(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材が収納されるコンテナと、このコンテナの一端部側に配設されて上記コンテナ内の成形材を他端部側に押圧する加圧機と、上記コンテナの他端部に配設されて上記コンテナから押出される成形材を押出孔を介して製品形状に成形するダイスが組込まれたダイスアッセンブリと、上記押出孔の形状を変化させる駆動手段とを備えてなり、
上記ダイスアッセンブリは、基盤上に配設されたダイスタックに支承されたものであり、上記ダイスとして固定ダイス孔が穿設された固定ダイスと、この固定ダイスに移動自在に設けられ、移動ダイス孔が穿設された移動ダイスとを有し、上記固定ダイス孔と移動ダイス孔との連通部分によって形状が可変の上記押出孔が構成され、
上記駆動手段は、当該駆動手段の駆動部の先端部が上記移動ダイスに連結され、
上記ダイスタックには、上記移動ダイスまたは上記駆動部が挿通可能な開口部が形成されているとともに、先端部が上記移動ダイスに係合して当該移動ダイスの移動を測定する変位測定手段が取付けられていることを特徴とする可変断面押出成形装置。
【請求項２】
上記変位測定手段は、先端部が上記移動ダイスに当接するロッドと、このロッドを上記移動ダイス側に向けて付勢する付勢部材と、上記ロッドの基端部に連結されて当該ロッドの変位量を電気信号に変換する変位測定装置とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の可変断面押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出方向に断面形状が変化する成形体を押出成形するための可変断面押出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、熱交換器用のフィンチューブ等の各種管材や、軽量化の要請が強い車両に用いられる各種の構造部材として、アルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形によって成形されたものが多々使用されている。
この押出成形は、コンテナの先端部に上記構成部材等の断面形状を有する押出孔が穿設されたダイスを固定し、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。このような押出加工によれば、ダイスの押出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等も、長手方向に向けて一定の断面形状に成形される。
【０００３】
しかしながら、上記構成部材のうち、例えば一般乗用車やトラック等の各種車輌の構造部材においては、上記押出用ダイスでこれを成形した場合には、得られたサイドフレームが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、長手方向において必要以上の寸法および強度を有する部材が成形されてしまい、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る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、特開平５−３１５２７号公報に見られるような、押出用ダイスをコンテナに固定される固定ダイスと、この固定ダイスに対して移動自在に設けられた移動ダイスとから構成し、移動ダイスを適宜移動させることにより、固定ダイスの固定ダイス孔と移動ダイスの移動ダイス孔との連通部分によって構成される押出孔の形状を変化させて、成形される構成部材の断面形状を長手方向に向けて変化させる可変断面押出用ダイスが提案されている。このような可変断面押出用ダイスによれば、発生する応力分布に応じた形状の押出成形が可能となり、例えば中央部や両端部等のどの部分においても応力が一定となるような長手方向に合理的な断面形状を有する構成部材等を成形することができるという利点がある。
【０００５】
ところが、実際に上記従来の可変断面押出用ダイスを押出成形装置に組込んで押出成形する際には、長手方向の所望の位置で断面形状が所定の形状となるように、加圧機による成形材の押出速度と連動させて、正確に移動ダイスを駆動制御しなければならない。そこで、ひと先ず上記移動ダイスの変位量を測定する必要があるが、この移動ダイスは、固定ダイス内に組込まれ、さらに固定ダイスは何等かの支持部材によって支持されているために、容易に上記移動ダイスの変位量を測定することができないという問題点がある。
