JP5834643B2

JP5834643B2 - 押出プレス及び押出プレスの制御方法

Info

Publication number: JP5834643B2
Application number: JP2011192212A
Authority: JP
Inventors: 武治山本; 敦薬師川; 幸次中野
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-09-05
Also published as: CN103781565A; WO2013035462A1; CN103781565B; US9302304B2; US20140216122A1; JP2013052412A

Description

本発明は、アルミニウム合金等の押出プレス及び押出プレスの制御方法に係り、特に押出工程中におけるコンテナとダイスの隙間からの金属の漏れ出しを防止して製品歩留まりを向上させることができる押出プレス及び押出プレスの制御方法に関する。

従来の押出プレスは、タイロッドにより連結したエンドプラテンとメインシリンダ装置とを備え、エンドプラテン側にはダイスを挟んでビレットが装填されるコンテナを配置し、メインシリンダ装置側にはこのシリンダを出入りするラムと一体に駆動されるクロスヘッドにステムを取り付けている。そして、前記ステムをメインシリンダ装置による押出力によって前記コンテナに装填されたビレットに向けて加圧押出し、ダイスから所定形状の製品を押出成形するようにしている。

このような押出プレスでは、押出工程においてコンテナ内のビレットの長さが徐々に短くなるため、押出工程の開始時と押出工程の終了時では前者の方が押出作用力が大きいのが通常である。すなわち、ダイスの押出抵抗（押出所要力）が一定であったとしても、コンテナとビレットとの摩擦抵抗がビレットの長さの減少にしたがって小さくなるので、全体として押出作用力が徐々に低下してしまう。

押出作用力の変化は、ビレットとコンテナ内壁との摩擦力がビレット長に依存して減少することに起因しているが、このような押出作用力の減少により、ダイスに対するコンテナシール力の減少を生じ、ビレットの噴出しを防止するシール力を下回った場合にはコンテナとダイスとのシール面からビレットが噴出してしまういわゆる花咲現象を発生させる。この花咲現象は、製品歩留まりを低下させるとともに、シール面の残滓除去作業により押出プレスの稼働率も低下させることになる。
このために、押出作用力が低下し、ビレットの噴出しを防止するシール力を下回ったときに前記クロスヘッドにコンテナとダイスとの間のコンテナシール力を付与する押出作用力の低下を補完する手段を設けることで、ビレットの噴出しを回避している。
（特許文献１参照）

ところで、前記従来型の押出プレスではビレットの噴出しを防止するため、押出作用力の低下を補完する手段をクロスヘッドに設ける構成としたので、設備の大型化と制御の複雑さを招き、更に設備の製作コストが高くなっていた。

特開平４−２７４８２１号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、押出工程中にビレットが噴出す現象を防止することができるとともに、簡略で安価な構成のビレットの噴出しを防止する手段を備えた押出プレス及び押出プレスの制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の請求項１に記載の押出プレスは、メインシリンダ装
置を駆動してコンテナに装填したビレットをステムによりダイスから押出して製品を成形
する押出プレスにおいて、前記ダイスのコンテナ側端面に前記コンテナのダイス側端面を
押圧して形成したコンテナシール面に生じる押出工程中の隙間を計測する非接触式のセンサの隙間計測手段が、前記ダイスのコンテナ側端面外縁部のエンドプラテンに、取り付け部材を介して設けられたことを特徴とする。

上記の目的を達成するため本発明の請求項２に記載の押出プレスの制御方法は、メイン
シリンダ装置を駆動してコンテナに装填したビレットをステムによりダイスから押出して
製品を成形する押出プレスの制御方法において、前記ダイスのコンテナ側端面に前記コン
テナのダイス側端面を押圧して形成したコンテナシール面の押出工程中に生じる隙間を非接触式のセンサで計測し、該計測した値が予め定めた許容値の範囲にあるときは、押出速度の設定値を低下させると共に警報を発し、該計測した値が予め定めた許容値を超えたときは、前記押出工程を停止させることを特徴とする。

押出工程中にコンテナ端面とダイス端面との隙間を計測する構成としたので、ダイスの圧縮歪として検出することができ、コンテナシール面が作用した状態でコンテナの挙動をビレットの噴出現象の前兆として捉えることができる。そして、コンテナとダイスとの隙間を計測する手段を前記ダイスのコンテナシール面側外縁部のエンドプラテンに設ける構成は、設備の大型化やコスト高を招くことが無い。
コンテナ端面とダイス端面との隙間を計測して許容値と対比し、許容値の範囲にあるときは押出速度を低下させるとともに警報を発し、そして、許容値を超えたときは押出工程を停止させる構成としたので、ビレットの噴出し現象が生じることが無い。
このため、噴出しに伴う材料の損失による製品歩留まりの低下や、噴出した残滓処理に伴う設備の停止によって稼働率の低下を招くことが無い。

