押出プレス及び押出プレスの制御方法
【課題】押出工程において押出作用力が変化しても常に一定のコンテナシール力をコンテナとダイスの間に与えて均一な形状の押出製品が得られ、もって製品歩留まりを向上させることができ、かつ、押出に際してエネルギーの消費量が少ない押出プレス及び押出プレスの制御方法を提供する。
【解決手段】メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段３０に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となるよう、１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段３０と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段２８をエンドプラテン１０に設けた。
【解決手段】メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段３０に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となるよう、１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段３０と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段２８をエンドプラテン１０に設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出プレス及び押出プレスのコンテナシール圧力制御方法に係り、特にダイスの端面に作用するコンテナシール力が押出の全工程において一定となるようにして製品歩留まりを向上させることができる押出プレス及び押出プレスのコンテナシール圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の押出プレスは、タイロッドに連結されたエンドプラテンとメインシリンダ装置とを備え、エンドプラテン側にはダイスを挟んでビレットが装填されるコンテナが配され、メインシリンダ装置側にはメインシリンダから出入りするメインラムと一体に駆動されるクロスヘッドにステムを設けている。そして、該ステムをメインシリンダ装置による押出力によって前記コンテナに装填されたビレットを加圧押出し、ダイスから所定の形状の製品を押出形成するようにしている。
【０００３】
このような従来型の押出プレスでは、コンテナシール力が押出の全工程において一定であることが望ましいが、押出工程においてはコンテナ内のビレットが徐々に短くなるため、押出開始時と押出終了時では前者の方が押出に要する力が大きいのが通常である。すなわち、ダイスの押出抵抗（ダイスに作用する押出所要力）が一定であったとしても、コンテナ内壁とビレットの摩擦抵抗がビレットの長さの減少に従って小さくなるので、全体として押出の作用力が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そして、押出工程時に押出作用力が変化すると、ダイスに作用する力が変化し、この結果押出工程中ではダイスの変位量及び撓み量が一定とならない。従って、従来の押出プレスによって得られた製品の肉厚や形状が長手方向に対して不均一となる問題があった。
また、押出作用力の変化は、ダイスに対するコンテナシール力にも変動を生じさせ、シール部分からビレットが噴出してしまう所謂花咲現象を発生させる問題もあった。
【０００５】
前述した問題を解決する押出プレス装置として、コンテナとダイスとの間をシールするようにコンテナをダイス側に向けて押圧する押圧手段が、メインシリンダ装置とメインラムとを連結するクロスヘッドに設ける。そして、押出工程中にビレットが所定の長さになった時点で、押圧手段でコンテナを押圧しコンテナとダイスの間にコンテナシール力が付与され、ビレットの噴出しを回避する技術が開示されている。（特許文献１参照）
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献1で開示された技術ではシール力の減少に伴ってダイスに作用するコンテナシール力を経時的に大きくしていくように制御される。このため、ダイスの変位を一定に保つことができ製品の長手方向に均一な製品を得ることができるが、押出工程の間メインシリンダ装置には押出開始時の最大負荷圧力が作用し、押出工程時のエネルギー消費量が増大するという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２７４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、その目的は、押出工程において押出作用力が変化しても常に一定のコンテナシール力をコンテナとダイスの間に与えて均一な形状の押出製品が得られ、もって製品歩留まりを向上させることができ、かつ、押出に際してエネルギーの消費量が少ない押出プレス及び押出プレスの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る押出プレスは、メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、前記メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となす押出プレスであって、１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段をエンドプラテンに設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明において、前記コンテナシール力の制御手段は電