(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ダイスと単数又は複数個の可動ダイスとにより形成される押出し成形孔を素材の押出し加工中に前記可動ダイスを移動させて変化させることにより、可変断面押出し形材を得る可変断面押出し加工装置において、前記可動ダイスの少なくとも一つが素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動可能となされていることを特徴とする可変断面押出し加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、前記可動ダイスが一つの場合は該一つの可動ダイスを、複数個の場合は該複数個の可動ダイスのうちの少なくとも一つの可動ダイスを、素材の押出し中に素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動させることにより、可変断面押出し形材を得ることを特徴とする可変断面押出し加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、以下のステップにより可変断面押出し加工を制御することを特徴とする可変断面押出し加工制御方法。
（イ）  予め、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状から、可動ダイスの初期位置と、該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分を形成するのに必要な前記可動ダイスの移動量・移動速度とを求めておく。
（ロ）  前記可動ダイスを前記初期位置に設定し、素材の押出し加工を開始する。
（ハ）  押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスを前記（イ）のステップで求めておいた移動量と移動速度にて移動させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金などを素材として、長手方向に垂直な断面の形状が長手方向にわたって一様でなく変化するいわゆる可変断面押出し形材を得るのに用いられる、可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、押出し加工は、コンテナと称する容器内に入れた素材（ビレット）を加圧し、該素材をダイス孔を通して押し出して所定形状の押出し形材を得る方法であり、一工程で比較的複雑な断面形状の押出し形材製品を得ることができる。特に近年、環境・リサイクルの問題がクローズアップされ、こうした点からも、鉄道車両，自動車，船舶などの軽量化、高強度化及び低コストが要求される輸送機の外装構造部材として、また、同じく軽量化、高強度化及び低コストが要求される家電ＯＡ機器や各種機械部品の構造部材として、アルミニウム合金押出し形材の使用が増えてきている。
【０００３】
ところが、前記のような構造部材のほとんどは、長手方向に垂直な断面の形状、いわゆる形材断面形状が長手方向にわたって一様でないことから、押出したままの一様断面材で使用されず、押出し後に何らかの２次加工が必要となり、場合によっては複雑な２次成形や溶接がなされている。このため、加工工数が多くなって手間がかかり、前述した一工程で製品が得られてコストパフォーマンスがよいというメリットが失われているのが実情である。
【０００４】
こうしたことから、長手方向に垂直な断面の形状が長手方向にわたって一様でなく変化するいわゆる可変断面押出し形材を製造する技術の開発が進められている。
【０００５】
図１３は従来の可変断面押出し加工装置の構成を概略的に示す断面図である。同図において、５１は素材（アルミニウムビレット）、５２はコンテナ、５３はステムをそれぞれ示している。５４はコンテナ５２の端部に交換可能に固定された固定ダイスであり、５５は可動ダイスであって、素材５１の押出し方向（Ｚ方向）と直交する方向（素材押出し方向と垂直をなして交差する方向で、この例ではＸ方向）に固定ダイス５４上を摺動し移動可能となされている。５６は可動ダイス５５の駆動装置としてのシリンダであり、該シリンダ５６を制御することにより可動ダイス５５の位置決めが行われる。
【０００６】
図１４は可変断面押出し加工用のダイスのダイス孔形状を示す図であって、その（ａ）は固定ダイスのダイス孔形状の一例を示す図、その（ｂ）は可動ダイスのダイス孔形状の一例を示す図である。
【０００７】
また、図１５は図１４に示す固定ダイスと可動ダイスとによって形成される押出し成形孔（押出し断面形状）の変化の様子を示す図であって、その（ａ）は押出し初期設定時の状態を示し、その（ｂ）は可動ダイスを矢印で示すＸ方向に移動させてフラットバーの幅が最大幅となる状態を示し、その（ｃ）は可動ダイスをさらにＸ方向に移動させてフラットバーの両端に薄いフランジ部が形成され始める状態を示し、その（ｄ）は可動ダイスをさらにＸ方向に移動させてフランジ部肉厚が最大となる状態を示し、その（ｅ）は可動ダイスをさらにＸ方向に移動させてウエブ幅がひろがる広がる状態を示し、その（ｆ）はウエブ幅が最大となる状態を示している。
【０００８】
