JP2003112219A

JP2003112219A - 等温押出成形システム

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Publication number: JP2003112219A
Application number: JP2001301429A
Authority: JP
Inventors: Takeji Yamamoto; 武治山本; Akira Yamada; 山田　　晃
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-15
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3823795B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、アルミ材等の複数のビレットに関
する連続押出成形において、ビレット押出条件を自動設
定し、製品の押出温度が一定となるように押出ラム速度
を制御する等温押出成形システムを提供する。【解決手段】等温押出制御部12は、製品温度検出器9
から製品温度を、製品温度検出器16から製品速度を、温
度検出器10からビレット長手方向温度を取得し、ダイス
種類毎のビレット押出情報を格納した記憶部17から、当
該ビレットを押出成形するため入力されたダイス情報に
基づいてビレット押出情報を検索する。検索されたビレ
ット押出情報に基づいて当該ビレットのビレット押出条
件を設定し、製品温度と製品速度に基づいてラム速度を
調整して該ビレットを等温押出制御する。押出温度と設
定押出温度との比較結果に基づいて、検出された次ビレ
ットのビレット長手方向温度を補正し、次ビレットを等
温押出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工が容易な金属
材料、特に、アルミニウム又はその合金によるビレット
を、ダイスにより押出して成形する際に、押出製品の温
度が一定となるように制御する等温押出成形システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、例えば、構造物の軽量化
構造材、熱伝導が良好なことから半導体製品の冷却用フ
ィン、或いは窓枠用サッシュ等に、アルミニウム又はそ
の合金（以降、単にアルミ材という。）が使用されてい
る。

【０００３】これらの製品に関する製造方法には、種々
の方法があるが、多くの製品は、当該製品の所定断面形
状に対応するスリットが開けられたダイスを用いて、連
続的に加圧押出成形されるものであり、押出成形された
長尺の形材を所定長にカットされて、個々の製品とな
る。

【０００４】そこで、一般的に用いられているダイスに
よるアルミ材押出成形システムについて、図９に、その
概要を示した。

【０００５】押出成形されるアルミ材は、製造しようと
する製品に見合った所定の大きさを有する円筒形のビレ
ットとして形成されており、そのビレットＢ１がコンテ
ナ１に設けられたビレット収納部内に挿入される。

【０００６】コンテナ１の一端には、当該製品の断面形
状を有するダイス２が配置されており、その他端から
は、ビレットＢ１を押圧するステム３が挿入される。通
常、ステム３の先端には、ダミーブロックが装着されて
いる。ここでは、このブロックを含めてステムと称す
る。

【０００７】ステム３は、ビレットＢ１を押圧するため
に、油圧ポンプ５が吐出する油によって作動する油圧シ
リンダ４に接続されている。油圧シリンダ４のラム位置
が油圧によって移動すると、ステム３も移動し、ビレッ
トＢ１を押圧する。そうすると、ビレットＢ１のアルミ
材は、コンテナ１内で加圧され、ダイス２から当該製品
の断面形状の押出形材Ｗとなって、連続的に押出され
る。

【０００８】また、押出成形システムの油圧シリンダ４
と並んだ位置に、ビレットを押出に適した温度に加熱す
るためのビレット加熱装置６が設置されている。ビレッ
ト加熱装置６は、ビレットの長手方向に一定の温度、或
いは、テーパを有する温度に加熱することが可能であ
り、コンテナ１のビレット収納部に挿入されたビレット
Ｂ１を押出成形している間に、連続して押し出す予定の
ビレットＢ２に対して、所定のビレット温度に加熱する
ようになっている。加熱されたビレットＢ２は、ビレッ
トＢ１が押出成形された後に、搬送装置７によってコン
テナ１に搬入され、装填される。

【０００９】なお、一つのビレットの加熱時間は、次の
押出サイクルに間に合うよう、図９に示されるように、
押出中に加熱処理され、押出プレスのコンテナ１に搬送
される。そして、ビレット加熱装置６内では、その次に
押出成形するビレットを加熱するようにし、連続押出を
可能にする。

【００１０】押出形材Ｗは、長尺のものが連続に押出さ
れるため、曲がりが発生することのないように、図９に
は図示されていないが、一定の引張力で引っ張るプラー
装置が押出形材Ｗの端部を把持し、押出形材Ｗの押出速
度に合わせて走行するようになっている。

【００１１】押出成形される形材Ｗの制御及び品質管理
を行うため、ステム３の移動、即ち、ラム位置又は速度
を検出するラム位置・速度検出器８が設けられており、
また、ダイス２の近傍には、形材Ｗの押出温度を測定す
る温度検出器９が配置されている。さらに、ビレット加
熱装置６のビレット搬出口付近には、ビレットの温度を
検出するビレット温度検出器１０が配置されている。

【００１２】ここで、ステム３によるビレットＢ１への
ラム圧力は、ラム速度の関数であり、さらに、このラム
速度は、油圧ポンプ５の油吐出量の関数となっているこ
とから、押出製品の等温押出を目指すラム速度プロフィ
ールを実現するには、油圧ポンプ５の吐出量を制御する
ことになる。図９に示される押出成形システムにおい
て、押出製品が等温で押出成形できるように、設定され
た押出ラム速度に従って油圧ポンプを制御する吐出量制
御システムのブロック構成を、図１０に示す。

【００１３】この制御ブロック構成による吐出量制御シ
ステムでは、製品の押出温度が一定となる等温押出がで
きるように任意に入力設定でき、その入力設定できる条
件として、初速区間の長さとラム速度、等速押出区間の
ラム速度、そして、終了区間の長さと終了ラム速度につ
いて、固定的なラム速度プロフィールを設定することも
でき、さらに、ラム位置に対して、ラム速度を任意の位
置で任意のラム速度の大きさを入力設定して多様なラム
速度プロフィールに変更することもできる。

