JP3610712B2 - 可変断面押出成形装置 - Google Patents

Description

【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、例えば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、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もうとする場合には、固定ダイスと移動ダイスとを相対移動させようとすると、加圧機による押出方向に対して両者から押出される成形体の押出基準心を保持することが難しく、よって安定的な押出成形が困難であるとともに装置が複雑化し、また少なくとも一方を移動させる場合においても、押出成形装置には大きなスラスト方向の荷重が作用するために、加圧機と固定ダイスの相対位置を確実に保持しつつ、さらに固定ダイスに対して移動ダイスを精度良く、かつ円滑に摺動させることが構造上極めて困難であり、結局高い精度で押出成形することが極めて難しいといった種々の実際上の問題点があった。
本発明は、このような可変断面押出成形を現実的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、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。
【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、上記コンテナの他端部に配設されて当該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アッセンブリと、このダイスアッセンブリを基盤上に支承するダイスタックと、上記押出孔の形状を変化させる駆動手段とを備えいる。
【０００７】
そして、上記ダイスアッセンブリは、管状のダイリングと、このダイリング内に上記成形材の押出方向に向けて順次収納されたリードインプレート、固定ダイス及びこの固定ダイスを支持するバックプレートと、上記固定ダイスに移動自在に設けられた移動ダイスとを備えており、上記リードインプレートは、上記加圧機によってコンテナ内の成形材を押出すことによって生じるスラスト力を受けるように配設されており、上記固定ダイスは、固定ダイス孔が穿設されており、上記移動ダイスは、移動ダイス孔が穿設されていると共に、上記駆動手段の駆動部先端が連結され、上記移動ダイスと上記固定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を構成するようになっており、ダイスアッセンブリとダイスタックとには、それぞれ上記移動ダイスまたは駆動部が挿通可能な開口部が形成さ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に記載の加圧機、コンテナおよびダイスアッセンブリを支持するダイスタックが水平方向に順次配設されており、上記固定ダイス、ダイリングおよびダイスタックの側壁に開口部が形成されるとともに、上記ダイスタックの側壁に駆動手段が固定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記ダイスタックは、上方に開口して上記ダイスアッセンブリを挿脱するための凹部が形成され、かつこの凹部の内壁部に、上記成形材の押出方向と交差する方向に溝部が形成され、この溝部内に上記ダイスアッセンブリの外周部が嵌合されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１ないし３のいずれかに記載の発明にあっては、固定ダイスと移動ダイスを有するダイスアッセンブリをダイスタックを介して基盤上に支承するとともに、ダイスアッセンブリとダイスタックとに形成した開口部に、それぞれ互いに連結された上記移動ダイスまたは駆動部を挿通して当該移動ダイスを駆動するようにしているので、上記固定ダイスの位置を基準とし、かつこの固定ダイスに対して移動ダイスを移動させることができるために、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とともに、押出される成形体が固定ダイス孔を基準として延出するために、そのガイドが容易になる。
また、固定ダイスには、加圧機によってコンテナ内の成形材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、先ず固定ダイスの上流側に配設されたリードインプレートに作用するために、直接固定ダイスに作用する上記スラスト力を緩和することができる。
【００１１】
このように、この種の押出装置においては、押出成形時に、上記ダイスアッセンブリに加圧機からの押圧力によって押出方向に大きな荷重が作用する。このため、上記ダイスアッセンブリを固定ダイスおよび移動ダイスのみから構成した場合には、上記荷重に起因する剪断力に抗するために固定ダイスの厚さ寸法を大きくする必要がある。一方、固定ダイスの固定ダイス孔の加工には数十〜数百ミクロン単位の高い精度が要求されるために、当該固定ダイスの厚さ寸法が大きくなると、加工に手間を要して製造単価の高騰化を招く。
【００１２】
この点、上記ダイスアッセンブリを、管状のダイリング内に、固定ダイスを支持するバックプレート及びリードインプレートとともに固定ダイスを収納した構成としているので、上記固定ダイスの厚さ寸法をより薄く設定することができてその製造が容易になるとともに、ダイリングおよびバックプレートについては、異なる形状に対応した種々の固定ダイスに対して、共通部材として使用することができて経済的である。すなわち、上記固定ダイスの上流側にリードインプレートを配設し、固定ダイスを上記バックプレートとリードインプレートとによって挟む構造になっているので、上述のようにリードインプレートによって固定ダイスに作用する押圧力を減少させることができるとともに、さらに固定ダイスの厚さ寸法を薄くすることができ、よって上記効果を一層高めることができるために好適である。
なお、この場合に移動ダイスを外部から駆動するためには、上記ダイスアッセンブリにおける上記ダイリングの外周部及び上記固定ダイスに移動ダイスまたは駆動部が挿通可能な開口部を穿設することになる。
【００１３】
また、いわゆる横型と呼ばれる上記加圧機、コンテナおよびダイスアッセンブリを支持するダイスタックが水平方向に順次配設された押出成形装置に適用する場合には、通常押出成形装置の上方に、コンテナから押出された成形材の端部を切断するための切断機（シャー）が配設されており、かつ下方の床面（基盤）との間に駆動手段を設置するための大きな空間を確保しようとすると、加圧機およびダイスタック等の相対変位を無くすためにこれらを設置するための基台が極端に大型化して不適当である。
これに対して、請求項２に記載の発明においては、上記固定ダイス、ダイリングおよびダイスタックの側壁に上記開口部を形成し、しかも上記ダイスタックの側壁に駆動手段を固定しているので、加圧機およびダイスタック等を直接床面上に設置することができて、相対変位を小さくする合理的な配置を行うことができる。加えて、駆動手段が、固定ダイスを支承するダイスタックに直接固定されているために、押出中に固定ダイスとの間に相対変位を生じることがなく、よって固定ダイスに対する移動ダイスの摺動を精度良く、かつ円滑に行うことが可能となる。
【００１４】
この際に、請求項３に記載の発明にあっては、上記ダイスタックの上部の開口から、ダイスアッセンブリを容易に挿脱することができるとともに、互いの嵌合によって、ダイスタックによるダイスアッセンブリのスラスト方向の支持を確実に行うことができるために、押出精度を一層向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図５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２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レテン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およびエンドプレテン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とエンドプレテン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。