図１５は一部フランジが形成されていないＨ型材を押出し加工する例のものであり、図１３〜図１５よりわかるように、従来の可変断面押出し加工装置は、素材５１の押出し加工中に素材押出し方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に可動ダイス５５を移動させることにより、固定ダイス５４のダイス孔（開口）と可動ダイス５５のダイス孔（開口）との重なり部分として形成される押出し成形孔（押出し断面形状）を変化させて、可変断面押出し形材５０を得るようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の可変断面押出し加工装置では、可動ダイスを素材押出し方向と直交する方向（素材押出し方向と垂直をなして交差する方向）に移動させるようにしたものであるから、（１）摺動面の摩耗によって可動ダイスの寿命が短いこと、（２）押出し形材に矯正など手直しを要する曲がり変形が発生しやすいこと、（３）コンテナからの素材の流れが不安定になりやすく押出し成形の安定性が悪いこと、という問題点がある。
【００１０】
まず、可動ダイスの寿命が短いという前記（１）の問題点について説明する。コンテナ５２の端部に交換可能な固定ダイス５４を設ける装置では、コンテナ５２面と固定ダイス５４面との間に押出し加工中に素材が漏れないようにシーリングが施される。そして、可動ダイス５５を素材押出し方向と直交する方向に移動させる従来装置では、可動ダイス５５については、固定ダイス５４に作用する押出し圧力によって可動ダイス５５が押出し方向へ変位することで固定ダイス５４面と可動ダイス５５面との間が押出し方向に開き、そこから押出し加工中に素材が漏れ出すということのないようにする必要がある。そのため、可動ダイス５５には素材押出し方向と直交する方向への移動とシーリングの保持とが同時に要求されるので、可動ダイス５５の摺動面には、該ダイス５５近傍の素材を変形させる作用力の他に、相当に大きな押出しシーリング力Ｓ（図１３参照）がかかるようになされている。このため、摺動面の摩耗によって可動ダイス５５の寿命が短く、ひいては生産コストの上昇を招いている。
【００１１】
次に、押出し形材に曲がり変形が発生しやすいという前記（２）の問題点について説明する。前記図１３に示すように、固定ダイス５４における可変断面押出し形材５０の形状を最終的に規定するベアリング部Ａと、可動ダイス５５における可変断面押出し形材５０の形状を最終的に規定するベアリング部Ｂとについて見ると、同一の、素材押出し方向（Ｚ方向）と直交する面（ＸＹ平面）上に、固定ダイス５４のベアリング部Ａと可動ダイス５５のベアリング部Ｂとの両者が位置していない。つまり、押出し方向（Ｚ方向）に関してはベアリング部Ａ，Ｂの位置は一致せずにずれている。このため、可変断面押出し形材５０は、しばしば、真っ直ぐに押し出されずに図１３におけるＸ方向に曲がりのあるものになってしまう。その結果、押出し後に矯正工程に流して曲がり変形を修正することが必要となり、生産コストの上昇を招いている。
【００１２】
次に、コンテナからの素材の流れが不安定になりやすく押出し成形の安定性が悪いという前記（３）の問題点について説明する。コンテナ５２内の素材（アルミニウムビレット）５１をステム５３により前方へ押し出すいわゆる直接押出しにおいて、押出し中に可動ダイス５５を素材押出し方向と直交する方向に移動させると、押出し成形孔の近傍での素材の流れが変動するのみならず、コンテナ５２内の広範囲にわたって素材５１の流れが変動する。このようにコンテナ５２内の素材５１の流れが大きく乱されるので、押出し成形の安定性が劣り、微妙な調節制御が必要であった。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム合金などの素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、素材押出し方向より傾けた該押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにすることにより、安定した押出し成形を行えるとともに、可動ダイスの寿命の延長を図ることができ、さらには、曲がり変形がなく真っ直ぐに延びる可変断面押出し形材を得ることができるようにした、可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、固定ダイスと単数又は複数個の可動ダイスとにより形成される押出し成形孔を素材の押出し加工中に前記可動ダイスを移動させて変化させることにより、可変断面押出し形材を得る可変断面押出し加工装置において、前記可動ダイスの少なくとも一つが素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動可能となされていることを特徴とする可変断面押出し加工装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、前記可動ダイスが一つの場合は該一つの可動ダイスを、複数個の場合は該複数個の可動ダイスのうちの少なくとも一つの可動ダイスを、素材の押出し中に素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動させることにより、可変断面押出し形材を得ることを特徴とする可変断面押出し加工方法である。