【００１４】図１０の押出成形システムにおける油圧ポ
ンプの吐出量制御システムでは、操作部１４に備えられ
た押出成形スタートの指示ボタンが押されると、押出プ
レス制御部１１は、ラム位置・速度検出器８が検出した
ラム位置に応じて、内部に格納されたラム速度プロフィ
ールから順次ラム速度を読み出す。そして、等温押出制
御部１２は、製品の等温押出を目指して主としてラム速
度を制御するものであり、その速度に対応した吐出量を
演算して、ポンプ駆動制御部１３に油圧ポンプ５の吐出
量指令を送出する。ポンプ駆動制御部１３は、この吐出
量指令に従ってこの指令値に沿った駆動電力を油圧ポン
プ５に供給する。そして、油圧ポンプ５は、この指令値
に対応する油吐出量を出力して油圧シリンダ４を駆動す
る。このように、油圧シリンダ４は、ステム３を設定さ
れたラム速度プロフィールに従って、ビレットＢ１のア
ルミ材に押出成形の圧力を加える。

【００１５】ここで、押出プレス制御部１１に格納され
るラム速度プロフィールは、オペレータが操作部１４に
備えられたタッチパネル１５を使用し、押出の試行結果
や、経験による収集データに基づいて入力設定されるこ
とや、ダイスから押出される製品の温度を製品温度検出
器９で検出し、その温度が予め設定された温度に対して
低い場合には、ラム速度を上昇させ、また、高い場合に
は、ラム速度を下降させる制御をすることも有り得る。
ラム速度プロフィールは、ダイスの種類や、押出成形に
合わせて、他に種々の変形を取り得るものであり、各種
の条件に対する数値入力を、備え付けのテンキー等によ
り入力してもよく、或いは、各種条件毎に複数の数値を
予め用意し、これらの中から選択することにより入力す
るようにしてもよい。図１０の吐出量制御システムで
は、押出プレス制御部１１に格納されたラム速度プロフ
ィールに従って、油圧ポンプ５の吐出量を制御すること
によって、或いは、製品温度検出データによってラム速
度を上記のように上昇・下降の変化をさせて製品の等温
押出を実現しようとするものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０に示
された押出成形システムにおける吐出量制御システムで
は、ラム位置・速度検出器８によって検出されたラム位
置に従って、設定されたラム速度プロフィールのラム速
度でステム３を駆動している。従って、製品の押出温度
は、ラム速度の調整によってのみ制御されていることに
なる。しかしながら、製品の押出温度は、ラム速度だけ
で決められるものでなく、ラム速度の他に、ダイスの種
類、ビレットの加熱温度等が影響して変化するものであ
る。

【００１７】また、製品温度を検出し、検出温度に基づ
いてラム速度を上昇・下降させることにより製品温度を
制御する場合には、ラム速度を変化させてから、製品温
度が変化するまでの時間遅れがあり、これに起因して、
完全な制御にはならない。

【００１８】製品の押出温度を一定にすることを想定し
て、経験的に得た条件によるラム速度パターンを設定し
た場合、ビレット加熱温度の設定が不適切であれば、ラ
ム速度を調整しても、コンテナ１内での発熱の影響を受
けて、製品の押出温度を一定にする等温押出を行うこと
には限界がある。これは、ビレット加熱装置６でのビレ
ット加熱において、ビレット長手方向のテーパ加熱温度
を変更していないことに起因している。また、ダイスの
種類によっても、押出条件が異なり、等温押出成形のた
めの設定条件の組合せが多岐になり、製品の押出温度の
等温制御を複雑化している。

【００１９】そして、従来における押出成形システムで
等温押出を実現するためには、オペレータの経験に基づ
き、使用するダイス毎に、手作業で種々に設定条件を変
えて、数回から数十回の押出試行を繰り返し、その結果
として、最適条件を見出した後、本格押出を実施してい
た。このため、規格に合格する製品を押出成形するまで
に、オペレータの経験を要するばかりでなく、多大な時
間と手間を必要とし、さらに、製品の歩留まりも低く、
製品の押出効率が悪いものであった。

【００２０】従って、本発明は、既押出の最適条件を検
索して自動的に設定されたビレット押出条件に従って押
出ラム速度を制御でき、製品の等温押出を実現するた
め、製品の押出温度と押出速度のフィードバックにより
製品の等温押出を実現し、ビレット加熱における長手方
向のテーパ温度又はビレット設定温度を補正変更できる
ようにして、製品の等温押出を容易にし、押出試行の回
数を最小限のものにし、効率のよいアルミ材等の等温押
出成形システムを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明では、アルミ材等のビレットをダイスによ
り押出成形する等温押出成形システムにおいて、ダイス
種類毎に複数のビレット押出情報を格納したデータベー
ス格納手段と、当該ビレットを押出成形するためのダイ
ス情報を入力したとき、該ダイス情報に基づいて前記ビ
レット押出情報を検索する検索手段と、検索された前記
ビレット押出情報に基づいて当該ビレットに対するビレ
ット押出条件を設定し、該ビレットを前記ビレット押出
条件により押出制御する制御手段とを備えた。

【００２２】そして、前記検索手段が、前記ダイス情報
に基づいて前記ビレット押出情報を検出できなかった場
合、前記制御手段が、当該ビレットに対する標準ビレッ
ト押出条件を設定することとした。

