JPH0258482B2 - - Google Patents

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JPH0258482B2
JPH0258482B2 JP54136618A JP13661879A JPH0258482B2 JP H0258482 B2 JPH0258482 B2 JP H0258482B2 JP 54136618 A JP54136618 A JP 54136618A JP 13661879 A JP13661879 A JP 13661879A JP H0258482 B2 JPH0258482 B2 JP H0258482B2
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Tatsuhiko Noyori
Kyoshi Gotoda
Masaru Takeda
Munenori Soejima
Masayuki Ekuma
Yasuhiro Nakajima
Masanobu Aoki
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、並列に接続された複数台の可変容量
形ポンプの圧油によつて金属押出しプレスを作動
させる金属押出しプレスの作動方法に関するもの
である。
この種の金属押出しプレスでは、一行程中に、
無負荷前進、アプセツト、押出し、後退、等の数
多くの動作があり、これら各動作に応じてステム
の作動速度すなわちポンプからプレスのシリンダ
に対する供給油量が制御されるのが通例である。
たとえば第７図に示すように、プレスの一行程に
おいて、まず、ステムを仕様最高速度の100％の
作動速度で無負荷前進させた後、アプセツトのた
めに同30％の作動速度で前進させ、次いで、押出
し行程で、押出し初期に付属設備による製品ハン
ドリング等のために同15％の作動速度で前進させ
た後、押出し中期で同40％の作動速度で前進させ
て製品を押出し、押出し終期に慣性力低減のため
に同10％の作動速度で前進させた後、停止させ、
然る後、同60％の作動速度で後退させる。このよ
うに金属押出しプレスが仕様値の最高速度（必要
油量が全ポンプの最大吐出量の合計）で使用され
ることは少ない。とくに、この金属押出しプレス
では、一行程中における押出し行程（押出し初
期、中期、終期）の占める時間的割合が大きく、
しかも、この押出し行程では、作動速度が仕様最
高速度の40％前後で運転される。従つて、この押
出し行程でのポンプ効率の向上は、非常に重要な
要素であることがわかる。
このような金属押出しプレスにおいて、従来で
は、一般に全ポンプを一斉にオンロードした状態
で、ステムの作動速度設定値に基いて、全ポンプ
の傾転角を常に均等に制御しながら、全ポンプか
ら前記シリンダにそれぞれ均等量の圧油を供給し
て必要油量を満たすようにしていた。すなわち、
たとえば４台の可変容量形ポンプを並列に備えた
金属押し出しプレスにおいて、仕様最高速度の50
％の作動速度で該プレスを運転する場合、従来で
は４台全部のポンプを一斉にオンロードさせた状
態で、４台のポンプの吐出量がすべて50％になる
ように均等に制御していた。
しかしながら、可変容量形ポンプは、一般的に
第９図および第１０図に示すように、その容積効
率および全体効率がポンプの傾転角αすなわち吐
出量によつて異なり、ポンプ仕様値の最大吐出量
（最大傾転角）で使用した場合に容積効率および
全体効率が最大となり、それ以外（中間および小
傾転角）では容積効率および全体効率が低下する
という特性がある。
このため、従来のように、全ポンプを常に一斉
にオンロードして中間吐出状態で運転する方式で
あると、全ポンプが容積効率ならびに全体効率が
悪い状態で運転されることになり、電力すなわち
エネルギーが無駄に消費される。とくに、金属押
出しプレスは、金属を押出すという性質上、極め
て大力量を必要とするので、大容量の可変容量形
ポンプが使用され、そのポンプを駆動する電動機
も大容量のものが使用されている。従つて、前記
のように効率の悪い状態で運転した場合、エネル
ギー損失は非常に大きなものとなる。
また、プランジヤ型の可変容量形ポンプの吐出
量を制御する場合、吐出量が小さい範囲では制御
精度が悪く、たとえば最大吐出量でヒステリシス
が１％の精度であつても、1/10の吐出量では10％
のヒステリシスになる。このため、従来のよう
に、全ポンプをその制御精度が悪い低吐出量域で
使用した場合、各ポンプの制御精度の誤差が相乗
され、金属押出しプレスの速度制御に大きな誤差
