JP2018034208A - 押出プレスシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】好適な押出プレスシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】材料を押し出すためのシステム、デバイス、および方法が説明される。特定の実施形態では、1つ以上の中空ビレットが、細長いマンドレル棒上に装填され、マンドレル棒に沿って回転ダイまで移送される。ビレットは、マンドレル棒に係合して冷却流体をマンドレル棒先端に提供する流体クランプを通して、かつマンドレル棒に係合してマンドレル棒が回転することを防止するマンドレルグリップを通して移送される。1つ以上のプレスラムは、定心挿入物を通して回転ダイの中へビレットを前進させる。クエンチアセンブリが、押出材料を急冷するように、押出プレスの押出端に提供される。プログラマブル論理コントローラが、押出プレスシステムの動作を少なくとも部分的に制御するように提供されてもよい。【選択図】図1

Description

材料の性質は、材料を形成および成形するために使用される処理の影響を受ける。処理は、熱処理、変形、および鋳造を含む。熱処理は、望ましい物理的または化学的変化を引き起こす加熱および冷却の特定のスケジュールを金属または合金に受けさせるプロセスである。変形は、1つの材料に強制的にその厚さまたは形状を変化させるプロセスであり、いくつかの変形技法は、鋳造、圧延、押出、および引出を含む。鋳造は、金属が凝固するときにダイの形状に一致するように、ダイに融解金属を注ぐことである。熱処理、変形、および鋳造を組み合わせて使用することができ、場合によっては、特定の合金化要素が、望ましい方法でそのような処理に影響を及ぼすように追加される。
銅管等の継ぎ目のない金属管は、典型的には、鋳造・圧延、アップキャスティング、または押出プロセス等の種々の方法を使用して製造される。従来の押出および鋳造技法によって生産される金属管を製造する費用を削減させるために、製造業者は、金属を形成するために使用されるビレットのサイズを増加させる。これらのビレットは、典型的には、100ポンド〜1,000ポンド以上である。したがって、製造業者は、ビレットを処理して金属管を形成するために必要とされる、特殊大規模機械を収納するために、非常に大型の設備を必要とする。機器および機器によって処理されるビレットの純然たるサイズは、押出プロセスに多大な起動および保守費用を被らせる。さらに、1度に1つだけのビレットを押出すること等のプロセスの制限は、1回の稼働につき生産される管の量、および各ビレットのための別個の稼働に関する製造プロセスの一定の起動および動作停止によって引き起こされるシステム構成要素摩耗への制限を含む、製造非効率につながる。
本明細書では、材料を押出するためのシステム、デバイス、および方法が開示される。ある実施形態では、本システム、デバイス、および方法は、複数のビレットの連続押出を可能にする。そのような連続押出は、押出材料の所望の品質を生成するように、比較的小さいビレットが使用されることを可能にし、したがって、そのような連続押出プレスシステムの規模は、従来の押出プロセスより小さくあり得る。本システム、デバイス、および方法は、複数のビレットの連続的で継ぎ目のない押出を可能にする。
一側面では、本開示のシステム、デバイス、および方法は、複数のビレットを連続的に装填して押出するための方法を含み、本方法は、細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填するステップと、マンドレル棒に沿って、かつ定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止する握持要素を通して、第1のビレットを移送するステップであって、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素がマンドレル棒を握持している、ステップと、回転ダイを通して第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように第1のビレットを押出するステップであって、第1のビレットは、押出材料の一部を形成する、隣接する第2のビレットが後に続く、ステップとを含む。回転ダイは、ビレットが回転ダイを通って前進するにつれてビレットを加熱する。ある実装では、実質的に一定の押動力が、回転ダイに向かった方向へ第1のビレットに対して提供される。ある実装では、回転ダイの回転速度が調整されてもよい。
ある実装では、本方法は、マンドレル棒に沿って、かつマンドレル棒にクランプし、冷却流体をマンドレル棒に送達する冷却要素を通して、第1のビレットを移送するステップをさらに含み、任意の所与の時間に、少なくとも1つの冷却要素は、マンドレル棒にクランプされる。ビレットは、握持要素および冷却要素に対する第1のビレットの位置に応じて、断続的に移動するトラックを介して、マンドレル棒に沿って移送されてもよい。ある実装では、冷却流体は、受取端の反対側のマンドレル棒の第2の端部上に提供される、マンドレル棒先端に移送され、冷却流体は、マンドレル棒先端を通過した後に冷却要素に返流される。マンドレル棒先端は、第1のビレットを受け取る前に回転ダイ内に位置付けられてもよい。ある実装では、冷却流体は、水である。
ある実装では、複数のビレットを連続的に装填するステップはさらに、1つ以上のビレットが握持要素を通過することを可能にするように、握持要素がマンドレル棒を交互に握持するステップを含む。ある実装では、下流握持要素は、マンドレル棒を握持し、上流握持要素は、開放しており、本方法は、開放上流握持要素を通り過ぎて、マンドレル棒上に1つ以上のビレットを装填するステップと、開放上流握持要素を閉鎖するステップと、1つ以上のビレットを下流握持要素まで前進させるステップとを含む。ある実装では、次いで、本方法は、下流握持要素を開放するステップと、開放下流握持要素を通り過ぎて1つ以上のビレットを前進させるステップと、下流握持要素を閉鎖するステップとを含む。
ある実装では、複数のビレットを連続的に装填するステップはさらに、1つ以上のビレットが冷却要素を通過することを可能にするように、冷却要素がマンドレル棒を交互にクランプするステップを含む。ある実装では、下流冷却要素は、マンドレル棒にクランプし、冷却流体をマンドレル棒に送達し、上流冷却要素は、開放しており、本方法は、開放上流冷却要素を通り過ぎて、マンドレル棒上に1つ以上のビレットを装填するステップと、開放冷却握持要素を閉鎖するステップと、1つ以上のビレットを下流冷却要素まで前進させるステップとを含む。ある実装では、次いで、本方法は、下流冷却要素を開放するステップと、開放下流冷却要素を通り過ぎて、1つ以上のビレットを前進させるステップと、下流冷却要素を閉鎖するステップとを含む。
ある実装では、本方法はさらに、押出中に、回転ダイにまだ進入していない第1のビレットの一部分が回転することを防止するステップをさらに含む。定心挿入物は、一部分の回転を防止するように、第1のビレットの一部分を握持してもよく、定心挿入物は、回転ダイに対して調整可能な位置を有してもよい。定心挿入物は、冷却流体で冷却されてもよい。
ある実装では、本方法はさらに、押出材料が回転ダイから出るときに、押出材料を急冷するステップを含む。押出材料は、水を使用して急冷してもよい。ある実装では、水は、回転ダイの約1インチ以内で押出材料に接触する。ある実装では、回転ダイは、複数の積層ダイプレートを備える。ある実装では、材料は、銅、または銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、真鍮、鋼鉄、およびプラスチックから成る群から選択される材料である。複数のビレットは、実質的にマンドレル棒の全長に沿って延在してもよい。ある実装では、本方法は、窒素で押出材料の内部を満たすステップを含む。複数のビレットのそれぞれは、人間によって、または自動装填デバイスによって、マンドレル棒上に装填されてもよい。
一側面では、複数のビレットを連続的に装填して押出するための方法が提供され、本方法は、細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを受け取るステップと、マンドレル棒に沿って、かつマンドレル棒にクランプし、冷却流体を冷却流体に送達する冷却要素を通して、第1のビレットを移送するステップであって、任意の所与の時間に、少なくとも1つの冷却要素がマンドレル棒にクランプされる、ステップと、回転ダイを通して第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように第1のビレットを押出するステップであって、第1のビレットは、押出材料の一部を形成する、隣接する第2のビレットが後に続く、ステップとを含む。
ある実装では、第1のビレットは、冷却要素に対する第1のビレットの位置に応じて、断続的に移動するトラックを介して、マンドレル棒に沿って移送される。ある実装では、冷却流体は、受取端の反対側のマンドレル棒の第2の端部上に提供される、マンドレル棒先端に移送され、冷却流体は、マンドレル棒先端を通過した後に冷却要素に返流される。マンドレル棒先端は、第1のビレットを受け取る前に回転ダイ内に位置付けられてもよい。ある実装では、冷却流体は、水である。
一側面では、押出プレスシステムは、第1の端部および第2の端部であって、それを通る孔を有する、ビレットを受け取るための第1の端部、およびマンドレル棒先端に連結される第2の端部を有する、マンドレル棒と、マンドレル棒に連結される冷却要素であって、それを通して、マンドレル棒先端を冷却するために冷却流体がマンドレル棒の内部の中へ送達される、ポートを有する、冷却要素と、マンドレル棒に連結される握持要素であって、定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止するための可動グリップを備える、握持要素と、回転押出ダイの中へのビレットの進入に先立って、ビレットが回転することを防止するようにビレットに摩擦係合する、複数の切り込みを有する定心挿入物からビレットを受け取るように構成される、回転押出ダイとを備え、マンドレル棒先端は、回転ダイ内に位置付けられる。
ある実装では、押出プレスシステムはさらに、ビレットをともに握持し、回転ダイの方向へ実質的に一定の押動力を提供する、移動可能な第1および第2のアームを有する、プレスラム要素を含む。実質的に一定の押動力は、所定の速度でビレットを回転ダイに進入させてもよい。ある実装では、押出プレスシステムはさらに、回転押出ダイの回転速度を制御するスピンドルに連結される、モータを備える。
ある実装では、マンドレル棒は、冷却要素ポートに近接する開口部を備え、その開口部は、冷却流体を受け取る。マンドレル棒はさらに、開口部の両側でマンドレル棒の周囲に切り込みを備え、切り込みは、Oリングを受け取って、冷却流体が漏出することを実質的に防止するように構成される。マンドレル棒はさらに、冷却流体が漏出することを実質的に防止するマンドレル棒スリーブを開口部の周囲に備えてもよい。ある実装では、マンドレル棒は、握持要素のグリッパと嵌合するように対応して成形される、グリップ部分を備える。ある実装では、マンドレル棒は、冷却要素から冷却流体を受け取り、それを通して冷却流体がマンドレル棒先端に送達される、内側管をその中に備える。冷却流体は、内側管の外面とマンドレル棒の内面との間のマンドレル棒内の空間に沿って、マンドレル棒先端から冷却要素に返流されてもよい。ある実装では、冷却流体は、水である。
ある実装では、押出プレスシステムはさらに、それに沿ってビレットが移送されるトラックを備え、トラックは、握持要素および冷却要素に対するビレットの位置に応じて、断続的に移動する。トラックは、トラックの上方に位置し、ビレットの上面に接触するように構成される、上回転車輪を含んでもよい。ある実装では、押出プレスシステムはさらに、回転押出ダイの出口に提供される、急冷管を備える。急冷管は、押出材料が回転押出ダイから出るときに押出材料を急冷する。ある実装では、押出材料は、水を使用して急冷される。水は、回転ダイの約1インチ以内で押出材料に接触してもよい。
一側面では、少なくとも部分的に複数のビレットの押出を制御するためのシステムが提供され、本システムは、長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填するステップと、マンドレル棒に沿って、かつ定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止する握持要素を通して、第1のビレットを移送するステップであって、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素がマンドレル棒を握持している、ステップと、回転ダイを通して第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように第1のビレットを押出するステップであって、第1のビレットは、押出材料の一部を形成する、隣接する第2のビレットが後に続く、ステップとのために、命令を押出プレスシステムに提供するように構成される、プロセッサを含む。
ある実装では、プロセッサはさらに、握持要素に対する第1のビレットの場所に基づいて、その上に第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるために、命令を押出プレスシステムに提供するように構成される。ある実装では、プロセッサはさらに、回転ダイの回転速度を調整するために、命令を押出プレスシステムに提供するように構成される。ある実装では、プロセッサはさらに、冷却流体送達システムを監視するために、命令を押出プレスシステムに提供するように構成される。ある実装では、プロセッサはさらに、複数のビレットを回転ダイに送達するプレスラムの前進および後退速度を調整するために、命令を押出プレスシステムに提供するように構成される。
一側面では、少なくとも部分的に複数のビレットの押出を制御するための非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体が提供され、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体は、細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填するステップと、マンドレル棒に沿って、かつ定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止する握持要素を通して、第1のビレットを移送するステップであって、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素がマンドレル棒を握持している、ステップと、回転ダイを通して第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように第1のビレットを押出するステップであって、第1のビレットは、押出材料の一部を形成する、隣接する第2のビレットが後に続く、ステップとのために、その上に記録された論理を備える。
ある実装では、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体はさらに、握持要素に対する第1のビレットの場所に基づいて、その上に第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるために、その上に記録された論理を備える。ある実装では、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体はさらに、回転ダイの回転速度を調整するために、その上に記録された論理を備える。ある実装では、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体はさらに、冷却流体送達システムを監視するために、その上に記録された論理を備える。ある実装では、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体はさらに、複数のビレットを回転ダイに送達するプレスラムの前進および後退速度を調整するために、その上に記録された論理を備える。
一側面では、押出プレスシステムはさらに、第1の端部および第2の端部であって、それを通る孔を有する、ビレットを受け取るための第1の端部およびマンドレル棒先端に連結される第2の端部を有する、マンドレル棒と、マンドレル棒先端を冷却するために、冷却流体をマンドレル棒の内部の中へ送達するための冷却手段と、定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止するための握持手段と、ビレットを押出するための回転押出手段であって、回転押出手段は、回転押出ダイの中へのビレットの進入に先立って、ビレットが回転することを防止するようにビレットに摩擦係合する、複数の切り込みを有する定心手段からビレットを受け取る、回転押出手段とを備え、マンドレル棒先端は、回転押出手段内に位置付けられる。
ある実装では、押出プレスシステムはさらに、ビレットをともに握持し、回転金押出手段の方向へ実質的に一定の押動力を提供するための押動手段を含む。実質的に一定の押動力は、所定の速度でビレットを回転押出手段に進入させてもよい。ある実装では、押出プレスシステムはさらに、回転押出手段の回転速度を制御するための手段を含む。
ある実装では、マンドレル棒は、冷却手段に近接する開口部を備え、その開口部は、冷却流体を受け取る。マンドレル棒はさらに、開口部の両側でマンドレル棒の周囲に切り込みを備え、切り込みは、Oリングを受け取って、冷却流体が漏出することを実質的に防止するように構成される。マンドレル棒はさらに、冷却流体が漏出することを実質的に防止するマンドレル棒スリーブを開口部の周囲に備えてもよい。ある実装では、マンドレル棒はさらに、握持手段と嵌合するように対応して成形される、グリップ部分を備えてもよい。ある実装では、マンドレル棒は、冷却手段から冷却流体を受け取り、それを通して冷却流体がマンドレル棒先端に送達される、内側管をその中に備える。冷却流体は、内側管の外面とマンドレル棒の内面との間のマンドレル棒内の空間に沿って、マンドレル棒先端から冷却手段に返流されてもよい。ある実装では、冷却流体は、水である。
ある実装では、押出プレスシステムはさらに、それに沿ってビレットが移送されるトラックを備え、トラックは、握持手段および冷却手段に対するビレットの位置に応じて、断続的に移動する。トラックは、トラックの上方に位置し、ビレットの上面に接触するように構成される、上回転車輪を含んでもよい。ある実装では、押出プレスシステムはさらに、回転押出手段の出口に提供される、急冷手段を備える。急冷手段は、押出材料が回転押出手段から出るときに押出材料を急冷する。ある実装では、押出材料は、水を使用して急冷される。水は、回転押出手段の約1インチ以内で押出材料に接触してもよい。
一側面では、複数のビレットを連続的に押出するための方法は、非回転マンドレル棒に沿って、マンドレル棒の第1の端部からマンドレル棒の第2の端部へ複数のビレットを移送するステップと、回転ダイを通して複数のビレットのそれぞれを押動することによって、複数のビレットを押出するステップであって、回転しない複数のビレットに対する回転ダイの回転からの摩擦は、複数の中空ビレットを変形させるための熱を生成する、ステップと含み、マンドレル棒先端が、マンドレル棒の第2の端部において回転ダイ内に位置付けられる。ある実装では、本方法は、押出中に、回転ダイにまだ進入していない複数のビレットのそれぞれ1つの一部分が回転することを防止するステップをさらに含む。ある実装では、定心挿入物は、一部分の回転を防止するように、それぞれのビレットの一部分を握持し、定心挿入物は、回転ダイに対して調整可能な位置を有する。ある実装では、本方法はさらに、押出中にマンドレル棒先端を冷却するステップを含む。
