(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイス種類毎に、少なくとも、ラム位置に対応した押出ラム速度が設定された押出ラム速度パターン情報と、少なくとも、ビレット温度及びビレット温度パターン情報を含むビレット温度情報とを含むビレット押出情報を格納したデータベース格納手段と、
当該ビレットを押出成形するための、少なくとも、ダイス番号、ビレット合金種、ビレット長さ、製品形状情報、基本ラム速度を含むダイス情報が入力されたとき、該入力されたダイス情報に基づいて前記データベース格納手段から前記押出ラム速度パターン情報と、当該押出ラム速度パターン情報に対応するビレット温度情報とを検索する検索手段と、
検索された前記押出ラム速度パターン情報に基づいて当該ビレットに対するビレット押出条件を設定し、対応する前記ビレット温度情報に基づいて前記ビレットに対する加熱のビレット温度条件を設定し、該加熱されたビレットを前記ビレット押出条件により等温押出制御を行い、前記検索手段が、入力された前記ダイス情報に基づいて前記押出ラム速度パターン情報又は前記ビレット温度情報を検出できなかった場合、該入力された前記ダイス情報に従って標準のビレット押出条件とビレット温度条件を設定し、該ビレットの押出制御を実行する制御手段と、を有する等温押出成形システム。
【請求項２】
前記ビレットに係る製品形材の温度を検出する製品温度検出手段を有し、
前記制御手段は、検出された前記製品温度に基づいて設定製品温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御することを特徴とする請求項１に記載の等温押出成形システム。
【請求項３】
前記ビレットに係る押出ラム速度を検出するラム速度検出手段を有し、
前記制御手段は、検出された前記押出ラム速度に基づいて設定製品温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の等温押出成形システム。
【請求項４】
前記制御手段は、調整された前記押出ラム速度を、前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビレットに係る押出ラム速度パターンとし、該押出ラム速度パターンにより該次ビレットの押出成形を等温押出制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の等温押出成形システム。
【請求項５】
前記ビレットに係る前記製品温度と、前記設定製品温度とを比較する温度比較手段と、
前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビレットについて、ビレット長手方向の温度を検出するビレット温度検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記比較結果に基づいて検出された前記ビレット長手方向温度を補正することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の等温押出成形システム。
【請求項６】
前記制御手段は、調整された前記押出ラム速度による当該ダイスに係る押出ラム速度パターン情報と、補正された前記ビレット長手方向温度による当該ダイスに係るビレット温度パターン情報とを前記データベース格納手段に格納することを特徴とする請求項５に記載の等温押出成形システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工が容易な金属材料、特に、アルミニウム又はその合金によるビレットを、ダイスにより押出して成形する際に、押出製品の温度が一定となるように制御する等温押出成形システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、例えば、構造物の軽量化構造材、熱伝導が良好なことから半導体製品の冷却用フィン、或いは窓枠用サッシュ等に、アルミニウム又はその合金（以降、単にアルミ材という。）が使用されている。
【０００３】
これらの製品に関する製造方法には、種々の方法があるが、多くの製品は、当該製品の所定断面形状に対応するスリットが開けられたダイスを用いて、連続的に加圧押出成形されるものであり、押出成形された長尺の形材を所定長にカットされて、個々の製品となる。
【０００４】
そこで、一般的に用いられているダイスによるアルミ材押出成形システムについて、図９に、その概要を示した。
【０００５】
押出成形されるアルミ材は、製造しようとする製品に見合った所定の大きさを有する円筒形のビレットとして形成されており、そのビレットＢ１がコンテナ１に設けられたビレット収納部内に挿入される。
【０００６】
コンテナ１の一端には、当該製品の断面形状を有するダイス２が配置されており、その他端からは、ビレットＢ１を押圧するステム３が挿入される。通常、ステム３の先端には、ダミーブロックが装着されている。ここでは、このブロックを含めてステムと称する。
【０００７】
ステム３は、ビレットＢ１を押圧するために、油圧ポンプ５が吐出する油によって作動する油圧シリンダ４に接続されている。油圧シリンダ４のラム位置が油圧によって移動すると、ステム３も移動し、ビレットＢ１を押圧する。そうすると、ビレットＢ１のアルミ材は、コンテナ１内で加圧され、ダイス２から当該製品の断面形状の押出形材Ｗとなって、連続的に押出される。
