JP2013091070A - Method for controlling extrusion press - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金などを押出成形するための押出プレスの制御方法に関するものである。 The present invention relates to an extrusion press control method for extruding an aluminum alloy or the like.
一般に、金属材料、例えば、アルミニウム又はその合金材料などによるビレット（押出材）を押出プレスにより押出す場合、油圧シリンダで駆動されるメインラムの先端部にステムが取り付けられており、ダイスにコンテナを押し付けた状態で、ビレットをステムでコンテナ内に収納する。そして、メインラムを更に油圧シリンダの駆動により前進させることにより、ビレットがステムにて押圧される。そこで、ダイスの出口部から、成形された製品が押出される。 Generally, when a billet (extruded material) made of a metal material such as aluminum or an alloy material thereof is extruded by an extrusion press, a stem is attached to the tip of a main ram driven by a hydraulic cylinder, and a container is placed on the die. In the pressed state, the billet is stored in the container with the stem. Then, the billet is pressed by the stem by further advancing the main ram by driving the hydraulic cylinder. Therefore, the molded product is extruded from the outlet of the die.
この従来型の押出プレスでは、並列に接続された複数台の可変容量型の油圧ポンプから押出プレスの各油圧シリンダに高圧油を供給して押出プレスを作動させている。そして、例えばメインラムを駆動するメインシリンダへの圧油の供給は、ステムの作動速度設定器で設定された設定値に基づいて必要油量を求め、その必要油量が可変容量型油圧ポンプ１台分の最大吐出量以下の場合は、可変容量型油圧ポンプ１台をオンロードして同ポンプからの吐出油によって必要油量を供給するように流量制御するとともに、残りの可変容量型油圧ポンプをアンロードさせる。
In this conventional extrusion press, high pressure oil is supplied to each hydraulic cylinder of an extrusion press from a plurality of variable displacement hydraulic pumps connected in parallel to operate the extrusion press. For example, the supply of pressure oil to the main cylinder that drives the main ram determines the required oil amount based on the set value set by the operating speed setting device of the stem, and the required oil amount is the variable displacement
また、必要油量が可変容量型油圧ポンプ１台乃至複数台の最大吐出量より多いときは、最大吐出状態又はそれに近い値でオンロードした１乃至複数台の可変容量型油圧ポンプからの吐出油と、その不足分を補うように可変吐出状態でオンロードした１台の可変容量型油圧ポンプからの吐出油とによって必要油量を供給するように流量制御するとともに、残りの可変容量型油圧ポンプをアンロードさせる。 Further, when the required oil amount is larger than the maximum discharge amount of one or more variable displacement hydraulic pumps, the discharge oil from one or more variable displacement hydraulic pumps that are on-loaded at or near the maximum discharge state And the remaining variable displacement hydraulic pump while controlling the flow rate so as to supply the required amount of oil with the oil discharged from one variable displacement hydraulic pump that is on-loaded in a variable discharge state to compensate for the shortage Unload.
さらに、必要油量が連続的に変化する場合は、前記可変容量型油圧ポンプを順次オンロードして必要油量を連続的に供給し、且つ、そのつなぎの部分で先にオンロードした可変容量型油圧ポンプが最大吐出量となる以前に次の可変容量型油圧ポンプをオンロードするとともに、必要油量の変化に応じて先にオンロードした可変容量型油圧ポンプの吐出量と、新たにオンロードした可変容量型油圧ポンプの吐出量とを同時に可変制御して必要油量を連続的に供給するようにしている。このように最少台数の油圧ポンプをオンロードし残りの油圧ポンプを停止することで、省エネルギー効果を高めている。（特許文献１参照） Furthermore, when the required oil amount changes continuously, the variable displacement hydraulic pump is sequentially on-loaded to supply the required oil amount continuously, and the variable capacity that has been on-loaded first at the connecting portion. The next variable displacement hydraulic pump is on-loaded before the hydraulic pump reaches the maximum discharge amount, and the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump that has been previously on-loaded in response to the change in the required oil amount is newly turned on. The required amount of oil is continuously supplied by variably controlling the discharge amount of the loaded variable displacement hydraulic pump at the same time. In this way, the energy saving effect is enhanced by on-loading the minimum number of hydraulic pumps and stopping the remaining hydraulic pumps. (See Patent Document 1)
そして、このような押出プレスでは押出所要力が押出の全工程で一定であることが望ましいものの、押出工程においてコンテナ内のビレットの長さ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所要力が高いのが通常である。即ち、ダイスの押出抵抗が一定であったとしても、コンテナとビレットの摩擦抵抗がビレットの長さの減少にしたがって小さくなるので、全体として押出所要力が除々に低下してしまう。
この結果、ステムのストロークに対する押出圧力の変化も押出開始時点で最大値を発現し、ストロークの進行に伴って除々に低下してしまうものとなっている。（特許文献２参照）
In such an extrusion press, it is desirable that the required extrusion force is constant throughout the extrusion process, but the length of the billet in the container is gradually shortened in the extrusion process, so at the start of extrusion and at the end of extrusion. The former usually requires a higher extrusion force. That is, even if the extrusion resistance of the die is constant, the frictional resistance between the container and the billet decreases as the length of the billet decreases, so that the required extrusion force as a whole gradually decreases.