本発明の実施形態に係る押出プレスの全体構成を示す断面図である。本発明の実施形態に係る隙間計測手段の構成を示す断面図である。図２に示す隙間計測手段の要部を示す断面図である。他の実施形態に係る隙間計測手段の構成を示す断面図である。図４に示す隙間計測手段の要部を示す断面図である。

以下、本発明に係る押出プレス装置及び押出プレスの制御方法について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、押出プレスはエンドプラテン１０とメインシリンダ装置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１０の内面側には押出穴が形成されたダイス１６を挟んでコンテナ１８が配置され、コンテナ１８にビレット２０を装填し、これをダイス１６に向けて押出加圧することによりダイス穴１６Ａに応じた断面の製品が押出成形される。

押出力を発生させるメインシリンダ装置１２は、メインシリンダ１２Ａにメインラム１２Ｂを内蔵してこれを前記コンテナ１８に向けて押圧移動可能としている。このメインラム１２Ｂの前端部にはメインクロスヘッド２２が取り付けられており、この前面部中央には前記コンテナ１８のビレット装填孔１８Ａと同芯に配置されるように押出ステム２４がコンテナ１８に向けて突出状態で取り付けられている。
従って、メインシリンダ装置１２を駆動してクロスヘッド２２を前進させると、押出ステム２４がコンテナ１８の装填孔１８Ａに挿入され、装填されたビレット２０の後端面を加圧して製品２０Ａを押出すのである。

なお、前記メインシリンダ１２Ａには押出プレス軸芯と平行にサイドシリンダ装置２６が取り付けられており、そのロッド２６Ａがメインクロスヘッド２２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２４をコンテナ１８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装置１２及びサイドシリンダ装置２６の両者によって行わせるように構成されている。
そして、押出プレスは可変吐出型の油圧ポンプ３０を備え、油圧回路３２を介して上記メインシリンダ装置１２及びサイドシリンダ装置２６へ吐出油圧を供給するようにしている。

ところで、押出工程中、メインシリンダ装置１２とサイドシリンダ装置２６とによって押出作用が行われるが、押出作用力Ｆｓはダイス１６に作用する押出所要力Ｆａと、ビレット２０とコンテナ１８とのビレット摩擦力Ｆｂとの和によって表される。ビレット摩擦力Ｆｂはビレット１８の長さに比例して変化し押出開始時が最大で、押出工程が進行しビレット長が短くなるに従って押出作用力Ｆｓと共に減少する。
ビレット摩擦力Ｆｂはダイス１６とコンテナ１８とのシール力として作用するため、ビレット摩擦力Ｆｂが減少しすぎると、ダイス１６とコンテナ１８とのシール面からビレット１８が漏れ出す（いわゆる花咲現象）ことを防止するシール力を下回ってしまう。

ここで、実施形態に係る押出プレスでは、図２及び図３に示すように、コンテナ１８のダイス側端面とダイス１６のコンテナ側端面が当接して形成するシール面の押出工程中に生じる隙間を計測する隙間計測手段６０が、前記ダイス１６のコンテナ側端面外縁部のエンドプラテンに取り付け部材を介して取り付けられている。
この隙間計測手段６０は、エンドプラテン１０に固定された上部ギブ２７のコンテナ側下面に軸線が押出方向と平行となるように取り付けられるガイドボックス６１と、先端がコンテナ１８のダイス側端面と当接し、他端がガイド６１内を摺動自在に設けられ段付き軸状とした隙間計測ロッド６２と、ガイドボックス６１内に配され隙間計測ロッド６２を軸線方向に押動するコイルバネ６３と、変位センサ６４及び変位センサの固定ナット６５とにより基本構成されている。

隙間計測手段６０に用いる変位センサ６４は、渦電流式や光学式或いは超音波式等の非接触式が好ましい。実施形態では、１個の変位センサ６４で構成する隙間計測手段６０をダイス１６の上部にディスカードを切断するシャー刃を避けて設ける構成としたが、複数の隙間計測手段６０を設けてそれぞれの計測値を平均値として出力する構成であっても良い。複数の隙間計測手段６０を設けるに際し、例えば、隙間計測手段６０の一方はダイス１６の下方、図２に示す下部ギブ２８のコンテナシール面側に挿通孔を設け、埋入して取り付ける構成であってもよい。