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、（イ）予め、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状から、可動ダイスの初期位置と、該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分を形成するのに必要な前記可動ダイスの移動量・移動速度とを求めておくこと、（ロ）前記可動ダイスを前記初期位置に設定し、素材の押出し加工を開始すること、（ハ）押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスを前記（イ）のステップで求めておいた移動量と移動速度にて移動させること、という前記（イ）〜（ハ）のステップにより可変断面押出し加工を制御することを特徴とする可変断面押出し加工制御方法である。
【００１７】
本発明による可変断面押出し加工装置及び可変断面押出し加工方法においては、可動ダイスが複数個、例えば２個よりなる場合（図７，図８参照）、素材の押出し中に２個の可動ダイスそれぞれを素材の押出し方向（Ｚ方向）より少し傾けた斜め方向（例えば図６に示すように、一方の可動ダイスは傾斜角θ＝１５°の方向、他方の可動ダイスは傾斜角θ＝−１５°の方向）に進退させると、固定ダイスと該２個の可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。また、２個の可動ダイスのうちの一方の可動ダイス（図３参照）を押出し方向より傾斜角θ（例えばθ＝１５°）傾けた斜め方向に進退させるとともに他方の可動ダイス（図４参照）を押出し方向に進退させることにより、固定ダイスと該２個の可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。また同様に、可動ダイスが単数よりなる場合、該可動ダイスを押出し方向より傾けた斜め方向に進退させることにより、固定ダイスと該可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。
【００１８】
このように本発明では、従来と違って、素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにしたものであるから、可動ダイスと固定ダイスとの間が開くようなことがないので、可動ダイスに押出しシーリング力をかける必要がない。これによって、可動ダイス移動時の固定ダイス面との摺動による摩耗の度合いが大幅に緩和されて、従来に比べて可動ダイスの寿命を延ばすことができる。
【００１９】
また本発明では、同一の、素材押出し方向（Ｚ方向）と直交する面（ＸＹ平面）上に、複数個の可動ダイスの各々のベアリング部が位置する状態を保持しながら、該各可動ダイスを移動させることができる。これによって、可変断面押出し形材は真っ直ぐに押出し成形されて、可動ダイスの移動に起因する曲がりの発生を抑制することができる。
【００２０】
さらに本発明では、素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させて押出し成形孔を変化させるようにしたので、押出し成形孔の変化に伴う、つまり可動ダイスの移動に伴うコンテナ内の素材の流れの変動は、間接押出し法の場合の原理と同様で、押出し成形孔の近傍にとどめられることになる。よって、押出し中に可動ダイスを移動させても、素材の流れは安定している。
【００２１】
なお、可動ダイスを移動させる際の前記傾斜角θについては、本発明においては可動ダイスの移動制御と傾斜角θとを組み合わせて、可変断面押出し形材の断面形状変化部分を形成するものであるから、形材製品の断面形状変化部分の形態によって特に傾斜角θが制約されるものではなく、可動ダイスが素材押出し方向（Ｚ方向）より傾けた斜め方向に摺動自在に挿入される固定ダイスによって所要の傾斜角θを構成できさえすれば、傾斜角θは自由に決めることができる。しかしながら、実用可能な前記固定ダイスの寸法形状（傾斜角θを構成するための高さと幅）を考慮すると、前記傾斜角θについては、θ≦６０°とすることがよい。
【００２２】
また、本発明による可変断面押出し加工制御方法によれば、可変断面押出し形材を得るに際し、断面形状変化部分に対応して適切に可動ダイスを移動させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による可変断面押出し加工装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【００２４】
図１において、１は素材であるアルミニウムビレット、２はコンテナ、３はステムをそれぞれ示している。１０は固定ダイスで、コンテナ２の端部に固定ダイスホルダー４にて固定されている。１１は固定ダイス１０の後述するダイス孔部内を素材１の押出し方向（Ｚ方向）より傾けた斜め方向に摺動自在に移動しうる後述する一方の可動ダイス、１２は該固定ダイス１０のダイス孔部内を押出し方向（Ｚ方向）に摺動自在に移動しうる後述する他方の可動ダイスである。６は可動ダイスホルダー５Ａを介して一方の可動ダイス１１を移動させる駆動装置としての第１のシリンダ、７は可動ダイスホルダー５Ｂを介して他方の可動ダイス１２を移動させる駆動装置としての第２のシリンダである。
