(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して昇降可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後行する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後行圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後行圧延材の加工面を重合わせ、先行圧延材の上面に接する上金型ユニットと後行圧延材の下面に接する下金型ユニットとにより圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置と、前記台車の前後に設けられ、圧延高さを走行する圧延材を上昇させ先端ピンチローラに案内し且つ後端ピンチローラからこれより低い圧延高さまで案内する下降位置と圧延材を前記台車の下側を通過させ走行させる上昇位置とを揺動可能な傾斜ガイドと、前記台車の走行範囲内の所定位置に配置され前記上金型ユニットと前記下金型ユニットとを交換する金型交換装置とを備え、
前記圧接装置には上金型ユニットと下金型ユニットをそれぞれ着脱可能に把持する上下のクランプ装置が設けられており、
前記金型交換装置は、圧延材の幅方向に移動する交換用台車と、該交換用台車に設けられこの移動方向に伸びたアームでその高さが前記上下金型ユニットが開いた間隔に挿入できるアームと、該アームの先端部下面に設けられ前記下金型ユニットを着脱可能な磁石とを有し、前記傾斜ガイドが上昇位置にあり圧延材が圧延高さを走行しているときに上側のクランプ装置により上金型ユニットの把持を解除しこれを前記アームの先端上面に載せると共に下側のクランプ装置により下金型ユニットの把持を解除し磁石の磁力によりこれを上昇させ吸着し、上金型ユニットと下金型ユニットを搬出し取り出す、
ことを特徴とする金型交換装置を有する圧延材接合装置。
【請求項２】
前記上金型ユニットは上金型とこれを保持する上金型ホルダよりなり、前記下金型ユニットは、下金型とこれを保持する下金型ホルダよりなることを特徴とする請求項１記載の金型交換装置を有する圧延材接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備において圧延材とともに走行しながら、先行する圧延材の後端と後行する圧延材の先端とを接合する装置に係わり、特に圧接接合に使用する金型を交換できる金型交換装置を有する圧延材接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備では加熱炉から供給されるスラブをスラブ単位ごとに粗圧延機及び仕上圧延機で圧延し、所望の板厚のストリップ材を得ている。しかしかかる方法ではスラブ単位ごとに圧延作業が行われるため圧延生産効率が劣ることになるので、連続して圧延作業を行うことが要望されていた。またこのようにスラブ単位で圧延する場合、圧延材の端部（先端部と後端部）に欠陥を生じ易く圧延材の歩留まりを低下させ、かつ噛込みや尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。このため粗圧延機で圧延された先行の圧延材の後端部と後行の圧延材の先端部とを接合して仕上圧延機に供給する接合装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−９３４０８号の「バー接合設備」には圧延材にループを形成して、後端部と先端部を圧接する設備が提案されている。圧接接合する場合、圧接部の上側と下側にそれぞれ金型を設けプレスでこの金型を圧縮する。この圧縮により金型は過酷な荷重を受けることに加え高温の圧延材と接触するため損傷が生じ易く、頻繁に交換しなければならない。さらに金型の交換作業は短時間に効率的に行う必要があり、金型を自動的に簡単に交換できる装置が要望されていた。