半中空形材製造用押出ダイス
【課題】十分な耐久性を備え、高品質の半中空形材を製造できる半中空形材製造用押出ダイスを提供する。
【解決手段】押出ダイス１は、ダイス本体２と、ホールプレート５とを備え、ダイス本体２は、成形孔３と、トング部成形部２２と、トング開口部成形部２３とを有し、ホールプレート５は、成形孔上流側のウエルドチャンバ５１に通じるメタルホール５５を有する。ウエルドチャンバ５１内において、ホールプレート５に、ダイス本体２のトング部成形部２２の上流側に対応して、ダミー成形部６が設けられる。正面視状態で、ダミー成形部６の輪郭線Ｌ１が、トング部成形部２２の輪郭線Ｌ２を基線とし、かつその基線Ｌ１よりも内側に配置された等距離線によって構成される。
【解決手段】押出ダイス１は、ダイス本体２と、ホールプレート５とを備え、ダイス本体２は、成形孔３と、トング部成形部２２と、トング開口部成形部２３とを有し、ホールプレート５は、成形孔上流側のウエルドチャンバ５１に通じるメタルホール５５を有する。ウエルドチャンバ５１内において、ホールプレート５に、ダイス本体２のトング部成形部２２の上流側に対応して、ダミー成形部６が設けられる。正面視状態で、ダミー成形部６の輪郭線Ｌ１が、トング部成形部２２の輪郭線Ｌ２を基線とし、かつその基線Ｌ１よりも内側に配置された等距離線によって構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる半中空形材製造用押出ダイスおよびその関連技術に関する。
【０００２】
なお本明細書において、上流および下流とは、それぞれ押出方向に対し上流および下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
周壁に長さ方向に沿ってスリット状のトング開口部（周壁開口部）を有する断面略Ｃ字状の半中空形材を押出加工により製造するには、ソリッドダイスを用いる方法や、ホローダイスを用いる方法が周知である。
【０００４】
特許文献１に示すように、ソリッドダイスは、その中央部に半中空形材を成形する成形孔（ベアリング孔）が設けられている。この成形孔の内側には半中空形材の空所であるトング部を成形するトング部成形部が配置されるとともに、このトング部成形部が、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部（片持ち支持部）にてダイス外周部に一体に繋がっている。
【０００５】
また特許文献２に示すように、ホローダイスは、雌型としてのポートプレートと、雄型としてのホールプレートとの組合せからなり、両プレートのベアリング部間の隙間によって環状の成形孔が形成されるとともに、その成形孔の一部を閉塞する態様に、開口成形用の架橋片が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７６５３６号
【特許文献２】特開昭６３−１６８０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示すソリッドダイスを用いて、半中空形材を製造するに際して、半中空形材のトング比が大きいような場合には、トング部成形部の片持ち支持力（トング開口部成形部の強度）が弱くなるため、押出加工中に、トング部成形部に作用する押出荷重によって、トング開口部成形部において破損を起こす可能性が高くなり、十分な耐久性を得ることが困難である、という課題があった。
【０００８】
また特許文献２に示すホローダイスを用いて、半中空形材を製造する場合には、形材製品の形状を決定するベアリング部が、雌型および雄型にそれぞれ別々に設けられるため、ベアリング部同士の位置調整等が困難であり、寸法精度の高い高品質の半中空形材を製造することが困難である、という課題があった。
【０００９】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な耐久性を備え、高品質の半中空形材を製造することができる半中空形材製造用押出ダイスおよびその関連技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。
【００１１】
［１］ダイス本体と、前記ダイス本体の押出方向上流側に設けられるホールプレートとを備え、前記ダイス本体は、半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部とを有し、前記ホールプレートは、その上流側から前記押出孔上流側のウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通するメタルホールを有する半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内において、前記ホールプレートに、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられるとともに、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が前記トング部成形部の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１２】
［２］前記ダミー成形部と前記トング部成形部との間に隙間が設けられる前項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている前項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１４】
［４］正面視状態において、前記ダミー成形部によって前記トング部成形部の上流側端面が６０〜９７％隠蔽される前項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１５】
［５］正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される前項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１６】
［６］前記ホールプレートにおける前記メタルホールは、周方向に間隔をおいて複数設けられるとともに、前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる前項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１７】
［７］押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、前項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【００１８】
［８］前項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
発明［１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、トング部成形部の上流側にダミー成形部が設けられるため、押出加工時に、押出材料がダミー成形部の外周側を流動することにより、押出材料がトング部成形部の主要部に圧接せず、トング部成形部に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００２０】
しかも、本発明においては、ダミー成形部がトング部成形部に対し一回り小さい相似形に形成されているため、ダミー成形部の外周面近傍を流動する押出材料は、ダミー成形部の外周面からトング部成形部の外周部にかけてスムーズに流動して、成形孔にバランス良く流入される。このため、安定した押出加工を確実に行うことができ、高品質の形材製品を確実に製造することができる。
【００２１】
また本発明によれば、製品形状を決定するベアリング部がダイス本体側に集約させて形成しているため、内周側および外周側ベアリング部間の位置調整等、各ベアリング部の寸法精度や形状の管理を精度良く簡単に行うことができ、高品質の半中空形材を簡単かつ確 実に製造することができる。
【００２２】
発明［２］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部とトング部成形部との間に隙間を形成しているため、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部がトング部成形部に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部に多大な荷重が加わることがなく、トング開口部成形部の破損を確実に防止でき、耐久性をより一層向上させることができる。
【００２３】
発明［３］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が変位したとしても、その変位による悪影響がトング部成形部に及ぶようなことがなく、耐久性をより一層向上させることができる。
【００２４】
発明［４］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、所望のメタルフローを形成することができ、安定した押出加工を行えて、高品質の半中空形材をより確実に製造することができる。
【００２５】
発明［５］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、非線対称の断面を有し、かつねじれ等の不具合のない高品質の半中空形材を確実に製造することができる。
