JP2016047553A

JP2016047553A - Ｈ形鋼の反転装置

Info

Publication number: JP2016047553A
Application number: JP2015132618A
Authority: JP
Inventors: 隼人前野; Hayato Maeno; 健太郎平山; Kentaro Hirayama; 直登丸門; Naoto Marukado
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: JP6094633B2

Abstract

【課題】プレス矯正機内のＨ形鋼を１８０?転回させて反転することが可能で、かつ転回に伴う疵付きを有効に軽減し得る、Ｈ形鋼の反転装置を提供する。【解決手段】プレス矯正機内のＨ形鋼１００をＨ姿勢から反転したＨ姿勢へ、又はＩ姿勢から反転したＩ姿勢へ転回させる、Ｈ形鋼の反転装置であって、Ｈ形鋼の長手方向の一部の半周分をＬ形枠体２のＬ形隅部で囲い、Ｌ形枠体をＨ形鋼搬送方向との直交面内で回転させ、かつＨ形鋼搬送幅方向に移動させる構成としたターナーと、Ｉ姿勢からＨ姿勢へ転回途上のＨ形鋼を補助アーム１１で支えて転回させる反転補助バッファとを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、プレス矯正機で矯正途中のＨ形鋼を１８０°転回させて反転するための、Ｈ形鋼の反転装置に関する。

図６に示すように、Ｈ形鋼１００は、ウェブ１０１と、ウェブ高さ方向両端に夫々フランジ１０２を有している。Ｈ形鋼の姿勢に関し、図６のようにウェブ１０１が水平（フランジ１０２が垂直）である姿勢をＨ姿勢と云い、一方、Ｈ姿勢から９０°回転してウェブ１０１が垂直（フランジ１０２が水平）になった姿勢をＩ姿勢と云う。Ｈ形鋼は通常、ユニバーサル圧延機によって製造されている。ユニバーサル圧延機は上下一対の水平ロールと、左右一対の垂直ロールとを備え、これらのロールにて熱間で被圧延材のウェブ相当部及びフランジ相当部を圧下し、Ｈ形鋼の製品形状としていく。圧延製造されたままのＨ形鋼には、図７に示すように、ウェブ１０１の厚み方向に垂直な平面図形が直線状から円弧状に変形してなる曲がりや、図８に示すように、フランジ１０２の厚み方向に垂直な側面図形が直線状から円弧状に変形してなる反りが、全体的或いは局部的に生じることがある。

このような曲がりや反りの発生には、ユニバーサル圧延での圧下のアンバランスや被圧延材の初期形状不良など上下左右での非対称圧延となる種々の要因が影響しており、圧延条件の調整だけでこれら要因の影響を無くするのは極めて困難である。

そこで、圧延条件の調整を行っても曲がりや反りが発生したＨ形鋼に対し、形状を直線状に矯正するために冷間矯正を行っている。

前記冷間矯正に関し、従来、反りに対してはローラ矯正機によってオンラインで矯正を行っている（例えば特許文献１参照）が、曲がりに対しては、反りと比べて矯正荷重が大となることから、オフラインでプレス矯正を行っている（例えば特許文献２参照）。

プレス矯正は、図９に示すようなプレス矯正機２０を用いて行っている。プレス矯正機２０は通常、内曲がり側（曲率半径の小さい側）のフランジ外面の長手方向２箇所の個々を２つの支持金型２１の個々で支持し、両支持金型２１、２１間の外曲がり側（曲率半径の大きい側）のフランジ外面を１つの押し金型２２で押圧方向２４に押圧する構成となっている。プレス矯正機２０内のＨ形鋼１００は搬送ローラ３０で支持し、搬送方向３１に搬送される。尚、搬送方向３１は必要に応じて逆向きに切り替えられる場合もある。この搬送の途中で幾度か一時停止をし、この停止中に両支持金型２１、２１間の被矯正部を押し金型２２で押圧方向２４に押圧することでプレス矯正を行う。