【００２３】さらに、前記ビレット押出情報には、少な
くとも、押出ラム速度パターン情報と、ビレット温度及
びビレット温度パターンによるビレット温度情報とを含
め、前記ダイス情報には、少なくともダイス番号、ビレ
ット合金種、ビレット長さ、製品形状情報、押出ラム速
度を含めた。

【００２４】また、前記ビレットに係る製品形材の押出
温度を検出する押出温度検出手段を備え、前記制御手段
が、検出された前記押出温度に基づいて設定押出温度に
向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記
ビレットの押出成形を等温押出制御することとした。

【００２５】さらに、前記ビレットに係る押出速度を検
出する押出速度検出手段を備え、前記制御手段が、検出
された前記押出速度に基づいて設定押出温度に向けて前
記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記ビレット
の押出成形を等温押出制御することとし、調整された前
記押出ラム速度を、前記ビレットに係るダイスにより連
続押出する次ビレットに係る押出ラム速度パターンとす
ることとした。

【００２６】そして、前記ビレットに関する押出温度
と、前記設定押出温度とを比較する押出温度比較手段
と、前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビ
レットについて、ビレット長手方向の温度を検出するビ
レット温度検出手段とをそなえるようにし、前記制御手
段が、前記比較結果に基づいて検出された前記ビレット
長手方向温度を補正することとし、前記制御手段は、調
整された前記ラム速度による当該ダイスに係る押出ラム
速度パターン情報と、補正された前記ビレット長手方向
温度による当該ダイスに係るビレット温度情報とを前記
データベース格納手段に格納することとした。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明による等温押出シス
テムの実施形態について、図を参照しながら説明する。

【００２８】図１０に示した押出成形システムにおける
吐出量制御では、ラム位置に対するラム速度を制御する
ことにより、アルミ材等のビレットを等温押出しようと
するものである。その吐出量制御システムには、製品温
度検出器９と、ビレット温度検出器１０と、形材Ｗのプ
ラー速度を検出する製品速度検出器が備えられてはいる
が、これらによる検出情報は、単に、製品の品質等を確
認することに使用され、そして、次のビレットを押出成
形する際における、オペレータによる押出条件の修正に
対する参考情報に過ぎなかった。また、製品温度を検出
しながらラム速度を上昇・下降制御させる場合でも、等
温押出制御を行うには、前記の理由で自動制御は困難で
あった。

【００２９】そこで、本実施形態による等温押出システ
ムにおけるラム速度に関する吐出量制御では、アルミ材
等によるビレットの押出成形の際に、設定されたラム速
度パターンに従ってラム速度を制御するとき、製品温度
と製品速度をフィードバックして製品温度が一定になる
ように、さらには、製品最高温度で押し出せるようにラ
ム速度を制御し、当該ビレットの押出成形で得られた製
品の実温度について、製品最高温度に対する過不足を判
定し、ビレット加熱のビレット長さ方向の温度とその勾
配を変更して次押出予定のビレットを加熱することとし
た。そして、得られた当該ビレットに係る押出条件をデ
ータベースに蓄積し、次のビレットの押出成形における
押出条件の設定時に最適条件を検索して利用することが
できるようした。

【００３０】図１に、本実施形態による等温押出システ
ムに使用する吐出量制御システムに関するブロック構成
を示した。この吐出量制御システムによるラム速度の制
御は、基本的には、図１０に示した吐出量制御システム
と同様であり、押出プレス制御部１１と、等温押出制御
部１２と、ポンプ駆動制御部１３とにより、油圧ポンプ
５の吐出量を調節することによって行われる。そして、
この吐出量が調節されると、油圧ポンプ５に接続された
ステム３が駆動され、ラム位置・速度検出器８の検出し
たラム位置に応じたラム速度が出力される。また、製品
温度の検出器９が備えてある。

【００３１】ただ、本実施形態による吐出量制御システ
ムは、ビレットの押出成形時において、プラー装置にあ
る製品速度検出器１６からのプラー速度又は製品速度
と、ビレット温度検出器１０からのビレット長手方向温
度とが等温押出制御部１２に入力されることが、図１０
に示した吐出量制御システムと異なっており、さらに、
等温押出制御部１２は、ビレット加熱装置６内に設けら
れたビレット加熱ヒータの温度を制御するビレットヒー
タ温度制御部１８に温度制御指令を出力するようになっ
ていることも特徴としている。なお、このビレット加熱
ヒータは、ビレット長手方向でビレット加熱の量を変え
られ、ビレット温度パターンとして、均等加熱とテーパ
加熱とを選択でき、テーパ加熱では、例えば、３０℃／
ｍ、７０℃／ｍ、１００℃／ｍ等のパターンを選択設定
でき、さらに、ビレット設定温度も変更できるものとす
る。

【００３２】また、押出プレス制御部１１には、記憶部
１７が接続されていることも特徴としている。記憶部１
７には、押出条件がデータベース化されており、具体的
には、ダイスに関して、ダイス種別を表す番号、ビレッ
トに関して、ビレット合金種、ビレット長さ及びディス
カード長さ、製品に関して、ソリッド、フォロー又はセ
ミフォローによる製品形状、製品断面積、外表面周長及
び基本ラム速度がダイス情報の項目が設けられ、このダ
イス情報に対応して、ラム速度パターン、ビレット温度
パターン、ビレットの設定温度及び検出結果等のデータ
がそれぞれ記憶されている。そして、各データ項目は、
全てのダイス毎に記憶され、ビレットが押出成形される
度に、最適な押出条件として最新のデータに更新され
る。

