JP2010064104A - 水平連続鋳造用切断機 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤー状のワークを切断する際に、仕上げのための再切断の工程をなくし作業の効率化を図るとともに、切断時のワークのたわみにより延性の乏しいワークが折損してしまうことを防止することができる水平連続鋳造用切断機を提供する。
【解決手段】ワイヤー状のワークＷを切断する水平連続鋳造用切断機１において、パスライン４を通過するワークＷを上下から挟み込んで支持する固定端ロール５と、パスライン４の上方かつ固定ロール５の下流側に位置し、パスライン４と平行な中心軸回りに回転自在な円盤であって外周に切刃１３が形成された切断砥石１２と、固定端ロール５と切断砥石１２との間で、ワークＷを持ち上げ切断砥石１２に押圧するシリンダ７と、シリンダ７により持ち上げられたワークＷを上方から抑えるとともに、下方に向かって弾性復元力を生じる弾性体を備えたクランプ板９とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、ワイヤー状のワークを間欠的に連続して鋳造する水平連続鋳造において該ワークを適当な長さに切断するために用いられる水平連続鋳造用切断機に関する。

溶接棒などに用いられるコバルト合金からなるステライト棒等のワイヤーは、水平連続鋳造装置を用いて製造されている。この水平連続鋳造装置の最初の工程に置かれた鋳造装置は、溶融金属を収容する溶湯収容部の側壁にセラミックノズルおよび銅合金製の水冷モールドが装着され、かつこの水冷モールドの外周に冷却水循環機構が設けられている。上記セラミックノズルおよび水冷モールドを通して連続鋳造されたワイヤー状のワークが、送りロールに押し込まれ、この送りロールによって間欠的に引き出されるようになっている（例えば特許文献１参照）。

そして、上記のように鋳造されたワークは、一定の長さに切断されるため水平連続鋳造用切断機へと送られる。従来の水平連続鋳造用切断機でのワークを切断する方式としては、ワークに対し高温、高エネルギーのプラズマを当てて、該ワークを５〜１０ｍｍほど溶かすことによりセパレートさせる方式であるプラズマ切断や、シャーを用いて機械的に切断する剪断方式等が一般に用いられている。
実開平６−４１９４４号公報

ところで、上記のプラズマ切断や、シャーを用いた剪断方式でワークの切断を行った場合には、切断長さが不揃いとなり、切断面も粗くなるため、仕上げ加工として切断砥石による再切断を行う工程を経てから製品化する必要があった。一方、ワークを切断する際は、間欠的に送られるワークを一旦停止させ固定した上で切断する必要があり、ワークに拘束力をかけて固定すると、該ワークが連続的に送られてくることによりたわみが発生してしまう。かかるワークは常温での延びが数パーセント以下という延性に乏しいステライト等からなるものであるため、一定時間以上拘束すると、生じたたわみによる応力にワークが耐えることができず、ワークが折損してしまうという問題があった。

本発明はこのような課題を解決せんと発明されたものであり、その目的は、ワイヤー状のワークを切断する際に、仕上げのための再切断の工程をなくし作業の効率化を図るとともに、切断時のワークのたわみにより延性の乏しいワークが折損してしまうことを防止することができる水平連続鋳造用切断機の提供にある。

前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の水平連続鋳造用切断機は、ワイヤー状のワークを連続鋳造しながら長さ方向に沿って水平方向に送るとともに、該ワークが通過するパスラインにおいて一定の長さに切断する水平連続鋳造用切断機において、前記パスラインを通過する前記ワークを上下から挟み込んで支持する固定端ロールと、前記パスラインの上方かつ前記固定端ロールの下流側に位置し、パスラインと平行な中心軸回りに回転自在な円盤であって外周に切刃が形成された切断砥石と、前記固定端ロールと前記切断砥石との間で、前記ワークを上方に向かって撓ませながら持ち上げ前記切断砥石に押圧するシリンダと、前記シリンダにより持ち上げられた前記ワークを上方から抑えるとともに、下方に向かって弾性復元力を生じる弾性体を備えたクランプ板とを、備えることを特徴としている。

本発明によれば、ワイヤー状のワークをパスラインの下方からシリンダで押圧し、固定端ロールを支点としてワークを撓ませながら、該シリンダとそのパスラインの上方に設けられたクランプ板とで挟み込むようにしてワークを拘束して固定する。さらにその状態でシリンダがワークを押圧し続けると、クランプ板に設けられた弾性体が圧縮されるため、上下で拘束されながらワークは上方に移動され、回転する切断砥石の切刃に押し付けられて切断される。切断が終わった後にシリンダがワークの押圧を解除することによって、上下からの拘束が解かれるとともにクランプ板の弾性体の復元力によってワークが下方に速やかに移動してパスラインに戻り、再びパスライン方向への間欠移動を開始する。このように切断砥石による切断を行うことによって、ワークの拘束、切断、拘束解除という作業が瞬間的になされ、ワークを拘束し固定する期間が極短時間で済むため、ワークが折損するに至るような大きなたわみが生じることはない。

