半中空形材製造用押出ダイス
【課題】製品品質を向上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】本発明の押出ダイス１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、ウエルドチャンバ５１と、メタルホール５５と、ブリッジ５３とを有する。正面視状態において、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａから、ブリッジ壁面５４までの距離Ｄａが、成形孔３の他端閉塞部３５ｂから、ブリッジの壁面５４までの距離Ｄｂに対し、ほぼ等しく設定される。
【解決手段】本発明の押出ダイス１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、ウエルドチャンバ５１と、メタルホール５５と、ブリッジ５３とを有する。正面視状態において、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａから、ブリッジ壁面５４までの距離Ｄａが、成形孔３の他端閉塞部３５ｂから、ブリッジの壁面５４までの距離Ｄｂに対し、ほぼ等しく設定される。
【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（ベアリング孔）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。またホールプレートは、成形孔に対応して設けられるウエルドチャンバと、上流側からウエルドチャンバにかけて貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールとを備え、各メタルホールを通過してウエルドチャンバに導入された成形材料が上記成形孔を通過するようになっている。
【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、上記特許文献２に示すように、ホールプレートを有するホローダイス等を用いて、半中空形材を製造する場合、ウエルドチャンバ内での成形材料に流速のバラツキが生じることがあり、例えばウエルドチャンバ内におけるメタルホールに対応する部分の成形材料の流速が、隣合うメタルホール間のブリッジに対応する部分の成形材料の流速よりも速くなることがある。このため、成形孔の上流側端面（正面）から導入される成形材料の流速が、成形孔への導入位置によってバラツキが発生し、成形材料が成形孔の上流側端面の全域において均等な流速で成形材料が導入されないことがある。そうなると場合によっては、形材製品にねじれが発生し、高品質の半中空形材を得ることが困難である、という課題が発生する。
【０００８】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、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】
【０００９】
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。
【００１０】
［１］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、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間に設けられるブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記成形孔の上流側端面における一端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離が、前記成形孔の上流側端面における他端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離に対し、ほぼ等しく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１１】
なお、本発明の押出ダイスは、正面視状態において、前記成形孔の両端閉塞部が共に、前記メタルホールに対応する領域、前記ブリッジに対応する領域、および前記ブリッジ壁面上に対応する領域のうち、いずれかの一つの領域に配置されている。
【００１２】
［２］前記成形孔の一端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄａ」、他端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄｂ」としたとき、Ｄｂ／Ｄａが０．９〜１．１に設定される前項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］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、前記成形孔の一端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離が、前記成形孔の他端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離に対し、ほぼ等しく設定されている前項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］ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられる前項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ウエルドチャンバ内に、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前項５に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１７】
［７］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６に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１８】
［８］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６または７に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１９】
［９］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される前項６〜８のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２０】
［１０］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される前項６〜９のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２１】
［１１］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１〜１０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。
【００２２】
［１２］前項１〜１０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】
【００２３】
発明［１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、成形孔の上流側端面における一端閉塞部側から流入する成形材料と、他端閉塞部側から流入する成形材料との流速がほぼ等しくなるため、成形孔の全域において、均等な流速で成形材料が流入して通過し、形材製品にねじれ等の不具合が発生するのを防止でき、高品質の半中空形材を確実に得ることができる。
【００２４】
発明［２］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２５】