一側面では、材料を押出するためのダイは、入口および出口を画定する通路であって、出口の直径は、入口の直径より小さい、通路と、入口から出口まで通路の周囲に延在する、内面とを有する、ダイ本体とを含む。基部は、ダイ本体に連結され、基部の回転は、ダイ本体を回転させる。
ある実装では、ダイ本体は、押出のための材料のビレットを受け取るように構成され、ビレットは、ダイ本体に進入する前に予熱されない。ダイ本体の回転は、内面と、入口を通ってダイ本体の内部通路の中へ前進させられるビレットとの間に摩擦を生成する。摩擦は、ビレット材料の変形を引き起こすために十分である温度までビレットを加熱する。ある実装では、ダイ本体は、マンドレル先端がダイ本体の内部通路内に位置付け可能であるように、入口を通してマンドレル先端を受け取るように構成される。ダイの内面は、マンドレル先端の対応する先細外面付近に位置付けられるように構成される、傾斜部分を含んでもよい。ダイ本体は、ダイ本体の内部通路を通して押動されるビレットを受け取って押出製品を形成するように構成され、押出製品は、ダイ本体の出口の直径に対応する外径およびマンドレル先端の直径に対応する内径を有する。
ある実装では、ダイ本体は、スタックを形成するようにともに連結される、複数のダイプレートを含む。各ダイプレートは、プレートの中心を通る円形ボアを有し、ボアの周囲は、ダイ本体内の内面を形成する。ボアの周囲は、入口から出口までダイ本体を通って延在する軸に対して異なる角度で傾斜している。ダイ本体内の各プレートの前面付近の周囲の角度は、隣接プレートの背面付近の周囲の角度より大きい。スタックは、プレートの前面付近の第1の角度で傾斜し、かつプレートの後面付近の異なる第2の角度で傾斜している、ボア周囲を有する、非一様ダイプレートを含んでもよい。ダイプレートのうちの少なくとも1つは、異なる材料から形成され、第1の材料は、ダイプレート内のボアの周囲を形成し、第2の材料は、ダイプレートの外側部分を形成する。第1の材料は、セラミック材料、鋼鉄、または消耗材料であってもよい。ある実装では、入口付近のダイ本体の前面は、入口の直径に実質的に等しい直径を有する、定心挿入物と嵌合するように構成される。定心挿入物および入口の周囲は、同一の材料から形成されてもよい。定心挿入物は、基部およびダイが回転するときに回転しない。ある実装では、基部は、ダイ本体の出口の直径より大きい直径を有する、円形ボアを備える。モータは、回転力を基部に供給してもよい。
一側面では、ダイは、材料を押出するための手段を含み、押出するための手段は、入口および出口を画定する通路手段であって、出口の直径は、入口の直径より小さい、通路手段と、入口から出口まで通路の周囲に延在する内面手段とを含む。ダイはまた、押出するための手段を回転手段に連結するための手段も有し、連結するための手段の回転は、押出するための手段を回転させる。
ある実装では、押出するための手段は、押出のための材料のビレットを受け取るように構成され、ビレットは、ダイ本体に進入する前に予熱されない。押出するための手段の回転は、内面手段と、入口を通って押出するための手段の通路手段の中へ前進させられるビレットとの間に摩擦を生成する。摩擦は、ビレット材料の変形を引き起こすために十分である温度までビレットを加熱する。押出するための手段は、棒先端手段が押出するための手段の通路手段内に位置付け可能であるように、入口を通して棒先端手段を受け取るように構成される。押出するための手段の内面手段は、棒先端手段の対応する先細外面付近に位置付けられるように構成される、傾斜部分を含む。押出するための手段は、押出するための手段の通路手段を通過させられるビレットを受け取って押出製品を形成するように構成され、押出製品は、押出するための手段の出口の直径に対応する外径、および棒先端手段の直径に対応する内径を有する。
ある実装では、押出するための手段は、スタックを形成するようにともに連結される、複数のプレート手段を備える。各プレート手段は、プレート手段の中心を通る円形ボアを有し、ボアの周囲は、押出するための手段の内面手段を形成する。ボアの周囲は、入口から出口まで押出するための手段を通って延在する軸に対して異なる角度で傾斜している。押出するための手段の中の各プレート手段の前面付近の周囲の角度は、隣接プレート手段の背面付近の周囲の角度より大きい。スタックは、プレート手段の前面付近の第1の角度で傾斜し、プレート手段の後面付近の異なる第2の角度で傾斜している、ボア周囲を有する、非一様プレート手段を含んでもよい。プレート手段のうちの少なくとも1つは、2つの異なる材料から形成され、第1の材料は、プレート手段内のボアの周囲を形成し、第2の材料は、プレート手段の外側部分を形成する。第1の材料は、セラミック材料、鋼鉄、または消耗材料であってもよい。入口付近の押出するための手段の前面は、入口の直径に実質的に等しい直径を有する、定心手段と嵌合するように構成される。定心手段および入口の周囲は、同一の材料から形成されてもよい。定心手段は、連結するための手段および押出のための手段が回転するときに回転しない。定心手段は、定心手段を通過するビレットの回転を防止する、握持手段を含む。ある実装では、連結するための手段は、押出するための手段の出口の直径よりも大きい直径を有する、円形ボアを備え、動力手段は、回転力を連結するための手段に供給してもよい。
これらの実施形態の変形例および修正が、本開示を精査した後に当業者に想起されるであろう。前述の特徴および側面は、本明細書で説明される1つ以上の他の特徴との任意の組み合わせおよび副次的組み合わせ(複数の従属組み合わせおよび副次的組み合わせを含む)で、実装されてもよい。それらの任意の構成要素を含む、本明細書で説明または図示される種々の特徴は、他のシステムで組み合わせられ、または統合されてもよい。また、ある特徴は、省略されてもよく、または実装されなくてもよい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
複数のビレットを連続的に装填して押出するための方法であって、前記方法は、
細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填することと、
前記マンドレル棒に沿って、かつ握持要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素が、前記マンドレル棒を握持している、ことと、
回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
を含む、方法。
(項目2)
前記マンドレル棒に沿って、かつ冷却要素を通して、前記第1のビレットを移送することをさらに含み、前記冷却要素は、前記マンドレル棒にクランプされ、冷却流体を前記マンドレル棒に送達し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの冷却要素は、前記マンドレル棒にクランプされる、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記第1のビレットは、前記握持要素および前記冷却要素に対する前記第1のビレットの位置に応じて、断続的に移動するトラックを介して、前記マンドレル棒に沿って移送される、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記冷却流体は、前記受取端の反対側の前記マンドレル棒の第2の端部上に提供されたマンドレル棒先端に移送される、項目2または3に記載の方法。
(項目5)
前記冷却流体は、前記マンドレル棒先端を通過した後に前記冷却要素に返流される、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記マンドレル棒先端は、前記第1のビレットを受け取る前に前記回転ダイ内に位置付けられる、項目4または5に記載の方法。
(項目7)
前記冷却流体は、水である、項目2〜6のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
前記複数のビレットを連続的に装填することはさらに、1つ以上のビレットが前記握持要素を通過することを可能にするように、前記握持要素が前記マンドレル棒を交互に握持することを含む、項目1〜7のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
下流握持要素は、前記マンドレル棒を握持し、上流握持要素は、開放している、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記マンドレル棒上に、前記開放上流握持要素を通り過ぎて、前記1つ以上のビレットを装填することと、
前記開放上流握持要素を閉鎖することと、
前記1つ以上のビレットを前記下流握持要素まで前進させることと
をさらに含む、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記下流握持要素を開放することと、
前記開放下流握持要素を通り過ぎて前記1つ以上のビレットを前進させることと、
前記下流握持要素を閉鎖することと
をさらに含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記複数のビレットを連続的に装填することはさらに、1つ以上のビレットが前記冷却要素を通過することを可能にするように、前記冷却要素が前記マンドレル棒を交互にクランプすることを含む、項目1〜11のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
下流冷却要素は、前記マンドレル棒をクランプし、冷却流体を前記マンドレル棒に送達し、上流冷却要素は、開放している、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記マンドレル棒上に、前記開放上流冷却要素を通り過ぎて、前記1つ以上のビレットを装填することと、
前記開放冷却握持要素を閉鎖することと、
前記1つ以上のビレットを前記下流冷却要素まで前進させることと
をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記下流冷却要素を開放することと、
前記開放下流冷却要素を通り過ぎて、前記1つ以上のビレットを前進させることと、
前記下流冷却要素を閉鎖することと
をさらに含む、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記押出中に、前記回転ダイにまだ進入していない前記第1のビレットの一部分が回転することを防止することをさらに含む、項目1〜15のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目17)
定心挿入物は、前記一部分の回転を防止するように、前記第1のビレットの前記一部分を握持し、前記定心挿入物は、前記回転ダイに対して調整可能な位置を有する、項目16に記載の方法。
(項目18)
冷却流体で前記定心挿入物を冷却することをさらに含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記回転ダイは、前記ビレットが前記回転ダイを通って前進すると前記ビレットを加熱する、項目1〜18のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目20)
前記回転ダイに向かった方向へ前記第1のビレットに対して実質的に一定の押動力を提供することをさらに含む、項目1〜19のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目21)
前記押出材料が前記回転ダイから出るときに、前記押出材料を急冷することをさらに含む、項目1〜20のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目22)
前記押出材料は、水を使用して急冷される、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記水は、前記回転ダイの約1インチ以内で前記押出材料に接触する、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記回転ダイは、複数の積層ダイプレートを備える、項目1〜23のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目25)
前記材料は、銅である、項目1〜24のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目26)
前記材料は、アルミニウム、ニッケル、チタン、真鍮、鋼鉄、およびプラスチックから成る群から選択される、項目1〜24のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目27)
前記回転ダイの回転速度を調整することをさらに含む、項目1〜26のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目28)
前記複数のビレットは、実質的に前記マンドレル棒の全長に沿って延在する、項目1〜27のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目29)
窒素で前記押出材料の内部を満たすことをさらに含む、項目1〜28のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目30)
前記複数のビレットのそれぞれは、人間によって、または自動装填デバイスによって、前記マンドレル棒上に装填される、項目1〜29のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目31)
複数のビレットを連続的に装填して押出するための方法であって、前記方法は、
細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを受け取ることと、
前記マンドレル棒に沿って、かつ冷却要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記冷却要素は、前記マンドレル棒にクランプされ、冷却流体を前記マンドレル棒に送達し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの冷却要素が前記マンドレル棒にクランプされる、ことと、
回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
を含む、方法。
(項目32)
前記第1のビレットは、前記冷却要素に対する前記第1のビレットの位置に応じて、断続的に移動するトラックを介して、前記マンドレル棒に沿って移送される、項目31に記載の方法。
(項目33)
前記冷却流体は、前記受取端の反対側の前記マンドレル棒の第2の端部上に提供されたマンドレル棒先端に移送される、項目31または32に記載の方法。
(項目34)
前記冷却流体は、前記マンドレル棒先端を通過した後に前記冷却要素に返流される、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記マンドレル棒先端は、前記第1のビレットを受け取る前に前記回転ダイ内に位置付けられる、項目33または34に記載の方法。
(項目36)
前記冷却流体は、水である、項目31〜35のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目37)
押出プレスシステムであって、前記押出プレスシステムは、
第1の端部および第2の端部を有するマンドレル棒であって、前記第1の端部は、ビレットを受け取るために、前記第1の端部を通る孔を有し、前記第2の端部は、マンドレル棒先端に連結されている、マンドレル棒と、
前記マンドレル棒に連結される冷却要素であって、前記冷却要素は、ポートを有し、前記ポートを通して、前記マンドレル棒先端を冷却するために冷却流体が前記マンドレル棒の内部へ送達される、冷却要素と、
前記マンドレル棒に連結される握持要素であって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止するための可動グリップを備える、握持要素と、
定心挿入物から前記ビレットを受け取るように構成された回転押出ダイであって、前記定心挿入物は、前記回転押出ダイの中への前記ビレットの進入の前に、前記ビレットが回転することを防止するように前記ビレットに摩擦係合する複数の切り込みを有する、回転押出ダイと
を備え、前記マンドレル棒先端は、前記回転ダイ内に位置付けられている、
押出プレスシステム。
(項目38)
移動可能な第1のアームおよび第2のアームを有するプレスラム要素をさらに備え、前記第1のアームおよび第2のアームは、前記ビレットをともに握持し、前記回転ダイの方向へ実質的に一定の押動力を提供する、項目37に記載の押出プレスシステム。
(項目39)
前記実質的に一定の押動力は、所定の速度で前記ビレットを前記回転ダイに進入させる、項目38に記載の押出プレスシステム。
(項目40)
前記マンドレル棒は、前記冷却要素のポートに近接する開口部を備え、前記開口部は、前記冷却流体を受け取る、項目37〜39のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目41)
前記マンドレル棒はさらに、前記開口部の両側で前記マンドレル棒の周囲に切り込みを備え、前記切り込みは、Oリングを受け取ることにより、前記冷却流体が漏出することを実質的に防止するように構成されている、項目40に記載の押出プレスシステム。
(項目42)
前記冷却流体が漏出することを実質的に防止するマンドレル棒スリーブを前記開口部の周囲にさらに備える、項目41に記載の押出プレスシステム。
(項目43)
前記マンドレル棒は、その中に内側管を備え、前記内側管は、前記冷却要素から前記冷却流体を受け取り、前記内側管を通して前記冷却流体が前記マンドレル棒先端に送達される、項目37〜42のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目44)
前記冷却流体は、前記内側管の外面と前記マンドレル棒の内面との間の前記マンドレル棒内の空間に沿って、前記マンドレル棒先端から前記冷却要素に返流される、項目43に記載の押出プレスシステム。
(項目45)
前記冷却流体は、水である、項目37〜44のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目46)
前記マンドレル棒は、前記握持要素のグリッパと嵌合するように対応して成形されたグリップ部分を備える、項目37〜45のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目47)
トラックをさらに備え、前記トラックに沿って前記ビレットが移送され、前記トラックは、前記握持要素および前記冷却要素に対する前記ビレットの位置に応じて、断続的に移動する、項目37〜46のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目48)
前記トラックの上方に位置し、前記ビレットの上面に接触するように構成された上回転車輪をさらに備える、項目47に記載の押出プレスシステム。
(項目49)
前記回転押出ダイの出口に提供された急冷管をさらに備える、項目37〜48のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目50)
