KR102341918B1 - 압출 프레스 장치 및 압출 프레스 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 압출 프레스 장치(1)는 압출재(EM)가 수납되는 컨테이너(18)와, 압출재(EM)가 압출되는 다이스(16)를 지지하는 엔드 플래튼(10)을 갖는 압출부(3)와, 다이스(16)에 컨테이너(18)를 가압하는 컨테이너 시일력(f)을 포함하는 압출부(3)의 동작을 제어하는 제어부(5)를 구비한다. 제어부(5)는 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따라서 증가하는 감소 컨테이너 시일력(fd)에 대응하는 보완 압력(Pa)을 컨테이너(18)에 대하여 압출의 방향으로 부여하도록 제어한다.

Description

압출 프레스 장치 및 압출 프레스 방법

본 발명은 알루미늄 합금 등의 금속 재료의 압출 성형에 이용되는 압출 프레스 장치 및 압출 프레스 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 재료, 예를 들면 알루미늄 또는 그 합금 재료 등에 의한 빌릿이라 칭하는 압출재를 압출 성형하는 압출 프레스 장치는, 유압으로 전진 구동시키는 메인 실린더의 메인 램의 선단부에 메인 크로스헤드를 거쳐서 압출 스템이 장착되어 있다. 압출 프레스 장치에 의한 압출 성형은 업셋 공정과 압출 공정을 구비한다. 업셋 공정은 엔드 플래튼측에 배치된 다이스에 컨테이너 실린더 등으로 컨테이너를 가압한 상태에서, 컨테이너 내에 수납된 압출재를 압출 스템을 전진시켜 다이스에 압압시킨다. 그리고, 압출 공정은 메인 램을 더욱 전진시키는 것에 의해, 압출재를 압출 스템에 의해 다이스에 압압시켜, 다이스로부터 소정의 제품을 압출 성형한다.

압출 프레스 장치에 의한 이와 같은 압출 성형에 있어서, 엔드 플래튼측에 배치된 다이스에 컨테이너 실린더 등으로 컨테이너를 가압하는 힘을 컨테이너 시일력이라 호칭한다. 컨테이너 시일력은 컨테이너 내에 수납된 압출재를 압출 스템에 의해 압압할 때에 "블루밍 현상"을 방지하기 위해서, 압출 공정 중, 컨테이너 실린더 등의 유압 실린더에 의해 컨테이너에 부여시키는 힘이다. "블루밍 현상"이란 다이스 단면과, 컨테이너 전단면의 사이로부터 압출재가 압출되는 현상을 말한다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 압출 공정 중에 다이스에 작용하는 컨테이너 시일력을 압출 개시시로부터 압출 완료시까지 일정하게 되도록 제어하는 등압 압출 제어 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 2013-035036 호 공보

특허문헌 1에 개시되는 등압 압출 제어 방법에 의하면, 압출 공정의 진행에 따른 컨테이너 시일력의 감소의 방지를 통하여, 압출 공정 후반에 발생하는 것이 많은 "블루밍 현상"을 방지할 수 있다.

그렇지만, 특허문헌 1의 등압 압출 제어 방법은 압출 개시시로부터 압출 공정의 도중까지, 즉 압출 공정의 전반에 있어서 컨테이너 홀더를 압출과는 반대방향으로 압압하여 다이스에 작용하는 컨테이너 시일력을 삭감시킨다. 이 컨테이너 시일력의 삭감을 통하여, 특허문헌 1의 등압 압출 제어 방법은 압출 공정 중에 다이스에 작용하는 컨테이너 시일력을 압출 개시시로부터 압출 종료시까지 일정하게 되도록 제어한다.

이상과 같이, 특허문헌 1은 압출 공정의 전반에 있어서, 압출과는 반대의 방향으로 다이스를 압압하므로, 예를 들면 타이로드로 연결된 엔드 플래튼 및 메인 실린더 하우징 사이에 작용하는 압출 작용력의 반력은 압출 개시시로부터 계속 감소한다. 압출 작용력의 반력이 계속 감소하면, 다이스를 거쳐서 압출 작용력의 반력을 받는 엔드 플래튼의 변형량이 감소하기 때문에, 그 변형량이 다이스의 변형량에도 영향을 미친다. 여기에서, 엔드 플래튼의 변형은 주로 만곡 변형에 의한 휨으로, 다이스의 변형은 길이방향의 압축이나 만곡에 의한 휨이다. 이들 휨은 압출된 제품의 정밀도에 악영향을 미친다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안한 것으로 "블루밍 현상"을 방지하면서, 엔드 플래튼, 다이스 등의 휨을 억제할 수 있는 압출 프레스 장치 및 압출 프레스 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 압출 프레스 장치는 압출재가 수납되는 컨테이너와, 압출재가 압출되는 다이스를 지지하는 엔드 플래튼을 갖는 압출부와, 압출부의 동작을 제어하는 제어부를 구비한다. 제어부에 의한 제어의 대상으로 하고, 다이스에 컨테이너를 가압하는 컨테이너 시일력을 포함한다.

본 발명에 있어서의 제어부는 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따라서 증가하는 감소 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력을 컨테이너에 대하여 압출 방향으로 부여하도록 제어한다.

본 발명에 있어서의 제어부는 바람직하게는, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출 개시시에 있어서의 컨테이너 시일력인 기준 컨테이너 시일력을 유지하도록 보완 압력의 부여를 제어한다.

본 발명에 있어서의 제어부는 바람직하게는, 압출 개시시에 산출한 기준 컨테이너 시일력을 기준 컨테이너 시일력으로 한다.

본 발명에 있어서의 제어부는 바람직하게는, 압출중에 있어서의 컨테이너 시일력과 기준 컨테이너 시일력의 차분으로 하여 감소 컨테이너 시일력을 산출한다.

본 발명에 있어서의 제어부는 바람직하게는, 압출 개시시의 최대 실압출 작용력의 20% 이상 30% 이하의 힘을 보완 압력으로서 컨테이너에 부여하도록 제어한다.

본 발명에 있어서의 압출부는 바람직하게는 컨테이너를 엔드 플래튼에 대해서 접근시키도록 전진시키거나, 또는, 엔드 플래튼으로부터 이격시키도록 후퇴시키는 컨테이너 실린더를 갖는다.

이 컨테이너 실린더는 바람직하게는, 제 1 오일실 및 제 2 오일실이 압출의 방향을 따르는 길이방향(X)으로 나열되어서 배치되며, 제 1 오일실 및 제 2 오일실의 각각이 길이방향(X)으로 2분할되는 분할 오일실을 갖는다.

본 발명에 있어서의 제어부는 바람직하게는 컨테이너를 컨테이너 실린더에 의해 전진시킬 때에, 컨테이너 실린더의 제 1 오일실 및 제 2 오일실의 일방 또는 쌍방에 작동유를 공급하는 등압 압출 제어용 유압 회로를 갖는다. 이 등압 압출 제어용 유압 회로는 압출재를 압출하기 위한 유압 회로와는 독립되어 있다.

본 발명은 압출재가 압출되는 다이스에 압출재를 수납하는 컨테이너를 가압하여 컨테이너 시일력을 부여하면서 압출재를 다이스로부터 압출하는 압출 프레스 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서의 압출 프레스 방법에 있어서, 기준 컨테이너 시일력과 압출중 컨테이너 시일력의 차분을 감소 컨테이너 시일력으로 한다. 여기에서, 기준 컨테이너 시일력은 압출재가 압출되는 다이스에 압출재를 수납하는 컨테이너를 가압하여 컨테이너 시일력을 부여하면서 압출재를 다이스로부터 압출하는 압출 프레스 방법 압출 개시시에 있어서의 컨테이너 시일력을 말한다. 또한, 압출중 컨테이너 시일력이란, 압출중의 컨테이너 시일력을 말한다.