【００２６】
発明［６］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、適切な位置にダミー成形部を確実に形成できて、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２７】
発明［７］の半中空形材の製造装置によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
発明［８］の半中空形材の製造方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１はこの発明の実施形態である押出ダイスが適用された押出加工装置を示す断面図である。
【図２】図２は実施形態の押出ダイスを示す断面図である。
【図３】図３は実施形態の押出ダイスにおけるダミー成形部周辺を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は実施形態の押出ダイスを分解して示す斜視図である。
【図５】図５は実施形態の押出ダイスを上流側から見た正面図である。
【図６】図６は実施形態の押出ダイスに適用されたダイス本体を上流側から見た正面図である。
【図７】図７は実施形態の押出ダイスに適用されたホールプレートを下流側から見た背面図である。
【図８】図８は実施形態の押出加工装置によって製造された半中空形材を示す断面図である。
【図９】図９は実施形態の押出加工装置におけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【図１０】図１０はこの発明の変形例である押出ダイスにおけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１はこの発明の実施形態である押出ダイス１が適用された押出加工装置１０を示す断面図である。同図に示すように、この押出加工装置（半中空形材の製造装置）１０は、直接押出加工方式のものであり、本実施形態の押出ダイス１を始め、その他に、コンテナ１１、ステム１２等を具備するものである。
【００３１】
この押出加工装置１０において製造される半中空形材８は図８に示すように、リップ溝型（リップチャンネル状）に形成されるとともに、非線対称形状の断面略五角形で、かつトング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００３２】
この半中空形材８の材質は、金属であり、本実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）である。
【００３３】
この半中空形材８は、その内側に設けられ、かつ長さ方向（押出方向Ｅ）に延びるトング部（ボイド部）８２と、外周壁に設けられ、かつ長さ方向に延びるスリット状のトング開口部（周壁開口部）８３とを備え、トング開口部８３を介してトング部８２が外部に開放されている。
【００３４】
図１〜７に示すように、本実施形態の押出ダイス１は、押出方向Ｅに対し下流側に配置されるダイス本体２と、上流側に配置されるホールプレート５とを別体に備えている。なお後に詳述するように、ホールプレート５は、ベアリング部を備えず、ダイス（雄型）として機能するものではないが、便宜上、ダイス本体２を雌型、ホールプレート５を雄型と称する場合もある。
【００３５】
押出ダイス１のダイス本体２は、その中央部に半中空形材８を成形する成形孔３が押出方向Ｅに貫通して設けられている。成形孔３の断面形状は、製造される半中空形材８の断面形状に対応した形状である略Ｃ字状で、かつ非線対称形状の略五角形状に形成されている。
【００３６】
なお本実施形態において、ダイス本体２は、成形孔３を構成する内周側ベアリング部３１および外周側ベアリング部３２等の全てのベアリング部がダイス本体２に設定されるものであり、ソリッドダイスとして捉えることもできる。
【００３７】
ダイス本体２の成形孔３の径方向内側には、半中空形材８のトング部８２を成形するトング部成形部２２が配置されるとともに、このトング部成形部２２が、半中空形材８のトング開口部８３を成形するトング開口部成形部２３にてダイス本体２の外周部２１と一体に繋がっている。従って、トング部成形部２２は、ダイス本体外周部２１にトング開口部成形部２３としての片持ち支持部を介して片持ち状に支持されている。なおトング開口部成形部２３は、トング部成形部２２の基端くびれ部として捉えることもできる。
【００３８】
トング部成形部２２の上流側端面（正面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。このトング部成形部２２の断面形状（正面形状）は、半中空形材８のトング部８２の断面形状に対応して略五角形状に形成されている。
【００３９】
またダイス本体２の上流側端面（正面）における外周縁部には、上流側に突出する嵌合凸縁部２９が周方向に連続して形成されている。
【００４０】
一方、ホールプレート５は、下流側（背面側）の内部にウエルドチャンバ５１を備え、このウエルドチャンバ５１が下流側に開放されている。さらにホールプレート５には、上流側端部がホールプレート５の上流側端面（正面）に開口し、下流側端部が上記ウエルドチャンバ５１に開口するメタルホール５５が形成されている。メタルホール５５は、上流側から押出方向に沿って見た正面視状態での形状（断面形状）が、略１／６円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向にほぼ等間隔おきに６つ形成されている。
【００４１】
後に詳述するが、各メタルホール５５は、正面視形状（断面形状）が、それぞれ異なるものの、正面視状態での面積（断面積）は互いにほぼ等しく形成されている。
【００４２】
なお言うまでもなく、本発明において、メタルホール５５の設置数は、６つに限定されるものではなく、メタルホール５５は、２つ以上であればいくつ形成しても良い。
【００４３】
６つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されている。各ブリッジ５３は、正面視状態において、径方向外側（放射方向）に延びるように配置されており、隣合うメタルホール５５，５５がブリッジ５３によってそれぞれ仕切られている。
【００４４】
ホールプレート５における６つのメタルホール５５によって囲まれた部分は、軸心に沿って配置される軸心部５０として構成されている。この軸心部５０における下流側端部には、下流側方向に向けて突出する突出部６１が設けられるとともに、この突出部６１の先端（下流側端部）が、ダミー成形部６として形成されている。このダミー成形部６は、ダイス本体２のトング部成形部２２に位置的に対応しており、トング部成形部２２に対向した状態に配置されるとともに、後に詳述するように、トング部成形部２２に対し略相似形に形成されている。
【００４５】
ここで、このダミー成形部６を備えた本実施形態のホールプレート５と、周知のポートホールダイス（ホローダイス）のホールプレートとを比較した場合、本実施形態のダミー成形部６は、周知のホールプレートにおける雄型ダイス（マンドレル）と同じ位置に配置されるものではあるが、半中空形材８の製品形状を決定するベアリング部（内周側ベアリング部）を有するものではなく、内周ベアリング部としてのトング部成形部２２とは別体に形成されている。つまり、このダミー成形部６は、雄型ダイスの位置に配置されるものの、雄型ダイスとして機能することはないため、雄型ダイスのダミーとして捉えることができる。
【００４６】
なお本実施形態のダミー成形部６は、後に詳述するように、押出加工時において、主として、押出材料８１の流れ（メタルフロー）を制御して、トング部成形部２２への圧力を調整するものであり、流動制御部や圧力制御部と称するようにしても良い。
【００４７】
ダミー成形部６の下流側端面（先端面、背面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。さらにこのダミー成形部６の断面形状（背面形状）は、ダイス本体２のトング部成形部２２の断面形状（正面形状）に対応して略五角形状に形成されている。
【００４８】
さらにこのダミー成形部６は、正面視状態において、トング部成形部２２に対し一回り小さく形成されている。具体的には、正面視または背面視の状態において、トング部成形部２２の上流側端面（正面）の面積に対し、ダミー成形部６の下流側端面（背面）の面積の割合（百分率）、換言すれば、ダミー成形部６の背面によりトング部成形部２２の正面が隠蔽される割合（隠蔽率）が、６０〜９７％に設定するのが良く、より好ましくは７５〜９５％に設定するのが良い。すなわちこのダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率が、小さ過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるトング部成形部２２への押出荷重を十分に軽減させることができず、押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなり、耐久性の低下を来すおそれがある。逆にダミー成形部６による隠蔽率が、大き過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるメタルフローを適切に制御することが困難になり、安定した押出加工を行うことが困難になるおそれがある。