【００２５】
図２は図１における固定ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。図３は図１における一方の可動ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。また、図４は図１における他方の可動ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＣＣ線断面図である。
【００２６】
前記の固定ダイス１０と可動ダイス１１，１２は、本例ではウエブ幅可変のＨ型形材のものである。固定ダイス１０には、図２に示すように、傾斜孔部１０１及び垂直孔部１０２と、この両者１０１，１０２を連通するウエブ形成用孔部１０３とが設けられている。そして、傾斜孔部１０１及び垂直孔部１０２は、該孔部１０１，１０２同士の間隔（Ｘ方向距離）が本例ではコンテナ２側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられており、この傾斜孔部１０１及び垂直孔部１０２によってテーパ孔部が構成されている。すなわち、ＸＹ断面が矩形をなし、素材押出し方向（Ｚ方向）に延びる垂直孔部１０２と、ＸＹ断面が矩形をなすとともに、平行をなして対向する一対の傾斜面１０１ａ，１０１ａを持ち、素材押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角θ（本例ではθ＝１５°）傾けた斜め方向に延びる傾斜孔部１０１と、この両者を連通するウエブ形成用孔部１０３とが設けられている。
【００２７】
次に、可動ダイス１１，１２について説明する。一方の可動ダイス１１は、図３に示すように、ＸＹ断面が「倒Ｔ字形」をなして素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部１１１を有するとともに、前記固定ダイス１０の傾斜面１０１ａ，１０１ａに対応した傾斜面１１２，１１２を持っている。この一方の可動ダイス１１が、固定ダイス１０の傾斜孔部１０１内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向（Ｚ方向）より少し傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部１０１内を進退移動されるようになっている。また、他方の可動ダイス１２は、図４に示すように、ＸＹ断面が「倒Ｔ字形」をなして素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部１２１を有しており、固定ダイス１０の垂直孔部１０２内にこれと摺動可能に挿入され、素材押出し方向に延びる該垂直孔部１０２内を進退移動されるようになっている。
【００２８】
このように、固定ダイス１０と可動ダイス１１，１２とによるその開口の重なり部分としてＨ字形の押出し成形孔が形成され、可動ダイス１１，１２を進退移動させることにより該押出し成形孔の断面を可変とすることができ、本実施形態ではウエブ幅を可変とすることができるようになっている。
【００２９】
次に、このように構成された図１に示す可変断面押出し加工装置を用いて可変断面押出し形材を押出し加工する方法について可動ダイスの移動を中心に説明する。図５は本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材を示す図である。
【００３０】
まず、図５における（ａ）〜（ｂ）の部分について説明する。前記の図１は押出し時の可動ダイス１１，１２の初期設定位置を示し、第１のシリンダ６により一方の可動ダイス１１を固定ダイス１０の傾斜孔部１０１の孔部出口端に位置決めするとともに、第２のシリンダ７により他方の可動ダイス１２を固定ダイス１０の垂直孔部１０２の孔部出口端に位置決めする。この可動ダイス位置にて押出しが開始され、該設定位置が所定期間維持されて、図５の（ａ）〜（ｂ）の部分に示すように、ウエブの幅が最大幅Ｗ１で幅一定の状態のＨ型形材部分が所定長さ押し出される。
【００３１】
次に、図５における（ｂ）〜（ｃ）の部分について説明する。押出し成形が図５における（ｂ）の部分に達すると、第１のシリンダ６のピストンロッドを伸長して、傾斜孔部１０１内の可動ダイス１１を傾斜孔部１０１入口の側に向かって所定速度で前進移動させるとともに、第２のシリンダ７のピストンロッドを伸長して、垂直孔部１０２内の可動ダイス１２を垂直孔部１０２入口の側に向かって所定速度で前進移動させる。このとき、シリンダ６，７のピストンロッド速度を制御することにより、同一の、押出し方向（Ｚ方向）と直交する面（ＸＹ平面）上に、一方の可動ダイス１１のベアリング部と他方の可動ダイス１２のベアリング部とを位置させる状態を保持しながら、可動ダイス１１，１２を前進移動するようになしてある。そして、ウエブの幅が徐々に狭められ行き、図５における（ｃ）に示すように、ウエブの幅がＷ２（＜Ｗ１）になると、可動ダイス１１，１２の前進移動が停止される。これにより、図５における（ｂ）〜（ｃ）の部分に示すように、ウエブの幅がＷ１からＷ２へと徐々に狭められた状態のＨ型形材部分が所定長さ押し出される。
