(57)【要約】【課題】金型を備えるスライダーを上下及び前後に揺動させることにより、スラブを搬送しながら高い圧下率で板厚を圧下する際に、スライダーを揺動させる複数のクランクシャフトへの過負荷を回避する板厚圧下プレス装置を提案する。【解決手段】スラブ１の上方及び／又は下方に配置された金型２を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフト７１，７２が前後方向に並べて嵌合されたスライダー３１を、クランクシャフト７１，７２を回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、スラブ１を圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置Ｍ１において、クランクシャフト７１，７２のうちの１つ以外をスライダー３１に対して前後方向に移動可能に支持するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブの上方及び／又は下方に配置された金型を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフトが前後方向に並べて嵌合されたスライダーを、該クランクシャフトを回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、前記スラブを圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置において、
前記クランクシャフトのうちの１つ以外のクランクシャフトが前記スライダーに対して前後方向に移動可能に支持されることを特徴とする圧下プレス装置。
【請求項２】
スラブの上方及び／又は下方に配置された金型を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフトが上下方向に一列に並べて嵌合されたスライダーを、該クランクシャフトを回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、前記スラブを圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置において、
前記クランクシャフトのうちの１つ以外のクランクシャフトが前記スライダーに対して上下方向に移動可能に支持されることを特徴とする圧下プレス装置。
【請求項３】
前記スライダーは、前記クランクシャフトと同軸方向に形成されて、前後及び／又は上下方向に平行な対向する内壁を備える四角孔と、該四角孔の前後或いは上下方向のいずれか一方の内壁に内接するとともに前記クランクシャフトが嵌合されるクランクスライダーとを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧下プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブを搬送しながら圧下する板厚圧下プレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スラブの圧延には粗ミルが用いられている。圧延されるスラブは５ｍ〜１２ｍの短尺スラブで、所定の厚みにするため、粗ミルを複数台設けたり、スラブを前進、後進させて圧延をするリバース圧延を行ったりしている。
しかし、近年では、連続鋳造設備による長尺スラブが用いられるようになり、後続する圧延装置に連続的にスラブを搬送することが要望されるため、特開２０００−６２０号公報に示すような、スラブを搬送しながら高い圧下率で板厚を圧下する板厚圧下プレス装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６２０号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した装置では、スラブの進行方向に平行或いは垂直に並べられた２つクランクシャフトを同期させながら回転させているが、各クランクシャフト及び各クランクシャフトに嵌合する軸受等の加工誤差や組立誤差により、クランクシャフトの軸ずれ或いはクランク角のずれが少なからず発生する。このため、各クランクシャフトには、スラブの押圧の反力が均等に伝わらず、また、一方のクランクシャフトが下死点に達した際には、他方のクランクシャフトのみで所定の押圧を行うこととなり、過負荷状態となる。したがって、各クランクシャフト或いは軸受等の変形や寿命低下を招き、板厚圧下プレス装置の不具合が発生するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、金型を備えるスライダーを上下及び前後に揺動させることにより、スラブを搬送しながら高い圧下率で板厚を圧下する際に、スライダーを揺動させる複数のクランクシャフトの加工誤差、組立誤差に起因する各クランクシャフトへの過負荷を回避することができる板厚圧下プレス装置を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧下プレス装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、スラブ（１）の上方及び／又は下方に配置された金型（２）を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフト（７１，７２）が前後方向に並べて嵌合されたスライダー（３１）を、クランクシャフト（７１，７２）を回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、スラブ（１）を圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置（Ｍ１）において、クランクシャフト（７１，７２）のうちの１つ以外のクランクシャフト（７２）がスライダー（３１）に対して前後方向に移動可能に支持されるようにした。この発明によれば、スライダーに前後方向に並べて嵌合された２つ以上クランクシャフトの間に発生する反発しあう力が発生しても、１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して前後方向に移動するので、反発しあう力をなくすることができる。したがって、反発しあう力の発生に起因する圧下プレス装置の不具合を回避することができる。
