JP2007260759A

JP2007260759A - 押出プレスの押出成形方法

Info

Publication number: JP2007260759A
Application number: JP2006093034A
Authority: JP
Inventors: Takeji Yamamoto; 武治山本
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】本発明は、ビレット押出ごとのコンテナ移動をなくし、複数のビレットを連続的に押出すことができる押出プレスの押出成形方法を提供する。
【解決手段】外表面が皮むき加工されてビレットを用い、ビレットを所定の長さに押し残して停止する第１の工程と、後位ビレットをコンテナに装填して前位ビレットを継ぎ押しし、後位ビレットを所定の長さに押し残して押出を停止する第２の工程と、次のビレットをコンテナ内に装填して前位ビレットを継ぎ押しし、後位ビレットを所定のディスカード長さに押し残して押出を停止する第３の工程とを有する。
前記の工程によりコンテナはダイスに当接して移動することがなく、ビレットは押し残しと継ぎ押しによって連続的に押出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金などを押出プレスにより押出成形するに際して、ビレットをコンテナ内に装填した後コンテナ内の空気を脱気する押出プレスの押出成形方法に関し、特に、ビレットを前工程に引き続いて連続して押出すようにした押出プレスの押出成形方法に関するものである。

例えば、アルミニウム合金などを押出プレスにより押出成形する場合において、コンテナ内径よりも小径のビレットをコンテナ内に装填した後、コンテナ内でビレットを後方の押出ステムでダイスに押し当て、いわゆるアプセットすると、ビレットが押しつぶされコンテナとビレットとの隙間の空気が圧縮される。この圧縮された空気のビレットが押出される前でのコンテナ外への脱気が不十分な場合、押出材にブリスタが発生していた。
そこで、コンテナと押出ステムとの隙間を２つ割のシール手段で閉じて密封した後、押出ステムを前進させてビレットを押圧し、コンテナとビレットとの隙間の空気をアプセットが完了するまでの押出前に脱気手段を用いて吸引脱気する方法が、特開平１０−１２８４３２号公報に記載されている。

そして、この従来の押出成形は次のような方法で行っていた。まず鋳造され所定の長さに加工切断されたビレットをビレットヒータなどの加熱手段により所定温度に加熱し、加熱保温した状態でコンテナ内に装填してコンテナ内の空気を脱気した後、押出ステムによりビレットを前方に加圧する方法としている。ところが、ビレットをアプセットする際において、ビレットの押出ステムとの接触面ではビレット外周部の酸化物、偏析物や空気などがビレット中心部を巻き込まれる。
そこで、押出材への酸化物や偏析物などの流出を防止するため、所定の押し残り、ディスカードを残し、ディスカードをコンテナ内から排出して切断した後、次のビレットをコンテナ内に装填して押出を継続している。

従って、次のビレットを押出すまでのコンテナの開放動作、ディスカードの分離および切断などの非押出時間が長くなり、押出成形効率が悪くなるといった問題があった。
また、ディスカードを除去するためにコンテナの移動が必要で、コンテナ位置の精度維持が困難であった。
特開平１０−１２８４３２号公報

本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ビレットの押出ごとにコンテナを移動させディスカードを切断して除去することなく、引き続きビレットをコンテナ内に装填して複数のビレットを連続的に押出すことができるとともに、コンテナ精度の維持と安定に優れた押出プレスの押出成形方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る押出プレスの押出成形方法は、外表面の酸化皮膜や汚れが除去されたビレットを用い、コンテナ内のビレットを押圧するアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を吸引して排出するガス抜き工程を有する押出プレスの押出成形方法であって、前記ビレットを前記コンテナ内に装填し、押出ステムの前進に伴ってビレット押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第１工程と、前記コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第２工程と、前記コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定のディスカード長さとなるまで押出して停止する第３工程とを有し、前記第１工程終了後に前記第２工程を少なくとも１回行うとともに、前記第３工程終了後に前記ディスカードの除去を押出プレス機外で行うことを特徴としている。
本発明の請求項２に係る押出プレスの押出成形方法は、請求項１に記載の発明において、前記ビレットの押し残り長さを、表皮層の巻き込み開始前長さとしたことを特徴としている。

