(57)【要約】【課題】装置自体の剛性を高めて装置を大型化することなく、１種類の金敷により複数の異なる圧下長で高合金や超合金等の材質の鋼材をプレス成形する。【解決手段】プレス機１４は、上部支持台１６と下部支持台１８との間に複数の支柱２０を配設してフレーム２２が構成される。両支持台１６,１８の間に、支柱２０にガイドされて上下に往復動可能なスライダ２４が配設される。スライダ２４の下面に上ボルスタ２６を介して上金敷２８が配設されると共に、下部支持台１８の上面に下ボルスタ３０を介して下金敷３２が配設されて、上下の金敷２８,３２が対向する。スライダ２４および下部支持台１８に対して金敷２８,３２を備えたボルスタ２６,３０は、夫々鋼材１２の送り方向に沿って移動可能に配設されると共に、対応する油圧シリンダ３４,３６の正逆付勢で鋼材送り方向の前後に進退移動される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に対向して相対的に近接・離間移動可能な一対の金敷(28,32)を備え、両金敷(28,32)間に、鋼材(12)が所定の圧下長(b)ずつ送り込まれる毎に両金敷(28,32)を近接してプレス成形することを繰返すようにしたプレス機において、
少なくとも上側の金敷(28)が、鋼材(12)の送り方向に沿って移動自在に配設されると共に、該金敷(28)を移動させる作動手段(34)を備え、
プレス機重心(PC)と前記鋼材(12)の圧下長(b)の変更により変化するプレス時における荷重重心(LC)との偏倚量を小さくするように、前記作動手段(34)で上側の金敷(28)を位置調節し得るようにした
ことを特徴とするプレス機。
【請求項２】
前記鋼材(12)は、前記両金敷(28,32)の対向方向に対応する寸法(h0)が、１００〜１０００ｍｍの断面角または丸形状である請求項１記載のプレス機。
【請求項３】
前記鋼材(12)の圧下率(H)は、１０〜７０％の範囲に設定される請求項１または２記載のプレス機。
【請求項４】
前記上側の金敷(28)は下向きの台形状に形成され、その下側の面(38)における鋼材送り方向に沿う寸法(B)が、２００〜１４００ｍｍの範囲に設定されると共に、その上側の面(42)における鋼材送り方向に沿う寸法(A)が、３００〜１５００ｍｍの範囲に設定される請求項１〜３の何れかに記載のプレス機。
【請求項５】
前記上側の金敷(28)は、プレス機重心(PC)を挟んで鋼材送り方向の前後に１０００ｍｍの範囲で移動し得るよう構成される請求項１〜４の何れかに記載のプレス機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インゴットやブルームあるいはビレットから分塊圧延工程を経て平鋼や線材あるいは棒鋼に圧延する鋼材の前工程として、圧延前に上下の金敷の間に、所定の圧下長ずつ間欠的に送り込み、順次プレス成形するプレス機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱した所定長さ寸法の鋼材に、圧延工程の前段でプレス成形を実施することで、内部欠陥を消失させると共に、圧延工程において鋼材の端部に発生するフィッシュテールを抑制して、歩留りを改善することが行なわれている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
前記鋼材をプレス成形するプレス機は、図５に概略的に示す如く、上下に対向して相対的に近接・離間移動可能な一対の金敷１０,１０を備え、両金敷１０,１０の間に鋼材１２が所定長さ寸法(圧下長)づつ間欠的に送り込まれる毎に、両金敷１０,１０を相対的に近接移動してプレス成形する作業を繰り返すことで、全長に亘ってプレス成形された鍛造鋼材が得られる。
【特許文献１】特開２００１−３４７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、プレス前の鋼材形状や圧延後の鋼材形状等に応じて、プレス後の鋼材１２における端部形状を最適とするため、前記プレス機では、鋼材１２の圧下量や圧下長(金敷に１０,１０による１回のプレスで成形される長さであって、鋼材１２と金敷１０との接触長に対応する)が変更される。この場合において、従来では圧下長の変更に際しては、前記金敷１０,１０を対応する長さのものと交換しているが、その交換作業が煩雑であると共に、各種の圧下長毎に対応した金敷１０,１０が必要となり、コストが嵩むと共に保管管理が煩雑となる。
【０００５】
そこで、長い金敷１０,１０を用いることで、短かい圧下長のものに対して金敷１０,１０を交換することなくプレス成形することが行なわれる。しかるに、この場合には、図６に示す如く、金敷１０,１０の対向面に対して鋼材１２が接触しない部分が長くなるため、プレス機自体の重心(以後プレス機重心と指称する)に対して、鋼材１２をプレス成形する際の荷重重心が大きく偏倚し、装置自体に大きな回転モーメントが作用する。殊に、高温での変形抵抗の高い高合金や超合金等の鋼材１２をプレス成形する場合は、高い加圧力を必要とするために、前記回転モーメントも非常に大きくなり、それに見合うように装置自体の剛性を高める必要があった。すなわち、１種類の金敷１０,１０を用いて異なる圧下長で高い加圧力を必要とする材質の鋼材１２をプレス成形するためには、大きな回転モーメントに耐え得るように装置自体の剛性を高めなければならず、装置が大型化して大きな設置スペースが必要となる問題を招いていた。
