JPS603885B2 - 管状体の押出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、素材の長さに制限がなく連続して押出しを行
なうことのできる可動ホイールを用いて管状体を押出し
製造する押出装置の改良に関し、とくに複数の可動ホイ
ールを用いて高能率にかつ安定して管状体を押出すこと
ができる押出装置に関するものである。

エンドレス溝を有する可動ホイールの単体を用いて材料
を押出すための装置は、例えば特開昭４７−３１８５ｙ
号公報あるいは特開昭４９−６５３６計号公報などに開
示されておりすでに公知である。

まず、このような可動ホイールを用いて材料を押出すメ
カニズムから説明する。

このメカニズム自体は単独ホイールの場合でも複数ホイ
ールの場合でも相違はないから、以後の説明を理解しや
すくするために、本発明の実施例である第１図を援用し
、その部分断面図である第４および５図を参照しつつ説
明する。この種方式の押出いこ使用される可動ホイール
１０‘こは、その外周面に断面ほぼコ字状のエンドレス
溝１１が形成されており、当該エンドレス溝にはシュー
ブロツク１３が鉄合配置され、エンドレス溝１１とシュ
ープロック１３により輸送通路１６が形成されて、押出
しのための材料２１が前記輸送通路１６内に強制的に送
り込まれるようになっている。第４図はこの場合の輸送
通路１６の近傍を示す部分断面図であるが、図からわか
るように、輸送通路１６内では材料２１は、シューブロ
ック１３とは１面で接しているのに対し、エンドレス溝
１１とは３面で接している。従って、それぞれの接触面
における接触摩擦抵抗は、エンドレス簿１１側の方がシ
ューフロック１３側よりも３倍大きいことになる。この
状態で各接触面の接触圧力をもってシュープロック１３
を固定とし可動ホイール１０を回転せしめる。たとえば
図の裏面方向にホイール１０を回転せしめた場合を考え
ると、材料２１とホイール１０の接触摩擦抵抗の方が格
段に大きいから、ホイール１０により材料２１は連続的
に図の裏面方向に送り込まれる。一方、エンドレス溝１
１には第５図にその部分断面図を示したように受けブロ
ック１５が密に鉄合せられていて、前記輸送通路１６の
奥において材料２１はこの受けブロック１５によってそ
の移動が阻止せられる。このように材料２１の先端の移
動が阻止された状態で輸送通路１６内においてはなおも
材料２１の強制的な送り込みが行われるから、その強制
的な送り込み力によって材料２１に内圧が発生し、その
内圧が押出圧力となって、その奥にダィを設けておくこ
とにより、当該ダィよりいわば無限長の押出製品を入手
することができるものである。しかし、上記押出方式に
おいては押出圧力の発生源が材料２１とエンドレス溝１
１との接触摩擦抵抗に依存されているために、従釆のラ
ム式押出方式にはみられないいくつかの問題点も存在す
る。その第一として構造に由来する問題がある。

すなわち、第４図において前記のように材料２１に内圧
が発生すると、エンドレス溝１１に競合されているシュ
ーフロック１３には当該シューブロック１３をエンドレ
ス溝１１より離間せしめようとする力が働く。従って、
この離間力に抗し得るだけの拘束力Ｆｎをもってシュー
フロツク１３を拘束しておかないと、シューフ。ック１
３とエンドレス溝１１との間に隙間ができ、材料２１は
バリとなって輸送通路より溢れ出すばかりでなく、押出
圧力の低下をきたすこととなる。しかも、この場合に発
生する内圧は強大なものであり、この内圧に抗してシュ
ーフロック１３を剛性的に完全に押さえることは技術的
にかなりの困難があり、従来の単独ホイールの場合には
この押さえ構造がきわめて大袈裟となり複雑化している
実情にあった。第二として、可動ホイール方式にとり宿
命的ともいえるつぎの大きな問題点がある。

すなわち、上記の通り圧力発生機構が材料と溝面との接
触摩擦抵抗に依存せしめられているが、材料と溝面との
密着性は押出し作業中つねに全接触面において均一完全
なわけではなく、経時的あるいは場所的に変化していて
、いわゆる空すべりが発生するのである。

この空すべりが発生すると、当然のことながら材料に生
ずる圧力に変動が起り、このために押出圧力に変動が生
じてダィより押出される材料のフローに不均衡が生じ、
製品の品質を不安定化せしめるおそれがあるのである。
このことは、とくに安定して均質な肉厚が要求される管
状体の押出いこ際してとくに深刻な問題であり、ダィ部
分で行なわれる材料の蝿性変形において、そのフロ−が
不均質であれば、製品の内径や外径の不整、肉厚変動、
偏肉、さらには表面状態の不良、内部欠陥の発生など、
製品不良の発生に直接結びつくおそれがある。

