(57)【要約】【課題】切削時の振動の発生を抑制することで、加工面精度を向上させることができる支持装置を提供すること。【解決手段】断続切削を行う機械加工設備に設けられ、被削物（例えば、スラブ）を下面側から支持する支持装置１であって、水平方向に平行な第１の軸方向（ｘ軸方向）に並んで複数設けられ、第１の軸方向に直交し、水平方向に平行な第２の軸方向（ｙ軸方向）に延在する本体部１０と、本体部１０に設けられ、第２の軸方向に並んで配された複数の支持部１１と、を有し、複数の支持部１１は、被削物の下面に接触する支持ブロック１１０と、支持ブロック１１０を本体部１０から昇降させる昇降機構（例えば、油圧シリンダ１１１）と、をそれぞれ有し、支持ブロック１１０を昇降させ、被削物の下面側の複数の支持部１１で被削物を支持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断続切削を行う機械加工設備に設けられ、被削物を下面側から支持する支持装置であって、
水平方向に平行な第１の軸方向に並んで複数設けられ、
前記第１の軸方向に直交し、水平方向に平行な第２の軸方向に延在する本体部と、前記本体部に設けられ、前記第２の軸方向に並んで配された複数の支持部と、を有し、
複数の前記支持部は、
前記被削物の下面に接触する支持ブロックと、前記支持ブロックを前記本体部から昇降させる昇降機構と、をそれぞれ有し、
前記支持ブロックを昇降させ、前記被削物の下面側の複数の支持部で前記被削物を支持することを特徴とする支持装置。
【請求項２】
前記昇降機構は、前記支持ブロックを昇降させる油圧シリンダを有することを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】
複数の前記支持部に設けられる前記油圧シリンダは、１本当たり押付力が０ｋｇ／本以上２０００ｋｇ／本以下の可変式であることを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
【請求項４】
前記被削物は、スラブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持装置。
【請求項５】
複数の前記支持装置に設けられた複数の前記支持部は、前記第１の軸方向に対して、１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下の間隔で配されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の支持装置。
【請求項６】
前記支持装置に設けられた複数の前記支持部は、前記第２の軸方向に対して、１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の間隔で配されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所のスラブ手入プロセスでは、製品欠陥をなくすため、圧延前のスラブの段階で表面をフライスにより加工することで、表面性状を向上させている。このようなスラブ手入プロセスでは、スラブを支持装置の上に置き、上面側をフライス切削する方法が用いられる。しかしながら、スラブの形状は多種多様であり、曲がりや反りが大きく、スラブを固定するための支持装置とスラブとの接触点が減少することで、スラブの支持剛性不足となり加工中に振動が発生する。振動が発生してしまうと、スラブ加工面の面性状が低下するため、圧延工程での欠陥の発生に繋がる。また、振動を回避するため切削条件を変更しなければならず、加工能率が低下し、さらには振動発生によりフライス切削が不安定になり、工具の寿命低下にも繋がる。
【０００３】
従来の支持装置では、加工ヘッドが被削物であるワーク上を移動し連続切削を行うことで発生する強制振動に対して、ワークの支持点を増加させることで振動低減が可能である（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１７２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フライス切削によるスラブ加工においては、切削の対象となるスラブの重量が大きいため、スラブの固有振動数が小さくなる。また、断続的に切削を行うため、切削周波数がスラブの固有振動数と近くなる。このため、切削時に振動（共振）が発生し、加工面精度が低下することが問題となる。