JP2006509631A - 圧縮プレス等からなるプレスの作動状態を監視するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

圧縮プレス等のプレスに於ける作動状態を監視し、損傷の原因となり得る振動によるストレスを遅滞なく検知し、相対運動を行う部材間にフレッチングを生じさせることのないような方法及び装置を提供することを主な目的とする。ａ）圧縮動作の開始から終了までの間に、少なくとも１つのコンパクタ（３．１、３．２、３．３）及び／又はドア（５．１）、プレスケース（２．２）などの機械部品間の相対変位に関わる時間又は距離の範囲に於ける振動の振幅を登録し、相対変位の時間又は距離の増分についての、「通常状態」としてプレス全体の許容できる振動振幅をコントローラ内に於いてあらかじめ設定し、ｂ）「通常状態」に於ける最大値を超える振幅に対しては「警告値」を、「警告値」を所定の値をもって超える振幅に対しては「遮断値」を発生し、ｃ）相対変位の各時間または距離の増分毎にあるいは各相対変位毎に「警告値」或いは「遮断値」からなる両限界値をプレス（１）のコントローラ内に入力し、ｄ）プレス動作の開始から終了まで、或いは関連する相対変位の間に、「警告値」及び又は「遮断値」に到達した時に、そのような信号に基づいてコントローラ（１６．２）を用いてプレスを動作させる。「警告値」或いは「遮断値」に到達したときには、それを表示すると良い。

Description

本発明は、特に、廃棄物や板金のスクラップなどから圧縮パックを形成するための圧縮プレス等からなるプレスの作動状態を監視するための方法及び装置に関する。

例えば、ＤＥ１９８０４７８９等から、剪断圧縮プレスが知られており、このような装置は、切断エッジを備えたホッパーと、その内部にて水平方向にガイドされた剪断ナイフを備えたコンパクタと、前記剪断ナイフに対して直角に配置され、その内部にて、コンパクタがガイドされているようなプレスケースと、前記ホッパーに対して直交するように、かつ水平に配置され、その内部でコンパクタがガイドされているようなパックチャンバとを有する。

具体的な実施例では、ホッパー及びプレスケースが、パックされた圧縮対象を受容する共通チャンバ、即ちパックチャンバに向けて開かれている。パックチャンバは、水平方向に開かれるドアを備え、排出される圧縮対象が通過するべき開口を有する。コンパクタ及びドアは、油圧駆動装置に接続されたピストン／シリンダユニットにより駆動される。

特に、廃棄物や板金のスクラップなどからなる対象を圧縮する際には、以下のような動作を行う公知の剪断圧縮プレスを用いる場合がある。
（１）第１の圧縮ステップとして、ホッパー内にて水平方向にガイドされるコンパクタを用いて、対象材料をパックの幅に至るまで予備的に圧縮し、コンパクタを超えて突出する材料は、コンパクタに設けられた剪断ナイフの切断刃により切断する。
（２）次に、第２の圧縮ステップとして、既にパックの幅に至るまで予備的に圧縮された対象材料を、ホッパーに対して直交するプレスケース内にて、対象材料を、コンパクタを用いて、更にパックの高さに至るまで中間的に圧縮する。
（３）次に、第３の圧縮ステップとして、パックチャンバ内にて水平方向にガイドされるコンパクタを用いて、対象材料を、ホッパーに対して水平かつ横方向に、更にパックの長さに至るまで最終的に圧縮し、最終的な密度及び長さを有するように至った、完成されたパックは、ドアから排出される。
（４）最後に、これらの圧縮過程の制御は、油圧を発生する駆動装置により実行される。

このような方法は、ある程度実用的ではあることが証明されているが、プレスの作動状態を監視する機能の点に関しては改良の余地がある。

この場合、「プレス」とは上記した形式のものに限定されないことを了解されたい。本発明の意味合いに於いて、改良の対象となるのは、被駆動コンパクタと、圧縮対象に対する圧縮圧力を吸収するプレスケース又はテーブルとの間の相対運動のために、スティック・スリップ現象を発生することがあり得る限り様々なプレス及び機械が含まれる。これは、一次元的に、二次元的に或いは上記したような三次元的に作動するプレスに対して等しく適用可能である。

