JP7375603B2 - 押出プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、押出プレス装置に好適に用いられる油圧ポンプユニットに関する。

並列に接続される複数台の油圧ポンプを備えるポンプユニットにより、押出プレスの油圧アクチュエータに作動油を供給することが行われている。この油圧ポンプユニットにおいて、複数台の油圧ポンプの吐出量を制御することで、油圧アクチュエータの動作速度を制御する。
特許文献１は、複数台の油圧ポンプとして、吐出可変容量の小容量ポンプと、小容量ポンプの最大吐出量よりも吐出量が大きい大容量ポンプと、を備えることを提案する。特許文献１は、小容量ポンプの吐出量を可変に制御するとともに、大容量ポンプを運転（ＯＮ）・停止（ＯＦＦ）する制御を行う。

特許文献１には、以下の効果が述べられている。
小容量ポンプの吐出量を制御して油圧アクチュエータの動作の速度を制御するので、大容量ポンプを制御するよりも、速度制御の精度が向上する。
使用する大容量ポンプを任意に選択する機能を有するので、特定の大容量ポンプのみに負荷が集中し、ポンプの寿命が短くなるのを防止できるとともに、任意のポンプにトラブルが生じても、別のポンプにより運転を行うことができるので、生産性が低下しにくい。

特開平８－１２３３号公報

ところで、押出プレス装置は、押出工程を繰り返して行う際に、先行する押出工程の後に、前進させた油圧アクチュエータを後退させるなどの動作、作業を行うアイドル工程が行われる。このアイドル工程の後に後続の押出工程が行われる。押出工程とアイドル工程のそれぞれにおいて油圧アクチュエータに作動油が供給されるが、それぞれの工程における作動油の圧力および量に差異がある。つまり、押出工程における作動油は高圧かつ少量であるのに対して、アイドル工程における作動油は低圧かつ多量である。

そこで、本発明は、押出工程における速度制御の精度が高く、かつ、押出工程とアイドル工程における作動油に求められる差異に対応できる油圧ポンプユニットを備える押出プレス装置を提供することを目的とする。

本発明の押出プレス装置は、押出要素と、押出要素を動作させる油圧アクチュエータと、を備える押出機構と、油圧アクチュエータに作動油を供給する、油圧ポンプユニットと、を備える。
本発明に係る油圧ポンプユニットは、油圧アクチュエータに作動油を供給する、互いに並列に接続される複数台Ｎの油圧ポンプを備える。
複数台Ｎの油圧ポンプは、複数台ｎ_Ｓの小容量ポンプと、単数または複数台ｎ_Ｌ（Ｎ＝ｎ_Ｓ＋ｎ_Ｌ）の大容量ポンプと、を含む。
小容量ポンプは、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのいずれか一方が選択可能であり、かつ、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれを最大として吐出量が制御される。
大容量ポンプは、小容量ポンプの小吐出量Ｑ_ＳＳよりも吐出量Ｑ_Ｌが大きい。

本発明における油圧ポンプユニットは、好ましくは、押出プレス装置の押出工程において、複数台Ｎ_Ｓの一部または全部の小容量ポンプが小吐出量Ｑ_ＳＳを最大として運転され、押出工程を除くアイドル工程において、複数台Ｎ_Ｓの一部または全部の小容量ポンプが大吐出量Ｑ_ＳＬを最大として運転される。
ここで、複数台ｎ_Ｓの一部とは、例えば四台の小容量ポンプを備える場合には、一台、二台または三台が該当し、五台の小容量ポンプを備える場合には、一台、二台、三台または四台が該当する。大容量ポンプについても同様である。

さらに本発明における油圧ポンプユニットにおいて、好ましくは、押出工程において、大容量ポンプが運転されないか、もしくは、複数台ｎ_Ｌの一部または全部の大容量ポンプが運転され、アイドル工程において、複数台ｎ_Ｌの一部または全部の大容量ポンプが運転される。

さらに本発明における油圧ポンプユニットにおいて、好ましくは、複数台ｎ_Ｓの全部の小容量ポンプの小吐出量Ｑ_ＳＳの合計と、大容量ポンプの一台当たりの吐出量Ｑ_Ｌとが、以下の式（１）の関係を有する。
ｎ_Ｓ×Ｑ_ＳＳ≧Ｑ_Ｌ… 式（１）

さらに本発明における油圧ポンプユニットにおいて、好ましくは、押出工程において、複数台ｎ_Ｓの小容量ポンプの少なくとも一台の吐出量が制御されるように運転が開始され、他の前記小容量ポンプは、運転されないか、もしくは、少なくとも一台が小吐出量Ｑ_ＳＳを吐出するように運転される。

さらに本発明における油圧ポンプユニットにおいて、好ましくは、小容量ポンプの回転数を制御する、電動モータを備え、小容量ポンプは、大吐出量Ｑ_ＳＬおよび小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれに対応する角度に傾斜板が維持される、斜板式可変容量ポンプからなる。

さらに本発明の油圧ポンプユニットにおいて、好ましくは、大容量ポンプを回転駆動させる、ソフトスタート機能付きの電動モータを備え、押出工程において、ソフトスタート機能付きの電動モータは、回転および回転停止のいずれかが選択される。

