JP4449122B2

JP4449122B2 - 押出形材の肉厚制御方法

Info

Publication number: JP4449122B2
Application number: JP30050999A
Authority: JP
Inventors: 淳治渡辺; 將人渡邊; 敦之大山
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: JP2001121208A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、押出成形時に生じるダイスの物理的又は熱的歪みに起因する押出形材の寸法変動を抑制し、形状が安定化した押出形材を製造するための肉厚制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンテナから高温のビレットをダイスに向けて押圧し、ダイスに設けた賦形空間を通過させることによって所定形状の押出形材が製造される。このとき、押出形材の肉厚が押出成形中に変動しやすい。肉厚の変動要因には、ダイス温度分布，押出加工力，コンテナシール力等が挙げられる。たとえば、外気への熱放散によってダイスが押出成形中に降温すると、熱的収縮で賦形空間が狭くなり、押出サイクルの初期に比較して末期の肉厚が減少する。
【０００３】
他方、押出成形中には所定圧力でビレットが押圧されるが、コンテナ内壁とビレット周面との摩擦に依るコンテナシール力は、ビレットの先端部に比較して後端部ほど小さくなる。コンテナシール力が低減すると、ダイを拘束する力が減少するため、ダイ中央部が押出方向に突出してダイの撓みが大きくなり、結果として賦形空間を狭くし、ビレット後端部に当たる部分の肉厚が減少する。
そこで、本出願人は、押出成形中における肉厚変動を抑制するため、ダイを着脱可能に保持するホルダをスプレッダバッフルに連結した押出ダイスを特開平６−２５４６１８号公報で紹介した。この押出ダイスでは、スプレッダバッフルからの荷重の一部がホルダに伝達されるため、ダイに加わる荷重が小さくなり、ベアリング両端部の応力集中，寸法変動等が抑制される。また、ダイとホルダとの間に断熱材を介在させるとき、ベアリング部が一定温度になるため熱的歪みが減少し、安定条件下の押出成形が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ホルダの採用によってダイの物理的又は熱的歪みに起因する押出形材の肉厚変動は大幅に低減する。しかし、ダイに加わる力は、軽減されるものの依然として変動し、押出形材の肉厚に悪影響を及ぼす原因となる。また、ダイとホルダとの間を断熱することによってダイの温度変動を抑制できるが、ホルダの温度変化に起因してダイ保持部の寸法が変わり、ダイに加わる力が変動する。その結果、押出形材の肉厚変動を完全には解消しきれていない。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、ホルダを介してダイに加えられる力を調整可能にすることにより、温度やコンテナシール力の変動が賦形空間の間隙に及ぼす影響を相殺し、ダイに加わる力を一定に維持し、肉厚変動がより抑制された押出形材を製造することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の肉厚制御方法は、その目的を達成するため、ホルダに設けたダイ保持用凹部にダイを挿入してバッフルプレートに対向させ、ホルダを介してダイに周方向から加圧力を加える機構を備えた押出ダイスを用いて押出形材を製造する際、ダイに設けた賦形空間の間隙が一定になるように、オンライン計測された押出形材の肉厚変動に応じてダイに加える加圧力を制御することを特徴とする。また、ホルダに設けたダイ保持用凹部にダイを挿入してバッフルプレートに対向させ、ホルダを介してダイに周方向から加圧力を加える機構を備えた押出ダイスを用いて押出形材を製造する際、ダイに設けた賦形空間の間隙が一定になるように、ホルダの外周からダイ保持用凹部に延びる貫通孔に挿入した加圧力調整ロッドの脚部先端をダイの周面に押し当て、押出形材の肉厚変動に応じて加圧力調整ロッドの押込み量を制御することを特徴とする。
【０００６】
【実施の形態】