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在に設けるとともに、前記コンテナと前記出力軸との着脱はコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により行なわれることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は請求項２に記載の発明において、押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なわれることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項４に係る押出プレスの制御方法は、押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力して、前記コンテナシール力を一定となすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の請求項１に係る押出プレスでは、メインシリンダ装置の負荷圧力を検出し、検出した負荷圧力と予め設定した基準圧力との偏差を算出する。そして、基準圧力に相当する一定のコンテナシール力がダイスに作用するように、１軸の出力によりコンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段に出力する構成とした。これにより全押出工程において、ダイスに作用するコンテナシール力を補正して一定に保持することができる。そのため、ダイスの変位を一定に保つことができ、製品の肉厚や形状が長手方向に均一となり製品歩留まりが向上する。また、押出工程中に負荷圧力を上昇させることがないので、押出に要するエネルギー消費量を増大させることがない。
コンテナの複数の移動手段をコンテナの移動にのみ供する構成としたので、移動手段の小型化とコンテナ移動時間の短縮化を図ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係る押出プレスでは、請求項１に記載の押出プレスのエンドプラテンに設けた１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段を、電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在となるように構成した。この構成により、コンテナシール力の制御に係るエネルギー効率が大幅に改善され、エネルギーの消費量を削減することができる。
また、コンテナシール力の複数の制御手段の出力軸をコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により着脱可能に設けたので、コンテナシール力の制御手段とコンテナとの係合を選択的に行なうことができる。
【００１５】
本発明の請求項３に係る押出プレスでは、請求項２に記載の押出プレスにおいて、押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なう構成とした。このため、コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナの移動手段によるコンテナの移動に際して協働させて移動させる必要がなく、コンテナシール力の制御手段に対する出力制御を容易、且つ、簡略化することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る押出プレスの制御方法では、押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出する。そして、検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力する。
これにより全押出工程において、ダイスに作用するコンテナシール圧力を補正して一定に保持することができる。そのため、ダイスの変位量や撓みを一定に保ちことができ、製品の肉厚や形状が長手方向に対して均一となり製品の歩留まりが向上する。
また、メインシリンダ装置の負荷圧力を上昇させることなくダイスに作用するコンテナシール力を一定とすることができるので、エネルギー消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る押出プレスの断面図である。
【図２】図１のＡ矢視で切断した断面図であり、図２（ａ）は着脱手段を閉じた状態を示し、図２（ｂ）は着脱手段を開いた状態を示す図である。
【図３】本発明の押出作用力の特性線図である。
【図４】本発明の動作チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る押出プレス及び押出制御方法の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る押出プレスの断面図である。図に示すように、押出プレスはエンドプラテン１０とメインシリンダ装置１２とを対向して配置し、両者を複数のタイロッド１４によって連結している。エンドプラテン１０の内側面には押出穴が形成されたダイス１６を挟んでコンテナ１８が配置され、コンテナ１８にビレット２０を装填し、これをダイス１６に向けて押出加圧することによりダイス穴１６Ａに応じた断面の製品が押出成形される。
【００１９】
押出作用力を発生させるメインシリンダ装置１２は、メインシリンダ１２Ａにメインラム１２Ｂを内蔵し、これをコンテナ１８に向けて加圧移動可能としている。このメインラム１２Ｂの前端部にはコンテナ１８のビレット装填穴１８Ａと同芯配置されるように押出ステム２４がコンテナ１８に向けて突出状態でクロスヘッド２２を介して取付けられている。したがって、メインシリンダ装置１２を駆動してクロスヘッド２２を前進させると、押出ステム２４がコンテナ１８のビレット装填穴１８Ａに挿入され、装填されたビレット２０の後端面を加圧して製品２０Ａを押出すのである。