본 발명에 있어서의 압출 프레스 방법에 있어서, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에 걸쳐서, 감소 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력을 컨테이너에 대하여 압출 방향으로 부여한다.

본 발명에 있어서의 압출 프레스 방법에 있어서, 바람직하게는 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출 개시시에 있어서의 기준 컨테이너 시일력을 유지하도록 보완 압력이 부여된다.

본 발명에 있어서의 압출 프레스 방법에 있어서, 바람직하게는 기준 컨테이너 시일력 및 압출중 컨테이너 시일력은 압출 개시시 이후에 검출된 정보에 근거하고 있다. 그리고, 감소 컨테이너 시일력 및 보완 압력은 검출된 기준 컨테이너 시일력 및 압출중 컨테이너 시일력에 근거하여, 압출중에 산출된다.

본 발명에 의하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따라서 증가하는 감소 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력이 컨테이너에 대하여 압출의 방향으로 부여된다. 이에 의해, 다이스를 거쳐서 엔드 플래튼에 전파되는 압출 작용력은 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 압출 작용력에 의해 엔드 플래튼 및 다이스에 발생하는 휨량은 압출 개시시 상태를 압출 완료시까지 유지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따라서 감소하는 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력을 컨테이너에 대하여 압출방향으로 부여하도록 제어된다. 이 보완 압력을 부여하는 것에 의해, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, "블루밍 현상"을 방지하는데 충분한 컨테이너 시일력을 확보할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치의 개략 평면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치의 메인 실린더 하우징의 개략 정면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치의 컨테이너 실린더의 개략 단면도이다.
도 4의 (a)는 도 1의 부분 확대도로서, 압출 프레스 장치의 요소에 발생하는 힘을 도시하는 도면이며, 도 4의 (b)는 압출 작용력(F)과 컨테이너 시일력(f)의 압출 공정 중의 변동을 나타내는 그래프이며, 도 4의 (c)는 제 1 실시형태에 따른 등압 압출 제어를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치에 의해 등압 압출 제어 방법을 실행하기 위한 개략 유압 회로도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 따른 각종 파라미터의 산출 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 7의 (a)는 기준 컨테이너 시일력을 설정할 때까지의 순서를 나타내는 흐름도이며, 도 7의 (b)는 감소 컨테이너 시일력을 산출할 때까지의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제 2 실시형태에 따른 압출 프레스 장치에 의해 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법을 실행하기 위한 개략 유압 회로도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 압출 프레스 장치 및 압출 프레스 방법에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는 각 청구항에 따른 발명을 한정하는 것이 아니며, 또한, 실시형태 내에서 설명하고 있는 특징의 조합의 전체가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.

[제 1 실시형태]

우선, 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)의 주요 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

[압출 프레스 장치(1)에 있어서의 압출부(3)]

제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)는 압출부(3)로서, 엔드 플래튼(10)과, 메인 실린더 하우징(12)과, 메인 실린더(12A)를 포함한다.

엔드 플래튼(10)은 메인 실린더 하우징(12)과 대향하는 측의 면에 있으며, 다이스(16)를 지지하고 있다. 메인 실린더 하우징(12)은 엔드 플래튼(10)과 대향하도록 배치되며, 엔드 플래튼(10)과 복수의 타이로드(14)에 의해 연결된다. 메인 실린더(12A)는 메인 실린더 하우징(12)의 대략 중앙에 배치된다.

또한, 압출 프레스 장치(1)는 압출부(3)로서, 메인 크로스헤드(22)와, 메인 램(12B)을 포함한다.

메인 크로스헤드(22)는 엔드 플래튼(10)과 메인 실린더 하우징(12)의 사이에 배치되며, 전단면에 돌출되도록 압출 스템(24)이 배치된다. 메인 램(12B)은 메인 크로스헤드(22)의 후단면에 일단측이 고정되며, 타단측이 메인 실린더(12A)에 수납되고, 메인 크로스헤드(22)를 엔드 플래튼(10)에 접근시키도록 전진시킨다.

또한, 압출 프레스 장치(1)는 압출부(3)로서, 복수의 사이드 실린더(26), 컨테이너(18), 복수의 컨테이너 실린더(28)를 포함한다.

사이드 실린더(26)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 메인 실린더(12A)의 주위에 배치되며, 메인 크로스헤드(22)를 엔드 플래튼(10)에 접근시키도록 전진시키거나, 또는, 엔드 플래튼(10)으로부터 이격시키도록 후퇴시킨다.

컨테이너(18)는 엔드 플래튼(10)과 메인 크로스헤드(22) 사이에 배치되며, 압출재(EM)를 수납한다.

컨테이너 실린더(28)는 컨테이너 홀더(19)에 고정된 컨테이너(18)를 엔드 플래튼(10)에 대하여 접근시키도록 전진시키거나, 또는, 엔드 플래튼(10)으로부터 이격시키도록 후퇴시킨다.

또한, 압출 프레스 장치(1)에 있어서, 엔드 플래튼(10)이 배치되는 측을 전으로, 메인 실린더 하우징(12)이 배치되는 측을 후라 정의한다. 도 1, 도 3 및 도 5의 (a), 도 8에 전을 (F)로 표기하고 후를 (B)로 표기하고 있다. 또한, 전 및 후는 상대적인 의미를 포함하고 있으며, 예를 들면 컨테이너 홀더(19)에 대하여 상기 메인 크로스헤드(22)는 후방에 배치되어 있다고 할 수 있다.

또한, 압출 프레스 장치(1)에 있어서, 길이방향(X)은 도 1, 도 3 및 도 8에 나타내는 화살표로 정의되는 것으로 한다. 또한 압출의 방향은 길이방향(X)을 나타내는 양 화살표 중에서 좌향의 화살표가 나타내는 방향으로 정의된다.

[컨테이너 실린더(28)]

컨테이너 실린더(28)는 압출 프레스 장치(1)에 있어서 특징적인 요소를 구비하고 있다. 즉, 컨테이너 실린더(28)는 메인 실린더 하우징(12)에 배치되어 있으며, 압출 공정 중에 엔드 플래튼(10)에 배치되는 다이스(16)에, 컨테이너(18)를 메인 실린더 하우징(12)의 측으로부터 전진시켜 압압한다.

또한, 컨테이너 실린더(28)는 이른바 텐덤 구조를 이루고 있다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 컨테이너 실린더(28)는 실린더 로드(28A)의 길이방향(X)으로 복수의 오일실을 구비한다. 이 오일실과 연통하는 실린더 로드(28A)에 오일실 마다 오일실 내에서 길이방향(X)으로 미끄럼 운동 가능한 피스톤이 형성되는 동시에, 오일실 내에, 피스톤에 의해 길이방향(X)으로 2분할되는 분할 오일실이 형성되는 특징을 갖고 있다. 이하, 컨테이너 실린더(28)의 보다 구체적인 구성에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3의 (a)는 컨테이너 실린더(28)의 실린더 로드(28A)를 후퇴한계 위치까지 후퇴시킨 상태를 도시하며, 도 3의 (b)는 컨테이너 실린더(28)의 실린더 로드(28A)가 중간 위치에 있는 상태를 도시하고 있다.

