(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出方向と交差する方向に貫通する開口部または交差する方向に所定の深さを有する凹部が形成された部材を押出成形する可変断面押出用ダイスであって、
成形材の押出方向に積層状に配設される第１のダイスと第２のダイスとを備えてなり、上記第１のダイスには、成形体の中実部を形成する第１のダイス孔と、この第１のダイス孔の端部から分岐して当該第１のダイス孔から離間する方向に延出し、上記成形体の開口部または凹部を間に挟む周壁部を形成する複数条の第２のダイス孔とが穿設されるとともに、上記第２のダイスには、上記複数条の第２のダイス孔に跨がる長さ寸法を有する連通ダイス孔が穿設され、かつ上記第１のダイスと第２のダイスとは、上記連通ダイス孔が上記第１のダイス孔または上記第２のダイス孔と互いに連通して上記成形材の押出孔を形成するように、上記第１のダイス孔から第２のダイス孔に至る方向に、相対的に往復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のダイス孔および連通ダイス孔の少なくとも一方は、上記第１のダイスと第２のダイスとの相対移動方向と直交する方向に延びる長方形状に形成されており、かつ上記第２のダイス孔は、上記第１のダイス孔の両端部から上記相対移動方向と平行に延出するように形成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】
請求項１または２に記載の可変断面押出用ダイスを用いて、上記第１のダイスおよび第２のダイスによって形成される上記押出孔に向けて成形材を押出すとともに、これと並行して上記第１のダイスおよび第２のダイスを上記第１のダイス孔および第２のダイス孔の延在方向に相対移動させて、上記第１のダイス孔と上記連通ダイス孔とを連通させることによって中実部を押出す工程と、上記複数条の第２のダイス孔と上記連通ダイス孔とを連通させることによって上記中実部に連続する複数の周壁部を押出す工程とを行なうことにより、上記押出方向と交差する方向に貫通する開口部を有する部材を押出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４】
上記第２のダイスを固定し、上記第１のダイスを上記延在方向に移動させることを特徴とする請求項３に記載の可変断面押出成形方法。
【請求項５】
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３または４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、特に押出方向と交差する方向に貫通する開口部が形成された成形品を押出加工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】
従来より、アルミニウムやアルミニウム合金製の各種構造部材や管材を製造する方法として、素材となるアルミニウム等の融点が低いことを利用した押出成形方法が採用されている。この押出成形方法は、コンテナの先端部に上記構成部材の断面形状を有する押出孔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押出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、押出用ダイスの孔部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。
ところで、このような押出形成方法によって成形された構成部材にあっては、長手方向に向けて一定の断面形状、換言すれば一定の断面二次モーメントを有するために、作用する力に対して必要以上の寸法および強度を有する部分が発生し、よって成形材料が無駄になって不経済であるとともに、当該構成部材の設置スペースのコンパクト化および軽量化を妨げるという問題点があった。
【０００３】
そこで、このような問題点を解決する従来の押出用ダイスとして、例えばＷＯ９３／００１８３号公報に見られるようなものが提案されている。
図９は、上記公報に開示された可変断面押出用ダイスを示すもので、コンテナ１内に収納した加熱した素材（ビレット）２を図中右方のステムによってダイス３の押出孔４から押し出すに際して、押出孔４内に押圧部材５と油圧シリンダ６とからなるダイス断面可変装置を設け、上記油圧シリンダ６を適宜駆動して押圧部材５を進退させることにより、図１０に示すような長手方向に断面形状が連続的に変化する中実状の構成部材７を成形するようにしたものである。