プレスに於いては、互いに摺動する機械部品の表面同士の摩擦によるスティック・スリップ現象は、びびりやきしみ音として表れる。これは、上記したような相対運動の間に、圧力を及ぼすべき方向以外に向かう比較的大きな力のために、両部材間に静摩擦及び動摩擦が交互に引き起こされることがあるためである。音として表れる振動は、装置全体、特に直接関与する部材が振動することにより発生する。

極端な場合には、高周波の摩擦運動のために、フレッチングと呼ばれる現象が引き起こされ、それによって摩擦面が互いに焼き付く場合がある。これは、機械にとって極めて深刻な損傷を起こさせる原因となり、その修復には多大な労力が必要となる場合がある。しかも、機械の運転の停止による生産性のロスも、多大な損害の原因となる場合もある。

このように問題に鑑み、本発明の主な目的は、圧縮プレス等のプレスに於ける作動状態を監視し、損傷の原因となり得る振動によるストレスを遅滞なく検知し、相対運動を行う部材間にフレッチングを生じさせることのないような方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、このような目的は、請求項１〜１２に記載された特徴により達成される。

以下に、添付の図面に示された三次元的に作動する圧縮プレスについて、本発明の基本的な構成及び作動原理を詳しく説明する。

図１に示されるように、圧縮プレス１は、プレスケース２．２、圧縮チャンバ２．３、第１のピストン／シリンダユニット６．１により駆動される第１のコンパクタ３．１、第２のピストン／シリンダユニット６．２により駆動される第２のコンパクタ３．２及び第３のピストン／シリンダユニット６．３により駆動される第３のコンパクタ３．３を有する（図２ａ）。第４のピストン／シリンダユニット６．４に結合されたドア５．１が、水平に変位し得るように、ドアケース５．２内にてガイドされている。ドアケース５．２は、タイロッド１０により圧縮チャンバ２．３のハウジング部に固定されており、同時に、タイロッド１０は、第３のピストン／シリンダユニット６．３により駆動される第３のコンパクタ３．３により、圧縮対象（図示せず）に加わる圧力を吸収する。

図２に示された、圧縮プレス１の油圧駆動装置９．１の実施例は、制御部９．２、油タンク１３及び操作盤１６を含み、これらの各部は、コンパクトなサブアセンブリとして構成される。操作盤１６はコントローラ１６．２を含み、このコントローラ１６．２は、接続ケーブル１６．４、増幅器１６．１及び信号ケーブル１６．３を介して、圧縮プレス１のプレスケース２．２の端壁に設けられたセンサ２．４に接続されている。

通常、圧縮プレス１は次のようなステップを経て作動する。
（１）第１の圧縮ステップとして、第１のコンパクタ３．１を用いて、対象材料を予備的に圧縮する。
（２）第２の圧縮ステップを、第２のコンパクタ３．２を用いて実行する。
（３）第１のコンパクタ３．１が圧縮チャンバ２．３の開口を暴露した状態で、第３の圧縮ステップを、第３のコンパクタ３．３を用いて実行する
この場合、第１のコンパクタ３．１及び第３のコンパクタ３．３の戻りストロークは互いに連係しているものであって良く、第３のコンパクタ３．３は、初期のストロークでは単独で変位し、残りのストロークでは第１のコンパクタ３．１と共に変位する。

ドア５．１は、第３のコンパクタ３．３の戻りストロークが開始するのと同時に、油圧の切り換えにより閉じられ、或いは第２のコンパクタ３．２の戻りストロークが開始するのと同時に、油圧の切り換えにより開かれる。

このような過程に於いて、図示されない対象が圧縮されるサイクルの間のコンパクタ３．１、３．２、３．３及びドア５．１の運動を監視するコントローラ１６．２が用いられる。