前記急冷管は、前記押出材料が前記回転押出ダイから出るときに前記押出材料を急冷する、項目49に記載の押出プレスシステム。
(項目51)
前記押出材料は、水を使用して急冷される、項目50に記載の押出プレスシステム。
(項目52)
前記水は、前記回転ダイの約1インチ以内で前記押出材料に接触する、項目51に記載の押出プレスシステム。
(項目53)
前記回転押出ダイの回転速度を制御するスピンドルに連結されたモータをさらに備える、項目37〜52のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目54)
複数のビレットの押出を少なくとも部分的に制御するためのシステムであって、前記システムは、
プロセッサを備え、前記プロセッサは、
細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填することと、
前記マンドレル棒に沿って、かつ握持要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素が前記マンドレル棒を握持している、ことと、
回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
のための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、
システム。
(項目55)
前記プロセッサは、前記握持要素に対する前記第1のビレットの場所に基づいて、前記第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるための命令を押出プレスシステムに提供するようにさらに構成されている、項目54に記載のシステム。
(項目56)
前記プロセッサはさらに、前記回転ダイの回転速度を調整するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、項目54または55に記載のシステム。
(項目57)
前記プロセッサはさらに、冷却流体送達システムを監視するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、項目54〜56のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目58)
前記プロセッサはさらに、前記複数のビレットを前記回転ダイに送達するプレスラムの前進速度および後退速度を調整するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、項目54〜57のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目59)
複数のビレットの押出を少なくとも部分的に制御するための非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体は、
細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填することと、
前記マンドレル棒に沿って、かつ握持要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素が前記マンドレル棒を握持している、ことと、
回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
のために前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記録された論理を備える、
非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目60)
前記握持要素に対する前記第1のビレットの場所に基づいて、前記第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるために、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体に記録された論理をさらに備える、項目59に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目61)
前記回転ダイの回転速度を調整するために、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体に記録された論理をさらに備える、項目59または60に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目62)
冷却流体送達システムを監視するために、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体に記録された論理をさらに備える、項目59〜61のうちのいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目63)
前記複数のビレットを前記回転ダイに送達するプレスラムの前進速度および後退速度を調整するために、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体に記録された論理をさらに備える、項目59〜62のうちのいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目64)
押出プレスシステムであって、前記押出プレスシステムは、
第1の端部および第2の端部を有するマンドレル棒であって、前記第1の端部は、ビレットを受け取るために、前記第1の端部を通る孔を有し、前記第2の端部は、マンドレル棒先端に連結されている、マンドレル棒と、
前記マンドレル棒先端を冷却するために、冷却流体を前記マンドレル棒の内部へ送達するための冷却手段と、
前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止するための握持手段と、
前記ビレットを押出するための回転押出手段であって、前記回転押出手段は、前記回転押出手段の中への前記ビレットの進入の前に、前記ビレットが回転することを防止するように前記ビレットに摩擦係合する複数の切り込みを有する定心手段から前記ビレットを受け取る、回転押出手段と
を備え、前記マンドレル棒先端は、前記回転押出手段内に位置付けられている、
押出プレスシステム。
(項目65)
前記ビレットを握持し、前記回転押出手段の方向へ実質的に一定の押動力を提供するための押動手段をさらに備える、項目64に記載の押出プレスシステム。
(項目66)
前記実質的に一定の押動力は、所定の速度で前記ビレットを前記回転押出手段に進入させる、項目65に記載の押出プレスシステム。
(項目67)
前記マンドレル棒は、前記冷却手段に近接する開口部を備え、前記開口部は、前記冷却流体を受け取る、項目64〜66のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目68)
前記マンドレル棒はさらに、前記開口部の両側で前記マンドレル棒の周囲に切り込みを備え、前記切り込みは、Oリングを受け取ることにより、前記冷却流体が漏出することを実質的に防止するように構成されている、項目67に記載の押出プレスシステム。
(項目69)
前記冷却流体が漏出することを実質的に防止するマンドレル棒スリーブを前記開口部の周囲にさらに備える、項目68に記載の押出プレスシステム。
(項目70)
前記マンドレル棒は、その中に内側管を備え、前記内側管は、前記冷却手段から前記冷却流体を受け取り、前記内側管を通して前記冷却流体が前記マンドレル棒先端に送達される、項目64〜69のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目71)
前記冷却流体は、前記内側管の外面と前記マンドレル棒の内面との間の前記マンドレル棒内の空間に沿って、前記マンドレル棒先端から前記冷却手段に返流される、項目70に記載の押出プレスシステム。
(項目72)
前記冷却流体は、水である、項目64〜71のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目73)
前記マンドレル棒は、前記握持手段と嵌合するように対応して成形されたグリップ部分を備える、項目64〜72のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目74)
トラックをさらに備え、前記トラックに沿って前記ビレットが移送され、前記トラックは、前記握持手段および前記冷却手段に対する前記ビレットの位置に応じて、断続的に移動する、項目64〜73のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目75)
前記トラックの上方に位置し、前記ビレットの上面に接触するように構成された上回転車輪をさらに備える、項目74に記載の押出プレスシステム。
(項目76)
前記回転押出手段の出口に提供された急冷手段をさらに備える、項目64〜75のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目77)
前記急冷手段は、前記押出材料が前記回転押出手段から出るときに前記押出材料を急冷する、項目76に記載の押出プレスシステム。
(項目78)
前記押出材料は、水を使用して急冷される、項目77に記載の押出プレスシステム。
(項目79)
前記水は、前記回転押出手段の約1インチ以内で前記押出材料に接触する、項目78に記載の押出プレスシステム。
(項目80)
前記回転押出手段の回転速度を制御するための手段をさらに備える、項目64〜79のうちのいずれか一項に記載の押出プレスシステム。
(項目81)
複数のビレットを連続的に押出するための方法であって、前記方法は、
非回転マンドレル棒に沿って、前記マンドレル棒の第1の端部から前記マンドレル棒の第2の端部へ前記複数のビレットを移送することと、
回転ダイを通して前記複数のビレットのそれぞれを押動することによって、前記複数のビレットを押出することであって、前記回転しない複数のビレットに対する前記回転ダイの回転からの摩擦は、前記複数の中空ビレットを変形させるための熱を生成する、ことと
を含み、マンドレル棒先端は、前記マンドレル棒の前記第2の端部において前記回転ダイ内に位置付けられる、
方法。
(項目82)
前記押出中に、前記回転ダイにまだ進入していない前記複数のビレットのそれぞれのビレットの一部分が回転することを防止することをさらに含む、項目81に記載の方法。
(項目83)
定心挿入物は、前記それぞれのビレットの前記一部分を握持することにより、前記一部分の回転を防止し、前記定心挿入物は、前記回転ダイに対して調整可能な位置を有する、項目82に記載の方法。
(項目84)
前記押出中に前記マンドレル棒先端を冷却することをさらに含む、項目81〜83のうちのいずれか一項に記載の方法。
(項目85)
材料を押出するためのダイであって、前記ダイは、
ダイ本体であって、前記ダイ本体は、
入口および出口を画定する通路であって、前記出口の直径は、前記入口の直径より小さい、通路と、
前記入口から前記出口まで前記通路の周囲に延在する内面と
を有する、ダイ本体と、
前記ダイ本体に連結される基部であって、前記基部の回転は、前記ダイ本体を回転させる、基部と
を備える、ダイ。
(項目86)
前記ダイ本体は、押出のための材料のビレットを受け取るように構成され、前記ビレットは、前記ダイ本体に進入する前に予熱されない、項目85に記載のダイ。
(項目87)
前記ダイ本体の回転は、前記内面と、前記入口を通って前記ダイ本体の前記内部通路の中へ前進させられるビレットとの間に摩擦を生成する、項目86に記載のダイ。
(項目88)
前記摩擦は、前記ビレット材料の変形を引き起こすために十分である温度まで前記ビレットを加熱する、項目87に記載のダイ。
(項目89)
前記ダイ本体は、マンドレル先端が前記ダイ本体の前記内部通路内に位置付け可能であるように、前記入口を通して前記マンドレル先端を受け取るように構成されている、項目85〜88のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目90)
前記ダイの前記内面は、前記マンドレル先端の対応する先細外面付近に位置付けられるように構成された傾斜部分を備える、項目89に記載のダイ。
(項目91)
前記ダイ本体は、前記ダイ本体の前記内部通路を通して押動されるビレットを受け取って押出製品を形成するように構成され、前記押出製品は、前記ダイ本体の前記出口の前記直径に対応する外径、および前記マンドレル先端の直径に対応する内径を有する、項目89または90に記載のダイ。
(項目92)
前記ダイ本体は、スタックを形成するようにともに連結された複数のダイプレートを備える、項目85〜91のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目93)
各ダイプレートは、前記プレートの中心を通る円形ボアを有し、前記ボアの周囲は、前記ダイ本体内の前記内面を形成する、項目92に記載のダイ。
(項目94)
前記ボアの前記周囲は、前記入口から前記出口まで前記ダイ本体を通って延在する軸に対して異なる角度で傾斜している、項目93に記載のダイ。
(項目95)
前記ダイ本体内の各プレートの前面付近の前記周囲の角度は、隣接プレートの背面付近の前記周囲の角度より大きい、項目94に記載のダイ。
(項目96)
前記スタックは、非一様ダイプレートを含み、前記非一様ダイプレートは、前記プレートの前面付近の第1の角度で傾斜し、かつ前記プレートの後面付近の異なる第2の角度で傾斜している、ボア周囲を有する、項目92〜95のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目97)
前記ダイプレートのうちの少なくとも1つは、異なる2つの材料から形成され、第1の材料は、前記ダイプレート内のボアの周囲を形成し、第2の材料は、前記ダイプレートの外側部分を形成する、項目92〜96のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目98)
前記第1の材料は、セラミック材料、鋼鉄、または消耗材料である、項目97に記載のダイ。
(項目99)
前記基部は、前記ダイ本体の前記出口の前記直径より大きい直径を有する円形ボアを備える、項目85〜98のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目100)
回転力を前記基部に供給するモータをさらに備える、項目85〜99のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目101)
前記入口付近の前記ダイ本体の前面は、前記入口の前記直径に実質的に等しい直径を有する定心挿入物と嵌合するように構成されている、項目85〜100のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目102)
前記定心挿入物および前記入口の周囲は、同一の材料から形成されている、項目101に記載のダイ。
(項目103)
前記定心挿入物は、前記基部およびダイ本体が回転するときに回転しない、項目101または102に記載のダイ。
(項目104)
前記定心挿入物は、前記定心挿入物を通過するビレットの回転を防止するグリッパを備える、項目103に記載のダイ。
(項目105)
ダイであって、前記ダイは、
材料を押出するための手段であって、前記押出するための手段は、
入口および出口を画定する通路手段であって、前記出口の直径は、前記入口の直径より小さい、通路手段と、
前記入口から前記出口まで前記通路の周囲に延在する内面手段と
を有する、押出するための手段と、
前記押出するための手段を回転手段に連結するための手段であって、前記連結するための手段の回転は、前記押出するための手段を回転させる、連結するための手段と
を備える、ダイ。
(項目106)
前記押出するための手段は、押出のための材料のビレットを受け取るように構成され、前記ビレットは、前記ダイ本体に進入する前に予熱されない、項目105に記載のダイ。
(項目107)
前記押出するための手段の回転は、前記内面手段と、前記入口を通って、前記押出するための手段の前記通路手段の中へ前進させられるビレットとの間に摩擦を生成する、項目106に記載のダイ。
(項目108)
前記摩擦は、前記ビレット材料の変形を引き起こすために十分である温度まで前記ビレットを加熱する、項目107に記載のダイ。
(項目109)
前記押出するための手段は、棒先端手段が前記押出するための手段の前記通路手段内に位置付け可能であるように、前記入口を通して前記棒先端手段を受け取るように構成されている、項目105〜108のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目110)
前記押出するための手段の前記内面手段は、前記棒先端手段の対応する先細外面付近に位置付けられるように構成された傾斜部分を備える、項目109に記載のダイ。
(項目111)
前記押出するための手段は、前記押出するための手段の前記通路手段を通過させられるビレットを受け取って押出製品を形成するように構成され、前記押出製品は、前記押出するための手段の前記出口の直径に対応する外径および前記棒先端手段の直径に対応する内径を有する、項目109または110に記載のダイ。
(項目112)
前記押出するための手段は、スタックを形成するようにともに連結された複数のプレート手段を備える、項目105〜111のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目113)
各プレート手段は、前記プレート手段の中心を通る円形ボアを有し、前記ボアの周囲は、前記押出するための手段の内面手段を形成する、項目112に記載のダイ。
(項目114)
前記ボアの前記周囲は、前記入口から前記出口まで前記押出するための手段を通って延在する軸に対して異なる角度で傾斜している、項目113に記載のダイ。
(項目115)
前記押出するための手段における各プレート手段の前面付近の前記周囲の角度は、隣接プレート手段の背面付近の前記周囲の角度より大きい、項目114に記載のダイ。
(項目116)
前記スタックは、非一様プレート手段を含み、前記非一様プレート手段は、前記プレート手段の前面付近の第1の角度で傾斜し、前記プレート手段の後面付近の異なる第2の角度で傾斜しているボア周囲を有する、項目111〜115のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目117)
前記プレート手段のうちの少なくとも1つは、2つの異なる材料から形成され、第1の材料は、前記プレート手段内のボアの周囲を形成し、第2の材料は、前記プレート手段の外側部分を形成する、項目111〜116のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目118)
前記第1の材料は、セラミック材料、鋼鉄、または消耗材料である、項目117に記載のダイ。
(項目119)
前記連結するための手段は、前記押出するための手段の前記出口の直径よりも大きい直径を有する円形ボアを備える、項目104〜118のうちのいずれか一項に記載のダイ。(項目120)
回転力を前記連結するための手段に供給する動力手段をさらに備える、項目104〜119のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目121)
前記入口付近の前記押出するための手段の前面は、前記入口の前記直径に実質的に等しい直径を有する定心手段と嵌合するように構成されている、項目104〜120のうちのいずれか一項に記載のダイ。
(項目122)
前記定心手段および前記入口の周囲は、同一の材料から形成されている、項目121に記載のダイ。
(項目123)
