JP2756543B2 - 押出プレス用プラーの牽引制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は押出プレスによって押出
成形される長尺の型材をランアウトテーブル上に牽引す
る押出プレス用プラーの牽引制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、押出プレスから押出された型材
はその先端をクランプ手段によって把持するプラーによ
って牽引され、押出直後の熱収縮による変形を防止しな
がら引出されてランアウトテーブルに載せられる。この
ようなプラーによる牽引操作は、押出された型材に曲り
や捩れ等が生じないような牽引張力を発生するように調
整される。従来から行われているこの種の牽引張力の設
定は、プラー牽引駆動装置に張力計を設けておき、オペ
レータが希望する張力となるように張力計を見ながら、
連続的に発生動力の指令値を変化させることができる無
段階調節可能な調節器のボリューム等を用いて、手動で
操作設定していた。

【０００３】また、プラーによる牽引張力への影響は、
プラーの牽引駆動装置におけるチェーンの摩擦抵抗やモ
ータの機械的なロスに起因する走行抵抗があるが、従来
の張力の制御に際しては、走行抵抗を固定値と見做して
張力の調整を行うようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、牽引張力の
調整は手動操作で設定されるため、張力変動が生じてか
らの遅れ調整となってしまい、しかも必ずしも一定にな
らず適正な張力制御を行うことができない欠点があっ
た。また、プラーの走行抵抗は走行速度が変れば変化す
る。押出プレスの押出し圧力の変化によって押出材の速
度が変化するため、プラー牽引走行速度もこれに応じて
変化させられるが、従来ではプラーの走行抵抗は固定値
として設定されていたため、押出条件が変更され、例え
ば型材の押出速度が変ると、プラーの走行速度もこれに
追従変化するためプラーの走行抵抗が変化してしまう問
題があった。このため、希望する張力が同一でも、走行
抵抗の変化分だけ改めてボリュームを調整し直す必要が
あった。

【０００５】本発明の目的は、上記従来の問題点に着目
し、型材の押出開始から押出完了までの全期間において
プラーの牽引張力を所定の値に保持するとともに、張力
に影響を与える要素を加味した高い精度の張力補償を与
えることができるようにした押出プレス用プラーの牽引
制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る押出プレス用プラーの牽引制御方法
は、押出プレスから押出される型材の一端を把持して牽
引するプラーの駆動手段に対し、規定された張力を発生
させるトルクを設定し、前記プラーの走行速度に伴って
変化する走行抵抗ならびに前記プラーの加減速に基づく
補償トルクを求め、この補償トルクにより前記設定トル
クを補償しつつ牽引駆動させるように構成した。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、押出材の押出開始から終了
まで一定の張力を加えるように設定張力が規定されてプ
ラー駆動手段を当該張力となるようにトルクが設定され
る。プラーは走行速度が変化し、これに伴って走行抵抗
が増減するが、これを例えばプラーの走行速度と走行抵
抗の相関関係から求めておき、これを設定トルクに加味
することで走行抵抗の変化を補償することができる。同
時に押出速度に変化を加えようとするとプラー駆動手段
に加えるトルクを調整する必要があるが、これをプラー
加速度と駆動手段に加える必要トルクとの相関関係で把
握することができる。そこで、この加減速に必要なトル
クを設定トルクに加味することにより、プラー加速度に
よって設定張力を変動させることなくプラーにて押出材
を牽引させることができるのである。これによって、押
出材は走行抵抗やプラー速度の変化によって牽引張力を
常に一定にすることができ、押出材の品質を均一にする
ことができるものとなる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る押出プレス用プラーの
牽引制御方法の具体的実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

【０００９】図２は実施例の牽引制御方法が適用される
プラー牽引装置を含む押出プレスの後面設備である。こ
の図に示しているように、押出材１０を押出成形する押
出プレス１２が設けられ、押出された押出材１０はその
先端をクランプ手段によって把持するプラー１４によっ
て牽引され、押出直後の熱収縮による変形を防止しなが
ら引出されてランアウトテーブル１６に載せられる。こ
のようなプラー牽引装置は、牽引完了後にプラー１４を
押出プレス１２まで復帰移動させて次の押出材１０を牽
引させる必要があり、実施例ではランアウトテーブル１
６の両側に２つのレールを敷設し、これにそれぞれプラ
ー１４Ａ、１４Ｂを装備した構造としておき、少なくと
も１基のプラー１４Ａが稼働している場合に他方のプラ
ー１４Ｂが押出プレス１２側にて待機するようにして押
出サイクルに適応させている。各プラー１４を走行させ
るために、走行経路にはチェーン１８（１８Ａ、１８
Ｂ）が設けられ、これにプラー１４を連結して走行させ
るものとし、チェーン１８はランアウトテーブル１６の
端部側に設備されているインバータモータ２０（２０
Ａ、２０Ｂ）および減速機２２（２２Ａ、２２Ｂ）から
の駆動力によって回転されるスプロケット２４（２４
Ａ、２４Ｂ）により駆動されるものとなっている。

