(57)【要約】【課題】要求強度を充分に満たし、寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できる押出装置を提供する。【解決手段】本発明の押出装置１は、押出機３と、冷却装置５と、ガイド７、９と、プラー１１とを備え、冷却装置５は、複数の散水ノズル２３と、押出機３側に開口する入口と、押出機３の反対側に開口する出口とを有し、ガイド７、９は冷却装置５の入口側と出口側にそれぞれ設けてあり、各ガイド７、９は押出材１３を移動自在に挟着し、プラー１１は押出材１３の先端部を挟んで移動し、散水ノズル２３は入口側ガイド及び出口側ガイドでそれぞれ挟着した押出材に押出材１３の全周に亘って水を噴き付ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機と、冷却装置と、ガイドと、プラーとを備え、冷却装置は、複数の散水ノズルと、押出機側に開口する入口と、押出機の反対側に開口する出口とを有し、ガイドは冷却装置の入口側と出口側にそれぞれ設けてあり、各ガイドは押出材を移動自在に挟着し、プラーは押出材の先端部を挟んで移動し、散水ノズルは押出材の周方向に間隔をおいて配置してあり、入口側ガイド及び出口側ガイドでそれぞれ挟着した押出材に散水ノズルが押出材の全周に亘って水を噴き付けることを特徴とする押出装置。
【請求項２】
冷却装置は、散水ノズルを有する複数のブロックに分かれてプラーの移動経路外に退避自在に設けてあり、且つ入口側ガイド及び出口側ガイドはプラーの移動経路外に退避自在に設けてあることを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出機から押出した押出材を水冷する押出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、押出材は強度がそれほど要求されない場合には空冷により焼入れするので、公差外の寸法（顧客の要求する許容誤差範囲外の寸法）となることはあまりない。しかし、強度が要求される場合は、水冷により焼き入れがされている。
押出材を水冷により焼入れする技術として、特許文献１には、冷却装置を通過する押出材に全周から水を噴き付ける押出装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平７−３７４０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
押出材の全周に亘って水冷する場合、押出材がパイプや正方形断面の形材だと断面内の冷却速度は略均一になって、均一に収縮するため断面形状の変形は起き難い。しかし、異形断面（パイプや正方形断面以外の断面）の場合、肉厚の差や形状により、断面内の冷却速度が局部的に異なり、収縮量の差が生じて、断面形状が変形する場合がある。
このような局部的な収縮量の差は、押出材の長手方向の曲がりとなり、水冷装置内で形材が移動し、形材とノズルの相対位置関係、即ち、形材への水流の当り方が長手方向で変化してしまうことがある。このように形材の水流の当り方が変化してしまうと、水冷による断面形状が長手方向で変化し、例えば、押出材の一端側と他端側とで断面の寸法バラツキが生じて公差外の寸法となったり、甚だしい場合には水があたらなくなって要求強度を得られなくなったりして、製品不良が生じるという問題がある。
公差外の寸法不良は、建材用の大型の押出材や機械部品や自動車部品のように、要求される寸法精度（公差）がＪＩＳ規格よりもかなりきびしい場合に、特に多発していた。
そこで、本発明は、要求強度を充分に満たし、寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できる押出装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、押出機と、冷却装置と、ガイドと、プラーとを備え、冷却装置は、複数の散水ノズルと、押出機側に開口する入口と、押出機の反対側に開口する出口とを有し、ガイドは冷却装置の入口側と出口側にそれぞれ設けてあり、各ガイドは押出材を移動自在に挟着し、プラーは押出材の先端部を挟んで移動し、散水ノズルは押出材の周方向に間隔をおいて配置してあり、入口側ガイド及び出口側ガイドでそれぞれ挟着した押出材に散水ノズルが押出材の全周に亘って水を噴き付けることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載の発明によれば、押出機から押し出した押出材の先端部をプラーが挟んで移動し、押出材を冷却装置内に配置し、冷却装置の入口側と出口側とでそれぞれガイドが押出材を挟着する。入口側と出口側とのそれぞれのガイドで押出材を挟着後、冷却装置の散水ノズルから押出材の全周に亘って水を噴き付けて押出材を水冷により焼き入れする。
