JP2000288746A

JP2000288746A - 棒材のクランプ装置

Info

Publication number: JP2000288746A
Application number: JP11099620A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hatanaka; 淳畠中
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】オンラインにて順次熱間圧延に供される棒
材を次々と摩擦接合できる棒材のクランプ装置を提供す
る。【解決手段】加熱炉から圧延機に至る所定の搬送路上
を１本ずつ順次直列に搬送される棒材の先行材M1・後続
材M2を摩擦接合する棒材のクランプ装置であって、第１
のクランプ装置１と第２のクランプ装置２とからなり、
第１のクランプ装置は、先行材をクランプして該先行材
と共に移動し、第２のクランプ装置は、開環状部（Ｃリ
ング５）を有し、その開部に後続材を通して作業位置YL
と待機位置YOとの間を往復し、作業位置では後続材をク
ランプし該後続材長軸回りに回転させながら第１のクラ
ンプ装置を追跡して後続材先端部を先行材後端部に押し
付けるクランプ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒材のクランプ装
置に関し、詳しくは、１本の搬送路上を１本ずつ順次直
列（搬送方向と棒材長軸方向が一致）に搬送されて熱間
圧延に供される棒材の先行材と後続材とを摩擦接合する
ための棒材のクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所において棒材（棒状鋼材）たとえ
ばビレットを圧延機に送り込む際、各ビレットを次々と
接合して連続的に送れば、歩留り向上、生産性向上、機
械寿命延長、保守容易化など多くの利点があり、かかる
連続圧延を可能とするため、例えば、特開昭49−75434
号公報では、クランプ装置・加熱装置を搭載した台車を
搬送路に２台配設し、その一方で先行材を、他方で後続
材をクランプして先行材後端部と後続材先端部を加熱
し、両台車を接近させて被加熱部を衝合・圧接する技術
が提案され、また、特開平８−267107号公報では、接合
をフラッシュ溶接にて行う場合の棒材芯出し精度向上等
を図った特定構造のクランプ装置とフラッシュ溶接装置
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記二
公報記載の技術に限らず、連続圧延のための棒材接合に
関する従来公知技術はいずれも、クランプ装置と加熱
（溶接を含む）装置を組み合わせているため設備が大型
化・複雑化して、設備コスト面や設備保守面に難があ
る。また、接合の度に棒材端部加熱専用のガスや電力を
消費するのでエネルギーコストが嵩む。

【０００４】上記問題は、接合方法として基本的に棒材
端部加熱装置が不要な摩擦接合法を利用できれば解決で
きると考えられるが、その実用化技術は従来技術に見当
たらない。そこで、本発明は、オンラインにて順次熱間
圧延に供される棒材を次々と摩擦接合できる棒材のクラ
ンプ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のためにな
された本発明は、以下に記載の棒材のクランプ装置であ
る。 (1) 加熱炉から圧延機に至る所定の搬送路上を１本ずつ
順次直列に搬送される棒材の先行材・後続材を摩擦接合
する棒材のクランプ装置であって、第１のクランプ装置
と第２のクランプ装置とからなり、第１のクランプ装置
は、先行材をクランプして該先行材と共に移動し、第２
のクランプ装置は、開環状部を有し、その開部に後続材
を通して作業位置と待機位置との間を往復し、作業位置
では後続材をクランプし該後続材長軸回りに回転させな
がら第１のクランプ装置を追跡して後続材先端部を先行
材後端部に押し付けることを特徴とする棒材のクランプ
装置。

【０００６】(2) 前記第２のクランプ装置は、クランプ
動作と回転動作とをクラッチを介して同一駆動源で駆動
することを特徴とする(1) 記載の棒材のクランプ装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明の全体像を示す概略平面図であ
る。棒材（ビレット）M が所定の搬送路（図示省略）上
を矢印100 の方向に１本ずつ順次直列に搬送されてい
る。搬送路の上流側には加熱炉（図示省略）、下流側に
は圧延機（図示省略）が配設されている。第１のクラン
プ装置１は先行材M1をクランプして該材M1と共に移動中
である（図１(a),(b) ）。第１のクランプ装置１は先行
材M1をクランプして搬送速度と同じ速度で走行できるも
のであれば構造その他は特に限定されず、例えば先行材
M1を両側から挟み込み可能なチャックを、先行材M1と同
じ速度で移動可能に配設した台車に搭載することにより
構成できる。

【０００８】一方、第２のクランプ装置２は搬送路側方
に設定した待機位置Y0と搬送路内の作業位置（棒材通過
位置）YL間を矢印（行き方向）101 ・（戻り方向）102
に沿って往復する。これは、第２のクランプ装置がクラ
ンプに加え回転も行うものであるため、従来クランプ装
置のように棒材M を囲む形で常設すると、棒材の熱に曝
されて特に回転動作の作動不良などのトラブルが多発す
ると考え、接合作業時に棒材に接近するのはやむを得な
いが、接合作業時以外は棒材から離れた位置に退避して
冷却時間を確保するようにしたものである。

