JP2015217391A - Extrusion press - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は押出プレスにおけるリリーフ特性計測及び押出立上げ制御パラメータの変更に関するものである。 The present invention relates to relief characteristic measurement and extrusion start-up control parameter change in an extrusion press.
一般に、金属材料、例えばアルミニウム又はその合金材料等によるビレットを押出プレ
ス装置により押出す場合、油圧シリンダで駆動されるメインラムの先端部に押出ステムが取り付けられており、ダイスにコンテナを押し付けた状態で、ビレットを押出ステムなどでコンテナ内に収納する。そして、メインラムを更に油圧シリンダの駆動により前進させることにより、ビレットが押出ステムにて押圧される。そこで、ダイスの出口部から、成形された製品が押出される。
In general, when a billet made of a metal material such as aluminum or an alloy material thereof is extruded by an extrusion press device, an extrusion stem is attached to the tip of a main ram driven by a hydraulic cylinder, and a container is pressed against a die. Then, the billet is stored in the container with an extrusion stem or the like. Then, the billet is pressed by the extrusion stem by further advancing the main ram by driving the hydraulic cylinder. Therefore, the molded product is extruded from the outlet of the die.
押出プレスの駆動源は油圧で、油圧部品は押出プレスの駆動に対して重要な役割を果たしている。また、押出プレスの圧油の使用圧力は、例えば30MPaと高い為に、油圧部品の耐久性は生産性には重要な要因である。
しかし、実際には油圧部品の消耗は激しく油圧部品のメンテや交換などが頻繁に行われているのが実情である。そのため、油圧部品の劣化があっても徐々に劣化が進行するので、そのまま使用していることが多い。そのため、押出の立上り 時間が遅くなり生産性が低下することも多くある。
油圧部品のなかでも、リリーフバルブは押出プレス全体の油の圧力を設定する油圧部品で、重要な役目を果たしている。また、リリーフバルブは高価なため、頻繁に交換することができず、劣化が進んでも、そのまま使用するという場合が多くある。
The drive source of the extrusion press is hydraulic, and the hydraulic parts play an important role in driving the extrusion press. Further, since the working pressure of the pressure oil in the extrusion press is as high as 30 MPa, for example, the durability of the hydraulic parts is an important factor for productivity.
However, in reality, the wear of hydraulic parts is so severe that the maintenance and replacement of the hydraulic parts are frequently performed. For this reason, even if there is a deterioration of the hydraulic component, the deterioration gradually proceeds, so it is often used as it is. For this reason, the rise time of extrusion is delayed and productivity is often lowered.
Among hydraulic components, the relief valve plays an important role in setting the oil pressure of the entire extrusion press. In addition, since the relief valve is expensive, it cannot be frequently replaced and is often used as it is even if the deterioration progresses.
リリーフバルブは経年変化により徐々にポペット、シート面等の磨耗が発生するが、これにより圧力と漏れ油量の関係が変化し、押出立上り時の遅延が発生し生産性低下を引き起こす。また、オペレータには、圧力と漏れ油量を生産運転中に把握することは困難であるため、生産性低下に気付かず運転を続けることになる。
そのため、リリーフバルブの特性が変化してきても押出立上げ時の制御パラメータは一緒であるため、押出の立上り 時間が遅くなり、生産性が低下してもやむを得なかった。
The relief valve gradually wears poppets, seat surfaces, etc. over time, but this changes the relationship between the pressure and the amount of leaked oil, causing a delay at the start of extrusion and reducing productivity. Further, since it is difficult for the operator to grasp the pressure and the amount of leaked oil during the production operation, the operation is continued without noticing the decrease in productivity.
Therefore, even if the characteristics of the relief valve change, the control parameters at the time of extrusion start-up are the same. Therefore, the rise time of extrusion is delayed, and it is unavoidable even if productivity decreases.
コンテナの移動手段を備え、メインシリンダ装置により前記コンテナに装填されたビレットを押出ステムによりダイスから押出して形材を成形する押出プレスにおいて、
リリーフバルブの経年変化による特性の変化を通常生産運転において計測し、計測した特性をグラフ化し、特性変化のレベルに応じて押出立上げ時の制御パラメータを自動的に変更するようにした。
In an extrusion press comprising a container moving means, and a billet loaded in the container by a main cylinder device is extruded from a die by an extrusion stem to form a profile,
Changes in characteristics due to aging of the relief valve were measured in normal production operation, and the measured characteristics were graphed, and the control parameters at the start of extrusion were automatically changed according to the level of characteristic change.