As a result, the change in the extrusion pressure with respect to the stroke of the stem also exhibits a maximum value at the start of extrusion, and gradually decreases with the progress of the stroke. (See Patent Document 2)
従来型の押出プレスの定速押出閉ループの制御回路のブロック図を図８に示す。図８において、メインシリンダ２０には速度設定器５２の設定値に基づく必要油量の圧油が供給されて、図示しないビレットが同じく図示しないステムにより押圧される。可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃには主として比例及び積分作用を行なう調節器５４から増幅器５５を介して制御信号が入力される。一方図示しないステムには速度検出器５６が設けられており、これによって検出されたステムの速度に対応した信号が比較器５７へ入力される。
比較器５７には一方の入力にステムの速度設定器５２により予め設定された一定値が入力されており、この値と速度検出器５６からの入力の差が調節器５４に入力される。調節器５４は比例及び積分制御の機能を有し、一定の押出速度で押出成形が行なわれるように増幅器５５を介して可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃを制御する。このように、従来は閉ループを利用し、ステムの速度を検出してフィードバックしつつステムの速度制御を行なう構成となっている。図９に、図８の制御回路における負荷が小さいときの押出開始時の速度立ち上がり特性を示す。
FIG. 8 shows a block diagram of a constant speed extrusion closed loop control circuit of a conventional extrusion press. In FIG. 8, the
A constant value preset by the
ところで、従来型の押出プレスでは上記のように押出速度のみを制御し、ビレット形状（直径と長さ）が同一であればメインシリンダに供給される油圧の圧力と流量（制御量）、即ち出力は同一であり、ビレットの材質（変形抵抗）や押出製品の形状（押出抵抗、即ち負荷）が異なっていても同じ制御量が出力される。即ち、押出所要力の大きさ（負荷の大小）にもかかわらずメインシリンダへの出力（油圧の吐出圧力×吐出量＝出力）が一定となる制御となっている。 By the way, in the conventional extrusion press, only the extrusion speed is controlled as described above, and if the billet shape (diameter and length) is the same, the pressure and flow rate (control amount) of the hydraulic pressure supplied to the main cylinder, that is, the output Are the same, and the same control amount is output even if the billet material (deformation resistance) and the shape of the extruded product (extrusion resistance, ie, load) are different. That is, control is performed so that the output to the main cylinder (hydraulic discharge pressure × discharge amount = output) is constant regardless of the magnitude of the required force for extrusion (the magnitude of the load).
このため、所要押出力（負荷）が大きく押し出し速度が比較的低い押出製品の場合には押出開始時に所定の押出速度に到達するまでに時間（立ち上がり時間）を必要とし、ダイスから製品が押出されるまでに時間を要し押出成形のサイクルタイムが長くなるという問題を有していた。 For this reason, in the case of an extruded product with a large required pushing force (load) and a relatively low extrusion speed, it takes time (rise time) to reach a predetermined extrusion speed at the start of extrusion, and the product is extruded from the die. It takes time to complete the process, and the cycle time of extrusion is long.
本発明は、上記従来の問題点に着目し、押出工程における押出開始時に所定の製品押出速度に到達する時間を一定にしてサイクルタイムを短縮することができ、且つ、エネルギー効率を高くするようにした押出プレスの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention pays attention to the above-mentioned conventional problems, and can shorten the cycle time by making the time to reach a predetermined product extrusion speed constant at the start of extrusion in the extrusion process, and increase the energy efficiency. It is an object of the present invention to provide a method for controlling an extruded press.
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る押出プレスの制御方法は、複数台の可変容量型の油圧ポンプが並列に接続され押出プレスの油圧シリンダに作動油を供給し、予め設定した作動速度に基づき油圧ポンプの必要吐出量を求めて前記油圧ポンプを選択的にオンロードする押出プレスの制御方法であって、押出製品から所要押出力を算出するとともに、該算出した所要押出力と前記押出製品の押出に用いる前記押出プレスの定格押出力とを対比して前記押出製品の押出難易度を算出し、該算出した前記押出製品の押出難易度に基づいて油圧ポンプの必要台数を設定し、該設定した必要台数の油圧ポンプのオンロードを行ない、メインシリンダ及びサイドシリンダに必要油量を供給して押出開始時の速度の立ち上がりを制御するようにした。
In order to achieve the above object, a control method for an extrusion press according to
請求項２に係る押出プレスの制御方法は請求項１に記載の発明において、前記所要押出力（Ｆａ）が、次式：
Ｆａ＝Ａ・Ｋｆ（ｌｎＲ＋４μ・Ｌ／Ｄ）・ｖ・β１・β２・β３・β４
［但し、Ａ ：コンテナ内径の断面積
Ｋｆ：ビレットの変形抵抗
Ｒ ：押出比
μ ：ビレット表面とコンテナ内壁との摩擦係数
Ｌ ：コンテナ内で押し潰されたビレット長さ
Ｄ ：コンテナ内径
ｖ ：押出製品の速度係数
β１：ダイスの形状係数
β２：押出製品の形状係数
β３：ビレットの温度係数
β４：ダイスの温度係数］
に基づいて求められることとなる。
The control method of the extrusion press according to
Fa = A · Kf (lnR + 4 μ · L / D) · v · β1 · β2 · β3 · β4
[However, A: sectional area of inner diameter of container Kf: deformation resistance of billet R: extrusion ratio μ: coefficient of friction between billet surface and inner wall of container L: length of billet crushed in container D: inner diameter of container v: extrusion Product velocity coefficient β1: Die shape factor β2: Extruded product shape factor β3: Billet temperature coefficient β4: Die temperature coefficient]
It will be determined based on.