発明［３］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［４］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。
【００２７】
発明［５］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、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。
【００２８】
発明［６］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。
【００２９】
発明［７］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。
【００３０】
発明［８］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。
【００３１】
発明［９］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部がトング部成形部に接触しているため、ダミー成形部およびトング部成形部間に押出材料が浸入するのを確実に防止でき、その浸入による不具合を防止することができる。
【００３２】
発明［１０］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、耐久性を一層向上させることができる。
【００３３】
発明［１１］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。
【００３４】
発明［１２］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】
【００３５】
【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は実施形態の押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１０】図１０は図９の成形孔両端閉塞部周辺を拡大して示す正面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａはこの発明の第１変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂはこの発明の第２変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃはこの発明の第３変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄはこの発明の第４変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本発明の要旨を逸脱する第１参考例としての押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは本発明の要旨を逸脱する第２参考例としての押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
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）の形状を有しており、トング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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の略Ｃ字状に形成されている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで、本実施形態においては、ダイス本体２の成形孔３の上流側端面（上流側端部）におけるトング開口部成形部２３によって閉塞される部分を、成形孔３の上流側端面における両端閉塞部３５ａ，３５ｂとして規定する。換言すれば、ダイス本体２における成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂ間の領域によって、トング開口部成形部２３が形成されるものである。
【００４５】
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、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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の断面形状（正面視形状）は、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向に等間隔おきに４つ形成されている。
【００４８】
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、４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。
【００４９】
４つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されており、隣合うメタルホール５５，５５がブリッジ５３によって仕切られている。
【００５０】
ホールプレート５における４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、背面視状態において矩形状のダミー成形部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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００５４】
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。
【００５５】
もっとも本発明においては、トング部成形部２２の圧力軽減効果のみを重要視する場合には、ダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率を１００％以上に、つまりダミー成形部６の背面形状を、トング部成形部２２の正面形状よりも大きく形成するようにしても良い。さらに隠蔽率を１０５％以上にすれば、圧力軽減効果は、より一層高くなる。
【００５６】
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）が特定されるとともに、その輪郭線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。
【００５７】
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。
【００５８】
また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と、トング部成形部２２における正面の輪郭線との間隔は、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の外周形状は、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）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の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状となっている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
図９，１０に示すように、本実施形態の押出ダイス１において、正面視状態で、成形孔３の上流側端面における両端閉塞部３５ａ，３５ｂは共に、ブリッジ５３に対応する領域（ブリッジ５３に隠蔽される領域）に配置されている。
【００６６】
