JP3607514B2 - 可変断面押出し用ダイスおよび可変断面押出し成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材の押出し加工に用いられる可変断面押出し用ダイスおよび可変断面押出し成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般乗用車やトラック等の各種車両に使用されているシャーシ部材、車体部材、バンパー材等の構成部材は、車体の軽量化、耐久性の向上または優れたリサイクル性等に優れるという要求に伴って、従来の鉄製のものに代えてアルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが多用されつつある。
【０００３】
アルミニウムまたはアルミニウム合金は融点が低いので、上記の構成部材は、通常、押出し加工によって製造されている。押出し加工は、塑性状態の材料を押出し用ダイスを通して押出し、その押出し用ダイスに設けられた押出し孔と同じ断面形状の長尺物を製作する加工法である。従って、このような一般的な押出し加工法によって得られる成形部材は、長手方向の全長に渡って一定の断面形状を有している。
【０００４】
しかしながら、得られた成形部材の断面形状が一定であることが、かえって不都合となる場合がある。例えば、上述のシャーシ部材においては、そこに作用する曲げ応力は長手方向の各部で異なっている。そのため、成形部材の各部は、作用する曲げ応力に応じた断面形状であればよく、必ずしも一定の断面形状である必要はない。しかし、上述の一般的な押出し加工法によれば、シャーシ部材の各部は、常に一定の断面形状となるので、シャーシ部材の構造を設計する際には、最大曲げ応力が係る部分で必要とされる断面形状を全体の断面形状として設計することとなる。そのため、曲げ応力が小さくてもよい部分では、必要以上の寸法および強度を有することとなり、得られたシャーシ部材には、不必要な部分が設けられていることになる。その結果、得られたシャーシ部材は、無駄な材料によって構成されるので不経済であり、更に、設置スペースのコンパクト化および軽量化を妨げるという問題がある。
【０００５】
本出願人は、こうした問題を解決するため、成形部材を長手方向に沿って異なる断面形状を有するように押出し成形する可変断面押出し法および可変断面押出し用ダイスについて幾つか提案している。例えば、特開平８−１９２２２１号公報には、ウエブの両端部にフランジを有する部材を成形することができる押出し用ダイスについて記載されている。図１６は、その押出し用ダイスの押出し孔の形状を示す正面図である。押出し用ダイス１６０は、固定される第１ダイス１６１と、移動可能な第２ダイス１６２とからなり、第１ダイス１６１の押出し孔１６３と第２ダイス１６２の押出し孔１６４との重複部分（ハッチングの重複部分）１６５から材料が押し出されることによって、所望の断面形状を有する成形部材を得ることができる。そして、第２ダイス１６２がウエブ長さｈを伸縮させる方向Ｘに沿って移動することによって、第１ダイス１６１と第２ダイス１６２とのウエブの重複部分１６５の長さが変化し、その結果、得られた成形部材は、長手方向の各部でウエブ長さが異なることとなる。
【０００６】
しかしながら、こうした押出し用ダイス１６０を使用した押出し成形方法では、ウエブの長さｈを変化させることはできるが、フランジの寸法、特にフランジの幅寸法Ｗを変化させて成形部材の長手方向の断面係数をより小さく変化させたり、他の部材に干渉する部分を凹ますように成形することはできなかった。フランジの幅寸法Ｗを小さく変化させるために、従来は、フランジの一部を切削加工していたが、その加工に手間を要するという問題があった。すなわち、上述した可変断面押出し成形方法では、第２ダイス１６２が移動する方向Ｘに沿ってウエブの長さｈを伸縮することはできるが、第２ダイス１６２が移動する方向Ｘと交差する方向の断面寸法、例えばフランジの幅寸法Ｗを変化させることができないという問題があった。
【０００７】
特開平８−２４３６３２号公報は、こうした問題を解決するためになされたものであって、ウエブの両端部にフランジを有する部材を成形することができる押出し用ダイスについて記載され、ウエブの長さｈとフランジの幅寸法Ｗを適宜調節することができる可変断面押出し成形方法について記載されている。図１７は、その押出し用ダイスの配置と、押出し孔の形状を示す正面図である。押出し用ダイス１７０は、固定される第１ダイス１７１と、ウエブ長さｈを伸縮させる方向Ｘに沿って移動可能な第２ダイス１７２と、さらに、第２ダイス１７２が移動する方向Ｘと交差する方向Ｙに移動してフランジの幅寸法Ｗを伸縮することができる第３ダイス１７６、１７７とによって構成されている。そして、この３つのダイスの押出し孔の重複部分（ハッチングの重複部分）１７５から材料が押出されることによって、ウエブの長さｈとフランジの幅寸法Ｗが適宜調節された所望の断面形状を有する成形部材を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平８−２４３６３２号公報に記載された可変断面押出し成形方法は、成形部材が３つのダイスの押出し孔の重複部分１７５から押出される方法であるので、上述の特開平８−１９２２２１号公報に記載された可変断面押出し成形方法に比べて、第３ダイスおよび第３ダイスを移動させる制御機構（図示しない）が必要となる。そのため、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が煩雑となり、設備のメンテナンスや段取り作業に時間を要するといった不都合もあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述したような押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単であり、且つ簡便な機構によって、ウエブの長さとフランジの幅寸法が適宜調節された所望の断面形状を有する成形部材を容易に成形することができる可変断面押出し用ダイスおよび可変断面押出し成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の実施形態を示す図面に対応付けて本発明を説明する。但し、本発明は図示の形態に限定されない。
【００１１】
請求項１の可変断面押出し用ダイスの発明は、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブの長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材９５を成形するための第１ダイス２と第２ダイス３とを備え、第１ダイス２および第２ダイス３それぞれに設けられた押出し孔の重複部分６２が押出し成形孔をなすと共に、第１ダイス２および第２ダイス３を相対移動して重複部分６２を変化させることにより、前記押出し成形孔の形状を変化させることができる可変断面押出し用ダイス１において、
【００１２】
第１ダイス２には、第１ウエブ形成孔４と、第１ウエブ形成孔４の一端に設けられた第１フランジ形成孔５と、第１ウエブ形成孔４の他端に設けられて、幅寸法が第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って変化する第２フランジ連通孔６とからなる第１押出し孔４０が設けられ、
【００１３】
第２ダイス３には、第２ウエブ形成孔７と、第２ウエブ形成孔７の一端に設けられた第２フランジ形成孔８と、第２ウエブ形成孔７の他端に設けられて、幅寸法が第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って変化する第１フランジ連通孔９とからなる第２押出し孔５０が設けられ、
【００１４】
第１ダイス２と第２ダイス３とは、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５が第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９と重複するように配置し、且つ第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８が第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６と重複するように配置すると共に、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように成形部材の押出し方向に配設し、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７とから成形される成形部材９５のウエブ９１の長さ方向に沿って相対的に移動自在に設けられていることに特徴を有する。
【００１５】
この発明によれば、第１ダイス２の第２フランジ連通孔６の幅寸法および第２ダイス３の第１フランジ連通孔９の幅寸法が、それぞれに設けられたウエブ形成孔４、７の穿設部分から離れるに従って変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３とを相対移動することによって変化する第１フランジ形成孔５と第１フランジ連通孔９との重複部分および第２フランジ形成孔８と第２フランジ連通孔６との重複部分が変化する。従って、その重複部分が変化することにより、そこから押出し成形される成形部材のフランジ幅寸法は連続的に変化する。また、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように配置されるので、得られる成形部材は、フランジ幅寸法と共に、ウエブ長さも連続的に変化する。その結果、従来は３つのダイスを用いることによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法が変化した成形部材を成形していたが、本発明によれば、各フランジ連通孔６、９の形状を適宜所望の形状にすることによって、２つのダイスからなる可変断面押出し用ダイスを用いて、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材を成形することができる。こうした可変断面押出し用ダイスを用いることによって、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単で、設備のメンテナンスや段取り作業に無駄な時間を要することがない。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１フランジ形成孔５のフランジ幅寸法Ｗ１が、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、第２フランジ形成孔８のフランジ幅寸法Ｗ１が、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設されていることに特徴を有する。
【００１７】
この発明によれば、各フランジ形成孔５、８が、それぞれに重複するフランジ連通孔６、９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きい幅寸法で穿設されているので、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面が押出し孔を構成することになる。従って、幅寸法が変化したフランジを有する成形部材の形状は、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面形状を変化させたダイスを適宜選定して用いることによって、容易に変化させることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１フランジ連通孔９と第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化することに特徴を有する。
【００１９】
この発明によれば、各フランジ連通孔６、９の幅寸法Ｗが、各ウエブ形成孔４、７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３を相対的に移動させて押出し成形した成形部材９５の断面は、ウエブ長さが長いほどフランジ幅寸法の大きい形状となる。従って、得られる成形部材に係る曲げ応力に応じて、その曲げ応力に対応した断面係数となるように断面形状を変化させることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれが、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けられていることに特徴を有する。
【００２１】
この発明によれば、各ウエブ形成孔４、７がそれぞれに対応したフランジ形成孔５、８の中央部に穿設されているので、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１ダイス２には、第１ウエブ形成孔４の長さ方向に平行で、且つ成形部材の押出し方向と交差する方向に延びる案内孔２２が形成されていると共に、その案内孔２２に第２ダイス３が摺動自在に挿入されていることに特徴を有する。
【００２３】
この発明によれば、第２ダイス３は、第１ダイスの案内孔２２内でがたつきを起こさないので、寸法精度に優れた成形部材を得ることができる。
【００２４】