【００２０】
なお、前記メインシリンダ１２Ａには押出装置軸心と平行にサイドシリンダ装置２６が取付けられており、そのシリンダロッド２６Ａがクロスヘッド２２に連結されている。これによって押出工程の準備工程として押出ステム２４をコンテナ１８に近接させた位置に初期移動させ、押出加圧動作はメインシリンダ装置１２及びサイドシリンダ装置２６の両者を用いて行なわせる構成になっている。
【００２１】
エンドプラテン１０には、専らコンテナ１８を押出軸線方向に進退自在とした移動手段としてのコンテナシフトシリンダ装置２８が取付けられており、そのシリンダロッド２８Ａがコンテナ１８を保持するコンテナホルダ１９に連結されている。これにより押出の準備工程としてダイス１６の端面とコンテナ１８の端面を当接させるコンテナ１８の前進動作と、押出工程後にダイス１６とコンテナ１８との端面を離間させビレット２０の残材を排出する隙間を確保するコンテナ１８の後退動作を行なうことができる。
【００２２】
また、エンドプラテン１０には、コンテナシール力を加減制御可能とする複数のコンテナシール力の制御手段３０が取付けられており、その構成は駆動源としての電動サーボモータ３１、出力軸３２、ボールネジ３３、ボールナット３４、軸受３５などで要部が構成されている。電動サーボモータ３１の回転運動は、巻き掛け伝動装置３６からボールネジ３３に伝えられ、ボールナット３４を介して直線運動に変換され、軸線方向に所定の荷重を出力できる構成となっている。
出力軸３２の段付部でコンテナホルダ１９のダイス側端面に当接し、小径部がコンテナホルダ１９を挿通される。出力軸３２は、コンテナホルダ１９のステム側端面に設けた着脱装置４０により着脱自在に設けられ、コンテナ１８の前後移動に際してコンテナ１８との係合を解放するようにしている。
【００２３】
メインシリンダ装置１２の駆動用油圧回路の構成を、図１を参照して説明する。まず、メインシリンダ装置１２を駆動する油圧回路５０は可変容量型の油圧ポンプ５１を備え、これからの吐出油をメインシリンダ装置１２及びサイドシリンダ装置２６へ油圧通路を介して供給するようにしている。油圧通路には押出工程時の負荷圧力を検出する圧力センサ５２が取付けられており、検出した圧力をコントローラ５３に出力するようにしている。
コンテナシフトシリンダ装置２８への圧油の供給は、前記油圧回路５０の油圧通路を介して公知の手段で供給されるが、その詳細は省略する。
【００２４】
図２は、図１のＡ矢視で切断した断面図であり、図２（ａ）は着脱手段４０を閉じた状態（係合）を示し、図２（ｂ）は着脱手段４０を開いた状態（解放）を示す図である。
図２に示すように、着脱手段４０はコンテナホルダ１９に取付けられた軸４１と、軸４１を中心として揺動可能に配された１対の係合ブロック４２及び係合ブロック４２の開閉手段であるシリンダ４３により基本構成される。係合ブロック４２は、コンテナシール力の制御手段３０の出力軸３２に設けた係合部３２Ａと係合し、シリンダ４３を駆動することにより出力軸３２とコンテナホルダ１９が着脱自在となる。
図２の（ａ）は係合ブロック４２が出力軸３２に設けた係合部３２Ａと係合した状態で、コンテナシール力の制御手段３０とコンテナ１８とが一体となり、これにより、出力軸３２の荷重がコンテナ１８に出力される。
図２の（ｂ）は係合ブロック４２が係合部３２Ａから離脱して係合が解放された状態で、これにより、コンテナ１８の単独での前後移動を可能とする。
【００２５】
ところで、前述したように押出工程中、メインシリンダ装置１２とサイドシリンダ装置２６とによって押出が行なわれるが、押出時の押出作用力（Ｆ）はダイス１６に作用する所用押出力（Ｆａ）とビレット２０とコンテナ１８内壁の摩擦力（Ｆｂ）の和で表される。図３に示すように、押出作用力（Ｆ）及びビレット２０とコンテナ１８内壁との摩擦力（Ｆｂ）の最大値は押出の開始時であって、押出工程が進行してビレット２０の長さが短くなるに伴って摩擦力（Ｆｂ）が低下し押出作用力（Ｆ）は減少することとなる。
ダイス１６に作用する所用押出力（Ｆａ）は略均一で、ビレット２０の温度条件が同一であれば押出中に変化することは少ない。
【００２６】
次に、押出制御方法について説明する。図３に示すように、押出工程の最終段階においても所定のコンテナシール力が維持でき、且つ、コンテナシール力を一定に制御する基準圧力（Ｐ１）を最大負荷圧力（Ｐ０）よりも低く、ダイス１６に作用する所用負荷圧力（Ｐ２）よりも高く設定した。この場合、最大負荷圧力（Ｐ０）から所用負荷圧力（Ｐ２）へ変化する押出負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも高い範囲である押出工程の前半ではダイスに作用するコンテナシール力は過剰であり、押出負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも低い範囲である押出工程の後半ではダイスに作用するコンテナシール力は不足することになる。
【００２７】
そこで、コンテナシール力が過剰に作用する負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも高い範囲においては、コンテナシール力の制御手段３０に算出した偏差に基づいたコンテナシール力の補正力（Ｆｃ）、即ちコンテナシール力を削減する方向に荷重を出力する。
また、コンテナシール力が不足する負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも低い範囲においては、コンテナシール力の制御手段３０に算出した偏差に基づいたコンテナシール力の補正力（Ｆｄ）、即ちコンテナシール力を補充する方向に荷重を出力する。