さらに本実施形態の押出ダイス１では、正面視状態で、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａと、ホールプレート５のメタルホール５５の内周面におけるブリッジ５３の壁面５４との距離を「Ｄａ」とし、他端閉塞部３５ｂと、ブリッジ５３の壁面５４との距離を「Ｄｂ」としたとき、両距離Ｄａ，Ｄｂがほぼ（実質的に）等しくなるように調整されている。
【００６７】
ここで本実施形態において、ブリッジ５３の壁面（以下「ブリッジ壁面」とも言う）５４は、必ずしも、ブリッジ５３の壁面全域で構成されるものではなく、各ブリッジ５３の壁面全域のうち、押出方向（軸心方向）に対し平行に配置される平坦面の部分によって構成されるものである。なお、本発明においては、ブリッジ５３の壁面全域のうち、メタルホール５５内に最も内側に張り出した部分を、ブリッジ壁面として規定することも可能である。
【００６８】
さらにブリッジ壁面５４と、各閉塞部３５ａ，３５ｂとの距離Ｄａ，Ｄｂは、正面視状態において、各閉塞部３５ａ，３５ｂから、ブリッジ壁面５４によって規定される直線（壁面線）またはその壁面線の延長線に垂線を引いたとき、各閉塞部３５ａ，３５ｂから、各垂線のブリッジ壁面５４（壁面線またはその延長線）との交点（足）までの長さである。換言すれば、閉塞部３５ａ，３５ｂからブリッジ壁面５４へ距離Ｄａ，Ｄｂは、正面視状態において、閉塞部３５ａ，３５ｂを通り、かつ対応するブリッジ壁面５４，５４（壁面線）と平行な仮想の直線Ｌａ，Ｌｂと、ブリッジ壁面５４，５４との間の長さ（間隔）である。
【００６９】
さらに本発明においては、Ｄｂ／Ｄａが、０．９〜１．１、より好ましくは０．９３〜１．０７の場合、両距離Ｄａ，Ｄｂはほぼ（実質的に）等しいものとする。
【００７０】
また本発明においては、正面視状態で、一端閉塞部３５ａと、他端閉塞部３５ｂとを共に、メタルホール５５に対応する領域、ブリッジ５３に隠蔽される領域およびブリッジ壁面５４上に一致する領域のうち、いずれかの領域内に配置させる必要がある。すなわち仮に、閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ５３内の領域に位置する場合に、距離Ｄａ，Ｄｂを正数で表し、めたるホール５５内の領域に位置する場合に、距離Ｄａ，Ｄｂを負数で表したとき、距離Ｄａと距離Ｄｂとの正負も一致させる必要がある。従って、本発明においては、距離Ｄａと距離Ｄｂとの絶対値が等しくとも、正負が異なる場合には、距離Ｄａ，Ｄｂは等しいものではなく、不一致となる。
【００７１】
また言うまでもなく、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して、距離Ｄａ，Ｄｂの測定対象となるブリッジ壁面５４とは、全てのブリッジ壁面５４…のうち、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して最も近い位置に配置されるブリッジ壁面５４であり、この最も近いブリッジ壁面５４を、本発明においては、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して、近傍のブリッジ５３の壁面または対応のブリッジ５３の壁面５４と称する。
【００７２】
また本実施形態においては、正面視状態で、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまで距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とがほぼ等しく設定されている。
【００７３】
なお、後述する第３，４変形例から明らかなように、本発明においては、正面視状態で、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまで距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とが必ずしも等しく設定する必要はなく、異なっていても良い。もっとも本発明においては、一端閉塞部３５ａおよび軸心Ｘ間の距離と、他端閉塞部３５ｂおよび軸心Ｘ間の距離とを、本実施形態のように等しく設定するのが、より一層好ましい。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状としているため、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成形孔３に流入させることができ、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。
【００８６】
一方図９，１０に示すように、本実施形態の押出ダイス１によれば、成形孔３の一端閉塞部３５ａとブリッジ壁面５４との距離Ｄａを、他端閉塞部３５ｂとブリッジ壁面５４との距離Ｄｂに対しほぼ等しく設定しているため、押出加工される半中空形材製品にねじれ等の不具合が発生するのを確実に防止でき、形材製品の品質をより一層向上させることができる。
【００８７】
すなわちホールプレート５を備える押出ダイス１においては、ブリッジ壁面５４等のメタルホール５５の内周面に沿って流動する成形材料は、メタルホール５５の中心部を流動する成形材料と比べて流速が遅くなる。このため、ウエルドチャンバ５１内のメタルホール５５に対応する部分では、ブリッジ壁面５４に近づくに従って成形材料の流速は遅くなる。
【００８８】
また、ウエルドチャンバ５１内のブリッジ５３に対応する部分では、成形材料がメタルホール５５から回り込むため、ブリッジ壁面５４に近づくに従って成形材料の流速は速くなる。
【００８９】
つまり、ウエルドチャンバ５１内では、ブリッジ壁面５４からの距離に応じて、成形材料の流速が変化するのが通例である。
【００９０】
ここで仮に図１２Ａに示す押出ダイス１０１のように、成形孔３の一端閉塞部３５ａとブリッジ壁面５４との距離Ｄａが、他端閉塞部３５ｂとブリッジ壁面５４との距離Ｄｂに対し異なる場合には、成形孔３の一端閉塞部３５ａ近傍から流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂ近傍から流入する成形材料との流速が大きく異なってしまう。そうすると成形孔３の一端閉塞部１３５ａ側を通過する押出材料と、他端閉塞部３５ｂ側を通過する押出材料との流速が等しくならず、成形加工される形材製品にねじれが発生し、品質を著しく低下させるおそれがある。
【００９１】
そこで、本実施形態の押出ダイス１では、図９，１０に示すように、成形孔３における両端閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂを等しく設定しているため、成形孔３の一端閉塞部３５ａ近傍から流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂ近傍から流入する成形材料との流速がほぼ等しくなる。このため、成形孔３の一端閉塞部３５ａ側と、他端閉塞部３５ｂ側とで等速で押出材料が通過することにより、正面視の状態で、成形孔３の全域において押出材料が等速で通過する。従って、成形加工される形材製品にねじれ等の不具合が発生せず、品質を一段と向上させることができる。
【００９２】
図１１Ａはこの発明の第１変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。
【００９３】
同図に示すように、この第１変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、ダイス本体１における成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがメタルホール５５内に対応する領域に配置されるとともに、成形孔３における各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００９４】
この第１変形例の押出ダイス１においても、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａから流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂから流入する成形材料との流速が等しくなり、上記実施形態と同様に、ねじれのない高品質の半中空押出形材を製造することができる。