本発明の油圧ポンプユニットにおいて、複数台ｎ_Ｓの小容量ポンプは、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのいずれか一方が選択可能であり、かつ、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれを基準にして吐出量が制御される。
したがって、押出工程においては、小吐出量Ｑ_ＳＳを選択すれば、ポンプ一台当たりの吐出量を小さくできるので、押出工程における油圧アクチュエータの速度制御の精度を高くできる。また、アイドル工程においては、大吐出量Ｑ_ＳＬを選択すれば、アイドル工程における必要な作動油の量が多いという要求を電動モータの容量を大きくすることなく満足できるので、アイドル工程の所要時間の短縮が期待される。

実施形態に係る押出プレス装置の概略構成を示す図である。 図１の油圧ポンプユニットの構成を示す図である。 小容量ポンプにおける小吐出量Ｑ_ＳＳ大吐出量Ｑ_ＳＬを説明する図である。 図２の油圧ポンプユニットを用いて押出工程を行っている最中のラム速度と運転されるポンプの内容を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る押出プレス装置１は、図１に示すように、押出機構３と油圧ポンプユニット５とを備える。
押出機構３は、例えばアルミニウム合金、銅合金からなるビレットとも称される押出材ＥＭをダイス１６より押し出すのに必要な機械的な構成要素を含んでいる。油圧ポンプユニット５は、押出機構３の油圧アクチュエータ、例えばメインシリンダ１２Ａに作動油を供給することにより、押出機構３を動作させる。

これを実現する油圧ポンプユニット５の要旨は以下の通りである。
油圧ポンプユニット５は、図２に示すように、複数台ｎ_Ｓの小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄと、複数台ｎ_Ｌ（Ｎ＝ｎ_Ｓ＋ｎ_Ｌ）の大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂと、を備える。小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは互いに並列に接続されている。
小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのいずれか一方が選択可能であり、かつ、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれを基準にして吐出量が制御される。
大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの小吐出量Ｑ_ＳＳよりも吐出量Ｑ_Ｌが大きい。

［押出機構３］
押出機構３は、図１に示すように、エンドプラテン１０と、メインシリンダハウジング１２と、メインシリンダ１２Ａと、を備える。
エンドプラテン１０は、メインシリンダハウジング１２と対向する側の面において、ダイス１６を支持している。メインシリンダハウジング１２は、エンドプラテン１０と対向するように配置され、エンドプラテン１０と複数のタイロッド１４により連結される。メインシリンダ１２Ａは、メインシリンダハウジング１２の略中央に配置される。

また、押出機構３は、メインクロスヘッド２２と、メインラム１２Ｂと、を備える。
メインクロスヘッド２２は、エンドプラテン１０とメインシリンダハウジング１２の間に配置され、前端面から突出するように押出ステム２４が配置される。メインラム１２Ｂは、メインクロスヘッド２２の後端面に一端側が固定され、他端側がメインシリンダ１２Ａに収容され、メインクロスヘッド２２をエンドプラテン１０に接近させるように前進させる。

押出機構３は、複数のサイドシリンダ２６と、コンテナ１８と、複数のコンテナシリンダ２８と、を備える。図１において、サイドシリンダ２６とコンテナシリンダ２８は、一つだけが示されている。
サイドシリンダ２６は、メインシリンダ１２Ａの周囲に配置される油圧アクチュエータである。サイドシリンダ２６は、押出工程においてメインクロスヘッド２２をエンドプラテン１０に接近させるように前進させるか、または、アイドル工程においてエンドプラテン１０から離間させるように後退させる。サイドシリンダ２６は、油圧ポンプユニット５から作動油を受けて前進または後退する。

コンテナ１８は、エンドプラテン１０とメインクロスヘッド２２との間に配置され、押出材ＥＭを収納する。
コンテナシリンダ２８は、押出工程において、コンテナホルダ１９に固定されたコンテナ１８をエンドプラテン１０に支持されたダイス１６に押圧させて、コンテナシール力を発生させる油圧アクチュエータである。また、コンテナシリンダ２８は、アイドル工程において、コンテナ１８をエンドプラテン１０から離間させるように後退させる。コンテナシリンダ２８も、油圧ポンプユニット５から作動油を受けて前進または後退する。

押出機構３は、ディスカード切断用のシャー装置２５を備える。ディスカードとは、押出工程が終わった後にコンテナ１８のキャビティ１８Ａに残る押出材ＥＭの端材である。シャー装置２５は、アイドル工程において、油圧ポンプユニット５から作動油を受けてディスカードを切断する。なお、図１においては、シャー装置２５が油圧ポンプユニット５から作動油配管を介して作動油を受けることを示すため、シャー装置２５の位置や形状の図示を簡略化している。図１に示す押出プレス装置１では、シャー装置２５はエンドプラテン１０の上方のダイス１６の側に配置される。

押出機構３において、押出工程に必要な押出作用力を主に発生させるのはメインシリンダ１２Ａであるが、サイドシリンダ２６は、メインシリンダ１２Ａと協働してメインクロスヘッド２２を前進させて押出作用力を発生させる。メインシリンダ１２Ａは、本実施形態では、並列に配置された小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの、合わせて６台から作動油が供給可能に構成されてメインラム１２Ｂを押出方向に前進移動させる。メインラム１２Ｂの前端部にはコンテナ１８の押出材ＥＭを装填するキャビティ１８Ａと同芯に配置されるように押出ステム２４が取り付けられている。メインシリンダ１２Ａを駆動してメインクロスヘッド２２を前進させると、押出ステム２４がコンテナ１８のキャビティ１８Ａに装填された押出材ＥＭの後端面を加圧してダイス１６の押出製品の断面形状を模した孔から押出製品が連続して形成される。