押出材に水を噴き付けるときには、押出材は冷却装置の入口側と出口側とでガイドにより挟着されているので、例えば、押出材が異形断面である為に収縮量の差が生じて押出材が長手方向に曲がろうとしてもガイドが冷却装置の入口側と出口側とで押出材を挟着しているので、長手方向の曲がりを防止でき、押出材の断面形状における散水ノズルから噴き付ける水の当り位置が長手方向で一定にできるので寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できる。また、水冷による焼き入れをすることにより、要求強度を満たすことができる。
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、冷却装置は、散水ノズルを有する複数のブロックに分かれてプラーの移動経路外に退避自在に設けてあり、且つ入口側ガイド及び出口側ガイドはプラーの移動経路外に退避自在に設けてあることを特徴とする。
この請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、各ガイド及び冷却装置を構成する各ブロックをプラーの移動経路外に退避自在とすることにより、装置の小型化を図ることができる。
各ブロックと各ガイドとをそれぞれプラーの移動経路外に退避自在とすることにより、装置を複雑にすることなく冷却装置及びガイドがプラーと干渉しないようにすることができる。
水冷装置を構成する各ブロックをプラーの移動経路外に退避自在としてあり、押出材を空冷する場合には、各ブロックを退避させることにより、押出材の空冷ができるから、空冷と水冷との２種類の方法による押出材の製造を一つの押出装置でおこなうことができ、設備の共通化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は押出装置の概略的な構成を示す平面図であり、図２は図１に示す押出装置の側面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面であり、図４及び図５は押出材の製造工程を示す工程図であり、図６は押出材の断面図である。
本実施の形態にかかる押出装置１は、押出機３と、冷却装置５と、入口側のガイド７と、出口側のガイド９と、プラー１１とから構成されている。
押出機３は、図６〜図８に示す断面形状の押出材１３を押出するものである。尚、図６〜図８に示す押出材については後述する。
押出材１３は、搬送ローラ１４上を移動する。
冷却装置５は、上部ブロック１５、下部ブロック１７、左右の側部ブロック１９、２１との四方のブロックから成り、全体として四周を囲むトンネル状になっている。各ブロック１５、１７、１９、２１には、それぞれ複数の散水ノズル２３が設けられている。散水ノズル２３は、押出材１３の周方向に間隔を置いて、配置してあり、各散水ノズル２３は押出材１３の断面形状によって水の噴き付け位置（当り位置）が決められている。
上部ブロック１５は上下方向に移動自在に設けてあり、散水ノズル２３から水を噴き付ける水冷位置（図中実線及び破線で示す）と、プラー１１の移動経路外であって、プラー１１と干渉しない上方の退避位置（図中に二点鎖線で示す）との間を移動自在である。
左右の側部ブロック１９、２１は左右方向及び上下方向に移動自在に設けてあり、散水ノズルから水を噴き付ける水冷位置（図中実線及び破線で示す）と、水冷位置から左右方向に開き且つ搬送ローラ１４の下方であって、プラーと干渉しない退避位置（図中にニ点鎖線で示す）との間を移動自在である。
下部ブロック１７は、水冷位置にあるときに搬送ローラ１４の下に位置しているので、プラー１１と干渉せず、本実施の形態では固定である。
冷却装置５がある位置の搬送ローラ１４の下には水槽２５が設けられており、散水ノズル２３から噴射した水を受けている。
入口側ガイド７と、出口側ガイド９とはそれぞれ円柱形状であり、円柱の側面で押出材１３を挟着して、回転により挟着した押出材１３を搬送方向に移動自在になっている。
入口側ガイド７及び出口側ガイド９は、それぞれ左右方向及び上下方向に移動自在であり、押出材１３を挟む挟持位置と、挟持位置から左右方向に開くとともに搬送ローラ１４の下に位置する退避位置とに移動するようになっている。本実施の形態では、入口側ガイド７及び出口側ガイド９は下降と同時に挟持位置から左右に開いて退避位置に移動する。押出材１３を挟む場合には入口側ガイド７及び出口側ガイド９は退避位置から上昇した後、開位置から閉位置に移動する。
尚、本実施の形態では、入口側ガイド７及び出口側ガイド９はそれぞれ左右の側部ブロック１９、２１の昇降と連動して昇降するようになっている。
冷却装置の上部ブロック１５、左右の側部ブロック１９、２１、入口側ガイド７及び出口側ガイド９はそれぞれ、電動又は油圧により駆動されている。