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明は、圧延材の走行中に先行する圧延材の後端部と後行する圧延材の先端部とを接合することができ、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保でき、さらに、圧延材を圧接接合する際用いられる金型を簡単に交換できる装置を備えた圧延材接合装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、圧延方向に走行する台車と、該台車上に取付けられ先行する圧延材の後端部を水平に挟持して昇降可能な後端クランプ装置と、前記台車上に取付けられ後行する圧延材の先端部を水平に挟持する先端クランプ装置と、先行圧延材の後端部下面と後行圧延材の先端部上面を切削加工する加工装置と、該加工面を還元状態に保持する還元保持装置と、先行圧延材と後行圧延材の加工面を重合わせ、先行圧延材の上面に接する上金型ユニットと後行圧延材の下面に接する下金型ユニットとにより圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮する圧接装置と、前記台車の前後に設けられ、圧延高さを走行する圧延材を上昇させ先端ピンチローラに案内し且つ後端ピンチローラからこれより低い圧延高さまで案内する下降位置と圧延材を前記台車の下側を通過させ走行させる上昇位置とを揺動可能な傾斜ガイドと、前記台車の走行範囲内の所定位置に配置され前記上金型ユニットと前記下金型ユニットとを交換する金型交換装置とを備え、前記圧接装置には上金型ユニットと下金型ユニットをそれぞれ着脱可能に把持する上下のクランプ装置が設けられており、前記金型交換装置は、圧延材の幅方向に移動する交換用台車と、該交換用台車に設けられこの移動方向に伸びたアームでその高さが前記上下金型ユニットが開いた間隔に挿入できるアームと、該アームの先端部下面に設けられ前記下金型ユニットを着脱可能な磁石とを有し、前記傾斜ガイドが上昇位置にあり圧延材が圧延高さを走行しているときに上側のクランプ装置により上金型ユニットの把持を解除しこれを前記アームの先端上面に載せると共に下側のクランプ装置により下金型ユニットの把持を解除し磁石の磁力によりこれを上昇させ吸着し、上金型ユニットと下金型ユニットを搬出し取り出す。
【０００６】
上記構成により、後端クランプ装置と先端クランプ装置により、先行圧延材と後行圧延材を挟持したままで台車が圧延方向に走行するので、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給する。また、加工装置により接合面を切削加工し圧接装置により圧縮するが、これにより切削加工と圧接を連続して行えるため短時間に高速圧接が可能となる。この際還元保持装置により加工面を還元状態にして圧接するので酸化被膜（スケール）の発生が防止され十分な接合強度が得られる。また、台車を交換用台車の位置に停止させ、上下金型ユニットを開いた状態にした後交換用台車を台車に近づけてアーム先端を上下金型ユニットの間に挿入する。次に下金型ユニットを把持するクランプ装置を解除し、磁石により金型ユニットを吸着する。この状態で交換用台車を台車から引き離すことにより下金型ユニットを取り出すことができる。また、アーム下面の磁石に下金型ユニットを吸着した状態で台車の金型取りつけ位置に挿入し、磁石を脱磁した後クランプ装置で把持することにより下金型ユニットを取りつけることができる。
【０００７】
また、前記上金型ユニットは前記アームの先端上面に載せて搬入し取り出しされる。台車を交換用台車の位置に停止させ、上下金型ユニットを開いた状態にした後、交換用台車を台車に近づけてアーム先端を上下金型ユニットの間に挿入する。次に上金型ユニットを把持するクランプ装置を解除すると、上金型ユニットはアームの上面に載置されるので、この状態で交換用台車を台車から引き離すことにより上金型ユニットを取り出すことができる。また、アーム上面に上金型ユニットを載置した状態で台車の金型ユニット取りつけ位置に挿入し、クランプ装置で把持することにより上金型ユニットを取付けることができる。
【０００８】
請求項３の発明では、前記上金型ユニットは上金型とこれを保持する上金型ホルダよりなり、前記下金型ユニットは、下金型とこれを保持する下金型ホルダよりなる。
【０００９】
