JP2011098376A - サイジングプレス機における幅アジャスト方法及びサイジングプレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】幅アジャスト装置をメカニカルなインターロックにより確実に保護するとともに、停止予成形を行う場合のような低速運転時における幅アジャスト量を最大限に確保し、生産性の向上に寄与する技術を提供す。
【解決手段】スラブ通路１を挟んで対向配置した金型２をクランク軸３により移動させながらスラブの幅圧下を行うフライング式のサイジングプレス機において、クランク軸３の回転速度を検出し、回転速度の上昇に応じて幅アジャスト装置６の最大速度を低下させるインターロック機構を組み込んだ。クランク軸３の回転速度が高速の場合の制動時間を短縮し、また低速の場合の幅アジャスト量を増加させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、スラブの幅圧下を行うフライング式のサイジングプレス機における幅アジャスト方法及びサイジングプレス機に関するものである。

サイジングプレス機はスラブを所定幅になるよう幅圧下するための装置であり、図１に示すように、スラブ通路１を挟んで対向配置した金型２をクランク軸３によりほぼ楕円軌道上を移動させながらスラブの幅圧下を行うフライング式と呼ばれるサイジングプレス機が広く使用されている。その金型２はスラブの入側部分４が外側に向かって拡がっており、スラブはこの入側部分４でガイドされながら幅圧下され、これに続く金型の平行幅部分５で所定幅にプレスされる。

通常プレス時には金型２は一定幅に固定され、クランク軸３の回転速度も一定に保って連続的な運転が行われている。しかしスラブの先端部分に対しても通常プレスを行うと、メタルフローの方向がスラブの長手方向に対して傾斜し、先端部分の品質が低下するおそれがある。そこで高級鋼材に対しては、スラブの先端部分に対して停止予成形と呼ばれる幅圧下を行っている。これは図１に示すようにスラブの先端を金型２の平行幅部分５まで進行させて停止させ、その位置で低速度で複数回のプレスを行ったうえでクランク軸３の回転速度を上昇させ、通常プレスに移行する方法である。この停止予成形を行えば、メタルフローの方向がスラブの長手方向に対して垂直方向、すなわちスラブの幅方向となり、先端部分の品質低下を回避することができる。

この停止予成形を行うためには、複数回の幅圧下を行う工程中に左右の金型２、２間の幅を徐々に狭くして行く必要がある。サイジングプレス機には図２に示すように金型２の幅を変更するための幅アジャスト装置６が組み込まれている。この幅アジャスト装置６は、モータ７によって送りネジ８を回転させ、金型２をスラブの幅方向に進退動させる装置である。

しかし金型２がスラブと接触している間に幅アジャスト装置６を駆動すると、送りネジ８に無理な荷重が作用して幅アジャスト装置６が故障するおそれがある。そこで従来から、金型２がスラブから離れている間にのみ幅アジャスト装置６を駆動可能とし、金型２がスラブと接触している間には幅アジャスト装置６をロックするインターロック機構が組み込まれている。

このインターロック機構はクランク軸３の回転角度検出器と連動させたメカニカルなインターロック機構である。その具体的な内容を図１に基づいて説明すると、次の通りである。すなわち、図１のように反時計回りのクランク軸３においては、クランク軸３がハッチング部分（３１５度から下死点を過ぎた７０度）にある間に幅圧下が行われるので、幅アジャスト装置６はハッチング部分においてはインターロックしておくべきことはいうまでもない。しかし幅アジャスト装置６のモータ７や送りネジ８は慣性を持つため、３１５度の直前まで幅アジャスト装置６を駆動すると、その後に制動を掛けても瞬時には回転が停止せず、完全に停止したときにはハッチング部分に入り幅アジャスト装置６が損傷されることがある。

従って、幅アジャスト装置６の制動を開始してから完全停止までの制動余裕時間を確保しておく必要があり、図１ではクランク軸３の回転角度で１００度分を制動余裕範囲とし、３１５度から１００度を減じた２１５度を幅アジャスト装置６の駆動可能範囲としている。この結果、クランク軸３の回転角度で７０度から２１５度までの範囲が幅アジャスト装置６の駆動可能範囲であり、インターロック機構はクランク軸３の回転角度が２１５度から７０度までの間は幅アジャスト装置６をインターロックしている。

