JP2012091340A - 押出成形装置及び成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブ状の成形品に生じる偏肉を簡易に調整して、偏肉の調整時間を短縮する。
【解決手段】押出成形装置は、内型と外型の間から成形材料を押し出してチューブ状の成形品Ｐを成形する。押出成形装置は、内型の周りで外型を変位させる変位手段と、成形品Ｐの偏肉を検出する偏肉検出装置３０と、偏肉調整手段とを備えている。偏肉検出装置３０は、成形品Ｐの端部の外周面を保持する保持部材３２と、成形品Ｐの端部内に配置される探触子３３と、探触子３３により成形品Ｐの内周面の位置を検出する内周面検出手段４０とを有する。偏肉検出装置３０は、成形品Ｐの内周面の検出位置に基づいて成形品Ｐの厚さを算出し、算出厚さに基づいて成形品Ｐの偏肉を判断する。偏肉調整手段は、偏肉検出装置３０の検出結果に基づいて、変位手段により外型を変位させて成形品Ｐの偏肉を調整する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、成形材料を押し出してチューブ状の成形品を成形する押出成形装置と、成形品の製造方法に関する。

押出成形装置は、内型と外型を同心状に配置し、両型間から未加硫のゴムや樹脂等の成形材料を押し出して、チューブ状の成形品を成形する。また、押出成形装置は、一般に、成形品に生じる偏肉を調整するため、外型を変位させる機構を有する。

図８は、従来の押出成形装置の例を示す断面図であり、先端部を拡大して示している。また、図９は、図８の矢印Ｚ方向から見た押出成形装置の正面図である。
従来の押出成形装置１００は、図示のように、押出ヘッド１０１と、押出ヘッド１０１内に形成された成形材料Ｓ（ここでは、ゴム）の通路１０２とを有する。また、押出成形装置１００は、押出ヘッド１０１の先端に、環状の内型１０３と外型１０４とを有し、内型１０３と外型１０４を、隙間を開けて同心状に保持する。押出成形装置１００は、成形材料Ｓを、内型１０３と外型１０４の間を通して両型１０３、１０４間の開口から押し出し、チューブ状の成形品Ｐを連続して成形する。また、押出成形装置１００は、外型１０４を変位させる４つのボルト１０５を有し、各ボルト１０５を緩め、又は、締め込んで、内型１０３に対して、外型１０４を上下左右に変位させる。

この押出成形装置１００では、押し出した成形品Ｐをナイフ等で切断し、成形品Ｐの断面形状を観察する。その結果、成形品Ｐの内周面と外周面が同心状でなく、偏肉があるときには、ボルト１０５により外型１０４を変位させて成形品Ｐの偏肉を調整する。例えば、成形品Ｐの右側が厚く、左側が薄いときには、左のボルト１０５を緩めて、右のボルト１０５を締め込み、外型１０４を左に変位させる。ただし、予め、上下のボルト１０５を緩めないと、外型１０４が左右に変位しない。そのため、上下のボルト１０５を若干緩めた後に、左右のボルト１０５で外型１０４を変位させて、再び、上下のボルト１０５を締め込む。成形品Ｐの上下側に偏肉があるときには、左右のボルト１０５を若干緩めて、上下のボルト１０５で外型１０４を変位させた後、左右のボルト１０５を締め込む。以上の作業を、成形品Ｐの内外周面が同心円となり、成形品Ｐの厚さが均一になるまで繰り返して、成形品Ｐの偏肉を調整する。

ところが、偏肉の調整は、人手により感覚的に行われており、偏肉の状態や作業者毎の技量に応じて作業に要する時間が異なる。また、成形品Ｐの偏肉は、手動操作により、上下左右のボルト１０５を緩めたり締めたりしながら次第に調整する必要があり、多大な手間を要して、調整時間も極めて長くなる傾向がある。そのため、成形品Ｐの生産性を向上させる観点から、偏肉を簡易に調整して、調整時間を短縮することが要求されている。

これに対し、外型１０４を精度よく配置して、両型１０３、１０４を動かないように強固に組み付けることで、調整作業を行うことなく、厚さの均一な成形品Ｐを成形できる。しかしながら、ロット毎のゴム物性の差、押出ヘッド１０１の経時変化、又は、装置各部に生じるガタツキ等により、外型１０４の配置位置の精度を維持するのは困難である。また、そのような押出成形装置１００は、比較的高価になるため、多品種少量生産ではコストの面から実現が難しい。

なお、偏肉検出装置により成形品Ｐの偏肉を検出することで、偏肉をより精度よく検出できるとともに、調整作業の手間を低減できる。このような偏肉検出装置として、従来、カメラで成形品Ｐの切断面を撮影して、画像処理により、厚さの偏りを検査する装置が知られている（特許文献１参照）。

図１０は、カメラを使用した成形品Ｐの偏肉検出装置を示す概略構成図である。
この偏肉検出装置１１０は、図示のように、透明な板からなる検出ステージ１１１と、検出ステージ１１１に向けて配置されたカメラ１１２と、画像処理装置（図示せず）とを備えている。偏肉を検出するときには、チューブ状の成形品Ｐの端面を検出ステージ１１１に押し付ける。偏肉検出装置１１０は、カメラ１１２により、検出ステージ１１１上の成形品Ｐの端面を撮影し、画像処理装置により、撮影画像から成形品Ｐの厚さや偏肉を検出する。この偏肉検出装置１１０は、成形品Ｐの厚さや偏肉を短時間で検出できるものの、カメラ１１２や画像処理装置は比較的高価である。偏肉の調整作業においては、より低コストで偏肉を検出できる装置を使用して、偏肉を簡易に調整することが求められている。