컨테이너 실린더(28)는 컨테이너(18)의 측(전방(F))으로부터, 2개의 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)이 길이방향(X)으로 나열되어서 배치되어 있다. 제 1 오일실(51)과 제 2 오일실(61)은 연결부(71)에 의해 구획되어 있다. 제 1 오일실(51)과 제 2 오일실(61)의 각각과 연통하는 실린더 로드(28A)는 전방(F)의 제 1 오일실(51)과 연통하는 제 1 로드(52)와, 후방(B)의 제 2 오일실(61)과 연통하는 제 2 로드(62)가 끼워넣기 구조 등에 의해 제 1 오일실(51)의 측에서 연결되도록 구성되어 있다. 전방(F)의 제 1 오일실(51)은 제 1 로드(52)가 관통하는 제 1 실린더 바디(53)에 형성되며, 후방(B)의 제 2 오일실(61)은 제 2 실린더 바디(63)에 형성된다. 그리고, 제 1 실린더 바디(53)의 후방(B)의 개구부와 제 2 실린더 바디(63)의 전방(F)의 개구부가 대향하도록 연결부(71)에 고정된다. 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)은 제 2 오일실(61)을 연통하는 제 2 로드(62)가 연결부(71)를 관통하는 것에 의해, 각각이 독립된 오일실로서 형성된다.

한편, 제 1 로드(52) 및 제 2 로드(62)의 제 1 오일실(51)의 측에 있어서의 연결 부분에는 제 1 오일실(51)을 길이방향(X)으로 2분할시키는 제 1 피스톤(54)이 마련된다. 또한, 제 2 오일실(61)을 길이방향(X)으로 2분할시키는 제 2 피스톤(64)이 제 2 로드(62)의 후단에 마련된다. 제 1 피스톤(54) 및 제 2 피스톤(64)은 해당하는 부분에 끼워넣기 구조 등에 의해 장착된다.

제 1 실린더 바디(53)의 전방(F)에는 제 1 로드(52)용의 시일 부재 등을 고정하는 시일 고정 부재(55)가 장착된다. 또한, 제 2 실린더 바디(63)의 후방(B)의 개구에는 개구의 폐색 및 시일 부재의 고정을 겸용하는 폐색 부재(65)가 장착되어 있다.

상기의 구성을 갖는 컨테이너 실린더(28)에 있어서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제 1 오일실(51)을 분할 오일실(56A)과 분할 오일실(56B)로 구분하고, 제 2 오일실(61)을 분할 오일실(66A)과 분할 오일실(66B)로 구분하여 호칭한다.

분할 오일실(56A)은 제 1 피스톤(54)에서 길이방향(X)으로 2분할된 제 1 오일실(51)의 전방, 즉 제 1 피스톤(54)보다 전방(F)을 점유한다. 분할 오일실(56B)은 제 1 오일실(51)의 후방, 즉 제 1 피스톤(54)과 연결부(71) 사이를 점유한다. 또한, 분할 오일실(66A)은 제 2 피스톤(64)에 의해 길이방향(X)으로 2분할된 제 2 오일실(61)의 전방, 즉 연결부(71)와 제 2 피스톤(64) 사이를 점유한다. 분할 오일실(66B)은 제 2 오일실(61)의 후방, 즉 제 2 피스톤(64)과 폐색 부재(65) 사이를 점유한다.

제 1 피스톤(54) 및 제 2 피스톤(64)에 의해 길이방향(X)으로 2분할된 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)의 각각에 유압 배관(P1, P2, P3 및 P4)이 접속된다.

컨테이너(18)를 전진·압압시키는 경우는, 분할 오일실(56B) 및 분할 오일실(66B) 중 적어도 하나에, 유압 배관(P2) 및 유압 배관(P4) 중 적어도 하나를 거쳐서 작동유가 공급된다. 큰 출력을 얻고 싶을 때에는, 유압 배관(P2) 및 유압 배관(P4)의 쌍방에 작동유가 공급된다. 또한, 컨테이너(18)를 후퇴시키는 경우는 분할 오일실(56A) 및 분할 오일실(66A) 중 적어도 하나에 유압 배관(P1) 및 유압 배관(P3) 중 적어도 하나를 거쳐서 작동유가 공급된다. 마찬가지로, 큰 출력을 얻고 싶을 때에는 유압 배관(P1) 및 유압 배관(P3)의 쌍방에 작동유가 공급된다.

또한, 도 3의 (a) 및 (b)는 컨테이너 실린더(28)의 구체적 구조의 일 예이며, 본 발명에 있어서의 컨테이너 실린더(28)의 구조는 도 3에 도시하는 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명은 도 5에 도시하는 바와 같이, 1개의 오일실을 1개의 피스톤으로 분할시키는 싱글 실린더 형태를 채용할 수 있다. 또한, 도면을 간단하게 하기 위해, 도 3에 있어서, 시일 부재, 끼워넣기 구조, 고정 부재(볼트 등)의 도시는 생략하고 있다.

[컨테이너 시일력]

다음에, 도 4를 참조하여, 컨테이너 시일력에 대해서 설명한다.

다이스(16)에 컨테이너(18)를 압압시키는 컨테이너 시일력(f)은 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 다이스(16)와 컨테이너(18)의 접촉면에 발생한다.

압출 공정 중, 컨테이너(18) 내에 수납된 압출재(EM)를 압출 스템(24)에 의해 다이스(16)에 압압시키면, 압출재(EM)에 부여되는 압출 작용력(F)에 의해 압출재(EM)가 컨테이너(18) 내에서 원주방향으로 소성 변형된다. 압출재(EM)의 외주면이, 압출재(EM)를 수납하는 컨테이너(18)의 내주면에 면접촉하므로 압출 공정 중, 압출재(EM)의 외주면과 컨테이너(18)의 내주면 사이에 마찰력(Fb)이 발생한다. 그 때문에, 압출 스템(24)에 의해 압출재(EM)에 부여해야 하는 엔드 플래튼(10)에 접근하는 전진쪽의 압출 작용력(F)은 압출재(EM)를 거쳐서 다이스(16)에 작용하는 소요 압출력(Fa)와 마찰력(Fb)의 합, 즉, F=Fa＋Fb로 나타낸다.

소요 압출력(Fa)은 마찰력(Fb)이 없는 상태에서의 압출재(EM)를 다이스(16)로부터 압출 성형할 때의 다이스(16)의 압출 저항력이다. 소요 압출력(Fa)은 압출 공정 중에 압출재(EM)의 온도가 변동하지 않는 것이라고 하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지 대략 균일하다.

한편, 마찰력(Fb)은 압출 개시시가 가장 크며, 이것을 최대 마찰력(Fbmax)으로 한다. 이것은, 압출 개시시에 있어서, 압출재(EM)와 컨테이너(18)의 접촉 면적이 제일 크기 때문이다. 이 접촉 면적은 컨테이너(18)의 내부에 존재하는 압출재(EM)의 길이방향(X)의 치수, 즉 압출재 길이(L)와 비례 관계에 있다.

압출 공정의 진행에 따라서 압출재 길이(L)가 감소하는 것에 비례하여 마찰력(Fb)은 계속 감소한다. 그리고, 압출 완료시, 압출재 길이(L)가 최소 압출재 길이(Lmin)가 되면, 마찰력(Fb)은 최소 마찰력(Fbmin)에 도달한다.

그 때문에, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 압출 개시시의 압출 작용력(F)(Fa＋Fbmax)은 압출 완료시에는 Fa＋Fbmin까지 감소한다. 도 4의 (b)의 횡축은 압출재(EM)의 압출재 길이(L)에서 원점이 최대 압출재 길이(Lmax)이다. 이 원점은 압출 개시시를 나타내며, 이 때의 압출재 길이(L)가 최대 압출재 길이(Lmax)이다. 동일하게 세로축은 압출 작용력(F)을 나타낸다.

