JP6834597B2 - 押出プレスのクリーンアウト制御方法 - Google Patents

Description

本発明は押出プレスに係り、押出プレスにおけるクリーンアウトの制御方法に関する。

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、ビレットをビレットインサータにより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。
ビレットを押し出した後は、コンテナをコンテナシリンダにより若干後退させて、ディスカードがコンテナから外れた位置からメインラムとコンテナを後退させる。
次に、コンテナとダイスとの間に切断装置の切断刃を送り込み、ダイス面に残ったビレット（ディスカードと称される。）を切り離す。その後は、メインラムを後退させて押出ステムをコンテナから抜き出し，次のビレットをコンテナに挿填して次サイクルの押出成形に移行する。

特開平６−２６９８５０号公報

従来の押出プレスでは、クリーンアウトのタイミングは人による経験と勘に頼っていた。そのため、クリーンアウト動作が少ないと、ビレットの挿入不良となってしまい、ビレット温度の低下や生産性の低下、品質の不安定に繋がっていた。また、無駄にクリーンアウト動作をすると、アイドルタイムが長くなり生産性の低下に繋がっていた。

ビレットをコンテナ内に挿入するインサータを駆動するサーボモータを備えた押出プレスにおけるクリーンアウト制御方法において
ビレットをインサータでコンテナ内に挿入するときのサーボモータの挿入トルクのピーク値、又は、びびり値の少なくとも一方を検出し、
挿入トルクのピーク値、又は、びびり値の少なくとも一方が閾値をこえると、クリーンアウトを行うことにした。

前記クリーンアウトの初回動作はあらかじめ設定した初期値をピーク値の閾値とし、
クリーンアウトの初回動作後は、クリーンアウト初回動作後の最初のビレット挿入時におけるサーボモータの挿入トルクのピーク値を第１運転基準値とし、該第１運転基準値の設定倍数をピーク値の閾値として、
サーボモータの挿入トルクがピーク値の閾値を超えた際に、クリーンアウトを行うことにした。

前記第１運転基準値の設定倍数は２倍であることにした。

前記クリーンアウトの初回動作はあらかじめ設定した初期値をびびり値の閾値とし、
クリーンアウトの初回動作後は、クリーンアウト初回動作後の最初のビレット挿入時におけるサーボモータの挿入トルクのびびり値を第２運転基準値とし、該第２運転基準値の設定倍数をびびり値の閾値として、
サーボモータの挿入トルクがびびり値の閾値を超えた際に、クリーンアウトを行うことにした。

前記第２運転基準値の設定倍数は１．５倍であることにした。

前記サーボモータの挿入トルクのピーク値、又は、びびり値の少なくとも一方が閾値を超えた時は警報を表示することにした。

本発明により、コンテナ内のアルミカス付着状態を自動で判断し、クリーンアウト動作のタイミングを自動で決定できるようになり、ビレットの挿入不良等がなくなり、生産性の向上及び品質の安定化が図れるようになる。

図１は本発明の押出プレスの全体概観図の平面図である。 図２は本発明でインサータがビレットをコンテナに挿入するときの図である。 図３は本発明の計測システムの図である。 図４は（１）クリーンアウト後の挿入トルクのピーク値の波形（２）クリーンアウトが必要な挿入トルクのピーク値の波形 図５は（１）クリーンアウト後の挿入トルクのびびり値の波形（２）クリーンアウトが必要な挿入トルクのびびり値の波形である。

本発明に係る押出プレスのクリーンアウト制御方法の実施形態を、図面を参照しながら以下詳細に説明する。

本発明に用いる押出プレスを図１に示す。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製品が押出成形される。

押出作用力を発生させるメインシリンダ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フィックス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製品を押出すのである。

図２に押出プレスのダイス４とコンテナ５とビレット６をコンテナ５内に挿入するインサータ３１を示す。

インサータ３１にはチェーン３２で駆動される押込部品３３が備わっており、押込部品３３によって、ビレット６が押されてコンテナ５の中に挿入される。また、チェーン３２はサーボモータ４１によって駆動されている。この時、ビレット６は押込部品３３に押されて、搬入ローラ３４の上をころがりながらコンテナ５の中に挿入されていく。このときの、チェーン３２を駆動する力をサーボモータ４１が挿入トルクとして出力するのである。

