(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属から成形物を製造するための金属押出加工機であって、
当該金属押出加工機は少なくとも１つのラム（１）を有し、
前記少なくとも１つのラム（１）は少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置（２）によって駆動され、
前記少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置（２）に、少なくとも１つのポンプ（３）によって作動液が供給され、
前記少なくとも１つのポンプ（３）は、多相電力網（５）に接続された電動機（４）によって駆動され、
前記電動機（４）にソフトスタート手段（６）が設けられている、金属押出加工機において、
前記ソフトスタート手段（６）として、前記電動機（４）に供給される交流電圧（Ｕ）の位相制御を行うための、少なくとも１つの電子スイッチ（７）が前記交流電圧（Ｕ）の少なくとも２相にそれぞれ設置され、
更に、前記少なくとも１つの電子スイッチ（７）と並列に機械スイッチが設置され、
前記位相制御によって前記少なくとも１つの電子スイッチ（７）からの出力電圧が増加し、前記出力電圧の波形が前記交流電圧（Ｕ）の波形と一致した時に、前記交流電圧（Ｕ）からの通電のために、前記少なくとも１つの電子スイッチ（７）から前記機械スイッチへ切り替える、
ことを特徴とする、金属押出加工機。
【請求項２】
前記電子スイッチ（７）は、サイリスタまたは３極双方向サイリスタ（７）である、請求項１記載の金属押出加工機。
【請求項３】
前記交流電圧（Ｕ）の３相（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）のうち少なくとも２つの位相制御を行うために、前記サイリスタまたは前記３極双方向サイリスタ（７）は少なくとも２つ設けられている、請求項２記載の金属押出加工機。
【請求項４】
前記交流電圧の３相（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）のすべての位相制御を行うために、前記サイリスタまたは前記３極双方向サイリスタ（７）は３つ設けられている、請求項３記載の金属押出加工機。
【請求項５】
前記電動機（４）は非同期モータである、請求項１から４までのいずれか１項記載の金属押出加工機。
【請求項６】
１つのポンプ（３）が２つ以上の流体圧ピストンシリンダ装置（２）に作動液を供給する、請求項１から５までのいずれか１項記載の金属押出加工機。
【請求項７】
複数のポンプ（３）が連通流体管路（８）を介して、少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置（２）に作動液を供給する、請求項１から５までのいずれか１項記載の金属押出加工機。
【請求項８】
前記複数のポンプ（３）は連通流体管路（８）を介して、少なくとも２つの流体圧ピストンシリンダ装置（２）に作動液を供給する、請求項１から７までのいずれか１項記載の金属押出加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属から成形物を製造するための次のような金属押出加工機、すなわち、少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置によって駆動される少なくとも１つのラムを有し、該少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置に少なくとも１つのポンプによって作動液が供給され、該少なくとも１つのポンプは、多相電力網に接続された電動機によって駆動される金属押出加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ２０００２２６Ｂ１から、本願の独立請求項の上位概念に記載された金属押出加工機が公知である。同文献では、ポンプの駆動に３相非同期モータが使用される。
【０００３】
とりわけ多相電流モータ等であるこのような高出力モータのソフトスタートを行うためには、この高出力モータをスターデルタ結線で構成することが公知である。スターデルタ結線は、非同期モータの始動電流をデルタ結線で制限するために使用される。その際には、モータの回転数はスター結線で上昇する。この切換時に必要なのは、理論的には、実際の回転数に相応するデルタ電流だけであり、デルタ直接投入が行われる場合の電流と比較して、投入電流は１／３にまで低減する。しかし、スター結線からデルタ結線への切換が行われる場合、商用電源の相とモータ磁界とが相互に逆になることがある。このことによって相殺プロセスが発生し、切換時の電流ピークが非常に高くなるという欠点が生じることになる。
【０００４】
とりわけ、スター‐デルタの切換が使用され、誤極性保護スイッチが使用される場合には、循環ポンプ回路を高エネルギー効率で運転することは不可能であるかまたは制限されてしまう。