初期状態との変化をビジュアル化し、メンテナンス時期を警報するようにした。 The change from the initial state was visualized and the maintenance time was warned.
押出初期の立上げ制御時のポンプ吐出指令、圧力及び実速度よりリリーフバルブの圧力−漏れ油量の特性を通常の生産運転中に自動計測する。一般的には、加圧金型をセットし、手動で加圧し吐出量と圧力の関係、圧力上昇時間計測等で特性を計測している。
計測した特性をタッチパネル等にグラフ表示することによりオペレータ等にリリーフバルブの劣化を視覚で伝えることができる。
計測した特性を、予めレベル分けした劣化程度に応じて立上げ時の制御パラメータを変更することにより、劣化分の漏れ油量を補う様にポンプ吐出割合を増加させ、これにより、劣化が進んでも生産性を大きく低下させることなく生産を継続できる。
このため、高価なリリーフバルブを限界まで使用することができ、頻繁に交換する必要がなくなり、コストダウンを実現できる。
また、頻繁に行うメンテも省略できる。
The characteristic of the pressure-leakage oil amount of the relief valve is automatically measured during normal production operation from the pump discharge command, pressure and actual speed at the start-up control at the initial stage of extrusion. In general, a pressure mold is set, and pressure is manually applied, and the characteristics are measured by the relationship between the discharge amount and pressure, the pressure rise time measurement, and the like.
By displaying the measured characteristics in a graph on a touch panel or the like, it is possible to visually convey the deterioration of the relief valve to the operator or the like.
By changing the control parameters at the start-up according to the degree of deterioration of the measured characteristics divided in advance, the pump discharge rate is increased to compensate for the amount of leaked oil, and even if deterioration progresses Production can be continued without significantly reducing productivity.
For this reason, an expensive relief valve can be used to the limit, it is not necessary to replace frequently, and cost reduction can be realized.
Also, frequent maintenance can be omitted.
本発明に係る押出プレスのリリーフバルブの特性計測及び押出立上げ制御パラメータの変更について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。 The characteristic measurement of the relief valve of the extrusion press and the change of the extrusion start-up control parameter according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
最初に、本発明の押出プレスの概要について図1を用いて説明する。
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1とメインシリンダ2を対向して配置し、両者を複数のタイロッド3によって連結している。エンドプラテン1の内側面には押出穴が形成されたダイス4を挟んでコンテナ5が配置され、コンテナ5内にビレット6を装填し、これをダイス4に向けて押出加圧することでダイス穴に応じた断面の押出材が押出成形される。
First, the outline of the extrusion press of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, in an extrusion press used in the present invention, an
押出作用力を発生させるメインシリンダ2は、メインラム9を内蔵し、これをコンテナ5に向けて加圧移動可能としている。このメインラム9の前端部にはコンテナ5のビレット装填穴と同芯配置されるように押出ステム7がその先端に図示しないダミーブロックを密接させて、コンテナ5に向けて突出状態でメインクロスヘッド8を介して取付けられている。したがって、メインシリンダ2を駆動してメインクロスヘッド8を前進させると、押出ステム7がコンテナ5のビレット装填穴に挿入され、装填されたビレット6の後端面を加圧して押出材を押出すのである。
The
なお、前記メインシリンダ2には押出軸心と平行に複数のサイドシリンダ10が取付けられており、そのシリンダロッド11がメインクロスヘッド8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7をコンテナ5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2及びサイドシリンダ10の両者を用いて行なわせる構成となっている。
A plurality of
まず、はじめに経年変化による押出プレスのリリーフバルブの流量と圧力特性と、押出圧力と速度変化を示す。 First, the flow rate and pressure characteristics of the relief valve of the extrusion press and the changes in extrusion pressure and speed due to aging are shown first.