【００１６】
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、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。
【００１７】
また、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形板状の部材で、図３および図４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。
【００１８】
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と連通する開口部２２が穿設されており、この開口部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の開口部２２内に、移動ダイス１２が摺動自在に設けられている。
【００１９】
この移動ダイス１２は、図５に示すように、開口部２２内に挿入される頭部２５と、この頭部２５を開口部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。
そして、移動ダイス１２は、そのフランジ部形成孔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の開口部２２内の案内壁２３に沿って摺動自在に挿入されている。
【００２０】
一方、図２に示すように、ダイスタック６の側面には、上記駆動装置８が固定されている。この駆動装置８は、スクリュージャッキとサーボモータとを内蔵した可変装置３２と、この可変装置３２によって進退する駆動軸２４とから構成されたもので、四隅に介装されたサポート３３…を介して、ダイスタック６の側面に固定されている。ここで、ダイスタック６およびダイリング１０の側壁には、それぞれ開口部３４、３５が形成されており、この開口部３４、３５に、駆動装置８の駆動軸２４が挿通されている。
【００２１】
次に、図１〜図８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６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の可変装置３２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の開口部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。
【００２２】
次いで、移動ダイス１２をさらに移動させて、図７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、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。
【００２３】
そして、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。
また、上記可変断面押出成形装置によって、他の形状の可変断面部材を押出成形する場合には、先ずダイリング１０に設けた吊り具によってダイスアッセンブリ５全体を吊り上げてダイスタック６の凹部９から上方に抜出し、次いで当該部材の対応した固定ダイスおよび移動ダイスを組込んだダイスアッセンブリをダイスタック６の凹部９内に収納すればよい。
【００２４】
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あっては、固定ダイス１１と移動ダイス１２を有するダイスアッセンブリ５をダイスタック６を介して基盤上に支承し、かつ固定ダイス１１とダイスタック６とに形成した開口部３４、３５に、駆動軸２４を挿通して移動ダイス１２を駆動するようにしているので、固定ダイス１１の位置を基準とし、かつこの固定ダイス１１に対して移動ダイス１２を移動させることができるために、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とともに、押出される成形体が固定ダイス孔１１を基準として延出するために、そのガイドが容易になる。
【００２５】
しかも、ダイスタック６の側壁に駆動装置８を直接固定しているので、固定ダイス１１との相対移動が無くなるために、移動ダイス１２の摺動を円滑に行うことができる。
また、ダイスアッセンブリ５を、管状のダイリング１０内に、バックプレート１３と固定ダイス１１とリードインプレート１６とを収納した構成としているので、固定ダイス１１の厚さ寸法をより薄く設定することができてその製造が容易になり、他方ダイリング１０およびバックプレート１３、リードインプレート１６については、異なる形状に対応した種々の固定ダイスに対して、共通部材として使用することができるために経済的である。
【００２６】
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。
また、ダイスアッセンブリ５についても、ダイリング１０内に固定ダイス１１等を組込む構成に限らず、固定ダイス１１および移動ダイス１２のみによって当該ダイスアッセンブリを構成してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３のいずれかに記載の可変断面押出成形装置によれば、固定ダイスの位置を基準とし、かつこの固定ダイスに対して移動ダイスを移動させることができるために、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とともに、押出される成形体が固定ダイス孔を基準として延出するために、そのガイドが容易になるといった効果が得られる。
また、固定ダイスの厚さ寸法をより薄く設定することができてその製造が容易になるとともに、ダイリング、リードインプレートおよびバックプレートについては、異なる形状に対応した種々の固定ダイスに対して、共通部材として使用することができて経済的であり、さらに請求項２に記載の発明によれば、強度上加圧機およびダイスタックの相対変位を小さくする合理的な配置を行うことができるとともに、固定ダイスに対する移動ダイスの摺動を円滑に行うことが可能となり、また請求項３に記載の発明によれば、ダイスアッセンブリの挿脱が容易になり、かつダイスアッセンブリのスラスト方向の支持を確実に行うことができて、押出精度を一層向上させることができ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もので、図２のＩ−Ｉ線視断面図である。
【図２】全体の概略構成図である。
【図３】図２の固定ダイスを示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線視断面図である。
【図５】図２の移動ダイスを示す平面図である。
【図６】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７】図６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８】図７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
９ａ 溝部
１０ ダイリング
１０ａ凸部
１１ 固定ダイス
１２ 移動ダイス
１３ バックプレート
１６ リードインプレート
１８ 固定ダイス孔
２２ 開口部
２３ 案内壁
２４ 駆動軸（駆動部）
２４ａ 先端部
３０ 移動ダイス孔
３４、３５ 開口部

