JP2008279505A - 回転ホイール式連続押出装置及び金属押出材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円滑に押出加工をするための加熱が簡便且つ効率良く行われ安定した金属押出材の生産を行う事が出来る回転ホイール式連続押出装置及び金属押出材の製造方法を提供する。
【解決手段】回転ホイール１の外周面に設けられた溝２の一部を複数のシュー４及びフィードプレート４ａの各内周面で覆って形成した素材案内通路６と、この素材案内通路６の下流端に配設されるフィードプレート４ａの外面に当接して配置されるダイス７と、このダイス７のフィードプレート４ａ側と反対側の面に重ねて配置される複数のバックアップリング８とを備える回転ホイール式連続押出装置１０において、ヒーターブロック２２が、前記ダイス７と前記フィードプレート４ａとを挟むようにその両側部に延在し、該ヒーターブロック２２の放熱面が該ダイス７と該フィードプレート４ａとに近接されて配置され、前記ヒーターブロック２２にヒーター２１が埋設されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、所望の金属押出材を押出加工により成形する回転ホイール式連続押出装置及び金属押出材の製造方法に関する。

回転ホイール式連続押出装置は、銅や銅合金などの金属材料からなる金属押出材を連続的に製造する装置である。従来の回転ホイール式連続押出装置としては、例えば特許文献１，２に記載されたものが知られている。一般的に回転ホイール式連続押出装置は、回転ホイールの外周面に設けられた溝の一部を複数のシュー及びフィードプレートの各内周面で覆って形成した素材案内通路と、この素材案内通路の下流端に配置されるフィードプレートの外面に当接し該フィードプレートの素材案内口と成形孔とを連通させた状態に配置されるダイスと、このダイスのフィードプレート側と反対側の面に重ねて配置される複数のバックアップリングとを備えている。また前記素材案内通路の下流端を塞ぐよう前記溝内に突出して配設されるアバットメントと、該アバットメントの下流側に配置されるスクレーパーとを備え、その装置の要部が構成されている。

この回転ホイール式連続押出装置で金属押出材を押出加工するには、まずワイヤー状の押出用素材を前記回転ホイールの溝内に配置する。そして該回転ホイールを回転駆動すると、摩擦力によって該押出用素材は該回転ホイールと前記シュー及びフィードプレートとの間に押し込まれていく。そして該押出用素材が前記素材案内通路に充満され、該素材案内通路の下流端を塞ぐ前記アバットメントに堰き止められ押出圧力を得て摩擦・変形加熱され、可塑状となりダイスから押し出され、所望の形状を有する金属押出材に成形され送り出されるようになっている。またスクレーパーは前記アバットメントの下流側に設けられ、前記回転ホイールの外周面や前記溝に付着した不要なバリを削り取るよう配設されている。

近年、上記のような回転ホイール式連続押出装置では、それ以前の押出加工において装置の内部にすでに充満されている押出用素材の温度が低く、塑性変形しにくい押出開始時においてダイス等の部材がこの押出用素材から受ける過大な圧力により変形しないよう、電磁誘導コイルをダイス周辺に配置したものがある。そして予め該ダイス周辺部材を誘導加熱し、その熱伝導によって該押出用素材を加熱するようになっている。
特開平２−２３５５１５号公報 特開平２−２４１６１２号公報

しかしながら、上記のように電磁誘導コイルを利用した方式では、該電磁誘導コイルが前記ダイス周辺部材以外の加熱不要な金属部材をも誘導加熱してしまう。そのため装置の運転に問題を来さないようある一定以上の出力をかけられず、前記ダイス周辺部材と装置内部に充満される押出用素材とを十分に高温になるまで加熱することが出来なかった。これらが予め十分に加熱されない状態において押出加工を開始した場合、前記素材案内通路の下流側から前記素材案内口、前記成形孔に充満される押出用素材（以下「下流側に充満される押出用素材」と省略する）の変形抵抗は非常に高くなり塑性変形が良好に行われず、該素材案内通路、素材案内口、成形孔の内部の面圧が高くなる。そして押し詰まりを起こし前記ダイスや該ダイスの回転ホイール側に当接される前記フィードプレートを変形させたり、製品となる金属押出材に欠肉を生じさせたりする原因となっていた。