初期のリリーフバルブの流量―圧力特性、及び一般的な押出圧力と速度の関係を図2に示す。
油圧力の上昇に伴って、設定値の近傍でリリーフバルブが漏れ始める。この圧力よりもさらに圧力が上がると漏れ油量が徐々に増えていき、設定圧力になると一気に油を吹くことになる。その後、油の圧力値が下降し始めると漏れ量も減少していき、最初に油を漏れ始めた圧力値になると、漏れ量がゼロになる。
初期のリリーフバルブであると、流量と圧力の特性が非常にシャープな形で表れる。
また、図2(b)で押出圧力を実線、速度カーブを破線で示すと、押出圧力とメインラム9の速度との関係は、メインラム速度は立上り が早く、かつ押出圧力も上昇が早く、所定の設定速度への到達が良好である。
FIG. 2 shows the flow rate-pressure characteristics of the initial relief valve and the general relationship between extrusion pressure and speed.
As the oil pressure increases, the relief valve starts to leak near the set value. When the pressure rises further than this pressure, the amount of leaked oil gradually increases, and when the set pressure is reached, the oil is blown at once. Thereafter, when the oil pressure value starts to decrease, the leakage amount also decreases. When the pressure value at which oil starts to leak first is reached, the leakage amount becomes zero.
In the case of an early relief valve, the characteristics of flow rate and pressure appear in a very sharp form.
Further, when the extrusion pressure is indicated by a solid line and the speed curve is indicated by a broken line in FIG. 2B, the relationship between the extrusion pressure and the speed of the main ram 9 is that the main ram speed rises quickly and the extrusion pressure rises quickly. The predetermined set speed is well reached.
劣化初期のリリーフバルブの流量―圧力特性、及び一般的な押出圧力と速度の関係を図3に示す。
油圧力の上昇に伴って、油が漏れ始めるが初期のリリーフバルブよりも低い圧力で漏れ始める。また、設定圧力に届くまでに漏れる油の増加量もなだらかである。その後、油の圧力値が下降し始めても、油の漏れる量はなだらかに減少していき、初期のリリーフバルブほど、流量と圧力の特性がシャープな形で表れない。
また、図3(b)で押出圧力を実線、速度カーブを破線で示すと、押出圧力とメインラム9の速度との関係は、押出圧力の設定値に達する時間が長くなるとともに、メインラム速度も立上り が遅くなり、所定の設定速度への到達に時間を要する。押出圧力と速度カーブともに矢印のようにピークが遅れている。
FIG. 3 shows the flow rate-pressure characteristics of the relief valve at the initial stage of deterioration, and the general relationship between extrusion pressure and speed.
As the oil pressure increases, oil begins to leak, but begins to leak at a lower pressure than the initial relief valve. Also, the amount of oil that leaks before reaching the set pressure is gentle. After that, even if the oil pressure value starts to decrease, the amount of oil leakage gradually decreases, and the flow rate and pressure characteristics do not appear as sharp as the initial relief valve.
Further, when the extrusion pressure is indicated by a solid line and the speed curve is indicated by a broken line in FIG. However, the rise is slow and it takes time to reach the set speed. The peaks of both the extrusion pressure and speed curve are delayed as shown by the arrows.
劣化後期のリリーフバルブの流量―圧力特性、及び一般的な押出圧力と速度の関係を図4に示す。
油圧力の上昇に伴って、油が漏れ始める開始圧力は劣化初期のリリーフバルブよりもさらに低い圧力で漏れ始める。また、設定圧力に届くまでに吹く油の量はピークに達する。
また、図4(b)で押出圧力を実線、速度カーブを破線で示すと、押出圧力とメインラムの速度との関係は、押出圧力は徐々にしか上がらず、設定圧力に達することができない。またメインラム速度も押出圧力と同様に、徐々にしか上がらず、設定速度に達することができない。
FIG. 4 shows the flow rate-pressure characteristics of the relief valve in the later stage of deterioration, and the general relationship between extrusion pressure and speed.
As the oil pressure increases, the starting pressure at which oil begins to leak begins to leak at a pressure lower than the relief valve in the early stage of deterioration. In addition, the amount of oil blown before reaching the set pressure reaches a peak.
Further, when the extrusion pressure is indicated by a solid line and the speed curve is indicated by a broken line in FIG. 4B, the relationship between the extrusion pressure and the speed of the main ram increases only gradually and cannot reach the set pressure. Also, the main ram speed, like the extrusion pressure, increases only gradually and cannot reach the set speed.
