(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心にして相対向する位置にある第１および第２の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも１方側にある第３の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に形成されている肉厚可変管状部材を、一体的に押出成形するためのダイスであって、
上記管状部材の中空部を形成する成形端を有する第１の固定ダイスと、
固定成形孔を中央に有し、当該固定成形孔を上記第１の固定ダイスの上記成形端の周囲に臨ませて上記管状部材の最大肉厚を画成する第２の固定ダイスと、
中央部に移動成形孔を有し、上記第２の固定ダイスに対して、当該第２の固定ダイスの固定成形孔の相対向する第１および第２の内縁を結ぶ方向に沿って往復摺動自在に配設された第１の移動ダイスと、
上記第２の固定ダイスに対して、上記第１の移動ダイス１５の摺動方向に直交するように、上記第１の固定ダイスの上記成形端に向かって出没自在に取り付けられている第２の移動ダイスとを有し、
上記第１の移動ダイスの移動成形孔において、対向する内縁間の寸法が、上記第１の固定ダイスの上記成形端の幅寸法＋上記管状部材の最小肉厚寸法＋上記管状部材の最大肉厚寸法に形成されていることを特徴とする押出成形用ダイス。
【請求項２】
成形対称管状部材が矩形管であり、上記第１の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が矩形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出成形用ダイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の押出成形用ダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材を押し出しつつ、上記第１の移動ダイスを固定ダイスに対して往復摺動させて、押し出される管状部材の相対向する外表面に交互に第１および第２の厚肉部を形成するとともに、上記第２の移動ダイスを第１の固定ダイスに向けて出没させて、上記押し出される管状部材の上記第１および第２の厚肉部に直交する外表面に第３の厚肉部を間欠的に形成することを特徴とする肉厚可変管状部材の押出成形方法。
【請求項４】
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に記載の肉厚可変管状部材の押出成形方法。
【請求項５】
上記肉厚可変管状部材は、産業用流体配管またはその分岐管であることを特徴とする請求項３または４に記載の肉厚可変管状部材の押出成形方法。
【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、長手方向に沿って肉厚が変化する管状部材、特に、肉厚が、周方向に偏向しながら長手方向に沿って変化する肉厚可変管状部材を一体的に成形することのできる押出成形用ダイスおよびこれを用いた肉厚管状部材の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業機械、設備、あるいは各種車両において、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、潤滑油や燃料等の各種流体を輸送する管状部材として、従来の鉄製あるいは銅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。
ところで、通常、このような各種の管状部材を製造するに当たっては、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管状部材の中空部を有する断面形状の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、上記管状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、得られた管状部材も、長手方向に向けて一定の肉厚に成形される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記管状部材にあっては、流体を比較的長距離に輸送する必要上、長尺であり、強度を確保するために、所定間隔毎に固定部材により把持し、壁部などの支持体に固定する必要がある。この場合、管状部材の肉厚は、流体を輸送するに必要な程度の寸法であり、短距離における支持には充分な寸法となっているが、長距離において生じるモーメント応力に耐えられるほどの寸法にはなっていない。このような寸法設定は、構造力学的、経済的な適正規模に従ったものである。したがって、上記管状部材を、固定部材により強く把持すると、損傷を受けるおそれがあるため、当該管状部材の把持部分を補強したうえで把持部材を介して固定しなければならない。
