JP2015080810A - 押出プレスのビレットコール制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の方法では、ビレットコールのタイミングはサイクル毎に人が介在していたため、押出中のメインラム位置を使用する方法では、事前にビレットコールを出力するメインラム位置を入力しておく必要がある上、押出速度やディスカード厚の変更、カットモードの変更、ダイス交換、ダミーブロック潤滑サイクルの追加等の諸条件が違うのに対して、ビレットヒータからのビレットの搬送時間が一定であるとビレット到着時間にバラつきが、出ていた。
【解決手段】
本発明は押出プレスに供給するビレットをビレットヒータの中で加熱し、次押出サイクル開始に間に合うよう様に押出の開始の合図に合わせてビレットヒータより供給開始するタイミングであるビレットコールにおいて、押出速度条件により最適なビレットコールタイミングを自動で算出し、ジャストインタイムでビレットを供給するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、押出プレスのビレットヒータからビレットを供給するタイミング、すなわちビレットコールの制御方法に関する。

押出プレス装置により押出成形を行なう場合、ビレットローダ上のビレットを、ビレットローダ内インサータによりコンテナ内に装填する。そして、コンテナをダイスに押付けた状態でメインラムをさらに前進させて押出ステムにてビレッ卜を強力に押圧し、ダイスからビレットを所定形状の押出製品として押し出す。ビレットを押し出した後は、コンテナをコンテナシリンダにより若干後退させて、ディスカードがコンテナから外れた位置からメインラムとコンテナを後退させる。
次に、コンテナとダイスとの間に切断装置の切断刃を送り込み、ダイス面に残ったビレット（ディスカードと称される。）を切り離す。その後は、メインラムを後退させて押出ステムをコンテナから抜き出し，次のビレットをコンテナに挿填して次サイクルの押出成形に移行する。

押出プレスでは、原材料であるビレットを押出して製品にしているが、待ち時間をなくすために、押出中に次のビレットを準備しておく必要があった。この準備の開始指令であるビレットコール（押出プレスからビレットヒータにビレットを要求）は、事前に入力された押出中のメインラム位置設定値と、実際のメインラム位置（押出ステムの位置）を使用することで、ビレットコールのタイミングを操作盤の画面上で設定して対応しているのが現状であった。

特開２０１０−１７９３３２号公報

従来の方法では、ビレットコールのタイミングはサイクル毎に人が介在して、経験値を基にメインラムの位置を感覚的に決めて、操作盤の画面に設定していた。そのため、押出中のメインラム位置を使用する方法では、事前にビレットコールを出力するメインラム位置を入力しておく必要がある上、押出速度やディスカード厚の変更、カットモードの変更、ダイス交換、ダミーブロック潤滑サイクルの追加等の諸条件が違うのに対して、ビレットヒータからのビレットの搬送時間が一定であるとビレット到着時間にバラつきが、出てしまう。このバラつきにより、ビレットが早く来すぎてビレットの温度が低下してしまうことや、遅すぎてビレット供給待ちによりサイクルタイムが長くなってしまうことがあった。

上記課題を解決するために、本発明は、押出プレスに供給するビレットをビレットヒータの中で加熱し、次押出サイクル開始に間に合うよう様に押出の開始に合わせてビレットヒータよりビレットを供給開始するタイミングであるビレットコールにおいて、
押出速度条件により最適なビレットコールタイミングを自動で算出し、ジャストインタイムでビレットを供給するようにした。

押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間がビレット搬送実績時間と略同等となるようにした。

押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダイス交換時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにした。

押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダミーブロック潤滑時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにした。

押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダイス交換時間及びダミーブロック潤滑時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにした。

本願発明により、人の手を介さずにジャストインタイムでビレットを供給することが可能となり、従来発生していた、ビレット到着時間のバラつきにより、ビレットが早く来すぎてビレットの温度が低下してしまうことや、遅すぎてビレット供給待ちによりサイクルタイムが長くなってしまうことがなくなり、生産性向上及び品質安定化が可能となる。