が生じ、正確な制御ができない。
本発明は、このような問題を解決するためのも
のであり、その第１の目的は、金属容量形ポンプ
を常に効率よく作動させ、エネルギー損失を極力
少なくしていわゆる省エネルギー効果を高めるこ
とができる金属押出しプレスの作動方法を提供す
ることにある。また、第２の目的は、省エネルギ
ー効果を高めながら、とくに、金属押出しプレス
の作動速度を連続的に変化させる場合に、各可変
容量形ポンプを連係させて、制御精度の誤差の影
響の少ない状態で、速度制御を円滑にできる金属
押出しプレスの作動方法を提供することにある。
そして、上記第１の目的を達成するために、第
１の発明の方法は、並列に接続された複数台の可
変容量形ポンプから金属押出しプレスに圧油を供
給して金属押出しプレスを作動させる方法におい
て、該プレスにおけるステムの作動速度設定器に
設定された設定値に基いて、該プレスの必要油量
を求め、必要油量が可変容量形ポンプ１台分の最
大吐出量以下のときは、可変容量形ポンプ１台を
オンロードして同ポンプからの吐出油によつて必
要油量を満たすように流量制御すると共に、残り
の可変容量形ポンプをアンロードさせ、必要油量
が可変容量形ポンプ１乃至数台分の最大吐出量よ
り多いときは、最大吐出状態でオンロードした１
乃至数台の可変容量形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台の可変容量形ポンプからの吐出油とによ
つて必要油量を満たすように流量制御すると共
に、残りの可変容量形ポンプをアンロードするよ
うにしている。
この構成により、プレスの必要油量に応じて必
要最少台数のポンプだけがオンロードされ、残り
のポンプがアンロードされる。しかも、オンロー
ドされるポンプのうち、１台のみが中間吐出状態
で、他のポンプが最大吐出状態となり、オンロー
ドされるポンプの総効率が高められ、プレスが常
に効率よく作動される。また、必要以外のポンプ
をアンロードすることによつて省エネルギー効果
が高められる。
また、第２の目的達成のために、第２の発明の
方法は、上記第１の方法に加えて、さらに、必要
油量が連続的に変化するときは、前記可変容量形
ポンプを順次オンロードして必要油量を連続的に
満たし、かつ、そのつなぎの部分で、先にオンロ
ードした可変容量形ポンプが最大吐出状態になる
以前に次の可変容量形ポンプをオンロードすると
共に、必要油量の変化量に応じて先にオンロード
した可変容量形ポンプの吐出量と、新たにオンロ
ードした可変容量形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満たすようによう
にしている。
この構成により、前記つなぎの部分において、
先にオンロードされて最大吐出量付近になつてい
る可変容量形ポンプの効率のよい流量制御によつ
て、新たにオンロードされる低吐出量域の可変容
量形ポンプの精度誤差の影響が半減され、必要油
量の変化量を新たにオンロードした可変容量形ポ
ンプのみで制御する場合に比べて、制御精度が向
上され、金属押出しプレスの速度制御が円滑に遂
行される。
以下、本発明の実施例を図面によつて説明す
る。
第１図は金属押出しプレスの油圧回路を示すも
のであり、同図において、１１，１２，１３，１
４は可変容量形ポンプで、それぞれポンプ駆動用
モータ２１，２２，２３，２４によつて駆動され
る。３１，３２，３３，３４は各ポンプに具備さ
れたレギユレータ等の吐出量制御器で、各ポンプ
の傾転角を変更するためのたとえばシリンダ装置
が内蔵され、その作動用油圧源として、パイロツ
トポンプ７１から常に一定の一次圧力Paが負荷
されている。
前記各可変容量形ポンプ１１，１２，１３，１
４の吐出回路には各ポンプをオンロードまたはア
ンロードさせるためのロード切換用電磁弁４１，
４２，４３，４４と、リリーフ弁４５，４６，４
７，４８が接続されている。また、各ポンプの吐
出回路は互いに合流するように並列に接続され、
方向切換用電磁弁５１，５２，５３，５４，５５
によつて金属押出しプレス６０の主シリンダ６１
とサイドシリンダ６２，６３に対して切換自在に
接続されている。５７は満油弁で、主シリンダ６
１と油槽との間に設けられ、そのパイロツト回路
に方向切換用電磁弁５６を介してパイロツトポン
プ７２から開弁用一次圧力が切換自在に導かれ
る。５８，５９はリリーフ弁、６４は金属押出し
プレスのステムを示す。
前記各可変容量形ポンプ１１，１２，１３，１
４のロード切換用電磁弁４１，４２，４３，４４
および吐出量制御器３１，３２，３３，３４は第