【００３２】
次いで、図５における（ｃ）〜（ｄ）の部分について説明する。押出し成形が図５における（ｃ）の部分に達して可動ダイス１１，１２の前進移動が停止されると、このときの可動ダイス１１，１２の位置が保持された状態で、押出しが所定期間進行される。これにより、図５の（ｃ）〜（ｄ）の部分に示すように、ウエブの幅がＷ２で幅一定の状態のＨ型形材部分が所定長さ押し出される。
【００３３】
次に、図５における（ｄ）〜（ｅ）の部分について説明する。押出し成形が図５における（ｄ）の部分に達すると、第１のシリンダ６のピストンロッドを縮めて、傾斜孔部１０１内の可動ダイス１１を傾斜孔部１０１出口の側に向かって所定速度で後退移動させるとともに、第２のシリンダ７のピストンロッドを縮めて、垂直孔部１０２内の可動ダイス１２を垂直孔部１０２出口の側に向かって所定速度で後退移動させる。このとき、シリンダ６，７のピストンロッド速度を制御することにより、同一の、押出し方向（Ｚ方向）と直交する面（ＸＹ平面）上に、一方の可動ダイス１１のベアリング部と他方の可動ダイス１２のベアリング部とを位置させる状態を保持しながら、可動ダイス１１，１２を後退移動するようになしてある。そして、ウエブの幅が徐々に拡げられて行き、図５における（ｅ）に示すように、ウエブの幅がこの例では前記最大幅Ｗ１になると、可動ダイス１１，１２の後退移動が停止される。これにより、図５における（ｄ）〜（ｅ）の部分に示すように、ウエブの幅がＷ２からＷ１へと徐々に拡げられた状態のＨ型形材部分が所定長さ押し出される。
【００３４】
そして終わりに、図５における（ｅ）〜（ｆ）の部分について説明する。押出し成形が図５における（ｅ）の部分に達して可動ダイス１１，１２の後退移動が停止されると、このときの可動ダイス１１，１２の位置が保持された状態で、押出しが所定期間進行されから、押出しが完了する。これにより、図５の（ｅ）〜（ｆ）の部分に示すように、ウエブの幅がＷ１で幅一定の状態のＨ型形材部分が所定長さ押し出される。このようにして、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材を得ることができる。
【００３５】
次に、固定ダイス及び可動ダイスの他の実施形態について説明する。図６は本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。図７は図６の固定ダイスと組み合わせて用いられる一方の可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。また、図８は図６の固定ダイスと組み合わせて用いられる他方の可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＣＣ線断面図である。
【００３６】
この固定ダイス２０及び可動ダイス２１，２２は、ウエブ幅可変のＨ型形材のものであり、前記固定ダイス１０及び可動ダイス１１，１２との相違点は、可動ダイス２１，２２の両方を押出し方向より傾けた斜め方向に移動させるようにした点にある。
【００３７】
まず、固定ダイス２０には、図６に示すように、２つの傾斜孔部２０１，２０２とこの両者を連通するウエブ形成用孔部２０３とが設けられている。そして、２つの傾斜孔部２０１，２０２は、その孔部２０１，２０２同士の間隔（Ｘ方向距離）が本例ではコンテナ２側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられており、この２つの傾斜孔部２０１，２０２によってテーパ孔部が構成されている。すなわち、ＸＹ断面が矩形をなし、平行をなして対向する一対の傾斜面２０１ａ，２０１ａを持ち、素材押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角θ（本例ではθ＝１５°）傾けた斜め方向に延びる一方の傾斜孔部２０１と、同じくＸＹ断面が矩形をなし、平行をなして対向する一対の傾斜面２０２ａ，２０２ａを持ち、素材押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角−θ（本例では−θ＝−１５°）傾けた斜め方向に延びる他方の傾斜孔部２０２と、この両者を連通するウエブ形成用孔部２０３とが設けられている。
【００３８】