그리고, 이 압출재(EM) 및 컨테이너(18) 사이의 마찰력(Fb)의 반력(Fb')은 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 컨테이너(18)에 대하여, 컨테이너(18)를 다이스(16)에 압압시키는 방향, 즉, 컨테이너 시일력(f)과 동일한 방향으로 작용한다. 이 반력(Fb')은 일반적으로 최대 실압출 작용력(F)의 30% 전후이며, 적어도, 압출 개시시의 최대 마찰력(Fbmax)의 최대 반력(Fb'max)은 "블루밍 현상"을 방지하는 컨테이너 시일력(f)으로서 충분한 힘이다. 따라서, 보완 압력(Pa)으로서 최대 실압출 작용력의 30% 이하의 힘, 바람직하게는 20% 이상의 힘을 컨테이너(18)에 부여할 수 있으면, "블루밍 현상"을 방지할 수 있다.

[압출 프레스 장치(1)의 제어부(5)]

다음에, 압출 프레스 장치(1)를 작동시키기 위한 유압 회로에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다.

압출 프레스 장치(1)는 압력 검출 수단(81)과, 등압 압출 제어용 작동유 공급원(82)과, 등압 압출 제어용 압력 제어 수단(83)을 포함하는 등압 압출 제어용 유압 회로(84)를 포함하는 유압 회로를 구비한다. 압출 프레스 장치(1)는 압력 검출 수단(81), 등압 압출 제어용 작동유 공급원(82) 및 등압 압출 제어용 압력 제어 수단(83)을 포함하는 등압 압출 제어용 유압 회로(84)의 동작을 제어하는 컨트롤러(85)를 구비하고 있다.

압력 검출 수단(81), 등압 압출 제어용 작동유 공급원(82), 등압 압출 제어용 압력 제어 수단(83)을 포함하는 등압 압출 제어용 유압 회로(84) 및 컨트롤러(85)는 본 발명에 있어서의 제어부(5)를 구성한다.

등압 압출 제어용 작동유 공급원(82), 등압 압출 제어용 압력 제어 수단(83) 및 등압 압출 제어용 유압 회로(84)는 이하에서는, 작동유 공급원(82), 압력 제어 수단(83) 및 제어용 유압 회로(84)라 줄여서 기재한다.

압력 검출 수단(81)은 메인 크로스헤드(22)를 전진시킬 때의 메인 실린더(12A) 내의 작동유의 압력을 검출한다. 또한, 압력 검출 수단(81)은 메인 실린더(12A)에 공급되는 작동유의 압력을 검출한다. 압력 검출 수단(81)은 압력 픽업 등의 압력 센서로 구성된다.

작동유 공급원(82)은 컨테이너(18)를 전진시킬 때에, 컨테이너 실린더(28)의 제 1 오일실(51)의 분할 오일실(56B) 및 제 2 오일실(61)의 분할 오일실(66B)의 일방 또는 쌍방에 작동유를 공급한다. 작동유 공급원(82)은 컨테이너(18)를 후퇴시킬 때에는, 컨테이너 실린더(28)의 제 1 오일실(51)의 분할 오일실(56A) 및 제 2 오일실(61)의 분할 오일실(66A)의 일방 또는 쌍방에 작동유를 공급한다.

도 5에 도시된 싱글 실린더에 근거하는 컨테이너 실린더(28)의 경우, 오일실(56A) 및 오일실(56B)에 작동유를 공급하면 차압 회로를 구성하므로 로드의 전진 속도를 빠르게 할 수 있다.

상기의 유압 회로의 구성은 컨테이너(18)를 전진·후퇴시키기 위한 메인의 작동유 공급원으로부터의 유압 회로와는 독립된 전용의 유압 회로이다. 단, 작동유 공급원(82)은 압출 공정 중의 등압 압출 제어에만 사용하는 것이 아니며, 압출 공정 이외에 있어서는 메인의 작동유 공급원과 함께 구동할 수 있다. 단, 도 3에 있어서는 유압 회로를 간단하게 하기 위해서, 메인의 작동유 공급원 및 이 공급원으로부터의 유압 회로의 도시는 생략하고 있다. 메인의 작동유 공급원은 예를 들면 1개 이상의 유압 펌프로 구성된다. 또한, 도 5의 개략 유압 회로도에 있어서, 작동유 공급원(82)의 유압 펌프에 가변 토출량 유압 펌프의 기호를 도시하고 있지만, 구동 모터의 회전수 제어로 토출량이 제어되는 유압 펌프라도 좋다.

압출 공정에 있어서, 압출 스템(24)을 전진시켜, 컨테이너(18)에 수납된 압출재(EM)를 다이스(16)로부터 압출할 때, 메인 실린더(12A) 및 사이드 실린더(26)에는 도시하지 않은 메인의 작동유 공급원으로부터 작동유가 공급된다. 이 작동유는 소망하는 압출 작용력(F) 및 소망하는 압출 속도로 압출 스템(24) 및 메인 크로스헤드(22)를 전진시키기 위해서 필요한 압력 및 토출량으로 공급된다.

또한, 도 5는 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)에 의해 등압 압출 제어 방법을 실행하기 위한 개략 유압 회로도이기 때문에, 설명에 필요하다고 생각되는 주요한 밸브나 압력 제어 기기에 대해서만 부호를 부여하여 설명했다. 따라서, 실제의 유압 회로에 필요한 모든 유압 기기는 기재하고 있지 않으며, 또한, 기재한 밸브이며 부호를 부여하고 있지 않은 밸브에 대해서는, 도 5 중에 "개", "폐"를 도시하는 것에 그쳤다.

압출 개시시에는 이미, 컨테이너 실린더(28)에 의해 컨테이너(18)를 전진시켜, 다이스(16)에 컨테이너(18)를 압압시키는 컨테이너 시일 공정이 완료되어 있다. 그 때문에, 컨테이너 실린더(28)의 분할 오일실(56A)과 분할 오일실(56B)에는 작동유가 초기 컨테이너 시일력에 준한 압력으로 채워져, 제어용 유압 회로(84)로 컨테이너 시일력(f)을 제어 가능한 상태에 있다.

이 상태에 있는 본 실시형태의 유압 회로는 작동유 공급원(82) 및 압력 제어 수단(83)을 포함하는 제어용 유압 회로(84)를 구비하는 것에 의해, 압출 작용력(F)의 변동을 억제한 등압 압출 제어 방법이 가능하다.

이하, 도 6 및 도 7도 참조하여, 이 제어 순서를 설명한다. 이하 설명하는 순서는 등압 제어에 있어서의 보완 압력(Pa)의 산출 순서와, 산출된 보완 압력(Pa)을 부여하여 컨테이너 실린더(28)의 동작을 제어하는 등압 압출 제어 순서로 구분된다.

[등압 제어에 있어서의 보완 압력(Pa)의 산출]

여기에서 설명하는 제어 순서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 기준 컨테이너 시일력 설정 공정(도 6의 S101)과, 감소 컨테이너 시일력 산출 공정(도 6의 S103)과, 보완 압력 산출 공정(도 6의 S105)을 구비하고 있다. 이 제어 순서는 압출 공정 중에 블루밍 현상을 방지하기 위해서 부여되는 보완 압력(Pa)을 산출하는 순서이다. 이 순서는 컨트롤러(85)가 실행한다.

[기준 컨테이너 시일력 설정 공정]

도 7의 (a)도 참조하여 기준 컨테이너 시일력 설정 공정(도 6의 S101)의 구체적인 순서의 예를 설명한다.

우선, 압출 공정의 개시시에 압력 검출 수단(81)은 작동유의 개시시 압력(Ps)을 검출한다(S201).

컨트롤러(85)는 압력 검출 수단(81)에서 검출된 개시시 압력(Ps)을 취득하고, 개시시 압력에 근거하는 개시시 실압출 작용력(Fs)을 산출한다(S203). 또한, 컨트롤러(85)는 개시시 실압출 작용력(Fs)에 의해, 컨테이너(18)를 거쳐서 다이스(16)에 작용하는 힘, 즉, 압출 작용력(F)에 의한 압출재(EM)와 컨테이너(18) 사이의 최대 마찰력(Fbmax)(=최대 반력(Fb'max))도 산출한다(S205). 컨트롤러(85)는 이 최대 반력(Fb'max)을 기준 컨테이너 시일력(fs)으로서 설정한다(S207).