また、本発明の請求項３に係る押出プレスの制御方法は、複数台の可変容量型の油圧ポンプが並列に接続され押出プレスの油圧シリンダに作動油を供給し、予め設定した作動速度に基づき油圧ポンプの必要吐出量を求めて前記油圧ポンプを選択的にオンロードする押出プレスの制御方法であって、予めビレットを試し押出し、該押出中のメインシリンダの圧力挙動を検出し、該検出した圧力挙動から前記押出製品の難易度を算出し、該算出した前記押出製品の押出難易度に基づいて油圧ポンプの必要台数を設定し、該設定した必要台数の油圧ポンプのオンロードを行ない、前記メインシリンダ及びサイドシリンダに必要油量を供給して押出開始時の速度の立ち上がりを制御するようにした。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a control method for an extrusion press, wherein a plurality of variable displacement hydraulic pumps are connected in parallel to supply hydraulic oil to a hydraulic cylinder of the extrusion press, and based on a preset operation speed. A control method of an extrusion press for selectively onloading the hydraulic pump by obtaining a required discharge amount of the hydraulic pump, wherein the billet is pre-extruded in advance, and the pressure behavior of the main cylinder during the extrusion is detected and detected. Calculate the difficulty level of the extruded product from the pressure behavior, set the required number of hydraulic pumps based on the calculated extrusion difficulty level of the extruded product, perform on-loading of the set required number of hydraulic pumps, The required amount of oil was supplied to the main cylinder and the side cylinder to control the speed rise at the start of extrusion.
請求項４に係る押出プレスの制御方法は請求項１又は請求項３に記載の発明において、押出開始時の速度の立ち上がり制御が完了の後、予め設定した押出速度に基づき油圧ポンプの必要吐出量を求めて前記油圧ポンプを選択的に駆動する押出プレスの制御方法に移行することとした。
請求項５に係る押出プレスの制御方法は請求項１又は請求項３、４のいずれか１項に記載の発明において、押出速度の直接フィードバック系を備えるとともに、制御値の出力を検出する手段、前記制御値の制限値を設定する手段、及び前記制御値の検出値を前記設定された制限値と比較調整する手段、押出速度設定器で設定された設定値にシリンダ径に相当する面積を乗じた、油圧ポンプの吐出量及び効率から決定される初期値を出力する手段、とを具備した制御回路を備え、前記制限値と初期値とにより前記押出の立ち上がりを行うようにした請求項１又は請求項３、４のいずれか１項に記載の押出プレスの制御方法。
The extrusion press control method according to
A control method of an extrusion press according to
本発明によれば、押出立ち上がり時におけるメインラムを駆動するメインシリンダ及びサイドシリンダへの圧油の供給は、押出の難易度により設定した設定値に基づいて必要油量を求め、該求めた必要油量を供給するようにしたので、ビレットの押出成形開始時における押出速度の立ち上がりが早くなり、押出成形のサイクルタイムを短くすることができ、押出成形時の押出速度の設定値が小さい場合でも、プレス能力を十分に発揮し、スムースな押出成形を実現することができる。 According to the present invention, the supply of the pressure oil to the main cylinder and the side cylinder that drives the main ram at the time of extrusion start-up obtains the required oil amount based on the set value set according to the difficulty level of the extrusion, and the obtained necessity Since the oil amount is supplied, the rise of the extrusion speed at the start of billet extrusion can be quickened, the cycle time of extrusion can be shortened, and even when the set value of the extrusion speed at the time of extrusion is small The press capability can be fully exhibited, and smooth extrusion can be realized.
所要押出力の算出に好適に用いられるＳｉｅｂｅｌの計算式を、押出製品の押出速度、ダイス形状及び製品形状、ビレット温度及びダイス温度により補正した計算式に基づき実押出での実測値に近似した押出所要力を算出し、該算出した押出所要力から押出難易度を求めたので、最適な押出製品の立ち上がり制御を最短で実現することができる。
また、押出難易度を予め試し押出し、該試し押出により実測した押出所要力から押出難易度を算出したので、より最適な押出製品の立ち上がり制御を最短で実現することができる。
Extrusion that approximates the actual measurement value in actual extrusion based on the calculation formula of Siebel, which is preferably used to calculate the required pressing force, corrected by the extrusion speed, die shape and product shape, billet temperature and die temperature of the extruded product Since the required force is calculated and the extrusion difficulty level is obtained from the calculated required extrusion force, the optimum rise control of the extruded product can be realized in the shortest time.
Further, since the extrusion difficulty level is preliminarily trial-extruded and the extrusion difficulty level is calculated from the required extrusion force actually measured by the trial extrusion, more optimal rise control of the extruded product can be realized in the shortest time.