金型ユニットを金型とこれを保持する金型ホルダとから構成することにより、消耗の激しい金型部分のみ、交換し、金型ホルダを持続して使用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の意味を表す。
図１は実施形態の構成を示す側面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。図１において、本圧延材接合装置１０は、圧延方向に走行する台車１２と、台車１２上に取付けられ先行する圧延材１の後端部を水平に挟持して昇降可能な後端ピンチローラ１４と、台車１２上に取付けられ後行する圧延材２の先端部を水平に挟持する先端ピンチローラ１６と、先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面を切削加工する加工装置１８と、加工面を還元状態に保持する還元保持装置２０と、先行圧延材１と後行圧延材２の加工面を重合わせて圧延材１、２とほぼ同じ厚さまで圧縮して接合する圧接装置２２と、図２に示す金型交換装置３２を備えている。
【００１１】
圧接装置２２のフレーム２４の側面に取り付けられた昇降シリンダ１４ａは、先行圧延材１の後端部下面を後述するカッター１９ａの上面に接触させる加工高さＨと先行圧延材１の後端部を後行圧延材２の先端部とほぼ同一高さに保持する圧接高さＬとの間で後端ピンチローラ１４を昇降させる。後端ピンチローラ１４は上下２段のローラからなり、図示しない駆動装置により上段ローラは昇降する。上段ローラは降下したとき先行圧延材１の後端部を水平に挟持し、一方上昇した時、下段ローラが圧延材の案内ローラとなる。かかる構成により、後端ピンチローラ１４により先行圧延材１の後端部を水平に支持したまま、昇降シリンダ１４ａにより先行圧延材１を加工高さＨに保持して、カッター１９ａで先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面を切削加工することができ、次に圧接高さＬに保持して先行圧延材１と後行圧延材２の加工面を重合わせ、圧接装置２２により圧縮して接合することができる。
【００１２】
先端ピンチローラ１６は、後端ピンチローラ１４と同様の構成であり、上段ローラが図示しない装置により降下して後行圧延材２の先端部を水平に挟持し、上昇したとき下段ローラが圧延材の案内ローラとなる。後端ピンチローラ１４の前方には案内ローラ１５が階段状に設けられ、圧延材１がなだらかな曲線となるようになっている。変位ローラ１５ａは後端ピンチローラ１４の昇降に応じて上下動し、後端ピンチローラ１４が圧接高さＬになったときは圧延材１が水平になるように変位する。先端ピンチローラ１６の前後にも案内ローラ１７が設けられ圧延材２がなだらかな曲線となるようになっている。
【００１３】
加工装置１８は、圧延材１、２の幅方向の軸心を中心に回転する円筒形のカッター１９ａと、カッター１９ａを斜め方向に揺動させる揺動装置１９ｂと、カッター１９ａを圧延方向に傾斜して前後進させる往復動装置（液圧シリンダ）１９ｃとからなる。カッター１９ａは揺動装置１９ｂのアーム１９ｄの先端に取付けられ、図示しない回転駆動装置により回転切削する。カッター１９ａは揺動装置１９ｂと往復動装置１９ｃにより図１でアーム１９ｄを実線で示す加工位置で先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面を切削加工し、加工後アーム１９ｄを一点鎖線で示す位置に退避する。
【００１４】
還元保持装置２０は、コークス炉ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも少ない酸素で燃焼させて還元炎を生成し加工面に吹き付けて酸化を防ぐ還元炎バーナ２０ａ、２０ｂよりなる。還元炎バーナ２０ａは後端ピンチローラ１４に、還元炎バーナ２０ｂは図示しない支持材を介して台車１２に取付けられ、先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面の加工面に向けて還元ガスを吹きつけ、還元状態に保持し切削面の酸化を防ぐ。
【００１５】