本発明の押出プレスのエンドプラテンからメインシリンダに至る部分とビレットヒータを含めた概略を示す平面図である 押出プレスの動作フローである。 本発明の制御方法のフローチャートである。 本発明の通常の押出プレスの工程のタイムチャートである。（ダイスの交換とダミーブロックの潤滑が共になく、カットモードが１Ｂ２Ｃ、すなわち１本のビレットを押出す時、押出製品が２本の場合。） ダイスの交換を行った時の押出プレスの工程のタイムチャート。（押出の２つ工程間でダイスの交換を行う場合。） ダミーブロック潤滑を行った時の押出プレスの工程のタイムチャート。（押出の２つの工程間でダミーブロックの潤滑を行う場合。） ダイスの交換とダミーブロック潤滑を行った時の押出プレスの工程のタイムチャート。（押出の２つの工程間でダイスの交換とダミーブロックの潤滑を同時に行う場合。） ダイスの交換がなく、ダミーブロックの潤滑もない場合で、カットモード１Ｂ１Ｃ（押出製品の途中切断がビレット１本について１度もないもの）の場合について示す。

図１に示すように、本発明に用いる押出プレスはエンドプラテン１１とメインシリンダ
１２を対向して配置し、両者を複数のタイロッド１４によって連結している。エンドプラ
テン１１の内側面には押出穴が形成されたダイス１６を挟んでコンテナ１７が配置され、
コンテナ１７内にビレット２２Ｂを装填し、これをダイス１６に向けて加圧押出することでダイス穴に応じた断面の押出製品２３が押出成形される。

押出作用力を発生させるメインシリンダ１２は、メインラム１３を内蔵し、これをコ
ンテナ１７に向けて加圧移動可能としている。このメインラム１３の前端部にはコンテナ
１７のビレット装填穴と同芯配置されるように押出ステム２０がコンテナ１７に向けて突
出状態でメインクロスヘッド１９を介して取付けられている。したがって、メインシリンダ１２を駆動してメインクロスヘッド１９を前進させると、押出ステム２０がコンテナ１７のビレット装填穴に挿入され、装填されたビレット２２Ｂの後端面を加圧して押出製品２３を押出すのである。

なお、前記メインシリンダ１２には押出軸心と平行に複数のサイドシリンダ１５が取付
けられており、そのシリンダロッドがメインクロスヘッド１９に連結されている。これによって押出工程の準備工程として押出ステム２０をコンテナ１７に近接させた位置に初期移動させ、押出加圧動作はメインシリンダ１２及びサイドシリンダ１５の両者を用いて行なわせる構成となっている。

押出プレス本体と平行にビレットヒータ３１が設置されている。ビレットヒータ３１は押出に使用されるビレット２２Ａを所定の温度に所定の時間内で昇温するための設備である。ビレット２２Ａは所定の位置で目標温度に加熱されて、ビレットコールにより図示しない突出し装置により突き出されて搬送コンベア３２上に移動する。その後搬送コンベア３２により搬送されビレットローダ３３の直上に移動する。更に図示しないエレベータ等により下降し、ビレットローダ３３にセットされる。

次に、押出成形装置の押出動作について図２の動作フローチャートに基付いて説明する。
初期状態は、コンテナ１７と押出ステム２０は反押出方向に後退している。
まず初めに、ビレットヒータ３１からビレットローダ３３にビレット２２Ａを供給する。（Ｓ１）次にビレットローダ３３が押出プレス機内に侵入する。（Ｓ２）ビレットローダ３３がビレット２２Ａをコンテナ１７内に挿入する。（Ｓ３）次にコンテナ１７が前進する（Ｓ４）次に押出ステム２０が下降する。（Ｓ５）
次にアップセットを実施する（Ｓ６）。次にバープサイクルを実施する。（Ｓ７）ここまでの工程が終了すると押出を開始する。（Ｓ８）押出を開始してから、場合によっては押出製品２３を切断する（Ｓ９）。所定のディスカード厚になったら押出を終了する（Ｓ１０）。
次にコンテナ１７を後退する。（Ｓ１１）次にコンテナ１７と押出ステム２０が後退する。（Ｓ１２）次に図示しないディスカードシャーがディスカードを切断する。（Ｓ１３）最後に押出ステム２０が上昇して、（Ｓ１４）サイクルを完了する。
アップセットとは、コンテナ内径よりも少し小径のビレットをコンテナ内に入れた後、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、ビレットを押し潰しコンテナへビレットを充填させること。
バープサイクルとは、アップセットで圧縮された空気を放出するために、押出ステムとコンテナを僅かに後退させて、ダイスとコンテナの隙間から前記の圧縮空気を抜いて、再度コンテナと押出ステムで押出を開始する。このようにして圧縮された空気を抜くガス抜き工程をバープサイクルと呼ぶ。

