JP3119023B2 - ねじれ体の押出成形方法および押出成形装置 - Google Patents

ねじれ体の押出成形方法および押出成形装置

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JP3119023B2
JP3119023B2 JP05088531A JP8853193A JP3119023B2 JP 3119023 B2 JP3119023 B2 JP 3119023B2 JP 05088531 A JP05088531 A JP 05088531A JP 8853193 A JP8853193 A JP 8853193A JP 3119023 B2 JP3119023 B2 JP 3119023B2
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昌夫 三上
隆司 大滝
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    • B21C25/08Dies or mandrels with section variable during extruding, e.g. for making tapered work; Controlling variation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、容積型圧縮機として用
いられるスクリューコンプレッサのロータや穴明け用ド
リルの刃部等のねじれ体を押出成形する方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用の過給機や工場用の圧気発生機
としてスクリューコンプレッサ(リショルム型コンプレ
ッサ)が知られている。スクリューコンプレッサは、図
3に示す雄ロータaと図4に示す雌ロータbとを噛み合
わせて回転させ、空気を軸方向に圧縮しつつ送り出すも
のである。これら雄・雌ロータa,b等のねじれ体は、
一般的には切削加工によって製作されていたが、加工コ
ストが高いことや削り屑が無駄になる等の理由により、
押し出し成形が試みられている(特開昭63-41647号公
報,特開昭62-248532 号公報等)。その一例を図2に示
す。
【0003】図示するように筒状のケーシングc内に、
螺旋状の吐出口d(成形用プロファイル)が刻設された
ダイスeと、被成形材を圧縮するピストンgとが設けら
れている。押し出し成形する際には、ピストンgとダイ
スeの間に、被成形材としてのビレット状のアルミ合金
を加工が容易になるように加熱(500 ℃〜600 ℃程度)
して挟み込み、これをピストンgで圧縮する(所要の圧
力)。すると、アルミ合金がダイスeの吐出口dからね
じれながら押し出され、図3あるいは図4に示すロータ
a,bの中実形状体が成形される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる押出成
形では、ダイスeから押し出される被成形材hは、その
外縁部分h1 は吐出口dの成形用プロファイルによって
周方向に偏向されるため押出方向の流れ速度が遅くなる
のに対し、中心部分h2 は押出方向に沿って直線的に流
れるため流れ速度が速くなる。このため、ダイスeから
押し出される被成形材hは、その中心部分h2 の速い流
れに引っ張られて全体的に軸方向に間延びしてしまい、
所望のねじりピッチが得られない。つまり、得られた成
形品のねじりピッチP1 は、ダイスeの成形用プロファ
イルdのねじりピッチP2 よりも大幅に大きくなってし
まう。
【0005】また、ケーシングc内の被成形材がピスト
ンgに押されることにより、被成形材全体がダイスeの
入口方向に移動する。このとき被成形材の表面とケーシ
ング内壁c1 との間に大きな摩擦力が生じる。つまり、
ピストンgでケーシングc内の被成形材を圧縮してこれ
を前方押出しすると、変形した被成形材がケーシングc
の内壁c1 に擦り付けられ、被成形材(ビレット)の表
層がケーシング内壁c1 で冷却されて硬化し、大きな摩
擦が生じてしまう。この結果、被成形材を圧縮するピス
トンgの押圧荷重が不必要に大きくなってしまう。ま
た、押し出されたねじり体の表皮に擦り傷などが生じ、
品質が低下してしまう。
【0006】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、押し出される成形品のねじれピッチを縮めるこ
とができ、且つ被成形材を圧縮するための荷重を低減で
きるねじれ体の押出成形方法および押出成形装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第一の発明は、被成形材を有底円筒状の容器内に収容
し、該容器の開口部からそれと同径で中心部に螺旋状の
吐出口が刻設されたダイスを回転させつつ容器内に押し
込み、該ダイスの吐出口から被成形材を押込方向と逆方
向にねじりつつ押し出すようにしたねじれ体の押出成形
方法である。
【0008】第二の発明は、被成形材を有底円筒状の容
器内に収容し、該容器の開口部からそれと同径で中心部
に螺旋状の吐出口が刻設されたダイスを回転させつつ容
器内に押し込み、該ダイスの吐出口から被成形材をねじ
りつつ押し出し、押し出されたねじれ体のねじれピッチ
を検出してこれを所望のピッチに合致させるべくダイス
の回転速度を適宜調節するようにしたねじれ体の押出成