前記定心手段は、前記連結するための手段および前記押出のための手段が回転するときに回転しない、項目121または122に記載のダイ。
(項目124)
前記定心手段は、前記定心手段を通過するビレットの回転を防止する握持手段を備える、項目123に記載のダイ。
前述および他の目的および利点は、類似参照文字が全体を通して類似部品を指す、添付図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態を考慮すると明白になるであろう。
図1は、例証的な押出プレスシステムの側面図を示す。 図2は、図1の押出プレスシステムとともに使用するための例証的なビレット送給トラックアセンブリの側面図を示す。 図3は、例証的な流体クランプの斜視図を示す。 図4および5は、それぞれ、図3の流体クランプの正面および側面図を示す。 図4および5は、それぞれ、図3の流体クランプの正面および側面図を示す。 図6は、冷却流体を受け取るための開口部またはポートを有する、例証的なマンドレル棒の概略図を示す。 図7は、例証的なマンドレル棒スリーブの斜視図ならびに種々の断面および側面図を示す。 図8は、冷却流体をマンドレル棒先端に送達するための内側管を有する、例証的なマンドレル棒の斜視断面図を示す。 図9は、例証的な流体送達システムの概略図を示す。 図10は、例証的なマンドレル棒グリップの斜視図を示す。 図11および12は、握持位置(11)および非握持位置(12)で図10のマンドレル棒グリップの正面図を示す。 図11および12は、握持位置(11)および非握持位置(12)で図10のマンドレル棒グリップの正面図を示す。 図13は、マンドレル棒グリップと嵌合する一部分を有する、例証的なマンドレル棒の概略図を示す。 図14は、図13のマンドレル棒部分の斜視図を示す。 図15は、ガイド部材を有する、例証的なプレスラムアセンブリの斜視図を示す。 図16は、例証的なプレスラム盤の斜視図を示す。 図17−19は、それぞれ、図16のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図17−19は、それぞれ、図16のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図17−19は、それぞれ、図16のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図20は、例証的なプレスラム盤の斜視図を示す。 図21−23は、それぞれ、図20のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図21−23は、それぞれ、図20のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図21−23は、それぞれ、図20のプレスラム盤の正面、側面、および後面図を示す。 図24は、押出配向で例証的な回転ダイおよび定心リングを示す。 図25は、図24の回転ダイおよび定心リングの例証的な断面図を示す。 図26は、図24の回転ダイおよび定心リングの例証的な断面図を示す。 図27は、マンドレル棒がその中に位置付けられた、図24の回転ダイの断面図を示す。 図28は、図27の回転ダイを通して押出されているビレットの断面図を示す。 図29および30は、それぞれ、例証的なマンドレル棒先端の斜視図および上面図を示す。 図29および30は、それぞれ、例証的なマンドレル棒先端の斜視図および上面図を示す。 図31は、図1の押出プレスシステムで使用するためのビレットを前処理するための例証的なフローチャートを示す。 図32は、図1の押出プレスシステムで使用するためのマンドレル棒先端を前処理するための例証的なフローチャートを示す。 図33−36は、図1の押出プレスシステムを操作するための例証的なフローチャートを示す。 図33−36は、図1の押出プレスシステムを操作するための例証的なフローチャートを示す。 図33−36は、図1の押出プレスシステムを操作するための例証的なフローチャートを示す。 図33−36は、図1の押出プレスシステムを操作するための例証的なフローチャートを示す。 図37は、図1の押出プレスシステムを操作するための例証的なコンピュータシステムのブロック図を示す。 図38は、本開示の方法を行うための一式の機械実行可能命令で符号化される、磁気データ記憶媒体の断面図を示す。 図39は、本開示の方法を行うための一式の機械実行可能命令で符号化される、光学読み取り可能なデータ記憶媒体の断面図を示す。 図40は、本開示のプログラマブル論理コントローラを採用する例証的なシステムの簡略化ブロック図を示す。 図41は、本開示のプログラマブル論理コントローラを採用する例証的なシステムのブロック図を示す。
本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法の全体的な理解を提供するために、ある例証的な実施形態を説明する。本明細書で説明される実施形態および特徴は、連続押出プレスシステムに関連して使用するために具体的に説明されるが、以下で概説される全ての構成要素、接続機構、製造方法、および他の特徴は、任意の好適な様式で相互と組み合わせられてもよく、鋳造・圧延、アップキャスト、熱処理、他の押出、および他の製造プロセスを含むが、それらに限定されない、他の製造プロセスで使用されるシステムに適合および適用されてもよいことが理解されるであろう。さらに、本明細書で説明される実施形態は、中空ビレットから金属管を押出することに関するが、本明細書のシステム、デバイス、および方法は、ビレットを使用して任意の好適な種類の押出製品を押出するためのシステムに適合および適用されてもよいことが理解されるであろう。
押出プレスシステムは、ビレットの変形および押出を促進するように、回転ダイと接触する非回転中空ビレットから生成される摩擦熱を使用して動作する。したがって、押出前にビレットまたは回転ダイを予熱する必要がない。生成される熱の量は、概して、(例えば、図1のプレスラム要素130、140のプレスラム速度によって制御される)ビレットが回転ダイの中へ送給される速度、および(例えば、図1のスピンドル172の回転速度によって制御される)ダイの回転速度、ならびに回転ダイの内部外形によって判定される。より速いプレスラム速度およびスピンドル回転速度は、比較的大量の熱を生成する。
回転ダイは、押出プレスシステムによって生産される押出管の外径を形成し、回転ダイ内に位置付けられたマンドレル棒先端は、押出管の内径を形成する。ある実施形態では、冷蔵プロセス水または任意の他の好適な冷却流体が、回転ダイ、定心挿入物、ビレット、およびギヤボックスオイル、ならびに押出管製品を含む、プロセス要素を冷却するために使用される。従来の押出技法と異なり、本開示の押出プレスシステムは、その内側で押出のためのビレットを保持する、いかなるコンテナも必要としない。したがって、押出されるビレットは、好ましくは、押出プロセス中にプレスラム要素によって印加される圧力に耐えるために十分な柱強度を有する。プログラマブル論理コントローラまたはPLCは、本システムが自動モードに設定されている間に、押出プレスシステムの動作の全てまたはサブセットを制御する。
本明細書で説明される押出プレスシステム、デバイス、および方法は、例えば、継ぎ目のない銅水管のASTM−B88標準仕様を含む、種々の継ぎ目のない管の標準に従って、継ぎ目のない管製品を生産するように、複数のビレットの連続押出を提供してもよい。本開示の継ぎ目のない押出管はまた、飲料水システム構成要素のNSF/ANSI−61に基づく標準に準拠してもよい。
図1は、ある実施形態による押出プレスシステム10を示す。押出プレスシステム10は、マンドレルキャリッジ区分80および盤構造区分90と本明細書で称される、構造区分を含む。マンドレルキャリッジ区分80は、マンドレル棒100と、流体クランプまたは冷却要素102および104と、マンドレルグリップまたは握持要素106および108と、図2で詳細に示されるビレット送達システム110とを含む。マンドレルキャリッジ区分80は、図面を過剰に複雑にすることを回避するために図1に示されていない、物理的キャリッジ構造によって支持されるが、そのキャリッジ構造は、マンドレルキャリッジ80の構成要素のためのマウントとしての機能を果たす。盤構造区分90は、進入盤120および後ダイ盤122と、プレスラム盤130および140と、定心盤150と、後ダイ盤122を圧迫する回転ダイ160とを含む。盤構造区分90は、モータ170および関連ギヤボックス構成要素(図示せず)のためのマウントとしての機能を果たす、フレーム190によって支持される。押出プレスシステム10に従って、それに沿ってビレット装填、移送、および押出が起こる方向は、方向プロセス矢印dによって表される。押出プレスシステム10は、少なくとも部分的に、ビレット送達サブシステム20、押出サブシステム40、および押出プレスシステム10の急冷または冷却サブシステム60の種々の側面を制御する、PLCシステムによって操作されてもよい。
マンドレルグリップ106、108は、連続押出を提供するように、複数のビレットがマンドレル棒100に沿って、かつその周囲で連続的に送給されることを可能にしながら、マンドレル棒を定位置で保持するように設計されている、マンドレル棒握持システム105を備える。ビレットは、銅および銅合金等の種々の金属、またはアルミニウム、ニッケル、チタン、およびそれらの合金等の任意の他の好適な非鉄金属、鋼鉄および他の鉄合金を含む鉄金属、プラスチック等のポリマー、または任意の他の好適な材料、あるいはそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない、押出プレスシステムで使用するための任意の好適な材料から形成されてもよい。マンドレルグリップ106、108は、押出プロセス中の任意の所与の時間に、マンドレルグリップ106、108のうちの少なくとも1つがマンドレル棒100を握持しているように、マンドレル棒100をしっかりと保持するようPLCシステムによって制御されてもよい。マンドレルグリップ106、108は、マンドレル棒100の位置を設定し、マンドレル棒100が回転することを防止する。マンドレルグリップ106、108が握持または係合位置にあり、それによって、マンドレル棒100を握持するとき、マンドレルグリップ106、108は、ビレットがグリップを通してマンドレル棒100に沿って移送されることを防止する。
マンドレルグリップ106、108は、1つ以上のビレットが所与の時間にそれぞれのマンドレルグリップを通過することを可能にするように、マンドレル棒100を交互に握持または係合することによって動作する。例えば、上流マンドレルグリップ106は、下流マンドレルグリップ108がマンドレル棒100を握持している間にマンドレル棒100を解放または係脱してもよい。任意の所与の時間に、マンドレルグリップ106、108のうちの少なくとも1つは、好ましくは、マンドレル棒100を握持しているか、または別様にそれと係合させられている。上流マンドレルグリップ106付近で列に並べられた、または送り出された、あるいはマンドレル棒100に沿って移送されている、1つ以上のビレットは、開放上流マンドレルグリップ106を通過してもよい。特定数のビレットが開放上流マンドレルグリップ106を通過した後、グリッパ106は、閉鎖し、それによって、マンドレル棒100の握持に戻ってもよく、ビレットは、下流握持要素108まで前進させられてもよい。下流握持要素108は、閉鎖されたままであり、それによって、マンドレル棒100を握持してもよく、または下流マンドレルグリップ108は、上流マンドレルグリップ106がマンドレル棒100を再握持した後に開放してもよい。2つのマンドレルグリップ106、108が押出プレスシステム10の中で示されているが、任意の好適な数のマンドレルグリップが提供され得ることが理解されるであろう。
流体クランプ102、104は、押出プロセス中に、マンドレル棒100の内部に沿って冷却流体をマンドレル棒先端に供給するように設計されている、マンドレル棒流体送達システム101を備える。流体クランプ102、104はまた、マンドレル棒先端から返流したマンドレル棒100から冷却流体を受け取る。水、種々の鉱油、食塩水、合成油、ガス状流体を含む任意の他の好適な冷却流体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の好適な冷却流体が使用されてもよい。流体クランプ102、104は、複数のビレットが、マンドレル棒100にそって、かつその周囲で連続的に送給されることを可能にしながら、押出プロセス中にプロセス冷却流体をマンドレル棒に連続的に供給するように、PLCシステムによって制御されてもよい。流体クランプ102、104は、押出プロセス中にマンドレル棒先端へのプロセス冷却流体の供給に中断がないか、または実質的にないように動作する。上記で議論されるマンドレルグリップ106、108の動作と同様に、流体クランプ102、104がマンドレル棒100にクランプされるか、またはそれと係合させられるとき、流体クランプ102、104は、ビレットが流体クランプを通してマンドレル棒100に沿って移送されることを防止する。
流体クランプ102、104は、押出中の任意の所与の時間に、流体クランプのうちの少なくとも1つが、マンドレル棒100にクランプされるか、またはそれと係合させられ、それによって、マンドレル棒先端への送達のために冷却流体をマンドレル棒100の中へ送達するように動作する。ビレットが流体クランプ102、104のうちの1つを通過するとき、それぞれの流体クランプは、冷却流体を送達(および受取)することを中断し、マンドレル棒100を再びクランプし、冷却流体を送達(および受取)し続ける前に、ビレットがそれを通過することを可能にするように、マンドレル棒100を解放または係脱する。流体クランプ102、104のうちの一方が、クランプされていないか、またはマンドレル棒100から係脱される間、他方の流体クランプは、冷却流体をマンドレル棒に送達し続ける。
例えば、上流流体クランプ102は、下流流体クランプ104がマンドレル棒100にクランプされている間にマンドレル棒100を解放してもよい。任意の所与の時間に、流体クランプ102、104のうちの少なくとも1つは、好ましくは、冷却流体を連続的に送達するようにマンドレル棒100にクランプされる。上流流体クランプ102付近で列に並べられた、または送り出された、あるいはマンドレル棒100に沿って移送されている、1つ以上のビレットは、開放上流流体クランプ102を通過してもよい。特定数のビレットが開放上流流体クランプ102を通過した後、流体クランプ102は、閉鎖し、それによって、マンドレル棒100を握持し、冷却流体を送達することに戻ってもよく、ビレットは、下流流体クランプ104まで前進させられてもよい。下流流体クランプ104は、閉鎖されたままであり、それによって、マンドレル棒100にクランプしてもよく、または下流流体クランプ104は、上流流体クランプ102がマンドレル棒100を再びクランプした後に開放してもよい。2つの流体クランプ102、104が押出プレスシステム10の中で示されているが、任意の好適な数の流体クランプが提供され得ることが理解されるであろう。
ビレット送達システム20は、図2のビレット送給トラックアセンブリ110を含む。ビレット送達システム110は、ビレット30等のビレットの連続供給が押出プロセスのために存在していることを確実にする。付加的なビレットが必要とされるとき、PLCシステムは、ビレット供給が連続的であることを確実にするように、適正なマンドレル棒グリップ106、108、流体クランプ102、104、およびビレット送達ローラ(例えば、ビレット送給トラックアセンブリ110)を循環させるであろう。マンドレルグリップ106と進入盤120との間に位置するマンドレルキャリッジ80の区分は、盤構造90のラム盤区分141の中へ送給されるビレット間の間隙を最小限化するように、連続的に送り出してもよい。例えば、マンドレルキャリッジ80のこの場所で、トラックアセンブリ110は、ビレットを盤構造90の中へ送給するように、トラック202を連続的に循環させてもよい。
ビレット送給トラックアセンブリ110は、スプロケット204および205の周囲に位置付けられた鎖またはトラック202を含む。スプロケット204、205のうちの1つ以上は、装填方向dへトラック202を移動または循環させるように動作する、モータ(図示せず)に連結されてもよい。トラック202およびスプロケット204、205は、ともにフレーム210に連結する、基礎レール206および低レール208によって支持される。フレーム210の上部分210aは、通過ビレット30のための上界を提供する、上ローラ車輪212を含む。例えば、図2に示されるように、マンドレル棒100は、その上に装填されたビレット30を含み、ビレット30は、トラック202との接触を介して移動し、上ローラ車輪212によって安定させられる。ビレット送給トラックアセンブリ110は、任意の好適な長さを有してもよい。例えば、トラックアセンブリ110は、マンドレルキャリッジ区分80内で実質的にマンドレル棒100の長さに沿って延在してもよい。ある実施形態では、マンドレル棒100に沿って盤構造区分90の中へビレットを送給するようにともに動作する、複数のトラックアセンブリが提供されてもよい。例えば、1つだけのトラックアセンブリがあった場合に起こるような他のビレットの移送を必要とすることなく、それぞれの流体クランプ102、104およびマンドレルグリップ106、108を通して、1つ以上のビレットを独立して循環させることができるように、流体クランプ102、104のそれぞれとマンドレルグリップ106、108との間でマンドレル棒100に沿ってトラックアセンブリが提供されてもよい。
図1に戻ると、マンドレル棒100は、実質的に押出プレスシステム10の長さに沿って延在し、回転ダイ160内にマンドレル棒先端を配置するように位置付けられる。回転ダイ160内にマンドレル棒先端を適正に位置付けるための調整は、マンドレルキャリッジ区分80を移動させ、したがって、マンドレル棒100を移動させることによって達成される。マンドレル棒100およびマンドレルキャリッジ区分80への調整は、ダイ160に向かって、またはそこから離れてもよい。マンドレル棒100およびマンドレルキャリッジ区分80は、好ましくは、押出プレスシステム10が動作中である間に調整することができないが、ある実施形態では、マンドレル棒100および/またはマンドレルキャリッジ区分80は、動作中に調整されてもよいことが理解されるであろう。
上記で議論されるように、押出プレスシステム10は、進入盤120および後ダイ盤122と、プレスラム盤130および140と、定心盤150と、後ダイ盤122に押し付けられた回転ダイ160とを有する、盤構造区分90を含む。進入盤120付近には、第1のプレスラム盤130と、第2のプレスラム盤140とを含む、プレスラムアセンブリ141がある。第1および第2のプレスラム盤130、140は、ビレットを握持し、後ダイ盤122を圧迫する回転ダイ160に進入する前にビレットが回転することを防止する、定心盤150の中へビレットを送給する。進入盤120および後ダイ盤122は、それぞれ、タイロッド124に沿って移動する軸受126a、126b、126cを含む、プレスラム盤130、140および定心盤150のためのガイドの役割を果たす、一連のタイロッド124によって連結される。後ダイ盤122および進入盤120は、それを通してタイロッド124が固定される、搭載場所127を有する。進入盤120、後ダイ盤122、およびタイロッド構造124は、フレーム190によって支持される。フレーム190はまた、スピンドル172およびモータ170も保持する。回転ダイ160の出口には、押出管を急速に冷却するための急冷管180がある。