また、本発明に係る水平連続鋳造用切断機は、前記パスラインの前記固定端ロールよりも上流側に位置し、前記ワークを上下から挟み込んで支持する送りロールと、前記固定端ロールと前記送りロールの間に位置し、前記ワークを下方から支持するサポートロールとを備え、前記固定端ロールと前記サポートロールとの間の距離が、前記送りロールと前記サポートロールとの間の距離よりも短いことを特徴としている。

ワークを拘束し固定した際には、ワークにたわみが生じるが、サポートロールが固定端ロールと送りロールの中間位置にある場合は、たわみは固定端ロールと送りロールを両端として上側に弓なりの形状となり、この状態で切断が終了しワークの拘束が解けると、かかるたわみの復元力によってワークがパスライン上に勢いをつけて戻り、サポートロールにワークが衝突してワークが折損するおそれがある。ところが、本発明のように、サポートロールを送りロールと固定端ロールの中間位置からずらして設置すると、固定端ロールと送りロールの間においてサポートロールによって二分されているワークのうち、長さの長いワークは重量が大きいため下に凸にたわみ、長さの短いワークは、重量が軽く、また長さの長いワークの寄与とワークの剛性のため上に凸にたわむ。即ち、たわみによりワークの形状はＳ字型となり、ワークの一部が常にサポートロールに接触した状態となる。従って、ワークの拘束が解かれ、たわみの復元力によりワークがパスライン上に戻る際であっても、当初からワークはサポートロールと接触しているために両者が衝突することはなく、ワークが折損することはない。

また、本発明によれば、固定端ロールとサポートロールの間の距離が送りロールとサポートロールの間の距離よりも短く設定されているため、ワークが拘束された際のたわみによるＳ字形状は、切断を行う切断機本体に近い固定端ロールとサポートロールの間が上に凸になり、送りロールとサポートロールの間が下に凸になる。これにより、固定端ロールよりも下流に位置するワークは、拘束が解けた瞬間、固定端ロールとサポートロールの間にあるワークの下向きの復元力の寄与を受けるため下方に向けて加速度が生じ、その加速度によりワークが下方に変位して切断砥石に衝突するようなことはないため、これによるワークの折損が起こることはない。

本発明に係る水平連続鋳造用切断機によれば、ワークの切断長さを揃え、切断面を滑らかにすることができ、仕上げのための再切断をする必要がなくなるため作業効率を上昇させることができるとともに、ワークを切断する際の該ワークの拘束時間が極短時間で済むため、大きなたわみが生じることはなく、ワークの折損を防止することができ、安定かつ安全な切断を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る水平連続鋳造用切断機について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態における水平連続鋳造用切断機の概略模式図である。本実施形態の水平連続鋳造用切断機１は、図示しない鋳造装置によって鋳造された鋳造用コバルト合金からなるステライト棒等のワイヤー状のワークＷを、送りロール３によって間欠的に引き出し、水平に延びたパスライン４を通過する際に切断機本体２によって一定の長さに切断する際に用いられる。

切断機本体２は、パスライン上のワークを上下から支持する固定端ロール５と、切断機本体２の土台となる下部ベース６と、下部ベース６の上面に設けられたシリンダ７と、切断機本体２の上部に位置する上部ベース８と、上部ベース８の下面に弾性体であるバネ１０を介して取り付けられたクランプ板９と上部ベース８の側面に設けられた切断砥石１２とによって概略構成される。

固定端ロール５は、切断機本体２のワークＷの入口に設置されており、パスライン４を通過するワークＷを上下から挟みこむように二つのロールで構成されている。これらの二つのロールは回転可能に設置されており、送りロール３により間欠的に送り出されてきたワークＷによって回転されながらパスライン４に沿ってワークＷを送る役割を有している。

シリンダ７は二段円筒形状を有し、パスライン４を通過するワークＷをパスライン４の下側から押圧するためのものであり、作動すると上方に向けて垂直に伸張するように構成されている。また、シリンダ７は、例えば送りロール３の回転数からワークＷの送り量を判断し、それに応じて一定量のワークＷが送られる度に作動し、作動してから一定時間経過後に伸縮しワークＷの押圧を解除するように動作するよう制御されている。