次に、可動ダイス２１，２２について説明する。一方の可動ダイス２１は、図７に示すように、ＸＹ断面が「倒Ｔ字形」をなして素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部２１１を有するとともに、前記固定ダイス２０の傾斜面２０１ａ，２０１ａに対応した傾斜面２１２，２１２を持っている。この一方の可動ダイス２１が、固定ダイス２０の傾斜孔部２０１内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角θにて傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部２０１内を進退移動されるようになっている。また、同様にして他方の可動ダイス２２は、図８に示すように、ＸＹ断面が「倒Ｔ字形」をなして素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部２２１を有するとともに、前記固定ダイス２０の傾斜面２０２ａ，２０２ａに対応した傾斜面２２２，２２２を持っている。この他方の可動ダイス２２が、固定ダイス２０の傾斜孔部２０２内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角−θにて傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部２０２内を進退移動されるようになっている。
【００３９】
このように構成される固定ダイス２０及び可動ダイス２１，２２を有する可変断面押出し加工装置によると、素材の押出し中に、一方の可動ダイス２１を押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角θ（本例ではθ＝１５°）傾けた斜め方向に移動させるとともに、他方の可動ダイス２２を押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角−θ（本例では−θ＝−１５°）傾けた斜め方向に移動させることにより、例えば、図９に示すように、左右対称をなしてウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材を得ることができる。
【００４０】
図１０は本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。図１１は図１０の固定ダイスと組み合わせて用いられる可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
【００４１】
この固定ダイス３０及び可動ダイス３１は、ウエブ幅可変のＨ型形材のものであり、可動ダイス３１が一つである点に特徴がある。
【００４２】
まず、固定ダイス３０には、図１０に示すように、傾斜孔部３０１及びフランジ形成用孔部３０２と、この両者３０１，３０２を連通するウエブ形成用孔部３０３とが設けられている。そして、傾斜孔部３０１及びフランジ形成用孔部３０２は、該孔部３０１，３０２同士の間隔（Ｘ方向距離）が本例ではコンテナ２側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられている。すなわち、ＸＹ断面が矩形をなし、素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ形成用孔部３０２と、ＸＹ断面が矩形をなすとともに、平行をなして対向する一対の傾斜面３０１ａ，３０１ａを持ち、素材押出し方向（Ｚ方向）より傾斜角θ（本例ではθ＝１５°）傾けた斜め方向に延びる傾斜孔部３０１と、この両者を連通するウエブ形成用孔部３０３とが設けられている。
【００４３】
次に、可動ダイス３１について説明する。可動ダイス３１は、図１１に示すように、ＸＹ断面が「倒Ｔ字形」をなして素材押出し方向（Ｚ方向）に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部３１１を有するとともに、前記固定ダイス３０の傾斜面３０１ａ，３０１ａに対応した傾斜面３１２，３１２を持っている。この可動ダイス３１が、固定ダイス３０の傾斜孔部３０１内に挿入され、両傾斜面３０１ａ，３０１ａと３１２，３１２は互いに接触して摺動し、押出し方向（Ｚ方向）より少し傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部３０１内を進退移動されるようになっている。
【００４４】
このように、固定ダイス３０と可動ダイス３１とによるその開口の重なり部分としてＨ字形の押出し成形孔が形成され、可動ダイス３１を進退移動させることにより該押出し成形孔の断面を可変とすることができ、前記図５に示すような、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材を得ることができる。ただし、この可動ダイス３０を進退移動させる場合、可動ダイスが複数個の場合とは違って、同一の、押出し方向（Ｚ方向）と直交する面（ＸＹ平面）上に、固定ダイス３０によるベアリング部と可動ダイス３１のベアリング部とを位置させることはできない。このため、可動ダイス３１の移動に起因する曲がりの発生をなくす点において改善の余地を残している。
【００４５】
次に、図１に示す可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、可動ダイスに関しどのような制御を行うかについて説明する。図１２は本発明による可変断面押出し加工制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００４６】