【０００６】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、装置自体の剛性を高めて装置を大型化させることなく、１種類の金敷により複数の異なる圧下長で高合金や超合金等の材質の鋼材をプレス成形することができるプレス機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係るプレス機は、
上下に対向して相対的に近接・離間移動可能な一対の金敷を備え、両金敷間に、鋼材が所定の圧下長ずつ送り込まれる毎に両金敷を近接してプレス成形することを繰返すようにしたプレス機において、
少なくとも上側の金敷が、鋼材の送り方向に沿って移動自在に配設されると共に、該金敷を移動させる作動手段を備え、
プレス機重心と前記鋼材の圧下長の変更により変化するプレス時における荷重重心との偏倚量を小さくするように、前記作動手段で上側の金敷を位置調節し得るようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るプレス機によれば、装置自体を剛性の高い大型設備にすることなく、１種類の金敷で異なる圧下長で鋼材のプレス成形ができるから、設備費用を低減し得ると共に設置スペースを小さくし得る。また、高温で変形抵抗の大きな鋼材を、装置自体の剛性を高めたり、金敷を交換することなくプレス成形することができるようになるので、成形し得る鋼材の種類の範囲が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明に係るプレス機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は、実施例に係るプレス機の概略構成を示すものであって、該プレス機１４は、上部支持台１６と下部支持台１８との間に複数の支柱２０を配設することでフレーム２２が構成される。そして、両支持台１６,１８の間に、前記支柱２０にガイドされて上下に往復動可能なスライダ２４が配設されている。またスライダ２４の下面に突出するよう配設された上ボルスタ２６の下面に、上金敷(上側の金敷)２８が配設されると共に、前記下部支持台１８の上面に突出するよう配設された下ボルスタ３０の上面に下金敷(下側の金敷)３２が配設されて、上下の金敷２８,３２が対向するよう構成される。前記スライダ２４は図示しない駆動機構に連結されており、該駆動機構によりスライダ２４を上下に往復動させ、離間した両金敷２８,３２の間に送り込まれた鋼材１２を、両金敷２８,３２が相対的に近接することでプレス成形するようになっている。なお、両金敷２８,３２の間に鋼材１２は、図示しないマニピュレータにより後述する圧下長ｂずつ間欠的に送り込まれる。前記駆動機構としては、例えばモータに連結したボールネジによりスライダ２４を上下動させる機構や、油圧シリンダに連結したクランク軸やカムによってスライダ２４を上下動させる機構等、その他のものを適宜に採用し得る。
【００１１】
前記スライダ２４に対して上金敷２８が配設された上ボルスタ２６は、鋼材１２の送り方向に沿って移動可能に配設されると共に、該スライダ２４に設けられる作動手段としての上油圧シリンダ３４に連結されて、該シリンダ３４の正逆付勢により上ボルスタ２６は上金敷２８と一体的に鋼材送り方向の前後に進退移動するよう構成される。また、同じく下部支持台１８に対して下金敷３２が配設された下ボルスタ３０は、鋼材１２の送り方向に沿って移動可能に配設されると共に、該下部支持台１８に設けられる作動手段としての下油圧シリンダ３６に連結されて、該シリンダ３６の正逆付勢により下ボルスタ３０は下金敷３２と一体的に鋼材送り方向の前後に進退移動するよう構成される。両油圧シリンダ３４,３６は同期して作動するよう制御され、上下のボルスタ２６,３０、すなわち上下の金敷２８,３２は、常に一定の関係(両金敷２８,３２の後述するフラット面３８,３８における鋼材送り方向の中央が上下に整列する関係)を保持して鋼材送り方向に進退移動するよう設定されている。
【００１２】
なお、スライダ２４および下部支持台１８に対して移動可能に配設される上下のボルスタ２６,３０の支持構造としては、例えば一方に設けたＴ溝に他方に設けたＴ状の突部を摺動自在に嵌挿する構造を採用し得る。また、油圧シリンダ３４,３６により位置調節された上下のボルスタ２６,３０(金敷２８,３２)は、図示しないクランプ手段により位置決め固定されるようになっている。
【００１３】