プラー１１は搬送ローラ１４上の移動経路２０を移動自在であり、搬送ローラ１４を移動経路２０を前進して押出機３に近づき、押出機３から押出された押出材１３の先端部を挟んだ後、押出材１３を挟んで移動経路２０を後退する。
【０００８】
次に、図４及び図５を参照して、本実施の形態にかかる押出装置により押出材の製造工程を説明する。冷却装置５の左右の側部ブロック１９、２１及び上部ブロック１５は、搬送ローラ１４から離れた退避位置にあり、入口側及び出口側ガイド７、９もそれぞれ退避位置にある（ａ）。プラー１１は待機位置にある。尚、入口側及び出口側ガイド７、９は、退避位置では左右に開き且つ搬送ローラ１４の下に位置している。また、冷却装置５の上部ブロック１５は上方の退避位置にある。
押出機３から押出材１３の押出が始まると、押出機３から離れた位置にあるプラー１１が、搬送ローラ１４を走行して押出機３に近づいて押出材１３の先端部を挟む（ｂ）。
プラー１１は押出材１３の先端を挟んで移動経路２０を後退するが、プラー１１が退避位置にある冷却装置５を通過したところで、左右の側部ブロック１９、２１が退避位置から冷却位置に移動し、側部ブロック１９、２１の移動に連動して、入口側ガイド７が開位置のまま上昇し、次に開位置から閉位置に移動して押出材１３を挟持する（ｃ）。尚、入口側ガイド７は押出材１３の移動により回転して押出材１３の搬送方向の移動を許容する。また、上部ブロック１５も下方に移動して冷却位置に位置する。
プラー１１が押出材１３を挟んだまま更に移動経路２０を後退して、出口側ガイド９を通過すると、退避位置にある出口側ガイド９が開位置のまま上昇した後、閉位置に移動して押出材１３を移動自在に挟む（ｄ）。
出口側ガイド９と入口側ガイド７が押出材１３を挟むと冷却装置５の各散水ノズル２３から水を噴出して押出材を水冷する（ｅ）。冷却装置５では、上下左右の各ブロック１５、１７、１９、２１の散水ノズル２３から水が噴出して押出材１９の全周に水を当てて冷却する。プラー１１は押出材１３を挟んだまま後退を続ける。
プラー１１が所定の距離後退したところで、押出機３の前方で押出材１３を切断機２７で切断する（ｆ）。
プラー１１は押出材１３を挟んだまま更に後退し、冷却装置５は散水ノズル２３から水を噴射し続けて、残り（後端部）の押出材１３を冷却する（ｇ）。
押出材１３の後端が出口側ガイド９を通過したところで、冷却装置５の左右の側部ブロック１９、２１及び上部ブロック１５を退避位置に戻し、左右の側部ブロック１９、２１の移動に連動して入口側ガイド７が下降と同時に左右に開いて退避位置に移動する。出口側ガイド９も下降と同時に左右に開いて退避位置に移動する（ｈ）。尚、冷却後の押出材１３は横移動して搬送ローラ１４から除き、次工程へ移動する。
本実施の形態によれば、押出材１３に水を噴き付けるときには、押出材１３は冷却装置５の入口側と出口側とでそれぞれガイド７、９により挟着されているので、例えば、押出材１３が異形断面である為に収縮量の差が生じて押出材が長手方向に曲がろうとしてもガイド７、９が冷却装置５の入口側と出口側とで押出材１３を挟着しているので、長手方向の曲がりを防止でき、押出材の断面形状における散水ノズル２３から噴き付ける水の当り位置が長手方向で一定にできるので寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できる。また、押出材１３は水冷による焼き入れをすることにより、要求強度を満たすことができる。
冷却装置５を構成する各ブロック１５、１９、２１、入口側ガイド７及び出口側ガイド９とをそれぞれプラー１１の移動経路外に退避自在とすることにより、押出装置１を複雑にすることなく冷却装置及びガイドがプラーと干渉しないようにすることができる。
水冷装置５を構成する各ブロック１５、１９、２１をプラー１１と干渉しないプラーの移動経路外に退避自在としてあり、押出材１３を空冷する場合には、冷却装置５を構成するブロック１５、１９，２１を退避させることにより、押出材１３の空冷ができるから、空冷と水冷との２種類の方法による押出材の製造を一つの押出装置１でおこなうことができ、設備の共通化を図ることができる。
本実施の形態にかかる押出装置を用いて、押出材の公差（許容誤差）を測定する試験を行なったので、以下にその試験例を説明する。
（試験例１）
試験例１の押出材は、自動車のエンジンを車体に固定するときの部品であり、押出材の材質はＪＩＳ（日本工業規格）６０６１のアルミニウム合金を用いており、押出材の断面形状は図６に示す形状である。
製造した押出材について、押出材の長手方向における頭部（先端部）、中央部、尾部（後端部）の断面の各所の寸法を測定して公差（寸法誤差）を測定したので、その結果を比較例とともに表１に示す。比較例は、試験例と同質で且つ同一の形状の押出材であって、水冷に変えて、空冷を行なった場合（１本目）と、水冷であるが入口側ガイド７と出口側ガイド９とで押出材を挟着しなかったもの（２本目、３本目）とであり、上述した本工程で製造した押出材（本発明の押出材）は４本目、５本目である。