【０００８】
また、押出成形システムの油圧シリンダ４と並んだ位置に、ビレットを押出に適した温度に加熱するためのビレット加熱装置６が設置されている。ビレット加熱装置６は、ビレットの長手方向に一定の温度、或いは、テーパを有する温度に加熱することが可能であり、コンテナ１のビレット収納部に挿入されたビレットＢ１を押出成形している間に、連続して押し出す予定のビレットＢ２に対して、所定のビレット温度に加熱するようになっている。加熱されたビレットＢ２は、ビレットＢ１が押出成形された後に、搬送装置７によってコンテナ１に搬入され、装填される。
【０００９】
なお、一つのビレットの加熱時間は、次の押出サイクルに間に合うよう、図９に示されるように、押出中に加熱処理され、押出プレスのコンテナ１に搬送される。そして、ビレット加熱装置６内では、その次に押出成形するビレットを加熱するようにし、連続押出を可能にする。
【００１０】
押出形材Ｗは、長尺のものが連続に押出されるため、曲がりが発生することのないように、図９には図示されていないが、一定の引張力で引っ張るプラー装置が押出形材Ｗの端部を把持し、押出形材Ｗの押出速度に合わせて走行するようになっている。
【００１１】
押出成形される形材Ｗの制御及び品質管理を行うため、ステム３の移動、即ち、ラム位置又は速度を検出するラム位置・速度検出器８が設けられており、また、ダイス２の近傍には、形材Ｗの押出温度を測定する温度検出器９が配置されている。さらに、ビレット加熱装置６のビレット搬出口付近には、ビレットの温度を検出するビレット温度検出器１０が配置されている。
【００１２】
ここで、ステム３によるビレットＢ１へのラム圧力は、ラム速度の関数であり、さらに、このラム速度は、油圧ポンプ５の油吐出量の関数となっていることから、押出製品の等温押出を目指すラム速度プロフィールを実現するには、油圧ポンプ５の吐出量を制御することになる。図９に示される押出成形システムにおいて、押出製品が等温で押出成形できるように、設定された押出ラム速度に従って油圧ポンプを制御する吐出量制御システムのブロック構成を、図１０に示す。
【００１３】
この制御ブロック構成による吐出量制御システムでは、製品の押出温度が一定となる等温押出ができるように任意に入力設定でき、その入力設定できる条件として、初速区間の長さとラム速度、等速押出区間のラム速度、そして、終了区間の長さと終了ラム速度について、固定的なラム速度プロフィールを設定することもでき、さらに、ラム位置に対して、ラム速度を任意の位置で任意のラム速度の大きさを入力設定して多様なラム速度プロフィールに変更することもできる。
【００１４】
図１０の押出成形システムにおける油圧ポンプの吐出量制御システムでは、操作部１４に備えられた押出成形スタートの指示ボタンが押されると、押出プレス制御部１１は、ラム位置・速度検出器８が検出したラム位置に応じて、内部に格納されたラム速度プロフィールから順次ラム速度を読み出す。そして、等温押出制御部１２は、製品の等温押出を目指して主としてラム速度を制御するものであり、その速度に対応した吐出量を演算して、ポンプ駆動制御部１３に油圧ポンプ５の吐出量指令を送出する。ポンプ駆動制御部１３は、この吐出量指令に従ってこの指令値に沿った駆動電力を油圧ポンプ５に供給する。そして、油圧ポンプ５は、この指令値に対応する油吐出量を出力して油圧シリンダ４を駆動する。このように、油圧シリンダ４は、ステム３を設定されたラム速度プロフィールに従って、ビレットＢ１のアルミ材に押出成形の圧力を加える。
【００１５】
ここで、押出プレス制御部１１に格納されるラム速度プロフィールは、オペレータが操作部１４に備えられたタッチパネル１５を使用し、押出の試行結果や、経験による収集データに基づいて入力設定されることや、ダイスから押出される製品の温度を製品温度検出器９で検出し、その温度が予め設定された温度に対して低い場合には、ラム速度を上昇させ、また、高い場合には、ラム速度を下降させる制御をすることも有り得る。ラム速度プロフィールは、ダイスの種類や、押出成形に合わせて、他に種々の変形を取り得るものであり、各種の条件に対する数値入力を、備え付けのテンキー等により入力してもよく、或いは、各種条件毎に複数の数値を予め用意し、これらの中から選択することにより入力するようにしてもよい。図１０の吐出量制御システムでは、押出プレス制御部１１に格納されたラム速度プロフィールに従って、油圧ポンプ５の吐出量を制御することによって、或いは、製品温度検出データによってラム速度を上記のように上昇・下降の変化をさせて製品の等温押出を実現しようとするものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１０に示された押出成形システムにおける吐出量制御システムでは、ラム位置・速度検出器８によって検出されたラム位置に従って、設定されたラム速度プロフィールのラム速度でステム３を駆動している。従って、製品の押出温度は、ラム速度の調整によってのみ制御されていることになる。しかしながら、製品の押出温度は、ラム速度だけで決められるものでなく、ラム速度の他に、ダイスの種類、ビレットの加熱温度等が影響して変化するものである。
【００１７】