なお、押出プレス装置１において、エンドプラテン１０が配置される側を前、メインシリンダハウジング１２が配置される側を後と定義する。図１に、前を（Ｆ）と表記し後を（Ｂ）と表記している。また、この前および後は、相対的な意味を含んでおり、例えばコンテナホルダ１９に対してしてメインクロスヘッド２２は後方に配置されていると言える。
また、押出プレス装置１において、押出方向は、図１に示す矢印で定義されるものとする。

［油圧ポンプユニット５］
油圧ポンプユニット５は、メインラム１２Ｂを駆動するメインシリンダ１２Ａ、サイドシリンダ２６およびコンテナシリンダ２８に対し、並列に接続される複数台の油圧ポンプから作動油が供給可能に構成される。複数台の油圧ポンプは、その全部が常に運転されるわけではなく、メインラム１２Ｂが前進する速度に応じて、一部または全部が運転される。押出工程と次の押出工程との間のアイドル工程においては、必要に応じて、複数台の油圧ポンプの全部が、例えばサイドシリンダ２６、コンテナシリンダ２８、および、シャー装置２５などを駆動するために作動油を供給する。

図１および図２に示すように、油圧ポンプユニット５は押出機構３と作動油配管Ｌ１～Ｌ４で接続され、押出工程中およびアイドル工程中において油圧ポンプユニット５から押出機構３に向けて作動油が作動油配管Ｌ１～Ｌ４を流れて供給される。作動油配管Ｌ１は、メインシリンダ１２Ａに向けて作動油を流し、作動油配管Ｌ２は、シャー装置２５に向けて作動油を流す。作動油配管Ｌ３は、サイドシリンダ２６に向けて作動油を流し、作動油配管Ｌ４は、コンテナシリンダ２８に向けて作動油を流す。なお、図１および図２において、油圧ポンプユニット５からのこの作動油は、作動油配管Ｌ１～Ｌ４の他に複数の配管、方向切換弁によって流路が切り替えられることにより供給されるが、これらの図示は省略される。

油圧ポンプユニット５は、図２に示すように、コントローラ３１と、コントローラ３１により運転が制御されるポンプ機構３２と、を備える。
ポンプ機構３２は、押出工程中にメインラム１２Ｂを前進させるために作動油をメインシリンダ１２Ａおよびサイドシリンダ２６のヘッド側に供給する。
ポンプ機構３２は、アイドル工程中にも作動油を供給する。本実施形態におけるこの作動油の供給は以下の３つの形態を含む。
形態１：メインクロスヘッド２２を介してメインラム１２Ｂおよび押出ステム２４を後退させるための、サイドシリンダ２６のロッド側への供給。
形態２：コンテナ１８をダイス１６から離間させるための、コンテナシリンダ２８のヘッド側への供給。
形態３：ディスカード切断用のシャー装置２５への供給。

ポンプ機構３２は、好ましい例として、四台の小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄと、二台の大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂと、を備える。小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、作動油の供給路が並列に接続されている。ポンプ機構３２は、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄ、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂのそれぞれを回転駆動により運転させる電動モータ３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３６Ａ，３６Ｂを備える。小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄに対応する電動モータ３５Ａ～３５Ｄは、回転数制御が可能な電動モータ、好ましくはサーボモータが用いられ、電動モータ３６Ａ，３６Ｂはソフトスタート機能が付いたモータが用いられる。

［小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄ］
小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは、同じ仕様を有する可変容量型のポンプである。ただし、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれは、小吐出量Ｑ_ＳＳまたは大吐出量Ｑ_ＳＬ（Ｑ_ＳＳ＜Ｑ_ＳＬ）のいずれかが選択可能とされる。小吐出量Ｑ_ＳＳは押出工程において選択され、大吐出量Ｑ_ＳＬはアイドル工程において選択される。

小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれには、斜板式の可変容量機構が備えられている。この機構は、図示を省略する斜板が、大吐出量Ｑ_ＳＬに対応する傾斜角度θ_ＳＬと、小吐出量Ｑ_ＳＳに対応する傾斜角度θ_ＳＳと、のいずれかに選択的に維持される。なお、通常、傾斜角度が大きくなると、吐出量が増える。傾斜角度θ_ＳＬと傾斜角度θ_ＳSの選択のために、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれに傾斜板の傾斜角度を係止する傾転ストッパが設けられる。傾斜角度θ_ＳＬのときにはこれ対応する傾転ストッパにパイロット油圧で押し当ててその角度が維持され、傾斜角度θ_ＳＳのときにはこれに対応する傾転ストッパに傾斜板をパイロット油圧で押し当ててその角度が維持される。このパイロット油圧は、電動モータ３８で回転される傾転角制御ポンプ３７によって与えられる。

本実施形態では、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれはサーボモータである電動モータ３５Ａ～３５Ｄによりその回転数が制御されることにより吐出量が制御される。小吐出量Ｑ_ＳＳに対応する傾斜角度θ_ＳＳに傾斜板が維持されているときには、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれは、図３（１）に示すように、０～Ｑ_ＳＳの範囲で作動油を吐出できる。また、大吐出量Ｑ_ＳＬに対応する傾斜角度θ_ＳＬに傾斜板が維持されているときには、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれは、図３（２）に示すように、０～Ｑ_ＳＬの範囲で作動油を吐出できる。この吐出量は、電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数に応じて定まる。
なお、電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数が一定であれば、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは、吐出量が小吐出量Ｑ_ＳＳと大吐出量Ｑ_ＳＬの二つに固定される固定容量型のポンプということができる。