２図に示す制御回路によつて制御される。すなわ
ち、第２図において、８０はステム６４の作動速
度設定器で、予め設定されたプログラム（たとえ
ばタイムスケジユール等）に基いてステム６４の
必要作動速度が設定されている。この設定値は、
当該プレス６の仕様最高速度を100％（必要油量
は全ポンプの最大吐出量の合計）とし、この仕様
最高速度に対して実際の作動速度が何％であるか
を設定したものであり、その設定値を検出子８１
により検出して演算器８２に送り、この演算器８
２で必要油量を演算し、ACまたはDC信号に変換
して吐出量制御信号C1，C2，C3，C4を出力し、
この信号を各ポンプ１１，１２，１３，１４の吐
出量制御器３１，３２，３３，３４に送り、前記
プログラムに基づくステム６４の作動開始信号と
突合せて信号C1′，C2′，C3′，C4′を出力し、その
信号をロード切換用電磁弁４１，４２，４３，４
４に送る。
そして、予め設定されたステム作動速度に応じ
てすなわち各シリンダ６１，６２，６３の必要油
量に応じて各電磁弁４１，４２，４３，４４を第
３図に示す如くON−OFF制御し、各ポンプ１
１，１２，１３，１４をオンロードまたはアンロ
ードさせると共に、各吐出量制御器３１，３２，
３３，３４により各ポンプ１１，１２，１３，１
４の傾転角を第４図に示す如く制御してその吐出
量を制御する。
また、図外の制御盤等から前記プログラムに基
いて、各電磁弁５１，５２，５３，５４，５５，
５６に電気信号を送り、これら電磁弁のうち１乃
至数個を作動させ、各シリンダ６１，６２，６３
とポンプまたは油槽との回路を連通させ、作動さ
せるシリンダおよびその作動方向を制御する。
さらに詳述すると、ステム作動速度が仕様最高
速度の０〜25％の範囲、換言すればシリンダの必
要油量が各ポンプ１１，１２，１３，１４の最大
吐出量（仕様最大流量）の合計の０〜25％の範囲
では、電磁弁４１を励磁して１台のポンプ１１の
みをオンロードし、かつ、吐出量制御器３１によ
り同ポンプ１１の傾転角を制御してその吐出量を
０〜100％の範囲で可変制御し、該ポンプ１１の
みからシリンダに必要油量を供給してステム６４
を作動させる。このとき、他の電磁弁４２，４
３，４４は消磁し、他のポンプ１２，１３，１４
をアンロードさせて無負荷回転状態に保持する。
また、前記作動速度が仕様最高速度の25〜50％
の範囲、換言すればシリンダの必要油量がポンプ
最大吐出量の合計の25〜50％の範囲では、電磁弁
４１，４２を励磁して２台のポンプ１１，１２を
オンロードし、かつ、吐出量制御器３１によりそ
の１台のポンプ１１の傾転角を最大（100％）に
して同ポンプ１１の吐出量を100％にすると共に、
吐出量制御器３２によりもう１台のポンプ１２の
傾転角を制御してその吐出量を０〜100％の範囲
で可変制御する。そして、100％吐出のポンプ１
１と、その不足分を補う吐出量のポンプ１２とか
らシリンダに必要油量を供給してステム６４を作
動させる。この場合は電磁弁４３，４４は消磁
し、残り２台のポンプ１３，１４をアンロードさ
せて無負荷回転状態に保持する。
以下同様にして前記作動速度が仕様最高速度の
50〜75％の範囲では、吐出量を100％の状態でオ
ンロードした２台のポンプ１１，１２と、その不
足分を補うように吐出量を０〜100％の範囲で制
御される可変吐出状態でオンロードした１台のポ
ンプ１３とからシリンダに必要油量を供給し、残
り１台のポンプ１４をアンロードさせる。また、
前記作動速度が仕様最高速度の75〜100％の範囲
では、吐出量を100％の状態でオンロードした３
台のポンプ１１，１２，１３と、その不足分を補
うように吐出量を０〜100％の範囲で制御される
可変吐出状態でオンロードした１台のポンプ１４
とからシリンダに必要油量を供給する。
こうして必要油量が増大するに伴つて各ポンプ
１１，１２，１３，１４を順次オンロードさせ
（減少の場合は逆）、必要油量に対して、吐出量が
100％のポンプ何台かと不足分を補う１台の中間
負荷状態のポンプとによつて必要油量を満たし、
他のポンプは吐出量を０にして無負荷回転状態に
保つように制御する。このように必要油量に応じ
て最小台数のポンプだけをオンロードし、残りの
ポンプをアンロードさせ、かつ、オンロードさせ
たポンプのうち１台のポンプのみを中間吐出量で
運転するだけで、他のポンプは100％吐出量で運
転することにより、ポンプを効率よく作動させ、
省エネルギー効果を高めることができる。
ここで、ポンプ総効率を考察すると第５図の通
りである。すなわち第５図は、必要油量を満たす
