JPH0688065B2 - アルミニウム押出形材の押出異常検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルミニウム押出形材の押出異常検出法に関す
るものであり、さらに詳しく述べるならば押出中に自動
的に押出異常を検出する方法に関するものである。

［従来の技術］ アルミニウム押出形材（以下、「形材」という）の押出
中に、コンテナスリーブとダイス面のシールが不完全で
あるか、あるいはコンテナスリーブとダイス面の間にア
ルミかすが付着していることが原因となって、コンテナ
スリーブとダイスの接触面から押出中にアルミが漏れる
ことがある。これはあたかも花が咲くように見えるため
に「花咲き」と言われており、押出異常のひとつであ
る。従来、押出機のオペレーターが押出機のコンテナス
リーブとダイスの境界部を目視して花咲きを検出してい
た。花咲きが起これば直ちに押出機を停止しなければな
らない。

また、押出中にダイスが破損したりダイスの一部に詰り
が生じ所望の形材にならなくなった時、オペレーターは
発見した時点で押出機を止め、そのダイスによる押出を
中止していた。

さらにホロー形材の中空内部のタッピングホール等が破
損した場合は、形材切断面を見て確認する迄オペレータ
ーは気がつかないのが普通である。

さらにまた、形材が押出途中で破断した場合プラーは形
材を把持したまま急速前進した後レールの先端で非常停
止ミットスイッチが働き、停止する。すなわち形材破断
を従来適切かつ適時に予知できないために、プラーは形
材破断後も把持した形材に所定張力を加えようとして運
動を続け、前進方向の推力が働き続け、進行方向のレー
ルがなくなった時点で停止する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来オペレーターが押出中に押出機の所定部分あるいは
形材を目視して押出異常を検出しているか、あるいは押
出異常の種類によっては押出中に異常を全く検出できな
かった。そこで形材押出の自動化・無人化を図ろうとす
る場合に押出を自動的に停止できる押出異常検出方法を
見出さなければならない。また、従来法では形材の欠陥
を押出中に検出して、押出条件の変更に迅速に対処でき
ないという問題もある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、加熱されたビットをラムにより加圧し、所望
の形状に押出された形材をプラーにより引張るアルミニ
ウム押出形材の押出中に起こる押出異常を検出するため
に押出中にラム進行速度とプラー進行速度の比率を測定
し、この比率が所定値を超えあるいは所定値より小さく
なったことを検知して押出異常を検出することを特徴と
する。

［作用］ 形材の押出においてラム進行速度は押出中に変化するこ
とは良く知られている。この原因は押出初期にラムが目
標速度に向かって立上がるための増速のように不可避的
なものと、人為的なもの、例えば押出目標速度への増減
速あるいは押出末期における減速、とがある。一方形材
押出におけるプラーの役割は一定張力を形材にかけるこ
とにあり、そこで形材走行速度の増減にもかかわらず一
定張力がかけられるようにリニアーモーター等がプラー
の把持部に引張力を与えている。本発明は上述のような
ラムの速度変化とプラーの速度増減に着目し、そして押
出中のラム進行度とプラー進行度の比率（以下、「ラム
／プラー速度比率Ｒ」という）はダイスによって一定で
あり、押出中にこの比を測定し続けることによりダイス
異常、押出異常がないことを確認できることに着目し
た。そこで、押出中に上記の比率が大きくなった場合ダ
イス破損が花咲き現象であり、小さくなった場合ダイス
の一部が詰った状態であるかプラーが形材を引きちぎり
暴走する直前あるいは暴走した時であると、上記比率と
押出異常の関係を見出し、本発明を完成した。

［実施例］ 本発明はラム／プラー速度比率Ｒを各種ダイスについて
測定した結果、押出中に測定期間の平均比率（Rave）を
計算し、また求められた最新比率（Ｒ′）の変化を次
式： で表すとき、△Ｒが最新のラム速度比率（Ｒ′）が平均
ラム速度比率に対して示す変化に相当し、その絶対値0.
05以上を押出異常とすることができることを確かめた。

第１図（イ）、（ロ）及び（ハ）は測定の数例を示すグ
ラフである。図中横軸は測定のタイミングを指示するパ
ルスのカウントを示す。第１図（イ）は正常押出中にお
ける△Ｒをプロットしたグラフであり、この押出中には
花咲き、ダイス異常、ダイスのかじり、形材破損による
プラーの暴走等の押出異常は全く起こらなかった。第１
図（ロ）においてはパルスのカウントが45において△Ｒ
＞＋0.05（５％）となり、花咲きが認められた。第１図
（ハ）においては△Ｒ＜−0.05（５％）となりプラーが
暴走した。第１図（ロ）及び（ハ）において押出異常が
起こった点を◎印で示した。よって｜△R|≧0.05を押出
異常が起こりつつある指標とすることができる。