【０００５】
モータ制御部に組み込まれた誤極性保護スイッチが使用される場合と同様に、頻繁な遮断は問題であるか、または頻繁な遮断すらできないこともある。モータを遮断せずに、不必要なポンプを永続的に動作させることにより、前記問題は解消される。
【０００６】
しかし、このことによってエネルギー上の欠点が生じる。というのも、押出工程の実施に必要とされる以上にポンプを動作させるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＥＰ２０００２２６Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の課題は、システムを問題なく始動することができ、かつ、動作中には高エネルギー効率の動作を実現し、とりわけ押出工程に必要とされる程度だけポンプ駆動用のモータを動作させることができる、独立請求項の上位概念に記載の金属押出加工機を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は本発明では、電動機にソフトスタート手段を設けることによって解決される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】非鉄金属から成形物を製造するための、本発明の第１の実施形態の金属押出加工機の駆動装置を概略的に示す。
【図２】図１の駆動装置の電動機を示す。
【図３ａ】多相電力網の１相の電圧の時間特性を示す。
【図３ｂ】図３ａに示した相が位相制御された場合の特性を示す。
【図３ｃ】図３ａに示した相がさらに位相制御された場合の特性を示す。
【図４】非鉄金属から成形物を製造するための、本発明の第２の実施形態の金属押出加工機の駆動装置を概略的に示す。
【図５】ソフトスタータを有するポンプ遮断部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１つの有利な実施形態では、交流電圧の３相のうち少なくとも２相を位相制御するために少なくとも２つのサイリスタまたは３極双方向サイリスタが設けられる。また、交流電圧の３相すべてを位相制御するために、３つのサイリスタまたは３極双方向サイリスタを使用することもできる。
【００１２】
電動機はとりわけ非同期モータである。
【００１３】
１つのポンプが２つ以上の流体圧ピストンシリンダ装置に作動液を供給することができる。また、連通流体管路を介して複数のポンプが少なくとも１つの流体圧ピストンシリンダ装置に作動液を供給することもできる。後者の場合、前記複数のポンプが前記連通した流体管路を介して少なくとも２つの流体圧ピストンシリンダ装置に作動液を供給するように構成することができる。
【００１４】
一般的には、本発明において採用されるソフトスタートとは、電気機器の投入時に電力を制限するための手段を指す。ここでは、電気機器は電動機である。このソフトスタートでは、電気機器の投入電流が低減される。すなわち、投入電流の制限が行われる。この投入電流の制限により、線路保護スイッチの応答または商用電圧の大きな電圧降下も回避され、さらに、電動機によって駆動される構成要素のトルクおよび加速が過度に大きくなることが防止される。
【００１５】
投入電流の制限に有利なのは、電圧の位相制御を行い制御するサイリスタまたはトライアックを使用することである。サイリスタないしはトライアックは、投入時に位相制御によって電圧を低減する。その後、完全な商用電圧に達するまで、位相制御を縮小することができる。完全な商用電圧に達したら、電気回路をリレーないしは保護コンタクタによってバイパスすることにより、損失電力を低減することができる。こうすることにより、公称負荷で始動を行うこともできるようになる。
【００１６】
したがって本発明では、モータ制御部にソフトスタータを設けることにより、システムの問題的な始動と、場合によって生じる消費エネルギーの過度の上昇とを回避することができ、ポンプに不必要な駆動装置を周期的に短期間遮断して再投入することが簡単にできるようになる。その際には、通常の製造の多くでは、押出時間が９０秒を超えることに留意すべきである。本発明の構成により、負荷ピークが高くなることなく高エネルギー効率で、任意の動作サイクルで運転することができ、その際にはポンプをずらして投入することもできる。
【００１７】
このようにして、駆動装置が遮断された時間にエネルギー削減を実現する可能性が高くなる。本発明ではこのことを利用することができる。
【００１８】
可変のポンプ遮断により、ポンプが熱だけを発生させることが無くなる。本発明を使用しない場合、このような熱に伴う危険は、押出時に不必要なポンプの数が多くなるほど高くなる。
【００１９】
本発明の構成は、技術的に簡単でありかつ高能率で使用できることを特徴とする。
【００２０】