【００９５】
またこれ以外の作用効果についても、上記実施形態と同様に、同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
図１１Ｂはこの発明の第２変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。同図に示すように、この第２変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂが、一つのブリッジ５３に隠蔽される領域に配置され、成形孔３の４つのコーナー部が、４つのメタルホール５５にそれぞれ対応して配置されている。さらに各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００９７】
この第１変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【００９８】
図１１Ｃはこの発明の第３変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔の位置関係を示す正面図である。同図に示すように、この第３変形例の押出ダイス１は、成形孔３が正面視において、左右非対称形状で線対称でない形状（非線対称形状）に形成されており、押出加工される押出形材は、成形孔３の形状に対応する左右非対称形状の異形断面形状に形成されるものである。
【００９９】
この第３変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ５５内の領域に配置されるとともに、各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。さらにこの第２変形例の押出ダイスでは、正面視状態において、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまでの距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とが異なっている（後述の第４変形例においても同様である）。
【０１００】
その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【０１０１】
この第３変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態等と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【０１０２】
特に形材製品として、断面が非線対称のものを製造する場合には、図１２Ｂに示す押出ダイス１０１のように、成形孔３における一端閉塞部３５ａからブリッジ壁面５４までの距離Ｄａと、他端閉塞部３５ｂからブリッジ壁面５４までの距離Ｄｂとが大きく異なるのが通例であり、その構成では、上記したように、形材製品に有害なねじれが発生し易いものとなっている。
【０１０３】
これに対し、この第３変形例の押出ダイス１では、上記実施形態と同様に、正面視において、成形孔３の全域で等速で成形材料が通過し、ねじれのない高品質の半中空押出形材製品を確実に製造することができる。
【０１０４】
図１１Ｄはこの発明の第４変形例である押出ダイスに１おけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。この押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ壁面５４，５４（ブリッジ壁面線）上に配置されており、一端閉塞部３５ａからブリッジ壁面５４までの距離Ｄａと、他端閉塞部３５ｂからブリッジ壁面５４までの距離Ｄｂとが共に実質０ｍｍに設定されている。その他の構成は、上記実施形態等と同様である。
【０１０５】
この第４変形例の押出ダイスにおいても、上記実施形態等と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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】
【０１１３】
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
３５ａ：一端閉塞部
３５ｂ：他端閉塞部
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５３：ブリッジ
５４：ブリッジ壁面
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
Ｄａ，Ｄｂ：閉塞部からブリッジ壁面までの距離
Ｅ：押出方向
Ｘ：軸心
【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（ベアリング孔）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。またホールプレートは、成形孔に対応して設けられるウエルドチャンバと、上流側からウエルドチャンバにかけて貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールとを備え、各メタルホールを通過してウエルドチャンバに導入された成形材料が上記成形孔を通過するようになっている。
【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、上記特許文献２に示すように、ホールプレートを有するホローダイス等を用いて、半中空形材を製造する場合、ウエルドチャンバ内での成形材料に流速のバラツキが生じることがあり、例えばウエルドチャンバ内におけるメタルホールに対応する部分の成形材料の流速が、隣合うメタルホール間のブリッジに対応する部分の成形材料の流速よりも速くなることがある。このため、成形孔の上流側端面（正面）から導入される成形材料の流速が、成形孔への導入位置によってバラツキが発生し、成形材料が成形孔の上流側端面の全域において均等な流速で成形材料が導入されないことがある。そうなると場合によっては、形材製品にねじれが発生し、高品質の半中空形材を得ることが困難である、という課題が発生する。
【０００８】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、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】
【０００９】
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。
【００１０】
［１］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、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間に設けられるブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記成形孔の上流側端面における一端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離が、前記成形孔の上流側端面における他端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離に対し、ほぼ等しく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１１】
なお、本発明の押出ダイスは、正面視状態において、前記成形孔の両端閉塞部が共に、前記メタルホールに対応する領域、前記ブリッジに対応する領域、および前記ブリッジ壁面上に対応する領域のうち、いずれかの一つの領域に配置されている。
【００１２】