加工面精度が低下してしまうと、上述のように、スラブ加工面の面性状の低下による圧延工程での欠陥の発生、切削時の加工能率の低下、切削に用いる工具の寿命低下に繋がる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、切削時の振動の発生を抑制することで、加工面精度を向上させることができる支持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、断続切削を行う機械加工設備に設けられ、被削物を下面側から支持する支持装置であって、水平方向に平行な第１の軸方向に並んで複数設けられ、上記第１の軸方向に直交し、水平方向に平行な第２の軸方向に延在する本体部と、上記本体部に設けられ、上記第２の軸方向に並んで配された複数の支持部と、を有し、複数の上記支持部は、上記被削物の下面に接触する支持ブロックと、上記支持ブロックを上記本体部から昇降させる昇降機構と、をそれぞれ有し、上記支持ブロックを昇降させ、上記被削物の下面側の複数の支持部で上記被削物を支持することを特徴とする支持装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、切削時の振動の発生を抑制することで、加工面精度を向上させることができる支持装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における機械加工設備を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態における機械加工設備を示す側面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。
【図４】図１のＩ−Ｉ線矢視図であり、スラブを支持した状態の支持装置を示す部分断面図である。
【図５】実施例における振動特性の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例におけるスラブの加速度の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１１】
＜支持装置＞
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る支持装置１について説明をする。支持装置１は、製鉄所の半製品であるスラブを切削加工する機械加工設備２に設けられる。機械加工設備２は、スラブの手入プロセスで用いられる設備であり、図１及び図２に示すように、１３個の支持装置１と、複数のスライドカバー３と、１対の支持ガイド４と、枠体５と、切削装置６とを備える。なお、図１〜図４において、ｘ軸方向及びｙ軸方向は、水平方向に平行な方向であり、互いに直交する方向である。また、ｚ軸方向は、鉛直方向に平行な方向であり、ｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ直交する方向である。
【００１２】
１３個の支持装置１は、図１に示すように、ｘ軸方向に所定の間隔で並んで設けられる。１３個の支持装置１は、いずれも同様な構成であり、本体部１０と、４個の支持部１１と、１対のシリンダカバー１２とを有する。
本体部１０は、ｙ軸方向に延在する部材であり、４個の支持部１１を収容するための、ｙ軸方向に並んだ４個の窪み１００が形成される。４個の窪み１００は、本体部１０のｚ軸の正方向側が開口するように形成される。さらに、窪み１００の底部には、ｚ軸負方向側へと延在する一対の穴１０１が、ｙ軸方向に並んで形成される。
【００１３】
４個の支持部１１は、本体部１０の４個の窪みにそれぞれ設けられる。４個の支持部１１は、支持ブロック１１０と、油圧シリンダ１１１と、一対の支持ガイド１１２とをそれぞれ有する。
支持ブロック１１０は、ｚ軸方向からみて矩形状の部材であり、窪み１００の開口部に収容可能に形成される。
油圧シリンダ１１１は、支持ブロック１１０をｚ軸方向に昇降させる昇降機構である。油圧シリンダ１１１は、一端が支持ブロック１１０に接続され、他端が窪み１００の底部に接続される。
【００１４】
一対の支持ガイド１１２は、棒状の部材であり、油圧シリンダ１１１を挟んでｙ軸方向に並んで、ｚ軸方向に延在するようにそれぞれ設けられる。一対の支持ガイド１１２は、上端側（ｚ軸正方向側）が支持ブロック１１０の下面に固定され、下端側（ｚ軸負方向側）が窪み１００の底部に形成される一対の穴１０１にそれぞれ挿通して設けられる。
支持部１１は、油圧シリンダ１１１が伸縮することで、支持ブロック１１０が一対の支持ガイド１１２の延在するｚ軸方向に昇降可能に構成される。
【００１５】
また、支持部１１は、同じ支持装置１のものだけでなく他の支持装置１のものも含め、支持部１１同士の配置間隔が、ｘ軸方向に１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とし、ｙ軸方向に１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、支持部１１は、支持部１１同士の配置間隔が、ｘ軸方向に２００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とし、ｙ軸方向に２００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることがより好ましい。ここで、切削加工されるスラブＳは、平面視で矩形状の板厚の厚い板状材である。このスラブＳは、切削加工時において、後述するように、支持部１１の上に置かれる。この際、スラブＳは、その長手方向がｘ軸方向と平行、且つ幅方向がｙ軸方向と平行となるように配される。