JPH07121409B2 - 押出形材の押出制御方法及びその装置 - Google Patents
押出形材の押出制御方法及びその装置Info
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- JPH07121409B2 JPH07121409B2 JP2199313A JP19931390A JPH07121409B2 JP H07121409 B2 JPH07121409 B2 JP H07121409B2 JP 2199313 A JP2199313 A JP 2199313A JP 19931390 A JP19931390 A JP 19931390A JP H07121409 B2 JPH07121409 B2 JP H07121409B2
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Description
この発明は押出形材の押出制御方法及びその装置に関す
るもので、更に詳細には、押出機を用いて形材を押出成
形する工程において、押出直後の形材の表面温度を測定
して、形材の品質及び生産性の向上を図れるようにした
押出形材の押出制御方法及びその装置に関するものであ
る。
るもので、更に詳細には、押出機を用いて形材を押出成
形する工程において、押出直後の形材の表面温度を測定
して、形材の品質及び生産性の向上を図れるようにした
押出形材の押出制御方法及びその装置に関するものであ
る。
一般に、アルミニウム押出形材（以下に押出形材とい
う）の押出成形中に生じる押出形材の表面欠陥には、む
しれ（ピックアップ）、すじ（ダイライン）、光沢差
（ストリーク）そして割れ（テアリング）等がある。そ
してこれらの欠陥は、押出速度、ビレット予熱温度、加
工度によって影響され、特にテアリングは形材がダイス
孔から出る際の温度に依存し、アルミニウム合金の融点
（固相温度）近くになると著しく発生する。この現象は
アルミニウム合金が溶融する融点以下でも生じ、特に素
材（ビレット）内の元素の偏析の残存している部分で発
生する。 従来の押出成形工場においては、上記押出欠陥は押出成
形中に作業者が目視によって判定し、その判定に基いて
押出速度を低くしたり、ダイスを修正することで対応し
ていたため、欠陥の見落しによる不良の多発や歩留りの
低下等が生じ易かった。 そこで、上記問題を解決する手段として、例えば赤外線
（放射エネルギー）を測定する赤外線温度計によって形
材表面温度を押出中に連続的に測定し、その測定値と事
前に設定しておいた上限温度とを比較し、その大小によ
って押出機のラム速度あるいはビレット予熱温度を制御
する方法及びその装置が開発されている（特開昭61−11
9324号公報参照）。
う）の押出成形中に生じる押出形材の表面欠陥には、む
しれ（ピックアップ）、すじ（ダイライン）、光沢差
（ストリーク）そして割れ（テアリング）等がある。そ
してこれらの欠陥は、押出速度、ビレット予熱温度、加
工度によって影響され、特にテアリングは形材がダイス
孔から出る際の温度に依存し、アルミニウム合金の融点
（固相温度）近くになると著しく発生する。この現象は
アルミニウム合金が溶融する融点以下でも生じ、特に素
材（ビレット）内の元素の偏析の残存している部分で発
生する。 従来の押出成形工場においては、上記押出欠陥は押出成
形中に作業者が目視によって判定し、その判定に基いて
押出速度を低くしたり、ダイスを修正することで対応し
ていたため、欠陥の見落しによる不良の多発や歩留りの
低下等が生じ易かった。 そこで、上記問題を解決する手段として、例えば赤外線
（放射エネルギー）を測定する赤外線温度計によって形
材表面温度を押出中に連続的に測定し、その測定値と事
前に設定しておいた上限温度とを比較し、その大小によ
って押出機のラム速度あるいはビレット予熱温度を制御
する方法及びその装置が開発されている（特開昭61−11
9324号公報参照）。
しかしながら、赤外線温度計のうち単色赤外線放射温度
計は、照明や汚れ等の外乱に敏感で真の温度を測定する
には特別な工夫が必要である。これに対し、多色赤外線
放射温度計は、上記外乱に対する改善を行ったもので、
２つの単色形温度計で成り立っており、異なる波長帯に
おける放射率の比が一定値を示す傾向がある。したがっ
て、２色形は放射率の影響を押えて測定できるため実体
温度に非常に近い値を精度良く測定することができる。
したがって、欠陥発生温度が例えばアルミニウム合金で
は600℃であると決っていれば、この多色赤外線放射温
度計で十分に欠陥発生を検知することができる。しか
し、上述したように押出速度、ビレット予熱温度、加工
度等によって影響される表面欠陥発生温度を検知するこ
とは困難である。 したがって、従来の方法及び装置では、押出形材の表面
温度は測定できるが、押出中の表面性状（酸化状態、あ
らさ、光沢等）や表面欠陥（テアリング、ピックアッ
プ、ダイスマーク、ダイライン等）を検知することはで
きず、押出形材の品質を向上させることができないばか
りか、生産性の向上を図ることができないという問題が
ある。 この発明は上記事情に鑑みなされたもので、押出形材の
表面の実体温度と表面欠陥発生温度とを同時に測定し
て、その測定値に基いて押出機のラム速度及びビレット
加熱温度を制御して、形材の品質及び生産性の向上を図
れるようにした押出形材の押出制御方法及びその装置を
提供しようとするものである。
計は、照明や汚れ等の外乱に敏感で真の温度を測定する