【００４９】
ここで図６に示すように、本実施形態において、トング部成形部２２とトング開口部成形部２３との境界線は、成形孔３の内周側ベアリング部３１の両端部を結ぶ仮想の直線Ｌによって構成されている。従ってこの仮想の直線Ｌと、内周側ベアリング部３１とによって、トング部成形部２２の輪郭線（外周形状）Ｌ２が特定されるとともに、その輪郭線Ｌ２によって囲まれる領域がトング部成形部２２の領域となり、この領域の面積がトング部成形部２２の正面の面積と等しくなる。
【００５０】
さらに図６に示すように、トング長さ（仮想直線Ｌの長さ）を「Ｗ」、トング部成形部２２の正面面積を「Ｓｔ」としたとき、トング比Ｔは、（トング部成形部正面面積Ｓｔ）／（トング長さＷ）で求められる。そして本発明は、トング比Ｔが４以上（Ｔ≧４）の高トング比の押出ダイスに好適に採用することができる。
【００５１】
また図９に示すように、本実施形態において、ダミー成形部６における背面の輪郭線Ｌ１と、トング部成形部２２における正面の輪郭線Ｌ２との間隔は、全周にわたって一定の距離に設定されて、ダミー成形部６の背面形状（外周形状）は、トング部成形部２２の正面形状（外周形状）に対し略相似形に形成されている。具体的には、正面視状態において、ダミー成形部６の輪郭線Ｌ１は、トング部成形部２２の輪郭線（成形孔３の内周側ベアリング部３１）Ｌ２を基点列としたとき、その基点列の各基点を中心とする各等距離円の集合体における内側の輪郭線によって構成される形状となる。つまりダミー成形部６の輪郭線Ｌ１は、トング部成形部２２の輪郭線Ｌ２を基線とし、かつその基線よりも内側に配置される等距離線によって構成されている。これにより、ダミー成形部６の背面形状（断面形状）が、トング部成形部２２の正面形状（断面形状）に対し、一回り小さい略相似形に形成される。
【００５２】
さらにダミー成形部６の背面（下流側端面）と、トング部成形部２２の正面（上流側端面）とは略平行に配置されている。
【００５３】
またホールプレート５の下流側端面（背面）における外周縁部には、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９に対応して、嵌合凹段部５９が周方向に連続して形成されている。
【００５４】
そしてこの構成のホールプレート５の嵌合凹段部５９内に、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９が嵌合されるようにして、ダイス本体２とホールプレート５とが組み合わされて、本実施形態の押出ダイス１が製作される。
【００５５】
図３に示すように、こうして組み立てられた本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６の背面と、トング部成形部２２の正面との間には隙間２０が形成されている。この隙間２０の幅寸法Ｓ２の下限値は、０．１ｍｍに設定するのが好ましく、隙間２０の幅寸法Ｓ２の上限値は、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１と同等に設定するのがより好ましい。つまり０．１ｍｍ≦「Ｓ２」≦「Ｓ１」の関係が成立するように構成するのが良い。なお言うまでもなく、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１は、半中空形材８の厚み（肉厚）寸法と等しくなる。
【００５６】
ここで、隙間２０の幅寸法Ｓ２が小さ過ぎる場合には、押出加工時にホールプレート５に加わる押出荷重によって、ホールプレート５が撓んだ際に、ホールプレート５のダミー成形部６が、ダイス本体２のトング部成形部２２に圧接し、トング部成形部２２に大きな荷重が加わって、その荷重によってトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。逆に幅寸法Ｓ２が大き過ぎる場合、つまり幅寸法Ｓ２が成形孔３の幅寸法Ｓ１を超える場合には、ビレットによって構成される押出材料（メタル）８１が、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入し易くなる。この隙間２０に押出材料８１が浸入して押出材料８１をかみ込んでしまうと、押出荷重によってホールプレート５が撓んだ際に、ダミー成形部６が押出材料８１を介してトング部成形部２２を押圧し、トング部成形部２２が撓んでトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。
【００５７】
また本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、ボルトやねじ等で機械的に連結固定されることはなく、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、非連結状態ないし非固定状態、つまり互いに連係されることのないフリーな状態となっている。
【００５８】
以上のように構成された本実施形態の押出ダイス１は、図１に示すように、押出加工装置１０におけるコンテナ１１の下流側にダイスホルダー（図示省略）を介して保持されている。
【００５９】
そしてこの押出加工装置１０を用いた押出加工（半中空形材の製造方法）は、周知の押出加工方法と同様である。すなわち押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された押出材料（成形材料）８１としてのアルミニウムビレットをステム１２でダミーブロック１３を介して押出方向Ｅに押し込む。これにより押出材料８１が、ホールプレート５のメタルホール５５から流入してウエルドチャンバ５１に至り、さらにウエルドチャンバ５１から成形孔３を通って成形加工される。これにより成形孔３に対応した形状の図８に示す半中空形材８が製造される。
【００６０】
なお本実施形態の押出ダイス１では、ダミー成形部６とトング部成形部２２との間に隙間２２があり、さらにダミー成形部６はトング部成形部２２に対して非固定状態となっているため、押出加工時にダミー成形部６にかかる押出荷重は、トング部成形部２２で支持されず、ブリッジ５３のみで支持されることになる。
【００６１】
本実施形態の押出加工装置１０によれば、ダイス本体２におけるトング部成形部２２の上流側にダミー成形部６を配置しているため、押出加工時に、押出材料８１がダミー成形部６の外周側を流動することにより、押出材料８１がトング部成形部２２の中心部（主要部）に圧接することがことがなく、トング部成形部２２に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００６２】
また本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し離間させているため、押出荷重によってホールプレート５に撓みが発生して、ダミー成形部６が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部６がトング部成形部２２に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部２２に多大な荷重が加わることがなく、この点からも、トング開口部成形部２３の破損を確実に防止でき、耐久性を一層向上させることができる。
【００６３】
その上さらに、本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し非固定状態としているため、ホールプレート５の撓みによりダミー成形部６が変位したとしても、その変位に追従してトング部成形部２２が変位するようなことがなく、ダミー成形部６の変位による悪影響がトング部成形部２２に及ぶようなことがない。従ってトング開口部成形部２３の破損をより確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６４】
なお本実施形態においては、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を、成形孔３の幅寸法Ｓ１よりも狭く設定しているため、押出材料８１は優先して成形孔３を通過するようになり、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入するのを確実に防止することができる。このため、押出材料８１の隙間２０への浸入による不具合、例えば隙間２０に押出材料８１がかみ込むことによって、ホールプレート５の撓みによる悪影響がトング部成形部２２に及ぶのを確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態においては、内周側ベアリング部３１や外周側ベアリング部３２等、製品形状を決定するベアリング部をダイス本体２側にのみ形成しているため、一般的なホローダイスのように、内周側ベアリング部と外周側ベアリング部とが、雄型（ホールプレート）と雌型（ポートプレート）とに分散して形成されるものと比較して、寸法精度に優れた半中空形材８を製造することができる。
【００６６】
すなわち、ベアリング部が雄型および雌型に分散して形成されていると、各ベアリング部の寸法精度や形状の維持・管理、例えば内周側および外周側ベアリング部間の位置関係の調整（ベアリング幅の調整）等が面倒となり、高い寸法精度を維持できず、高品質の半中空形材を製造することが困難になるおそれがある。