本発明の請求項３に係る押出プレスの押出成形方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ガス抜き工程が、前記コンテナ内にビレットを装填した後、シール部材を前記コンテナの押出ステム側端面と前記押出ステムの外周面とに押圧して密着させてコンテナを密封し、次いでアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を前記押出ステム側から吸引するとともに、所定の真空度まで脱気して完了することを特徴としている。

本発明の請求項４に係る押出プレスの押出成形方法は、請求項１乃至請求項３に記載のいずれかの発明において、前記ビレット外表面の酸化皮膜や汚れの除去が、前記ビレットの押出プレスへの供給前または押出プレス機内において切削加工、スカルパーなどの皮むき手段により行われることを特徴としている。

前記請求項１に係る押出プレスの押出成形方法では、外表面の酸化皮膜や汚れが除去されたビレットを用い、コンテナ内のビレットを押出す前のアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を吸引して脱気するガス抜き工程を有するので、ビレット表面層の酸化物や偏析物などのビレットへの巻き込みが少なく、また、押出材にブリスタを発生させることがない。
さらに、ビレットをコンテナ内に装填し、押出ステムの前進に伴ってビレット押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第１工程と、コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しするとともに、後位ビレットの押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第２工程とを有し、前記第１工程終了後に第２工程を少なくとも１回行うこととしたので、複数のビレットを引き続連続して押出すことができる。そのため、コンテナの開放動作、ディスカードの分離および切断などの非押出動作をなすことができ、押出成形効率が向上し、押出材の生産性が大幅に向上する。

また、ビレットの供給ごとにコンテナの開放動作を行わないことから、コンテナと押出ステムの芯に変化がなくコンテナ精度が安定して維持でき、押出ステムとコンテナのシール性と脱気性能が向上する。
そして、第３工程の終了後にディスカードの除去を押出プレスの機外で行うこととしたので、メインシャー装置の配置に自由度があり押出プレス装置の機頂部に装備しなくても良く、設備の全高を低くできる。したがって、より低い建屋へ設備を設置することができる。

前記請求項２に係る押出プレスの押出成形方法では、前記第１工程および第２工程のビレット押し残しの所定長さを、表皮層の巻き込み開始前長さとしたので、ビレット中心部にビレット表皮層を巻き込むことがなくビレットを連続して押出しても、押出材にビレット表面層の酸化物やコンテナ内周面に付着した押出粕などが流入することがない。また、ビレットの押し残りがダイス側のシール材として作用するので、コンテナ内脱気空間のシール性が向上し、空気の吸い込みがない。
前記請求項３に係る押出プレスの押出成形方法では、ガス抜き工程を、コンテナ内にビレットを装填した後シール部材をコンテナの押出ステム側端面と押出ステムの外周面とに押圧して密着させてコンテナを密封し、次いでアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を押出ステム側から吸引するとともに、所定の真空度まで脱気して完了するようにしたので、コンテナ内の空気を残留させることなく吸引して排出することができ、十分な真空度が達成できブリスタのない押出材が得られ、製品歩留まりも大幅に向上する。

前記請求項４に係る押出プレスの押出成形方法では、ビレットの外表面の酸化皮膜や汚れの除去を、ビレットの押出プレスへの供給前または押出プレス機内において切削加工、スカルパーなどの皮むき手段により行うのでビレットの長手方向の曲がりが少なく外径寸法精度に優れ、コンテナ装填時にビレットとコンテナとの隙間を小さくすることができる。そのため、脱気空間の体積も小さく、脱気時間を短縮することができる。

以下に、本発明実施例の押出プレスの押出成形方法を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。ただし、図５は、本発明実施例の押出プレスの押出成形方法と比較する比較例を示したものであり、本発明実施例の押出プレスの押出成形方法を表わすものではない。
図１は、本発明に係る好適な装置の概要を示す説明図、図２は経時的な作動状態を説明するためのフロー図、図３は第１工程および第２工程での押出停止状態における押し残しの説明図、図４は第３工程での押出停止状態における押し残しの説明図である。