このようなインターロック機構は当然ながら安全側に設計されており、幅アジャスト装置６の動作速度が最大速度である状態から制動を開始した場合にも、支障のないように設計されている。具体的には、クランク軸３の回転速度の最大速度が毎分５０回転であれば、その速度で運転されている状態において最大速度で幅アジャストを行っても、幅アジャスト装置６が損傷されることのないように、制動余裕時間を持たせてある。しかし、前記した停止予成形を行う場合にはクランク軸３の回転速度は例えば毎分３０回転程度であるから、１回転に５/３倍の時間を要することとなるが、幅アジャスト装置６の制動に必要な時間はクランク軸３の回転速度に関係なく一定である。従って従来のインターロック機構は、低速運転時には過剰な制動余裕時間を与えていることとなる。

このことは、幅アジャスト装置６の駆動可能時間を必要以上に制限していることとなり、１回転当たりの幅アジャスト量（予成形量）を必要以上に制限していることとなる。このため、停止予成形におけるプレス回数が多くなり、その結果スラブの幅圧下に要する時間も長くなるから、生産性を制約していることとなる。

なお、上記した問題を解決するための提案が、特許文献１に記載されている。この特許文献１の発明では、幅アジャスト装置に制動をかけるタイミング（クランクの回転角度）を、スラブの幅圧下量に応じてソフト上で変更している。しかしこのようなソフト的なインターロックは、万一コンピュータが暴走したような場合には機能しなくなり、設備の破損につながるおそれがある。

特開平７−２２７６０１号公報

従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、幅アジャスト装置をメカニカルなインターロックにより確実に保護するとともに、停止予成形を行う場合のような低速運転時における幅アジャスト量を最大限に確保し、生産性の向上に寄与することができるサイジングプレス機における幅アジャスト方法及びサイジングプレス機を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、スラブ通路を挟んで対向配置した金型をクランク軸により移動させながらスラブの幅圧下を行うサイジングプレス機における幅アジャスト方法であって、クランク軸の回転速度に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を制限することを特徴とするものである。

なお請求項２のように、クランク軸の回転速度が上昇したときには金型の幅アジャスト装置の最大速度を低下させ、クランク軸の回転速度が下降したときには金型の幅アジャスト装置の最大速度を増加させることが好ましい。

また請求項３の発明は、スラブ通路を挟んで対向配置した金型をクランク軸により移動させながらスラブの幅圧下を行うサイジングプレス機において、クランク軸の回転速度の上昇に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を低下させるインターロック機構を組み込んだことを特徴とするものである。なおインターロック機構が、クランク軸の回転角度と連動するメカニカルインターロックであることが好ましい。

本発明は、クランク軸の回転速度に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を制限するものであり、インターロック機構によりクランク軸の回転速度の上昇に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を低下させる。このため、停止予成形を行う場合のようにクランク軸の回転速度が通常プレス時よりも低い場合には、幅アジャスト装置の最大速度を増加させてクランク軸の１回転当たりの幅アジャスト量を増加させることができる。またその後にクランク軸の回転速度を高めた場合には、幅アジャスト装置の最大速度を低下させることにより、短い制動時間内においても幅アジャスト装置を確実に停止させることができる。しかも本発明で用いるインターロックはソフト上でタイミング制御を行うものではなく、クランク軸の回転角度に基づくメカニカルインターロックであるから、万一コンピュータが暴走したような場合にも確実に機能させることができる。

一般的なフライング式のサイジングプレス機の説明図である。 幅アジャスト装置の斜視図である。 本発明の実施形態のサイジングプレス機を示す説明図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図３は本発明の実施形態を示すもので、従来と同様にスラブ通路１を挟んで対向配置した金型２を、クランク軸３によりほぼ楕円軌道を描いて移動させながら、スラブの幅圧下を行うフライング式のサイジングプレス機である。金型２の幅を変更するための幅アジャスト装置６は、モータ７によって送りネジ８を回転させ、金型２をスラブの幅方向に進退動させる装置である。クランク軸３がハッチング部分（３１５度から下死点を過ぎた７０度）にある間に金型２がスラブに接触して幅圧下が行われるので、幅アジャスト装置６はクランク軸３がその他の部分にある間に駆動する必要がある。またクランク軸３がハッチング部分に入るまでには完全に停止させておく必要があり、３１５度よりも手前側の部分に制動余裕範囲が形成されている。

前記したように、従来のサイジングプレス機においてはこの制動余裕範囲は、幅アジャスト装置６が最高速度である場合にも、幅アジャスト装置６を完全停止させることができる時間、例えば０.３２秒を確保できるように設定されていた。これに対して本発明では、クランク軸３の回転速度をモータ１０から検出し、インターロック機構を搭載した制御装置１１が幅アジャスト装置６の最大速度を制限する。すなわち、クランク軸３の回転速度が上昇したときには幅アジャスト装置６の最大速度を低下させ、クランク軸３の回転速度が下降したときには幅アジャスト装置６の最大速度を増加させる。幅アジャスト装置６の速度とは、この場合には幅アジャスト装置６のモータ７の回転速度である。