【００６７】
これに対し、本実施形態においては、ベアリング部３１，３２をダイス本体２側に集約させているため、ベアリング部３１，３２間の位置調整等の各ベアリング部３１，３２の寸法精度や形状の維持・管理を精度良く簡単に行うことができ、高い寸法精度を維持できて、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００６８】
また本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状をトング部成形部２２の外周形状よりも一回り小さく形成しているため、ダミー成形部６の外周面近傍を流動する押出材料８１は、トング部成形部２２の外周部に圧接しその外周部にガイドされて、径方向外側（外径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。その一方、ウエルドチャンバ５１の周壁面近傍を流動する押出材料８１は、ダイス本体２の外周部２１に圧接しその外周部２１にガイドされて、径方向内側（内径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。このように押出材料８１が、内径方向および外径方向の両側から成形孔３に流入されるという所望の理想的な押出材料８１の流れ（メタルフロー）を形成することができ、安定した押出加工をスムーズに行えて、高品質の半中空形材製品をより一層確実に製造することができる。
【００６９】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６は、トング部成形部２２に対し相似形に形成しているため、周方向全域において、押出材料８１が径方向内側から外側へとスムーズに流動して、バランス良く成形孔３に流入する。従って、上記理想的なメタルフローをより確実に実現させることができ、より一層高品質の半中空形材製品をより確実に製造することができる。その上さらに、トング部成形部２２に作用する押出荷重は、トング部成形部２２の外周部全域にわたって均等に分散して作用するため、押出荷重が局部的に集中するのを防止できる。このため、トング開口部成形部２３への負担がさらに軽減され、なお一層耐久性を向上させることができる。
【００７０】
図１０はこの発明の変形例である押出ダイスにおけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【００７１】
同図に示すように、この変形例の押出ダイス１においては、メタルホール５５の正面視状態での形状（断面形状）が、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向にほぼ等間隔おきに４つ形成されている。さらに正面視状態において、トング部成形部２２が矩形状（正方形状）に形成されている。そして正面視状態において、ダミー成形部６の輪郭線が、矩形状のトング部成形部２２の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることによって、ダミー成形部がトング部成形部２２に対し、一回り小さい略相似形に形成されている。
【００７２】
この変形例の押出ダイス１において、他の構成は、上記実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して、重複説明は省略する。
【００７３】
この変形例の押出ダイスにおいても、上記と同様に、同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
なお本発明は、上記実施形態や変形例に示したものであることに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【００７５】
また上記実施形態では、押出材料（半中空形材）の材質として、アルミニウムを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明は、アルミニウム以外の金属を用いることもできる。
【００７６】
さらに本発明においては、ホールプレート５のメタルホール５５の数や形状は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【００７７】
また本発明においては、成形孔の形状（形材製品の断面形状）も上記実施形態等のものに限られず、線対称形状でない非線対称形状のものであれば、どのような形状なものにも適用することができる。
【００７８】
特に本発明は、３つ以上のコーナー部を有する略多角形状の成形孔を備えた押出ダイスに好適に適用することができる。さらに本発明を、コーナー部を有する成形孔を備えた押出ダイスに適用する場合には、上記実施形態のように、成形孔の各コーナー部に対応するようにブリッジを配置するのが良い。
【００７９】
また上記実施形態では、正面視状態で、各メタルホール５５の内側縁部５５ａの位置を、成形孔３の外周縁部３２に対し外側に配置するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、各メタルホールの内側縁部の位置を、成形孔の外周縁部に対し一致させるようにしても良い。言うまでもなくこの場合、メタルホールの内側縁部から成形孔の外周縁部までの最短距離は「０」となる。
【００８０】
また上記実施形態では、ダミー成形部６とトング部成形部２２とを離間させた状態に配置しているが、それだけに限られず、本発明においては、ダミー成形部６の下流側端面と、トング部成形部２２の上流側端面とを接触させた状態に配置しても良い。
【００８１】
また上記実施形態においては、ダイス本体１側に、ベアリング部３１，３２が設けられたソリッドダイス型の押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ホールプレートに雄型ダイス（内周側ベアリング部）が設けられ、ダイス本体（ポートプレート）に雌型ダイス（外周側ベアリング部）が設けられるセミホロー型の押出ダイスにも適用することができる。
【００８２】
また上記実施形態では、ウエルドチャンバ５１がホールプレート５に設けられた押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ウエルドチャンバをダイス本体側に形成していも良いし、ホールプレートおよびダイス本体の双方に跨がるように形成しても良い。要はウエルドチャンバは、ホールプレートおよびダイス本体の少なくともいずれか一方に設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる押出ダイス等に適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：押出ダイス
１０：押出加工装置
２：ダイス本体
２２：トング部成形部
２３：トング開口部成形部
３：成形孔
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５５：メタルホール
６：ダミー成形部
８：半中空形材
８１：押出材料
８２：トング部
８３：トング開口部
Ｌ１：ダミー成形部の輪郭線
Ｌ２：トング部成形部の輪郭線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる半中空形材製造用押出ダイスおよびその関連技術に関する。
【０００２】
なお本明細書において、上流および下流とは、それぞれ押出方向に対し上流および下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
周壁に長さ方向に沿ってスリット状のトング開口部（周壁開口部）を有する断面略Ｃ字状の半中空形材を押出加工により製造するには、ソリッドダイスを用いる方法や、ホローダイスを用いる方法が周知である。
【０００４】
特許文献１に示すように、ソリッドダイスは、その中央部に半中空形材を成形する成形孔（ベアリング孔）が設けられている。この成形孔の内側には半中空形材の空所であるトング部を成形するトング部成形部が配置されるとともに、このトング部成形部が、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部（片持ち支持部）にてダイス外周部に一体に繋がっている。
【０００５】
また特許文献２に示すように、ホローダイスは、雌型としてのポートプレートと、雄型としてのホールプレートとの組合せからなり、両プレートのベアリング部間の隙間によって環状の成形孔が形成されるとともに、その成形孔の一部を閉塞する態様に、開口成形用の架橋片が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７６５３６号
【特許文献２】特開昭６３−１６８０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示すソリッドダイスを用いて、半中空形材を製造するに際して、半中空形材のトング比が大きいような場合には、トング部成形部の片持ち支持力（トング開口部成形部の強度）が弱くなるため、押出加工中に、トング部成形部に作用する押出荷重によって、トング開口部成形部において破損を起こす可能性が高くなり、十分な耐久性を得ることが困難である、という課題があった。
【０００８】
