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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10−286619
公開日 平成10年(1998)10月27日
出願番号 特願平9−113523
出願日 平成9年(1997)4月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】清水 千春
発明者 加藤 雅嗣
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 押出方向に断面形状が変化する管状部材を成形可能な可変断面押出用ダイスであって、成形材の押出方向に順次配設された第1のダイスと第2のダイスとを備え、これら第1および第2のダイスには、互いの連通部分によって上記管状部材の外形を画成する第1のダイス孔および第2のダイス孔が穿設されるとともに、この第1のダイス孔内に、当該第1のダイス孔の少なくとも一の側壁との間に隙間を介して第1のコア部が配設され、かつ上記第2のダイスに、上記第2のダイス孔の少なくとも一の側壁との間に隙間を介して上記第2のダイスと一体的に移動可能かつ上記第1のコア部と上記押出方向に重複可能な第2のコア部が配設され、上記第1および第2のダイスは、上記第1および第2のダイス孔の少なくとも一部を連通させて、上記押出方向と交差する方向に相対的に移動自在に設けら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および第2のダイス孔は、互いに短辺の長さ寸法が等しい長方形に形成され、かつ上記第1のコア部は、上記第1のダイス孔の一方の上記短辺の側壁側に配設されているとともに、上記第2のコア部は、上記第2のダイス孔の他方の上記短辺の側壁側に配設され、かつ上記第1および第2のダイスは、互いの上記第1および第2のダイス孔の長辺の側壁を一致させて、当該長辺の側壁に沿って相対的に移動自在に設けら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および第2のコア部の少なくとも一方は、上記側壁に沿って隙間を介して配設された複数の小コア部に分割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のダイスは、上記第1のダイス孔となる固定ダイス孔が穿設された固定メスダイスであり、かつ上記固定ダイス孔内に上記第1のコア部となる固定コアが配設されているとともに、上記第2のダイスは、上記第2のダイス孔となるスライドダイス孔が穿設されたスライドダイスであり、かつ上記スライドダイスには、その表面から上記押出方向の上流側に湾曲する連結部が延出し、この連結部の先端部に、上記スライドダイス孔の上記側壁との間に隙間を介して当該スライドダイス孔内に配置された上記第2のコア部となるスライドコアの基端部が一体的に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項5】上記スライドコアは、上記固定コア上に積層状に配設され、かつ上記固定コアの側壁に孔部が穿設されるとともに、当該孔部内に、上記スライドコアの基端部が摺動自在に挿入されていることを特徴とする請求項4に記載の可変断面押出用ダイス。
【請求項6】 押出方向に外形寸法および内形寸法が変化する管状部材を成形するための可変断面押出成形方法であって、上記請求項1〜5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を押出しつつ上記第1のダイスと上記第2のダイスとを相対的に移動させて、互いの第1および第2のダイス孔の連通部分によって上記管状部材の外形を成形するとともに、上記第1および第2のコア部によって上記管状部材の内形を成形することを特徴とする可変断面押出成形方法。
【請求項7】 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6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、アルミニウム等の成形材によって、特に長手方向に沿って断面形状が変化する管状の成形品を押出加工する際に用いて好適な可変断面押出用ダイスおよび当該ダイス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、一般乗用車や自動2輪車、あるいはトラック等の各種車輌においては、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、そのシャーシー部材、車体部材、バンパー材などのような構成部材として、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。