特開２０００−９４３６号公報

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、チューブ状の成形品に生じる偏肉を簡易に調整できるようにし、偏肉の調整時間を短縮して、成形品製造の生産性を向上させることである。

本発明は、チューブ状の成形品の内周面を成形する内型と、成形品の外周面を成形する外型とを備え、内型と外型の間に形成される環状の開口から成形材料を押し出して成形品を成形する押出成形装置であって、内型の周りで外型を変位させる変位手段と、成形品の偏肉を検出する偏肉検出装置と、偏肉検出装置の検出結果に基づいて、変位手段により外型を変位させて成形品の偏肉を調整する偏肉調整手段と、を備え、偏肉検出装置が、成形品の端部の外周面を保持する保持部材と、保持部材が保持する成形品の端部内に配置される探触子と、探触子により成形品の内周面の位置を検出する内周面検出手段と、成形品の内周面の検出位置に基づいて成形品の厚さを算出する厚さ算出手段と、成形品の算出厚さに基づいて成形品の偏肉を判断する判断手段と、を有する押出成形装置である。
また、本発明は、内型と外型の間に形成される環状の開口から成形材料を押し出して、チューブ状の成形品を製造する成形品の製造方法であって、成形品の偏肉を検出する工程と、偏肉の検出結果に基づいて、内型の周りで外型を変位させて成形品の偏肉を調整する工程と、を有し、偏肉を検出する工程が、成形品の端部の外周面を保持する工程と、成形品の端部内に探触子を配置する工程と、探触子により成形品の内周面の位置を検出する工程と、成形品の内周面の検出位置に基づいて成形品の厚さを算出する工程と、成形品の算出厚さに基づいて成形品の偏肉を判断する工程と、を有する成形品の製造方法である。

本発明によれば、チューブ状の成形品に生じる偏肉を簡易に調整でき、偏肉の調整時間を短縮して、成形品製造の生産性を向上させることができる。

本実施形態の押出成形装置の要部を示す斜視図である。 図１に示す押出成形装置の断面図である。 本実施形態の押出成形装置の全体構成図である。 本実施形態の偏肉検出装置を示す概略構成図である。 探触子を拡大して示す斜視図である。 偏肉が発生した成形品の断面図である。 他の実施形態の偏肉検出装置を示す概略構成図である。 従来の押出成形装置の例を示す断面図である。 図８の矢印Ｚ方向から見た従来の押出成形装置の正面図である。 カメラを使用した成形品の偏肉検出装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の押出成形装置と成形品の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の押出成形装置は、成形品（押出成形品）の製造装置であり、成形材料を押し出して、チューブ状の成形品を成形する。なお、成形材料は、成形品の原料を溶融や可塑化して押出可能な状態にした材料（押出材）であり、例えば、未加硫のゴムや樹脂からなる。また、成形品は、押出成形装置により、中空をなす所定の断面形状で押し出されてチューブ状に成形される。押出成形装置は、成形品として、例えば、ホースやパイプ、又は、電線の被覆材を製造する。以下では、未加硫のゴム（以下、単にゴムという）を成形材料として、ホースを成形する例を説明する。

図１は、本実施形態の押出成形装置の要部を示す斜視図である。
押出成形装置１は、図示のように、成形材料を押し出す押出機２（図１では先端部のみ示す）と、押出機２の先端に取り付けられた押出ヘッド１０とを備えている。押出ヘッド１０は、押出機２による成形材料の押出方向Ｆ１に対して、直交して配置され、押出機２から供給される成形材料を、その押出方向Ｆ１に直交する方向Ｆ２に押し出して、チューブ状の成形品Ｐ（以下、単に成形品という）を成形する。

図２は、図１に示す押出成形装置１の断面図であり、押出成形装置１を、上記した２つの方向Ｆ１、Ｆ２を含む面で切断して示している。また、図２では、押出成形装置１の一部を切断せずに側面図で示している。なお、本実施形態では、成形品Ｐの押出方向Ｆ２を前方、その逆方向を後方という。
押出機２は、図示のように、内部のスクリュ３を回転させて、成形材料Ｓを押出ヘッド１０内に向けて押し出し、成形材料Ｓを押出ヘッド１０内に供給する。

押出ヘッド１０は、ヘッド本体を構成する外筒１１及び内筒１２と、外筒１１内に配置された環状の内型１３及び外型１４と、内型１３が固定された内型ホルダ１５と、外型１４が固定された外型ホルダ１６とを有する。外筒１１は、円筒状をなし、側面に形成された貫通孔１１Ａに押出機２が取り付けられている。外筒１１は、押出機２が押し出す成形材料Ｓが、貫通孔１１Ａを通して内側まで供給される。内筒１２は、円筒状をなし、外筒１１内に後方側から挿入されて、外筒１１の内周面にはめ込まれる。外筒１１と内筒１２は、互いの間に成形材料Ｓの通路１７を区画して、押出機２から供給される成形材料Ｓを、貫通孔１１Ａから前方に向かって移動させる。通路１７は、円筒状に形成され、全体に充填される成形材料Ｓを、押出ヘッド１０の先端に設けられた内型１３と外型１４に向かって移動させる。

内型１３と外型１４は、それぞれ成形品Ｐの内周面と外周面、及び、成形品Ｐの断面形状を規定するダイであり、内型１３の外側に外型１４が同心状に配置されている。内型１３は、成形品Ｐの内周面を成形する芯部材であり、金属により、外周面が前方に向かって次第に縮径する円筒状に形成されて、内型ホルダ１５の先端に固定されている。内型ホルダ１５は、円筒状をなし、内筒１２内に後方側から挿入されるとともに、内筒１２の内周面をスライドして、内型１３を前後に変位させる。外型１４は、成形品Ｐの外周面を成形する外側リングであり、金属により、内周面が前方に向かって次第に縮径する円筒状に形成されて、外型ホルダ１６の内周面に固定されている。外型ホルダ１６は、環状をなし、外筒１１の前方側端部で、外型１４を、内型１３との間に隙間を開けて配置する。

