JP2019002037A - ウォーキングビーム搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ビームの下降による重力エネルギーを有効活用できるウォーキングビーム搬送装置を提供する。【解決手段】ワークＷを載置可能であり、ワークＷの搬送方向に延伸するように固定された固定ビーム１と、固定ビーム１と平行して延伸し、ワークＷを所定数だけ支持可能な長さを有し、上昇することによって固定ビーム１上に載置されたワークＷを取り上げ、下降することによって支持しているワークＷを固定ビーム１に載置可能な駆動ビーム２と、駆動ビーム２を昇降させる昇降装置３と、圧縮空気製造装置４と、を備えており、圧縮空気製造装置４は、駆動ビーム２を支持する支持部４１と、支持部４１の下方に位置し、上下方向に延びるシリンダ４２と、支持部４１に接触可能であり、シリンダ４２内を上下に移動するピストン４３と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ウォーキングビーム搬送装置に関するものである。

従来、鋼片等のワークを加熱する加熱炉等の搬送装置には、前後上下に矩形運動を行うウォーキングビーム搬送装置が用いられている。その矩形運動の前後動は、油圧シリンダ又は電動シリンダの伸縮動作を利用しており、上下動は、特許文献１に示されるように、傾斜レールを利用して油圧シリンダでワークを持ち上げるものや、特許文献２に示されるように、偏心輪をモータで回転運動させてワークを持ち上げるものがある。

加熱炉等のウォーキングビーム搬送装置の駆動ビームは、積載したワークや床下の駆動フレームを含めると重量が十数トンにもなるので、駆動ビームが下降する際には、その支持部で大きな荷重が加わり、シリンダのロッドやモータの回転軸にも負荷や衝撃がかかるので、当該部品を大型化したり、駆動ビームの減速装置や緩衝装置を導入する必要があった。

特開昭５６−７４５８７号公報 特開２０１２−２１９３２４号公報

そして、従来、このような駆動ビームが下降するときの重力エネルギーを有効活用することついては、特に検討されてこなかった。

そこで、本発明では、駆動ビームの下降による重力エネルギーを有効活用できるウォーキングビーム搬送装置を提供することを目的とする。

本発明は、
ワークを載置可能であり、前記ワークの搬送方向に延伸するように固定された固定ビームと、
前記固定ビームと平行して延伸し、前記ワークを所定数だけ支持可能な長さを有し、上昇することによって前記固定ビーム上に載置された前記ワークを取り上げ、下降することによって支持している前記ワークを前記固定ビームに載置可能な駆動ビームと、
前記駆動ビームを昇降させる昇降装置と、
圧縮空気製造装置と、
を備えており、
前記圧縮空気製造装置は、前記駆動ビームを支持する支持部と、
前記支持部の下方に位置し、上下方向に延びるシリンダと、
前記支持部に接触可能であり、前記シリンダ内を上下に移動するピストンと、を備えていることを特徴とする。

前記構成によれば、圧縮空気製造装置が、駆動ビームを支持する支持部と、シリンダと、支持部に接触可能であり、シリンダ内を移動するピストンと、を備えているので、駆動ビームの下降によって、シリンダ内の空気を圧縮することができ、駆動ビームの下降によって圧縮空気を得ることができる。また、駆動ビームの下降が、シリンダ内の空気を圧縮しながら行われるので、駆動ビームの下降による衝撃を緩和することができる。

本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記圧縮空気製造装置は、圧縮空気を貯蔵する圧力タンクを備えており、
前記圧力タンクは、前記シリンダのヘッド側空間に設けられたタンク側ポートと接続されている。
（２）前記構成（１）において、前記圧力タンクは吐出弁を備えており、
前記吐出弁を開放することによって、前記圧力タンクに貯蔵された圧縮空気を利用するようになっている。
（３）前記支持部と前記駆動ビームとは連結構造となっている。
（４）前記構成（１）又は（２）において、前記シリンダのヘッド側空間には、大気開放された大気側ポートが設けられ、
前記ピストンが上昇するときには、前記タンク側ポートが閉止され、前記大気側ポートが開放され、
前記ピストンが下降するときには、前記タンク側ポートが開放され、前記大気側ポートが閉止される、開閉機構を有している。
（５）前記シリンダのロッド側空間には、大気開放された大気開放ポートが設けられている。

前記構成（１）によれば、圧力タンクは、シリンダのヘッド側空間に設けられたタンク側ポートと接続されているので、駆動ビームの上昇に圧力タンクに貯蔵された圧縮空気を利用することによって、ピストンを上昇位置に戻すことができ、駆動ビームの上昇に必要な力を補助することができる。