本発明に係る好適な装置の概要は図１に示すように、エンドプラテン１１にはコンテナライナ１２ａとコンテナタイヤ１２ｂおよびコンテナホルダ１２ｃから構成されるコンテナ１２を摺動させるコンテナシリンダ１３が配設されている。コンテナシリンダ１３は、ピストン、ピストンロッド、シリンダチューブなどから構成される。
符号１４はダイスであって、ダイス１４の外周面は図示しないダイリングの内周面に摺動自在に嵌合保持してある。３１はコンテナライナ１２ａの内周面と皮むき加工されたビレット１５ｂの外周面との隙間で、脱気空間である。一方、外周面が皮むき加工されたビレット１５ｂを押し込む押出ステム１６の先端には、コンテナ１２の内面と密接し得るフィックスダミーブロック１７が設けられている。

符号２１はコンテナ１２の押出ステム側の端面および押出ステム１６の外周面のシール手段であって、少なくとも２分割に構成され図示しない駆動手段により押出軸線方向と押出軸線方向の交差方向に摺動自在に、且つ、押圧自在に配されている。そして、図示しないシール材によってコンテナ押出ステム側端面と押出ステム１６の外周面をシールし、コンテナ１２内を密封する構成となっている。
２２はコンテナ１２内の押出ステム１６側より空気を吸引除去するための吸引手段であって、図示しない真空ポンプや真空タンク、電磁弁などが設けられている。そして、符号１８は押出ステム１６の前進に伴って皮むき加工されたビレット１５ｂが押し潰されダイス１４から押出される押出材である。さらに、シール手段２１には脱気空間３１と吸引手段２２が連通する空気の排出通路２３が設けられている。

次に、本発明実施例の押出プレスの押出成形方法を説明する。
図２に示すように、コンテナシリンダ１３のロッド側に圧油を供給し、ピストンロッドを引き込む方向へ作動させ、コンテナ１２とダイス１４とを当接する。次いで、ビレット１５ａを載置した状態でビレットローダ１９が上昇しビレット１５ａを押出中心位置に保持し（図２（ａ））、押出ステム１６を前進させビレット１５ａをコンテナ１２内に押し込む。ビレット１５ａをコンテナ１２内に押し込んだ状態で押出ステム１６の前進を一旦停止して、シール手段２１を作動させてコンテナ１２押出ステム側端面と押出ステム１６の外周面とを押圧してコンテナ１２を密封するとともに、吸引手段２２とコンテナ１２内の脱気空間３１とを連通させる（図２（ｂ））。

コンテナ１２を密封すると同時に、吸引手段２２を作動させて脱気空間３１内の空気の吸引排出と、一旦停止した押出ステム１６の再前進を開始する。コンテナ１２内の装填されたビレット１５ａが押出ステム１６の再前進により押圧され、また、先端をダイス１４により規制され押し潰されている間に脱気空間３１内の空気は、コンテナ内周面とフィックスダミーブロック外周面との隙間を通ってシール手段２１の空気通路２３より吸引装置２２によりコンテナ１２外へ吸引排出される。コンテナ１２内が所定の真空度に到達後、吸引動作を停止してガス抜工程が終了する。
そして、押出ステム１６の最前進によりコンテナ１２内の脱気空間３１はビレット１５ａで充満され、所定の押出ステム再前進圧力を検出してアプセットが完了する。次いで、予め設定された所望する押出速度、押出圧力などで制御された押出ステム１６が前進して押出材１８を押出し、ビレット寸法が所定の押し残し長さ（表皮層の巻き込み開始前長さ）となったことを検出して押出を停止し第１工程を終了する（図２（ｃ））。

