JP2009269187A - 押し出し方法及び押し出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中心線状部材の外周に複数の線状体を螺旋状に押出し成形することが可能な押し出し方法及び押し出し装置を提供する。
【解決手段】中心線状部材２２の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体２３を被覆する押し出し方法において、押出機１内に、その軸心に挿通管２を設けると共に、その挿通管２の外周に複数のスクリュ３，４を同軸に設けて、挿通管２の外周に複数の線状体２３を成形するための複数の押出し流路Ａ，Ｂを形成し、その押出し流路Ａ，Ｂを挿通管２の出口側で合流させ、中心線状部材２２を挿通管２に通過させつつ、各押出し流路Ａ，Ｂに線状体２３の材料を供給して、スクリュ３，４の回転により、中心線状部材２２の外周に、帯状でかつ螺旋状に異なる線状体２３を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中心線状部材の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体を密接して被覆する押し出し方法及び押し出し装置に関するものである。

従来、中心線状部材に１種類の材料を押し出して被覆する場合、図１１に示すような押出機１１０が用いられている。

押出機１１０は、スクリュ１１１と、そのスクリュ１１１を収容する外筒１１２とを備える。スクリュ１１１は、その中心に中心線状部材１１３を通すための挿通孔１１４が設けられ、その外周面にはスパイラル状突起１１５を設けて押出し流路１１６が形成されている。また、スクリュ１１１の先端部（図示左側）は外周（外径）を絞った形状に形成され、その先端部と外筒１１２の内壁とでニップル部１１７が形成されている。

この押出機１１０で押し出し成形を行う際は、中心線状部材１１３を挿通孔１１４に通過させつつ、外筒１１２に設けられた材料供給部（ホッパ）１１８から押出し流路１１６に材料を供給し、スクリュ１１１の回転で押し込んだ材料をニップル部１１７側に搬送して、中心線状部材１１３の外周に材料１１９を被覆する。被覆後の中心線状部材１１３の外径（被覆部材の外径）は、押出機１１０出口に接続したニップル１２０の内径により設定することができ、中心線状部材１１３の送り速度は、スクリュ１１１の回転速度で制御している。

材料１１９として生ゴムを用いる場合、材料１１９を被覆した中心線状部材１１３を加熱炉に通して、材料である生ゴムを加硫させると、ゴムを被覆した製品を製造することができる。

特開２００５−２０７７６８号公報 特開平１０−１１３９７５号公報 特開平１１−３４３５０７号公報

ところで、自動車のバンパーなどに取り付けられる荷重センサとして、光ファイバ荷重センサがある。この光ファイバ荷重センサは、例えば、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、プラスチック光ファイバからなる中心線状部材１２２の外周に螺旋状に巻き付けられた断面視で円形状の線状体１２３と、中心線状部材１２２及び線状体１２３を被覆するゴムなどの保護体１２４とを備える（例えば、特許文献１参照）。

このような光ファイバ荷重センサ１２１において、本発明者らは、線状体１２３間に空隙が形成されると、線状体１２３の弾性限界を超えて線状体１２３が変形してしまい、その結果、変形した線状体１２３が元の形状に復元しない場合があるということを発見しており、つまり、線状体１２３間に空隙が形成されていると、光ファイバ荷重センサ１２１に係る感度が低下あるいは変動するという問題があることを発見していた。

また、本発明者らは、本発明に先駆けて、弾性を有し硬度が異なる複数種類の線状体を光ファイバの外周に隙間無く螺旋状に形成した方が単一な線状体を用いた場合と比べ、光伝送損失の応力による変化も大きくなり、感度に優れた光ファイバ荷重センサを実現できることも発見していた。

上述した事情に鑑み、少なくとも、中心線状部材の外周に複数種類の線状体を螺旋状に押出し成形することが可能な押し出し方法及び押し出し装置に係る発明が望まれていた。

しかしながら、図１１の押出機１１０では、中心線状部材の外周に１種類の材料を被覆することしかできず、複数種類の材料（複数種類の線状体）を螺旋状に押し出すことができないという問題がある。

また、他の押出機として、特許文献２には、スクリュの溝部の形状を底面に向かって狭くなるように形成することで、材料を均一に流して均等に押し出すことができ、スクリュの溝内の溶融樹脂が溝底面に貯まったり、焦げ付いたりすることのない押出機が記載されている。しかし、この押出機も複数種類の材料を押し出すことはできない。

さらに、特許文献３には、内側の成形体または中空が螺旋状の棒状体を製造する押出機が記載されているが、この押出機でも、中心線状部材の外周に螺旋状に複数種類の材料を押し出すことはできない。