また特許文献２に示すホローダイスを用いて、半中空形材を製造する場合には、形材製品の形状を決定するベアリング部が、雌型および雄型にそれぞれ別々に設けられるため、ベアリング部同士の位置調整等が困難であり、寸法精度の高い高品質の半中空形材を製造することが困難である、という課題があった。
【０００９】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な耐久性を備え、高品質の半中空形材を製造することができる半中空形材製造用押出ダイスおよびその関連技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。
【００１１】
［１］ダイス本体と、前記ダイス本体の押出方向上流側に設けられるホールプレートとを備え、前記ダイス本体は、半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部とを有し、前記ホールプレートは、その上流側から前記押出孔上流側のウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通するメタルホールを有する半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内において、前記ホールプレートに、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられるとともに、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が前記トング部成形部の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１２】
［２］前記ダミー成形部と前記トング部成形部との間に隙間が設けられる前項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている前項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１４】
［４］正面視状態において、前記ダミー成形部によって前記トング部成形部の上流側端面が６０〜９７％隠蔽される前項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１５】
［５］正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される前項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１６】
［６］前記ホールプレートにおける前記メタルホールは、周方向に間隔をおいて複数設けられるとともに、前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる前項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１７】
［７］押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、前項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【００１８】
［８］前項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
発明［１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、トング部成形部の上流側にダミー成形部が設けられるため、押出加工時に、押出材料がダミー成形部の外周側を流動することにより、押出材料がトング部成形部の主要部に圧接せず、トング部成形部に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００２０】
しかも、本発明においては、ダミー成形部がトング部成形部に対し一回り小さい相似形に形成されているため、ダミー成形部の外周面近傍を流動する押出材料は、ダミー成形部の外周面からトング部成形部の外周部にかけてスムーズに流動して、成形孔にバランス良く流入される。このため、安定した押出加工を確実に行うことができ、高品質の形材製品を確実に製造することができる。
【００２１】
また本発明によれば、製品形状を決定するベアリング部がダイス本体側に集約させて形成しているため、内周側および外周側ベアリング部間の位置調整等、各ベアリング部の寸法精度や形状の管理を精度良く簡単に行うことができ、高品質の半中空形材を簡単かつ確 実に製造することができる。
【００２２】
発明［２］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部とトング部成形部との間に隙間を形成しているため、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部がトング部成形部に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部に多大な荷重が加わることがなく、トング開口部成形部の破損を確実に防止でき、耐久性をより一層向上させることができる。
【００２３】
発明［３］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、押出荷重によってホールプレートに撓みが発生して、ダミー成形部が変位したとしても、その変位による悪影響がトング部成形部に及ぶようなことがなく、耐久性をより一層向上させることができる。
【００２４】
発明［４］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、所望のメタルフローを形成することができ、安定した押出加工を行えて、高品質の半中空形材をより確実に製造することができる。
【００２５】
発明［５］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、非線対称の断面を有し、かつねじれ等の不具合のない高品質の半中空形材を確実に製造することができる。
【００２６】
発明［６］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、適切な位置にダミー成形部を確実に形成できて、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２７】
発明［７］の半中空形材の製造装置によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
発明［８］の半中空形材の製造方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１はこの発明の実施形態である押出ダイスが適用された押出加工装置を示す断面図である。
【図２】図２は実施形態の押出ダイスを示す断面図である。
【図３】図３は実施形態の押出ダイスにおけるダミー成形部周辺を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は実施形態の押出ダイスを分解して示す斜視図である。
【図５】図５は実施形態の押出ダイスを上流側から見た正面図である。
【図６】図６は実施形態の押出ダイスに適用されたダイス本体を上流側から見た正面図である。
【図７】図７は実施形態の押出ダイスに適用されたホールプレートを下流側から見た背面図である。
【図８】図８は実施形態の押出加工装置によって製造された半中空形材を示す断面図である。
【図９】図９は実施形態の押出加工装置におけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【図１０】図１０はこの発明の変形例である押出ダイスにおけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１はこの発明の実施形態である押出ダイス１が適用された押出加工装置１０を示す断面図である。同図に示すように、この押出加工装置（半中空形材の製造装置）１０は、直接押出加工方式のものであり、本実施形態の押出ダイス１を始め、その他に、コンテナ１１、ステム１２等を具備するものである。
【００３１】
この押出加工装置１０において製造される半中空形材８は図８に示すように、リップ溝型（リップチャンネル状）に形成されるとともに、非線対称形状の断面略五角形で、かつトング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００３２】
この半中空形材８の材質は、金属であり、本実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）である。
【００３３】
この半中空形材８は、その内側に設けられ、かつ長さ方向（押出方向Ｅ）に延びるトング部（ボイド部）８２と、外周壁に設けられ、かつ長さ方向に延びるスリット状のトング開口部（周壁開口部）８３とを備え、トング開口部８３を介してトング部８２が外部に開放されている。
【００３４】
図１〜７に示すように、本実施形態の押出ダイス１は、押出方向Ｅに対し下流側に配置されるダイス本体２と、上流側に配置されるホールプレート５とを別体に備えている。なお後に詳述するように、ホールプレート５は、ベアリング部を備えず、ダイス（雄型）として機能するものではないが、便宜上、ダイス本体２を雌型、ホールプレート５を雄型と称する場合もある。
【００３５】