【０００４】
また、上記管状部材は、流体を一方から他の一方へ単純に輸送するばかりでなく、流路を分岐したり、合流させたりする都合上から、その中間部分に様々な径の他の管状部材をつなぐ必要が生じる。このような場合にも、従来の管状部材の肉厚は、均一であり、管をつなぐためにタップをたてるなどの充分な強度を与える程度の厚い寸法には設定されていないので、連結部分は、補強部材を用いて補強しなければならないという問題点があった。
このように、従来の管状部材においては、管状部材を把持、固定する場合と、当該管状部材に他の管状部材を連結する場合には、当該当箇所を補強しなければならず、そのために、部品点数や製造工数が増加し、よって管状部材の成形から敷設までのトータルのコストが高くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の上記管状部材が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、補強が必要な箇所の外表面に厚肉部が一体的に形成された肉厚可変管状部材を一体的に押出成形することのできる押出成形用ダイスおよびこれを用いた肉厚可変管状部材の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押出成形用ダイスは、軸線を中心にして相対向する位置にある第１および第２の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも１方の側にある第３の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に形成されている肉厚可変管状部材を、一体的に押出成形するためのダイスであって、上記管状部材の中空部を形成する成形端を有する第１の固定ダイスと、固定成形孔を中央に有し、当該固定成形孔を上記第１の固定ダイスの上記成形端の周囲に臨ませて上記管状部材の最大肉厚を規制している第２の固定ダイスと、ほぼ中央に移動成形孔を有し、上記第２の固定ダイスに対して、当該第２の固定ダイスの固定成形孔の相対向する第１および第２の内縁を結ぶ方向に沿って往復摺動自在に取り付けられている第１の移動ダイスと、上記第２の固定ダイスに対して、上記第１の移動ダイス１５の摺動方向に直交するように、上記第１の固定ダイスの上記成形端に向かって出没自在に取り付けられている第２の移動ダイスとを有し、上記第１の移動ダイスの移動成形孔において、対向する内縁間の寸法が、上記第１の固定ダイスの上記成形端の幅寸法＋上記管状部材の最小肉厚寸法＋上記管状部材の最大肉厚寸法に形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の押出成形用ダイスにおいて、成形対称管状部材が矩形管であり、上記第１の固定ダイスの外周形状、上記固定成形孔および移動成形孔の形状が矩形に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３の肉厚可変管状部材の押出成形方法は、上記請求項１または２に記載の押出成形用ダイスを用いて、当該ダイスに向けて成形材を押し出しつつ、上記第１の移動ダイスを固定ダイスに対して往復摺動させて、押し出される管状部材の相対向する外表面に交互に第１および第２の厚肉部を形成するとともに、上記第２の移動ダイスを第１の固定ダイスに向けて出没させて、上記押し出される管状部材の上記第１および第２の厚肉部に直交する外表面に第３の厚肉部を間欠的に形成することを特徴とするものであり、さらにまた、請求項４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。