前記上下の金敷２８,３２の形状は、図２に示す如く、上下対称であるので、上金敷２８の構成について説明し、下金敷３２の同じ部位には同一の符号を付して示すこととする。すなわち、上金敷２８は、その鋼材１２に相対向するフラット面(下側の面)３８と、該フラット面３８の前後両端から鋼材送り方向前後に上方傾斜したコーナー面４０,４０とを有する下向きの台形状に形成されている。なお、フラット面３８とは反対の上ボルスタ２６(下金敷３２の場合は下ボルスタ３０)と当接する上側の面を、支持面４２と指称する。そして、支持面４２の鋼材送り方向の長さＡと、フラット面３８の鋼材送り方向の長さＢとは、Ａ＞Ｂの関係に設定される。
【００１４】
前記プレス機１４でプレス成形される鋼材１２としては、断面角または丸形状で、その高さ(両金敷２８,３２の対向方向に対応する寸法)ｈ0が、１００〜１０００ｍｍの範囲であればよく、２００〜８００ｍｍが好適である。また鋼材１２の圧下率Ｈとしては、１０〜７０％の範囲であればよく、２０〜５０％が好適である。すなわち、圧下率Ｈが下限値より小さければ、仮にプレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量が大きくなったとしても、プレス時に大きな偏心荷重Ｍが発生しないから、金敷２８,３２(上下のボルスタ２６,３０)を鋼材送り方向に移動調節(シフト)することなく対応可能であり、また逆に上限値より大きければ、プレス時の偏心荷重Ｍが大きくなり過ぎるために金敷２８,３２(上下のボルスタ２６,３０)のシフトのみでは対応し得なくなる。
【００１５】
前記金敷２８,３２におけるフラット面３８と支持面４２に関しては、支持面４２の長さＡは、３００〜１５００ｍｍの範囲で設定され、またフラット面３８の長さＢは、２００〜１４００ｍｍの範囲で設定される。なお、各面３８,４２が、対応する下限値より短かければ、プレス成形が可能となる圧下長ｂの範囲が小さくなり、また逆に上限値より長ければ、金敷２８,３２自体およびこれを支持するためのスライダ２４や下部支持台１８等が大型化してしまい、初期の作用効果が期待できなくなる。
【００１６】
前記上下の金敷２８,３２の移動調節量は、プレス機重心ＰＣを挟んで前後に１０００ｍｍの範囲とするのが好適である。すなわち、移動調節量を±１０００ｍｍより大きく設定すると、金敷２８,３２を支持するスライダ２４や下部支持台１８が大型化してしまう。なお、図２のＬＣは、圧下長ｂによって変化するプレス時における荷重重心の位置を示す。
【００１７】
〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係るプレス機の作用につき説明する。
【００１８】
前記上下の金敷２８,３２は、各フラット面３８における鋼材送り方向の中央が、プレス機重心ＰＣと一致するように位置決めされている。この状態で、マニピュレータにより保持した鋼材１２を、図１に示す如く、相対的に離間する一対の金敷２８,３２の間に臨ませ、プレス機１４を始動させると、上金敷２８が下降して下金敷３２に近接し、鋼材１２の上下面は所定の圧下長ｂ分に亘ってプレス成形される。そして上金敷２８が上昇して両金敷２８,３２が離間したタイミングで、マニピュレータにより鋼材１２を下流側に圧下長ｂずつ送り込む作業を繰返すことで、鋼材１２の上下面は、その長手方向の全長に亘ってプレス成形される。
【００１９】
そして、前記鋼材１２を９０°転回した状態で、前述した作業を繰返すことで、鋼材１２の４面がプレス成形された鍛造鋼材が得られ、この得られた鍛造鋼材が圧延工程に送り込まれる。
【００２０】
プレス成形する鋼材１２の種類や寸法が変更されると、プレス後の鋼材１２における端部形状を最適とするために圧下量ｂが変更される。この場合に、前記フラット面３８が長く設定され、その鋼材送り方向の中央をプレス機重心ＰＣと一致させている金敷２８,３２を用いている状態で、圧下量ｂが短かく設定されると、そのプレス時には、前述したようにプレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量が大きくなり(図３参照)、フレーム２２には偏心荷重Ｍによる大きな回転モーメントが加わる。
【００２１】
従って、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量が大きくなる場合は、前記上下の金敷２８,３２を、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量を小さくするように、前記油圧シリンダ３４,３６によりスライダ２４および下部支持台１８に対して上下のボルスタ２６,３０と共に鋼材送り方向に移動調節する(図４参照)。そして、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量を小さくしたもとで、鋼材１２をプレス成形すれば、そのときに作用する偏心荷重Ｍは小さくなる。ちなみに、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量を、０〜５０ｍｍの範囲に収めるのが好適である。