尚、押し金型２２での押圧箇所を、外曲がり側のフランジ外面に代えて、内曲がり側のフランジ内面としたプレス矯正機もある（特許文献２参照）。

プレス矯正に供されるＨ形鋼では、長手方向における或る箇所と他の箇所で、曲がりの曲率中心位置が、ウェブ高さ中心線に対して互いに逆となっている場合がある。この場合、プレス矯正機の押し金型と支持金型とは固定されていてこれら金型の配置を入れ替えるのは無理であるから、プレス矯正機内のＨ形鋼を断面内で１８０°転回させて反転する必要がある。又、この反転の際、Ｈ形鋼が疵付くことが多くては、後工程での疵除去のための手入れ負荷が大きくなる。

Ｈ形鋼の反転装置として、例えば特許文献３には、起伏回動可能な３つのレバーを組み合わせることで、Ｉ姿勢のＨ形鋼を１８０°反転させる反転装置が記載されている。また、特許文献４には、転回機の側面に昇降可能な傾斜スキッド及び昇降可能なガイドアームを設置して、転回される形鋼をゆるやかに着地させることを可能とした転回装置が記載されている。さらに、特許文献５には、長尺形鋼材を鉛直姿勢から水平姿勢に９０°回転する第１の回転装置と、第１の回転装置と所定の間隔をおいて対向配置されて水平姿勢の長尺形鋼材を９０°回転して鉛直姿勢とする第２の回転装置とを設けることで長尺形鋼材を１８０°転回可能とした転回装置が記載されている。

特開平０８−１７４０６９号公報特開２００８−０３００９０号公報特公昭６３−００２８４６号公報実開昭６２−０１７６２２号公報特開平０９−１５６７６２号公報

ところで、特許文献３〜５に記載の転回装置は、形鋼を載置したレバーあるいはスキッド等の回動動作により形鋼を転回させるものであるが、形鋼の長さ方向と直交する水平方向に形鋼を１８０°転回する際には、形鋼の長さ方向と直交する水平方向に形鋼が大きく移動することとなる。特許文献３〜５に示される転回装置は、いずれも、形鋼をその長手方向と直交する水平方向に移送途中で、形鋼の転回を行おうとするものであるため、転回中に形鋼が水平方向に大きく移動するものであっても、この移動のための空間の確保は容易である。

しかしながら、図９に示したようなプレス矯正機では、Ｈ形鋼の長さ方向と直交する水平方向に対向して押し金型２２と支持金型２１とが配置されており、Ｈ形鋼の転回は押し金型２２と支持金型２１との対向する間隔の範囲内で行われる必要がある。転回中にＨ形鋼が水平方向に大きく移動すると、これら金型に転回中のＨ形鋼が干渉してしまう。水平方向に対向する押し金型と支持金型との間隔を大きくとればこの干渉は回避できるが、金型の移動ストロークを押圧に必要な長さ以上にしなければならなくなり、さらに、搬送ローラ３０の胴長も長くする必要がある。また、プレス矯正を行う際にはＨ形鋼の位置をプレス矯正機の所定位置に合わせる所謂センタリングが必要であるが、転回に伴いＨ形鋼が水平方向に大きく移動してしまうと、転回させる度に大きな移動を伴うセンタリングが必要となる。これはセンタリング装置の大型化に繋がる。つまり、特許文献３〜５に記載の転回装置を、プレス矯正機内のＨ形鋼を転回させる装置として用いるには設備制約上の問題点が多い。

また、特許文献３〜５に記載のものにおいて、形鋼を転回させる理由は、複数の形鋼の積重ねや結束を行い易くするためであり、転回させる角度は９０°あるいは１８０°である。プレス矯正機においては図７に示した曲がりや図８に示した反りのいずれをも矯正することが可能であり、図９に示すプレス矯正機で、曲がりと反りの両方を矯正する場合、曲がりを矯正する際にはＨ形鋼をＨ姿勢とし、反りを矯正する場合にはＨ形鋼をＩ姿勢とすることとなる。この場合、Ｈ姿勢を１８０°転回しＨ姿勢として曲がりを矯正し、その後さらに９０°転回（初期状態からは270°転回）させてＩ姿勢で反りを矯正するという作業もあり得る。しかし、特許文献３〜５に記載された転回装置では、一度１８０°転回させた形鋼を、さらに同方向に回転可能な構成とはなっていない。