以上より、本発明の目的は、少なくとも、中心線状部材の外周に複数の線状体を螺旋状に押出し成形することが可能な押し出し方法及び押し出し装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、中心線状部材の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体を被覆する押し出し方法において、押出機内に、その軸心に挿通管を設けると共に、その挿通管の外周に複数のスクリュを同軸に設けて、前記挿通管の外周に複数の線状体を成形するための複数の押出し流路を形成し、その押出し流路を前記挿通管の出口側で合流させ、前記中心線状部材を前記挿通管に通過させつつ、各押出し流路に線状体の材料を供給して、前記スクリュの回転により、前記中心線状部材の外周に、帯状でかつ螺旋状に複数の線状体を形成する押し出し方法である。

請求項２の発明は、中心線状部材の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体を被覆する押出機を備えた押し出し装置において、前記押出機は、その軸心に設けられた、前記中心線状部材を通す挿通管と、その挿通管の外周に同軸に設けられた、前記線状体を押し出すための複数のスクリュと、前記挿通管と前記複数のスクリュを収容すると共に、最外周の前記スクリュを包囲し、かつ先端に、前記挿通管から出た中心線状部材の外周に各スクリュで成形された線状体を螺旋状に巻き付けて押し出すダイスが形成された外筒とを備えることを特徴とする押し出し装置である。

請求項３の発明は、前記スクリュがＮ個形成され、各スクリュ出口の合流部には、約３６０／Ｎ度の開口部が形成される請求項２記載の押し出し装置である。

請求項４の発明は、前記スクリュは外側のものほど短く形成され、外側のスクリュの後方には、その内側のスクリュに前記線状体の材料を供給するための材料供給口が形成される請求項２または３記載の押し出し装置である。

請求項５の発明は、前記複数のスクリュに前記線状体の材料を供給するための材料供給口が前記複数のスクリュに対応してそれぞれに形成されると共に、前記外筒の上方側に寄り集まるように配置される請求項２または３記載の押し出し装置である。

請求項６の発明は、前記複数の材料供給口の配置位置に高低差を付けるようにした請求項５記載の押し出し装置である。

請求項７の発明は、前記挿通管の外周に、内周面にスパイラル状突起を形成すると共に、外周面にも同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した共用スクリュを形成し、その共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項２〜６いずれかに記載の押し出し装置である。

請求項８の発明は、前記挿通管を、外周面に前記共用スクリュと同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した内側スクリュで形成すると共に、その外周に筒状の隔壁を同軸に形成し、その隔壁の外周に前記共用スクリュを形成して、前記内側スクリュの外側および前記共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項７記載の押し出し装置である。

請求項９の発明は、前記挿通管の外周に、内周面に前記共用スクリュと同じひねり方向のスパイラル状突起を形成すると共に、外周面にも同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した内側共用スクリュを形成すると共に、その外周に筒状の隔壁を同軸に形成し、その隔壁の外周に前記共用スクリュを形成して、前記内側共用スクリュの内側と外側、および前記共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項７記載の押し出し装置である。

請求項１０の発明は、前記挿通管の外周面にスパイラル状突起を形成すると共に、その外周に、外周面に前記挿通管と逆方向のひねり方向のスパイラル状突起を形成したスクリュを形成し、前記挿通管の外側および前記スクリュの外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項２〜６いずれかに記載の押し出し装置である。

請求項１１の発明は、前記外筒の出口に、出口形状が矩形状のダイスを設けた請求項２〜１０いずれかに記載の押し出し装置である。

本発明によれば、挿通管の外周に複数のスクリュを同軸に形成し、そのスクリュにより形成された押出し流路に各線状体の材料を通すことで、スクリュの回転により、中心線状部材の外周に、複数の異なる線状体を螺旋状に形成することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

まず、本発明で製造する被覆部材について説明する。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、被覆部材２１は、中心線状部材２２と、その中心線状部材２２の外周に長手方向に沿って中心線状部材２２と密接するように被覆された異なる複数（図１では２つ）の線状体２３とからなる。

中心線状部材２２としては、例えば、ガラス光ファイバやプラスチック光ファイバ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ：ＰＯＦ）などの光ファイバや、銅線などの電線などを用いるとよい。また、線状体２３としては、例えば、シリコーンゴムなどのゴムや、熱可塑性エラストマー、樹脂などを用いるとよい。

本実施形態では、中心線状部材２２としてプラスチック光ファイバを用い、線状体２３としてシリコーンゴムを採用し、被覆部材２１として、光ファイバ荷重センサとして機能する。