小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂと比較して吐出量が小さいが、吐出量の大小が比較されるのは小吐出量Ｑ_ＳＳである。したがって、大吐出量Ｑ_ＳＬは大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの固定された吐出量Ｑ_Ｌよりも大きいこともある。

［大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂ］
次に、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、同じ仕様を有し、吐出量が一定である。大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの一台当たりの吐出量をＱ_Ｌとすると、吐出量Ｑ_Ｌ＞小吐出量Ｑ_ＳＳが成り立つ。
なお、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、上述した可変容量機構を備えるポンプを用い、傾斜板を例えば最大吐出角度に維持することで、吐出量Ｑ_Ｌを一定に維持することもできる。

ソフトスタート機能とは、通常、電気機器の電力の投入時に電力を制限することをいう。本実施形態において電気機器は電動モータ３５Ａ，３５Ｂであり、ソフトスタート機能が付くと、投入時における電動モータ３５Ａ，３５Ｂへ供給される電流または電圧が定格値に比べて低くなるように制限される。これにより、大容量の電動モータであっても、起動や停止が容易である。

［押出工程／アイドル工程の作動油の違い］
押出プレス装置１は、押出工程とアイドル工程とを繰り返して実行することができる。押出工程は、押出機構３を動作させて押出材ＥＭをダイス１６から押し出す工程であり、アイドル工程は押出工程以外の期間であって、先行する押出工程を終えた後に、後続の押出工程までが該当する。

押出工程中に押出機構３に供給される作動油は、圧力が高いのに対して、吐出量は少なく、高圧／少量と称される。また、アイドル工程中における作動油は、圧力が低いのに対して、吐出量は多く、低圧／多量と称される。油圧ポンプユニット５は、この高圧／少量および低圧／多量の二つの差異を考慮して、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄと大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの動作を以下のように制御する。

［押出工程の油圧ポンプユニット５の制御］
押出工程においては、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを用いて作動油をメインシリンダ１２Ａなどに供給してメインラム１２Ｂを前進移動させる速度の制御を行う。このときの小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは小吐出量Ｑ_ＳＳが選択され、吐出量が小吐出量Ｑ_ＳＳ以下の範囲で運転され、それぞれに対応する電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数、つまり小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの吐出量を制御する。
押出工程におけるメインラム１２Ｂの前進速度（以下、ラム速度）に応じて、メインシリンダ１２Ａに作動油を供給する小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの一部または全部が選択される。また、選択される小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの少なくとも一台は、対応する電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数を制御することで吐出量が制御される。例えば選択されるのが小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃだとすると、吐出量が制御されない小容量ポンプ３３Ａ，３３Ｂは、基本的に小吐出量Ｑ_ＳＳで運転される。

また、押出工程において、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、所定のラム速度Ｖ１未満の低速押出運転の場合には、いずれも停止しており、メインシリンダ１２Ａに作動油を供給することがない。ラム速度Ｖ１以上かつラム速度Ｖ２未満の中速押出運転の場合には、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂのいずれか一方を用いて、メインシリンダ１２Ａに作動油を供給する。また、ラム速度Ｖ２以上かつラム速度Ｖ３未満の高速押出運転の場合には、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの両方を用いて、メインシリンダ１２Ａに作動油を供給する。
大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂのいずれか一方または双方を用いてメインシリンダ１２Ａに作動油を供給する場合には、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのいずれか一つから四つからメインシリンダ１２Ａなどに向けて作動油が供給される。小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数制御による吐出量の制御が行われるので、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂを含めた全体としての吐出量を連続的に増減できる。
押出工程において油圧ポンプユニット５から供給される作動油の最大量は、４×Ｑ_ＳＳ＋２×Ｑ_Ｌである。

［アイドル工程の油圧ポンプユニット５の制御］
アイドル工程において、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの一部または全部が大吐出量Ｑ_ＳＬ以下の範囲で運転される。また、アイドル工程において、油圧アクチュエータの駆動開始時や、減速・停止時等の例外を除き、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは一台または二台が運転される。したがって、アイドル工程において油圧ポンプユニット５から供給される作動油の最大量は、４×Ｑ_ＳＬ＋２×Ｑ_Ｌである。

[運転例：押出工程]
次に、図４を参照して、油圧ポンプユニット５のより具体的な運転例を説明する。
この運転例は、図４に示すように、押出工程におけるラム速度が３段階に区分されている。この区分は、押出プレス装置１において、想定する押出製品等に準じて必要と考えられる、押出工程におけるラム速度をその採用頻度に応じて分けた一例である。押出プレス装置１の設計時における、油圧ポンプユニットのポンプ構成や、各ポンプの仕様や吐出量の選定等でも、ラム速度の採用頻度は、アイドル工程で想定される最大供給油量と共に、重要な設計要素の一つである。
この区分に対応して、運転される小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂが選択される。最も多い頻度（本実施形態においては８０％）を占める低速運転（０～Ｖ１ｍｍ／ｓｅｃ）においては、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの一部または全部が運転されることにより所望するラム速度が得られることが好ましく、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの双方は運転が停止されている。小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは、いずれも小吐出量Ｑ_ＳＳ以下の範囲で運転される。次に多い頻度（本実施形態においては１５％）を占める中速運転、および、最も少ない頻度（本実施形態においては５％）を占める高速運転においても、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは同様に小吐出量Ｑ_ＳＳ以下の範囲で運転されるが、中速運転において、例えば、一方の大容量ポンプ３４Ａは運転される。さらに、高速運転においては、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの双方が運転される。
なお、ラム速度およびその３段階の区分はあくまで一例であり、本実施形態において、ラム速度を２段階に区分することもできるし、４段階以上に区分することもできる。

