JPS617588A - アルミニウム形材押出用ビレットを低周波加熱する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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形材押出用ビレットを低周波加熱
する方法及び装置に関するものである。

−ｉに、アルミニウム形材押出用ビレットの加熱温度が
高いと、ビレットの変形抵抗低下によって押出能率が向
上するも一〇の、ピンクアップ等の形材欠陥が発生する
傾向が現れる。押出用ビレットの加熱温度が低過ぎると
アルミニウムの変形抵抗が高くなり、押出能率が低下す
る。よって、押出用ビレットの加熱温度制御はアルミニ
ウム形材押出において非常に重要な操作である。

従来の技術 アルミニウム形材押出用ビレット（以下「素材ビレソ″
ト」という）の加熱方法には、長尺素材ビレットを加熱
するガス加熱方法と、アルミニウム形材製品長さに対応
するように切断された短尺素材ビレットを加熱する低周
波加熱方法がある。前者のガス加熱方法は天然ガスが豊
富な外国で行われており、後者はわが国における主流加
熱方式になっている。低周波加熱の特色は、アルミニウ
ム形材押出状況、すなわち形材の寸法・形状（ダイスの
型番）及び形材の押出開始時期、に対応しで、素材ビレ
ットの加熱温度、加熱開始時期を高精度で調節しうると
ころにある。

素材ビレットをアルミニウム形材に押出すダイスは、一
般に約４００℃に予熱された後、押出機本体に固設され
るが、押出中にダイスを強制冷却しない方式と、液体窒
素等により強制冷却する方式がある。わが国では主とし
て前者の方式が採用されている。

本願明細書において、（形材）押出本数及び押出回数は
、所定の型番のダイスを予熱後押出機本体に固設した後
にそのダイスを用いて行われた押出本数（回数）を指す
。

ダイスが押出機本体に固設された直後の初回押出では、
ダイス内部にメタルフローが完成していす、またダイス
周辺の治具にダイスの保有熱が奪われるのでダイス温度
及び素材ビレットが温度低下を起こすことを考慮して、
初回押出に供される素材ビレットは高目の温度に加熱さ
れる。

従来の素材ビレット低周波加熱方法は、押出回数の数回
について素材ビレットの加熱温度を設定し、設定回数中
間の押出時には前後何れかの設定適度により加熱を行う
方法であった。上述の素材ビレットの加熱温度はソリッ
ドダイスの温度上昇（０，６〜０．７℃／押出回数）あ
るいはホローダイスの温度上昇（１，１〜１．３℃／押
出回数）及びピックアンプ等の形材欠陥発生傾向を考慮
して、押出機作業者がマニュアルにより定めていた。

従来の方法によると、省力化が図れないばかりでなく、
多品種少量生産に有効に対処することができない。すな
わち、従来法でも押出回数に応じてビレット加熱温度を
調節することは行われていたのであるが、作業者がその
都度加熱温度を計算していたために、作業能率が悪く、
また形材品質欠陥発生の際には経験により加熱温度を微
調整することが必要になるために一層作業能率が悪くな
っていた。また、近年の多品種少量生産方式の場合は素
材ビレット加熱温度の設定を頻繁に行わなければならな
いので、押出の都度上述の温度設定を作業者が行ってい
たのでは、有効な対処が困難になる。

茨漫１澤」別 従って、本発明においては、素材ビレットを低周波加熱
する際に、作業者が加熱温度設定に関与することを可及
的に少なくした方法及び装置を提供することを技術的課
題とする。　。

技術的手段 本発明に係る方法は、形材押出本数を関数とする温度変
化を、形材押出本数の増加とともに温度が低下する部分
を有する可変パターンとして予め定め、且つこのパター
ンを複数定めて、形材押出本数に対応するビレットの低
周波加熱設定温度を前記複数の可変パターンの何れかを
選定することによって定めるとともに、前記設定温度を
基準として低周波加熱を制御し、そして低周波加熱後の
ビレットを押出機に供給する段階を繰返すことを特徴と
する。

本発明に係る装置は、低周波加熱コイルにより加熱され
ているアルミニウム形材押出用ビレットの温度を制御す
る手段を備えた低周波加熱装置において、温度制御手段
の設定温度を定めるために、押出初回設定温度、及び押
出回数に対する温度降下傾斜度に対応して電圧を発生す
る回路を備えたことを特徴とする。

在朋 本発明の方法における技術的手段によれば、第１図に示
した如く、押出本数（横軸）の増加とともに温度（縦軸
）が低下する複数のパターンＰ２〜Ｐ、を、アルミニウ
ム押出形材の形状・寸法、ダイスの種類（ソリッドダイ
ス又はホローダイス）により予め定める。またパターン
Ｐ２〜Ｐ４は実際の押出結果により必要なら修正・変更
可能される。上述のパターンＰ２〜Ｐ４は、押出工場で
使用される頻度が高いダイス型番について定められる。