には特別な工夫が必要である。これに対し、多色赤外線
放射温度計は、上記外乱に対する改善を行ったもので、
２つの単色形温度計で成り立っており、異なる波長帯に
おける放射率の比が一定値を示す傾向がある。したがっ
て、２色形は放射率の影響を押えて測定できるため実体
温度に非常に近い値を精度良く測定することができる。
したがって、欠陥発生温度が例えばアルミニウム合金で
は600℃であると決っていれば、この多色赤外線放射温
度計で十分に欠陥発生を検知することができる。しか
し、上述したように押出速度、ビレット予熱温度、加工
度等によって影響される表面欠陥発生温度を検知するこ
とは困難である。 したがって、従来の方法及び装置では、押出形材の表面
温度は測定できるが、押出中の表面性状（酸化状態、あ
らさ、光沢等）や表面欠陥（テアリング、ピックアッ
プ、ダイスマーク、ダイライン等）を検知することはで
きず、押出形材の品質を向上させることができないばか
りか、生産性の向上を図ることができないという問題が
ある。 この発明は上記事情に鑑みなされたもので、押出形材の
表面の実体温度と表面欠陥発生温度とを同時に測定し
て、その測定値に基いて押出機のラム速度及びビレット
加熱温度を制御して、形材の品質及び生産性の向上を図
れるようにした押出形材の押出制御方法及びその装置を
提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の押出形材
の制御方法は、押出直後の形材表面温度を、表面実体温
度検出手段と形材の表面温度の変化を検出可能な表面欠
陥温度検出手段にて連続測定し、その際、上記表面実体
温度検出手段の測定値（Ct）が予め設定した上限温度
（Ctmax.）を越えないようにすると共に、上記表面欠陥
温度検出手段によって測定された表面欠陥発生温度（C
s）と上記表面実体温度検出手段にて測定された表面実
体温度（Ct）との温度差（C0）又は上記表面欠陥温度検
出手段にて測定された温度変化率（Ｒ）が一定値（Ｃ又
はＣ′）以内になるように押出機のラム速度及びビレッ
ト加熱温度を制御するようにしたことを特徴とするもの
である。 また、この発明の第２の押出形材の制御装置は、押出直
後の形材の表面実体温度を測定する表面実体温度検出手
段と、上記表面実体温度検出手段と同時に形材の表面欠
陥が発生する温度変化を測定する表面欠陥温度検出手段
と、上記両温度検出手段からの信号と予め設定された設
定値とを比較演算する信号判断手段と、上記信号判断手
段からの信号を受けて押出機のラム速度を制御する速度
調整器と、上記信号判断手段からの信号を受けてビレッ
トの加熱温度を制御する加熱温度調整器とを具備して成
るものである。 この発明において、上記表面実体温度検出手段は押出形
材の表面実体温度を検知するものであれば任意のもので
よく、例えば多色赤外線放射温度計あるいは渦電流測定
器等を使用することができる。また、上記表面欠陥温度
検出手段は押出形材の表面欠陥が発生する温度変化を検
知するものであれば任意のものでよく、例えば単色赤外
線放射温度計、ホトセンサーを直線状に並べた撮像素子
と走査駆動回路と映像処理回路とで構成されるセンサー
装置、あるいは、レーザーによる光電子増幅管等を使用
することができる。この場合、両温度検出手段は押出直
後の形材の表面温度を同時に測定するもので、その測定
位置は押出直後の任意の位置であっても差し支えない
が、好ましくは押出機のダイスに可及的に近接する位置
である方がよい。更に好ましくは測定位置を押出形材の
周方向にまで及ばせるようにする方がよい。 上記信号判断手段は表面実体温度検出手段及び表面欠陥
温度検出手段からの測定値と予め設定された設定値（上
限温度、温度差上限値、温度変化率上限値等）とを比較
演算処理するもので、例えば中央演算処理装置（CPU）
を有するマイクロコンピュータを使用することができ
る。
の制御方法は、押出直後の形材表面温度を、表面実体温
度検出手段と形材の表面温度の変化を検出可能な表面欠
陥温度検出手段にて連続測定し、その際、上記表面実体
温度検出手段の測定値（Ct）が予め設定した上限温度
（Ctmax.）を越えないようにすると共に、上記表面欠陥
温度検出手段によって測定された表面欠陥発生温度（C
s）と上記表面実体温度検出手段にて測定された表面実
体温度（Ct）との温度差（C0）又は上記表面欠陥温度検
出手段にて測定された温度変化率（Ｒ）が一定値（Ｃ又
はＣ′）以内になるように押出機のラム速度及びビレッ
ト加熱温度を制御するようにしたことを特徴とするもの
である。 また、この発明の第２の押出形材の制御装置は、押出直
後の形材の表面実体温度を測定する表面実体温度検出手
段と、上記表面実体温度検出手段と同時に形材の表面欠
陥が発生する温度変化を測定する表面欠陥温度検出手段
と、上記両温度検出手段からの信号と予め設定された設
定値とを比較演算する信号判断手段と、上記信号判断手
段からの信号を受けて押出機のラム速度を制御する速度
調整器と、上記信号判断手段からの信号を受けてビレッ
トの加熱温度を制御する加熱温度調整器とを具備して成
るものである。 この発明において、上記表面実体温度検出手段は押出形
材の表面実体温度を検知するものであれば任意のもので
よく、例えば多色赤外線放射温度計あるいは渦電流測定
器等を使用することができる。また、上記表面欠陥温度
検出手段は押出形材の表面欠陥が発生する温度変化を検
知するものであれば任意のものでよく、例えば単色赤外
線放射温度計、ホトセンサーを直線状に並べた撮像素子