［低速運転］
次に、図５をも参照してより具体的な運転例に言及する。ラム速度の区分は、図４と同じである。低速運転の開始前には、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂはいずれも運転は停止されている。

コントローラ３１には、ラム速度に準じたポンプ構成のデータ（例えば図４／以後：ポンプ構成データと呼称する）が予め記憶されている。例えば、所望するラム速度が８０％頻度のほぼ上限であるＶ１である場合、コントローラ３１は、入力されたラム速度Ｖ１に準じたポンプ構成より一つ前のポンプ構成をポンプ構成データより読み出し、それぞれのポンプの運転を開始させる。本実施形態においては、図４に示すように、ラム速度Ｖ１３（Ｖ１３＜Ｖ１）に準じたポンプ構成、すなわち、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｃの３台を小吐出量Ｑ_ＳＳ（押出工程における小容量ポンプの最大吐出量）で運転を開始させる。この時、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｃの電動モータ３５Ａ～３５Ｃの回転数は、制御上、許容される範囲の立ち上げ速度で、小吐出量Ｑ_ＳＳに対応する回転数まで上昇させてもよい。電動モータ３５Ｄの駆動により小容量ポンプ３３Ｄも小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｃと同時に運転が開始される。小容量ポンプ３３Ｄは、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｃとは異なり、電動モータ３５Ｄの回転数制御による吐出量制御がなされる。この回転数制御は、電動モータ３５Ａ～３５Ｃの回転数の立ち上げに比べて遅い速度の上昇で行われる。

引き続き、コントローラ３１は、押出機構３に配置された図示しない位置センサや速度センサにより計測・算出される、メインラム１２Ｂが前進する実速度ｖ（スモールブイ）をラム速度Ｖ１と比較する。そして、実速度ｖ＜ラム速度Ｖ１であれば、小容量ポンプ３３Ｄの電動モータ３５Ｄの回転数を増加させて、小容量ポンプ３３Ｄの吐出量を増加させる。実速度ｖ＞ラム速度Ｖ１であれば、小容量ポンプ３３Ｄの電動モータ３５Ｄの回転数を減少させて、小容量ポンプ３３Ｄの吐出量を減少させる。このようなフィードバック制御により、押出工程中の押出抵抗力やその他外力の変動に対して、メインラム１２Ｂが前進する実速度ｖをラム速度Ｖ１に維持させることができる。

また、このようなフィードバック制御が、小容量ポンプ３３Ｄに対応する一台だけの電動モータ３５Ｄの回転数制御により行われるため、同じ最大吐出量仕様の可変吐出容量型ポンプの傾斜板の角度制御による吐出量制御に対して、制御精度が向上する。

なお、押出工程中に変動する押出抵抗力の主なものは、コンテナ１８のキャビティ１８Ａ内において、押出ステム２４の押圧により半径方向に拡張した押出材ＥＭの外周面とキャビティ１８Ａ内周面との密着による摩擦力である。一般的には、押出工程の進行に伴い、コンテナ１８のキャビティ１８Ａ内における押出材ＥＭの長さが減少し、押出材ＥＭの外周面とキャビティ１８Ａ内周面との接触面積も減少するため、押出工程中、押出抵抗力は漸次減少する。

また、ラム速度Ｖ１は、８０％頻度のほぼ上限であるため、作動油の吐出量がフィードバック制御されている最後の一台の小容量ポンプ３３Ｄの吐出量が最大吐出量（小吐出量Ｑ_ＳＳ）に近づいても、メインラム１２Ｂの実速度ｖがラム速度Ｖ１に到達しそうにない場合がある。この場合には、予め設定された所定のタイミングで、大容量ポンプ３４Ａのソフトスタート機能付きの電動モータ３６Ａを駆動させて、大容量ポンプ３４Ａの運転をアンロード状態で開始させる制御が行われる。
ここで、アンロードとは、油圧ポンプを運転して作動油は吐出させるが、吐出部近傍の油圧管路に配置させたリリーフ弁を開放し、この弁から作動油をタンクへの管路に戻す状態を指す。逆に、このリリーフ弁を閉止し、油圧ポンプから吐出される作動油を油圧配管へ流す状態をオンロードと呼称する。