請求項６の可変断面押出し成形方法の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の可変断面押出し用ダイス１を用い、その可変断面押出し用ダイス１に向けて押出し材を押出しつつ第１ダイス２と第２ダイス３とを相対的に移動させることによって、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ９１の長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材９５を成形する可変断面押出し成形方法であって、
【００２５】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を最も小さくしてウエブ長さｈを最も大きくするように配置すると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが最も大きい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最大断面形成工程と、
【００２６】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を最も大きくしてウエブ長さｈを最も小さくするように配置すると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが最も小さい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最小断面形成工程と、
【００２７】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を変化させると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが変化する方向に移動させることによって、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗとが伸縮変化した成形部材９５を押出し成形する可変断面形成工程と、を少なくとも有し、長手方向に向けてウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗが伸縮変化した断面形状を有する成形部材９５を押出し加工することに特徴を有する。
【００２８】
この発明によれば、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も大きくした部分を成形する最大断面形成工程と、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も小さくした部分を成形する最小断面形成工程と、それらの中間の大きさを有した部分を成形する可変断面形成工程とを有しているので、得られる成形部材の断面形状を、成形部材の長さ方向に沿って、大きな断面係数となるように変化させたり、小さな断面係数となるように変化させたりすることができる。
【００２９】
請求項７の発明は、請求項６に記載の可変断面押出し成形方法において、前記可変断面形成工程が、第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を大きくして、成形後の成形部材９５のウエブ長さｈを徐々に小さくすると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが小さく変化する方向に移動することによってフランジ９２、９３の幅寸法Ｗが徐々に小さくなる成形部材９５を押出し成形する縮小断面形成工程と、
【００３０】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を小さくして、成形後の成形部材９５のウエブ長さｈを徐々に大きくすると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが大きく変化する方向に移動することによってフランジ９２、９３の幅寸法Ｗが徐々に大きくなる成形部材９５を押出し成形する拡大断面形成工程と、の何れかを少なくとも有することに特徴を有する。
【００３１】
この発明によれば、可変断面形成工程が、縮小断面形成工程と拡大断面形成工程の何れかを少なくとも有するので、成形部材の断面形状を、そこに係る曲げ応力に応じた断面係数となるように変化させることができる。
【００３２】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７に記載の可変断面押出し成形方法において、成形部材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることに特徴を有する。この発明によれば、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００３３】
本発明によって成形された成形部材は、長手方向に沿って外形寸法を漸次変化させることができるので、得られた成形部材を使用する環境や周囲の配置環境等の種々の事情に応じて、得られる成形部材の外形寸法を適宜変化させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００３５】
図１〜図３は、本発明の可変断面押出し用ダイス１の一例を示すものである。可変断面押出し用ダイスは、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材を成形するための第１ダイス２と第２ダイス２とを備えている。この第１ダイス２と第２ダイス３とを重なるように組み合わせることによって、第１ダイス２に設けられた第１押出し孔４０と第２ダイス３に設けられた第２押出し孔５０との重複部分が押出し成形孔となる。そして、第１ダイス２および第２ダイス３を相対移動して重複部分を変化させることにより、押出し成形孔の形状を変化させることができる。その結果、押出し成形の途中で変化した押出し成形孔から押出し材が押出されることによって、最大断面寸法（図９を参照。）と最小断面寸法（図１１を参照。）とを有して、その最大断面寸法と最小断面寸法との間で可変断面（図１０を参照。）を有する成形部材を成形することができる。
【００３６】
可変断面押出し用ダイスは、第１ダイス２と、この第１ダイス２の案内孔２２（図２を参照。）内に移動可能に係合される第２ダイス３（図３を参照。）とによって構成される。
【００３７】
第１ダイス２は、通常、固定ダイスとして作用し、図１および図２に示すように、その中央部に第１押出し孔４０が形成されている。その第１押出し孔４０は、第１ウエブ形成孔４と、第１ウエブ形成孔４の一端に設けられて成形すべき成形部材９５の第１フランジ９２（図９を参照。）と同一の形状寸法を有する第１フランジ形成孔５と、第１ウエブ形成孔４の他端に設けられて幅寸法が第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って拡大するように変化する第２フランジ連通孔６とで構成されている。ここで、第１ウエブ形成孔４の長さは、図１１に示すウエブ９１の長さｈ２と同じ長さで形成されている。尚、この時、第２フランジ連通孔６の幅寸法が、第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って縮小するように変化する形状とすることもできる。
【００３８】
第１ダイス２は、熱間工具鋼によって略外観方形板状に形成されている。第１ダイス２の上面１２は、押出し材が収納されるコンテナ２１側に位置し、第１ダイス２の中央に位置する第１押出し孔４０の周囲には、押出し材を第１押出し孔４０に円滑に導くための流路であって、その上面１２側から内側に向かって絞られた凹部１３が形成されている。特に、第１ウエブ形成孔４の両側には、押出し材を円滑に第１ウエブ形成孔４に導くための傾斜面１８が形成されている。さらに、第１ダイス２の上面１２には、そこから突出してコンテナ２１の下面と嵌合する円形の段差部１９が形成されており、この段差部１９の内側には、コンテナ２１内と凹部１３とを連通させる大径の案内部２０が形成されている。
【００３９】
また、図２に示すように、第１ダイス２内の中央部には、第１ウエブ形成孔４の長さ方向と平行で、且つ成形部材の押出し方向と交差する方向に延びる案内孔２２が第１ダイス２を貫通して穿設されている。この案内孔２２には、第２ダイス３が移動自在に収納され、案内孔２２の側面には、第２ダイス３の側面３１を密に摺動自在に案内するための案内壁２３が形成されている。その結果、第２ダイス３は、案内孔２２内でがたつきを起こさないので、成形部材の寸法精度を向上させることができる。
【００４０】
第２ダイス３は、通常、移動ダイスとして作用し、図３に示すように、その中央部に第２押出し孔５０が形成されている。その第２押出し孔５０は、第２ウエブ形成孔７と、第２ウエブ形成孔７の一端に設けられて成形すべき成形部材９５の第２フランジ９３（図９を参照。）と同一の形状寸法を有する第２フランジ形成孔８と、第２ウエブ形成孔７の他端に設けられて幅寸法が第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って拡大するように変化する第１フランジ連通孔９とで構成されている。ここで、第２ウエブ形成孔７の長さは、図１１に示すウエブ９１の長さｈ２と同じ長さで形成されている。尚、この時、第１フランジ連通孔９の幅寸法が、第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って縮小するように変化する形状とすることもできる。
【００４１】
第２ダイス３も、第１ダイス２と同様に、熱間工具鋼等によって外観略方形板状に形成されている。そして、図３に示すように、案内孔２２内に挿入される頭部２５と、頭部２５を案内孔２２内で摺動させるための油圧シリンダ等の駆動手段（図示せず）が連結されるクランプ部２６を有している。
【００４２】
第２ダイス３は、その第２フランジ形成孔８が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６と重複し、且つその第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第１フランジ形成孔５と重複するように配置して、第１ダイス２の案内孔２２内に収納される。そして、第１ダイス２の第１ウエブ形成孔４と第２ダイス３の第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように、第１ダイス２の案内孔２２内の案内壁２３に沿って摺動し、所定の位置に配置する。このように配設された第２ダイス３は、得られる成形部材９５のウエブ９１の長さ方向に沿って移動自在となっている。
【００４３】
このように配置した第１ダイス２と第２ダイス３から構成される押出しダイスに、コンテナ２１から押出し材が導入されると、第１ダイス２の第１押出し孔４０と第２ダイス３の第２押出し孔５０の重複部分６２を通って、押出し材が押し出される。その時、第２ダイス３を摺動させることによって、図９〜図１１に示すような、ウエブの長さとフランジの幅寸法が適宜調節された所望の断面形状を各部で備えた成形部材９５を容易に製造することができる。
【００４４】
このとき、第１ダイス２の第１ウエブ形成孔４と第２ダイス３の第２ウエブ形成孔７は、少なくとも一部分が重複するように配置されているので、第１ウエブ形成孔４から押出されるウエブと第２ウエブ形成孔７から押出されるウエブは、途切れることのない一体のウエブ９１として押出し成形される。
【００４５】
次に、第１押出し孔４０および第２押出し孔５０の各部の形状について更に説明する。
【００４６】
図４〜図８に示すように、第１ダイス２の押出し孔４０と第２ダイス３の押出し孔５０は、同じ形状で穿設され、さらに、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれが、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けられている。このように穿設することによって、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００４７】
第１押出し孔４０において、第１フランジ形成孔５の幅寸法Ｗ１は、第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９の左端に形成される最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、且つ第２フランジ連通孔６の右端に形成される最小幅寸法Ｗｍｉｎ は、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８の幅寸法Ｗ１よりも小さく穿設されている。さらに、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ は、図６に示すように、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８とほぼ同じ幅寸法で穿設されている。そして、第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗは、第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って拡大するように穿設されている。
【００４８】