本発明によれば、所定の立ち上がり速度制御が完了の後は、予め設定した押出速度に基づき油圧ポンプの必要吐出量を求めて前記油圧ポンプを選択的に駆動し、残余の油圧ポンプを停止するので、電力消費量を低減することができる。
初期値は押出速度と押出難易度により設定され、所定の押出速度に応じた必要油量よりも多くの吐出量で押出速度を制御するため、立ち上がり時間を短縮することができる。
According to the present invention, after the predetermined rising speed control is completed, the required discharge amount of the hydraulic pump is obtained based on the preset extrusion speed, the hydraulic pump is selectively driven, and the remaining hydraulic pump is stopped. Therefore, power consumption can be reduced.
The initial value is set by the extrusion speed and the difficulty level of extrusion, and the extrusion speed is controlled with a larger discharge amount than the required oil amount corresponding to the predetermined extrusion speed, so that the rise time can be shortened.
以下に、本発明の押出プレスの制御方法の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は実施の形態に用いる押出プレスの油圧回路の説明図である。
図に示す１０Ａ〜１０Ｃは可変容量型油圧ポンプ、１１Ａ〜１１Ｃは可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃを駆動する電動機である。１２Ａ〜１２Ｃは可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの吐出量制御手段で、流量制御信号によって可変容量型油圧ポンプの傾転角を制御し吐出量を調整する。そして、いずれの可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃは、同一の最大吐出量で設定されている。
Embodiments of an extrusion press control method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a hydraulic circuit of an extrusion press used in the embodiment.
In the figure, 10A to 10C are variable displacement hydraulic pumps, and 11A to 11C are electric motors that drive the variable displacement
１４Ａ〜１４Ｃは、速度設定器で設定された設定値に基づいて求めた必要油量を供給するため、可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃを選択的にオンロードとアンロードを切り替える電磁切替弁、符号１５は油圧回路の圧力を設定するリリーフ弁である。メインシリンダ２０に圧油を供給する電磁切替弁１６が配され、サイドシリンダ２１には電磁切替弁１７を介して圧油が供給され、押出ステム２２を進退自在に移動させる。符号２３は、メインシリンダ２０及びサイドシリンダ２１により駆動され前進移動するメインラムである。
14A to 14C are electromagnetic switching valves that selectively switch the variable displacement
符号３０は可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの吐出量制御手段１２Ａ〜１２Ｃにパイロット圧力を供給するパイロット圧力の供給手段である。パイロット圧力の供給手段３０は可変容量型油圧ポンプ３１、可変容量型油圧ポンプ３１を回転駆動する電動機３２、パイロット圧力を設定するリリーフ弁３３で要部が構成される。
そして、図１に示す油圧回路は、制御装置４１により制御される。制御装置４１は、押出条件設定器４２、ポンプ制御部４３、押出プレス装置の各工程動作の作動速度を設定する速度設定器５２、及び押出開始時に可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの吐出量を拡大制御する速度制御部５９により基本構成され、予め速度設定器５２に設定された速度の設定値と、押出製品毎に算出される押出難易度により加重して出力される速度制御部５９の出力値に応じてポンプ制御部４３の出力信号が各油圧機器に出力されるとともに、可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの吐出量を制御して必要量を押出プレスに供給する構成となっている。
そして、押出条件設定部４２は、タッチパネル等からデータ入力される。
The hydraulic circuit shown in FIG. 1 is controlled by the control device 41. The control device 41 includes an extrusion
The extrusion
このように構成された油圧回路における選択的駆動、即ち、作動速度と可変容量型油圧ポンプのオンロードとアンロード及び各可変容量型油圧ポンプの吐出量の関係について図２により説明する。
図２に示すように、３台が同一吐出量の可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃを用い、その吐出量の総量が作動速度の１００％となるように設定されている。各可変容量型油圧ポンプのオンロードとアンロードのタイミング（選択閾値）は、二台目が３３．３％、三台目が６６．６％である。
The selective drive in the hydraulic circuit thus configured, that is, the relationship between the operating speed, the on-load and unload of the variable displacement hydraulic pump, and the discharge amount of each variable displacement hydraulic pump will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, three units use variable displacement
作動速度の設定値が３３．３％未満であれば可変容量型油圧ポンプ１０Ａをオンロードさせ、作動速度の設定値が３３．３％以上６６．６％未満であれば可変容量型油圧ポンプ１０Ａ及び１０Ｂをオンロードさせ、作動速度の設定値が６６．６％以上であれば全ての可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃをオンロードさせることで必要油量を供給することができる。オンロードしない残余の油圧ポンプはアンロード状態である。
例えば、速度の設定値が５０％の場合には可変容量型油圧ポンプ１０Ａ及び１０Ｂの２台をオンロードさせる。そして、可変容量型油圧ポンプ１０Ａを最大吐出量となるように制御するとともに、可変容量型油圧ポンプ１０Ｂの吐出量を最大吐出量の５０％となるように制御することで不足分を補い必要吐出量を得るのである。
If the operating speed setting value is less than 33.3%, the variable displacement
For example, when the speed setting value is 50%, the two variable displacement
押出プレスの作動速度は一般的に以下のように設定されている。押出ステム２２の移動速度が無負荷前進で１００％、アプセットで８０％、押出初速及び終速は押出速度によって決定され各々押出速度の、例えば１５％、５０％程度に決められる。そして、後退で１００％となる。
図２に示すように、無負荷前進及び後退は１００％の最大速度、アプセットは８０％であり、可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの全てが駆動（オンロード）される。無負荷前進及び後退では可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの全てが最大吐出量で流量制御され、アプセットでは可変容量型油圧ポンプ１０Ａと１０Ｂが最大吐出量で、可変容量型油圧ポンプ１０Ｃが最大吐出量の４０％で流量制御される。
押出工程においてその各速度の設定値は押出速度に応じて決められ、押出初速で押出速度の１５％、終速で５０％であり、オンロードされる可変容量型油圧ポンプは選択押出速度により決定される。
The operation speed of the extrusion press is generally set as follows. The moving speed of the
As shown in FIG. 2, no-load forward and backward are 100% maximum speed, upset is 80%, and all of the variable displacement
In the extrusion process, the set value of each speed is determined according to the extrusion speed, and is 15% of the extrusion speed at the initial extrusion speed and 50% at the final speed. The variable displacement hydraulic pump to be loaded is determined by the selected extrusion speed. Is done.
