JP4344463B2 - 中空部材の押出成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空部材の押出成形方法に関し、特に、該中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を変化させることができる中空部材の押出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、乗用車やトラックなどの各種車両の構成部品において、車体の軽量化やリサイクルの観点からアルミニウム製、若しくはアルミニウム合金製の部品が多々採用されるに至っている。さらに、軽量化を促進するために、例えば、車体フレームには、その内部に中空部が形成されたアルミニウム押出形材が用いられている。
【０００３】
一般に、中空部を有するアルミニウム押出形材の押出成形方法としては、図１４に示す方法が知られている（第１の従来例）。この方法は、雄部Ａと雌部Ｂとからなる一組のダイスＣが先端部に固着された容器Ｄ内にアルミニウム素材Ｅを収容し、このアルミニウム素材ＥをステムＦによって該ダイスＣ側に押圧する。これにより、前記雄部Ａと前記雌部Ｂとに連通する開口部内に配設される内側部材Ｇを周回するように形成された押出成形孔Ｈに前記アルミニウム素材Ｅからなる溶湯が流動して、中空部を有するアルミニウム押出形材Ｉが成形される。
【０００４】
さらに、その他の方法としては、特開平８−２５２６２８号公報に開示されている方法が知られている（第２の従来例）。この方法は、図１５及び図１６に示すように、互いに対向する一組の板状部材Ｊ及びＫからなる第１のダイスＬと、該第１のダイスＬの下側に該第１のダイスＬの軸と直交する方向に配設され、互いに対向する一組の板状部材Ｍ及びＮからなる第２のダイスＯとによって画成される開口部Ｐに、図１５において下方に向かうにつれて連続的に小径となる角錐状のテーパ部が形成されるマンドレルＱを挿通して、該開口部Ｐと該マンドレルＱとによって画成された押出成形孔Ｒにアルミニウム素材Ｓからなる溶湯を押し出して押出成形を行うものである。すなわち、前記第１のダイスＬ及び前記第２のダイスＯの上部に配置される容器Ｔ内に収容されたアルミニウム素材ＳをステムＵによって押圧することにより、前記押出成形孔Ｒに該アルミニウム素材Ｓの溶湯を流動させ、中空部を有するアルミニウム押出形材Ｖを押出成形する。この場合、前記マンドレルＱの先端側には連続的に小径となる角錐状のテーパ部が形成されているため、前記押出成形孔Ｒ内に該マンドレルＱの先端を臨入させる度合を変化させることにより、アルミニウム押出形材Ｖの肉厚を変化させることができる。さらに、前記第１のダイスＬを構成する一組の板状部材Ｊ及びＫの相互間の距離（図１６中、矢印Ｙ−Ｙ’方向）及び前記第２のダイスＯを構成する一組の板状部材Ｍ及びＮの相互間の距離（図１６中、矢印Ｚ−Ｚ’方向）を変化させることにより、アルミニウム押出形材Ｖの外寸法及び内寸法を所望の寸法に変化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の第１の従来例に係る押出成形方法では、雄部Ａと雌部Ｂとの組み合わせにより押出成形孔Ｈの形状が１つに確定されるため、一定の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を有するアルミニウム押出形材Ｉのみしか押出成形することができない。例えば、アルミニウム押出形材Ｉに曲げ加工が必要な場合、設計上、最大曲げ応力部位を基準として該アルミニウム押出形材Ｉの肉厚を決定する必要がある。従って、第１の従来例に係る押出成形方法では、前記最大曲げ応力部位以外の部分においては必要以上の肉厚と強度を有するものとなってしまい、軽量化を達成することが困難になるとともに、材料歩留まりが低下するという不具合が生じている。
【０００６】
さらに、前記の第２の従来例に係る押出成形方法では、第１のダイスＬ、第２のダイスＯ及びマンドレルＱによって画成される押出成形孔Ｒにアルミニウム素材Ｓの溶湯を押し出す際、例えば、ステムＵによってアルミニウム素材Ｓが不均一に押圧された場合、すなわち、アルミニウム素材Ｓの上面全体に均一に荷重が掛からなかった場合、該押出成形孔Ｒにおいて該アルミニウム素材Ｓの押圧力により該マンドレルＱが該押出成形孔Ｒの中心からずれるおそれがある。その場合、押出成形した後のアルミニウム押出形材Ｖの寸法にばらつき（偏肉）が発生し、結局、製品としては欠陥品となる懸念がある。しかも、極めて薄肉のアルミニウム押出形材Ｖを成形しようとした場合、第１のダイスＬ及び第２のダイスＯとマンドレルＱとの間の距離を可及的に狭めるため、アルミニウム素材Ｓの溶湯が押出成形孔Ｒを確実に流動することが困難であるという問題点が指摘されている。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、押出成形口の形状を変化させることにより、偏肉を発生させることなく中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を所望の形状にすることが可能となる中空部材の押出成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、素材が流動する複数の素材流動口と第１の押出成形口とを備える第１の型と、前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材が通過する複数の進入口と前記素材流動口を流動した中間部材が流動する第２の押出成形口とを備え、かつ前記第１の型から前記第１の成形部材が押し出される方向に積層された第２の型とを有する押出成形装置によって中空部材を押出成形する中空部材の押出成形方法であって、
前記第１の押出成形口と前記素材流動口とに素材を流動させる第１の工程と、
前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材を前記進入口内に通過させ、かつ、前記素材流動口を流動した中間部材を前記第２の押出成形口に流動させることにより第２の成形部材を成形するとともに、該第１の成形部材と該第２の成形部材とを圧着する第２の工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記第１の押出成形口と前記第２の押出成形口の各々を、２個のダイスで形成するようにしてもよい。すなわち、この場合、本発明は、前記第１の押出成形口は、前記第１の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第１の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第１の上ダイスとから画成され、
前記第２の押出成形口は、前記第２の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第２の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第２の上ダイスとから画成され、
前記第１の下ダイスと前記第１の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第１の押出成形口の形状が変化し、かつ、前記第２の下ダイスと前記第２の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第２の押出成形口の形状が変化することを特徴とする。
【００１０】
これにより、押出成形により成形される中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を所望の形状にすることが可能となる。例えば、成形後の中空部材に曲げ加工が必要な場合には、対応箇所のみを局部的に厚肉にすることができるため、加工作業が容易化する。従って、中空部材全体を厚肉にする必要がなく、中空部材自体の軽量化を達成することが可能となるとともに材料歩留まりの低下も阻止できる。しかも、中空部材を所望の寸法にすることにより、一台の押出成形装置で用途に適合させた中空部材を押出成形することができる。さらに、型に配設されるダイスの個数を変更することにより、断面形状を、例えば、四角形などのような単純な形状にとどまらず異形状にすることも可能となる。さらにまた、マンドレルを用いることなく素材の押出成形が可能なため、中空部材の寸法のばらつきを発生させることを可及的に回避でき、極めて薄肉な中空部材を成形することができる。
【００１１】
上述の工程を有する中空部材の押出成形方法において、前記第１の上ダイス、前記第１の下ダイス、前記第２の下ダイス及び前記第２の上ダイスを、それぞれ駆動手段に連結し、前記駆動手段の作用下に、各ダイスを独立して、若しくは同期して可動するとよい。この場合、前記第１の成形部材が、隅部材であり、前記第２の成形部材が、前記第１の成形部材を繋ぐ中央部材であると好適である。
【００１２】
これによって、隅部材である第１の成形部材に対して該第１の成形部材を繋ぐ第２の成形部材を圧着させる際、該第２の成形部材が第２の押出成形口を該第１の成形部材に向かって直線的に流動するため、該第２の成形部材に加えられる押圧力の損失が可及的に低減され、該第２の成形部材が該第１の成形部材に強固に圧着することが可能となるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る中空部材の押出成形方法につき、それを実施するための押出成形装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１３を参照しながら以下詳細に説明する。なお、この押出成形方法は、その用途が限定されるものではないが、例えば、アルミニウム製、若しくはアルミニウム合金製の自動車の車体フレームを押出成形するために用いられると好ましい。
【００１４】
本実施の形態に係る押出成形装置１０は、図１及び図４に示すように、第１の型１２と、該第１の型１２に併設され、かつ該第１の型１２と同軸な第２の型１４とを有する。
【００１５】
第１の型１２は、図２及び図４に示すように、略八角形状の第１の本体１６を有し、該第１の本体１６は、４つの側端面のそれぞれを切り欠く第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄと、該第１の本体１６の裏面２０から該第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄに連通して形成される孔部２２ａ〜２２ｄとを備える。この場合、第１の開口部１８ａと第２の開口部１８ｂとの間に素材流動口２４ａが画成され、同様に、第２の開口部１８ｂと第３の開口部１８ｃとの間、第３の開口部１８ｃと第４の開口部１８ｄとの間、及び第４の開口部１８ｄと第１の開口部１８ａとの間にそれぞれ素材流動口２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが画成される（図２参照）。この素材流動口２４ａ〜２４ｄは、前記第１の本体１６の軸と直交する方向に長尺かつ両端が略円弧状であり、該第１の本体１６の裏面２０から表面２９まで該第１の本体１６の軸方向に延在して開口している（図４参照）。