【００３３】このようなブロック構成となっている本実
施形態の吐出量制御システムによって、アルミ材ビレッ
トの等温押出に関する制御について、以下に、図２及び
図３のフローチャートを参照して説明する。

【００３４】先ず、オペレータが、操作部１４を操作し
て、押出成形の開始を指示する。そこで、タッチパネル
１５に、押出成形するのに必要な設定条件を入力する画
面が表示される。オペレータは、その入力画面に従っ
て、各種設定条件の値等を入力してマニュアル設定する
ことができ、そして、ダイス情報入力画面に表示された
ダイス情報の各項目に従って入力する（ステップＳ
１）。

【００３５】ここで入力されるダイス情報は、ダイス種
別番号、ビレット合金種、ビレット長さ及びディスカー
ド長さ、製品形状、製品断面積、外表面周長及び基本ラ
ム速度であり、製品形状では、ソリッド、フォロー又は
セミフォローのいずれか一つが選択され、基準ラム速度
は、等速押出におけるラム速度であり、このラム速度を
基準にしてラム速度パターンを生成する。これらの項目
の中で、製品形状、製品断面積及び外表面周長の情報
は、ラム速度パターンを決めるに当たっては直接的に利
用されるものではないが、製品形状、製品断面積及び外
表面周長の違いによって、製品の等温押出に微妙に影響
するため、ダイス情報の検索の精度を上げるキーとして
入力される。

【００３６】次に、押出プレス制御部１１では、入力さ
れたダイス情報に従って、記憶部１７に格納されている
データベースにアクセスし、ダイス情報を検索する。入
力されたダイス情報と類似又は同一のものがあるかどう
か、その有無を確認する（ステップＳ２）。このとき、
ビレット合金種、製品形状、そして、（外表面周長）／
（製品断面積）のように優先順位を付けたキーによっ
て、最も近いものを検索する。なお、（外表面周長）／
（製品断面積）を検索キーの一つとしたのは、押出成形
された形材Ｗの冷却時間を決めるパラメータとして使用
されているので、便宜的にこれを検索キーとした。検索
キーは、これに限定されるものではない。

【００３７】ここで、これらのキーに基づいてデータベ
ースを検索した結果、入力したダイス情報に合致した、
或いは、最も近いダイス情報が検索された場合（ステッ
プＳ３のＹ）、そのダイス情報に含まれるラム速度パタ
ーン、ビレット温度パターン、そして、ビレット設定温
度を記憶部１７から読み出す（ステップＳ４）。各キー
に対して、許容範囲が設定されているので、この許容範
囲に入るダイス情報が複数存在することもありえる。こ
の場合には、各項目に係るそれぞれのデータを平均化し
て抽出することもできる。

【００３８】次いで、押出プレス制御部１１は、検索さ
れた結果に基づいて、ステップＳ１において入力したダ
イス情報に係る当該ビレットを等温押出するために、基
本ラム速度パターンを生成し、ビレット温度パターン及
びビレット設定温度からなるビレット温度条件を決定す
る。そして、等温押出制御部１２に、決定された基本ラ
ム速度パターンとビレット温度条件が設定される（ステ
ップＳ６）。

【００３９】ここで、決定される基本ラム速度パターン
の構成について、図４を参照して説明する。この基本ラ
ム速度パターンは、ラム位置に対応したラム速度をパタ
ーン化したものであり、学習制御のためのパラメータを
含んでいる。図中のグラフにおいて、横軸はラム位置Ｌ
を、そして、縦軸はラム速度Ｖをそれぞれ示している。
図４に示した基本ラム速度パターンの構成は、記憶部１
７のデータベースに格納されている特定ダイスに対する
ラム速度パターンの構成と同様である。

【００４０】ラム位置Ｌ₀は、Ｌ₀＝（ビレット断面積）×（ビレット長さ）／（コン
テナ断面積）−（ディスカード長さ）で決り、どのビレットを押出成形するかによって決る固
定値である。

【００４１】ここで、ラム位置Ｌ₁及びＬ₂は、Ｌ＝α×Ｌ₀ で演算されるものであり、比率αは、ラム速度パターン
におけるラム位置決定パラメータとしてデータベースに
記憶されており、各ラム位置に対応して、α₁及びα
₂が、ダイス毎に記憶されている。

【００４２】基準ラム速度Ｖ₀は、等速押出におけるラ
ム速度であり、このラム速度を基準にしてラム速度パタ
ーンのラム速度が演算される。押出当初のラム速度
Ｖ₁、等速押出区間でのラム速度Ｖ₂、そして、押出終了
区間の最終ラム速度Ｖ₃は、いずれもＶ＝β×Ｖ₀ で演算されるものであり、比率βは、ラム速度パターン
におけるラム速度決定パラメータとしてデータベースに
記憶されており、各ラム速度に対応して、β₁、β₂及び
β₃が、ダイス毎に記憶されている。

【００４３】また、ラム位置Ｌ₁までの初速区間におけ
るラム速度上昇勾配は、押出初期においてはビレットの
押出発熱と製品温度に微妙に関連しており、重要な制御
要素になっている。そのため、ラム位置Ｌ₁までの初速
区間におけるラム速度は、勾配θで規定しており、勾配
θが、ラム速度パターンにおけるラム速度勾配決定パラ
メータとしてデータベースに記憶されており、ダイス毎
に記憶されている。