図３に示すように、ダイス１６とコンテナ１８の端面が当接した状態からコンテナ１８が反押出方向（図面の右方向）へ移動すると隙間計測ロッド６２がコイルバネ６３に押動されて反押出方向へコンテナの動きに連動して移動する。
ｌ_０は変位センサ６４と隙間計測ロッド６２との隙間で、アプセット完了後にコンテナ１８のダイス側端面とダイス１６のコンテナ側端面が当接してコンテナシール面を形成したときを最小値とし、押出工程の進行に伴うビレット摩擦力Ｆｂの減少に応じて拡大変化する計測隙間の基準値である。
ｌ_１は、押出工程中にダイス１６とコンテナ１８とのシール面からビレット１８が漏れ出す（いわゆる花咲現象）ことを防止するシール力が低下し、コンテナ１８が反押出方向（ダイス１６と離間する）に後退して形成されるダイス１６との隙間の許容値である。
ｌ_２は、押出工程中にコンテナ１８が後退したときの変位センサ６４と隙間計測ロッド６２との隙間で、ダイス１６とコンテナ１８の押出開始時の計測隙間の基準値ｌ_０と許容値ｌ_１とを加算した計測隙間の上限値である。
そして、隙間計測手段６０により押出工程中の計測隙間の基準値ｌ_０の値を計測して押出プレス装置に出力する構成となっており、計測した値が許容値の範囲内にあるときは押出速度を低速に制御してコンテナ内の材料の流れを遅くし、ビレットの漏れ出しを防止するのである。

次に、このように構成された押出プレスの制御方法について説明する。計測隙間の基準値ｌ_０はコンテナ１８が前進移動してダイス１６と当接するとともに、押出ステム２４がビレット２０を押圧してアプセットが完了したときのコンテナ前進位置で検出し、押出プレスのコントローラ３６に押出毎に書き換えて記憶する。また、ダイス１６やコンテナ１８を交換したときにはその都度計測隙間の基準値ｌ_０を検出し、新たなデータとして書き換える。
許容値ｌ_１は予め所定の数値をコントローラ３６に設定する。例えば、その数値範囲を０．１〜１．０ｍｍ又は０．７〜０．８の比率を乗じた範囲から最適な数値に設定される。
本発明の押出プレスの制御方法では、コンテナ１８とダイス１６との隙間が許容値ｌ_１
の設定範囲にあるときは、隙間が大きくならないようにコントローラ３６からアンプ４６を介して油圧ポンプ３０に出力して押出速度の低下と警報が出力されるように制御する。そして、押出速度を制御してもコンテナ１８とダイス１６との隙間が許容値ｌ_１の設定範囲を超えた場合には、押出工程を停止させる。

隙間計測手段６０では押出工程中のコンテナ１８とダイス１６との隙間の計測を行うとともにその変化率を算出し、該算出した計測隙間の変化率に応じて油圧ポンプ３０の吐出量制御する。
また、油圧ポンプの制御においては、ダイス１６とコンテナ１８との隙間をパラメータとして設定しておき、このパラメータに基づいて押出速度をステップ状で遅くする制御する手段や、ダイス１６とコンテナ１８との隙間が改善すれば押出速度をステップ状で早くする手段で制御されても良い。
このように本発明の制御方法では、ダイス１６のコンテナ側端面に対するコンテナの位置を正確に計測してコンテナ１８とダイス１６との隙間からビレットの噴出しの前兆を捉え、押出速度を低下せせることでビレットの噴出しを防止することができる。

図４及び図５により他の実施形態に係る隙間計測手段を説明する。図４及び図５に示すように、コンテナ１８のダイス側端面とダイス１６のコンテナ側端面が当接して形成するシール面の押出工程中に生じる隙間を計測する隙間計測手段６０が、前記ダイス１６の外縁部シール面側に設けられている。
この隙間計測手段６０は、エンドプラテン１０に固定された上部ギブ２７のコンテナ側端面に軸線が押出方向と平行となるように取り付けられた変位センサ６４及び変位センサの固定ナット６５と、コンテナホルダ１９のダイス側端面に螺設され軸線が押出方向と平行となるように取り付けられ段付き軸状とした固定軸６７と、下端がコンテナ１８のシール面側端面と当接し、他端が前記固定軸６７で案内自在に設けられた隙間計測板６６と、隙間計測板６６内に配されるとともに固定軸６７の他端で挟持され軸線方向に押動するコイルバネ６３と、により基本構成されている。