[감소 컨테이너 시일력 산출 공정]

다음에, 도 7의 (b)를 참조하여 감소 컨테이너 시일력 산출 공정(도 6의 S103)을 설명한다.

압력 검출 수단(81)은 압출 공정이 진행되는 동안의 작동유의 압력인 압출중 압력(Pex)을 검출하고, 컨트롤러(85)는 검출된 압출중 압력(Pex)을 취득한다(S301). 컨트롤러(85)는 취득한 압출중 압력(Pex)에 근거하는 압출중 실압출 작용력(Fex)과, 압출중 실압출 작용력(Fex)에 의한 압출중의 마찰력(Fb)(=반력(Fb'))을 산출한다(S303, S305).

또한, 컨트롤러(85)는 산출한 반력(Fb')을 압출중 컨테이너 시일력(fex)으로서 설정하고(S307), 이 압출중 컨테이너 시일력(fex)과 기준 컨테이너 시일력(fs)의 차분인 감소 컨테이너 시일력(fd)을 산출한다(S309).

감소 컨테이너 시일력(fd)에 대하여, 도 4의 (c)로 되돌아와 설명한다.

압출재 길이(L)가 L1의 시점에 있어서의 반력(Fb')을 압출중 컨테이너 시일력(fex)(fex=Fb')으로 한다. 컨트롤러(85)는 압출중 컨테이너 시일력(fex)과 기준 컨테이너 시일력(fs)의 차분인 감소 컨테이너 시일력(fd)(fd=fs-fex)을 산출한다. 이 감소 컨테이너 시일력(fd)은 압출 공정 중에 감소하는 마찰력(Fb) 또는 반력(Fb')의 감소량(Fbmax-Fb 또는 Fb'max-Fb')과 대략 동일하며, 압출의 진행에 따라서 증가한다.

[보완 압력 산출 공정]

다음에, 컨트롤러(85)는 감소 컨테이너 시일력 산출 공정에 의해 산출된 감소 컨테이너 시일력(fd)과 대략 동일하며 압출의 방향의 힘을 컨테이너 시일력의 보완 압력(Pa)으로서 산출한다(도 6의 S105). 보완 압력(Pa)은 컨테이너 실린더(28)로의 작동유의 공급 압력이며, 컨테이너 실린더(28)를 거쳐서 압출의 방향으로 컨테이너(18)에 부여된다.

보완 압력(Pa)은 이상적이게는 감소 컨테이너 시일력(fd)과 절대값이 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 보완 압력(Pa)이 부여된 컨테이너 시일력(f)은 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 압출 개시시로부터 압출 완료시에 도달할 때까지, 압출재(EM)의 압출재 길이(L)가 어떠한 길이의 타이밍에 있어서도 기준 컨테이너 시일력(fs)과 일치한다. 즉, 보완 압력(Pa)이 부여되는 압출 프레스 장치(1)는 압출 개시시로부터 압출 완료시에 도달할 때까지, 압출 개시시에 압출방향으로 컨테이너(18)에 부여되는 기준 컨테이너 시일력(fs)을 유지할 수 있다. 이렇게 하여 압출 프레스 장치(1)에 의한 압출 프레스 방법은 압출 공정 중에 있어서 등압으로 압출 프레스가 실현된다. 또한, 컨테이너 시일력(f)이 기준 컨테이너 시일력(fs)과 일치한다고 설명했지만, 이것은 어디까지나 이상적인 상황이며, 현실적인 장치에서는 컨테이너 시일력(f)과 기준 컨테이너 시일력(fs)에는 차이가 생길 수 있다.

[등압 압출 제어 순서]

컨트롤러(85)는 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 보완 압력(Pa)을 계속해서 산출한다. 컨트롤러(85)는 제어용 유압 회로(84)에 있어서, 리얼 타임으로 산출되는 보완 압력(Pa)으로 작동유 공급원(82)으로부터 컨테이너 실린더(28)의 각 오일실(분할 오일실(56B) 및 분할 오일실(66B))에 작동유가 공급되도록 압력 제어 수단(83)을 제어한다.

작동유 공급원(82)은 가변 토출량 유압 펌프라도 좋지만, 토출량을 구동 모터의 회전수로 제어하는 유압 펌프인 것이 바람직하다. 또한, 압력 제어 수단(83)은 리얼 타임으로 유압 회로의 작동 유압력의 제어가 가능한 압력 제어 기기, 예를 들면, 비례 전자식 릴리프 밸브 등이 채용되는 것이 바람직하다.

제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)에 있어서, 상기의 등압 압출 제어 방법을 실시하는 것에 의해, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 압출 공정의 개시로부터 완료시까지의 사이에, 컨테이너 시일력(f)을 기준 컨테이너 시일력(fs)(=Fb'max)으로 유지시킬 수 있다. 또한, 도 4의 (c)에 있어서, 압출 공정의 개시는 Lmax로 특정되며, 압출 공정의 완료는 Lmin으로 특정된다. 그동안, 압출 작용력(F)의 감소에 의해 반력(Fb')(압출중 컨테이너 시일력(fex))도 감소한다. 그러나, 반력(Fb')의 감소, 즉 감소 컨테이너 시일력(fd)의 증가에 알맞는 보완 압력(Pa)의 작동유가 컨테이너 실린더(28)에 공급되므로, 반력(Fb')의 감소를 보충하도록 보정할 수 있다. 이 보정은 도 5의 (c)에 도시하는 해칭을 주는 보정 영역(A)으로 나타나 있다. 보정의 결과, 압출 프레스 장치(1)는 압출 공정 중에 컨테이너 시일력(f)을 대략 일정(기준 컨테이너 시일력(fs)(=Fb'max)으로 유지시킬 수 있다.

또한, 상기의 등압 압출 제어 방법에 있어서는 도 4의 (c)의 보정 영역(A)을 메인 실린더 하우징(12)에 배치되는 컨테이너 실린더(28)에 의해, 메인 실린더 하우징(12)의 측으로부터 컨테이너(18)를 다이스(16)로 압압시켜 증가 보정시키는 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 이 감소 컨테이너 시일력(fd)의 증가량은 압출 공정 중에 감소하는 마찰력(Fb)의 감소량(Fbmax-Fb)과 대략 동일하다. 증가 보정시의 컨테이너 실린더(28)에 작용하는 반력은 엔드 플래튼(10)과 메인 실린더 하우징(12) 사이에 작용한다.

즉, 압출 공정 중에 감소하는 압출 작용력(F)의 감소분과, 동일한 방향으로 작용하는 대략 동일한 힘이 상기의 등압 압출 제어 방법에 있어서 증가 보정된다. 그 때문에, 압출 공정 중에 엔드 플래튼(10)과 메인 실린더 하우징(12) 사이에 작용하는 힘(압출 작용력(F)의 반력)도 대략 일정하게 유지되게 된다. 환언하면, 도 4의 (c)에 도시하는 보정 영역(A)을 증가 보정시키는 것에 의해, 압출 작용력(F)의 압출 공정 중의 변동을 도시하는 도 4의 (b)에 있어서, 압출 작용력(F)(Fa＋Fbmax)은 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 압출 개시로부터 압출 공정 완료까지 유지되게 된다. 압출 작용력(F)은 다이스(16)를 거쳐서 엔드 플래튼(10)에 전파된다.

[제 1 실시형태의 효과]

다음에, 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)가 발휘하는 효과를 설명한다. 이 효과는 블루밍 현상 방지에 관한 효과와, 압출 성형품의 치수·형상 정밀도의 향상에 관한 효과를 포함하고 있다. 또한, 컨테이너 실린더(28)를 채용하는 것에 의해, 실린더 직경의 대경화를 억제하면서 큰 출력의 발생이 가능한 효과를 포함하고 있다.