このように、コンテナシール力を加減制御可能とするコンテナシール力の制御手段３０の電動サーボモータ３１に検出した偏差に基づく補正値を出力し、コンテナシール力が過剰に作用する場合はコンテナ１８をダイス１６から押し戻す方向に、コンテナシール力が不足する場合にはコンテナ１８をダイス１６に押圧する方向に制御して、コンテナシール力を一定に保ち、もって、ダイスの変位量や撓みを一定に保つのである。
【００２８】
コントローラ５３は圧力センサ５２による検出信号を入力しており、内蔵しているメモリに検出圧力との比較値となる基準圧力（Ｐ１）を記憶している。押出工程において検出圧力を連続的に入力し、入力された圧力と基準圧力（Ｐ１）とを比較演算されるように構成されている。
そして、これらの差圧（偏差）を算出しこの偏差が基準圧力（Ｐ１）より大きい場合は、コンテナシール力が過剰に作用していることから、過剰分に応じた補正力（Ｆｃ）を発生させるに必要な電動サーボモータ３１のトルク値を算出する。算出したトルク値に対する変換処理を行ない、これを制御用アンプ５４に出力信号として出力し電動サーボモータ３１制御する。過剰なコンテナシール力は、算出した差圧にメインシリンダ及びサイドシリンダの断面積の合計値を乗じることで求めることができる。
【００２９】
また、これらの差圧（偏差）を算出しこの偏差が基準圧力（Ｐ１）より小さい場合は、コンテナシール力が不測していることから、不足分に応じた補正力（Ｆｄ）を発生させるに必要な電動サーボモータ３１のトルク値を算出する。算出したトルク値に対する変換処理を行ない、これを制御用アンプ５４に出力信号として出力し電動サーボモータ３１を制御する。そして、不足分するコンテナシール力は、算出した差圧にメインシリンダ及びサイドシリンダの断面積の合計値を乗じることで求めることができる。
【００３０】
図４により本発明の押出プレスの動作工程を説明する。コンテナ１８は後退位置にあり、ビレット２０がコンテナに装填された状態か工程を開始する。なお、着脱手段４０は図２（ｂ）に示すように係合は解放されている。
コンテナシフトシリンダ装置２８のロッド側に圧油を供給することでコンテナ１８が前進移動（１０１）し、ダイス１６に当接して停止（１０２）する。着脱手段４０のシリンダ４３のロッド側に圧油を供給して係合ブロック４２を移動させ、出力軸３２の小径部３２Ａに係合しコンテナシール力の制御手段３０とコンテナ１８とを連結（１０３）する。
次いで、押出工程を開始（１０４）するとともに、コンテナシール力の制御を開始（１０５）する。押出工程の完了（１０６）の後、着脱手段４０のシリンダ４３のヘッド側に圧油を供給して係合ブロック４２を移動させ、出力軸３２の小径部３２Ａとの係合を解放（１０７）する。コンテシフトシリンダ装置２８のヘッド側に圧油を供給してコンテナ１８を後退移動（１０９）させる。コンテナ１８の移動により形成された隙間にシャーが下降してビレット２０の残材を切断、その後シャーが上昇（１０９）、次いで、サイドシリンダ装置２６のロッド側に圧油を供給してメインラム１２Ｂを後退させることで一連の動作が完了する。
コンテナ１８と押出ステム２４との隙間からビレット２０をコンテナ１８内に装填し、供給の完了により次サイクルが開始される。
【００３１】
以上説明したように、押出工程中のメインシリンダ装置の負荷圧力を検出して予め定めた基準圧力と比較演算し、偏差を算出してコンテナシール力を一定に補正する構成とした。そしてコンテナシール力の補正は、１本の出力軸からなる複数のコンテナシール力制御手段を用い、出力軸を押動方向に駆動してシール力の減少を、引き戻しでシール力を増大させる。
このように構成したので、押出工程中のコンテナシール力を一定に保持するとこができ、製品の不良をなくして歩留まりを向上させことができる。
【００３２】
コンテナシール力を補正して一定に保持するに際して、メインシリンダに作用する負荷圧力を上昇させることがない。また、コンテナシール力は電動サーボモータを駆動して出力する構成とした。このため、押出工程におけるエネルギー効率が改善されエネルギー消費量を削減することができる。
さらに、エンドプラテンにコンテナシール力の出力手段とコンテナの移動手段をそれぞれ独立して設け、そして、コンテナシール力制御手段の出力軸はコンテナと着脱自在とする構成としたので、コンテナの移動時間が短縮され生産性が向上するという優れた効果を有する。
【符号の説明】
【００３３】
１０ エンドプラテン
１２ メインシリンダ装置
１６ ダイス
１８ コンテナ
１９ コンテナホルダ
２０ ビレット
２８ コンテナシフトシリンダ装置
３０ コンテナシール力の制御手段
３１ 電動サーボモータ
３２ 出力軸
４０ 着脱手段
Ｐ０ 最大負荷圧力
Ｐ１ 基準圧力
Ｐ２ 所用負荷圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出プレス及び押出プレスのコンテナシール圧力制御方法に係り、特にダイスの端面に作用するコンテナシール力が押出の全工程において一定となるようにして製品歩留まりを向上させることができる押出プレス及び押出プレスのコンテナシール圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の押出プレスは、タイロッドに連結されたエンドプラテンとメインシリンダ装置とを備え、エンドプラテン側にはダイスを挟んでビレットが装填されるコンテナが配され、メインシリンダ装置側にはメインシリンダから出入りするメインラムと一体に駆動されるクロスヘッドにステムを設けている。そして、該ステムをメインシリンダ装置による押出力によって前記コンテナに装填されたビレットを加圧押出し、ダイスから所定の形状の製品を押出形成するようにしている。
【０００３】