このような可変断面押出用ダイスによれば、長手方向に断面形状が変化する構成部材７を成形することができるために、受ける力の分布に合せた合理的な断面形状の構成部材を成形することができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の可変断面押出用ダイスにあっては、上述したように外形寸法は変化させることはできるものの、得られた構成部材７は中実部材であるために、さらに軽量化のために図１０に点線で示すような中抜きの開口部８を形成したいような場合には、別途上記開口部８を穿設するための加工が必要になるという欠点があった。
このように、従来のこの種の可変断面押出用ダイスにあっては、一般に成形材の押出方向に向けてその外形寸法を変化させることはできるものの、押出成形時に、当該成形体に上記押出方向と直交する方向に開口部を形成することは不可能であるために、より複雑な各種形状の成形体を押出しすることができないという課題があり、その解決が強く望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記従来の可変断面押出用ダイスが有する課題を有効に解決すべくなされたもので、押出成形時に、成形体に押出方向と直交する方向に開口部を形成することができ、よって複雑な形状の部材を自由に押出成形することが可能となる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は、成形材の押出方向に積層状に配設される第１のダイスと第２のダイスとを備えてなり、上記第１のダイスには、成形体の中実部を形成する第１のダイス孔と、この第１のダイス孔の端部から分岐して当該第１のダイス孔から離間する方向に延出し、成形体の開口部または凹部を間に挟む周壁部を形成する複数条の第２のダイス孔とが穿設されるとともに、上記第２のダイスには、複数条の第２のダイス孔に跨がる長さ寸法を有する連通ダイス孔が穿設され、かつ上記第１のダイスと第２のダイスとは、上記連通ダイス孔が第１のダイス孔または上記第２のダイス孔と互いに連通して成形材の押出孔を形成するように、上記第１のダイス孔から第２のダイス孔に至る方向に、相対的に往復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。
【０００７】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の第１のダイス孔および連通ダイス孔の少なくとも一方は、上記第１のダイスと第２のダイスとの相対移動方向と直交する方向に延びる長方形状に形成されており、かつ上記第２のダイス孔は、第１のダイス孔の両端部から上記相対移動方向と平行に延出するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
次いで、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の可変断面押出用ダイスを用いて、第１のダイスおよび第２のダイスによって形成される押出孔に向けて成形材を押出すとともに、これと並行して上記第１のダイスおよび第２のダイスを第１のダイス孔および第２のダイス孔の延在方向に相対移動させて、上記第１のダイス孔と連通ダイス孔とを連通させることによって中実部を押出す工程と、上記複数条の第２のダイス孔と連通ダイス孔とを連通させることによって上記中実部に連続する複数の周壁部を押出す工程とを行なうことにより、押出方向と交差する方向に貫通する開口部を有する部材を押出成形することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、上記第２のダイスを固定し、上記第１のダイスを上記延在方向に移動させることを特徴とするものであり、さらに請求項５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。
【００１０】
請求項１または２に記載の可変断面押出用ダイスおよびこれを用いた請求項３〜５のいずれかに記載の可変断面押出成形方法によれば、成形材の押出方向に積層状に配設された第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押出すとともに、これと並行して上記第１のダイスおよび第２のダイスを第１のダイス孔および第２のダイス孔の延在方向に相対移動させ、上記第１のダイス孔と連通ダイス孔との連通部によって形成される押出孔により中実部を成形し、複数条の第２のダイス孔と連通ダイス孔との連通部によって形成される複数の押出孔により、上記中実部に連続する複数の周壁部を押出すことにより、押出方向と交差する方向に貫通する開口部または第２のダイス孔の移動範囲を調節することにより交差する方向に所定の深さを有する凹部を有する部材が押出成形される。