また、クランプ板９は平板状の形状を有しており、その一端面９ｂは上下に伸縮自在のバネ１０が取り付けられている。また、クランプ板９には、シリンダ７のワークＷを押圧するための押圧面７ａにパスラインを挟んで対向するようにクランプ面９ａが形成されている。そして弾性体としてのバネ１０は、後述するようにシリンダ７とクランプ板９とでワークＷを拘束した際に、シリンダ７が下側から押圧する力に対しては容易に収縮しクランプ板９を上方に変位させる一方で、ワークＷをシリンダとで確実に拘束することができる程度の弾性復元力を有している。

また、切断砥石１２は、円盤状であってその外周に切刃１３を有し、円盤の中心軸線がパスライン４と平行になるように設けられている。即ち、切刃１３がパスライン４を通過するワークＷに対して垂直となる向きに配設されており、上方に変位したワークＷに切刃１３が垂直に接触するようになっている。また、ワークＷの切断時には切断砥石１２は図示しない動力源によって軸線方向に回転される。

また、パスライン４の切断機本体２の上流側には、送りロール３及びサポートロール１５が設けられている。送りロール３はパスライン４の最上流に設置され、図示しない鋳造装置によって鋳造されたワイヤー状のワークＷを間欠的に引き出すためのものであり、パスライン４を通過するワークＷを上下から挟み込むような二つのロールで構成されている。また、送りロール３は図示しない動力源によりワークＷを鋳造装置から送り出す方向に間欠的に回転されている。

そして、サポートロール１５は、固定端ロール５と送りロール３との間に設けられ、パスライン４を通過するワークＷを下方から支持する役割を有しており、パスライン４に当接するように設けられた一つのロールで構成されている。また、固定端ロール５とサポートロール１５との間の距離は、送りロール３とサポートロール１５との間の距離よりも短くなるようにサポートロール１５が設置されている。

以上のような構成からなる水平連続鋳造用切断機１によるワイヤー状のワークＷの切断方法について説明する。ワークＷは、送りロール３から間欠的に送られ、サポートロール１５に下方から支持されながら固定端ロール５を通過して切断機本体２に送られる。例えば送りロール３の回転数からワークＷの送り量を判断し、一定量のワークＷが送られるとシリンダ７が作動して上方に向かって伸張し、ワークＷはパスライン４の下側からシリンダ７の押圧面７ａによって押圧される。それによりワークＷは固定端ロール５を支点としてたわみながら上方に変位し該ワークＷの上側においてクランプ板９のクランプ面９ａと当接し、該ワークはシリンダ７とクランプ板９に挟み込まれるようにして拘束される。

さらにその状態でシリンダ７がワークＷをさらに押圧し続けると、図２に示すように、クランプ板９に設けられた弾性体であるバネ１０が収縮するため、ワークＷは上下から拘束されながら上方に移動し、回転する切断砥石１２の切刃１３の切断部１３ａに接触することで切断される。シリンダ７が伸張してワークＷを押圧した瞬間から一定時間経過するとシリンダ７による押圧が解除され、ワークＷがバネ１０の復元力及び重力によって下方に移動して速やかにパスライン４に戻るとともに、クランプ板９とシリンダ７による上下からの拘束が解かれ、再びパスライン４方向に間欠的に移動する。

以上のようにワークＷを切断することにより、切断砥石１２でのワークＷの切断が可能となるとともに、ワークＷの拘束、切断、拘束解除という作業が瞬間的になされ、ワークＷを拘束し固定する期間が極短時間で済むようになる。

またシリンダ７は、前述したように一定量のワークＷが送られる毎に作動して該ワークＷを押圧し、作動してから一定時間経過後に押圧を解除するように制御されているため、自動的にワークＷを定尺切断することが可能となっている。

また、仮にサポートロール１５が固定端ロール５と送りロール３の中間位置にある場合は、図３に示すように切断時のワークＷのたわみは固定端ロール５と送りロール３を両端として上側に弓なりに生じる。この状態で切断が終了しワークＷの拘束が解けると、たわみの復元力によってワークＷがパスライン４上に勢いをつけて戻るためサポートロール１５にワークが激突してワークＷが折損するおそれがある。ところが、本実施形態では、図２に示すように、サポートロール１５が送りロール３と固定端ロール５の中間位置からずれて設置されていると、送りロール３と固定端ロール５との間でサポートロール１５によって二分されているワークＷのうち、送りロール３とサポートロール１５の間に位置する長さの長いワークＷａは重量が大きいため下に凸にたわみ、固定端ロール５とサポートロール１５の間に位置する長さの短いワークＷｂは重量が軽く、ワークＷａのたわみの寄与とワークＷの剛性により、上に凸の形状になる。

即ち、ワークＷのたわみの形状は図２に示すようなＳ字型となり、ワークＷの一部が常にサポートロール１５に接触した状態となる。従って、ワークＷの拘束が解かれたわみの復元力によりワークＷがパスライン４上に戻る際であっても、たわみが生じているときからワークＷはサポートロール１５と接触しているために両者が激突することはなく、ワークＷが折損することはない。