圧接装置２２では、複数（本件の場合は、３本）の油圧シリンダ２３が用いられる。油圧シリンダ２３はフレーム２４に支持され、フレーム２４は支柱２５に支持されている。この支柱２５の下方は台車１２に固定されている。油圧シリンダ２３のロッド先端は上金型装置２６に固定され、上金型装置２６の下方には油圧シリンダ２３からの圧縮荷重を支える下金型装置２７が台車１２に固定されている。油圧シリンダ２３により上金型装置２６を圧下することにより先行圧延材１の上面と後行圧延材２の下面を押圧し、圧延材１、２とほぼ同一厚さに圧接する。
【００１６】
台車１２は、複数の車輪１３を有し、圧延方向に延びたレール３上を走行する。Ｂは圧延装置の圧延高さであり、圧延材１または２は複数のローラ４上で支持され圧延方向に移動する。レール３はローラ４を跨ぐ位置に配置され、圧接高さＬを圧延高さＢより高くして、レール３より高い位置で台車１２が走行できるようにしている。圧延材１を圧延装置の圧延高さＢから先端ピンチローラ１６に案内し、かつ後端ピンチローラ１４から圧延高さＢに案内する上下に揺動可能な傾斜ガイド２８、３０が設けられ、それぞれの油圧シリンダ２９，３１で揺動する。傾斜ガイド２８，３０を一点鎖線で示す位置とすることにより既存の圧延装置をそのまま稼働させることができる。
【００１７】
図２は金型交換装置を示し、図３は図２のＹ−Ｙ断面図である。図４は金型装置の拡大図である。台車１２の走行範囲内で保守作業を行う適切な位置に金型交換装置３２が設けられ、台車１２のレール３に直角方向に交換用台車３３のレール３４が敷設されている。交換用台車３３は図示しない走行装置によりレール３４上を走行し、定められた位置で正確に停止する。交換用台車３３にはレール３４方向にアーム３５が水平に設けられ、その下面レベルは下金型装置２７の上面となるよう調整されている。アーム３５の長さは交換用台車３３がレールストッパー３４ａで停車した位置で先端が上下金型装置２６、２７に十分挿入される長さとなっている。アーム３５の先端部下面には後述する下金型ユニット４８を構成する下金型４８ａと下金型ホルダ４８ｂを吸着する磁石３６が埋め込まれている。磁石３６は電流により励磁、脱磁できるようになっている。
【００１８】
図３、図４において、上金型装置２６は油圧シリンダ２３に固定された上金型支持台４１と、上金型ユニット４２を構成する上金型４２ａと、上金型４２ａを押さえる上金型ホルダ４２ｂと、上金型ホルダ４２ｂを上金型支持台４１に固着する油圧クランプ装置４４と、上金型４２ａの横移動を押さえる金型横移動押さえブロック４５と、金型横移動押さえブロック４５と上金型４２ａを押さえる押さえ板４６から構成されている。また、下金型装置２６は台車１２に固定された下金型支持台４７と、下金型４８ａと、下金型４８ａを押さえる下金型ホルダ４８ｂと、下金型ホルダ４８ｂを下金型支持台４７に固着する油圧クランプ装置４４と、下金型４９の横移動を押さえる金型横移動押さえブロック４５と、金型横移動押さえブロック４５と下金型４８ａを押さえる押さえ板４６から構成されている。
【００１９】
アーム３５の先端部の下面には磁石３６が、下金型ホルダ４８ｂ、下金型４８ａ、押さえ板４６の上面のレベルに合わせ２段に設けられている。アーム３５の先端部上面は磁石３６はないが、形状は下面と同様に上金型ホルダ４２ｂ、上金型４２ａ、押さえ板４６の下面のレベルに合わせた形状となっている。
【００２０】
図４に示す油圧クランプ装置４４はその一例を示したもので、Ｌ型のクランプアーム４４ａと油圧シリンダ４４ｂからなり、クランプアーム４４ａのコーナーを中心に回動し爪４４ｃで上下金型ホルダ４２ｂ、４８ｂを固定または開放する。
【００２１】
次に、金型交換作業について説明する。
金型交換は圧延材接合装置１０による接合作業が行われていないときに行う。この場合、図１において傾斜ガイド２８、３０を水平に近づけ、圧延高さＢで圧延材を走行させることにより、通常の圧延作業中でも金型交換作業を実施できる。先ず、台車１２を交換用台車３３のレール３４の金型交換位置に停止させる。次に油圧シリンダ２３を操作し上金型装置２６を交換用台車３３のアーム３５の先端部が挿入できる間隔よりやや大きく開き、交換用台車３３を移動してアーム３５先端部を上金型装置２６と下金型装置２７の間に挿入する。次に下側の油圧クランプ装置４４を開放し、磁石３６を励磁して下金型４８ａと下金型ホルダ４８ｂをアーム３５に吸着する。また油圧シリンダ２３を降下させて上金型４２ａと当たったところで停止し、上側の油圧クランプ装置４４を開放してアーム３５に上金型４２ａと上金型ホルダ４２ｂを載置する。この状態で交換用台車３３を引き出すことにより上下金型４２ａ、４８ａと上下金型ホルダ４２ｂ、４８ｂを取り出すことができる。
