JP4969466B2 - 押出成形機の金型 - Google Patents

Description

この発明は、例えば電線、ケーブル、チューブ、パイプ等を押出成形によって形成する押出成形機の金型に関するものである。

一般に電線やケーブルの被覆あるいは管などは、押出成形機のヘッドの先端部に装着されたダイスと、ダイスの内部に設置されたニップルの間から材料を押出して成形しているが、ダイスとニップルの位置関係が適正でないと偏肉が発生する。
電線やケーブルの被覆、チューブやパイプ等はその性能を確保するために偏肉を抑制する必要がある。なぜならば、例えば、電線の被覆に偏肉が発生し、肉厚の小さな部分が出来るとその部分の絶縁性能が低下してしまう。またケーブルの被覆に偏肉が発生すると、肉厚の小さい部分の強度が弱く、被覆が破れてしまうことがある。それゆえ、これらの製品を製造するには成形体の肉厚を均一にすることが必要であり、そのためには押出成形機の金型の微妙な調整が不可欠である。

押出成形機の金型の調整は、一般的には、押出成形機の金型のダイスの外周に９０°間隔で調整用のボルトを配置し、それらの調整用ボルトのねじ込み量を個々に調整する方法が取られている。つまり、例えば、多くの場合、調整用のボルトは上下左右の４方向に配置されるので、左右方向に偏肉がある場合、まず肉厚が薄い方の調整用のボルトを緩め、次に肉厚が厚い方の調整用のボルトを締めこむとニップルに対してダイスが移動するので偏肉が解消される。上下方向にも同様の方法で偏肉を調整することが出来るが、それら以外の方向に発生した偏肉を調整するためには、４本の調整用ボルトを一度に動かす必要があり、それは熟練した技術を必要とするため、多くの時間や神経を費やし問題となっている。

こうした問題に対して、様々な発明が行われている。例えば、ダイスの外周に所定の間隔で複数のテーパー部を形成し、そのテーパー部とクロスヘッドの内側との間にそれぞれテーパー駒を配置し、そのテーパー駒をアクチュエーターによって押出方向に摺動させて、ダイスの径方向の位置を調整するようにしたものがある（特許文献１参照）。
この発明によると、テーパー駒の押出方向の変位をテーパー面の相互の摺動によってダイスの径方向の変位に変換しているため、偏肉調整に必要なダイスの径方向の移動は微小で、成形体の偏肉を微調整することができる。

特開昭６０−２６０３１５号公報

しかしながら、上記の発明によるダイス調整装置では、アクチュエーターとそれを操作する装置を必要とするため、高価な構造であることが問題となる。この点については、単純にアクチュエーターの設置を取りやめ、ボルト等によって手動でテーパー駒を駆動させれば良いが、テーパー駒を駆動させる方向が押出方向であり、ダイスの位置を調整する径方向とは異なるために、作業者が調整量を直感的に把握しにくく、依然、偏肉調整に時間がかかるという問題が残っていた。また、ダイスやニップルの極端な摩耗や偏肉調整の失敗が発生しない限り、成形の途中で偏肉調整が必要となることは実際には多くないので、成形の開始時点で偏肉の調整を実施すればよい場合が殆どであることからも、やはり安価な偏肉調整方法が求められていた。

また、例えば、ダイスを上方向に移動させようとする場合、上のテーパー駒を前進させて押し込み、下のテーパー駒を後退させて引き出すが、上のテーパー駒を下のテーパー駒よりも先に動かさなければテーパー部との摩擦による噛み込みでダイスが移動できなくなるという問題があった。
また、テーパー駒がダイスに設けられたテーパー部と面接触しているので、例えば、上下方向にダイス位置を調整しようとすると、左右方向のテーパー駒とテーパー部の摩擦が大きく、ダイスを上下方向に上手く移動させることができないことがあった。
また、ダイスは摩耗劣化するため交換が必要であるが、ダイスの外周に凸状もしくは凹状を設け、その凸状もしくは凹状にテーパー部を形成する必要があるため、安価な汎用ダイスを使うことが出来ないという問題もあった。