通常このような各種の構成部材を製造するにあたっては、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構成部材の断面形状を有するダイス孔が穿設された押出用ダイスを固定し、コンテナ内に加熱したアルミニウム素材(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)によって押出用ダイス側に押圧して上記ダイス孔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。ちなみに、この押出加工によれば、押出用ダイスのダイス孔が一定の断面形状を有しているために、得られた上記構成部材も、長手方向に向けて一定の断面形状に成形される。
【0003】ところで、このような各種構成部材は、所定の機械的強度、換言すれば高い断面二次モーメントが得られる形状として、もっぱらウエブとフランジ部とを有するH形やT形の部材が用いられているが、いずれも断面形状の外法が大きくなり、省スペース化を妨げるという欠点があるとともに、使用箇所によっては上記フランジ部が他の取付部材と干渉するといった問題があることから、これらH形やT形の部材に代えて、より外法が小さくしかも機械的強度に優れる角管状の部材を使用することが検討されつつある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の押出用ダイスは、そのダイス孔が一定の断面形状であるために、角管状部材も長手方向に向けて一定の断面形状のものが成形されてしまう。一方、通常この種の構成部材にあっては、作用する曲げ応力分布が長手方向に沿って異なるため、結局大きな曲げ応力が作用しない部分において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、よって成形材が無駄になって不経済であるとともに、本来目的とする設置スペースのコンパクト化および軽量化を達成することができないという問題点があった。
【0005】そこで、このような問題点を解決するために、例えば国際公開番号WO93/00183に見られるような押出成形用ダイスを用いることも考えられる。図14および図15は、上記国際公開によって開示された従来の押出成形用ダイスを示すもので、この押出成形用ダイスは、本来、銅製異形偏肉パイプを押出成形するためのものであって、図中符号1はコンテナー、2はマンドレル、3は加圧用ラム、4はビレットであり、コンテナー1の先端開口部にダイス5を設け、このダイス5に板状押出部材7を油圧シリンダ8によって上記ダイス5内に出没させるダイス断面可変装置6を設けたものである。上記従来の押出成形用ダイスによれば、加圧用ラム3でコンテナー1内のビレット4をダイス5のダイス孔から押出しつつ、ダイス断面可変装置6の油圧シリンダ8を適宜作動させて板状押出部材7をダイス5のダイス孔内に出没させることにより、図15に示すような、外周部の所望の箇所に突起部9…を有する可変断面の管状部材10を成形することができる。
【0006】しかしながら、上記従来の押出成形用ダイスを上述したような角管状の各種構成部材の成形に適用しようとすると、マンドレル2により内径(内法)が長手方向に向けて一定であるのに対して、機械的強度を要する部分にのみ上記突起部9を形成することになるため、当該部分のみ突起部9が突出して肉厚が必要以上に厚くなり、よって成形材が無駄になり、かつ充分な軽量を図ることができないという問題点があるとともに、局部的に突起部9が形成されているために、当該突起部9が取付構造上邪魔になるといった問題点も生じる。
【0007】そこで、上記マンドレル2に代えて、テーパーマンドレルを使用することが考えられる。このテーパーマンドレルによれば、アルミニウム素材の押出成形と並行して当該テーパーマンドレルを進退させることにより、上記管状部材の内径を変化させることができる。ところが、このようなテーパーマンドレルを用いた場合にも、管状部材全体としての肉厚を均一に成形することは困難であり、さらにはテーパーマンドレルを駆動させるために、装置全体が複雑化するとともに、制御が極めて難しくなるという問題点があった。
【0008】本発明は、このような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、アルミニウム等の成形材を押出加工するに際して、装置や制御の複雑化を招くこと無く、長手方向に向けて外法および内法を自由に変化させた管状部材を極めて容易に成形することができる可変断面押出用ダイスおよび当該押出用ダイスを用いた可変断面押出成形方法を提供することをその目的とするものである。
【0009】