また、製品温度を検出し、検出温度に基づいてラム速度を上昇・下降させることにより製品温度を制御する場合には、ラム速度を変化させてから、製品温度が変化するまでの時間遅れがあり、これに起因して、完全な制御にはならない。
【００１８】
製品の押出温度を一定にすることを想定して、経験的に得た条件によるラム速度パターンを設定した場合、ビレット加熱温度の設定が不適切であれば、ラム速度を調整しても、コンテナ１内での発熱の影響を受けて、製品の押出温度を一定にする等温押出を行うことには限界がある。これは、ビレット加熱装置６でのビレット加熱において、ビレット長手方向のテーパ加熱温度を変更していないことに起因している。また、ダイスの種類によっても、押出条件が異なり、等温押出成形のための設定条件の組合せが多岐になり、製品の押出温度の等温制御を複雑化している。
【００１９】
そして、従来における押出成形システムで等温押出を実現するためには、オペレータの経験に基づき、使用するダイス毎に、手作業で種々に設定条件を変えて、数回から数十回の押出試行を繰り返し、その結果として、最適条件を見出した後、本格押出を実施していた。このため、規格に合格する製品を押出成形するまでに、オペレータの経験を要するばかりでなく、多大な時間と手間を必要とし、さらに、製品の歩留まりも低く、製品の押出効率が悪いものであった。
【００２０】
従って、本発明は、既押出の最適条件を検索して自動的に設定されたビレット押出条件に従って押出ラム速度を制御でき、製品の等温押出を実現するため、製品の押出温度と押出速度のフィードバックにより製品の等温押出を実現し、ビレット加熱における長手方向のテーパ温度又はビレット設定温度を補正変更できるようにして、製品の等温押出を容易にし、押出試行の回数を最小限のものにし、効率のよいアルミ材等の等温押出成形システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明では、アルミ材等のビレットをダイスにより押出成形する等温押出成形システムにおいて、ダイス種類毎に、少なくとも、ラム位置に対応した押出ラム速度が設定された押出ラム速度パターン情報と、ビレット温度情報とを含むビレット押出情報を格納したデータベース格納手段と、当該ビレットを押出成形するためのダイス情報が入力されたとき、該入力されたダイス情報に基づいて前記データベース格納手段から前記押出ラム速度パターン情報と、当該押出ラム速度パターン情報に対応するビレット温度情報とを検索する検索手段と、検索された前記ラム速度パターン情報に基づいて当該ビレットに対するビレット押出条件を設定し、対応する前記ビレット温度情報に基づいて前記ビレットの加熱に対するビレット温度条件を設定し、該加熱されたビレットを前記ビレット押出条件により等温押出制御する制御手段とを備えた。
【００２２】
そして、前記制御手段は、前記検索手段が入力された前記ダイス情報に基づいて前記押出ラム速度パターン情報又は前記ビレット温度情報を検出できなかった場合、該入力された前記ダイス情報に従って標準のビレット押出条件とビレット温度条件を設定し、該ビレットの押出制御を実行する。
【００２３】
さらに、前記ビレット温度情報は、少なくとも、ビレット温度及びビレット温度パターン情報を含み、前記ダイス情報は、少なくとも、ダイス番号、ビレット合金種、ビレット長さ、製品形状情報、押出ラム速度を含むこととした。
【００２４】
また、前記ビレットに係る製品形材の温度を検出する製品温度検出手段を備え、前記制御手段が、検出された前記製品温度に基づいて設定製品温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御することとした。
【００２５】
さらに、前記ビレットに係る押出ラム速度を検出するラム速度検出手段を備え、前記制御手段が、検出された前記ラム速度に基づいて設定製品温度に向けて前記ビレットに係る押出ラム速度を調整し、前記ビレットの押出成形を等温押出制御することとし、調整された前記押出ラム速度を、前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビレットに係る押出ラム速度パターンとし、該押出ラム速度パターンにより該次ビレットの押出成形を等温押出制御することとした。
【００２６】
そして、前記ビレットに係る前記製品温度と、前記設定製品温度とを比較する温度比較手段と、前記ビレットに係るダイスにより連続押出する次ビレットについて、ビレット長手方向の温度を検出するビレット温度検出手段とを備えるようにし、前記制御手段が、前記比較結果に基づいて検出された前記ビレット長手方向温度を補正することとし、前記制御手段は、調整された前記押出ラム速度による当該ダイスに係る押出ラム速度パターン情報と、補正された前記ビレット長手方向温度による当該ダイスに係るビレット温度パターン情報とを前記データベース格納手段に格納することとした。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による等温押出システムの実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００２８】