リリーフバルブの特性計測方法を図5に示す。
横軸に時間をとって、縦軸に油の圧力、メインラム9の速度、油圧ポンプの吐出量をとって押出開始の時のそれぞれの特性をグラフに表した。
図中、設定速度Aとは、製品に応じたメインラム9の移動速度である。また、ポンプ吐出指令Bとはメインラム9が設定速度Aで動くときに必要な油圧ポンプの吐出量のことである。
また、点Cは各計測位置における余剰の油の量である。点Dは各計測位置における実測のメインラム9の速度から計算上出した、必要な吐出量(%)である。
押出中の最大圧力点1を検出し、このポイントより計測を開始する。最大圧力点である1より−1MPa毎の、各ポイント(1〜n)で、圧力とポンプ吐出指令Cの吐出量(%)と実速度を読み取る。(各吐出量は最大吐出量に対する%表示である。)
FIG. 5 shows a method for measuring the characteristics of the relief valve.
The horizontal axis represents time, the vertical axis represents oil pressure, main ram 9 speed, and hydraulic pump discharge, and the respective characteristics at the start of extrusion are shown in a graph.
In the figure, the set speed A is the moving speed of the main ram 9 according to the product. The pump discharge command B is a discharge amount of the hydraulic pump required when the main ram 9 moves at the set speed A.
Point C is the amount of excess oil at each measurement position. Point D is a necessary discharge amount (%) calculated from the actual speed of the main ram 9 at each measurement position.
The
設定速度Aに対する計算上で求まるポンプ吐出量Bを算出。
メインラム速度≦設定速度Aの場合
Y軸=(圧力とポンプ吐出指令Cの吐出量−メインラム速度に相当するポンプ吐出量D)/(100−メインラム速度に相当するポンプ吐出量D)x100%
X軸=プロット時の圧力
なお、ポンプ吐出量の計測はポンプ吐出指令値(吐出量の目標値)B(%)まで行う。
以上をグラフにプロットすると図6の特性が得られる。
このグラフが図2の流量―圧力特性のグラフと同等のものである。
Calculate the pump discharge amount B calculated in the calculation for the set speed A.
When main ram speed ≦ set speed A Y-axis = (discharge amount of pressure and pump discharge command C−pump discharge amount D corresponding to main ram speed) / (100−pump discharge amount D corresponding to main ram speed) × 100 %
X axis = pressure at the time of plotting The pump discharge amount is measured up to a pump discharge command value (target value of discharge amount) B (%).
When the above is plotted on a graph, the characteristics shown in FIG. 6 are obtained.
This graph is equivalent to the flow rate-pressure characteristic graph of FIG.
図7に前述のリリーフバルブの特性計測方法で得られた特性の閾値のイメージを示す。
(1)の領域は初期のリリーフバルブの特性で、(2)の領域は劣化初期のリリーフバルブの特性で、(3)の領域は劣化後期のリリーフバルブの特性である。
この図でもわかるように、劣化が進んだリリーフバルブは低い圧力で漏れが開始すると同時に、リリーフ量のピークも下がってくる。
FIG. 7 shows an image of characteristic threshold values obtained by the above-described relief valve characteristic measurement method.
The area (1) is the initial relief valve characteristic, the area (2) is the initial relief valve characteristic, and the area (3) is the late relief valve characteristic.
As can be seen from this figure, the relief valve that has been deteriorated starts to leak at a low pressure, and at the same time, the peak of the relief amount also decreases.
図8は、図7で求めた特性を基に、初期のリリーフバルブ、劣化初期のリリーフバルブ、劣化後期のリリーフバルブのそれぞれにおいて、圧力に応じて漏れ量が増加するのを補足する為に、圧油の設定値(吐出量)を時間とともに直線的に増加させた図である。
吐出量指令である電圧信号の時間当たりの増加量を設定する。
この増加量の係数が漏れ量を補足して、立ち上げ時の遅延を防止し、押出プレスの初期の運転を行うことができるのである。
例えば、この係数は以下の様になる。
(1)の場合は0−10Vになるまでにかかる時間が40秒
(2)の場合は0−10Vになるまでにかかる時間が30秒
(3)の場合は0−10Vになるまでにかかる時間が20秒
というふうになる。
生産運転中に、例えば50msのサンプリングタイムで図7のどの領域に入っているかを前記の演算で求め、劣化が進んで例えば図7で領域(1)から領域(2)になったとすると吐出指令の加算値を、0−10Vになるまでにかかる時間が40秒であるものを、0−10Vになるまでにかかる時間が30秒となるように自動的に設定するのである。
FIG. 8 is based on the characteristics obtained in FIG. It is the figure which increased the set value (discharge amount) of pressure oil linearly with time.
