JPH06190438A - 熱間押出しダイスの手入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手入れ量が異なるダイス内面を一定時間内に
自動的に手入する。 【構成】 回転テーブル１０の周囲に自動研削機２０
（ロボット）と内径測定機３０を配置する。回転テーブ
ル１０でダイス４０を回転させながら、ダイス４０の内
径を測定し、その手入れ量を求める。自動研削機２０
は、手入れ量に応じた手入れモードで手入れ工具５０を
自動操作し、一定時間内にダイス４０の内面研削を終え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間押出しダイスを再
使用するに際してその内面を研削修正する熱間押出しダ
イスの手入れ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間押出し製管では、複数のダイスを準
備しておき、１回の押出し毎にダイスを交換して循環使
用する。これは、押出しによってダイス内面にガラス潤
滑剤やピルドアップと呼ばれる焼付金属が付着する他、
ダイス内面のダイス材料が出側へ流動してベアリング部
に盛り上がり、この部分のダイス内径が小さくなる現象
のために、ダイスの連続使用ができないことによる。そ
して、１回の押出し毎に交換されたダイスは、内面に付
着する異物やダイス材料の流動による金属盛り上がり部
分が除去されて繰り返し再使用される。

【０００３】従来このダイス内面の手入れは、ハンドグ
ライダーによる手作業で行われていた。しかし、ハンド
グライダーによる手作業では、精度、能率の両面から対
応が困難な状況になってきた。すなわち、最近の傾向と
しては、管を押出ままで製品化する所謂ホット仕上げの
導入があるが、その場合、ハンドグライダーによる手作
業では必要な手入れ精度が得られないのである。また、
最近の製管能率の上昇に伴い、熱間押出し製管での押出
サイクルが大幅に短縮され、最も押出しサイクルの短い
場合、従来用いていたダイスの数では、ダイス手入れの
ために確保できる時間が２０秒程度に制限されることも
ある。そのため、入念な作業を行うのが一層困難にな
り、既に一部工場では、押出しサイクルにダイス手入れ
が追い付かないために、循環使用するダイスの数を増や
さざるを得ないという状況も生じ始めている。

【０００４】このような事情に鑑みて本出願人は、ダイ
スを円周方向に回転させながら、バール等の回転手入れ
工具をロボットでダイス内面に接触させて操作する高精
度で能率的な手入れ方法を先に開発した（特開平４−９
１８１７号公報）。しかしながら、この方法は、ダイス
が特開昭５４−１６０５５２号公報に開示された肉盛り
ダイスの場合には、処理不能となることが分かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５４−１６０５
５２号公報に開示された肉盛りダイスは、そのアプロー
チ部からベアリング部にかけての内面に難焼入性の金属
材料を肉盛したもので、押出し加工中にその金属材料が
ベアリング部に流入してベアリング部を補充することに
より、ダイスの使用回数を飛躍的に向上させることがで
きる。しかし、積極的な材料流入のために、使用後のベ
アリング部の径小化が著しく、再使用に際しての内面手
入れ量が通常ダイスよりも多くなる。しかも、材料流入
によるベアリング部の径小化は、アプローチ部の肉盛量
が多い使用開始初期に著しく、使用回数が増加するに従
って小さくなる。そのため、ダイス毎に内面手入れ量が
著しく変わる。

【０００６】一方、本出願人が開発したロボットによる
自動手入れでは、手入れ工具の移動経路等の動作条件が
ティーチングによって一義的に決まっている。そのた
め、径小化の著しいダイスについては押出しサイクル内
に手入れが終了しない。逆に、径小化の著しいダイスに
手入れ工具の動作条件を合わせると、径小化の小さいダ
イスの仕上がり径が過大となる。従って、手入れ量が一
定のダイスしか処理できず、肉盛りダイスのような手入
れ量が大きく異なるダイスについては処理不能となる。

【０００７】本発明の目的は、手入れ量が異なるダイス
をいずれも決められた短い時間内に高精度に修正できる
熱間押出しダイスの手入れ方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手入れ方
法は、熱間押出用ダイスを円周方向に回転させる回転テ
ーブルの周囲に、ダイス内径を測定する内径測定機と、
ダイス内面の軸方向のカーブに対応した所定のティーチ
ング経路に沿って手入れ工具が移動することにより、ダ
イス内面を研削する内面研削機とを配設した自動手入れ
装置による熱間押出しダイスの手入れ方法であって、前
記回転テーブルにダイスをセットし、該ダイスを回転さ
せながら前記内径測定機によりダイス内径を測定し、測
定内径と目標内径との差から手入れ量を求めた後、ダイ
スの段取り径ごとに手入れ量に応じて予め定めた複数の
手入れモードのなかから、求めた手入れ量に対応する手
入れモードを選択し、選択した手入れモードに従って前
記自動手入れ装置を制御して前記ダイスの内面を研削す
ることを特徴とする。