隙間計測手段６０に用いる変位センサ６４は、渦電流式や光学式或いは超音波式等の非接触式が好ましい。実施形態では、１個の変位センサ６４で構成する隙間計測手段６０をダイス１６の上部にディスカードを切断するシャー刃を避けて設ける構成としたが、複数の隙間計測手段６０を設けてそれぞれの検出値を平均値として出力する構成であっても良い。
計測隙間の基準値ｌ_０、許容値ｌ_１、計測隙間の上限値ｌ_２の関係及び実測した隙間データに応じた押出プレスの制御方法については、上記した図２及び図３の説明による。

本発明の隙間計測手段６０において、隙間計測ロッド６２及び隙間計測板６６をコンテナ１８に直接取り付けることなく、変位センサ６４との隙間を計測する構成とした。このような構成としたので、コンテナ１８を交換するに際し隙間計測ロッド６２及び隙間計測板６６を取り外すことなく行うことができるので、コンテナ１８の交換作業を効率的に行うことができる。
隙間計測ロッド６２及び隙間計測板６６は一端がコイルバネ６３によりコンテナ１８のダイス１６側端面に押圧されているので、コンテナ１８が反押出方向に移動してダイス１６と離間しても、その隙間を確実に計測することができる。

計測隙間の基準値ｌ_０の設定は、予め、例えばＳｉｅｂｅｌの式を用いて製品毎に押出工程中に変動するダイス１６に作用する押出所要力Ｆａと、ビレット２０とコンテナ１８とのビレット摩擦力Ｆｂを算出してコントローラ３６に記憶しておく。そして、押出中に設定したデータに基づいてリアルタイムにｌ_０及びｌ_２を求め、実測データと対比することによってビレットの噴出しを防止する制御を行うことができるのである。
また、隙間計測手段６０において、計測隙間の基準値ｌ_０（最小値）を押出工程毎に検出し、直前の押出工程における計測隙間（最小値）と比較し、比較した値が予め定めた所定の値より大きいときにはコンテナ１８とダイス１６との当接面に介在物、例えばディスカードの切り残しによる残渣、を有することとする構成が用いられても良い。この構成では、押出開始前にコンテナ１８とダイス１６との当接面の残渣が検出でき、押出工程中に残渣起因するビレットの噴出しを防止することができ押出プレスの稼働率を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の押出プレス装置及び押出プレス装置の制御方法ではビレットの噴出し防止に押出力を補完してコンテナシール力を増大させることなく、簡略で安価な手段により噴出しを防止することができる。
そして、ビレットの噴出しによる押出工程の中断がなくなり製品歩留まりや稼働率を向上させることができる。

１０エンドプラテン
１２メインシリンダ装置
１６ダイス
１８コンテナ
２０ビレット
２０Ａ製品
２４ステム
６０隙間計測手段
６１ガイドボックス
６２隙間計測ロッド
６３コイルバネ
６４変位センサ
６５固定ナット
６６隙間計測板
６７固定軸
ｌ_０計測隙間の基準値
ｌ_１許容値
ｌ_２計測隙間の上限値

Claims

メインシリンダ装置を駆動してコンテナに装填したビレットをステムによりダイスから
押出して製品を成形する押出プレスにおいて、
前記ダイスのコンテナ側端面に前記コンテナのダイス側端面を押圧して形成したコンテナ
シール面に生じる押出工程中の隙間を計測する非接触式の変位センサの隙間計測手段が、
前記ダイスのコンテナ側端面外縁部のエンドプラテンに、取り付け部材を介して設けられ
たことを特徴とする押出プレス。
メインシリンダ装置を駆動してコンテナに装填したビレットをステムによりダイスから
押出して製品を成形する押出プレスの制御方法において、
前記ダイスのコンテナ側端面に前記コンテナのダイス側端面を押圧して形成したコンテナ
シール面の押出工程中に生じる隙間を非接触式の変位センサで計測し、
該計測した値が予め定めた許容値の範囲にあるときは、押出速度の設定値を低下させると
共に警報を発し、
該計測した値が予め定めた許容値を超えたときは、前記押出工程を停止させることを特徴
とする押出プレスの制御方法。