【００１６】
前記第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄ内には、第１のダイス３０ａ〜３０ｄがそれぞれ配設される。この第１のダイス３０ａ〜３０ｄは、前記第１の開口部１８ａ〜１８ｄの底面上を摺動自在な第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと、該第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと組みをなす第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄとからなる（図４及び図５参照）。この第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは、前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に延在する平坦部３６ａ〜３６ｄと、該第１の本体１６の軸方向に延在する突部３８ａ〜３８ｄとからなり、この突部３８ａ〜３８ｄには略くの字状の屈曲凸面４０ａ〜４０ｄが形成される（図５参照）。さらに、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄには、前記孔部２２ａ〜２２ｄに連通する素材導入口４２ａ〜４２ｄが形成される（図４及び図５参照）。
【００１７】
前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄに対向するように、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの平坦部３６ａ〜３６ｄに第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄが摺動自在に載置される（図４参照）。この第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄと対向する部分は、略くの字状に窪んだ屈曲凹面４１ａ〜４１ｄが形成される（図５参照）。前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄと前記屈曲凹面４１ａ〜４１ｄを画成する壁面との間には空間が存在するために、前記第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄの内壁面、該屈曲凸面４０ａ〜４０ｄ、該屈曲凹面４１ａ〜４１ｄ及び前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄにより、略くの字状の第１の室４４ａ〜４４ｄが形成される（図２参照）。すなわち、前記素材導入口４２ａ〜４２ｄと前記第１の室４４ａ〜４４ｄとによって、素材を押出成形するための第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄが画成される。
【００１８】
この場合、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄに、前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄは第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄに、それぞれ連結されている（図１参照）。前記第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄは、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの端部に固着される第１の連結部材５２ａ〜５２ｄと、該第１の連結部材５２ａ〜５２ｄの内部に形成される内ねじ部５３ａ〜５３ｄに一端部が螺合する第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄ（図４参照）と、該第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄの他端部に設けられる第１のカップリング５６ａ〜５６ｄと、該第１のカップリング５６ａ〜５６ｄに連結される第１のモータ５８ａ〜５８ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第１のモータ５８ａ〜５８ｄの回転作用下に前記第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄが回転し、それにより前記第１の連結部材５２ａ〜５２ｄが前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第１の連結部材５２ａ〜５２ｄに固着された前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄを形成する第１の本体１６の底面上を摺動自在である。
【００１９】
同様に、前記第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄは、前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの端部に固着される第２の連結部材６０ａ〜６０ｄと、該第２の連結部材６０ａ〜６０ｄの内部に形成される内ねじ部６１ａ〜６１ｄに一端部が螺合する第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄ（図４参照）と、該第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄの他端部に設けられる第２のカップリング６４ａ〜６４ｄと、該第２のカップリング６４ａ〜６４ｄに連結される第２のモータ６６ａ〜６６ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第２のモータ６６ａ〜６６ｄの回転作用下に前記第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄが回転し、それにより前記第２の連結部材６０ａ〜６０ｄが前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第２の連結部材６０ａ〜６０ｄに固着された前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄは前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの平坦部３６ａ〜３６ｄの上面を摺動自在である。
【００２０】
なお、第１のモータ５８ａ〜５８ｄと第２のモータ６６ａ〜６６ｄの配置場所を確保するために、第１の連結部材５２ａ〜５２ｄと第２の連結部材６０ａ〜６０ｄは所定間隔離間している。また、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄと第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄは、制御系（図示せず）に接続されており、該制御系の制御作用下に第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄとはそれぞれ独立して、若しくは同期して摺動自在である。
【００２１】
第２の型１４は、図３に示すように、略中央部に矩形状の空間部６７が形成される矩形状の第２の本体６８を有し、該第２の本体６８はそれぞれの端面から該空間部６７に連通する第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄを備える。前記空間部６７の４箇所の隅角部は、それぞれ所定の径を有する円弧状に形成される。
【００２２】
第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄを形成する両側壁に当接するように、所定間隔離間した一組の支持部材７２ａ〜７２ｄがそれぞれ設けられる（図１０参照）。この支持部材７２ａ〜７２ｄの一端部には、前記第２の本体６８の表面７４と略平行な摺動面７６ａ〜７６ｄが形成される（図６参照）。また、前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内には、前記摺動面７６ａ〜７６ｄと略平行に前記支持部材７２ａ〜７２ｄの下部に略板状の案内部材７３ａ〜７３ｄが設けられ、該案内部材７３ａ〜７３ｄには素材導入口４２ａ〜４２ｄと連通する長円状の案内孔７５ａ〜７５ｄが形成される（図６参照）。
【００２３】
さらに、前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内には、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄと第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄとからなる第２のダイス８０ａ〜８０ｄが配設される（図６参照）。この第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは、前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に延在する略Ｔ字状の平坦部８６ａ〜８６ｄと、該第２の本体６８の軸方向に延在する屈曲部８８ａ〜８８ｄとからなる（図６参照）。前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅広部分が前記案内部材７３ａ〜７３ｄ上に載置され、かつ前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅細部分が一対の支持部材７２ａ〜７２ｄの間に挿入されるとともに、該屈曲部８８ａ〜８８ｄは前記空間部６７内に配置される（図３参照）。
【００２４】
この場合、前記屈曲部８８ａ〜８８ｄは、前記空間部６７を略均等に４分割するように該空間部６７内に突出して配置されている（図３参照）。さらに、前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅広部分には、前記案内孔７５ａ〜７５ｄと連通する中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄが形成される（図６参照）。なお、図４中、参照符号９１ａ〜９１ｄは、第１の型１２の表面２９、支持部材７２ａ〜７２ｄ、案内部材７３ａ〜７３ｄ及び第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄから形成される間隙部である。
【００２５】