Claims (3)

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アッセンブリと、このダイスアッセンブリを基盤上に支承するダイスタックと、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、管状のダイリングと、このダイリング内に上記成形材の押出方向に向けて順次収納されたリードインプレート、固定ダイス及びこの固定ダイスを支持するバックプレートと、上記固定ダイスに移動自在に設けられた移動ダイスとを備えており、
   上記リードインプレートは、上記加圧機によってコンテナ内の成形材を押出すことによって生じるスラスト力を受けるように配設されており、
   上記固定ダイスは、固定ダイス孔が穿設されており、
   上記移動ダイスは、移動ダイス孔が穿設されていると共に、上記駆動手段の駆動部先端が連結され、上記移動ダイスと上記固定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を構成するようになっており、
   上記ダイスアッセンブリと上記ダイスタックとには、それぞれ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ことを特徴とする可変断面押出成形装置。
2. 上記加圧機、コンテナおよび上記ダイスアッセンブリを支持するダイスタックは、水平方向に順次配設され、上記固定ダイス、上記ダイリングおよび上記ダイスタックの側壁に上記開口部が形成されるとともに、上記ダイスタックの側壁に上記駆動手段が固定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成形装置。
3. 上記ダイスタックは、上方に開口して上記ダイスアッセンブリを挿脱するための凹部が形成され、かつ上記凹部の内壁部に、上記成形材の押出方向と交差する方向に溝部が形成され、この溝部内に上記ダイスアッセンブリの外周部が嵌合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変断面押出成形装置。

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