JP2019030895A - Extrusion rate control method of extrusion press - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は押出プレスに係り、押出プレスにおける押出速度制御方法に関する。 The present invention relates to an extrusion press, and to an extrusion speed control method in the extrusion press.
一般に、金属材料、例えばアルミニウム又はその合金材料等によるビレットを押出プレ
ス装置により押出す場合、油圧シリンダで駆動されるメインラムの先端部に押出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、ビレットが押出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。
ビレットを押し出した後は、コンテナをコンテナシリンダにより若干後退させて、ディスカードがコンテナから外れた位置からメインラムとコンテナを後退させる。
次に、コンテナとダイスとの間に切断装置の切断刃を送り込み、ダイス面に残ったビレット(ディスカードと称される。)を切り離す。その後は、メインラムを後退させて押出ステムをコンテナから抜き出し,次のビレットをコンテナに挿填して次サイクルの押出成形に移行する。
Generally, when a billet made of a metal material such as aluminum or an alloy material thereof is extruded by an extrusion press device, an extrusion stem is attached to the tip of a main ram driven by a hydraulic cylinder, and a container is pressed against a die. The billet is stored in the container. Then, the billet is pressed by the extrusion stem by further advancing the main ram by driving the hydraulic cylinder. Therefore, the molded product is extruded from the outlet of the die.
After pushing out the billet, the container is slightly retracted by the container cylinder, and the main ram and the container are retracted from the position where the discard is removed from the container.
Next, the cutting blade of the cutting device is fed between the container and the die, and the billet (referred to as a discard) remaining on the die surface is cut off. After that, the main ram is retracted, the extrusion stem is extracted from the container, the next billet is inserted into the container, and the next cycle of extrusion molding is started.
金属押出プレスの押出行程において、押出プレス機械能力以外の要因(ダイス等)で設定値の押出速度が出ない場合でも設定の流量は、可変ポンプからの作動油を吐出するので油圧力は設定値まで圧力が上昇し油圧装置に付属の圧力制御弁より油が多量に排出され、圧力制御弁内通過抵抗の発生熱量でオイルタンク内の作動油温度が上昇し、運転の限界温度(60℃)以上になり運転が停止する。 In the extrusion process of the metal extrusion press, even if the set value extrusion speed does not come out due to factors other than the extrusion press machine capability (dies, etc.), the set flow rate discharges hydraulic oil from the variable pump, so the oil pressure is the set value As the pressure rises, a large amount of oil is discharged from the pressure control valve attached to the hydraulic system, the hydraulic oil temperature in the oil tank rises due to the amount of heat generated by the passage resistance in the pressure control valve, and the operating limit temperature (60 ° C) The operation stops as described above.
また、油温が高くなるにつれて油圧バルブ等のリークが多くなりメインラムに必要量の作動油が流れず、設定速度に達しない。
Also, as the oil temperature rises, the hydraulic valves and other leaks increase, and the required amount of hydraulic fluid does not flow through the main ram and the set speed is not reached.
押出プレス装置の押出動作開始時に、押出速度を制御するポンプの流量を変化させて押出速度を上昇させる場合において、
押出速度と押出圧力を検出して、押出速度が所定の押出速度に到達する以前に、押出圧力が上限設定値に到達した際に、
該ポンプの流量が、定格流量の70%以下になるように制御した。
When the extrusion speed is increased by changing the flow rate of the pump that controls the extrusion speed at the start of the extrusion operation of the extrusion press device,
When the extrusion pressure reaches the upper limit setting value before the extrusion speed reaches the predetermined extrusion speed by detecting the extrusion speed and the extrusion pressure,
The flow rate of the pump was controlled to be 70% or less of the rated flow rate.
前記ポンプの流量が定格流量の70%以下になるように制御する以前に、定格流量まで上昇する増加率で、ポンプの流量を増加させるようにした。 Before the flow rate of the pump is controlled to be 70% or less of the rated flow rate, the flow rate of the pump is increased at an increasing rate that increases to the rated flow rate.
押出プレス装置の押出動作を繰り返してサイクル運転する場合において、
押出動作開始から押出圧力が上限設定値になるまでの時間を計測し、
該時間を計測したサイクル以降は、該押出圧力が上限設定値に到達する時間をタイミングとして、ポンプの流量が、定格流量より70%以下になるように制御した。
In the case of cycle operation by repeating the extrusion operation of the extrusion press device,
Measure the time from the start of extrusion operation until the extrusion pressure reaches the upper limit setting value,
After the cycle in which the time was measured, the flow rate of the pump was controlled to be 70% or less from the rated flow rate with the time when the extrusion pressure reached the upper limit set value as a timing.