押出ダイス１のダイス本体２は、その中央部に半中空形材８を成形する成形孔３が押出方向Ｅに貫通して設けられている。成形孔３の断面形状は、製造される半中空形材８の断面形状に対応した形状である略Ｃ字状で、かつ非線対称形状の略五角形状に形成されている。
【００３６】
なお本実施形態において、ダイス本体２は、成形孔３を構成する内周側ベアリング部３１および外周側ベアリング部３２等の全てのベアリング部がダイス本体２に設定されるものであり、ソリッドダイスとして捉えることもできる。
【００３７】
ダイス本体２の成形孔３の径方向内側には、半中空形材８のトング部８２を成形するトング部成形部２２が配置されるとともに、このトング部成形部２２が、半中空形材８のトング開口部８３を成形するトング開口部成形部２３にてダイス本体２の外周部２１と一体に繋がっている。従って、トング部成形部２２は、ダイス本体外周部２１にトング開口部成形部２３としての片持ち支持部を介して片持ち状に支持されている。なおトング開口部成形部２３は、トング部成形部２２の基端くびれ部として捉えることもできる。
【００３８】
トング部成形部２２の上流側端面（正面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。このトング部成形部２２の断面形状（正面形状）は、半中空形材８のトング部８２の断面形状に対応して略五角形状に形成されている。
【００３９】
またダイス本体２の上流側端面（正面）における外周縁部には、上流側に突出する嵌合凸縁部２９が周方向に連続して形成されている。
【００４０】
一方、ホールプレート５は、下流側（背面側）の内部にウエルドチャンバ５１を備え、このウエルドチャンバ５１が下流側に開放されている。さらにホールプレート５には、上流側端部がホールプレート５の上流側端面（正面）に開口し、下流側端部が上記ウエルドチャンバ５１に開口するメタルホール５５が形成されている。メタルホール５５は、上流側から押出方向に沿って見た正面視状態での形状（断面形状）が、略１／６円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向にほぼ等間隔おきに６つ形成されている。
【００４１】
後に詳述するが、各メタルホール５５は、正面視形状（断面形状）が、それぞれ異なるものの、正面視状態での面積（断面積）は互いにほぼ等しく形成されている。
【００４２】
なお言うまでもなく、本発明において、メタルホール５５の設置数は、６つに限定されるものではなく、メタルホール５５は、２つ以上であればいくつ形成しても良い。
【００４３】
６つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されている。各ブリッジ５３は、正面視状態において、径方向外側（放射方向）に延びるように配置されており、隣合うメタルホール５５，５５がブリッジ５３によってそれぞれ仕切られている。
【００４４】
ホールプレート５における６つのメタルホール５５によって囲まれた部分は、軸心に沿って配置される軸心部５０として構成されている。この軸心部５０における下流側端部には、下流側方向に向けて突出する突出部６１が設けられるとともに、この突出部６１の先端（下流側端部）が、ダミー成形部６として形成されている。このダミー成形部６は、ダイス本体２のトング部成形部２２に位置的に対応しており、トング部成形部２２に対向した状態に配置されるとともに、後に詳述するように、トング部成形部２２に対し略相似形に形成されている。
【００４５】
ここで、このダミー成形部６を備えた本実施形態のホールプレート５と、周知のポートホールダイス（ホローダイス）のホールプレートとを比較した場合、本実施形態のダミー成形部６は、周知のホールプレートにおける雄型ダイス（マンドレル）と同じ位置に配置されるものではあるが、半中空形材８の製品形状を決定するベアリング部（内周側ベアリング部）を有するものではなく、内周ベアリング部としてのトング部成形部２２とは別体に形成されている。つまり、このダミー成形部６は、雄型ダイスの位置に配置されるものの、雄型ダイスとして機能することはないため、雄型ダイスのダミーとして捉えることができる。
【００４６】
なお本実施形態のダミー成形部６は、後に詳述するように、押出加工時において、主として、押出材料８１の流れ（メタルフロー）を制御して、トング部成形部２２への圧力を調整するものであり、流動制御部や圧力制御部と称するようにしても良い。
【００４７】
ダミー成形部６の下流側端面（先端面、背面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。さらにこのダミー成形部６の断面形状（背面形状）は、ダイス本体２のトング部成形部２２の断面形状（正面形状）に対応して略五角形状に形成されている。
【００４８】
さらにこのダミー成形部６は、正面視状態において、トング部成形部２２に対し一回り小さく形成されている。具体的には、正面視または背面視の状態において、トング部成形部２２の上流側端面（正面）の面積に対し、ダミー成形部６の下流側端面（背面）の面積の割合（百分率）、換言すれば、ダミー成形部６の背面によりトング部成形部２２の正面が隠蔽される割合（隠蔽率）が、６０〜９７％に設定するのが良く、より好ましくは７５〜９５％に設定するのが良い。すなわちこのダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率が、小さ過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるトング部成形部２２への押出荷重を十分に軽減させることができず、押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなり、耐久性の低下を来すおそれがある。逆にダミー成形部６による隠蔽率が、大き過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるメタルフローを適切に制御することが困難になり、安定した押出加工を行うことが困難になるおそれがある。
【００４９】
ここで図６に示すように、本実施形態において、トング部成形部２２とトング開口部成形部２３との境界線は、成形孔３の内周側ベアリング部３１の両端部を結ぶ仮想の直線Ｌによって構成されている。従ってこの仮想の直線Ｌと、内周側ベアリング部３１とによって、トング部成形部２２の輪郭線（外周形状）Ｌ２が特定されるとともに、その輪郭線Ｌ２によって囲まれる領域がトング部成形部２２の領域となり、この領域の面積がトング部成形部２２の正面の面積と等しくなる。
【００５０】
さらに図６に示すように、トング長さ（仮想直線Ｌの長さ）を「Ｗ」、トング部成形部２２の正面面積を「Ｓｔ」としたとき、トング比Ｔは、（トング部成形部正面面積Ｓｔ）／（トング長さＷ）で求められる。そして本発明は、トング比Ｔが４以上（Ｔ≧４）の高トング比の押出ダイスに好適に採用することができる。
【００５１】
また図９に示すように、本実施形態において、ダミー成形部６における背面の輪郭線Ｌ１と、トング部成形部２２における正面の輪郭線Ｌ２との間隔は、全周にわたって一定の距離に設定されて、ダミー成形部６の背面形状（外周形状）は、トング部成形部２２の正面形状（外周形状）に対し略相似形に形成されている。具体的には、正面視状態において、ダミー成形部６の輪郭線Ｌ１は、トング部成形部２２の輪郭線（成形孔３の内周側ベアリング部３１）Ｌ２を基点列としたとき、その基点列の各基点を中心とする各等距離円の集合体における内側の輪郭線によって構成される形状となる。つまりダミー成形部６の輪郭線Ｌ１は、トング部成形部２２の輪郭線Ｌ２を基線とし、かつその基線よりも内側に配置される等距離線によって構成されている。これにより、ダミー成形部６の背面形状（断面形状）が、トング部成形部２２の正面形状（断面形状）に対し、一回り小さい略相似形に形成される。
【００５２】
さらにダミー成形部６の背面（下流側端面）と、トング部成形部２２の正面（上流側端面）とは略平行に配置されている。
【００５３】
またホールプレート５の下流側端面（背面）における外周縁部には、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９に対応して、嵌合凹段部５９が周方向に連続して形成されている。
【００５４】
そしてこの構成のホールプレート５の嵌合凹段部５９内に、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９が嵌合されるようにして、ダイス本体２とホールプレート５とが組み合わされて、本実施形態の押出ダイス１が製作される。
【００５５】
図３に示すように、こうして組み立てられた本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６の背面と、トング部成形部２２の正面との間には隙間２０が形成されている。この隙間２０の幅寸法Ｓ２の下限値は、０．１ｍｍに設定するのが好ましく、隙間２０の幅寸法Ｓ２の上限値は、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１と同等に設定するのがより好ましい。つまり０．１ｍｍ≦「Ｓ２」≦「Ｓ１」の関係が成立するように構成するのが良い。なお言うまでもなく、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１は、半中空形材８の厚み（肉厚）寸法と等しくなる。