形方法である。
【0009】第三の発明は、被成形材を収容する有底円
筒状の容器と、該容器の内径と同径で中心部に螺旋状の
吐出口が刻設されたダイスと、該ダイスを容器の開口部
から回転させながら容器内に押し込む回転押込手段とを
備えたことを特徴とするねじれ体の押出成形装置であ
る。
【0010】第四の発明は、被成形材を収容する有底円
筒状の容器と、該容器の内径と同径で中心部に螺旋状の
吐出口が刻設されたダイスと、該ダイスを容器の開口部
から回転させながら容器内に押し込む回転押込手段と、
ダイスの吐出口から押し出されたねじれ体のねじれピッ
チを検出してこれを所望のピッチに合致させるべくダイ
スの回転速度を適宜調節するフィードバック機構とを備
えたことを特徴とするねじれ体の押出成形装置である。
【0011】
【作用】第一または第二の発明によれば、ダイスの吐出
口から押し出される被成形材は、ダイスを回転させつつ
容器内に押し込むことにより、ダイスの吐出口内にて全
体的に略均一にねじられる。よって、押し出された被成
形材は、押出方向の流れ速度が中心部から外縁部にかけ
て略一定となり、速度差がなくなってピッチの間延びが
防止されるまた、従来のように前方押出しではなく間接
的な後方押出しを用いているので、材料の流れがダイス
入口付近に集中し、ダイスから離れた場所ではケーシン
グ内壁と被成形材との間の摩擦は生じないため、その分
だけ被成形材を圧縮するための荷重を低減できる。さら
に、押し出されたねじり体の表皮に擦り傷などが付くこ
とはなく品質も向上する。
【0012】第三または第四の発明によれば、上述のよ
うにしてダイスの吐出口から押し出された被成形材のね
じれピッチを検出し、これを所望のピッチに合致させる
べくダイスの回転速度を適宜調節するようにしているの
で、得られるねじり体のねじりピッチを自由に調節でき
る。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明
する。
【0014】図1に示すように、被成形材としてのアル
ミ合金Aを収容するための有底円筒状の容器1が設けら
れている。この容器1は、円筒状のコンテナ2の一端に
円柱状のストッパ3を挿入して構成されている。容器1
内にアルミ合金Aを収容する際には、ストッパ3を抜き
取りそこから入れる。収容後、ストッパ3はコンテナ2
に対して移動することなく固定された状態となり、全体
として下部が開口された有底円筒容器1となる。なお、
アルミ合金Aはビレット状(円柱状)に形成され、加工
が容易になるように500 ℃〜600 ℃程度に加熱されてい
る。
【0015】ストッパ3と反対側に位置する容器1下端
の開口部には、容器1の内径と同径の円板からなり、そ
の中心部に螺旋状の吐出口4が刻設されたダイス5が、
容器1に対して挿抜自在に設けられている。ダイス5の
吐出口4には、図3に示す雄ロータa又は図4に示す雌
ロータbの0.5 ピッチ〜1ピッチ分(複数ピッチでもよ
い)が、成形用プロファイルとして形成されている。ダ
イス5は、容器1内に挿抜される筒状のステム6の上端
に取り付けられている。ステム6とダイス5との接続部
7は、互いに周方向に凹凸状に形成されて係脱自在に嵌
合されており、その接続時には一体的に回転するように
なっている。
【0016】ステム6の下端には、ステム6を自転させ
るための大径ギヤ8が設けられている。大径ギヤ8には
モータ9の回転軸に取り付けられた小径ギヤ10が噛合
されている。この構成によれば、モータ9の回転により
大径ギヤ8が自転し、ステム6およびダイス5が自転す
ることになる。なお、ダイス5の自転方向は、ダイス吐
出口4に形成された成形用プロファイルの螺旋方向と同
方向である。
【0017】上記大径ギヤ8は図示しない油圧装置に接
続されており、上方へ押し上げられるようになってい
る。この昇降移動は、モータ9および小径ギヤ10も一
体的に行われる。よって、油圧装置によって大径ギヤ8
を上方へ押し上げつつモータ9を駆動させれば、ダイス
5が回転しながら容器1内に押し込まれることになる。
この結果、容器1内のアルミ合金Aが圧縮され、ダイス
5の吐出口4からねじれ体Bとして押し出されることに
なる。本実施例にあっては、上記モータ9および油圧装
置が、特許請求の範囲中の回転押込手段を構成すること
になる。
【0018】ステム6の内面には、ダイス吐出口4から
押し出されたねじれ体Bのねじれピッチを検出するセン
サ11が設けられている。センサ11は、その先端から
ねじれ体B表面までの距離を測定するものであり、超音
波式や静電容量式や渦電流式等が用いられる。このセン
サは、回転数制御装置12を介して前記モータ9に接続
されている。回転数制御装置12は、センサ11で検出
されたねじれピッチと予め入力された目標ねじれピッチ
とを比較し、駆動用モータ9の回転数を決定する機能を
有する。
【0019】かかる構成からなるフィードバック機構1
3によれば、押し出されたねじれ体Bのねじれピッチに
応じて、適宜モータ9の回転数が変更されダイス5の回
転速度が調節されるので、得られるねじり体Bのねじり
ピッチを精度良く維持できる。また、ねじりピッチを自
由に調節できる。
【0020】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。
【0021】ダイス5の吐出口4から押し出される被成
形材A(アルミ合金)は、ダイス5を回転させつつ容器