【００４４】なお、ラム速度パターンにおけるラム位置
Ｌ₁からラム位置Ｌ₂までの押出成形が開始されてから
は、製品温度が製品最高温度になるまでラム速度Ｖが上
昇制御され、製品温度が製品最高温度に到達したときに
等速区間に移行するように制御される。そのため、実際
には、等速区間におけるラム速度Ｖ₂は、設定値とは異
なる値となるので、決定される基本ラム速度パターン上
では、暫定的に決められるものである。最終ラム速度Ｖ
₃についても同様である。

【００４５】以上の様に、ラム速度パターンに関する各
パラメータの組が、データベースにダイス毎に記憶さ
れ、これらのパラメータを読み出して、基本ラム速度パ
ターンを決めることになる。或いは、学習制御の結果と
して、データベースにラム速度パターンを格納するとき
には、これらのパラメータの組を記憶する。

【００４６】一方、ステップＳ３において、ビレット合
金種、製品形状、そして、（外表面周長）／（製品断面
積）をキーとして、データベースを検索した結果、入力
したダイス情報に合致した、或いは、最も近いダイス情
報が発見されなかった場合（Ｎ）、ステップＳ１におい
て入力されたダイス情報に基づいて、押出プレス制御部
１１が、ラム速度パターンを自動設定する（ステップＳ
５）。ここでは、ダイス毎に、ビレット情報に対応した
標準パラメータが予め設定されており、入力されたダイ
ス情報に従って標準パラメータが読み出され、ラム速度
パターンが作成される。そして、ビレット温度条件に対
しても、標準的なビレット加熱パターンとビレット設定
温度とが読み出される。

【００４７】次いで、標準パラメータによるラム速度パ
ターンが作成されると、ステップＳ６において、当該ラ
ム速度パターンとビレット温度条件とが、押出成形しよ
うとしている当該ビレットに対する基本ラム速度パター
ンとして等温押出制御部１２に設定され、当該ビレット
温度条件も通知される。

【００４８】そして、等温押出制御部１２に基本ラム速
度パターンとビレット温度条件が設定されると、加熱さ
れたビレットが搬送装置７の駆動によってコンテナ１内
に装填された後、ポンプ駆動制御部１３は、等温押出制
御部１２によるラム速度指示値に従って油圧ポンプ５を
駆動する。そして、ステム３が、コンテナ１内に装填さ
れたビレットＢ１を押圧し、ダイス２から製品形材Ｗが
押し出され、押出成形が実行される（ステップＳ７）。
ここで、コンテナ１内に装填されたビレットＢ１は、押
出成形における最初のビレットであるので、当該ビレッ
トの加熱は、装填される前に、予め設定された標準のビ
レット温度条件で行われていたものである。

【００４９】さらに、等温押出制御部１２は、押出プレ
ス制御部１１から指示されたビレット温度条件をビレッ
トヒータ温度制御部１８に伝達し、次に押出予定のビレ
ットＢ１に対する加熱を実行させる。なお、図９に示さ
れるように、複数のビレットを連続押出するとき、加熱
されたビレットＢ２を待機させることもあり、この場合
には、指示される温度条件による加熱は、ビレットＢ２
に続く次のビレットに対して行われることになる。

【００５０】ビレットＢ１の押出が開始されると、製品
温度検出器９から、形材Ｗの製品温度が、プラー装置に
設けられている製品速度検出器１６から、製品速度とな
るプラー速度が等温押出制御部１２に入力される。そし
て、等温押出制御部１２には、ビレット長手方向温度検
出器１０から、次に押し出されるビレットの長手方向温
度も検出される。

【００５１】ここで、ビレットＢ１の押出成形における
ラム速度が、図４に示される基本ラム速度パターンに従
って制御されたとき、制御されたラム速度と製品温度の
それぞれの変化について、それらの一例を図５に示し
た。図５の（ａ）は、ラム位置Ｌにおける実際のラム速
度Ｖを示すグラフであり、図５の（ｂ）は、ラム位置Ｌ
に対応した形材Ｗの製品温度の変化を示すグラフであ
る。図５の（ｂ）のグラフにおいて、実線は、製品温度
検出器９によって実際に検出された製品実温度Ｔを表
し、また、破線は、形材Ｗの製品品質を維持できる限界
の製品最高温度Ｔ_MAXを表している。図５の（ｂ）に示
した実線による製品実温度は、図５の（ａ）に示したラ
ム速度Ｖの制御に対応して変化する状態の例を示してい
る。

【００５２】押出成形の初速区間では、図４の基本ラム
速度パターンに従って、ラム速度Ｖは、ラム速度Ｖ₁か
らラム速度勾配θに沿って上昇するように制御される
が、実際には、図５の（ａ）に示されるように、即、ラ
ム速度Ｖ₁にはならないので、少し立ち遅れて急上昇
し、その後、勾配θに沿って上昇する。このとき、等温
押出制御部１２は、ラム速度Ｖが勾配θに沿って上昇す
るように、ポンプ駆動制御部１３を駆動している。

【００５３】ここで、等温押出制御部１２は、製品速度
検出器１６の製品速度ＶＷに関する検出出力に基づい
て、形材Ｗの製品速度が製品品質を維持することができ
る押出速度限界である製品最高速度を超えないように監
視しており、製品速度が製品最高速度ＶＷ_MAXであるか
どうかを判断している（ステップＳ８）。また、製品温
度Ｔが、製品最高温度Ｔ_MAXで一定となることを目標に
設定されているものであれば、等温押出制御部１２は、
製品温度検出器９の検出出力に基づいて、製品温度Ｔが
製品最高温度Ｔ_MAXであるかどうかを判断している（ス
テップＳ９）。そして、等温押出制御部１２は、これら
の判断結果に応じて、その時点におけるラム速度を等速
で維持（ステップＳ１０）、ラム速度を下降（ステップ
Ｓ１１）、或いは、ラム速度を上昇（ステップＳ１２）
の制御を実行する。