前記屈曲部８８ａ〜８８ｄに対向するように、前記支持部材７２ａ〜７２ｄの摺動面７６ａ〜７６ｄ上に第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄが載置される。この第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは略Ｌ字状であり、その内部に前記支持部材７２ａ〜７２ｄが挿入される略直方体状の一対の挿入部８５ａ〜８５ｄが形成される。さらに、前記支持部材７２ａ〜７２ｄの内部には、前記挿入部８５ａ〜８５ｄの間に前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの平坦部８６ａ〜８６ｄに対向して長円状の第２の室９２ａ〜９２ｄが形成される（図６参照）。
【００２６】
前記屈曲部８８ａ〜８８ｄと前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの端面との間に、第２の本体６８の軸方向に延在する中間部材流動口９３ａ〜９３ｄが形成される（図３及び図４参照）。従って、前記中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄ、前記第２の室９２ａ〜９２ｄ及び前記中間部材流動口９３ａ〜９３ｄとによって、素材を押出成形するための第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄを画成する。
【００２７】
一方、前記第２のダイス８０ａ〜８０ｄが前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内にそれぞれ配設されることにより、該空間部６７の４箇所の隅角部には、第１の型１２に形成される第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄによって成形された隅部材１３２ａ〜１３２ｄ（図８参照）を挿通するための進入口９６ａ〜９６ｄが形成される（図３参照）。
【００２８】
また、前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄに、前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄに、それぞれ連結されている（図１参照）。前記第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄは、前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの端部に固着される第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄと、該第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄの内部に形成される内ねじ部１０３ａ〜１０３ｄに一端部が螺合する第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄ（図４参照）と、該第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄの他端部に設けられる第３のカップリング１０８ａ〜１０８ｄと、該第３のカップリング１０８ａ〜１０８ｄに連結される第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄの回転作用下に前記第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄが回転し、それにより前記第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄが前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄに固着された前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは第１の本体１６の表面２９及び案内部材７３ａ〜７３ｄ上を摺動自在である。
【００２９】
同様に、前記第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの端部に固着される第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄと、該第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄの内部に形成される内ねじ部１１３ａ〜１１３ｄに一端部が螺合する第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄ（図４参照）と、該第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄの他端部に設けられる第４のカップリング１１６ａ〜１１６ｄと、該第４のカップリング１１６ａ〜１１６ｄに連結される第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄの回転作用下に前記第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄが回転し、それにより前記第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄが前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄに固着された前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは支持部材７２ａ〜７２ｄの摺動面７６ａ〜７６ｄ上を摺動自在である。
【００３０】
なお、第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄと第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄの配置位置を確保するために、第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄと第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄは所定間隔離間している。また、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄと第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、制御系（図示せず）に接続されており、該制御系の制御作用下に第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄと第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄとはそれぞれ独立して、若しくは同期して摺動自在である。さらに、前記制御系には、上述したように、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ及び第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄが接続されており、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ、第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄ、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄ及び第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、それぞれ独立して、若しくは同期して駆動することが可能となる。
【００３１】
本実施の形態に係る押出成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【００３２】
前記押出成形装置１０を用いて、図７に示すように、小口部１２２、大口部１２４及び厚肉部１２６とからなる中空部材１２０を押出成形する例につき説明する。この中空部材１２０は、第１の工程と第２の工程とによって押出成形される。
【００３３】
先ず、アルミニウム素材１２８を押出成形するのに先立って、第１のダイス３０ａ〜３０ｄと第２のダイス８０ａ〜８０ｄとを基準状態（図４に示す状態）にする。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄを構成する第１のモータ５８ａ〜５８ｄを駆動させて第１の連結部材５２ａ〜５２ｄを第１の本体１６の内方に移動させることにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの突部３８ａ〜３８ｄを第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄを形成する正面壁に当接させる。同様に、前記制御系の制御下に第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄを構成する第２のモータ６６ａ〜６６ｄを駆動させて第２の連結部材６０ａ〜６０ｄを第１の本体１６の内方に移動させることにより、第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの外面と第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄとの外面とを面一にする（図４参照）。
【００３４】
その後、前記制御系の制御下に第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄを構成する第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄを駆動させて第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄを第２の本体６８の内方に移動させることにより、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの外面を第１の本体１６の外面と面一にする（図４参照）。同様に、前記制御系の制御下に第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄを構成する第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄを駆動させて第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄを第２の本体６８の内方に移動させることにより、第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの外面を第１の本体１６の外面と面一にする（図４参照）。
【００３５】
その状態で、ステム１３０に固定されたアルミニウム素材１２８（図８参照）を前記第１の本体１６の裏面２０から表面２９に向かって押し込むことにより、該アルミニウム素材１２８を孔部２２ａ〜２２ｄ及び素材流動口２４ａ〜２４ｄに流動させる（第１の工程）。これにより、前記孔部２２ａ〜２２ｄに流動された前記アルミニウム素材１２８の肉は、素材導入口４２ａ〜４２ｄ及び第１の室４４ａ〜４４ｄ、すなわち第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄを流動して、略くの字状の隅部材１３２ａ〜１３２ｄとして押出成形される（図８及び図９参照）。さらに、前記素材流動口２４ａ〜２４ｄを流動したアルミニウム素材１２８の肉は、中間部材１３４ａ〜１３４ｄとして押出成形される（図８参照）。