本発明に従った押出ダイスは、たとえば図１に示す要部構造にみられるように、ダイ１０をホルダ２０に入れ子式に組み込み、ホルダ２０とバッフルプレート３０との間で固定保持する。
ダイ１０には、押出形材の断面形状に相当する賦形空間１１が形成されている。ダイ１０は、ホルダ２０のダイ保持用凹部２１に挿入され、メタル導入部３１をもつバッフルプレート３０に装着される。ダイ保持用凹部２１は、挿入されたダイ１０の周面との間に若干の間隙２２が形成されるサイズに設計されている。
ホルダ２０には、外周から中心に向かって延び、ダイ保持用凹部２１に開口する貫通孔２３が穿設されている。貫通孔２３には、脚部先端がダイ１０の周面に当接する加圧力調整ロッド２４が差し込まれている。ダイ保持用凹部２１の内壁から突出する加圧力調整ロッド２４の突出長さを調節することにより、ホルダ２０からダイ１０に加えられる力を変えることができる。図１では１本の加圧力調整ロッド２４を示しているが、加圧力調整ロッド２４の本数及び挿入位置は、製造される押出形材のサイズ及び断面形状を考慮して適宜定められる。
【０００７】
この構造では、ホルダ２０がバッフルプレート３０にボルト等の手段で連結固定されるが、ダイ１０とホルダ２０，バッフルプレート３０との間は連結固定されておらず、ホルダ２０とバッフルプレート３０との間にダイ１０が挟み込まれている。
ダイ１０は，加圧力調整ロッド２４を緩めた状態でホルダ２０のダイ保持用凹部２１に挿入される。次いで、ダイ１０の挿入側からバッフルプレート３０を当てがい、バッフルプレート３０をホルダ２０に連結固定することにより、押出ダイス１が組み立てられる。その後、加圧力調整ロッド２４を締め付けてダイ保持用凹部２１の内壁から突出する加圧力調整ロッド２４の突出長さを調節することにより，ダイ１０の賦形空間１１が規定寸法になるようにダイ１０に加わる力を制御する。
【０００８】
押出ダイス１は、ダイヒータで所定温度（たとえば４５０℃前後）に加熱された後、図２に示すように必要に応じてボルスタ２と共にエンドプラテン３のステム４に対向する側の所定位置にセットされる。次いで、押出ダイス１の外周方向に突出している加圧力調整ロッド２４の先端をロッド駆動装置５に連結する。
所定温度（たとえば、４５０℃前後）に予熱したビレットＭを収容したコンテナ６を押出ダイス１に密着させ、ステム４でビレットＭを押出方向Ｄに押圧すると、ビレットＭが塑性流動してダイ１０の賦形空間１１を通過し、所定の断面形状をもつ押出形材Ｓが製造される。
【０００９】
押出成形中のホルダ２０は、保有熱の放散により降温するため熱収縮する。ホルダ２０の熱収縮により、ダイ保持用凹部２１の内法が減少し、ダイ１０との間隙２２が狭くなる。他方、ダイ１０は、周囲がホルダ２０で囲まれており、間隙２２が断熱層として働くためホルダ２０への熱伝導が小さい。しかも、高温のビレットＭが接し、メタルが賦形空間１１を通過する際の加工熱も加わるため、ホルダ２０に比較してダイ１０の温度降下は小さく、却ってダイ１０が昇温することもある。すなわち、ダイ１０及びホルダ２０の降温速度が図３に示すように異なり、ダイ１０とホルダ２０との間の温度差が大きくなる。ダイ１０に比較して大きく降温したホルダ２０の収縮力がダイ１０に働くと、ダイ１０が内周方向に加圧され、賦形空間１１の隙間が小さくなる。
【００１０】
また、押出成形中のビレットＭに加わる押出加工力は、押出ダイス１から押出される押出形材Ｓの速度を一定に維持するため，通常一定値に設定される。他方、ビレットＭとコンテナ６との間の摩擦を一因とするコンテナシール力がダイ１０に働く。バッフルプレート３０にはメタル導入部３１内のメタルを介して外側に拡げる力が加わり、その力はバッフルプレート３０とダイ１０との間に生じる摩擦力によってダイ１０に伝わる。バッフルプレート３０とダイ１０との間の摩擦力は、垂直応力（コンテナシール力）に依存する。しかし、コンテナシール力は、押出の進行に伴ってビレットＭとコンテナ６との接触面積が減少するため、ビレットＭの先端部に比較して後端部ほど小さくなる。そのため、１本のビレットＭでみると押出初期に比較して押出末期のコンテナシール力が小さくなり、ダイ１０の拡開量減少に伴って賦形空間１１の間隙が狭くなる傾向にある。
【００１１】