【００５６】
ここで、隙間２０の幅寸法Ｓ２が小さ過ぎる場合には、押出加工時にホールプレート５に加わる押出荷重によって、ホールプレート５が撓んだ際に、ホールプレート５のダミー成形部６が、ダイス本体２のトング部成形部２２に圧接し、トング部成形部２２に大きな荷重が加わって、その荷重によってトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。逆に幅寸法Ｓ２が大き過ぎる場合、つまり幅寸法Ｓ２が成形孔３の幅寸法Ｓ１を超える場合には、ビレットによって構成される押出材料（メタル）８１が、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入し易くなる。この隙間２０に押出材料８１が浸入して押出材料８１をかみ込んでしまうと、押出荷重によってホールプレート５が撓んだ際に、ダミー成形部６が押出材料８１を介してトング部成形部２２を押圧し、トング部成形部２２が撓んでトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。
【００５７】
また本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、ボルトやねじ等で機械的に連結固定されることはなく、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、非連結状態ないし非固定状態、つまり互いに連係されることのないフリーな状態となっている。
【００５８】
以上のように構成された本実施形態の押出ダイス１は、図１に示すように、押出加工装置１０におけるコンテナ１１の下流側にダイスホルダー（図示省略）を介して保持されている。
【００５９】
そしてこの押出加工装置１０を用いた押出加工（半中空形材の製造方法）は、周知の押出加工方法と同様である。すなわち押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された押出材料（成形材料）８１としてのアルミニウムビレットをステム１２でダミーブロック１３を介して押出方向Ｅに押し込む。これにより押出材料８１が、ホールプレート５のメタルホール５５から流入してウエルドチャンバ５１に至り、さらにウエルドチャンバ５１から成形孔３を通って成形加工される。これにより成形孔３に対応した形状の図８に示す半中空形材８が製造される。
【００６０】
なお本実施形態の押出ダイス１では、ダミー成形部６とトング部成形部２２との間に隙間２２があり、さらにダミー成形部６はトング部成形部２２に対して非固定状態となっているため、押出加工時にダミー成形部６にかかる押出荷重は、トング部成形部２２で支持されず、ブリッジ５３のみで支持されることになる。
【００６１】
本実施形態の押出加工装置１０によれば、ダイス本体２におけるトング部成形部２２の上流側にダミー成形部６を配置しているため、押出加工時に、押出材料８１がダミー成形部６の外周側を流動することにより、押出材料８１がトング部成形部２２の中心部（主要部）に圧接することがことがなく、トング部成形部２２に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００６２】
また本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し離間させているため、押出荷重によってホールプレート５に撓みが発生して、ダミー成形部６が下流側に押し込まれたとしても、ダミー成形部６がトング部成形部２２に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部２２に多大な荷重が加わることがなく、この点からも、トング開口部成形部２３の破損を確実に防止でき、耐久性を一層向上させることができる。
【００６３】
その上さらに、本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し非固定状態としているため、ホールプレート５の撓みによりダミー成形部６が変位したとしても、その変位に追従してトング部成形部２２が変位するようなことがなく、ダミー成形部６の変位による悪影響がトング部成形部２２に及ぶようなことがない。従ってトング開口部成形部２３の破損をより確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６４】
なお本実施形態においては、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を、成形孔３の幅寸法Ｓ１よりも狭く設定しているため、押出材料８１は優先して成形孔３を通過するようになり、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入するのを確実に防止することができる。このため、押出材料８１の隙間２０への浸入による不具合、例えば隙間２０に押出材料８１がかみ込むことによって、ホールプレート５の撓みによる悪影響がトング部成形部２２に及ぶのを確実に防止でき、耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態においては、内周側ベアリング部３１や外周側ベアリング部３２等、製品形状を決定するベアリング部をダイス本体２側にのみ形成しているため、一般的なホローダイスのように、内周側ベアリング部と外周側ベアリング部とが、雄型（ホールプレート）と雌型（ポートプレート）とに分散して形成されるものと比較して、寸法精度に優れた半中空形材８を製造することができる。
【００６６】
すなわち、ベアリング部が雄型および雌型に分散して形成されていると、各ベアリング部の寸法精度や形状の維持・管理、例えば内周側および外周側ベアリング部間の位置関係の調整（ベアリング幅の調整）等が面倒となり、高い寸法精度を維持できず、高品質の半中空形材を製造することが困難になるおそれがある。
【００６７】
これに対し、本実施形態においては、ベアリング部３１，３２をダイス本体２側に集約させているため、ベアリング部３１，３２間の位置調整等の各ベアリング部３１，３２の寸法精度や形状の維持・管理を精度良く簡単に行うことができ、高い寸法精度を維持できて、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００６８】
また本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状をトング部成形部２２の外周形状よりも一回り小さく形成しているため、ダミー成形部６の外周面近傍を流動する押出材料８１は、トング部成形部２２の外周部に圧接しその外周部にガイドされて、径方向外側（外径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。その一方、ウエルドチャンバ５１の周壁面近傍を流動する押出材料８１は、ダイス本体２の外周部２１に圧接しその外周部２１にガイドされて、径方向内側（内径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。このように押出材料８１が、内径方向および外径方向の両側から成形孔３に流入されるという所望の理想的な押出材料８１の流れ（メタルフロー）を形成することができ、安定した押出加工をスムーズに行えて、高品質の半中空形材製品をより一層確実に製造することができる。
【００６９】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６は、トング部成形部２２に対し相似形に形成しているため、周方向全域において、押出材料８１が径方向内側から外側へとスムーズに流動して、バランス良く成形孔３に流入する。従って、上記理想的なメタルフローをより確実に実現させることができ、より一層高品質の半中空形材製品をより確実に製造することができる。その上さらに、トング部成形部２２に作用する押出荷重は、トング部成形部２２の外周部全域にわたって均等に分散して作用するため、押出荷重が局部的に集中するのを防止できる。このため、トング開口部成形部２３への負担がさらに軽減され、なお一層耐久性を向上させることができる。
【００７０】
図１０はこの発明の変形例である押出ダイスにおけるダミー成形部およびトング部成形部の関係を説明するための正面図である。
【００７１】
同図に示すように、この変形例の押出ダイス１においては、メタルホール５５の正面視状態での形状（断面形状）が、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向にほぼ等間隔おきに４つ形成されている。さらに正面視状態において、トング部成形部２２が矩形状（正方形状）に形成されている。そして正面視状態において、ダミー成形部６の輪郭線が、矩形状のトング部成形部２２の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることによって、ダミー成形部がトング部成形部２２に対し、一回り小さい略相似形に形成されている。
【００７２】
この変形例の押出ダイス１において、他の構成は、上記実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して、重複説明は省略する。
【００７３】
この変形例の押出ダイスにおいても、上記と同様に、同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