線状体２３は、横断面視で略矩形状（帯状）に形成される。この線状体２３は、第１の線状体２３ａと第２の線状体２３ｂとからなり、中心線状部材２２の外周に、これら第１の線状体２３ａと第２の線状体２３ｂを、密接して螺旋状に被覆している。つまり、被覆部材２１は、中心線部材２１と線状体２３との間、及び第１の線状体２３ａと第２の線状体２３ｂとの間、共に密接するように形成されている。これにより、被覆部材２１を光ファイバ荷重センサとして使用した際には、より感度の低下あるいは変動が少ないセンサを実現することが可能となる。なお、第１の線状体２３ａと第２の線状体２３ｂとは、例えば、硬度（ゴム硬度）が異なる。

次に、本実施形態に係る押し出し装置を説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る押し出し装置３０は、中心線状部材２２を送出する送出装置３１と、中心線状部材２２の外周に線状体２３（２３ａ，２３ｂ）の材料を押し出して被覆する押出機１と、中心線状部材２２の外周に被覆された線状体２３（２３ａ，２３ｂ）の材料を加熱して加硫させて線状体２３（２３ａ，２３ｂ）を形成し、被覆部材２１を形成する加熱炉３２と、その被覆部材２１を巻き取る巻取装置３３とを備える。線状体２３（２３ａ，２３ｂ）に熱可塑性エラストマーを使用する場合は、加硫が不要なため、加熱炉３２を省略できる。

送出装置３１および巻取装置３３は、中心線状部材２２が回転してしまわないように、中心線状部材２２の中心軸に対して回転しないように固定されている。

図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、押出機１は、その軸心に設けられた中心線状部材２２を通す挿通管２と、その挿通管２の外周に同軸に設けられた、線状体２３を押し出すための複数（図１（ａ）では２つ）のスクリュ３，４と、挿通管２とスクリュ３，４を収容すると共に、最外周のスクリュ４を包囲する外筒５とを備える。

挿通管２としては、例えば、ニッケルメッキされた鉄製のものを用いるとよい。本実施形態では、挿通管２として、内径２．４ｍｍ、外径６．４ｍｍのものを用いた。

挿通管２の外周には、第１スクリュ３、第２スクリュ４が順次同軸に形成される。これにより、つまり、２つのスクリュを同軸に設けることにより、同軸に設けない場合と比べ、押出機１全体をコンパクトにすることができる。また、これら第１スクリュ３、第２スクリュ４により、線状体２３を押し出すための押出し流路Ａ，Ｂが形成される。

押出機１では、内周面にスパイラル状突起を形成すると共に、外周面にも同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した、第１スクリュ３と第２スクリュ４共用の共用スクリュ６を用いた。これにより、第１スクリュ３と第２スクリュ４を別々に設けると場合と比べ、非常に押出機１全体をコンパクトにすることができる。本実施形態では、共用スクリュ６の内周面と外周面に、その先端側（図示左側）から見て時計回りのスパイラル状突起を形成した。

共用スクリュ６としては、例えば、ニッケルメッキされた鉄製のものを用いるとよい。本実施形態では、共用スクリュ６として、内径２７．２ｍｍ、外径３６．５ｍｍ、外周面のスパイラル状突起の高さ４．０ｍｍ、幅１０ｍｍ、ピッチ２００ｍｍ、内周面のスパイラル状突起の高さ１０．４ｍｍ、起端側の幅１０ｍｍ（図１（ｃ）参照）、先端側の幅５ｍｍ（図１（ｃ）参照）、ピッチ２００ｍｍのものを用いた。ここで、共用スクリュ６の幅寸法は、共用スクリュ６の円周方向の長さとして示した。内周面のスパイラル状突起の先端形状は、スパイラル状突起の先端と挿通管２との間の隙間が極力小さくなるように、挿通管２の外周形状に合わせるように曲面形状に形成されている。同様に、外周面のスパイラル状突起の先端形状は、外筒５の内周形状に合わせるように曲面形状に形成されている。

この共用スクリュ６の外周面に形成される第２スクリュ４は、内周面に形成される第１スクリュ３よりも長手方向（図１では、左右方向）において短く形成される。これにより、第２スクリュ４の後方（図示右側）で第１スクリュ３に線状体２３の材料（未加硫の生ゴムなど）を供給することが可能となる。

共用スクリュ６の後端部（図示右側）には、共用スクリュ６を回転させるためのスクリュ回転用ギヤ部７が設けられ、このスクリュ回転用ギヤ部７には、図示しない駆動装置が接続される。本実施形態では、共用スクリュ６の先端側から見て、共用スクリュ６を時計回りに回転させるようにした。また、挿通管２は、この共用スクリュ６の回転により回転しないように保持される。