また、第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６において、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面は、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８の縦長さＨ以上の縦長さで第１ウエブ形成孔４と平行に形成されている。従って、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面との中間部分の側面は、連続的にその幅寸法Ｗが拡大するように形成されている。
【００４９】
一方、第２押出し孔５０も、上述の第１押出し孔４０の場合と同様であり、第２フランジ形成孔８の幅寸法Ｗ１は、第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、且つ第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ は、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５の幅寸法Ｗ１よりも小さく穿設されている。さらに、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ は、図６に示すように、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５とほぼ同じ幅寸法で穿設されている。そして、第１フランジ連通孔９の幅寸法Ｗは、第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って拡大するように穿設されている。
【００５０】
また、第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９においても、上述の第２フランジ連通孔６の場合と同様であり、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面は、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５の縦長さＨ以上の縦長さで第２ウエブ形成孔７と平行に形成されている。従って、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面との中間部分の側面は、連続的にその幅寸法Ｗが拡大するように形成されている。
【００５１】
次に、以上の構成からなる可変断面押出し用ダイス１を用いた可変断面押出し成形方法について具体的に説明する。
【００５２】
ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗが変化する断面形状を有する成形部材９５は、上述した可変断面押出し用ダイス１に向けて押出し材を押出しつつ第１ダイス２と第２ダイス３とを相対的に移動させることによって成形される。こうした可変断面を有する成形部材９５は、最も大きな断面係数を有する部分を形成することができる最大断面形成工程と、最も小さな断面係数を有する部分を形成することができる最小断面形成工程と、その最大断面を有する部分と最小断面を有する部分との間で、必要に応じた断面係数を有する部分を形成することができる可変断面形成工程と、によって押出し成形される。
【００５３】
通常、こうした成形部材は、その両端の支持部で大きな曲げ応力が係り、中間部分で小さい曲げ応力が係るので、以下の説明においては、両端部と中間部分とを有する成形部材について説明する。
【００５４】
図６〜図８に示すハッチング部分は、第１ダイス２の押出し孔４０と第２ダイス３の押出し孔５０の相互の重なり状態を示すものである。各々のダイスのハッチングが重複する部分６２が、押出し加工によって成形される成形部材９５の断面形状を示している。
【００５５】
先ず、最大断面形成工程について説明する。図６に示すように、第１ダイス２と第２ダイス３とを、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第１フランジ形成孔５と重複し、且つ第２ダイス３の第２フランジ形成孔８が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６と重複するように配置する。この時、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も小さくなるように、第１ダイス２の案内孔２２内で第２ダイス３を摺動させる。その結果、第１フランジ形成孔５の上面側から第２フランジ形成孔８の下面側までの長さを最大にすることができる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置にそれぞれ配置される。
【００５６】
このように配置された押出しダイスに押出し材を導入することによって、図９に示すような最大断面形状を有する成形部材９５を所定の長さだけ形成することができる。また、この時形成される略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材のウエブの長さは、おおむね第１ウエブ形成孔の長さと第２ウエブ形成孔の長さとを加えた長さである。こうした最大断面を有する部分は、通常、成形部材の両端の支持部となり、大きな曲げ応力にも耐えうる断面係数を有することとなる。
【００５７】
次に、可変断面形成工程のうち、その断面形状が徐々に小さくなる縮小断面形成工程について説明する。図７に示すように、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６から遠のいて、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が大きくなるように、第２ダイス３を第１ダイス２の案内孔２２内で摺動させる。この時、ウエブ９１（図１１を参照。）が押出し成形されるハッチングの重複部分は、第２ダイス３の摺動と共に徐々に短くなる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置から最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に向かって移動するので、第１フランジ９２が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に小さくなる。また、第２フランジ形成孔８も同様に、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置から最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に向かって移動するので、第２フランジ９３が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に小さくなる。
【００５８】
このようにウエブ長さとフランジ幅寸法が徐々に小さくなるように変化する押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図７に示すような断面形状を有する成形部材９５を、その断面寸法を変化させながら形成することができる。こうした可変断面を有する部分は、通常、成形部材の両端の支持部から中間部分の間の領域を構成し、曲げ応力が徐々に小さくなるのに応じた断面係数を有することとなる。
【００５９】
この際、第２ダイス３の移動速度と押出し材の押出し速度とを、それぞれ所定の速度に設定することによって、所定の長さが押し出されれる間に、ウエブ長さとフランジ幅寸法とを均一の割合で小さくさせることができる。
【００６０】
次に、最小断面形成工程について説明する。上述した縮小断面形成工程によって、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８が、それぞれ、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置および第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に至った後、第２ダイス３の移動を停止する。この時、図８に示すように、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も大きくなり、ウエブ９１が押出し成形されるハッチングの重複部分の長さｈは最も小さくなるように配置される。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置にそれぞれ配置される。
【００６１】
このように配置された押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図１１に示すような最小断面形状を有する部分を所定の長さだけ形成することができる。こうした最小断面を有する部分は、通常、成形部材の中間部分を構成し、小さい曲げ応力に対応すると共に、少なくともその部分に係るせん断力に耐えうる断面係数を有することとなる。
【００６２】
次いで、このように形成した最小断面を有する成形部材９５の中間部分から、その両端の支持部に向かって、さらに断面形状を拡大するように可変させる拡大断面形成工程について説明する。この拡大断面形成工程は、上述の縮小断面形成工程とは逆の手順で行われる。すなわち、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６に近づいて、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が小さくなるように、第２ダイス３を第１ダイス２の案内孔２２内で摺動させる。この時、ウエブ９１が押出し成形されるハッチングの重複部分は、第２ダイス３の摺動と共に徐々に長くなる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置から最小幅寸法Ｗｍａｘ 位置に向かって移動するので、第１フランジ９２が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に大きくなる。また、第２フランジ形成孔８も同様に、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置から最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に向かって移動するので、第２フランジ９３が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に大きくなる。
【００６３】
このようにウエブ長さとフランジ幅寸法が徐々に大きくなるように変化する押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図７に示すような断面形状を有する成形部材９５を、その断面寸法を変化させながら形成することができる。
【００６４】
この際、第２ダイス３の移動速度と押出し材の押出し速度とを、それぞれ所定の速度に設定することによって、所定の長さが押し出されれる間に、ウエブ長さとフランジ幅寸法とを均一の割合で大きくさせることができる。
【００６５】
次いで、再び、上述の最大断面形成工程によって成形部材９５の両端の支持部を形成する。すなわち、図６に示すように、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も小さくなるように、第１ダイス２の案内孔２２内で第２ダイス３を摺動させて、第１フランジ形成孔５の上面側から第２フランジ形成孔８の下面側までの長さが最大となる位置に至った後、第２ダイスを停止する。この時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置にそれぞれ配置される。
【００６６】
このように配置された押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図９に示すような最大断面形状を有する成形部材９５が所定の長さだけ形成される。
【００６７】
以上説明したように、本発明の可変断面押出し成形方法によれば、得られる成形部材９５の各部を、そこに作用する曲げ応力に応じた断面係数となるように成形することができる。従って、最も大きな曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを最も大きく成形する最大断面形成工程によって押出し成形され、最も小さな曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを最も小さく成形する最小断面形成工程によって押出し成形され、それらの中間の曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを適宜調節して成形される可変断面形成工程によって押出し成形される。このようにして得られた成形部材９５は、その各部において、少なくともせん断力に耐えうる程度の断面係数を有し、且つそれらの各部に係る曲げ応力に対応した断面係数を有した成形部材とすることができる。そのため、第３ダイスを使用することなくウエブ長さとフランジ幅寸法を伸縮させることができるので、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単であり、且つ第３ダイスを用いないという簡便な機構で押出し成形できる。
【００６８】