と走査駆動回路と映像処理回路とで構成されるセンサー
装置、あるいは、レーザーによる光電子増幅管等を使用
することができる。この場合、両温度検出手段は押出直
後の形材の表面温度を同時に測定するもので、その測定
位置は押出直後の任意の位置であっても差し支えない
が、好ましくは押出機のダイスに可及的に近接する位置
である方がよい。更に好ましくは測定位置を押出形材の
周方向にまで及ばせるようにする方がよい。 上記信号判断手段は表面実体温度検出手段及び表面欠陥
温度検出手段からの測定値と予め設定された設定値（上
限温度、温度差上限値、温度変化率上限値等）とを比較
演算処理するもので、例えば中央演算処理装置（CPU）
を有するマイクロコンピュータを使用することができ
る。
【作 用】 上記のように構成することにより、押出機にて押出成形
された押出直後の形材の表面温度が表面実体温度検出手
段及び表面欠陥温度検出手段にて連続測定され、その測
定値のうち、表面実体温度検出手段の測定値は予め設定
された上限温度と比較演算処理され、また、両温度検出
手段にて測定された表面実体温度と表面欠陥発生温度の
温度差が予め設定された温度差上限値と比較演算処理さ
れると共に、表面欠陥温度検出手段にて測定された温度
変化率が予め設定された温度変化率上限値と比較演算処
理される。そして、比較演算処理された信号に基いて押
出機のラム速度及びビレットの加熱温度を制御する。し
たがって、押出形材の表面温度を管理しながら品質及び
生産性の向上を図ることができる。
された押出直後の形材の表面温度が表面実体温度検出手
段及び表面欠陥温度検出手段にて連続測定され、その測
定値のうち、表面実体温度検出手段の測定値は予め設定
された上限温度と比較演算処理され、また、両温度検出
手段にて測定された表面実体温度と表面欠陥発生温度の
温度差が予め設定された温度差上限値と比較演算処理さ
れると共に、表面欠陥温度検出手段にて測定された温度
変化率が予め設定された温度変化率上限値と比較演算処
理される。そして、比較演算処理された信号に基いて押
出機のラム速度及びビレットの加熱温度を制御する。し
たがって、押出形材の表面温度を管理しながら品質及び
生産性の向上を図ることができる。
以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細に説明す
る。 第１図はこの発明の押出制御装置の概略構成図が示され
ている。 この発明の押出制御装置は、押出機１により押出成形さ
れる押出直後の押出形材２（以下に形材という）の表面
実体温度を測定する表面実体温度検出手段３と、表面実
体温度検出手段３と同時に形材の表面欠陥発生温度を測
定する表面欠陥温度検出手段４と、両温度検出手段3,4
からの信号と予め設定された設定値とを比較演算する信
号判断手段５と、信号判断手段５からの信号を受けて押
出機１のラム速度を制御する速度調整器６と、信号判断
手段５からの信号を受けてビレット加熱装置7aの加熱温
度を制御する加熱温度調整器７とで主要部が構成されて
いる。 表面実体温度検出手段３は例えば複数波長の赤外線（放
射エネルギー）を検出する多色赤外線放射温度計にて形
成され、表面欠陥温度検出手段４は単一波長の赤外線
（放射エネルギー）を検出する単色赤外線放射温度計に
て形成される。すなわち、多色赤外線放射温度計３とし
て以下のような仕様を有する測定器具を使用することが
できる。 多色赤外線放射温度計の仕様 ・精度：±１％（フルスケール） ・温度測定範囲:400〜600℃ ・再現性：±0.5％ ・周囲環境温度:5〜45℃ ・応答時間:0.5〜15秒（調整可能） ・線形出力:0〜10mVdc,0〜100mVdc,0〜1Vdc,1〜5mA,又
は４〜20mA ・電源:100/200Vac,50/60Hz 上記多色赤外線放射温度計を用いることにより、押出成
形される押出直後の形材２の表面温度の部分的変化を平
均化して実体温度に非常に近似した温度を測定すること
ができる。 また、単色赤外線放射温度計４としては以下のような仕
様を有するサーモ・スポット・センサーを使用すること
ができる。 単色赤外線放射温度計の仕様 ・精度：±１％以内（フルスケール） ・温度測定範囲:100〜2000℃ ・周囲環境温度:10〜42℃（回路部） ・応答時間:0.1秒（標準仕様） ・線形出力:0〜1V,mV/℃ ・出力線形：リニア ・電源:100Vac,120Vac,200Vac,220Vac,240Vacのうちの
いずれか１つ指定、50/60Hz 上記単色赤外線放射温度計は、単一波長の検出器で構成
されており、これを用いて被測定物例えば形材の放射す
る赤外線（放射エネルギー）を測定するものであるが、
放射エネルギーの100％を放射することはなく、形材の
種類、表面状態等によって変化する。この変化する率
（放射あるいは吸収の能率）は放射率と定義されてい
る。アルミニウムの場合はこの放射率は0.01〜0.2と広
範囲にあり、そして低いため、測定が難しいといわれて
いる。また、この単色赤外線放射温度計は放射率補正が
可能であり、測定前に放射率を設定することによって実
体温度を検知することが可能である。 上記単色赤外線放射温度計を用いることにより、上記形
材２の実体温度より多少ずれてはいるが、表面温度の変
化（例えばテアリングが発生する直前に光沢を生じるよ
うな変化）を検知し、その温度（表面欠陥発生温度）を
測定することができる。 上記両赤外線放射温度計3,4は、第２図及び第３図に示
すように、押出機１のダイス８によって成形された直後