次に、押出所要力の算出について説明する。押出所要力は、次式：
Ｆａ＝Ａ・Ｋｆ（ｌｎＲ＋４μ・Ｌ／Ｄ）・ｖ・β１・β２・β３・β４
［但し、Ａ ：コンテナ内径の断面積
Ｋｆ：ビレットの変形抵抗
Ｒ ：押出比
μ ：ビレット表面とコンテナ内壁との摩擦係数
Ｌ ：コンテナ内で押し潰されたビレット長さ
Ｄ ：コンテナ内径
ｖ ：押出製品の速度係数
β１：ダイスの形状係数
β２：押出製品の形状係数
β３：ビレットの温度係数
β４：ダイスの温度係数］
に基づいて求められる。
Next, calculation of the required extrusion force will be described. The required force for extrusion is:
Fa = A · Kf (lnR + 4 μ · L / D) · v · β1 · β2 · β3 · β4
[However, A: sectional area of inner diameter of container Kf: deformation resistance of billet R: extrusion ratio μ: coefficient of friction between billet surface and inner wall of container L: length of billet crushed in container D: inner diameter of container v: extrusion Product velocity coefficient β1: Die shape factor β2: Extruded product shape factor β3: Billet temperature coefficient β4: Die temperature coefficient]
Based on.
上記式は、公知の所要押出力の算出式である例えば、Ｓｉｅｂｅｌを係数ｖ、β１〜β４で補正したものである。
Ｓｉｅｂｅｌの算出式では、種々な製品形状の製品を異なる押出条件や押出環境下で実押出での実測値に近似した押出所要力を算出することは困難である。補正することにより実測値に近似した値を得ることができる。補正係数ｖ、β１〜β４は、数値的に表すパラメータであり、統計的に求められる。
押出製品の速度係数ｖは押出速度の関数であって、ダイス内の単位時間におけるメタル流量が作用力にもたらす影響を補正する。
The above formula is a known calculation formula for required pressing force, for example, obtained by correcting Siebel with coefficients v and β1 to β4.
In the calculation formula of Siebel, it is difficult to calculate the required extrusion force that approximates the actual measurement value in actual extrusion under different extrusion conditions and extrusion environments for products of various product shapes. By correcting, a value approximate to the actual measurement value can be obtained. The correction coefficients v and β1 to β4 are parameters expressed numerically and are obtained statistically.
The speed coefficient v of the extruded product is a function of the extrusion speed and corrects the influence of the metal flow rate in the die in unit time on the acting force.
ダイスの形状係数β１は、ダイスの形状によって求められる。ダイスは主に中実製品の押出に用いるソリッドダイと、中空製品の押出に用いるフォローダイ（ポートホールダイス）とに区分される。フォローダイでは、ダイス内に流入したビレットは一度分割され、その後溶着させて中空製品を得るようになっている。β１は、フォローダイによって増大するビレットの変形力を補正する。
押出製品の形状係数β２は製品形状の関数であって、製品形状の複雑度合い及びダイスとの長さ（ダイスのベアリング部）によって求められる。β２は、製品外周長やベアリング部の長さによって増大するビレットの押出所要力を補正します。
The die shape factor β1 is determined by the shape of the die. The dies are mainly classified into solid dies used for extrusion of solid products and follow dies (porthole dies) used for extrusion of hollow products. In the follow die, the billet that has flowed into the die is once divided and then welded to obtain a hollow product. β1 corrects the deformation force of the billet that is increased by the follow die.
The shape factor β2 of the extruded product is a function of the product shape and is determined by the complexity of the product shape and the length with the die (the bearing portion of the die). β2 compensates for the billet extrusion force that increases with the outer circumference of the product and the length of the bearing.
ビレットの温度係数β３はビレット温度の関数であって、ビレット温度によって求められる。β３は、ビレット温度の変化に応じて変化するビレットの変形抵抗に伴う押出所要力を補正する。
ダイスの温度係数β４はダイス温度の関数であって、ダイスの温度によって求められる。β４は、ダイスのベアリング部の温度変化はビレットの温度に影響を与え、ビレットの変形抵抗に伴う押出所要力を補正する。
The billet temperature coefficient β3 is a function of the billet temperature and is determined by the billet temperature. β3 corrects the required extrusion force accompanying the deformation resistance of the billet that changes according to the change in billet temperature.