また、使用頻度力（低いダイス型番によりアルミニウム
形材を押出す場合は、そのダイース型番についてパター
ンが新たに追加して設定される。このようにして設定さ
れたパターンＰ２−〜Ｐ４を選′　定の対象とした上で
、押出しようとするアルミニウム形材に対応するパター
ンの何れか一つを、押出し始めに選定すると、以降、作
業者が押出完了を確認してマニュアルにより与える押出
回数あるいは電気的手段が押出完了を検出して発生する
押出回数信号により、２回目以降の素材ビレット加熱温
度が自動的に設定される。操業条件が正常である場合は
、例えばパターンＰ、に従って、素材ビレット加熱温度
が押出回数のみにより一率に定められる。然しなから、
予想よりもピンクアンプ発生傾向が悪い場合、あるいは
押出速度が低い場合は、パターンＰ４に従って素材ビレ
ット加熱温度を設定し続けると、ビックアゾプ悪化又は
低速押出傾向は益々顕著になる。そこで、このような傾
向が例えば第５回押出しで現れた場合は、予め定められ
たパターンＰ２〜Ｐ３の何れかを、押出本数に対応して
第６回押出し時に、上記傾向を妨げるように設定する（
第１図の例ではＰ３が選定されている）と以降良好な押
出しが行われる。なおパターンＰ３は、本来パターン、
とは異なる型番のダイスについて予め設定されたパター
ンであるが、第６回押出以降は、パターンＰ４の型番相
当アルミニウム形材の押出しのための素材ビレット温度
設定に使用される。換言すると、押出工場で使用顧度が
高い型番のダイスについてパターンＰ３〜Ｐ４を予め設
定して置くと、非正常操業条件が発生した場合でも、こ
れに有効に対処することができ且つその都度素材ビレッ
ト加熱温度を計算する作業も不必要になる。

本発明に係る装置に採用された技術的手段の作用を第２
図により説明する。

第２図において、素材ビレット２を加熱すべく電源３に
接続された低周波加熱コイルは温度制御手段４により所
定温度まで素材ビレット２を加熱するよう構成されてい
る。温度制御手段４は、素材ビレット２の端部に後退可
能に押圧されている熱電対５からの温度信号が入力され
、そしてスイッチ７を開閉するように構成された公知の
温調計６より構成される。

本発明によると、温調計６に電圧発生回路′１０を接続
するとともに、その入力（１１及び（２）にそれぞれ初
回設定温度及び温度降下傾斜度を押出初回に与えるとと
もに、以降の押出時においては、圧縮空気源９により付
勢されるビレット搬出エアシリンダー８が素材ビレット
２を低周波加熱コイル１外に取出す時圧縮空気源の動作
に応じて、あるいはマニュアルにより与えられるビレッ
ト搬出指令（１１）に応じて、押出回数の関数として素
材ビレット加熱設定温度が電圧信号として温調計６に与
えられる。よって、作業者が押出初回に初回設定温度及
び温度降下傾斜度を与えると、゛以降の押出では素材ビ
レット２の加熱温度は電圧発生回路１０により自動的に
設定されることになる。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

１皮べ久二／ 先ず、温度パターン設定の実施例を説明する。

本発明者は第１表の如く、素材ビレット加熱温度一定の
条件で、アルミニウム（６０６３合金）形材の押出試験
を行った。

第１表 第２表に押出口数とダイスの温度（’Ｃ）を示す。

第　２　表２ 第１回　　　　５００　　　　　５１５第５回　　　　
５１０　　　　　５２０第１０回　　　　　　５１５　
　　　　　　５２５第゛２０回　　　　　　　５２５　
　　　　　　　５４０第３０回　　　　　　５３〇− −ｉに、ピンクアンプはダイス温度が５２０℃以上にな
ると発生するので、ソリッドダイスの場合は第２０回以
上、ホローダイスの場合は、第５回以上、の押出で、ピ
ックアップ発生の危険が生じることが第２表より分かる
。また、第２表から押出回数とほぼ線形な関係でダイス
温度が上昇することが分かる。

よって、ソリッドダイスの使用の場合には、第１０回押
出までは４５０℃の素材ビレット加熱温度を維持し、第
１１回目以降の押出では、素材ビレット加熱温度を低下
させる温度パターンにより、ビックアンプを有効に防止
することができる。また、第１回目の加熱温度が４５０
℃より低ければ、ピンクアンプ発生押出回数は後期にず
れる。但し、一般には、初回押出の素材ビレット加熱温
度は最も押出速度が速い許容上限に設定されるので、ピ
ンクアップ発生押出回数を後期にずらす目的で、第１回
加熱温度を低くすることは現実的ではない。