このような従来型の押出プレスでは、コンテナシール力が押出の全工程において一定であることが望ましいが、押出工程においてはコンテナ内のビレットが徐々に短くなるため、押出開始時と押出終了時では前者の方が押出に要する力が大きいのが通常である。すなわち、ダイスの押出抵抗（ダイスに作用する押出所要力）が一定であったとしても、コンテナ内壁とビレットの摩擦抵抗がビレットの長さの減少に従って小さくなるので、全体として押出の作用力が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そして、押出工程時に押出作用力が変化すると、ダイスに作用する力が変化し、この結果押出工程中ではダイスの変位量及び撓み量が一定とならない。従って、従来の押出プレスによって得られた製品の肉厚や形状が長手方向に対して不均一となる問題があった。
また、押出作用力の変化は、ダイスに対するコンテナシール力にも変動を生じさせ、シール部分からビレットが噴出してしまう所謂花咲現象を発生させる問題もあった。
【０００５】
前述した問題を解決する押出プレス装置として、コンテナとダイスとの間をシールするようにコンテナをダイス側に向けて押圧する押圧手段が、メインシリンダ装置とメインラムとを連結するクロスヘッドに設ける。そして、押出工程中にビレットが所定の長さになった時点で、押圧手段でコンテナを押圧しコンテナとダイスの間にコンテナシール力が付与され、ビレットの噴出しを回避する技術が開示されている。（特許文献１参照）
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献1で開示された技術ではシール力の減少に伴ってダイスに作用するコンテナシール力を経時的に大きくしていくように制御される。このため、ダイスの変位を一定に保つことができ製品の長手方向に均一な製品を得ることができるが、押出工程の間メインシリンダ装置には押出開始時の最大負荷圧力が作用し、押出工程時のエネルギー消費量が増大するという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２７４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、その目的は、押出工程において押出作用力が変化しても常に一定のコンテナシール力をコンテナとダイスの間に与えて均一な形状の押出製品が得られ、もって製品歩留まりを向上させることができ、かつ、押出に際してエネルギーの消費量が少ない押出プレス及び押出プレスの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る押出プレスは、メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、前記メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となす押出プレスであって、１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段をエンドプラテンに設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明において、前記コンテナシール力の制御手段は電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在に設けるとともに、前記コンテナと前記出力軸との着脱はコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により行なわれることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は請求項２に記載の発明において、押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なわれることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項４に係る押出プレスの制御方法は、押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力して、前記コンテナシール力を一定となすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の請求項１に係る押出プレスでは、メインシリンダ装置の負荷圧力を検出し、検出した負荷圧力と予め設定した基準圧力との偏差を算出する。そして、基準圧力に相当する一定のコンテナシール力がダイスに作用するように、１軸の出力によりコンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段に出力する構成とした。これにより全押出工程において、ダイスに作用するコンテナシール力を補正して一定に保持することができる。そのため、ダイスの変位を一定に保つことができ、製品の肉厚や形状が長手方向に均一となり製品歩留まりが向上する。また、押出工程中に負荷圧力を上昇させることがないので、押出に要するエネルギー消費量を増大させることがない。
コンテナの複数の移動手段をコンテナの移動にのみ供する構成としたので、移動手段の小型化とコンテナ移動時間の短縮化を図ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係る押出プレスでは、請求項１に記載の押出プレスのエンドプラテンに設けた１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段を、電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在となるように構成した。この構成により、コンテナシール力の制御に係るエネルギー効率が大幅に改善され、エネルギーの消費量を削減することができる。