この発明は上記のような問題を解決するため、安価でしかも作業者が簡単にダイスの位置調整が行える押出成形機の金型を提供することを目的とするものである。

この発明の押出成形機の金型は、押出機のクロスヘッド本体、このクロスヘッド本体の先端部分に装着されるダイス、このダイスの周囲に配置され、その一端はクロスヘッド本体に回転自由に支持され、その一部がダイスに当接するリンク、およびリンクの他端に配置され、リンクとほぼ直角に当接する調整用ボルトを備え、ダイスとリンクが当接する位置は少なくともリンクの長さの中央よりも回転支持される側に近いようにしたものである。

この発明によれば、押出成形機の金型におけるダイスの径方向の位置調整にリンクを用い、リンクとダイスの当接位置をリンクの長さの中央よりも回転支持される側に近くなるようにしているので、調整用ボルトの位置では大きい移動量を、ダイスとリンクの当接位置では小さな移動量に変換するので、偏肉調整に必要なダイスの径方向の微小な移動を実現できる。また、調整用ボルトの移動方向とダイスの移動方向が同じであるので作業者がダイスの移動量を把握しやすく、容易に偏肉調整ができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による押出成形機の金型を図１および図２に基づいて説明する。図１および図２は実施の形態１による押出成形機の金型を示す断面図で、より詳しくは、金属製の撚り線に樹脂を被覆するための金型であり、図１は径方向の断面図、図２は押出方向の断面図である。

図１および図２において、押出機のクロスヘッド本体１にニップルホルダー２に保持されたニップル３が貫挿されている。ニップル３の内側には図示しない金属製の撚り線が芯線として通る貫通穴３ａが設けられている。クロスヘッド本体１の先端部分にはダイス４がニップルホルダー２とダイス押さえ５に挟まれるように配置されて装着されている。ダイス４の周囲４箇所には９０°ピッチで４角形状棒体のリンク６が配置され、リンク６の一端は回転軸６ａで回転自由にクロスヘッド１本体に固定支持されている。リンク６の他端にはクロスヘッド本体１に設けたボルト穴１ａに挿入された調整用ボルト７が配置され、その先端７ａがリンク６とほぼ直角に当接するようにされている。リンク６とダイス４が当接する位置は少なくともリンク６の長さの中央よりも回転軸６ａに近い位置となるように配置され、調整用ボルト７の移動量に対してダイス４の径方向の移動量が小さくなるようにしている。またリンク６とダイス４が当接する位置のリンク６には半球形状の突起６ｂが設けられ、ダイス４を点接触で移動させるようにしている。

次にこの発明の押出成形機の金型による成形方法について簡単に説明する。図示しない押出機本体から送られてくる溶融した材料、例えば樹脂が、ニップル３とニップルホルダー２およびダイス４の隙間である流路１０を通って、ニップル３とダイス４の先端の間から押出される。ニップル３の内側の貫通穴３ａには図示しない金属製の撚り線が芯線として通されて所定の速度で引き抜かれる。このとき、芯線は、流路１０を通ってニップル３とダイス４の間から押出されてきた溶融材料が芯線の周囲に所定の厚さで形成されながら引き抜かれ、樹脂で被覆された撚り線ができあがる。

次にこの発明の押出成形機の金型によるダイスの調整の仕方について説明する。既述のとおり、被覆した樹脂は偏肉を抑制する必要があり、例えば、ここで対象とする被覆撚り線の場合、芯線の直径は１０ｍｍ、被覆厚は１ｍｍ、すなわち被覆後の直径は１２ｍｍであるが、許容される被覆厚さの偏差、つまり偏肉は９０°ピッチで別途計測した４方向の肉厚の最大値と最小値の差が０．１ｍｍ以内である。クロスヘッド本体１とニップル３とダイス４には公差があって、それぞれの芯を金型の組立時に同時に合わせることは事実上不可能である。