The die temperature coefficient β4 is a function of the die temperature, and is determined by the die temperature. In β4, the temperature change of the bearing portion of the die affects the temperature of the billet, and corrects the required force for extrusion accompanying the deformation resistance of the billet.
上記算出した押出所用力から求める押出難易度を図３のフローにより説明する。押出条件と押出条件に基づいて算出した補正係数から算出した所要押出力を、押出成形に用いる押出プレス装置の定格押出力で除した値により押出難易度が算出される。図３に示すように押出所要力が定格押出力の０．７以下の場合は難易度１、０．７を超え０．８以下の場合は難易度２、０．８を超え０．９以下の場合は難易度３と設定される。さらに、押出所要力が押出プレス装置の定格押出力の０．９を超え１．０未満の場合は難易度４であり、１．０の場合は難易度５に設定されることとなる。
Extrusion difficulty obtained from the above-described calculated pushing station force will be described with reference to the flow of FIG. The extrusion difficulty is calculated by a value obtained by dividing the required pressing force calculated from the extrusion condition and the correction coefficient calculated based on the extrusion condition by the rated pressing force of the extrusion press device used for extrusion molding. As shown in FIG. 3, when the required force is 0.7 or less of the rated pressing force, the difficulty is 1, and when it exceeds 0.7 and 0.8 or less, the difficulty is 2, exceeding 0.8 and 0.9 or less. In this case, the
図４に基づき、上記求めた押出難易度と可変容量型油圧ポンプの起動台数と初期値の関係を説明する。例えば、速度設定値が３３．３％以下の場合では一台の可変容量型油圧ポンプをオンロードすることで必要油量を確保することができる。しかし、負荷圧力の大きさ（押出の難易度）によっては、リリーフバルブのオーバーライド特性により圧油がタンクへ還流されて必要油量を確保することができず、設定した速度を得ることができない。このため、立ち上がりに時間を要することとなる。図４に示すよう速度設定値にかかわらず、設定した難易度によりオンロードする可変容量型油圧ポンプの台数が決定される。上記速度設定値では、難易度が２に設定された場合には、オンロードされる可変容量型油圧ポンプは二台であり、難易度が３より大きい場合には三台の全てのポンプがオンロードされる構成となっている。このように、設定した難易度に応じて可変容量型油圧ポンプのローデング台数を決定するので、この出力増大によって立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
更に、詳細を後述する押出難易度に応じて立ち上がり制御出力に対し、初期値Ｘと初期値Ｘの拡大量Ｙを設定して出力することにより立ち上がり時間の短縮を図る。なお、初期値Ｘは、成形に用いる押出プレス装置のメインシリンダ及びサイドシリンダ径に相当する面積に乗じた、可変容量型油圧ポンプの吐出量及び効率から算出される。
Based on FIG. 4, the relationship between the obtained extrusion difficulty level, the number of activated variable displacement hydraulic pumps, and the initial value will be described. For example, when the speed set value is 33.3% or less, the required oil amount can be secured by on-loading one variable displacement hydraulic pump. However, depending on the magnitude of the load pressure (extrusion difficulty), the pressure oil is recirculated to the tank due to the override characteristics of the relief valve, so that the required amount of oil cannot be secured and the set speed cannot be obtained. For this reason, it takes time to rise. As shown in FIG. 4, regardless of the speed setting value, the number of variable displacement hydraulic pumps to be on-loaded is determined according to the set difficulty level. In the above speed setting value, when the difficulty level is set to 2, there are two variable displacement hydraulic pumps to be on-loaded, and when the difficulty level is greater than 3, all three pumps are turned on. It is configured to be loaded. Thus, since the number of loadings of the variable displacement hydraulic pump is determined according to the set difficulty level, the rise time can be shortened by increasing the output.
Further, the rise time is shortened by setting and outputting the initial value X and the enlargement amount Y of the initial value X with respect to the rise control output in accordance with the degree of extrusion difficulty described in detail later. The initial value X is calculated from the discharge amount and efficiency of the variable displacement hydraulic pump multiplied by the area corresponding to the main cylinder and side cylinder diameters of the extrusion press used for molding.