また上記面圧の大きさは、押出加工される金属押出材の形状にも多大な影響を受ける。例えば、その形状が薄板状で厚みが薄く幅が広く縦横比が大きくなった場合などは顕著に面圧が高くなる傾向にある。上記のような薄板形状等様々な形状の金属押出材を成形するためには、前記ダイスや前記フィードプレートに過大な面圧がかからないよう、該ダイス、該フィードプレート及び前記素材案内通路に充満された押出用素材を十分に高温になるまで加熱する必要性があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、円滑に押出加工をするための加熱が簡便且つ効率良く行われ、安定した金属押出材の生産を行うことが出来る回転ホイール式連続押出装置及び金属押出材の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、回転ホイールの外周面に設けられた溝の一部を複数のシュー及びフィードプレートの各内周面で覆って形成した素材案内通路と、この素材案内通路の下流端に配設されるフィードプレートの外面に当接し該フィードプレートの素材案内口と成形孔とを連通させた状態に配置されるダイスと、このダイスのフィードプレート側と反対側の面に重ねて配置される複数のバックアップリングと、前記素材案内通路の下流端を塞ぐよう前記溝内に突出して配設されるアバットメントとを備える回転ホイール式連続押出装置において、ヒーターブロックが、前記ダイスと前記フィードプレートとを挟むようにその両側部に延在し、該ヒーターブロックの放熱面が該ダイスと該フィードプレートとに近接されて配置され、前記ヒーターブロックにヒーターが埋設されていることを特徴とする。

この発明における回転ホイール式連続押出装置によれば、前記ダイスと前記フィードプレートとにその放熱面を近接させる前記ヒーターブロックが、該ダイス、該フィードプレート及び下流側に充満される押出用素材を局部的に直接加熱するので、周囲に配設される加熱不要の部材まで加熱してしまう虞がない。

本発明の回転ホイール式連続押出装置において、前記ヒーターが、前記バックアップリングにも埋設されていることとしてもよく、これにより、加熱され高温となる前記ダイスや前記フィードプレートに蓄えられた熱が金属押出材を送出する金属押出材出口方向へ移動し外部へ放出されるのを防止する。

また本発明に係る金属押出材の製造方法は、前述の回転ホイール式連続押出装置を用い、ヒーターを埋設したヒーターブロックを、前記ダイスと前記フィードプレートとを挟むようにその両側部に延在させるとともに、該ヒーターブロックの放熱面を該ダイスと該フィードプレートとに近接して加熱することを特徴とする。

本発明に係る回転ホイール式連続押出装置及び金属押出材の製造方法によれば、円滑に押出加工をするための加熱が簡便且つ効率良く行われ、安定した金属押出材の生産を行うことが出来る。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る回転ホイール式連続押出装置の構成を示す概略側面図である。この回転ホイール式連続押出装置１０には、回転軸線Ｃを中心とし矢印Ａ方向に回転駆動可能な回転ホイール１が設けられている。該回転ホイール１の外周面には、押出加工されるワイヤー状の押出用素材Ｗを案内するための溝２が設けられている。この押出用素材Ｗはこの溝２内に配置され、該回転ホイール１の回転駆動と、該溝２と押出用素材Ｗとの摩擦力とによってこの回転ホイール１に牽引され送られていくように構成されている。

また矩形板状の形状を有する複数のシュー４は、該回転ホイール１の周方向の所定の長さ範囲にわたってハウジング３にて位置決め状態に保持されている。これらのシュー４は、互いに隣接状態に一列に配列され、回転ホイール１の外周面に摺接して前記溝２の外方を塞ぐ態様において配置されている。これらシュー４の前記回転ホイール１の側（以下「内面側」と省略する）は、該回転ホイール１の外周面と摺接するよう曲面状の摺接面１４に形成されている。これにより前記回転ホイール１の溝２がシュー４により外方から塞がれ、素材案内通路６の周壁が形成されるようになっている。