【００２２】
この状態で新たな上下金型ユニット４２、４８の取りつけを行う。図示しない装置により下金型４８ａを交換した下金型ホルダ４８ｂがアーム３５下面の磁石３６に吸着される。また、アーム３５の上面には上金型４２ａを交換した上金型ホルダ４２ｂが載置される。次に交換用台車３３を移動しアーム３５の先端部を上金型支持台４１と下金型支持台４７の間に挿入し、磁石３６の励磁電流を切って下金型支持台４７に下金型ホルダ４８ｂを載置し、下側油圧クランプ装置４４でクランプする。次に油圧シリンダ２３を降下して、上金型支持台４１の下面に上金型ホルダ４２ｂの上面が当たったところで油圧シリンダ２３を停止し、上側油圧クランプ４４で上金型ホルダ４２ｂをクランプする。次に油圧シリンダ２３をアーム３５を引き出せる程度に上昇させた後、交換用台車３３を移動してアーム３５を引き出す。
【００２３】
油圧クランプ装置４４は遠隔操作が可能で、自動化できる。また交換用台車３３の移動や磁石３６の吸着、脱着等を含めた操作も自動化可能であるので金型交換作業を容易にできる。これにより迅速に金型交換が可能となる。なお、上述の説明では油圧クランプ装置４４を用いたが、機械的なクランプ装置でもよい。
【００２４】
図５は金型ユニットの他の例を示す図である。図３，図４に示した金型ユニットは金型とこれを押さえる金型ホルダが分割されて構成されていたが、本図に示す金型ユニットは両者を一体にしたものである。このように一体にすることにより金型ユニットの製作および取扱が容易になる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の設備は圧接面の加工と圧縮を連続して行うことによる高速圧接ができ、また加工面を還元状態して圧接することによる十分な接合強度、および重ね合わせ面を圧延材とほぼ同一厚さまで圧縮しほぼ均一な厚みとすることによる安定した圧延材を得ることができる。さらに、圧接用の上金型、下金型の交換装置をオフラインに備えているので、これらの金型の保守、交換を確実に、かつ迅速に行うことができる。しかも、金型交換作業中も圧延作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ断面図で上下金型装置の構成を示す図である。
【図４】図３の上下金型装置の拡大図である。
【図５】金型と金型ホルダを一体化した金型ユニットの図である。
【符号の説明】
１、２  圧延材
３  レール
４  ローラ
１２  台車
１３  車輪
１４  後端ピンチローラ
１４ａ  昇降シリンダ
１５，１７  案内ローラ
１５ａ  変位ローラ
１６  先端ピンチローラ
１８  加工装置
１９ａ  カッター
１９ｂ  揺動装置
１９ｃ  往復動装置
１９ｄ  アーム
２０  還元保持装置
２０ａ、２０ｂ  還元炎バーナ
２２  圧接装置
２３  油圧シリンダ
２４  フレーム
２５  支柱
２６  上金型装置
２７  下金型装置
２８、３０  傾斜ガイド
２９、３１  油圧シリンダ
３２  金型交換装置
３３  交換用台車
３４  レール
３５  アーム
３６  磁石
４１  上金型支持台
４２  上金型ユニット
４２ａ  上金型
４２ｂ  上金型ホルダ
４４  油圧クランプ装置
４５  金型横移動押さえブロック
４６  押さえ板
４７  下金型支持台
４８  下金型ユニット
４８ａ  下金型
４８ｂ  下金型ホルダ
Ｈ  加工高さ
Ｌ  圧接高さ
Ｂ  圧延高さ
【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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