JPWO2014041881A1 - 複動型押出プレス - Google Patents

Abstract

管状製品を得る複動型押出プレス（１０）であって，コンテナ（２０）が押出方向に移動するときコンテナシリンダ（２４）から作動油が排出される側のシリンダ室受圧面積とピアサシリンダ（２３）のロッド側室受圧面積とが同一に設定されており，ピアシング完了後に押出ステム（１４）によりビレット（２２）を押出すに際して，コンテナシリンダ（２４）から作動油が排出される側のシリンダ室（３２）とピアサシリンダのロッド側室（３１）とが油圧管路で接続されて連通される，複動型押出プレス。

Description

本発明は、メインラム内部に設けたピアサシリンダのシリンダロッド先端に取り付けたマンドレルを、前記メインラムに連結したメインクロスヘッドの中で軸方向に移動可能に設け、押出途中で前記ピアサシリンダのロッド側室に圧油を導入して前記マンドレルの前進移動を防止し、管状の押出製品を得る複動型押出プレスに関する。

従来、例えば銅、アルミニウム及びその合金等を用いて複動押出方法により管状製品の押出加工を行う押出プレスは、シリンダプラテンとエンドプラテンが対向して配置され、シリンダプラテンにはメインシリンダ、メインラム、押出ステム及びマンドレルが、エンドプラテンにはダイスが設けられ、押出ステムとダイスとの中間にはコンテナシリンダにより進退自在とするコンテナを有した公知の構成となっている。
押出ステムは、その先端にダミーブロックを配し、シリンダプラテンに設けられたメインシリンダ内に組み込まれたメインラムに、メインクロスヘッドを介して取り付けられるものであり、前記押出ステムの中心位置にはマンドレルがピアサシリンダロッドとともに、押出ステムと同行及び進退自在に配設される。そして、押出ステムに対向してダイスがエンドプラテンに取り付けられている。

押出ステムとダイスの中間には、進退自在にコンテナが配設され、そして、コンテナ内にビレットが収納される。コンテナ内に収納されたビレットに対し、押出ステムがダイス側へ移動することによってビレットが押圧されてアプセットが完了する。アプセット後にマンドレルが前進してビレットに対するピアシングが行われ、マンドレルはダイスの所定の前進位置で停止するとともに、押出ステムが再び前進することにより、ビレットは管状製品として複動押出される。

複動型の押出プレスでは、マンドレルの先端部をダイスのベアリング部の所定位置に停止させて製品を押出すに際し、マンドレルとダイスのベアリング部との相対位置が製品に引っ張られても停止位置がズレないようマンドレルの位置が保持される構成となっている。
特許文献１には、メインシリンダ内に設けたピアサシリンダと、押出プレス軸芯から外れてマンドレルと強制的に連結された止め金具とを備え、この止め金具は油圧パイロット弁に作用して、ダイスのベアリン部の所定の軸方向位置（停止位置）を保持するようにピアサシリンダのロッド側室へ一定量の圧油媒体を供給することを開始させる。そして、圧油媒体の供給量が、マンドレルが静止しかつメインラムが前進する際のピアサシリンダロッド側室の容積増大量に一致するようにして位置保持制御する複動型の押出プレスが開示されている。

ところで、前記従来型の複動型の押出プレスでは機械的に止め金具と連接棒を介して油圧パイロット弁を切り替え、一定量の圧油媒体を供給することにより、マンドレルをダイスのベアリング部の所定位置に保持する構成となっているので、油圧パイロット弁のスプールのランドに相当する移動ストローク分だけ制御に遅れが生じ、押出成形中にマンドレルの先端部が所定の停止位置に対し数ミリメートル前後動することになる。
さらに、マンドレルの先端位置を変更する場合や、押出速度を変更した場合には、止め金具の位置調整及びピアサシリンダのロッド側室に供給する油量と圧力をその都度調整する必要があった。

特公昭４９−２６１８８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、押出中にダイスのベアリング部で前後移動することなく所定の停止位置を保持して、マンドレルの先端位置が変動することを抑制するマンドレル保持手段を備えた、管状製品を得る複動型押出プレスを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の複動型押出プレスは、メインシリンダにより軸方向に押動自在に設けられ、先端に押出ステムを配したメインクロスヘッドと、マンドレルを前記押出ステム及び前記メインクロスヘッドの中で摺動可能とする前記メインシリンダ内に設けたピアサシリンダと、ビレットを収納したコンテナを軸方向に移動自在とするコンテナシリンダと、前記コンテナに挿通されるとともに、前記押出ステムに対向して設けられ先端にダイスを配したダイステムと、を備えた複動型押出プレスにおいて、前記コンテナが押出方向に移動するとき前記コンテナシリンダから作動油を排出する側のシリンダ室受圧面積と前記ピアサシリンダのロッド側室の受圧面積とを同一に設定し、ピアシング完了後に前記押出ステムにより前記ビレットを押出すに際して、前記コンテナシリンダから作動油を排出する側の前記シリンダ室と前記ピアサシリンダのロッド側とを油圧管路で接続して連通するようにしたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の複動型押出プレスは請求項１に記載の発明において、前記連通した油圧管路に圧油を供給する圧油の供給手段を設けたことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の複動型押出プレスは請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記押出ステムの先端にラムノーズを設け、前記ビレットを押出すときに前記ラムノーズを介してコンテナを押動することを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の複動型押出プレスは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、押出ステムとマンドレルの各位置を計測する手段を持ち、押出中に押出ステムが移動する間、マンドレルの押出開始時の位置を押出終了まで維持するように制御することを特徴とする。

コンテナが押出方向に移動するときコンテナシリンダが作動油を排出する側のシリンダ室受圧面積と、ピアサシリンダのロッド側室受圧面積とを実質的に同一とし、押出中に押出ステムと同調するコンテナに連結したコンテナシリンダから排出される作動油を、油圧管路を介してピアサシリンダのロッド側室に供給する構成としたので、押出中のマンドレル先端位置を所定の一定位置に保持することができ、マンドレル位置保持の制御が容易に行えるとともに、位置精度の向上を図ることができる。
押出操作中に押出速度を変更しても、ピアサシリンダのロッド側室に供給する作動油圧力や油量をその都度調整する必要がなく、操作性が向上する。

連通したコンテナが押出方向に移動するとき作動油を排出する側のシリンダ室と、ピアサシリンダのロッド側室とに圧油の供給手段により圧油を供給する構成としたので、両シリンダの漏れ量や圧力低下が補償され、マンドレルの保持位置制御が向上する。
押出ステムの先端にラムノーズを配し、前記ラムノーズを介して押出ステムでコンテナを押動する構成としたので、コンテナシリンダへの圧油の供給が不要で、コンテナの前進速度と押出ステムの前進速度が同調するようにする速度の設定操作も不要となり、操作性及び制御性が向上する。
押出ステムとマンドレルの各位置を計測する手段を持ち、押出中に押出ステムが移動する間、マンドレルの押出開始時の位置を押出終了まで維持するように制御する構成にしたので、マンドレルの慣性による位置変動、また押出ステムの負荷変動によるマンドレルの位置変動に対して、さらには両シリンダの漏れ量や圧力低下が補償され、マンドレルの保持位置制御が向上する。

本発明の複動型押出プレスを概略的に示す断面図であって、押出開始前の状態を示す断面図である。 本発明の複動型押出プレスを概略的に示す断面図であって、ビレットがコンテナに収容された状態を示す断面図である。 本発明の複動型押出プレスを概略的に示す断面図であって、マンドレルがビレットを挿通した状態を示す断面図である。 本発明の複動型押出プレスを概略的に示す断面図であって、押出完了後の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 マンドレル先端をダイスのベアリング部に位置させた押出状態を示す説明図である。 本発明の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の別の実施形態を示し、押出ステムの先端にラムノーズを配した説明図である。

以下に、本発明に係る複動型押出プレス１０を、図１（ａ）〜図１（ｄ）を用いて説明する。図１（ａ）は押出開始前の状態を、図１（ｂ）はビレットをコンテナに収納した状態を、図１（ｃ）はビレットにマンドレルを挿通した状態を、図１（ｄ）は押出完了後の状態をそれぞれ概略的に示している。
図１（ａ）に示すように複動型押出プレス１０は、エンドプラテン１１とシリンダプラテン１２が対向して配置され、エンドプラテン１１にはダイステム１６が、シリンダプラテン１２にはメインシリンダ１２ａとメインラム１３、押出ステム１４が設けられ、ダイステム１６と押出ステム１４との中間にはエンドプラテン１１に配したコンテナシリンダ２４により進退自在とするコンテナ２０を有した構成となっている。

押出ステム１４は、その先端にダミーブロック１７を配し、シリンダプラテン１２に設けられたメインシリンダ１２ａ内に組み込まれたメインラム１３に、メインクロスヘッド１８を介して取り付けられるものであり、前記押出ステム１４の中心位置にはマンドレル１５がピアサシリンダロッド１９とともに、押出ステム１４と同行及び進退自在に配設される。押出ステム１４と対向するダイステム１６はエンドプラテン１１に取り付けられ、前記ダイステム１６の先端にはダイス２１を有する構成となっている。符号２３は、メインラム１３内に設けたピアサシリンダである。
そして、符号２２は、ビレットであり、コンテナ２０と押出ステム１４の間にダミーブロック１７とともに図示しないビレットローダにより供給される。

図１（ｂ）に示すように、押出ステム１４及びダイステム１６の両ステムの中間には、コンテナ２０がコンテナシリンダ２４により進退自在に配置され、ビレット２２はダミーブロック１７とともに、押出ステム１４の前後移動とコンテナ２０の後退移動によりコンテナ２０内に収納される。その後、コンテナ２０内に収納されたビレット２２に対し、コンテナ２０と押出ステム１４がダイステム１６側へ移動することによって両ステムに押圧されてアプセットが完了する。
アプセットの完了後、図１（ｃ）で示すようにマンドレル１５が前進してビレット２２に対するピアシング行われ、マンドレル１５は所定の前進位置に停止するとともに、押出ステム１４及びコンテナ２０が同一速度で前進移動することにより、図１（ｄ）に示すようにビレット２２は管状の押出製品２６として押出される。
マンドレル１５の停止位置は、ダイス２１の端面から所定の寸法Ｓに設定される。

次に、本発明に係る複動型押出プレス１０の実施形態について、図２、３を用いて詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態を示し、符号１１はエンドプラテン、１２はエンドプラテンに対向して設けたシリンダプラテン、１３はメインシリンダ１２ａに摺動自在に取り付けたメインラム、１８はメインラム１３に連結したメインクロスヘッドであり、メインクロスヘッド１８は図示しないマシンベース上を摺動させるように配置してある。なお、エンドプラテン１１とシリンダプラテン１２は、同じく図示しないタイバーにより所定の間隔で保持可能な構成となっている。

また、メインラム１３内にはピアサシリンダ２３が設けられ、ピサシリンダロッド１９の先端には図示しないマンドレルホルダを介してマンドレル１５が螺着されている。そして、マンドレル１５は、メインクロスヘッド１８の先端に取り付けた押出ステム１４の中を摺動自在に装着されている。
一方、エンドプラテン１１には、先端部にダイス２１を備えたダイステム１６がコンテナ２０のビレット収納穴に挿通自在に設けられている。ビレット２２を収納するコンテナ２０は、エンドプラテン１１に設けた複数のコンテナシリンダ２４により進退可能に配されている。符号１７は、押し出しステム１４の先端に配したダミーブロックである。

図２において、符号３１はピアサシリンダ２３のロッド側室を示し、その受圧面積はＡ平方センチメートルに設定されている。符号３２はコンテナシリンダ２４のコンテナ２０が押出方向に移動するときに作動油が排出される側のシリンダ室を示し、図２では２本のコンテナシリンダ２４を設ける構成としたので、実質的同一となる各シリンダの受圧面積はピアサシリンダ２３のロッド側室の受圧面積Ａ平方センチメートルの二分の一（１／２Ａ平方センチメートル）に設定されている。図２では、コンテナシリンダ２４をエンドプラテン１１に設ける構成としたので、コンテナ２０が押出方向に前進移動するときの作動油の排出側はシリンダのヘッド側となる。コンテナシリンダ２４を４本用いる構成の場合では、その受圧面積はＡ平方センチメートルの四分の一（１／４Ａ平方センチメートル）に設定される。

本発明のマンドレル保持手段は、ビレット２２を押出す際にピアサシリンダ２３のロッド側室とコンテナシリンダ２４が前進移動するときに作動油が排出される側、即ち図２においては、コンテナシリンダのヘッド側室とを連通することで構成される。複動押出方式の押出プレスでは、押出ステム１４とコンテナ２０とが同調して前進移動（同行）するので、連通することによりコンテナシリンダ２４から排出される作動油がピアサシリンダ２３のロッド側室へ供給される。このため、押出ステム１４が前進移動してもマンドレル１５の先端は移動をすることなく相対移動を行い、図３に示すようにダイス２１の端面からの所定の停止位置Ｓを保持し、マンドレルの先端部位置は規制される。
図３において、符号２６はダイス２１から押出される管状の押出製品を、２１ａはダイスのベアリング部を示す。

図２を参照して本発明に係るマンドレル保持手段の油圧回路４０の構成について説明する。符号４８及び４２は可変吐出型油圧ポンプで、図示しない電動機により駆動される。可変吐出型油圧ポンプ４８、４２は図示しない公知の圧力調整弁等を備え、圧力が調整され、各シリンダに圧油を供給する。符号４３はピアサシリンダ２３を、４４はコンテナシリンダ２４を動作させる電磁弁で、符号４５、４６及び４７は、ピアサシリンダ２３のロッド側室とコンテナシリンダ２４が前進移動するときに作動油が排出される側であるコンテナシリンダのヘッド側室とを連通するときに操作する電磁弁である。

上記のように構成された複動型押出プレス１０の動作について説明する。ビレット２２はダミーブロック１７とともにビレットローダに載置されて押出中心位置に供給され、メインラム１３を前進させて押出ステム１４の先端をダミーブロック１７の端面に接触させてダイステム１６との間で挟持した状態で、コンテナ２０のビレット挿通孔へコンテナ２０を移動させてビレット２２を装入し、次いでアプセットを行う。アプセットの後、電磁弁４３のＳＯＬｂを励磁してピアサシリンダ２３のピストンヘッド側室に圧油を導入し、マンドレル１５を前進しながらビレット２２を穿設し、マンドレル１５の先端を図３で示す、ダイス２１のベアリング部２１ａの所定の位置に停止（Ｓ）して位置保持するよう電磁弁４３のＳＯＬｂを消磁する。

マンドレル１５の図３に示す所定の停止位置保持は（事前にマンドレル１５とダイス２１との相対位置は測定して決定しておく）、メインクロスヘッド１８及びピアサシリンダロッド１９に予めスケールセンサ５１，５２を取り付けておき、押出ステム１４の押出方向移動長さとマンドレル１５の反押出方向移動長さとを検出し、出力信号をコントローラの制御手段より可変吐出型油圧ポンプ４２に出力することによりできる構成となっている。
マンドレル１５の先端部がダイス２１のベアリング部２１ａの所定の停止位置に設定されるものであれば、これに限定されるものではなく、別の方法で相対位置を決定しても良い。
また、前記スケールセンサ５１，５２として、例えば、検出用マグネットの位置を検出して、位置情報を出力する、磁歪式直線変位センサを用いることができる。

次いで、メインラム１３を再び前進させて押出ステム１４を移動させ、ダイス２１から所望の均一な肉厚を有した管状の押出製品２６を得る。押出中は電磁弁４４のＳＯＬａを励磁してコンテナシリンダ２４のロッド側へ圧油を供給するとともに、コンテナ２０を押出ステム１４の前進速度に同調させる。また、電磁弁４５〜４７のＳＯＬｂを励磁してコンテナシリンダ２４のヘッド側室３１とピアサシリンダ２３のロッド側室３２とを連通させる。前述したように、コンテナシリンダ２４のヘッド側室受圧面積とピアサシリンダのロッド側室受圧面積を実質的に同一面積としたので、コンテナシリンダ２４から排出される作動油によりピアサシリンダロッド１９はコンテナの前進速度と同調して相対移動を行う。このため、ダイス２１のベアリング部２１ａの所定の停止位置にあるマンドレル１５の先端面は常に所定の停止位置で保持されることになる。押し出し中にマンドレル１５の先端位置がダイス２１に対して一定に維持されるための、押出ステム１４とマンドレル１５の位置制御は、メインクロスヘッド１８及び前記ピアサシリンダロッド１９に予め取り付けたスケールセンサ５１，５２の出力信号をコントローラ５３の制御手段より可変吐出型油圧ポンプ４２に出力することにより行うとともに、ピアサシリンダ２３及びコンテナシリンダ２４両シリンダからの漏れや圧力、容積効率等に起因するズレの補正を、可変吐出型油圧ポンプ４２から圧油を両シリンダ室に供給することによって行う。
そして、押出の終了時には、励磁した電磁弁のＳＯＬを消磁する。

押出終了後、メインラム１３を前進側に押圧する圧油を降圧して排出するとともに、メインラム１３のロッド側に圧油を導入してメインラム１３を縮退させて、メインクロスヘッド１８を後退させると、押出ステム１４が後退する。次いで、ピアサシリンダ２３のロッド側室３１へ圧油を供給してマンドレル１５を後退移動させ、ビレット２２の押残しから引き抜く。この後、コンテナ２０を更に前進させてコンテナ２０からディスカードを切断除去し、更にコンテナ２０を前進移動させてダイス２１を回収する。
ダイス２１を回収後は、コンテナ２０を僅かに後退移動させて新たなダイス２１を装入し、ビレットローダによりビレット２２とダミーブロック１７をコンテナ２０と押出ステム１４との間に供給し、ダイス２１の端面と押出ステム１４先端面とでビレット２２及びダミーブロック１７を挟持した状態でコンテナ２０を後退移動させてビレット２２を装填する。ビレットの供給後は同一動作の繰り返しとなる。

図４は、本発明の他の実施形態を示す。図２との違いは、コンテナシリンダ２４をメインシリンダ１２に設ける構成としたことで、コンテナシリンダ２４が前進移動する時の作動油の排出側がシリンダのロッド側室となることであり、それ以外の構成は前述した図２と同じ構成となっている。したがって、押出中はコンテナシリンダ２４のロッド側室受圧面とピアサシリンダ２３のロッド側室受圧面とが連通し、その受圧面積は実質的同一に設定される。

図５は、本発明の別の実施形態を示し、押出ステム１４の先端とダミーブロック１７との間にラムノーズ４１を設ける構成とした。ラムノーズ４１は前部が小径でコンテナ内に挿入されて先端面でダミーブロック１７と当接し、後部は大径であり段部でコンテナ２０の端面と、後端面で押出ステム１４と当接する。押出ステム１４が前進移動すると、ラムノーズ４１を介してコンテナ２０が前進移動し、ダミーブロック１７を介してコンテナ２０内に挿入されたビレット２２を押圧する構成となっている。
図５では、ラムノーズ４１とダミーブロック１７及び押出ステム１４をそれぞれ独立して設ける構成としたがこれに限定されるものではなく、ラムノーズ４１とダミーブロック１７又はラムノーズ４１と押出ステム１４若しくはラムノーズ４１とダミーブロック１７及び押出ステム１４を一体とする構成が用いられても良い。

上述した発明の実施形態では、ピアサシリンダロッドの先端部に図示しないマンドレルホルダを介してマンドレルを設ける構成としたが、この構成に限られるものではない。例えば、ピアサシリンダロッドの先端部にマンドレルホルダを介してマンドレルを設けたピアサクロスヘッドを取り付け、該ピアサクロスヘッドをメインクロスヘッドの中で軸方向に移動可能とする構成を用いても良い。また、マンドレルを回動する回動手段をピアサクロスヘッドに設ける構成であっても良い。

以上説明したように、本発明の複動型押出プレスは、コンテナが押出方向に移動するとき作動油を排出する側のシリンダ室のシリンダ受圧面積と、ピアサシリンダのロッド側室の受圧面積とを実質的に同一とし、押出中に押出ステムと同調するコンテナに連結したコンテナシリンダから排出される作動油を、ピアサシリンダのロッド側室に供給する構成としたので、基本的に押出中のマンドレル先端位置を所定の一定位置に保持することができ、マンドレル位置保持の制御が容易になるとともに、位置精度の向上を図ることができる。
また、押出速度やマンドレルの先端位置を変更しても、ピアサシリンダに供給する作動油圧力や油量をその都度調整する必要がなく、操作性が向上する。
更に、押出ステムの先端にラムノーズを配する構成では、コンテナ及びコンテナシリンダのピストンロッドが押出ステムに押されて互いが同調して前進移動するので、押出時にコンテナシリンダへの圧油の供給が不要であり、その前進速度を設定する操作を省略できるので作業性が向上する。
その上、メインクロスヘッドとピアサシリンダロッドに予め取り付けた押出ステムスケールセンサとマンドレルスケールセンサとの出力信号により可変吐出型油圧ポンプの吐出量を制御することにより、マンドレルの先端位置が維持できるため、操作性が向上し、更には品質も安定向上する。

なお、本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが、当業者であれば、本発明の請求の範囲及び思想から逸脱することなく、様々の変更、修正等が可能である。

１０ 複動型押出プレス
１１ エンドプラテン
１２ シリンダプラテン
１２ａ メインシリンダ
１３ メインラム
１４ 押出ステム
１５ マンドレル
１６ ダイステム
１７ ダミーブロック
１８ メインクロスヘッド
１９ ピアサシリンダロッド
２０ コンテナ
２１ ダイス
２２ ビレット
２３ ピアサシリンダ
２４ コンテナシリンダ
２６ 管状の押出製品
３１ ピアサシリンダロッド側室
３２ 押出前進時のコンテナシリンダ作動油排出側室
４１ ラムノーズ
４２ 可変吐出型油圧ポンプ
５１ 押出ステムスケールセンサ
５２ マンドレルスケールセンサ
５３ コントローラ
Ｓ マンドレル先端部の停止位置

Claims (4)

1. メインシリンダにより軸方向に押動自在に設けられ、先端に押出ステムを配したメインクロスヘッドと、
   マンドレルを前記押出ステム及び前記メインクロスヘッドの中で摺動可能とする前記メインシリンダ内に設けたピアサシリンダと、
   ビレットを収納したコンテナを軸方向に移動自在とするコンテナシリンダと、
   前記コンテナに挿通されるとともに、前記押出ステムに対向して設けられ先端にダイスを配したダイステムと、を備えた複動型押出プレスにおいて、
   前記コンテナが押出方向に移動するとき前記コンテナシリンダから作動油を排出する側のシリンダ室受圧面積と前記ピアサシリンダのロッド側室受圧面積とを同一に設定し、
   ピアシング完了後に前記押出ステムにより前記ビレットを押出すに際して、前記コンテナシリンダから作動油を排出する側の前記シリンダ室と前記ピアサシリンダのロッド側室とを油圧管路で接続して連通するようにしたことを特徴とする複動型押出プレス。
2. 前記連通した油圧管路に圧油を供給する圧油の供給手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の複動型押出プレス。
3. 前記押出ステムの先端にラムノーズを設け、前記ビレットを押出すときに前記ラムノーズを介してコンテナを押動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複動型押出プレス。
4. 前記押出ステムと前記マンドレルの各位置を計測する手段を持ち、押出中に前記押出ステムが移動する間、前記マンドレルの押出開始時の位置を押出終了まで維持するように制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複動型押出プレス。

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