プレスラム盤130、140は、ビレットを握持し、押出ダイスタック160の方向へ実質的に一定の押動力を提供することによって動作する。任意の所与の時間に、プレスラム盤130、140のうちの1つは、ビレットを握持し、一定の押動力を提供するようにマンドレル棒100に沿ってビレットを前進させる。プレスラム盤130、140は、ビレットが押出サブシステム40の定心盤150および回転ダイ160に進入する前に、ビレット送達サブシステム20の最終部分を形成する。進入盤120の前のビレット送給トラック区分と同様に、プレスラム盤130、140に先立つ区分は、好ましくは、プレスラム盤130、140に握持されるビレットと次のビレットとの間の任意の間隙を最小限化するように、連続的にビレットを送り出す。
上記で議論されるように、プレスラム130、140は、連続的にビレットを回転ダイ160に押し込む。プレスラム130、140は、ビレットを握持し、回転ダイ160に向かって、かつその中へ前進させ、次いで、前進させられたビレットを非握持し、次の握持/前進サイクルのために後退させることを交互に行う。好ましくは、回転ダイ160上に常に圧力があるように、一方のプレスラムが押動することを止め、他方のプレスラムが押動し始めようとしている時間の間に重複がある。プレスラム130、140は、それぞれのプレスラムに連結されるプレスラムシリンダを介して、前進および後退する。示されるように、1つのプレスラムにつき2つのプレスラムシリンダ132、142がある。プレスラムシリンダ132の第1のセットは、進入盤120の左右に位置する(但し、右側プレスラムシリンダは、左側プレスラムシリンダによって図から隠されている)。プレスラムシリンダ132の第1のセットは、第1のプレスラム盤130と連結し、第1のプレスラム130がビレットを前進させ、次いで、後続のビレットのために後退させると、タイロッド124に沿って第1のプレスラム130を移動させるように構成される。プレスラムシリンダ142の第2のセットは、進入盤120の最上部および底部上に位置する。プレスラムシリンダ142の第2のセットは、第2のプレスラム盤140と連結し、第2のプレスラム140がビレットを前進させ、次いで、後続のビレットのために後退させると、タイロッド124に沿って第2のプレスラム140を移動させるように構成される。2つのプレスラムシリンダが、第1および第2のプレスラム盤130、140のそれぞれのために示されているが、任意の好適な数のプレスラムシリンダが提供され得ることが理解されるであろう。ある実施形態では、プレスラムシリンダは、両方のプレスラム130、140に連結されてもよい。
定心盤150は、プレスラム130、140によって前進させられるビレットを受け取り、回転ダイ160の中へのビレットの進入に先立って、押出プロセス中にそれらの回転を防止するようにビレットを保持する。定心盤150が押出プロセスのために定位置に位置付けられるとき、定心盤150は、押出ダイ160の一部になる。つまり、定心盤150の定心挿入物152は、回転ダイ160に実質的に隣接する。しかしながら、定心盤150自体、および定心挿入物152を含む、その中の構成要素は、回転ダイ160とともに回転しない。定心盤150は、第2のプレスラム150によってもはや保持されなくなるビレットが回転することを防止する一方で、ダイ160は、ビレットを握持し、それによって、回転ダイ160の中へのビレットの進入に先立ってビレットが回転することを防止することによって、回転する。
回転ダイ160は、単体設計を有してもよく、またはともに積み重ねられた複数のダイプレートを含んでもよい。ある実施形態では、ダイは、基礎プレートと、最終プレートと、第2の中間プレートと、第1の中間プレートと、進入プレートと、鋼鉄端部ホルダとを含み、ダイプレートは、ダイ160を形成するようにともにボルト留めされる。回転ダイ160は、モータ170によって操作されるスピンドル172にボルト留めされるか、または別様にそれと連結される。ギヤボックスが、後ダイ盤122にボルト留めされ、スピンドル172、ならびに図を過剰に複雑にすることを回避するために図1に示されていない、駆動チェーン、モータ駆動ギヤ、ギヤオイル貯留部、およびギヤオイル熱交換器を含有する。ある実施形態では、スピンドルモータ170およびスピンドル/ダイギヤ歯比は、2.5:1であるが、任意の好適なギヤ比が、回転ダイ160の回転に使用され得ることが理解されるであろう。
押出プレスシステム10の押出端には、後ダイ盤122上のギヤボックスの出口側にボルト留めされるか、または別様に連結される急冷ボックス185がある。ある実施形態では、急冷ボックス185内には、回転ダイ160から出ると押出材料を急速に急冷または冷却するための急冷管180がある。水が、急冷または冷却流体として使用されてもよく、水は、回転ダイ160から押出材料が出た後しばらくして押出材料に接触してもよい。例えば、ある実施形態では、押出材料は、回転ダイ160から出る約1インチ以内で冷却流体を用いて急冷される。水、種々の鉱油、食塩水、合成油、ガス状流体を含む任意の他の好適な冷却流体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の好適な冷却流体が、押出材料を急冷するために使用されてもよい。急冷管180は、冷却流体を押出材料に送達するためにその中にチャネルを有する、1本以上の管で形成されてもよい。ある実施形態では、急冷管180はさらに、それを通して冷却流体が押出材料に送達される、端部キャップまたは他の構造を含む。例えば、その開示がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、2012年10月12日に出願された米国特許出願第13/650,972号で説明される急冷管を含む、任意の好適な急冷管が、本開示の押出プレスシステムとともに使用されてもよい。
ある実施形態では、材料が回転ダイから出ると、窒素ガス、または別の好適な不活性ガスが、押出材料の内部に送達される。例えば、窒素ガスは、回転ダイから出ると、押出管の先端上に配置されたキャップを使用して、押出管の内部に送達されてもよい。回転ダイアセンブリ、または押出材料自体の内部の中へガス状または液体窒素を注入することにより、酸素を含んだ空気を変位させることによる酸化物形成を最小限化することができる。
図1に示されていないが、押出プレスシステム10のビレット送達サブシステム20は、押出プレスシステム10上に装填するために準備された複数のビレットを伴う、ビレット送達テーブルを含んでもよい。ビレットは、自動的に、例えば、自動プロセスによって、装填されてもよく、または手動で装填されてもよい。
ここで、図3−30に関して、図1の押出プレスシステム10の種々の構成要素を説明する。図3は、ある実施形態による、図1の流体クランプ102の斜視図を示す。流体クランプ102は、4本のタイロッド308を介して連結される、基部304ならびに端部プレート306aおよび306bを有する、筐体302を含むが、任意の好適な数のタイロッドが使用され得、ある実施形態では、タイロッド308に加えて、またはその代わりに、流体クランプの要素を固着するために他の固定技法が使用され得ることが理解されるであろう。それを通して水等の冷却流体が流体クランプ102に流入し、そこから流出する、入口/出口流体クランプ312、および空白流体クランプ314が、タイロッド308によって支持され、それぞれは、それぞれのクランプ312、314とその端部プレート306a、306bとの間に位置する、それぞれのシリンダ309、310によってそれぞれ作動させられる。筐体302の下方には、図1のマンドレルキャリッジ区分80を支持するキャリッジ構造上に流体クランプ102を固着する、キャリッジレール305が位置する。入口/出口流体クランプ312は、入口/出口流体クランプ312の内側部分に挿入される挿入部品318まで延在する、頂面312aに形成されたタップ316をその中に含む。図3で見られ得るように、空白流体クランプ314は、クランプ表面314aを有し、入口/出口流体クランプ312内の挿入物318は、クランプ表面318aを有する。クランプ表面314aおよび318aは、押出プレスシステム10のマンドレル棒100等のマンドレル棒のそれぞれの表面に摩擦係合する。ある実施形態では、クランプ表面314a、318aは、マンドレル棒の一部分の周囲に提供されるマンドレル棒スリーブ(例えば、図7のマンドレル棒スリーブ360)に係合してもよい。
図4および5は、それぞれ、図3の流体クランプ102の正面および側面図を示す。図4および5に示されるように、例えば、入口/出口流体クランプ312内のタップ316は、クランプ312の頂面312aから、挿入物318に形成されたポート320の中へ延在する。流体クランプ102は、タップ316およびポート320を通して、入口/出口流体クランプ312を介して冷却流体をマンドレル棒に送達する。また、図4には、入口/出口流体クランプ312および空白流体クランプ314のクランプ表面314aおよび318aも示されている。流体クランプ312は、挿入物318の2つのポート320と流体連通している2つのタップ316を含むが、任意の好適な数のタップおよびポートが、冷却流体をマンドレル棒に送達するために提供され得ることが理解されるであろう。代替として、または加えて、ある実施形態では、タップ316は、入口/出口流体クランプ312の前(または後)面312bまたは外側面312c等の流体クランプの他の表面を通して提供されてもよい。
ある実施形態では、空白流体クランプ314のクランプ表面314aおよび318a、ならびに入口/出口流体クランプ312の挿入物318は、マンドレル棒の対応する部分と嵌合するように構造化される。図6は、ある実施形態による、流体クランプから冷却流体を受取および/または返流するための開口部またはポート344を有する、マンドレル棒340の概略図を示す。図6に示されるように、例えば、マンドレル棒340は、流体クランプ102等の流体クランプから冷却流体を受取および/または返流するための2つのそれぞれのポート区分342a、342bおよび348a、348bを有する、部分342および348を含む。ある実施形態では、ポート区分342aおよび348aは、流体クランプへの冷却流体の返流のために構成され、ポート区分342bおよび348bは、流体クランプからの冷却流体の受取のために構成される。代替として、ポート区分342aおよび348aは、冷却流体を受け取ってもよく、ポート区分342bおよび348bは、冷却流体を返流してもよい。なおもさらなる実施形態では、ポート区分342a/348bは、冷却流体を受け取ってもよく、ポート区分342b/348aは、冷却流体を返流してもよく、または逆も同様である。それぞれのポートのうちの少なくとも1つが冷却流体を受け取り、もう1つが冷却流体を流体クランプに返流するように、ポート区分の任意の好適な受取/返流配列が使用されてもよい。
マンドレル棒部分342の差し込み図は、流体クランプ102から冷却流体を受取および/または返流するための開口部またはポート344を伴うポート区分342aを示す。マンドレルポート344は、流体クランプ102のそれぞれのポート320と対応するように定寸される。マンドレルポート344の周囲には、Oリングを受け取り、それによって、冷却流体がポート344を介してマンドレル棒340から流出するか、または別様に漏出することを防止する、一連の切り込み346がある。2つのマンドレル棒部分342、348は、例えば、図1の押出プレスシステム10の2つの流体クランプ102、104と界面接触するマンドレル棒の部分に対応する。上記で議論されるように、ある実施形態では、マンドレルスリーブ360は、流体クランプのクランプ表面に係合するように提供されてもよい。マンドレルスリーブ360はまた、流体がマンドレル棒340および流体クランプから漏出することを防止するように、Oリングとともに連動してもよい。図7に示されるように、例えば、マンドレルスリーブ360は、それを通して冷却流体がマンドレル棒340と流体クランプとの間で送達および/または返流される、ポート360を含む。マンドレルスリーブ360はまた、スリーブ360が、冷却流体を受取および/または返流する部分342、348の周囲でマンドレル棒340上に位置付けられると、可撓性を可能にするスロット364も含む。切り込み346の中のOリングは、マンドレル棒340とマンドレル棒スリーブ360の内面360aとの間に実質的に流体密封のシールを生成してもよい。
また、図6には、マンドレル棒340の長さに沿って及び、冷却流体を回転ダイ内に位置付けられるマンドレル棒先端に送達する、内側管350も示されている。マンドレル棒340内の開口部またはポート344を通して受け取られる冷却流体は、冷却流体が管350の内側に沿ってマンドレル棒先端に送達され、次いで、管350から外へ進行するが、マンドレル棒内で、それが受け取られた開口部またはポート344へ進行するように、内側管350内の開口部354を通って進行する。冷却流体進行の方向は、冷却流体をマンドレル棒先端に送達するための図6のマンドレル棒340および内側管350の斜視断面図を描写する、図8に示されている。冷却流体は、マンドレル棒先端に向かった矢印W1の方向へ内側管350の内側に沿って進行し、次いで、内側管350の外面350aとマンドレル棒340の内面340aとの間の外側空間352内で矢印W2の方向に返流する。ある実施形態では、マンドレル棒340の内面340a等のマンドレル棒の内面の一部分が、マンドレル棒先端を受け取るために螺合されてもよいが、マンドレル棒先端は、任意の好適な技法を使用して、マンドレル棒に連結されてもよい。ある実施形態では、マンドレル棒340の任意の好適な長さに沿ってマンドレル棒340内で内側管350を定心する、スペーサが内側管350の周囲に提供されてもよい。マンドレル棒がねじ山を有する場合、スペーサは、マンドレル棒に螺合されてもよいが、スペーサはまた、マンドレル棒の非螺合部分を圧迫してもよい。
押出プレスシステム10は、動作中にプレスシステム10の種々の構成要素を冷却するための冷却システム400を含む。冷却流体として水を使用するものとして、図9の冷却システム400を説明するが、任意の好適な冷却流体が使用され得ることが理解されるであろう。押出プレス冷却システム400は、プロセス構成要素および押出製品を冷却するために十分な量および圧力で冷却された水を送達するように設計されている。ある実施形態では、プレス上に2つの主要な水システム、すなわち、マンドレル水およびプレス水があってもよい。マンドレル水に関して、マンドレル水システムは、保持タンクから水を供給される。熱交換器は、押出プロセス中に生成される熱を冷却装置水システムからの冷蔵水と交換することによって、プロセス水を冷却する。プロセス水は、熱交換器を通って直列回路に流入し、冷蔵水は、熱交換器を通って並列回路に流入し、2つの水システムは、決して相互と物理的に接触しない。水の全ては、マンドレル水システムに利用可能にされる。圧力逃がし弁が、システム圧力を制限する。マンドレルシステムで使用されない水は、保持タンクへ迂回させられ、これは、保持タンク内のプロセス水を冷却する。水は、図6および8に関して議論されるように、内側水管(例えば、図6および8の内側管350)を通るマンドレル棒の内側を通して、マンドレル棒先端へ送出され、マンドレル棒の内側の外側空間の長さを下って返流する。水がマンドレル冷却システムを通って循環すると、保持タンクへのプロセス水を冷却する他の供給源である、保持タンクの中へ返流される。好ましくは、プレスが作動している間に、マンドレルプロセス水供給は決して中断されない。プレス水システムは、保持タンクから水を供給される。流量および圧力は、保持タンクに返流されている過剰な水を伴う逃し弁によって調節される。プレス水は、マニホールドに送出され、そこで、ダイを冷却する前にギヤボックス油圧オイルを冷却するように水が送られる、冷却リングからの高速水スプレーを用いて、回転ダイを含むシステムの種々の構成要素を冷却するように送られる。定心挿入物152は、定心挿入物ホルダを通る一定流量を用いて、インコネルに進入し、管が噴霧急冷する急冷管の使用によって押出されるにつれて、フラッドシステムを通るビレットを定心する。急冷管は、スピンドルの内側に収納される。上記の動作からのプロセス水は、保持タンクに返流する。
図10は、ある実施形態による、図1のマンドレルグリップ106の斜視図を示す。マンドレルグリップ106は、スペーサ506によって分離される前プレート502および後プレート504を含む。前プレート502内には、切り抜き握持部分508、ならびに上部グリップ510および底部グリップ512があり、代替として、または加えて、ある実施形態では、グリップ510、512をマンドレルグリップ106内で上下よりもむしろ左右に位置付けることができると理解されるであろう。マンドレルグリップ106はまた、シリンダマウント516に連結される、シリンダ514およびピストンロッド515も含む。シリンダ514は、マンドレル棒100に対する上部グリップ510および底部グリップ512の握持および非握持を制御するように動作する。
図11および12は、閉鎖または係合握持位置(図11)および非握持または開放位置(図12)で図10のマンドレルグリップ106の正面図を示す。図11に示されるように、例えば、上部グリップ510および底部グリップ512は、握持位置にあり、グリッパ510、512が握持するマンドレル棒の一部分である、マンドレル棒部分518の周囲で係合させられる。マンドレルグリップ106が図12に示されるように開放または非握持位置にあるとき、上部グリップ510および底部グリップ512は、握持位置に対して相互から変位させられ、それによって、ビレットがそれを通過するために、マンドレル部分518に沿って、かつ握持切り抜き508内に空隙があるように、マンドレル棒部分518から変位させられる。
ある実施形態では、上部グリップ510および底部グリップ512は、マンドレル棒540のマンドレル棒部分518等のマンドレル棒の対応する部分と嵌合するように構造化される。図13は、マンドレルグリップ106の上部グリップ510および底部グリップ512と嵌合するように成形され得るか、または別様に構成され得る部分518を有する、マンドレル棒540の概略図を示す。マンドレル棒部分518の特定の形状は、マンドレル棒540がマンドレルグリップ106によって握持されるときに、プレスシステムの動作中にマンドレル棒540が回転すること、または別様に移動あるいは変位することを防止するように、マンドレル棒540のしっかりしたグリップを形成して維持する際に、マンドレルグリップ106を補助してもよい。図13に示されるように、例えば、2つのグリップ部分518は、図1の押出プレスシステム10の2つのマンドレルグリップ106、108と界面接触する、マンドレル棒の部分に対応してもよい。
マンドレル棒540の部分518の斜視図が、図14に示されている。マンドレル棒部分518は、マンドレルグリップ106等のマンドレルグリップと嵌合するように成形され、丸みを帯びた円周部分550と、マンドレルグリップの上部および底部グリップと嵌合する種々の直線状縁552および554とを含む。マンドレル部分518はまた、相補的グリッパと嵌合するように成形される、種々の差し込みまたは切り抜き556および558も含む。図14に示されるように、マンドレル部分518は、中空であり、図6および8に関して上記で議論される、内側管350等の内側管を受け取るための内面540aを含む。