の形材２の表面位置すなわちプラテン９の内方に位置す
る形材２の表面を検出し得るように配置されている。な
お、第２図及び第３図において、符号10はコンテナ、符
号11はコンテナ10内のビレット12を押圧するラム、符号
13はテーブル、符号14は多色赤外線放射温度計３及び単
色赤外線放射温度計４の光軸である。 信号判断手段５は中央演算処理装置（CPU）を有するマ
イクロコンピュータにて形成されている。 次に、この発明の押出制御方法について、第４図に示す
フローチャートを参照して説明する。 まず、ステップＡに示すようにビレット加熱温度T0を初
期設定し、ビレット12を押出機１へ搬入した後（ステッ
プＢ）、ステップＣに示すように１本目のラム速度Rvを
設定し（Rv＝Ｖ）、押出を開始する。すると、多色赤外
線放射温度計３及び単色赤外線放射温度計４が同時に押
出直後の形材２の表面実体温度及び表面欠陥発生温度を
測定する（ステップＤ、ステップＭ）。多色赤外線放射
温度計３にて測定された測定値Ctは予め設定された形材
上限温度設定値Ctmax.と比較される（ステップＥ）。こ
こで、形材上限温度設定値Ctmax.は形材２の材質によっ
て異なるが、例えばA2014合金では、第５図に示すテア
リング深さと形材温度の関係を示すグラフから500℃を
設定値とする。また、A5056合金では、第６図に示す単
色・多色の温度差と多色赤外線放射温度計３の最高温度
の関係を示すグラフから500℃を設定値とする。このよ
うに設定された形材上限温度設定値Ctmax.に対して測定
値Ctが低い場合には総合判断がなされる（ステップ
Ｆ）。 一方、ステップＭに示すように単色赤外線放射温度計４
にて測定された測定値Cs（表面欠陥発生温度）は、ステ
ップＮに示すように、多色赤外線放射温度計３によって
測定された測定値Ct（表面実体温度）との差すなわちCs
−Ct＝C0が予め設定された温度差上限値Ｃ以下であるか
否か？が判断されると共に（ステップＮ）、温度変化率
Ｒが温度変化率上限値Ｃ′以下であるか否か？が判断さ
れる（ステップＯ）。ここで、温度差C0は、第７図に示
すように各ビレットの本数における表面実体温度（第７
図においては多色と表示する）と表面欠陥発生温度（第
７図においては単色と表示する）との差であるが、ビレ
ット本数の影響はおよそ５本目以上となると押出と共に
表面が悪くなるので、ここではビレット７本目の温度差
C0を表している。また、温度差上限値Ｃは、形材２の材
質によって異なるが、例えばA2014合金においては、第
８図に示す表面温度と時間の関係のグラフから10℃を温
度差上限値と設定し、また、A5056合金においては、第
７図に示す温度差と時間の関係のグラフから５℃を温度
差上限値と設定する。 なお、第８図から理解できるように、形材表面温度は、
押出中にある温度（A2014合金の場合は約520℃）まで上
昇し、ほぼ一定値となる。一方、押出中のある時点（押
出し開始から約15秒後）から単色赤外線放射温度計で測
定している表面温度は、異常なカーブあるいは実体温度
曲線と異なるカーブとなる。これは、形材表面が急に光
沢を生じたか、テアリングを生じ、単色赤外線放射温度
計の設定放射率が不適性になったため生じたものであ
る。 また、単色赤外線放射温度計４の温度変化率Ｒは以下の
ように定義される（第９図参照）。 Ｒ＝（Cs′−Cs）／（ｓ′−ｓ）（℃／秒） ここで、
Cs′−Cs＝20℃とし、 ｓ′−ｓ＝0.2〜１（秒） とすると、温度変化率Ｒ＝20〜100（℃／秒）となる。 温度変化率上限値Ｃ′は単色赤外線放射温度計４の温度
変化率Ｒに対する一定値である。第10図に示す温度変化
率上限値Ｃ′、形材押出標準速度Ｗ及び温度測定時間間
隔（ｓ′−ｓ）の関係のグラフから温度変化率上限値
Ｃ′と温度測定時間間隔（ｓ′−ｓ）を求めることがで
きる。 ここで、例えばアルミニウム合金と形材押出標準速度の
関係は以下の表−１に示すようになる。 上記のようにして、温度差C0及び温度差変化率Ｒが設定
値ＣあるいはＣ′以下である場合には、総合判断がなさ
れる（ステップＦ）。すなわち、測定値Ctが形材下限温
度設定値Ｄ以上か？また、多色赤外線放射温度計３と単
色赤外線放射温度計４の測定値Ct,Csの温度差C0が温度
差下限値Ｅ以上か否か？が判断される（ステップＦ）。
ここで、形材下限温度設定値Ｄは形材２の材質によって
異なるが、例えばA2014合金では、第５図に示すテアリ
ング深さと形材温度の関係を示すグラフから400℃を設
定値とする。この温度以下では表面欠陥が少ないが、機
械的強度（性質）が低下する。また、A5056合金では、
第６図に示す単色・多色の温度差と多色赤外線放射温度
計３の最高温度の関係を示すグラフからわかるように形
材下限温度設定値Ｄの設定値は特に指定しなくてもよ
い。また、温度差下限値Ｆも同様に形材２の材質によっ
て異なるが、ここでは２〜５℃に設定する。ステップＦ
に示すように総合判断がなされて条件を満足した場合に
は、ビレット押出が完了したか否か？が判断される（ス
テップＧ）。そして、ステップＨに示すように１ロット
の最後のビレットの押出か否か？が判断され、最後のビ
レットの場合には押出成形が終了する。 一方、ステップＥにおいて多色温度測定値Ctが形材上限
温度設定値Ctmax.以上である場合には、その信号が速度
調整器６に送られてラム速度Rvn+1が変更される（ステ
ップＩ）。すなわち、前回のラム速度設定値Vnにラム速
度係数Ａを掛けた速度（Rvn+1）に変更・制御する。こ