また、コンテナシール力の複数の制御手段の出力軸をコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により着脱可能に設けたので、コンテナシール力の制御手段とコンテナとの係合を選択的に行なうことができる。
【００１５】
本発明の請求項３に係る押出プレスでは、請求項２に記載の押出プレスにおいて、押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なう構成とした。このため、コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナの移動手段によるコンテナの移動に際して協働させて移動させる必要がなく、コンテナシール力の制御手段に対する出力制御を容易、且つ、簡略化することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る押出プレスの制御方法では、押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出する。そして、検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力する。
これにより全押出工程において、ダイスに作用するコンテナシール圧力を補正して一定に保持することができる。そのため、ダイスの変位量や撓みを一定に保ちことができ、製品の肉厚や形状が長手方向に対して均一となり製品の歩留まりが向上する。
また、メインシリンダ装置の負荷圧力を上昇させることなくダイスに作用するコンテナシール力を一定とすることができるので、エネルギー消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る押出プレスの断面図である。
【図２】図１のＡ矢視で切断した断面図であり、図２（ａ）は着脱手段を閉じた状態を示し、図２（ｂ）は着脱手段を開いた状態を示す図である。
【図３】本発明の押出作用力の特性線図である。
【図４】本発明の動作チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る押出プレス及び押出制御方法の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る押出プレスの断面図である。図に示すように、押出プレスはエンドプラテン１０とメインシリンダ装置１２とを対向して配置し、両者を複数のタイロッド１４によって連結している。エンドプラテン１０の内側面には押出穴が形成されたダイス１６を挟んでコンテナ１８が配置され、コンテナ１８にビレット２０を装填し、これをダイス１６に向けて押出加圧することによりダイス穴１６Ａに応じた断面の製品が押出成形される。
【００１９】
押出作用力を発生させるメインシリンダ装置１２は、メインシリンダ１２Ａにメインラム１２Ｂを内蔵し、これをコンテナ１８に向けて加圧移動可能としている。このメインラム１２Ｂの前端部にはコンテナ１８のビレット装填穴１８Ａと同芯配置されるように押出ステム２４がコンテナ１８に向けて突出状態でクロスヘッド２２を介して取付けられている。したがって、メインシリンダ装置１２を駆動してクロスヘッド２２を前進させると、押出ステム２４がコンテナ１８のビレット装填穴１８Ａに挿入され、装填されたビレット２０の後端面を加圧して製品２０Ａを押出すのである。
【００２０】
なお、前記メインシリンダ１２Ａには押出装置軸心と平行にサイドシリンダ装置２６が取付けられており、そのシリンダロッド２６Ａがクロスヘッド２２に連結されている。これによって押出工程の準備工程として押出ステム２４をコンテナ１８に近接させた位置に初期移動させ、押出加圧動作はメインシリンダ装置１２及びサイドシリンダ装置２６の両者を用いて行なわせる構成になっている。
【００２１】
エンドプラテン１０には、専らコンテナ１８を押出軸線方向に進退自在とした移動手段としてのコンテナシフトシリンダ装置２８が取付けられており、そのシリンダロッド２８Ａがコンテナ１８を保持するコンテナホルダ１９に連結されている。これにより押出の準備工程としてダイス１６の端面とコンテナ１８の端面を当接させるコンテナ１８の前進動作と、押出工程後にダイス１６とコンテナ１８との端面を離間させビレット２０の残材を排出する隙間を確保するコンテナ１８の後退動作を行なうことができる。
【００２２】
また、エンドプラテン１０には、コンテナシール力を加減制御可能とする複数のコンテナシール力の制御手段３０が取付けられており、その構成は駆動源としての電動サーボモータ３１、出力軸３２、ボールネジ３３、ボールナット３４、軸受３５などで要部が構成されている。電動サーボモータ３１の回転運動は、巻き掛け伝動装置３６からボールネジ３３に伝えられ、ボールナット３４を介して直線運動に変換され、軸線方向に所定の荷重を出力できる構成となっている。
出力軸３２の段付部でコンテナホルダ１９のダイス側端面に当接し、小径部がコンテナホルダ１９を挿通される。出力軸３２は、コンテナホルダ１９のステム側端面に設けた着脱装置４０により着脱自在に設けられ、コンテナ１８の前後移動に際してコンテナ１８との係合を解放するようにしている。
【００２３】
メインシリンダ装置１２の駆動用油圧回路の構成を、図１を参照して説明する。まず、メインシリンダ装置１２を駆動する油圧回路５０は可変容量型の油圧ポンプ５１を備え、これからの吐出油をメインシリンダ装置１２及びサイドシリンダ装置２６へ油圧通路を介して供給するようにしている。油圧通路には押出工程時の負荷圧力を検出する圧力センサ５２が取付けられており、検出した圧力をコントローラ５３に出力するようにしている。