また、本発明では、図９から図１１に示す断面形状を有する成形部材について具体的に説明したが、その断面形状は上述したものに限定されるものではない。例えば、可変断面形成工程によって形成される部分のように、断面形状が変化する部分が全体に渡っているものでもよく、また、異なった断面形状を有する部分が、所定の長さで段階的に設けられているような形状のものであってもよい。例えば、ダイスの形状を変化させたり、ダイスの移動速度と押出し速度を調整したりして、断面形状を変化させたりすることもできる。押出し速度に対してダイスの移動速度を小さくした場合には、断面形状が徐々に変化する成形部材を形成することができる。その逆に、押出し速度に対してダイスの移動速度を大きくした場合には、断面形状の変化の程度が大きい部分を有する成形部材を成形することができる。
【００６９】
また、上述の可変断面押出し用ダイスの形状としては、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれを、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けているが、穿設位置は中央部に限定されるものではなく、中央部以外の位置、例えば第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８の何れか一端方向にずれた位置または端部に穿設するように設けてもよい。その一例を図１２に示す。なお、この場合であっても、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７とは、少なくともその一部分が重複してウエブを形成するように、穿設されていることが必要である。
【００７０】
本発明の可変押出し用ダイスおよび可変押出し成形方法によって、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ９１の長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材、例えば一般乗用車やトラック等の各種車両に使用されているシャーシ部材、車体部材、バンパー材等の構成部材、を得ることができる。こうした形状の成形部材は、図１３や図１４に示したように、第１ダイスおよび第２ダイスに穿設された各フランジ連通孔６、９の幅方向の寸法や、各フランジ形成孔５、８の幅方向の寸法を変化させることによって、異なる断面形状を有する成形部材を成形でき、さらに、その成形部材の長さ方向に沿って断面形状を変化させることができる。具体的な成形部材の形状としては、ウエブ９１の一端または両端部分から、一方または二方にフランジが延びるように適宜成形された断面形状のものを得ることができ、図１５の（ａ）〜（ｉ）に示すような断面形状を有する成形部材を容易に得ることができる。なお、図１５中の断面形状は、ＪＩＳに基づく断面形状の名称で表している。
【００７１】
成形部材の断面形状は、上述した略Ｈ字形の断面形状を有するものを好ましく用いることができるが、その成形部材の断面の中立軸から離れた位置に配置した断面形状を有したものであれば特に限定されるものではない。例えば、略Ｔ字形の断面形状を有するものなどであってもよく、また、可変断面押出し法によって、はりの長手方向に沿って異なる形状に変化した断面形状、例えば略Ｔ字形から略Ｈ字形に連続的に変化した断面形状を有するものであってもよい。断面形状を、できるだけ中立軸から離れた位置に配置するような形状とすることによって断面係数を大きくすることができるので、アルミニウムまたはその合金のようなヤング率の小さい材料を用いた場合であっても、必要な断面係数を備えた状態で、その軽量化を達成することができる。
【００７２】
なお、押出し材としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましいが、その他の軽量材料を用いてもよい。このような軽量材料を使用することによって、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の可変断面押出し用ダイスによれば、第１ダイス２のと第２ダイス３のとを相対的に移動させることによって、成形部材のウエブ長さとフランジ幅寸法を形成するそれぞれの押出し孔４０、５０の重複部分を変化させることができるので、そこから押出し成形される成形部材のフランジ幅寸法を変化させることができる。その結果、従来は３つのダイスを用いることによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させていたが、本発明によれば、各フランジ連通孔の形状を適宜所望の形状にすることによって、２つのダイスからなる可変断面押出し用ダイスによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させることができる。こうした可変断面押出し用ダイスを用いることによって、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単で、設備のメンテナンスや段取り作業に無駄な時間を要することがない。
【００７４】
請求項２の発明によれば、各フランジ形成孔５、８が、それぞれに重複するフランジ連通孔６、９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きい幅寸法で穿設されているので、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面が押出し孔を構成することになる。従って、幅寸法が変化したフランジを有する成形部材の形状は、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面形状を変化させたダイスを適宜選定して用いることによって、容易に変化させることができる。
【００７５】
請求項３の発明によれば、各フランジ連通孔６、９の幅寸法Ｗが、各ウエブ形成孔４、７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３を相対的に移動させて押出し成形した成形部材９５の断面は、ウエブ長さが長いほどフランジ幅寸法の大きい形状となる。従って、得られる成形部材に係る曲げ応力によって、その曲げ応力に対応する断面係数となるように断面形状を変化させることができる。
【００７６】
請求項４の発明によれば、各々のウエブ形成孔がそれぞれに対応したフランジ形成孔の中央部に穿設されているので、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００７７】
請求項５の発明によれば、第２ダイス３は、第１ダイスの案内孔２２内でがたつきを起こさないので、寸法精度に優れた成形部材を得ることができる。
【００７８】
また、本発明の請求項６の可変断面押出し成形方法によれば、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も大きくした部分を成形する最大断面形成工程と、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も小さくした部分を成形する最小断面形成工程と、それらの中間の大きさを有した部分を成形する可変断面形成工程とを有しているので、得られる成形部材の断面形状を、成形部材の長さ方向に沿って、大きな断面係数を有する部分に連続的に変化させたり、小さな断面係数を有する部分に連続的に変化させたりすることができる。
【００７９】
請求項７の発明によれば、可変断面形成工程が、縮小断面形成工程と拡大断面形成工程の何れかを少なくとも有するので、成形部材の断面形状を、そこに係る曲げ応力に応じた断面係数となるように変化させることができる。
【００８０】
請求項８の発明によれば、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００８１】
こうして形成された成形部材は、長手方向に沿って外形寸法を漸次変化させることができるので、得られた成形部材を使用する環境や周囲の配置環境等の種々の事情に応じて、得られる成形部材の外形寸法を適宜変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変断面押出しに使用される第１ダイスの一例を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】可変断面押出しに使用される第２ダイスの一例を示す平面図である。
【図４】第１ダイスの押出し孔の形状を示す平面図である。
【図５】第２ダイスの押出し孔の形状を示す平面図である。
【図６】最大断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図７】最大断面と最小断面との中間の可変断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図８】最小断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図９】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の最大断面を有する部分の断面図である。
【図１０】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の可変断面を有する部分の断面図である。
【図１１】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の最小断面を有する部分の断面図である。
【図１２】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１３】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１４】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１５】本発明の可変押出し用ダイスおよび可変押出し成形方法で成形できる成形部材の断面形状である。
【図１６】ウエブの両端部にフランジ部を有する部材を成形することができる押出し用ダイスの押出し孔の形状を示す正面図である。
【図１７】ウエブ長さとフランジ幅を適宜調節することができる可変断面押出し成形方法で使用される押出し用ダイスの配置と、押出し孔の形状を示す正面図である。
【符号の説明】
２ 第１ダイス
３ 第２ダイス
４ 第１ウエブ形成孔
５ 第１フランジ形成孔
６ 第２フランジ連通孔
７ 第２ウエブ形成孔
８ 第２フランジ形成孔
９ 第１フランジ連通孔
４０ 第１押出し孔
５０ 第２押出し孔
６２ 重複部分（ハッチング部分）
９１ ウエブ
９２ 第１フランジ
９３ 第２フランジ
９５ 成形部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材の押出し加工に用いられる可変断面押出し用ダイスおよび可変断面押出し成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般乗用車やトラック等の各種車両に使用されているシャーシ部材、車体部材、バンパー材等の構成部材は、車体の軽量化、耐久性の向上または優れたリサイクル性等に優れるという要求に伴って、従来の鉄製のものに代えてアルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが多用されつつある。
【０００３】
アルミニウムまたはアルミニウム合金は融点が低いので、上記の構成部材は、通常、押出し加工によって製造されている。押出し加工は、塑性状態の材料を押出し用ダイスを通して押出し、その押出し用ダイスに設けられた押出し孔と同じ断面形状の長尺物を製作する加工法である。従って、このような一般的な押出し加工法によって得られる成形部材は、長手方向の全長に渡って一定の断面形状を有している。
【０００４】
しかしながら、得られた成形部材の断面形状が一定であることが、かえって不都合となる場合がある。例えば、上述のシャーシ部材においては、そこに作用する曲げ応力は長手方向の各部で異なっている。そのため、成形部材の各部は、作用する曲げ応力に応じた断面形状であればよく、必ずしも一定の断面形状である必要はない。しかし、上述の一般的な押出し加工法によれば、シャーシ部材の各部は、常に一定の断面形状となるので、シャーシ部材の構造を設計する際には、最大曲げ応力が係る部分で必要とされる断面形状を全体の断面形状として設計することとなる。そのため、曲げ応力が小さくてもよい部分では、必要以上の寸法および強度を有することとなり、得られたシャーシ部材には、不必要な部分が設けられていることになる。その結果、得られたシャーシ部材は、無駄な材料によって構成されるので不経済であり、更に、設置スペースのコンパクト化および軽量化を妨げるという問題がある。
【０００５】
本出願人は、こうした問題を解決するため、成形部材を長手方向に沿って異なる断面形状を有するように押出し成形する可変断面押出し法および可変断面押出し用ダイスについて幾つか提案している。例えば、特開平８−１９２２２１号公報には、ウエブの両端部にフランジを有する部材を成形することができる押出し用ダイスについて記載されている。図１６は、その押出し用ダイスの押出し孔の形状を示す正面図である。押出し用ダイス１６０は、固定される第１ダイス１６１と、移動可能な第２ダイス１６２とからなり、第１ダイス１６１の押出し孔１６３と第２ダイス１６２の押出し孔１６４との重複部分（ハッチングの重複部分）１６５から材料が押し出されることによって、所望の断面形状を有する成形部材を得ることができる。そして、第２ダイス１６２がウエブ長さｈを伸縮させる方向Ｘに沿って移動することによって、第１ダイス１６１と第２ダイス１６２とのウエブの重複部分１６５の長さが変化し、その結果、得られた成形部材は、長手方向の各部でウエブ長さが異なることとなる。