【０００９】第２のクランプ装置２は、回転クランプ部
３と該部を搭載・走行する走行部４とからなる。前記往
復動作は走行部４が受け持ち、作業位置において後続材
M2をクランプして該材長軸回りに回転させる動作は回転
クランプ部３が受け持ち、第１のクランプ装置１を追跡
して後続材M2先端部を先行材M1後端部に押し付ける動作
は走行部４が受け持つ。図１(b) では、回転押し付け界
面の摩擦溶融により接合部FJが形成された状態を示し
た。第１、第２のクランプ装置１、２は前記押し付け中
は同一速度で走行し、接合完了後はクランプを解除し、
それぞれの待機位置（第１のクランプ装置の待機位置は
図示省略）に復帰する。

【００１０】第２のクランプ装置２において、走行部４
の構造その他は本発明では特に限定されないが、回転ク
ランプ部３は、前記したように熱損傷を避けるため１回
の接合作業毎に棒材に対して近接・離間する必要があ
り、その際、棒材を内部に迅速に出入りさせるために、
回転クランプ部３は、開環（オープンリング）状をなし
該開環の開部が棒材の出入口になるように、形成する必
要がある。閉環（クローズドリング）状であると棒材を
その先端または後端からでないと環内側に取り込めず、
作業位置への迅速な到達およびそこからの退避が極めて
困難である。すなわち、第２のクランプ装置２は開環状
部を必須に有する。

【００１１】また、第２のクランプ装置は、後続材M2を
クランプ後、そのまま直ちに回転に移行するが、この一
連の動作を迅速かつ円滑に行い、かつ回転中のクランプ
力が回転前と変わらないようにするのが好ましい。その
ため、第２のクランプ装置２は、そのクランプ動作と回
転動作とを、クラッチを介して同一駆動源で駆動するこ
とが好ましい。クランプ動作と回転動作とを別々の駆動
源で駆動するのは装置重量増となり制御も複雑となる。
また、クラッチ以外の駆動力伝達手段は断続切換応答性
の面でクラッチに及ばない。

【００１２】

【実施例】以下、実施例に基づき、上記回転クランプ部
についてさらに詳細に説明する。図２は、回転クランプ
部の一実施例を示す要部正面図である。本例では、開環
状部をＣ字形状のＣリング５で構成し、これを走行部
（図１の符号４）上の定位置で回転自在な状態に保持す
べく、その外周面と軸方向両端面を、走行部に固定した
径方向拘束ローラ６と軸方向拘束ローラ７で転動自在に
拘束した。

【００１３】図３と図４は、図２のＡ−Ａ矢視部とＢ−
Ｂ矢視部の詳細構造を示す断面図であり、図３は棒材な
し状態、図４は棒材クランプ状態を示す。Ｃリング５
は、円弧状の第１Ｃリング5Aと第２Ｃリング5Bとを同軸
に重ね合わせ、相互摺動自在に嵌合して構成した。第１
Ｃリング5Aと第２Ｃリング5B間には、ネジ部９を有する
クランプ軸８を、前記ネジ部９のところで第１Ｃリング
5A付設のナット10に螺合させ且つネジ部９以外のところ
の一部にベベルギア11をキー12で止め該止め部両端を第
１Ｃリング1A付設の軸受13で支持する形態で配設する一
方、キー12止めベベルギア11と噛合するベベルギア受け
歯14を第２Ｃリング5B内面内の、回転時にベベルギア11
と正対面しうる全部位に配設した。

【００１４】これにより、第１Ｃリング5Aを静止させて
第２Ｃリング5Bをリング中心軸回りに回転させると、こ
れに伴いベベルギア受け歯14、ベベルギア12を順次介し
てクランプ軸８が自軸回りに回転し、ネジ部９とナット
10との螺合関係により自軸方向（リング径方向）に移動
する。この移動において、クランプ軸８がリング中心に
対し近づく場合を「前進」、遠のく場合を「後退」と
し、前進に対応する第２Ｃリング5Bの回転の向きを正と
し、その逆（後退）を逆とする。すなわち、図３の状態
から第２Ｃリング5Bを、第１Ｃリング5Aとの相対速度を
有限として、正回転させることによりクランプ軸８が前
進し、図４に示すようなクランプ状態が得られる。

【００１５】また、第１Ｃリング5Aと第２Ｃリング5Bを
リング中心軸回りに同じ速度で回転させると、クランプ
軸８は、ベベルギア受け歯14とベベルギア12間に相対速
度が生じないから自軸回りに回転せず前進も後退もしな
いが、他方、ナット10と軸受13により第１Ｃリング5Aに
支持されているので第１Ｃリング5Aと共にリング中心軸
回りに回転する。