このため、上記移動ダイスの変位量を測定する一方策として、例えば間接的に当該移動ダイスと連結された駆動装置の駆動部の変位量を測定することも考えられるが、構造上、当該駆動部と移動ダイスとの連結部にあそび（隙間）を生じることは避けられないために、上記駆動部の変位量を測定しても、移動ダイス自体の変位量との間に上記あそびに起因する誤差が生じてしまう。したがって、上記移動ダイスの変位量を正確に測定することが難しく、よって精度の高い可変断面押出成形を行うことができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような可変断面押出成形を現実に行う際に生じる課題を有効に解決すべくなされたもので、移動ダイスの変位量を正確に測定することができ、よって精度の高い可変断面押出成形を安定的に行うことができる可変断面押出成形装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【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成形装置は、成形材が収納されるコンテナと、このコンテナの一端部側に配設されてコンテナ内の成形材を他端部側に押圧する加圧機と、コンテナの他端部に配設されてコンテナから押出される成形材を押出孔を介して製品形状に成形するダイスが組込まれたダイスアッセンブリと、上記押出孔の形状を変化させる駆動手段とを備えてなり、上記ダイスアッセンブリは、基盤上に配設されたダイスタックに支承されたものであり、上記ダイスとして固定ダイス孔が穿設された固定ダイスと、この固定ダイスに移動自在に設けられ、移動ダイス孔が穿設された移動ダイスとを有し、上記固定ダイス孔と移動ダイス孔との連通部分によって形状が可変の上記押出孔が構成され、上記駆動手段は、当該駆動手段の駆動部の先端部が上記移動ダイスに連結され、上記ダイスタックには、上記移動ダイスまたは上記駆動部が挿通可能な開口部が形成されているとともに、先端部が上記移動ダイスに係合して当該移動ダイスの移動を測定する変位測定手段が取付けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、先端部が上記移動ダイスに当接するロッドと、このロッドを移動ダイス側に向けて付勢する付勢部材と、上記ロッドの基端部に連結されて当該ロッドの変位量を電気信号に変換する変位測定装置とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１又は２に記載の発明においては、移動ダイスに係合する変位測定手段によって直接移動ダイスの移動を測定しているので、固定ダイスに対して移動ダイスを正確かつ円滑に移動させることができる。この結果、長手方向の所望の位置で断面形状が所定の形状となるように、加圧機による成形材の押出速度と連動させて、正確に移動ダイスを駆動制御することができ、よって精度の高い可変断面押出成形を安定的に行うことができる。
また、ダイスアッセンブリを基盤上に支承するダイスタックに開口部を設け、この開口部を介して延出する変位測定手段を上記ダイスタックに取付けているので、移動ダイスと変位測定手段との間に相対移動を生じることが無く、固定ダイスに対する移動ダイスの変位量を、より確実に高い精度で測定することができる。
【００１０】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、付勢部材によって移動ダイス側に付勢したロッドの先端を直接移動ダイスに当接させているので、移動ダイス自体の変位量をそのままロッドに正確に伝えて、その変位量を変位測定装置において電気信号に変換することができ、この結果、上記電気信号に基づいて移動ダイスの駆動装置を制御することにより、一層移動ダイスの駆動を高い精度で制御することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は、本発明に係る可変断面押出成形装置の一実施形態を示すものである。
図１に示すように、この可変断面押出成形装置は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のビレット（成形材）１が収納されるコンテナ２と、このコンテナ２の一端部側に配設されてコンテナ２内のビレット１を他端部側に押圧するステム（加圧機）３と、コンテナ２の他端部に配設されてこのコンテナ２から押出される成形材を押出孔４を介して製品形状に成形するダイスアッセンブリ５と、このダイスアッセンブリ５を基盤上に支承するダイスタック６と、このダイスタック６の後段に配設されたエンドプラテン７とが水平方向に配設され、さらに押出孔４の形状を変化させる駆動装置（駆動手段）８が設けられるとともに、ダイスアッセンブリ５の移動ダイス１２の変位量を直接測定する変位測定手段４０が設けられることによって概略構成されたものである。ここで、ステム３、ダイスタック６およびエンドプラテン７は、それぞれ床面（基盤）上に固定されており、さらにステム３とエンドプラテン７とは、互いの４隅に介装されたタイロッド（図示を略す。）によって連結されている。