一般に形材の単重は次式： Ｗ＝Ｋ×（ラム走行距離検出用パルスカウンターのカウ
ント数）で表される。ここでＫは、 である。第１図（イ）、（ロ）、（ハ）においては、コ
ンテナ断面積＝268.8cm²,プラーの距離＝1m,ラム前進距
離当りのパルス数＝10/mm,アルミニウムの比重＝2.7で
ある。したがって上記Ｗはプラーの距離当り、すなわち
ｍ当りの形材の重量に相当する。したがって、カウント
Ｎにおける形材のW_NとするとW_Nは、プラー長さを一定と
しラム走行距離検出用パルスカウンターのカウント数に
比例することとなり、（１）式のR_N、RaveをW_N、単重の
平均で置き換えても同じ△Ｒと同じ値が得られる。

第１図（ハ）についてR,Rave,△Ｒの計算を次表に示
す。次表に、ラム／プラー速度比率（Ｒ）、平均比率
（Rave）、（１）式による変化率△Ｒを示す。

第１表において、形番延べ1,2…12mは第１図（ハ）のそ
れぞれ1,2…12パルスに相当する。第１表より変化率△
Ｒの絶対値が形番述べ長さ12mにおいて大きくなってい
ることが分かる。この結果は第１図（ハ）のＮ＝12mに
て変化率△Ｒの絶対値が大きくなっていることと対応し
ている。

変化率△Ｒを計算することに加えて、プラー走行速度が
一定値以上になったか否かを押出中に判断し、プラー走
行速度が例えば120m/分以上になった時は、プラーが暴
走しつつあるかもしくはプラーが暴走直前であるとの判
定を行うことも可能である。

以下、マイコンにより本発明に係る押出異常を検出する
実施例を第２図により説明する。第２図はマイコンの機
能を示す図面である。

プラー走行距離検出用パルス発生器はプラーレールを一
定距離走行すると一定数のパルスを発生するように構成
される。押出開始信号がマイコンに入力されると、カウ
ントゲートが開かれ、第１カウント手段がプラー走行パ
ルス数をカウントする。ここで、押出開始信号は押出機
に付設された油圧ポンプを作動し始める時は通常マニュ
アルで油圧ポンプの作動スイッチが入れられるので、こ
れと同時に押出開始信号が入力される。プラーのカウン
ト数が一定値に達し、プラーが一定距離、例えば1m、走
行すると、この1mを基準としてプラーの走行速度の計算
及び押出異常の検出が行われる。

ラム走行距離検出用パルス発生器は、押出機のステム
（図示せず）を取りつけたメインラムに固着され、これ
を案内するロッドに沿って一定距離移動すると一定数の
パルスを発生するように構成されている。ラム走行距離
のパルスは、第１カウント手段と同様にゲートが開放さ
れる第２カウント手段でカウントされる。第１カウント
手段が一定カウント計数する都度、ラムの走行速度がラ
ム／プラー速度比率（Ｒ）計算手段で計算される。第１
カウント手段及び第２カウント手段のカウントに対応し
て更新されるカウント数はそれぞれラム／プラー速度比
率計算手段に与えられる。したがってラム／プラー速度
比率（Ｒ）計算手段は例えば1m毎にラム／プラー速度比
率（Ｒ）を繰り返して測定する。平均ラム／プラー速度
比率（Rave）計算手段は、測定されたすべてのラム／プ
ラー速度比率（Rave）を合計するとともに、これを測定
回数（すなわち第１カウント手段のパルス回数）で除算
して平均ラム／プラー速度比率（Rave）を求める。

（１）式による変化率（△Ｒ）をRaveとR_Nに基いて求
め、求められた変化率△Ｒの絶対値を所定値、例えば0.
05と比較し、そして｜△R|＜0.05である場合は第１カウ
ント手段、第２カウント手段及びプラー走行速度検出手
段によるカウント又は検出を再び行い（リターン）、一
方、｜△R|≧0.05である場合は押出機停止信号を発生さ
せるとともに、上記カウント検出を停止させかつカウン
ト数、プラー走行速度をゼロにする。

押出機の所定形状寸法が押し出された時又は所定バッツ
厚みが残るまでラムが前進した時の何れか早い時間に
て、押出機に取りつけたリミットスイッチが動作するこ
とにより押出終了信号が入力されると第１カウント手段
及び第２カウント手段について上述のリセットを行な
い、平均ラム／プラー速度比率（Rave）については更新
又は保持の何れかを行なう。すなわち、ダイスが交換さ
れた場合はRave＝０として更新を行ない、ダイスが交換
されない場合は押出終了時点の平均ラム／プラー速度比
率を次回押出時のRaveの値とする。この意味するところ
は、押出終了まで押出異常が検出されなかった場合の平
均ラムプラー速度比率（Rave）は次回押出の基準値とし
ても使用できるということである。なお、ダイス交換信
号は押出機本体のリミットスイッチ等により発生せしめ
られる。

