(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離測定モジュール、加熱モジュール、及び、冷却モジュールを具備する、中厚板を矯正するための装置であって、
前記距離測定モジュールは、距離測定機器ホルダーと、制御モジュールに接続される複数の距離測定機器と、を具備し、
前記加熱モジュールは、フレーム、前記フレームの上部に設置される第一加熱モジュール、及び、前記フレームの下部に位置する第二加熱モジュールを具備し、第一加熱モジュールと第二加熱モジュールとは、いずれも、複数の加熱手段が設置され、両者が板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面に対称となるように設置され、板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面を面Ｐとし、
各加熱手段は、それぞれ、誘導コイル、正極配線板、負極配線板、絶縁隔離板、ガイドレール、ホルダー、摺動板、ボールねじ、モータベース及びモータを具備し、前記モータは、モータベースを介してフレームに固定され、前記モータベースは、その一方端が前記フレームに固定して接続され、他方端が前記ホルダーに固定して接続され、前記ボールねじは、第一端が前記モータに接続され、第二端が前記ホルダーに固定され、前記誘導コイルは、それぞれ、正極配線板と負極配線板とに固定して接続されてからガイドレールの第一端に固定して接続され、前記正極配線板及び前記負極配線板と前記ガイドレールの間に前記絶縁隔離板が設置され、前記ガイドレールの第二端が、摺動板と一体化して固定して接続され、前記摺動板は、前記ボールねじに移動可能に接続され、前記モータは、ボールねじにより動力を伝達して誘導コイルを上下に移動できるようにし、
前記誘導コイルは、中空構造とされ、両端のそれぞれに、冷却水を流すための給水口及び吐水口が設置され、
前記冷却モジュールは、冷却ホルダー、上部スプレイパイプ及び下部スプレイパイプを具備し、上部スプレイパイプと下部スプレイパイプとが面Ｐに対して対称となるように設置され、
前記距離測定モジュールにおける各距離測定機器と、第一加熱モジュール及び第二加熱モジュールにおける対応する位置の加熱手段との間の水平距離が等しく、
複数の距離測定機器の分布形態と複数加熱手段の分布形態とが対応しており、前記距離測定機器の測量の基準面が面Ｐとされ、距離測定モジュールは、距離測定機器により距離を測定し制御モジュールにより加熱器の高さをリアルタイムで調整し、板材への加熱温度を制御し、板材自体の熱変形を介して矯正が完了するようにする、ことを特徴とする、中厚板を矯正するための装置。
【請求項２】
前記摺動板が前記ボールねじに移動可能に接続されるように前記摺動板にボールねじナットが固定される、ことを特徴とする、請求項１に記載の中厚板を矯正するための装置。
【請求項３】
第一加熱モジュールと第二加熱モジュールとにおける複数の加熱手段の分布形態は、加熱モジュールの両端の周縁位置に位置する加熱手段が板材の移動方向と垂直し、加熱モジュールの中央に位置する加熱手段が板材の移動方向と平行するという形態になる、ことを特徴とする、請求項１に記載の中厚板を矯正するための装置。
【請求項４】
前記スプレイパイプが、板材を幅全体に渡ってスプレイ可能な長さを有する、ことを特徴とする、請求項１に記載の中厚板を矯正するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材を圧延する分野に関し、特に、中厚板を矯正するための装置及び矯正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展及び材料加工の自動化程度の向上に伴い、板材の凹凸精度に対する要求もますます高くなり、矯正技術は、板材の平坦度・精度を左右しており、応力除去の程度などによって板材の品質を影響している重要な要素となってきた。現在は、板材への矯正に、物理的な矯正方法を用いることが一般的であり、即ち、板材については、複数回の矯正ロールにより、残りの曲率を次第にゼロまで収束させるが、生産過程の際に、冷間矯正と熱間矯正との両方のプロセスにおいて多くの問題が存在している。例えば、上記した複数の矯正ロールを用いると板材を大きく変形してその材料が硬化してしまい、板材を任意に変形させると矯正ロールによる圧下量を正確に制御できず、熱間矯正に圧痕ひいては窪みが生じて板材の表面の品質が悪くなる恐れがある。
【０００３】