【００３６】
さらに、ステム１３０によりアルミニウム素材１２８を第１の本体１６の裏面２０から表面２９に向かって押し込むことにより、４つの隅部材１３２ａ〜１３２ｄは、第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄと連通する第２の型１４に形成された進入口９６ａ〜９６ｄにそれぞれ進入する。同時に、中間部材１３４ａ〜１３４ｄは、素材流動口２４ａ〜２４ｄと連通する案内孔７５ａ〜７５ｄを介して第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄに流動する（第２の工程）。この場合、前記中間部材１３４ａ〜１３４ｄは、最初に前記第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄを構成する中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄに流動し、その後、第２の室９２ａ〜９２ｄ及び中間部材流動口９３ａ〜９３ｄに流動することにより、中央部材１３６ａ〜１３６ｄが押出成形される。その際、前記中央部材１３６ａ〜１３６ｄは、前記中間部材流動口９３ａ〜９３ｄを前記隅部材１３２ａ〜１３２ｄに向かって直線的に流動し、該中央部材１３６ａ〜１３６ｄと該隅部材１３２ａ〜１３２ｄとが圧着されて中空部材１２０の小口部１２２が押出成形されることになる（図８参照）。
【００３７】
次に、中空部材１２０の大口部１２４を押出成形する（図７参照）。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ、第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄ、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄ及び第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄを同期して駆動させることにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄ及び第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄを第１の本体１６の外方に、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄ及び第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄを第２の本体６８の外方に、それぞれ所定の距離だけ移動させる（図１１参照）。
【００３８】
これにより、第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄ及び第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄのそれぞれの位置が、中空部材１２０の小口部１２２を押出成形する場合と比較して、第１の本体１６及び第２の本体６８の外方に位置することになる（図１１参照）。従って、この状態でアルミニウム素材１２８を、小口部１２２を押出成形する場合と同じ作業手順で押出成形することにより、大口部１２４が押出成形される。
【００３９】
次いで、中空部材１２０の厚肉部１２６を押出成形する（図７参照）。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ及び第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄを同期して駆動させることより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄを第１の本体１６の内方に、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄを第２の本体６８の内方に、それぞれ所定の距離だけ移動させる（図１２参照）。これにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄ及び第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの位置が、中空部材１２０の大口部１２４を押出成形する場合と比較して、第１の本体１６及び第２の本体６８の半径方向内方に位置することになる（図１２参照）。従って、この状態でアルミニウム素材１２８を、小口部１２２及び大口部１２４を押出成形する場合と同じ作業手順で押出成形することにより、厚肉部１２６が押出成形される。
【００４０】
その後、上述した作業手順で大口部１２４及び小口部１２２を連続して押出成形して、図７に示す中空部材１２０を押出成形する。そして、中空部材１２０は、次工程に搬送され最終的な製品として完成される。
【００４１】
次に、図１３に本実施の形態に係る押出成形装置１０の変形例を概略的に示す。図１３に示すように、この変形例に係る押出成形装置２００は、第１のダイス２０２ａ〜２０２ｅと第２のダイス２０４ａ〜２０４ｅとをそれぞれ５個有するものである。これにより、断面形状が略五角形状の中空部材１２０を押出成形することが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、アルミニウム素材１２８をステム１３０に一体的に固定して用いているが、複数に分割されたアルミニウム素材１２８を用いるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の下ダイスと第１の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより第１の押出成形口の形状を所望の形状にすることが可能となる。同様に、第２の下ダイスと第２の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより第２の押出成形口の形状を所望の形状にすることが可能となる。例えば、成形後の中空部材に曲げ加工が必要な場合でも、対応箇所のみを局部的に厚肉にすることにより所定の肉厚を確保できる。そのため、中空部材全体を厚肉にする必要がなく、中空部材自体の軽量化を達成することができ、無駄な材料を費やすことを可及的に防止できる。換言すれば、材料歩留まりの低下を阻止可能となる。しかも、中空部材の寸法（外寸法及び内寸法）も変化させることができるため、一台の押出成形装置で用途に適合させた中空部材を押出成形することが可能となる。
【００４４】
また、第１の工程で押出成形される隅部材は中空部材の隅部に相当し、第２の工程で押出成形される中央部材は隅部材と圧着して該隅部材をそれぞれ繋ぐことになる。この場合、中央部材は、第２の押出成形口の直線部を直線的に流動するため、中央部材に加えられる押圧力の損失が可及的に低減される。従って、中央部材は隅部材に直線的に圧着することにより、隅部材と中央部材とを確実、かつ強固に圧着することが可能となる。
【００４５】
さらに、型に配設されるダイスの個数を変更することにより、断面形状を、例えば、四角形などのような単純な形状にとどまらず異形状にすることも可能になるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る押出成形装置の一部を破断させた状態を含む正面説明図である。
【図２】図１における押出成形装置を構成する第１の型を示す一部省略正面説明図である。
【図３】図１における押出成形装置を構成する第２の型を示す一部省略正面説明図である。
【図４】図２における第１の型と図３における第２の型との積層状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図５】図２における第１の型に配設される第１のダイスを分解した状態を示す拡大斜視分解説明図である。
【図６】図３における第２の型に配設される第２のダイスを分解した状態を示す拡大斜視分解説明図である。
【図７】図１における押出成形装置によって押出成形される中空部材の一部を切り欠いた状態を示す一部省略斜視説明図である。
【図８】図８Ａは第１の工程によって成形された隅部材及び中間部材を概略的に示す斜視図であり、図８Ｂは第２の工程によって成形された中空部材を概略的に示す斜視図である。
【図９】図１における押出成形装置によってアルミニウム素材を押出成形するときの第１の工程を示す一部省略斜視説明図である。
【図１０】図１における押出成形装置によってアルミニウム素材を押出成形するときの第２の工程を示す一部省略斜視説明図である。
【図１１】図７における中空部材の大口部を押出成形するときの第１のダイス及び第２のダイスの状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図１２】図７における中空部材の厚肉部を押出成形するときの第１のダイス及び第２のダイスの状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図１３】変形例に係る押出成形装置を概略的に示す一部省略正面説明図である。
【図１４】第１の従来例に係る押出成形方法によってアルミニウム素材を押出成形する状態を示す縦断面説明図である。
【図１５】第２の従来例に係る押出成形方法によってアルミニウム素材を押出成形する状態を示す縦断面説明図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線からみた平面説明図である。
【符号の説明】
１０、２００…押出成形装置 １２…第１の型
１４…第２の型
３０ａ〜３０ｄ、２０２ａ〜２０２ｅ…第１のダイス
３２ａ〜３２ｄ…第１の下ダイス ３４ａ〜３４ｄ…第１の上ダイス
４６ａ〜４６ｄ…第１の押出成形口 ４８ａ〜４８ｄ…第１の駆動手段
５０ａ〜５０ｄ…第２の駆動手段
８０ａ〜８０ｄ、２０４ａ〜２０４ｅ…第２のダイス
８２ａ〜８２ｄ…第２の下ダイス ８４ａ〜８４ｄ…第２の上ダイス
９４ａ〜９４ｄ…第２の押出成形口 ９６ａ〜９６ｄ…進入口
９８ａ〜９８ｄ…第３の駆動手段
１００ａ〜１００ｄ…第４の駆動手段 １２０…中空部材
１２８…アルミニウム素材 １３２ａ〜１３２ｄ…隅部材
１３４ａ〜１３４ｄ…中間部材 １３６ａ〜１３６ｄ…中央部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空部材の押出成形方法に関し、特に、該中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を変化させることができる中空部材の押出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、乗用車やトラックなどの各種車両の構成部品において、車体の軽量化やリサイクルの観点からアルミニウム製、若しくはアルミニウム合金製の部品が多々採用されるに至っている。さらに、軽量化を促進するために、例えば、車体フレームには、その内部に中空部が形成されたアルミニウム押出形材が用いられている。
