JP2013018037A

JP2013018037A - ねじり押出材の製造方法及びプラー

Info

Publication number: JP2013018037A
Application number: JP2011154245A
Authority: JP
Inventors: Binyu Kyo; 旻佑姜; Hideaki Takashima; 秀明高島
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】外周に長さ方向に沿って螺旋状の凹凸を有するねじり押出材が、材料テーブル上でうねったり、曲がったりするのを抑制し、ねじり押出材の断面寸法及びねじりピッチの精度を向上させる。
【解決手段】ねじり押出材５の先端部を、プラー１４の掴み部１６により掴み、ねじり押出材５の押出速度に合わせてプラー１４を押出方向に移動させ、その際、ねじり押出材５に弾性変形範囲内の引張力を付加する。掴み部１６は、押出方向を軸線として回転自由に設置され、プラー１４の移動に伴い、ねじり押出材の回転に任せて自由回転する。
【選択図】図４

Description

本発明は、螺旋状のダイス孔を通して金属材料を押し出し、外周に長さ方向に沿って螺旋状の凹凸を有するねじり押出材を製造する方法、及びその製造方法に用いるプラーに関する。

外周に長さ方向に沿って螺旋状の凹凸を有するねじり押出材は、アルミニウム合金等の金属材料を、前記ねじり押出材の外周の凹凸に対応した断面形状及びねじり角を有する螺旋状のダイス孔を通して押し出すことにより製造されている（特許文献１，２参照）。ダイスの前面（コンテナー側）にダイスへのメタルフローを制御するフローガイドを設置する場合は、前記フローガイドのガイド穴にも螺旋状のねじりを付与することがある。
ねじり押出材は、ダイスから回転しながら押し出され、押出材長手方向に垂直な断面における断面形状自体は押出材長手方向に同じであるが、その位相（断面における凹凸の向き）が押出材長手方向に沿って連続的に変化している。

特開平３−２２６３０９号公報特開平６−７８３４号公報

図１（ａ）は、スクリューコンプレッサのロータ素材（ねじり押出材）を製造するダイス１（白抜き矢印が押出方向を示す）を示すもので、ダイス孔のベアリング部２が螺旋状に所定のねじり角を有して形成されている。図１（ｂ）はベアリング部２入口の断面、図１（ｃ）はベアリング部２出口の断面であり、回転対称（この例では４回対称）な断面形状を有する。

上記のようなねじり押出材の押し出しにおいて、ベアリング部２における金属材料のメタルフローは、図１（ｄ）に示すように、凸条部（ロータの羽根部）３，３，・・では押出方向（紙面に垂直方向）に対して螺旋状に回転（矢印参照）するメタルフローとなり、中心部（ロータの軸部）４では回転方向速度は相対的に小さくほぼ直線的なメタルフローとなる。凸状部３，３，・・の中でも中心部４に近い部位と遠い部位では、メタルフローの回転方向速度が異なり、遠い部位ほど大きくなる。
また、ベアリング部２の内周面と金属材料間の摩擦条件に局部的な差ができたり、金属材料に局部的な温度差が発生し、これにより、各凸条部３，３，・・間でもメタルフローに速度差が生じやすい。

このように、ねじり押出材の押し出しでは、一般の直線的な押し出しに比べて、ベアリング部２における断面のメタルフローを均一化するのが困難である。そのため、図２に示すように、材料テーブル上に押し出されたねじり押出材５には、全長にわたり立体的なうねり（上下左右のうねり）が発生する。このうねりは押出速度が大きいほど大きくなる。なお、図２において、６はコンテナー、７はステム、８は押出シリンダー、９はバッカー、１１はボルスター、１２は材料テーブルである。前記ダイス１はコンテナー６とバッカー９の間に挟まれて固定されている。