例えば下記特許文献１によると、矯正のプロセスに、誘導加熱装置を追加して具備することにより、板材を加工した性能が効果よく向上したが、誘導加熱装置が矯正前の補助手段に過ぎず、板材を最終に変形させることが、依然として矯正ロールによる押出により実現され、しかも、当該誘導器が板材を幅全体に渡って覆っていることから、板材の変形により加熱の温度が良くなくなり、局所に過熱や加熱不足の温度が現れる現象がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国実用新案公告第２０２３１６６６１Ｕ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した課題について、中厚板を矯正するための装置及び矯正方法を提供する。本発明は、主に、熱応力による成形という技術を持って、従来の矯正ロールによる押出により弾性に変形を生じさせる矯正方法に代わり、格子式加熱装置を設計し、高精度を持っている距離測定機器により距離を測定し、制御モジュールにより加熱器の高さをリアルタイムで調整し、板材への加熱温度を正確に制御し、板材自体の熱変形を介して矯正が完了するようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、技術的手段が以下の通りである。
詳しくすると、本発明は、距離測定モジュール、加熱モジュール及び冷却モジュールを具備する、中厚板を矯正するための装置を提供する。
前記距離測定モジュールは、距離測定機器ホルダーと、制御モジュールに接続される複数の距離測定機器と、を具備し
前記加熱モジュールは、フレーム、前記フレームの上部に設置される第一加熱モジュール、及び、フレームの下部に位置する第二加熱モジュールを具備し、第一加熱モジュールと第二加熱モジュールとは、いずれも、複数の加熱手段が設置され、両者が板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面に対称となるように設置され、板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面を面Ｐとし、
各加熱手段は、それぞれ、誘導コイル、正極配線板、負極配線板、絶縁隔離板、ガイドレール、ホルダー、摺動板、ボールねじ、モータベース及びモータを具備し、前記モータは、モータベースを介してフレームに固定され、前記モータベースは、その一方端が前記フレームに固定して接続され、他方端が前記ホルダーに固定して接続され、前記ボールねじは、第一端が前記モータに接続され、第二端が前記ホルダーに固定され、前記誘導コイルは、それぞれ、正極配線板と負極配線板とに固定して接続されてからガイドレールの第一端に固定して接続され、前記正極配線板及び前記負極配線板と前記ガイドレールの間に前記絶縁隔離板が設置され、前記ガイドレールの第二端が、摺動板と一体化して固定して接続され、前記摺動板は、前記ボールねじに移動可能に接続され、前記モータは、ボールねじにより動力を伝達して誘導コイルを上下に移動できるようにし、
前記誘導コイルは、中空構造とされ、両端のそれぞれに、冷却水を流すための給水口及び吐水口が設置され、
前記冷却モジュールは、冷却ホルダー、上部スプレイパイプ及び下部スプレイパイプを具備し、上部スプレイパイプと下部スプレイパイプとが面Ｐに対して対称となるように設置され、
前記距離測定モジュールにおける各距離測定機器と、第一加熱モジュール及び第二加熱モジュールにおける対応する位置の加熱手段との間の水平距離が等しく、
複数の距離測定機器の分布形態と複数加熱手段の分布形態とが対応しており、前記距離測定機器の測量の基準面が面Ｐとされ、距離測定モジュールは、距離測定機器により距離を測定し制御モジュールにより加熱器の高さをリアルタイムで調整し、板材への加熱温度を精確に制御し、板材自体の熱変形を介して矯正が完了するようにする。
【０００７】
好ましくは、前記摺動板が前記ボールねじに移動可能に接続されるように前記摺動板にボールねじナットが固定される。
【０００８】
好ましくは、第一加熱モジュールと第二加熱モジュールとにおける複数の加熱手段の分布形態は、加熱モジュールの両端の周縁位置に位置する加熱手段が板材の移動方向と垂直し、加熱モジュールの中央に位置する加熱手段が板材の移動方向と平行するという形態になる。
【０００９】
好ましくは、前記スプレイパイプが、効果的に板材を幅全体に渡ってスプレイ可能な長さを有する。
【００１０】
好ましくは、本発明は、中厚板を矯正するための前記装置により板材を矯正する方法を提供しており、