【０００３】
一般に、中空部を有するアルミニウム押出形材の押出成形方法としては、図１４に示す方法が知られている（第１の従来例）。この方法は、雄部Ａと雌部Ｂとからなる一組のダイスＣが先端部に固着された容器Ｄ内にアルミニウム素材Ｅを収容し、このアルミニウム素材ＥをステムＦによって該ダイスＣ側に押圧する。これにより、前記雄部Ａと前記雌部Ｂとに連通する開口部内に配設される内側部材Ｇを周回するように形成された押出成形孔Ｈに前記アルミニウム素材Ｅからなる溶湯が流動して、中空部を有するアルミニウム押出形材Ｉが成形される。
【０００４】
さらに、その他の方法としては、特開平８−２５２６２８号公報に開示されている方法が知られている（第２の従来例）。この方法は、図１５及び図１６に示すように、互いに対向する一組の板状部材Ｊ及びＫからなる第１のダイスＬと、該第１のダイスＬの下側に該第１のダイスＬの軸と直交する方向に配設され、互いに対向する一組の板状部材Ｍ及びＮからなる第２のダイスＯとによって画成される開口部Ｐに、図１５において下方に向かうにつれて連続的に小径となる角錐状のテーパ部が形成されるマンドレルＱを挿通して、該開口部Ｐと該マンドレルＱとによって画成された押出成形孔Ｒにアルミニウム素材Ｓからなる溶湯を押し出して押出成形を行うものである。すなわち、前記第１のダイスＬ及び前記第２のダイスＯの上部に配置される容器Ｔ内に収容されたアルミニウム素材ＳをステムＵによって押圧することにより、前記押出成形孔Ｒに該アルミニウム素材Ｓの溶湯を流動させ、中空部を有するアルミニウム押出形材Ｖを押出成形する。この場合、前記マンドレルＱの先端側には連続的に小径となる角錐状のテーパ部が形成されているため、前記押出成形孔Ｒ内に該マンドレルＱの先端を臨入させる度合を変化させることにより、アルミニウム押出形材Ｖの肉厚を変化させることができる。さらに、前記第１のダイスＬを構成する一組の板状部材Ｊ及びＫの相互間の距離（図１６中、矢印Ｙ−Ｙ’方向）及び前記第２のダイスＯを構成する一組の板状部材Ｍ及びＮの相互間の距離（図１６中、矢印Ｚ−Ｚ’方向）を変化させることにより、アルミニウム押出形材Ｖの外寸法及び内寸法を所望の寸法に変化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の第１の従来例に係る押出成形方法では、雄部Ａと雌部Ｂとの組み合わせにより押出成形孔Ｈの形状が１つに確定されるため、一定の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を有するアルミニウム押出形材Ｉのみしか押出成形することができない。例えば、アルミニウム押出形材Ｉに曲げ加工が必要な場合、設計上、最大曲げ応力部位を基準として該アルミニウム押出形材Ｉの肉厚を決定する必要がある。従って、第１の従来例に係る押出成形方法では、前記最大曲げ応力部位以外の部分においては必要以上の肉厚と強度を有するものとなってしまい、軽量化を達成することが困難になるとともに、材料歩留まりが低下するという不具合が生じている。
【０００６】
さらに、前記の第２の従来例に係る押出成形方法では、第１のダイスＬ、第２のダイスＯ及びマンドレルＱによって画成される押出成形孔Ｒにアルミニウム素材Ｓの溶湯を押し出す際、例えば、ステムＵによってアルミニウム素材Ｓが不均一に押圧された場合、すなわち、アルミニウム素材Ｓの上面全体に均一に荷重が掛からなかった場合、該押出成形孔Ｒにおいて該アルミニウム素材Ｓの押圧力により該マンドレルＱが該押出成形孔Ｒの中心からずれるおそれがある。その場合、押出成形した後のアルミニウム押出形材Ｖの寸法にばらつき（偏肉）が発生し、結局、製品としては欠陥品となる懸念がある。しかも、極めて薄肉のアルミニウム押出形材Ｖを成形しようとした場合、第１のダイスＬ及び第２のダイスＯとマンドレルＱとの間の距離を可及的に狭めるため、アルミニウム素材Ｓの溶湯が押出成形孔Ｒを確実に流動することが困難であるという問題点が指摘されている。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、押出成形口の形状を変化させることにより、偏肉を発生させることなく中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を所望の形状にすることが可能となる中空部材の押出成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、素材が流動する複数の素材流動口と第１の押出成形口とを備える第１の型と、前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材が通過する複数の進入口と前記素材流動口を流動した中間部材が流動する第２の押出成形口とを備え、かつ前記第１の型から前記第１の成形部材が押し出される方向に積層された第２の型とを有する押出成形装置によって中空部材を押出成形する中空部材の押出成形方法であって、
前記第１の押出成形口と前記素材流動口とに素材を流動させる第１の工程と、
前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材を前記進入口内に通過させ、かつ、前記素材流動口を流動した中間部材を前記第２の押出成形口に流動させることにより第２の成形部材を成形するとともに、該第１の成形部材と該第２の成形部材とを圧着する第２の工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記第１の押出成形口と前記第２の押出成形口の各々を、２個のダイスで形成するようにしてもよい。すなわち、この場合、本発明は、前記第１の押出成形口は、前記第１の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第１の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第１の上ダイスとから画成され、
前記第２の押出成形口は、前記第２の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第２の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第２の上ダイスとから画成され、
前記第１の下ダイスと前記第１の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第１の押出成形口の形状が変化し、かつ、前記第２の下ダイスと前記第２の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第２の押出成形口の形状が変化することを特徴とする。
【００１０】
これにより、押出成形により成形される中空部材の肉厚及び寸法（外寸法及び内寸法）を所望の形状にすることが可能となる。例えば、成形後の中空部材に曲げ加工が必要な場合には、対応箇所のみを局部的に厚肉にすることができるため、加工作業が容易化する。従って、中空部材全体を厚肉にする必要がなく、中空部材自体の軽量化を達成することが可能となるとともに材料歩留まりの低下も阻止できる。しかも、中空部材を所望の寸法にすることにより、一台の押出成形装置で用途に適合させた中空部材を押出成形することができる。さらに、型に配設されるダイスの個数を変更することにより、断面形状を、例えば、四角形などのような単純な形状にとどまらず異形状にすることも可能となる。さらにまた、マンドレルを用いることなく素材の押出成形が可能なため、中空部材の寸法のばらつきを発生させることを可及的に回避でき、極めて薄肉な中空部材を成形することができる。
【００１１】
上述の工程を有する中空部材の押出成形方法において、前記第１の上ダイス、前記第１の下ダイス、前記第２の下ダイス及び前記第２の上ダイスを、それぞれ駆動手段に連結し、前記駆動手段の作用下に、各ダイスを独立して、若しくは同期して可動するとよい。この場合、前記第１の成形部材が、隅部材であり、前記第２の成形部材が、前記第１の成形部材を繋ぐ中央部材であると好適である。
【００１２】
これによって、隅部材である第１の成形部材に対して該第１の成形部材を繋ぐ第２の成形部材を圧着させる際、該第２の成形部材が第２の押出成形口を該第１の成形部材に向かって直線的に流動するため、該第２の成形部材に加えられる押圧力の損失が可及的に低減され、該第２の成形部材が該第１の成形部材に強固に圧着することが可能となるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る中空部材の押出成形方法につき、それを実施するための押出成形装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１３を参照しながら以下詳細に説明する。なお、この押出成形方法は、その用途が限定されるものではないが、例えば、アルミニウム製、若しくはアルミニウム合金製の自動車の車体フレームを押出成形するために用いられると好ましい。
【００１４】
本実施の形態に係る押出成形装置１０は、図１及び図４に示すように、第１の型１２と、該第１の型１２に併設され、かつ該第１の型１２と同軸な第２の型１４とを有する。
【００１５】
第１の型１２は、図２及び図４に示すように、略八角形状の第１の本体１６を有し、該第１の本体１６は、４つの側端面のそれぞれを切り欠く第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄと、該第１の本体１６の裏面２０から該第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄに連通して形成される孔部２２ａ〜２２ｄとを備える。この場合、第１の開口部１８ａと第２の開口部１８ｂとの間に素材流動口２４ａが画成され、同様に、第２の開口部１８ｂと第３の開口部１８ｃとの間、第３の開口部１８ｃと第４の開口部１８ｄとの間、及び第４の開口部１８ｄと第１の開口部１８ａとの間にそれぞれ素材流動口２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが画成される（図２参照）。この素材流動口２４ａ〜２４ｄは、前記第１の本体１６の軸と直交する方向に長尺かつ両端が略円弧状であり、該第１の本体１６の裏面２０から表面２９まで該第１の本体１６の軸方向に延在して開口している（図４参照）。
【００１６】