【００１２】
また、ダイスタック６は、図１および図２に示すように、方形板状の部材で、その中央部には上方に開口するＵ字状の凹部９が形成されている。そして、この凹部９内に、ダイスアッセンブリ５が挿脱自在に収納されている。
このダイスアッセンブリ５は、一部フランジが形成されないＨ型部材を押出加工するためのもので、円管状のダイリング１０内に、成形材１の押出方向に向けて順次固定ダイス１１と、この固定ダイス１１に穿設された孔部２２内に摺動自在に設けられた移動ダイス１２と、固定ダイス１１を支持するバックプレート１３と、固定ダイス１１の上流側に設けられてバックプレート１３とともに固定ダイスを挟むリードインプレート１６とが収納されたものである。ここで、ダイスタック６の凹部９の内壁部には、成形材の押出方向と交差する方向に溝部９ａが形成されており、この溝部９ａ内にダイリング１０の外周に形成された凸部１０ａが嵌合されている。
【００１３】
また、上記固定ダイス１１は、熱間工具鋼によって形成された略外観円板状の部材で、図５および図６に示すように、コンテナ２側に位置する上面１５の中央部には、コンテナ２から押出される成形材１の流路となる凹部１７が形成されるとともに、この凹部１７の底部に固定ダイス孔１８が穿設されている。
【００１４】
この固定ダイス孔１８は、成形するＨ型部材の一方のフランジの最大厚さ寸法と同一の幅寸法を有するフランジ部形成孔１９と、このフランジ部形成孔１９の中央部と直交する方向に延びるウエブ形成孔２０と、このウエブ形成孔２０の他端部に形成されたフランジ部連通孔２１とから形成されたものである。フランジ部連通孔２１は、フランジ部形成孔１９と同一の長さ寸法を有し、かつ該フランジ部形成孔１９よりも大きな幅寸法を有するように形成されている。
また、この固定ダイス１１の側面中央部には、ウエブ形成孔２０と平行に延びて側面間を貫通し、かつ固定ダイス孔１８と連通する孔部２２が穿設されており、この孔部２２の側面中央部には、移動ダイス１２の側面を密に摺動自在に案内するための案内壁２３が形成されている。そして、この固定ダイス１１の孔部２２内に、移動ダイス１２が摺動自在に設けられている。
【００１５】
この移動ダイス１２は、図７に示すように、孔部２２内に挿入される頭部２５と、この頭部２５を孔部２２内において摺動させるための駆動装置８の駆動軸（駆動部）２４の先端部２４ａが連結されるクランプ部２６とから一体に構成されたものである。上記頭部２５は、熱間工具鋼等によって形成された外観略方形板状の部材で、その中央部には、固定ダイス孔１８と同一寸法に形成されたフランジ部形成孔２７と、このフランジ部形成孔２７の中央部と直交するウエブ形成孔２８と、このウエブ形成孔の他端部に形成されたフランジ部連通孔２９からなる移動ダイス孔３０が穿設されている。なお、上記ウエブ形成孔２８は、この移動ダイス１２の側壁３１と平行になるように形成されている。
【００１６】
移動ダイス１２は、フランジ部形成孔２７を固定ダイス孔１８のフランジ部連通孔２１側に位置させ、かつ互いのウエブ形成孔２０、２８を連通させて、固定ダイス１１の孔部２２内の案内壁２３に沿って摺動自在に挿入されている。
そして、この移動ダイス１２の移動方向にのぞむダイリング１０の側壁には、固定ダイス１１の孔部２２よりも僅かに大きな開口部３４が形成されており、この開口部３４から移動ダイス１２を内部に組込まれた固定ダイス１１の孔部２２内に装着するようになっている。さらに、ダイリング１０の外周部には、上記開口部３４が形成された部位を除いて、複数（図では合計１２）の長穴１０ｃ…が穿設されており、各々の長穴１０ｃ内にヒータ（加熱手段）５０が組込まれている。
【００１７】
上記構成からなるダイスアッセンブリ５が収納されたダイスタック６の上部開口部間には、Ｈ型鋼あるいはＬ型鋼からなる補強部材５２がボルト５３によって架設されており、さらにこの補強部材５２には、ダイリング１０の上部外周に溶接されて当該ダイスアッセンブリ５の移動を係止するための係止部材５１、５１が、支持部材５４およびボルト５５を介して支承されている。