内型１３と外型１４は、押出ヘッド１０の先端部に保持されて、互いの間に、所定間隔の隙間からなる円筒状の成形流路１８を区画する。成形流路１８は、通路１７に繋がる一端部から前方に向かって次第に縮小しつつ狭くなるように形成され、他端部が両型１３、１４の先端部で前方側に開口する。成形材料Ｓは、通路１７から成形流路１８に供給されて、成形流路１８内を開口（押出口）１９に向かって移動し、開口１９から外部に押し出される。

このように、押出成形装置１は、内型１３と外型１４とを備え、成形流路１８を移動する成形材料Ｓを、内型１３と外型１４の間に形成される環状の開口１９から押し出して、成形品Ｐを成形する。その際、押出成形装置１は、成形品Ｐを連続して押し出しながら、内型１３により成形品Ｐの内周面を成形し、外型１４により成形品Ｐの外周面を成形する。これにより、押出成形装置１は、成形品Ｐを所定の断面形状のチューブ状に成形する。成形品Ｐは、内外周面が断面円形状をなす、所定長さのゴムホースに成形される。

ここで、外型ホルダ１６は、成形品Ｐの押出方向Ｆ２の位置が変化しないように、外筒１１に保持されている。ただし、外型ホルダ１６は、外筒１１の内周面との間に隙間が設けられており、押出方向Ｆ２の位置を変えずに外筒１１内で変位する。その結果、外型ホルダ１６は、外筒１１内で、押出方向Ｆ２に直交する平面内の位置が変化する。外型１４は、押出ヘッド１０の先端で、外型ホルダ１６と一体に位置が変化して、内型１３を中心に、押出方向Ｆ２に直交する平面内における任意の位置に変位する。押出成形装置１は、外型１４を内型１３の周りで変位させる変位手段２０を有し、変位手段２０により外型１４を変位させて、内型１３に対する外型１４の位置を変化させる。

変位手段２０は、複数（ここでは４つ）（図１参照）のボルト２１と、各ボルト２１を回転させる回転機構２２と、外筒１１の外周面に固定された円盤状の固定部材２５とを有する。ボルト２１は、外筒１１を貫通するネジ孔にねじ込まれて、先端が外型ホルダ１６の外周面に押し付けられる。また、ボルト２１は、外型ホルダ１６の上下左右に配置され、各方向から外型ホルダ１６に押し付けられて、外型ホルダ１６を所定位置で固定する。変位手段２０は、各ボルト２１を緩め、又は、締め込むことで、外型ホルダ１６と外型１４を内型１３の周りで変位させて、外型１４の位置を変更する。ここでは、４つのボルト２１は、等角度離れて配置されて、外筒１１に放射状に取り付けられている。また、４つのボルト２１は、外型１４を、内型１３を中心に交差（ここでは直交）する２方向に変位させる変位機構２７を構成する。変位手段２０は、変位機構２７により、外型１４を上下左右に変位させて、内型１３の周りの任意の位置に配置する。

回転機構２２は、ボルト２１の頭部に取り付けられた減速機２３と、減速機２３に連結されたモータ２４とを有し、減速機２３が固定部材２５に固定されている。回転機構２２は、減速機２３により、モータ２４の回転動力をボルト２１に伝動し、ボルト２１を両方向に回転させて、回転数に応じた距離だけボルト２１を移動させる。変位手段２０は、回転機構２２により、複数のボルト２１を同期して回転させて、ボルト２１による外型１４の保持と保持の解除、及び、外型１４の変位を実行させる。また、変位手段２０は、回転機構２２によるボルト２１の回転数を制御することで、外型１４を各方向に所定距離だけ変位させる。

変位手段２０は、内型１３を中心に外型１４を変位させて、内型１３と外型１４により区画される成形流路１８と開口１９の形状、及び、内型１３と外型１４の間の隙間の間隔を変更する。これにより、変位手段２０は、成形品Ｐの断面形状（押出方向Ｆ２に直交する断面の形状）を変更する。また、変位手段２０は、成形品Ｐの各部の厚さを変更して、成形品Ｐに生じる偏肉（厚さの偏り）を調整する。次に、押出成形装置１による成形品Ｐの偏肉の調整について説明する。

図３は、押出成形装置１の全体構成図である。
押出成形装置１は、図示のように、全体を制御する制御装置４と、成形品Ｐの偏肉を検出する偏肉検出装置３０とを備えている。制御装置４は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び、各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるコンピュータを有する。制御装置４は、接続手段を介して装置各部が接続されており、装置各部を制御して成形品Ｐを成形するための各動作を実行させる。

また、制御装置４は、変位手段２０（各回転機構２２）と偏肉検出装置３０が接続され、偏肉検出装置３０から成形品Ｐの偏肉の検出結果等を受信して、変位手段２０を制御する。制御装置４は、偏肉検出装置３０の検出結果（検出データ）に基づいて、変位手段２０により外型１４を変位させて、成形品Ｐの断面形状、及び、成形品Ｐの各部の厚さを変更させる。その際、制御装置４は、偏肉を低減（矯正）する方向に外型１４を変位させて、成形品Ｐの偏肉を調整する。従って、制御装置４は、変位手段２０を制御する制御手段、及び、成形品Ｐの偏肉を調整（矯正）する偏肉調整手段（矯正手段）を構成する。