図３に本発明の制御システムを示す。ＰＬＣよりサーボドライブに挿入トルクの設定値が出力される。この値は例えば１５０％とかである。この値は、１５０％以上の挿入トルクが出なくなるように制限をかけるものである。すなわち１５０％以上の挿入トルクが出るとビレット６を押せなくなるのである。
これは、挿入トルクに制限をかけずに、大きな力でビレット６を押すと、ビレット６に何らかの異常があるとドーナツ現象を引き起こすからである。

ＰＬＣからサーボドライブに位置決めの設定値が出力される。これは、ビレット６をコンテナ５に挿入開始という指令と、ビレット６が完全にコンテナに挿入された位置、すなわちインサータ３１の前進限を指令するものである。

サーボドライブからＰＬＣに挿入トルク検出の信号が出力される。これはサーボドライブがサーボモータ４１の挿入トルク値を検出してＰＬＣに送るものである。０％から３００％まで検出できる。

モニターは、サーボモータ４１の挿入トルクの波形を見ることができる。また、挿入トルクの制限値を超えた場合には、警報を出してクリーンアウトを指示させることができる。

コンテナ５の内面は押出中にかかるコンテナ５内面と高温のビレット６との間の摩擦力によりビレット６の表面のアルミが削られてコンテナ５内面に付着する。何度もビレット６を交換して押出を繰り返し行っていくうちには、コンテナ５内面にアルミが徐々に堆積していき、そのうち新しいビレット６が挿入できなくなる

クリーンアウト動作とは、前に述べたコンテナ５内面のアルミの堆積物を除去する動作である。コンテナ５の内径よりも０．１５ｍｍ程度小さな直径の円板状のディスクを用いて、これをコンテナ５のなかに入れて押出ステム７でディスクを押して、コンテナ５内面のアルミの堆積物をこさぎ取るのである。

インサータ３１のトルクには１５０％で制限をかけており、１５０％より大きなトルクがかかると（摩擦が大きくなると）インサータ３１が動かなくなり、ビレット６が入らず、ビレット詰まり（挿入不良）となる。

図４（１）は、挿入トルクのうち、ピーク値を閾値にしているものの波形である。ピーク値を閾値にしているとは、挿入トルクの波形のうち最も高い値（ピーク値）を閾値とするものである。

クリ−ンアウトの初回動作であらかじめ設定した初期値をピーク値の閾値としたものとは、まだ１度もクリーンアウトをしていない状態ではあらかじめ設定した閾値（本発明ではトルク１００％）を閾値とすることである。また、初回動作とは第１回目のクリーンアウトのことを意味している。

また、クリーンアウトの初回動作後は、クリーンアウト初回動作の最初のビレット６挿入時におけるサーボモータ４１の挿入トルクのピーク値で第１運転基準値であるとは、第１回目のクリーンアウト後、ビレット６をコンテナ５に挿入したときのサーボモータ４１の挿入トルクの波形である。このときのトルクのピーク値は約５０％である。この５０％のことを第１運転基準という。

図４（２）にクリーンアウトが必要なときのサーボモータ４１の挿入トルク値の波形である。この時のピークの値はトルクで約１００％である。クリーンアウト後の挿入トルクの２倍である。
すなわち第１運転基準が５０％で該第１運転基準の設定倍率が２倍である。
クリーンアウトを行うのは、挿入トルクのピーク値が１００％を超えてからである。
また、ピーク値である１００％を維持している時間は０．５ｓ以上とする。

本発明の場合はこの１００％の値が初回動作のあらかじめ設定した閾値となる初期値である。（初回動作とは、押出をまだ１回も行っていない状態から押出を行う、第１回目の動作のことである）すなわち挿入トルクの値が１００％を超えたらクリーンアウトを行うことになる。
また、初回動作後の、挿入トルクのピーク値が５０％であるから、この５０％が第１運転基準値となり、この運転基準値の設定倍数、ここでは２倍であるが、すなわち１００％を超えたらクリーンアウトを行うことになる。

