(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間にそれぞれ設けられる複数のブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、各ブリッジ上を通る仮想の区分け線によって、前記成形孔が、各メタルホールにそれぞれ対応し、かつ互いの面積がほぼ等しい複数の区分け部分に区分けされる一方、
正面視状態において、各メタルホールが、互いの面積がほぼ等しくなるように形成され、
ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項２】
前記成形孔の各区分け部分の面積のうち、最大のものを「Ｂｍａｘ」、最小のものを「Ｂｍｉｎ」としたとき、Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎが１．２以下に設定される請求項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
前記各メタルホールの面積のうち、最大のものを「Ａｍａｘ」、最小のものを「Ａｍｉｎ」としたとき、Ａｍａｘ／Ａｍｉｎが１．２以下に設定される請求項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項４】
前記メタルホールの面積を「Ａ」、前記成形孔の区分け部分の面積を「Ｂ」としたとき、対応し合う区分け部分およびメタルホールの面積比Ａ／Ｂが１．１〜３００に設定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項５】
前記複数のメタルホールは、周方向にほぼ等間隔おきに配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項６】
正面視状態において、半中空形材の重心に対応する前記成形孔の重心が、押出ダイスの軸心に対し位置ずれした状態に配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項７】
正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項８】
前記ホールプレートにおける前記ウエルドチャンバ内に、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項９】
前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている請求項８に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項１０】
前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる請求項８または９に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項１１】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項１２】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項１３】
押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる半中空形材製造用押出ダイスおよびその関連技術に関する。
【０００２】
なお本明細書において、上流および下流とは、それぞれ押出方向に対し上流および下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
周壁に長さ方向に沿ってスリット状のトング開口部（周壁開口部）を有する断面略Ｃ字状の半中空形材を押出加工により製造するには、ソリッドダイスを用いる方法や、ホローダイスを用いる方法が周知である。
【０００４】
特許文献１に示すように、ソリッドダイスは、その中央部に半中空形材を成形する成形孔（ベアリング孔）が設けられている。この成形孔の内側には半中空形材の空所であるトング部を成形するトング部成形部が配置されるとともに、このトング部成形部が、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部（片持ち支持部）にてダイス外周部に一体に繋がっている。
【０００５】
また特許文献２に示すように、ホローダイスは、雌型としてのポートプレートと、雄型としてのホールプレートとの組合せからなり、両プレートのベアリング部間の隙間によって環状の成形孔（ベアリング孔）が形成されるとともに、その成形孔の一部を閉塞する態様に、開口部成形用の架橋片が設けられている。またホールプレートは、成形孔に対応して設けられるウエルドチャンバと、上流側からウエルドチャンバにかけて貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールとを備え、各メタルホールを通過してウエルドチャンバに導入された成形材料が上記成形孔を通過して、半中空形材が成形されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７６５３６号
【特許文献２】特開昭６３−１６８０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献２に示すホローダイスのように、ホールプレートを有する押出ダイスは、上流側から押出方向に沿って見た際の正面視状態で、通常、各メタルホールの大きさ（面積）が異なっている。
【０００８】
すなわち、従来のホローダイスにおいて、各メタルホールの大きさを決定するに際しては、メタルホールの設置数に合わせて、成形孔を周方向に均等に区分けし、その成形孔の各区分け部分の面積に合わせて、各メタルホールの大きさを決定するようにしていた。ここで、成形孔のトング開口部成形部は閉塞されているため、成形孔の区分け部分のうち、上記閉塞された部分（閉塞部）を含む区分け部分は、閉塞部を含まない区分け部分に比べて、面積が小さくなっている。従って、閉塞部を含む区分け部分に対応するメタルホールは、閉塞部を含まない区分け部分に対応するメタルホールに比べて、面積を小さく設定するようにしている。
【０００９】
このように成形孔の形状によって、各メタルホールの面積が異なってしまい、そうすると、各メタルホールに導入される成形材料は、メタルホール毎に流速にバラツキが生じることがる。このため、各メタルホールから成形孔の各区分け部分に導入される成形材料の流速が、成形孔の導入位置によって異なってしまい、形材製品にねじれが発生して、高品質の半中空形材を得ることが困難である、という課題が発生する。