本実施形態では、偏肉検出装置３０が、各回転機構２２による外型１４の変位方向に対応して、各変位方向と同じ方向（上下方向と左右方向）の成形品Ｐの厚さを求めて偏肉を検出する。また、偏肉検出装置３０は、各方向の成形品Ｐの厚さを、偏肉のデータとして制御装置４に出力して、各データを制御装置４にフィードバックする。制御装置４は、各方向の成形品Ｐの厚さの差に応じて、回転機構２２によりボルト２１を回転させて外型１４を変位させ、成形品Ｐの偏肉を調整する。

例えば、成形品Ｐが上下方向に偏肉して、成形品Ｐの上部に対して下部が２ｍｍ厚いときには、制御装置４は、まず、左右のボルト２１を若干緩める。続いて、上下のボルト２１を同調して回転させて、上のボルト２１を１ｍｍ緩めつつ、下のボルト２１を１ｍｍ締め込む。その後、左右のボルト２１を締め込んで外型１４を固定する。これにより、外型１４を上方に１ｍｍ変位させて、成形品Ｐの上下方向の偏肉を調整する。成形品Ｐが左右方向に偏肉しているときには、上下と左右のボルト２１を替えて、同様の動作により、成形品Ｐの左右の偏肉を調整する。この押出成形装置１では、偏肉検出装置３０を押出ヘッド１０の近くに設けて、偏肉検出装置３０により、所定のタイミングで成形品Ｐの偏肉を検出して偏肉を調整する。

図４は、本実施形態の偏肉検出装置３０を示す概略構成図であり、側方から見た偏肉検出装置３０の一部と成形品Ｐを断面で示している。また、図４では、偏肉検出装置３０の内部の構成を模式的に側面図で示している。
偏肉検出装置３０は、図示のように、ケース３１と、成形品Ｐを保持する保持部材３２と、成形品Ｐ内に配置される探触子３３と、ケース３１内に設けられた固定テーブル３４と、探触子３３により成形品Ｐの内周面を検出する内周面検出手段４０とを有する。成形品Ｐは、押出ヘッド１０から押し出された後に、ナイフ等で両端が切断されて、端部が保持部材３２内に挿入される。

保持部材３２は、両端が開口した筒状部材からなり、ケース３１の上面中央に形成された開口部に固定されている。保持部材３２は、上部の開口から成形品Ｐの端部が内部に挿入されて、成形品Ｐの端部を内周面で外側から保持する。保持部材３２の内周面は、断面円形状をなし、成形品Ｐが挿入される上部の開口（挿入口）が大径に、下部の開口が小径に、かつ、上部から下部に向かって次第に直径が小さくなるように形成されている。即ち、保持部材３２の内周面は、成形品Ｐが挿入される一端部から逆側の他端部に向かって内側に傾斜するテーパ状に形成されている。保持部材３２は、成形品Ｐの端部が内部の所定位置（深さ）まで挿入されて、内周面と成形品Ｐの外周面とが接触する。保持部材３２は、内周面で成形品Ｐの端部を支えて、成形品Ｐの端部の外周面を保持する。

また、保持部材３２は、内部が透視可能な材料（例えば、透明の樹脂）からなり、内周面に、成形品Ｐの挿入基準位置を示す印（図示せず）を有する。この挿入基準位置の印は、成形品Ｐの外径の良否を判定するために使用される。成形品Ｐは、設定された外径（正規外径）に形成されたときに、端面が保持部材３２の挿入基準位置まで挿入される。これに対し、成形品Ｐは、正規外径よりも大径又は小径に形成されたときには、端面が挿入基準位置の上又は下になる。

作業者は、成形品Ｐの端部を保持部材３２に挿入したときに、成形品Ｐの端面が挿入基準位置に一致するか否かを確認する。その結果、成形品Ｐの端面が挿入基準位置からずれたときには、内型１３を変位させて押出ヘッド１０を調整し、或いは、押出機２による成形材料Ｓの押出速度を調整する。これにより、成形品Ｐの外径を正規外径に調整した後、再び、成形品Ｐの端部を保持部材３２に挿入する。以上の手順を、成形品Ｐの外径が正規外径になるまで繰り返す。また、保持部材３２の内部には、１又は複数の探触子３３が配置され、成形品Ｐの端部が保持部材３２に挿入されたときに、探触子３３が成形品Ｐの端部内に挿入される。

図５は、探触子３３を拡大して示す斜視図であり、成形品Ｐの端部も点線で示している。また、図５では、１つの探触子３３は全体を示し、他の探触子３３は先端部３３Ａのみ示す。
偏肉検出装置３０は、図示のように、複数（ここでは４つ）の探触子３３を有し、それらの先端部３３Ａが、保持部材３２が保持する成形品Ｐの端部内に配置される。４つの探触子３３の先端部３３Ａは、円柱を４等分した形状に形成され、保持部材３２の中心で互いに接触して円柱状に、かつ、保持部材３２の内周面（成形品Ｐの外周面）と同心状に配置される。探触子３３の先端部３３Ａは、ケース３１内に位置する基端部３３Ｂから上方に向かって保持部材３２内まで延び、保持部材３２内で、上記した挿入基準位置よりも上の所定高さまで配置される。

