(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材の押出方向と直交する第１の方向に移動自在に設けられ、上記第１の方向に向けて開口部を拡縮させる第１のダイスと、この第１のダイスの上記押出方向下流側に配設されるとともに、上記押出方向と直交し、かつ上記第１の方向と交差する第２の方向に移動自在に設けられ、上記第２の方向に向けて開口部を拡縮させる第２のダイスと、この第２のダイスと上記第１のダイスの開口部の重なり部分で形成される押出成形孔内に上記押出方向に向けて進退自在に設けられ、かつ外周部に上記進退方向の一方から他方に向けて外法が漸次小さくなるテーパー部が形成された第３のダイスとを有してな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のダイスは、互に平行な対向面が接離自在に設けられた一対の板状部材からなり、かつ上記第２のダイスは、互に平行な対向面が上記第１のダイスと直交する方向に接離自在に設けられた一対の板状部材からなるとともに、上記第３のダイスは、上記第１のダイスと第２のダイスの開口部の重なり部分で形成される方形の押出成形孔と相似形の角柱状をなし、かつその外周部に側面間の厚さ寸法が上記進退方向の一方から他方に向けて漸次小さくなるテーパー部が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に記載の可変断面押出用ダイスを用いた押出成形方法であって、上記第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押圧しつつ、上記第１のダイスおよび第２のダイスを移動させて互の開口部の重なりで形成される押出成形孔を変形させるとともに、上記押出成形孔内に上記第３のダイスのテーパー部を進退させることにより、長手方向に向けて外法と内法とが変化する管状の成形品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】
請求項２に記載の可変断面押出用ダイスを用いた押出成形方法であって、上記第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押圧しつつ、上記第１のダイスおよび第２のダイスの上記板状部材の対向面を接離させて互の開口部の重なりで形成される方形の押出成形孔を変形させるとともに、上記押出成形孔内に上記第３のダイスのテーパー部を進退させることにより、長手方向に向けて方形の外周と内周とが変化する角管状の成形品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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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外法と内法とが変化する管状の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孔部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孔部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。
【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、その孔部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のに対して、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、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、よって成形材料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４および図５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内に出没させることにより、図５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、よって成形材料が無駄になり、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】
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料を押出加工するに際して、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その目的とするものである。
【０００８】
【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、成形材の押出方向と直交する第１の方向に移動自在に設けられ、上記第１の方向に向けて開口部を拡縮させる第１のダイスと、この第１のダイスの押出方向下流側に配設されるとともに、上記押出方向と直交し、かつ上記第１の方向と交差する第２の方向に移動自在に設けられ、上記第２の方向に向けて開口部を拡縮させる第２のダイスと、この第２のダイスと第１のダイスの開口部の重なり部分で形成される押出成形孔内に上記押出方向に向けて進退自在に設けられ、かつ外周部に上記進退方向の一方から他方に向けて外法が漸次小さくなるテーパー部が形成された第３のダイスとを有してなることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の第１のダイスが、互に平行な対向面が接離自在に設けられた一対の板状部材からなり、かつ第２のダイスが、互に平行な対向