また前記回転ホイール１の回転方向下流端に位置するフィードプレート４ａは、その摺接面１４ａの略中央部に該回転ホイール１の溝２に対応した位置から金属押出材Ｓが成形される矢印Ｅ方向へ向かって貫通する孔の素材案内口１３を備えている。そして前記フィードプレート４ａの前記回転ホイール１の側と反対側（以下「外面側」と省略する）は、その面が平坦に形成されてダイス配置面１２とされ、ダイス７が該ダイス配置面１２に安定良く密着して配置されるようになっている。該ダイス７は円盤状の形状を有し、また前記素材案内口１３に対応する位置から矢印Ｅ方向に貫通する孔の成形孔１５を備えている。この成形孔１５は所望の金属押出材Ｓを得るための形状を有し、前記押出用素材Ｗがこの成形孔１５を通ることにより製品である金属押出材Ｓへと成形され、矢印Ｅ方向へ押し出されながら金属押出材出口２３へと送出されるよう構成されている。

また前記フィードプレート４ａの下流端に隣接して、アバットメント５が配設されている。このアバットメント５は、前記溝２内に突出して該溝２の内周面と若干の間隙を開けて配置され、且つ前記素材案内通路６の下流端開口部の溝２の内周面付近を除く中央部分で押出用素材Ｗを堰き止めるよう構成されている。そして前記アバットメント５は、前記溝２と複数のシュー４及びフィードプレート４ａの各摺接面１４，１４ａと共に、前記素材案内通路６を形成している。

上記のように、前記溝２と前記アバットメント５との間には若干の間隙が存在しており、また前記シュー４及びフィードプレート４ａと前記回転ホイール１の外周面との間にもわずかに間隙が設けられている。これらの間隙から可塑状となった前記押出用素材Ｗがバリ状に押し出され、これらのバリが前記溝２及び前記回転ホイール１の外周面に焼き付くようになる。そしてスクレーパー１１が、これらのバリを除去するため前記アバットメント５の下流側に設けられている。このスクレーパー１１は、その鋭利な先端部分を前記溝２及び前記回転ホイール１の外周面に摺接可能に形状を成形されており、付着したバリを削り取るよう構成されている。

前記素材案内通路６の上流側に設けられるコイニングロール９は、矢印Ｂ方向に回転可能に配設され前記押出用素材Ｗを前記溝２へと強制的に押し込むよう構成されている。また前記ハウジング３は、上記シュー４及びフィードプレート４ａ、アバットメント５、ダイス７を位置決め状態に支持して配設されている。また前記ハウジング３は、不図示の固定シャフトとスタンドとにより支持されている。前記フィードプレート４ａの外面側に形成されるダイス配置面１２と前記ダイス７とが当接する面同士はその間に隙間のないよう両者を押し付けた状態とされ、該フィードプレート４ａが固定されている。前記ダイス７の外面側に配設される複数のバックアップリング８は、該ダイス７に作用する押出力を前記ハウジング３に伝達させ支持させる態様に、前記金属押出材Ｓの押し出される矢印Ｅ方向に重ねられ配置されている。これら複数のバックアップリング８は円盤状の形状を有し、前記成形孔１５を通り前記金属押出材出口２３へ向け矢印Ｅ方向に押し出される金属押出材Ｓを案内する貫通孔の各案内孔８ａを夫々該成形孔１５に対応する位置に備えている。

図２は、図１におけるＸ−Ｘ線断面図を示す。図に示すように、前記ダイス配置面１２の両側部には、前記ダイス７と前記フィードプレート４ａとを挟むように角棒状の形状を有する二つのヒーターブロック２２が前記ハウジング３に支持され配設されている。図１に示すように、これらのヒーターブロック２２は装置の上下方向に延在して配置されている。また夫々の前記ヒーターブロック２２は、加熱手段としてＵ字状のシーズヒーター２１をその長手方向に延在させて内蔵している。また図２に示すように前記二つのヒーターブロック２２の夫々の前記ダイス配置面１２に向かい合って配置される面はヒーターブロック放熱面２２ａとされている。これらのヒーターブロック放熱面２２ａは前記ダイス７と前記フィードプレート４ａとに近接されこれらの部材を加熱しやすい配置になされている。