さらに、請求項５に記載の発明は、上記請求項３または４に記載の肉厚可変管状部材が、産業用流体配管またはその分岐管であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１または２に記載の押出成形用ダイス、および当該ダイスを用いた上記本発明の請求項３〜５のいずれかに記載の肉厚可変管状部材の押出成形方法によれば、軸線を中心にして周方向に相対向する位置にある第１および第２の壁部と、これら壁部に直交する少なくとも１方側に離間した第３の壁部とが、長手方向に間欠的に厚肉に成形されている肉厚可変管状部材を、一体的に容易に押出成形することができる。その結果、流体を輸送する管状部材の長距離に渡る敷設時の支持を容易かつ安価に行うことができ、また、管状部材への他の管状部材の連結も容易かつ安価に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は、本発明の押出成形用ダイスの一実施形態を説明するためのもので、図１は、上記押出成形用ダイスによって成形される肉厚可変管状部材の一例を示すものである。
この肉厚可変管状部材１は、内部が方形状をなす管体であり、アルミニウムにより一体に押出成形されたものである。なお、本実施形態においては、以下内部が方形状の管体に適用した場合について説明するが、内部が円形の管体についても同様に適用可能である。
この管状部材１の軸線を中心にして周方向に相対向する位置にある２つの壁部、すなわち、相対向する第１の壁部２および第２の壁部３と、これら壁部２および３に直交する１方側にある第３の壁部４とは、長手方向に沿って間欠的に厚肉に成形されている。以下、これらの厚肉部分を、それぞれ厚肉部２ａ、３ａおよび４ａと示す。なお、この管状部材１においては、上記第３の壁部４と相対向する第４の壁部５は長手方向に向けて均一な肉厚に成形されている。
【００１１】
図２は、上記肉厚可変管状部材１を一体に押出成形するためのダイスの側断面図である。この押出用ダイスは、上記管状部材１の矩形中空部１ａを形成する矩形状の成形端１０を有する第１の固定ダイス１１と、この第１の固定ダイス１１の矩形状の成形端１０の水平方向の周囲に当該成形端１０を囲むように、その固定成形孔１２を望ませている第２の固定ダイス１３と、ほぼ中央に移動成形孔１４を有し、当該移動成形孔１４を上記固定成形孔１２にほぼ一致させるようにして、上記第２の固定ダイス１３に対して、往復摺動自在に挿入されている第１の移動ダイス１５と、上記第２の固定ダイス１３に対して、上記第１の移動ダイス１５の摺動方向に直交するように、上記第１の固定ダイス１１の成形端１０に向かって出没自在に挿入されている第２の移動ダイス１６とから構成されおり、これらは、熱間工具鋼によって形成されている。
【００１２】
上記第１の固定ダイス１１は、本実施形態においては八角形の厚肉板状ブロック材であり、その裏面中央が先細り状に垂下し、その４角な先端外縁にベアリング部が形成されて成形端１０となっている。上記垂下部分は、当初円錐台状に垂下し始め、先端に行くに従って急激に円柱状になるように成形されている。
他方、上記第２の固定ダイス１３は、上記第１の固定ダイス１１より大幅に厚みのある八角形のブロック材であり、その中央には、固定成形孔１２が形成されている。この固定成形孔１２は、上記成形端１０の水平方向の周辺に望んでおり、目的成形体である上記管状部材１の最大肉厚を画成する成形孔である。この固定成形孔１２は、図４に示すように、矩形Ｔ字状をなしており、内縁はベアリング部となっている。この矩形状の固定成形孔１２から上方の開口部に向けて拡径するように傾斜面１７が形成されており、当該第２の固定ダイス１３の上に上記第１の固定ダイス１１が嵌着された時に、上記成形端１０に至る垂下部分と固定成形孔１２上方の傾斜面１７との間に加熱成形材を導く成形材供給口１８を構成する。この供給口１８には、図示されない成形材加熱加圧機からの供給路を介して加熱成形材が圧送される。
【００１３】
上記矩形Ｔ字状の固定成形孔１２において、Ｔ字のアーム部に相当する方向の相対向する内縁１２ａ、１２ｂは、それぞれ上記成形端１０から上記管状部材１の最大肉厚寸法だけ離間している。これら内縁１２ａ、１２ｂを結ぶ方向、すなわち上記アーム方向に直交する２方向のうちの一方の内縁１２ｃは、上記成形端１０から上記管状部材１の最小肉厚寸法、すなわち第４の壁部５の均一肉厚寸法だけ離間している。また、上記固定成形孔１２の上記アーム方向に直交する２方向のうち他方は、内縁１２ｄは、後に詳しく説明するように、上記第２の移動ダイス１６の先端ベアリング部１６ａによって構成されており、この先端ベアリング部１６ａは、上記固定成形孔１２内に出没自在となっている。この先端ベアリング部１６ａが上記固定成形孔１２内に最も突出した位置では、このベアリング部１６ａで決定される内縁１２ｄと上記成形端１０との間隔は、上記最小肉厚寸法となっている。逆に、上記先端ベアリング部１６ａが上記固定成形孔１２内から最も引き下がった位置では、このベアリング部１６ａで決定される内縁１２ｄと上記成形端１０との間隔は、上記最大肉厚寸法となっている。