複数の探触子３３は、成形品Ｐの内部に移動可能に配置され、それぞれ成形品Ｐ内で独立して移動する。また、複数の探触子３３は、成形品Ｐ内で中心側から外側に向かって、互いに異なる方向に移動して、成形品Ｐの周方向の異なる位置で、成形品Ｐの内周面に接触する。その際、偏肉検出装置３０は、４つの探触子３３を放射状に移動させて、周方向に等角度離れた位置で成形品Ｐの内周面に接触させる。４つの探触子３３は、保持部材３２の中心に対し、０°、９０°、１８０°、２７０°の方向に配置され、断面円弧状の外面が、各配置方向の成形品Ｐの内周面に接触する。成形品Ｐは、押出時における上部を０°の探触子３３の位置に合わせる等して、押出時における上下左右の方向を各探触子３３が配置された方向に合わせて、保持部材３２内に挿入される。なお、図４では、０°と１８０°の２つの探触子３３のみ示している。

偏肉検出装置３０は、内周面検出手段４０により、探触子３３を成形品Ｐの内周面に接触させて、成形品Ｐの内周面と内周面の位置を検出する。内周面検出手段４０は、探触子３３を成形品Ｐ内で移動させる移動手段４１と、探触子３３の位置を検出する位置検出手段４７とを有する。内周面検出手段４０は、移動手段４１により、探触子３３を成形品Ｐ内で上記のように移動させ、位置検出手段４７により、成形品Ｐの内周面に接触する探触子３３の位置を検出する。内周面検出手段４０は、探触子３３により、その位置を検出することで、成形品Ｐの内周面の位置を検出する。また、内周面検出手段４０は、探触子３３毎に、移動手段４１と位置検出手段４７とを有する。

移動手段４１は、固定テーブル３４上に固定された直線軸受け４２と、探触子３３と一体な可動部材４３と、可動部材４３に取り付けられた弾性部材（ここではスプリング）４４と、空気圧式のピストン・シリンダ機構４５とを有する。直線軸受け４２は、探触子３３の移動方向と平行に配置されている。可動部材４３は、側面視Ｌ字状をなし、探触子３３の底部から固定テーブル３４の上面に沿って延び、固定テーブル３４の側面まで配置されている。可動部材４３は、直線軸受け４２に取り付けられ、直線軸受け４２に案内されて直線的に移動して、探触子３３を保持部材３２内で移動させる。スプリング４４は、可動部材４３とケース３１に取り付けられて、可動部材４３をケース３１側に常に引っ張る。可動部材４３は、スプリング４４から作用する力で移動して、探触子３３を保持部材３２内で中心側から外側に向かって移動させる。

ピストン・シリンダ機構４５は、ケース３１に取り付けられ、シリンダからピストンロッドを進退させて、ピストンロッドの先端を可動部材４３に接触及び離間させる。複数の探触子３３は、可動部材４３がピストンロッドで押されると、保持部材３２の中心で互いに接触する。また、複数の探触子３３は、ピストンロッドが可動部材４３から離れると、スプリング４４の力で、保持部材３２内で外側に向かって移動する。移動手段４１は、ピストン・シリンダ機構４５を作動させて、探触子３３を保持部材３２と成形品Ｐの内側で移動させる。

偏肉検出装置３０は、成形品Ｐの端部が保持部材３２内に挿入される前は、移動手段４１により、複数の探触子３３を保持部材３２の中心に配置する。続いて、偏肉検出装置３０は、成形品Ｐの端部が保持部材３２内に挿入されて、例えば、センサ（図示せず）が端部の挿入を検知したときに、或いは、偏肉の検出開始ボタンが押されたときに、移動手段４１により、複数の探触子３３を外側に移動させる。これにより、各探触子３３を、成形品Ｐの内周面に設定された各接触位置に接触させて、位置検出手段４７により、各探触子３３の位置を検出する。位置検出手段４７は、接触又は非接触で探触子３３の位置を検出するセンサを有する。ここでは、位置検出手段４７は、接触式の変位センサからなり、可動部材４３の変位量を検出して、保持部材３２の中心を基準にした探触子３３の変位量と、保持部材３２内における探触子３３の位置を検出する。また、位置検出手段４７は、検出結果を制御装置４に出力する。

内周面検出手段４０は、移動手段４１により、複数の探触子３３をそれぞれ移動させて成形品Ｐの内周面に接触させる。その際、スプリング４４の引張力を調節して、探触子３３を、成形品Ｐを変形させない程度の弱い力で成形品Ｐに接触させる。また、複数の探触子３３を、成形品Ｐの内周面において、互いに異なる周方向位置に接触させて、位置検出手段４７により、成形品Ｐの内周面に接触する探触子３３の位置をそれぞれ検出する。内周面検出手段４０は、複数の探触子３３により、その位置を検出することで、成形品Ｐの複数箇所で内周面の位置を検出する。偏肉検出装置３０は、内周面検出手段４０による検出結果から、成形品Ｐの偏肉を検出する。

図６は、偏肉が発生した成形品Ｐの断面図である。
成形品Ｐは、図示のように、内周面と外周面の位置から各部の厚さが算出できる。この偏肉検出装置３０では、成形品Ｐの外周面は、保持部材３２により一定位置で保持されるため、内周面検出手段４０が検出した内周面の位置から、成形品Ｐの各方向の厚さＴ１〜Ｔ４が算出される。