発明者らは、可動ホイール方式の押出し‘こ関する種々
なる実験ならびに塑性力学上の解析を行なった結果、上
記のような可動ホイール方式の押出し‘こ付随する問題
点もホイールを単独ではなく複数組み合せて使用するこ
とで大幅に改善できることを見出した。

以下にまず複数ホイールを用いることにより前記可動ホ
イール方式に付随する問題点を解決できる理由から説明
する。

すでにみたように、可動ホイール方式における材料押出
しのための押出圧力は材料とホイールの溝面との接触摩
擦抵抗に依存するものであるから、輸送通路内における
材料の圧力分布は当然通路の入口において小さく、奥に
おいて大きい。

第６図は実際のその圧力分布状況を示す線図であって、
材料の接する部分の円弧角めｏ＝９０ｏの場合の例を示
しｔ機軸目盛における０は通路の入口部を、９０は通路
のもっとも奥を意味する。縦軸におけるＰ（ぐ）は前記
入口部よりの角座標？度の位置における圧力値、ｏｏは
材料の降状応力であって、その点における圧力が降伏応
力の何倍になっているかということを縦軸目盛は現して
いる。第６図より通路の入口で圧力は小さく通路の奥に
おいて圧力が急激に高まる様子がわかるであろう。第６
図のような圧力分布の存在は、とりもなおさずシューフ
ロックにもそれに対応した離間力が作用していることを
意味するわけであるが、いまそのような離間力の生じて
いるシュープロツクを外部から押えることを考える。

静的重力に対しこれを一点で支え得る重心点があるよう
に、第６図のような圧力分布状態においても、これを外
方より支持しようとする場合に一つの点で天秤の支点の
ように均衡する応力の集中点となるところが存在する。
いまそのような集中点となる位置の角座標を◇ｍとする
。シューフロックを押さえる場合に拘束力Ｐｎがこの０
ｍに集中するようにすることがもっとも効果的であるこ
とはいうまでもなし・。そのぐｍは材料の内圧のほかに
ホイールの回転による回転モーメントの影響も受け、前
記接触角？ｏの大きさ‘こよっても変化する。第２図は
、そのような接触角？ｏと０仇の関係を０ｍについての
理論式の解として求めた線図（理論式の詳細については
省略した）である。図において８は２山Ｒｗ／Ｒｉなる
値であり、一ｓは加工材とシューフロックとの間の摩擦
係数である。そしてＡ‘ま加工材の有効摩擦係数、Ｒｉ
は押出し前の加工材の半径、Ｒｗはホイールの半径であ
る。ここにＪｏの値は適宜選択できるが、工業的に通常
使用されている接触角？ｏは９００程度であるから、か
かる押出し装置（第１図の場合もほぼそれに近似してい
る。

）では前記応力の集中点となる点Ｊｍは第２図よりわか
るように、ほぼ◇ｏにひとしい。この点を前記拘束力Ｆ
ｎで押えれば、理論上ではシューフロックはこの一点で
もっとも効率よく支え得ることとなる。いま、第３図の
ように２つのホイール１０ａと１０ｂが配置され（第１
図の配置）、その間に図のように１つのシューブロック
１３が配置された状態を考える。

第３図ではぐｏ＝９００であるから、この場合のぐｍも
前記第２図からほぼ９０ｏであって、それは丁度第３図
に×印をしてＪｍとした位置に相当する。この位直ぐｍ
にシューブロツクへの離間力が集中されるが、この位置
ではシューブロックに加わる離間力がそのまま反対側の
ホイールよりの離間力に対する拘束力Ｆｎとして作用す
ることがわかる。すなわち、ホイ−ル１０ａよりの離間
力はそのままホイール１０ｂよりの離間力に対し拘束力
Ｆｎとして作用し、反対にホイール１０ｂよりの離間力
はそのままホイール′１０ａよりの離間力に対する拘束
力Ｆｎとして作用するのである。このように、お互いに
離間力則拘束力として作用し合い、シューフロツクにこ
れを拘束するための特別な押さえ機構を付加する必要が
なくなるのである。単独ホイールの場合には、先に説明
したように複雑かつ大袈裟なシューブロックへの押さえ
構造を不可欠としたことに比較すれば、複数ホイールを
使用することの効用は歴然たるものがある。そしてまた
、単独ホイールにおいて第二の問題点とされたホイール
の空すべりによる発生圧力の不安定とそれによる押出し
製品の品質の不均質の問題は、ホイールが複数使用され
ることにより、全部のホイールにおいて同時一斉に空す
べりの発生することはなく、その問題点も複数ホイール
の使用により効果的に解消されるのである。