【０００７】
第２の発明は、スラブ（１）の上方及び／又は下方に配置された金型（２）を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフト（７１，７２）が上下方向に一列に並べて嵌合されたスライダー（３２）を、クランクシャフト（７１，７２）を回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、スラブ（１）を圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置（Ｍ２）において、クランクシャフト（７１，７２）のうちの１つ以外のクランクシャフト（７２）がスライダー（３２）に対して上下方向に移動可能に支持されるようにした。この発明によれば、スライダーに上下方向に並べて嵌合された２つ以上クランクシャフトの間に発生する反発しあう力が発生しても、１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して上下方向に移動するので、反発しあう力をなくすることができる。したがって、反発しあう力の発生に起因する圧下プレス装置の不具合を回避することができる。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明及び第２に発明に係る圧下プレス装置（Ｍ１，Ｍ２）において、スライダー（３１，３２）は、クランクシャフト（７１，７２）と同軸方向に形成されて、前後及び／又は上下方向に平行な対向する内壁を備える四角孔（８１，８２）と、四角孔（８１，８２）の前後或いは上下方向のいずれか一方の内壁に内接するとともにクランクシャフト（７２）が嵌合されるクランクスライダー（９１，９２）とを備えるようにした。この発明によれば、簡単な構造により、クランクシャフトをスライダーに対して前後或いは上下方向に相対移動させることができ、クランクシャフト間に発生する反発しあう力をなくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の厚板圧下プレスの第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の厚板圧下プレスＭ１の構成を示す縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は、厚板圧下プレスＭ１の要部の拡大図である。
厚板圧下プレスＭ１には、スラブ１を挟んで上下に金型２が設けられる。金型２の内部には冷却水を供給し冷却する。なお、外部からも冷却水をかけるようにしてもよい。そして、金型２はスライダー３１に金型受け４を介して着脱可能に取付けられる。
スライダー３１は、本体５１とクランクスライダー９１とクランクシャフト７１，７２等から構成される。本体５１には、円孔６１がその軸方向をスラブ１の幅方向に平行にして形成され、その円孔６１にはクランクシャフト７１が嵌合される。また、本体５１には、円孔６１と同軸方向に四角孔８１が形成され、その四角孔８１の上下の内壁にクランクスライダー９１が内接される。
クランクスライダー９１は、本体５１に対してスラブ１の流れ方向に平行移動可能に構成され、また、クランクスライダー９１には、円孔６１と同軸方向に円孔６２が形成され、その円孔６２にクランクシャフト７２が嵌合される。なお、円孔６１と円孔６２とは、スラブ１の流れ方向（前進方向）に略平行に配置される。
クランクシャフト７１，７２は、共に、第１軸７１ａとこの第１軸７１ａより小径で中心軸を互いにずらして両端に結合された第２軸７１ｂより構成され、第１軸７１ａは第１軸受８ａを介して本体５１に支持され、第２軸は第２軸受８ｂを介してフレーム９に支持される。そして、第２軸７１ｂの一方が不図示の回転駆動装置に接続され、第２軸７１ｂの軸芯（第２軸軸芯Ｂ）周りに回転すると、第１軸７１ａが偏心回転する。なお、第１軸７１ａの軸芯を第１軸軸芯Ａと呼ぶ。
そして、金型２の下流側にはピンチロール１２が設けられスラブ１の搬送速度を制御している。ピンチロール１２の入側または出側にはテーブルローラ１３が設けられ、圧延材を搬送する。
【００１０】
次に、厚板圧下プレスＭ１の動作について説明する。図４はスライダー３１の１サイクルの動作を示し、図５は１サイクルにおけるスライダー３１とスラブ１の動作を示す図である。厚板圧下プレスＭ１は、１サイクルはｔ１〜ｔ２〜ｔ３〜ｔ４〜ｔ１と移動し、ｔ２を挟んでｔａ〜ｔｂの期間で圧下が行われる。図４（ａ）は、クランクシャフト７１，７２のクランク角を示し（すなわち、スライダー３１の位置を示す）、図４（ｂ）は、スラブ１の搬送速度を示す。そして、図５の（ｔ１）〜（ｔ４）は、図４のｔ１〜ｔ４に対応する。ｔ１においてスライダー３１は、上下方向の中間位置にあり、最も前方に移動した位置にある。ｔ２においては、圧下状態を示し、最下位置であり、前後方向の中間位置にある。ｔ３においては、上下方向の中間位置に上がり、前後方向には最も後方に移動した位置にある。そして、ｔ４においては、最上位置にあり、前後方向には中間位置にある。
そして、スラブ１の搬送速度は、ピンチロール１２により制御される。圧下中はスライダー３１の前進速度に合わせてスラブ１を搬送し、それ以外では通常搬送速度とする。通常搬送速度としては、１サイクルのスラブ移動距離Ｌが図１に示す金型２の圧下長さＬ１より長くない距離となるようにし、さらに下流側の装置に適した速度が選ばれる。このような移動距離Ｌとすることにより、前のサイクルの圧下長さと次のサイクルの圧下長さとが多少ラップするようになり、適切な圧下が行われる。圧下の際（図４のｔａ〜ｔｂの期間）には、スライダー３１がスラブ１の流れ方向に移動し、ｔ２周辺で最大速度になる。したがって、このスライダー３１の速度に合わせてピンチロール１２によりスラブ１を搬送することにより、圧下時にも圧下に最適の速度で連続的に搬送することができる。
【００１１】
以上のような圧下作業の際にクランクシャフト７１，７２に作用する荷重とトルクについて説明する。図６は、クランクシャフト７１，７２に作用する荷重を示す図である。
クランクシャフト７１，７２に作用する荷重とは、スラブ１の圧下の際に、その反力としてクランクシャフト７１，７２の第１軸７１ａ，７２ａが受ける荷重Ｒ１，Ｒ２である。また、クランクシャフト７１，７２に作用するトルクとは、第１軸７１ａ，７２ａが受ける荷重Ｒ１，Ｒ２と、クランクシャフト７１，７２の荷重方向（Ｒ１，Ｒ２の方向）に対する偏心量Ｄ１，Ｄ２とに基づいて第２軸７１ｂ，７２ｂに発生するトルクＴ１，Ｔ２である。逆に言えば、クランクシャフト７１，７２がスラブ１を圧下する際に第２軸７１ｂ，７２ｂに加えるトルクである。
ここで、本来、第１軸７１ａ，７２ａに作用する荷重Ｒ１，Ｒ２は、垂直方向に均等に発生し、トルクＴ１，Ｔ２が略同一となる。そのため、その理想的な荷重及びトルクの最大値に基づいて、クランクシャフト７１，７２や駆動系等が設計される。
しかしながら、実際には、クランクシャフト７１，７２、円孔６１，６２、或いは軸受８ａ，８ｂには、加工誤差や組立誤差が含まれるため、クランクシャフト７１，７２には、図６に示すように、その絶対値は略同一であるが、荷重方向が異なるために各クランクシャフト７１，７２が反発しあうような荷重Ｒ１，Ｒ２が発生する。すなわち、各クランクシャフト７１，７２には、略同一の垂直方向の荷重に加えて、相反する水平方向の荷重が加わる。なお、図６では、説明を理解しやすくするために荷重の水平方向成分を強調して示している。
このように、クランクシャフト７１，７２に水平方向成分をもつ荷重Ｒ１，Ｒ２が加わった状態でクランクシャフト７１，７２が回転駆動すると、以下のようにトルクＴ１，Ｔ２が変化する。
【００１２】
まず、クランクシャフト７１，７２が回転し、スラブ１のプレスが開始されると、クランクシャフト７１，７２にはトルクＴ１，Ｔ２が発生する。そのトルクＴ１，Ｔ２は、クランクシャフト７１，７２に加わる荷重Ｒ１，Ｒ２に対する偏心量Ｄ１，Ｄ２が異なるため、同一ではない。
そして、クランクシャフト７１，７２の回転が進むと、クランクシャフト７２は、その偏心方向と荷重Ｒ２の方向が略一致する、いわゆる下死点に到達する。クランクシャフト７２がクランクシャフト７１よりも先に下死点に達すると、クランクシャフト７２のトルクＴ２はゼロとなる。一方、クランクシャフト７１は、スラブ１の圧下を単独で受け持つことになり、クランクシャフト７１には予想していたトルクの約２倍のトルクＴ１が加わることになる。
更に回転が進むと、先程とは逆に、クランクシャフト７１が下死点に達し、一方、クランクシャフト７２は下死点を通過するので、先程のクランクシャフト７１の場合と同様に、予想以上のトルクＴ２が加わってしまう。
【００１３】
このように、クランクシャフト７１，７２に発生する荷重Ｒ１，Ｒ２が不均一になると、クランクシャフト７１，７２には、設計値の約２倍以上のトルクＴ１，Ｔ２が発生する場合がある。したがって、クランクシャフト７１，７２、軸受８ａ，８ｂ、或いは駆動装置の破損や寿命低下を招いてしまう。このような現象は、装置の加工精度や組立精度を向上させることにより解消できるが、非常に困難であり現実的ではない。
そのため、クランクスライダー９１により、２つのクランクシャフト７１，７２を相対移動させることにより、クランクシャフト７１，７２間に発生する水平方向の荷重をなくする。すなわち、クランクシャフト７１，７２間に反発しあうような水平荷重が発生すると、クランクシャフト７２がクランクスライダー９１とともにスライダー３１に対して水平方向に移動して、発生した荷重をなくする。したがって、常にクランクシャフト７１，７２には垂直方向の略同一の荷重が加わるようになる。これにより、クランクシャフト７１，７２に加わるトルクＴ１，Ｔ２も同一となる。
以上のようにして、クランクシャフト７１，７２の間に反発しあう荷重が発生することを回避できるので、厚板圧下プレスＭ１の故障や寿命低下を防止することができる。
【００１４】
以下、本発明の厚板圧下プレスの第２実施形態について図面を参照して説明する。図７は第２実施形態の厚板圧下プレスＭ２の構成を示す縦断面図である。なお、図１〜図３に示したものと同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
厚板圧下プレスＭ２のスライダー３２の本体５２には、クランクシャフト７１が嵌合される円孔６１と、その円孔６１の上方に円孔６１と同軸方向の四角孔８２が形成される。そして、四角孔８２の左右の内壁にクランクスライダー９２が嵌合される。
クランクスライダー９２は、本体５２に対して垂直方向に平行移動可能に構成され、また、クランクスライダー９２には、円孔６１と同軸方向に円孔６２が形成され、その円孔６２にクランクシャフト７２が嵌合される。なお、円孔６１と円孔６２とは、垂直方向に略平行に配置される。
そして、クランクシャフト７１，７２の第１軸７１ａは第１軸受８ａを介して本体５２に支持され、第２軸は第２軸受８ｂを介してフレーム９に支持される。
【００１５】
厚板圧下プレスＭ２においても、クランクシャフト７１，７２、円孔６１，６２、或いは軸受８ａ，８ｂの加工誤差や組立誤差に起因して、クランクシャフト７１，７２同士が反発しあうような荷重Ｒ３，Ｒ４が発生することになる。
そのため、クランクスライダー９２により、２つのクランクシャフト７１，７２を相対移動させることにより、クランクシャフト７１，７２間に発生する反発しあう荷重をなくする。すなわち、クランクシャフト７１，７２間に反発しあうような荷重が発生すると、クランクシャフト７２がクランクスライダー９２とともにスライダー３１に対して垂直方向に移動して、発生した荷重をなくする。
このように、クランクシャフト７２は、クランクスライダー９２とともにスライダー３１に対して垂直方向に移動するので、スラブ１の圧下に伴う反力を受け持たず、クランクシャフト７１と同期して回転することにより、スライダー３２を常に水平に保つように機能する。そして、スラブ１の圧下に伴う反力は、クランクシャフト７１が全て受けることになる。
以上のようにして、クランクシャフト７１，７２の間に反発しあう荷重が発生することが回避できるので、厚板圧下プレスＭ２の故障や寿命低下を防止することができる。
【００１６】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
厚板圧下プレスＭ１においては、円孔６１と円孔６２とは、スラブ１の流れ方向（前進方向）に略平行に配置されたが、これに限らず、円孔６１が円孔６２に対して斜め上方或いは斜め下方に配置されてもよい。
また、クランクシャフトが２本の場合について説明したが、これに限らず、複数本であってもよい。なお、この場合には、１本のクランクシャフト以外は、クランクシャフトスライダーを介してスライダー本体に支持される。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、スラブの上方及び／又は下方に配置された金型を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフトが前後方向に並べて嵌合されたスライダーを、クランクシャフトを回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、スラブを圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置において、クランクシャフトのうちの１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して前後方向に移動可能に支持されるようにした。これにより、スライダーに前後方向に並べて嵌合された２つ以上クランクシャフトの間に発生する反発しあう力が発生しても、１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して前後方向に移動するので、反発しあう力をなくすることができる。したがって、反発しあう力の発生に起因する圧下プレス装置の不具合を回避することができる。
【００１８】
第２の発明は、スラブの上方及び／又は下方に配置された金型を備えるとともに少なくとも２つ以上のクランクシャフトが上下方向に一列に並べて嵌合されたスライダーを、クランクシャフトを回転駆動することにより上下および前後に揺動させて、スラブを圧下するとともに後方に搬送する圧下プレス装置において、クランクシャフトのうちの１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して上下方向に移動可能に支持されるようにした。これにより、スライダーに上下方向に並べて嵌合された２つ以上クランクシャフトの間に発生する反発しあう力が発生しても、１つ以外のクランクシャフトがスライダーに対して上下方向に移動するので、反発しあう力をなくすることができる。したがって、反発しあう力の発生に起因する圧下プレス装置の不具合を回避することができる。
【００１９】
第３の発明は、第１の発明及び第２に発明に係る圧下プレス装置において、スライダーは、クランクシャフトと同軸方向に形成されて、前後及び／又は上下方向に平行な対向する内壁を備える四角孔と、四角孔の前後或いは上下方向のいずれか一方の内壁に内接するとともにクランクシャフトが嵌合されるクランクスライダーとを備えるようにした。これにより、簡単な構造により、クランクシャフトをスライダーに対して前後或いは上下方向に相対移動させることができ、クランクシャフト間に発生する反発しあう力をなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】厚板圧下プレスの構成を示す縦断面図
【図２】厚板圧下プレスの構成を示す横断面図
【図３】厚板圧下プレスの要部の拡大図
【図４】スライダーの１サイクルの動作を示す図
【図５】１サイクルにおけるスライダーとスラブの動作を示す図
【図６】クランクシャフトに作用する荷重を示す図
【図７】厚板圧下プレスの構成を示す縦断面図
【符号の説明】
１  スラブ
２  金型
３１，３２  スライダー
７１，７２  クランクシャフト
８１，８２  四角孔
９１，９２  クランクスライダー
Ｍ１，Ｍ２  厚板圧下プレス（圧下プレス装置）
【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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【図７】
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