図６には各押出材（１本面〜５本面）の夫々で測定した箇所（ア）（イ）を示し、表１における評価は、±０．２ｍｍを公差（要求される公差）とし、すべての測定箇所が公差の範囲内であれば評価を「〇」とし、ひとつでも公差を超える場合には「×」とした。
尚、表１の各測定値において公差外となっているものは測定値の前に「レ点」で示している。
【０００９】
【表１】
2004351502.tif 000003
【００１０】
この表１から明らかなように、２本目、３本目の水冷であるが押出材を冷却装置の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着しない場合には、断面の寸法に公差を越えるものが生じた。
これに対して、水冷で且つ押出材を冷却装置の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着した本発明（４本目及び５本目）では、いずれの箇所も公差の範囲内の寸法を得ることができた。
尚、空冷の場合で冷却装置の入口側ガイド７と出口側ガイド９で押出材１３を挟着しない場合にも公差を満たしているが（１本目）、この場合にも前述したように水冷により焼入れしたものよりも強度が劣っており、充分な強度を得ることができなかった。これに対して本発明では、公差（寸法誤差）を極めて小さくできたとともに、これにより水の噴き付け位置を一定にできたから全体に渡って残すことなく水冷による焼き入れができたので要求強度を充分に満たすことができた。
以下に、押出材の断面形状や寸法が異なる場合についても、試験をおこなったので、その結果を説明する。押出材の断面形状や寸法が異なる場合についても試験を行なったのは、大きさや形状によって要求される公差が異なるからである。
（試験例２）
表２は、試験例２により製造した押出材の寸法の測定結果を示したものであり、この試験例２の押出材は、試験例１と同じ材質で、図７に示すパイプ形状の押出材を製造したものである。この押出材は、機械部品として用いるボビンである。
尚、図７に試験例２における各測定箇所（ウ）〜（カ）を示し、その測定結果を表２の断面寸法に示している。尚、各所の測定公差は±１ｍｍとしている。
【００１１】
【表２】
2004351502.tif 000004
【００１２】
この試験例２においても、試験例１と同様に、２本目、３本目の水冷で押出材を冷却装置５の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着しない場合には、押出材の長手方向で断面の寸法に公差を越えるものが生じたが、水冷で且つ押出材を冷却装置の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着した本発明（４本目及び５本目）では、いずれの箇所も公差の範囲内の寸法を得ることができた。
（試験例３）
試験例３の押出材は、図８に示す断面形状の押出材であり、材質は試験例１と同じアルミニウム合金である。この押出材は建築材として用いる高欄横梁用形材である。図８に各測定箇所（キ）〜（ケ）を示し、その測定結果を表３の断面寸法に示している。尚、（キ）及び（ク）の公差は、それぞれ＋２ｍｍ〜−１ｍｍであり、（ケ）は角度であり±１°の公差とした。
【００１３】
【表３】
2004351502.tif 000005
【００１４】
この試験例３においても、試験例１と同様に、２本目、３本目の水冷で押出材１３を冷却装置５の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着しない場合には、押出材１３の長手方向で断面の寸法に公差を越えるものが生じたが、水冷で且つ押出材１３を冷却装置５の入口側ガイド７と出口側ガイド９で挟着した本発明（４本目及び５本目）では、いずれの箇所も公差の範囲内の寸法を得ることができた。
ここで、上述の試験例において要求された公差（許容誤差）について説明する。上述の試験例における公差はＪＩＳに規定する公差よりも厳しい値としている。実際の機械の製造や建築の施工では、ＪＩＳの公差よりも厳しい公差が要求される場合が多いからである。また、公差は得られる押出材の形状や寸法によっても異なる。
ＪＩＳ  Ｈ４１００では、金属形材の公差について規定しており、図９に示す形材の断面形状及び下記表４（ＪＩＳ  Ｈ４１００の抜粋）に基づいて金属形材の大きさや測定箇所により公差が決められている。
【００１５】
【表４】
2004351502.tif 000006
【００１６】