［２］前記成形孔の一端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄａ」、他端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄｂ」としたとき、Ｄｂ／Ｄａが０．９〜１．１に設定される前項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］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、前記成形孔の一端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離が、前記成形孔の他端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離に対し、ほぼ等しく設定されている前項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］ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられる前項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ウエルドチャンバ内に、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前項５に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１７】
［７］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６に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１８】
［８］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６または７に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１９】
［９］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される前項６〜８のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２０】
［１０］前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される前項６〜９のいずれか１項に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００２１】
［１１］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１〜１０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。
【００２２】
［１２］前項１〜１０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】
【００２３】
発明［１］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、成形孔の上流側端面における一端閉塞部側から流入する成形材料と、他端閉塞部側から流入する成形材料との流速がほぼ等しくなるため、成形孔の全域において、均等な流速で成形材料が流入して通過し、形材製品にねじれ等の不具合が発生するのを防止でき、高品質の半中空形材を確実に得ることができる。
【００２４】
発明［２］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
【００２５】
発明［３］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［４］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。
【００２７】
発明［５］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、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。
【００２８】
発明［６］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。
【００２９】
発明［７］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。
【００３０】
発明［８］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。
【００３１】
発明［９］の半中空形材製造用押出ダイスによれば、ダミー成形部がトング部成形部に接触しているため、ダミー成形部およびトング部成形部間に押出材料が浸入するのを確実に防止でき、その浸入による不具合を防止することができる。
【００３２】
発明［１０］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、耐久性を一層向上させることができる。
【００３３】
発明［１１］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。
【００３４】
発明［１２］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】
【００３５】
【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は実施形態の押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１０】図１０は図９の成形孔両端閉塞部周辺を拡大して示す正面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａはこの発明の第１変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂはこの発明の第２変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃはこの発明の第３変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄはこの発明の第４変形例である押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本発明の要旨を逸脱する第１参考例としての押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは本発明の要旨を逸脱する第２参考例としての押出ダイスにおけるブリッジおよび成形孔の位置関係を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
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）の形状を有しており、トング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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の略Ｃ字状に形成されている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで、本実施形態においては、ダイス本体２の成形孔３の上流側端面（上流側端部）におけるトング開口部成形部２３によって閉塞される部分を、成形孔３の上流側端面における両端閉塞部３５ａ，３５ｂとして規定する。換言すれば、ダイス本体２における成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂ間の領域によって、トング開口部成形部２３が形成されるものである。
【００４５】