【００２２】
すなわち、実施例のプレス機１４では、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量を小さくするように上下の金敷２８,３２を移動調節可能に構成したから、フレーム２２の剛性を高めることなく、１種類の金敷２８,３２により複数の異なる圧下長ｂで鋼材１２をプレス成形することができる。言い替えれば、プレス能力を維持したままフレーム２２の小型化が可能となり、製造コストを低廉に抑えることができる。また、複数種類の金敷を用意する必要はないから、コストを低減し得ると共に保管管理も容易となる。
【００２３】
更に、フレーム剛性を高めることなく高いプレス能力を発揮できるから、今まではフレーム剛性を高めた大型の装置でしかプレス成形し得なかった、高温での変形抵抗の高い高合金や超合金等の材質の鋼材１２に関して、剛性の低い小型のプレス機１４でプレス成形することが可能となる。従って、高温での変形抵抗の高い鋼材１２をプレス成形するためのプレス機１４の製造コストを低廉に抑えることができると共に、コンパクト化により設置スペースを低減し得る利点を有する。
【００２４】
〔実験例〕
高さｈ0＝５２０ｍｍの鋼材１２を、支持面４２の長さＡ＝７９０ｍｍ、フラット面３８の長さＢ＝４５０ｍｍに設定した金敷２８,３２を用いて、圧下率Ｈ＝２５％となるように、２０００ｔの加圧力でプレス成形した。
【００２５】
なお、鋼材１２の高さｈ0と、圧下率Ｈとの関係から、歩留り改善を目的としてプレス成形の効果が得られる最適な鋼材１２の圧下長(送り量)ｂは、一般的に下記の式(１)で表される。
ｂ／ｈ0＝０.３３・・・(１)
すなわち、実験例の鋼材１２の場合は、その圧下長ｂは、式(１)からｂ≧１７１.６ｍｍであればよいことから、ｂ＝４５０ｍｍに設定した。
【００２６】
図３に示す如く、前述した条件において、金敷２８,３２の各フラット面３８における鋼材送り方向の中央をプレス機重心ＰＣと一致させたままプレス成形した場合は、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量は８７ｍｍとなり、そのときの偏心荷重Ｍは、１７４ｔ-ｍであった。
【００２７】
これに対して、図４に示すように、金敷２８,３２の各フラット面３８における前記中央をプレス機重心ＰＣに対して鋼材送り方向の前側へ５０ｍｍシフトすると、プレス機重心ＰＣと荷重重心ＬＣとの偏倚量は３７ｍｍとなり、そのときの偏心荷重Ｍは、７４ｔ-ｍであった。
【００２８】
すなわち、金敷２８,３２を、プレス機重心ＰＣに対して５０ｍｍオフセットするだけで、偏心荷重Ｍを１００ｔ-ｍも低減できることが確認された。
【００２９】
〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、以下に例示した方式やその他の各種構成を適宜に採用することができる。
【００３０】
実施例では、上下の金敷を移動調節可能に構成したが、下金敷のフラット面を、上金敷の移動調節可能範囲に対応する長さに設定すれば、上金敷のみを移動調節する構成を採用し得る。また下金敷に対して上金敷を上下に移動する構成に限らず、上下の金敷を相互に近接・離間移動する構成を採用することができる。更に、金敷を移動する作動機構としては、油圧シリンダに限定されるものではなく、他の流体圧を用いたシリンダや、モータとクランク機構、またはラック−ピニオン機構と組合わせた機構等、その他各種の機構を適宜に採用することが可能である。なお、実施例では上下の金敷をボルスタと共に移動調節可能に構成したが、スライダや下部支持台に固定したボルスタに対して上下の金敷を移動調節する構成を採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例に係るプレス機を示す概略構成図である。
【図２】実施例に係るプレス機の要部を示す概略構成図である。
【図３】実験例における金敷をプレス機重心に対してオフセットしていない状態を示す説明図である。
【図４】実験例における金敷をプレス機重心に対してオフセットした状態を示す説明図である。
【図５】従来の技術に係るプレス機を示す概略構成図である。
【図６】従来の技術に係るプレス機における金敷と各重心との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２ 鋼材，２８ 上金敷(上側の金敷)，３２ 下金敷(下側の金敷)
３４ 上油圧シリンダ(作動手段)，３８ フラット面(下側の面)
４２ 支持面(上側の面)，Ａ 支持面の長さ，Ｂ フラット面の長さ，ｈ0 鋼材の高さ
Ｈ 圧下率，ｂ 圧下長，ＰＣ プレス機重心，ＬＣ 荷重重心
【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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