【０００６】
しかしながら、こうした押出し用ダイス１６０を使用した押出し成形方法では、ウエブの長さｈを変化させることはできるが、フランジの寸法、特にフランジの幅寸法Ｗを変化させて成形部材の長手方向の断面係数をより小さく変化させたり、他の部材に干渉する部分を凹ますように成形することはできなかった。フランジの幅寸法Ｗを小さく変化させるために、従来は、フランジの一部を切削加工していたが、その加工に手間を要するという問題があった。すなわち、上述した可変断面押出し成形方法では、第２ダイス１６２が移動する方向Ｘに沿ってウエブの長さｈを伸縮することはできるが、第２ダイス１６２が移動する方向Ｘと交差する方向の断面寸法、例えばフランジの幅寸法Ｗを変化させることができないという問題があった。
【０００７】
特開平８−２４３６３２号公報は、こうした問題を解決するためになされたものであって、ウエブの両端部にフランジを有する部材を成形することができる押出し用ダイスについて記載され、ウエブの長さｈとフランジの幅寸法Ｗを適宜調節することができる可変断面押出し成形方法について記載されている。図１７は、その押出し用ダイスの配置と、押出し孔の形状を示す正面図である。押出し用ダイス１７０は、固定される第１ダイス１７１と、ウエブ長さｈを伸縮させる方向Ｘに沿って移動可能な第２ダイス１７２と、さらに、第２ダイス１７２が移動する方向Ｘと交差する方向Ｙに移動してフランジの幅寸法Ｗを伸縮することができる第３ダイス１７６、１７７とによって構成されている。そして、この３つのダイスの押出し孔の重複部分（ハッチングの重複部分）１７５から材料が押出されることによって、ウエブの長さｈとフランジの幅寸法Ｗが適宜調節された所望の断面形状を有する成形部材を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平８−２４３６３２号公報に記載された可変断面押出し成形方法は、成形部材が３つのダイスの押出し孔の重複部分１７５から押出される方法であるので、上述の特開平８−１９２２２１号公報に記載された可変断面押出し成形方法に比べて、第３ダイスおよび第３ダイスを移動させる制御機構（図示しない）が必要となる。そのため、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が煩雑となり、設備のメンテナンスや段取り作業に時間を要するといった不都合もあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述したような押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単であり、且つ簡便な機構によって、ウエブの長さとフランジの幅寸法が適宜調節された所望の断面形状を有する成形部材を容易に成形することができる可変断面押出し用ダイスおよび可変断面押出し成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の実施形態を示す図面に対応付けて本発明を説明する。但し、本発明は図示の形態に限定されない。
【００１１】
請求項１の可変断面押出し用ダイスの発明は、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブの長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材９５を成形するための第１ダイス２と第２ダイス３とを備え、第１ダイス２および第２ダイス３それぞれに設けられた押出し孔の重複部分６２が押出し成形孔をなすと共に、第１ダイス２および第２ダイス３を相対移動して重複部分６２を変化させることにより、前記押出し成形孔の形状を変化させることができる可変断面押出し用ダイス１において、
【００１２】
第１ダイス２には、第１ウエブ形成孔４と、第１ウエブ形成孔４の一端に設けられた第１フランジ形成孔５と、第１ウエブ形成孔４の他端に設けられて、幅寸法が第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って変化する第２フランジ連通孔６とからなる第１押出し孔４０が設けられ、
【００１３】
第２ダイス３には、第２ウエブ形成孔７と、第２ウエブ形成孔７の一端に設けられた第２フランジ形成孔８と、第２ウエブ形成孔７の他端に設けられて、幅寸法が第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って変化する第１フランジ連通孔９とからなる第２押出し孔５０が設けられ、
【００１４】
第１ダイス２と第２ダイス３とは、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５が第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９と重複するように配置し、且つ第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８が第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６と重複するように配置すると共に、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように成形部材の押出し方向に配設し、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７とから成形される成形部材９５のウエブ９１の長さ方向に沿って相対的に移動自在に設けられていることに特徴を有する。
【００１５】
この発明によれば、第１ダイス２の第２フランジ連通孔６の幅寸法および第２ダイス３の第１フランジ連通孔９の幅寸法が、それぞれに設けられたウエブ形成孔４、７の穿設部分から離れるに従って変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３とを相対移動することによって変化する第１フランジ形成孔５と第１フランジ連通孔９との重複部分および第２フランジ形成孔８と第２フランジ連通孔６との重複部分が変化する。従って、その重複部分が変化することにより、そこから押出し成形される成形部材のフランジ幅寸法は連続的に変化する。また、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように配置されるので、得られる成形部材は、フランジ幅寸法と共に、ウエブ長さも連続的に変化する。その結果、従来は３つのダイスを用いることによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法が変化した成形部材を成形していたが、本発明によれば、各フランジ連通孔６、９の形状を適宜所望の形状にすることによって、２つのダイスからなる可変断面押出し用ダイスを用いて、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材を成形することができる。こうした可変断面押出し用ダイスを用いることによって、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単で、設備のメンテナンスや段取り作業に無駄な時間を要することがない。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１フランジ形成孔５のフランジ幅寸法Ｗ１が、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、第２フランジ形成孔８のフランジ幅寸法Ｗ１が、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設されていることに特徴を有する。
【００１７】
この発明によれば、各フランジ形成孔５、８が、それぞれに重複するフランジ連通孔６、９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きい幅寸法で穿設されているので、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面が押出し孔を構成することになる。従って、幅寸法が変化したフランジを有する成形部材の形状は、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面形状を変化させたダイスを適宜選定して用いることによって、容易に変化させることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１フランジ連通孔９と第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化することに特徴を有する。
【００１９】
この発明によれば、各フランジ連通孔６、９の幅寸法Ｗが、各ウエブ形成孔４、７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３を相対的に移動させて押出し成形した成形部材９５の断面は、ウエブ長さが長いほどフランジ幅寸法の大きい形状となる。従って、得られる成形部材に係る曲げ応力に応じて、その曲げ応力に対応した断面係数となるように断面形状を変化させることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれが、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けられていることに特徴を有する。
【００２１】
この発明によれば、各ウエブ形成孔４、７がそれぞれに対応したフランジ形成孔５、８の中央部に穿設されているので、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の可変断面押出し用ダイスにおいて、第１ダイス２には、第１ウエブ形成孔４の長さ方向に平行で、且つ成形部材の押出し方向と交差する方向に延びる案内孔２２が形成されていると共に、その案内孔２２に第２ダイス３が摺動自在に挿入されていることに特徴を有する。
【００２３】
この発明によれば、第２ダイス３は、第１ダイスの案内孔２２内でがたつきを起こさないので、寸法精度に優れた成形部材を得ることができる。
【００２４】
請求項６の可変断面押出し成形方法の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の可変断面押出し用ダイス１を用い、その可変断面押出し用ダイス１に向けて押出し材を押出しつつ第１ダイス２と第２ダイス３とを相対的に移動させることによって、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ９１の長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材９５を成形する可変断面押出し成形方法であって、
【００２５】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を最も小さくしてウエブ長さｈを最も大きくするように配置すると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが最も大きい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最大断面形成工程と、
【００２６】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を最も大きくしてウエブ長さｈを最も小さくするように配置すると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが最も小さい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最小断面形成工程と、
【００２７】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を変化させると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが変化する方向に移動させることによって、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗとが伸縮変化した成形部材９５を押出し成形する可変断面形成工程と、を少なくとも有し、長手方向に向けてウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗが伸縮変化した断面形状を有する成形部材９５を押出し加工することに特徴を有する。
【００２８】
この発明によれば、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も大きくした部分を成形する最大断面形成工程と、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も小さくした部分を成形する最小断面形成工程と、それらの中間の大きさを有した部分を成形する可変断面形成工程とを有しているので、得られる成形部材の断面形状を、成形部材の長さ方向に沿って、大きな断面係数となるように変化させたり、小さな断面係数となるように変化させたりすることができる。