また、ねじり押出材５は、ダイス１から回転しながら押し出されるので、ねじり押出材５は材料テーブル１２上で回転し、材料テーブル１２との摩擦により横方向に移動する現象が発生し、図３に示すように、ねじり押出材５全体が片持ち梁を曲げたような状態となる。
ねじり押出材５に生じるこのようなうねり及び曲げは、ねじり押出材５の断面寸法及びねじりピッチの精度に悪影響を与えている。

一方、このようなうねり及び曲げを抑制するには、ねじり押出材５の先端部をプラーで牽引して、ねじり押出材５を押出方向に誘導することが有効と考えられるが、ねじり押出材５は回転しながら押し出されるため、従来のプラー（例えば特願２０１０−１３１６１９号公報参照）を用いることができない。そのため、従来は、材料テーブル１２上のねじり押出材５を作業者が手動で押出方向に誘導しているが、手動での誘導では上記のようなうねり及び曲げを十分抑制できない。また、作業者が押出初期から最終時期まで材料テーブル１２の周囲に張り付いて誘導することで生産性が低下する。

本発明は、ねじり押出材の製造方法において生じていた上記問題点に鑑みてなされたもので、ねじり押出材に生じる上記のようなうねり及び曲げを抑制することを主たる目的とする。

本発明は、螺旋状のダイス孔を通して金属材料を押し出し、外周に長さ方向に沿って螺旋状の凹凸を有するねじり押出材を製造する方法において、ねじり押出材の先端部を、押出方向を軸線として回転自由に設置された掴み部を備えるプラーの前記掴み部により掴み、前記プラーを押出方向に移動させて前記ねじり押出材を牽引することを特徴とする。前記ねじり押出材はダイスから回転しながら押し出され、前記掴み部は押出方向を軸線として回転自由に設置されているので、前記掴み部は該ねじり押出材の回転に任せて自由回転する。

前記プラーの移動は、牽引に伴って前記ねじり押出材に掛かる引張力が、前記ねじり押出材の弾性変形範囲内となるように行うことが望ましい。
上記方法に用いられるプラーは、一例として、ガイドレールに沿って直線移動する台車と、前記台車に設置された前記掴み部、すなわち押出方向を軸線として回転自由に設置された掴み部からなる。

本発明によれば、ねじり押出材の先端部をプラーの自由回転する掴み部で掴み、ねじり押出材の押し出しに伴い前記プラーを押出方向に移動させることにより、回転するねじり押出材を自動的に押出方向に誘導して、材料テーブル上に押し出されたねじり押出材に上記のようなうねり及び曲げが生じるのを抑制することができる。また、これにより、ねじり押出材の断面寸法及びねじりピッチの精度を向上させることができる。

ねじり押出材の製造に用いるダイスの一部断面斜視図（ａ）、ダイス孔のベアリング部入口の断面形状を示す図（ｂ）、同出口の断面形状を示す図（ｃ）、及びベアリング部の出口側から見たメタルフローを説明する図（ｄ）である。従来のねじり押出材に生じていた問題点を説明する押出機及び周辺装置の一部断面側面図である。従来のねじり押出材に生じていた問題点を説明する押出機及び周辺装置の一部断面平面図である。本発明に係るねじり押出材の製造方法を説明する押出機及び周辺装置の一部断面側面図である。

以下、図４を参照して、本発明に係るねじり押出材の製造方法について説明する。図４に示す押出機そのものは、図２の押出機と実質的に同じであるが、この押出機の後方（下流側）には、押出方向（図２において左方向）に沿って直線的に敷設されたレール１３と、レール１３に沿って押出方向に移動するプラー１４が設置されている。プラー１４は、台車１５と、台車１５に設置された掴み部１６、及び前記掴み部１６を作動させるための図示しない駆動手段等からなる。台車１５にはレール１３上を走行する車輪１７が設置されている。プラー１４は、モータ１８等からなる移動手段により移動する。