ある実施形態では、マンドレル棒は、回転ダイ内に位置付けられるマンドレル棒先端で終端する、押出プレスシステム10の長さに沿って延在する。マンドレル棒は、その長さに沿って実質的に連続的な断面を有してもよく、または流体クランプ102、104およびマンドレルグリップ106、108等のプレスシステムの構成要素と界面接触するために成形される、その部分(部分342、348、518およびマンドレル棒スリーブ360等)を有してもよい。ある実施形態では、マンドレル棒は、モジュール式であり得、押出プレスシステムとともに使用するためのマンドレル棒をともに形成する、複数の取付可能な区分を備えてもよい。例えば、図13のマンドレル棒540は、他のマンドレル棒、または流体クランプと連結するために使用されるマンドレル棒340の一部分を示す、図6のマンドレル棒340等のマンドレル棒の区分に付着するように構成されてもよい。マンドレル棒のこれらのモジュール式部分をともに取り付けるために、マンドレル棒540は、別のマンドレル棒の相補的端部を受け取る端部542および544を提供される。
図15は、ある実施形態による、タイロッド124に沿ってプレスラムアセンブリ141を誘導するためのガイド部材を有する、図1のプレスラムアセンブリ141の斜視図を示す。図15に示されるように、例えば、第1のプレスラム盤130および第2のプレスラム盤140は、それぞれ、ガイド部材600および610を含む。プレスラム盤130のガイド部材600は、軸受604に連結される懸垂プレート602を有し、その軸受604は、図1のタイロッド124等のタイロッドに沿ってプレスラム130を移動させるように構成される。プレスラム盤140のガイド部材610はまた、タイロッド124に沿ったプレスラム140を移動させるように構成される、懸垂プレート612および種々の軸受614も含む。ガイド部材610の懸垂プレート614は、タイロッド124が位置する場所の上方に位置し、ガイド部材600の懸垂プレート602は、タイロッド124が位置する位置の下方に位置する。これらのガイド部材600、610は、プレスラム盤130、140がビレットを握持して回転ダイの中へ前進させ、次いで、後退して次のサイクルを開始することができるように、押出プロセスが動作すると、プレスラム盤130、140がタイロッド124に沿って移動することを可能にする。
図16は、ある実施形態による、図1のプレスラム盤130の斜視図を示す。図17−19は、それぞれ、図16のプレスラム盤130の正面、側面、および後面図を示す。プレスラム盤130は、グリップ搭載プレート620と、枢動部625の周囲でシリンダ626に連結される第1および第2のビレットグリッパリンクアーム622および624とを含む。シリンダ626は、相互に対して、かつ枢動部625の周囲で第1および第2のリンクアーム622、624を移動させるように動作する。グリップ搭載プレート620は、リンクアーム622、624に連結され、その間のスペーサ621によって分離される。図19に示されるように、第1および第2のグリップ630、632は、第1および第2のリンクアーム622、624に搭載され、底部マウント634および上部マウント635によって支持される。ある実施形態では、第1および第2のグリップ630、632の握持表面630a、632aは、握持表面630a、632aと握持されたビレットとの間の摩擦接触を向上させるために、鋸歯状または別様にテクスチャ加工された表面を有することができる。
図20は、ある実施形態による、図1のプレスラム盤140の斜視図を示す。図21−23は、それぞれ、図20のプレスラム盤140の正面、側面、および後面図を示す。プレスラム盤は、グリップ搭載プレート640と、枢動部645の周囲でシリンダ646に連結される第1および第2のビレットグリッパリンクアーム642および644とを含む。シリンダ646は、相互に対して、かつ枢動部645の周囲で第1および第2のリンクアーム642、644を移動させるように動作する。グリップ搭載プレート640は、リンクアーム642、644に連結され、その間のスペーサ641によって分離される。図23に示されるように、第1および第2のグリップ650、652は、第1および第2のリンクアーム642、644に搭載され、底部マウント654および上部マウント655によって支持される。ある実施形態では、第1および第2のグリップ650、652の握持表面650a、652aは、握持表面650a、652aと握持されたビレットとの間の摩擦接触を向上させるように、鋸歯状または別様にテクスチャ加工された表面を有することができる。
ある実施形態では、第1および第2のプレスラム130、140の一方または両方は、定心リンクを含んでもよい。例えば、定心リンクは、枢動部625の周囲のプレスラム130のそれぞれのアームの移動を同期化するために、第1のプレスラム130のリンクアーム622、624および/またはシリンダ626に連結されてもよい。これは、例えば、他のアームが静止している間に、シリンダ626の動作が、枢動点625の周囲に1本のアームが拡張することを防止する。アーム622、624の移動が、定心リンクを使用して枢動部625の周囲で同期化されるとき、両方のアームは、ビレットを握持および解放するときにともに移動する。
ダイ160を通して押動されるビレットは、ダイ160の内面によってビレットに印加される摩擦および力から生成される、熱によって押出される。ビレットがダイ160に押し込まれるとき、ダイおよび定心挿入物152は、押出のための密閉嵌合界面を形成するようにともに押動され、この配向は、図24に示されている。押出中に、ダイ160は、ビレット702がダイを通して押動されている間に回転する。ビレット702は、回転しない定心挿入物152上にグリッパによって保持され、したがって、ビレット702は、ダイへの入口716において回転ダイ160に進入する際に回転しない。ダイ160の回転は、ダイを通して押動されると、非回転ビレット702の外面と摩擦を生成し、摩擦は、ビレット材料が変形するために十分な温度までビレット702を加熱する。例えば、金属ビレットは、変形のために1000°Fより高い温度まで摩擦によって加熱されてもよい。異なる材料および異なる金属の温度要件は、変動し得、1000°F未満のビレット温度が、いくつかの用途では好適であり得る。押出システムとは対照的に、ダイ160の回転および非回転ビレット702との接触によって生成される摩擦が、変形可能な温度までビレットを加熱するエネルギーを提供するため、図24の押出アセンブリは、押出前にビレットの予熱を必要としない。
ビレット702および定心挿入物152は、押出プロセス中に回転しないが、ダイ160およびダイの本体が接続される基礎部700は、モータ駆動型スピンドルによって回転させられる。ビレット702は、定心挿入物152を通して前進させられると、ダイ160の入口716を通過し、図25−28でさらに詳細に示されるダイの内面に接触する。図24−28に示されるダイ160および内面の詳細に加えて、他のダイ設計または内面外形が回転ダイで実装されてもよい。例えば、押出システムのためのダイアセンブリは、その開示がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、2012年10月12日に出願された米国特許出願第13/650,981号で説明されるダイアセンブリであってもよい。捻転力が、回転ダイ160とビレット702との間の干渉接触により、ビレット702の外面に印加される。定心挿入物152上のグリッパは、この捻転力に抵抗し、ビレット702がダイ160に進入し、摩擦を生成し、ビレット702を加熱するエネルギーを産生する前に回転することを防止する。
ダイ160の内面は、入口716から出口718までダイ160を通る内部通路を狭小化する、先細外形を呈する。したがって、ダイ160を通してビレットを押動するように力がビレット702に印加されるとき、材料の外径が入口716から出口718までダイ160の内部を通過するように強制的に縮小されると、ビレット702の材料が押出される。ダイ160の寸法およびダイ160の内面とビレット702との間の相互作用は、図25−28に関して以下でさらに詳細に説明される。
図25のダイ160の断面図は、押出のために位置付けられたダイ160および定心挿入物152を示す。ダイ160は、単一の単体構成要素として図25に示されているが、ダイはまた、図26に関して以下で議論されるように、ダイの通路および内面を形成する、ボアおよび内面を有する複数のダイプレートから成ってもよい。この配向では、ダイ160内の内部通路720の開口部716は、定心挿入物152の開口部722を通して、かつ内部通路720の中心軸724に沿ってダイ160の中へ押動されるビレットを受け取るように、定心挿入物152と整合させられる。内面726は、開口部716における通路の最大直径から出口718における最小直径まで内部通路720を狭小化し、通路720の狭小化は、動作中にダイ160の中へ押動されるビレットの狭小化変形および押出を引き起こす。押出は、ビレットを加熱するように内面726の界面において摩擦エネルギーが産生されることを要求し、エネルギーは、回転表面726およびダイの中へ押動される非回転ビレットの相互作用によって提供される。
図26は、ダイ160の本体を形成するダイプレートの代替構造でダイ160を示す。図26のダイ160は、鋼鉄端部ホルダ706と、進入プレート708と、第1の中間プレート710と、第2の中間プレート712と、出口プレート714とを含む。各プレートは、プレートの中心を通るボアを含み、ボアは、ダイ160の内部通路720を形成するように相互に隣接して積み重ねられる。プレートのボアを包囲する内面は、内面726の外形を形成し、入口716から出口718までの内部通路720を狭小化するように傾斜している。プレート構造を使用することの1つの潜在的な利点は、ダイ160全体を交換する必要があるよりもむしろ、内面726の領域が摩耗し始めるときに個々のプレートを交換する能力である。プレートへの摩耗の効果を低減させるために、各プレートはまた、2つの異なる材料から構築されてもよく、1つの材料は、プレートの中心ボアの輪郭を描き、内面726を形成し、第2の材料は、プレートの外周を形成する。セラミック材料または鋼鉄等の摩耗低減材料が、ボアの周囲を形成するために使用されてもよく、または消耗材料が使用され、周期的に交換されてもよい。ダイ160が回転するときに定心挿入物152が回転しないため、鋼鉄端部ホルダ706内のボアを包囲し、ダイ160の前面738を形成する材料は、2つの材料が押出中に接触すると摩耗の効果を低減させるように、定心挿入物152の材料と同一または同様であり得る。
ダイ160内のプレートのそれぞれへの摩擦摩耗の費用増加効果を低減させるために、プレートは、残りのプレートより頻繁に交換される1枚以上のプレートに摩耗を集中させるように設計されてもよい。そのような設計は、単一のプレートの複数のコピーおよびスタック内の残りのプレートのための単一のプレートを生産することによって、ダイが操作されることを可能にしてもよい。例えば、図26に示されるスタックでは、第2の中間プレート712は、プレートを通る中心ボアの周囲で非一様表面外形を呈する。プレート712の内面は、ダイプレートスタック内の他の内面より鋭角で傾斜している第1の部分740と、スタック内の他の内面と同様に傾斜している第2の部分742とを含む。第1の部分740の鋭角は、スタック内の他のプレートに対して内面のその区分において直径のさらなる減少を生じ、したがって、第1の部分740において、より大きい摩擦力および摩耗の可能性を生じる。この摩耗は、プレート712を交換する必要性によって生成される費用をさらに削減するように、部分740付近で通路720内にマンドレル棒の対応する傾斜部分を位置付けることによって減少させられてもよい。ある実装では、各プレート上のボア周囲の角度は、第1のプレートの背面からダイの出口に向かって次のプレートの前面まで増加してもよい。例えば、図26では、各プレートの前面付近の各内周の角度は、ダイの入口付近に位置付けられた隣接プレートの背面付近の内面の角度より大きい。この設計は、例えば、ダイ160の出口に向かって作業および応力を集中させるように設計されてもよく、入口716により近いプレートより頻繁に、出口718付近のプレート、例えば、プレート714および712を交換する必要性をもたらし得る。
ダイ160内に作業および応力を集中させることに加えて、ビレット材料の機械的および熱的性質が、ダイアセンブリの中のプレートの数および設計を決定付け得る。例えば、高い熱伝導率を有するビレット材料は、低い熱伝導率を有する材料より迅速に変形可能な温度まで熱くなり得、したがって、より少ないプレートを伴う、より短いプレートが、高伝導率材料に使用されてもよい。加えて、ダイの内面の先細角度は、ビレットのより迅速な加熱の結果として、高伝導率材料にとってより大きくあり得る。他の実装では、同数のプレートを有する等しいサイズのダイが使用されてもよく、ダイの先細角度は、異なる熱的性質に適応するように異なり、ダイ表面またはダイ内のマンドレル先端の表面の所望の領域に作業および摩耗を依然として集中させながら、または表面にわたって作業および摩耗を拡散しながら、ビレットを変形可能な温度まで加熱してもよい。
単体またはダイプレートスタックダイが実装されるかどうかにかかわらず、ダイ160を通して押動されるビレットは、直径d1、すなわち、内部通路720の最も狭い部分における直径に類似する外径を有する、ダイ160の出口718を通して押出管製品を生産する。押出製品の内径は、マンドレル棒100の端部で管製品の内径を生成するように選択される端部寸法を有する、マンドレル棒先端800等のマンドレル棒先端を伴って、ダイ160の中へマンドレル棒100を前進させることによって選択される。
図27は、マンドレル棒100およびマンドレル棒先端800が定心挿入物152を通して、かつダイ160の中心通路720の中へ前進させられた、ダイ160を示す。図1に関して上記で議論されるように、押出プレスシステムの中の握持要素は、マンドレル棒100を保持し、図27に示される配向で、ダイ160が回転させられ、ビレットがマンドレル棒100を通り過ぎている間に回転に抵抗するために使用されてもよい。
図28は、ビレット702がダイ160を通過させられ、管728を形成するように押出される際の図27のダイおよびマンドレル棒構成を示す。押出中に、ダイ160は、マンドレル棒100および定心挿入物152が静止して保たれている間に回転させられる。ビレット702は、矢印Aの方向へダイ160に押し込まれ、第1の接触点730でダイ160の内面726に接触する。内面726とビレット702との間の干渉接触は、接触点730で始まり、ビレット702を塑性変形可能温度まで加熱するエネルギーを生成する。内面の設計および内部ダイ表面の外形は、異なる用途のために、特に、異なる材料の押出のために異なり得る。押出に使用されるビレットの材料性質、例えば、押出中にビレットの加熱に影響を及ぼし得る熱伝達性質に応じて、ダイ本体内のダイプレートの内側外形は、ダイプレートにわたって作業および摩耗を集中または拡散するように変動させられ得る。加えて、ダイ回転速度は、ダイの効率を増加させ、ビレットの材料性質を超過することを回避するように、特定の押出のために変動させられ得る。例えば、約200rpm〜約1000rpmの間のダイ回転速度が使用されてもよい。ある実装では、より遅い回転速度、例えば、約300rpmは、ビレットを変形のための十分な温度まで依然として加熱しながら、高レベルの捻転進路変更をビレットに印加することを回避するように設計されてもよい。より速い速度、例えば、約800rpmが、より高い捻転進路変更の悪影響を受けない、または変形温度まで熱くなるためにより多くのエネルギー、したがって、より大きい摩擦を必要とする、材料に使用されてもよい。他の実装では、100rpmを超えるダイ回転速度が、押出のために所望され得る。
ビレット702がマンドレル棒先端800の中央部分732を経由して前進させられると、内面726の先細部が、マンドレル棒先端800に向かって内向きにビレット702を押動するビレット702の外面に圧縮力を印加する。ビレット702が塑性変形状態であるため、ダイ160が元の直径d2から最終外径d3までビレット702の外径を縮小すると、ビレット内の材料は、マンドレル棒先端800の端部分734の方向へ押出する。ビレット702が中央部分732に到達するとき、ビレットがマンドレル棒先端800を経由してさらに前進すると、端部分734に向かったマンドレル棒先端800の先細部が、ビレット702の内径を押出させ、元の直径d4から縮小させる。中央部分732内のマンドレル棒先端800の先細表面は、第2の中間プレート712に関して議論されるように、内面726の鋭角部分付近に、例えば、第1の鋭角部分740付近に位置付けられてもよい。この配向は、先細中央部分732およびマンドレル棒先端800を通り過ぎるビレットの内径が縮小される領域を、ダイ160を覆って内面726によって生成される最大圧縮力と同一の場所に位置付ける。
押出ビレット702が端部分734に到達するとき、ビレットの内径は、末端管製品728の元の直径d4から最終直径d5まで縮小される。ビレット702が端部分734を通り過ぎると、ビレット702の外径は、押出管製品728が出口718においてダイから出るときに最終外径d3まで縮小し続ける。出た時点で、押出製品728の形成が完了している。ダイ160内の摩擦および加熱により、製品728は、ダイ160から出たときに高温であり、さらなる変形を防止するか、または押出プレスの動作安全性を増加させ、押出材料の脱出を排除するか、または所望の材料性質を維持するように、冷却要素が適用されてもよい。基礎プレート700内のボア736が、ダイ出口718の直径より大きい直径を伴って図28に示されている。この構成は、より早い冷却のためにダイ160から出るとすぐに、冷却要素および冷却流体が基礎プレート700の中へ到達し、押出製品728に接触することを可能にするために好ましくあり得る。製品728が基礎プレート700から出て、冷却システムを通過した後、押出プロセスが完了し、製品728は、後処理のために収集されてもよい。
図29および30は、それぞれ、ある実施形態による、マンドレル棒先端の斜視図および上面図を示す。マンドレル棒先端800は、マンドレル棒のマンドレル棒先端を形成するようにマンドレル棒と連結する、コネクタ802を含む。マンドレル棒先端800はまた、ビレットが回転ダイ内に位置付けられるマンドレル棒先端800を通り過ぎると、中空ビレットの内面に接触する、種々の押出接触表面804も含む。マンドレル棒先端800は、押出管の内径を設定する直径D1を伴う末端接触表面806を有する。押出プロセス中に、回転ダイは、ビレットに対して回転し、それによって、ビレットの塑性変形を可能にするようにビレットを軟化する熱を生成する。押出プレスシステム10の動作中に、回転ダイ160およびマンドレル棒先端800の組み合わせは、概して、マンドレル棒先端800の塑性変形ゾーン808内でビレットの塑性変形ゾーンを生じさせる。
マンドレル棒先端800は、押出表面804ならびに末端接触表面806に沿って任意の好適な直径を有してもよい。例えば、ある実施形態では、マンドレル棒先端820によって示されるように、末端接触表面826は、マンドレル棒先端800の設定直径D1より比較的大きい設定直径D2を有してもよい。ある実施形態では、マンドレル棒先端800の接触表面804のそれぞれは、回転ダイ内の種々のダイプレートのそれぞれの外形に対応してもよい。