前記第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄ内には、第１のダイス３０ａ〜３０ｄがそれぞれ配設される。この第１のダイス３０ａ〜３０ｄは、前記第１の開口部１８ａ〜１８ｄの底面上を摺動自在な第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと、該第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと組みをなす第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄとからなる（図４及び図５参照）。この第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは、前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に延在する平坦部３６ａ〜３６ｄと、該第１の本体１６の軸方向に延在する突部３８ａ〜３８ｄとからなり、この突部３８ａ〜３８ｄには略くの字状の屈曲凸面４０ａ〜４０ｄが形成される（図５参照）。さらに、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄには、前記孔部２２ａ〜２２ｄに連通する素材導入口４２ａ〜４２ｄが形成される（図４及び図５参照）。
【００１７】
前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄに対向するように、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの平坦部３６ａ〜３６ｄに第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄが摺動自在に載置される（図４参照）。この第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄと対向する部分は、略くの字状に窪んだ屈曲凹面４１ａ〜４１ｄが形成される（図５参照）。前記屈曲凸面４０ａ〜４０ｄと前記屈曲凹面４１ａ〜４１ｄを画成する壁面との間には空間が存在するために、前記第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄの内壁面、該屈曲凸面４０ａ〜４０ｄ、該屈曲凹面４１ａ〜４１ｄ及び前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄにより、略くの字状の第１の室４４ａ〜４４ｄが形成される（図２参照）。すなわち、前記素材導入口４２ａ〜４２ｄと前記第１の室４４ａ〜４４ｄとによって、素材を押出成形するための第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄが画成される。
【００１８】
この場合、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄに、前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄは第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄに、それぞれ連結されている（図１参照）。前記第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄは、前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの端部に固着される第１の連結部材５２ａ〜５２ｄと、該第１の連結部材５２ａ〜５２ｄの内部に形成される内ねじ部５３ａ〜５３ｄに一端部が螺合する第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄ（図４参照）と、該第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄの他端部に設けられる第１のカップリング５６ａ〜５６ｄと、該第１のカップリング５６ａ〜５６ｄに連結される第１のモータ５８ａ〜５８ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第１のモータ５８ａ〜５８ｄの回転作用下に前記第１のボールねじ５４ａ〜５４ｄが回転し、それにより前記第１の連結部材５２ａ〜５２ｄが前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第１の連結部材５２ａ〜５２ｄに固着された前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄは第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄを形成する第１の本体１６の底面上を摺動自在である。
【００１９】
同様に、前記第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄは、前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの端部に固着される第２の連結部材６０ａ〜６０ｄと、該第２の連結部材６０ａ〜６０ｄの内部に形成される内ねじ部６１ａ〜６１ｄに一端部が螺合する第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄ（図４参照）と、該第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄの他端部に設けられる第２のカップリング６４ａ〜６４ｄと、該第２のカップリング６４ａ〜６４ｄに連結される第２のモータ６６ａ〜６６ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第２のモータ６６ａ〜６６ｄの回転作用下に前記第２のボールねじ６２ａ〜６２ｄが回転し、それにより前記第２の連結部材６０ａ〜６０ｄが前記第１の本体１６の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第２の連結部材６０ａ〜６０ｄに固着された前記第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄは前記第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの平坦部３６ａ〜３６ｄの上面を摺動自在である。
【００２０】
なお、第１のモータ５８ａ〜５８ｄと第２のモータ６６ａ〜６６ｄの配置場所を確保するために、第１の連結部材５２ａ〜５２ｄと第２の連結部材６０ａ〜６０ｄは所定間隔離間している。また、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄと第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄは、制御系（図示せず）に接続されており、該制御系の制御作用下に第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄと第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄとはそれぞれ独立して、若しくは同期して摺動自在である。
【００２１】
第２の型１４は、図３に示すように、略中央部に矩形状の空間部６７が形成される矩形状の第２の本体６８を有し、該第２の本体６８はそれぞれの端面から該空間部６７に連通する第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄを備える。前記空間部６７の４箇所の隅角部は、それぞれ所定の径を有する円弧状に形成される。
【００２２】
第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄを形成する両側壁に当接するように、所定間隔離間した一組の支持部材７２ａ〜７２ｄがそれぞれ設けられる（図１０参照）。この支持部材７２ａ〜７２ｄの一端部には、前記第２の本体６８の表面７４と略平行な摺動面７６ａ〜７６ｄが形成される（図６参照）。また、前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内には、前記摺動面７６ａ〜７６ｄと略平行に前記支持部材７２ａ〜７２ｄの下部に略板状の案内部材７３ａ〜７３ｄが設けられ、該案内部材７３ａ〜７３ｄには素材導入口４２ａ〜４２ｄと連通する長円状の案内孔７５ａ〜７５ｄが形成される（図６参照）。
【００２３】
さらに、前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内には、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄと第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄとからなる第２のダイス８０ａ〜８０ｄが配設される（図６参照）。この第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは、前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に延在する略Ｔ字状の平坦部８６ａ〜８６ｄと、該第２の本体６８の軸方向に延在する屈曲部８８ａ〜８８ｄとからなる（図６参照）。前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅広部分が前記案内部材７３ａ〜７３ｄ上に載置され、かつ前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅細部分が一対の支持部材７２ａ〜７２ｄの間に挿入されるとともに、該屈曲部８８ａ〜８８ｄは前記空間部６７内に配置される（図３参照）。
【００２４】
この場合、前記屈曲部８８ａ〜８８ｄは、前記空間部６７を略均等に４分割するように該空間部６７内に突出して配置されている（図３参照）。さらに、前記平坦部８６ａ〜８６ｄの幅広部分には、前記案内孔７５ａ〜７５ｄと連通する中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄが形成される（図６参照）。なお、図４中、参照符号９１ａ〜９１ｄは、第１の型１２の表面２９、支持部材７２ａ〜７２ｄ、案内部材７３ａ〜７３ｄ及び第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄから形成される間隙部である。
【００２５】
前記屈曲部８８ａ〜８８ｄに対向するように、前記支持部材７２ａ〜７２ｄの摺動面７６ａ〜７６ｄ上に第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄが載置される。この第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは略Ｌ字状であり、その内部に前記支持部材７２ａ〜７２ｄが挿入される略直方体状の一対の挿入部８５ａ〜８５ｄが形成される。さらに、前記支持部材７２ａ〜７２ｄの内部には、前記挿入部８５ａ〜８５ｄの間に前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの平坦部８６ａ〜８６ｄに対向して長円状の第２の室９２ａ〜９２ｄが形成される（図６参照）。
【００２６】