【００１０】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高品質の半中空形材を製造することができる半中空形材製造用ダイスおよびその関連技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。
【００１２】
［１］半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間にそれぞれ設けられる複数のブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、各ブリッジ上を通る仮想の区分け線によって、前記成形孔が、各メタルホールにそれぞれ対応し、かつ互いの面積がほぼ等しい複数の区分け部分に区分けされる一方、
正面視状態において、各メタルホールが、互いの面積がほぼ等しくなるように形成されることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［２］前記成形孔の各区分け部分の面積のうち、最大のものを「Ｂｍａｘ」、最小のものを「Ｂｍｉｎ」としたとき、Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎが１．２以下に設定される前項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１４】
［３］前記各メタルホールの面積のうち、最大のものを「Ａｍａｘ」、最小のものを「Ａｍｉｎ」としたとき、Ａｍａｘ／Ａｍｉｎが１．２以下に設定される前項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１５】
［４］前記メタルホールの面積を「Ａ」、前記成形孔の区分け部分の面積を「Ｂ」としたとき、対応し合う区分け部分およびメタルホールの面積比Ａ／Ｂが１．１〜３００に設定される前項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１６】
［５］前記複数のメタルホールは、周方向にほぼ等間隔おきに配置される前項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１７】
［６］正面視状態において、半中空形材の重心に対応する前記成形孔の重心が、押出ダイスの軸心に対し位置ずれした状態に配置される前項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１８】
［７］正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される前項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１９】
［８］ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられる前項１〜７のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２０】
［９］前記ホールプレートにおける前記ウエルドチャンバ内に、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられる前項８に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２１】
［１０］前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている前項９に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２２】
［１１］前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる前項９または１０に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２３】
［１２］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される前項９〜１１のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２４】
［１３］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される前項９〜１１のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２５】
［１４］押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、前項１〜１３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【００２６】
［１５］前項１〜１３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
発明［１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、成形材料が、各メタルホールに均等に分散して通過して、成形孔全域にバランス良く流入して均等な流速で通過するため、良好な流動特性を得ることができ、ねじれ等の不具合のない高品質の半中空形材を製造することができる。
【００２８】
発明［２］〜［６］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２９】
発明［７］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、非線対称の断面を有し、かつねじれ等の不具合のない高品質の半中空形材をより一層確実に製造することができる。
【００３０】
発明［８］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、製品形状を決定するベアリング部がダイス本体側に集約させて形成しているため、内周側および外周側ベアリング部間の位置調整等、各ベアリング部の寸法精度や形状の管理を精度良く簡単に行うことができ、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００３１】
発明［９］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、トング部成形部の上流側にダミー成形部が設けられるため、押出加工時に、押出材料がダミー成形部の外周側を流動することにより、押出材料がトング部成形部の主要部に圧接せず、トング部成形部に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００３２】
発明［１０］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が変位したとしても、その変位による悪影響がトング部成形部に及ぶようなことがなく、耐久性をより一層向上させることができる。
【００３３】
発明［１１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、適切な位置にダミー成形部を確実に形成できて、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００３４】
発明［１２］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部がトング部成形部に接触しているため、ダミー成形部およびトング部成形部間に押出材料が浸入するのを確実に防止でき、その浸入による不具合を防止することができる。
【００３５】
発明［１３］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部とトング部成形部との間に隙間を形成しているため、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部がトング部成形部に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部に多大な荷重が加わることがなく、トング開口部成形部の破損を確実に防止でき、耐久性を一層向上させることができる。
【００３６】
発明［１４］の半中空形材の製造装置によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
発明［１５］の半中空形材の製造方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はこの発明の実施形態である押出ダイスが適用された押出加工装置を示す断面図である。
【図２】図２は実施形態の押出ダイスを示す断面図である。
【図３】図３は実施形態の押出ダイスにおけるダミー成形部周辺を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は実施形態の押出ダイスを分解して示す斜視図である。
【図５】図５は実施形態の押出ダイスを上流側から見た正面図である。
【図６】図６は実施形態の押出ダイスに適用されたダイス本体を上流側から見た正面図である。
【図７】図７は実施形態の押出ダイスに適用されたホールプレートを下流側から見た背面図である。
【図８】図８は実施形態の押出加工装置によって製造された半中空形材を示す断面図である。
【図９】図９は実施形態の押出加工装置におけるメタルホールおよび成形孔の位置関係等を説明するための正面図である。
【図１０】図１０はこの発明の変形例である押出加工装置におけるメタルホールおよび成形孔の位置関係等を説明するための正面図である。
【図１１】図１１はこの発明の要旨を逸脱する参考例としての押出加工装置におけるメタルホールおよび成形孔の位置関係等を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１はこの発明の実施形態である押出ダイス１が適用された押出加工装置１０を示す断面図である。同図に示すように、この押出加工装置（半中空形材の製造装置）１０は、直接押出加工方式のものであり、本実施形態の押出ダイス１を始め、その他に、コンテナ１１、ステム１２等を具備するものである。
【００４０】
この押出加工装置１０において製造される半中空形材８は図８に示すように、リップ溝型（リップチャンネル状）の形状を有しており、横寸法が縦寸法に比べて長い横長の断面形状で、かつトング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００４１】
この半中空形材８の材質は、金属であり、本実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）である。
【００４２】
この半中空形材８は、その内側に設けられ、かつ長さ方向（押出方向Ｅ）に延びるトング部（ボイド部）８２と、外周壁に設けられ、かつ長さ方向に延びるスリット状のトング開口部（周壁開口部）８３とを備え、トング開口部８３を介してトング部８２が外部に開放されている。
【００４３】
図１〜７に示すように、本実施形態の押出ダイス１は、押出方向Ｅに対し下流側に配置されるダイス本体２と、上流側に配置されるホールプレート５とを別体に備えている。なお後に詳述するように、ホールプレート５は、ベアリング部を備えず、ダイス（雄型）として機能するものではないが、便宜上、ダイス本体２を雌型、ホールプレート５を雄型と称する場合もある。
【００４４】
押出ダイス１のダイス本体２は、その中央部に半中空形材８を成形する成形孔３が押出方向Ｅに貫通して設けられている。成形孔３の断面形状は、製造される半中空形材８の断面形状に対応した形状である横長の略Ｃ字状に形成されている。
【００４５】
なお本実施形態において、ダイス本体２は、成形孔３を構成する内周側ベアリング部３１および外周側ベアリング部３２等の全てのベアリング部がダイス本体２に設定されるものであり、ソリッドダイスとして捉えることもできる。
【００４６】
ダイス本体２の成形孔３の径方向内側には、半中空形材８のトング部８２を成形するトング部成形部２２が配置されるとともに、このトング部成形部２２が、半中空形材８のトング開口部８３を成形するトング開口部成形部２３にてダイス本体２の外周部２１と一体に繋がっている。従って、トング部成形部２２は、ダイス本体外周部２１にトング開口部成形部２３としての片持ち支持部を介して片持ち状に支持されている。なおトング開口部成形部２３は、トング部成形部２２の基端くびれ部として捉えることもできる。
【００４７】
トング部成形部２２の上流側端面（正面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。このトング部成形部２２の断面形状（正面形状）は、半中空形材８のトング部８２の断面形状に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（長方形状）に形成されている。
【００４８】
またダイス本体２の上流側端面（正面）における外周縁部には、上流側に突出する嵌合凸縁部２９が周方向に連続して形成されている。
【００４９】
一方、ホールプレート５は、下流側（背面側）の内部にウエルドチャンバ５１を備え、このウエルドチャンバ５１が下流側に開放されている。さらにホールプレート５には、上流側端部がホールプレート５の上流側端面（正面）に開口し、下流側端部が上記ウエルドチャンバ５１に開口するメタルホール５５が形成されている。メタルホール５５の断面形状（正面視形状）は、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向にほぼ等間隔おきに４つ形成されている。
【００５０】
なお言うまでもなく、本発明において、メタルホール５５の設置数は、４つに限定されるものではなく、メタルホール５５は、２つ以上であればいくつ形成しても良い。
【００５１】
４つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されている。各ブリッジ５３は、正面視状態において、径方向外側（放射方向）に延びるように配置されており、隣合うメタルホール５５，５５がブリッジ５３によってそれぞれ仕切られている。
【００５２】
ホールプレート５における４つのメタルホール５５によって囲まれた部分は、軸心に沿って配置される軸心部５０として構成されている。この軸心部５０における下流側端部には、下流側方向に向けて突出する突出部６１が設けられるとともに、この突出部６１の先端（下流側端部）が、背面視状態において矩形状のダミー成形部６として形成されている。このダミー成形部６は、ダイス本体２のトング部成形部２２に位置的に対応しており、トング部成形部２２に対向した状態に配置されるとともに、後に詳述するように、トング部成形部２２に対し略相似形に形成されている。
【００５３】
ここで、このダミー成形部６を備えた本実施形態のホールプレート５と、周知のポートホールダイス（ホローダイス）のホールプレートとを比較した場合、本実施形態のダミー成形部６は、周知のホールプレートにおける雄型ダイス（マンドレル）と同じ位置に配置されるものではあるが、半中空形材８の製品形状を決定するベアリング部（内周側ベアリング部）を有するものではなく、内周ベアリング部としてのトング部成形部２２とは別体に形成されている。つまり、このダミー成形部６は、雄型ダイスの位置に配置されるものの、雄型ダイスとして機能することはないため、雄型ダイスのダミーとして捉えることができる。
【００５４】
なお本実施形態のダミー成形部６は、後に詳述するように、押出加工時において、主として、押出材料８１の流れ（メタルフロー）を制御して、トング部成形部２２への圧力を調整するものであり、流動制御部や圧力制御部と称するようにしても良い。
【００５５】
ダミー成形部６の下流側端面（先端面、背面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。さらにこのダミー成形部６の断面形状（背面形状）は、ダイス本体２のトング部成形部２２の断面形状（正面形状）に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（長方形状）に形成されている。
【００５６】
さらにこのダミー成形部６は、正面視状態において、トング部成形部２２に対し一回り小さく形成されている。具体的には、正面視または背面視の状態において、トング部成形部２２の上流側端面（正面）の面積に対し、ダミー成形部６の下流側端面（背面）の面積の割合（百分率）、換言すれば、ダミー成形部６の背面によりトング部成形部２２の正面が隠蔽される割合（隠蔽率）が、６０〜９７％に設定するのが良く、より好ましくは７５〜９５％に設定するのが良い。すなわちこのダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率が、小さ過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるトング部成形部２２への押出荷重を十分に軽減させることができず、押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなり、耐久性の低下を来すおそれがある。逆にダミー成形部６による隠蔽率が、大き過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるメタルフローを適切に制御することが困難になり、安定した押出加工を行うことが困難になるおそれがある。
【００５７】
もっとも本発明においては、トング部成形部２２の圧力軽減効果のみを重要視する場合には、ダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率を１００％以上に、つまりダミー成形部６の背面形状を、トング部成形部２２の正面形状よりも大きく形成するようにしても良い。さらに隠蔽率を１０５％以上にすれば、圧力軽減効果は、より一層高くなる。
【００５８】
ここで図６に示すように、本実施形態において、トング部成形部２２とトング開口部成形部２３との境界線は、成形孔３の内周側ベアリング部３１の両端部を結ぶ仮想の直線Ｌによって構成されている。従ってこの仮想の直線Ｌと、内周側ベアリング部３１とによって、トング部成形部２２の輪郭線（外周形状）が特定されるとともに、その輪郭線によって囲まれる領域がトング部成形部２２の領域となり、この領域の面積がトング部成形部２２の正面の面積と等しくなる。
【００５９】
さらに図６に示すように、トング長さ（仮想直線Ｌの長さ）を「Ｗ」、トング部成形部２２の正面面積を「Ｓｔ」としたとき、トング比Ｔは、（トング部成形部正面面積Ｓｔ）／（トング長さＷ）で求められる。そして本発明は、トング比Ｔが４以上（Ｔ≧４）の高トング比の押出ダイスに好適に採用することができる。
【００６０】
また本実施形態において、ダミー成形部６における背面の輪郭線と、トング部成形部２２における正面の輪郭線との間隔は、全周にわたって一定の距離に設定されて、ダミー成形部６の背面形状（外周形状）は、トング部成形部２２の正面形状（外周形状）に対し略相似形に形成されている。具体的には、正面視状態において、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線（成形孔３の内周側ベアリング部３１）を基点列としたとき、その基点列の各基点を中心とする各等距離円の集合体における内側の輪郭線によって構成される形状となる。つまりダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状となっている。
【００６１】
さらにダミー成形部６の背面（下流側端面）と、トング部成形部２２の正面（上流側端面）とは略平行に配置されている。
【００６２】
またホールプレート５の下流側端面（背面）における外周縁部には、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９に対応して、嵌合凹段部５９が周方向に連続して形成されている。
【００６３】
そしてこの構成のホールプレート５の嵌合凹段部５９内に、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９が嵌合されるようにして、ダイス本体２とホールプレート５とが組み合わされて、本実施形態の押出ダイス１が製作される。
【００６４】
図３に示すように、こうして組み立てられた本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６の背面と、トング部成形部２２の正面との間には隙間２０が形成されている。この隙間２０の幅寸法Ｓ２の下限値は、０．１ｍｍに設定するのが好ましく、隙間２０の幅寸法Ｓ２の上限値は、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１と同等に設定するのがより好ましい。つまり０．１ｍｍ≦「Ｓ２」≦「Ｓ１」の関係が成立するように構成するのが良い。なお言うまでもなく、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１は、半中空形材８の厚み（肉厚）寸法と等しくなる。
【００６５】
ここで、隙間２０の幅寸法Ｓ２が小さ過ぎる場合には、押出加工時にホールプレート５に加わる押出荷重によって、ホールプレート５が撓んだ際に、ホールプレート５のダミー成形部６が、ダイス本体２のトング部成形部２２に圧接し、トング部成形部２２に大きな荷重が加わって、その荷重によってトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。逆に幅寸法Ｓ２が大き過ぎる場合、つまり幅寸法Ｓ２が成形孔３の幅寸法Ｓ１を超える場合には、ビレットによって構成される押出材料（メタル）８１が、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入し易くなる。この隙間２０に押出材料８１が浸入して押出材料８１をかみ込んでしまうと、押出荷重によってホールプレート５が撓んだ際に、ダミー成形部６が押出材料８１を介してトング部成形部２２を押圧し、トング部成形部２２が撓んでトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。
【００６６】
また本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、ボルトやねじ等で機械的に連結固定されることはなく、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、非連結状態ないし非固定状態、つまり互いに連係されることのないフリーな状態となっている。
【００６７】
本実施形態の押出ダイス１においては、図９に示すように、正面視状態で、成形孔３を通過する成形材料（半中空形材）の重心（製品重心）Ｘ３が、押出ダイス１の軸心Ｘ１に対し位置をずらせて配置されている。
【００６８】
詳細に説明すると、本実施形態の押出ダイス１において、成形孔３、ブリッジ５３およびメタルホール５５の大きさや互いの位置関係等は、以下の手順に従って決定されるものである。
【００６９】
まず、半中空形材の断面形状（成形孔３の正面形状）に応じて，メタルホール５５（ブリッジ５３）の数を決定する。例えばコーナー部が複数設けられた多角形状の成形孔３の場合には、その成形孔３のコーナー部の数と等しくなるように、ブリッジ５３（メタルホール５５）の数を設定する。本実施形態では、成形孔３が、略四角形状でコーナー部が４つ設けられるため、ブリッジ数およびメタルホール数はそれぞれ４つとなる。
【００７０】
また正面視状態において、成形孔３の各コーナ−部に対応して、ブリッジ５３が配置されるように、成形孔３とブリッジ５３の位置との位置関係を設定する。言うまでもなく、メタルホール５５は、隣合うブリッジ５３，５３間に対応して設けられることとなる。
【００７１】
さらに正面視状態において、ブリッジ５３の中心線上を通る仮想の区分け直線Ｌａによって、成形孔３を、周方向に沿って、互いの面積（断面積）がほぼ等しい４つの区分け部分３ｂに区分けする。
【００７２】
換言すれば、区分け直線Ｌａによって区分けされた成形孔３の４つの区分け部分３ｂのうち、図９の紙面に向かって、右側に位置する区分け部分３ｂの面積を「Ｂ１」、中央下側に位置する区分け部分３ｂの面積を「Ｂ２」、左側に位置する区分け部分３ｂの面積を「Ｂ３」、中央上側に位置する区分け部分３ｂの面積を「Ｂ４」としたとき、各面積Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は互いにほぼ等しく（実質的に等しく）設定されている。
【００７３】
また正面視状態で、ブリッジ５３の各間、つまり成形孔３の各区分け部分３ｂにそれぞれ対応して配置されるメタルホール５５を、その各面積（各断面積）が互いに等しくなるように形成する。
【００７４】
換言すれば、４つのメタルホール５５のうち、同図の紙面に向かって、右側に位置するメタルホール５５の面積を「Ａ１」、中央下側に位置するメタルホール５５の面積を「Ａ２」、左側に位置するメタルホール５５の面積を「Ａ３」、中央上側に位置するメタルホール５５の面積を「Ａ４」としたとき、各面積Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は互いにほぼ等しく（実質的に等しく）設定されている。
【００７５】
なお、各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４と、各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４とはそれぞれ等しいため、各区分け部分３ｂに対する各メタルホール５５の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４も互いにほぼ等しく（実質的に等しく）設定される。
【００７６】
数式的に示すと、本実施形態の押出ダイス１にいて、下記の関係式（１）〜（３）が成立するように、成形孔３およびメタルホール５５の大きさや位置関係等を設定するものである。
【００７７】
Ａ１≒Ａ２≒Ａ３≒Ａ４…（１）
Ｂ１≒Ｂ２≒Ｂ３≒Ｂ４…（２）
Ａ１／Ｂ１≒Ａ２／Ｂ２≒Ａ３／Ｂ３≒Ａ４／Ｂ４…（３）
【００７８】
ここで、本発明において、各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４のうち、最大のものを「Ａｍａｘ」、最小のものを「Ａｍｉｎ」としたとき、Ａｍａｘ／Ａｍｉｎが１．２以下の場合には、各面積Ａ１〜Ａ４は互いにほぼ等しいものとする。なお本実施形態では、金型の精度を必要以上に高く設定したしても、それに見合う効果を十分に得ることができず、逆に製造コストを増大させるおそれがあるため、Ａｍａｘ／Ａｍｉｎは、１．００５以上に設定するのが好ましい。
【００７９】
さらに成形孔３の各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４のうち、最大のものを「Ｂｍａｘ」、最小のものを「Ｂｍｉｎ」としたとき、Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎが１．２以下の場合には、各面積Ｂ１〜Ｂ４は互いにほぼ等しいものとする。なおこのＢｍａｘ／Ｂｍｉｎにおいても、上記と同様、金型の精度を確保するための製造コストの増大を避けるため、１．００５以上に設定するのが好ましい。
【００８０】
また本実施形態において、各区分け部分３ｂに対する各メタルホール５５の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４のいずれの面積比Ａ／Ｂにおいて１．１〜３００に設定するのが良い。
【００８１】
すなわち面積Ａ１〜Ａ４が等しくない場合、Ｂ１〜Ｂ４が等しくない場合、あるいは面積比Ａ／Ｂが上記特定範囲を逸脱する場合には、成形材料の流れ（メタルフロー）において、後述する良好な流動特性を得ることができず、高品質の形材製品を得ることが困難になるおそれがある。
【００８２】
また本実施形態においては、（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）＞（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４）の関係を満足させるのが良く、より好ましくは、Ａ１＞Ｂ１，Ａ２＞Ｂ２，Ａ３＞Ｂ３およびＡ４＞Ｂ４の関係を全て満足させるのが良い。すなわちこの関係を満たさない場合には、成形孔３に十分な材料が供給されず、形材断面形状によっては欠肉のおそれが生じるので、好ましくない。
【００８３】
以上のように構成された本実施形態の押出ダイス１は、図１に示すように、押出加工装置１０におけるコンテナ１１の下流側にダイスホルダー（図示省略）を介して保持されている。
【００８４】
そしてこの押出加工装置１０を用いた押出加工（半中空形材の製造方法）は、周知の押出加工方法と同様である。すなわち押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された押出材料（成形材料）８１としてのアルミニウムビレットをステム１２でダミーブロック１３を介して押出方向Ｅに押し込む。これにより押出材料８１が、ホールプレート５のメタルホール５５から流入してウエルドチャンバ５１に至り、さらにウエルドチャンバ５１から成形孔３を通って成形加工される。これにより成形孔３に対応した形状の図８に示す半中空形材８が製造される。
【００８５】
なお本実施形態の押出ダイス１では、ダミー成形部６とトング部成形部２２との間に隙間２２があり、さらにダミー成形部６はトング部成形部２２に対して非固定状態となっているため、押出加工時にダミー成形部６にかかる押出荷重は、トング部成形部２２で支持されず、ブリッジ５３のみで支持されることになる。
【００８６】
本実施形態の押出加工装置１０によれば、ダイス本体２におけるトング部成形部２２の上流側にダミー成形部６を配置しているため、押出加工時に、押出材料８１がダミー成形部６の外周側を流動することにより、押出材料８１がトング部成形部２２の中心部（主要部）に圧接することがことがなく、トング部成形部２２に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００８７】
また本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し離間させているため、押出荷重によってホールプレート５に撓みが発生して、ダミー成形部６が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部６がトング部成形部２２に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部２２に多大な荷重が加わることがなく、この点からも、トング開口部成形部２３の破損を確実に防止でき、耐久性を一層向上させることができる。
【００８８】
その上さらに、本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し非固定状態としているため、ホールプレート５の撓みによりダミー成形部６が変位したとしても、その変位に追従してトング部成形部２２が変位するようなことがなく、ダミー成形部６の変位による悪影響がトング部成形部２２に及ぶようなことがない。従ってトング開口部成形部２３の破損をより確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００８９】
なお本実施形態においては、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を、成形孔３の幅寸法Ｓ１よりも狭く設定しているため、押出材料８１は優先して成形孔３を通過するようになり、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入するのを確実に防止することができる。このため、押出材料８１の隙間２０への浸入による不具合、例えば隙間２０に押出材料８１がかみ込むことによって、ホールプレート５の撓みによる悪影響がトング部成形部２２に及ぶのを確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００９０】
また本実施形態においては、内周側ベアリング部３１や外周側ベアリング部３２等、製品形状を決定するベアリング部をダイス本体２側にのみ形成しているため、一般的なホローダイスのように、内周側ベアリング部と外周側ベアリング部とが、雄型（ホールプレート）と雌型（ポートプレート）とに分散して形成されるものと比較して、寸法精度に優れた半中空形材８を製造することができる。
【００９１】
すなわち、ベアリング部が雄型および雌型に分散して形成されていると、各ベアリング部の寸法精度や形状の維持・管理、例えば内周側および外周側ベアリング部間の位置関係の調整（ベアリング幅の調整）等が面倒となり、高い寸法精度を維持できず、高品質の半中空形材を製造することが困難になるおそれがある。
【００９２】
これに対し、本実施形態においては、ベアリング部３１，３２をダイス本体２側に集約させているため、ベアリング部３１，３２間の位置調整等の各ベアリング部３１，３２の寸法精度や形状の維持・管理を精度良く簡単に行うことができ、高い寸法精度を維持できて、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００９３】
また本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状をトング部成形部２２の外周形状よりも一回り小さく形成しているため、ダミー成形部６の外周面近傍を流動する押出材料８１は、トング部成形部２２の外周部に圧接しその外周部にガイドされて、径方向外側（外径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。その一方、ウエルドチャンバ５１の周壁面近傍を流動する押出材料８１は、ダイス本体２の外周部２１に圧接しその外周部２１にガイドされて、径方向内側（内径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。このように押出材料８１が、内径方向および外径方向の両側から成形孔３に流入されるという所望の理想的な押出材料８１の流れ（メタルフロー）を形成することができ、安定した押出加工をスムーズに行えて、高品質の半中空形材製品をより一層確実に製造することができる。
【００９４】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状としているため、周方向全域において、押出材料８１が径方向内側から外側へとスムーズに流動して成形孔３に流入させることができ、上記理想的なメタルフローをより確実に実現させることができ、より一層高品質の半中空形材製品をより確実に製造することができる。
【００９５】
一方、本実施形態の押出ダイス１においては、図９に示すように、成形孔３を、面積がそれぞれ等しい区分け部分３ｂに区分けするととももに、各区分け部分３ｂに対応する各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４をそれぞれ等しく設定しているため、コンテナ１１内の成形材料は、各メタルホール５５に均等に分散して導入されて、各メタルホール５５内を等しい流速で通過する。
【００９６】
その上さらに、本実施形態においては、成形孔３の各区分け部分３ｂに対するメタルホール５５の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４もそれぞれ等しいため、成形材料が各メタルホール５５から成形孔３の全域にバランス良く均等に流入し、成形孔３内で成形材料の流速にバラツキが発生するのを有効に防止することができる。このように成形孔３全域を等速で成形材料が通過するため、良好な流動特性を得ることができ、ねじれのない高品質の半中空形材を製造することができる。
【００９７】
参考までに、以下に、従来のホローダイス等において、成形孔およびメタルホールの大きさや位置関係について説明する。
【００９８】
すなわち図１１に示すように、従来のホローダイスにおいて、正面視状態で、成形孔３の重心（製品重心）Ｘ３は、ダイスの軸心Ｘ１に一致しており、この成形孔３が、各ブリッジ５３の中心を通る仮想の区分け直線Ｌａによって、周方向に４つに区分けされるとともに、各区分け部分３ｂの大きさに合わせて、メタルホール５５の大きさを設定するものである。ここで、従来のホローダイスでは、成形孔３を区分けする場合、周方向に単純に４分割するだけのものであり、このため、成形孔３の各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４が互いに等しくなることはない。例えばトング開口部成形部２３を有する区分け部分３ｂの面積Ｂ１は、トング開口部成形部２３のない区分け部分３ｂの面積Ｂ２〜Ｂ４よりも小さくなっている。
【００９９】
そして、従来においては、成形孔３の各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４に対する各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４がそれぞれ等しくなるように、各メタルホール５５の大きさ（面積Ａ１〜Ａ４）が設定されている。このため、トング開口部成形部２３のある区分け部分３ｂに対応して配置されるメタルホール５５の面積Ａ１は、他の区分け部分３ｂに対応するメタルホール５５の面積Ａ２〜Ａ４に比べて小さく設定されることになる。
【０１００】
このように従来のホローダイス等の押出ダイスでは、成形孔３を周方向に単純に区分けして、各区分け部分３ｂの大きさに対応させて、各メタルホール５５の大きさを決定するようにしているため、各メタルホール５５の大きさが異なっている。
【０１０１】
このため従来のホローダイス等の押出ダイスでは、成形材料が、各メタルホール５５に均等に分散して導入されず、各メタルホール５５を異なる流速で通過することがあるため、各メタルホール５５から異なる流速で成形材料が成形孔３に導入される。従って、成形孔３の導入位置によって、成形材料の流速にバラツキが生じ、本実施形態のような良好な流動特性を得ることが困難となる。その結果、形材製品に有害なねじれが発生し、高品質の形材製品を得ることが困難になってしまう。
【０１０２】
なお従来の押出ダイスにおいて、各メタルホール５５の大きさを等しくしたとしても、良好な流動特性を得ることは困難である。
【０１０３】
すなわち図１１に示す従来の押出ダイスでは、区分けされる成形孔３の各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４が異なっているため、各メタルホール５５の大きさ（面積）を等しく設定したとしても、各区分け部分３ｂに対する各メタルホール５５の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４が異なってしまう。このため、各メタルホール５５から成形材料が成形孔３に流入される際に、成形孔３の流入位置によって、成形材料の流速にバラツキが発生する。従って、良好な流動特性を得ることができず、形材製品に有害なねじれが発生し、製品品質の低下を来していまう。
【０１０４】
これに対し、本実施形態の押出ダイス１においては、上記したように、成形孔３の導入位置にかかわらず、成形材料の流速にバラツキがない良好な流動特性を得ることができ、ねじれのない高品質の中空形材を製造することができる。
【０１０５】
図１０はこの発明の変形例である押出ダイス１における成形孔３およびメタルホール５５の位置関係を示す正面図である。
【０１０６】
同図に示すように、この押出ダイス１は、成形孔３が正面視状態において、線対称でない形状（非線対称形状）に形成されており、押出加工される半中空形材は、成形孔３に対応する非線対称の断面形状（異形断面形状）に形成されるものである。
【０１０７】
この変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態と同様に、押出孔３およびメタルホール５５の大きさや位置関係が設定されるものである。
【０１０８】
すなわち正面視状態で、押出孔３の各コーナー部に対応して配置される各ブリッジ５３の中心線を通る仮想の区分け直線Ｌａによって、成形孔３が、４つのメタルホール５５に対応させて周方向に４つに区分けされる。この区分け時においては、上記実施形態と同様に、各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４がほぼ等しくなるように調整される。さらに各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４がほぼ等しくなるように設定される。これにより、各区分け部分３ｂに対するメタルホール５５の面積比Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３，Ａ４／Ｂ４もほぼ等しく設定される。
【０１０９】
この変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態と同様、正面視状態で、製品重心Ｘ３が、押出ダイス１の軸心Ｘ１に対し位置をずらせて配置されることとなる。
【０１１０】
また、この変形例において、他の構成は、上記実施形態と同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して、重複説明は省略する。
【０１１１】
この変形例の押出ダイス１においては、成形孔３の各区分け部分３ｂの形状はそれぞれ異なるものの、各区分け部分３ｂの面積Ｂ１〜Ｂ４はほぼ等しく設定されるとともに、各区分け部分３ｂに対応する各メタルホール５５の面積Ａ１〜Ａ４もほぼ等しく設定されているため、上記実施形態と同様に、各メタルホール５５から成形材料が成形孔３に導入される際に、導入位置にかかわらず、成形材料の流速にバラツキがなく良好な流動特性を得ることができ、ねじれ等の不具合のない高品質の形材製品を製造することができる。
【０１１２】
これ以外にも、この変形例においては、上記実施形態と同様に、同様の作用効果を得ることができる。
【０１１３】
なお本発明は、上記実施形態や変形例に示したものであることに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【０１１４】
また上記実施形態では、押出材料（半中空形材）の材質として、アルミニウムを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明は、アルミニウム以外の金属を用いることもできる。
【０１１５】
さらに本発明においては、ホールプレート５のメタルホール５５の数や形状は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【０１１６】
また本発明においては、成形孔の形状（形材製品の断面形状）も上記実施形態等のものに限られず、どのような形状なものにも適用することができる。
【０１１７】
特に本発明は、３つ以上のコーナー部を有する略多角形状の成形孔を備えた押出ダイスに好適に適用することができる。さらに本発明を、コーナー部を有する成形孔を備えた押出ダイスに適用する場合には、上記実施形態のように、成形孔の各コーナー部に対応するようにブリッジを配置するのが良い。
【０１１８】
また上記実施形態では、ダミー成形部６とトング部成形部２２とを離間させた状態に配置しているが、それだけに限られず、本発明においては、ダミー成形部６の下流側端面と、トング部成形部２２の上流側端面とを接触させた状態に配置しても良い。
【０１１９】
また上記実施形態においては、ダイス本体１側に、ベアリング部３１，３２が設けられたソリッドダイス型の押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ホールプレートに雄型ダイス（内周側ベアリング部）が設けられ、ダイス本体（ポートプレート）に雌型ダイス（外周側ベアリング部）が設けられるセミホロー型の押出ダイスにも適用することができる。
【０１２０】
また上記実施形態では、ウエルドチャンバ５１がホールプレート５に設けられた押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ウエルドチャンバをダイス本体側に形成していも良いし、ホールプレートおよびダイス本体の双方に跨がるように形成しても良い。要はウエルドチャンバは、ホールプレートおよびダイス本体の少なくともいずれか一方に設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる押出ダイス等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１：押出ダイス
１０：押出加工装置
２：ダイス本体
２２：トング部成形部
２３：トング開口部成形部
３：成形孔
３ｂ：区分け部分
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５３：ブリッジ
５５：メタルホール
６：ダミー成形部
８：半中空形材
８１：押出材料
８２：トング部
８３：トング開口部
Ａ，Ａ１〜Ａ４，Ａｍａｘ，Ａｍｉｎ：区分け部分の面積
Ｂ，Ｂ１〜Ｂ４，Ｂｍａｘ，Ｂｍｉｎ：メタルホールの面積
Ｅ：押出方向
Ｌａ：区分け線（区分け直線）
Ｘ１：軸心
Ｘ３：製品重心（成形孔の重心）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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