前記ポンプの流量が、定格流量の70%以下になるように制御する際において、該ポンプの流量が、定格流量の50%以上になるように制御した。 When the flow rate of the pump was controlled to be 70% or less of the rated flow rate, the flow rate of the pump was controlled to be 50% or more of the rated flow rate.
押し難い製品など押出能力不足の製品を押し出す場合、油温が上昇することで生産を一時停止し、オイルタンク内油温が下がるまで待つ必要があるが、本発明により油温の上昇を抑えることが可能なため連続運転が可能となり生産時間の短縮が図れる。 When extruding a product with insufficient extrusion capacity, such as a difficult-to-push product, it is necessary to temporarily stop production due to an increase in oil temperature and wait until the oil temperature in the oil tank decreases. Therefore, continuous operation is possible and production time can be shortened.
又、ポンプの吐出量を下げることにより省エネ運転になる。
In addition, energy saving operation is achieved by reducing the pump discharge rate.
本発明に係る押出プレスの吐出量制御方法の実施形態を、図面を参照しながら以下詳細に説明する。 An embodiment of a discharge amount control method of an extrusion press according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本発明に用いる押出プレスを図1に示す。エンドプラテン1とメインシリンダ2を対向して配置し、両者を複数のタイロッド3によって連結している。エンドプラテン1の内側面には押出穴が形成されたダイス4を挟んでコンテナ5が配置され、コンテナ5内に図示しないビレット6を装填し、これをダイス4に向けて押出加圧することでダイス穴に応じた断面の押出製品が押出成形される。
An extrusion press used in the present invention is shown in FIG. The end platen 1 and the
押出作用力を発生させるメインシリンダ2は、メインラム9を内蔵し、これをコンテナ5に向けて加圧移動可能としている。このメインラム9の前端部にはコンテナ5のビレット装填穴と同芯配置されるように図示しない押出ステムがその先端に図示しないフィックスダミーブロックを密接させて、コンテナ5に向けて突出状態でメインクロスヘッド8を介して取付けられている。したがって、メインシリンダ2を駆動してメインクロスヘッド8を前進させると、押出ステムがコンテナ5のビレット装填穴に挿入され、装填されたビレット6の後端面を加圧して押出製品を押出すのである。
The
図2に可変吐出型ピストンポンプの断面図を示す。
図2は、本発明に使用される斜板型ピストンポンプの一例を示す側面断面図である。本発明に使用される押出プレスの可変吐出量ポンプは、斜板型ピストンポンプに限定されるものではない。
FIG. 2 shows a sectional view of the variable discharge type piston pump.
FIG. 2 is a side sectional view showing an example of a swash plate type piston pump used in the present invention. The variable discharge pump of the extrusion press used in the present invention is not limited to the swash plate type piston pump.
以下、図2を参照して本発明に使用される可変吐出量ポンプを説明する。本明細書ではポンプは可変吐出量ポンプ31で説明する。
ポンプ部は可変吐出量ポンプを構成するポンプ機体51を内蔵する。ポンプ機体51はポートプレート55を備え、斜板の傾転角を大きくすれば、ピストンポンプ機体51におけるポンプピストン57のストロークが大きくなり、吐出流量Qが増加する。傾転角を小さくすれば、同ポンプピストン57のストロークが小さくなり、吐出流量Qが減少する。
ピストンポンプへは入り口52より油が注入されてポンプピストン部を通過して出口53から出ることになる。
Hereinafter, the variable discharge pump used in the present invention will be described with reference to FIG. In this specification, the pump will be described as a
The pump unit incorporates a
Oil is injected into the piston pump from the
図3に押出圧力と押出速度、従来のポンプ吐出量、本発明のポンプ吐出量を示す。
押出圧力はメインラムの油圧の値を測定し、圧力発信器により測定している。
押出プレスの押出速度を測定するために、メインクロスヘッド8に図示しないマグネスケールが取り付けられている。このマグネスケールから得られた速度信号を演算処理することにより可変吐出量ポンプに指令値を出すことによって、押出速度を制御するのである。
本発明の押出プレスの押出速度の制御はフィードバック制御である。
FIG. 3 shows the extrusion pressure and extrusion speed, the conventional pump discharge amount, and the pump discharge amount of the present invention.
The extrusion pressure is measured by measuring the hydraulic pressure of the main ram and using a pressure transmitter.
In order to measure the extrusion speed of the extrusion press, a magnescale (not shown) is attached to the
Control of the extrusion speed of the extrusion press of the present invention is feedback control.