幅アジャスト装置６に対して制動を開始してから完全に停止するまでの時間は、幅アジャスト装置６のモータ７の回転速度が大きいと長くなり、回転速度が低いと短くなる。一方、制動余裕範囲の設定角度を一定としたとき、制動時間はクランク軸３の回転速度に反比例して変化する。従来はクランク軸３の回転速度がトップスピードであり、かつ幅アジャスト装置６のモータ７の回転速度もトップスピードであるという最悪の条件下でも、制動余裕範囲内において幅アジャスト装置６を完全停止できるように制動時間と制動余裕範囲が設定されていた。

これに対して本願発明では、クランク軸３の回転速度が上昇したときには幅アジャスト装置６の最大速度を低下させ、制動に必要な時間を短縮する。このため制動時間を例えば０.２８秒とし、制動余裕範囲を従来よりも狭く設定することが可能となる。また停止予成形を行う場合のようにクランク軸３の回転速度が低い場合には、幅アジャスト装置６の最大速度を増加させてクランク軸３が１回転する間の幅アジャスト量を増加させる。この場合には制動に必要な時間も長くなるが、制動余裕範囲の設定角度を一定としたままで制動時間が長くなるので、制動余裕範囲内において幅アジャスト装置６を完全停止させることが可能となる。

具体的な例を挙げれば、例えばクランク軸３の回転速度が毎分３０回転のときには幅アジャスト装置６の最大速度を７０ｍｍ/秒とし、クランク軸３の回転速度が毎分５０回転のときには幅アジャスト装置６の最大速度を３５ｍｍ/秒とする。これによって、クランク軸３の回転速度が毎分５０回転のときにも制動余裕範囲内で完全停止させることができ、またクランク軸３の回転速度が毎分３０回転のときにはクランク軸３が１回転する間の幅アジャスト量を従来の４４ｍｍから７０ｍｍにまで増加させることができる。

このため、例えば１００ｍｍの幅圧下が必要な場合、従来は３回のプレスが必要であったのに比べて、本発明によれば２回のプレスで済むこととなり、生産性を向上させることができる。またクランク軸３の回転速度が高速の場合の制動時間を短縮したために、制動開始のクランク軸の回転角度を従来の２１５度から２５０度にまで遅らせることができる。クランク軸３の回転速度が低速の場合にも制動開始のクランク軸の回転角度を２５０度としたままでもちろん問題はなく、クランク軸の回転角度を一定値としたメカニカルインターロックが可能となる。このメカニカルインターロックはクランク軸の回転角度を検出してインターロックを掛けるものであり、ソフト上のインターロックよりも高い信頼性を確保することができる。

出願人会社において本発明を実施したところ、スラブ先端形状を良好に保つことができるのでクロップ歩留まりが改善され、また生産性も大幅に向上させることができた。なお以上の説明は先端予成形を前提として行ったが、本発明はクランク軸３の回転速度を変更しながらサイジングプレスを行う場合に広く適用できることはいうまでもない。

１ スラブ通路
２ 金型
３ クランク軸
４ 金型の入側部分
５ 金型の平行幅部分
６ 幅アジャスト装置
７ モータ
８ 送りネジ
１０ モータ
１１ 制御装置

Claims (4)

1. スラブ通路を挟んで対向配置した金型をクランク軸により移動させながらスラブの幅圧下を行うサイジングプレス機における幅アジャスト方法であって、クランク軸の回転速度に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を制限することを特徴とするサイジングプレス機における幅アジャスト方法。
2. クランク軸の回転速度が上昇したときには金型の幅アジャスト装置の最大速度を低下させ、クランク軸の回転速度が下降したときには金型の幅アジャスト装置の最大速度を増加させることを特徴とする請求項１記載のサイジングプレス機における幅アジャスト方法。
3. スラブ通路を挟んで対向配置した金型をクランク軸により移動させながらスラブの幅圧下を行うサイジングプレス機において、クランク軸の回転速度の上昇に応じて金型の幅アジャスト装置の最大速度を低下させるインターロック機構を組み込んだことを特徴とするサイジングプレス機。
4. インターロック機構が、クランク軸の回転角度と連動するメカニカルインターロックであることを特徴とする請求項３記載のサイジングプレス機。

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