本実施形態では、制御装置４が、内周面検出手段４０による成形品Ｐの内周面の検出位置に基づいて、成形品Ｐの厚さＴ１〜Ｔ４を算出する。その際、制御装置４は、予め設定された成形品Ｐの外周面の位置と、内周面の検出位置とに基づいて、内外周面の位置の差から厚さＴ１〜Ｔ４を算出する。また、制御装置４は、成形品Ｐの算出厚さＴ１〜Ｔ４に基づいて、成形品Ｐの偏肉を判断する。制御装置４は、成形品Ｐの上下方向の厚さＴ１、Ｔ２同士と、左右方向の厚さＴ３、Ｔ４同士を比較し、比較した厚さの差が、所定の許容値を超えたときに偏肉ありと判断し、厚さの差が許容値以下のときに偏肉なしと判断する。従って、制御装置４は、偏肉検出装置３０のデータ処理手段（偏肉検出処理手段）でもあり、偏肉検出装置３０の機能実現手段を構成する。例えば、制御装置４は、偏肉検出装置３０において、成形品Ｐの厚さ算出手段と、偏肉の判断手段として機能する。

制御装置４は、成形品Ｐに偏肉があると判断されたときには、上記したように、変位手段２０により、外型１４を変位させて成形品Ｐの偏肉を調整する。その際、制御装置４は、算出厚さＴ１〜Ｔ４を、押出時における成形品Ｐの上下左右方向の厚さに対応させて、成形品Ｐの各方向の偏肉を調整する。また、上下と左右の両方向に偏肉があるときには、まず、左右方向の偏肉を調整してから、上下方向の偏肉を調整する。このように、偏肉検出装置３０は、制御装置４により、変位機構２７（図１参照）による外型１４の変位方向（上記した交差する２方向）に対応する方向の成形品Ｐの厚さＴ１〜Ｔ４を取得する。これら成形品Ｐの各方向の取得厚さＴ１〜Ｔ４に基づいて、偏肉調整手段である制御装置４が、変位機構２７により外型１４を交差する２方向に変位させて、成形品Ｐの偏肉を調整する。

次に、押出成形装置１により成形品Ｐを成形する手順や、成形品Ｐの製造方法について説明する。
まず、押出成形装置１（図２参照）により、成形材料Ｓを、内型１３と外型１４の間に形成される環状の開口１９から押し出してチューブ状に成形し、成形品Ｐを製造する。次に、成形品Ｐを押し出し直後に切断して、偏肉検出装置３０により、成形品Ｐの偏肉を検出する。偏肉の検出工程では、成形品Ｐの端部（図４参照）を保持部材３２内に挿入し、保持部材３２により、成形品Ｐの端部の外周面を保持するとともに、成形品Ｐの端部に探触子３３を配置する。その後、内周面検出手段４０により、上記のように、探触子３３により成形品Ｐの内周面の位置を検出する。

続いて、制御装置４により、成形品Ｐの内周面の検出位置に基づいて成形品Ｐの厚さを算出し、成形品Ｐの算出厚さに基づいて成形品Ｐの偏肉を判断する。これにより、偏肉検出装置３０は、成形品Ｐの偏肉を検出して、偏肉のデータを取得する。制御装置４は、偏肉が検出されたときには、偏肉の検出結果に基づいて、外型１４の変位方向と変位量を演算し、内型１３の周りで外型１４を変位させて成形品Ｐの偏肉を調整する。次に、偏肉の調整後、成形品Ｐを押し出して、再び成形品Ｐの偏肉を検出する。制御装置４は、今回と前回の成形品Ｐの厚さの変化量を求めて、変化量に基づいて、外型１４を変位させる方向や変位量の修正データを算出し、外型１４を変位させて偏肉を調整する。これら各工程を、成形品Ｐの偏肉が解消されるまで繰り返す。また、成形品Ｐの各部の厚さが、所定厚さよりも薄いか又は厚いときには、内型１３（図２参照）を変位させて、成形品Ｐの厚さを所定厚さに変更する。

以上説明したように、押出成形装置１は、偏肉検出装置３０により成形品Ｐの偏肉を検出して、偏肉の検出結果に基づいて、変位手段２０により内型１３の周りで外型１４を変位させて偏肉を調整する。そのため、成形品Ｐの偏肉を簡単に短時間で検出できるとともに、偏肉を精度よく検出できる。また、外型１４の変位を人手によらずに自動で正確に行えるため、偏肉を短時間で精度よく調整でき、偏肉の調整に要する手間と時間を削減できる。これにより、偏肉の調整時間を、例えば、従来の２０〜３０分から数分程度に短縮させて、成形品Ｐの生産性を向上させることもできる。

偏肉検出装置３０は、探触子３３により成形品Ｐの内周面の位置を検出して、成形品Ｐの厚さを算出するため、複雑な動作や処理を要さずに、成形品Ｐの厚さと偏肉を検出できる。また、探触子３３により、成形品Ｐの内周面の位置を確実に検出でき、高い精度で成形品Ｐの厚さと偏肉を検出できる。更に、偏肉検出装置３０は、比較的単純かつ安価な構成により実現できるため、導入コストを低減することもできる。

従って、本実施形態によれば、成形品Ｐに生じる偏肉を簡易に調整でき、偏肉の調整時間を短縮して、成形品Ｐの製造の生産性を向上させることができる。また、成形材料Ｓの物性の変動、押出ヘッド１０の経時変化、又は、装置各部のガタツキ等が生じたときでも、偏肉を容易に調整して、成形品Ｐを均一な厚さに成形できる。偏肉の調整時には、変位機構２７により、外型１４を交差する２方向に変位させることで、複雑な動作を要することなく、外型１４を内型１３の周りで任意の位置に変位させることができる。併せて、押出成形装置１は、外型１４の２つの変位方向に対応する方向の成形品Ｐの厚さを取得して、取得厚さに基づいて外型１４を各方向に変位させる。そのため、成形品Ｐの偏肉に応じて、外型１４を正確に変位させて、精度よく偏肉を調整できる。