共用スクリュ６により形成される押出し流路Ａ，Ｂは、挿通管２の出口側（図示左側）で合流するようにされる。

図１（ｂ）に示すように、各押出し流路Ａ，Ｂの出口となる共用スクリュ６出口の合流部には、円周方向の約半分（約１８０度）の長さを有する開口部Ａａ，Ｂａが形成される。

開口部Ａａ，Ｂａは、それらの幅を調整することで、断面積がほぼ同じに形成され、２種類の材料をほぼ同じ圧力で押し出すように形成される。

また、これら開口部Ａａ，Ｂａは、押出機１出口側から見てスパイラル状突起終了位置からスパイラル状突起のひねり方向と同じ方向（図１（ｂ）では時計回り方向）に設けられる。これにより、各押出し流路Ａ，Ｂから効率よく材料を押し出すことができる。

共用スクリュ６の外周には、外筒５が設けられる。本実施形態では、外筒５として、ニッケルメッキした鉄製のものを用い、内径４４．５ｍｍ、外径５４．５ｍｍのものを用いた。

このような寸法とすることで、内周面のスパイラル状突起の先端が挿通菅２の外周面側に接し、外周面のスパイラル状突起の先端が外筒５の内周面側に接し、押出し流路Ａ，Ｂを形成する。本実施形態では、押出し流路Ａの断面積が約４７０ｍｍ²、押出し流路Ｂの断面積が約４７０ｍｍ²とほぼ同じとした。

この外筒５の先端部は、徐々に縮径するように形成され、押出機１の出口となる外筒５の先端には、ねじ込みによりダイス８が接続される。このダイス８の出口形状は、製造する被覆部材２１と同じ形状（円形状）に形成される。このダイス８の内径を変化させることにより、中心線状部材２２の外周に被覆する線状体２３ａ，２３ｂの厚さを調整することができる。本実施形態では、このダイス８として、ニッケルメッキした鉄製のものを用い、内径５．０ｍｍ、外径１５．０ｍｍのものを用いた。

また、挿通管２の先端部は、外周（外径）を絞った形状に形成され、開口部ＡａとＢａの断面積が、それぞれ、押出し流路Ａ，Ｂの断面積の約１／２になるように絞りの傾きやダイス肉厚や挿通菅２の先端部の形状を調整する。その先端部と外筒５の内壁とで一般の押出機におけるダイスとして機能するニップル部９が形成される。

外筒５の後端部には、押出し流路Ａに第１の線状体２３ａの材料を押し込むための材料供給部１０が設けられる。この材料供給部１０は、第２スクリュ４よりも後方に形成される。

材料供給部１０は、押出し流路Ａに第１の線状体２３ａの材料を押し込む材料供給用スクリュ１０ａと、その材料供給用スクリュ１０ａの後端部に設けられた材料供給用スクリュ回転用ギヤ部１０ｂと、その材料供給用スクリュ回転用ギヤ部１０ｂに接続された図示しない駆動装置と、材料供給用スクリュ１０ａに第１の線状体２３ａの材料を供給する第１材料投入口（第１ホッパ）１０ｃとから構成される。

材料供給部１０出口の共用スクリュ６には、図１（ｄ）に示すように、周方向に沿って所定の間隔で貫通穴６ａが設けられ、その貫通穴６ａを通じて、材料供給部１０からの材料を共用スクリュ６の内側の押出し流路Ａに通すようにされる。また、材料供給部１０後方の共用スクリュ６には、全周にわたり壁６ｂが設けられ、材料供給部１０から供給された材料がこれ以上、後方にいかないようになっている。壁６ｂは、高さ１０．４ｍｍ、幅１０ｍｍとした。壁６ｂの先端形状は、挿通菅２の外周面との間の隙間が極力少なくなるようにするために、挿通菅２の外周面の形状に合わせた曲面となるようにした。

材料供給部１０の前方（図示左側）には、押出し流路Ｂに第２の線状体２３ｂの材料を供給するための第２材料投入口（第２ホッパ）１１が設けられる。第２材料投入口１１後方の共用スクリュ６には、全周にわたり壁６ｃが設けられ、第２材料投入口１１から供給された材料がこれ以上、後方にいかないようになっている。壁６cの高さは４．０ｍｍ、先端形状は外筒５の内周面との間の隙間が極力少なくなるようにするために、外筒５の内周面の形状に合わせた曲面となるようにした。

第１の線状体２３ａの材料としては、第２の線状体２３ｂの材料よりも粘度が低いものを用いるとよい。これは、粘度の高い材料を押出す場合、共用スクリュ６を回転させるときの回転抵抗（負荷）が高くなることから、粘度の高い材料をより短い押出し流路Ｂに供給する方が効率がよいからである。