面が上記第１のダイスと直交する方向に接離自在に設けられた一対の板状部材からなるとともに、第３のダイスが、上記第１のダイスと第２のダイスの開口部の重なり部分で形成される方形の押出成形孔と相似形の角柱状をなし、かつその外周部に側面間の厚さ寸法が上記進退方向の一方から他方に向けて漸次小さくなるテーパー部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の可変断面押出成形方法は、上記請求項１に記載の可変断面押出用ダイスを用い、上記第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押圧しつつ、第１のダイスおよび第２のダイスを移動させて互の開口部の重なりで形成される押出成形孔を変形させるとともに、上記押出成形孔内に第３のダイスのテーパー部を進退させることにより、長手方向に向けて外法と内法とが変化する管状の成形品を押出成形することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の可変断面押出成形方法は、請求項２に記載の可変断面押出用ダイスを用い、上記第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押圧しつつ、上記第１のダイスおよび第２のダイスの板状部材の対向面を接離させて互の開口部の重なりで形成される方形の押出成形孔を変形させるとともに、上記押出成形孔内に上記第３のダイスのテーパー部を進退させることにより、長手方向に向けて方形の外周と内周とが変化する角管状の成形品を押出成形することを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
請求項１およびこれを用いた請求項３に記載の発明にあっては、上記第１のダイスおよび第２のダイスに向けて成形材を押圧しつつ、第１のダイスおよび第２のダイスを移動させて互の開口部の重なりで形成される押出成形孔を変形させるとともに、上記押出成形孔内に第３のダイスのテーパー部を進退させることにより、上記成形材の押出と並行して、上記押出成形孔によって画成される成形品の外周と、上記テーパー部によって画成される成形品の内周とを自在に変化させることができ、よって容易に長手方向に向けて外法と内法とが変化する管状の成形品を押出成形することが可能となる。
【００１３】
ここで、請求項２およびこれを用いた請求項４に記載の発明のように、第１および第２のダイスを、それぞれ対向面が互に直交する方向に接離自在に設けられた一対の板状部材によって構成し、第３のダイスを、上記第１のダイスと第２のダイスの開口部で形成される方形の押出成形孔と相似形の角柱状であって、かつその外周部に側面間の厚さ寸法が上記進退方向に向けて漸次小さくなる角錐状のテーパー部が形成されたものを用いれば、長手方向に向けて四角形状をなす外周と内周との寸法が共に漸次変化する角管状の成形品を押出成形することが可能となる。
この際に、上記第１および第２のダイスの板状部材間の開口部を共に漸次広げることによって、四角形状の成形品の外周寸法を次第に大きくし、これと並行して上記第３のダイスを、その角錐状のテーパー部の寸法が漸次大きくなるように上記押出成形孔内で移動させれば、肉厚が一定で、かつ長手方向に向けて四角形状の外周と内周とが次第に変化する角管状の成形品を押出成形することができる。
【００１４】
【実施例】
図１〜図３は、本発明の可変断面押出用ダイスをアルミニウムまたはアルミニウム合金によって角管状の自動車用構成部材を押出成形するものに適用した一実施例を示すものである。
図１および図２において、図中符号２０は、内部に円柱状のアルミニウムビレットの収納孔２１が形成されたコンテナである。このコンテナ２０の背面側には、上記コンテナ２０内のビレットを押出すための中空ステム２２が、ラム２３によって上記収納孔２１内に進退自在に設けられている。他方、コンテナ２０の押出方向下流側には、可変断面押出用ダイス２４が設けられている。
この可変断面押出用ダイス２４は、成形材の押出方向に順次配設された第１のダイス２５および第２のダイス２６と、上記コンテナ２０の収納孔２１内に挿通されて上記押出方向に延びるマンドレル（第３のダイス）２７とによって概略構成されたものである。
【００１５】
ここで、上記第１のダイス２５は、図１および図２に示すように、シリンダ等の駆動装置２８、２８によって、互に平行な対向面２９Ａ、２９Ａが図中左右方向に接離自在に設けられた一対の板状部材２９、２９からなるものであり、他方上記第２のダイス２６は、上記第１のダイス２５の板状部材２９、２９と直交する図２中上下方向（すなわち、図１では紙面の表裏面方向であるため表示されない。）に、互に平行な対向面３０Ａ、３０Ａが接離自在に設けられた一対の板状部材３０、３０によって構成されたものである。
そして、図２に示すように、これら板状部材２９、３０の対向面２９Ａ、３０Ａ間の開口部の重なり部分によって、成形品の外周を画成する四角形状の押出成形孔３１が形成されている。
【００１６】
他方、上記マンドレル２７は、少なくとも先端部が角柱状に形成されたもので、当該先端部には、側面間の厚さ寸法が先端側に向けて漸次小さくなる角錐状のテーパー部２７Ｂが形成されている。そして、上記マンドレル２７は、そのテーパー部２７Ｂを上記押出成形孔３１内に位置させて、押出方向に移動自在に配設されている。また、このマンドレル２７の基端部２７Ａは、上記中空ステム２２の貫通孔２２Ａ内に挿通されており、その基端は、上記中空ステム２２の外周に形成された溝部内に挿通されて押出方向に移動自在に設けられた取付板３２に固定されている。そして、上記取付板３２の両端部とラム２３のフランジ部３３の外周との間には、上記取付板３２を介してマンドレル２７を成形材の押出方向に進退させるためのシリンダ等からなる駆動装置３４が介装されている。