なお、本実施形態（図２参照）では、回転機構２２によりボルト２１を回転させて外型１４を変位させたが、外型１４は、液圧式のピストン・シリンダ機構を有する変位手段２０により変位させるようにしてもよい。この場合には、変位手段２０に、ピストンロッドの変位量を検出してピストンロッドの変位量を制御するピストン・シリンダ機構を設け、複数のピストン・シリンダ機構により、外型１４を上記と同様に変位させる。

成形品Ｐ（図４参照）の端部は、筒状部材以外の保持部材３２により保持するようにしてもよい。例えば、複数の分割保持部材を駆動装置により動かして、複数の分割保持部材により、成形品Ｐの端部を外側から挟み込んで保持してもよい。ただし、保持部材３２として、内周面がテーパ状の筒状部材を用いるときには、成形品Ｐの端部を挿入するだけで、保持部材３２の内周面で成形品Ｐの端部を確実に保持できる。また、保持部材３２への成形品Ｐの挿入位置から、成形品Ｐの外径の良否を簡単かつ確実に判定できる。

次に、他の実施形態の偏肉検出装置について説明する。
図７は、他の実施形態の偏肉検出装置５０を示す概略構成図であり、側方から見た偏肉検出装置５０の一部と成形品Ｐを断面で示している。また、図７では、偏肉検出装置５０の一部の構成を模式的に側面図で示している。
偏肉検出装置５０は、図示のように、ケース５１と、保持部材５２と、成形品Ｐ内に配置される１つの探触子５３と、探触子５３により成形品Ｐの内周面を検出する内周面検出手段６０とを有する。成形品Ｐは、押出ヘッド１０から押し出された後に両端が切断されて、端部が保持部材５２内に挿入されて保持される。

探触子５３は、成形品Ｐの内径よりも小径なローラからなり、保持部材５２内に配置されている。探触子５３は、成形品Ｐの端部が保持部材５２内に挿入されたときに、成形品Ｐ内に挿入されて、保持部材５２が保持する成形品Ｐの端部内に移動可能に配置される。また、探触子５３は、回転軸５４の先端に固定されている。回転軸５４は、軸受け体５５により回転自在に支持されて、探触子５３を軸心回りに回転させる。このように、探触子５３は、回転自在なローラ（回転探触子）からなり、成形品Ｐの内周面に沿って回転しながら移動する。

偏肉検出装置５０は、内周面検出手段６０により、探触子５３を成形品Ｐの内周面に接触させて、成形品Ｐの内周面の位置を検出する。内周面検出手段６０は、探触子５３を移動させる移動手段７０と、探触子５３の位置を検出する位置検出手段６１とを有する。移動手段７０は、ケース５１内に設けられた回転テーブル７１と、回転テーブル７１上に固定された直線軸受け７２と、軸受け体５５が固定された可動部材７３とを有する。回転テーブル７１は、中心に回転軸７４が固定されている。回転軸７４は、軸受け体７５により回転自在に支持され、軸心回りに回転して回転テーブル７１を回転させる。また、回転テーブル７１の一対の側壁７１Ａには、可動部材７３を挟んだ一方側にスプリング７６とストッパ７７が、他方側に位置検出手段６１とピストン・シリンダ機構７８が、それぞれ取り付けられている。

可動部材７３は、両端に板状部材が設けられたロッド状をなし、直線軸受け７２に案内されて直線的に移動して、探触子５３を保持部材５２内で移動させる。また、可動部材７３は、一端に取り付けられたスプリング７６により、常に他端側のピストン・シリンダ機構７８に向かって押されている。ピストン・シリンダ機構７８は、シリンダからピストンロッドを進退させて、ピストンロッドの先端を可動部材７３の他端に接触及び離間させる。可動部材７３は、他端がピストンロッドに押されると、一端がストッパ７７に接触するまで移動し、他端からピストンロッドが離れると、スプリング７６の力で、ストッパ７７から離間する方向に移動する。

移動手段７０は、ピストン・シリンダ機構７８により、可動部材７３を移動させて、探触子５３を保持部材５２（成形品Ｐ）内で移動させる。探触子５３は、可動部材７３がストッパ７７に接触したときに、保持部材５２の中心に配置される。その状態で、成形品Ｐの端部が保持部材５２内に挿入され、同時に、探触子５３が、成形品Ｐ内に接触せずに挿入される。また、探触子５３は、可動部材７３がストッパ７７から離れると、成形品Ｐ内で中心から外側に向かって移動して、成形品Ｐの内周面に接触する。その際、探触子５３は、スプリング７６により、成形品Ｐを変形させない程度の弱い力で成形品Ｐに押し付けられる。内周面検出手段６０は、位置検出手段６１により、可動部材７３の位置を検出して、成形品Ｐの内周面に接触する探触子５３の位置を検出する。

また、移動手段７０は、ケース５１に固定されたモータ７９と、モータ７９の回転軸に固定された駆動ギア８０と、回転テーブル７１の外周面に設けられた従動ギア８１とを有する。移動手段７０は、モータ７９により駆動ギア８０を回転させ、その回転動力を従動ギア８１に伝達して回転テーブル７１を所定速度で回転させる。移動手段７０は、探触子５３が成形品Ｐの内周面に接触した状態で、回転テーブル７１を回転させて、探触子５３を旋回させる。これにより、探触子５３を、成形品Ｐの内周面に接触させつつ内周面に沿って移動させて、成形品Ｐ内で少なくとも１周させる。内周面検出手段６０は、位置検出手段６１により、移動手段７０が移動させる探触子５３の位置を検出し、探触子５３により成形品Ｐの内周面の位置を内周面に沿って検出する。位置検出手段６１は、検出結果を制御装置４に出力する。