【００５４】図５の例では、基本ラム速度パターンで設
定されたラム速度勾配θに従ってラム速度Ｖが制御され
るが、製品温度Ｔが製品最高温度Ｔ_MAXに到達したラム
位置Ｌ₁₁で、ラム速度Ｖの勾配θによる上昇制御は終了
し、形材Ｗの製品温度が製品最高温度Ｔ_MAXで一定とな
るようにラム速度Ｖをその時点のラム速度Ｖ₂₁でビレッ
トを等速押出する。ラム位置Ｌ₁₁で初速区間が終了し、
該位置からフィードバック制御が行われて、等温押出が
実行される。ここで、ラム速度Ｖ₂₁とラム位置Ｌ₁₁は、
基本ラム速度パターンで設定されたラム速度Ｖ₂とラム
位置Ｌ₁とは、異なるものとなるが、当該ビレットの押
出成形に使用されている当該ダイスに対する等温押出制
御の最適条件を示しており、次のビレットの押出への学
習制御パラメータとしてデータ更新されるものである。

【００５５】等温押出制御部１２は、製品速度ＶＷが製
品最高速度ＶＷ_MAXになっており、製品温度Ｔが製品最
高温度Ｔ_MAX以下の場合には、ラム速度Ｖを等速維持す
るように制御する。また、製品速度ＶＷが製品最高速度
ＶＷ_MAX以下であり、製品温度Ｔが製品最高温度Ｔ_MAXに
なっている場合、或いは、製品速度ＶＷが製品最高速度
ＶＷ_MAXになっており、製品温度Ｔが製品最高温度Ｔ_MAX
になっている場合には、ラム速度Ｖを下降制御する。さ
らに、製品速度ＶＷが製品最高速度ＶＷ_MAX以下であ
り、しかも、製品温度Ｔも製品最高温度Ｔ_MAX以下であ
る場合には、ラム速度Ｖを上昇制御する。

【００５６】図５の例では、ステム３のラム位置Ｌがラ
ム位置Ｌ₁₁を過ぎて製品最高温度Ｔ _MAX付近で等温・等
速押出が続行されていることを示しているが、等速のラ
ム速度Ｖを維持した場合、当該ビレットが押し出され、
コンテナ１内の残量が少なくなると、内部発熱により製
品温度Ｔが上昇する。そのため、ラム位置Ｌがラム位置
Ｌ₂₁になった時点で、ラム速度Ｖが下降するように制御
されている。

【００５７】この様に、等温押出制御部１２によって、
製品温度Ｔと製品速度ＶＷとに基づいて、当該ビレット
の等温押出のためのラム速度制御が、ステップＳ１０乃
至ステップＳ１２で行われ、ラム位置Ｌが当該ビレット
の押出限であるラム位置Ｌ₀になるまで行われる（ステ
ップＳ１３のＮ）。

【００５８】当該ビレットが押出限に到達したとき（ス
テップＳ１３のＹ）、当該ビレットＢ１の押出は終了す
る（ステップＳ１４）。ここで、同一ダイスで次に押出
成形するビレットがあるかどうかが判断される（ステッ
プＳ１５）。

【００５９】次の押出ビレットがない、つまり、当該ビ
レットが最終押出であるか、又は、単一ビレットの押出
である場合（ステップＳ１５のＮ）、図５の（ａ）に示
されたラム速度の変化によるラム速度パターンを、記憶
部１７のデータベースに当該ダイスに関する最新データ
として更新する（ステップＳ１６）。

【００６０】一方、図９で示したように、連続してビレ
ットＢ２を押出成形するような場合（ステップＳ１５の
Ｙ）、図５の（ｂ）において実線で示されるように、製
品温度検出器９で検出された当該ビレットＢ１に関する
製品実温度Ｔの変化パターンを評価する。一つのビレッ
トを製品最高温度Ｔ_MAXの等温押出を実行したとき、例
えば、図５の（ｂ）のように、製品実温度Ｔが一部で製
品最高温度Ｔ_MAXを下回る場合がある。その差ΔＴが大
きい場合には、ラム速度の制御だけでは製品最高温度Ｔ
_MAXの等温押出を達成しえないということになる。そこ
で、次のビレットに対するビレット加熱を制御し、ビレ
ット温度パターン又はビレット設定温度を補正するよう
にした。

【００６１】等温押出制御部１２は、検出された製品実
温度Ｔの変化パターンに従って、製品実温度が、ラム位
置Ｌの全体にわたって、製品最高温度Ｔ_MAXの所定上下
範囲を超えているかどうか（ステップＳ１７）、或い
は、製品実温度Ｔと製品最高温度Ｔ_MAXとの差ΔＴが所
定の大きさを超えているかどうか（ステップＳ１８）に
ついてそれぞれ判断される。ステップＳ１７において、
製品実温度が製品最高温度Ｔ_MAXを超えているかどうか
を判断するのは、図５の例では示されていないが、元
々、ビレット設定温度の設定が高すぎた、又は、低すぎ
たために、ラム速度を制御しても、製品実温度が全体に
わたって製品最高温度Ｔ_MAXの所定上下範囲を超えてし
まう場合もありえることを想定している。この場合に
も、ビレット加熱のビレット設定温度を変更する必要が
ある。