ポンプ総吐出量と、ポンプ総効率との関係を示す
ものであり、線は従来の方法で全ポンプを一斉
にオンロードした状態で全ポンプの吐出量を均等
に制御した場合を示し、線は本発明の方法によ
り、４台のポンプを必要油量が25％、50％、75％
のときに次のポンプを順次オンロードさせ、か
つ、それ以前にオンロードしたポンプを100％吐
出量で使用するように制御した場合を示してい
る。第５図で明らかなように、ポンプ総吐出量が
少ない領域において、従来では、全ポンプが低吐
出量でポンプ効率が悪い状態で使用されるため
に、ポンプ総効率が悪くなつているのに対し、本
発明によれば、オンロードしたポンプを効率のよ
い状態で使用しているので、従来に比べてポンプ
総効率を斜線分だけアツプできる。これに伴つて
消費電力量を節減でき、省エネルギー効果を高め
ることができる。
因みに、今、たとえば４台の可変容量形ポンプ
を用い、押出し行程における作動速度を仕様最高
速度の25％と50％の場合を想定して省エネルギー
効果を考察すると、従来の全ポンプ均等制御方式
では、全ポンプをその吐出量を25％および50％に
制御してオンロードするのに対し、本発明では作
動速度が仕様最高速度の25％の場合は１台のポン
プのみを100％吐出量でオンロードして他の３台
のポンプをアンロードさせ、作動速度が仕様最高
速度の50％の場合は２台のポンプを100％吐出量
でオンロードして他の２台のポンプをアンロード
させることにより、第６図に示すような省エネル
ギー効果が得られる。第６図は上記各場合におけ
る従来方式による消費電力量を100として、本発
明による各場合の消費電力量の割合をそれぞれの
押出し圧力の場合で試算したものであり、線イは
作動速度が仕様最高速度の25％の場合の消費電力
量の割合を示し、線ロは作動速度が仕様最高速度
の50％の場合の消費電力量の割合を示している。
これによれば、従来に比べて、消費電力量をイの
場合で20〜40％、ロの場合で８〜18％節約でき、
押出し圧力（とくに50Kg／cm2以下の場合は顕著）
が低い程、作動速度が遅い程、消費電力量を節約
でき、省エネルギー効果が大きいことがわかる。
さらに、上記制御時において、アンロードして
いるポンプにおいては油圧回路のアンロードだけ
でなく、その駆動用モータ２１，２２，２３，２
４自身を停止させれば省エネルギー効果はさらに
大きくなることはいうまでもない。この場合、自
由シーケンスによつてモータの駆動、停止の制御
も同時に容易に行い得るものである。
ところで、上記実施例では、先にオンロードし
たポンプが100％傾転後に、次のポンプが傾転を
開始する場合について説明したが、第８図に示す
ように、たとえば押出し域で、ステム６４の作動
速度を連続的に変化させる必要がある場合には、
次のように制御する。すなわち、この種の可変容
量形ポンプで吐出量を制御する場合、吐出量が小
さい範囲では制御精度が悪いため、前記作動速度
の変化に対応して各ポンプを順次オンロードする
と共に、先にオンロードしたポンプ１１の吐出量
が最大になる前たとえば90％になつたときに、次
のポンプ１２をオンロードし、かつ、そのつなぎ
の部分で、先にオンロードしたポンプ１１の吐出
量と、新たにオンロードしたポンプ１２の吐出量
とを同時に可変制御する。これにより、必要油量
の変化を、吐出量精度の良い領域にある先のポン
プ１１と、吐出量精度の悪い領域にある次のポン
プ１２とによつて満たし、新たにオンロードした
ポンプ１２の精度誤差を、先にオンロードしたポ
ンプ１１によつて補うことができ、速度変化のつ
なぎの部分で設定速度に対する実速度の誤差を小
さくでき、金属押出しプレスの速度制御が円滑に
行われる。
以上説明したように、本発明は、金属押出しプ
レスの予め設定された作動速度に基いて、該プレ
スの仕様最高速度に対する割合から必要油量を求
め、その必要油量に応じて最小台数の可変容量形
ポンプだけをオンロードし、残りの可変容量形ポ
ンプをアンロードさせ、しかも、オンロードさせ
た可変容量形ポンプのうち１台のポンプのみを可
変吐出状態で運転するだけで、他のポンプは100
％吐出状態つまり最大効率で運転することによ
り、可変容量形ポンプの総効率を大幅にアツプで
き、従来のように常に全ポンプが一斉にオンロー
ドする方式に比べて、消費電力量が少なくなり、
省エネルギー効果を大幅に高めることができる。
また、前記作動速度が連続的に変化する場合、
その速度変化に応じて各可変容量形ポンプを順次
オンロードすると共に、先にオンロードしている
ポンプが100％傾転する前に、次のポンプをオン