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、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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の断面形状（正面視形状）は、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向に等間隔おきに４つ形成されている。
【００４８】
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、４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。
【００４９】
４つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されており、隣合うメタルホール５５，５５がブリッジ５３によって仕切られている。
【００５０】
ホールプレート５における４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、背面視状態において矩形状のダミー成形部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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００５４】
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。
【００５５】
もっとも本発明においては、トング部成形部２２の圧力軽減効果のみを重要視する場合には、ダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率を１００％以上に、つまりダミー成形部６の背面形状を、トング部成形部２２の正面形状よりも大きく形成するようにしても良い。さらに隠蔽率を１０５％以上にすれば、圧力軽減効果は、より一層高くなる。
【００５６】
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）が特定されるとともに、その輪郭線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。
【００５７】
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。
【００５８】
また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と、トング部成形部２２における正面の輪郭線との間隔は、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の外周形状は、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）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の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状となっている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
図９，１０に示すように、本実施形態の押出ダイス１において、正面視状態で、成形孔３の上流側端面における両端閉塞部３５ａ，３５ｂは共に、ブリッジ５３に対応する領域（ブリッジ５３に隠蔽される領域）に配置されている。
【００６６】
さらに本実施形態の押出ダイス１では、正面視状態で、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａと、ホールプレート５のメタルホール５５の内周面におけるブリッジ５３の壁面５４との距離を「Ｄａ」とし、他端閉塞部３５ｂと、ブリッジ５３の壁面５４との距離を「Ｄｂ」としたとき、両距離Ｄａ，Ｄｂがほぼ（実質的に）等しくなるように調整されている。
【００６７】
ここで本実施形態において、ブリッジ５３の壁面（以下「ブリッジ壁面」とも言う）５４は、必ずしも、ブリッジ５３の壁面全域で構成されるものではなく、各ブリッジ５３の壁面全域のうち、押出方向（軸心方向）に対し平行に配置される平坦面の部分によって構成されるものである。なお、本発明においては、ブリッジ５３の壁面全域のうち、メタルホール５５内に最も内側に張り出した部分を、ブリッジ壁面として規定することも可能である。
【００６８】
さらにブリッジ壁面５４と、各閉塞部３５ａ，３５ｂとの距離Ｄａ，Ｄｂは、正面視状態において、各閉塞部３５ａ，３５ｂから、ブリッジ壁面５４によって規定される直線（壁面線）またはその壁面線の延長線に垂線を引いたとき、各閉塞部３５ａ，３５ｂから、各垂線のブリッジ壁面５４（壁面線またはその延長線）との交点（足）までの長さである。換言すれば、閉塞部３５ａ，３５ｂからブリッジ壁面５４へ距離Ｄａ，Ｄｂは、正面視状態において、閉塞部３５ａ，３５ｂを通り、かつ対応するブリッジ壁面５４，５４（壁面線）と平行な仮想の直線Ｌａ，Ｌｂと、ブリッジ壁面５４，５４との間の長さ（間隔）である。
【００６９】
さらに本発明においては、Ｄｂ／Ｄａが、０．９〜１．１、より好ましくは０．９３〜１．０７の場合、両距離Ｄａ，Ｄｂはほぼ（実質的に）等しいものとする。
【００７０】
また本発明においては、正面視状態で、一端閉塞部３５ａと、他端閉塞部３５ｂとを共に、メタルホール５５に対応する領域、ブリッジ５３に隠蔽される領域およびブリッジ壁面５４上に一致する領域のうち、いずれかの領域内に配置させる必要がある。すなわち仮に、閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ５３内の領域に位置する場合に、距離Ｄａ，Ｄｂを正数で表し、めたるホール５５内の領域に位置する場合に、距離Ｄａ，Ｄｂを負数で表したとき、距離Ｄａと距離Ｄｂとの正負も一致させる必要がある。従って、本発明においては、距離Ｄａと距離Ｄｂとの絶対値が等しくとも、正負が異なる場合には、距離Ｄａ，Ｄｂは等しいものではなく、不一致となる。
【００７１】
また言うまでもなく、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して、距離Ｄａ，Ｄｂの測定対象となるブリッジ壁面５４とは、全てのブリッジ壁面５４…のうち、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して最も近い位置に配置されるブリッジ壁面５４であり、この最も近いブリッジ壁面５４を、本発明においては、各閉塞部３５ａ，３５ｂに対して、近傍のブリッジ５３の壁面または対応のブリッジ５３の壁面５４と称する。
【００７２】
また本実施形態においては、正面視状態で、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまで距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とがほぼ等しく設定されている。
【００７３】
なお、後述する第３，４変形例から明らかなように、本発明においては、正面視状態で、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまで距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とが必ずしも等しく設定する必要はなく、異なっていても良い。もっとも本発明においては、一端閉塞部３５ａおよび軸心Ｘ間の距離と、他端閉塞部３５ｂおよび軸心Ｘ間の距離とを、本実施形態のように等しく設定するのが、より一層好ましい。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状としているため、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成形孔３に流入させることができ、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。
【００８６】