次に、本実施形態に係る押し出し方法を説明する。

まず、送出装置３１から中心線状部材２２を送り出し、その中心線状部材２２を押出機１に導入する。挿通菅２の内径が２．４ｍｍであるので、中心線状部材２２の外径はこれより、若干小さい２．２ｍｍのものを使用する。

押出機１では、中心線状部材２２を挿通管２に通過させつつ、第１の線状体２３ａの材料を第１材料投入口１０ｃから投入すると共に、第２の線状体２３ｂの材料を第２材料投入口１１から投入する。投入された各材料は、共用スクリュ６の回転により、各押出し流路Ａ，Ｂを通って、開口部Ａａ，Ｂａからそれぞれ押し出される。

開口部Ａａと開口部Ｂａは断面積がほぼ同じに形成されているため、各材料は、ほぼ同じ圧力で押し出されてニップル部９を通過し、中心線状部材２２外周の反対側の１８０度にそれぞれ押し出される。また、共用スクリュ６は回転しており、開口部Ａａ，Ｂａもそれに伴って回転しているため、各材料は、中心線状部材２２の外周に、帯状でかつ螺旋状に、ほぼ同じ幅で被覆される。中心線状部材２２の外周に被覆された各材料は、ダイス８を通過する際にダイス８の出口形状（円形状）に成形される。

その後、第１の線状体２３ａの材料と第２の線状体２３ｂの材料を被覆した中心線状部材２２を加熱炉３２に導入し、この加熱炉３２で各材料を加硫させて第１の線状体２３ａ、第２の線状体２３ｂを形成し、被覆部材２１を形成する。

加熱炉３２で被覆部材２１を形成した後、これを巻取装置３３で巻き取れば、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す被覆部材２１が得られる。

本実施形態では、開口部Ａａ，Ｂａを同じ断面積としたが、押出し流路Ａ，Ｂから押し出す材料の粘度の差が大きい場合、粘度が大きい方の開口部（ＡａまたはＢａ）を大きめに形成する（スクリュの幅とスパイラル状突起の高さ等で調整する）ことで、各押出し流路Ａ，Ｂから押し出す材料の体積のバランスを取ることができる。また、開口部Ａａ，Ｂａの周方向の角度範囲（長さ）のバランスを変えることにより、各押出し流路Ａ，Ｂから押し出される材料の幅を任意のバランス（比率）で設定することもできる。

以上説明したように、本実施形態では、押出機１の軸心に挿通管２を設けると共に、その挿通管２の外周に線状体２３ａ，２３ｂを成形するための押出し流路Ａ，Ｂを共用スクリュ６により形成し、その押出し流路Ａ，Ｂを挿通管２の出口側で合流させ、中心線状部材２２を挿通管２に通過させつつ、各押出し流路Ａ，Ｂに異なる第１の線状体２３ａの材料および第２の線状体２３ｂの材料を供給し、共用スクリュ６を回転させることにより、中心線状部材２２の外周に、帯状でかつ螺旋状に第１の線状体２３ａおよび第２の線状体２３ｂを形成している。

これにより、各線状体２３ａ，２３ｂ間や、線状体２３ａ，２３ｂと中心線状部材２２間に隙間が形成されることがなくなり、各線状体２３ａ，２３ｂ間、および線状体２３ａ，２３ｂと中心線状部材２２間が密接した被覆部材２１を形成することができる。

また、本発明では、押出機１により、線状体２３ａ，２３ｂを製造すると同時に、これら線状体２３ａ，２３ｂを中心線状部材２２の外周に螺旋状に被覆している。

被覆部材２１を製造する際、例えば、断面視が矩形状の第１の線状体と第２の線状体を予め形成しておき、これら第１の線状体と第２の線状体を密接させて、中心線状部材２２の外周に撚り合わせることも考えられるが、この方法では、線状体を巻き付ける際に、各線状体間や各線状体と中心線状部材２２間に隙間が生じてしまう場合があり、さらに、線状体を製造する工程と線状体を巻き付ける工程の２工程が必要となり、大量生産には向いていないだけでなく、一定の品質保持の面でも好ましくはない。

本発明によれば、線状体２３ａ，２３ｂを製造すると同時に、これら線状体２３ａ，２３ｂを中心線状部材２２の外周に螺旋状に巻き付けることができるため、工程数を少なくすることができるため、大量生産が実施し易くなり、被覆部材２１を低コストで製造することができる。

また、本実施形態では、より粘度の高い材料をより短い押出し流路Ｂに供給するようにしているため、共用スクリュ６の回転の負荷を小さくすることができ、製造時の電力エネルギー低減に有利となる。