1内に押し込むことにより、ダイス5の吐出口4内にて
全体的に略均一にねじられる。よって、押し出された被
成形材B(ねじれ体)は、押出方向の流れ速度がその中
心部B1 から外縁部B2 にかけて略一定となり、図2に
示す従来技術のように中心部h2 の速い流れに引っ張ら
れて全体的に軸方向に間延びすることはない。すなわ
ち、押し出された被成形材Bの中心部B1 から外縁部B
2 にかけての押出方向の速度差がなくなるため、ねじり
ピッチの間延びが防止される。
【0022】また、従来のように前方押出しではなく間
接的な後方押出しを用いているので、被成形材Aの流れ
がダイス5の入口付近に制約され、ダイス5の出口より
離れたところでは、被成形材Aの表層とコンテナ内壁2
aの間の摩擦は発生しないため、押し出しの際に容器1
内で圧縮されるビレット状の被成形材Aの表層が容器1
の側壁を構成するコンテナ内壁2aに擦り付けられるこ
とはなく、その分だけ摩擦力が減って被成形材Aを圧縮
するための荷重を低減できる。また、押し出されたねじ
り体Bの表皮に擦り傷などが付くことはなく、得られる
ねじり体Bの品質も向上する。
【0023】また、上述のフィードバック機構13によ
り、ダイス5の吐出口4から押し出された被成形材Bの
ねじれピッチを検出し、これを所望のピッチに合致させ
るべくダイス5の回転速度を適宜調節するようにしてい
るので、得られるねじり体Bのねじりピッチを精度良く
維持できる。また、ねじりピッチを自由に調節できる。
【0024】なお、最終的に押し出されたねじり体Bを
この装置から取り外すときには、ステム6を下げて接続
部7で凹凸嵌合されていたダイス5とステム6とを切り
離し、露出したねじり体Bを切断すればよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るねじれ
体の押出成形方法および押出成形装置によれば、次の如
き優れた効果を発揮できる。
【0026】(1) ダイスを回転させつつ容器内に押し込
むことにより、押し出される成形品のねじれピッチを縮
めることができる。
【0027】(2) 間接的な後方押出しを用いているの
で、被成形材を圧縮するための荷重を低減でき、また得
られるねじり体の品質も向上する。
【0028】(2) フィードバック機構によりダイスの回
転速度を適宜調節することにより、成形品のねじれピッ
チを自由に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すねじれ体の押出成形装
置の側断面図である。
【図2】従来例を示す押出成形装置の側断面図である。
【図3】押出成形装置によって成形されるスクリューコ
ンプレッサの雄ローラを示す図であり、(a) は斜視図、
(b) は断面図である。
【図4】雌ローラを示す図であり、(a) は斜視図、(b)
は断面図である。
【符号の説明】
1 容器 4 吐出口 5 ダイス A 被成形材であるアルミ合金 B ねじれ体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三上 昌夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 大滝 隆司 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 道明 辰雄 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 23/10 B21C 26/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被成形材を有底円筒状の容器内に収容
    し、該容器の開口部からそれと同径で中心部に螺旋状の
    吐出口が刻設されたダイスを回転させつつ容器内に押し
    込み、該ダイスの吐出口から被成形材を押込方向と逆方
    向にねじりつつ押し出すようにしたねじれ体の押出成形
    方法。
  2. 【請求項2】 被成形材を有底円筒状の容器内に収容
    し、該容器の開口部からそれと同径で中心部に螺旋状の
    吐出口が刻設されたダイスを回転させつつ容器内に押し
    込み、該ダイスの吐出口から被成形材をねじりつつ押し
    出し、押し出されたねじれ体のねじれピッチを検出して
    これを所望のピッチに合致させるべくダイスの回転速度
    を適宜調節するようにしたねじれ体の押出成形方法。
  3. 【請求項3】 被成形材を収容する有底円筒状の容器
    と、該容器の内径と同径で中心部に螺旋状の吐出口が刻
    設されたダイスと、該ダイスを上記容器の開口部から回
    転させながら容器内に押し込む回転押込手段とを備えた
    ことを特徴とするねじれ体の押出成形装置。
  4. 【請求項4】 被成形材を収容する有底円筒状の容器
    と、該容器の内径と同径で中心部に螺旋状の吐出口が刻
    設されたダイスと、該ダイスを上記容器の開口部から回
    転させながら容器内に押し込む回転押込手段と、ダイス
    の吐出口から押し出されたねじれ体のねじれピッチを検
    出してこれを所望のピッチに合致させるべくダイスの回
    転速度を適宜調節するフィードバック機構とを備えたこ
    とを特徴とするねじれ体の押出成形装置。
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