偏肉検出装置５０は、内周面検出手段６０により、成形品Ｐの内周面全体の位置を検出する。この検出位置に基づいて、偏肉検出装置５０は、制御装置４により、成形品Ｐの内周面全体で厚さを算出して、成形品Ｐの偏肉を検出する。その際、例えば、探触子５３を、上記と同様に、押出時における成形品Ｐの上部に対応する位置（０°の位置）に最初に接触させ、３６０°旋回させて、成形品Ｐの各方向の厚さを算出する。又は、探触子５３により、所定角度毎に成形品Ｐの内周面の位置を検出して、各位置の厚さを算出する。このようにして、偏肉検出装置５０は、変位機構２７が外型１４を変位させる方向（上記した交差する２方向）の成形品Ｐの厚さを取得する。また、制御装置４が、取得した厚さに基づいて、変位機構２７により外型１４を変位させて、成形品Ｐの偏肉を調整する。この偏肉検出装置５０を使用することで、上記した各効果が得られるとともに、成形品Ｐの内周面の厚さと偏肉を、より詳細に検出できる。

１・・・押出成形装置、２・・・押出機、３・・・スクリュ、４・・・制御装置、１０・・・押出ヘッド、１１・・・外筒、１２・・・内筒、１３・・・内型、１４・・・外型、１５・・・内型ホルダ、１６・・・外型ホルダ、１７・・・通路、１８・・・成形流路、１９・・・開口、２０・・・変位手段、２１・・・ボルト、２２・・・回転機構、２３・・・減速機、２４・・・モータ、２５・・・固定部材、２７・・・変位機構、３０・・・偏肉検出装置、３１・・・ケース、３２・・・保持部材、３３・・・探触子、３４・・・固定テーブル、４０・・・内周面検出手段、４１・・・移動手段、４２・・・直線軸受け、４３・・・可動部材、４４・・・スプリング、４５・・・ピストン・シリンダ機構、４７・・・位置検出手段、５０・・・偏肉検出装置、５１・・・ケース、５２・・・保持部材、５３・・・探触子、５４・・・回転軸、５５・・・軸受け体、６０・・・内周面検出手段、６１・・・位置検出手段、７０・・・移動手段、７１・・・回転テーブル、７１Ａ・・・側壁、７２・・・直線軸受け、７３・・・可動部材、７４・・・回転軸、７５・・・軸受け体、７６・・・スプリング、７７・・・ストッパ、７８・・・ピストン・シリンダ機構、７９・・・モータ、８０・・・駆動ギア、８１・・・従動ギア、Ｓ・・・成形材料、Ｐ・・・成形品。

Claims (7)

1. チューブ状の成形品の内周面を成形する内型と、成形品の外周面を成形する外型とを備え、内型と外型の間に形成される環状の開口から成形材料を押し出して成形品を成形する押出成形装置であって、
   内型の周りで外型を変位させる変位手段と、
   成形品の偏肉を検出する偏肉検出装置と、
   偏肉検出装置の検出結果に基づいて、変位手段により外型を変位させて成形品の偏肉を調整する偏肉調整手段と、を備え、
   偏肉検出装置が、成形品の端部の外周面を保持する保持部材と、保持部材が保持する成形品の端部内に配置される探触子と、探触子により成形品の内周面の位置を検出する内周面検出手段と、成形品の内周面の検出位置に基づいて成形品の厚さを算出する厚さ算出手段と、成形品の算出厚さに基づいて成形品の偏肉を判断する判断手段と、を有する押出成形装置。
2. 請求項１に記載された押出成形装置において、
   偏肉検出装置が、成形品内で中心側から外側に向かって互いに異なる方向に移動する複数の探触子を有し、
   内周面検出手段が、複数の探触子を移動させて成形品の内周面に接触させる移動手段と、成形品の内周面に接触する探触子の位置を検出する位置検出手段とを有し、複数の探触子により成形品の複数箇所で内周面の位置を検出する押出成形装置。
3. 請求項１に記載された押出成形装置において、
   偏肉検出装置が、成形品の内周面に沿って移動する探触子を有し、
   内周面検出手段が、探触子を成形品の内周面に接触させつつ内周面に沿って移動させる移動手段と、移動手段が移動させる探触子の位置を検出する位置検出手段とを有し、探触子により成形品の内周面の位置を内周面に沿って検出する押出成形装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された押出成形装置において、
   変位手段が、内型を中心に外型を交差する２方向に変位させる変位機構を有する押出成形装置。
5. 請求項４に記載された押出成形装置において、
   偏肉検出装置が、前記交差する２方向に対応する方向の成形品の厚さを取得する手段を有し、
   偏肉調整手段が、成形品の各方向の取得厚さに基づいて、変位機構により外型を変位させる手段を有する押出成形装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載された押出成形装置において、
   保持部材が、内部に挿入される成形品の端部を内周面で保持する筒状部材からなり、
   保持部材の内周面が、成形品が挿入される一端部から他端部に向かって内側に傾斜するテーパ状に形成されている押出成形装置。
7. 内型と外型の間に形成される環状の開口から成形材料を押し出して、チューブ状の成形品を製造する成形品の製造方法であって、
   成形品の偏肉を検出する工程と、
   偏肉の検出結果に基づいて、内型の周りで外型を変位させて成形品の偏肉を調整する工程と、を有し、
   偏肉を検出する工程が、成形品の端部の外周面を保持する工程と、成形品の端部内に探触子を配置する工程と、探触子により成形品の内周面の位置を検出する工程と、成形品の内周面の検出位置に基づいて成形品の厚さを算出する工程と、成形品の算出厚さに基づいて成形品の偏肉を判断する工程と、を有する成形品の製造方法。

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