図１０に示した押出成形システムにおける吐出量制御では、ラム位置に対するラム速度を制御することにより、アルミ材等のビレットを等温押出しようとするものである。その吐出量制御システムには、製品温度検出器９と、ビレット温度検出器１０と、形材Ｗのプラー速度を検出する製品速度検出器が備えられてはいるが、これらによる検出情報は、単に、製品の品質等を確認することに使用され、そして、次のビレットを押出成形する際における、オペレータによる押出条件の修正に対する参考情報に過ぎなかった。また、製品温度を検出しながらラム速度を上昇・下降制御させる場合でも、等温押出制御を行うには、前記の理由で自動制御は困難であった。
【００２９】
そこで、本実施形態による等温押出システムにおけるラム速度に関する吐出量制御では、アルミ材等によるビレットの押出成形の際に、設定されたラム速度パターンに従ってラム速度を制御するとき、製品温度と製品速度をフィードバックして製品温度が一定になるように、さらには、製品最高温度で押し出せるようにラム速度を制御し、当該ビレットの押出成形で得られた製品の実温度について、製品最高温度に対する過不足を判定し、ビレット加熱のビレット長さ方向の温度とその勾配を変更して次押出予定のビレットを加熱することとした。そして、得られた当該ビレットに係る押出条件をデータベースに蓄積し、次のビレットの押出成形における押出条件の設定時に最適条件を検索して利用することができるようした。
【００３０】
図１に、本実施形態による等温押出システムに使用する吐出量制御システムに関するブロック構成を示した。この吐出量制御システムによるラム速度の制御は、基本的には、図１０に示した吐出量制御システムと同様であり、押出プレス制御部１１と、等温押出制御部１２と、ポンプ駆動制御部１３とにより、油圧ポンプ５の吐出量を調節することによって行われる。そして、この吐出量が調節されると、油圧ポンプ５に接続されたステム３が駆動され、ラム位置・速度検出器８の検出したラム位置に応じたラム速度が出力される。また、製品温度の検出器９が備えてある。
【００３１】
ただ、本実施形態による吐出量制御システムは、ビレットの押出成形時において、プラー装置にある製品速度検出器１６からのプラー速度又は製品速度と、ビレット温度検出器１０からのビレット長手方向温度とが等温押出制御部１２に入力されることが、図１０に示した吐出量制御システムと異なっており、さらに、等温押出制御部１２は、ビレット加熱装置６内に設けられたビレット加熱ヒータの温度を制御するビレットヒータ温度制御部１８に温度制御指令を出力するようになっていることも特徴としている。なお、このビレット加熱ヒータは、ビレット長手方向でビレット加熱の量を変えられ、ビレット温度パターンとして、均等加熱とテーパ加熱とを選択でき、テーパ加熱では、例えば、３０℃／ｍ、７０℃／ｍ、１００℃／ｍ等のパターンを選択設定でき、さらに、ビレット設定温度も変更できるものとする。
【００３２】
また、押出プレス制御部１１には、記憶部１７が接続されていることも特徴としている。記憶部１７には、押出条件がデータベース化されており、具体的には、ダイスに関して、ダイス種別を表す番号、ビレットに関して、ビレット合金種、ビレット長さ及びディスカード長さ、製品に関して、ソリッド、フォロー又はセミフォローによる製品形状、製品断面積、外表面周長及び基本ラム速度がダイス情報の項目が設けられ、このダイス情報に対応して、ラム速度パターン、ビレット温度パターン、ビレットの設定温度及び検出結果等のデータがそれぞれ記憶されている。そして、各データ項目は、全てのダイス毎に記憶され、ビレットが押出成形される度に、最適な押出条件として最新のデータに更新される。
【００３３】
このようなブロック構成となっている本実施形態の吐出量制御システムによって、アルミ材ビレットの等温押出に関する制御について、以下に、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
先ず、オペレータが、操作部１４を操作して、押出成形の開始を指示する。そこで、タッチパネル１５に、押出成形するのに必要な設定条件を入力する画面が表示される。オペレータは、その入力画面に従って、各種設定条件の値等を入力してマニュアル設定することができ、そして、ダイス情報入力画面に表示されたダイス情報の各項目に従って入力する（ステップＳ１）。
【００３５】
ここで入力されるダイス情報は、ダイス種別番号、ビレット合金種、ビレット長さ及びディスカード長さ、製品形状、製品断面積、外表面周長及び基本ラム速度であり、製品形状では、ソリッド、フォロー又はセミフォローのいずれか一つが選択され、基準ラム速度は、等速押出におけるラム速度であり、このラム速度を基準にしてラム速度パターンを生成する。これらの項目の中で、製品形状、製品断面積及び外表面周長の情報は、ラム速度パターンを決めるに当たっては直接的に利用されるものではないが、製品形状、製品断面積及び外表面周長の違いによって、製品の等温押出に微妙に影響するため、ダイス情報の検索の精度を上げるキーとして入力される。
【００３６】
次に、押出プレス制御部１１では、入力されたダイス情報に従って、記憶部１７に格納されているデータベースにアクセスし、ダイス情報を検索する。入力されたダイス情報と類似又は同一のものがあるかどうか、その有無を確認する（ステップＳ２）。このとき、ビレット合金種、製品形状、そして、（外表面周長）／（製品断面積）のように優先順位を付けたキーによって、最も近いものを検索する。なお、（外表面周長）／（製品断面積）を検索キーの一つとしたのは、押出成形された形材Ｗの冷却時間を決めるパラメータとして使用されているので、便宜的にこれを検索キーとした。検索キーは、これに限定されるものではない。