[치수·형상 정밀도의 향상에 관한 효과]

제 1 실시형태에 의하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따른 감소 컨테이너 시일력(fd)에 대응하는 보완 압력(Pa)을 컨테이너(18)에 대하여 압출의 방향으로 부여하도록 제어된다. 이에 의해, 다이스(16)를 거쳐서 엔드 플래튼(10)에 전파되는 압출 작용력(F)은 압출 개시시로부터 압출 완료시까지 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 압출 작용력(F)에 의해 엔드 플래튼(10) 및 다이스(16)에 발생하는 휨량은 압출 개시시 상태가 압출 완료시까지 유지된다. 또한, 엔드 플래튼(10)에 발생하는 휨은 주로 만곡 변형에 의한 휨이며, 다이스(16)에 의한 휨은 길이방향(X)의 압축이나 만곡 변형에 의한 휨이다.

[블루밍 현상 방지에 관한 효과]

제 1 실시형태에 의하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따른 감소 컨테이너 시일력(fd)을 보충하는 보완 압력(Pa)을 컨테이너(18)에 대하여 압출의 방향으로 부여하도록 제어된다. 이 보완 압력(Pa)을 부여하는 것에 의해, 제 1 실시형태에 의하면, 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, "블루밍 현상"을 방지하는데 충분한 컨테이너 시일력(f)을 확보할 수 있다.

[에너지 효율]

또한, 제 1 실시형태에 의하면 감소 컨테이너 시일력(fd)을 압출방향으로의 압압에 의해 보완하기 때문에, 압출 작용력(F)을 감소시키는 일이 없다. 따라서 제 1 실시형태에 의하면, 압출과는 역방향으로 압압하는 특허문헌 1에 비해 에너지 효율이 향상된다.

[실린더 직경의 대경화를 억제하여 대출력 가능]

제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)는 컨테이너 실린더(28)가 길이방향(X)을 따라서 복수, 구체적으로는 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)의 2개의 오일실을 구비한다. 그리고, 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)과 연통하는 제 1 로드(52) 및 제 2 로드(62)에, 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)의 각각에 길이방향(X)으로 미끄럼 운동 가능한 제 1 피스톤(54) 및 제 2 피스톤부(64)가 형성된다. 그 결과, 제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61)의 각각에 제 1 피스톤(54) 및 제 2 피스톤(64)에 의해 길이방향(X)으로 2분할되는 분할 오일실(56A, 56B, 66A, 66B)이 형성된다. 그 때문에, 실린더 직경의 대경화를 억제하면서, 큰 출력의 발생이 가능한 컨테이너 실린더를 메인 실린더 하우징에 배치시켜, 큰 컨테이너 시일력이나 컨테이너 스플리트력을 얻을 수 있다. 그 결과, 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)에 있어서, 큰 컨테이너 시일력이나 컨테이너 스플리트력을 얻을 수 있다. 또한, 상기 복수의 오일실의 하나에 작동유를 공급시키는 것에 의해, 공급 작동 유량을 증가시키는 일이 없이, 컨테이너 실린더를 구동시킬 수 있다.

[제 2 실시형태]

다음에, 제 2 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(2)와, 압출 프레스 장치(2)의 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법에 대하여, 도 8을 참조하면서 설명한다.

제 2 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(2) 자체는 메인 실린더 하우징(12)에 배치되는 컨테이너 실린더(28)의 구성을 포함하며, 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)의 구성과 기본적인 구성은 동일하다. 따라서, 도 1 및 도 5와 동일한, 혹은 기능적으로 변하지 않는 구성에 대해서는 양 도면과 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

제 2 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(2)와, 제 1 실시형태에 따른 압출 프레스 장치(1)의 주요 차이점은 유압 회로에 있다. 구체적으로는, 컨테이너 실린더(28)의 각 오일실(제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61))로부터 배출되는 배출 작동유를 사이드 실린더(26)에 공급하는 연통 상태와 공급하지 않는 폐쇄 상태를 임의로 선택 가능한 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)를 구비하는 점이다.

이 배출 작동유는 컨테이너 실린더(28)에 의한 컨테이너(18)(컨테이너 홀더(19))의 후퇴시에 배출된다. 또한, 이 배출 작동유는 사이드 실린더(26)에 의한 메인 크로스헤드(22)의 후퇴를 위해서 이용된다.

압출 프레스 장치(2)에 있어서는 압출 공정 완료 후, 다음의 압출 공정을 위해, 컨테이너(18)나 압출 스템(24) 및 메인 크로스헤드(22)를 후퇴시킬 때의 소요 시간을 컨테이너 실린더(28)의 특징을 활용하여 단축시키는 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법이 가능하다. 이하, 이 후퇴 제어의 순서를 순서대로 설명한다.

압출 공정 완료 후, 컨테이너(18) 및 메인 크로스헤드(22)(압출 스템(24))를 후퇴시켜, 디스카드로서의 압출재(EM)를 다이스(16)의 단면에 노출시킨다.

다음에, 다이스(16)와 컨테이너(18) 사이에 상방으로부터, 도시를 생략하는 디스카드를 절단하기 위한 시어(Shear) 장치 등을 강하시켜, 다이스(16)의 단면에 노출시킨 디스카드를 절단하여 제거한다.

이어서, 메인 크로스헤드(22)를 후퇴한계 위치까지 후퇴(메인 크로스헤드 후퇴 공정)시키고, 컨테이너(18)로의 새로운 압출재(EM)의 수납 준비를 실행한다.

보다 구체적으로는, 우선, 메인의 작동유 공급원인 메인 펌프(282)(통상은 복수대)로부터, 사이드 실린더(26)에 작동유를 공급하는 유압 회로를 밸브(201C)를 폐쇄하여 폐쇄시킨다. 이에 의해, 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)의 폐쇄 상태를 밸브(201B)를 개방하여 연통 상태로 한다(컨테이너 후퇴 준비 공정).

다음에, 컨테이너(18)와 압출 스템(24) 사이에 새로운 압출재(EM)를 공급하는 공간 길이를 확보한다. 그 때문에, 밸브(201A)를 개방하여, 메인 펌프(282)로부터 컨테이너 실린더(28)의 분할 오일실(56A)(제 1 오일실(51)) 및 분할 오일실(66A)(제 2 오일실(61))에 작동유를 공급하고, 컨테이너(18)를 후퇴한계 위치까지 후퇴시킨다(컨테이너 후퇴 공정). 또한, 컨테이너(18)의 후퇴 속도를 빠르게 하기 위해서 이하의 순서를 채용할 수 있다. 즉, 메인 펌프(282)로부터 컨테이너 실린더(28)의 분할 오일실(56A) 및 분할 오일실(66A) 중 어느 하나의 분할 오일실에만 작동유를 공급하고, 다른쪽의 분할 오일실에는 도시하지 않은 탱크 라인을 개방시켜, 작동유 탱크로부터 작동유를 흡인시킬 수 있다.

이 때, 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)를 연통 상태로 하고 있기 때문에, 컨테이너 실린더(28)의 2개의 오일실로부터 배출된 작동유는 그 전량이 밸브(201B)를 경유하여, 사이드 실린더(26)의 로드측의 오일실에 공급된다. 이렇게 하여, 메인 크로스헤드(22)가 후퇴한다.