最後の一台の小容量ポンプ３３Ｄの吐出量が最大吐出量（小吐出量Ｑ_ＳＳ）に達しても、メインラム１２Ｂの実速度ｖがラム速度Ｖ１に到達しない場合もある。この場合には、アンロード状態で運転中の大容量ポンプ３４Ａをオンロード状態に移行させ、それまでと略同量（Ｑ_Ｌ）のメインシリンダ１２Ａへの大容量ポンプ３４Ａからの作動油の供給状態を維持させる。それとともに、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを停止させるか、または、アンロード状態に移行後に停止させた後、小容量ポンプ３３Ａの運転を再開させる。電動モータ３５Ａの回転数制御により、小容量ポンプ３３Ａの吐出量が制御され、大容量ポンプ３４Ａの吐出量Ｑ_Ｌに上乗せする作動油量が確保される。一方、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの中で、小容量ポンプ３３Ｂ～３３Ｄを停止させつつ、小容量ポンプ３３Ａを最小吐出量状態にして、小容量ポンプ３３Ａの運転再開に代えることができる。また、小容量ポンプ３３Ａをアンロード状態にした後、最小吐出量状態に移行させて、上記の小容量ポンプ３３Ａの運転再開に代えることができる。ここで、最小吐出量状態とは、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄにおいて、それぞれに組み合わされる電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数制御による吐出量制御での、所定の制御精度が確保できる吐出量制御範囲の最小吐出量での吐出状態をいう。

［中速運転］
次に、中速運転においては、大容量ポンプ３４Ａの運転を前提として、例えば入力されたラム速度Ｖ２３に準じたポンプ構成より一つ前のポンプ構成をポンプ構成データより読み出し、大容量ポンプ３４Ａを含むそれぞれのポンプの運転を開始させる。本実施形態においては、図４に示すように、ラム速度Ｖ２２（Ｖ２２＜Ｖ２３）の準じたポンプ構成、すなわち、小容量ポンプ３３Ａおよび３３Ｂの２台を小吐出量Ｑ_ＳＳで運転を開始させる。以後は、低速運転と同様であるため、詳細な説明は割愛するが、メインラム１２Ｂが前進する実速度ｖをラム速度Ｖ２３と比較する。そして、実速度ｖ＜ラム速度Ｖ２３であれば、小容量ポンプ３３Ｃの電動モータ３５Ｃの回転数を増加させて、小容量ポンプ３３Ｃの吐出量を増加させ、実速度ｖ＞ラム速度Ｖ２３であれば、小容量ポンプ３３Ｃの電動モータ３５Ｃの回転数を減少させて、小容量ポンプ３３Ｃの吐出量を減少させるフィードバック制御を行う。大容量ポンプ３４Ｂは停止したままである。このように、メインラム１２Ｂの中速運転においても、大容量ポンプにより、ポンプ台数の増加を抑制できるとともに、ラム速度のフィードバック制御が、小容量ポンプ一台だけの電動モータの回転数制御により行われるため、低速運転と同様のラム速度の制御精度が確保できる。

［高速運転］
次に、高速運転においては、大容量ポンプ３４Ａに加えて大容量ポンプ３４Ｂの運転も前提として、入力されたラム速度に準じたポンプ構成より一つ前のポンプ構成をポンプ構成データより読み出し、大容量ポンプ３４Ａ及び３４Ｂを含むそれぞれのポンプの運転を開始させる。また、高速運転の間、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄは低速運転と同じ手順で運転される。このように、メインラム１２Ｂの高速運転においても、大容量ポンプにより、ポンプ台数の増加を抑制できるとともに、ラム速度のフィードバック制御が、小容量ポンプ一台だけの電動モータの回転数制御により行われるため、低速運転と同様のラム速度の制御精度が確保できる。

以上のように、中速運転および高速運転においては、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂを用いて当該速度に要求される作動油の吐出量を満足する。つまり、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂは、作動油の吐出量をかさ上げする目的をもって用いられ、ポンプ台数の増加を抑制しつつ、採用頻度が少ない中速運転および高速運転に対応できる。一方で、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを用いることで、当該速度においてもラム速度を高精度で制御できる。

[運転例：アイドル工程]
次に、アイドル工程においては、必要に応じて、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの全部が一斉に運転される。
アイドル工程において吐出可能な作動油の最大吐出量は４×Ｑ_ＳＬ＋２×Ｑ_Ｌであり、先に説明したように、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの、押出工程において選択される小吐出量Ｑ_ＳＳとアイドル工程において選択される大吐出量Ｑ_ＳＬとの関係がＱ_ＳＳ＜Ｑ_ＳＬであることから、以下に示すように、アイドル工程における最大の吐出量は押出工程における最大の吐出量よりも多い。
アイドル工程：４×Ｑ_ＳＬ＋２×Ｑ_Ｌ＞押出工程：４×Ｑ_ＳＳ＋２×Ｑ_Ｌ
また、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの小吐出量Ｑ_ＳＳと大吐出量Ｑ_ＳＬは、小容量ポンプを斜板式の可変容量機構を備える可変容量型のポンプとする。そうすれば、小吐出量Ｑ_ＳＳと大吐出量Ｑ_ＳＬは傾斜板の傾斜角度を係止する傾転ストッパに傾斜板をパイロット油圧で押し当ててその角度が維持されることにより確保される最大吐出量であり、その大小関係に機械的な制約は特にない。そのため、小容量ポンプであっても、アイドル工程において選択される大吐出量Ｑ_ＳＬが、例えば、大容量ポンプの吐出量Ｑ_Ｌと同じか、それ以上であってもよい。そうすれば、アイドル工程において吐出可能な作動油の最大吐出量は、本実施形態の場合、６×Ｑ_Ｌ以上となり、ポンプ台数の増加を抑制しつつ、且つ、押出工程時に対して、小容量ポンプの電動モータの回転数を増加することなく、アイドル工程において、多量の作動油確保が容易となる。一方、アイドル工程において選択される大吐出量Ｑ_ＳＬが、大容量ポンプの吐出量Ｑ_Ｌと同じかそれ以上の小容量ポンプであっても、押出工程において選択される小吐出量Ｑ_ＳＳを、後述する、小容量ポンプ（小吐出量Ｑ_ＳＳ）と大容量ポンプの吐出量（Ｑ_Ｌ）の関係を満足する範囲で十分に小さくすることにより、先に説明したようなラム速度の制御精度が確保できる。
ここで、必要に応じて、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの全部が一斉に運転を開始されることとしたが、これは、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄおよび大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの全部が全く同時に運転を開始することを意味するものではなく、多少の時間のずれを持って運転を開始し、これらポンプの全部が同じ期間に運転されていればよい。