【００１７】
次に、以上の構成からなる可変断面押出用ダイス２４を用いた、本発明に係る可変断面押出成形方法の一実施例について説明する。
先ず、駆動装置３４によってマンドレル２７をコンテナ２０から後退させ、コンテナ２０のビレット収納孔２１内に、予め所定の温度に加熱したアルミニウム製の中空円筒状または円柱状のビレットを収納する。次いで、上記駆動装置３４を作動させてマンドレル２７を中空円筒状のビレットの中央孔部内に挿通させるか、あるいは円柱状のビレットの中央部を打抜いて、そのテーパー部２７Ｂを第１および第２のダイス２５、２６間の押出成形孔３１内に位置させる。
【００１８】
この状態から、ラム２３を作動させて、中空ステム２２によりコンテナ２０内のビレットを押圧して、上記押出成形孔３１とマンドレル２７との間から押出す。これと並行して、上記第１のダイス２５および第２のダイス２６の板状部材２９、３０の対向面２９Ａ、３０Ａを接離させて互の開口部の重なりで形成される四角形状の押出成形孔３１を変形させるとともに、上記押出成形孔３１内において上記マンドレル２７のテーパー部２７Ａを進退させる。
この際に、上記第１および第２のダイス２５、２６の板状部材２９、３０間の開口部を共に漸次広げるによって四角形状の押出成形孔３１の寸法を徐々に大きくし、これと並行して上記マンドレル２７の角錐状のテーパー部２７Ａを徐々に押出方向に前進させることにより、図３に示すように、肉厚が一定で、かつ長手方向に向けて四角形状の外周３５と内周３６とが次第に変化するテーパー部分３７を有する角管状の押出成形品３８が得られる。
【００１９】
このように、上記可変断面押出用ダイス２４およびこれを用いた可変断面押出成形方法によれば、肉厚が一定で、かつ長手方向に向けて四角形状の外周３５と内周３６との寸法が次第に変化する角管状の成形品３８を容易に押出成形することができる。
なお、上記実施例においては、第１および第２のダイス２５、２６の板状部材２９、３０間の開口部を共に漸次広げるによって四角形状の押出成形孔３１の寸法を徐々に大きくし、これと並行して上記マンドレル２７の角錐状のテーパー部２７Ａを徐々に押出方向に前進させることにより、図３に示すような、肉厚が一定で、かつテーパー部分３７を有する角管状の成形品３８を押出成形する場合について説明したが、これに限るものではなく、上記可変断面押出用ダイス２４によれば、上記板状部材２９、３０の位置を固定したままでマンドレル２７のみを移動させることにより、成形品における外周形状を一定にして肉厚のみを変化させて当該成形品の強度を長手方向に変化させたり、あるいはマンドレル２７を固定しておいて上記板状部材２９、３０のみを接離することにより、内部形状を一定にして外周形状のみを次第に増減させて上記成形品の強度を長手方向に変化させたり、といった様々な成形方法も採ることが可能である。
【００２０】
さらには、上記第１および第２のダイスの板状部材２９、３０のうちの一方のみを拡縮させて押出成形孔３１の外周形状を部分的に長方形にすることも可能である。また、マンドレル２７を上記押出成形孔３１内に出し入れすることにより、長手方向に順次中空部→中実部→中空部といった部分を有する成形品も押出成形することが可能である。
これにより、当該成形品を自動車等の構成部材として用いた場合に、当該構成部材が取付けられる周囲の配置的環境に基づいて、外周の形状および寸法を様々に変更したり、あるいは外周の形状および寸法を一定にして肉厚のみを変化させたりすることによって、長手方向の各位置において最適の外周寸法形状とその強度とを共に有する構成部材を製造することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１およびこれを用いた請求項３に記載の発明によれば、成形材の押出と並行して、押出成形孔によって画成される成形品の外周と、第３のダイスのテーパー部によって画成される成形品の内周とを自由に変化させることができ、よって容易に長手方向に向けて外法と内法とが変化する管状の成形品を押出成形することが可能となる。特に、請求項２およびこれを用いた請求項４に記載の発明によれば、長手方向に向けて四角形状をなす外周と内周との寸法が漸次変化する角管状の成形品を押出成形することが可能となる。
この結果、得られた成形品を自動車等の構成部材として用いた場合には、取付けられる周囲の配置的環境に基づいて、外径寸法を様々に変更したり、あるいは外径寸法を一定にして肉厚のみを変化させたりすることによって、長手方向の各位置において最適の外周寸法形状とその強度とを共に有する構成部材を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変断面押出用ダイスの一実施例を示す全体の正面図である。
【図２】図１の可変断面押出用ダイス部分の平面図である。
【図３】上記可変断面押出用ダイスによって成形された構造部材の形状を示す斜視図である。
【図４】従来の可変断面押出用ダイスを示す縦断面図である。
【図５】図４の可変断面押出用ダイスによって成形された成形品の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
２３  ラム
２４  可変断面押出用ダイス
２５  第１のダイス
２６  第２のダイス
２７  マンドレル（第３のダイス）
２７Ｂ  テーパー部
２８、３４  駆動装置
２９、３０  板状部材
２９Ａ、３０Ａ  対向面
３１  押出成形孔
【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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