次に、本発明の他の実施の形態を説明する。

図４（ａ）に示す押出機４１は、３種類の異なる線状体の材料を、中心線状部材２２に被覆するためのものである。

押出機４１は、図１（ａ）の押出機１の挿通管２に替えて、筒状の隔壁４２を設けると共に、その隔壁４２の内周に、外周面に共用スクリュ６と同じひねり方向のスパイラル状突起が形成された内側スクリュ４３を設け、押出し流路Ｃを形成したものである。隔壁４２は、回転しないように保持される。

内側スクリュ４３は、中心線状部材２２を通す挿通管も兼ねる。中心線状部材２２は、送出装置３１と巻取装置３３により固定されているので、内側スクリュ４３と共に回転してしまうことはないが、内側スクリュ４３を比較的高速で回転させる必要がある場合などは、内側スクリュ４３の内周に別途挿通管を設け、その挿通管に中心線状部材２２を通すようにしてもよい。

内側スクリュ４３の後端部（図示右側）には、内側スクリュ４３を回転させるための内側スクリュ回転用ギヤ部４４が設けられ、その内側スクリュ回転用ギヤ部４４には図示しない駆動装置が接続される。この内側スクリュ４３は、共用スクリュ６と同期して回転するようにされる。

隔壁４２および内側スクリュ４３は、共用スクリュ６よりも後方に突出するように形成され、共用スクリュ６後方の隔壁４２には、押出し流路Ｃに第３の線状体２３ｃの材料を供給するための第３材料投入口４５が形成される。

図４（ｂ）に示すように、各押出し流路Ａ，Ｂ，Ｃの出口となる各共用スクリュ６，４３出口の合流部には、円周方向の約３分の１（約１２０度）の長さを有する開口部Ａａ，Ｂａ，Ｃａがそれぞれ形成される。これら各開口部Ａａ，Ｂａ，Ｃａの幅（断面積）や長さ（周方向の角度範囲）やスパイラル状突起の高さ等を適宜調整することで、各材料の押出し圧力や体積、あるいは各線状体２３ａ，２３ｂ，２３ｃの幅を任意の比率で設定することができる。つまり、当該設定により、製造後、結果的に、線状体２３間に隙間を生じないようにすることもできる。

この押出機４１を用いることで、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すような、中心線状部材２２の外周に、３つの異なる線状体２３ａ，２３ｂ，２３ｃを帯状かつ螺旋状に被覆した、被覆部材５１が得られる。

図６（ａ）に示す押出機６１は、４種類の異なる線状体の材料を、中心線状部材２２に被覆するためのものである。

この押出機６１は、図４（ａ）の押出機４１の内側スクリュ４３に替えて、外周面および内周面に共用スクリュ６と同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した内側共用スクリュ６４を形成し、さらにその内側共用スクリュ６４の内周に挿通管６２を形成して、内側共用スクリュ６４の外側と内側に２つの押出し流路Ｃ，Ｄを形成したものである。挿通管６２は、回転しないように保持される。

内側共用スクリュ６４の内周面に形成される押出し流路Ｄは、内側共用スクリュ６４の外周面に形成される押出し流路Ｃよりも長く形成される。押出し流路Ｃ後方の隔壁４２には、押出し流路Ｄに第４の線状体２３ｄの材料を押し込むための材料供給部６３が設けられる。

この材料供給部６３は、材料供給部１０と同じものであり、押出し流路Ｄに第４の線状体２３ｄの材料を押し込む材料供給用スクリュ６３ａと、その材料供給用スクリュ６３ａの後端部に設けられた材料供給用スクリュ回転用ギヤ部６３ｂと、その材料供給用スクリュ回転用ギヤ部６３ｂに接続された図示しない駆動装置と、材料供給用スクリュ６３ａに第４の線状体２３ｄの材料を供給する第４材料投入口６３ｃとからなる。

図６（ｂ）に示すように、各押出し流路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出口となる各スクリュ６，６４出口の合流部には、円周方向の約４分の１（約９０度）の長さを有する開口部Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａがそれぞれ形成される。これら各開口部Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａの幅（断面積）や長さ（周方向の角度範囲）やスクリュ状の突起の高さ等を適宜調整することで、各材料の押出し圧力や体積、あるいは各線状体２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅を任意の比率で設定することができる。

この押出機６１を用いれば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、中心線状部材２２の外周に、４つの異なる線状体２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを帯状かつ螺旋状に撚り合わせた被覆部材７１が得られる。

５種類以上の材料を帯状かつ螺旋状に被覆する場合は、内側共用スクリュ６４の内周にさらにスクリュを形成して、押出し流路を形成すればよい。

図８（ａ）〜（ｃ）に示す押出機８１は、図１（ａ）の押出機１と基本的に同じ構成であり、軸心に外周面にスパイラル状突起を形成した挿通管８２を設けると共に、その外周に、外周面に挿通管８２のスパイラル状突起のひねり方向とは逆方向のスパイラル状突起を形成したスクリュ８３を形成したものである。