【００１４】
ここで、上記第２の移動ダイス１６を出没させるために、上記固定成形孔１２の内縁１２ｄ側は、図２および図４に示すように、水平方向に穿設された断面Ｔ字状の摺動孔１９となっている。
また、図２に示されているように、上記固定成形孔１２の下部には、この平面Ｔ字形の固定成形孔１２のアーム方向、すなわち、内縁１２ａ、１２ｂに直交する方向に貫通するとともに、下方に開口する断面Ｔ字形の摺動溝２０が形成されており、この摺動溝２０には、上記第１の移動ダイス１５が摺動自在に挿入されている。
【００１５】
上記第１の移動ダイス１５は、図５に示すように、上記摺動溝２０に挿入される断面Ｔ字状の摺動部２１と、上記摺動溝２０の外部に露出し、不図示の摺動駆動装置に連結される連結部２２とからなる一体成形体である。上記断面Ｔ字状の摺動部２１のほぼ中央には、長手方向に対して上下に直交する平面正方形の貫通孔２３が穿設されている。この貫通孔２３の上部開口部内縁にはベアリング部が形成されて移動成形孔２４を構成している。また、この貫通孔２３は、図２に示すように、下部開口部に向けて拡径している。上記移動成形孔２４は、前述のように正方形であり、その縦および横寸法は、（上記管状部材１の最大肉厚寸法）＋（同管状部材１の最小肉厚寸法）＋（同管状部材１の中空部の幅寸法、すなわち、上記第１の固定ダイス１１の成形端１０の幅寸法）に設定されている。また、当該第１の移動ダイス１５が上記摺動孔２０に挿入された状態では、上記移動成形孔２４の摺動方向（長手方向）に平行な内縁２４ｃは、上記固定成形孔１２の内縁１２ｃに重なるように設定されている。したがって、上記内縁２４ｃに対向する位置にある内縁２４ｄは、上記第２の移動ダイス１６が最も引き下がった位置にある時のベアリング部１６ａの先端位置に重なることになる。また、この第１の移動ダイス１５の往復摺動範囲は、内縁２４ａと２４ｂとが上記成形端１０に対して上記管状部材１の最小肉厚寸法以下に近接しない範囲に設定されている。換言すれば、この第１の移動ダイス１５の往復摺動範囲は、内縁２４ａと２４ｂとが上記成形端１０に対して上記管状部材１の最大肉厚寸法以上に離間しない範囲に設定されている。
【００１６】
上記第２の移動ダイス１６は、図６に示すように、上記摺動孔１９に挿入される断面Ｔ字状の摺動部２５と、上記摺動孔１９の外部に露出し、不図示の摺動駆動装置に連結される連結部２６とからなる一体成形体である。上記断面Ｔ字状の摺動部２５の先端部は、上記傾斜面１７と同角度に傾斜して成形され、先端は、前述のベアリング部１６ａとなっている。このベアリング部１６ａの幅寸法は、（上記管状部材１の最小肉厚寸法）×２＋（同管状部材１の中空部の幅寸法、すなわち、上記第１の固定ダイス１１の成形端１０の幅寸法）に設定されている。この第２の移動ダイス１６の往復摺動範囲は、前述のように、その先端のベアリング部１６ａが、上記成形端１０に対して上記管状部材１の最小肉厚寸法以下に近接せず、当該成形端１０に対して上記管状部材１の最大肉厚寸法以上に離間しない範囲に設定されている。
【００１７】
次に、図７を参照して、上記構成の成形用ダイスを用いた本発明に係る肉厚可変管状部材の押出成形方法の一実施形態である、上記形状の肉厚可変管状部材１を一体的に成形する方法を説明する。
同図において、内縁１２ａは管状部材１の厚肉部２ａを成形し、内縁１２ｂは同じく管状部材１の厚肉部３ａを成形し、内縁１２ｃは管状部材１の常に均一肉厚にある壁部５を成形し、ベアリング部１６ａは管状部材１の厚肉部４ａも含んだ壁部４を成形する。
【００１８】
先ず、加熱成形材（アルミニウムまたはアルミニウム合金）が上記供給路１８に圧入され、成形孔を通して押し出されている状態で、第１の移動ダイス１５が図７に示す位置にあると、第１の壁部２に厚肉部２ａが形成される。この状態から、第１の移動ダイス１５を図面の下方に移動すると、上記厚肉部２ａは徐々に肉厚を減じ、第１の移動ダイス１５の移動成形孔１２の内縁１２ａが成形端１０に最も近づくと、上記第１の壁部２は最小肉厚になり、それに伴って、第２の壁部３は徐々に肉厚を増し、厚肉部３ａが形成される。