コンテナシフトシリンダ装置２８への圧油の供給は、前記油圧回路５０の油圧通路を介して公知の手段で供給されるが、その詳細は省略する。
【００２４】
図２は、図１のＡ矢視で切断した断面図であり、図２（ａ）は着脱手段４０を閉じた状態（係合）を示し、図２（ｂ）は着脱手段４０を開いた状態（解放）を示す図である。
図２に示すように、着脱手段４０はコンテナホルダ１９に取付けられた軸４１と、軸４１を中心として揺動可能に配された１対の係合ブロック４２及び係合ブロック４２の開閉手段であるシリンダ４３により基本構成される。係合ブロック４２は、コンテナシール力の制御手段３０の出力軸３２に設けた係合部３２Ａと係合し、シリンダ４３を駆動することにより出力軸３２とコンテナホルダ１９が着脱自在となる。
図２の（ａ）は係合ブロック４２が出力軸３２に設けた係合部３２Ａと係合した状態で、コンテナシール力の制御手段３０とコンテナ１８とが一体となり、これにより、出力軸３２の荷重がコンテナ１８に出力される。
図２の（ｂ）は係合ブロック４２が係合部３２Ａから離脱して係合が解放された状態で、これにより、コンテナ１８の単独での前後移動を可能とする。
【００２５】
ところで、前述したように押出工程中、メインシリンダ装置１２とサイドシリンダ装置２６とによって押出が行なわれるが、押出時の押出作用力（Ｆ）はダイス１６に作用する所用押出力（Ｆａ）とビレット２０とコンテナ１８内壁の摩擦力（Ｆｂ）の和で表される。図３に示すように、押出作用力（Ｆ）及びビレット２０とコンテナ１８内壁との摩擦力（Ｆｂ）の最大値は押出の開始時であって、押出工程が進行してビレット２０の長さが短くなるに伴って摩擦力（Ｆｂ）が低下し押出作用力（Ｆ）は減少することとなる。
ダイス１６に作用する所用押出力（Ｆａ）は略均一で、ビレット２０の温度条件が同一であれば押出中に変化することは少ない。
【００２６】
次に、押出制御方法について説明する。図３に示すように、押出工程の最終段階においても所定のコンテナシール力が維持でき、且つ、コンテナシール力を一定に制御する基準圧力（Ｐ１）を最大負荷圧力（Ｐ０）よりも低く、ダイス１６に作用する所用負荷圧力（Ｐ２）よりも高く設定した。この場合、最大負荷圧力（Ｐ０）から所用負荷圧力（Ｐ２）へ変化する押出負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも高い範囲である押出工程の前半ではダイスに作用するコンテナシール力は過剰であり、押出負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも低い範囲である押出工程の後半ではダイスに作用するコンテナシール力は不足することになる。
【００２７】
そこで、コンテナシール力が過剰に作用する負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも高い範囲においては、コンテナシール力の制御手段３０に算出した偏差に基づいたコンテナシール力の補正力（Ｆｃ）、即ちコンテナシール力を削減する方向に荷重を出力する。
また、コンテナシール力が不足する負荷圧力が基準圧力（Ｐ１）よりも低い範囲においては、コンテナシール力の制御手段３０に算出した偏差に基づいたコンテナシール力の補正力（Ｆｄ）、即ちコンテナシール力を補充する方向に荷重を出力する。
このように、コンテナシール力を加減制御可能とするコンテナシール力の制御手段３０の電動サーボモータ３１に検出した偏差に基づく補正値を出力し、コンテナシール力が過剰に作用する場合はコンテナ１８をダイス１６から押し戻す方向に、コンテナシール力が不足する場合にはコンテナ１８をダイス１６に押圧する方向に制御して、コンテナシール力を一定に保ち、もって、ダイスの変位量や撓みを一定に保つのである。
【００２８】
コントローラ５３は圧力センサ５２による検出信号を入力しており、内蔵しているメモリに検出圧力との比較値となる基準圧力（Ｐ１）を記憶している。押出工程において検出圧力を連続的に入力し、入力された圧力と基準圧力（Ｐ１）とを比較演算されるように構成されている。
そして、これらの差圧（偏差）を算出しこの偏差が基準圧力（Ｐ１）より大きい場合は、コンテナシール力が過剰に作用していることから、過剰分に応じた補正力（Ｆｃ）を発生させるに必要な電動サーボモータ３１のトルク値を算出する。算出したトルク値に対する変換処理を行ない、これを制御用アンプ５４に出力信号として出力し電動サーボモータ３１制御する。過剰なコンテナシール力は、算出した差圧にメインシリンダ及びサイドシリンダの断面積の合計値を乗じることで求めることができる。
【００２９】
また、これらの差圧（偏差）を算出しこの偏差が基準圧力（Ｐ１）より小さい場合は、コンテナシール力が不測していることから、不足分に応じた補正力（Ｆｄ）を発生させるに必要な電動サーボモータ３１のトルク値を算出する。算出したトルク値に対する変換処理を行ない、これを制御用アンプ５４に出力信号として出力し電動サーボモータ３１を制御する。そして、不足分するコンテナシール力は、算出した差圧にメインシリンダ及びサイドシリンダの断面積の合計値を乗じることで求めることができる。
【００３０】
図４により本発明の押出プレスの動作工程を説明する。コンテナ１８は後退位置にあり、ビレット２０がコンテナに装填された状態か工程を開始する。なお、着脱手段４０は図２（ｂ）に示すように係合は解放されている。
コンテナシフトシリンダ装置２８のロッド側に圧油を供給することでコンテナ１８が前進移動（１０１）し、ダイス１６に当接して停止（１０２）する。着脱手段４０のシリンダ４３のロッド側に圧油を供給して係合ブロック４２を移動させ、出力軸３２の小径部３２Ａに係合しコンテナシール力の制御手段３０とコンテナ１８とを連結（１０３）する。