押出が停止すると、次の後位ビレット１５ｂを押出中心位置に保持できる位置まで押出ステム１６を後退させ、後位ビレット１５ｂを載置したビレットローダ１９が上昇する（図２（ｄ））。次いで、押出ステム１６を前進させ後位ビレット１５ｂをコンテナ１２内に押し込み、次いで、シール手段でコンテナ１２を密封し（図２（ｅ））、前位ビレット１５ａの押し残しと後位ビレット１５ｂを継ぎ押しで押出すことで、図２（ｄ）および（ｅ）で示す第２工程動作を連続して繰り返す。
そして、所定の押出本数から１を引いた数量で第２工程を終了し、第３工程では押し残し長さを所定のディスカード長さとして押出を停止する（図４）。その後、コンテナシリンダ１３のピストン室側に圧油を供給してコンテナ１２とダイス１４を離間させ、次いで、ダイス１４にディスカードを付けた状態で押出プレス機外に摺動移動させ、ディスカードを切断除去して押出プレスの動作が終了する。

ところで、コンテナ内に装填される前に皮むき加工されたビレットであっても、コンテナ内で加熱保持され酸化皮膜が表皮層に形成される。一方、押出時のビレット材料内での摩擦抵抗はビレット表皮層とコンテナとの接触面の抵抗より小さく、ビレット表皮層の流れは中心部における材料よりも遅いのでビレットの押し残り長さが短くなっていくと、押出ステムとの接触面においてビレット外皮（酸化皮膜）が巻き込まれることとなる。そこで、前記第１工程および第２工程においては図３に示すように、ビレットの押し残り長さを表皮層の巻き込み開始前長さとなるまで押出して押出ステムを停止させることによって、上述した、酸化皮膜などの巻き込みと押出材への流出を防いでいる。
また、押出を終了する前記第３工程においては図４に示すように、ビレットの押し残り長さをディスカード長さとなるまで押出して押出ステムを停止させることによって、酸化皮膜などの押出材への流出防止とビレットの歩留まり向上を図っている。

前記ガス抜工程における脱気空間３１内の空気の吸引排出は、事前に真空ポンプを作動させて真空タンク内を０〜５Ｔｏｒｒの真空状態とし、吸引手段２２と脱気空間３１とが連通すると同時に電磁弁を動作させて行い、この場合、吸引が開始されると０．２〜０．５秒でコンテナ１２内が５〜３０Ｔｏｒｒとなることが好ましい。上記において、吸引手段２２と脱気空間３１とが連通すると同時に電磁弁を動作させて行うこととしたが、手問えば、シール手段２１による密封が完了し、所定の時間が経過した後に電磁弁を動作させて吸引を開始する空気の排出方法としても良い。

図２（ａ）および図２（ｄ）において、押出ステム１６を押出軸線方向に後退させ、コンテナ１２との間にビレット１５ａ、１５ｂを載置して押出位置を保持するビレットローダ１９を配設する構成としたが、押出ステム１６をコンテナ１２から引き抜きの後、押出軸線の垂直方向に移動させ、移動した押出ステムのスペースにビレットローダが進入するとともに、ビレット１５ａ、１５ｂのコンテナ１２への装填はビレットローダに設けたビレットの搬送手段で行う構成としても良い。

また、前記実施形態で使用するビレットの外表面の酸化皮膜や汚れは、ビレットの押出プレスへの供給前または押出プレス機内において切削加工、スカルパーなどの皮むき手段により除去される構成としたが、ビレットヒータによる加熱でのビレット表面の酸化膜の形成は軽微であり、予め外表面が加工されたビレットをビレットヒータに供給し、押出プレスのコンテナに装填する押出プレスへの供給前に除去される構成であっても良い。

そして、外表面が前記皮むき手段で加工されたビレットは長手方向の曲がりが小さく、外径寸法精度に優れていることから、ビレットのコンテナ装填時のコンテナとの直径隙間を小さくすることができる。例えば、コンテナ内径寸法１８５ｍｍに装填できる従来の鋳放し品のビレットの外形寸法は１７８ｍｍであり、コンテナとの直径隙間は７ｍｍである。一方、本実施例では外形寸法が１８２ｍｍのビレットを装填することができ、コンテナとの直径隙間は３ｍｍであり、脱気空間容積を従来技術に比べて略６０％縮小できる。従って、脱気空間の脱気時間やビレットのアプセット時間を短縮することができ、さらに、脱気真空度も向上させることができる。