여기에서, 종래의 압출 프레스 장치에 있어서도, 컨테이너(18)의 후퇴시에 컨테이너 실린더(28)로부터 배출된 배출 작동유의 전량을 사이드 실린더(26)에 공급시켜, 메인 크로스헤드(22)를 후퇴시키는 경우가 있다. 그렇지만, 컨테이너(18)가 후퇴한계 위치에 도달하기까지, 컨테이너 실린더(28)로부터 배출되는 배출 작동유의 용적은 메인 크로스헤드(22)를 그 후퇴한계 위치에 도달시키는데 필요한 공급 작동유의 용적보다 적은 것이 일반적이었다. 이 경우, 컨테이너(18)의 후퇴한계 위치로의 도달 후, 유압 회로를 전환하여, 메인의 작동유 공급원으로부터의 작동유를 사이드 실린더(26)에 공급시키고, 후퇴한계 위치에 미도달의 메인 크로스헤드(22)를 다시 후퇴한계 위치까지 후퇴시킬 필요가 있다. 그렇게 하면, 메인 크로스헤드(22)를 후퇴한계 위치까지 후퇴시키는데(메인 크로스헤드 후퇴 공정) 필요한 소요 시간을 단축하는 것은 곤란하다.

압출 프레스 장치(2)의 컨테이너 실린더(28)는 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 실린더 직경의 대경화를 억제하면서 큰 출력의 발생이 가능하다. 따라서, 이 컨테이너 실린더(28)로부터 배출되는 배출 작동유의 용적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 컨테이너(18)가 후퇴한계 위치에 도달하기까지, 메인 크로스헤드(22)를 그 후퇴한계 위치보다 가까운 위치까지 후퇴시키는 것에 의해, 메인 크로스헤드 후퇴 공정의 소요 시간을 단축할 수 있다.

또한, 이 컨테이너 실린더(28)는 자체로부터 배출되는 배출 작동유의 용적을 사이드 실린더(26)에 의해, 메인 크로스헤드(22)를 그 후퇴한계 위치에 도달시키는데 필요한 공급 작동유의 용적과 대략 동일하게 하거나, 또는, 공급 작동유의 용적보다 커지도록 구성할 수 있다. 그렇게 하면, 상기의 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법에 의해, 컨테이너 후퇴 공정의 완료와 대략 동시, 또는, 컨테이너 후퇴 공정의 완료 전에, 메인 크로스헤드 후퇴 공정을 완료시킬 수 있어서, 메인 크로스헤드 후퇴 공정의 소요 시간의 추가적인 단축이 가능하게 된다. 이에 부가하여, 컨테이너 후퇴 공정의 완료 후, 메인 크로스헤드의 후퇴한계 위치까지의 재후퇴 동작을 위해, 메인의 작동유 공급원으로부터의 작동유를 사이드 실린더에 공급시킬 필요가 없어진다. 그 때문에, 메인의 작동유 공급원으로부터의 작동유의 대략 전량을 시어 장치(디스카드 절단 장치)에 공급시키는 것이 가능하게 되어, 디스카드 절단의 소요 시간도 단축된다. 이와 같이, 메인 크로스헤드 후퇴 공정의 소요 시간의 단축 뿐만 아니라, 아이들 시간 자체의 단축이 가능하게 된다.

또한, 제 2 실시형태의 압출 프레스 장치(2)의 컨테이너 실린더(28)는 사이드 실린더(26)와 함께 메인 실린더 하우징(12)에 배치되어 있다. 그 때문에, 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)를 매우 짧은 유압 배관 길이로 구성하는 것이 가능하다. 이에 의해, 압출 프레스 장치의 유압 배관 등의 조립 공정수나 유압 배관 내 체류 작동 유량을 감소시킬 수 있다. 또한, 도 8은 제 2 실시형태에 따른 압출 프레스 장치에 의해 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법을 실행하기 위한 개략 유압 회로도이기 때문에, 설명에 필요하다고 생각되는 주요한 밸브에 대해서만 부호를 부여하여 설명했다. 따라서, 실제의 유압 회로에 필요한 전체 유압 기기는 기재하고 있지 않으며, 또한, 기재한 밸브에서 부호를 부여하고 있지 않은 밸브에 대해서는, 도 8 중에 "개", "폐"를 도시하는 것에 그쳤다. 또한, 도 8의 개략 유압 회로도에 있어서, 메인 펌프(282)에 가변 토출량 유압 펌프의 기호를 도시하고 있지만, 구동 모터의 회전수 제어로 토출량이 제어되는 유압 펌프라도 좋다.

이상, 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태를 설명했지만 본 발명은 상기의 실시형태로 한정되는 일이 없이, 특허 청구의 범위에 기재된 내용을 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 제 1 실시형태에 있어서는 압출 공정 중에 기준 컨테이너 시일력(fs), 압출중 컨테이너 시일력(fex)을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 감소 컨테이너 시일력(fd)을 산출하는 등의 제어가 실행되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들면 이하의 형태를 포함한다.

동일한 압출재에 대하여 동일한 사양의 압출부 및 압출 조건으로 압출 프레스를 반복하여 실행하는 경우에는, 최초의 압출 프레스에 있어서는 제 1 실시형태와 마찬가지로 압출 공정 중에 검출한 기준 컨테이너 시일력(fs) 등에 근거하여 제어를 실행한다. 그러나, 후속의 압출 프레스에 있어서는, 최초의 압출 프레스에서 검출된 기준 컨테이너 시일력(fs) 등을 이용하여, 등압 제어를 따른 압출 프레스를 실행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 최초의 압출 프레스에 있어서 도 4의 (c)에 나타내는 그래프에 도시되는 함수 데이터 또는 테이블 데이터를 생성하고, 후속의 압출 프레스에 있어서는 생성된 데이터에 근거하여, 등압 제어를 실행할 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에 있어서, 컨테이너 실린더(28)가 2개의 오일실(제 1 오일실(51) 및 제 2 오일실(61))을 구비하는 텐덤 실린더 형태를 주로 설명했지만, 컨테이너 실린더의 메인 실린더 하우징으로의 배치의 제약을 클리어할 수 있으면, 3개 이상의 오일실을 구비하는 형태나, 도 5에 도시한 1개의 오일실을 1개의 피스톤으로 분할시키는 싱글 실린더 형태라도 좋다.

또한, 제 1 실시형태에 있어서, 등압 압출 제어 방법을 실행하는 것을 전제로 제어용 유압 회로(84)를 설명했다. 그러나, 본 발명은 작동유 공급원(82)으로부터 컨테이너 실린더(28)에 공급시키는 작동유를 방향 전환 밸브 등에 의해, 컨테이너 실린더(28)의 분할 오일실(56B) 및 분할 오일실(66B)과 분할 오일실(56A) 및 분할 오일실(66A) 중 어느 하나에 선택적으로 공급하여도 좋다. 컨테이너(18)를 전진시키는 경우에는 전자가 선택되고, 컨테이너(18)를 후퇴시키는 경우에는 분할 오일실(56A) 및 분할 오일실(66A)이 선택된다.

이상의 경우, 컨테이너(18)의 후퇴 속도를 빠르게 하는 경우와 마찬가지로, 메인 펌프(282)로부터 컨테이너 실린더(28)의 분할 오일실(56B)(제 1 오일실(51)) 및 분할 오일실(66B)(제 2 오일실(61)) 중 어느 하나의 분할 오일실에만 작동유를 공급한다. 한편, 다른쪽의 분할 오일실에는 도시하지 않은 탱크 라인을 개방시켜, 작동유 탱크로부터 작동유를 흡인시켜도 좋다.

제 1 실시형태에 있어서, 작동유 공급원(82)은 압출 공정 이외에 있어서는, 메인의 작동유 공급원과 함께 구동할 수 있는 것을 설명했다. 또한, 등압 압출 제어 방법 이외에, 컨테이너(18)를 전진시키는 경우 뿐만 아니라, 컨테이너(18)를 후퇴시키는 경우에, 메인의 작동유 공급원과 함께 구동시켜도 좋다.