【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、押出用ダイスと略称する。)は、成形材の押出方向に順次配設された第1のダイスと第2のダイスとを備え、これら第1および第2のダイスには、互いの連通部分によって管状部材の外形を画成する第1のダイス孔および第2のダイス孔が穿設されるとともに、この第1のダイス孔内に、当該第1のダイス孔の少なくとも一の側壁との間に隙間を介して第1のコア部が配設され、かつ第2のダイスに、上記第2のダイス孔の少なくとも一の側壁との間に隙間を介して第2のダイスと一体的に移動可能かつ第1のコア部と押出方向に重複可能な第2のコア部が配設され、第1および第2のダイスは、第1および第2のダイス孔の少なくとも一部を連通させて、押出方向と交差する方向に相対的に移動自在に設けられていることを特徴とするものである。
【0010】ここで、請求項2に記載の発明は、上記第1および第2のダイス孔が、互いに短辺の長さ寸法が等しい長方形に形成され、かつ上記第1のコア部が、第1のダイス孔の一方の短辺の側壁側に配設されているとともに、上記第2のコア部が、第2のダイス孔の他方の短辺の側壁側に配設され、かつ第1および第2のダイスが、互いの第1および第2のダイス孔の長辺の側壁を一致させて、当該長辺の側壁に沿って相対的に移動自在に設けられていることを特徴とするものである。また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の第1および第2のコア部の少なくとも一方が、上記側壁に沿って隙間を介して配設された複数の小コア部に分割されていることを特徴とするものである。
【0011】さらに、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のダイスが、第1のダイス孔となる固定ダイス孔が穿設された固定メスダイスであり、かつ上記固定ダイス孔内に第1のコア部となる固定コアが配設されているとともに、上記第2のダイスが、第2のダイス孔となるスライドダイス孔が穿設されたスライドダイスであり、かつこのスライドダイスには、その表面から上記押出方向の上流側に湾曲する連結部が延出し、この連結部の先端部に、スライドダイス孔の側壁との間に隙間を介して当該スライドダイス孔内に配置された上記第2のコア部となるスライドコアの基端部が一体的に設けられていることを特徴とするものである。
【0012】また、請求項5に記載の発明は、上記請求項4に記載のスライドコアが、上記固定コア上に積層状に配設され、かつ上記固定コアの側壁に孔部が穿設されるとともに、当該孔部内に、上記スライドコアの基端部が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。
【0013】次いで、請求項6に記載の本発明に係る可変断面押出成形方法は、押出方向に断面形状が変化する管状部材を成形するための可変断面押出成形方法であって、上記請求項1〜5のいずれかに記載の押出用ダイスを用いて、当該押出用ダイスに向けて成形材を押出しつつ上記第1のダイスと上記第2のダイスとを相対的に移動させて、互いの第1および第2のダイス孔の連通部分によって上記管状部材の外形を成形するとともに、上記第1および第2のコア部によって上記管状部材の内形を成形することを特徴とするものであり、さらに請求項7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。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の押出用ダイスの実施形態について説明する。図1〜図6は、本発明に係る押出用ダイスを、図10に示すような断面方形であって、かつ押出方向に当該断面形状が変化する管状部材を成形することができるものに適用した一実施形態を示すものである。これらの図において、この押出用ダイスは、成形材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金の押出方向に向けて順次積層状に配設された固定オスダイス10、固定メスダイス(第1のダイス)11およびスライドダイス(第2のダイス)12とを備えてなるものである。上記固定メスダイス11の下面中央部には、図6に示すような長方形状の固定ダイス孔(第1のダイス孔)13が穿設されている。また、固定オスダイス10には、その図中下面10aから固定ダイス孔13側に向けて突出するダイス基台部14が一体に形成されており、このダイス基台部14の下面にオスダイス15が形成されている。
【0015】このオスダイス15は、その下端部に形成された略正方形状の固定コア(第1のコア部)16が、固定ダイス孔13の一方の短辺のベアリング部側壁13aと所定寸法の隙間Sを介して配置されるように、ダイス基台部14の偏芯位置に形成されている。ここで、固定コア16と固定ダイス孔13の長辺13bとの間にも同寸法の隙間が形成されている。そして、固定オスダイス10のダイス基台部14の周囲には、図示されないコンテナから送られてくるアルミニウム素材を固定ダイス孔13に導くための流路17…が穿孔されている。そして、固定メスダイス11の下面に、上記スライドダイス12が摺動自在に設けられている。
【0016】このスライドダイス12の上面には、固定ダイス孔13に隣接して図5に示すような同形の長方形状のスライドダイス孔(第2のダイス孔)18が穿設されている。さらに、スライドダイス12の上面には、図1〜図4に示すように、押出方向の上流側に湾曲する連結部19が形成され、さらにこの連結部19の先端部に、基端部21が一体に形成されている。この基端部21は、T字状に形成されており、その下端部に、スライドコア(第2のコア部)20が一体に形成されている。このスライドコア20は、図5に示すように、上記固定コア16と同形の略正方形状に形成されたもので、スライドダイス孔18の他方の短辺のベアリング部側壁18aとの間に、隙間Sを介してスライドダイス孔18内に配置されている。ここで、上記隙間Sは、固定コア16と固定ダイス孔13との間の隙間Sと等しい寸法になるように設定されており、またスライドコア20とスライドダイス孔18の長辺18bとの間にも同寸法の隙間が形成されている。
【0017】ここで、図4に示すように、固定オスダイス10のオスダイス15の側壁には、T字状の孔部22が穿設されており、この孔部22内に、スライドコア20のT字状の基端部21が摺動自在に挿入されている。これにより、スライドコア20は、固定コア16上に重複可能に積層状に配設され、かつ固定コア16に対して摺動自在に配設されている。そして、スライドダイス12は、そのスライドダイス孔18の長辺18bを、固定ダイス孔13の長辺13bと一致させて、当該長辺13b、18bに沿って図示されない油圧シリンダ等の駆動装置により、固定メスダイス11に対して押出方向と直交する方向に移動自在に設けられている。
【0018】次に、図1〜図10に基づいて、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。なお、図7〜図9は、それぞれスライドダイス12を移動させた際の、固定ダイス孔13および固定コア16と、スライドダイス孔18およびスライドコア20との相対位置関係を示すもので、図中ハッチングで示す部分が各々の開口部分を示し、両ハッチングが重複する部分が、押出加工によって成形される管状部材の断面形状を示している。
【0019】先ず、スライドダイス12の位置を調節して、図1に実線で示すように、スライドコア20を固定コア16と一致させた状態で押出成形を行なうと、アルミニウム素材は、流路16からオスダイス15の周囲の空間に流入し、さらに固定ダイス孔13の上流側に位置する連結部19の周囲を回り込んで、固定ダイス孔13とスライドダイス孔18との連通部分から押出されて行く。これにより、図7に示すように、固定コア16(スライドコア20)と固定ダイス孔13およびスライドダイス孔18との連通部分によって、図10に示す管状部材30における正方形の管状部分31が押出される。ちなみに、上記管状部分31の肉厚は、上記隙間Sと等しい寸法に成形される。
【0020】次いで、図示されない駆動装置によってスライドダイス12を徐々に図中左方に移動させて行くと、スライドコア20の基端部21がオスダイス15の孔部22内を摺動することにより、図8に示すように、スライドコア18もスライドダイス12と一体に固定コア16上を移動する。これにより、図10に示す管状部材30において、徐々に幅寸法が広くなる管状部分32が押出される。そして、図9に示すように、固定コア16とスライドコア18とが連続した位置において、上記管状部材30における最も幅寸法の広い部分33が押出成形される。次いで、上記駆動装置によって、上記工程とは逆にスライドダイス12を徐々に図中左方に移動させて行くことにより、図10に示す管状部材30の全体の押出成形が完了する。
【0021】以上のように、上記押出用ダイスによれば、スライドダイス12に、その表面から押出方向の上流側に湾曲する連結部を形成し、この連結部によって、スライドダイス孔18との間に隙間Sをもって配設されたスライドコア20を一体的に連結しているので、流路16からオスダイス15の周囲の空間に流入したアルミニウム素材を、上記連結部19の周囲を回り込ませて、固定ダイス孔13とスライドダイス孔18との連通部分へと導いて行くことができる。この結果、単にスライドダイス12のみを移動させることにより、スライドダイス孔18とスライドコア20とを一体的に移動させて、これらと固定ダイス孔13および固定コア16との連通部分によって図10に示したような管状部材30を押出成形することができるため、別途テーパーマンドレル等の制御の複雑化を招く装置を必要とすること無く、長手方向に向けて肉厚が一定で、かつ多様な可変断面形状を有する管状部材30を、装置や押出制御の複雑化を招くこと無く極めて容易に成形加工することができる。
【0022】加えて、スライドコア20を固定コア16上に積層状に配設し、かつオスダイス15の側壁に形成した孔部22内に、スライドコア20の基端部21を摺動自在に挿入して保持いるので、当該スライドコア20を安定的に摺動させることができ、よって管状部材30における成形精度をより一層向上させることが可能となる。
【0023】なお、上記実施の形態においては、オスダイス15に、一の略正方形状の固定コア(第1のコア部)16を、固定ダイス孔13の一方の短辺のベアリング部側壁13aと所定寸法の隙間Sを介して形成し、他方スライドダイス12に、上記固定コア16と同形の略正方形状に形成された一のスライドコア(第2のコア部)を、スライドダイス孔18の他方の短辺のベアリング部側壁18aとの間に、隙間Sを介して一体に形成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、例えば図11に示す他の実施形態のように、第1のコア部として、2つの小固定コア(小コア部)40、40を、固定ダイス孔13の一方の短辺との間に所定の隙間Sを介して並列的に形成し、他方スライドダイス12に、第2のコア部として同形の2つのスライドコア(小コア部)41、41を同様にスライドダイス孔18との間に所定の隙間Sを介して並列的に形成してもよい。
【0024】この押出用ダイスによれば、内部中央に補強用のリブ42が形成されるとともに、長手方向に一定の肉厚で、かつ断面形状が変化する日字状の管状部材を押出成形することができる。したがって、上記小コア部を3つずつ形成すれば、内部に2条のリブが形成された目字状の可変断面の管状部材を押出成形することも可能である。
【0025】また、上記実施の形態においては、固定ダイス孔13とスライドダイス孔18とを同形の長方形に形成し、かつ互いの長辺13b、18bを一致させた状態でスライドダイス12を、固定メスダイス11に対して移動自在に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図12に示す他の実施形態のように、固定ダイス孔50によって常に成形体の外形を画成するように、スライドダイス51のスライドダイス孔52を、当該固定ダイス孔50よりも大きな寸法に形成するとともに、上記固定ダイス孔50の中央部に固定コア53を配設し、かつスライドダイス孔52の中央部に、スライドコア54を当該スライドダイス51と一体に形成してもよい。
【0026】この押出用ダイスによれば、上記スライドダイス51を移動させて中央部にこれと一体的に形成されたスライドコア54を、固定コア53に対して図中矢印で示すように斜方向に移動させることにより、長手方向に外形が一定で、かつ肉厚が変化する管状部材を押出成形することができる。
【0027】さらに、図13に示す他の実施形態のように、固定ダイス孔60の隅部に側壁と隙間Sを介して固定コア部61を配設し、他方固定ダイス孔60と同形のスライドダイス孔62の隅部に同様のスライドコア63を一体的に配設して、スライドダイス62およびスライドコア63を図中矢印で示すように、対角方向に移動させることにより、長手方向に肉厚がほぼ一定となるように外形および肉厚が変化する管状部材を押出成形するようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜5のいずれかに記載の押出用ダイスおよびこれを用いた請求項6または7に記載の可変断面押出成形方法によれば、第1のダイスに対して相対移動自在に設けられた第2のダイスに、その第2のダイス孔の少なくとも一の側壁との間に隙間を介して当該第2のダイスと一体的に移動可能かつ第1のコア部と押出方向に重複可能な第2のコア部を配設しているので、テーパーマンドレル等を用いること無く、単に第1のダイスまたは第2のダイスのみを相対移動移動させることにより、第2のダイス孔および第2のコア部を相対移動させて、第1のダイス孔および第1のコア部との連通部分によって、極めて容易に長手方向に向けて肉厚が一定で、かつ多様な可変断面形状を有する管状部材を押出成形することができる。したがって、特に請求項7に記載の発明のように、成形材としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いて、一般乗用車や自動2輪車等の各種車輌における車体構成部材を押出成形する場合に用いて好適である。




 

 


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