こで、ラム速度係数Ａは１より小さい値でよいが、望ま
しくは形材２の押出性と生産性を考慮して決定され、A1
000系、A6000系の場合は、Ａ＝0.95、A2000系、A5000系
の場合は、Ａ＝0.8にとる。また、上記信号は加熱温度
調整器７に伝達されて次回のビレット加熱温度が制御さ
れる（ステップＪ）。すなわち、前回のビレット加熱温
度Tnに次回ビレット加熱温度係数Ｂを掛けた次回ビレッ
ト加熱温度Tn+1＝Tn×Ｂが設定される。ここでＢは次回
ビレット加熱係数で、１より小さい値でよいが、望まし
くは形材の押出性と生産性を考慮して決定され、A2000
系、A5000系の場合は、Ｂ＝0.98、A1000系、A6000系の
場合は、Ｂ＝0.95にとる。 ステップＮにおいて温度差C0が温度差上限値Ｃ以上の場
合、又は、ステップＯにおいて温度変化率Ｒが温度変化
率上限値Ｃ′以上である場合には、上記と同様にその信
号が速度調整器６、加熱温度調整器７に伝達されてラム
速度及び次回ビレット加熱温度が制御される（ステップ
Ｉ、ステップＪ）。 また、ステップＦにおいて多色温度測定値Ctが形材下限
温度設定値Ｄ以下あるいは温度差C0が温度差下限値Ｅ以
下の場合は、その信号が速度調整器６、加熱温度調整器
７に伝達されて、次回ビレット加熱温度Tn＋１＝Tn×
Ｂ′が制御されると共に、次回ラム速度Rvn+1＝Vn×
Ａ′が制御される（ステップＫ、ステップＬ）。ここで
Ｂ′は次回ビレット加熱温度係数で、１より大きい値で
よいが、望ましくは形材２の押出性と生産性を考慮して
決定され、A2000系、A5000系の場合は、Ｂ′＝1.02、A1
000系、A6000系の場合は、Ｂ′＝1.05にとる。また、
Ａ′は次回ラム速度係数で、１より大きい値でよいが、
望ましくは同様に形材２の押出性と生産性を考慮して決
定され、A2000系、A5000系の場合は、Ａ′＝1.02、A100
0系、A6000系の場合は、Ａ′＝1.1にとる。 なお、上記実施例では形材２の表面実体温度検出手段が
多色赤外線放射温度計３である場合について説明した
が、この多色赤外線放射温度計３にかえて渦電流測定器
を使用することもできる。また、上記実施例では表面欠
陥温度検出手段に単色赤外線放射温度計４を使用した場
合について説明したが、必ずしも表面欠陥温度検出手段
は単色赤外線放射温度計４である必要はなく、例えばホ
トセンサーを直線状に並べた撮像素子と走査駆動回路と
映像処理回路とで構成されるセンサー装置、あるいは、
レーザーによる光電子増幅管等を使用することができ
る。
る。 第１図はこの発明の押出制御装置の概略構成図が示され
ている。 この発明の押出制御装置は、押出機１により押出成形さ
れる押出直後の押出形材２（以下に形材という）の表面
実体温度を測定する表面実体温度検出手段３と、表面実
体温度検出手段３と同時に形材の表面欠陥発生温度を測
定する表面欠陥温度検出手段４と、両温度検出手段3,4
からの信号と予め設定された設定値とを比較演算する信
号判断手段５と、信号判断手段５からの信号を受けて押
出機１のラム速度を制御する速度調整器６と、信号判断
手段５からの信号を受けてビレット加熱装置7aの加熱温
度を制御する加熱温度調整器７とで主要部が構成されて
いる。 表面実体温度検出手段３は例えば複数波長の赤外線（放
射エネルギー）を検出する多色赤外線放射温度計にて形
成され、表面欠陥温度検出手段４は単一波長の赤外線
（放射エネルギー）を検出する単色赤外線放射温度計に
て形成される。すなわち、多色赤外線放射温度計３とし
て以下のような仕様を有する測定器具を使用することが
できる。 多色赤外線放射温度計の仕様 ・精度：±１％（フルスケール） ・温度測定範囲:400〜600℃ ・再現性：±0.5％ ・周囲環境温度:5〜45℃ ・応答時間:0.5〜15秒（調整可能） ・線形出力:0〜10mVdc,0〜100mVdc,0〜1Vdc,1〜5mA,又
は４〜20mA ・電源:100/200Vac,50/60Hz 上記多色赤外線放射温度計を用いることにより、押出成
形される押出直後の形材２の表面温度の部分的変化を平
均化して実体温度に非常に近似した温度を測定すること
ができる。 また、単色赤外線放射温度計４としては以下のような仕
様を有するサーモ・スポット・センサーを使用すること
ができる。 単色赤外線放射温度計の仕様 ・精度：±１％以内（フルスケール） ・温度測定範囲:100〜2000℃ ・周囲環境温度:10〜42℃（回路部） ・応答時間:0.1秒（標準仕様） ・線形出力:0〜1V,mV/℃ ・出力線形：リニア ・電源:100Vac,120Vac,200Vac,220Vac,240Vacのうちの
いずれか１つ指定、50/60Hz 上記単色赤外線放射温度計は、単一波長の検出器で構成
されており、これを用いて被測定物例えば形材の放射す
る赤外線（放射エネルギー）を測定するものであるが、
放射エネルギーの100％を放射することはなく、形材の
種類、表面状態等によって変化する。この変化する率
（放射あるいは吸収の能率）は放射率と定義されてい
る。アルミニウムの場合はこの放射率は0.01〜0.2と広
範囲にあり、そして低いため、測定が難しいといわれて
いる。また、この単色赤外線放射温度計は放射率補正が
可能であり、測定前に放射率を設定することによって実
体温度を検知することが可能である。 上記単色赤外線放射温度計を用いることにより、上記形
材２の実体温度より多少ずれてはいるが、表面温度の変
化（例えばテアリングが発生する直前に光沢を生じるよ
