(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行圧延材の後端部下面と後行圧延材の先端部上面を切削加工する切削加工装置を備え、該切削加工面を重ね合わせて接合する圧延材接合装置において、
前記切削加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転駆動される円筒形カッターと、該円筒形カッターに直結されたフライホイールと、を有し、
前記円筒形カッターを回転駆動する回転駆動装置の出力トルクＴM は、必要な切削トルクＴR よりも小さく設定されており、そのトルク差ΔＴ１によって切削時に円筒形カッターの回転が減速し、
切削開始時から、円筒形カッターの回転速度が所定回転速度Ｎ1 になるまでの減速時間ｔ1 が、必要切削時間ｔc よりも大きくなるように、フライホイールの回転軸まわりの慣性モーメントＩが設定されている、ことを特徴とする圧延材接合装置。
【請求項２】
前記回転駆動装置は円筒形カッターに直結されている、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延材接合装置。
【請求項３】
前記所定回転速度Ｎ1 は、回転駆動装置の最大トルク速度以上に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延材接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備において、先行圧延材の後端と後行圧延材の先端とを圧接接合する圧延材接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延設備（ホットストリップミル）では、粗圧延機で圧延されたバー材を、それぞれ別々に仕上圧延機に供給し、所望の板厚のストリップ材を得ていた。しかし、かかる手段では、圧延材全体を均一に圧延できず、前端部と後端部に欠陥が生じやすくこれにより圧延材の歩留りを低下させ、かつ噛込み／尻抜け等のため圧延速度を高速化しにくい問題点があった。
【０００３】
かかる問題点を解決するため、圧延材を連続的に仕上圧延機に供給するために先行圧延材の後端と後行圧延材の前端とを接合する接合装置が従来から提案されていた（例えば、特開昭６２−２５２６０３号公報、特開昭６３−９３４０８号公報、特公平５−１３９号公報）。
【０００４】
しかし、上述した従来の圧延材接合装置では、▲１▼自動化（機械化）が困難であり、かつ継手部を均一に圧延できない、▲２▼幅広の圧延材を溶接するには時間がかかるため設備全体が長くなりやすい、▲３▼圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度を確保するのが難しい等の問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の発明者等は、短時間に圧延材の幅全体にわたり十分な接合強度で接合することができる圧延材接合方法及び装置を創案し出願した（例えば、特願平７−５５４８８号，未公開）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特願平７−５５４８８号の装置は、図４に示すように、先行圧延材１の後端部または後行圧延材２の先端部を上下動可能な昇降装置１５と、先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面を切削加工する切削加工装置１８と、を備え、切削加工装置１８は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転する円筒形カッター１９ａと、円筒形カッターを圧延材の板幅方向の回転軸を中心に揺動させる揺動装置１９ｃと、該揺動装置を圧延方向に往復動させる往復動装置１９ｄとから構成され、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、カッタ１９ａをＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順で移動させて、先行圧延材１の後端部下面と後行圧延材２の先端部上面を順次切削加工するようになっていた。
【０００７】
なお、図４において、１２は台座、１４，１６は、先行圧延材１の後端部と後行圧延材２の先端部を重ね合わせて水平に挟持するクランプ装置、１９ｂはアーム、２０は、加工面を還元状態に保持する還元保持装置、２２は、この重合せ部を圧接する圧接装置、２３ａ，２３ｂは金型であり、Ｈは加工高さ、Ｌは圧接高さである。
【０００８】
しかし、上述した従来の圧延材接合装置では、カッタ駆動モータで必要な切削トルクと切削速度を得ようとするとモータが大容量で大型になり、そのためカッタ駆動モータをカッタから離れた固定部分に設置し、その間をスピンドル等で連結する必要があり、設備が大型化する問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、小出力のカッタ駆動モータにより所定の切削加工ができ、これにより駆動モータを小型化でき、カッタとモータの連結を容易にし（例えばカッタ直結形式）、設備をコンパクト化することができる圧延材接合装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、先行圧延材の後端部下面と後行圧延材の先端部上面を切削加工する切削加工装置を備え、該切削加工面を重ね合わせて接合する圧延材接合装置において、前記切削加工装置は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転駆動される円筒形カッターと、該円筒形カッターに直結されたフライホイールと、を有し、前記円筒形カッターを回転駆動する回転駆動装置の出力トルクＴM は、必要な切削トルクＴR よりも小さく設定されており、そのトルク差ΔＴ１によって切削時に円筒形カッターの回転が減速し、切削開始時から、円筒形カッターの回転速度が所定回転速度Ｎ1 になるまでの減速時間ｔ1 が、必要切削時間ｔc よりも大きくなるように、フライホイールの回転軸まわりの慣性モーメントＩが設定されている、ことを特徴とする圧延材接合装置が提供される。
【００１１】