【００１０】このようなプラー牽引装置に対し、押出材
１０を牽引する張力を制御するため、図１に示すような
制御装置が設けられている。これはインバータモータ２
０のトルクを制御するためのもので、インバータモータ
２０のインバータ制御ユニット２６を制御対象とする制
御盤３０を備えている。制御盤３０には押出素材や押出
形状、あるいは押出速度等によって必要とされる設定張
力を予め入力するための操作盤３２が接続され、オペレ
ータが設定入力するようにしている。制御盤３０は操作
盤３２によって入力された設定張力に対応する駆動制御
信号を発生する設定張力トルク信号発生器３４を有し、
これによって発生された駆動制御信号をインバータ制御
ユニット２６に送出し、モータ２０を当該設定張力とな
るように駆動させるものである。ここで、制御盤３０に
は前記設定張力トルク信号発生器３４とともに、プラー
１４の走行抵抗に起因するモータトルクの減少を補償す
る走行抵抗補償信号発生器３６が設けられている。更
に、プラー１４の特に牽引開始域と牽引終了域での加減
速力に起因するトルクの変動を補償する加減速力補償信
号発生器３８も設けられている。

【００１１】走行抵抗は押出製品の形状、寸法、材質、
あるいはプラー１４やランアウトテーブル１６の状態に
よっても異なるが、この実施例における走行抵抗補償信
号発生器３６では、走行抵抗がプラー１４の走行速度に
よって変化するという事実から、演算のパラメータとし
てプラー走行速度を取込み、図３に示すような走行抵抗
図を実測により求め、走行抵抗とこの抵抗に伴う補償ト
ルク値の相関関係を求めておくようにしている（同図実
線）。そして、この走行抵抗図に基づいて例えばプラー
速度と補償トルクとの関係テーブルを作成し（同図破線
のようにデータ処理する）、これをメモリに格納してお
き、テーブルルックアップ方式によって、実測で求めた
走行抵抗に見合った補償トルクを読み出して出力するよ
うにすればよい。この処理のため、制御盤３０にはモー
タ２０に付帯するパルスジェネレータ４０からインバー
タ制御ユニット２６を介してプラー速度信号が入力され
るようになっている。

【００１２】また、プラー１４が定速走行している場合
には牽引トルクへの影響は走行抵抗のみとして考えてよ
いが、プラー１４の走行開始領域から加速して定速域に
達するまでの間、および定速域から減速して停止するま
での間では速度変動に伴うモータトルクの変化が生じ
る。加減速力補償信号発生器３６ではこれを補償する信
号を出力するものとなっており、このため、図４に示す
ように、予めプラー１４の加速に必要なトルクを求めて
おき、押出材１０の加速度に応じて与えるべきトルク補
償値を出力させるようにしている。加速度は押出材１０
の速度を検知するようにすればよく、例えば押出プレス
１２のラム速度と押出比率から押出材１０の速度を算出
し、単位時間当りの速度変化量から加速度を求めるよう
にすればよい。実施例では図１に示しているように、押
出プレス本体側の制御盤４２から押出材１０の速度信号
を取込み、速度信号から加速度を算出し、図４に基づく
関数式（補償トルクＴa＝ｆ（α））から補償トルクを
演算させるようにしている。もちろん、減速時の補償ト
ルクも同様にして演算する。

【００１３】制御盤３０における前記設定張力トルク信
号発生器３４の出力側には加算器４４が設けられ、走行
抵抗補償信号発生器３６および加減速力補償信号発生器
３８から出力される補償信号を設定張力トルク信号に加
算処理するものとしている。そしてこの加算器４４から
の信号を前記インバータ制御ユニット２６に駆動制御信
号としてして出力させている。これによってインバータ
モータ２０は、プラー１４が設定張力を維持して牽引す
るように、プラー走行抵抗によるトルク変動と、プラー
加減速時におけるトルク変動を補償した回転トルクとな
るように駆動され、プラー牽引トルクがプラー走行領域
の全般にわたって設定張力に保持されるものとなる。