［小容量ポンプと大容量ポンプの吐出量の関係］
小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの小吐出量Ｑ_ＳＳを合計した値である４×Ｑ_ＳＳ（＝Ｑ_Ｓmax）と大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂのそれぞれの作動油の吐出量Ｑ_Ｌとは、以下に示すように、等しいかＱ_ＳmaxがＱ_Ｌよりも大きいことが好ましい。
Ｑ_Ｓmax（＝４×Ｑ_ＳＳ）≧Ｑ_Ｌ
これは、押出工程において、吐出させる作動油のかさ上げを目的とする大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの吐出量を余すことなく使い切るためである。すなわち、吐出量が制御される小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの小吐出量Ｑ_ＳＳを合計した値である４×Ｑ_ＳＳ（＝Ｑ_Ｓmax）が大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂのそれぞれの作動油の吐出量Ｑ_Ｌよりも小さいものとする。そうすれば、先に図４やラム速度の低速運転で説明したような、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂの運転／停止を伴う油圧ポンプユニット５の供給作動油量増減のつなぎ部分が、ラム速度の制御に必要になった場合に、当該制御が困難になるか、可能であっても、供給作動油量増減が段付き制御になって、ラム速度の制御精度を低下させる虞がある。

［小容量ポンプの台数］
本実施形態においては、四台の小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを用いるが、例えば、一台当たりの小容量ポンプの吐出量を２×Ｑ_ＳＳとして二台の小容量ポンプで代替できるし、一台当たりの小容量ポンプの吐出量を４／３×Ｑ_ＳＳとして三台の小容量ポンプで代替できる。しかるに、以下に示すように、小容量ポンプの台数は多いほうが好ましい。
電動モータの回転数により制御される小容量ポンプ一台当たりの吐出量が小さいほど、ラム速度の制御精度が向上する。
また、当該小容量ポンプを駆動する電動モータの効率は、最大の吐出量において最も高くなり、逆に、吐出量が少なくなるほど低くなる。したがって、一台当たりの吐出量の制御範囲を小さくすれば、それぞれの小容量ポンプを駆動する電動モータが高い効率で運転される範囲が広くなり、省エネルギに寄与する。

［効 果］
次に、押出プレス装置１が奏する効果について説明する。
実施形態に係る油圧ポンプユニット５は、押出工程においては、可変容量機構が小吐出量Ｑ_ＳＳに対応する状態で固定されるので、ポンプ一台当たりの最大吐出量が小さい。そのため、ラム速度の制御精度を高くできる。
また、油圧ポンプユニット５は、アイドル工程においては、大容量ポンプ３４Ａや３４Ｂの運転を行うとともに、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄから、押出工程において選択された小吐出量Ｑ_ＳＳより大きい大吐出量Ｑ_ＳＬで作動油が吐出される。したがって、アイドル工程において供給可能な作動油の量をポンプ台数の増加を抑制しつつ、多くすることができ、アイドル工程の所要時間、サイクルタイムを短縮できる。
このように、油圧ポンプユニット５は、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを小吐出量Ｑ_ＳＳと大吐出量Ｑ_ＳＬとのいずれかを選択できることにより、押出工程とアイドル工程のそれぞれにおける作動油の要求を満たすことができる。

また、油圧ポンプユニット５は、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄのそれぞれについて可変容量機構により小吐出量Ｑ_ＳＳと大吐出量Ｑ_ＳＬとの２つの状態を切り替えることができる。これにより、アイドル工程において、電動モータ３５Ａ～３５Ｄの回転数を増加させて吐出量を増加させる必要がない。したがって、電動モータ３５Ａ～３５Ｄのモータトルクひいてはモータ容量を抑制できる。

また、油圧ポンプユニット５は、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂについては、ソフトスタート機能付の電動モータ３６Ａ，３６Ｂで駆動される。したがって、油圧ポンプユニット５によれば、大容量ポンプによる作動油の吐出が不要な例えば押出工程の低速運転、大容量ポンプによる作動油の吐出の一部が不要な例えば押出工程の中速運転においては、大容量ポンプ３４Ａ，３４Ｂを無理なく停止できる。これにより、油圧ポンプユニット５によれば、押出工程における電力消費を抑えることができる。

また、小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄを複数台、好ましくは三台以上とすることで、押出工程において停止できるポンプの台数数を増やすことができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本実施形態において、大容量ポンプは複数台（二台）用意されているが、大容量ポンプは単数（一台）であってもよい。

また、油圧ポンプユニット５の小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄから、サイドシリンダ２６、コンテナシリンダ２８、シャー装置２５などの特定の油圧アクチュエータへ作動油を供給するバイパス回路を選択可能に設け、必要に応じて、特定の小容量ポンプから特定の油圧アクチュエータに作動油を選択的に供給させることができるように構成されてもよい。そうすれば、アイドル工程において、特定の油圧アクチュエータへの作動油の供給量を独立して制御できるので、特定の油圧アクチュエータの動作速度の制御、例えば、加減速制御が容易になる。