各加熱手段における正負極配線板を、それぞれ外部電源に接続し、誘導コイルの給水口に冷却水を流し、距離測定機器に電力を提供して制御モジュールを接続させ、冷却モジュールに冷却液を流すステップＳ１と、
被加工板材を距離測定モジュールに移動させ、板材の移動速度をｖ、板の厚さをＤ、板材における厚さ方向の中央位置に位置する理想平面を面Ｐ、実際の中央位置に位置する平面を面Ｐ１、面Ｐから距離測定機器の距離をＨ、距離測定機器により周波数ｆで鉛直方向に板材が投射した位置を測量した距離をＨ１とすると、面Ｐ１からの距離が（Ｈ１＋Ｄ／２）となり、板材における測定された位置が基準面Ｐに対する波の高さがＨ−（Ｈ１＋Ｄ／２）となる、ステップＳ２と、
板材における許容し得る最大の波の高さをＨｆとすると、被測定位置と対応する加熱手段を移動させる必要があるかどうかを判断し、｜Ｈ−（Ｈ１＋Ｄ／２）  ≦Ｈｆ｜となる場合に、当該加熱手段の誘導コイルを移動させる必要がないとして、次の判断を待ち、｜Ｈ−（Ｈ１＋Ｄ／２）  ＞Ｈｆ｜となる場合に、当該加熱手段の誘導コイルを移動させる必要があるとして、ステップＳ４を実行させるステップＳ３と、
板材における被測定位置における変形度を示すパーセンテージとしての値μに基づいて、適正の加熱距離ｄを選択し、ただし、
0006970997.tif 000002
μが大きいほど板材の変形量が大きいが示され、合理的な加熱温度の範囲内で、以下の選択方法により比較的大きい加熱温度を選択し、具体的な選択は、以下の通りであり、
μ≦μ１の場合に、加熱距離ｄ＝ｄ１のように選択し
μ１＜μ≦μ２の場合に、加熱距離ｄ＝ｄ２のように選択し、
μ２＜μの場合に、加熱距離ｄ＝ｄ３のように選択し、
前記μ１、μ２が共にμの一連の好ましい値であり、μ１＜μ２、しかも、ｄ１、ｄ２、ｄ３が共に、誘導コイルと被加工板材との間の距離ｄの一連の好ましい値であり、ｄ３＜ｄ２＜ｄ１＜となる、ステップ４と、
Ｓ５、距離測定機器とそれとマッチングする加熱手段との水平距離をＬとして測定し、最初のタイミングでフレームにおける上部加熱手段と下部加熱手段の誘導コイルと面Ｐとの距離をＨ０とすると、
Ｈ＜Ｈ１＋Ｄ／２の場合に、板材を当該位置に窪ませ、Ｌ／ｖだけ遅延させ、距離測定機器と対応して下端に位置する第二加熱モジュールの加熱手段が所在する誘導コイルを板材方向に移動させ、移動距離Ｓを（Ｈ＋Ｈ０−Ｈ１−Ｄ−ｄ）とし、作動の過程において、誘導コイルの底面の中心位置を原点として、鉛直する下方向をｙ軸の正方向として直角座標系を作成すると、加熱手段を周波数ｆで上下移動させることから、その実際運動が前回の位置から始まり、（０、−Ｈ−Ｈ０＋Ｈ１＋Ｄ＋ｄ）という位置まで終わり、
Ｈ＞Ｈ１＋Ｄ／２の場合に、板材を当該位置に突出させ、Ｌ／ｖだけ遅延させ、距離測定機器と対応して上端に位置する第一加熱モジュールの加熱手段が所在する誘導コイルを板材方向に移動させ、移動距離Ｓを（Ｈ１−Ｈ＋Ｈ０−ｄ）とし、作動の過程において、誘導コイルの底面の中心位置を原点として、鉛直する上方向をｙ軸の正方向として直角座標系を作成すると、加熱手段が移動する終点の座標が（０、−Ｈ１＋Ｈ−Ｈ０＋ｄ）となるステップＳ５と、
被加工板材が加熱モジュールにより加熱されてから冷却モジュールに入り、上部スプレイパイプと下部スプレイパイプとにより、同時に、板材をスプレイして冷却するステップＳ６とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、従来技術に比べると、以下の利点を有している。
１）本発明は、熱応力による成形の技術を持って、従来の物理的な矯正方法に代えて、板材自体の熱応力による変形を用いて矯正を実現でき、また、物理的な矯正により板材の品質が悪くなることを避けることができる。
２）本発明は、板材への矯正について、格子式加熱装置及びその方法を設計して、高精度の距離測定機器により距離を測定し、制御モジュールにより誘導コイルの位置をリアルタイムで調整することにより、板材の異なる位置における変形により精確で加熱の距離を制御でき、効果的に、板材が処理された応力の分布を最適化させることができる。
３）本発明は、板材の変形の欠陥に合わせて加熱モジュールの分布形態を調整することにより、各種の規格である板材に応じて矯正を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る装置全体の構成の模式図の一例である。
【図２】本発明の一実施例に係る装置における加熱モジュールの軸方向の模式図の一例である。