【００３７】
ここで、これらのキーに基づいてデータベースを検索した結果、入力したダイス情報に合致した、或いは、最も近いダイス情報が検索された場合（ステップＳ３のＹ）、そのダイス情報に含まれるラム速度パターン、ビレット温度パターン、そして、ビレット設定温度を記憶部１７から読み出す（ステップＳ４）。各キーに対して、許容範囲が設定されているので、この許容範囲に入るダイス情報が複数存在することもありえる。この場合には、各項目に係るそれぞれのデータを平均化して抽出することもできる。
【００３８】
次いで、押出プレス制御部１１は、検索された結果に基づいて、ステップＳ１において入力したダイス情報に係る当該ビレットを等温押出するために、基本ラム速度パターンを生成し、ビレット温度パターン及びビレット設定温度からなるビレット温度条件を決定する。そして、等温押出制御部１２に、決定された基本ラム速度パターンとビレット温度条件が設定される（ステップＳ６）。
【００３９】
ここで、決定される基本ラム速度パターンの構成について、図４を参照して説明する。この基本ラム速度パターンは、ラム位置に対応したラム速度をパターン化したものであり、学習制御のためのパラメータを含んでいる。図中のグラフにおいて、横軸はラム位置Ｌを、そして、縦軸はラム速度Ｖをそれぞれ示している。図４に示した基本ラム速度パターンの構成は、記憶部１７のデータベースに格納されている特定ダイスに対するラム速度パターンの構成と同様である。
【００４０】
ラム位置Ｌ0は、
0003823795.tif 000002
で決り、どのビレットを押出成形するかによって決る固定値である。
【００４１】
ここで、ラム位置Ｌ1及びＬ2は、
Ｌ＝α×Ｌ0
で演算されるものであり、比率αは、ラム速度パターンにおけるラム位置決定パラメータとしてデータベースに記憶されており、各ラム位置に対応して、α1及びα2が、ダイス毎に記憶されている。
【００４２】
基準ラム速度Ｖ0は、等速押出におけるラム速度であり、このラム速度を基準にしてラム速度パターンのラム速度が演算される。押出当初のラム速度Ｖ1、等速押出区間でのラム速度Ｖ2、そして、押出終了区間の最終ラム速度Ｖ3は、いずれも
Ｖ＝β×Ｖ0
で演算されるものであり、比率βは、ラム速度パターンにおけるラム速度決定パラメータとしてデータベースに記憶されており、各ラム速度に対応して、β1、β2及びβ3が、ダイス毎に記憶されている。
【００４３】
また、ラム位置Ｌ1までの初速区間におけるラム速度上昇勾配は、押出初期においてはビレットの押出発熱と製品温度に微妙に関連しており、重要な制御要素になっている。そのため、ラム位置Ｌ1までの初速区間におけるラム速度は、勾配θで規定しており、勾配θが、ラム速度パターンにおけるラム速度勾配決定パラメータとしてデータベースに記憶されており、ダイス毎に記憶されている。
【００４４】
なお、ラム速度パターンにおけるラム位置Ｌ1からラム位置Ｌ2までの押出成形が開始されてからは、製品温度が製品最高温度になるまでラム速度Ｖが上昇制御され、製品温度が製品最高温度に到達したときに等速区間に移行するように制御される。そのため、実際には、等速区間におけるラム速度Ｖ2は、設定値とは異なる値となるので、決定される基本ラム速度パターン上では、暫定的に決められるものである。最終ラム速度Ｖ3についても同様である。
【００４５】
以上の様に、ラム速度パターンに関する各パラメータの組が、データベースにダイス毎に記憶され、これらのパラメータを読み出して、基本ラム速度パターンを決めることになる。或いは、学習制御の結果として、データベースにラム速度パターンを格納するときには、これらのパラメータの組を記憶する。
【００４６】
一方、ステップＳ３において、ビレット合金種、製品形状、そして、（外表面周長）／（製品断面積）をキーとして、データベースを検索した結果、入力したダイス情報に合致した、或いは、最も近いダイス情報が発見されなかった場合（Ｎ）、ステップＳ１において入力されたダイス情報に基づいて、押出プレス制御部１１が、ラム速度パターンを自動設定する（ステップＳ５）。ここでは、ダイス毎に、ビレット情報に対応した標準パラメータが予め設定されており、入力されたダイス情報に従って標準パラメータが読み出され、ラム速度パターンが作成される。そして、ビレット温度条件に対しても、標準的なビレット加熱パターンとビレット設定温度とが読み出される。
【００４７】
次いで、標準パラメータによるラム速度パターンが作成されると、ステップＳ６において、当該ラム速度パターンとビレット温度条件とが、押出成形しようとしている当該ビレットに対する基本ラム速度パターンとして等温押出制御部１２に設定され、当該ビレット温度条件も通知される。
【００４８】
そして、等温押出制御部１２に基本ラム速度パターンとビレット温度条件が設定されると、加熱されたビレットが搬送装置７の駆動によってコンテナ１内に装填された後、ポンプ駆動制御部１３は、等温押出制御部１２によるラム速度指示値に従って油圧ポンプ５を駆動する。そして、ステム３が、コンテナ１内に装填されたビレットＢ１を押圧し、ダイス２から製品形材Ｗが押し出され、押出成形が実行される（ステップＳ７）。ここで、コンテナ１内に装填されたビレットＢ１は、押出成形における最初のビレットであるので、当該ビレットの加熱は、装填される前に、予め設定された標準のビレット温度条件で行われていたものである。