これを換言すれば、押出方向に向けて上記第１のダイス孔および第２のダイス孔の形状を、相対移動方向と直交する線に対して線対称に折返した形状であって、かつ相対移動速度に対応して伸縮された形状の成形体が順次連結されて連続的に押出成形されることになる。
【００１１】
この際に、特に請求項２に記載の可変断面押出用ダイスを用いた場合には、第１のダイス孔および連通ダイス孔とによって形成される押出孔により、平板状の中実部が形成され、上記第１のダイスと第２のダイスとを相対移動させて第２のダイス孔と連通ダイス孔とによって複数の押出孔を形成した位置においては、当該複数の押出孔間に押出方向と交差する方向に開口する方形状の開口部が形成される。したがって、このダイスによれば、所定位置に中抜きの開口部が形成された平板部材や、梯子状の部材を押出成形することが可能になる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の押出成形方法を用いれば、第２のダイスを固定して第１のダイスを第１のダイス孔および第２のダイス孔の延在方向に移動させているので、成形体の押出軸線が変化することがなく、よって取り出しローラの配置等が容易になる。
したがって、請求項３〜４のいずれかに記載の可変断面押出成形方法は、特に請求項５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各種の構成部材を押出成形する際に用いて顕著な効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明に係る可変断面押出用ダイスの第一の実施形態を示すものである。
この押出用ダイスは、図５に示すような平板状で、かつ所望の位置に押出方向と直交する方向に開口部１０ａ…が形成された成形体１０を押出すためのものであって、図１に示す第１のダイス１１と、図２に示す第２のダイス１２とから構成されたものである。
第１のダイス１１には、成形体１０の開口部１０ａが形成されていない中実部１０ｂを形成するための長方形状の第１のダイス孔１３と、この第１のダイス孔１３の両端部からそれぞれ直角に分岐して第１のダイス孔１３から離間する方向に延出する第２のダイス孔１４、１４とが穿設されている。ちなみに、上記第２のダイス孔１４、１４は、それぞれ成形体１０の開口部１０ａを間に挟む周壁部１０ｃを形成するためのものである。
【００１４】
他方、第２のダイス１２には、長方形状の連通ダイス孔１５が穿設されており、この連通ダイス孔１５の長さ寸法は、第２のダイス孔１４、１４に跨がる寸法に設定されている。
そして、これら上記第１のダイス１１と第２のダイス１２とは、図３および図４に示すように、成形材の押出方向に積層状に配設されるとともに、第２のダイス１２が固定され、かつ第１のダイス１１がその第１のダイス孔１３または第２のダイス孔１４、１４と上記連通ダイス孔１５とが互いに連通して成形材の押出孔１６、１７を形成するように、上記第１のダイス孔１３から第２のダイス孔１４に至る方向に、往復移動自在に設けられている。
【００１５】
次いで、図３〜図５に基づいて、上記構成からなる可変断面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第一の実施形態について説明する。
先ず、図示されないコンテナの先端部に第２のダイス１２を固定するとともに、第１のダイス１１を上記第２のダイス１２に対して上記第１のダイス孔１３から第２のダイス孔１４に至る方向に往復移動自在に配設するとともに、上記コンテナ内に加熱したアルミニウムまたはアルミニウム合金のビレットを挿入する。
次いで、図３に示すように、第１のダイス１１の位置を、その第１のダイス孔１３が第２のダイスの連通ダイス孔１５と連通するように調整して、上記ビレットを加圧機（ステム）によって上記押出用ダイス側に押圧することにより、第１のダイス孔１３と連通ダイス孔１５との連通部によって形成される押出孔１６から押し出す。これにより、図５に示した成形体１０の中実部１０ｂが成形される。ちなみに、成形体１０の厚さ寸法Ｔは、連通ダイス孔１５の幅寸法になる。