つまり、押出機８１は、図１（ａ）の押出機１において、共用スクリュ６の内周面にスパイラル状突起を形成する替わりに、挿通管２の外周面に、共用スクリュ６のひねり方向とは逆方向のスパイラル状突起を形成して、押出し流路Ａを形成したものである。

押出機８１では、挿通管８２は固定されているが、その外周面にスクリュ８３のひねり方向とは逆方向のスパイラル状突起が形成されているため、スクリュ８３を回転させると、図１（ａ）の押出機１と同様に各材料を押し出すことができる。

図９（ａ）〜（ｄ）に示す押出機９１は、図１（ａ）の押出機１において、外筒５の出口に、出口形状が矩形状のダイス９２を設けたものである。

中心線状部材２２の外周に被覆された各材料は、ダイス９２を通過する際にダイス９２の出口形状に成形されるため、外筒５の出口に出口形状が矩形状のダイス９２を設けることにより、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、横断面視で矩形状の被覆部材１００を製造することができる。

横断面視で矩形状の被覆部材１００を製造することにより、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す断面円形状の被覆部材２１と比較して、被覆部材１００を設置することが容易となり、さらに、被覆部材１００と設置対象物との間に砂などのゴミなどが入ってしまうことを抑制できる。また、被覆部材１００が振動により外れてしまうことも抑制できる。

また、必要に応じて、線状体中、あるいはその表面にテンションメンバを内蔵、あるいは付着させるようにしてもよい。

テンションメンバ付で線状体を押し出す方法としては、例えば、特許文献２と同様の方式とするか、あるいは、線状体の上から全体をカバーするテンションメンバ層を押し出して、加硫工程で線状体とテンションメンバ層を一体化させるか、あるいは、予め各線状体の材料に短い線状のテンションメンバを混ぜておき、これを押し出すようにするとよい。

さらに、線状体の外周に、線状体を保護するためのシースを形成してもよい。このシースは、例えば、線状体の外周にＰＥＴテープを巻き付けて形成される。ＰＥＴテープとしては、例えば、厚さ２５μｍ、幅１０ｍｍのものを用い、これを１／２ラップで巻き付けるとよい。このＰＥＴテープの重なり部分を加熱炉などで加熱して融着させることで、防水性を持たせることもできる。

また、ＰＥＴテープの替わりに、線状体の外周にシリコーンゴムなどを厚さ０．２ｍｍ程度にさらに押出し被覆して、これを加硫させることでシースを形成してもよい。

本発明は、例えば、光ファイバの外周に硬度の異なる複数の線状体を帯状かつ螺旋状に被覆した光ファイバ荷重センサを製造する際に用いられる。

また、上記実施形態では中心線状部材２２としてプラスチック光ファイバを用いた例を説明したが、銅線などの電線の外周に硬度の異なる複数の線状体を帯状かつ螺旋状に被覆して被覆電線を形成してもよい。これにより、製造した被覆電線を屈曲させやすくすることができる。

また、上記実施形態では、線状体の材料を投入する材料投入口（１０ｃ，１１，４５，６３ｃ）が押出機（外筒）の上方側に寄り集まるように配置されると共に、材料投入口の開口側が同じ方向に向いているため、複数の材料投入口に材料を投入する際、非常に作業がし易い。また、例えば、材料の不足を検知する検知センサを設置する際においても、設置場所を決定し易い。

また、上記実施形態では、材料投入口（１０ｃ，１１，４５，６３ｃ）において、配置位置に高低差（例えば、第１材料投入口１０ｃと第２材料投入口１１との関係）を付けることで、材料の投入間違いを少なくすることができる。