【００１６】よって、まず第２Ｃリング5Bを正回転させ
て図４のようなクランプ状態を確保し、その状態のまま
引き続き第１Ｃリング5Aを第２Ｃリング5Bと同じ速度で
回転させることにより、被クランプ材（後続材M2）が自
軸回りに回転することになる。上記のような回転モード
を第１・第２Ｃリング5A・5Bに付与するために、本例で
は、第１・第２Ｃリング5A・5Bの外周部にギア受け歯15
A ・15B を設け、これにギア16A ・16B を介してギア17
A ・17B を噛合させ、ギア17A 軸とギア17B 軸とをクラ
ッチ21にて断続自在に結合し、ギア17B を駆動源（モー
タ）20付属のモータギア18と噛合させてなる駆動機構を
設けた。なお、同数字符号のギア受け歯、ギアは同一サ
イズに設計した。

【００１７】この駆動機構で駆動される回転クランプ部
の動作について、図３・図４に図５を援用して説明す
る。図５は、図２に示した回転クランプ部の動作経過例
を示す要部正面図であり、動作は(a),(b),‥‥の順に進
行する。なお、図２で図示した軸方向拘束ローラ７は図
５では図示を省略した。回転クランプ部３は、後続材M2
に向かって進み（図５(a) ）、開部に後続材M2を通させ
てこれをＣリング５内側に取り込み、作業位置で止まる
（図５(b) ）。このときまで、クランプ軸８は図３の状
態にある（ただしクラッチ21は「断」）。

【００１８】次いで、モータ20を第２Ｃリング5A正回転
対応方向に回してその回転力をモータギア18B から、ギ
ア17B ⇒ギア16B ⇒ギア受け歯15B を順次介して第２Ｃ
リング5Bに伝達することによりこれを正回転させ、クラ
ンプ軸８を所望のクランプ力に達するまで前進させて後
続材M2をクランプする（図５(c) ）。次いで、クラッチ
21を「続」にしてモータ20の回転力をギア17B ⇒クラッ
チ21⇒ギア17A ⇒ギア16A ⇒ギア受け歯15A を順次介し
て第１Ｃリング5Aに伝達する。これにより、第１Ｃリン
グ5Aが第２Ｃリング5Bと同速度で回転を始めると同時
に、クランプ軸８もこれが前記所望のクランプ力でクラ
ンプしている後続材M2共々同速度で回転を始める（図５
(d) ）。すなわち、後続材M2は自軸回りに回転する。

【００１９】この状態を保ったまま（図５(e) 〜(f) ）
第１のクランプ装置でクランプされている先行材を追跡
し、その後端部に後続材M2先端部を押し付けて両者を摩
擦接合する。なお、この追跡・押し付け動作は走行部
（図１符号４）が受け持つ。接合完了後は、クラッチ21
を「断」にし、モータ20を逆回転させてクランプを解除
し、走行部を後退させて棒材をＣリング３開部に通させ
て解放したのち待機位置に復帰する。

【００２０】本実施例のクランプ装置を直径150 〜170m
m のビレット熱間圧延ラインの加熱炉と圧延機間に配置
し、先行・後続ビレットの摩擦接合を試みたところ、接
合不良は全く発生せず上々の結果が得られ、当該ビレッ
トの高能率連続圧延操業を続けることができた。

【００２１】

【発明の効果】かくして本発明によれば、これまで実用
化に到らなかった摩擦接合による棒材のクランプ装置が
実用化でき、設備保守面での負荷を軽くした棒材の高能
率連続圧延が可能となるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体像を示す概略平面図である。

【図２】回転クランプ部の一実施例を示す要部正面図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視部の詳細構造を示す断面図で
ある。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視部の詳細構造を示す断面図で
ある。

【図５】図２に示した回転クランプ部の動作経過例を示
す要部正面図である。

【符号の説明】

１第１のクランプ装置２第２のクランプ装置３回転クランプ部４走行部５Ｃリング 5A 第１Ｃリング 5B 第２Ｃリング６径方向拘束ローラ７軸方向拘束ローラ８クランプ軸９ネジ部 10 ナット 11 ベベルギア 12 キー 13 軸受 14 ベベルギア受け歯 15A,15B ギア受け歯 16A,16B,17A,17B ギア 18 モータギア 20 駆動源（モータ） 21 クラッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱炉から圧延機に至る所定の搬送路上
を１本ずつ順次直列に搬送される棒材の先行材・後続材
を摩擦接合する棒材のクランプ装置であって、第１のク
ランプ装置と第２のクランプ装置とからなり、第１のク
ランプ装置は、先行材をクランプして該先行材と共に移
動し、第２のクランプ装置は、開環状部を有し、その開
部に後続材を通して作業位置と待機位置との間を往復
し、作業位置では後続材をクランプし該後続材長軸回り
に回転させながら第１のクランプ装置を追跡して後続材
先端部を先行材後端部に押し付けることを特徴とする棒
材のクランプ装置。
【請求項２】前記第２のクランプ装置は、クランプ動
作と回転動作とをクラッチを介して同一駆動源で駆動す
ることを特徴とする請求項１記載の棒材のクランプ装
置。