一方、図２に示すように、ダイスタック６の側面には、取付け部材３２を介して上記駆動装置８が固定されている。この駆動装置８は、油圧シリンダ３３と、この油圧シリンダ３３によって進退する駆動軸２４とから構成されたもので、上記駆動装置２４は、ダイスタック６およびダイリング１０の側壁に形成された開口部３４、３５に挿通されて、その先端部２４ａが移動ダイス１２のクランプ部２６に連結されている。
【００１８】
さらに、図１および図８に示すように、駆動装置８が取付けられている取付け部材３２には、移動ダイス１２の変位量を直接測定するための上記変位測定手段４０が取付けられている。
この変位測定手段４０は、軸受４１によって取付け台３２上に移動ダイス１２の移動方向に向けて進退自在の設けられたロッド４２と、このロッド４２にピン４３によって固定された受け板４４と軸受４１との間に介装されてロッド４２を移動ダイス４２側に付勢するスプリング（付勢部材）４５と、ロッド４２の基端部に連結されてロッドの変位量を電気信号に変換するデジタルスケール（変位測定装置）４６とから構成されたもので、ロッド４２の先端部４２ａは、スプリングの付勢力によって、常時移動ダイス１２に固定された係止板１２ａに当接するようになっている。また、この先端部４２ａは、スクリュージョイント４７によって長さ寸法が調整可能になっている。
【００１９】
次に、図１〜図１１に基づいて、以上の構成からなる可変断面押出成形装置を用いたアルミニウムまたはアルミニウム合金製のＨ型部材の押出加工方法について説明する。
先ず、ステム３を後退させた状態で、コンテナ２内に加熱したアルミニウムビレット１を挿入した後に、ステム３を前進させて当該ビレット１をダイスアッセンブリ５内の固定ダイス１１側に向けて押出す。すると、図９に示すように、固定ダイス孔１８と移動ダイス孔３０との連通部分によって構成されるダイス孔４（図中ハッチングで示す部分）から成形材１が押出され、ダイス孔４の形状を断面形状とするＨ型部材が押出成形される。そして、これと並行して、適宜駆動装置８の油圧シリンダ３３を制御することにより、駆動軸２４を介して移動ダイス１２を固定ダイス１１の孔部２２内において摺動させると、成形される部材のフランジ間のウエブの長さ寸法Ｌを漸次増減させることができる。
【００２０】
次いで、移動ダイス１２をさらに移動させて、図１０に示す位置に設定すると、ウエブの両端部に、フランジ部形成孔１９、２７とフランジ部連通孔２０、２９との連通部分に相当する厚さ寸法Ｗのフランジを有するＨ型部材が成形される。この際に、上述した状態を保持しつつ移動ダイス１２を移動させることにより、長手方向に向けてフランジの厚さ寸法Ｗを適宜変化させることができる。
また、図１１に示すように、固定ダイス孔１８と移動ダイス孔３０との互いのウエブ形成孔２０、２８を連通させ、かつ一方のフランジ部形成孔１９、２７と他方のフランジ部連通孔２１、２９とを連通させない位置において成形材１を押出すと、成形材１は、ウエブ形成孔２０、２８の連通した押出孔４のみを通過して押出されるため、この結果、押出孔４の長さ寸法に対応したフラットバー状のウエブのみを有する平板状の構成部材が成形される。以上のように、駆動装置８によって移動ダイス１２を固定ダイス１１に対して適宜位置に移動させることにより、長手方向に向けて多様な可変断面形状を有する構成部材を容易に成形加工することができる。
【００２１】
この際に、移動ダイス１２を正確な位置に移動させるために、図８に示した変位測定手段４０によって移動ダイス１２の変位量が計測される。
すなわち、ロッド４２は、スプリング４５によって常に移動ダイス１２に付勢されて係止板１２ａに当接しているために、移動ダイス１２が移動するとこれに追従し、その変位量が直接デジタルスケール４６からの出力信号として計測される。そこで、当該変位量に対応した出力信号によって図示されない制御手段により駆動装置８の油圧シリンダ３３が駆動制御されて、移動ダイス１２が所望の位置まで移動される。
【００２２】
また、この際に固定ダイス１１には、ステム３によってコンテナ２内のビレット１を押出すことによって生じるスラスト力が作用するが、当該スラスト力は、先ず固定ダイス１１の上流側に配設されたリードインプレート１６に作用するために、直接固定ダイス１１に作用する上記スラスト力が緩和される。
さらに、押出成形の当初は加熱した成形材１が投入されたコンテナ２からの熱によってダイスアッセンブリ５が加熱されるが、時間の経過とともにこの熱がダイスタック６側に逃げることにより、次第にダイスアッセンブリ５の温度が低下してダイスアッセンブリ５が熱収縮するとともに、逆にダイスタック６が熱膨張する。そこで、押出成形を行うに従って、ダイスアッセンブリ５の温度が低下傾向を示した際に、ヒータ５０に通電してダイリング１０を積極的に加熱することにより、ダイリング１０が熱収縮してダイスタック６との間に隙間が発生することを防止する。