【０００９】本発明の第２手入れ方法は、熱間押出用ダ
イスを円周方向に回転させる回転テーブルの周囲に、ダ
イス内径を測定する内径測定機と、ダイス内面の軸方向
のカーブに対応した所定のティーチング経路に沿って手
入れ工具が移動することにより、ダイス内面を研削する
と共に、ダイス内面に対する手入れ工具の接触圧を任意
に調節できる内面研削機とを配設した自動手入れ装置に
よる熱間押出しダイスの手入れ方法であって、前記回転
テーブルにダイスをセットし、該ダイスを回転させなが
ら前記内径測定機によりダイス内径を測定し、測定内径
と目標内径との差から手入れ量を求めた後、求めた手入
れ量に応じて前記手入れ工具の接触圧を設定し、設定さ
れた接触圧で前記ダイス内面の研削を行うことを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明の第１の手入れ方法においては、予めダ
イスの段取り径ごとに手入れ量に応じた手入れモードを
定めておき、手入れ前に測定した手入れ量に基づいて適
正な手入れモードを選択するので、手入れ量の大小にか
かわらず一定時間内に手入れを終えることができる。

【００１１】本発明の第２の手入れ方法においては、ダ
イス内面を研削する手入れ工具の、ダイス内面に対する
接触圧が任意に調節でき、手入れ前に測定した手入れ量
に基づいてその接触圧を設定するので、手入れ量の大小
にかかわらず一定時間内に手入れを終えることができ
る。

【００１２】また、いずれの手入れ方法においても、定
位置でダイスを回転させながら内径測定から内面手入れ
までを行うので、内径測定を導入したことによる手入れ
時間の延長は僅かである。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１は本発明の手入れ方法を実施するのに
適した自動手入れ装置の斜視図、図２はその自動手入れ
装置に使用されたロボットの斜視図、図３は手入れ工具
の動作を示すダイスの断面図、図４は内径測定機の測定
原理図である。

【００１５】自動手入れ装置は、図１に示すように、回
転テーブル１０と、その周囲に配設されたロボット２０
（内面研削機）および内径測定機３０とを具備してい
る。

【００１６】回転テーブル１０は、その上面が鏡面とさ
れており、その上面に軸対称的に設けられた３組の傾動
アーム１１を有し、該傾動アーム１１の同期動作によ
り、ダイス４０をテーブル面上に同心状に保持する。

【００１７】ロボット２０は、図２に示すように、ボデ
ィ２１、θ軸ユニット２２、メインアーム２３、サブア
ーム２４、α軸駆動部２５、β軸駆動部２６およびハン
ド部２７等により構成されている。

【００１８】ハンド部２７は、手入れ工具５０を保持
し、これを所定の速度で回転させると共に、θ軸ユニッ
ト２２、メインアーム２３、サブアーム２４、α軸駆動
部２５、β軸駆動部２６の各動作の組合せにより、手入
れ工具５０を軸方向、半径方向に移動させ、且つ鉛直線
に対して任意の角度に傾斜させる。

【００１９】手入れ工具５０の具体的な動作経路は、予
めロボット２０にティーチングされている。その内容は
次のとおりである。

【００２０】図３のに示すように、ダイス４０内に
挿入され、ダイス内面に接触させるべく初期位置まで外
側に水平移動する。に示すように、ダイス内面のベ
アリング部４２に接触した状態で軸方向に所定回数往復
した後、ダイス４０の中心軸を含む鉛直面内でアプロー
チ部４１に沿って角度を変えながら徐々に上昇して、ア
プローチ部４１をベアリンク部４２と同様に研削する。

【００２１】本発明の第１の手入れ方法に使用するロボ
ット２０では、手入れ工具５０がベアリング部手入れ位
置に保持される時間、手入れ工具５０の移動速度、初期
位置での押込みオフセット量が制御される。合わせて、
回転テーブル１０の回転数が制御される。

【００２２】本発明の第２の手入れ方法に使用されるロ
ボット２０では、これらの制御に代えて、ハンド部２７
が水平軸２８を中心に僅かに傾動し、支持部２９に内蔵
された油圧シリンダーによって手入れ工具５０をダイス
４０の内面に押圧させるようになっている。そして、こ
の押圧力は、油圧シリンダーに供給する油圧のコントロ
ールによって任意に調節される。

【００２３】内径測定機３０は、軸方向に往復移動する
水平アーム３１を有する。水平アーム３１は、先端に光
学式の位置センサ３２を保持し、測定時に位置センサ３
２を回転テーブル１０上に進出させる。そして、回転テ
ーブル１０上にセットされたダイス４０の内径エッジ部
位置を、この位置センサ３２により測定する。

【００２４】位置センサ３２は、図４に示すように、光
源３２ａから出射された光をハーフミラー３２ｂおよび
全反射ミラー３２ｃを介して回転テーブル１０上のダイ
ス４０の内面近傍に上方から照射する。回転テーブル１
０およびダイス４０からの反射光を全反射ミラー３２
ｃ、ハーフミラー３２ｂおよびマイクロレンズ３２ｄを
介してラインセンサカメラ３２ｅに導く。ここで回転テ
ーブル１０の表面は鏡面とされているので、ダイス４０
の内径エッジ部に相当するビット位置では急峻な信号レ
ベルの低下を生じる。従って、内径エッジ部の位置が検
出され、その内径が求まる。

【００２５】手入れ工具５０は、ロボット２０に隣接さ
れたオートツールチェンジャ７０（ＡＴＣ）により、ロ
ボット２０のハンド部２７に自動で付け替えられる。

【００２６】手入れ工具５０としては、例えば超硬金属
からなる円柱体の外周面に多数の歯が螺旋状に形成され
た超硬バールやサンドペーパーを用いる。

【００２７】自動手入れ装置の回転テーブル１０、ロボ
ット２０、オートツールチェンジャ７０等は、後述する
コントローラ６２により制御される。

【００２８】本発明の第１の手入れ方法では、その手入
れが次のようにして行われる。その手入れ方法に使用さ
れる制御系の構成及び主動作を図５に示し、手入れモー
ド決定フローを図６に示す。

【００２９】制御装置６０は、前述した手入れ工具５０
のティーチング経路と共に、ダイス４０の段取り径ごと
に手入れ量に応じた手入れモードを記憶している。その
モードの内容を表１および表２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】例えば段取り径が２４８ｍｍのダイスで
は、手入れ量が0.１ｍｍ以下のときは手入れモードＸ
１、0.１ｍｍ超0.２ｍｍ以下のときは手入れモードＣ、
0.２ｍｍ超0.３ｍｍ以下のときは手入れモードＤ、0.３
ｍｍ超のときは手入れモードＥとなる。ここで、手入れ
モードＣの条件は、手入れ工具５０がベアリング部手入
れ位置に保持される時間が１０秒、手入れ工具５０の移
動速度が１ｍｍ／ｓ、初期位置での押込みオフセット量
が0.２ｍｍ、テーブル回転速度が８０rpm である。

【００３３】手入れモードＡ〜Ｈはいずれも超硬バール
の手入れ工具を使用し、Ａ，Ｂ，Ｃ…の順に厳しい条件
となり、所要時間も増大する。ただし、超硬バールを研
削量の大きなものにチェンジすれば同一手入れ量でも短
時間の手入れモードにシフトできる。なお、手入れモー
ドＸ１とはサンドペーパーを使用して手入れモードＡを
１回実施する軽微なモード、手入れモードＸ２とはサン
ドペーパーを使用して手入れモードＡを２回実施する軽
微なモードである。

【００３４】手入れに際しては、手入れすべきダイス４
０の段取り径を制御装置６０にキーボード６１を用いて
入力する（ステップＳ１）。そうすると、その段取り径
に応じた手入れモードのテーブルが選択される（ステッ
プＳ２）。

【００３５】回転テーブル１０上にダイス４０を、その
アプローチ部を上にしてセットした後、回転テーブル１
０を作動させ、ダイス４０を円周方向に回転させなが
ら、内径測定機３０の位置センサ３２をダイス上に進出
させ、該位置センサ３２によりダイス４０の内径エッジ
部位置を測定する。測定データは制御装置６０に取り込
まれ、ダイス４０のベアリング部の平均内径に換算され
る（ステップＳ３）。

【００３６】ダイス内径が測定されると、その測定内径
が目標内径と比較され、その差から手入れ量が求められ
る（ステップＳ４）。内径測定が終わると、位置センサ
３２がダイス４０上から退避する。そして、求めた手入
れ量に基づいて制御装置６０は次の演算処理（手入れモ
ード選択）を行う〔ステップＳ５（図６のステップｓ１
〜ｓ１４）〕。

【００３７】段取り径が１７５ｍｍの場合は、求められ
た手入れ量が0.１ｍｍ以下であるかを判断し、ＹＥＳの
場合は手入れモードＸ１を選択する（ステップｓ１，ｓ
２）。ＮＯの場合はその手入れ量が0.１ｍｍ超0.２ｍｍ
以下であるかを判断し、ＹＥＳの場合は手入れモードＡ
を選択する（ステップｓ３，ｓ４）。ＮＯの場合はその
手入れ量が0.２ｍｍ超0.３ｍｍ以下であるか否かを判断
し、ＹＥＳの場合は手入れモードＢを選択する（ステッ
プｓ５，ｓ６）。

【００３８】ここで制御装置６０は、ダイス段取り径毎
にその代表寸法によるサイクルタイムの最大許容値を記
憶している。そして、手入れモードＢが選択されると、
そのサイクルタイムを演算して前記最大許容値と比較
し、そのサイクルタイムが前記最大許容値内に収まるか
否かを判断する（ステップｓ７）。ＹＥＳの場合は手入
れモードをモードＢに決定する（ステップｓ８）。ＮＯ
の場合は手入れモードを１ランク下げてサイクルタイム
の短いモードＡに変更すると共に、超硬バールを研削量
の大きなものに１段レベルアップする（ステップｓ
９）。

【００３９】手入れ量が0.３ｍｍ超の場合は手入れモー
ドＣを選択する（ステップｓ１０，ｓ１１）。この場合
もサイクルタイムのチェックを行い、手入れモードＣを
そのまま採用するか、工具をレベルアップして手入れモ
ードをモードＢにレベルダウンするかを判断する（ステ
ップｓ１２〜ｓ１４）。

【００４０】段取り径が２０５ｍｍ、２４８ｍｍ、２８
５ｍｍ、３２０ｍｍ、３５０ｍｍの場合も、同様にして
適正な手入れモードが選択される。

【００４１】以上のようにして手入れモードが決定され
ると、そのモードを自動手入れ装置のコントローラ６２
に指示する。指示の内容は、手入れ工具５０がベアリン
グ部手入れ位置に保持される時間、手入れ工具５０の移
動速度、必要な押込みオフセット量が得られる手入れ工
具５０の初期位置、テーブル回転数および手入れ工具５
０の種類である。

【００４２】研削機コントローラ６２はこの指示に基づ
いてオートツールチェンジャ７０（ＡＴＣ）を制御し、
選択された手入れ工具５０をロボット２０のハンド部２
７に装着する。また、回転テーブル１０およびロボット
２０を制御する。これにより、回転テーブル１０上のダ
イス４０は、選択された手入れモードにより内面を予め
求めた手入れ量だけ研削され、サイクルタイム内にその
内面手入れを終える（ステップＳ６）。手入れが終わる
と、確認のために内径が測定され、その測定値が表示さ
れる（ステップＳ７，Ｓ８）。

【００４３】かくして、手入れ量の異なるダイス４０
が、いずれも決められた短い時間内に高精度に修正され
る。

【００４４】なお、上記実施例では手入れモードにおけ
る条件として工具のベアリング部保持時間、工具移動速
度、押込みオフセット量、テーブル回転数および工具種
類を用いているが、これらを選択的に用いてもよく、更
に、工具回転方向と回転テーブルの回転方向の関係、工
具の周速度等を用いてもよい。

【００４５】次に、本発明の第２の手入れ方法を説明す
る。

【００４６】本発明の第２の手入れ方法を実施するに
は、まず、回転テーブル１０上にダイス４０を、そのア
プローチ部を上にしてセットする。次いで、回転テーブ
ル１０を作動させ、ダイス４０を円周方向に回転させな
がら、内径測定機３０の位置センサ３２をダイス４０上
に進出させ、該位置センサ３２によりダイス４０の内径
エッジ部位置を測定する。

【００４７】測定データは、制御装置に入力され、ダイ
ス４０のベアリング部の平均内径に換算される。制御装
置は、ダイス４０のサイズ毎のベアリング部内径を記憶
しており、これと前記平均内径との差から手入れ量を算
出し、この手入れ量に応じた手入れ工具５０の押圧力を
算出する。

【００４８】ダイス４０の内径測定が終わり、位置セン
サ３２がダイス４０上から退避すると、ロボット２０が
作動を始め、手入れ工具５０がダイス４０内に挿入さ
れ、一定の押込みオフセット量の得られる初期位置まで
移動する（図３の）。このとき、ダイス４０の内面
に対する手入れ工具５０の押圧力が前記算出の押圧力と
なるように、油圧シリンダーへの供給油圧が制御され
る。従って、円周方向に回転するダイス４０の内面に手
入れ工具５０が手入れ量に応じた押圧力で押圧される。
手入れ工具５０の手入れ動作は、前述した通り予めロボ
ット２０にティーチングされている。

【００４９】本発明の第２の手入れ方法においては、手
入れ工具５０の動作が固定モードで一定時間をかけて行
われるが、手入れ工具５０の押圧力が手入れ量に基づい
て調節されるので、手入れ量の大小にかかわらずダイス
４０の内面を目標内径に仕上げることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱間押出しダイスの手入れ方法は、ダイス内面の手入
れを開始する前にその内径を測定して手入れ量を求め、
手入れではこの手入れ量に応じた手入れモード或いは押
圧力で手入れ工具が操作される。また、ダイスを定位置
で回転させたまま内径測定から内面手入れまでを行うの
で、全体の所要時間が短かい。従って、手入れ量が多
く、しかもそのばらつきが大きい肉盛りダイスの場合に
も、各ダイスの手入れを短い押出しサイクル内に全て終
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手入れ方法を実施するのに適した自動
手入れ装置の斜視図である。

【図２】自動手入れ装置に使用されたロボットの斜視図
である。

【図３】手入れ工具の動作を示すダイスの断面図であ
る。

【図４】内径測定機の動作原理図である。

【図５】本発明の第１の手入れ方法を実施するのに適し
た制御系の構成および主動作を示すブロック図である。

【図６】手入れモードの決定手順を示すフローチャート
である。

【符号の説明】 １０ 回転テーブル ２０ ロボット（内面研削機） ３０ 内径測定機 ４０ ダイス ５０ 手入れ工具 ６０ 制御装置 ７０ オートツールチェンジャ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間押出しダイスを円周方向に回転させ
   る回転テーブルの周囲に、ダイス内径を測定する内径測
   定機と、ダイス内面の軸方向のカーブに対応した所定の
   ティーチング経路に沿って手入れ工具が移動することに
   より、ダイス内面を研削する内面研削機とを配設した自
   動手入れ装置による熱間押出しダイスの手入れ方法であ
   って、 前記回転テーブルにダイスをセットし、該ダイスを回転
   させながら前記内径測定機によりダイス内径を測定し、
   測定内径と目標内径との差から手入れ量を求めた後、ダ
   イスの段取り径ごとに手入れ量に応じて予め定めた複数
   の手入れモードのなかから、求めた手入れ量に対応する
   手入れモードを選択し、選択した手入れモードに従って
   前記自動手入れ装置を制御して前記ダイスの内面を研削
   することを特徴とする熱間押出しダイスの手入れ方法。
2. 【請求項２】 熱間押出しダイスを円周方向に回転させ
   る回転テーブルの周囲に、ダイス内径を測定する内径測
   定機と、ダイス内面の軸方向のカーブに対応した所定の
   ティーチング経路に沿って手入れ工具が移動することに
   より、ダイス内面を研削すると共に、ダイス内面に対す
   る手入れ工具の接触圧を任意に調節できる内面研削機と
   を配設した自動手入れ装置による熱間押出しダイスの手
   入れ方法であって、 前記回転テーブルにダイスをセットし、該ダイスを回転
   させながら前記内径測定機によりダイス内径を測定し、
   測定内径と目標内径との差から手入れ量を求めた後、求
   めた手入れ量に応じて前記手入れ工具の接触圧を設定
   し、設定された接触圧で前記ダイス内面の研削を行うこ
   とを特徴とする熱間押出しダイスの手入れ方法。