図31は、ある実施形態による、図1の押出プレスシステム10で使用するためのビレットを前処理するためのフローチャートを示す。ステップ1010では、任意の好適な鋳造プロセスを使用して、ビレットが鋳造される。例えば、ビレットを鋳造することは、所望の割合のビレットを生産するための鋳造炉の使用を含んでもよい。次いで、鋳造ビレットは、ステップ1020で、ロール直線化プロセスを使用して直線化されてもよく、その後にステップ1030で圧延ビレットを機械加工することが続く。圧延ビレットを機械加工することは、例えば、ビレットの任意の粗縁または粗面を取り除くことを含む。ステップ1040では、機械加工されたビレットが、ひずみ硬化または定寸されてもよい。ひずみ硬化は、ビレットが、プレスラム(例えば、図1のプレスラム盤130、140)によって押出プロセス中にビレット上に及ぼされる押動力ならびに回転ダイ(例えば、図1の回転ダイ160)によって誘発される回転および剪断応力に耐えることを可能にする、ひずみ硬化効果を誘発するように、ビレットを圧縮することを含んでもよい。ステップ1050では、任意の好適な直線化デバイスを使用して、再度、ビレットが直線化されてもよい。ステップ1060では、ビレット端部が整形される。整形は、例えば、前処理ステップ中または鋳造中に導入された場合がある、ビレットの端部における欠陥または他の変形を除去することを可能にする。次いで、ビレットは、水溶性脱脂溶液または洗浄溶液の組み合わせ等の任意の好適な洗浄溶液を使用して、ステップ1070で洗浄されてもよい。ステップ1080では、ビレットの内径が、黒鉛潤滑剤、石油系複合材料または非石油合成化合物、任意の他の好適な潤滑流体、またはそれらの組み合わせを含む、任意の好適な潤滑流体で潤滑させられてもよい。
図32は、ある実施形態による、図1の押出プレスシステム10で使用するための図28および29のマンドレル棒先端800または820等のマンドレル棒先端を前処理するためのフローチャートを示す。ステップ1110では、マンドレル棒先端が、任意の好適な加熱プロセスを使用して加熱されてもよい。例えば、マンドレル棒先端が華氏約1,000度より高くなるまで、マンドレル棒先端は、炉の中に配置されるか、またはブロートーチで加熱されてもよい。この熱処理に続いて、ステップ1120では、マンドレル棒先端が、潤滑剤中で冷却され、潤滑剤の一貫した堆積を確保するように撹拌されてもよい。ある実施形態では、潤滑剤は、黒鉛潤滑剤であるが、任意の他の好適な潤滑剤またはそれらの組み合わせが使用されてもよい。ステップ1130では、マンドレル棒先端が、急冷後に冷却させられる。ステップ1140では、任意の過剰な潤滑剤がマンドレル棒先端から除去される。次いで、マンドレル棒先端は、ステップ1150で華氏約1,000度以上まで再加熱され、ステップ1160で潤滑剤の一貫した堆積を確保するように潤滑剤中で冷却されて撹拌される。ある実施形態では、マンドレル棒先端は、ステップ1120で使用される第1の潤滑剤とは異なる第2の潤滑剤を使用して急冷される。例えば、ステップ1120で使用される潤滑剤は、黒鉛潤滑剤であってもよく、ステップ1160で使用される潤滑剤は、石油系複合材料または非石油合成化合物、あるいは第1の潤滑剤とは異なる任意の他の好適な潤滑剤であってもよい。ある実施形態では、ステップ1160で使用される潤滑剤は、ステップ1120で使用されるものと同一であり得る。ステップ1170では、マンドレル棒先端が、急冷ステップ1160後に冷却させられる。ある実施形態では、プロセスステップ1170を完了した後、プロセスステップ1150、1160、および1170が繰り返されてもよい。そのような実施形態では、繰り返しの冷却ステップで使用される潤滑剤は、前のステップ1160で使用されるものと同一であり得、その潤滑剤は、第1の冷却ステップ1120で使用されるものと同一、またはそれとは異なり得る。
図33−36は、ある実施形態による、図1の押出プレスシステム10等の押出プレスシステムを操作するためのプロセスを描写する、種々のフローチャートを示す。ステップ1210から1240は、押出プレスシステムのビレット送達サブシステム20のある例示的なステップを描写する。ステップ1250は、押出プレスシステムの押出サブシステム40のある例示的なステップを描写し、ステップ1260は、押出プレスシステムの急冷サブシステム60のある例示的なステップを描写する。本開示のフローチャートのステップは例証的にすぎないことが理解されるであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、フローチャートのステップのうちのいずれかが、修正され、省略され、または再配列されてもよく、ステップのうちの2つ以上が組み合わせられてもよく、または任意の付加的なステップが追加されてもよい。
プロセス1200は、1つ以上のビレットが第1または上流の流体クランプ102付近でマンドレル棒の受取端100aの周囲に装填される、ステップ1210から始まる。本開示のビレットのそれぞれは、ビレットの長さに沿って中空であり、これは、ビレットが移動し、マンドレル棒100に沿って、かつその周囲で移送されるように、ビレットが静止マンドレル棒100上に配置されることを可能にする。ある実施形態では、押出プレスシステム10のビレット送達サブシステム20は、押出プレスシステム10上に装填するために準備された複数のビレットを伴う、ビレット送達テーブルを含んでもよい。ビレットは、自動プロセスによって自動的に装填されてもよく、または手動で装填されてもよい。いったん装填されると、ビレットは、流体クランプ102、104およびマンドレルグリップ106、108に対する特定のビレットの位置に応じて断続的に移動するトラック202を含む、図2に示されるトラックアセンブリ110等のビレット送給トラックアセンブリによって、マンドレル棒に沿って移送されてもよい。
ステップ1220では、ビレットが、マンドレル棒に沿って、かつマンドレル棒に係合されたときに冷却流体をマンドレル棒先端に送達する流体クランプを通して、移送される。任意の所与の時間に、流体クランプのうちの少なくとも1つは、好ましくは、マンドレル棒への冷却流体の連続的または実質的に連続的な送達を提供するように、マンドレル棒にクランプされるか、または別様にそれと係合させられる。押出プレスシステムのそれぞれの流体クランプに1つ以上のビレットを通過させるためのステップが、図34に示されている。例えば、ステップ1400では、1つ以上のビレットが、押出プレスシステム10の流体クランプ102等の第1の上流流体クランプへ移送される。PLCシステムは、決定ブロック1402で第1の流体クランプがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。第1の流体クランプがマンドレル棒と係合させられる場合には、PLCシステムは、決定ブロック1404で第2の流体クランプがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。ある実施形態では、ビレットが流体クランプを通過させられていないときに、両方の流体クランプがマンドレル棒と係合させられてもよい。第2の流体クランプが係合させられる場合には、ステップ1410で、第1の流体クランプが係脱される。しかしながら、第2の流体クランプが係合させられない場合、ステップ1404では、PLCシステムは、ステップ1406で第2の流体クランプがそれを通してビレットを移送していることを判定し、ビレットが第2の流体クランプを通過することを待つ。次いで、ステップ1408では、第2の流体クランプが係合させられ、プロセスは、第1の流体クランプが係脱されるステップ1410に続く。第1の流体クランプがステップ1410で係脱された後、または第1の流体クランプが決定ブロック1402で係脱されることがすでに判定された場合、プロセスは、1つ以上のビレットが第1の流体クランプを通して前進させられるステップ1412に続く。ビレットがそれを通過することを可能にするように、第1の流体クランプが係脱される一方で、第2の流体クランプは、マンドレル棒に係合させられ、冷却流体をマンドレル棒に送達する。所望の数のビレットが第1の流体クランプを通して前進させられた後、第1の流体クランプは、ステップ1414でマンドレル棒と係合させられ、ビレットは、ステップ1420で第2の流体クランプへ移送される。
第2の流体クランプに関するプロセス1220は、第1の流体クランプに対してPLCシステムによって行われるものと実質的に類似し、図34にも示されている。ステップ1420では、1つ以上のビレットが、押出プレスシステム10の流体クランプ104等の第2の下流流体クランプへ移送される。PLCシステムは、決定ブロック1422で第2の流体クランプがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。第2の流体クランプがマンドレル棒と係合させられる場合には、PLCシステムは、決定ブロック1424で第1の流体クランプがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。ある実施形態では、ビレットが流体クランプを通過させられていないときに、両方の流体クランプがマンドレル棒と係合させられてもよい。第1の流体クランプが係合させられる場合には、ステップ1430で、第2の流体クランプが係脱される。しかしながら、第1の流体クランプが係合させられない場合、ステップ1424では、PLCシステムは、ステップ1426で第1の流体クランプがそれを通してビレットを移送していることを判定し、ビレットが第1の流体クランプを通過することを待つ。次いで、ステップ1428では、第1の流体クランプが係合させられ、プロセスは、第2の流体クランプが係脱されるステップ1430に続く。第2の流体クランプがステップ1430で係脱された後、または第2の流体クランプが決定ブロック1422で係脱されることがすでに判定された場合、プロセスは、1つ以上のビレットが第2の流体クランプを通して前進させられるステップ1432に続く。ビレットがそれを通過することを可能にするように、第2の流体クランプが係脱される一方で、第1の流体クランプは、マンドレル棒に係合させられ、冷却流体をマンドレル棒に送達する。所望の数のビレットが第2の流体クランプを通して前進させられた後、第2の流体クランプは、ステップ1434でマンドレル棒と係合させられる。
図33のプロセス1200に戻ると、ステップ1230では、ビレットが、マンドレル棒に沿って、かつマンドレル棒に係合されたときにマンドレル棒を定位置で固着し、マンドレル棒の回転を防止するマンドレルグリップを通して、移送される。任意の所与の時間に、マンドレルグリップのうちの少なくとも1つは、好ましくは、マンドレル棒にクランプされるか、または別様にそれと係合させられる。押出プレスシステムのそれぞれのマンドレルグリップに1つ以上のビレットを通過させるためのステップが、図35に示されている。例えば、ステップ1500では、1つ以上のビレットが、押出プレスシステム10のマンドレルグリップ106等の第1の上流マンドレルグリップへ移送される。PLCシステムは、決定ブロック1502で第1のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。第1のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられる場合には、PLCシステムは、決定ブロック1504で第2のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。ある実施形態では、ビレットが流体クランプを通過させられていないときに、両方の流体クランプがマンドレル棒と係合させられてもよい。第2の流体クランプが係合させられる場合には、ステップ1510で、第1のマンドレルグリップが係脱される。しかしながら、第2のマンドレルグリップが係合させられない場合、ステップ1504では、PLCシステムは、ステップ1506で第2のマンドレルグリップがそれを通してビレットを移送していることを判定し、ビレットが第2のマンドレルグリップを通過することを待つ。次いで、ステップ1508では、第2のマンドレルグリップが係合させられ、プロセスは、第1マンドレルグリップが係脱されるステップ1510に続く。第1のマンドレルグリップがステップ1510で係脱された後、または第1のマンドレルグリップが決定ブロック1502で係脱されることがすでに判定された場合、プロセスは、1つ以上のビレットが第1のマンドレルグリップを通して前進させられるステップ1512に続く。ビレットがそれを通過することを可能にするように、第1のマンドレルグリップが係脱される一方で、第2のマンドレルグリップは、マンドレル棒に係合させられる。所望の数のビレットが第1のマンドレルグリップを通して前進させられた後、第1のマンドレルグリップは、ステップ1514でマンドレル棒と係合させられ、ビレットは、ステップ1520で第2のマンドレルグリップへ移送される。
第2のマンドレルグリップに関するプロセス1230は、第1のマンドレルグリップに対してPLCシステムによって行われるものと実質的に類似し、図35にも示されている。ステップ1520では、1つ以上のビレットが、押出プレスシステム10のマンドレルグリップ108等の第2の下流マンドレルグリップへ移送される。PLCシステムは、決定ブロック1522で第2のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。第2のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられる場合には、PLCシステムは、決定ブロック1524で第1のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられるかどうかを判定する。ある実施形態では、ビレットが流体クランプを通過させられていないときに、両方のマンドレルグリップがマンドレル棒と係合させられてもよい。第1のマンドレルグリップが係合させられる場合には、ステップ1530で、第2のマンドレルグリップが係脱される。しかしながら、第1のマンドレルグリップが係合させられない場合、ステップ1524では、PLCシステムは、ステップ1526で第1のマンドレルグリップがそれを通してビレットを移送していることを判定し、ビレットが第1のマンドレルグリップを通過することを待つ。次いで、ステップ1528では、第1のマンドレルグリップが係合させられ、プロセスは、第2のマンドレルグリップが係脱されるステップ1530に続く。第2のマンドレルグリップがステップ1530で係脱された後、または第2のマンドレルグリップが決定ブロック1522で係脱されることがすでに判定された場合、プロセスは、1つ以上のビレットが第2のマンドレルグリップを通して前進させられるステップ1532に続く。ビレットがそれを通過することを可能にするように、第2のマンドレルグリップが係脱される一方で、第1のマンドレルグリップは、マンドレル棒に係合させられる。所望の数のビレットが第2のマンドレルグリップを通して前進させられた後、第2のマンドレルグリップは、ステップ1534でマンドレル棒と係合させられる。
図33のプロセス1200に戻ると、ステップ1240では、ビレットが握持され、次いで、プレスラムを使用して前進させられる。プレスラムは、回転ダイに向かった方向へ握持されたビレットに対して実質的に一定の押動力を提供する。PLCシステムは、プレスラムが動作する速度を制御し、それによって、回転ダイの中へのビレットの進入を制御する。押出プレスシステムのプレスラムを使用して、ビレットを握持して前進させるためのステップが、図36に示されている。例えば、ステップ1600では、ビレットが、図1の押出プレスシステムのプレスラム130等の第1の上流プレスラムによって握持される。第1のプレスラムは、ステップ1602で第2の下流プレスラムに向かって前進させられる。PLCシステムは、決定ブロック1604で、第2のプレスラムがビレットを受け取るように受取位置まで後退させられているかどうかを判定する。第2のプレスラムが定位置にない場合には、ステップ1606で、第1のプレスラムは、第2のプレスラムが定位置になるまでビレットを前進させ続ける。第2のプレスラムがステップ1604で定位置にある場合には、ビレットは、ステップ1608で第2のプレスラムによって握持される。第1および第2のプレスラムは、ステップ1610でビレットをともに前進させ続ける。これは、回転ダイの方向へ連続的または実質的に連続的な押動力がビレットに印加されることを確実にし得る。ステップ1612では、第1のプレスラムは、(第2のプレスラムがビレットを前進させ続けている間に)ビレットを解放し、ステップ1614では、第1のプレスラムは、受取位置まで後退させられ、それによって、後続のビレットを握持する。このアームオーバーアームプロセスは、回転ダイが判定された送給速度で一定のビレット流を受け取ることを可能にする。第1のプレスラムがステップ1600でビレットを握持する前に、送給トラックアセンブリは、プレスラムによって前進させられるように列に並べられた隣接ビレット間の間隙を最小限化するように、トラックを連続的に送り出してもよい。
ステップ1250では、ビレットが、押出材料を形成するように押出される。ステップ1240のプレスラムは、回転ダイの中へのビレットの進入に先立ってビレットが回転することを防止する、複数の切り込みを有する、定心挿入物(例えば、図1の定心挿入物152)を通してビレットを前進させる。いったんビレットが回転ダイに進入すると、ビレットが押出材料を形成するように押出されると、ダイは同時に、ビレットを加熱し、ビレットの外径を設定する。マンドレル棒は、マンドレル棒先端を回転ダイ内に配置するように位置付けられる。マンドレル棒先端は、押出材料の内径を設定する。ダイに対するマンドレル棒の位置は、PLCシステムによって制御することができる。PLCシステムはまた、スピンドル172に連結されるモータ170を使用して、回転ダイの回転速度を制御することもできる。
ステップ1260では、押出材料が、回転ダイから出ると急冷される。このステップは、高速で水または任意の他の好適な冷却流体等の冷却流体を急冷管から押出材料上へ噴霧することによって、押出材料を急速に冷却するステップを含む。ステップ1250の押出プロセス中に生成される温度にかかわらず、急冷管から出ると、押出材料は、熱傷を引き起こすことなく取り扱うことができるほど、接触にとって十分に比較的低温である。さらに、ある実施形態では、材料が回転ダイから出ると、窒素ガスまたは別の好適な不活性ガスが、押出材料の内部に送達される。例えば、窒素ガスは、回転ダイから出ると管上に配置されるキャップを使用して、押出管の内部に送達されてもよい。回転ダイアセンブリ、または押出材料自体の内部の中へガス状または液体窒素を注入することにより、酸素を含んだ空気を変位させることによる酸化物形成を最小限化することができる。
1つ以上のビレットがこのように説明されるプロセス1200を通過すると、他のビレットが、プロセス1200の他のステップのうちのいずれかで押出プレスシステムを通って前進し得ることが理解されるであろう。例えば、1つ以上のビレットを含む、ビレットの第1のセットが、ステップ1220で流体クランプを通して移送されると、1つ以上のビレットを含む、ビレットの別のセットが、ステップ1210でマンドレル棒上に同時に装填され、またはステップ1230でマンドレルグリップを通して移送されてもよく、または任意の他のステップがプロセス1200で出現する。このようにして、押出プレスシステムは、ビレットを押出して押出材料を形成するために、回転ダイの中へ複数のビレットを連続的に送給するように動作可能である。
図37は、ある実施形態による、図1の押出プレスシステムを操作するためのプログラマブル論理制御システムのブロック図を示す。上記で議論されるように、押出プレスシステム10は、ビレット送達サブシステム20、押出サブシステム40、または冷却あるいは急冷サブシステム60の機能的サブシステムを備える。これらのサブシステム20、40、60のうちのいずれか1つ以上の中のある構成要素の動作は、PLCシステム1700によって制御されてもよい。サブシステム20、40、60の種々の動作ステップは、図33−36のプロセス1200を参照して上記で説明される。