一方図９，１０に示すように、本実施形態の押出ダイス１によれば、成形孔３の一端閉塞部３５ａとブリッジ壁面５４との距離Ｄａを、他端閉塞部３５ｂとブリッジ壁面５４との距離Ｄｂに対しほぼ等しく設定しているため、押出加工される半中空形材製品にねじれ等の不具合が発生するのを確実に防止でき、形材製品の品質をより一層向上させることができる。
【００８７】
すなわちホールプレート５を備える押出ダイス１においては、ブリッジ壁面５４等のメタルホール５５の内周面に沿って流動する成形材料は、メタルホール５５の中心部を流動する成形材料と比べて流速が遅くなる。このため、ウエルドチャンバ５１内のメタルホール５５に対応する部分では、ブリッジ壁面５４に近づくに従って成形材料の流速は遅くなる。
【００８８】
また、ウエルドチャンバ５１内のブリッジ５３に対応する部分では、成形材料がメタルホール５５から回り込むため、ブリッジ壁面５４に近づくに従って成形材料の流速は速くなる。
【００８９】
つまり、ウエルドチャンバ５１内では、ブリッジ壁面５４からの距離に応じて、成形材料の流速が変化するのが通例である。
【００９０】
ここで仮に図１２Ａに示す押出ダイス１０１のように、成形孔３の一端閉塞部３５ａとブリッジ壁面５４との距離Ｄａが、他端閉塞部３５ｂとブリッジ壁面５４との距離Ｄｂに対し異なる場合には、成形孔３の一端閉塞部３５ａ近傍から流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂ近傍から流入する成形材料との流速が大きく異なってしまう。そうすると成形孔３の一端閉塞部１３５ａ側を通過する押出材料と、他端閉塞部３５ｂ側を通過する押出材料との流速が等しくならず、成形加工される形材製品にねじれが発生し、品質を著しく低下させるおそれがある。
【００９１】
そこで、本実施形態の押出ダイス１では、図９，１０に示すように、成形孔３における両端閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂを等しく設定しているため、成形孔３の一端閉塞部３５ａ近傍から流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂ近傍から流入する成形材料との流速がほぼ等しくなる。このため、成形孔３の一端閉塞部３５ａ側と、他端閉塞部３５ｂ側とで等速で押出材料が通過することにより、正面視の状態で、成形孔３の全域において押出材料が等速で通過する。従って、成形加工される形材製品にねじれ等の不具合が発生せず、品質を一段と向上させることができる。
【００９２】
図１１Ａはこの発明の第１変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。
【００９３】
同図に示すように、この第１変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、ダイス本体１における成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがメタルホール５５内に対応する領域に配置されるとともに、成形孔３における各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００９４】
この第１変形例の押出ダイス１においても、成形孔３の上流側端面における一端閉塞部３５ａから流入する成形材料と、他端閉塞部３５ｂから流入する成形材料との流速が等しくなり、上記実施形態と同様に、ねじれのない高品質の半中空押出形材を製造することができる。
【００９５】
またこれ以外の作用効果についても、上記実施形態と同様に、同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
図１１Ｂはこの発明の第２変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。同図に示すように、この第２変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂが、一つのブリッジ５３に隠蔽される領域に配置され、成形孔３の４つのコーナー部が、４つのメタルホール５５にそれぞれ対応して配置されている。さらに各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００９７】
この第１変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【００９８】
図１１Ｃはこの発明の第３変形例である押出ダイス１におけるブリッジ５３および成形孔の位置関係を示す正面図である。同図に示すように、この第３変形例の押出ダイス１は、成形孔３が正面視において、左右非対称形状で線対称でない形状（非線対称形状）に形成されており、押出加工される押出形材は、成形孔３の形状に対応する左右非対称形状の異形断面形状に形成されるものである。
【００９９】
この第３変形例の押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ５５内の領域に配置されるとともに、各閉塞部３５ａ，３５ｂのブリッジ壁面５４，５４に対する距離Ｄａ，Ｄｂが等しく設定されている。さらにこの第２変形例の押出ダイスでは、正面視状態において、成形孔３の一端閉塞部３５ａから軸心（重心）Ｘまでの距離と、他端閉塞部３５ｂから軸心Ｘまでの距離とが異なっている（後述の第４変形例においても同様である）。
【０１００】
その他の構成は、上記実施形態と同様である。
【０１０１】
この第３変形例の押出ダイス１においても、上記実施形態等と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【０１０２】
特に形材製品として、断面が非線対称のものを製造する場合には、図１２Ｂに示す押出ダイス１０１のように、成形孔３における一端閉塞部３５ａからブリッジ壁面５４までの距離Ｄａと、他端閉塞部３５ｂからブリッジ壁面５４までの距離Ｄｂとが大きく異なるのが通例であり、その構成では、上記したように、形材製品に有害なねじれが発生し易いものとなっている。
【０１０３】
これに対し、この第３変形例の押出ダイス１では、上記実施形態と同様に、正面視において、成形孔３の全域で等速で成形材料が通過し、ねじれのない高品質の半中空押出形材製品を確実に製造することができる。
【０１０４】
図１１Ｄはこの発明の第４変形例である押出ダイスに１おけるブリッジ５３および成形孔３の位置関係を示す正面図である。この押出ダイス１においては、正面視状態で、成形孔３の両端閉塞部３５ａ，３５ｂがブリッジ壁面５４，５４（ブリッジ壁面線）上に配置されており、一端閉塞部３５ａからブリッジ壁面５４までの距離Ｄａと、他端閉塞部３５ｂからブリッジ壁面５４までの距離Ｄｂとが共に実質０ｍｍに設定されている。その他の構成は、上記実施形態等と同様である。
【０１０５】
この第４変形例の押出ダイスにおいても、上記実施形態等と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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】
【０１１３】
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
３５ａ：一端閉塞部
３５ｂ：他端閉塞部
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５３：ブリッジ
５４：ブリッジ壁面
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
Ｄａ，Ｄｂ：閉塞部からブリッジ壁面までの距離
Ｅ：押出方向
Ｘ：軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間に設けられるブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記成形孔の上流側端面における一端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離が、前記成形孔の上流側端面における他端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離に対し、ほぼ等しく設定されてい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】