【００４９】
さらに、等温押出制御部１２は、押出プレス制御部１１から指示されたビレット温度条件をビレットヒータ温度制御部１８に伝達し、次に押出予定のビレットＢ１に対する加熱を実行させる。なお、図９に示されるように、複数のビレットを連続押出するとき、加熱されたビレットＢ２を待機させることもあり、この場合には、指示される温度条件による加熱は、ビレットＢ２に続く次のビレットに対して行われることになる。
【００５０】
ビレットＢ１の押出が開始されると、製品温度検出器９から、形材Ｗの製品温度が、プラー装置に設けられている製品速度検出器１６から、製品速度となるプラー速度が等温押出制御部１２に入力される。そして、等温押出制御部１２には、ビレット長手方向温度検出器１０から、次に押し出されるビレットの長手方向温度も検出される。
【００５１】
ここで、ビレットＢ１の押出成形におけるラム速度が、図４に示される基本ラム速度パターンに従って制御されたとき、制御されたラム速度と製品温度のそれぞれの変化について、それらの一例を図５に示した。図５の（ａ）は、ラム位置Ｌにおける実際のラム速度Ｖを示すグラフであり、図５の（ｂ）は、ラム位置Ｌに対応した形材Ｗの製品温度の変化を示すグラフである。図５の（ｂ）のグラフにおいて、実線は、製品温度検出器９によって実際に検出された製品実温度Ｔを表し、また、破線は、形材Ｗの製品品質を維持できる限界の製品最高温度ＴMAXを表している。図５の（ｂ）に示した実線による製品実温度は、図５の（ａ）に示したラム速度Ｖの制御に対応して変化する状態の例を示している。
【００５２】
押出成形の初速区間では、図４の基本ラム速度パターンに従って、ラム速度Ｖは、ラム速度Ｖ1からラム速度勾配θに沿って上昇するように制御されるが、実際には、図５の（ａ）に示されるように、即、ラム速度Ｖ1にはならないので、少し立ち遅れて急上昇し、その後、勾配θに沿って上昇する。このとき、等温押出制御部１２は、ラム速度Ｖが勾配θに沿って上昇するように、ポンプ駆動制御部１３を駆動している。
【００５３】
ここで、等温押出制御部１２は、製品速度検出器１６の製品速度ＶＷに関する検出出力に基づいて、形材Ｗの製品速度が製品品質を維持することができる押出速度限界である製品最高速度を超えないように監視しており、製品速度が製品最高速度ＶＷMAXであるかどうかを判断している（ステップＳ８）。また、製品温度Ｔが、製品最高温度ＴMAXで一定となることを目標に設定されているものであれば、等温押出制御部１２は、製品温度検出器９の検出出力に基づいて、製品温度Ｔが製品最高温度ＴMAXであるかどうかを判断している（ステップＳ９）。そして、等温押出制御部１２は、これらの判断結果に応じて、その時点におけるラム速度を等速で維持（ステップＳ１０）、ラム速度を下降（ステップＳ１１）、或いは、ラム速度を上昇（ステップＳ１２）の制御を実行する。
【００５４】
図５の例では、基本ラム速度パターンで設定されたラム速度勾配θに従ってラム速度Ｖが制御されるが、製品温度Ｔが製品最高温度ＴMAXに到達したラム位置Ｌ11で、ラム速度Ｖの勾配θによる上昇制御は終了し、形材Ｗの製品温度が製品最高温度ＴMAXで一定となるようにラム速度Ｖをその時点のラム速度Ｖ21でビレットを等速押出する。ラム位置Ｌ11で初速区間が終了し、該位置からフィードバック制御が行われて、等温押出が実行される。ここで、ラム速度Ｖ21とラム位置Ｌ11は、基本ラム速度パターンで設定されたラム速度Ｖ2とラム位置Ｌ1とは、異なるものとなるが、当該ビレットの押出成形に使用されている当該ダイスに対する等温押出制御の最適条件を示しており、次のビレットの押出への学習制御パラメータとしてデータ更新されるものである。
【００５５】
等温押出制御部１２は、製品速度ＶＷが製品最高速度ＶＷMAXになっており、製品温度Ｔが製品最高温度ＴMAX以下の場合には、ラム速度Ｖを等速維持するように制御する。また、製品速度ＶＷが製品最高速度ＶＷMAX以下であり、製品温度Ｔが製品最高温度ＴMAXになっている場合、或いは、製品速度ＶＷが製品最高速度ＶＷMAXになっており、製品温度Ｔが製品最高温度ＴMAXになっている場合には、ラム速度Ｖを下降制御する。さらに、製品速度ＶＷが製品最高速度ＶＷMAX以下であり、しかも、製品温度Ｔも製品最高温度ＴMAX以下である場合には、ラム速度Ｖを上昇制御する。
【００５６】
図５の例では、ステム３のラム位置Ｌがラム位置Ｌ11を過ぎて製品最高温度ＴMAX付近で等温・等速押出が続行されていることを示しているが、等速のラム速度Ｖを維持した場合、当該ビレットが押し出され、コンテナ１内の残量が少なくなると、内部発熱により製品温度Ｔが上昇する。そのため、ラム位置Ｌがラム位置Ｌ21になった時点で、ラム速度Ｖが下降するように制御されている。
【００５７】
この様に、等温押出制御部１２によって、製品温度Ｔと製品速度ＶＷとに基づいて、当該ビレットの等温押出のためのラム速度制御が、ステップＳ１０乃至ステップＳ１２で行われ、ラム位置Ｌが当該ビレットの押出限であるラム位置Ｌ0になるまで行われる（ステップＳ１３のＮ）。
【００５８】
当該ビレットが押出限に到達したとき（ステップＳ１３のＹ）、当該ビレットＢ１の押出は終了する（ステップＳ１４）。ここで、同一ダイスで次に押出成形するビレットがあるかどうかが判断される（ステップＳ１５）。