前記コンテナと押出ステムのシール手段は、ビレットが装填されるコンテナの押出ステム側端面に設けたリング状のシール部と、押出ステムの軸線方向と交差方向に開閉自在に設けた２つ割のシールブロックと、シールブロックを閉じた時シールブロックの当接面に貼着したシール部材とシールブロックのコンテナ側端面に設けたシール材およびシールブロックの押し出ステム側端面に設けたシール部材を介してリング状のシール部の側端面と押出ステムの外周面に同時に同時に密接させ得るようにし、シールブロックのコンテナ側端面に設けたシール部材をリング状のシール部に押圧する押圧手段を押出ステムの軸線方向に移動自在に配設する構成が好ましい。

上述した押出成形方法では、ビレットをコンテナ内に装填し、押出ステムの前進に伴ってビレット押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第１工程と、コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第２工程と、コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定のディスカード長さとなるまで押出して停止する第３工程とを有し、第１工程終了後に第２工程を少なくとも１回行うこととしたので、最小の連続押出本数は３本となるが、所定の連続押出本数が前記の３工程よりも少ない２本に設定した場合には、第２工程を省略し、第１工程終了後は第３工程として押出が完了するようになっている。

以上説明したことからも明らかなように、本発明では、外表面を皮むき加工したビレットを用いアプセットと同時にコンテナ内の空気を排出し、前位のビレットを押し残して押出するとともに、コンテナを保持して後位のビレットを装填して継ぎ押しするようにしたので、前の押出に引き続いてビレットを連続して押出すことができ、押出成形効率と生産性が大幅に向上する。また、コンテナ内はシール手段と吸引手段により高い真空度が達成され脱気が十分に行えるために、ブリスタのない押出材が得られ、製品歩留まりも向上する。

本発明実施例に係る好適な装置の概要を示す説明図である。本発明実施例に係る経時的な作動状態を説明するためのフロー図である。本発明実施例に係る第１工程および第２工程の押出ステム停止状態における押し残しを示す説明図である。本発明実施例に係る第３工程の押出ステム停止状態における押し残しを示す説明図である。本発明実施例の押出プレスの押出成形方法と比較する比較例を示す説明図である。

符号の説明

１１エンドプラテン
１２コンテナ
１３コンテナシリンダ
１４ダイス
１５ａ、１５ｂビレット
１６押出ステム
１７フィックスダミーブロック
１８押出材
１９ビレットローダ
２０メインシャー
２１シール手段
２２吸引手段
２３排出通路
３１脱気空間

Claims

外表面の酸化皮膜や汚れが除去されたビレットを用い、コンテナ内のビレットを押圧するアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を吸引して排出するガス抜き工程を有する押出プレスの押出成形方法であって、
前記ビレットを前記コンテナ内に装填し、押出ステムの前進に伴ってビレット押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第１工程と、
前記コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定の長さとなるまで押出して停止する第２工程と、
前記コンテナ内に次のビレットを装填し、押出ステムの前進に伴って前位ビレットを継ぎ押しして後位ビレットの押し残り長さが所定のディスカード長さとなるまで押出して停止する第３工程とを有し、
前記第１工程終了後に前記第２工程を少なくとも１回行うとともに、前記第３工程終了後に前記ディスカードの除去を押出プレス機外で行うことを特徴とする押出プレスの押出成形方法。
前記ビレットの押し残り長さを、表皮層の巻き込み開始前長さとしたことを特徴とする請求項１に記載の押出プレスの押出成形方法。
前記ガス抜き工程は、前記コンテナ内にビレットを装填した後、シール部材を前記コンテナの押出ステム側端面と前記押出ステムの外周面とに押圧して密着させてコンテナを密封し、次いでアプセット開始と同時にコンテナ内の空気を前記押出ステム側から吸引するとともに、所定の真空度まで脱気して完了することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出プレスの押出成形方法。
前記ビレット外表面の酸化皮膜や汚れの除去は、前記ビレットの押出プレスへの供給前または押出プレス機内において切削加工、スカルパーなどの皮むき手段により行われることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のいずれかに記載の押出プレスの押出成形方法。