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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10−277634
公開日 平成10年(1998)10月20日
出願番号 特願平9−99783
出願日 平成9年(1997)4月2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】 外面に、押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が一体に形成された部材を押出成形するためのダイスであって、相対的に回動自在に設けられた第1および第2のダイスと、これら第1および第2のダイスを相対的に回動させる駆動手段とを備えてなり、上記第1のダイスに、上記部材の外面を画成する第1のダイス孔を、上記突出部の基端部が形成される部位を上記回動の中心に位置させて形成し、上記第2のダイスに、上記突出部を画成する第2のダイス孔を、当該突出部の基端部を上記回動の中心に位置させて形成するとともに、上記第1のダイスに、上記第2のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第2のダイス孔と連通する第1の連通孔を形成し、かつ上記第2のダイスに、上記第1のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第1のダイス孔と連通する第2の連通孔を形成した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のダイス孔の内部に、管状に成形される上記部材の内壁面を画成するオス型ダイスが配設され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のダイスが固定され、上記第2のダイスが回動自在に設けられるとともに、上記第2のダイスの円形状の外周部に形成されたねじと、このねじに歯合されたラックと、このラックを往復動させる駆動装置とによって、上記駆動手段が構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項4】 上記第1のダイス内に、上記第1のダイス孔に連なる中空部が形成され、この中空部内に、上記第2のダイスが回動自在に組込まれているとともに、上記第2のダイスは、押出方向に向けて順次外周にねじが形成された円板状の本体部と、この本体部よりも小径の円板状の案内部とが一体に形成され、この案内部が上記第1のダイスの中空部に連続して形成された係止部に摺動自在に挿入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および第2のダイスを適宜相対的に回動させることによって、上記第1のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成す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、押出方向に向けて傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形する際に用いられる可変断面押出用ダイスおよび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、一般乗用車やオートバイ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、それらの車体フレーム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。このような構成部材を製造するには、素材であるアルミニウムの融点が低いことから、通常押出成形方法が採用されている。この押出成形方法は、図6に示すように、成形すべき構成部材の断面形状に応じた孔部1が形成されたダイス2をコンテナ3の先端部に固定し、このコンテナ3内に加熱した素材(ピレット)4を挿入すると共に、このピレット4を加圧機(ステム)5によってダイス2の孔部1から押し出すことにより、その孔部1に応じた断面形状の構成部材6を連続的に成形するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって、例えばシャーシー用のサイドフレームのような管状の構成部材を成形する場合には、当該構成部材の強度を向上させるとともに、この構成部材に各種の部材や部品を取付けるための取合い用に、外周部にフランジ部等の突出部を一体に成形している。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、換言すれば上記突出部が長手方向において一定の傾斜角度で押出成形される。
【0004】ところが、上記サイドフレーム等の構成部材にあっては、自動車の小型化に伴って内部にスペース的な余裕がなく、この結果上記フランジ部等が他の部材や部品と干渉するために、図4および図5に示すように、押出成形された後の構成部材6におけるフランジ部7(突出部)の上記干渉部位8を、後加工によって屈曲させることにより、当該部位8の強度を保持しつつ、他の部材との干渉を避ける構造が採用されている。しかしながら、このような構成部材6の製造方法によれば、別途曲げ加工によって上記部位8を屈曲させるために、当該部位8において局部的に肉厚が薄くなったり、あるいは塑性変形によって上記部位8における強度が低下すると問題点があった。加えて、上記加工に別途一工程を必要とするために、製造にも手間を要して、加工コストも嵩むという問題点があった。
【0005】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、一の工程において、部材の外面に押出方向に向けて傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れる突出部を一体に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。