また、本実施形態によれば、固定端ロール５とサポートロール１５との間の距離が送りロール３とサポートロール１５との間の距離よりも短くなるようサポートロール１５の位置が定められているため、ワークＷが拘束された際のたわみによるＳ字形状は、切断機本体２に近い固定端ロール５とサポートロール１５との間のワークＷｂが上に凸になり、送りロール３とサポートロール１５との間のワークＷａが下に凸になる。これにより、固定端ロール５よりも下流に位置するワークＷｃは、切断が終了してシリンダ７とクランプ板９による拘束が解けた瞬間、パスライン４へと向かった下方への復元力と、固定端ロール５とサポートロール１５との間にあるワークＷｂの下方への復元力の寄与により、下方に向けて加速度が与えられ、その加速度によりワークＷｃが下方に向けて勢いをつけて変位する。

仮にサポートロール１５が送りロール３寄りの位置に設けられ、ワークＷｂの方がワークＷａよりも長いとしたら、切断機本体に近い固定端ロール５とサポートロール１５との間のワークＷｂが下に凸となる。このような場合、固定端ロール５より下流に位置するワークＷｃは、切断が終了して拘束が解けると、ワークＷｃ自体の下方への復元力よりもワークＷｂの上方への復元力からの寄与の方が大きいために、ワークＷｃは上方に向けて勢いをつけて変位し、最悪の場合にはワークＷが切断砥石１２へ衝突し該ワークＷが折損してしまう。一方、本実施形態では、切断が終了した際は、ワークＷｃは必ず下方に向かって変位するため、このようなことが起こらず、安全に切断を行うことができる。

以上から、本実施形態による水平連続鋳造用切断機１によれば、切断砥石１２でのワークＷの切断が可能となるため、切断長さを揃え、切断面を滑らかにすることができ、仕上げのための再切断をする必要がなくなり作業効率を上昇させることができる。また、ワークＷを切断する際のワークＷの拘束時間が極短時間で済むため、大きなたわみが生じることはなくなりワークＷの折損を防止することができ、安定した切断を行うことが可能となる。さらに、ワークＷの切断作業を自動的に行うことができるとともに、切断が終了した際にたわみの復元力によってのワークＷの折損を防ぐことができ、安定かつ安全な切断が可能となる。

以上、本発明の実施形態である水平連続鋳造用切断機１について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態ではクランプ板９に備えられた弾性体をバネ１０としたが、復元力をもった弾性体である限り、他の構成要素からなる弾性体であってもよい。

なお、切断砥石１２の切刃１３は使用し続けると磨耗により欠けていき、パスライン４との距離が変わってしまうため、切断条件が変動してしまい安定した切断が得られなくなる。従って、例えば切刃１３の最下端を光電センサ等で監視して、磨耗により欠けた場合は、切断砥石１２自体が下方に変位するように制御することによって、切刃１３とパスライン４との距離を常に一定に保つことができて安定したワークＷの切断を行うことができる。

本実施形態における水平連続鋳造用切断機の概略模式図である。 本実施形態における水平連続鋳造用切断機によるワークの切断時の概略模式図である。 サポートロールが固定端ロールと送りロールの中間位置にある場合に生じるワークの撓みの説明図である。

符号の説明

１ 水平連続鋳造用切断機
２ 切断機本体
３ 送りロール
４ パスライン
５ 固定端ロール
７ シリンダ
９ クランプ板
１０ バネ（弾性体）
１２ 切断砥石
１３ 切刃
１５ サポートロール
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワイヤー状のワークを連続鋳造しながら長さ方向に沿って水平方向に送るとともに、該ワークが通過するパスラインにおいて一定の長さに切断する水平連続鋳造用切断機において、
   前記パスラインを通過する前記ワークを上下から挟み込んで支持する固定端ロールと、
   前記パスラインの上方かつ前記固定端ロールの下流側に位置し、パスラインと平行な中心軸回りに回転自在な円盤であって外周に切刃が形成された切断砥石と、
   前記固定端ロールと前記切断砥石との間で、前記ワークを上方に向かって撓ませながら持ち上げ前記切断砥石に押圧するシリンダと、
   前記シリンダにより持ち上げられた前記ワークを上方から抑えるとともに、下方に向かって弾性復元力を生じる弾性体を備えたクランプ板とを、備えることを特徴とする水平連続鋳造用切断機。
2. 前記パスラインの前記固定端ロールよりも上流側に位置し、前記ワークを上下から挟み込んで支持する送りロールと、
   前記固定端ロールと前記送りロールの間に位置し、前記ワークを下方から支持するサポートロールとを備え、
   前記固定端ロールと前記サポートロールとの間の距離が、前記送りロールと前記サポートロールとの間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の水平連続鋳造用切断機。

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