前記成形孔の一端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄａ」、他端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄｂ」としたとき、Ｄｂ／Ｄａが０．９〜１．１に設定される請求項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
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、前記成形孔の一端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離が、前記成形孔の他端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離に対し、ほぼ等しく設定されている請求項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】
ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられる請求項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ウエルドチャンバ内に、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請求項５に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項７】
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６に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項８】
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６または７に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項９】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される請求項６〜８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１０】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される請求項６〜９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１１】
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１〜１０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１２】
請求項１〜１０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】
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、前記成形孔の上流側に設けられるウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し、かつ周方向に間隔をおいて複数設けられるメタルホールと、周方向に隣合うメタルホール間に設けられるブリッジとを備え、前記複数のメタルホールから導入された成形材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記成形孔の上流側端面における一端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離が、前記成形孔の上流側端面における他端閉塞部から、近傍のブリッジの壁面までの距離に対し、ほぼ等しく設定されてい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】
前記成形孔の一端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄａ」、他端閉塞部から近傍のブリッジ壁面までの距離を「Ｄｂ」としたとき、Ｄｂ／Ｄａが０．９〜１．１に設定される請求項１に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
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、前記成形孔の一端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離が、前記成形孔の他端閉塞部から前記ダイス本体の軸心までの距離に対し、ほぼ等しく設定されている請求項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】
ダイス本体と、その上流側に設けられるホールプレートとを別体に備え、
前記成形孔と、前記トング部成形部と、前記トング開口部成形部とが前記ダイス本体に設けられるとともに、
前記ウエルドチャンバと、前記メタルホールと、前記ブリッジとが前記ホールプレートに設けられる請求項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ウエルドチャンバ内に、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請求項５に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項７】
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６に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項８】
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６または７に記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項９】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し接触した状態に配置される請求項６〜８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１０】
前記ダミー成形部が、前記トング部成形部に対し離間した状態に配置される請求項６〜９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１１】
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１〜１０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１２】
請求項１〜１０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１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−５１０１２（Ｐ２０１２−５１０１２Ａ）
【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２０１０−１９６７３４（Ｐ２０１０−１９６７３４）
【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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