したがって、特許文献３〜５に記載された転回装置をプレス矯正機内に配置するための転回装置として適用することは困難であった。

そこで、本発明は、プレス矯正機内のＨ形鋼を１８０°転回させて反転することが可能であり、さらに反転する際の疵付きを有効に軽減し得る、Ｈ形鋼の反転装置を提供することを課題とした。

前記課題を解決するために成された本発明は、以下のとおりである。
（１）プレス矯正機内のＨ形鋼をＨ姿勢から反転したＨ姿勢へ、又はＩ姿勢から反転したＩ姿勢へ転回させる、Ｈ形鋼の反転装置であって、前記Ｈ形鋼の長手方向の一部の半周分をＬ形枠体のＬ形隅部で囲い、前記Ｌ形枠体をＨ形鋼搬送方向との直交面内で回転させかつＨ形鋼搬送幅方向に移動させる構成としたターナーと、前記Ｉ姿勢からＨ姿勢へ転回途上のＨ形鋼を補助アームで支えて転回させる反転補助バッファとを有することを特徴とするＨ形鋼の反転装置。

ここで、「Ｈ姿勢」とは、前述のとおり、図６のようにウェブ１０１が水平（フランジ１０２が垂直）である姿勢のことであり、また、「Ｉ姿勢」とは、ウェブ１０１が垂直（フランジ１０２が水平）である姿勢のことである。また、「反転」とは、１８０°転回することを意味する。また、「転回」とは、長尺材例えばＨ形鋼の長軸直交断面が、該長尺材の長軸直交平面内で回転することを意味する。

本発明によれば、プレス矯正機内のＨ姿勢のＨ形鋼を反転させることができ、その上、Ｈ形鋼を反転させる際にＨ形鋼の疵付きを軽減し、後工程の疵除去の手入れ負荷を軽減させると云う優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の反転装置の平面図である。図１中のターナーの機構を示す装置の正面図である。図１中の反転補助バッファの機構を示す装置の正面図である。本発明に係る反転装置を用いたＨ形鋼のＩ姿勢からＨ姿勢への転回工程を示す反転装置の正面図である。ターナーのみを用いたＨ形鋼の反転装置の諸部分が互いに関連して動く仕組(機構)を示す反転装置の正面図である。Ｈ形鋼のウェブとフランジの概要を示す正面図である。Ｈ形鋼の曲がりの概要を示す平面図である。Ｈ形鋼の反りの概要を示す側面図である。プレス矯正機の概要を示す平面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るＨ形鋼の反転装置の平面図である。図１において、１はターナー、１０は反転補助バッファであり、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、ターナー１はプレス矯正機２０の入側域（入口から上流側に３ｍ程度離れた位置までの範囲）内に１つ設置してあり、反転補助バッファ１０はターナー１に隣接して１つ、及び、プレス矯正機２０の出側域（出口から下流側に３ｍ程度離れた位置までの範囲）内に１つ設置してある。但し、ターナー１及び反転補助バッファ１０の設置箇所は、図１に示した箇所に限定されず、適宜他の箇所を選定しても構わない。尚、プレス矯正機２０には、搬送路幅方向に設定した幅合わせ位置（センタリング位置ＣＬと云う）へＨ形鋼１００を横移動させるセンタリング手段（図示しない）が付帯している。

図２は、図１中のターナー１の機構を示す装置の正面図である。図２に示すように、ターナー１は、Ｈ形鋼１００の長手方向の一部の半周分をＬ形枠体２のＬ形隅部３で囲い、Ｌ形枠体２をＨ形鋼搬送方向との直交面内（即ち図２の紙面内）で回転中心２Ｃの周りに回転させかつＨ形鋼搬送幅方向（即ち図２中の搬送ローラ３０の胴長方向）に移動させる構成とした。Ｌ形隅部３は相直交する主腕部３Ａと副腕部３Ｂからなり、ターナー１の待機状態では主腕部３Ａを水平位としてある。