うな変化）を検知し、その温度（表面欠陥発生温度）を
測定することができる。 上記両赤外線放射温度計3,4は、第２図及び第３図に示
すように、押出機１のダイス８によって成形された直後
の形材２の表面位置すなわちプラテン９の内方に位置す
る形材２の表面を検出し得るように配置されている。な
お、第２図及び第３図において、符号10はコンテナ、符
号11はコンテナ10内のビレット12を押圧するラム、符号
13はテーブル、符号14は多色赤外線放射温度計３及び単
色赤外線放射温度計４の光軸である。 信号判断手段５は中央演算処理装置（CPU）を有するマ
イクロコンピュータにて形成されている。 次に、この発明の押出制御方法について、第４図に示す
フローチャートを参照して説明する。 まず、ステップＡに示すようにビレット加熱温度T0を初
期設定し、ビレット12を押出機１へ搬入した後（ステッ
プＢ）、ステップＣに示すように１本目のラム速度Rvを
設定し（Rv＝Ｖ）、押出を開始する。すると、多色赤外
線放射温度計３及び単色赤外線放射温度計４が同時に押
出直後の形材２の表面実体温度及び表面欠陥発生温度を
測定する（ステップＤ、ステップＭ）。多色赤外線放射
温度計３にて測定された測定値Ctは予め設定された形材
上限温度設定値Ctmax.と比較される（ステップＥ）。こ
こで、形材上限温度設定値Ctmax.は形材２の材質によっ
て異なるが、例えばA2014合金では、第５図に示すテア
リング深さと形材温度の関係を示すグラフから500℃を
設定値とする。また、A5056合金では、第６図に示す単
色・多色の温度差と多色赤外線放射温度計３の最高温度
の関係を示すグラフから500℃を設定値とする。このよ
うに設定された形材上限温度設定値Ctmax.に対して測定
値Ctが低い場合には総合判断がなされる（ステップ
Ｆ）。 一方、ステップＭに示すように単色赤外線放射温度計４
にて測定された測定値Cs（表面欠陥発生温度）は、ステ
ップＮに示すように、多色赤外線放射温度計３によって
測定された測定値Ct（表面実体温度）との差すなわちCs
−Ct＝C0が予め設定された温度差上限値Ｃ以下であるか
否か？が判断されると共に（ステップＮ）、温度変化率
Ｒが温度変化率上限値Ｃ′以下であるか否か？が判断さ
れる（ステップＯ）。ここで、温度差C0は、第７図に示
すように各ビレットの本数における表面実体温度（第７
図においては多色と表示する）と表面欠陥発生温度（第
７図においては単色と表示する）との差であるが、ビレ
ット本数の影響はおよそ５本目以上となると押出と共に
表面が悪くなるので、ここではビレット７本目の温度差
C0を表している。また、温度差上限値Ｃは、形材２の材
質によって異なるが、例えばA2014合金においては、第
８図に示す表面温度と時間の関係のグラフから10℃を温
度差上限値と設定し、また、A5056合金においては、第
７図に示す温度差と時間の関係のグラフから５℃を温度
差上限値と設定する。 なお、第８図から理解できるように、形材表面温度は、
押出中にある温度（A2014合金の場合は約520℃）まで上
昇し、ほぼ一定値となる。一方、押出中のある時点（押
出し開始から約15秒後）から単色赤外線放射温度計で測
定している表面温度は、異常なカーブあるいは実体温度
曲線と異なるカーブとなる。これは、形材表面が急に光
沢を生じたか、テアリングを生じ、単色赤外線放射温度
計の設定放射率が不適性になったため生じたものであ
る。 また、単色赤外線放射温度計４の温度変化率Ｒは以下の
ように定義される（第９図参照）。 Ｒ＝（Cs′−Cs）／（ｓ′−ｓ）（℃／秒） ここで、
Cs′−Cs＝20℃とし、 ｓ′−ｓ＝0.2〜１（秒） とすると、温度変化率Ｒ＝20〜100（℃／秒）となる。 温度変化率上限値Ｃ′は単色赤外線放射温度計４の温度
変化率Ｒに対する一定値である。第10図に示す温度変化
率上限値Ｃ′、形材押出標準速度Ｗ及び温度測定時間間
隔（ｓ′−ｓ）の関係のグラフから温度変化率上限値
Ｃ′と温度測定時間間隔（ｓ′−ｓ）を求めることがで
きる。 ここで、例えばアルミニウム合金と形材押出標準速度の
関係は以下の表−１に示すようになる。 上記のようにして、温度差C0及び温度差変化率Ｒが設定
値ＣあるいはＣ′以下である場合には、総合判断がなさ
れる（ステップＦ）。すなわち、測定値Ctが形材下限温
度設定値Ｄ以上か？また、多色赤外線放射温度計３と単
色赤外線放射温度計４の測定値Ct,Csの温度差C0が温度
差下限値Ｅ以上か否か？が判断される（ステップＦ）。
ここで、形材下限温度設定値Ｄは形材２の材質によって
異なるが、例えばA2014合金では、第５図に示すテアリ
ング深さと形材温度の関係を示すグラフから400℃を設
定値とする。この温度以下では表面欠陥が少ないが、機
械的強度（性質）が低下する。また、A5056合金では、
第６図に示す単色・多色の温度差と多色赤外線放射温度
計３の最高温度の関係を示すグラフからわかるように形
材下限温度設定値Ｄの設定値は特に指定しなくてもよ
い。また、温度差下限値Ｆも同様に形材２の材質によっ
て異なるが、ここでは２〜５℃に設定する。ステップＦ
に示すように総合判断がなされて条件を満足した場合に
は、ビレット押出が完了したか否か？が判断される（ス
テップＧ）。そして、ステップＨに示すように１ロット
の最後のビレットの押出か否か？が判断され、最後のビ
レットの場合には押出成形が終了する。 一方、ステップＥにおいて多色温度測定値Ctが形材上限