【図３】本発明の一実施例に係る装置における加熱手段の構成の模式図の一例である。
【図４】本発明の一実施例に係る装置における距離測定モジュールと加熱モジュールとの分布模式図の一例である。
【図５】本発明の一実施例に係る装置における距離測定モジュールの作動の模式図の一例である。
【図６】本発明の一実施例に係る装置における加熱手段の移動の原理の模式図の一例である。
【図７Ａ】本発明の一実施例に係る装置における板材の中央断面のコイルの分布模式図の一例である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例に係る装置における板材の辺縁のコイルの分布模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明に係る例示的な実施例、特徴及びその形態を詳しく説明する。図面において、同じ又は類似する機能を持つ部材に同じ符号を付く。図面は、実施例に関する多くの形態を示しているが、特別な説明がなければ、比例に基づいて描かれたものではない。
【００１４】
本発明は、図１乃至図７Ｂに示すように、距離測定モジュール１０、加熱モジュール２０、及び、冷却モジュール３０を具備する、中厚板を矯正するための装置を提供する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、加熱モジュール２０は、フレーム４及びフレーム本体に上下対称となるように設置される複数の加熱手段５を具備する。加熱モジュール２０は、フレームの上部に設置される第一加熱モジュール、フレームの下部に設置される第二加熱モジュールを具備し、第一加熱モジュールと第二加熱モジュールとは、共に、複数の加熱手段が設置され、板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面に対称となるように設置される。そのうち、板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面を面Ｐとする。
【００１６】
図３に示すように、各加熱手段は、それぞれ、モータベース５１、モータ５２、ボールねじ５３、ホルダー５４、摺動板５５、ガイドレール５６、正負極接続手段５７、絶縁隔離板５８、及び、誘導コイル５９を具備し、誘導コイル５９は、中空構造とされ、その両端に冷却水を流すための給水口と吐水口が溶接され、加熱の過程において、コイルに温度を下げさせるようにする。
【００１７】
誘導コイル５９、正負極接続手段５７、絶縁隔離板５８、ガイドレール５６及び摺動板５５は、一体化して固定して接続され、モータ５２とボールねじ５３と共に、可動構成として接続され、モータ５２により、誘導コイル５９が上下移動するように連動する。モータ５２は、モータベース５１を介してフレーム４に固定され、モータベース５１は、一方端がフレーム４に固定して接続され、他方端がホルダー５４に固定して接続され、ボールねじ５３は、第一端がモータに接続され、第二端がホルダーに固定され、誘導コイル５９は、それぞれ、正負極配線板に固定して接続されてからガイドレール５６の第一端に固定して接続され、正負極配線板とガイドレール５６との間に絶縁隔離板５８が設置され、ガイドレール５６の第二端が摺動板５５に一体化して固定して接続され、摺動板がボールねじに移動可能に接続され、モータがボールねじを介して動力を伝達して誘導コイルが上下移動できるようにする。誘導コイル５９は、板材と近く設置される。
【００１８】
図４に示すように、距離測定モジュールに位置する距離測定機器３と加熱モジュールにおける上下対称の加熱手段５とは、上面からみると分布が一致しており、各加熱手段における誘導コイルの中心位置が等しく、また、各距離測定機器の水平距離Ｌも等しい。距離測定機器３は、距離測定機器ホルダー２を介して固定される。
【００１９】
図２及び図４に示すように、周縁箇所が波のような曲がりであり、中央が座屈であるという板材の欠陥の特性について、加熱モジュールにおける加熱手段の分布形態を、二つの周縁位置に加熱手段を板材の移動方向と垂直し、中央位置に加熱手段を板材の移動方向と平行するというものとする。
【００２０】
図７Ａと図７Ｂは、加工の過程に、板材における中央位置と辺縁位置にあるコイルの板材の変形輪郭に沿った分布を示す。
【００２１】
本発明は、中厚板を矯正するための装置により板材を矯正する方法を提供しており、そのうち、以下のステップを具備する。
ステップＳ１は、各加熱手段５の正負極配線板を外部電源に接続し、誘導コイル５９の給水口に冷却水を流し、距離測定機器３に電力を提供して制御モジュールを接続させ、冷却モジュールに冷却液を流す。