Ｌ形枠体２を回転させる構成について説明する。図２の構成では、Ｌ形枠体２のＬ形角部を円弧形とし、該円弧形は台車４で転動可能に支持してある。台車４にはエアシリンダ５を回動自在に装着し、エアシリンダ５の進退ロッド先端部を前記円弧形の１箇所に回動自在に装着してある。これにより、エアシリンダ５のエア圧力を動力としてＬ形枠体２は回転する。

Ｌ形枠体２を移動させる構成について説明する。図２の構成では、基盤に固定したエアシリンダ６の進退ロッドで台車４を進退させるようにしてある。これにより、エアシリンダ６のエア圧力を動力としてＬ形枠体２は移動する。

ターナー１の運転に関しては、プレス矯正機の運転者が、プレス矯正機の操作盤に付属したターナー操作盤を操作して、エアシリンダ５、６のエア圧力を加減することで、Ｌ形枠体２を回転させかつ移動させる。

図５は、ターナーのみを用いたＨ形鋼の反転装置の諸部分が互いに関連して動く仕組(機構)を示す反転装置の正面図である。図５において、（ａ）〜（ｄ）はＨ姿勢からＩ姿勢への転回工程、（ｅ）〜（ｈ）はＩ姿勢からＨ姿勢への転回工程であり、前掲図と同一又は相当部材は同じ符号を付し説明を省略する。

Ｈ姿勢からＩ姿勢への転回工程では、図５(ａ)のような待機状態からＬ形枠体２を、左方への移動を交えつつ時計回りに回転させていくと、図５（ｂ）のようにＨ形鋼１００の左フランジ下端が主腕部３Ａで持ち上げられる。右フランジ下端は搬送ローラ３０で支えられている。更に回転と移動を進めていくと、図５（ｃ）のようにＨ形鋼１００は主腕部３Ａで押されて時計回りに徐々に転回し、Ｉ姿勢となる。ここで、Ｌ型枠体２が回転とともに図中の右方向へ移動しているので、Ｈ形鋼の転回に伴いＨ形鋼が図中の左方向へ大きく移動することを防止できる。その後、Ｌ形枠体２を右方に移動させて図５（ｄ）のように待機状態に戻すが、この移動の間は、回転フリーとしておく。即ち、エアシリンダ５（図２参照）を一時的に無力な状態とし、移動間のＬ形枠体２がＨ形鋼１００と干渉しても抵抗なく回転する（従ってＨ形鋼１００は動かない）ようにしておく。Ｌ形枠体２を待機状態に戻した後、Ｈ形鋼１００を前記センタリング手段（図示省略）にてセンタリング位置ＣＬへ横移動させる。

尚、台車４は、例えば車体昇降用アクチュエータにて車高を変更できる構成としておくと、待機状態へ復帰時に台車４の車高を低くしてＬ形枠体２をより低位として、Ｌ形枠体２とＨ形鋼１００との干渉をより容易に回避できて好ましい。

Ｉ姿勢からＨ姿勢への転回工程では、図５(ｅ)のような待機状態からＬ形枠体２を、左方への移動を交えつつ時計回りに回転させていくと、図５（ｆ）のようにＩ姿勢のＨ形鋼１００は、底が主腕部３Ａで徐々に持ち上げられるに従い、時計回りに転回し、その途上でＨ形鋼１００の重心が底の鉛直上空から外れると、自重で転回し副腕部３Ｂへ倒れ込む。続いて、図５（ｇ）のように、Ｈ形鋼１００は副腕部３Ｂと接触したフランジが下方に摺動して搬送ローラ３０に当接し、これに伴い反対側のフランジが主腕部３Ａ上で摺動し変位する。その後、Ｌ形枠体２を右方へ移動させて待機状態に戻す。この移動の間は前述と同様回転フリーとする。これにより、図５（ｈ）のように、Ｈ形鋼１００は図５(ａ)とは左右が反転したＨ姿勢に移行し、搬送ローラ３０で支持された状態となる。尚、その後は前述と同様Ｈ形鋼１００を前記センタリング手段（図示省略）にてセンタリング位置ＣＬへ横移動させる。