【００２３】
以上のように、上記構成からなる可変断面押出成形装置によれば、スプリング４５によって移動ダイス１２側に付勢したロッド４２の先端部４２ａを、直接移動ダイス１２に当接させているので、移動ダイス１２自体の変位量をそのままロッド４２に正確に伝えて、その変位量をデジタルスケール４６において電気信号に変換することができる。このため、ステム３による成形材１の押出速度と連動させて移動ダイス１２を移動させるに際して、上記電気信号に基づいて移動ダイス１２の駆動装置８を制御することにより、移動ダイス１２の駆動を高い精度で制御することができる。この結果、長手方向の所望の位置で断面形状が所定の変化するように、正確に移動ダイス１２を駆動制御することができ、よって精度の高い可変断面押出成形を安定的に行うことができる。
【００２４】
しかも、ダイスアッセンブリ５を基盤上に支承するダイスタック６に開口部３５を形成し、この開口部３５を介して延出するロッド４２を軸受４１によってダイスタック６に固定された取付け台３２に取付けているので、移動ダイス１２と変位測定手段４０との間に相対移動を生じることが無く、よって上記固定ダイス１１に対する移動ダイス１２の変位量を、確実に高い精度で測定することができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態においては、固定ダイス１１および移動ダイス１２としてＨ型の構成部材を押出成形するものを使用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、各種の可変断面の構成部材を押出成形するための固定ダイスおよび移動ダイスを組込むことが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は２に記載の可変断面押出成形装置によれば、移動ダイスに係合する変位測定手段によって直接移動ダイスの移動を測定しているので、固定ダイスに対して移動ダイスを正確かつ円滑に移動させることができ、この結果、長手方向の所望の位置で断面形状が所定の形状となるように、加圧機による成形材の押出速度と連動させて、正確に移動ダイスを駆動制御することができ、よって精度の高い可変断面押出成形を安定的に行うことができる。また、移動ダイスと変位測定手段との間に相対移動を生じることが無く、より固定ダイスに対する移動ダイスの変位量を、確実に高い精度で測定することができ、さらに請求項２に記載の発明によれば、変位測定装置において変換された電気信号に基づいて移動ダイスの駆動装置を制御することにより、一層移動ダイスの駆動を高い精度で制御することが可能になるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変断面押出成形装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。
【図３】図１のダイスアッセンブリを示す縦断面図である。
【図４】図３のダイリングの正面図である。
【図５】図１の固定ダイスを示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線視断面図である。
【図７】図１の移動ダイスを示す平面図である。
【図８】図１の変位測定手段を示す側面図である。
【図９】押出孔によってＨ型の成形材を押出す状態を示す模式図である。
【図１０】図９の移動ダイスをさらに移動させた状態を示す模式図である。
【図１１】図１０の移動ダイスをさらに移動させてＩ型の成形材を押出す状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ビレット（成形材）
２  コンテナ
３  ステム（加圧機）
４  押出孔
５  ダイスアッセンブリ
６  ダイスタック
８  駆動装置（駆動手段）
９  凹部
１１  固定ダイス
１２  移動ダイス
２４  駆動軸（駆動部）
２４ａ  先端部
３４、３５  開口部
３３  油圧シリンダ
４０  変位測定手段
４２  ロッド
４２ａ  先端部
４５  スプリング（付勢手段）
４６  デジタルスケール（変位測定装置）
【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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