【００１６】
次に、図４に示すように、第１のダイス１１を矢印方向に移動させて、その第２のダイス孔１４と連通ダイス孔１５とを連通させ、形成された２つの押出孔１７、１７から成形材を押出す。これにより、成形体１０の上記中実部１０ｂに連続して開口部１０ａを間に挟む２の周壁部１０ｃ、１０ｃが押出成形される。
そして、以上の工程を適宜押出長さ毎に繰り返すことにより、図５に示すような所望の位置に開口部１０ａが形成された成形体１０が押出成形される。なお、上記成形体１０においては、連通ダイス孔１５の移動速度に対応して、開口部１０ａの側壁１０ｄはテーパー面になり、図中前方の開口部面積が後方の開口部面積よりも大きく形成される。
【００１７】
このように、第１のダイス１１および第２のダイス１２からなる可変断面押出用ダイス、およびこれを用いた可変断面押出成形方法によれば、成形材の押出方向に積層状に配設された第１のダイス１１および第２のダイス１２に向けて成形材を押出すとともに、これと並行して第１のダイス１１を、第１のダイス孔１３と第２のダイス孔１４との間を移動させることにより、第１のダイス孔１３と連通ダイス孔１５との連通部によって形成される押出孔１６により中実部１０ｂを成形し、２本の第２のダイス孔１４と連通ダイス孔１５とによって形成される２つの押出孔１７、１７により、上記中実部１０ｂに連続する２つの周壁部１０ｃ、１０ｃを押出すことができるため、容易に押出方向と交差する方向に貫通する開口部１０ａを有する平板状の成形体１０を押出成形することができる。
【００１８】
この際に、第２のダイス１２を固定して第１のダイス１１を第１のダイス孔１３と第２のダイス孔１４との間を移動させているので、成形体１０の押出軸線が変化することがなく、よって取り出しローラの配置等が容易になるといった効果が得られる。
なお、上記第１のダイス１１および第２のダイス１２によれば、第２のダイス孔１４の幅寸法ｔおよび第２のダイス孔１４、１４間の離間寸法Ｗ1 を適宜選択することにより、成形体１０の開口部１０ａの縦寸法Ｗ1 および開口部１０ａから上下縁部までの長さ寸法ｔを自由に設定することができ、また開口部１０ａの横寸法Ｗ2 については、第１のダイス１１を第２のダイス孔１４から第１のダイス孔１３へ移動させる速度を適宜設定することによって、自由に調整することができる。また、上記第１のダイス１１をＥ字状に形成すれば、成形体の幅方向に複数の開口部が形成された成形体を押出成形することが可能である。
さらに、上述した実施形態においては、所望の位置に開口部１０ａが形成された平板状の成形体１０を押出成形した場合についてのみ説明したが、上記第１のダイス１１および第２のダイス１２によれば、第２のダイス孔１４の幅寸法ｔを小さくし、第２のダイス１４、１４間の離間寸法Ｗ1 を大きく設定することにより、同様の方法により、図６に示すような周壁部１８ｃ間に開口部１８ａが形成され、さらに開口部１８ａ間に中実部１８ｂが形成された梯子状の成形体１８を押出成形することもできる。
【００１９】
（実施の形態２）
図７は、本発明に係る可変断面押出用ダイスの第二の実施形態における押出孔および連通ダイス孔の形状を示すものである。
この押出用ダイスは、図８に示すような、複数のリング状部２０（図ではその内の一つのみを示す）が連結部（中実部）２１によって連結された形状の成形体２２を押出成形するためのもので、この押出用ダイスにおいては、第１のダイスに、成形体２２の連結部２１を形成するための方形状のダイス孔２４ａと、このダイス孔２４ａに連続してリング状部２０の中実部２０ａを形成するための湾曲したダイス孔２４ｂとからなる第１のダイス孔２４と、この第１のダイス孔２４におけるダイス孔２４ｂの両端部からそれぞれ円弧状に分岐して第１のダイス２４から離間する方向に延出する第２のダイス孔２５、２５とが穿設されている。そして、上記第２のダイス孔２５、２５は、それぞれ成形体２２のリング状部２０における周壁部２０ｂを形成するためのものである。
【００２０】
他方、第２のダイスには、長方形状の連通ダイス孔２６が穿設されており、この連通ダイス孔２６の長さ寸法は、第２のダイス孔２５、２５に跨がる寸法に設定されている。
そして、これら上記第１のダイスと第２のダイスとは、成形材の押出方向に積層状に配設されるとともに、第２のダイスが固定され、かつ第１のダイスがその第１のダイス孔２４または第２のダイス孔２５、２５と上記連通ダイス孔２６とが互いに連通して成形材の押出孔２７ａ、２７ｂ、２８を形成するように、上記第１のダイス孔２４から第２のダイス孔２５に至る方向に、往復移動自在に設けられている。