上述した、ターナー１による反転工程では、Ｈ形鋼の転回中に、Ｈ形鋼を支持するＬ型枠体２をＨ形鋼の長手方向と直交する水平方向に移動させることができる構成となっているため、転回に伴いＨ形鋼が水平方向に大きく移動することはなく、プレス矯正機２０内でＨ形鋼を反転、すなわち１８０°の転回をさせることが可能となる。また、反転させた後のＨ形鋼の水平方向位置は、反転前と同位置とできるため、Ｈ形鋼をさらに転回させることも可能である。

しかし、ターナー１のみによる反転工程では、図５（ｆ）の段階で、Ｈ形鋼１００が自重で転回し、副腕部３Ｂへ倒れ込んだときに、Ｈ形鋼１００と副腕部３Ｂとの衝突や、Ｈ形鋼１００のターナー１との係合箇所以外の長手方向箇所とプレス矯正機２０の部材等との衝突が生じ、この衝突の衝撃でＨ形鋼１００の疵付きが生じることが少なからずある。又、ターナー運転者の熟練度が低いと前記倒れ込みの発生頻度は高くなる。この反転の際、Ｈ形鋼が疵付くことが多くては、後工程での疵除去のための手入れ負荷が大きくなる。

そこで、本発明では、ターナー運転者の熟練度に頼らずに、反転途上のＨ形鋼の倒れ込みを回避する手段として、前記Ｉ姿勢からＨ姿勢へ転回途上のＨ形鋼を補助アームで支えて転回させる反転補助バッファ１０（図１参照）を設けた。

図３は、図１中の反転補助バッファ１０の機構を示す装置の正面図である。また、図４は反転補助バッファ１０を有する反転装置の諸部分が互いに関連して動く仕組（機構）を示す反転装置の正面図である。図４において、(ａ)は待機状態、（ｂ）は作業状態である。図３に示すとおり、反転補助バッファ１０は、基盤台１３に固設した旋回軸１２で補助アーム１１を旋回可能に支持し、補助アーム１１の長さ方向の１箇所にリンク機構１５の一端を連結し、リンク機構１５の他端をエアシリンダ１４の進退ロッドと連結してなる。これにより、エアシリンダ１４の進退ロッドの進退運動がリンク機構１５を介して補助アーム１１の旋回運動に変換される。旋回軸１２の位置は、センタリング位置ＣＬとし且つ搬送ローラ３０の上端よりも低位置とした。待機状態では補助アーム１１は水平位である。

反転補助バッファ１０の運転に関しては、プレス矯正機の運転者が、前記ターナー操作盤に付属した反転補助バッファ操作盤を操作して、エアシリンダ１４のエア圧力を加減することで、補助アーム１１を旋回させる。

図４は、本発明に係る反転装置を用いたＨ形鋼のＩ姿勢からＨ姿勢への転回工程を示す反転装置の正面図である。尚、Ｈ姿勢からＩ姿勢への転回工程の方は、図５の（ａ）〜（ｄ）と同様であり、自重による倒れ込みは生じないから、反転補助バッファ１０は待機状態のままでよい。

Ｉ姿勢からＨ姿勢への転回工程では、図４(ａ)のような待機状態からＬ形枠体２を左方への移動を交えつつ時計回りに回転させていくと、図４（ｂ）のようにＩ姿勢のＨ形鋼１００は、底が主腕部３Ａで徐々に持ち上げられるに従い、時計回りに転回する。この転回から倒れ込みへ移行する前に（Ｈ形鋼１００の底全面が主腕部３Ａで支えられているうち）に、補助アーム１１を反時計回りに旋回させて、図４（ｂ）のように補助アーム１１でＨ形鋼１００を右方から支える。この状態からＬ形枠体２を時計回りに回転させると共に補助アーム１１を時計回りに旋回させると、Ｈ形鋼１００は両フランジの一方を主腕部３Ａで、他方を補助アーム１１で支えられたまま時計回りに転回し、やがて図４（ｃ）のように補助アーム１１で支えていた箇所が搬送ローラ３０で支えられる。即ち、図５（ｆ）のようなＨ形鋼１００の倒れ込みは回避できる。補助アーム１１を旋回させる操作はさほど熟練を要さないから、本発明によれば、ターナー運転者の熟練度に頼らずに倒れ込みを回避できる。