また、上記のように矢印Ｅ方向に重ねられる複数のバックアップリング８の内、それらの略中央に配置されるバックアップリング８ｂには、加熱手段としてシーズヒーター２４が内蔵されている。図１に示すように、このシーズヒーター２４はＵ字状の形状を有し、このバックアップリング８ｂの案内孔８ａを上下から挟むように配置される。そして該バックアップリング８ｂ及びその周囲の部材を加熱し、前記ヒーターブロック２２により加熱される前記ダイス７や前記フィードプレート４ａに蓄えられた熱が、前記金属押出材出口２３方向へ移動し外部へと放出されるのを極力防止するよう構成されている。

次に、以上のように構成された回転ホイール式連続押出装置による金属押出材の製造について説明する。
まず押出開始前において、前記ダイス７と前記フィードプレート４ａとを挟むようにしてその両側部に配置される前記二つのヒーターブロック２２が前記シーズヒーター２１により加熱され、ヒーターブロック放熱面２２ａから放出される輻射熱が該ダイス７、該フィードプレート４ａ及び下流側に充満される押出用素材Ｗなど（以下これらを総じて「被加熱部材」と省略する）を十分に高温になるまで加熱する。また前記バックアップリング８ｂもその内部に備えられる前記シーズヒーター２４により加熱され高温となり、上記被加熱部材が加熱され蓄えられた熱が、金属押出材出口２３方向へ移動し前記スタンド側へと放出されるのを防止する。これにより、この被加熱部材の加熱効率が極力高められるようになされている。詳しくは上記構成により、ヒーターブロック２２の温度を約９００度まで上げ、ダイス７の温度を押出開始前に予め５００度以上にすることが可能である。

次に前記押出用素材Ｗが前記金属押出材Ｓへと成形される過程について説明する。
図１において、ワイヤー状の押出用素材Ｗは、矢印Ａ方向に回転駆動される回転ホイール１の溝２にコイニングロール９により押し付けられる。この押出用素材Ｗは、該回転ホイール１の回転駆動に伴う該押出用素材Ｗと前記溝２との間の摩擦力により牽引されて、素材案内通路６に送り込まれる。この素材案内通路６の回転方向下流端は前記アバットメント５により堰き止められており、送り込まれる押出用素材Ｗによりその通路内が高圧化されている。そして該押出用素材Ｗは摩擦・変形加熱による塑性変形を受けながらフィードプレート４ａの摺接面１４ａの略中央部に備えられる前記素材案内口１３へと圧入されていき、該素材案内口１３の外面側に備えられる前記ダイス７の前記成形孔１５を通り矢印Ｅ方向へと押し出され、所望の形状を有する製品の金属押出材Ｓへと成形される。また前記スクレーパー１１はその先端部分を前記回転ホイール１の外周面に摺接されて配置され、該回転ホイール１の回転駆動に伴い回転ホイール１の外周面と前記溝２とに付着した不要なバリを削り落とす。

ここで、上述した通り押出開始前に前記被加熱部材は予め十分に高温になるまで加熱され、下流側に充満される押出用素材Ｗはその変形抵抗が低く抑えられ塑性変形しやすい状態となされている。これにより押出開始時において前記ダイス７や前記フィードプレート４ａが前記下流側に充満される押出用素材Ｗから過大な面圧を受けないようになっている。また前記バックアップリング８ｂも予め十分に高温になるまで加熱されており、上記高温となった被加熱部材に蓄えられた熱が、このバックアップリング８ｂを通り前記金属押出材出口２３方向へ移動し外部へと放出されるのを極力防止するようになっている。