【００２１】
次いで、図７に基づいて、上記構成からなる可変断面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第二の実施形態について説明する。
第一の実施形態と同様にして、図示されないコンテナの先端部に第２のダイスを固定するとともに、第１のダイスを上記第２のダイスに対して上記第１のダイス孔２４から第２のダイス孔２５に至る方向に往復移動自在に配設するとともに、上記コンテナ内に加熱したアルミニウムまたはアルミニウム合金のビレットを挿入する。次いで、第１のダイス１１の位置を、図中左方に点線で示すように、その第１のダイス孔２４のダイス孔２４ａが第２のダイスの連通ダイス孔２６と連通するように調整して、上記ビレットを押出用ダイス側に押圧することにより、ダイス孔２４ａと連通ダイス孔２６との連通部によって形成される押出孔２７ａから押し出す。これにより、図８に示した成形体２２の連結部（中実部）２１が成形される。
【００２２】
次に、第１のダイスを矢印方向に移動させて、図中中央に点線で示すように、そのダイス孔２４ｂと連通ダイス孔２６とを連通させ、形成された押出孔２７ｂから成形材を押出す。これにより、成形体２２の上記連結部２１に連続してリング状部２０に至る中実部２０ａが押出成形される。そこで、さらに第１のダイスを図中矢印方向に移動させて、第２のダイス孔２５を連通ダイス孔２６と連通させて、共通する押出孔２８、２８から成形材を押出すことにより、リング状部２０の開口部を間に挟む２の周壁部２０ｂ、２０ｂが押出成形される。
そして、再び第１のダイスを、矢印と逆の方向に移動させるとともに、以上の工程を適宜押出長さ毎に繰り返すことにより、図８に示すような所望の位置にリング状部２０が形成された成形体２２が押出成形される。すなわち、押出方向に向けて上記第１のダイス孔２４および第２のダイス孔２５の形状を、相対移動方向と直交する線Ｌに対して線対称に折返した形状であって、かつ相対移動速度に対応して図中左右方向に伸縮された形状の成形体２２が順次連続的に押出成形されることになる。したがって、上記第二の実施形態によっても、第一の実施形態に示したものと同様の効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２に記載の可変断面押出用ダイスおよびこれを用いた請求項３〜５のいずれかに記載の可変断面押出成形方法によれば、押出方向に向けて上記第１のダイス孔および第２のダイス孔の形状を、相対移動方向と直交する線に対して線対称に折返した形状であって、かつ相対移動速度に対応して伸縮された形状の成形体を順次連結して連続的に押出成形することができ、よって当該押出成形時に、この押出方向と直交する方向に開口部または凹部を有する部材を容易に形成することができ、よって複雑な形状の部材を自由に押出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態における第１のダイスを示す平面図である。
【図２】同、第２のダイスを示す平面図である。
【図３】中実部を形成する場合の第１および第２のダイスの位置関係を示す平面図である。
【図４】開口部を形成する場合の第１および第２のダイスの位置関係を示す平面図である。
【図５】第一の実施形態によって押出される成形体の形状を示す斜視図である。
【図６】第一の実施形態によって押出される成形体の他の形状を示す斜視図である。
【図７】本発明の第二の実施形態を示す押出孔の平面図である。
【図８】図７の押出孔によって押出された成形体の形状を示す斜視図である。
【図９】従来の可変断面押出用ダイスを組込んだ押出装置を示す縦断面図である。
【図１０】図９の押出用ダイスによって押出される成形体の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１８、２２  成形体
１０ａ、１８ａ  開口部
１０ｂ、１８ｂ、２０ａ  中実部
１０ｃ、１８ｃ、２０ｂ  周壁部
１１  第１のダイス
１２  第２のダイス
１３、２４  第１のダイス孔
１４、２５  第２のダイス孔
１５、２６  連通ダイス孔
１６、１７、２７ａ、２７ｂ、２８  押出孔
２０  リング状部
２１  連結部（中実部）
【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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