コンパクタ３．１、３．２、３．３及びドア５．１の運動は、それらが比較的大きな力を伴って行われることから、特定の位置に於いて、上記したようなスティック・スリップ現象を発生することがあり、関連する相対運動部分に、そのためによるフレッチングと呼ばれる好ましくない摩耗が生じる場合がある。

構造が簡単であるが、極めて有効であるコントローラ１６．２を、振動の振幅を測定するためにプレスケース２．２の端壁に設けられたセンサ２．４、測定された信号を増幅器に伝送する信号ケーブル１６．３及び接続ケーブル１６．４と共に用いることにより、本発明に基づく方法は以下のように実行される。

圧縮サイクルの開始から、圧縮物の排出までの間、各コンパクタ３．１、３．２、３．３及びプレスケース２．２並びにドア５．１の間の相対運動が引き起こす振動の振幅が、センサ２．４により連続的に検出、記録される。次に、圧縮プレス１の許容できる振動振幅が、相対運動の時間／距離の各増分についての通常状態として、コントローラ１６．２に登録される。

次に、通常状態に於いて検出される振動の最大値よりも、２０％大きい値を「警告値」として発生し、通常状態に於いて検出される振動のそれまでの最大値よりも、４０％大きい値を「遮断値」として発生し、これら２つの限界値を、インクリメント・メモリを用いて、各時間及び又は距離の変分毎に、コントローラ１６．２に登録する。

この圧縮プレスの動作は、最終的には、コントローラ１６．２に内蔵されたプログラムを利用することにより、一連のステップを経て実行される。
ａ）学習段階では、相対運動の時間／距離の各増分、即ち圧縮サイクルの様々な相対運動の間の最大振動振幅を記録する。
ｂ）「警告値」及び「遮断値」を自動的に生成する。
ｃ）実際の作動の段階では、圧縮サイクルの間の振動振幅の測定値を登録し、相対運動の時間／距離の各増分毎に測定値を連続的に、「警告値」及び「遮断値」と比較する。
ｄ）これらの限界値を超えたときに、適切な動作を開始する。

装置の各部のフレッチングを防止するという目的を達成するために、圧縮プレスの作動状態を監視するために、当該装置に於いては、インクリメント・メモリが用いられ、各時点の測定値が、限界値を超えたときには、警告或いは遮断動作が開始される。

圧縮プレス１のコントローラ１６．２のモニタ上に、「通常状態」、「警告値」、「遮断値」等を表示すると良い。

本発明の効果は、基本的な形式の装置の保守性を向上する点にあるが、本発明の構造は単純なものとすることができ、また既存の装置にも、問題なく後付けすることができる。

本発明に基づく圧縮プレスの実施例を示す斜視図である。 本発明に基づく構造を単純化して示す平面図である。

符号の説明

１ 剪断圧縮プレス
２．１ ホッパー
２．２ プレスケース
２．３ 圧縮チャンバ
２．４ センサ
３．１ 第１のコンパクタ
３．２ 第２のコンパクタ
３．３ 第３のコンパクタ
５．１ ドア
５．２ ドアケース
６．１ 第１のピストン／シリンダユニット
６．２ 第２のピストン／シリンダユニット
６．３ 第３のピストン／シリンダユニット
６．４ 第４のピストン／シリンダユニット６．４
９．１ 油圧駆動装置
９．２ 制御部
１０ タイロッド
１３ 油タンク
１６ 操作盤
１６．１ 増幅器
１６．２ コントローラ
１６．３ 信号ケーブル
１６．４ 接続ケーブル

Claims (12)

1. プレスケース（２．２）内にチャージされた材料を圧縮する際の、時間及び／又は距離を測定する少なくとも１つの過程と、
   完成した材料即ち圧縮された材料を排出する際の、時間及び／又は距離を測定する過程と、
   油圧力を発生する駆動装置（９．１）により上記過程を実行するためのコントローラ（１６．２）を作動させる過程と、
   プレス（１）のための前記コントローラ（１６．２）の基準値として少なくとも１つの許容される振動振幅としてプレスの振動状態の所定の振幅をあらかじめ登録する過程とを有する、
   特に、廃棄物や板金のスクラップなどから圧縮パックを形成するための圧縮プレス（１）等からなるプレスの作動状態を監視するための方法であって、
   ａ） 圧縮動作の開始から終了までの間に、少なくとも１つのコンパクタ（３．１、３．２、３．３）及び／又はドア（５．１）、プレスケース（２．２）などの機械部品間の相対変位に関わる時間又は距離の範囲に於ける振動の振幅を登録し、相対変位の時間又は距離の増分についての、「通常状態」としてプレス全体の許容できる振動振幅をコントローラ内に於いてあらかじめ設定し、
   ｂ） 「通常状態」に於ける最大値を超える振幅に対しては「警告値」を、前記「警告値」を所定の値をもって超える振幅に対しては「遮断値」を発生し、
   ｃ） 相対変位の各時間または距離の増分毎にあるいは各相対変位毎に前記「警告値」或いは前記「遮断値」からなる両限界値をプレス（１）のコントローラ内に入力し、
   ｄ） プレス動作の開始から終了まで、或いは関連する相対変位の間に、前記「警告値」及び又は前記「遮断値」に到達した時に、そのような信号に基づいて前記コントローラ（１６．２）を用いて前記プレスを動作させることを特徴とする方法。
2. 前記「警告値」は、相対変位に於ける機械部品のフレッチングを引き起こすようなスティック・スリップ現象を発生するような振幅値よりも下側に設定されていることにより、問題のない状態においては警告を発しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記「遮断値」は、相対変位に於ける機械部品のフレッチングを引き起こすようなスティック・スリップ現象を発生するような振幅値よりも下側に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 材料の圧縮及び排出に関連する機械部品の相対変位のサイクルの間に於ける振動の振幅が、他の機械部品の重要でない振動振幅を除外して、前記「通常状態」、「警告値」、「遮断値」等の値をコントローラ（１６．２）内に記憶した後に、登録することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 振動振幅が、油圧駆動装置（９．１）により駆動されるピストン／シリンダユニット（６．１、６．２、６．３）の少なくとも１つの動作の間にのみ測定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記「遮断値」に到達したときに、プレスの動作を自動的に停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
7. 前記振動振幅が前記プレスケースの露出した位置に固定されたセンサにより測定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. プレスのコントローラ（１６．２）に内蔵されたプログラムを利用して、
   ａ）学習段階として、相対運動の時間／距離の各増分、即ち圧縮サイクルの様々な相対運動の間の最大振動振幅を記録する過程と、
   ｂ）「警告値」及び「遮断値」を自動的に生成する過程と、
   ｃ）実際の作動の段階で、圧縮サイクルの間の振動振幅の測定値を登録し、相対運動の時間／距離の各増分毎に測定値を連続的に、前記「警告値」及び「遮断値」と比較する過程とを実行し、
   前記「警告値」及び「遮断値」を超えたときには、適切な動作を開始するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 前記「警告値」を、前記「通常状態」に於いて検出される振動の最大値よりも約２０％大きい値として発生し、前記「遮断値」を、前記「通常状態」に於いて検出される振動のそれまでの最大値よりも約４０％大きい値として発生し、これら２つの限界値を、プレスのためのコントローラ（１６．２）に登録することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の方法を実行し、プレスの作動状態を監視するための装置であって、
    コントローラ（１６．２）と、
    振動振幅を測定するためにプレスケース（２．２）の露出部分に設けられた少なくとも１つのセンサ（２．４）と、
    測定値を増幅器（１６．１）を介して伝送するための信号ケーブル（１６．３）と、
    接続ケーブルとを含むことを特徴とする装置。
11. 前記センサ（２．４）が、プレスケース（２．２）の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記「通常状態」、「警告値」及び「遮断値」の各値を、当該圧縮プレスの前記コントローラ（１６．２）のモニタ上に表示することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
    
    

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