上述の如く、ピンクアップ防止及び押出速度のほかに、
ダイス出口における形材温度も温度パターン設定におい
て考慮れさることが望ましい。第２表のソリッドダイス
の例では、素材ビレット加熱温度一定でも第１０回まで
はピンクアンプは起こらないが、ダイス出口における形
材温度が、１５℃変化する結果、アルミニウム形材の機
械的性質が形材ごとにばらつくことになる。よって、本
発明の最も好ましい温度パターンとしては、第２回押出
から（素材ビレット加熱）温度を低下するものがよい。

第３図は、ホローダイス及びソリッドダイスについての
温度パターンの実施例である。パターンＰ、〜ＰＩ４は
上述の如くダイス型番により定められる。

本発明者等は、押出口毎に設定温度を低下させるパター
ンについても検討したが、第３図の如く、（イ）第β、
４回；（ロ）第５〜９回；（ハ）第１０〜２０回及び（
ニ）第２１回以降、温度パターンでも所期の目的を十分
に達成できることを確認した。

第３図のパターンＰ５〜ＰＩ４は、原則として、押出中
には不変とするが、予想外のピンクアンプ発生等があっ
た場合には、パターン全体又は一部を上下させて再設定
することができる。この場合でも、各パターンを一定温
度上下する方式、例えば従前のＰｌ４をＰＩ３に、ＰＩ
３をＰ＋□に順次繰り上げる方式、あるいはＰｌ４をＰ
ｌ４とＰＩ３の中間に繰り上げる方式、など比較的簡単
な再設定方式により、パターン再設定に有効に対処する
ことができる。

次に、パターンＰ、を基準として素材ビレット加熱方法
の例を説明する。

＋１Ｊ　　Ｐ＋＋のローのとうりに温度設定（標準操業
）（２）第４回目までＰｌい第１回目以降Ｐ、。（Ｐ＋
＋低速押出し且つ／又はダイス出口温度低下になる場合
） （３）第４回目までＰｌい第５〜９回ＰＩ□、第１０〜
２０回Ｐ＋＋（例（２）と同様、但しＰｌ２ではピンク
アップ発生） （４）第３回目までＰｌ、第４回目Ｐ１□、第５〜９回
目Ｐ　Ｉ’３、第１０〜２０回目Ｐ１４、第２１回目〜
Ｐｘ　（Ｐ＋＋〜Ｐ１４でピンクアップ発生傾向が認め
られる例外的場合） 上述の例（２）〜（４）の如く、現在の基準パターンよ
り低温又は高温の基準パターンを設定する場合は、現在
のパターンに最も温度が近いパターンを選定し、押出結
果を観察し、そし−て必要なら゛ば基準パターンをさら
に変更することが望ましい。

次に、本発明に係る電圧発生回路１０　（第２図）の実
施例を第４図により説明する。

第４図に示された電圧発生回路１０は、定電圧電源２０
、初回押出温度設定可変抵抗部分（ＶＲ，）温度降下傾
斜度設定可変抵抗部分（ＶＲｚ　）　、及び押出回゛数
設定可変抵抗部分（ＶＲ３）を含んでなり、ＶＲ，の抵
抗値（アルミニウム形材の形状・寸法により一定に決ま
る）をＩＩ　ｂ”、ＶＲ，（ｂと同様に一定、但し押出
中に可変）をＩＴ　ａＩＴ、Ｖ　Ｒ３の抵抗値（押出回
数により一定に定まる）をＩＩ　ｘ　ｌ’とするとき、
合成抵抗値（”／ｌをｙ＝ｆ（ａ。

ｘ）＋・ｂの関係で定めうる回路である。

一実施例によると、３．７５Ｖの定電圧電源２０に直列
に５００Ωの可変抵抗器■Ｒ２，１にΩの可変抵抗器Ｖ
Ｒ，、及び２にΩの固定抵抗器Ｒ６を接続し、可変抵抗
器ＶＲ，のタップとアース（ＧＮＤ）間の電位を温調計
６に入力するように構成すると、可変抵抗器ＶＲ３がＯ
ＦＦとなる初回押出の時には、可変抵抗器ＶＲ，のタッ
プにより設定される電圧が初回押出設定温度として温調
計６に与えられる。この電圧が温度パターンの出発点を
第６図ｖＲＩの範囲内に定める。