温度設定値Ctmax.以上である場合には、その信号が速度
調整器６に送られてラム速度Rvn+1が変更される（ステ
ップＩ）。すなわち、前回のラム速度設定値Vnにラム速
度係数Ａを掛けた速度（Rvn+1）に変更・制御する。こ
こで、ラム速度係数Ａは１より小さい値でよいが、望ま
しくは形材２の押出性と生産性を考慮して決定され、A1
000系、A6000系の場合は、Ａ＝0.95、A2000系、A5000系
の場合は、Ａ＝0.8にとる。また、上記信号は加熱温度
調整器７に伝達されて次回のビレット加熱温度が制御さ
れる（ステップＪ）。すなわち、前回のビレット加熱温
度Tnに次回ビレット加熱温度係数Ｂを掛けた次回ビレッ
ト加熱温度Tn+1＝Tn×Ｂが設定される。ここでＢは次回
ビレット加熱係数で、１より小さい値でよいが、望まし
くは形材の押出性と生産性を考慮して決定され、A2000
系、A5000系の場合は、Ｂ＝0.98、A1000系、A6000系の
場合は、Ｂ＝0.95にとる。 ステップＮにおいて温度差C0が温度差上限値Ｃ以上の場
合、又は、ステップＯにおいて温度変化率Ｒが温度変化
率上限値Ｃ′以上である場合には、上記と同様にその信
号が速度調整器６、加熱温度調整器７に伝達されてラム
速度及び次回ビレット加熱温度が制御される（ステップ
Ｉ、ステップＪ）。 また、ステップＦにおいて多色温度測定値Ctが形材下限
温度設定値Ｄ以下あるいは温度差C0が温度差下限値Ｅ以
下の場合は、その信号が速度調整器６、加熱温度調整器
７に伝達されて、次回ビレット加熱温度Tn＋１＝Tn×
Ｂ′が制御されると共に、次回ラム速度Rvn+1＝Vn×
Ａ′が制御される（ステップＫ、ステップＬ）。ここで
Ｂ′は次回ビレット加熱温度係数で、１より大きい値で
よいが、望ましくは形材２の押出性と生産性を考慮して
決定され、A2000系、A5000系の場合は、Ｂ′＝1.02、A1
000系、A6000系の場合は、Ｂ′＝1.05にとる。また、
Ａ′は次回ラム速度係数で、１より大きい値でよいが、
望ましくは同様に形材２の押出性と生産性を考慮して決
定され、A2000系、A5000系の場合は、Ａ′＝1.02、A100
0系、A6000系の場合は、Ａ′＝1.1にとる。 なお、上記実施例では形材２の表面実体温度検出手段が
多色赤外線放射温度計３である場合について説明した
が、この多色赤外線放射温度計３にかえて渦電流測定器
を使用することもできる。また、上記実施例では表面欠
陥温度検出手段に単色赤外線放射温度計４を使用した場
合について説明したが、必ずしも表面欠陥温度検出手段
は単色赤外線放射温度計４である必要はなく、例えばホ
トセンサーを直線状に並べた撮像素子と走査駆動回路と
映像処理回路とで構成されるセンサー装置、あるいは、
レーザーによる光電子増幅管等を使用することができ
る。
以上に説明したように、この発明は上記のように構成さ
れているので、以下のような効果が得られる。 １）押出形材の押出直後の表面実体温度と表面欠陥発生
温度を測定し、その測定値に基いてラム速度及びビレッ
ト加熱温度を制御するため、形材の表面温度を管理する
ことができ、品質（形状、表面欠陥及び組織等）を向上
することができる。 ２）ラム速度を表面欠陥の発生しない範囲で可能な限り
大きくすることができるので、生産性が向上する。 ３）形材表面欠陥の見落しによる不良の発生を防止し、
歩留りを向上させることができる。
れているので、以下のような効果が得られる。 １）押出形材の押出直後の表面実体温度と表面欠陥発生
温度を測定し、その測定値に基いてラム速度及びビレッ
ト加熱温度を制御するため、形材の表面温度を管理する
ことができ、品質（形状、表面欠陥及び組織等）を向上
することができる。 ２）ラム速度を表面欠陥の発生しない範囲で可能な限り
大きくすることができるので、生産性が向上する。 ３）形材表面欠陥の見落しによる不良の発生を防止し、
歩留りを向上させることができる。
第１図はこの発明の押出形材の制御装置の概略構成図、
第２図はこの発明における表面実体温度検出手段及び表
面欠陥温度検出手段の配置状態を示す概略構成図、第３
図は第２図の側面図、第４図はこの発明の制御方法を説
明するフローチャート、第５図はテアリング深さと形材
温度の関係を示すグラフ、第６図は温度差と多色赤外線
放射温度計の最高温度の関係を示すグラフ、第７図は形
材の表面温度と時間の関係を示すグラフ、第８図は別の
形材の表面温度と時間の関係を示すグラフ、第９図は第
８図に示す単色赤外線放射温度計による形材表面温度と
時間の関係の一部を拡大して示すグラフ、第10図は温度
変化率、形材押出標準速度及び温度測定時間間隔の関係
を示すグラフである。 符号説明 （１）……押出機 （２）……押出形材 （３）……表面実体温度検出手段（多色赤外線放射温度
計） （４）……表面欠陥温度検出手段（単色赤外線放射温度
計） （５）……信号判断手段 （６）……速度調整器 （７）……加熱温度調整器
第２図はこの発明における表面実体温度検出手段及び表
面欠陥温度検出手段の配置状態を示す概略構成図、第３
図は第２図の側面図、第４図はこの発明の制御方法を説
明するフローチャート、第５図はテアリング深さと形材
温度の関係を示すグラフ、第６図は温度差と多色赤外線
放射温度計の最高温度の関係を示すグラフ、第７図は形
材の表面温度と時間の関係を示すグラフ、第８図は別の
形材の表面温度と時間の関係を示すグラフ、第９図は第
８図に示す単色赤外線放射温度計による形材表面温度と
時間の関係の一部を拡大して示すグラフ、第10図は温度