従来、押出プレスの押出動作開始時においては、可変吐出量ポンプ31が定格吐出量で作動油の供給をする際には、作動油の圧力が定格の圧力に達して、押出速度が目標の設定速度に達しない時には、可変吐出量ポンプ31から吐出された作動油は圧力制御弁においてオイルタンクに戻って行っていた。圧力制御弁から作動油が通過しオイルタンクに戻るため油温が上昇し押出の運転が困難になることがあった。
Conventionally, at the start of extrusion operation of an extrusion press, when the
前記押出プレスの押出動作開始時とは、作動油の圧力が設定の圧力(例えば31MPa)に達してから、作動油の流量が定格流量の70%以下になるまでの間のことをいう。 The time when the extrusion operation of the extrusion press starts refers to a period from when the hydraulic oil pressure reaches a set pressure (for example, 31 MPa) until the hydraulic oil flow rate becomes 70% or less of the rated flow rate.
図3にあるように、押出速度と押出圧力を検出して、押出速度が所定の押出速度に到達する以前に、押出圧力が上限設定値に到達した際は、作動油が定格流量まで上昇する増加率で、可変吐出量ポンプ31の流量を増加させ、押出圧力が上限設定値に達した際に可変吐出量ポンプ31の流量を定格流量の70%以下になるように制御する。
定格流量とは、押出速度に応じて必要な可変吐出量ポンプ31の吐出量のことをいう。
As shown in FIG. 3, when the extrusion speed reaches the upper limit set value before the extrusion speed reaches the predetermined extrusion speed by detecting the extrusion speed and the extrusion pressure, the hydraulic oil rises to the rated flow rate. The flow rate of the
The rated flow rate refers to the discharge amount of the variable
図3にあるように押出の押出動作開始時において押出速度が設定値にならない低速のときに、従来の方法であると、可変吐出量ポンプ31が多量の作動油を吐出していたのを、実際に出ている低速の押出速度に合わせて可変吐出量ポンプ31の吐出量を定格流量の70%以下に制御するものである。
As shown in FIG. 3, when the extrusion speed is a low speed at which the extrusion speed does not reach the set value at the start of the extrusion operation, the
図4に押出動作を繰り返してサイクル運転をする場合を示す。押出動作開始から押出圧力が上限設定値になるまでの時間を計測しておき、該時間を計測したサイクル以降は、該押出圧力が上限設定値に到達する時間をタイミングとして、可変吐出量ポンプ31の流量が、定格流量より70%以下になるように制御することにした。
FIG. 4 shows a case where the cycle operation is performed by repeating the extrusion operation. The time from the start of the extrusion operation until the extrusion pressure reaches the upper limit set value is measured, and after the cycle in which the time is measured, the
また、本発明では可変吐出量ポンプの流量が、定格流量の70%以下になるように制御する際において、該可変吐出量ポンプの流量が、定格流量の50%以上になるように制御することにする。 In the present invention, when the flow rate of the variable discharge pump is controlled to be 70% or less of the rated flow rate, the flow rate of the variable discharge pump is controlled to be 50% or more of the rated flow rate. To.
押出プレスでビレットを押し出す場合、ビレット径、押出比が決まっていると、押出速度はあらかじめ決められている。さらに、可変吐出量ポンプ31の傾転角も決まっている。
ところが、ビレット温度が設定値より低かったり、またダイスの温度が低かったり、コンテナの温度が下がる等の理由により、通常の可変吐出量ポンプ31への指令値では目標とする押出速度が出ないことがある。
When extruding a billet with an extrusion press, if the billet diameter and extrusion ratio are determined, the extrusion speed is predetermined. Further, the tilt angle of the
However, because the billet temperature is lower than the set value, the temperature of the die is low, or the temperature of the container is lowered, the command value to the normal
前記で記述したように、可変吐出量ポンプ31が定格吐出量の作動油を供給しているのに、押出速度が設定速度に達していないと、余分な作動油が圧力制御弁からオイルタンクに戻る。
従来のポンプ流量とは、目標の押出速度から計算される吐出量である。
As described above, when the
The conventional pump flow rate is a discharge amount calculated from a target extrusion speed.
