厚さSa、Sbが、左側と右側で違うので、厚さの大きい方のベアリング部32aでの摺動長さが長くなって、成形材24の摺動抵抗が大きくなり、摺動抵抗の大きい左側に成形品35が湾曲しながら押出される。
【0016】したがって、1回の押出加工のみで、湾曲部分を持つ成形品35を得ることができる。その結果、図8(b)の製品を得るような場合、後の曲げ加工が不要になり、工数が減らせて、コストダウンが図れる。また、後の曲げ加工が不要であるから、製品の肉厚の精度向上が図れる上、しわや亀裂の入らない良質の製品を得ることができる。なお、筒状の成形品を得る場合はマンドレルを使用することになるが、マンドレルはステム側に固定的に配置すればよい。
【0017】図2および図3は、本発明の第2実施形態を説明するための水平断面図であり、各図(a)は全体図、各図(b)は要部拡大図である。この実施形態では、押出用ダイス41の押出成形孔42の開口縁に、矩形断面の成形品の左右辺を規定する肉薄の固定ベアリング部42a、42bを設けている。左右のベアリング部42a、42bは、押出成形孔32の開口断面の中央部を挟んで一方側と他方側に位置し、左側のベアリング部32aの厚さSaと、右側のベアリング部42aの厚さSbは、直線状に成形体を押出す際の寸法(ここでは等しい寸法)に設定されている。
【0018】また、左側の固定ベアリング部42aの押出方向前方には、固定ベアリング部42aに隣接する可動ベアリング部44aを有した可動ダイス44が、押出方向と直交する方向に移動自在に設けられている。ここでは、肉薄の可動ベアリング部44aの厚さは寸法Scに設定されている。この可動ダイス44は、押出成形孔42の開口断面の中央部側に前進及び反対側に後退可能とされており、前進時には、図3に示すように、先端の可動ベアリング部44aが左側の固定ベアリング部42aと重なることで、実質的なベアリング部の厚さを寸法Sdに増大させる。また、後退時には、図2に示すように、固定ベアリング部42aとの重なりを解くことで、実質的なベアリング部の厚さを寸法Sa(=固定ベアリング部42aのみの厚さ)に減少させるようになっている。なお、可動ダイス44はスライド孔43に収められ、駆動機構46により前進、後退させられるようになっている。
【0019】以上の構成からなる押出用ダイス41を用いて押出成形する場合には、従来と同様に、コンテナ20内に加熱した成形材(ビレット)24を挿入すると共に、このビレット24を、ステム23によって押出用ダイス41に向けて押圧して、押出成形孔22から押出す。その際、図2に示す如く、左右の実質的なベアリング部の厚さSa、Sbが直線状に成形体を押出す際の互いに等しい寸法となるように、可動ベアリング部44aを後退位置にセットしたときには、両側の摺動抵抗が均等になるので、直線状に成形品45を押出成形することができる。また、左右の実質的なベアリング部の厚さSd、Sbが直線状に成形体を押出す際の寸法とは異なるように、可動ベアリング部44aを前進位置にセットしたときには、両側の摺動抵抗に差が出るので、摺動抵抗の大きい左側に湾曲させながら成形品45を押出成形することができる。したがって、直線部分45aと湾曲部分45bを長手方向に連続的に有する成形品45を、1回の押出加工により製造することができ、その結果、第1実施形態以上の効果を奏することができる。
【0020】なお、図4に示す第3実施形態のように、左右両側に、それぞれ可動ベアリング部44a、44bを有する可動ダイス44を設けてもよい。その場合は、可動ダイス44を交互に移動することで、直線部分はもちろん、左右方向に任意の湾曲部分を持つ成形品55を1回の押出加工で得ることができる。また、図5の第4実施形態のように、2段の可動ダイス64A、64Bを設けて、それぞれに可動ベアリング部64a、64bを形成し、駆動機構46A、46Aでそれぞれ独立に可動ベアリング部64a、64bの位置を制御できるようにすることもできる。このようにした場合、固定ベアリング部42aに1段の可動ベアリング部64aの厚さを加えたり、2段の可動ベアリング部64a、64bの厚さを両方加えたりすることができ、実質的なベアリング部の厚さを、合計で3段階に調節することができる。したがって、摺動抵抗を3段に切換えることができることになり、成形品65の湾曲度を、直線を含めて3段に調節できるようになる。
【0021】また、第2〜第4実施形態では、固定ベアリング部42a、42bの厚さを等しく設定し、可動ベアリング部44a、44bの位置の切換えにより、前進で実質ベアリング部厚さを増加し、後退で実質ベアリング部厚さを減少するようにしたが、逆にしてもよい。図6は、逆にした場合の第5実施形態を示すものであり、この第5実施形態の押出用ダイス71では、左右の固定ベアリング部42a、42bの厚さが最初から異なっており、可動ベアリング部44aの厚さを加えることで、左右の実質ベアリング部厚さが直線状に成形体を押出す際の(ここでは互いに等しい寸法)となるように設定されている。したがって、図6(a)に示すように、可動ベアリング部44aを後退位置にセットすることで、成形品75の湾曲部分を成形することができ、図6(b)に示すように、可動ベアリング部44aを前進位置にセットすることで、成形品75の直線部分を成形することができる。
【0022】なお、上記実施形態では、矩形断面の成形品を、左右方向に曲げながら押出成形する場合について説明したが、上下方向への曲げを組み合わせながら成形することも可能である。その場合は、上下の辺を規定するためのベアリング部に対して、上記の構成を適用すればよい。そうした場合は、左右のベアリング部の厚さの違いによる左右方向曲げに加え、上下のベアリング部の厚さの違いによる上下方向曲げを加えることができるので、3次元的に湾曲した成形品を、1回の押出加工により得ることができる。
【0023】また、上記実施形態では、断面矩形の成形品を得る場合について説明したが、断面矩形以外の成形品を製造する場合についても、本発明は適用することができる。その場合は、押出成形孔の開口断面の中央部を挟んで一方側と他方側のベアリング部の厚さを異ならせることで実現できる。したがって、断面円形や断面楕円形の成形品についても、同様に湾曲部分を加工することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1、2に記載の発明によれば、1回の押出加工のみで、湾曲部分を持つ製品を成形することができ、工数が減らせて、コストダウンが図れる。また、押出加工後の曲げ加工が不要であるから、肉厚の精度向上が図れる上、しわや亀裂の入らない良質の製品を提供できる。さらに、請求項3、4に記載の発明によれば、直線部分と湾曲部分を長手方向に連続的に有する成形品を1回の押出加工により製造することができ、工数が減らせて、コストダウンが図れる。また、押出加工後の曲げ加工が不要であるから、肉厚の精度向上が図れる上、しわや亀裂の入らない良質の製品を提供できるといった効果が得られる。




 

 


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