【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可変断面押出用ダイス(以下、単にダイスと略す。)は、外面に、押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形するためのダイスであって、相対的に回動自在に設けられた第1および第2のダイスと、これら第1および第2のダイスを相対的に回動させる駆動手段とを備えてなり、第1のダイスに、上記部材の外面を画成する第1のダイス孔を、上記突出部の基端部が形成される部位を回動の中心に位置させて形成し、第2のダイスに、上記突出部を画成する第2のダイス孔を、当該突出部の基端部を回動の中心に位置させて形成するとともに、第1のダイスに、第2のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第2のダイス孔と連通する第1の連通孔を形成し、かつ第2のダイスに、第1のダイス孔が相対的に回動する範囲内において当該第1のダイス孔と連通する第2の連通孔を形成したことを特徴とするものである。
【0007】ここで、請求項2に記載の発明は、上記第1のダイス孔の内部に、管状に成形される上記部材の内壁面を画成するオス型ダイスが配設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に記載の発明は、上記第1のダイスが固定され、上記第2のダイスが回動自在に設けられるとともに、上記第2のダイスの円形状の外周部に形成されたねじと、このねじに歯合されたラックと、このラックを往復動させる駆動装置とによって、上記駆動手段が構成されていることを特徴とするものである。
【0008】また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、上記第1のダイス内に、第1のダイス孔に連なる中空部が形成され、この中空部内に、上記第2のダイスが回動自在に組込まれているとともに、第2のダイスは、押出方向に向けて順次外周にねじが形成された円板状の本体部と、この本体部よりも小径の円板状の案内部とが一体に形成され、この案内部が上記第1のダイスの中空部に連続して形成された係止部に摺動自在に挿入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(以下、押出成形方法と略す。)は、請求項1ないし4のいずれかに記載のダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材料を押出しつつ、第1および第2のダイスを適宜相対的に回動させることによって、第1のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成することを特徴とするものである。また、請求項6に記載の発明は、上記成形材料が、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】請求項1〜4のいずれかに記載のダイスおよびこれを用いた請求項5または6に記載の押出成形方法によれば、先ず第1のダイスおよび第2のダイスを固定した状態で、可変断面押出用ダイスに向けて成形材料を押出すと、第1のダイス孔によって画成された外面に、当該外面に対して一定の傾斜角度を有し、かつ第2のダイス孔の形状を有する突起部が一体に形成された部材が押出される。次いで、上記成形材料を押出しつつ、駆動手段によって第1および第2のダイスを相対的に回動させると、第1のダイス孔に対して、第2のダイス孔が上記突出部の基端部を中心として相対的に回動し、この結果、上記外面に押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部が形成される。
【0011】したがって、成形材料の押出しと並行して、第1および第2のダイスを適宜位置において相対的に回動させることによって、第1のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化する突出部を形成することができる。この際に、請求項2に記載の発明によれば、第1のダイス孔の内部に、オス型ダイスを配設しているので、第1のダイス孔によって外面が画成され、かつオス型ダイスによって内壁面が画成された管状の部材が押出される。
【0012】また、請求項3に記載の発明においては、第1のダイスを固定し、第2のダイスを円形状に形成するとともに、その外周部に形成されたねじにラックを歯合させ、このラックを駆動手段によって往復動させることによって、第2のダイスを回動させるように構成しているので、両者を相対回動させる場合と比較して、構造が簡易であるとともに、精度の高い安定的な押出し成形を行うことが可能になる。さらに、請求項4に記載の発明によれば、第2のダイスにおける小径円板状の案内部を第1のダイスの係止部に摺動自在に挿入しているので、第2のダイスの径方向への移動を上記係止部で係止することにより、第2のダイスの回動を一層円滑化し、かつ押出し精度を向上させることが可能になる。
【0013】したがって、請求項5に記載の発明は、特に請求項6に記載の発明のように、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって、自動車の構造部材等を押出し成形する際に用いて顕著な効果を奏する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1〜図3は、本発明に係るダイスを、外面の角隅部に押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化するフランジ部が形成されたアルミニウム製の角管を押出し成形するためのダイスに適用した一実施形態を示すものである。図1〜図3において、図中符号10が固定ダイス(第1のダイス)であり、符号20が上記固定ダイス10に対して軸P回りに回動自在に設けられた回動ダイス(第2のダイス)である。固定ダイス10は、円板状に形成されており、押出方向の上流側に位置する上面10aの中心から偏った位置に、成形材料であるアルミニウム素材の流路となる擂鉢状の凹部11が形成されている。そして、この凹部11の底部に、角管の方形の外面を画成する固定ダイス孔(第1のダイス孔)12が形成されている。この固定ダイス孔12は、フランジ部が形成される角隅部を上記回動軸Pに位置させて形成されている。また、この固定ダイス孔12の上記角隅部には、第2のダイス20が相対的に回動する範囲内において、後述するフランジ部形成孔(第2のダイス孔)21と連通する扇形状の固定連通孔(第1の連通孔)13が形成されている。