押出工程時に必要とされないポンプは、簡単に遮断することができ、このようなポンプの遮断はとりわけ、９０秒を上回る押出時間で行うことができる。このことは上述のように、製造の多くに該当する。短期間の周期でも高エネルギー効率で運転することができる。
【実施例】
【００２１】
図面に本発明の実施例を概略的に示している。
【００２２】
図１に、非鉄金属から成形物を製造するための金属押出加工機のラム１を示す。このラム１は、２つの流体圧ピストンシリンダ装置２によって操作される（図１中の双方向矢印の方向を参照されたい）。この流体圧ピストンシリンダ装置２は流体管路８を介して、加圧された作動液をポンプ３から受け取る。ポンプ３は電動機４によって駆動される。
【００２３】
この電動機４は多相電力網５に電気的に接続されており、該多相電力網５は３相Ｌ１，Ｌ２およびＬ３を有する。この多相電力網５と電動機４との間にモータ制御部（電子回路）が配置されている。このモータ制御部は、ソフトスタート手段６とも称される。
【００２４】
図２に、このソフトスタート手段６を詳細に示す。ソフトスタート手段６は２相に対して‐すなわち相Ｌ１およびＬ３に対して‐それぞれ１つの３極双方向サイリスタ７を有する。図３ａ〜３ｃに、これらの３極双方向サイリスタ７の動作を示している。
【００２５】
まず図３ａには、時間ｔにおける１相の電圧Ｕの制御されない正弦波形の特性を示している。この電圧特性は、公称電力に完全に達したときに相応し、電動機が動作して完全な出力を供給しなければならない場合にこの電圧は電動機４へ供給される。
【００２６】
電動機４の始動中、ならびに、モータの電力消費を低減しなければならない場合には、電圧特性Ｕのこの相が位相制御される。したがって、３極双方向サイリスタ７が「点弧」した場合に初めて、電力網から電力が電動機４へ伝送される。図３ｂおよび３ｃにおいて、このことが周期的に行われる時点ｔを矢印９で示している。この矢印９は点弧を表している。したがって、電圧曲線のうちでこのように示された領域でのみ、電動機４にエネルギーが多相電力網５から供給される。それに対し、破線で示された部分は、点弧が未だ行われないために電動機４へエネルギーが供給されない時間領域を示す。
【００２７】
図３ｂおよび３ｃを比較すると、点弧時点に依存して多かれ少なかれエネルギーが多相電力網から電動機へ伝達されるのが理解できる。図３ｂに示したような状況では、エネルギーは、図３ｃ中の点弧が遅い場合より大きくなる。
【００２８】
図４には、３つの電動機４が、流体管路８を介して２つの並列接続された流体圧ピストンシリンダ装置２に加圧流体を供給するために並列動作している様子が示されている。
【００２９】
ここでは、本発明の構成により、供給される電力を幅広い領域にわたって問題なく制御することができる。つまり、中間および下方の電動機のソフトスタート手段６の３極双方向サイリスタの点弧が行われていないので、ここでは未だエネルギーが電動機へ供給されず（図４ではこのことを「０％」と示している）、それと同時に上方のソフトスタート手段６は、３極双方向サイリスタ７の点弧によって動作しており、上方の電動機４にはエネルギーが供給されている（図４ではこのことを「１０〜１００％」と示している）。
【００３０】
したがって図４では、ピストンシリンダ装置２に対して３つのポンプ３が設けられており、各ポンプ３の各電動機４にはソフトスタート手段６が設けられており、要求に応じて最適に、下方の２つのポンプが遮断されるのが示されている。
【００３１】
図５に、上側の状態（「ポンプＸの投入」）と下側の状態（「ポンプＸの遮断」）との間に、電動機の出力を上昇または低減するためにソフトスタート手段６によって調整できる構成を、非常に概略的に示している。
【００３２】
このことによって有利には、ポンプを要求に応じて動作させることができる。たとえば、ポンプはブロック交代時にのみ始動するか、ないしは、目標押出速度に依存して始動する。
【００３３】
本発明のシステムは、簡単に後付け装備することができる。というのも、電動機ないしは周波数変換器は、誤極性接続保護がなくてもよいからである。
【００３４】
電力ケーブルをシールド無しで使用することができ、さらに、スイッチキャビネット内の所要スペースはごく僅かである。
【符号の説明】
【００３５】
１    ラム
２    ピストンシリンダ装置
３    ポンプ
４    電動機
５    多相電力網
６    ソフトスタート手段
７    ３極双方向サイリスタ（トライアック）
８    流体管路
９    点弧
Ｌ１  相
Ｌ２  相
Ｌ３  相
Ｕ    電圧
ｔ    時間
【図１】
0005436476.tif 000002
【図２】
0005436476.tif 000003
【図３ａ】
0005436476.tif 000004
【図３ｂ】
0005436476.tif 000005
【図３ｃ】
0005436476.tif 000006
【図４】
0005436476.tif 000007
【図５】
0005436476.tif 000008