つまり、支持部１１の配置間隔は、スラブＳの長手方向に対して１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とすることが好ましく、２００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とすることがより好ましい。また、支持部１１の配置間隔は、スラブＳの幅方向に対して１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることが好ましく、２００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることがより好ましい。支持部１１の配置間隔が短すぎる場合、設備の構成が複雑となるため好ましくない。一方、支持部１１の配置間隔が長すぎる場合、後述する振動振幅の抑制効果が低くなるため、充分な加工面精度を得ることができない可能性がある。
【００１６】
さらに、支持部１１は、スラブのような高重量な被削物を支持することを考慮すると、油圧シリンダ１１１の一本当たりの押付け力を０ｋｇ以上２０００ｋｇ以下の可変式とすることが好ましく、１００ｋｇ以上３００ｋｇ以下の可変式とすることがより好ましい。
１対のシリンダカバー１２は、本体部１０のｘ軸方向両端に設けられ、本体部１０のｘ軸方向両端を覆うように設けられる。
【００１７】
複数のスライドカバー３は、複数の支持装置１の間に設けられ、ｚ軸方向からみて支持装置１同士の間の開口を覆うように設けられる。
１対の支持ガイド４は、ｘ軸方向に延在する板状の部材であり、複数の支持部１１を挟んでｙ軸方向に並んで設けられる。１対の支持ガイド４は、不図示の駆動装置により、ｙ軸方向に移動可能にそれぞれ構成される。
【００１８】
枠体５は、支持装置１やスライドカバー３をｙ軸方向に挟んで設けられる門型の構造物である。枠体５は、不図示の駆動装置により、ｘ軸方向に移動可能に設けられる。
切削装置６は、ｚ軸方向に延在して設けられ、ｚ軸負方向側の下端部にフライスが取り付けられたフライス盤である。切削装置６は、枠体５のｙ軸方向に延びるビームに上端側が接続され、このビームに沿ってｙ軸方向に移動可能に構成される。また、切削装置６は、上端側にシリンダ等の伸縮機構が設けられ、下端部が任意の高さとなるようにｚ軸方向に昇降可能に構成される。さらに、切削装置６は、不図示の駆動装置によってｚ軸方向に平行な中心軸を中心として回転可能に構成される。
【００１９】
次に、機械加工設備２を用いたスラブの切削方法について説明する。
まず、クレーン等を用いてスラブＳを機械加工設備２の加工位置に配置する（配置工程）。この加工位置は、図１の破線で囲んだ支持装置１が設けられた領域である。つまり、加工位置に配置された状態において、スラブＳは、図１の破線で囲んだ支持装置１が設けられた領域に完全に収まり、支持装置１の上に置かれた状態となる。また、スラブＳは、長手方向がｘ軸方向に略平行、且つ幅方向がｙ軸方向に略平行となるように、支持装置１の上に置かれる。
【００２０】
次いで、一対の支持ガイド４がスラブＳ側へとそれぞれ移動し、一対の支持ガイド４によってスラブＳが狭持されることで、スラブＳの向きの調整が行われる（向き調整工程）。向き調整工程では、スラブＳの長手方向とｘ軸方向とが平行となり、幅方向とｙ軸方向とが平行となるように向きの調整が行われる。スラブＳの配置位置の調整が完了すると、一対の支持ガイド４は逆側へとそれぞれ移動して、向き調整工程前の最初の位置へと戻る。
【００２１】
その後、１３個の支持装置１の各支持部１１の支持ブロック１１０が、各油圧シリンダ１１１によってｚ軸正方向側へと上昇する（支持工程）。そして、スラブＳの下面側に位置する全ての支持ブロック１１０のみよってスラブＳが支持されるまで、支持ブロック１１０が上昇する。この支持ブロック１１０の上昇動作は、各油圧シリンダ１１１の押付力が、スラブＳが支持ブロック１１０のみよって支持されたと判断される所定の値となるまで行われる。また、スラブＳの下面側に位置する複数の支持ブロック１１０の各油圧シリンダ１１１の押付力は、同程度の値となることが好ましい。つまり、支持工程では、複数の支持部１１のみによってスラブＳが支持され、且つスラブＳを支持する複数の支持部１１の各支持ブロック１１０が、スラブＳの下面の形状に倣った高さとなる。なお、スラブＳの下面側に位置しない支持ブロック１１０については、油圧シリンダ１１１の押付力と伸長時間とから、スラブＳと支持ブロック１１０とが接触していないと判断される。そして、スラブＳと接触していないと判断された支持ブロック１１０は、後述する切削動作に影響しない高さ以下となるように固定される。
【００２２】