従って、これを管状体の押出し‘こ適用すれば前記製品
不良の発生は大中に低減せしめ得ることとなる。本発明
は上記のような実情にかんがみてとくに管状体の押出し
‘こ適用し、高品値の製品を入手可能になる押出装置を
提供すべくなされたものであり、その要旨とするところ
は、外周緑にエンドレス溝を有する複数の可動ホイール
と、これら可動ホイールの前記それぞれのエンドレス溝
に鉄合して材料押出しのための輸送通路を形成するシュ
ープロックと、当該シューブロックに対向して配置せら
れ前記それぞれのエンドレス溝に密に接合する受けブロ
ックとが設けられ、これらシューフロックならびに受け
ブロックの相対向する間が押出材料のための一の集合室
に形成せられてなり、前記輸送通路が当該集合室に蓮通
せしめられてなるととも、該集合室にダィと該ダィ中に
進入配在せられて管状体押出しのための押出し間隙を形
成するマンドレルとが設けられてなる管状体の押出装置
にある。

以下に、添付図面に示す実施例により本発明について具
体的に説明する。

第１図は二つの可動ホイール１０，１０を用いる本発明
にかかる管状体の押出装置の一実施例を示す説明断面図
である。

互に平行な軸１２，１２により支持された可動ホイール
１０，１０１こはその外周面に断面ほぼコ字状のエンド
レス溝１１，１１が形成されている。

一方、これら可動ホイール１０，１０とは別個に前記エ
ンドレス溝１１，１１に鞍合されるシューブロツク１３
があり、前記エンドレス溝１１，１１とこれに様合して
いるシューブロツク１３とにより、材料２１，２１を移
動せしめるための輸送通路１６，１６が形成されていて
、この輸送通路１６，１６の一端は図のように材料２１
，２１を挿入可能な関口に構成され、当該輸送通路の奥
には、前記エンドレス溝１１，１１を完全に封止して密
に鉄合している受けブロック１５があり、ホイール１０
の回転により当該受けブロック１５まで送り込まれてき
た材料２１はこの受けブロック１５によりその移動が強
制的に阻止されるようになっている。シューブロツク１
３と受けブロック１５との間は図示するように材料２１
の集合室２０になっていて、前記輸送通路１６，１６の
奥がこの集合室２川こ達通されており、前記受けブロッ
ク１５によって強制的に移動を阻止された材料２１は、
通路１６の奥において方向転換し、上言己集合室２０内
に集合せしめられるように構成されている。図において
、１９は受けブロック１５の前記集合室２０側に設けら
れたダィであり、１７は、前記シューフロック１３側に
固定されかつ夕、．ィ１９の中心に向って突出せられて
ダィ１９内に進入し、ダィ１９の内面との間において管
状体を押出すための押出し間隙を形成しているマンドレ
ルである。材料２１，２１は集合室２０内において集合
せしめられ、前記ホイール１０，１０の回転により発生
した押出圧力をもって前記ダィ１９とマンドレル１７と
の間から押出され、管状体２２に押出し成形される。

なお、ダィ１９とマンドレル１７の配置関係は、シュー
フロック１３と受けブロック１５においてそれぞれ逆の
配置となっていても差支えないことは勿論である。本発
明にかかる押出装置は、以上のように構成されたから、
複雑かつ大袈裟なシューフロツクの押さえ構造を必要と
せず、簡易な構造となし得ることとなり、ダィやマンド
レルの取付けも簡易化することができかつ左右均衡した
最適位置に配置できた上、複数ホイールを用いることで
空すべりによる押出圧力の変化を最少限に低減せしめ得
たから、従釆の単独ホイールによる場合にみられた製品
の品質不良発生が最少限に低減でき、可動ホイール方式
の固有の特徴である無限長の管状体を高品質に入手でき
ることとなったものであり、工業上に及ぼす効用はまこ
とに大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる押出装置の一実施例を示す説明
断面図、第２図は材料の接触弧とシューブロックの最良
支持点との関係を示す線図、第３図は二つのホイールを
用いた場合のシューフロツクに付加される応力関係を示
す説明図、第４図は輸送通路近傍における構成状況を示
す部分断面図、第５図は受けブロックの鉄合状況を示す
部分断面図、第６図は輸送通路内における材料の圧力分
布状況を示す糠図である。 １０；可動ホイール、１１：エンドレス溝、１３；シュ
ーフロック、１５；受けブロック、１６：輸送通路、１
７：マンドレル、１９：ダィ、２０：集合室、２１；材
料、２２：管状体。 第１図尭Ｚ図 第３図 第４図 弟Ｓ図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周縁にエンドレス溝を有する複数の可動ホイール
   と、これら可動ホイールの前記それぞれのエンドレス溝
   に嵌合して材料押出しのための輸送通路を形成するシユ
   ーブロツクと、当該シユーブロツクに対向して配置せら
   れ前記それぞれのエンドレス溝に密に嵌合する受けブロ
   ツクとが設けられ、これらシユーブロツクならびに受け
   ブロツクの相対向する間が押出材料をための一の集合室
   に形成せられてなり、前記輸送通路が当該集合室に連通
   せしめられてなるとともに、該集合室にダイと該ダイ中
   に進入配在せられて管状体押出しのための押出し間隙を
   形成するマンドレルとが設けられてなる管状体の押出装
   置。