図５（２）はクリーンアウトが必要なときのサーボモータ４１の挿入トルクのびびりの波形である。このびびりはビレット６がコンテナ５内面のアルミが不規則に付着した面を通過するときに計測されたものである。クリーンアウト後のびびり値は挿入トルクで表すと約２０％である。この２０％のびびりの値を第２運転基準値という。クリーンアウトが必要な挿入トルクのびびり値は約３０％（設定倍率は１．５倍）である。
前回クリーンアウト動作をした直後のトルク波形を記録しておき、トルクのびびりが１．５倍を超えた場合は、クリーンアウト動作をさせる。

本発明の場合、初回動作の前のあらかじめ設定した閾値となるびびりの初期値の挿入トルクの値は約３０％である。初回動作後のびびりの第２運転基準値は約２０％であるから、びびり値が、この第２運転基準値の設定倍率１．５倍である約３０％を超えたら、クリーンアウトを行うことになる。

図５（１）はクリーンアウト後（初回動作後）のびびりの波形である。

また、インサータ３１のトルクには１５０％制限をかけており、１５０％より大きなトルクがかかると（摩擦が大きくなると）インサータ３１が動かなくなり、ビレット６が入らず、ビレット６詰まり（挿入不良）となる。よって、設定値（１００％程度を０．５ｓ以上）を検出した場合にも、クリーンアウト動作をさせる。

以上の波形の比較、判断はＰＬＣで行う。

クリーンアウト動作後もビレット６挿入トルクが改善されない、又はビレット６挿入不良が発生する場合は、芯ずれやチェーン３２の緩みの可能性があるため、芯測定のアラームを表示し、メンテナンスを促す。
事前に波形をパターン化し、比較することで異常を表示する。

本発明は以上の構成であるから以下の効果が得られる。
本発明により、コンテナ内のアルミカス付着状態を自動で判断し、クリーンアウト動作のタイミングを自動で決定できるようになり、ビレットの挿入不良等がなくなり、生産性の向上及び品質の安定化が図れるようになる。

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
３１ インサータ
３２ チェーン
３３ 押込部品
３４ 搬入ローラ
４１ サーボモータ

Claims (4)

1. ビレットをコンテナ内に挿入するインサータを駆動するサーボモータを備えた押出プレスにおけるクリーンアウト制御方法において、
   ビレットをインサータでコンテナ内に挿入するときのサーボモータの挿入トルクのピーク値を検出し、
   挿入トルクのピーク値が閾値をこえると、クリーンアウトを行うと共に、
   前記クリーンアウトの初回動作はあらかじめ設定した初期値をピーク値の閾値とし、 前記クリーンアウトの前記初回動作後は、前記クリーンアウト初回動作後の最初のビレット挿入時における前記サーボモータの挿入トルクのピーク値を第１運転基準値とし、該第１運転基準値の設定倍数をピーク値の閾値として、
   前記サーボモータの前記挿入トルクがピーク値の前記閾値を超えた際に、クリーンアウトを行うことを特徴とする押出プレスのクリーンアウト制御方法。
2. 前記第１運転基準値の前記設定倍数は２倍であることを特徴とする請求項１記載の押出プレスのクリーンアウト制御方法。
3. ビレットをコンテナ内に挿入するインサータを駆動するサーボモータを備えた押出プレスにおけるクリーンアウト制御方法において、
   ビレットをインサータでコンテナ内に挿入するときのサーボモータの挿入トルクのびびり値を検出し、
   挿入トルクのびびり値が閾値をこえると、クリーンアウトを行うと共に、
   前記クリーンアウトの初回動作はあらかじめ設定した初期値をびびり値の閾値とし、 前記クリーンアウトの前記初回動作後は、前記クリーンアウト初回動作後の最初のビレット挿入時における前記サーボモータの挿入トルクのびびり値を第２運転基準値とし、該第２運転基準値の設定倍数をびびり値の閾値として、
   前記サーボモータの前記挿入トルクがびびり値の前記閾値を超えた際に、クリーンアウトを行うことを特徴とする押出プレスのクリーンアウト制御方法。
4. 前記第２運転基準値の前記設定倍数は１．５倍であることを特徴とする請求項３に記載の押出プレスのクリーンアウト制御方法。

Images