さらに、切削装置６の下端をスラブＳの切削する厚み（切込量）に応じた高さ（ｚ軸方向の位置）に設定した後、切削装置６の先端を回転させながら、切削装置６をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させることで、スラブＳの上面側を切削する（切削工程）。この際、切削装置６による切削は、スラブＳの上面全体に対して行われてもよく、スラブＳの上面の一部分のみに対して行われてもよい。この切削動作が行われる間、スラブＳは、複数の支持部１１によって下面の形状に倣って支持された状態となる。これにより、スラブＳの固有振動数が低減することで、スラブＳの固有振動数が、断続的な切削を行う機械加工設備２の切削周波数から離れたものとなる。さらに、スラブＳの動コンプライアンス（変位／力）が改善される。このため、振動や共振が抑制され、さらに振動や共振が発生したとしても加工に影響が出ない程度まで振動振幅が低減され、加工面精度を向上させることができる。
【００２３】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、被削物がスラブＳであるとしたが、本発明は係る例に限定されない。被削物は、例えば、１ｔ以上３００ｔ以下程度の金属製の重量物であれば、他の鋼材や金属材であってもよい。被削物の重量が１ｔ以上３００ｔ以下となることで、被削物の固有振動数と、機械加工設備の切削周波数とが近い値となり易くなり、切削時に共振し易くなる。
【００２５】
また、上記実施形態では、支持装置１は、支持ブロック１１０を昇降させる昇降機構として、油圧シリンダ１１１が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。支持装置１の支持ブロック１１０を昇降させる昇降機構は、油圧以外の他の方法で支持ブロック１１０を昇降させるものであってもよい。なお、昇降機構を油圧シリンダ１１１とすることで、スラブＳを上昇させる押付力が充分に得られる。さらに、昇降機構を油圧シリンダ１１１とすることでクッション性が向上するようになるため、断続的な切削加工時において発生する振動や振動振幅を低減することができるようになる。
【００２６】
さらに、上記実施形態では、機械加工設備２には１３個の支持装置１が設けられ、支持装置１には４個の支持部１１が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。支持装置１や支持部１１が設けられる数は、切削加工される被削物の寸法や形状に応じて、適宜選択される。この際、支持部１１同士の間隔が、上記実施形態における設置感覚となることが好ましい。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、支持工程において、スラブＳの下面側に位置する全ての支持ブロック１１０でスラブＳを支持するとしたが、本発明は係る例に限定されない。支持工程では、スラブＳが支持ブロック１１０のみによって支持され、且つ切削工程において振動や共振の抑制効果が充分に得られるようであれば、スラブＳの下面側に位置する一部の支持ブロック１１０でスラブＳが支持されてもよい。なお、この場合においても、スラブＳを支持する支持ブロック１１０同士の間隔は、上記実施形態において好ましいとされた配置間隔となることが好ましい。また、装置のスペース上取付け可能であるならば、支持装置１以外に油圧シリンダを設け、支持部１１に加えこの油圧シリンダを用いてスラブＳを支持してもよい。この場合、支持装置１の支持部１１と支持装置１以外に設けられた油圧シリンダとによって、スラブＳが支持されることとなる。
【００２８】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る支持装置１は、断続切削を行う機械加工設備２に設けられ、被削物（例えば、スラブＳ）を下面側から支持する支持装置１であって、水平方向に平行な第１の軸方向（ｘ軸方向）に並んで複数設けられ、第１の軸方向に直交し、水平方向に平行な第２の軸方向（ｙ軸方向）に延在する本体部１０と、本体部１０に設けられ、第２の軸方向に並んで配された複数の支持部１１と、を有し、複数の支持部１１は、被削物の下面に接触する支持ブロック１１０と、支持ブロック１１０を本体部１０から昇降させる昇降機構（例えば、油圧シリンダ１１１）と、をそれぞれ有し、支持ブロック１１０を昇降させ、被削物の下面側の複数の支持部１１で被削物を支持する。
【００２９】
上記（１）の構成によれば、曲がりや反りのある被削物に対して、複数の支持部１１に設けられた複数の支持ブロック１１０が、被削物の下面形状に倣った高さとなって、被削物を支持する。このため、被削物と支持装置１との接触点が多くなり、支持剛性が向上することから、切削加工時における振動の発生が抑制される。また、被削物の動コンプライアンスが低下することから、切削加工時に発生する振動の振動振幅が低減する。これにより、断続的な切削加工における加工面精度を向上させることができるようになる。また、上記（１）の構成によれば、機械加工設備２に設けられる複数の支持装置１は、一体のものではなく、第１の軸方向に並べて設ける。このため、複数の支持装置１に相当する構成が一体のものに比べ、支持装置１のメンテナンスが容易となる。
【００３０】
（２）上記（１）の構成において、昇降機構は、支持ブロック１１０を昇降させる油圧シリンダ１１１を有する。
上記（２）の構成によれば、クッション性が向上するようになるため、断続的な切削加工時において発生する振動や振動振幅を低減することができるようになる。
【００３１】