その後、補助アーム１１は時計回り旋回を進めて待機状態に戻す。これ以降の工程は図５の（ｇ）から（ｈ）への工程と同じであり、最終的には図５（ｈ）と同様、図４（ｄ）のように、Ｈ形鋼１００は図５(ａ)とは左右が反転したＨ姿勢に移行し、搬送ローラ３０で支持された状態となる。

このように、本発明に係る反転装置を用いることで、ターナー運転者の熟練度に頼らずに、反転中のＨ形鋼が自重で倒れ込むのを回避することができて、反転作業時のＨ形鋼の周辺部材との衝突衝撃を大幅に緩和でき、それによる疵付き（転倒疵と云う）の発生を軽減することが可能である。

尚、プレス矯正機は曲がりだけでなく反りの矯正にも使用される。反りの矯正時のＨ形鋼はＩ姿勢とされるが、そこでも反りの外反り側（曲率半径の大きい側）と内反り側（曲率半径の小さい側）が長手方向位置により入れ替っている場合があり、斯かる場合はＩ姿勢からＨ姿勢を経て左右反転したＩ姿勢へ移行させる必要がある。このときもＩ姿勢からＨ姿勢への転回時には本発明に係る反転装置を用いて図４に示したのと同様な転回工程を実施し、倒れ込みを回避することができる。

Ｈ形鋼の冷間プレス矯正工程に本発明を適用し、実施例とした。実施例の実施形態は、前述のとおりとした。矯正対象材とされるＨ形鋼のサイズは断面がＨ(ウェブ高さ)×Ｂ（フランジ幅）＝２５０ｍｍ×２５０ｍｍ〜１０００ｍｍ×４００ｍｍであり、長さ＝６．０〜３０．０ｍである。本発明の適用前はターナーのみからなる反転装置を用いており、これを比較例とした。

比較例では、Ｈが８００ｍｍ以上（Ｉ姿勢での重心位置が比較的高くて倒れ込みが起り易い）の矯正対象材について、矯正後に疵手入れ工程の仕掛かり品となる本数率（転倒疵発生率と云う）が３６％であった。

これに対し、実施例では、前記転倒疵発生率が１２％と、比較例に比べ２４ポイント低減し、本発明の効果が顕現した。

１ターナー
２Ｌ形枠体
３Ｌ形隅部
３Ａ主腕部（Ｌ形隅部の主腕部）
３Ｂ副腕部（Ｌ形隅部の副腕部）
４台車
５エアシリンダ
６エアシリンダ
１０反転補助バッファ
１１補助アーム
１２旋回軸
１３基盤台
１４エアシリンダ
１５リンク機構
２０プレス矯正機
２１支持金型
２２押し金型
２４押圧方向
３０搬送ローラ
３１搬送方向
１００Ｈ形鋼
１０１ウェブ
１０２フランジ

Claims

プレス矯正機内のＨ形鋼をＨ姿勢から反転したＨ姿勢へ、又はＩ姿勢から反転したＩ姿勢へ転回させる、Ｈ形鋼の反転装置であって、前記Ｈ形鋼の長手方向の一部の半周分をＬ形枠体のＬ形隅部で囲い、前記Ｌ形枠体をＨ形鋼搬送方向との直交面内で回転させかつＨ形鋼搬送幅方向に移動させる構成としたターナーと、前記Ｉ姿勢からＨ姿勢へ転回途上のＨ形鋼を補助アームで支えて転回させる反転補助バッファとを有することを特徴とするＨ形鋼の反転装置。