ステップＳ２は、被加工板材１を距離測定モジュールに移動させる。ただし、板材移動速度をｖ、板厚をＤ、板材における厚さ方向の中央に位置する理想平面を面Ｐ、中央に位置する実際の平面を面Ｐ１、面Ｐから距離測定機器の距離をＨ、距離測定機器により周波数ｆで鉛直方向に板材が投射した位置を測量した距離をＨ１とすると、面Ｐ１からの距離が（Ｈ１＋Ｄ／２）である。
ステップＳ３は、許容し得る最大の波の高さをＨｆとすると、被測定位置に対応する加熱手段が所在するコイル５９を移動させる必要があるかどうかを判断し、｜Ｈ−（Ｈ１＋Ｄ／２）  ≦Ｈｆ｜となる場合に、このコイルを移動させる必要がないとして、次の判断を待ち、｜Ｈ−（Ｈ１＋Ｄ／２）＞Ｈｆ｜となる場合に、当該加熱手段の誘導コイルを移動させる必要があるとして、サブステップＳ４を実行させる。
サブステップＳ４は、板材における被測定位置における変形度を示すパーセンテージとしての値μに基づいて、適正の加熱距離ｄを選択する。ここで、
0006970997.tif 000003
である。
μが大きいほど板材の変形量も大きいことが示され、合理的な加熱温度の範囲内で、比較的大きな加熱温度を選択する。好ましくは、
μ≦５％の場合に、加熱距離ｄ＝５ｍｍのように選択し
５％＜μ≦１０％、加熱距離ｄ＝４ｍｍのように選択し、
１０％＜μであれば、加熱距離ｄ＝２ｍｍのように選択する。
ステップＳ５は、距離測定機器３とそれにマッチングする加熱手段５との水平距離をＬ、最初のタイミングで面Ｐから、上部加熱手段と下部加熱手段とに接続される誘導コイル５９の距離が共にＨ０であるとする。
Ｈ＜Ｈ１＋Ｄ／２の場合に、板材を当該位置に窪ませ、Ｌ／ｖだけ遅延させ、距離測定機器と対応して下端に位置する第二加熱モジュールの加熱手段が所在する誘導コイルを板材方向に移動させ、移動距離Ｓを（Ｈ＋Ｈ０−Ｈ１−Ｄ−ｄ）とし、また、図５に示すように直角座標系を作成すると、加熱手段を周波数ｆで上下移動させることから、その実際運動が前回の位置から始まり、（０、−Ｈ−Ｈ０＋Ｈ１＋Ｄ＋ｄ）という位置まで終わる。
Ｈ＞Ｈ１＋Ｄ／２の場合に、板材を当該位置に突出させ、Ｌ／ｖだけ遅延させ、距離測定機器と対応して上端に位置する第一加熱モジュールの加熱手段が所在する誘導コイルを板材方向に移動させ、移動距離Ｓを（Ｈ１−Ｈ＋Ｈ０−ｄ）とし、実際の作動過程に係る原理が上記と同様であり、加熱手段が移動する終点の座標が（０、−Ｈ１＋Ｈ−Ｈ０＋ｄ）となる。
ステップＳ６は、被加工板材が加熱モジュールにより加熱されてから冷却モジュールに入り、上部スプレイパイプと下部スプレイパイプとにより、同時に、板材をスプレイして冷却する。
最後に、ステップＳ７は、上記の加工が完了すると、被加工板材を加工領域から離れ倉庫に保存して、システムを閉じて、加工全体が終わるようにする。
【００２２】
以上に説明した実施例は、本発明の好ましい実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。上記した実施例に基づいて本発明を詳しく説明したものの、当業者にとっては、上記した実施例に記載された技術的手段を補正したり、その技術的特徴の一部若しくは全部を均等に置き換えたりすることができることを理解すべきである。これらの修正又は置換は、対応する技術的手段の趣旨が本発明の各実施例による技術的手段の範囲から逸脱されたものではない。
【符号の説明】
【００２３】
１０    距離測定モジュール
２０    加熱モジュール
３０    冷却モジュール
１    被加工板材
２    距離測定機器ホルダー
３    距離測定機器
４    フレーム
５    加熱手段
５１    モータベース
５２    モータ
５３    ボールねじ
５４    ホルダー
５５    摺動板
５６    ガイドレール
５７    正負極接続手段
５８    絶縁隔離板
５９    誘導コイル
６    冷却ホルダー
７    スプレイパイプ
【図１】
0006970997.tif 000004
【図２】
0006970997.tif 000005
【図３】
0006970997.tif 000006
【図４】
0006970997.tif 000007
【図５】
0006970997.tif 000008
【図６】
0006970997.tif 000009
【図７Ａ】
0006970997.tif 000010
【図７Ｂ】
0006970997.tif 000011