以上説明したように、本実施形態における回転ホイール式連続押出装置によれば、前記ダイス７と前記フィードプレート４ａとを挟むようにその両側部に前記シーズヒーター２１を内蔵する前記二つのヒーターブロック２２が備えられ、該ヒーターブロック２２が該ダイス７、該フィードプレート４ａ及び前記下流側に充満される押出用素材Ｗを予め十分に高温になるまで加熱するので、押出開始時において前記ダイス７や前記フィードプレート４ａが前記下流側に充満される押出用素材Ｗから過大な面圧を受けるのを防止し、装置の押し詰まりや製品となる金属押出材Ｓの欠肉を防止し長期に亘り安定して良好に金属押出材Ｓの生産を行うことが出来る。また金属押出材Ｓの形状が、例えば薄板状で厚みが薄く、幅が広く、縦横比が大きくなった場合など、面圧の高くなりやすい押出加工についても、本実施形態において良好に安定した成形加工を行うことが可能である。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば前記シーズヒーター２１，２４はその種類を限定されるものではなく、カートリッジヒーターやハロゲンヒーター等、別の種類のヒーターを用いても良い。またその本数・配置等も本実施形態に限られるものではない。
また加熱を押出開始前の予熱時のみとした場合は、前記被加熱部材が十分に高温になるまで加熱された後、前記ヒーターブロック２２を前記ハウジング３から取り外せるように装置を構成しても良い。

また前記シーズヒーター２１，２４と、該シーズヒーター２１，２４に電気的に接続される制御部（不図示）と、該制御部に電気的に接続され前記ダイス７又は前記フィードプレート４ａに埋設（又は近接）して配置されるセンサー等の温度検出端（不図示）とを備えて、このシーズヒーター２１，２４を予め設定した設定温度に制御可能なように構成してもよい。

また前記ワイヤー状の押出用素材Ｗを粉粒金属材料とし、前記シュー４上方より素材案内通路６へと貫通して形成された供給孔からこの粉粒金属材料を該素材案内通路６へと供給する構成とした場合にも本発明を適用することが出来る。

本発明の一実施形態に係る回転ホイール式連続押出装置の構成を示す概略側面図である。 図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。

符号の説明

１ 回転ホイール
２ 溝
３ ハウジング
４ シュー
４ａ フィードプレート
５ アバットメント
６ 素材案内通路
７ ダイス
８ バックアップリング
８ｂ バックアップリング
１０ 回転ホイール式連続押出装置
１２ ダイス配置面
１３ 素材案内口
１４，１４ａ 摺接面
１５ 成形孔
２１ シーズヒーター
２２ ヒーターブロック
２２ａ ヒーターブロック放熱面
２４ シーズヒーター
Ｓ 金属押出材
Ｗ 押出用素材

Claims (3)

1. 回転ホイールの外周面に設けられた溝の一部を複数のシュー及びフィードプレートの各内周面で覆って形成した素材案内通路と、この素材案内通路の下流端に配設されるフィードプレートの外面に当接し該フィードプレートの素材案内口と成形孔とを連通させた状態に配置されるダイスと、このダイスのフィードプレート側と反対側の面に重ねて配置される複数のバックアップリングと、前記素材案内通路の下流端を塞ぐよう前記溝内に突出して配設されるアバットメントとを備える回転ホイール式連続押出装置において、
   ヒーターブロックが、前記ダイスと前記フィードプレートとを挟むようにその両側部に延在し、該ヒーターブロックの放熱面が該ダイスと該フィードプレートとに近接されて配置され、
   前記ヒーターブロックにヒーターが埋設されていることを特徴とする回転ホイール式連続押出装置。
2. 請求項１記載の回転ホイール式連続押出装置において、
   前記ヒーターが、前記バックアップリングにも埋設されていることを特徴とする回転ホイール式連続押出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回転ホイール式連続押出装置を用いた金属押出材の製造方法であって、
   ヒーターを埋設したヒーターブロックを、前記ダイスと前記フィードプレートとを挟むようにその両側部に延在させるとともに、該ヒーターブロックの放熱面を該ダイスと該フィードプレートとに近接して加熱することを特徴とする金属押出材の製造方法。
   
   

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