上記構成の押出プレスの定速押出閉ループの制御回路のブロック図を図５に示す。図５において、メインシリンダ２０及びサイドシリンダ２１には速度設定器５２の設定値に基づく必要油量の圧油が供給されて、図示しないビレットが同じく図示しないステムにより押圧される。可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃには主として比例及び積分作用を行なう調節器５４から増幅器５５を介して制御信号が入力される。一方図示しないステムには速度検出器５６が設けられており、これによって検出されたステムの速度に対応した信号が比較器５７へ入力される。
比較器５７には一方の入力にステムの速度設定器５２により予め設定された一定値が入力されており、この値と速度検出器５６からの入力の差が調節器５４に入力される。調節器５４は比例及び積分制御の機能を有し、一定の押出速度で押出成形が行なわれるように増幅器５５を介して可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃを制御する。このように、従来は閉ループを利用し、ステムの速度を検出してフィードバックしつつ押出ステム２２の速度制御を行なう構成となっている。
FIG. 5 shows a block diagram of a control circuit for the constant speed extrusion closed loop of the extrusion press configured as described above. In FIG. 5, the
A constant value preset by the
図６に、図５の制御回路における押出開始時の速度立ち上がり特性を示す。
立ち上がり時の制御においては、算出した押出難易度に基づいて設定された制御出力が、初期値Ｘの設定器６０より増幅器５５を介して可変容量型油圧ポンプ１０Ａ〜１０Ｃの吐出量制御手段１２Ａ〜１２Ｃに出力される。図に示すように、この出力により押出速度は短時間で速度の目標値に到達する。
この制御において、拡大量Ｙについては、増加量Θを変化させることで出力が制御されます。目標値に到達した段階で押出速度は、調整器５４からの出力で閉ループへ移行する。
FIG. 6 shows the speed rise characteristics at the start of extrusion in the control circuit of FIG.
In the control at the time of start-up, the control output set based on the calculated extrusion difficulty level is supplied from the setting
In this control, the output of the enlargement amount Y is controlled by changing the increase amount Θ. When reaching the target value, the extrusion speed shifts to a closed loop by the output from the
図７（ａ）〜（ｅ）に算出した押出難易度に基づき制御出力して可変容量型油圧ポンプの立ち上がり制御を行なった場合の特性を示す。
図７（ａ）は、難易度が１の場合を示し、立ち上がり時にオンロードする可変容量型油圧ポンプは一台、初期値Ｘ及び拡大量Ｙは１である。図７（ｂ）は、初期値Ｘ及び拡大量Ｙが１であり、立ち上がり時にオンロードする可変容量型油圧ポンプを二台の場合である難易度２を、図７（ｃ）は初期値Ｘ及び拡大量Ｙが１であり、立ち上がり時にオンロードする油圧ポンプを三台の場合である難易度３を示している。
図７（ｄ）は、難易度が４の場合を示し、立ち上がり時にオンロードする可変容量型油圧ポンプは三台、初期値Ｘ及び拡大量Ｙは１．１である。そして、図７（ｅ）は、難易度が５の場合を示し、立ち上がり時にオンロードする可変容量型油圧ポンプは三台、初期値Ｘ及び拡大量Ｙは１．２となっている。
難易度に応じてオンロードする可変容量型油圧ポンプ台数と初期値Ｘ及び拡大量Ｙを変更することで制御出力を増大させ、立ち上がり時間の短縮を図る。
FIGS. 7A to 7E show characteristics when control output is performed based on the calculated extrusion difficulty level and rise control of the variable displacement hydraulic pump is performed.
FIG. 7A shows a case where the difficulty level is 1, one variable displacement hydraulic pump that is on-loaded at the time of startup, and the initial value X and the enlargement amount Y are one. FIG. 7B shows the
FIG. 7D shows a case where the difficulty level is 4, and there are three variable displacement hydraulic pumps that are on-loaded at the time of startup, and the initial value X and the enlargement amount Y are 1.1. FIG. 7E shows a case where the difficulty level is 5, in which three variable displacement hydraulic pumps that are on-loaded at the time of start-up have an initial value X and an enlargement amount Y of 1.2.
By changing the number of variable displacement hydraulic pumps to be on-loaded according to the degree of difficulty, the initial value X, and the enlargement amount Y, the control output is increased and the rise time is shortened.
押出プレスの押出工程における最大押出速度は作動速度の３０％以下であり、一台の油圧ポンプをオンロードするケースについて説明した。本発明は、図４及び図７（ａ）〜（ｅ）に示すように一台の可変容量型油圧ポンプをオンロードすることに限定されず、複数台の油圧ポンプをオンロードする場合でも本発明を適用することができる。 The maximum extrusion speed in the extrusion process of the extrusion press is 30% or less of the operation speed, and the case where one hydraulic pump is on-loaded has been described. The present invention is not limited to onloading a single variable displacement hydraulic pump as shown in FIG. 4 and FIGS. 7A to 7E, and the present invention can be applied even when a plurality of hydraulic pumps are onloaded. The invention can be applied.
所要押出力の算出式によらず、ビレットを試し押出して所要押出力を得て難易度を算出する制御について説明する。
ビレットの試し押出においてメインシリンダ２０内の負荷圧力の圧力挙動を検出する。検出した負荷圧力の最大値で油圧回路のリリーフ弁１５の設定圧力を除することにより難易度は算出できる。算出した難易度に基づく制御は上述のとおりである。押出頻度の少ないビレット材質や製品形状など所要力の算出式に基づかない場合には有効である。
この方法において、従来の公知技術により圧力の検出を行うことができる。
Regardless of the calculation formula for the required pushing force, a description will be given of the control for calculating the difficulty level by trial pushing out the billet to obtain the required pushing force.
In the billet trial extrusion, the pressure behavior of the load pressure in the
In this method, the pressure can be detected by a conventional known technique.