まず、予め、押出し加工すべき成形対象の可変断面押出し形材の寸法形状に基づいて、押出し加工開始時における可動ダイスの初期位置、各断面形状変化部分における可動ダイスの移動量・移動速度を求めておく（ステップＳ１）。例えば前記図５の例では、第１の断面形状変化部分（ｂ）〜（ｃ）における可動ダイスの移動量・移動速度と、第２の断面形状変化部分（ｄ）〜（ｅ）における可動ダイスの移動量・移動速度とを計算により求めておく。しかる後、可動ダイスを初期位置に設定し（ステップＳ２）、押出し加工を開始する（ステップＳ３）。図５の例では、押出し加工が開始されると、位置（ａ）を先端とするＨ型形材部分が押し出される。
【００４７】
そして、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したか否かが判定される（ステップＳ４）。図５の例では、第１の断面形状変化部分（ｂ）〜（ｃ）における開始位置（ｂ）に達したか否かが判定される。ここで、該開始位置に到達していない場合（ステップＳ４でＮＯ）には、ステップＳ６で可動ダイスを移動させることなく押出し加工が続行される。開始位置に到達した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）には、ステップＳ５に進み、可動ダイスを該断面形状変化部分についてステップＳ１で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。図５の例では、開始位置（ｂ）に達した場合には、ステップＳ５において、可動ダイスを該第１の断面形状変化部分（ｂ）〜（ｃ）についてステップＳ１で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。このステップＳ５を実行することで第１の断面形状変化部分（ｂ）〜（ｃ）が押し出される。そして、可動ダイスを移動させることなく押出し加工を続行し（ステップＳ６）、次にステップＳ７で押出し加工終了か否かが判定されて、ここで押出し加工終了でない場合（ステップＳ７でＮＯ）にはステップＳ４に戻ることになる。なお、ステップＳ７の押出し加工終了については、押出し加工している可変断面押出し形材の長手方向長さを検出すること、あるいはダイス出側において素材が押し出された量（形材成形量）を検出すること、などにより判断することができる。
【００４８】
このようにしてステップＳ４〜ステップＳ７が繰り返される。したがって、押し出し中の形材が次の断面形状変化部分の開始位置に到達した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）には、ステップＳ５に進み、可動ダイスを該次の断面形状変化部分についてステップＳ１で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。図５の例では、第２の断面形状変化部分（ｄ）〜（ｅ）における開始位置（ｄ）に達した場合には、ステップＳ５において、可動ダイスを該断面形状変化部分（ｄ）〜（ｅ）についてステップＳ１で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。このように、押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスはステップＳ１で予め求めておいた移動量と移動速度にて移動制御される。
【００４９】
このような可動ダイスの移動制御を行う装置は、可動ダイスを駆動するシリンダを制御するための制御弁などを持つシリンダ制御部と、このシリンダ制御部にシリンダによる可動ダイスの駆動とその移動量・移動速度を指令する信号を与えるコンピュータとにより構成されている。このコンピュータは、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報が入力されると、その寸法形状に基づいて該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分における可動ダイスの移動量・移動速度を算出し、これらをメモリに格納するようになっている。
【００５０】
また、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したこと、つまり可動ダイスを移動させるタイミングについては、例えば、ダイス出側において素材が押し出された量（形材成形量）を検出する手段を設置し、一方、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報から、該可変断面押出し形材の長手方向における寸法位置と前記形材成形量との対応関係を予め求めてメモリに格納しておく。そして、コンピュータは、押出し加工開始後、前記検出手段から入力される形材成形量情報と予め求めておいた前記対応関係とから、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したこと、つまり可動ダイスを移動させるタイミングになったことを認識することができる。