通常所定の押出速度を出したいときには、可変吐出量ポンプ31の傾転角を押出速度に合わせて変えることにより実現できる。すなわち押出速度と傾転角、言い換えれば押出速度と可変吐出量ポンプの吐出量には1対1の関係がある。
Usually, when it is desired to obtain a predetermined extrusion speed, it can be realized by changing the tilt angle of the
本発明は、押出開始前に設定された押出速度により押出動作開始時において発生した余分な作動油の量を、初期段階において運転中の押出速度に見合った可変吐出量ポンプ31の傾転角を設定し、可変吐出量ポンプ31の吐出量を70%以下にするものである。
In the present invention, the amount of excess hydraulic oil generated at the start of the extrusion operation due to the extrusion speed set before the start of extrusion is changed to the tilt angle of the
余分な作動油を減らすということには、実際の押出速度から可変吐出量ポンプ31の指令値を変えるということで可変吐出量ポンプ31の傾転角を小さくして、可変吐出量ポンプの吐出量を減らすことである。
To reduce excess hydraulic fluid, the command angle of the
図5に本発明の制御のフローチャートを示す。押出圧力が定格(31MPa)の際、実際の押出速度が下がらない程度で、第1の圧力制御弁35、第2の圧力弁36からオイルタンク37に戻る作動油の量だけ可変吐出量ポンプ31の吐出量を下げていく制御である。
FIG. 5 shows a flowchart of the control of the present invention. When the extrusion pressure is rated (31 MPa), the
図6に押出プレスの油圧回路図を示す。
第1の可変吐出量ポンプ31と第2の可変吐出量ポンプ33から吐出された作動油は、
管路38と管路39を通ってメインシリンダ2とサイドシリンダ10に達する。
また、押出力を出すためのメインシリンダ2の作動油の押出圧力は第1の圧力制御弁35、第2の圧力弁36により設定され、押出中は設定値が変わることはない。
また、従来の初期段階において圧力制御弁からオイルタンクに作動油が戻るのは圧力制御弁35からオイルタンク37に向かって作動油が流れるものである。
FIG. 6 shows a hydraulic circuit diagram of the extrusion press.
The hydraulic oil discharged from the first
The
Further, the extrusion pressure of the hydraulic oil in the
In the conventional initial stage, the hydraulic oil returns from the pressure control valve to the oil tank when the hydraulic oil flows from the pressure control valve 35 toward the
本発明は以上の構成であるから以下の効果が得られる。
押し難い製品など押出能力不足の製品を押し出す場合、油温が上昇することで生産を一時停止し、オイルタンク内油温が下がるまで待つ必要があるが、本発明により油温の上昇を抑えることが可能なため連続運転が可能となり生産時間の短縮が図れる。
Since this invention is the above structure, the following effects are acquired.
When extruding a product with insufficient extrusion capacity, such as a difficult-to-push product, it is necessary to temporarily stop production due to an increase in oil temperature and wait until the oil temperature in the oil tank decreases. Therefore, continuous operation is possible and production time can be shortened.
又、ポンプの吐出量を下げることにより省エネ運転になる。 In addition, energy saving operation is achieved by reducing the pump discharge rate.
1 エンドプラテン
2 メインシリンダ
3 タイロッド
4 ダイス
5 コンテナ
6 ビレット
7 押出ステム
8 メインクロスヘッド
9 メインラム
10 サイドシリンダ
31 可変吐出量ポンプ
32 モータ
35 第1の圧力制御弁
36 第2の圧力制御弁
37 オイルタンク
51 ピストンポンプ機体
52 入口
53 出口
55 ポートプレート
57 ポンプピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
押出速度と押出圧力を検出して、押出速度が所定の押出速度に到達する以前に、押出圧力が上限設定値に到達した際に、
該ポンプの流量が、定格流量の70%以下になるように制御することを特徴とした押出速度制御方法。 When the extrusion speed is increased by changing the flow rate of the pump that controls the extrusion speed at the start of the extrusion operation of the extrusion press device,
When the extrusion pressure reaches the upper limit setting value before the extrusion speed reaches the predetermined extrusion speed by detecting the extrusion speed and the extrusion pressure,
An extrusion speed control method, wherein the flow rate of the pump is controlled to be 70% or less of the rated flow rate.
押出動作開始から押出圧力が上限設定値になるまでの時間を計測し、
該時間を計測したサイクル以降は、該押出圧力が上限設定値に到達する時間をタイミングとして、ポンプの流量が、定格流量より70%以下になるように制御することを特徴とした請求項1に記載の押出速度制御方法。 In the case of cycle operation by repeating the extrusion operation of the extrusion press device,
Measure the time from the start of extrusion operation until the extrusion pressure reaches the upper limit setting value,
The cycle after measuring the time is controlled so that the flow rate of the pump becomes 70% or less than the rated flow rate, with the time when the extrusion pressure reaches the upper limit set value as a timing. The extrusion speed control method as described.
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