試験例１の場合には、合金の種類はＪＩＳ  Ｈ４１００で規定する「その他」であり、寸法の測定箇所（ア）（イ）はＪＩＳの「４欄」に該当し（図９に示す）、大きさは断面の外接円が１５７ｍであるから、ＪＩＳの「５０ｍｍを超え１００ｍｍ以下」であり、試験例１の場合のＪＩＳの公差は±０．８６ｍｍと規定されている。
試験例２の場合には、外接円は２１５ｍｍであり、ＪＩＳの「２００ｍｍを超え２５０ｍｍ以下」であり、寸法の測定箇所（ウ）（エ）（オ）（カ）はＪＩＳの「４欄」に該当し（図９に示す）、ＪＩＳの公差は±１．８８と規定されている。
試験例３の場合は、外接円は２７０ｍｍであり、ＪＩＳの「２５０ｍｍを超え３００ｍｍ以下」であり、寸法の測定箇所（キ）（ク）はＪＩＳの表の「４欄」に該当し（図９に示す）、ＪＩＳの公差は±２．１３と規定されている。
従って、上述の試験例１〜３のいずれにおいても、断面寸法の公差はＪＩＳで規定する公差よりも厳しい値であり、本実施の形態（４本目、５本面）ではいずれの試験例１〜３においてもその厳しい公差の範囲内に納めることができ、寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できた。
【００１７】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、入口側及び出口側ガイド７、９の形状は限定されず、例えば、四角柱形状とし押出材を側面で挟着するものであってもよい。
入口側及び出口側ガイド７、９は押出材１３の左右側面のみを挟着することに限らず、左右及び上下の側面を挟着するものであってもよい。
入口側及び出口側ガイド７、９は冷却装置５の側部ブロック１９、２１と連動することに限らず、個別に移動するものであってもよい。
入口側及び出口側ガイド７、９は昇降しないで、押出材１３を左右から挟着する閉位置と、押出材から左右に離れる開位置とのみに移動するものであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、押出材を水冷により冷却するときに、押出材を冷却装置の入口側と出口側とでガイドにより挟着して、押出材の長手方向（冷却装置の入口側と出口側）の曲がりを防止しているので、散水ノズルから噴き付ける水の当り位置が長手方向で一定にでき、寸法誤差の極めて小さい押出材を製造できる。また、水冷による焼き入れをすることにより、要求強度を満たすことができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、各ガイド及び冷却装置を構成する各ブロックをプラーに対して退避自在とすることにより、装置の小型化を図ることができる。
各ブロックと各ガイドとをそれぞれプラーの移動経路外に退避自在とすることにより、装置を複雑にすることなく冷却装置及びガイドがプラーと干渉しないようにすることができる。
水冷装置を構成する各ブロックをプラーの移動経路外に退避自在としてあり、押出材を空冷する場合には、冷却装置を構成するブロックを退避させることにより、押出材の空冷ができるから、空冷と水冷との２種類の方法による押出材の製造を一つの押出装置でおこなうことができ、設備の共通化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】押出装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す押出装置の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面である。
【図４】押出材の製造工程を示す工程図である。
【図５】押出材の製造工程を示す工程図である。
【図６】試験例１の押出材の断面図である。
【図７】試験例２の押出材の断面図である。
【図８】試験例３の押出材の断面図である。
【図９】ＪＩＳに規定する公差を決める場合の測定位置を示す断面図である。
【符号の説明】
１      押出装置
３      押出機
５      冷却装置
７      入口側ガイド
９      出口側ガイド
１１    プラー
１３    押出材
１５    上部ブロック
１７    下部ブロック
１９、２１    側部ブロック
２３    散水ノズル
【図１】
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【図２】
2004351502.tif 000008
【図３】
2004351502.tif 000009
【図４】
2004351502.tif 000010
【図５】
2004351502.tif 000011
【図６】
2004351502.tif 000012
【図７】
2004351502.tif 000013
【図８】
2004351502.tif 000014
【図９】
2004351502.tif 000015