この実施例では、可変抵抗器ＶＲ３は、ノーマリオフ型
リレースイッチＳ、−Ｓ、により通常は定電圧電源２０
と遮断されており、押出回数が２回以降になると所定の
シーケンスでＶＲ，と順次並列に電源に接続されるに伴
って 式により合成抵抗値Ｒは増大する結果、温調計６に与え
られる電圧は低下する。ＶＲ，により第３図の・、×、
口、○、△、ムの何れかの温度が定められる。ここで、
可変抵抗器ＶＲ２の抵抗値を一定とすれば、一つの基準
温度パターンに従って設定温度が順次変化することにな
る（第３図）。

ＶＲ，を初回押出時に調節すると、第３図の温度パター
ンが上下し、またＶＲ２がある押出回数で変化されると
、基準温度パターンが上述の例（２）＝（４）の如く変
更される。上述の実施例では第３図の如く近回の温度設
定を行いうるように可変抵抗器ＶＲ，は、Ｒ，（２００
Ω）、Ｒ，（５０Ω）、Ｒ３（５０Ω）、Ｒ，（５０Ω
）、Ｒ５（５０Ω）、と５個め固定抵抗器を直列に接続
したものであるが、これ以外に並列接続、６個以上の抵
抗接続、あるいは直列・並列混合接続等が可能である。

なお、第４図の如き可変抵抗器導通用リレースイッチＳ
、〜Ｓ、に、押出計画本数入力用プリセントカウンター
（図示せず）を接続し、任意の押出計画本数をどのよう
に振り分けてリレースイッチをオンするか、押出計画毎
にリセットできるように構成することもできる。

上述・の如き設定温度が達成された後の加熱方法及び素
材ビレットの取扱い方法は公知の方法と同一であってよ
い。すなわち、通常の操業では、前回の押出終了タイミ
ングに合致するように素材ビレットの加熱が開始される
から、設定温度到達後は通電を停止し、直ちにあるいは
短時間待機後低周波加熱コイルから素材ビレットを搬出
しそして押出機に供給する。押出機にトラブルが発生す
るなどの非正常操業の場合はスイッチにより電源をオン
オフするなどの適宜の手段によって低周波加熱を継続し
てもよい。

なお、素材ビレットの搬出を電気信号として与える場合
は、押出機の押出ラム等と連動するスイッチにより又は
マニュアルにより、搬出指令（１１、第２図）を電圧発
生回路１０に入力して押出本数を更新する操作、熱電対
５を素材ビレットから後退させる操作、熱電対５の後退
を確認してエアシリンダー９を付勢する操作等の一連の
操作を行うことが好ましい。

（効果） 本発明によると次のような効果が達成される。

（１）押出機操作作業者の省力化が図られる。

（２）素材ビレソ１度が適正に保たれる。

（３）簡単な電気回路によりマイコン製御に匹敵する温
度管理が可能になる。

（４）温度制御のための電圧発生回路は、市販の定電圧
電源、可変・固定抵抗器などの安価な部品で組立てられ
る。

（５）　　使用頻度が多いダイス型番をパラメータとし
て素材ビレット加熱設定温度をパターン化して置くと、
これらのダイスの何れかによる押出し、新たな型番のダ
イスの追加、等を伴う製造品種の頻繁な変更に難なく対
処できる。

（６）また、あるダイス型番により押出が行われている
過程で操業が非正常となった時は、その時点でダイス型
番変更があったものとして温度パターンを選定すると、
それ以降の操業は正常化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するグラフ、第２図は本発
明の装置の一実施例を説明する図面、 第３図は温度パターンの実施例を示すグラフ、第４図は
電圧発生器の回路図の例である。 １・・・低周波加熱コイル、２・・・素材ビレット、３
・・・電源、　　　　　　　４・・ジ温度制御手段、６
・・・温調計、 ８・・・ビレット搬出人工アシリンダ−，１０・・・電
圧発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム形材押出用ビレットを低周波加熱する
   方法において、形材押出本数を関数とする温度変化を、
   形材押出本数の増加とともに温度が低下する部分を有す
   る可変パターンとして予め定め、且つこのパターンを複
   数定めて、形材押出本数に対応するビレットの低周波加
   熱設定温度を前記複数の可変パターンの何れかを選定す
   ることによって定めるとともに、前記設定温度を基準と
   して低周波加熱を制御し、そして低周波加熱後のビレッ
   トを押出機に供給する段階を繰返すことを特徴とするア
   ルミニウム形材押出用ビレットを低周波加熱する方法。 ２、低周波加熱コイルにより加熱されているアルミニウ
   ム形材押出用ビレットの温度を制御する手段を備えた低
   周波加熱装置において、前記温度制御手段の設定温度を
   定めるために、押出初回設定温度及び押出回数に対する
   温度降下傾斜度に対応して電圧を発生する回路を備えた
   ことを特徴とする低周波加熱装置。