【００５９】
次の押出ビレットがない、つまり、当該ビレットが最終押出であるか、又は、単一ビレットの押出である場合（ステップＳ１５のＮ）、図５の（ａ）に示されたラム速度の変化によるラム速度パターンを、記憶部１７のデータベースに当該ダイスに関する最新データとして更新する（ステップＳ１６）。
【００６０】
一方、図９で示したように、連続してビレットＢ２を押出成形するような場合（ステップＳ１５のＹ）、図５の（ｂ）において実線で示されるように、製品温度検出器９で検出された当該ビレットＢ１に関する製品実温度Ｔの変化パターンを評価する。一つのビレットを製品最高温度ＴMAXの等温押出を実行したとき、例えば、図５の（ｂ）のように、製品実温度Ｔが一部で製品最高温度ＴMAXを下回る場合がある。その差ΔＴが大きい場合には、ラム速度の制御だけでは製品最高温度ＴMAXの等温押出を達成しえないということになる。そこで、次のビレットに対するビレット加熱を制御し、ビレット温度パターン又はビレット設定温度を補正するようにした。
【００６１】
等温押出制御部１２は、検出された製品実温度Ｔの変化パターンに従って、製品実温度が、ラム位置Ｌの全体にわたって、製品最高温度ＴMAXの所定上下範囲を超えているかどうか（ステップＳ１７）、或いは、製品実温度Ｔと製品最高温度ＴMAXとの差ΔＴが所定の大きさを超えているかどうか（ステップＳ１８）についてそれぞれ判断される。ステップＳ１７において、製品実温度が製品最高温度ＴMAXを超えているかどうかを判断するのは、図５の例では示されていないが、元々、ビレット設定温度の設定が高すぎた、又は、低すぎたために、ラム速度を制御しても、製品実温度が全体にわたって製品最高温度ＴMAXの所定上下範囲を超えてしまう場合もありえることを想定している。この場合にも、ビレット加熱のビレット設定温度を変更する必要がある。
【００６２】
そこで、製品実温度が製品最高温度ＴMAXの所定範囲を超えている場合（ステップＳ１７のＹ）、或いは、製品実温度Ｔと製品最高温度ＴMAXとの差ΔＴが所定の大きさを超えている場合（ステップＳ１８のＹ）には、次の、又はさらに次のビレットの押出制御に反映させるため、ビレット加熱のビレット温度条件を補正する処理を行う（ステップＳ１９）。なお、差ΔＴについては、例えば、製品最高温度ＴMAXの５％のように設定しておく。
【００６３】
一方、製品実温度が製品最高温度ＴMAXの所定上下範囲内にある場合（ステップＳ１７のＮ）、或いは、製品実温度Ｔと製品最高温度ＴMAXとの差ΔＴが所定の大きさ以下である場合（ステップＳ１８のＮ）には、製品温度Ｔの変化パターンは、適正な範囲の状態にあるものとして、次に押出成形するビレットＢ２に対するラム速度制御のために、図５の（ａ）のラム速度パターンを基本ラム速度パターンに変更する。そして、搬送装置７を駆動して、ビレットＢ２をコンテナ１に装填して、ビレットＢ２は、変更された基本ラム速度パターンに基づいて押出開始される（ステップＳ２０）。
【００６４】
ところで、ステップＳ１９における温度条件の補正処理について、図６乃至図８を参照して説明する。図８は、温度条件の補正処理に係る処理フローを示し、図７は、製品実温度Ｔと製品最高温度ＴMAXとの各種比較パターンについて、そして、図８は、ビレット温度パターンにおけるテーパ加熱の補正パターンについて示している。図８において、横軸は、ビレット長手方向の長さＬＢを、縦軸は、ビレット加熱温度ＴＢをそれぞれ示している。
【００６５】
等温押出制御部１２は、図６の処理フローに従い、先ず、製品実温度Ｔと製品最高温度ＴMAXとの比較を行う（ステップＳ１０１）。その比較の結果として、（Ａ）乃至（Ｆ）の６つのパターン分けが行われる。その各種パターンが、図７の（ａ）乃至（ｅ）に示されている。
【００６６】
（Ａ）及び（Ｂ）では、ビレットの均等加熱の場合に該当し、図７の（ａ）に示されるように、製品最高温度ＴMAXと比較して、（Ａ）は、製品実温度ＴAが全体的に高い場合であり（ステップＳ１０２）、（Ｂ）は、製品実温度ＴBが全体的に低い場合である（ステップＳ１０３）。（Ａ）に対しては、ビレット温度を下げる補正をし（ステップＳ１０８）、（Ｂ）に対しては、ビレット温度を上げる補正を行う（ステップＳ１０９）。
【００６７】
（Ｃ）については、図７の（ｂ）に示されるように、ビレット頭部で低い製品実温度ＴCになっているので、図８の（ａ）に示されるように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢCに対して、ビレット頭部のビレット温度を後部の温度を基準に上げたビレット温度ＴＢCmに補正を行う（ステップＳ１１０）。
【００６８】
（Ｄ）については、図７の（ｃ）に示されるように、ビレット後部で低い製品実温度ＴDになっているので、図８の（ｂ）に示されるように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢDに対して、ビレット後部のビレット温度を頭部の温度を基準に上げたビレット温度ＴＢDmに補正を行う（ステップＳ１１１）。
【００６９】
（Ｅ）については、図７の（ｃ）に示されるように、ビレット頭部で高く、ビレット後部で低い製品実温度ＴEになっているので、図８の（ｃ）に示されるように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢEに対して、ビレット後部を基準にしてビレット温度のテーパを下げたビレット温度ＴＢEmに補正を行う（ステップＳ１１２）。