【００２９】
請求項７の発明は、請求項６に記載の可変断面押出し成形方法において、前記可変断面形成工程が、第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を大きくして、成形後の成形部材９５のウエブ長さｈを徐々に小さくすると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが小さく変化する方向に移動することによってフランジ９２、９３の幅寸法Ｗが徐々に小さくなる成形部材９５を押出し成形する縮小断面形成工程と、
【００３０】
第１押出し孔４０の第１ウエブ形成孔４と、第２押出し孔５０の第２ウエブ形成孔７との重複部分６２を小さくして、成形後の成形部材９５のウエブ長さｈを徐々に大きくすると共に、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８を、第１フランジ連通孔９および第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗが大きく変化する方向に移動することによってフランジ９２、９３の幅寸法Ｗが徐々に大きくなる成形部材９５を押出し成形する拡大断面形成工程と、の何れかを少なくとも有することに特徴を有する。
【００３１】
この発明によれば、可変断面形成工程が、縮小断面形成工程と拡大断面形成工程の何れかを少なくとも有するので、成形部材の断面形状を、そこに係る曲げ応力に応じた断面係数となるように変化させることができる。
【００３２】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７に記載の可変断面押出し成形方法において、成形部材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることに特徴を有する。この発明によれば、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００３３】
本発明によって成形された成形部材は、長手方向に沿って外形寸法を漸次変化させることができるので、得られた成形部材を使用する環境や周囲の配置環境等の種々の事情に応じて、得られる成形部材の外形寸法を適宜変化させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００３５】
図１〜図３は、本発明の可変断面押出し用ダイス１の一例を示すものである。可変断面押出し用ダイスは、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法が変化する成形部材を成形するための第１ダイス２と第２ダイス２とを備えている。この第１ダイス２と第２ダイス３とを重なるように組み合わせることによって、第１ダイス２に設けられた第１押出し孔４０と第２ダイス３に設けられた第２押出し孔５０との重複部分が押出し成形孔となる。そして、第１ダイス２および第２ダイス３を相対移動して重複部分を変化させることにより、押出し成形孔の形状を変化させることができる。その結果、押出し成形の途中で変化した押出し成形孔から押出し材が押出されることによって、最大断面寸法（図９を参照。）と最小断面寸法（図１１を参照。）とを有して、その最大断面寸法と最小断面寸法との間で可変断面（図１０を参照。）を有する成形部材を成形することができる。
【００３６】
可変断面押出し用ダイスは、第１ダイス２と、この第１ダイス２の案内孔２２（図２を参照。）内に移動可能に係合される第２ダイス３（図３を参照。）とによって構成される。
【００３７】
第１ダイス２は、通常、固定ダイスとして作用し、図１および図２に示すように、その中央部に第１押出し孔４０が形成されている。その第１押出し孔４０は、第１ウエブ形成孔４と、第１ウエブ形成孔４の一端に設けられて成形すべき成形部材９５の第１フランジ９２（図９を参照。）と同一の形状寸法を有する第１フランジ形成孔５と、第１ウエブ形成孔４の他端に設けられて幅寸法が第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って拡大するように変化する第２フランジ連通孔６とで構成されている。ここで、第１ウエブ形成孔４の長さは、図１１に示すウエブ９１の長さｈ２と同じ長さで形成されている。尚、この時、第２フランジ連通孔６の幅寸法が、第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って縮小するように変化する形状とすることもできる。
【００３８】
第１ダイス２は、熱間工具鋼によって略外観方形板状に形成されている。第１ダイス２の上面１２は、押出し材が収納されるコンテナ２１側に位置し、第１ダイス２の中央に位置する第１押出し孔４０の周囲には、押出し材を第１押出し孔４０に円滑に導くための流路であって、その上面１２側から内側に向かって絞られた凹部１３が形成されている。特に、第１ウエブ形成孔４の両側には、押出し材を円滑に第１ウエブ形成孔４に導くための傾斜面１８が形成されている。さらに、第１ダイス２の上面１２には、そこから突出してコンテナ２１の下面と嵌合する円形の段差部１９が形成されており、この段差部１９の内側には、コンテナ２１内と凹部１３とを連通させる大径の案内部２０が形成されている。
【００３９】
また、図２に示すように、第１ダイス２内の中央部には、第１ウエブ形成孔４の長さ方向と平行で、且つ成形部材の押出し方向と交差する方向に延びる案内孔２２が第１ダイス２を貫通して穿設されている。この案内孔２２には、第２ダイス３が移動自在に収納され、案内孔２２の側面には、第２ダイス３の側面３１を密に摺動自在に案内するための案内壁２３が形成されている。その結果、第２ダイス３は、案内孔２２内でがたつきを起こさないので、成形部材の寸法精度を向上させることができる。
【００４０】
第２ダイス３は、通常、移動ダイスとして作用し、図３に示すように、その中央部に第２押出し孔５０が形成されている。その第２押出し孔５０は、第２ウエブ形成孔７と、第２ウエブ形成孔７の一端に設けられて成形すべき成形部材９５の第２フランジ９３（図９を参照。）と同一の形状寸法を有する第２フランジ形成孔８と、第２ウエブ形成孔７の他端に設けられて幅寸法が第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って拡大するように変化する第１フランジ連通孔９とで構成されている。ここで、第２ウエブ形成孔７の長さは、図１１に示すウエブ９１の長さｈ２と同じ長さで形成されている。尚、この時、第１フランジ連通孔９の幅寸法が、第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って縮小するように変化する形状とすることもできる。
【００４１】
第２ダイス３も、第１ダイス２と同様に、熱間工具鋼等によって外観略方形板状に形成されている。そして、図３に示すように、案内孔２２内に挿入される頭部２５と、頭部２５を案内孔２２内で摺動させるための油圧シリンダ等の駆動手段（図示せず）が連結されるクランプ部２６を有している。
【００４２】
第２ダイス３は、その第２フランジ形成孔８が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６と重複し、且つその第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第１フランジ形成孔５と重複するように配置して、第１ダイス２の案内孔２２内に収納される。そして、第１ダイス２の第１ウエブ形成孔４と第２ダイス３の第２ウエブ形成孔７の少なくとも一部分が重複するように、第１ダイス２の案内孔２２内の案内壁２３に沿って摺動し、所定の位置に配置する。このように配設された第２ダイス３は、得られる成形部材９５のウエブ９１の長さ方向に沿って移動自在となっている。
【００４３】
このように配置した第１ダイス２と第２ダイス３から構成される押出しダイスに、コンテナ２１から押出し材が導入されると、第１ダイス２の第１押出し孔４０と第２ダイス３の第２押出し孔５０の重複部分６２を通って、押出し材が押し出される。その時、第２ダイス３を摺動させることによって、図９〜図１１に示すような、ウエブの長さとフランジの幅寸法が適宜調節された所望の断面形状を各部で備えた成形部材９５を容易に製造することができる。
【００４４】
このとき、第１ダイス２の第１ウエブ形成孔４と第２ダイス３の第２ウエブ形成孔７は、少なくとも一部分が重複するように配置されているので、第１ウエブ形成孔４から押出されるウエブと第２ウエブ形成孔７から押出されるウエブは、途切れることのない一体のウエブ９１として押出し成形される。
【００４５】
次に、第１押出し孔４０および第２押出し孔５０の各部の形状について更に説明する。
【００４６】
図４〜図８に示すように、第１ダイス２の押出し孔４０と第２ダイス３の押出し孔５０は、同じ形状で穿設され、さらに、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれが、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けられている。このように穿設することによって、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００４７】
第１押出し孔４０において、第１フランジ形成孔５の幅寸法Ｗ１は、第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９の左端に形成される最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、且つ第２フランジ連通孔６の右端に形成される最小幅寸法Ｗｍｉｎ は、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８の幅寸法Ｗ１よりも小さく穿設されている。さらに、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ は、図６に示すように、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８とほぼ同じ幅寸法で穿設されている。そして、第２フランジ連通孔６の幅寸法Ｗは、第１ウエブ形成孔４の穿設部分から離れるに従って拡大するように穿設されている。
【００４８】
また、第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６において、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面は、第２押出し孔５０の第２フランジ形成孔８の縦長さＨ以上の縦長さで第１ウエブ形成孔４と平行に形成されている。従って、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面との中間部分の側面は、連続的にその幅寸法Ｗが拡大するように形成されている。
【００４９】
一方、第２押出し孔５０も、上述の第１押出し孔４０の場合と同様であり、第２フランジ形成孔８の幅寸法Ｗ１は、第１押出し孔４０の第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きく穿設され、且つ第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ は、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５の幅寸法Ｗ１よりも小さく穿設されている。さらに、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ は、図６に示すように、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５とほぼ同じ幅寸法で穿設されている。そして、第１フランジ連通孔９の幅寸法Ｗは、第２ウエブ形成孔７の穿設部分から離れるに従って拡大するように穿設されている。
【００５０】
また、第２押出し孔５０の第１フランジ連通孔９においても、上述の第２フランジ連通孔６の場合と同様であり、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面は、第１押出し孔４０の第１フランジ形成孔５の縦長さＨ以上の縦長さで第２ウエブ形成孔７と平行に形成されている。従って、連通孔の幅を構成する最小幅寸法Ｗｍｉｎ となる部分の側面と最大幅寸法Ｗｍａｘ となる部分の側面との中間部分の側面は、連続的にその幅寸法Ｗが拡大するように形成されている。
【００５１】
次に、以上の構成からなる可変断面押出し用ダイス１を用いた可変断面押出し成形方法について具体的に説明する。
【００５２】
ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗが変化する断面形状を有する成形部材９５は、上述した可変断面押出し用ダイス１に向けて押出し材を押出しつつ第１ダイス２と第２ダイス３とを相対的に移動させることによって成形される。こうした可変断面を有する成形部材９５は、最も大きな断面係数を有する部分を形成することができる最大断面形成工程と、最も小さな断面係数を有する部分を形成することができる最小断面形成工程と、その最大断面を有する部分と最小断面を有する部分との間で、必要に応じた断面係数を有する部分を形成することができる可変断面形成工程と、によって押出し成形される。