また、本実施形態において、図３や図４に示す小容量ポンプ３３Ａ～３３Ｄの吐出量制御範囲は、必ずしも、０から最大吐出量（小吐出量Ｑ_ＳＳ）である必要はない。各小容量ポンプの吐出量制御範囲の下限を、吐出量ゼロではなく最大吐出量（小吐出量Ｑ_ＳＳ）の例えば１０％を吐出する状態、同様に上限を最大吐出量（小吐出量Ｑ_ＳＳ）ではなく、該最大吐出量の例えば９０％を吐出する状態と制御上で定義する。そして、小容量ポンプの台数が増減するタイミングでのラム速度制御において、同時に２台の小容量ポンプを運転させる状態、例えば、ラム速度Ｖ１３近傍において作動油量を増加させる制御で、小容量ポンプ３３Ｃが、最大吐出量の９０％を吐出する状態になる直前で、小容量ポンプ３３Ｄの運転を開始する。小容量ポンプ３３Ｃの吐出量が最大吐出量の９０％に到達するタイミングで、小容量ポンプ３３Ｄの吐出量が最大吐出量の１０％に到達するように電動モータの回転数を制御する。必要に応じてリリーフ弁を活用したアンロード・オンロード状態の切り替え制御も活用して、小容量ポンプの台数が増減するタイミングでの吐出量の増加（や増減）をより滑らかに制御する形態であってもよい。

１ 押出プレス装置
３ 押出機構
１０ エンドプラテン
１２ メインシリンダハウジング
１２Ａ メインシリンダ
１２Ｂ メインラム
１４ タイロッド
１６ ダイス
１８ コンテナ
１９ コンテナホルダ
２２ メインクロスヘッド
２４ 押出ステム
２５ シャー装置
２６ サイドシリンダ
２８ コンテナシリンダ
３１ コントローラ
３２ ポンプ機構
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ 小容量ポンプ
３４Ａ，３４Ｂ 大容量ポンプ
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３６Ａ，３６Ｂ 電動モータ

Claims (6)

1. 押出要素と、前記押出要素を動作させる油圧アクチュエータと、を備える押出機構と、
   前記油圧アクチュエータに作動油を供給する、油圧ポンプユニットと、を備える押出プレス装置であって、
   油圧ポンプユニットは、
   前記油圧アクチュエータに作動油を供給する、互いに並列に接続される複数台Ｎの油圧ポンプを備え、
   複数台Ｎの前記油圧ポンプは、
   複数台ｎ_Ｓの小容量ポンプと、単数または複数台ｎ_Ｌ（Ｎ＝ｎ_Ｓ＋ｎ_Ｌ）の大容量ポンプと、を含み、
   前記小容量ポンプは、大吐出量Ｑ_ＳＬと小吐出量Ｑ_ＳＳのいずれか一方が選択可能であり、かつ、前記大吐出量Ｑ_ＳＬと前記小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれを最大として吐出量が制御され、
   前記大容量ポンプは、前記小容量ポンプの前記小吐出量Ｑ_ＳＳよりも吐出量Ｑ_Ｌが大きく、
   前記押出プレス装置の押出工程において、
   複数台ｎ _Ｓ の一部または全部の前記小容量ポンプが前記小吐出量Ｑ _ＳＳ を最大として運転され、
   前記押出工程を除くアイドル工程において、
   複数台ｎ _Ｓ の一部または全部の前記小容量ポンプが前記大吐出量Ｑ _ＳＬ を最大として運転される、
   ことを特徴とする押出プレス装置。
   
2. 前記押出工程において、
   前記大容量ポンプが運転されないか、もしくは、複数台ｎ_Ｌの一部または全部の前記大容量ポンプが運転され、
   前記アイドル工程において、
   複数台ｎ_Ｌの一部または全部の前記大容量ポンプが運転される、
   請求項１に記載の押出プレス装置。
   
3. 複数台ｎ_Ｓの全部の前記小容量ポンプの前記小吐出量Ｑ_ＳＳの合計と、前記大容量ポンプの一台当たりの前記吐出量Ｑ_Ｌとが、以下の式（１）の関係を有する、
   請求項１または請求項２に記載の押出プレス装置。
   ｎ_Ｓ×Ｑ_ＳＳ≧Ｑ_Ｌ… 式（１）
   
4. 前記押出プレス装置の前記押出工程において、
   複数台ｎ_Ｓの前記小容量ポンプの少なくとも一台の前記吐出量が制御されるように運転され、
   他の前記小容量ポンプは、運転されないか、もしくは、少なくとも一台が前記小吐出量Ｑ_ＳＳを吐出するように運転される、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の押出プレス装置。
   
5. 前記小容量ポンプの回転数を制御する電動モータを備え、
   前記小容量ポンプは、前記大吐出量Ｑ_ＳＬおよび前記小吐出量Ｑ_ＳＳのそれぞれに対応する角度に傾斜板が維持される、斜板式可変容量ポンプからなる、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の押出プレス装置。
   
6. 前記大容量ポンプを回転駆動させる、ソフトスタート機能付きの電動モータを備え、
   前記押出プレス装置の前記押出工程において、ソフトスタート機能付きの前記電動モータは、回転および回転停止のいずれかが選択される、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の押出プレス装置。

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