この発明の実施の形態１によれば、対向する一対の調整用ボルト７の一方を緩め、他方を締めれば、締めた調整用ボルト７の先端７ａがリンク６の他端を押し下げ、リンク６は回転軸６ａを中心として回転し、リンク６に設けた半球形状の突起６ｂがダイス４に当接しているから、締めた調整用ボルト７の進む方向にダイス４が移動する。例えば、成形を開始したところ、上側の被覆厚さが１．２ｍｍ、下側の被覆厚さが０．８ｍｍ、その差が０．４ｍｍとなった場合、ダイス４を０．２ｍｍ下側へ移動させる必要がある。

このとき、ダイス４に当接するリンク６の突起６ｂは回転軸６ａの位置と調整用ボルト７の先端７ａの位置を例えば１：４に分割する位置に設けてあり、かつ、調整用ボルト７として例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ１１８０の全ねじ六角ボルトのねじの呼びがＭ６のボルトを用いた場合、調整用ボルト７のネジのピッチは１ｍｍである。したがって、調整用ボルト７を上側で１回転分締め込み、下側で１回転分緩めれば、ダイス４は都合０．２ｍｍ下側へ移動し、上下方向の偏肉が解消される。同様に、左右方向に対しても調整用ボルト７を緩め／締めることによって、左右方向にダイス４を移動させて、偏肉を調整できる。したがって、直交する２方向にそれぞれダイス４の位置を調整することによって、成形体の偏肉を全方向に渡って調整することができる。

このような構成によれば、ダイス４の径方向の位置調整にリンク６を用い、リンク６とダイス４の当接位置をリンク６の長さの中央よりも回転支持される側に近くなるようにしているので、調整用ボルト７の位置で大きい移動量をダイス４とリンク６の当接位置では小さな移動量に変換するため、偏肉調整に必要なダイス４の径方向の微小な移動を実現できる。また、ダイス４の径方向の位置調整にリンク６を用いているので、ダイス４を移動させるために必要な力が小さくなり、調整用ボルト７を小さくできる。
さらに、調整用ボルト７のネジピッチ長さとリンク６の長さを適切に選択して、調整用ボルト１回転当たりのダイス４の移動量を例えば０．１ｍｍとするなど、作業者にとってダイス４の位置調整をより正確に把握しやすくすることもできる。

また、調整用ボルト７の移動方向とダイス４の移動方向が同じであるので作業者が直感的に捉えられ、ダイス４の位置を調整しやすくなる。
さらに、調整用ボルト７に目盛りを設ける、あるいは目盛り板を併設する等、調整用ボルト７の移動に伴うダイス４の移動量を明示すれば、作業者にとってダイス４の位置調整量がより把握しやすくなることは言うまでもない。

また、従来のようにダイスの位置を調整するために調整用ボルトを直接ダイスに押し当てる方法やテーパー駒とテーパー面の摺動による方法では、ダイスを移動させようとする方向と異なる方向の押付けによる摩擦力が大きくなりすぎて、ダイスの移動に対する抵抗力を引き起こし、ダイスの位置調整を困難にしていたが、この発明の実施形態によれば、リンク６とダイス４が当接する位置にはおよそ半球形状の突起６ｂが設けられており、リンク６とダイス４は点接触であるので、その間の摩擦力は小さく、一つの方向にダイス４の位置を調整しようとする時にダイス４の他方の位置を保持しているリンク６の押付け力は摩擦抵抗にはならず、ダイス４の位置調整を容易に行うことができる。