前記屈曲部８８ａ〜８８ｄと前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの端面との間に、第２の本体６８の軸方向に延在する中間部材流動口９３ａ〜９３ｄが形成される（図３及び図４参照）。従って、前記中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄ、前記第２の室９２ａ〜９２ｄ及び前記中間部材流動口９３ａ〜９３ｄとによって、素材を押出成形するための第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄを画成する。
【００２７】
一方、前記第２のダイス８０ａ〜８０ｄが前記第５〜第８の開口部７０ａ〜７０ｄ内にそれぞれ配設されることにより、該空間部６７の４箇所の隅角部には、第１の型１２に形成される第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄによって成形された隅部材１３２ａ〜１３２ｄ（図８参照）を挿通するための進入口９６ａ〜９６ｄが形成される（図３参照）。
【００２８】
また、前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄに、前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄに、それぞれ連結されている（図１参照）。前記第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄは、前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの端部に固着される第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄと、該第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄの内部に形成される内ねじ部１０３ａ〜１０３ｄに一端部が螺合する第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄ（図４参照）と、該第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄの他端部に設けられる第３のカップリング１０８ａ〜１０８ｄと、該第３のカップリング１０８ａ〜１０８ｄに連結される第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄの回転作用下に前記第３のボールねじ１０６ａ〜１０６ｄが回転し、それにより前記第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄが前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄに固着された前記第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄは第１の本体１６の表面２９及び案内部材７３ａ〜７３ｄ上を摺動自在である。
【００２９】
同様に、前記第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの端部に固着される第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄと、該第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄの内部に形成される内ねじ部１１３ａ〜１１３ｄに一端部が螺合する第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄ（図４参照）と、該第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄの他端部に設けられる第４のカップリング１１６ａ〜１１６ｄと、該第４のカップリング１１６ａ〜１１６ｄに連結される第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄとを有する（図１参照）。従って、前記第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄの回転作用下に前記第４のボールねじ１１４ａ〜１１４ｄが回転し、それにより前記第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄが前記第２の本体６８の軸方向と直交する方向に移動する。このため、前記第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄに固着された前記第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄは支持部材７２ａ〜７２ｄの摺動面７６ａ〜７６ｄ上を摺動自在である。
【００３０】
なお、第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄと第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄの配置位置を確保するために、第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄと第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄは所定間隔離間している。また、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄと第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、制御系（図示せず）に接続されており、該制御系の制御作用下に第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄと第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄとはそれぞれ独立して、若しくは同期して摺動自在である。さらに、前記制御系には、上述したように、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ及び第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄが接続されており、第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ、第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄ、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄ及び第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄは、それぞれ独立して、若しくは同期して駆動することが可能となる。
【００３１】
本実施の形態に係る押出成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【００３２】
前記押出成形装置１０を用いて、図７に示すように、小口部１２２、大口部１２４及び厚肉部１２６とからなる中空部材１２０を押出成形する例につき説明する。この中空部材１２０は、第１の工程と第２の工程とによって押出成形される。
【００３３】
先ず、アルミニウム素材１２８を押出成形するのに先立って、第１のダイス３０ａ〜３０ｄと第２のダイス８０ａ〜８０ｄとを基準状態（図４に示す状態）にする。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄを構成する第１のモータ５８ａ〜５８ｄを駆動させて第１の連結部材５２ａ〜５２ｄを第１の本体１６の内方に移動させることにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄの突部３８ａ〜３８ｄを第１〜第４の開口部１８ａ〜１８ｄを形成する正面壁に当接させる。同様に、前記制御系の制御下に第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄを構成する第２のモータ６６ａ〜６６ｄを駆動させて第２の連結部材６０ａ〜６０ｄを第１の本体１６の内方に移動させることにより、第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄの外面と第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄとの外面とを面一にする（図４参照）。
【００３４】
その後、前記制御系の制御下に第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄを構成する第３のモータ１１０ａ〜１１０ｄを駆動させて第３の連結部材１０２ａ〜１０２ｄを第２の本体６８の内方に移動させることにより、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの外面を第１の本体１６の外面と面一にする（図４参照）。同様に、前記制御系の制御下に第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄを構成する第４のモータ１１８ａ〜１１８ｄを駆動させて第４の連結部材１１２ａ〜１１２ｄを第２の本体６８の内方に移動させることにより、第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄの外面を第１の本体１６の外面と面一にする（図４参照）。
【００３５】
その状態で、ステム１３０に固定されたアルミニウム素材１２８（図８参照）を前記第１の本体１６の裏面２０から表面２９に向かって押し込むことにより、該アルミニウム素材１２８を孔部２２ａ〜２２ｄ及び素材流動口２４ａ〜２４ｄに流動させる（第１の工程）。これにより、前記孔部２２ａ〜２２ｄに流動された前記アルミニウム素材１２８の肉は、素材導入口４２ａ〜４２ｄ及び第１の室４４ａ〜４４ｄ、すなわち第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄを流動して、略くの字状の隅部材１３２ａ〜１３２ｄとして押出成形される（図８及び図９参照）。さらに、前記素材流動口２４ａ〜２４ｄを流動したアルミニウム素材１２８の肉は、中間部材１３４ａ〜１３４ｄとして押出成形される（図８参照）。
【００３６】
さらに、ステム１３０によりアルミニウム素材１２８を第１の本体１６の裏面２０から表面２９に向かって押し込むことにより、４つの隅部材１３２ａ〜１３２ｄは、第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄと連通する第２の型１４に形成された進入口９６ａ〜９６ｄにそれぞれ進入する。同時に、中間部材１３４ａ〜１３４ｄは、素材流動口２４ａ〜２４ｄと連通する案内孔７５ａ〜７５ｄを介して第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄに流動する（第２の工程）。この場合、前記中間部材１３４ａ〜１３４ｄは、最初に前記第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄを構成する中間部材挿入口９０ａ〜９０ｄに流動し、その後、第２の室９２ａ〜９２ｄ及び中間部材流動口９３ａ〜９３ｄに流動することにより、中央部材１３６ａ〜１３６ｄが押出成形される。その際、前記中央部材１３６ａ〜１３６ｄは、前記中間部材流動口９３ａ〜９３ｄを前記隅部材１３２ａ〜１３２ｄに向かって直線的に流動し、該中央部材１３６ａ〜１３６ｄと該隅部材１３２ａ〜１３２ｄとが圧着されて中空部材１２０の小口部１２２が押出成形されることになる（図８参照）。