以上説明したように、本発明では押出所要力を算出して押出プレス定格押出力と対比して押出難易度を算出する。そして、押出難易度に基づき押出立ち上がり時の可変容量型油圧ポンプへの制御出力を増大させて出力する構成とした。
この可変容量型油圧ポンプへの制御出力の増大により、目標値である押出速度迄の到達時間が短縮され、押出速度の立ち上がりを時間することができる。このため、押出成形のサイクルタイムを短縮することができ、生産性が向上する。
As described above, in the present invention, the extrusion required force is calculated, and the extrusion difficulty is calculated in comparison with the extrusion press rated pressing force. And it was set as the structure which increases and outputs the control output to the variable displacement hydraulic pump at the time of extrusion start-up based on extrusion difficulty.
By increasing the control output to the variable displacement hydraulic pump, the time to reach the target extrusion speed is shortened, and the rise of the extrusion speed can be increased. For this reason, the cycle time of extrusion molding can be shortened, and productivity improves.
１０Ａ〜１０Ｃ 可変容量型油圧ポンプ
１１Ａ〜１１Ｃ 吐出量制御手段
１２Ａ〜１２Ｃ 電動機
１４Ａ〜１４Ｃ 電磁切替弁
２０ メインシリンダ
２１ サイドシリンダ
４１ 制御装置
４２ 押出条件設定器
４３ ポンプ制御部
５２ 速度設定器
５４ 調節器
５５ 増幅器
５６ 速度検出器
５７ 比較器
５９ 速度制御部
６０ 初期値の設定器
Ｘ 初期値
Ｙ 拡大量
Θ 増加量
10A to 10C Variable displacement hydraulic pump 11A to 11C Discharge amount control means 12A to
Claims (5)
押出製品から所要押出力を算出するとともに、該算出した所要押出力と前記押出製品の押出に用いる前記押出プレスの定格押出力とを対比して前記押出製品の押出難易度を算出し、
該算出した前記押出製品の押出難易度に基づいて油圧ポンプの必要台数を設定し、該設定した必要台数の油圧ポンプのオンロードを行ない、メインシリンダ及びサイドシリンダに必要油量を供給して押出開始時の速度の立ち上がりを制御する押出プレスの制御方法。 Multiple variable displacement hydraulic pumps are connected in parallel to supply hydraulic oil to the hydraulic cylinders of the extrusion press, and the hydraulic pumps are selectively turned on by obtaining the required discharge amount of the hydraulic pump based on the preset operating speed A method of controlling a loading extrusion press,
Calculate the required pressing force from the extruded product, and calculate the extrusion difficulty level of the extruded product by comparing the calculated required pressing force with the rated pressing force of the extrusion press used for extrusion of the extruded product,
The required number of hydraulic pumps is set based on the calculated extrusion difficulty level of the extruded product, the required number of hydraulic pumps are on-loaded, and the required oil amount is supplied to the main cylinder and the side cylinder for extrusion. A method for controlling an extrusion press that controls the rise of speed at the start.
Ｆａ＝Ａ・Ｋｆ（ｌｎＲ＋４μ・Ｌ／Ｄ）・ｖ・β１・β２・β３・β４
［但し、Ａ ：コンテナ内径の断面積
Ｋｆ：ビレットの変形抵抗
Ｒ ：押出比
μ ：ビレット表面とコンテナ内壁との摩擦係数
Ｌ ：コンテナ内で押し潰されたビレット長さ
Ｄ ：コンテナ内径
ｖ ：押出製品の速度係数
β１：ダイスの形状係数
β２：押出製品の形状係数
β３：ビレットの温度係数
β４：ダイスの温度係数］
に基づいて求められる請求項１に記載の押出プレスの制御方法。 The required pushing force (Fa) is expressed by the following formula:
Fa = A · Kf (lnR + 4 μ · L / D) · v · β1 · β2 · β3 · β4
[However, A: sectional area of inner diameter of container Kf: deformation resistance of billet R: extrusion ratio μ: coefficient of friction between billet surface and inner wall of container L: length of billet crushed in container D: inner diameter of container v: extrusion Product velocity coefficient β1: Die shape factor β2: Extruded product shape factor β3: Billet temperature coefficient β4: Die temperature coefficient]
The control method of the extrusion press of Claim 1 calculated | required based on this.
予めビレットを試し押出し、該押出中のメインシリンダの圧力挙動を検出し、該検出した圧力挙動から前記押出製品の難易度を算出し、
該算出した前記押出製品の押出難易度に基づいて油圧ポンプの必要台数を設定し、該設定した必要台数の油圧ポンプのオンロードを行ない、前記メインシリンダ及びサイドシリンダに必要油量を供給して押出開始時の速度の立ち上がりを制御する押出プレスの制御方法。 Multiple variable displacement hydraulic pumps are connected in parallel to supply hydraulic oil to the hydraulic cylinders of the extrusion press, and the hydraulic pumps are selectively turned on by obtaining the required discharge amount of the hydraulic pump based on the preset operating speed A method of controlling a loading extrusion press,
Pre-extruding the billet in advance, detecting the pressure behavior of the main cylinder during the extrusion, calculating the difficulty of the extruded product from the detected pressure behavior,
The required number of hydraulic pumps is set based on the calculated extrusion difficulty level of the extruded product, the required number of hydraulic pumps are set on load, and the required oil amount is supplied to the main cylinder and the side cylinder. A method for controlling an extrusion press that controls the rise in speed at the start of extrusion.
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