【００６２】そこで、製品実温度が製品最高温度Ｔ_MAX
の所定範囲を超えている場合（ステップＳ１７のＹ）、
或いは、製品実温度Ｔと製品最高温度Ｔ_MAXとの差ΔＴ
が所定の大きさを超えている場合（ステップＳ１８の
Ｙ）には、次の、又はさらに次のビレットの押出制御に
反映させるため、ビレット加熱のビレット温度条件を補
正する処理を行う（ステップＳ１９）。なお、差ΔＴに
ついては、例えば、製品最高温度Ｔ_MAXの５％のように
設定しておく。

【００６３】一方、製品実温度が製品最高温度Ｔ_MAXの
所定上下範囲内にある場合（ステップＳ１７のＮ）、或
いは、製品実温度Ｔと製品最高温度Ｔ_MAXとの差ΔＴが
所定の大きさ以下である場合（ステップＳ１８のＮ）に
は、製品温度Ｔの変化パターンは、適正な範囲の状態に
あるものとして、次に押出成形するビレットＢ２に対す
るラム速度制御のために、図５の（ａ）のラム速度パタ
ーンを基本ラム速度パターンに変更する。そして、搬送
装置７を駆動して、ビレットＢ２をコンテナ１に装填し
て、ビレットＢ２は、変更された基本ラム速度パターン
に基づいて押出開始される（ステップＳ２０）。

【００６４】ところで、ステップＳ１９における温度条
件の補正処理について、図６乃至図８を参照して説明す
る。図８は、温度条件の補正処理に係る処理フローを示
し、図７は、製品実温度Ｔと製品最高温度Ｔ_MAXとの各
種比較パターンについて、そして、図８は、ビレット温
度パターンにおけるテーパ加熱の補正パターンについて
示している。図８において、横軸は、ビレット長手方向
の長さＬＢを、縦軸は、ビレット加熱温度ＴＢをそれぞ
れ示している。

【００６５】等温押出制御部１２は、図６の処理フロー
に従い、先ず、製品実温度Ｔと製品最高温度Ｔ_MAXとの
比較を行う（ステップＳ１０１）。その比較の結果とし
て、（Ａ）乃至（Ｆ）の６つのパターン分けが行われ
る。その各種パターンが、図７の（ａ）乃至（ｅ）に示
されている。

【００６６】（Ａ）及び（Ｂ）では、ビレットの均等加
熱の場合に該当し、図７の（ａ）に示されるように、製
品最高温度Ｔ_MAXと比較して、（Ａ）は、製品実温度Ｔ_A
が全体的に高い場合であり（ステップＳ１０２）、
（Ｂ）は、製品実温度Ｔ_Bが全体的に低い場合である
（ステップＳ１０３）。（Ａ）に対しては、ビレット温
度を下げる補正をし（ステップＳ１０８）、（Ｂ）に対
しては、ビレット温度を上げる補正を行う（ステップＳ
１０９）。

【００６７】（Ｃ）については、図７の（ｂ）に示され
るように、ビレット頭部で低い製品実温度Ｔ_Cになって
いるので、図８の（ａ）に示されるように、テーパ加熱
におけるビレット温度ＴＢ_Cに対して、ビレット頭部の
ビレット温度を後部の温度を基準に上げたビレット温度
ＴＢ_Cmに補正を行う（ステップＳ１１０）。

【００６８】（Ｄ）については、図７の（ｃ）に示され
るように、ビレット後部で低い製品実温度Ｔ_Dになって
いるので、図８の（ｂ）に示されるように、テーパ加熱
におけるビレット温度ＴＢ_Dに対して、ビレット後部の
ビレット温度を頭部の温度を基準に上げたビレット温度
ＴＢ_Dmに補正を行う（ステップＳ１１１）。

【００６９】（Ｅ）については、図７の（ｃ）に示され
るように、ビレット頭部で高く、ビレット後部で低い製
品実温度Ｔ_Eになっているので、図８の（ｃ）に示され
るように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢ_Eに対
して、ビレット後部を基準にしてビレット温度のテーパ
を下げたビレット温度ＴＢ_Emに補正を行う（ステップＳ
１１２）。

【００７０】（Ｆ）については、図７の（ｅ）に示され
るように、ビレット頭部で低く、ビレット後部で高い製
品実温度Ｔ_Fになっているので、図８の（ｄ）に示され
るように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢ_Fに対
して、ビレット頭部を基準にしてビレット温度のテーパ
を上げたビレット温度ＴＢ_Fmに補正を行う（ステップＳ
１１３）。

【００７１】この様にして、等温押出制御部１２では、
各種比較パターンに従って、次ビレットに対するビレッ
ト温度条件を補正する処理が終了し、補正したビレット
温度条件がビレットヒータ温度制御部１８に通知され、
次ビレットＢ２の押出準備が行われる（ステップＳ２
０）。そして、ステップＳ７に進み、ビレットＢ２の押
出が行われる。

【００７２】以上の様に、本実施形態による等温押出成
形システムでは、連続的に複数のビレットを同一ダイス
で一定の製品温度で押出成形するような場合、最初のビ
レットに対しては、蓄積された類似ダイスを検索して、
最も近いものからラム速度パターン及びビレット温度条
件を取得し、取得したラム速度パターンに従って当該ビ
レットへの押出ラム速度を制御するようにした。また、
検索した結果、最も近いものが発見されない場合には、
標準のラム速度パターンとビレット温度条件が押出条件
として自動設定され、この標準ラム速度パターンに従っ
て当該ビレットへの押出ラム速度を制御するようにし
た。

【００７３】そして、当該ビレットに係る実際の製品温
度と製品速度とに基づいて、押出製品が一定温度となる
ように当該ビレットへの押出ラム速度を制御し、その制
御されたラム速度パターンを最新データとしてデータベ
ースに蓄積するようにした。そのため、次に押出成形さ
れるビレットに対する押出条件の設定に使用できるよう
になる。