また、ダイス４は使用時間の増大に伴って摩耗するので交換が必要であるが、この発明の実施形態ではダイス４にはテーパー面を設ける等の特別な加工が不要であるため、安価な汎用ダイスを使うことが出来るので、保全コストを抑制できるというメリットもある。
なお、調整用ボルト７に代わって、電動、空圧、油圧で動作するアクチュエーターを配置し、別途測定した肉厚値をフィードバックして自動的に偏肉調整するシステムの構成が考えられ、それを実施することはさほど困難なことではない。しかし、押出成形の初期段階で調整したダイス４の位置を再度調整する必要があるということは、連続的に行われる押出成形の過程でダイス４やニップル３に極端な摩耗が発生したか、芯線が細くなってニップル３の中で偏芯しているか、芯線が偏平しているか、これらはそれ自体が許容されるべきでないことであり、ダイス４の位置を調整するだけでは解決しない問題を含む場合が実際には多い。また、撚り線の被覆においては肉厚を連続的に、かつ、精密に測定すること自体が困難である上に、時々刻々と変化する肉厚値をフィードバックして偏肉調整するアルゴリズムも複雑になる。したがって、特に成形途中の偏肉調整の自動化は必ずしも合理的なことではないことを付記しておく。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による押出成形機の金型を図３に基づいて説明する。図３はこの発明の実施の形態２による押出成形機の金型を示す径方向の断面図である。
図３において、実施の形態１と異なる点は、リンク６と調整用ボルト７が直交する２方向にそれぞれ１組ずつ設置され、かつリンク６と調整用ボルト７がそれぞれ設置された位置と対向する位置のダイス４とクロスヘッド本体１の間に、ダイス４の方向に向かって力を生じる、すなわちリンク６と調整用ボルト７が設置された方向に向かって力を生じる板ばね８を配置した点である。その他の構成は実施の形態１と同じにつき、同じ符号を付して説明を省略する。

成形体の偏肉を調整するために、ダイス４の位置を調整する際には、調整用ボルト７を締めると、調整用ボルト７が進む方向にダイス４が移動し、調整用ボルト７を緩めると板ばね８の復元力によって戻る方向にダイス４が移動する点以外は、実施の形態１と同様の動作をする。

このように実施の形態２の発明では、板ばね８をダイス４とクロスヘッド本体１の間に設置したので、調整用ボルト７を緩めると板ばね８の復元力によって、ダイス４は調整用ボルト７が戻る方向に移動するので、成形体の偏肉調整に必要なダイス４の位置調整を容易に行うことが出来る。
なお、この実施の形態２においては、板ばね８を配置したが、板ばね８の代わりにコイルばねを用いても良いことは言うまでもない。
また上記実施の形態１および２では、金属製の撚り線に樹脂を被覆するための金型について説明したが、この発明はこれ以外の例えば、ケーブルの被覆、チューブやパイプなどの金型についても適用できるものである。

この発明の実施の形態１による押出成形機の金型を示す径方向の断面図。 この発明の実施の形態１による押出成形機の金型を示す押出方向の断面図。 この発明の実施の形態２による押出成形機の金型を示す径方向の断面図。

符号の説明

１：クロスヘッド本体、 ２：ニップルホルダー、
３：ニップル、 ４：ダイス、
５：ダイス押さえ、 ６：リンク、
６ａ：回転軸、 ６ｂ：突起、
７：調整用ボルト、 ７ａ：調整用ボルトの先端、
８：板ばね、 １０：流路

Claims (4)

1. 押出機のクロスヘッド本体、このクロスヘッド本体の先端部分に装着されるダイス、このダイスの周囲に配置され、その一端は前記クロスヘッド本体に回転自由に支持され、その一部が前記ダイスに当接するリンク、および前記リンクの他端に配置され、前記リンクとほぼ直角に当接する調整用ボルトを備え、前記ダイスと前記リンクが当接する位置は少なくとも前記リンクの長さの中央よりも前記回転支持される側に近いようにしたことを特徴とする押出成形機の金型。
2. リンクとダイスが当接する位置には半球形状の突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の押出成形機の金型。
3. リンクと調整用ボルトは直交する２方向に４個設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出成形機の金型。
4. リンクと調整用ボルトが設置された位置と対向する位置のダイスとクロスヘッド本体の間に、前記リンクと前記調整用ボルトが設置された方向に向かって力を生じるばねを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出成形機の金型。

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