예를 들면, 압출 완료시의 디스카드가 긴 경우나, 극소 로트수 생산 때문에 압출 공정 도중의 컨테이너(18) 내의 압출재(EM)의 압출재 길이(L)가 긴 경우, 혹은, 고력재(高力材)를 사용하는 경우가 있다. 이들 경우에는 컨테이너(18)를 후퇴시킬 때에 필요한 힘인 컨테이너 스트립력이 통상보다 커진다. 이와 같은 경우나, 이 이외에도 큰 컨테이너 스트립력이 필요한 경우에 압력 제어 수단(83)에 의해 통상보다 높은 압력의 작동유를 컨테이너 실린더(28)에 공급시켜, 컨테이너(18)를 후퇴시켜도 좋다. 제 1 실시형태에서 설명한 컨테이너 실린더(28)의 구성이면, 높은 컨테이너 스트립력을 발생시킬 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에 있어서 등압 압출 제어 방법을 제 2 실시형태에 있어서 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법을 설명했지만, 이들 제어 방법을 실행하기 위해서, 각 실시형태에서 설명한 구성을 조합하여 포함하여도 좋다. 이 경우, 제 1 실시형태에 있어서의 제어 방법 및 제 2 실시형태에 있어서의 제어 방법 모두 실행할 수 있다. 예를 들면, 제 2 실시형태에서 설명한 메인 크로스헤드 후퇴 제어 방법에 있어서의 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)의 밸브(201B)를 폐쇄한다. 이렇게 하여, 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로(284)를 폐색 상태로 하면, 제어용 유압 회로(84)에 의해, 제 1 실시형태에서 설명한 등압 압출 제어 방법을 실행할 수 있다.

게다가 또한, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태는 컨테이너 실린더(28)가 메인 실린더 하우징(12)에 배치되어 있지만, 컨테이너 실린더(28)가 그 기능을 발휘할 수 있는 한, 배치되는 대상은 임의이다.

1, 2: 압출 프레스 장치 3: 압출부
5: 제어부 10: 엔드 플래튼
12: 메인 실린더 하우징 12A: 메인 실린더
12B: 메인 램 14: 타이로드
16: 다이스 18: 컨테이너
19: 컨테이너 홀더 22: 메인 크로스헤드
24: 압출 스템 26: 사이드 실린더
28: 컨테이너 실린더 28A: 실린더 로드
51: 제 1 오일실 52: 제 1 로드
53: 제 1 실린더 바디 54: 제 1 피스톤
55: 시일 고정 부재
56A, 56B, 66A, 66B: 분할 오일실
61: 제 2 오일실 62: 제 2 로드
63: 제 2 실린더 바디 64: 제 2 피스톤
65: 폐색 부재 71: 연결부
81: 압력 검출 수단
82: 등압 압출 제어용 작동유 공급원
83: 등압 압출 제어용 압력 제어 수단
84: 등압 압출 제어용 유압 회로
85: 컨트롤러 201: 밸브
201B: 밸브 201C: 밸브
282: 메인 펌프
284: 메인 크로스헤드 후퇴용 유압 회로
A: 보정 영역 EM: 압출재
P1: 유압 배관 P2: 유압 배관
P3: 유압 배관 P4: 유압 배관

Claims (10)

1. 압출재가 수납되는 컨테이너와, 상기 압출재가 압출되는 다이스를 지지하는 엔드 플래튼과, 상기 엔드 플래튼에 대향하도록 배치되고, 메인 실린더가 배치되는 메인 실린더 하우징과, 상기 메인 실린더 하우징에 배치되고, 상기 컨테이너를 상기 엔드 플래튼에 대하여 접근시키도록 상기 메인 실린더 하우징 측으로부터 전진시키거나, 또는, 상기 엔드 플래튼으로부터 이격시키도록 상기 메인 실린더 하우징 측으로부터 후퇴시키는 컨테이너 실린더를 갖는 압출부와,
   상기 다이스에 상기 컨테이너를 가압하는 컨테이너 시일력을 포함하는 상기 압출부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 제어부는,
   압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 압출의 진행에 따라서 증가하는 감소 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력을 상기 컨테이너에 대하여 상기 압출의 방향으로 부여하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
   압출 프레스 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 압출 개시시로부터 상기 압출 완료시까지의 사이에, 상기 압출 개시시에 있어서의 상기 컨테이너 시일력인 기준 컨테이너 시일력을 유지하도록 상기 보완 압력의 부여를 제어하는
   압출 프레스 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 압출 개시시에 산출한 상기 컨테이너 시일력을 상기 기준 컨테이너 시일력으로 하는
   압출 프레스 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   압출중에 있어서의 컨테이너 시일력과 상기 기준 컨테이너 시일력의 차분으로 하여 상기 감소 컨테이너 시일력을 산출하는
   압출 프레스 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 압출 개시시의 최대 실압출 작용력의 20% 이상 30% 이하의 힘을 상기 보완 압력으로 하여 상기 컨테이너에 부여하도록 제어하는
   압출 프레스 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 컨테이너 실린더는,
   제 1 오일실 및 제 2 오일실이 상기 압출방향을 따르는 길이방향(X)으로 나열되어서 배치되며,
   상기 제 1 오일실 및 상기 제 2 오일실의 각각이 상기 길이방향(X)으로 2분할되는 분할 오일실을 갖는
   압출 프레스 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 컨테이너를 상기 컨테이너 실린더에 의해 전진시킬 때에, 상기 컨테이너 실린더의 상기 제 1 오일실 및 상기 제 2 오일실의 일방 또는 쌍방에 작동유를 공급하는 등압 압출 제어용 유압 회로를 가지며,
   상기 등압 압출 제어용 유압 회로는 상기 압출재를 압출하기 위한 유압 회로와는 독립되어 있는
   압출 프레스 장치.
8. 압출재가 압출되는 다이스에 상기 압출재를 수납하는 컨테이너를 가압하여 컨테이너 시일력을 부여하면서 상기 압출재를 상기 다이스로부터 압출하는 압출 프레스 방법에 있어서,
   압출 개시시에 있어서의 상기 컨테이너 시일력을 기준 컨테이너 시일력으로 하고, 압출중의 상기 컨테이너 시일력을 압출중 컨테이너 시일력으로 하고,
   상기 기준 컨테이너 시일력과 상기 압출중 컨테이너 시일력의 차분을 감소 컨테이너 시일력으로 하면,
   상기 압출 개시시로부터 압출 완료시까지의 사이에, 상기 감소 컨테이너 시일력에 대응하는 보완 압력을, 메인 실린더와 함께 메인 실린더 하우징에 배치되고, 상기 컨테이너를 상기 다이스를 지지하는 엔드 플래튼에 대하여 접근시키도록 상기 메인 실린더 하우징 측으로부터 전진시키거나, 또는, 상기 엔드 플래튼으로부터 이격시키도록 상기 메인 실린더 하우징 측으로부터 후퇴시키는 컨테이너 실린더를 통해, 상기 컨테이너에 대하여 압출의 방향으로 부여하는 것을 특징으로 하는
   압출 프레스 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 압출 개시시로부터 상기 압출 완료시까지의 사이에, 상기 압출 개시시에 있어서의 상기 기준 컨테이너 시일력을 유지하도록 상기 보완 압력이 부여되는
   압출 프레스 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 컨테이너 시일력 및 상기 압출중 컨테이너 시일력은 상기 압출 개시시 및 그 이후에 검출된 정보에 근거하고 있으며,
    상기 감소 컨테이너 시일력 및 상기 보완 압력은, 검출된 상기 기준 컨테이너 시일력 및 상기 압출중 컨테이너 시일력에 근거하여, 압출중에 산출되는
    압출 프레스 방법.

Images