押出成形中に温度やコンテナシール力がこのように変動するため、押出ダイス１から押出された押出形材Ｓは、図４に示すように１本の押出形材Ｓでみると先端側に比較して後端側ほど薄肉化する傾向にある。また、連続して複数本のビレットＭを押出成形する場合には、先行押出形材に比較して後続押出形材ほど薄肉化する傾向を示す。
押出形材Ｓの肉厚減少は、押出成形の進行に伴って押出ダイス１の温度やコンテナシール力が変動して賦形空間１１の間隙が変わることが原因である。そこで、本発明においては、温度やコンテナシール力の変動による影響を相殺するようにダイ１０に加える力を制御することにより、賦形空間１１の間隙を一定に維持し、肉厚変動を抑制した押出形材Ｓを製造している。
【００１２】
具体的には、エンドプラテン３の出側に厚み計７を設け、押出ダイス１から送り出された押出形材Ｓの肉厚を測定する。厚み計７としては、Ｘ線透過方式，レーザ光方式等が使用可能である。厚み計７で得られた測定値は、制御機構（図示せず）に送られ、制御信号としてロッド駆動装置５に出力される。ロッド駆動装置５では、制御信号、すなわち押出形材Ｓの肉厚に応じて加圧力調整ロッド２４の押込み量を制御し、所定の肉厚に必要な賦形空間１１の間隙が保たれるようにダイ１０を加圧する。
このようにして押出成形中に加圧力調整ロッド２４の押込み量を制御しながら押出成形すると、肉厚変動が１本の押出形材では先端部に比較して後端部の肉厚減少が０．０２ｍｍ以下に、５本の押出形材では１本目の押出形材に比較して５本目の押出形材の肉厚減少が０．０５ｍｍ以下に抑えられていた。
【００１３】
押出形材Ｓの肉厚変動を抑制する方法としては、押出形材Ｓの肉厚を実測する厚み計７に代え、ステム４又はラムの前進速度及び押出形材Ｓを引っ張るプラー（図示せず）の走行速度等から押出形材Ｓの成形速度を求め、該成形速度から算出される押出形材Ｓの所定断面における肉厚を算出し、算出結果に応じて加圧力調整ロッド２４の押込み量を制御することもできる。或いは、過去の実績に基づき加圧力調整ロッド２４の押込み量を加減することも可能である。更には、ロッド駆動装置５に代えて、直接又は間接的にダイ１０を加圧する油圧機構又はギア機構を組み込むこともできる。たとえば、油圧制御で加圧力調整ロッド２４の押込み量を調整するとき、押出成形中に賦形空間１１の間隙を設定値に維持する作業が容易になる。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、押出成形中に温度変動やコンテナシール力の変動を受けて変わりやすい賦形空間の空隙を、ダイを周方向から加圧する加圧力調整ロッドの押込み量を制御することにより一定に維持している。そのため、温度やコンテナシール力の変動に起因する肉厚変動が抑制され、形状精度の良好な押出形材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホルダのダイ保持用凹部にダイを挿入した押出ダイスの正面図（ａ）及びｂ−ｂ断面図（ｂ）
【図２】押出ダイスをセットした押出装置の概略図
【図３】押出成形中のダイ及びホルダの温度変化を示すグラフ
【図４】押出成形で生じる肉厚変動の一例を示すグラフ
【符号の説明】
１：押出ダイス２：ボルスタ３：エンドプラテン４：ステム５：ロッド駆動装置６：コンテナ７：厚み計
１０：ダイ１１：賦形空間
２０：ホルダ２１：ダイ保持用凹部２２：間隙２３：貫通孔２４：加圧力調整ロッド
３０：バッフルプレート３１：メタル導入部
Ｍ：ビレットＳ：押出形材Ｄ：押出方向

Claims

ホルダに設けたダイ保持用凹部にダイを挿入してバッフルプレートに対向させ、ホルダを介してダイに周方向から加圧力を加える機構を備えた押出ダイスを用いて押出形材を製造する際、ダイに設けた賦形空間の間隙が一定になるように、オンライン計測された押出形材の肉厚変動に応じてダイに加える加圧力を制御することを特徴とする押出形材の肉厚制御方法。
ホルダに設けたダイ保持用凹部にダイを挿入してバッフルプレートに対向させ、ホルダを介してダイに周方向から加圧力を加える機構を備えた押出ダイスを用いて押出形材を製造する際、ダイに設けた賦形空間の間隙が一定になるように、ホルダの外周からダイ保持用凹部に延びる貫通孔に挿入した加圧力調整ロッドの脚部先端をダイの周面に押し当て、押出形材の肉厚変動に応じて加圧力調整ロッドの押込み量を制御する押出形材の肉厚制御方法。