【００７０】
（Ｆ）については、図７の（ｅ）に示されるように、ビレット頭部で低く、ビレット後部で高い製品実温度ＴFになっているので、図８の（ｄ）に示されるように、テーパ加熱におけるビレット温度ＴＢFに対して、ビレット頭部を基準にしてビレット温度のテーパを上げたビレット温度ＴＢFmに補正を行う（ステップＳ１１３）。
【００７１】
この様にして、等温押出制御部１２では、各種比較パターンに従って、次ビレットに対するビレット温度条件を補正する処理が終了し、補正したビレット温度条件がビレットヒータ温度制御部１８に通知され、次ビレットＢ２の押出準備が行われる（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ７に進み、ビレットＢ２の押出が行われる。
【００７２】
以上の様に、本実施形態による等温押出成形システムでは、連続的に複数のビレットを同一ダイスで一定の製品温度で押出成形するような場合、最初のビレットに対しては、蓄積された類似ダイスを検索して、最も近いものからラム速度パターン及びビレット温度条件を取得し、取得したラム速度パターンに従って当該ビレットへの押出ラム速度を制御するようにした。また、検索した結果、最も近いものが発見されない場合には、標準のラム速度パターンとビレット温度条件が押出条件として自動設定され、この標準ラム速度パターンに従って当該ビレットへの押出ラム速度を制御するようにした。
【００７３】
そして、当該ビレットに係る実際の製品温度と製品速度とに基づいて、押出製品が一定温度となるように当該ビレットへの押出ラム速度を制御し、その制御されたラム速度パターンを最新データとしてデータベースに蓄積するようにした。そのため、次に押出成形されるビレットに対する押出条件の設定に使用できるようになる。
【００７４】
さらに、当該ビレットに係る実際の製品温度のパターンを目標製品温度と比較して、その偏差に基づいて、ビレット加熱のパターンとビレット温度とを補正し、その補正されたビレット温度条件に従って、次のビレットの押出ラム速度を制御するようにし、連続押出の最終において、当該ダイスに関し一定の製品温度で押出成形できる最適条件としてデータをデータベースに蓄積できる。
【００７５】
また、一定の製品温度で押出成形をする等温押出成形において、製品品質を維持した状態で、製品温度を製品最高温度に近づけることができ、そのため、ラム速度を大きくすることができるので、押出効率を向上することができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の等温押出成形システムによれば、データベースに蓄積された類似ダイスに係るビレット押出条件を検索することができるので、ビレット押出条件設定の際に、オペレータの経験に頼った手作業入力を必要とせず、しかも、最適押出条件を見出すための試行押出回数を少なくすることができ、歩留まりを向上できる。
【００７７】
そして、ビレット温度条件についても、製品実温度に基づいて補正するので、次ビレットの押出成形において、より精度の良い等温押出制御を可能にしており、製品温度と製品速度とをフィードバックすることにより、製品実温度を一定に制御することができるので、製品品質を向上させることができる。
【００７８】
また、製品温度を製品最高温度に近づけた等温押出を実現できるので、それだけ製品押出速度を早くすることができるので、一ビレット押出のサイクルタイムを短くすることができ、生産性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による等温押出成形システムの制御ブロック構成を示す図である。
【図２】図１に示した制御ブロック構成による等温押出成形システムにおける等温押出制御の動作処理を説明するフローチャートである。
【図３】図２に続く等温押出制御の動作処理を説明するフローチャートである。
【図４】ラム位置に対するラム速度の基本パターンを説明する図である。
【図５】ラム位置に対するラム速度と製品温度の変化を説明する図である。
【図６】ビレット温度を自動補正する処理を説明するフローチャートである。
【図７】製品実温度と製品最高温度との比較を説明する図である。
【図８】ビレット温度を自動補正するときの補正パターンを説明する図である。
【図９】アルミ材等のビレットの押出成形に用いられる従来の押出成形装置の概略断面を示す図である。
【図１０】設定された押出速度に従った油圧ポンプの従来の制御を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１…コンテナ
２…ダイス
３…ステム
４…油圧シリンダ
５…油圧ポンプ
６…ビレット加熱装置
７…ビレット搬送装置
８…ラム位置・速度検出器
９…製品温度検出器
１０…ビレット温度検出器
１１…押出プレス制御部
１２…等温押出制御部
１３…油圧ポンプ駆動制御部
１４…操作部
１５…タッチパネル
１６…製品速度検出器
１７…記憶部
１８…ビレットヒータ温度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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