【００３７】
次に、中空部材１２０の大口部１２４を押出成形する（図７参照）。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ、第２の駆動手段５０ａ〜５０ｄ、第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄ及び第４の駆動手段１００ａ〜１００ｄを同期して駆動させることにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄ及び第１の上ダイス３４ａ〜３４ｄを第１の本体１６の外方に、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄ及び第２の上ダイス８４ａ〜８４ｄを第２の本体６８の外方に、それぞれ所定の距離だけ移動させる（図１１参照）。
【００３８】
これにより、第１の押出成形口４６ａ〜４６ｄ及び第２の押出成形口９４ａ〜９４ｄのそれぞれの位置が、中空部材１２０の小口部１２２を押出成形する場合と比較して、第１の本体１６及び第２の本体６８の外方に位置することになる（図１１参照）。従って、この状態でアルミニウム素材１２８を、小口部１２２を押出成形する場合と同じ作業手順で押出成形することにより、大口部１２４が押出成形される。
【００３９】
次いで、中空部材１２０の厚肉部１２６を押出成形する（図７参照）。この場合、制御系（図示せず）の制御下に第１の駆動手段４８ａ〜４８ｄ及び第３の駆動手段９８ａ〜９８ｄを同期して駆動させることより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄを第１の本体１６の内方に、第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄを第２の本体６８の内方に、それぞれ所定の距離だけ移動させる（図１２参照）。これにより、第１の下ダイス３２ａ〜３２ｄ及び第２の下ダイス８２ａ〜８２ｄの位置が、中空部材１２０の大口部１２４を押出成形する場合と比較して、第１の本体１６及び第２の本体６８の半径方向内方に位置することになる（図１２参照）。従って、この状態でアルミニウム素材１２８を、小口部１２２及び大口部１２４を押出成形する場合と同じ作業手順で押出成形することにより、厚肉部１２６が押出成形される。
【００４０】
その後、上述した作業手順で大口部１２４及び小口部１２２を連続して押出成形して、図７に示す中空部材１２０を押出成形する。そして、中空部材１２０は、次工程に搬送され最終的な製品として完成される。
【００４１】
次に、図１３に本実施の形態に係る押出成形装置１０の変形例を概略的に示す。図１３に示すように、この変形例に係る押出成形装置２００は、第１のダイス２０２ａ〜２０２ｅと第２のダイス２０４ａ〜２０４ｅとをそれぞれ５個有するものである。これにより、断面形状が略五角形状の中空部材１２０を押出成形することが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、アルミニウム素材１２８をステム１３０に一体的に固定して用いているが、複数に分割されたアルミニウム素材１２８を用いるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の下ダイスと第１の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより第１の押出成形口の形状を所望の形状にすることが可能となる。同様に、第２の下ダイスと第２の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより第２の押出成形口の形状を所望の形状にすることが可能となる。例えば、成形後の中空部材に曲げ加工が必要な場合でも、対応箇所のみを局部的に厚肉にすることにより所定の肉厚を確保できる。そのため、中空部材全体を厚肉にする必要がなく、中空部材自体の軽量化を達成することができ、無駄な材料を費やすことを可及的に防止できる。換言すれば、材料歩留まりの低下を阻止可能となる。しかも、中空部材の寸法（外寸法及び内寸法）も変化させることができるため、一台の押出成形装置で用途に適合させた中空部材を押出成形することが可能となる。
【００４４】
また、第１の工程で押出成形される隅部材は中空部材の隅部に相当し、第２の工程で押出成形される中央部材は隅部材と圧着して該隅部材をそれぞれ繋ぐことになる。この場合、中央部材は、第２の押出成形口の直線部を直線的に流動するため、中央部材に加えられる押圧力の損失が可及的に低減される。従って、中央部材は隅部材に直線的に圧着することにより、隅部材と中央部材とを確実、かつ強固に圧着することが可能となる。
【００４５】
さらに、型に配設されるダイスの個数を変更することにより、断面形状を、例えば、四角形などのような単純な形状にとどまらず異形状にすることも可能になるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る押出成形装置の一部を破断させた状態を含む正面説明図である。
【図２】図１における押出成形装置を構成する第１の型を示す一部省略正面説明図である。
【図３】図１における押出成形装置を構成する第２の型を示す一部省略正面説明図である。
【図４】図２における第１の型と図３における第２の型との積層状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図５】図２における第１の型に配設される第１のダイスを分解した状態を示す拡大斜視分解説明図である。
【図６】図３における第２の型に配設される第２のダイスを分解した状態を示す拡大斜視分解説明図である。
【図７】図１における押出成形装置によって押出成形される中空部材の一部を切り欠いた状態を示す一部省略斜視説明図である。
【図８】図８Ａは第１の工程によって成形された隅部材及び中間部材を概略的に示す斜視図であり、図８Ｂは第２の工程によって成形された中空部材を概略的に示す斜視図である。
【図９】図１における押出成形装置によってアルミニウム素材を押出成形するときの第１の工程を示す一部省略斜視説明図である。
【図１０】図１における押出成形装置によってアルミニウム素材を押出成形するときの第２の工程を示す一部省略斜視説明図である。
【図１１】図７における中空部材の大口部を押出成形するときの第１のダイス及び第２のダイスの状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図１２】図７における中空部材の厚肉部を押出成形するときの第１のダイス及び第２のダイスの状態を図２のＩＶ−ＩＶ線及び図３のＩＶ−ＩＶ線からみた一部省略横断面説明図である。
【図１３】変形例に係る押出成形装置を概略的に示す一部省略正面説明図である。
【図１４】第１の従来例に係る押出成形方法によってアルミニウム素材を押出成形する状態を示す縦断面説明図である。
【図１５】第２の従来例に係る押出成形方法によってアルミニウム素材を押出成形する状態を示す縦断面説明図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線からみた平面説明図である。
【符号の説明】
１０、２００…押出成形装置 １２…第１の型
１４…第２の型
３０ａ〜３０ｄ、２０２ａ〜２０２ｅ…第１のダイス
３２ａ〜３２ｄ…第１の下ダイス ３４ａ〜３４ｄ…第１の上ダイス
４６ａ〜４６ｄ…第１の押出成形口 ４８ａ〜４８ｄ…第１の駆動手段
５０ａ〜５０ｄ…第２の駆動手段
８０ａ〜８０ｄ、２０４ａ〜２０４ｅ…第２のダイス
８２ａ〜８２ｄ…第２の下ダイス ８４ａ〜８４ｄ…第２の上ダイス
９４ａ〜９４ｄ…第２の押出成形口 ９６ａ〜９６ｄ…進入口
９８ａ〜９８ｄ…第３の駆動手段
１００ａ〜１００ｄ…第４の駆動手段 １２０…中空部材
１２８…アルミニウム素材 １３２ａ〜１３２ｄ…隅部材
１３４ａ〜１３４ｄ…中間部材 １３６ａ〜１３６ｄ…中央部材
Claims (4)
- 素材が流動する複数の素材流動口と第１の押出成形口とを備える第１の型と、前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材が通過する複数の進入口と前記素材流動口を流動した中間部材が流動する第２の押出成形口とを備え、かつ前記第１の型から前記第１の成形部材が押し出される方向に積層された第２の型とを有する押出成形装置によって中空部材を押出成形する中空部材の押出成形方法であって、
前記第１の押出成形口と前記素材流動口とに素材を流動させる第１の工程と、
前記第１の押出成形口によって成形された第１の成形部材を前記進入口内に通過させ、かつ、前記素材流動口を流動した中間部材を前記第２の押出成形口に流動させることにより第２の成形部材を成形するとともに、該第１の成形部材と該第２の成形部材とを圧着する第２の工程とからなることを特徴とする中空部材の押出成形方法。 - 請求項１記載の中空部材の押出成形方法において、
前記第１の押出成形口は、前記第１の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第１の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第１の上ダイスとから画成され、
前記第２の押出成形口は、前記第２の型内を進退動作して前記中空部材の内壁部を成形する壁部を有する第２の下ダイスと、前記中空部材の外壁部を成形する壁部を有する第２の上ダイスとから画成され、
前記第１の下ダイスと前記第１の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第１の押出成形口の形状が変化し、かつ、前記第２の下ダイスと前記第２の上ダイスとの相対的な位置を変化させることにより前記第２の押出成形口の形状が変化することを特徴とする中空部材の押出成形方法。 - 請求項２記載の中空部材の押出成形方法において、
前記第１の上ダイス、前記第１の下ダイス、前記第２の下ダイス及び前記第２の上ダイスは、それぞれ駆動手段に連結され、
前記駆動手段の作用下に、前記第１の下ダイス、前記第１の上ダイス、前記第２の下ダイス及び前記第２の上ダイスは独立して、若しくは同期して可動することを特徴とする中空部材の押出成形方法。 - 請求項１記載の中空部材の押出成形方法において、
前記第１の成形部材は隅部材であり、
前記第２の成形部材は前記第１の成形部材を繋ぐ中央部材であることを特徴とする中空部材の押出成形方法。
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