【００１４】なお、プラー１４にはロードセルによって
形成された張力検知センサ４６が設けられ、検知信号は
操作盤３２に設けられた張力計４８に出力されて実質的
な張力を表示させるようにしている。

【００１５】このように構成された押出プレス用プラー
の牽引制御手段を用いた駆動制御作用は次のようにな
る。図５はモータトルク指令信号と押出材速度および設
定張力並びに補償トルクの関係を示すタイムチャートで
ある。この図に示すように、押出プレス１２でラムを駆
動することにより押出圧力は時間経過とともに増大し、
その後定圧押出時期を経過して、減圧される（同図
（１））。押出プレス１２から押出材１０が製品として
押し出されるが、これは押出圧力の発生時点から若干遅
れてプレスから出始め（ｔ₁）、プラー１４が製品先端
を把持し、押出材１０の速度に同調するようにプラー１
４が速度制御される（同図（２））。この押出材１０の
速度とプラー１４の速度とは等しくなる。すなわち、プ
ラー１４は製品把持とともに（時間ｔ₁）加速を開始
し、押出圧力が一定値になってからやや遅れて（時間ｔ
₂）定速走行に移行し、押出圧力の低下とともに（時間
ｔ₃）減速に移行するのである。この速度変化の切替え
時点は前記パルスジェネレータ４０からインバータ制御
ユニット２６を介して入力される距離信号に基づいて検
出するようにすればよい。プラー１４は押出材１０の押
出速度に同調するように速度制御されるが、これは押出
プレス本体制御盤４２からの押出材速度信号が制御盤３
０に入力されるのでこれに同調させて走行させるように
インバータ制御ユニット２６に速度信号を供給すること
によって達成される。

【００１６】プラー１４の走行によって押出材１０は牽
引されるが、押出材１０に適正な張力を付与するように
予め希望する張力が設定される。これは操作盤３２によ
って入力され、図５（３）に示すように、押出プレス１
２による押出作用が働いている全範囲において等しい値
とされる。入力により設定張力トルク信号発生器３４で
は設定張力を発生するようなトルク信号がインバータ制
御ユニット２６に出力され、インバータモータ２０が駆
動制御されるのである。この設定張力を維持することに
より押出材１０の製品品質が一定になるが、プラー１４
の走行抵抗の変動およびプラー１４の加減速力の変化に
より牽引張力が変化してしまう。

【００１７】しかし実施例では、プラー１４の走行抵抗
の変化に起因して変動するトルクを補償すべく、制御盤
３０における走行抵抗補償信号発生器３６にはプラー走
行速度が入力され、この速度信号に対応するメモリ上の
走行抵抗図（図３）に基づく抵抗補償トルクを検出し、
これを逐次走行抵抗補償トルクとして出力するようにな
っている。この補償トルクはプラー速度変化に相応して
おり、プラー１４が低速から高速に変化することにとも
なって上昇し、定速走行では一定値を示し、高速状態か
ら低速に変化すると減少するパターンとなる（図５
（４））。

【００１８】また、同様に、加減速力補償信号発生器３
８には押出プレス本体制御盤４２から取込まれた速度信
号に基づいて加速度を算出し、加速度に対応する必要ト
ルクを求め、これを加減速力補償トルクとして出力する
ようにしている。この補償トルクは加速領域および減速
領域においてのみ与えられ、実施例では加速度が一定で
あるので、補償トルクも一定値が与えられる。当然なが
ら加速領域では補償トルクは加算値として与えられ、減
速領域では減算値として与えられる（図５（６））。

【００１９】これら走行抵抗に基づく補償トルクおよび
加減速力に基づく補償トルクは前記設定張力トルク信号
発生器３４の出力経路に設けられた加算器４４にて加算
処理され、図５（６）に示すようなモータトルク指令と
してインバータ制御ユニット２６に最終的に出力される
のである。これによってプラー１４によって引出される
押出材１０に加えられる牽引張力は希望する張力、すな
わち図５（３）に示すような張力となり、牽引する全範
囲において一定の張力を押出材１０に与えることができ
る。