なお本発明は、上記実施形態や変形例に示したものであることに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【００７５】
また上記実施形態では、押出材料（半中空形材）の材質として、アルミニウムを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明は、アルミニウム以外の金属を用いることもできる。
【００７６】
さらに本発明においては、ホールプレート５のメタルホール５５の数や形状は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【００７７】
また本発明においては、成形孔の形状（形材製品の断面形状）も上記実施形態等のものに限られず、線対称形状でない非線対称形状のものであれば、どのような形状なものにも適用することができる。
【００７８】
特に本発明は、３つ以上のコーナー部を有する略多角形状の成形孔を備えた押出ダイスに好適に適用することができる。さらに本発明を、コーナー部を有する成形孔を備えた押出ダイスに適用する場合には、上記実施形態のように、成形孔の各コーナー部に対応するようにブリッジを配置するのが良い。
【００７９】
また上記実施形態では、正面視状態で、各メタルホール５５の内側縁部５５ａの位置を、成形孔３の外周縁部３２に対し外側に配置するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、各メタルホールの内側縁部の位置を、成形孔の外周縁部に対し一致させるようにしても良い。言うまでもなくこの場合、メタルホールの内側縁部から成形孔の外周縁部までの最短距離は「０」となる。
【００８０】
また上記実施形態では、ダミー成形部６とトング部成形部２２とを離間させた状態に配置しているが、それだけに限られず、本発明においては、ダミー成形部６の下流側端面と、トング部成形部２２の上流側端面とを接触させた状態に配置しても良い。
【００８１】
また上記実施形態においては、ダイス本体１側に、ベアリング部３１，３２が設けられたソリッドダイス型の押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ホールプレートに雄型ダイス（内周側ベアリング部）が設けられ、ダイス本体（ポートプレート）に雌型ダイス（外周側ベアリング部）が設けられるセミホロー型の押出ダイスにも適用することができる。
【００８２】
また上記実施形態では、ウエルドチャンバ５１がホールプレート５に設けられた押出ダイスを例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ウエルドチャンバをダイス本体側に形成していも良いし、ホールプレートおよびダイス本体の双方に跨がるように形成しても良い。要はウエルドチャンバは、ホールプレートおよびダイス本体の少なくともいずれか一方に設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
この発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる押出ダイス等に適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：押出ダイス
１０：押出加工装置
２：ダイス本体
２２：トング部成形部
２３：トング開口部成形部
３：成形孔
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５５：メタルホール
６：ダミー成形部
８：半中空形材
８１：押出材料
８２：トング部
８３：トング開口部
Ｌ１：ダミー成形部の輪郭線
Ｌ２：トング部成形部の輪郭線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイス本体と、前記ダイス本体の押出方向上流側に設けられるホールプレートとを備え、前記ダイス本体は、半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部とを有し、前記ホールプレートは、その上流側から前記押出孔上流側のウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通するメタルホールを有する半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内において、前記ホールプレートに、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられるとともに、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が前記トング部成形部の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項２】
前記ダミー成形部と前記トング部成形部との間に隙間が設けられる請求項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている請求項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項４】
正面視状態において、前記ダミー成形部によって前記トング部成形部の上流側端面が６０〜９７％隠蔽される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項５】
正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項６】
前記ホールプレートにおける前記メタルホールは、周方向に間隔をおいて複数設けられるとともに、前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項７】
押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【請求項１】
ダイス本体と、前記ダイス本体の押出方向上流側に設けられるホールプレートとを備え、前記ダイス本体は、半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部とを有し、前記ホールプレートは、その上流側から前記押出孔上流側のウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通するメタルホールを有する半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内において、前記ホールプレートに、前記ダイス本体の前記トング部成形部の上流側に対応して、ダミー成形部が設けられるとともに、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が前記トング部成形部の輪郭線を基線とし、かつその基線よりも内側に配置された等距離線によって構成されることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項２】
前記ダミー成形部と前記トング部成形部との間に隙間が設けられる請求項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている請求項１または２に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項４】
正面視状態において、前記ダミー成形部によって前記トング部成形部の上流側端面が６０〜９７％隠蔽される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項５】
正面視状態において、前記成形孔は非線対称の形状に形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項６】
前記ホールプレートにおける前記メタルホールは、周方向に間隔をおいて複数設けられるとともに、前記ホールプレートにおける前記複数のメタルホールによって囲まれた部分が、軸心部として構成され、
前記軸心部の下流側端部に前記ダミー成形部が設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項７】
押出材料を押出加工して半中空形材を製造する押出ダイスを備えた半中空形材の製造装置であって、
前記押出ダイスが、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスによって構成されることを特徴とする半中空形材の製造装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイスを用いて押出材料を押出加工することにより、半中空形材を製造するようにしたことを特徴とする半中空形材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５１０１１（Ｐ２０１２−５１０１１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６７２６（Ｐ２０１０−１９６７２６）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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