ロードし、かつ、そのつなぎの部分で、先にオン
ロードしているポンプの吐出量と、新たにオンロ
ードしたポンプの吐出量とを、必要油量の変化に
対応して同時に可変制御することにより、新たに
オンロードしたポンプの傾転初期の精度誤差の影
響を緩和でき、速度変化のつなぎを滑かにでき、
金属押出しプレスを極めて円滑に作動させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法を実施する金属押出しプ
レスの油圧回路図、第２図はその制御信号を取出
すための制御装置の一例を示す概略電気回路図、
第３図はプレス作動速度と可変容量形ポンプのオ
ンロードとの関係を示す説明図、第４図はプレス
作動速度とポンプ傾転角との関係を示す説明図、
第５図は可変容量形ポンプの総吐出量と総効率と
の関係を示す説明図、第６図は本発明による省エ
ネルギー効果を示す説明図、第７図はプレスの作
動行程と作動速度との関係を示す説明図、第８図
は作動速度が連続的に変化する場合の作動行程説
明図、第９図は可変容量形ポンプの容積効率を示
す特性図、第１０図は可変容量形ポンプの全体効
率を示す特性図である。 １１，１２，１３，１４……可変容量形ポン
プ、３１，３２，３３，３４……吐出量制御器、
４１，４２，４３，４４……ロード切換用電磁
弁、６０……金属押出しプレス、８０……速度設
定器、８１……検出子、８２……演算器、C1，
C2，C3，C4……吐出量制御用電気信号、C1′，
C2′，C3′，C4′……ロード切換制御用電気信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 並列に接続された複数台の可変容量形ポンプ
    から金属押出しプレスに圧油を供給して金属押出
    しプレスを作動させる方法において、 該プレスにおけるステムの作動速度設定器に設
    定された設定値に基いて該プレスの必要油量を求
    め、 その必要油量が可変容量形ポンプ１台分の最大
    吐出量以下のときは、可変容量形ポンプ１台をオ
    ンロードして同ポンプからの吐出油によつて必要
    油量を満たすように流量制御すると共に、残りの
    可変容量形ポンプをアンロードさせ、 必要油量が可変容量形ポンプ１乃至数台分の最
    大吐出量より多いときは、最大吐出状態でオンロ
    ードした１乃至数台の可変容量形ポンプからの吐
    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台の可変容量形ポンプからの吐
    出油とによつて必要油量を満たすように流量制御
    すると共に、残りの可変容量形ポンプをアンロー
    ドすることを特徴とする金属押出しプレスの作動
    方法。 ２ 並列に接続された複数台の可変容量形ポンプ
    から金属押出しプレスに圧油を供給して金属押出
    しプレスを作動させる方法において、 該プレスにおけるステムの作動速度設定器に設
    定された設定値に基いて、該プレスの必要油量を
    求め、 その必要油量が可変容量形ポンプ１台分の最大
    吐出量以下のときは、可変容量形ポンプ１台をオ
    ンロードして同ポンプからの吐出油によつて必要
    油量を満たすように流量制御すると共に、残りの
    可変容量形ポンプをアンロードさせ、 必要油量が可変容量形ポンプ１乃至数台分の最
    大吐出量より多いときは、最大吐出状態もしくは
    それに近い状態でオンロードした１乃至数台の可
    変容量形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
    変容量形ポンプからの吐出油とによつて必要油量
    を満たすように流量制御すると共に、残りの可変
    容量形ポンプをアンロードさせ、 さらに、必要油量が連続的に変化するときは、
    前記可変容量形ポンプを順次オンロードして必要
    油量を連続的に満たし、かつ、そのつなぎの部分
    で、先にオンロードした可変容量形ポンプが最大
    吐出状態になる以前に次の可変容量形ポンプをオ
    ンロードすると共に、必要油量の変化量に応じて
    先にオンロードした可変容量形ポンプの吐出量
    と、新たにオンロードした可変容量形ポンプの吐
    出量とを同時に可変制御して必要油量を連続的に
    満たすようにしたことを特徴とする金属押出しプ
    レスの作動方法。
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