An increase amount per time of the voltage signal which is a discharge amount command is set.
This increase amount coefficient supplements the leakage amount, prevents a delay at start-up, and allows the initial operation of the extrusion press to be performed.
For example, this coefficient is as follows.
In the case of (1), it takes 40 seconds to reach 0-10V. In the case of (2), it takes 30 seconds to reach 0-10V. In the case of (3), it takes 0-10V. The time will be 20 seconds.
During the production operation, the region in FIG. 7 is obtained by the above-mentioned calculation with a sampling time of 50 ms, for example, and if the deterioration progresses, for example, from region (1) to region (2) in FIG. Is automatically set so that the time taken to reach 0-10V is 30 seconds, while the time taken to reach 0-10V is 40 seconds.
本発明の請求項2は、リリーフバルブの劣化が進んで、図7の(1)の領域から(2)の領域へ、あるいは(2)の領域から(3)の領域に移った場合に、メンテナンスを行うように警報を出すのである。
According to
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
押出初期の立上げ制御時のポンプ吐出指令、圧力及び実速度よりリリーフバルブの圧力−漏れ油量の特性を通常の生産運転中に自動計測する。一般的には、加圧金型をセットし、手動で加圧し吐出量と圧力の関係、圧力上昇時間計測等で特性を計測している。
計測した特性をタッチパネル等にグラフ表示することによりオペレータ等にリリーフバルブの劣化を視覚で伝えることができる。
計測した特性を、予めレベル分けした劣化程度に応じて立上げ時の制御パラメータを変更することにより、劣化分の漏れ油量を補う様にポンプ吐出割合を増加させ、これにより、劣化が進んでも生産性を大きく低下させることなく生産を継続できる。
このため、高価なリリーフバルブを限界まで使用することができ、頻繁に交換する必要がなくなり、コストダウンを実現できる。
また、頻繁に行うメンテも省略できる。
Since this invention is the above structure, the following effects are acquired.
The characteristic of the pressure-leakage oil amount of the relief valve is automatically measured during normal production operation from the pump discharge command, pressure and actual speed at the start-up control at the initial stage of extrusion. In general, a pressure mold is set, and pressure is manually applied, and the characteristics are measured by the relationship between the discharge amount and pressure, the pressure rise time measurement, and the like.
By displaying the measured characteristics in a graph on a touch panel or the like, it is possible to visually convey the deterioration of the relief valve to the operator or the like.
By changing the control parameters at the start-up according to the degree of deterioration of the measured characteristics divided in advance, the pump discharge rate is increased to compensate for the amount of leaked oil, and even if deterioration progresses Production can be continued without significantly reducing productivity.
For this reason, an expensive relief valve can be used to the limit, it is not necessary to replace frequently, and cost reduction can be realized.
Also, frequent maintenance can be omitted.
1 エンドプラテン
2 メインシリンダ
3 タイロッド
4 ダイス
5 コンテナ
6 ビレット
7 押出ステム
8 メインクロスヘッド
9 メインラム
10 サイドシリンダ
11 サイドシリンダロッド
12 コンテナホルダー
1
Claims (2)
リリーフバルブの経年変化による特性の変化を通常生産運転において計測し、計測した特性をグラフ化し、特性変化のレベルに応じて押出立上げ時の制御パラメータを自動的に変更するようにしたことを特徴とする押出プレスの押出制御方法。 In an extrusion press comprising a container moving means, and a billet loaded in the container by a main cylinder device is extruded from a die by an extrusion stem to form a profile,
Changes in characteristics due to aging of the relief valve are measured in normal production operation, the measured characteristics are graphed, and the control parameters at the start of extrusion are automatically changed according to the level of characteristic change Extrusion control method for an extrusion press.
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