（３）上記（１）または（２）の構成において、複数の支持部１１に設けられる油圧シリンダ１１１は、１本当たり押付力が０ｋｇ／本以上２０００ｋｇ／本以下の可変式である。
上記（３）の構成によれば、油圧シリンダで被削物を持ち上げてしまうことなく下方から振動を減衰させるのに必要な推力で支持することができる。
【００３２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、被削物は、スラブＳである。
上記（４）の構成によれば、製鉄所のスラブ手入プロセスにおいて、スラブＳの加工面精度を向上させることができるようになる。このため、スラブ加工面の面性状の低下による圧延工程での欠陥の発生、切削時の加工能率の低下、切削に用いる工具の寿命低下を抑制することができるようになる。また、被削物が重量物である場合、一般的には、被削物の固有振動数と、機械加工設備の切削周波数とが近い値となり、切削加工時に共振が起こりやすくなる。しかし、上記（４）の構成の支持装置によれば、共振の発生が抑制されるため、スラブＳの切削加工において十分な加工面精度を得ることができるようになる。
【００３３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、複数の支持装置１に設けられた複数の支持部１１は、第１の軸方向に対して、１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下の間隔で配される。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの構成において、支持装置１に設けられた複数の支持部１１は、第２の軸方向に対して、１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の間隔で配される。
上記（５）及び（６）の構成によれば、機械加工設備２の構成が複雑となることなく、より確実に振動振幅の抑制効果を向上させることができるようになる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、被削物として反りや曲がりのあるスラブＳに対して、機械加工設備２を用いて断続的な切削加工を施し、スラブＳの振動特性である固有振動数の測定、及びスラブＳの加速度の測定を行った。スラブＳの寸法は、長手方向の長さであるスラブ長さが５５００ｍｍ、幅方向の長さであるスラブ幅が２０００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍである。切削装置６の条件としては、工具径が２５０ｍｍ、刃数が１１枚、回転数が１００ｒｐｍ、工具送りの速度が２９４５ｍｍ／ｍｉｎ、切込量が５ｍｍとした。支持ブロック１１０同士の間隔は、ｘ軸方向で１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下、ｙ軸方向で１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とした。また、油圧シリンダ１１１の押付力は、２５０ｋｇ／本とした。
【００３５】
また、実施例では、比較例として、全ての支持部が同じ高さで固定された支持装置を用いて、断続的な切削加工を行った。比較例におけるスラブＳや切削装置６の構成は実施例と同様とした。
図５及び図６に実施例及び比較例の結果を示す。図５は、実施例及び比較例における振動特性の測定結果を示すグラフであり、横軸が振動周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸が動コンプライアンス（μｍ／Ｎ）を示す。図６は、実施例及び比較例におけるスラブＳの加速度を示すグラフであり、横軸が測定した時間（秒）を示し、縦軸がスラブＳの加速度（ｍ／ｓ２）を示す。
【００３６】
図５から分かるように、実施例では、比較例に対して固有振動数が１４Ｈｚから３１Ｈｚに増加し、動コンプライアンスも０．６７４μｍ／Ｎから０．０６７μｍ／Ｎに低下することが確認できた。また、図６から分かるように、実施例では、比較例に対して振動振幅が±８ｍ／ｓ２から±３ｍ／ｓ２以下に低減することが確認できた。また、実施例における切削加工後のスラブＳについて、良好な加工面が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００３７】
１  スラブ支持装置
１０  本体部
１００  窪み
１０１  穴
１１  支持部
１１０  支持ブロック
１１１  油圧シリンダ
１１２  支持ガイド
１２  シリンダカバー
２  機械加工設備
３  スライドカバー
４  支持ガイド
５  枠体
６  切削装置
Ｓ  スラブ（被削物）
【図１】
2019107712.tif 000003
【図２】
2019107712.tif 000004
【図３】
2019107712.tif 000005
【図４】
2019107712.tif 000006
【図５】
2019107712.tif 000007
【図６】
2019107712.tif 000008