図３本発明の制御方法のフローチャートを示す。
図中で示されているＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は以下の時間である。

Ｔ１：押出終了までの時間。
Ｔ１の時間は押出速度、ディスカード厚み、押出終了までの残りのビレット長、カ ットモードで左右される。
（カットモードとは１本のビレットから何本の押出製品を製造するかということ。 ビレット１本から２本の押出製品を製造する場合、途中で１回切断する。これを１ Ｂ２Ｃと称する。）
押出速度をＶ、ディスカード厚みをＤ、押出終了までの残りのビレット長をＬ、押 出終了までの残りのカット後の押出製品の本数をＮ、カットのための所要時間をＴ とすると、Ｔ１は以下の式で表せる。
Ｔ１＝（Ｌ−Ｄ）/Ｖ＋（Ｎ−１）ｘＴ（秒）

Ｔ２：押出後のアイドルタイム時間。
Ｔ２の押出後のアイドルタイム時間には、コンテナが後退する時間、メインラム が後退する時間、ディスカードをシャーが切断する時間、押出ステムが上昇する時 間が含まれている。

Ｔ３：ダイス交換時間。
Ｔ４：ダミーブロック潤滑時間（ダミーブロック潤滑装置が退避する時間を含む）。
Ｔ５：ビレット搬送実績時間（ビレットコールによりビレットヒータ内のビレットにス タート指示が出てから、ビレットがビレットヒータから出てビレットローダに供給 されるまでの時間。ビレットの搬送能力で決まる時間）。

Ｔ５はビレットヒータ内で加熱されたビレットがビレットヒータから出てビレットローダの所定の位置にセットされるまでの時間でビレットの搬送能力であるのである程度は固定された時間である。
Ｔ１には、押出プレスの運転上、変動する要因が含まれる。一つは、プラー（押出製品を引張る装置）によって押出製品が牽引されるが、押出製品の長さ設定により、結果的にディスカードの厚みが変化する。二つ目は、アップセット時にビレット長を測定しているが、ビレット長さが変更されていることがある。三つ目は押出速度を適宜変えるということ等がある。これらが起こった場合、前回の実績ディスカード厚み値と組合せ、リアルタイムに計算を行いＴ１を算出することにより、ビレットコールのタイミングを判定することができる。
ダイスの交換（Ｔ３）の有り無し、及びダミーブロック潤滑（Ｔ４）の有り無しのそれぞれの場合では、制御装置がそれぞれのモードを認識し、自動で演算し、ビレットコールのタイミングを判定する。
Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の時間は押出プレスの前サイクルあるいは、それより前のサイクルでの時間を制御装置が自動で記憶し、さらにはＴ５との比較を自動で判定し、ビレットコールを指令できる。
また、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は予め設定された設定値を入力した場合でもよい。

図４から図８に押出プレスのタイムチャートを示す。ダイスの交換またはダミーブロック潤滑を行った場合のそれぞれについて場合分けをしたタイムチャートを示す。
全自動で運転する中で、ダイスの交換とダミーブロックの潤滑とは、２つ共無い場合と片方のみが有る場合と、両方がある場合の４つの場合がある。
さらには押出途中での押出製品の切断の有り無しを含めると、トータルのサイクルタイムが長くなったり、短くなったりする場合がある。
以下のタイムチャートは全てカットモードが１Ｂ２Ｃで、１本のビレットを押出す場合に途中で押出製品を１度切断する場合とした。
ＣＡＳＥ１：通常の押出プレスの工程のタイムチャート。
（ダイスの交換とダミーブロックの潤滑が共にない場合。）
ＣＡＳＥ２：ダイスの交換を行った時の押出プレスの工程のタイムチャート。
（押出の２つの工程間でダイスの交換を行う場合。）
ＣＡＳＥ３：ダミーブロック潤滑を行った時の押出プレスの工程のタイムチャート。
（押出の２つの工程間でダミーブロックの潤滑を行う場合。）
ＣＡＳＥ４：ダイスの交換とダミーブロック潤滑を行った時の押出プレスの工程のタイム チャート。
（押出の２つの工程間でダイスの交換とダミーブロックの潤滑を同時に行う 場合。）