【００７４】さらに、当該ビレットに係る実際の製品温
度のパターンを目標製品温度と比較して、その偏差に基
づいて、ビレット加熱のパターンとビレット温度とを補
正し、その補正されたビレット温度条件に従って、次の
ビレットの押出ラム速度を制御するようにし、連続押出
の最終において、当該ダイスに関し一定の製品温度で押
出成形できる最適条件としてデータをデータベースに蓄
積できる。

【００７５】また、一定の製品温度で押出成形をする等
温押出成形において、製品品質を維持した状態で、製品
温度を製品最高温度に近づけることができ、そのため、
ラム速度を大きくすることができるので、押出効率を向
上することができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明の等温押出成形システムによれ
ば、データベースに蓄積された類似ダイスに係るビレッ
ト押出条件を検索することができるので、ビレット押出
条件設定の際に、オペレータの経験に頼った手作業入力
を必要とせず、しかも、最適押出条件を見出すための試
行押出回数を少なくすることができ、歩留まりを向上で
きる。

【００７７】そして、ビレット温度条件についても、製
品実温度に基づいて補正するので、次ビレットの押出成
形において、より精度の良い等温押出制御を可能にして
おり、製品温度と製品速度とをフィードバックすること
により、製品実温度を一定に制御することができるの
で、製品品質を向上させることができる。

【００７８】また、製品温度を製品最高温度に近づけた
等温押出を実現できるので、それだけ製品押出速度を早
くすることができるので、一ビレット押出のサイクルタ
イムを短くすることができ、生産性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による等温押出成形システムの制御
ブロック構成を示す図である。

【図２】図１に示した制御ブロック構成による等温押出
成形システムにおける等温押出制御の動作処理を説明す
るフローチャートである。

【図３】図２に続く等温押出制御の動作処理を説明する
フローチャートである。

【図４】ラム位置に対するラム速度の基本パターンを説
明する図である。

【図５】ラム位置に対するラム速度と製品温度の変化を
説明する図である。

【図６】ビレット温度を自動補正する処理を説明するフ
ローチャートである。

【図７】製品実温度と製品最高温度との比較を説明する
図である。

【図８】ビレット温度を自動補正するときの補正パター
ンを説明する図である。

【図９】アルミ材等のビレットの押出成形に用いられる
従来の押出成形装置の概略断面を示す図である。

【図１０】設定された押出速度に従った油圧ポンプの従
来の制御を説明するブロック図である。

【符号の説明】

１…コンテナ２…ダイス３…ステム４…油圧シリンダ５…油圧ポンプ６…ビレット加熱装置７…ビレット搬送装置８…ラム位置・速度検出器９…製品温度検出器１０…ビレット温度検出器１１…押出プレス制御部１２…等温押出制御部１３…油圧ポンプ駆動制御部１４…操作部１５…タッチパネル１６…製品速度検出器１７…記憶部１８…ビレットヒータ温度制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイス種類毎に複数のビレット押出情報
を格納したデータベース格納手段と、当該ビレットを押出成形するためのダイス情報を入力し
たとき、該ダイス情報に基づいて前記ビレット押出情報
を検索する検索手段と、検索された前記ビレット押出情報に基づいて当該ビレッ
トに対するビレット押出条件を設定し、該ビレットを前
記ビレット押出条件により押出制御する制御手段とを有
する等温押出成形システム。
【請求項２】前記検索手段が、前記ダイス情報に基づ
いて前記ビレット押出情報を検出できなかった場合、前
記制御手段は、当該ビレットに対する標準ビレット押出
条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の等温
押出成形システム。
【請求項３】前記ビレット押出情報は、少なくとも、
押出ラム速度パターン情報と、ビレット温度及びビレッ
ト温度パターンによるビレット温度情報とを含むことを
特徴とする請求項１又は２に記載の等温押出成形システ
ム。
【請求項４】前記ダイス情報は、少なくともダイス番
号、ビレット合金種、ビレット長さ、製品形状情報、押
出ラム速度を含むことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一項に記載の等温押出成形システム。
【請求項５】前記ビレットに係る製品形材の押出温度
を検出する押出温度検出手段を有し、前記制御手段は、検出された前記押出温度に基づいて設
定押出温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を
調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御するこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
等温押出成形システム。
【請求項６】前記ビレットに係る押出速度を検出する
押出速度検出手段を有し、前記制御手段は、検出された前記押出速度に基づいて設
定押出温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を
調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御するこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の
等温押出成形システム。
【請求項７】前記制御手段は、調整された前記押出ラ
ム速度を、前記ビレットに係るダイスにより連続押出す
る次ビレットに係る押出ラム速度パターンとすることを
特徴とする請求項５又は６に記載の等温押出成形システ
ム。
【請求項８】前記ビレットに関する押出温度と、前記
設定押出温度とを比較する押出温度比較手段と、前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビレッ
トについて、ビレット長手方向の温度を検出するビレッ
ト温度検出手段とを有し、前記制御手段は、前記比較結果に基づいて検出された前
記ビレット長手方向温度を補正することを特徴とする請
求項５乃至７のいずれか一項に記載の等温押出成形シス
テム。
【請求項９】前記制御手段は、調整された前記ラム速
度による当該ダイスに係る押出ラム速度パターン情報
と、補正された前記ビレット長手方向温度による当該ダ
イスに係るビレット温度情報とを前記データベース格納
手段に格納することを特徴とする請求項５乃至８のいず
れか一項に記載の等温押出成形システム。