【0015】そして、固定ダイス10内に、固定ダイス孔11に連なり、かつ固定ダイス10を水平方向に貫通する中空部14と、この中空部14のほぼ中央に下面に貫通する円形の係止部15が穿設され、これら中空部14および係止部15内に、上記回動ダイス20が回動自在に組込まれている。この回動ダイス20は、押出方向に向けて順次円板状の本体部22と、この本体部22よりも小径の円板状の案内部23とが一体に形成されたもので、本体部22が中空部14内に挿通されるとともに、案内部23が係止部15に摺動自在に挿入されている。また、この回動ダイス20の本体部22の外周には、ねじ22aが形成されている。そして、この本体部22と、中空部14の両側壁14aとの間に、それぞれラック30が当該側壁14aに沿って往復動自在に介装されており、このラック30に本体部22のねじ22aが歯合されている。
【0016】他方、ラック30には、これを駆動する油圧シリンダ(駆動装置)31が設けられ、双方の油圧シリンダ31が同期して逆方向に往復動するように制御装置32によって駆動制御されるようになっている。ここで、回動ダイス20の本体部22外周に形成されたねじ22aと、このねじ22aに歯合されたラック30と、このラック30を往復動させる油圧シリンダ31とによって、回動ダイス20の駆動手段が構成されている。そして、回動ダイス20に、上記フランジ部を形成するためのフランジ部形成孔21が穿設されている。このフランジ部形成孔21は、その固定ダイス孔11の角隅部と連通する基端部を、上記回動軸Pに位置させて形成されている。さらに、この回動ダイス20には、固定ダイス10に対して回動する範囲内において常に固定ダイス孔11と連通する回動連通孔(第2の連通孔)24が穿設されている。
【0017】さらに、上記固定ダイス10の上面には、オス型ダイス35が設けられている。このオス型ダイス35の下面には、固定ダイス孔11内に延出するとともに先端部36aが管状の部材の内壁面を画成するコア部36が一体に形成されている。そして、このコア部36の周囲には、図示されないコンテナから押出されたアルミニウム素材を上記凹部11に導く複数の流路37が形成されている。
【0018】次いで、以上の構成からなるダイスを用いた、本発明に係る押出成形方法の一実施形態について説明する。先ず、固定ダイス孔11の外面に対して、フランジ部形成孔21を直角に位置させて固定ダイス10に対して回動ダイス20を固定した状態で、このダイスに向けてアルミニウム素材を押出す。すると、図4および図5に示すように、固定ダイス孔11およびコア部36によって画成された角管部40と、この角管部40の外面に直立したフランジ部41とが一体化された部分が押出されて行く。次いで、アルミニウム素材を押出しつつ、一対の油圧シリンダ31を互いに逆方向に進退駆動させて、対向するラック30を反対方向に往復移動させることにより、固定ダイス10に対して回動ダイス20を所定角度往復回動させる。すると、図2に示すように、フランジ部形成孔21が図中矢印で示すように、固定ダイス孔11の固定連通部13内において往復回動して、元の直立位置に戻る。
【0019】これにより、図4および図5に示すように、これまで直立していたフランジ部41が角管部40の外面側に向けて傾斜して再び直立する屈曲部42が形成される。この際に、直立したフランジ部41および傾斜した屈曲部42の厚さ寸法は、いずれもフランジ部形成孔21の幅寸法と等しい一定の厚さになる。そして、再び回動ダイス20を固定してアルミニウム素材の押出しを行うことにより、角管部40にフランジ部41が直立した部分が押出成形される。
【0020】このように、上記ダイスおよびこれを用いた押出成形方法によれば、アルミニウム素材の押出しと並行して、回動ダイス20を適宜間隔で往復回動させることにより、一の工程において、固定ダイス孔11およびコア部36間から押出される角管部40の外面に、上記押出方向に向けて傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れるフランジ部41および屈曲部42を一体に押出成形することができる。この際に、回動ダイス20における小径円板状の案内部23を固定ダイス10の円形の係止部15に摺動自在に挿入しているので、回動ダイス20の径方向への移動を上記係止部15で係止することができる。この結果、回動ダイス20の回動を円滑化させることができ、よって精度の高い安定的な押出し成形を行うことができる。
【0021】なお、上記実施の形態においては、本発明に係るダイスを、アルミニウムによって角管部40の角隅部に、直立したフランジ部41および傾斜角度が変化する屈曲部42が一体に形成された部材を押出成形するダイスに適用した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、円管状の外周面に押出方向に向けて傾斜角度が変化する突出部が形成された部材を押出成形するダイスについても、同様に適用することが可能である。
【0022】
【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ダイスおよびこれを用いた請求項5または6に記載の押出成形方法によれば、成形材料の押出しと並行して、第1および第2のダイスを適宜位置において相対的に回動させることによって、一の工程において、第1のダイス孔から押出される部材の外面に、上記押出方向に向けて当該外面に対する傾斜角度が変化するとともに、肉厚が一定で強度に優れる突出部を一体に押出成形することができる。




 

 


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