【００５３】
通常、こうした成形部材は、その両端の支持部で大きな曲げ応力が係り、中間部分で小さい曲げ応力が係るので、以下の説明においては、両端部と中間部分とを有する成形部材について説明する。
【００５４】
図６〜図８に示すハッチング部分は、第１ダイス２の押出し孔４０と第２ダイス３の押出し孔５０の相互の重なり状態を示すものである。各々のダイスのハッチングが重複する部分６２が、押出し加工によって成形される成形部材９５の断面形状を示している。
【００５５】
先ず、最大断面形成工程について説明する。図６に示すように、第１ダイス２と第２ダイス３とを、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第１フランジ形成孔５と重複し、且つ第２ダイス３の第２フランジ形成孔８が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６と重複するように配置する。この時、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も小さくなるように、第１ダイス２の案内孔２２内で第２ダイス３を摺動させる。その結果、第１フランジ形成孔５の上面側から第２フランジ形成孔８の下面側までの長さを最大にすることができる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置にそれぞれ配置される。
【００５６】
このように配置された押出しダイスに押出し材を導入することによって、図９に示すような最大断面形状を有する成形部材９５を所定の長さだけ形成することができる。また、この時形成される略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材のウエブの長さは、おおむね第１ウエブ形成孔の長さと第２ウエブ形成孔の長さとを加えた長さである。こうした最大断面を有する部分は、通常、成形部材の両端の支持部となり、大きな曲げ応力にも耐えうる断面係数を有することとなる。
【００５７】
次に、可変断面形成工程のうち、その断面形状が徐々に小さくなる縮小断面形成工程について説明する。図７に示すように、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６から遠のいて、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が大きくなるように、第２ダイス３を第１ダイス２の案内孔２２内で摺動させる。この時、ウエブ９１（図１１を参照。）が押出し成形されるハッチングの重複部分は、第２ダイス３の摺動と共に徐々に短くなる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置から最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に向かって移動するので、第１フランジ９２が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に小さくなる。また、第２フランジ形成孔８も同様に、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置から最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に向かって移動するので、第２フランジ９３が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に小さくなる。
【００５８】
このようにウエブ長さとフランジ幅寸法が徐々に小さくなるように変化する押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図７に示すような断面形状を有する成形部材９５を、その断面寸法を変化させながら形成することができる。こうした可変断面を有する部分は、通常、成形部材の両端の支持部から中間部分の間の領域を構成し、曲げ応力が徐々に小さくなるのに応じた断面係数を有することとなる。
【００５９】
この際、第２ダイス３の移動速度と押出し材の押出し速度とを、それぞれ所定の速度に設定することによって、所定の長さが押し出されれる間に、ウエブ長さとフランジ幅寸法とを均一の割合で小さくさせることができる。
【００６０】
次に、最小断面形成工程について説明する。上述した縮小断面形成工程によって、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８が、それぞれ、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置および第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に至った後、第２ダイス３の移動を停止する。この時、図８に示すように、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も大きくなり、ウエブ９１が押出し成形されるハッチングの重複部分の長さｈは最も小さくなるように配置される。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置にそれぞれ配置される。
【００６１】
このように配置された押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図１１に示すような最小断面形状を有する部分を所定の長さだけ形成することができる。こうした最小断面を有する部分は、通常、成形部材の中間部分を構成し、小さい曲げ応力に対応すると共に、少なくともその部分に係るせん断力に耐えうる断面係数を有することとなる。
【００６２】
次いで、このように形成した最小断面を有する成形部材９５の中間部分から、その両端の支持部に向かって、さらに断面形状を拡大するように可変させる拡大断面形成工程について説明する。この拡大断面形成工程は、上述の縮小断面形成工程とは逆の手順で行われる。すなわち、第２ダイス３の第１フランジ連通孔９が第１ダイス２の第２フランジ連通孔６に近づいて、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が小さくなるように、第２ダイス３を第１ダイス２の案内孔２２内で摺動させる。この時、ウエブ９１が押出し成形されるハッチングの重複部分は、第２ダイス３の摺動と共に徐々に長くなる。さらにこの時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置から最小幅寸法Ｗｍａｘ 位置に向かって移動するので、第１フランジ９２が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に大きくなる。また、第２フランジ形成孔８も同様に、第２フランジ連通孔６の最小幅寸法Ｗｍｉｎ 位置から最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に向かって移動するので、第２フランジ９３が成形されるハッチングの重複部分は、その幅寸法が徐々に大きくなる。
【００６３】
このようにウエブ長さとフランジ幅寸法が徐々に大きくなるように変化する押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図７に示すような断面形状を有する成形部材９５を、その断面寸法を変化させながら形成することができる。
【００６４】
この際、第２ダイス３の移動速度と押出し材の押出し速度とを、それぞれ所定の速度に設定することによって、所定の長さが押し出されれる間に、ウエブ長さとフランジ幅寸法とを均一の割合で大きくさせることができる。
【００６５】
次いで、再び、上述の最大断面形成工程によって成形部材９５の両端の支持部を形成する。すなわち、図６に示すように、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７との重複部分６２が最も小さくなるように、第１ダイス２の案内孔２２内で第２ダイス３を摺動させて、第１フランジ形成孔５の上面側から第２フランジ形成孔８の下面側までの長さが最大となる位置に至った後、第２ダイスを停止する。この時、第１フランジ形成孔５は、第１フランジ連通孔９の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置に配置され、第２フランジ形成孔８は、第２フランジ連通孔６の最大幅寸法Ｗｍａｘ 位置にそれぞれ配置される。
【００６６】
このように配置された押出しダイス１に押出し材を導入することによって、図９に示すような最大断面形状を有する成形部材９５が所定の長さだけ形成される。
【００６７】
以上説明したように、本発明の可変断面押出し成形方法によれば、得られる成形部材９５の各部を、そこに作用する曲げ応力に応じた断面係数となるように成形することができる。従って、最も大きな曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを最も大きく成形する最大断面形成工程によって押出し成形され、最も小さな曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを最も小さく成形する最小断面形成工程によって押出し成形され、それらの中間の曲げ応力が係る部分は、ウエブ長さｈとフランジ幅寸法Ｗを適宜調節して成形される可変断面形成工程によって押出し成形される。このようにして得られた成形部材９５は、その各部において、少なくともせん断力に耐えうる程度の断面係数を有し、且つそれらの各部に係る曲げ応力に対応した断面係数を有した成形部材とすることができる。そのため、第３ダイスを使用することなくウエブ長さとフランジ幅寸法を伸縮させることができるので、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単であり、且つ第３ダイスを用いないという簡便な機構で押出し成形できる。
【００６８】
また、本発明では、図９から図１１に示す断面形状を有する成形部材について具体的に説明したが、その断面形状は上述したものに限定されるものではない。例えば、可変断面形成工程によって形成される部分のように、断面形状が変化する部分が全体に渡っているものでもよく、また、異なった断面形状を有する部分が、所定の長さで段階的に設けられているような形状のものであってもよい。例えば、ダイスの形状を変化させたり、ダイスの移動速度と押出し速度を調整したりして、断面形状を変化させたりすることもできる。押出し速度に対してダイスの移動速度を小さくした場合には、断面形状が徐々に変化する成形部材を形成することができる。その逆に、押出し速度に対してダイスの移動速度を大きくした場合には、断面形状の変化の程度が大きい部分を有する成形部材を成形することができる。
【００６９】
また、上述の可変断面押出し用ダイスの形状としては、第１ウエブ形成孔４および第２ウエブ形成孔７のそれぞれを、第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８それぞれの中央部に穿設するように設けているが、穿設位置は中央部に限定されるものではなく、中央部以外の位置、例えば第１フランジ形成孔５および第２フランジ形成孔８の何れか一端方向にずれた位置または端部に穿設するように設けてもよい。その一例を図１２に示す。なお、この場合であっても、第１ウエブ形成孔４と第２ウエブ形成孔７とは、少なくともその一部分が重複してウエブを形成するように、穿設されていることが必要である。
【００７０】
本発明の可変押出し用ダイスおよび可変押出し成形方法によって、ウエブ９１の少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部でウエブ９１の長さとフランジの幅寸法が変化する成形部材、例えば一般乗用車やトラック等の各種車両に使用されているシャーシ部材、車体部材、バンパー材等の構成部材、を得ることができる。こうした形状の成形部材は、図１３や図１４に示したように、第１ダイスおよび第２ダイスに穿設された各フランジ連通孔６、９の幅方向の寸法や、各フランジ形成孔５、８の幅方向の寸法を変化させることによって、異なる断面形状を有する成形部材を成形でき、さらに、その成形部材の長さ方向に沿って断面形状を変化させることができる。具体的な成形部材の形状としては、ウエブ９１の一端または両端部分から、一方または二方にフランジが延びるように適宜成形された断面形状のものを得ることができ、図１５の（ａ）〜（ｉ）に示すような断面形状を有する成形部材を容易に得ることができる。なお、図１５中の断面形状は、ＪＩＳに基づく断面形状の名称で表している。
【００７１】
成形部材の断面形状は、上述した略Ｈ字形の断面形状を有するものを好ましく用いることができるが、その成形部材の断面の中立軸から離れた位置に配置した断面形状を有したものであれば特に限定されるものではない。例えば、略Ｔ字形の断面形状を有するものなどであってもよく、また、可変断面押出し法によって、はりの長手方向に沿って異なる形状に変化した断面形状、例えば略Ｔ字形から略Ｈ字形に連続的に変化した断面形状を有するものであってもよい。断面形状を、できるだけ中立軸から離れた位置に配置するような形状とすることによって断面係数を大きくすることができるので、アルミニウムまたはその合金のようなヤング率の小さい材料を用いた場合であっても、必要な断面係数を備えた状態で、その軽量化を達成することができる。