次いで、押出工程を開始（１０４）するとともに、コンテナシール力の制御を開始（１０５）する。押出工程の完了（１０６）の後、着脱手段４０のシリンダ４３のヘッド側に圧油を供給して係合ブロック４２を移動させ、出力軸３２の小径部３２Ａとの係合を解放（１０７）する。コンテシフトシリンダ装置２８のヘッド側に圧油を供給してコンテナ１８を後退移動（１０９）させる。コンテナ１８の移動により形成された隙間にシャーが下降してビレット２０の残材を切断、その後シャーが上昇（１０９）、次いで、サイドシリンダ装置２６のロッド側に圧油を供給してメインラム１２Ｂを後退させることで一連の動作が完了する。
コンテナ１８と押出ステム２４との隙間からビレット２０をコンテナ１８内に装填し、供給の完了により次サイクルが開始される。
【００３１】
以上説明したように、押出工程中のメインシリンダ装置の負荷圧力を検出して予め定めた基準圧力と比較演算し、偏差を算出してコンテナシール力を一定に補正する構成とした。そしてコンテナシール力の補正は、１本の出力軸からなる複数のコンテナシール力制御手段を用い、出力軸を押動方向に駆動してシール力の減少を、引き戻しでシール力を増大させる。
このように構成したので、押出工程中のコンテナシール力を一定に保持するとこができ、製品の不良をなくして歩留まりを向上させことができる。
【００３２】
コンテナシール力を補正して一定に保持するに際して、メインシリンダに作用する負荷圧力を上昇させることがない。また、コンテナシール力は電動サーボモータを駆動して出力する構成とした。このため、押出工程におけるエネルギー効率が改善されエネルギー消費量を削減することができる。
さらに、エンドプラテンにコンテナシール力の出力手段とコンテナの移動手段をそれぞれ独立して設け、そして、コンテナシール力制御手段の出力軸はコンテナと着脱自在とする構成としたので、コンテナの移動時間が短縮され生産性が向上するという優れた効果を有する。
【符号の説明】
【００３３】
１０ エンドプラテン
１２ メインシリンダ装置
１６ ダイス
１８ コンテナ
１９ コンテナホルダ
２０ ビレット
２８ コンテナシフトシリンダ装置
３０ コンテナシール力の制御手段
３１ 電動サーボモータ
３２ 出力軸
４０ 着脱手段
Ｐ０ 最大負荷圧力
Ｐ１ 基準圧力
Ｐ２ 所用負荷圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、前記メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となす押出プレスであって、
１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段をエンドプラテンに設けたことを特徴とした押出プレス。
【請求項２】
前記コンテナシール力の制御手段は電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在に設けるとともに、前記コンテナと前記出力軸との着脱はコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により行なわれることを特徴とした請求項１に記載の押出プレス。
【請求項３】
押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なわれることを特徴とした請求項２に記載の押出プレス。
【請求項４】
押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力して、前記コンテナシール力を一定となすことを特徴とした押出プレスの制御方法。
【請求項１】
メインシリンダ装置によりコンテナに装填したビレットをダイスから押出す際に、前記メインシリンダの負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出するとともに、該算出した偏差に基づきコンテナシール力の制御手段に出力することで押出工程の進行に伴って減少してダイスに作用する前記コンテナシール力を一定となす押出プレスであって、
１軸の出力により前記コンテナシール力を加減制御可能とした複数のコンテナシール力の制御手段と、専ら前記コンテナの前後進移動用にのみ供するコンテナの複数の移動手段をエンドプラテンに設けたことを特徴とした押出プレス。
【請求項２】
前記コンテナシール力の制御手段は電動サーボモータを駆動源とし、回転運動を直線運動に変換する装置で構成され、前記コンテナシール力の制御手段の出力軸をコンテナに対し進退、且つ、着脱自在に設けるとともに、前記コンテナと前記出力軸との着脱はコンテナホルダのステム側端面に設けた着脱手段により行なわれることを特徴とした請求項１に記載の押出プレス。
【請求項３】
押出工程終了後のコンテナ移動動作は、前記着脱手段が開放され前記コンテナの移動手段に駆動されて行なわれることを特徴とした請求項２に記載の押出プレス。
【請求項４】
押出プレスのメインシリンダ装置に作用する押出工程中の負荷圧力を検出し、該検出した負荷圧力と予め定めた基準圧力との偏差を算出し、該算出した偏差に基づいて出力軸がコンテナホルダに着脱自在に連結されたコンテナシール力の制御手段に、当該差分押出力に相当するコンテナシール補正力を出力して、前記コンテナシール力を一定となすことを特徴とした押出プレスの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７９３３２（Ｐ２０１０−１７９３３２Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３５７（Ｐ２００９−２４３５７）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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