【００２０】次に図６には制御装置の他の実施例を示
す。これは制御盤３０から張力制御ユニット５０を独立
させ、制御盤３０はシーケンサとして使用するように構
成したものである。張力制御ユニット５０は前述した設
定張力トルク信号発生器３４、走行抵抗補償信号発生器
３６および加減速力補償信号発生器３８を内蔵し、シー
ケンサを入力部として必要情報を取得し、設定トルクと
補償トルクを演算処理し、インバータ制御ユニット２６
に駆動制御信号を出力する。プラー１４に設けた張力検
知センサ４６から得られる実張力信号は張力制御ッユニ
ット５０へ入力させ、フィードバック制御を行わせるよ
うにする。このような構成によっても前述した例と同様
に設定張力を押出材１０に付与することができるものと
なる。

【００２１】なお、上記実施例では、設定張力を走行抵
抗による補償トルクと加減速力による補償トルクの両者
によって補償している実施例について説明したが、これ
は次のような制御方法として実施することができる。

【００２２】すなわち、第１に、操作盤３２により設定
張力を入力するが、プラー１４の加減速力による補償ト
ルクを規定値として固定入力しておき、プラー１４の走
行抵抗変化によるトルク変動を逐次算出してこれを補償
するように制御するものである。プラー１４の走行速度
を監視し、これに見合った走行抵抗と、当該抵抗によっ
て減ぜられるトルクの相関関係から補償トルクを算出
し、固定値としての設定張力および加減速力補償トルク
の加算値を、走行抵抗に起因する補償トルクで動的に補
償を行わせる。これによれば、押出材１０の全長にわた
る張力をほぼ一定に保持させることができ、全体的に均
質の押出製品とすることができる。

【００２３】次に第２には、上記と逆に操作盤３２によ
り設定張力を入力するが、プラー１４の走行抵抗による
補償トルクを規定値として固定入力しておき、プラー１
４の加減速力変化によるトルク変動を逐次算出してこれ
を補償するように制御するものである。これは押出材１
０の速度を押出プレス本体制御盤４２から入力してリア
ルタイムに加速度を算出し、加速あるいは減速のときに
必要なトルクを図４等のデータから得られる演算式によ
って求め、これを固定値として入力されている設定張力
および走行抵抗補償トルクに対して加減算処理し、プラ
ー１４の加速あるいは減速によるトルク変動を動的に補
償させるのである。これによれば、特に押出開始時にお
いてトルク変動が生じ易い押出材１０の先端部ならびに
後端部を均一な張力で牽引させることができ、押出材１
０の前後端での大きな調質変動を防止することができ
る。

【００２４】このような制御方法は、設定張力に与える
影響の度合いを考慮して、走行抵抗によるトルク変動と
加減速力によるトルク変動のいずれかを動的補償対象と
して選択すればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る押出
プレス用プラーの牽引制御方法によれば、プラーで牽引
する押出材に対する牽引張力がプラーの走行抵抗の変動
や加減速時のトルク変動によって影響されず、押出材が
完全に押し出されるまで常時均一な設定張力に保持する
ことができ、製品品質の良好な押出材を得ることができ
るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る押出プレス用プラーの牽引制御方
法を実施するための制御装置の構成図である。

【図２】プラー牽引装置の全体構成を示す側面図と平面
図である。

【図３】プラー速度と走行抵抗およびモータトルクの相
関関係図である。

【図４】プラー加速度とモータトルクの関係図である。

【図５】モータトルク指令とその制御要素の関係を示す
タイムチャートである。

【図６】制御装置の他の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 押出材 １２ 押出プレス １４（１４Ａ、１４Ｂ） プラー １６ ランアウトテーブル １８（１８Ａ、１８Ｂ） チェーン ２０（２０Ａ、２０Ｂ） インバータモータ ２２（２２Ａ、２２Ｂ） 減速機 ２４（２４Ａ、２４Ｂ） スプロケット ２６ インバータ制御ユニット ３０ 制御盤 ３２ 操作盤 ３４ 設定張力トルク信号発生器 ３６ 走行抵抗補償信号発生器 ３８ 加減速力補償信号発生器 ４０ パルスジェネレータ ４２ 押出プレス本体制御盤 ４４ 加算器 ４６ 張力検知センサ ４８ 張力計 ５０ 張力制御ユニット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出プレスから押出される型材の一端を
   把持して牽引するプラーの駆動手段に対し、規定された
   張力を発生させるトルクを設定し、前記プラーの走行速
   度に伴って変化する走行抵抗ならびに前記プラーの加減
   速に基づく補償トルクを求め、この補償トルクにより前
   記設定トルクを補償しつつ牽引駆動させることを特徴と
   する押出プレス用プラーの牽引制御方法。