プラー走行距離検出用パルス発生器からの信号によりプ
ラー走行距離を検出する。すなわち、10パルスが0.5秒
にカウントされた時はプラーが120m/minの速度で走行し
ているように、パルスカウント数、時間と速度には対応
関係があるため、入力されたパルスカウント数よりプラ
ー走行速度あるいは10カウントを計数した時間をプラー
走行速度検出手段により求める。求められた値をプラー
走行速度基準値例えば120m/minと比較して、前者が大の
場合は、プラーの停止信号を発生しそしてリニアーモー
ターを制動する。そして、そのダイスの使用を中止して
ダイスを交換する。なお、変化率（△Ｒ）を表示装置に
表示させているが、これに限らず任意の計算結果を表示
させることができるのは言うまでもない。また｜△R|＝
0.05の基準値は、例えば表示装置に表示されるR_Nを監視
しながら、R_Nの変化が極めて小さい時は0.05よりさらに
小さく、あるいはR_Nがかなり変動している時は0.05より
大きく、設定変更することができる。

以下、第３図、及び第４図を参照してフローチャートの
例を説明する。

プログラムがスタートすると、先ず平均ラム／プラー速
度比率（Rave）がゼロにされ（ステップ）、次に押出
開始信号が入力されると（ステップ）、第１カウント
手段（カウンターNo.1）、第２カウント手段（カウンタ
ーNo.2）、及びプラー走行速度に反比例する時間（T₁）
のカウント手段をそれぞれリセットする。ここで第１カ
ウント手段はプラー走行距離検出用パルスカウンターで
あり、プラーが1m走行するに当り例えば100パルスをカ
ウントする。また第２カウント手段はラム走行距離検出
用パルスカウンターであり、主ラムが1m前進するに当り
10パルスをカウントする。タイムカウンターT₁はプラー
からの10パルスがカウントされる時間を演算する。これ
らのカウント及び演算は第４段階で行われる。No.1カウ
ンター＝100（ステップYES）となりプラーが一定距離
（1m）走行した時に、ステップにてカウントを中止し
そして第４図に示される警報発生ルーチンの処理を行
う。No.1カウンター≠100の場合は押出終了を判断して
（ステップ）、NOならばステップを繰り返し、YES
ならば警報発生ルーチンで求められるラム／プラー速度
比率（Rave）のみを記憶し、その他の変数を０とする
（ステップ）。更に、ダイス交換信号の有無を判断
し、YESの場合はプログラムを終了し、そして再びプロ
グラムがスタートする時に、記憶されたRaveは０に変更
される（ステップ）。ダイス交換NOの場合は、マイコ
ンは各カウンターからのパルス入力待ちの状態となり、
ビレットロータからビレットが押出機に装入されそして
押出が再開され、そして入力があり次第ステップ以降
の処理を行う。

警報発生ルーチンにおいては、先ず、このルーチン通過
回数（Ｎ）の積算が行われる（ステップ）。次にラム
／プラーの速度比率が計算される。（ステップ）。Ｎ
＝１かつRave＝０（ステップ−YES）の場合、すなわ
ち１本目のビレットを最初の1m押出した場合は、ステッ
プにおいて平均ラム／プラー速度比率Raveが求められ
る。すなわち警報は発生しない。ステップNO、ステッ
プNOの場合はステップにおいて△Ｒが計算される。
ステップ及びにおいてそれぞれプラー非常停止及
び押出機停止を判断する。

［発明の効果］ （１）押出中のオペレーターの作業である監視作業が軽
減でき省力化になる。

（２）ホロー内部の形状不良も押出中に発見できる為、
破損したり詰まったダイスで押出を続けてしまう無駄な
作業がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は、ラム／プラー速度比
率の変化率（△Ｒ）を、それぞれ正常、花咲きまたはダ
イス異常、あるいはダイスのかじりあるいはプラーの暴
走の例について示したグラフ、 第２図はマイコンの機能図、 第３図及び第４図はフローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱されたビレットをラムにより加圧し、
   所望の形状に押出された形材をプラーにより引張るアル
   ミニウム押出形材の押出中に起こる押出異常を検出する
   ために押出中にラム進行速度とプラー進行速度の比率を
   測定し、この比率が所定値を超えあるいは所定値より小
   さくなったことを検知して押出異常を検出することを特
   徴とするアルミニウム押出形材の押出異常検出方法。