【００１９】
一方、第２の移動ダイス１６が、図７に示されているように、成形端１０に最接近している位置にある場合は、管状部材１の第３の壁部４が最小肉厚に形成される。この状態から、第２の移動ダイス１６を引き戻すと、上記第３の壁部４は徐々に肉厚を増し、同移動ダイス１６が最も引き戻した位置に至ると、厚肉部４ａが形成される。
このように、第１の移動ダイス１５と、第２の移動ダイス１６とを適宜に往復摺動させることにより、管状部材１の外表面の所望の位置に厚肉部を設けることができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態においては、第１の移動ダイス１５の摺動によって、管状部材１の第１の壁部２と、これに対向する第２の壁部３とに交互に厚肉部２ａと３ａとを形成する構成としたが、第１の移動ダイスとして同形動寸法の部材を重ねて構成した２層構造とすれば、それらを相対的に摺動できるように構成することにより、長手方向に全く第１の厚肉部２ａも第２の厚肉部３ａも存在しない長手領域を持った管状部材の成形も可能となる。
また、成形端１０、固定成形孔１２、移動成形孔２４およびベアリング部１６ａの形状を、多角形状に形成したり、湾曲面から構成する等、様々な形状にすることにより、管状部材も、多角管状、円管状等、様々な断面形状に成形することが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の押出成形用ダイスおよびこれを用いた押出成形方法によれば、管中空部を構成する第１の固定ダイスと、この第１の固定ダイスの囲み管の最大肉厚部を画成する固定成形孔を有する第２の固定ダイスと、上記固定成形孔とほぼ同寸法の移動成形孔を有し、上記第２の固定ダイスに摺動自在に取り付けられている第１の固定ダイスと、この第１の固定ダイスに交差するように摺動自在に上記第２の固定ダイスに取り付けられている第２の移動ダイスとから少なくとも構成された押出成形用ダイスを用い、上記各移動ダイスを相対的に摺動することにより、管状部材に厚肉部を形成しているので、補強が必要な箇所の外表面に厚肉部が一体的に形成された肉厚可変管状部材を容易に一体的に押出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】肉厚可変管状部材の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる押出成形用ダイスの一実施形態を示す断面構成図である。
【図３】図２に示した押出成形用ダイスを構成する第１の固定ダイスの裏面構成図である。
【図４】図２のＶＩ−ＶＩ線視断面図である。
【図５】図２の押出成形用ダイスを構成する第１の移動ダイスの斜視図である。
【図６】図２の押出成形用ダイスを構成する第２の移動ダイスの斜視図である。
【図７】図２の押出成形用ダイスを用いた肉厚可変管状部材の押出成形方法の説明図である。
【符号の説明】
１  肉厚可変管状部材
２  第１の壁部
２ａ  第１の厚肉部
３  第２の壁部
３ａ  第２の厚肉部
４  第３の壁部
４ａ  第３の厚肉部
５  第４の壁部
１０  成形端
１１  第１の固定ダイス
１２  固定成形孔（第２の固定ダイスの成形孔）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  固定成形孔の内縁
１３  第２の固定ダイス
１４  移動成形孔（第１の移動ダイスの成形孔）
１５  第１の移動ダイス
１６  第２の移動ダイス
１６ａ  第２の移動ダイスのベアリング部
１７  傾斜面
１８  成形体供給口
１９  摺動孔
２０  摺動溝
２１  第１の移動ダイスの摺動部
２２  第１の移動ダイスの連結部
２３  貫通孔
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ  移動成形孔の内縁
２５  第２の移動ダイスの摺動部
２６  第２の移動ダイスの連結部
【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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