材料を押出するための本開示の方法を実行するための命令が、上記で説明されるような構成を伴うPLCまたは他のプログラマブルデバイスをプログラムまたは構成するために本開示の方法を実装するよう、好適なコンピュータまたは類似デバイスによって実行されるように、機械読み取り可能な媒体上で符号化されてもよい。例えば、パーソナルコンピュータが、PLCを接続することができるインターフェースを装備してもよく、パーソナルコンピュータは、好適なソフトウェアツールを使用してPLCをプログラムするために、ユーザによって使用することができる。
図38は、前述のパーソナルコンピュータ、または他のコンピュータあるいは類似デバイス等のシステムによって実行することができる、機械実行可能プログラムで符号化することができる、磁気データ記憶媒体1800の断面図を示す。媒体1800は、従来的であり得る好適な基板1801と、極性または配向を磁気的に交代させることができる磁気領域(可視的ではない)を含有する、片側または両側にある、従来的であり得る好適なコーティング1802とを有する、フロッピー(登録商標)ディスケットまたはハードディスク、あるいは磁気テープであり得る。磁気テープである場合を除いて、媒体1800はまた、ディスクドライブまたは他のデータ記憶デバイスのスピンドルを受け取るための開口部(図示せず)を有してもよい。
媒体1800のコーティング1802の磁気領域は、従来的であり得る様式で、本開示に従って、存在する場合、その特殊処理ブロックを含むPLCの適切な部分を構成するように、プログラムされるPLCが挿入され得る、ソケットまたは周辺アタッチメントを有する、パーソナルコンピュータまたは他のコンピュータあるいは類似システム等のプログラミングシステムによる実行のために、機械読み取り可能なプログラムを符号化するよう、分極または配向される。
図39は、前述のパーソナルコンピュータ、または他のコンピュータあるいは類似デバイス等のシステムによって実行することができる、そのような機械実行可能プログラムで符号化することもできる、光学読み取り可能なデータ記憶媒体1810の断面図を示す。媒体1810は、従来のコンパクトディスク読取専用メモリ(CD−ROM)またはデジタルビデオディスク読取専用メモリ(DVD−ROM)、あるいはCD−R、CD−RW、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW、またはDVD−RAM等の書換可能媒体、あるいは光学的に読み取り可能かつ磁気光学的に書換可能である磁気光学ディスクであり得る。媒体1810は、好ましくは、従来的であり得る好適な基板1811と、通常は基板1811の片側または両側にある、従来的であり得る好適なコーティング1812とを有する。
CDベースまたはDVDベースの媒体の場合、周知であるように、コーティング1812は、反射性であり、機械実行可能プログラムを符号化するように、1つ以上の層の上に配列される複数のピット1813を刻み付けられる。ピットの配列は、コーティング1812の表面からレーザ光を反射させることによって読み取られる。好ましくは実質的に透明である、保護コーティング1814が、コーティング1812の上に提供される。
磁気光学ディスクの場合、周知であるように、コーティング1812は、いかなるピット1813も有さないが、レーザ(図示せず)によって、ある温度以上に加熱されたときに、極性または配向を磁気的に変化させることができる、複数の磁気領域を有する。領域の配向は、コーティング1812から反射されるレーザ光の偏光を測定することによって読み取ることができる。領域の配列は、上記で説明されるようにプログラムを符号化する。
本開示に従ってプログラムされるPLC1700は、多くの種類の電子デバイスで使用されてもよい。1つの可能性として考えられる使用は、図40に示されるデータ処理システム1900にある。データ処理システム1900は、以下の構成要素、すなわち、プロセッサ1901、メモリ1902、入出力回路1903、および周辺デバイス1904のうちの1つ以上を含んでもよい。これらの構成要素は、システムバス1905によってともに連結され、押出プレスシステムを操作するための端末ユニット1407を含み得る、エンドユーザシステム1907に含有される回路基板1906上に密集される。
システム1900は、押出プレスシステム用の計装として、またはプログラマブルまたはリプログラマブル論理を使用するという利点が望ましい、任意の他の好適な用途を含む、多種多様の用途で使用することができる。PLC1700は、種々の異なる論理機能を果たすために使用することができる。例えば、PLC1700は、プロセッサ1901と協働するプロセッサまたはコントローラとして構成することができる。PLC1700はまた、システム1900内の共有リソースへのアクセスを仲裁するアービタとして使用されてもよい。さらに別に実施形態では、PLC1700は、プロセッサ1901とシステム1900内の他の構成要素のうちの1つとの間のインターフェースとして構成することができる。システム1900は、例示的にすぎないことに留意されたい。例えば、ある実施形態では、ユーザ端末が、押出プレスシステムの付近に提供されてもよい。他の実施形態では、ユーザ端末が押出プレスシステムから遠隔にあることを可能にし得る、ネットワーク配列が提供されてもよい。
図41は、ある実施形態による、上記で説明される押出プレス論理処理の少なくとも一部を実行するために使用される、コンピューティングデバイス2200のブロック図である。コンピューティングデバイス2200は、PLC1700等のPLCシステムと、少なくとも1つの通信インターフェースユニット2204と、入力/出力コントローラ2206と、システムメモリ2208と、1つ以上のデータ記憶デバイス2214とを備える。システムメモリ2208は、少なくとも1つのランダムアクセスメモリ(RAM)2210と、少なくとも1つの読取専用メモリ(ROM)2212とを含む。これらの要素は全て、中央処理ユニット(CPU)2202と通信し、コンピューティングデバイス2200の動作を促進する。コンピューティングデバイス2200は、多くの異なる方法で構成されてもよい。例えば、コンピューティングデバイス2200は、従来の独立型コンピュータであってもよく、または代替として、コンピューティングデバイス2200の機能は、複数のコンピュータシステムおよびアーキテクチャにわたって分散されてもよい。コンピューティングデバイス2200は、上記で説明される押出プレス論理処理の一部または全てを行うように構成されてもよく、またはこれらの機能は、複数のコンピュータシステムおよびアーキテクチャにわたって分散されてもよい。図23に示される実施形態では、コンピューティングデバイス2200は、通信ネットワーク2150またはローカルエリアネットワーク2124を介して、通信ネットワーク2150を通した第三者2224にリンクされる。
コンピューティングデバイス2200は、分散されたアーキテクチャ内に構成されてもよく、データベースおよびプロセッサは、別個のユニットまたは場所内に格納される。コンピューティングデバイス2200はまた、押出プレス設備における現場または押出プレス設備の外部のいずれか一方に位置する、サーバとして実装されてもよい。いくつかのそのようなユニットは、一次処理機能を行い、最低限でも、一般的コントローラまたはプロセッサ2202およびシステムメモリ2208を含有する。そのような実施形態では、これらのユニットはそれぞれ、これらのユニットはそれぞれ、他のサーバ、クライアント、またはユーザコンピュータ、および他の関連デバイスとの一次通信リンクとしての役割を果たすネットワークインターフェースユニット2204を介して、通信ハブまたはポート(図示せず)に取り付けられる。通信ハブまたはポートは、それ自体が最小処理能力を有し、主に、通信ルータとしての役割を果たしてもよい。種々の通信プロトコルは、限定されないが、Ethernet(登録商標)、SAP、SASTM、ATP、BLUETOOTH(登録商標)、GSM(登録商標)、およびTCP/IPを含む、システムの一部であってもよい。
CPU2202は、1つ以上の従来のマイクロプロセッサ等のプロセッサおよびCPU2202から作業負荷をオフロードするための数値演算コプロセッサ等の1つ以上の補助コプロセッサを備える。CPU2202は、ネットワークインターフェースユニット2204および入力/出力コントローラ2206と通信し、それを通して、CPU2202は、他のサーバ、ユーザ端末、またはデバイス等の他のデバイスと通信する。ネットワークインターフェースユニット2204および/または入力/出力コントローラ2206は、例えば、他のプロセッサ、サーバ、またはクライアント端末と同時に通信するための複数の通信チャネルを含んでもよい。相互と通信しているデバイスは、継続的に相互に伝送している必要はない。反対に、そのようなデバイスは、必要に応じて相互に伝送する必要しかなく、実際に、大抵はデータを交換することを控えてもよく、デバイス間の通信リンクを確立するために、いくつかのステップが行われることを要求してもよい。
CPU2202はまた、データ記憶デバイス2214と通信する。データ記憶デバイス2214は、磁気、光学、および/または半導体メモリの適切な組み合わせを備えてもよく、例えば、RAM、ROM、フラッシュドライブ、コンパクトディスクまたはハードディスクあるいはドライブ等の光学ディスクを含んでもよい。CPU2202およびデータ記憶デバイス2214はそれぞれ、例えば、単一コンピュータまたは他のコンピューティングデバイス内に全体的に位置し、またはUSBポート、シリアルポートケーブル、同軸ケーブル、Ethernet(登録商標)型ケーブル、電話回線、無線周波数送受信機、または他の類似無線あるいは有線媒体、または前述の組み合わせ等の通信媒体によって、相互に接続されてもよい。例えば、CPU2202は、ネットワークインターフェースユニット2204を介して、データ記憶デバイス2214に接続されてもよい。
CPU2202は、1つ以上の特定の処理機能を果たすように構成されてもよい。例えば、コンピューティングデバイス2200は、少なくとも部分的に、ビレット送達サブシステム20、押出サブシステム40、および急冷サブシステム60の1つ以上の側面を制御するために、PLCを介して構成されてもよい。
データ記憶デバイス2214は、例えば、(i)コンピューティングデバイス2200のためのオペレーティングシステム2216、(ii)本発明に従って、特に、CPU2202に関して詳細に説明されるプロセスに従って、CPU2202に命令するように適合される1つ以上のアプリケーション2218(例えば、コンピュータプログラムコードおよび/またはコンピュータプログラム製品)、および/または(iii)プログラムによって要求される情報を記憶するために利用され得る情報を記憶するように適合されるデータベース2220を記憶してもよい。
オペレーティングシステム2216および/またはアプリケーション2218は、例えば、圧縮、アンコンパイル、および/または暗号化フォーマットにおいて記憶されてもよく、コンピュータプログラムコードを含んでもよい。プログラムの命令は、ROM2212またはRAM2210から等、データ記憶デバイス2214以外のコンピュータ読み取り可能な媒体から、プロセッサのメインメモリ内に読み込まれてもよい。プログラム内の命令のシーケンスの実行は、CPU2202に、本明細書に説明されるプロセスステップを行なわせるが、有線回路が、本発明のプロセスの実装のためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて使用されてもよい。
本明細書で使用されるような「コンピュータ読み取り可能な媒体」という用語は、実行のために、コンピューティングデバイスのプロセッサ(または、本明細書に説明されるデバイスの任意の他のプロセッサ)に命令を提供する、または提供に関与する、任意の非一過性の媒体を指す。そのような媒体は、不揮発性媒体および揮発性媒体を含むが、それらに限定されない、多くの形態を成してもよい。不揮発性媒体は、例えば、光学、磁気、または光磁気ディスク、あるいはフラッシュメモリ等の集積回路メモリを含む。揮発性媒体は、典型的には、メインメモリを構成する、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体の一般的形態は、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、CD−ROM、DVD、任意の他の光学媒体、パンチカード、ペーパーテープ、ボアのパターンを伴う任意の他の物理的媒体、RAM、PROM、EPROM、またはEEPROM(電気的に消去可能なプログラマブル読取専用メモリ)、フラッシュ−EEPROM、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、あるいはコンピュータが読み取ることができる任意の他の非一過性の媒体を含む。
コンピュータ読み取り可能な媒体の種々の形態は、実行のために、1つ以上の命令の1つ以上のシーケンスをCPU2202(または本明細書で説明されるデバイスの任意の他のプロセッサ)に搬送することに関与し得る。例えば、命令は、最初に、遠隔コンピュータ(図示せず)の磁気ディスク上にあり得る。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリ内にロードし、Ethernet(登録商標)接続、ケーブルライン、またはさらにモデムを使用する電話回線を経由して、命令を送信することができる。コンピューティングデバイス(例えば、サーバ)にローカルの通信デバイスは、個別の通信ライン上でデータを受信し、プロセッサのためのシステムバス上にデータを置くことができる。システムバスは、データをメインメモリに搬送し、そこから、プロセッサは、命令を読み出し、実行する。メインメモリによって受信される命令は、随意に、プロセッサによる実行前または後のいずれかにおいて、メモリ内に記憶されてもよい。加えて、命令は、通信ポートを介して、種々のタイプの情報を搬送する無線通信またはデータストリームの例示的形式である、電気、電磁、または光学信号として受信されてもよい。
前述の内容は、本開示の原理を例証するにすぎず、本システム、デバイス、および方法は、制限ではなく例証の目的で提示される、説明された実施形態以外によって実践することができる。本明細書で開示されるシステム、デバイス、および方法は、押出プレスシステムで使用するために示されている一方で、鋳造・圧延および熱処理プロセスを含むが、それらに限定されない、他の製造プロセスで使用されるシステム、デバイス、および方法に適用され得ることを理解されたい。さらに、本開示は、他の押出プロセスを含む、別の製造プロセスの後処理ステップとして実装することができ、または別の製造プロセスと同時に実装することができる。
本開示を精査した後に、変形例および修正が当業者に想起されるであろう。開示された特徴は、本明細書で説明される1つ以上の他の特徴との任意の組み合わせおよび副次的組み合わせ(複数の従属組み合わせおよび副次的組み合わせを含む)で、実装されてもよい。それらの任意の構成要素を含む、本明細書で説明または図示される種々の特徴は、他のシステムで組み合わせられ、または統合されてもよい。また、ある特徴は、省略されてもよく、または実装されなくてもよい。
変更、置換、および改変の実施例は、当業者によって解明可能であり、本明細書で開示される情報の範囲から逸脱することなく行うことができる。本明細書で引用される全ての参考文献は、それらの全体で参照することにより組み込まれ、本願の一部にされる。

Claims (10)

  1. 複数のビレットの押出を少なくとも部分的に制御するためのシステムであって、前記システムは、
    プロセッサを備え、前記プロセッサは、
    細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填することと、
    前記マンドレル棒に沿って、かつ握持要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素が前記マンドレル棒を握持している、ことと、
    回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
    のための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、
    システム。
  2. 前記プロセッサはさらに、前記握持要素に対する前記第1のビレットの場所に基づいて、前記第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、請求項に記載のシステム。
  3. 前記プロセッサはさらに、前記回転ダイの回転速度を調整するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、請求項またはに記載のシステム。
  4. 前記プロセッサはさらに、冷却流体送達システムを監視するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、請求項のうちのいずれか一項に記載のシステム。
  5. 前記プロセッサはさらに、前記複数のビレットを前記回転ダイに送達するプレスラムの前進速度および後退速度を調整するための命令を押出プレスシステムに提供するように構成されている、請求項のうちのいずれか一項に記載のシステム。
  6. 複数のビレットの押出を少なくとも部分的に制御するための非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体は、
    細長いマンドレル棒の受取端において第1のビレットを装填することと、
    前記マンドレル棒に沿って、かつ握持要素を通して、前記第1のビレットを移送することであって、前記握持要素は、前記マンドレル棒を定位置に固着し、前記マンドレル棒の回転を防止し、任意の所与の時間に、少なくとも1つの握持要素が前記マンドレル棒を握持している、ことと、
    回転ダイを通して前記第1のビレットを押動することによって、押出材料を形成するように前記第1のビレットを押出することであって、前記第1のビレットの後に、前記押出材料の一部を形成する隣接する第2のビレットが続く、ことと
    のための論理が記録されている
    非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
  7. 前記握持要素に対する前記第1のビレットの場所に基づいて、前記第1のビレットが配置されるトラックを断続的に移動させるための論理がさらに記録されている、請求項に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
  8. 前記回転ダイの回転速度を調整するための論理がさらに記録されている、請求項またはに記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
  9. 冷却流体送達システムを監視するための論理がさらに記録されている、請求項のうちのいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
  10. 前記複数のビレットを前記回転ダイに送達するプレスラムの前進速度および後退速度を調整するための論理がさらに記録されている、請求項のうちのいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。
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