上記本発明の構成によれば、フライホイールが円筒形カッターに直結されているので、円筒形カッターとフライホイールからなる回転系の慣性モーメントを大きくすることができ、カッタ軸等の慣性を利用して、駆動モータの設備容量を小さくでき、設備を大幅にコンパクト化できる。また、切削時に減速されるが回転駆動装置の出力トルクを切削トルクよりも大きく設定する場合と比較して大幅に小さい回転駆動装置で必要な切削を行うことができる。なお、所定回転速度Ｎ1 を例えば電動機の最大トルク速度以上に設定することにより、電動機の失速を防ぐことができる。
【００１４】
また、前記回転駆動装置は円筒形カッターに直結することが好ましい。この構成により、スピンドルを省略でき、設備をコンパクト化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお各図において同一の符号は同一の部分を示し、重複した説明を省略する。
図１は、本発明の圧延材接合装置の部分構成図である。この図において、本発明の圧延材接合装置は、図４に示した従来の圧延材接合装置と同様に、先行圧延材１の後端部下面１ａと後行圧延材２の先端部上面２ａを切削加工する切削加工装置１８を備え、切削加工面を重ね合わせて接合する装置である。
【００１６】
本発明の圧延材接合装置の切削加工装置１８は、圧延材の板幅方向の回転軸を中心に回転駆動される円筒形カッター１９ａと、この円筒形カッター１９ａに直結されたフライホイール３２とを備えている。また、円筒形カッター１９ａを回転駆動する回転駆動装置３４が円筒形カッター１９ａに直結されている。回転駆動装置３４は、例えば三相誘導モータであり、好ましくは、同期速度より少し低い速度で最大トルクを発生する巻線形誘導モータであるのがよい。また、この回転駆動装置３４の出力トルクＴM は、必要な切削トルクＴR よりも小さく設定し（ＴM ＜ＴR ）、そのトルク差ΔＴ１（＝ＴR −ＴM ）によって切削時に円筒形カッター１９ａの回転が減速し、切削開始時から、円筒形カッター１９ａの回転速度が所定回転速度Ｎ1 （例えば、最大トルク速度）になるまでの減速時間ｔ1 が、必要切削時間ｔc よりも大きくなる（ｔ1 ＞ｔc ）ように、フライホイール３２の回転軸まわりの慣性モーメントＩ（＝ｍｉ2 ）を設定する。
【００１７】
以下、フライホイール３２の回転軸まわりの慣性モーメントＩの設定手順を説明する。
図２は、切削体積と単位動力の関係図である。この図において、横軸は、単位時間当たりの切削体積Ｂ（以下単に切削体積Ｂという）であり、縦軸は単位動力Ｐである。また図中の○印は実験データであり、２本の曲線は最大動力と最小動力を示している。この図から、図中に矢印で示すように、切削体積Ｂから必要な単位動力Ｐを簡単に求めることができる。
【００１８】
図３は、圧延材接合装置における切削体積Ｂの説明図である。図３（Ａ）に示すように、圧延材接合装置における切削範囲は、圧延材の端部の上面又は下面であり、切削断面積Ａ（ｍｍ2 ）、材料幅Ｗ（ｍｍ）から全切削体積が決まる。また、図３（Ｂ）に示すように、カッタの送り速度Ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）、カッタ回転数Ｎ（ｒｐｍ）、切削厚みｅ（ｍｍ）から全切削時間が決まる。従って、この両方から切削体積Ｂ（ｍｍ3 ／ｓｅｃ）を求め、図２の実験データから単位動力Ｐ及び所要動力ＰＷを算出することができる。
【００１９】
（数１）は、所要トルクと慣性モーメントの関係式である。
【００２０】
【数１】
0003791075.tif 000002
【００２１】
切削時の必要切削トルクＴR は式（１）で示すことができる。また、圧延材接合装置の基本仕様からカッタ１９ａの直径Ｄを選択し、カッターの回転軸まわりの慣性モーメントＩ1 が計算される。慣性モーメントＩが切削時間ｔc 内に放出するトルクＴG は、式（２）で示すことができる。
式（３）が成り立つ場合、すなわち切削トルクが不足した場合には、式（４）の関係式からフライホイールの慣性モーメントＩを式（５）を満たすように選定する。この選定により、フライホイールの慣性モーメントＩとカッターの回転軸まわりの慣性モーメントＩ1 の総和を十分大きくすることができ、所定回転速度Ｎ1 （例えば、最大トルク速度）までの減速時間ｔ1 を必要切削時間ｔc よりも十分大きく（ｔ1 ＞ｔc ）することができ、切削速度を保持し、かつ電動機の失速を防ぐことができる。
【００２２】
なお、更には、回転駆動装置３４の出力トルクＴM とトルク差ΔＴ１（＝ＴR −ＴM ）が機械構造的にバランスがとれるように選択するのがよい。
【００２３】
上述した構成により、切削時に減速されるが回転駆動装置の出力トルクを切削トルクよりも大きく設定する場合と比較して大幅に小さい回転駆動装置で必要な切削を行うことができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように本発明の構成によれば、フライホイールが円筒形カッターに直結されているので、円筒形カッターとフライホイールからなる回転系の慣性モーメントを大きくすることができ、カッタ軸等の慣性を利用して、駆動モータの設備容量を小さくすることができ、設備を大幅にコンパクト化できる。
【００２６】
従って、本発明の圧延材接合装置は、小出力のカッタ駆動モータにより所定の切削加工ができ、これにより駆動モータを小型化でき、カッタとモータの連結を容易にし（例えばカッタ直結形式）、設備をコンパクト化することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延材接合装置の部分構成図である。
【図２】切削体積と単位動力の関係図である。
【図３】圧延材接合装置における切削体積Ｂの説明図である。
【図４】従来の圧延材接合装置の部分構成図である。
【図５】従来の圧延材接合装置の加工方法の説明図である。
【符号の説明】
１  先行圧延材
１ａ  先行圧延材の加工面
２  後行圧延材
２ａ  後行圧延材の加工面
１２  台車
１４  後端クランプ装置
１６  先端クランプ装置
１８  加工装置
１９ａ  円筒形カッター
１９ｂ  アーム
１９ｃ  揺動装置
１９ｄ  往復動装置
２０  還元保持装置
２２  圧接装置
２４、２５  傾斜ガイド
３２  フライホイール
３４  回転駆動装置
Ｈ  加工高さ
Ｌ  圧接高さ
【図１】
0003791075.tif 000003
【図２】
0003791075.tif 000004
【図３】
0003791075.tif 000005
【図４】
0003791075.tif 000006
【図５】
0003791075.tif 000007