あるいは、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報とその押出し速度とから、押出し加工開始からの経過時間により、可動ダイスを移動させるタイミングを知るように構成してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法によると、アルミニウム合金などの素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、従来と違って素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにしたものであるから、安定した押出し成形を行えるとともに、可動ダイスの寿命の延長を図ることができ、さらには、可動ダイスが複数個より構成されるものでは曲がり変形がなく真っ直ぐに延びる可変断面押出し形材を得ることができ、これによって従来に比べて、生産コストを下げるとともに、製品品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による可変断面押出し加工装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１における固定ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。
【図３】図１における一方の可動ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
【図４】図１における他方の可動ダイスを示す図であって、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＣＣ線断面図である。
【図５】本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材を示す図である。
【図６】本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。
【図７】図６の固定ダイスと組み合わせて用いられる一方の可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
【図８】図６の固定ダイスと組み合わせて用いられる他方の可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＣＣ線断面図である。
【図９】本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、左右対称をなしてウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製Ｈ型形材の要部を示す図である。
【図１０】本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図である。
【図１１】図１０の固定ダイスと組み合わせて用いられる可動ダイスを示す図で、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
【図１２】本発明による可変断面押出し加工制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】従来の可変断面押出し加工装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１４】可変断面押出し加工用のダイスのダイス孔形状を示す図であって、その（ａ）は固定ダイスのダイス孔形状の一例を示す図、その（ｂ）は可動ダイスのダイス孔形状の一例を示す図である
【図１５】図１４に示す固定ダイスと可動ダイスとによって形成される押出し成形孔（押出し断面形状）の変化の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…素材（アルミニウムビレット）  ２…コンテナ  ３…ステム  ４…固定ダイスホルダー  ５Ａ，５Ｂ…可動ダイスホルダー  ６…第１のシリンダ  ７…第２のシリンダ  １０…固定ダイス  １０１…傾斜孔部  １０１ａ…傾斜面  １０２…垂直孔部  １０３…ウエブ形成用孔部  １１…可動ダイス  １１１…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部  １１２…傾斜面  １２…可動ダイス  １２１…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部  ２０…固定ダイス  ２０１…傾斜孔部  ２０１ａ…傾斜面  ２０２…傾斜孔部  ２０２ａ…傾斜面  ２０３…ウエブ形成用孔部  ２１…可動ダイス  ２１１…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部  ２１２…傾斜面２２…可動ダイス  ２２１…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部  ２２２…傾斜面  ３０…固定ダイス  ３０１…傾斜孔部  ３０１ａ…傾斜面  ３０２…フランジ形成用孔部  ３０３…ウエブ形成用孔部  ３１…可動ダイス  ３１１…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部  ３１２…傾斜面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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