なお、上記実施形態における複数の線状体同士を隙間無く密接させた状態のものはあくまで一実施例である。

図１（ａ）は本発明の一実施形態で用いる押出機の断面図であり、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）はその１Ｃ−１Ｃ線断面図、図１（ｄ）はその１Ｄ−１Ｄ線断面図である。 図２（ａ）は本発明で製造する被覆部材の側面図であり、図２（ｂ）はその側面図左方から見た横断面図である。 本発明の一実施形態に係る押し出し装置の概略図である。 図４（ａ）は本発明の一実施形態で用いる押出機の断面図であり、図４（ｂ）はその４Ｂ−４Ｂ線断面図である。 図５（ａ）は図４の押出機を用いて製造される被覆部材の側面図であり、図５（ｂ）はその側面図左方から見た横断面図である。 図６（ａ）は本発明の一実施形態で用いる押出機の断面図であり、図６（ｂ）はその６Ｂ−６Ｂ線断面図である。 図７（ａ）は図６の押出機を用いて製造される被覆部材の側面図であり、図７（ｂ）はその側面図左方から見た横断面図である。 図８（ａ）は本発明の一実施形態で用いる押出機の断面図であり、図８（ｂ）はその８Ｂ−８Ｂ線断面図、図８（ｃ）はその８Ｃ−８Ｃ線断面図である。 図９（ａ）は本発明の一実施形態で用いる押出機の断面図であり、図９（ｂ）はその９Ｂ−９Ｂ線断面図、図９（ｃ）はその９Ｃ−９Ｃ線断面図、図９（ｄ）はその９Ｄ−９Ｄ線断面図である。 図１０（ａ）は図９の押出機を用いて製造される被覆部材の側面図であり、図１０（ｂ）はその側面図左方から見た横断面図である。 従来の押出機の概略断面図である。 図１２（ａ）は光ファイバ荷重センサの横断面図であり、図１２（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１ 押出機
２ 挿通管
３，４ スクリュ
６ 共用スクリュ
２１ 被覆部材
２２ 中心線状部材
２３ 線状体
２３ａ 第１の線状体
２３ｂ 第２の線状体
２３ｃ 第３の線状体
２３ｄ 第４の線状体
３０ 押し出し装置
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 押出し流路

Claims (11)

1. 中心線状部材の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体を被覆する押し出し方法において、押出機内に、その軸心に挿通管を設けると共に、その挿通管の外周に複数のスクリュを同軸に設けて、前記挿通管の外周に複数の線状体を成形するための複数の押出し流路を形成し、その押出し流路を前記挿通管の出口側で合流させ、前記中心線状部材を前記挿通管に通過させつつ、各押出し流路に線状体の材料を供給して、前記スクリュの回転により、前記中心線状部材の外周に、帯状でかつ螺旋状に複数の線状体を形成することを特徴とする押し出し方法。
2. 中心線状部材の外周に、その長手方向に沿って、複数の線状体を被覆する押出機を備えた押し出し装置において、前記押出機は、その軸心に設けられた、前記中心線状部材を通す挿通管と、その挿通管の外周に同軸に設けられた、前記線状体を押し出すための複数のスクリュと、前記挿通管と前記複数のスクリュを収容すると共に、最外周の前記スクリュを包囲し、かつ先端に、前記挿通管から出た中心線状部材の外周に各スクリュで成形された線状体を螺旋状に巻き付けて押し出すダイスが形成された外筒とを備えることを特徴とする押し出し装置。
3. 前記スクリュがＮ個形成され、各スクリュ出口の合流部には、約３６０／Ｎ度の開口部が形成される請求項２記載の押し出し装置。
4. 前記スクリュは外側のものほど短く形成され、外側のスクリュの後方には、その内側のスクリュに前記線状体の材料を供給するための材料供給口が形成される請求項２または３記載の押し出し装置。
5. 前記複数のスクリュに前記線状体の材料を供給するための材料供給口が前記複数のスクリュに対応してそれぞれに形成されると共に、前記外筒の上方側に寄り集まるように配置される請求項２または３記載の押し出し装置。
6. 前記複数の材料供給口の配置位置に高低差を付けるようにした請求項５記載の押し出し装置。
7. 前記挿通管の外周に、内周面にスパイラル状突起を形成すると共に、外周面にも同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した共用スクリュを形成し、その共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項２〜６いずれかに記載の押し出し装置。
8. 前記挿通管を、外周面に前記共用スクリュと同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した内側スクリュで形成すると共に、その外周に筒状の隔壁を同軸に形成し、その隔壁の外周に前記共用スクリュを形成して、前記内側スクリュの外側および前記共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項７記載の押し出し装置。
9. 前記挿通管の外周に、内周面に前記共用スクリュと同じひねり方向のスパイラル状突起を形成すると共に、外周面にも同じひねり方向のスパイラル状突起を形成した内側共用スクリュを形成すると共に、その外周に筒状の隔壁を同軸に形成し、その隔壁の外周に前記共用スクリュを形成して、前記内側共用スクリュの内側と外側、および前記共用スクリュの内側と外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項７記載の押し出し装置。
10. 前記挿通管の外周面にスパイラル状突起を形成すると共に、その外周に、外周面に前記挿通管と逆方向のひねり方向のスパイラル状突起を形成したスクリュを形成し、前記挿通管の外側および前記スクリュの外側に前記線状体の材料を通すようにした請求項２〜６いずれかに記載の押し出し装置。
11. 前記外筒の出口に、出口形状が矩形状のダイスを設けた請求項２〜１０いずれかに記載の押し出し装置。

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