【００７２】
なお、押出し材としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましいが、その他の軽量材料を用いてもよい。このような軽量材料を使用することによって、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の可変断面押出し用ダイスによれば、第１ダイス２のと第２ダイス３のとを相対的に移動させることによって、成形部材のウエブ長さとフランジ幅寸法を形成するそれぞれの押出し孔４０、５０の重複部分を変化させることができるので、そこから押出し成形される成形部材のフランジ幅寸法を変化させることができる。その結果、従来は３つのダイスを用いることによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させていたが、本発明によれば、各フランジ連通孔の形状を適宜所望の形状にすることによって、２つのダイスからなる可変断面押出し用ダイスによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させることができる。こうした可変断面押出し用ダイスを用いることによって、押出しダイスおよび押出し装置の管理や制御が簡単で、設備のメンテナンスや段取り作業に無駄な時間を要することがない。
【００７４】
請求項２の発明によれば、各フランジ形成孔５、８が、それぞれに重複するフランジ連通孔６、９の最小幅寸法Ｗｍｉｎ よりも大きい幅寸法で穿設されているので、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面が押出し孔を構成することになる。従って、幅寸法が変化したフランジを有する成形部材の形状は、それぞれのフランジ連通孔６、９の幅方向の側面形状を変化させたダイスを適宜選定して用いることによって、容易に変化させることができる。
【００７５】
請求項３の発明によれば、各フランジ連通孔６、９の幅寸法Ｗが、各ウエブ形成孔４、７それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化しているので、第１ダイス２と第２ダイス３を相対的に移動させて押出し成形した成形部材９５の断面は、ウエブ長さが長いほどフランジ幅寸法の大きい形状となる。従って、得られる成形部材に係る曲げ応力によって、その曲げ応力に対応する断面係数となるように断面形状を変化させることができる。
【００７６】
請求項４の発明によれば、各々のウエブ形成孔がそれぞれに対応したフランジ形成孔の中央部に穿設されているので、断面係数の大きい略Ｈ字形の断面形状を有する成形部材を、その成形部材の長手方向の各部でウエブ長さとフランジ幅寸法を変化させて押出し成形することができる。
【００７７】
請求項５の発明によれば、第２ダイス３は、第１ダイスの案内孔２２内でがたつきを起こさないので、寸法精度に優れた成形部材を得ることができる。
【００７８】
また、本発明の請求項６の可変断面押出し成形方法によれば、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も大きくした部分を成形する最大断面形成工程と、ウエブ長さとフランジ幅寸法を最も小さくした部分を成形する最小断面形成工程と、それらの中間の大きさを有した部分を成形する可変断面形成工程とを有しているので、得られる成形部材の断面形状を、成形部材の長さ方向に沿って、大きな断面係数を有する部分に連続的に変化させたり、小さな断面係数を有する部分に連続的に変化させたりすることができる。
【００７９】
請求項７の発明によれば、可変断面形成工程が、縮小断面形成工程と拡大断面形成工程の何れかを少なくとも有するので、成形部材の断面形状を、そこに係る曲げ応力に応じた断面係数となるように変化させることができる。
【００８０】
請求項８の発明によれば、得られる成形部材の軽量化を達成することができる。また、曲げ応力が小さい部分の断面形状を小さくすることができることとも相まって、自重によるたわみを小さくすることができる。
【００８１】
こうして形成された成形部材は、長手方向に沿って外形寸法を漸次変化させることができるので、得られた成形部材を使用する環境や周囲の配置環境等の種々の事情に応じて、得られる成形部材の外形寸法を適宜変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変断面押出しに使用される第１ダイスの一例を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】可変断面押出しに使用される第２ダイスの一例を示す平面図である。
【図４】第１ダイスの押出し孔の形状を示す平面図である。
【図５】第２ダイスの押出し孔の形状を示す平面図である。
【図６】最大断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図７】最大断面と最小断面との中間の可変断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図８】最小断面を有した部分を押出し成形する場合における第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の位置関係を示す平面図である。
【図９】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の最大断面を有する部分の断面図である。
【図１０】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の可変断面を有する部分の断面図である。
【図１１】可変断面押出し用ダイスを用いて押出し成形された部材の最小断面を有する部分の断面図である。
【図１２】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１３】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１４】第１ダイスと第２ダイスの押出し孔の他の一例を示す平面図である。
【図１５】本発明の可変押出し用ダイスおよび可変押出し成形方法で成形できる成形部材の断面形状である。
【図１６】ウエブの両端部にフランジ部を有する部材を成形することができる押出し用ダイスの押出し孔の形状を示す正面図である。
【図１７】ウエブ長さとフランジ幅を適宜調節することができる可変断面押出し成形方法で使用される押出し用ダイスの配置と、押出し孔の形状を示す正面図である。
【符号の説明】
２ 第１ダイス
３ 第２ダイス
４ 第１ウエブ形成孔
５ 第１フランジ形成孔
６ 第２フランジ連通孔
７ 第２ウエブ形成孔
８ 第２フランジ形成孔
９ 第１フランジ連通孔
４０ 第１押出し孔
５０ 第２押出し孔
６２ 重複部分（ハッチング部分）
９１ ウエブ
９２ 第１フランジ
９３ 第２フランジ
９５ 成形部材
Claims (8)
- ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部で当該ウエブの長さと当該フランジの幅寸法が変化する成形部材を成形するための第１ダイスと第２ダイスとを備え、当該第１ダイスおよび第２ダイスそれぞれに設けられた押出し孔の重複部分が押出し成形孔をなすと共に、当該第１ダイスおよび第２ダイスを相対移動して前記の重複部分を変化させることにより、前記押出し成形孔の形状を変化させることができる可変断面押出し用ダイスにおいて、
前記第１ダイスには、第１ウエブ形成孔と、該第１ウエブ形成孔の一端に設けられた第１フランジ形成孔と、該第１ウエブ形成孔の他端に設けられて、幅寸法が前記第１ウエブ形成孔の穿設部分から離れるに従って変化する第２フランジ連通孔とからなる第１押出し孔が設けられ、
前記第２ダイスには、第２ウエブ形成孔と、該第２ウエブ形成孔の一端に設けられた第２フランジ形成孔と、該第２ウエブ形成孔の他端に設けられて、幅寸法が前記第２ウエブ形成孔の穿設部分から離れるに従って変化する第１フランジ連通孔とからなる第２押出し孔が設けられ、
前記の第１ダイスと第２ダイスとは、前記第１押出し孔の第１フランジ形成孔が前記第２押出し孔の第１フランジ連通孔と重複するように配置し、且つ前記第２押出し孔の第２フランジ形成孔が前記第１押出し孔の第２フランジ連通孔と重複するように配置すると共に、前記第１ウエブ形成孔と前記第２ウエブ形成孔の少なくとも一部分が重複するように成形部材の押出し方向に配設し、前記第１ウエブ形成孔と第２ウエブ形成孔とから成形されるウエブの長さ方向に沿って相対的に移動自在に設けられていることを特徴とする可変断面押出し用ダイス。 - 前記第１フランジ形成孔のフランジ幅寸法が、前記第１フランジ連通孔の最小幅寸法よりも大きく穿設され、前記第２フランジ形成孔のフランジ幅寸法が、前記第２フランジ連通孔の最小幅寸法よりも大きく穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の可変断面押出し用ダイス。
- 前記の第１フランジ連通孔と第２フランジ連通孔の幅寸法が、前記の第１ウエブ形成孔および第２ウエブ形成孔それぞれの穿設部分から離れるに従って拡大するように変化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変断面押出し用ダイス。
- 前記の第１ウエブ形成孔および第２ウエブ形成孔のそれぞれが、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔それぞれの中央部に穿設するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の可変断面押出し用ダイス。
- 前記第１ダイスには、前記第１ウエブ形成孔の長さ方向に平行で、且つ成形部材の押出し方向と交差する方向に延びる案内孔が形成されていると共に、当該案内孔に前記第２ダイスが摺動自在に挿入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の可変断面押出し用ダイス。
- 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の可変断面押出し用ダイスを用い、当該可変断面押出し用ダイスに向けて押出し材を押出しつつ前記第１ダイスと前記第２ダイスとを相対的に移動させることによって、ウエブの少なくとも一端にフランジを有し、長手方向の各部で当該ウエブの長さと当該フランジの幅寸法が変化する部材を成形する可変断面押出し成形方法であって、
前記第１押出し孔の第１ウエブ形成孔と、前記第２押出し孔の第２ウエブ形成孔との重複部分を最も小さくしてウエブ長さを最も大きくするように配置すると共に、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔を、前記の第１フランジ連通孔および第２フランジ連通孔の幅寸法が最も大きい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最大断面形成工程と、
前記第１押出し孔の第１ウエブ形成孔と、前記第２押出し孔の第２ウエブ形成孔との重複部分を最も大きくしてウエブ長さを最も小さくするように配置すると共に、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔を、前記の第１フランジ連通孔および第２フランジ連通孔の幅寸法が最も小さい位置にそれぞれ配置して押出し成形する最小断面形成工程と、
前記第１押出し孔の第１ウエブ形成孔と、前記第２押出し孔の第２ウエブ形成孔との重複部分を変化させると共に、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔を、前記の第１フランジ連通孔および第２フランジ連通孔の幅寸法が変化する方向に移動させることによって、ウエブ長さとフランジ幅寸法とが伸縮変化した成形部材を押出し成形する可変断面形成工程と、を少なくとも有し、
長手方向に向けてウエブ長さとフランジ幅寸法が伸縮変化した断面形状を有する成形部材を押出し加工することを特徴とする可変断面押出し成形方法。 - 前記可変断面形成工程が、
前記第１押出し孔の第１ウエブ形成孔と、前記第２押出し孔の第２ウエブ形成孔との重複部分を大きくして、成形後の成形部材のウエブ長さを徐々に小さくすると共に、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔を、前記の第１フランジ連通孔および第２フランジ連通孔の幅寸法が小さく変化する方向に移動することによって第１フランジの幅寸法が徐々に小さくなる成形部材を押出し成形する縮小断面形成工程と、
前記第１押出し孔の第１ウエブ形成孔と、前記第２押出し孔の第２ウエブ形成孔との重複部分を小さくして、成形後の成形部材のウエブ長さを徐々に大きくすると共に、前記の第１フランジ形成孔および第２フランジ形成孔を、前記の第１フランジ連通孔および第２フランジ連通孔の幅寸法が大きく変化する方向に移動することによって第１フランジの幅寸法が徐々に大きくなる成形部材を押出し成形する拡大断面形成工程と、の何れかを少なくとも有することを特徴とする請求項６に記載の可変断面押出し成形方法。 - 前記成形部材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の可変断面押出し成形方法。
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