変化率、形材押出標準速度及び温度測定時間間隔の関係
を示すグラフである。 符号説明 （１）……押出機 （２）……押出形材 （３）……表面実体温度検出手段（多色赤外線放射温度
計） （４）……表面欠陥温度検出手段（単色赤外線放射温度
計） （５）……信号判断手段 （６）……速度調整器 （７）……加熱温度調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−123960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−32518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119324（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】押出直後の形材表面温度を、表面実体温度
検出手段と形材の表面温度の変化の検出可能な表面欠陥
温度検出手段にて連続測定し、その際、上記表面実体温
度検出手段の測定値（Ct）が予め設定した上限温度（Ct
max.）を越えないようにすると共に、上記表面欠陥温度
検出手段によって測定された表面欠陥発生温度（Cs）と
上記表面実体温度検出手段にて測定された表面実体温度
（Ct）との温度差（C0）又は上記表面欠陥温度検出手段
にて測定された温度変化率（Ｒ）が一定値（Ｃ又は
Ｃ′）以内になるように押出機のラム速度及びビレット
加熱温度を制御するようにしたことを特徴とする押出形
材の押出制御方法。 - 【請求項２】押出直後の形材の表面実体温度を測定する
表面実体温度検出手段と、 上記表面実体温度検出手段と同時に形材の表面欠陥が発
生する温度変化を測定する表面欠陥温度検出手段と、 上記両温度検出手段からの信号と予め設定された設定値
とを比較演算する信号判断手段と、 上記信号判断手段からの信号を受けて押出機のラム速度
を制御する速度調整器と、 上記信号判断手段からの信号を受けてビレットの加熱温
度を制御する加熱温度調整器とを具備して成ることを特
徴とする押出形材の押出制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199313A JPH07121409B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 押出形材の押出制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199313A JPH07121409B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 押出形材の押出制御方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489128A JPH0489128A (ja) | 1992-03-23 |
| JPH07121409B2 true JPH07121409B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16405727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2199313A Expired - Fee Related JPH07121409B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 押出形材の押出制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07121409B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5325694A (en) * | 1993-03-15 | 1994-07-05 | Granco Clark, Inc. | Extrusion billet taper quenching system |
| US5435161A (en) * | 1993-10-22 | 1995-07-25 | Aluminum Company Of America | Extrusion method utilizing variable billet preheat temperature |
| JP4921411B2 (ja) * | 2008-04-11 | 2012-04-25 | 株式会社住軽テクノ | 金属材料の押出方法 |
| CN107930531B (zh) * | 2017-11-17 | 2023-10-13 | 汪高华 | 一种具有防爆防燃功能的混合造粒整粒机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119324A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-06 | Fujisash Co | アルミニウム押出形材の測温方法、ならびに押出制御法および装置 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2199313A patent/JPH07121409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0489128A (ja) | 1992-03-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |