(57)【要約】【課題】  広い設置面積を必要とせず、設置コスト及びランニングコストを低減でき、切断する鋳片サイズに対応した鋳片切断用の油圧シャー及び鋳片の切断方法を提供する。【解決手段】  連続鋳造設備で製造される鋳片１１を切断する油圧シャー１０において、油圧回路に作動油を供給する小容量で高圧の油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２から供給される作動油によって作動するシングルロッド複動型の油圧シリンダ１４と、油圧ポンプ１２と油圧シリンダ１４とを繋ぐ配管を、鋳片１１の断面積が所定値以下の場合には油圧シリンダ１４のロッド１６の断面積によって駆動する差動回路に、鋳片１１の断面積が所定値を超える場合には油圧シリンダ１４のピストン１５の断面積の圧力によって駆動するオープン回路に、それぞれ切り替える油圧回路切替装置とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造設備で製造される鋳片を切断する油圧シャーにおいて、
油圧回路に作動油を供給する小容量で高圧の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される前記作動油によって作動し、前記鋳片の切断用の移動刃を駆動するシングルロッド複動型の油圧シリンダと、
前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを繋ぐ配管を、前記鋳片の断面積が所定値以下の場合には前記油圧シリンダのロッドの断面積によって駆動する差動回路に、前記鋳片の断面積が所定値を超える場合には前記油圧シリンダのピストンの断面積の圧力によって駆動するオープン回路に、それぞれ切り替える油圧回路切替装置とを有することを特徴とする鋳片切断用の油圧シャー。
【請求項２】
断面積が異なる鋳片を、小容量で高圧の油圧ポンプを用い、油圧シリンダによって駆動されるシャーによって切断する方法であって、
前記油圧シリンダにシングルロッド複動型の油圧シリンダを用い、
前記鋳片の断面積が所定値以下の場合には、前記油圧シリンダを該油圧シリンダのロッドの断面積によって駆動する差動回路とし、
前記鋳片の断面積が所定値を超える場合には、前記油圧シリンダのピストンの断面積の圧力によって駆動するオープン回路とすることを特徴とする油圧シャーによる鋳片の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小容量で高圧の油圧ポンプを備えた鋳片切断用の油圧シャー及び鋳片の切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造設備において、ピンチロールによって引き抜かれた鋳片は、油圧シャー、ガス切断機等の鋳片切断装置によって所定の長さに切断されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、鋳片切断装置として、油圧シャーを用いた場合、断面積が小さい鋳片（以下、小鋳片という）の切断では、鋳造速度が速いので高速切断が必要となるが、切断面積が小さいため切断に必要な推力は小さくてよく、また、断面積が大きい鋳片（以下、大鋳片という）の切断では、鋳造速度が遅いので低速切断でよいが、切断面積が大きいため大きな推力を必要とする。
【０００３】
このため、図２に示すように、大鋳片を切断するための小容量（すなわち、低速）で、高圧（すなわち、大推力）の油圧ポンプ４０と、小鋳片を切断するための大容量（すなわち、高速）で低圧（すなわち、小推力）の油圧ポンプ４１とを備え、それぞれの油圧ポンプ４０、４１を鋳片のサイズによって切り替えて使用する油圧シャー４２が知られている。また、図３に示すように、大鋳片及び小鋳片の両方が切断可能な大容量で高圧（すなわち、高速で大推力）の油圧ポンプ４３を１つ備えた油圧シャー４４も知られている。
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５９６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図２の油圧シャー４２は、２つの油圧ポンプ４０、４１を使用するため装置が大きくなり、コストが高くなるという問題があった。また、図３の油圧シャー４４では、大容量の油圧ポンプ４３を使用するため広い設置面積が必要となり、また、大鋳片を切断するには必要な切断速度以上の能力を有しており、また、小鋳片を切断するには推力が大きい過ぎるので、切断する鋳片に対して油圧ポンプの能力が必要以上に高く無駄が多いという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、広い設置面積を必要とせず、設置コスト及びランニングコストを低減でき、切断する鋳片サイズに対応した鋳片切断用の油圧シャー及び鋳片の切断方法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】
【０００６】
前記目的に沿う請求項１記載の鋳片切断用の油圧シャーは、連続鋳造設備で製造される鋳片を切断する油圧シャーにおいて、
油圧回路に作動油を供給する小容量で高圧の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される前記作動油によって作動し、前記鋳片の切断用の移動刃を駆動するシングルロッド複動型の油圧シリンダと、
前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを繋ぐ配管を、前記鋳片の断面積が所定値以下の場合には前記油圧シリンダのロッドの断面積（ヘッド側受圧面積−ロッド側受圧面積）によって駆動する差動回路に、前記鋳片の断面積が所定値を超える場合には前記油圧シリンダのピストンの断面積の圧力によって駆動するオープン回路に、それぞれ切り替える油圧回路切替装置とを有する。
【０００７】
請求項１記載の油圧シャーにおいて、小容量で高圧の油圧ポンプは大推力を発生するが速度が遅いので、通常、シングルロッド複動型の油圧シリンダとオープン回路で接続して大鋳片の切断に使用されているが、小容量で高圧の油圧ポンプとシングルロッド複動型の油圧シリンダとを差動回路で接続することにより、油圧シリンダを高速で作動させて切断速度を速くし、小鋳片切断用の大容量で低圧の油圧ポンプと同様に作動させる。ここで、油圧回路を差動回路又はオープン回路に切り替える鋳片の断面積の所定値とは、差動回路における推力によって切断可能な鋳片サイズの最大値以下の値である。この推力によって鋳片を切断できない場合には、油圧回路をオープン回路として、より大きな推力によって鋳片を切断する。
【０００８】
前記目的に沿う請求項２記載の鋳片の切断方法は、断面積が異なる鋳片を、小容量で高圧の油圧ポンプを用い、油圧シリンダによって駆動されるシャーによって切断する方法であって、
前記油圧シリンダにシングルロッド複動型の油圧シリンダを用い、
前記鋳片の断面積が所定値以下の場合には、前記油圧シリンダを該油圧シリンダのロッドの断面積によって駆動する差動回路とし、
前記鋳片の断面積が所定値を超える場合には、前記油圧シリンダのピストンの断面積の圧力によって駆動するオープン回路とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の鋳片切断用の油圧シャー及び請求項２記載の鋳片の切断方法は、小容量で高圧の油圧ポンプのみを使用するので、設置面積が小さくなり、電力、作動油等のコストも少なくなる。また、油圧ポンプとシングルロッド複動型の油圧シリンダとを繋ぐ配管を差動回路及びオープン回路に切り替えるので、切断する鋳片サイズに対応した切断速度及び推力を得ることができる。更に、切断する鋳片の断面積が所定値以下の場合には差動回路に切り替えるので、小容量で高圧の油圧ポンプの切断速度を速くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る鋳片切断用の油圧シャーの油圧回路の説明図である。
【００１１】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る鋳片切断用の油圧シャー１０について説明する。
油圧シャー１０は、図示しない連続鋳造設備で製造される鋳片１１を切断する油圧駆動の鋳片切断装置である。油圧シャー１０は、その油圧回路内に作動油を供給する小容量で高圧の油圧ポンプ（以下、単に油圧ポンプという）１２と、油圧ポンプ１２から供給される作動油によって作動し、鋳片１１の切断用の移動刃１３を駆動するシングルロッド複動型の油圧シリンダ１４とを有している。油圧ポンプ１２及び油圧シリンダ１４は、鋳片１１の断面積に合わせて、差動回路又はオープン回路に切替可能に接続されている。
【００１２】
油圧シリンダ１４には、ヘッド側に第１の出入口１７が、ロッド側に第２の出入口１８が設けられ、第１及び第２の出入口１７、１８を介して、作動油の油圧シリンダ１４内への供給及び排出を行っている。また、ロッド１６の先端には移動刃１３が取付けられ、移動刃１３と隙間を設けて鋳片１１の切断用の固定刃１９が配置されている。
【００１３】
油圧ポンプ１２には、パイロット圧で作動する第１の開閉弁２０を介して、油圧シリンダ１４の第１の出入口１７と繋ぐ配管Ａが接続されている。また、油圧シリンダ１４の第２の出入口１８には、パイロット圧で作動する第２の開閉弁２１を介して、配管Ａに接続される配管Ｂが取付けられている。
【００１４】
また、油圧シャー１０は、油圧回路内の圧力を設定する減圧弁２２、上流側から下流側へと作動油を流すチェック弁（逆止め弁）２３、及びパイロット圧で作動する第３の開閉弁２４が設けられた配管Ｃを有し、配管Ｃの両端はそれぞれ配管Ａ及び配管Ｂに接続されている。配管Ｃには配管Ｄが接続され、配管Ｄの他端には油圧回路内の作動油を貯留及び排出するアキュムレータ２５が設けられている。
【００１５】
更に、油圧シャー１０は、油圧回路から排出される作動油を貯留するタンク２６を有している。タンク２６はパイロット圧で作動する第４の開閉弁２７を介してタンクバック用の配管Ｅと接続され、配管Ｅの他端は配管Ａの第１の開閉弁２０と油圧シリンダ１４との間に接続されている。また、油圧シャー１０は、移動刃１３の上昇のための油圧回路内の圧力の最大値を設定するリリーフ弁２８を有するタンクバック用の配管Ｆを有し、配管Ｆの両端はそれぞれ配管Ｃ及び配管Ｅに接続されている。
【００１６】
ここで、第１〜第４の開閉弁２０、２１、２４、２７をパイロット圧によって作動させる油圧回路について説明する。
第１の開閉弁２０は、第１の開閉弁２０を駆動させるパイロット圧を発生する電磁弁２９を介して、パイロット用の配管Ｇで配管Ａと接続されている。また、電磁弁２９には、更に配管Ｆと接続されるタンクバック用の配管Ｈが接続されている。電磁弁２９のオン時には第１の開閉弁２０と配管Ｆとが接続され、オフ時には第１の開閉弁２０と配管Ａとが接続される。
【００１７】
第２の開閉弁２１は、第２の開閉弁２１を駆動させるパイロット圧を発生する電磁弁３０、３１を介して、パイロット用の配管Ｉで配管Ａと接続されている。また、電磁弁３０には、更に配管Ｆと接続されるタンクバック用の配管Ｊが接続されている。また、電磁弁３１には３方コック弁３２を介して、配管Ａと接続されるパイロット用の配管Ｋが接続されている。更に、３方コック弁３２には配管Ｂと接続されるパイロット用の配管Ｌが接続されている。なお、３方コック弁３２は、配管Ａから供給される作動油をパイロット用の配管Ｋを介して第２の開閉弁２１方向へ、配管Ｂから供給される作動油を配管Ｌから第２の開閉弁２１方向へと流すようになっている。
【００１８】
ここで、電磁弁３０のオン時には電磁弁３１と配管Ｆとが接続され、オフ時には電磁弁３１と配管Ａとが接続される。また、電磁弁３１のオン時には第２の開閉弁２１と電磁弁３０とが接続され、オフ時には第２の開閉弁２１と３方コック弁３２とが接続される。
【００１９】
第３の開閉弁２４は、第３の開閉弁２４を駆動させるパイロット圧を発生する電磁弁３３を介して、パイロット用の配管Ｍで配管Ｂと接続されている。また、電磁弁３３には、更に配管Ｆと接続されるタンクバック用の配管Ｎが接続されている。電磁弁３３のオン時には第３の開閉弁２４と配管Ｆとが接続され、オフ時には第３の開閉弁２４と配管Ｂとが接続される。
【００２０】
第４の開閉弁２７は、第４の開閉弁２７を駆動させるパイロット圧を発生する電磁弁３４が設けられたパイロット用の配管Ｏが取付けられ、配管Ｏの他端は、配管Ａと電磁弁２９との間から分岐して設けられている配管Ｇに接続されている。また、電磁弁３４には、更に配管Ｆと接続されるタンクバック用の配管Ｐが接続されている。電磁弁３４のオン時には第４の開閉弁２７と配管Ａとが接続され、オフ時には第４の開閉弁３４と配管Ｆとが接続される。
【００２１】
ここで、油圧シャー１０の油圧回路切替装置は、第１〜第４の開閉弁２０、２１、２４、２７及び電磁弁２９〜３１、３３、３４によって構成されている。また、第１の開閉弁２０と電磁弁２９との間、第２の開閉弁２１と電磁弁３１との間、第３の開閉弁２４と電磁弁３３との間、及び第４の開閉弁２７と電磁弁３４との間にはそれぞれの開閉弁の開閉速度を調整する図示しない流量調整弁が設けられている。
【００２２】
次に、本発明の一実施の形態に係る油圧シャー１０による鋳片の切断方法について説明する。
油圧シャー１０では、油圧シリンダ１４のピストン１５をヘッド側からロッド側へと押し出して、移動刃１３と固定刃１９とで鋳片１１を切断する。また、油圧シリンダ１４のピストン１５をヘッド側へ引き込んで移動刃１３と固定刃１９との隙間を作り、鋳片１１をその隙間に搬送する。
【００２３】
（小鋳片用の油圧回路について）
油圧シャー１０において小鋳片を切断するには、電磁弁２９をオンにして第１の開閉弁２０を開き、電磁弁３０をオフ、電磁弁３１をオンにして第２の開閉弁２１を閉じ、電磁弁３３をオフにして第３の開閉弁２４を閉じ、電磁弁３４をオンにして第４の開閉弁２７を閉じる。
【００２４】
ここで、油圧ポンプ１２から油圧回路に作動油を供給すると、まず、作動油は第１の開閉弁２０を介して油圧シリンダ１４の第１の出入口１７へと供給され、油圧シャー１０のピストン１５を介して移動刃１３が動き出す。同時に、油圧シリンダ１４の第２の出入口１８より作動油は押し出され、ピストン１５のヘッド側とロッド側との受圧面積差（ロッドの断面積）により、開閉弁２１が開き、第２の出入口１８より押し出された作動油が第１の開閉弁２０を介して油圧シリンダ１４のヘッド側へと流れ、第１の出入口１７から油圧シリンダ１４内に供給されて差動回路となり、ピストン１５はロッド側へと急速に押し出され、鋳片１１が移動刃１３及び固定刃１９によって必要な切断速度で切断される。
【００２５】
次に、押し出されたピストン１５を油圧シリンダ１４のロッド側からヘッド側へと引き込むには、電磁弁２９をオフにして第１の開閉弁２０を閉じる。また、第２の開閉弁２１は、電磁弁３０をオフ、電磁弁３１をオンにすることにより、配管Ｉからのパイロット圧によって閉じる。第１及び第２の開閉弁２０、２１が閉じているので、アキュムレータ２５の圧力によって、第３の開閉弁２４が開き、作動油は油圧シリンダ１４の第２の出入口１８に供給されてピストン１５のロッド側が加圧される。但し、第４の開閉弁２７が閉じているため、移動刃１３は上昇しない。
【００２６】
次に、タイマー制御によって電磁弁３０をオンにして第２の開閉弁２１を開き、また、電磁弁３４をオフにして第４の開閉弁２７を開き、第２の開閉弁２１を介して油圧ポンプ１２から供給される作動油及びアキュムレータ２５から供給される作動油を油圧シリンダ１４の第２の出入口１８に供給してピストン１５をヘッド側へ引き込むと共に、引き込まれたピストン１５によって押し出される作動油を第４の開閉弁２７を介してタンク２６に供給する。
【００２７】
（大鋳片用の油圧回路について）
油圧シャー１０において大鋳片を切断するには、電磁弁２９をオンにして第１の開閉弁２０を開き、電磁弁３０をオフ、電磁弁３１をオフにして第２の開閉弁２１を閉じ、電磁弁３３をオンにして第３の開閉弁２４を開き、電磁弁３４をオンにして第４の開閉弁２７を閉じて、油圧シャー１０の油圧回路をオープン回路に切り替える。
【００２８】
ここで、油圧シャー１０の油圧回路に油圧ポンプ１２から作動油を供給すると、作動油は第１の開閉弁２０を介して油圧シリンダ１４の第１の出入口１７へと供給されてピストン１５をロッド側へ押し出すと共に、ピストン１５（ピストン１５の断面積の圧力）によって押し出された作動油は油圧シリンダ１４の第２の出入口１８から第３の開閉弁２４を介してアキュムレータ２５に供給されて、アキュムレータ２５に蓄積される。
【００２９】
次に、押し出されたピストン１５を油圧シリンダ１４のロッド側からヘッド側へと引き込むには、まず、電磁弁２９をオフにして第１の開閉弁２０を閉じて油圧ポンプ１２から第１の出入口１７への作動油の供給を停止し、アキュムレータ２５から第３の開閉弁２４を介して作動油を油圧シリンダ１４の第２の出入口１８に供給してピストン１５をヘッド側へ徐々に引き込む。次に、タイマー制御によって電磁弁３４をオフにして第４の開閉弁２７を開き、引き込まれたピストン１５によって押し出される作動油を第４の開閉弁２７を介してタンク２６に供給する。
【００３０】
ここで、油圧シリンダ１４の内径をＤ、ピストン１５のロッド１６の径をｄ、油圧ポンプ１２からの作動油の吐出量をＱ、油圧回路の圧力（すなわち、油圧ポンプ１２の吐出圧力）をｐとして、差動回路における推力Ｆs 、ピストンの速度ｖs 、及びオープン回路における推力Ｆo 、ピストンの速度ｖo をそれぞれ求める。推力は圧力を受ける面積とその圧力との積であり、速度は、吐出量を面積で割った商である。
【００３１】
差動回路での推力Ｆs 及びピストンの速度ｖs は、それぞれ（１）式、（２）式で示される。
Ｆs ＝π（Ｄ／２）2 ×ｐ−（π（Ｄ／２）2 −π（ｄ／２）2 ）×ｐ
＝π（ｄ／２）2 ×ｐ＝ａ×ｐ                ・・・・・（１）
ｖs ＝Ｑ／（π（Ｄ／２）2 −（π（Ｄ／２）2 −π（ｄ／２）2 ））
＝Ｑ／π（ｄ／２）2 ＝Ｑ／ａ                ・・・・・（２）
なお、ａはロッドの断面積である。
【００３２】
また、オープン回路での推力Ｆo 及びピストンの速度ｖo は、それぞれ（３）式、（４）式で示される。
Ｆo ＝π（Ｄ／２）2 ×ｐ＝Ａ×ｐ                ・・・・・（３）
ｖo ＝Ｑ／（π（Ｄ／２）2 ）＝Ｑ／Ａ            ・・・・・（４）
なお、Ａはシリンダの断面積（ピストンの断面積）である。
【００３３】
ここで、（１）式及び（３）式より、油圧シリンダ１４の断面積Ａがロッド１６の断面積ａよりも大きいことから、オープン回路での推力の方が（Ａ／ａ）倍、すなわち、（Ｄ／ｄ）2 倍大きいことがわかる。同様に（２）式及び（４）式より、差動回路での速度の方が（Ａ／ａ）倍、すなわち、（Ｄ／ｄ）2 倍速いことがわかる。したがって、通常ではオープン回路で用いられる速度が遅いが大推力が得られる小容量で高圧の油圧ポンプを備えた油圧シャーにおいて、その油圧経路を差動回路に切り替えることによって、通常では小鋳片の切断に使用される油圧回路の推力は小さいがピストンの速度が速い大容量で定圧の油圧ポンプと同様の性能を発揮できる。
【００３４】
ここで、油圧シャー１０において、その油圧回路を差動回路又はオープン回路に切り替える鋳片の断面積の所定値とは、差動回路における推力Ｆs によって切断可能な鋳片サイズの最大値以下の値である。推力Ｆs によって鋳片を切断できない場合には、油圧回路をオープン回路として、より大きな推力Ｆo によって鋳片を切断する。
【００３５】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の油圧シャー及びその制御方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態の油圧シャーにおいて、４つの開閉弁、それらを駆動させる５つの電磁弁を用いて差動回路又はオープン回路に切り替え可能な油圧回路としたが、開閉弁、電磁弁の数及び配置はこれに限定されない。また、油圧シャーの油圧回路に方向制御弁、圧力制御弁、及び流量制御弁等のバルブ、圧力計、流量計等を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋳片切断用の油圧シャーの油圧回路の説明図である。
【図２】従来例に係る油圧回路の説明図である。
【図３】他の従来例に係る油圧回路の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：油圧シャー、１１：鋳片、１２：油圧ポンプ、１３：移動刃、１４：油圧シリンダ、１５：ピストン、１６：ロッド、１７：第１の出入口、１８：第２の出入口、１９：固定刃、２０：第１の開閉弁、２１：第２の開閉弁、２２：減圧弁、２３：チェック弁、２４：第３の開閉弁、２５：アキュムレータ、２６：タンク、２７：第４の開閉弁、２８：リリーフ弁、２９〜３１：電磁弁、３２：３方コック弁、３３、３４：電磁弁
【図１】
2005254267.tif 000003
【図２】
2005254267.tif 000004
【図３】
2005254267.tif 000005