図４のＣＡＳＥ１の場合は、ダイスの交換時間Ｔ３とダミーブロック潤滑時間Ｔ４がなく、押出終了までの時間Ｔ１と押出後のアイドルタイム時間Ｔ２だけの場合である。この場合のビレットコールのタイミングは、図中の矢印の位置となる。

図５のＣＡＳＥ２の場合は、ダミーブロックの潤滑時間Ｔ４のみがなく、押出終了までの時間Ｔ１と押出後のアイドルタイム時間Ｔ２及びダイスの交換時間Ｔ３の場合である。この場合のビレットコールのタイミングは、ＣＡＳＥ１と比較すると、ダイスの交換時間Ｔ３だけ押出終了に近くなり、図中の矢印の位置となる。

図６のＣＡＳＥ３の場合は、ダイスの交換時間Ｔ３のみがなく、押出終了までの時間Ｔ１と押出後のアイドルタイム時間Ｔ２及びダミーブロック潤滑時間Ｔ４の場合である。この場合のビレットコールのタイミングは、ＣＡＳＥ１と比較すると、ダミーブロック潤滑時間Ｔ４だけ押出終了に近くなり、図中の矢印の位置となる。

図７のＣＡＳＥ４の場合は、ダイスの交換時間Ｔ３とダミーブロック潤滑時間Ｔ４が共にあり、押出終了までの時間Ｔ１、押出後のアイドルタイム時間Ｔ２、ダイスの交換時間Ｔ３及びダミーブロック潤滑時間Ｔ４の場合である。この場合のビレットコールのタイミングは、ＣＡＳＥ１と比較すると、ダイスの交換時間Ｔ３及びダミーブロック潤滑時間Ｔ４だけ押出終了に近くなり、図中の矢印の位置となる。

図８に比較のために、カットモード１Ｂ１Ｃ（押出製品の切断がビレット１本についてないもの）のタイムチャートをＣＡＳＥ１の場合（ダイスの交換時間Ｔ３とダミーブロックの時間交換Ｔ４がない場合。）について示す。この場合には、ダイスの交換時間Ｔ３とダミーブロック潤滑時間Ｔ４がなく、さらに押出製品の切断時間がないために、ビレットコールのタイミングは押出開始の方に近くなり、図中の矢印の位置になる。本カットモードの場合もＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３、ＣＡＳＥ４についても前記（カットモードが１Ｂ２Ｃの場合）と同等の扱いができる。

本願発明により、人の手を介さずにジャストインタイムでビレットを供給することが可能となり、従来発生していた、ビレット到着時間にバラつきにより、ビレットが早く来すぎてビレットの温度が低下してしまうことや、遅すぎてビレット供給待ちによりサイクルタイムが長くなってしまうことがなくなり、生産性向上及び品質安定化が可能となる。

１１ エンドプラテン
１２ メインシリンダ
１３ メインラム
１４ タイロッド
１５ サイドシリンダ
１６ ダイス
１７ コンテナ
１８ コンテナシリンダ
１９ メインクロスヘッド
２０ 押出ステム
２１ ダミーブロック
２２Ａ ２２Ｂ ビレット
２３ 押出製品
３１ ビレットヒータ
３２ 搬送コンベア
３３ ビレットローダ

Claims (5)

1. 押出プレスに供給するビレットをビレットヒータの中で加熱し、次押出サイクル開始に間に合うよう様に押出の開始に合わせてビレットヒータよりビレットを供給開始するタイミングであるビレットコールにおいて、
   押出速度条件により最適なビレットコールタイミングを自動で算出し、ジャストインタイムでビレットを供給することを特徴とした押出プレスのビレットコール制御方法。
   
2. 押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間がビレット搬送実績時間と略同等となるようにしたことを特徴とした請求項１に記載の押出プレスのビレットコール制御方法。
   
3. 押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダイス交換時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにしたことを特徴とした請求項１に記載のビレットコール制御方法。
   
4. 押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダミーブロック潤滑時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにしたことを特徴とした請求項１に記載のビレットコール制御方法。
   
5. 押出速度、ディスカード厚、ビレット長、カットモードで決まる押出時間と、押出後のアイドルタイムの時間を加算した時間に、ダイス交換時間及びダミーブロック潤滑時間を加算した時間が、ビレット搬送実績時間と略同等となるようにしたことを特徴とした請求項１に記載のビレットコール制御方法。

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