掴み部１６は、台車１５の移動方向（押出方向）を回転の軸線として、台車１５に回転自由に設置されている。また、掴み部１６の回転の軸線は、ダイス１出口におけるねじり押出材５の回転の軸心（図１（ｄ）に点Ｏで示す）と一致させている。軸心Ｏは、スクリューコンプレッサのロータ素材の場合、長さ方向（押出方向）に垂直な断面の重心を通る。
前記移動手段の一部として、台車１５とモータ１８の駆動プーリを連結するワイヤ１９、及びワイヤ１９の方向を変換する中間プーリ２１が設置されている。なお、前記移動手段の形態は任意であり、例えば台車１５自体にモータを設置し、該モータにより車輪１７を駆動するようにしてもよい。レール１３と車輪１７に代えて、ラック（レール１３の代わりに敷設）とピニオン（車輪１７の代わりに台車１５に設置）を用いることもできる。

前記押出機及びプラー１４によるねじり押出材の製造方法を説明すると、まず、プラー１４を押出機の後方位置（ボルスター１１近傍）に配置し、押出機から押し出されたねじり押出材５の先端部を掴み部１６で掴む。掴み部１６で掴むとき押し出しを一時的に停止してもよいし、押し出しを停止しない場合は人力で又はモータ１８を駆動し、プラー１４をねじり押出材５の押出速度に合わせて押出方向に移動させながら掴むようにしてもよい。なお、押出速度とは押出材のダイス出口速度をいう。

次いでモータ１８を駆動していなかった場合はモータ１８を駆動し、モータ１８を駆動していた場合はその駆動を継続し、プラー１４を押出方向に連続的に移動させねじり押出材５を押出方向に牽引する。このときプラー１４の牽引によってねじり押出材５に掛かる引張力が、ねじり押出材５の弾性変形範囲内となるようにするのが望ましい。例えばモータ１８の回転のトルクを調整することで、ねじり押出材５に弾性変形範囲内の引張力を付加することができる。いずれにしても、プラー１４の移動速度はねじり押出材５の押出速度に実質的に等しい。

プラー１４の掴み部１６は、ねじり押出材５の回転中心を軸線として回転自由に設置されているから、ねじり押出材５の回転に任せて掴み部１６も自由回転する。従って、回転しながらダイス１から押し出されるねじり押出材５は、掴み部１６にその回転を阻害されることなく、プラー１４により牽引されて押出方向にほぼ直線的に誘導され、従来のように、材料テーブル１２上でうねったり、曲がったりすることが抑制される。

なお、材料テーブル１２は、移動するプラー１４と相互に干渉しないように、ねじり押出材５を支持する支持位置（図４に示す位置）と、プラー１４との干渉を防止できる退避位置の間を移動可能なように配置する。一方、材料テーブル１２を前記支持位置に固定配置することもできるが、この場合、プラー１４の移動経路を材料テーブル１２と相互に干渉しないように設定する必要がある。

１ダイス
２ベアリング部
５ねじり押出材
１３レール
１４プラー
１５台車
１６掴み部
１８モータ

Claims

螺旋状のダイス孔を通して金属材料を押し出し、外周に長さ方向に沿って螺旋状の凹凸を有するねじり押出材を製造する方法において、ねじり押出材の先端部を、押出方向を軸線として回転自由に設置された掴み部を備えるプラーの前記掴み部により掴み、前記プラーを押出方向に移動させて前記ねじり押出材を牽引することを特徴とするねじり押出材の製造方法。
前記掴み部は前記ねじり押出材の回転に任せて自由回転することを特徴とする請求項１に記載されたねじり押出材の製造方法。
前記ねじり押出材に掛かる引張力が前記ねじり押出材の弾性変形範囲内となるように、前記プラーを押出方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載されたねじり押出材の製造方法。
直線状に付設されたガイドレールに沿って移動する台車と、前記台車に設置された掴み部からなる押出材のプラーにおいて、前記掴み部は前記台車の移動方向を軸線として回転自由に設置されていることを特徴とするねじり押出材のプラー。