前記構成（２）によれば、圧縮空気が必要となれば圧力タンクから圧縮空気を供給することができる。

前記構成（３）によれば、支持部と駆動ビームとは連結構造となっているので、駆動ビームの上昇に合わせてピストンを上昇させることができ、駆動ビームの昇降に合わせたピストンの昇降を容易に行うことができる。

前記構成（４）によれば、タンク側ポート及び大気側ポートの開閉によって、圧縮空気製造装置と圧力タンクとの間に設けられる弁等を含む開閉機構を単純化することができる。

前記構成（５）によれば、シリンダのピストンの動作を円滑に行うことができる。

要するに、本発明によると、駆動ビームの下降によるエネルギーを有効活用できるウォーキングビーム搬送装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るウォーキングビーム搬送装置の概略構成図である。 ウォーキングビーム搬送装置の作動を示すウォーキングビーム搬送装置の概略構成図である。 ウォーキングビーム搬送装置の作動を示すウォーキングビーム搬送装置の概略構成図である。 ウォーキングビーム搬送装置の作動を示すウォーキングビーム搬送装置の概略構成図である。 駆動フレームと支持部との連結を示す概略図である。 駆動フレームと支持部との連結を示す概略図である。 圧縮空気製造装置と圧力タンクとの接続関係の変形例を示すウォーキングビーム搬送装置の概略構成図である。 駆動フレームと支持部との接続関係の変形例を示す概略図である。 駆動フレームと支持部との接続関係の変形例を示す概略図である。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るウォーキングビーム搬送装置１０の概略構成図である。図１に示されるように、ウォーキングビーム搬送装置１０は、ワークＷを載置可能であり、ワークＷの搬送方向に延伸するように、炉床１１から支柱（図示せず）によって支持された固定ビーム１と、固定ビーム１と平行して延伸し、ワークＷを所定数だけ支持可能な長さを有し、上昇することによって固定ビーム１上に載置されたワークＷを取り上げ、下降することによって支持しているワークＷを固定ビーム１に載置可能な駆動ビーム２と、駆動ビーム２を昇降させる昇降装置３と、圧縮空気製造装置４と、を備えている。

昇降装置３は、駆動ビーム２を支持する支柱３１と、支柱３１に連結される駆動フレーム３２と、駆動フレーム３２を支持する回転支持部材３３、３４と、回転支持部材３３、３４を支持する支持部材３５、３６と、を備えている。

回転支持部材３３、３４は、モータ（図示せず）によって回転する回転軸３３ａ、３４ａと、それらと接合して回転する内輪３３ｂ、３４ｂと、内輪３３ｂ、３４ｂの外周を囲み回動が可能な外輪３３ｃ、３４ｃと、を有している。また、駆動フレーム３２を搬送方向に前後（Ｘ方向）に移動させるための前後動用シリンダ３７が設けられている。前後動用シリンダ３７は、支持台３７ａ、回転軸３７ｂ、シリンダロッド３７ｃ及び回転軸３７ｄを有している。回転軸３７ｂは、固定された支持台３７ａに接続され、シリンダロッド３７ｃは、駆動フレーム３２の端部と回転軸３７ｄで接続されている。これにより、回転支持部材３３、３４の回転軸３３ａ、３４ａを回転させることによって、駆動フレーム３２が上下に昇降し、その結果、支柱３１を介して駆動フレーム３２と連結されている駆動ビーム２が上下に昇降する。また、駆動フレーム３２は、前後動用シリンダ３７によって、前後方向に移動可能となっている。炉床１１には、支柱３１を貫通し、支柱３１が前後方向に移動可能なように長孔１２が設けられている。

圧縮空気製造装置４は、支柱３１及び駆動フレーム３２を介して駆動ビーム２を支持する支持部４１と、支持部４１の下方に位置し、上下方向に延びるシリンダ４２と、支持部４１に連結され、シリンダ４２内を上下に移動するピストン４３と、を備えている。

支持部４１は、ピストン４３のロッド４３ｂの上端部に回転自在に支持されるローラ形状を有しており、駆動フレーム３２と接触している。

シリンダ４２内は、ピストン４３によって、ピストン４３のヘッド４３ａ側に位置するヘッド側空間４４と、ピストン４３のロッド４３ｂ側に位置するロッド側空間４５とに分割されている。シリンダ４２には、ヘッド側空間４４に連通する下部第１ポート４６、下部第２ポート４７と、ロッド側空間４５に連通する上部ポート４８とが設けられている。上部ポート４８は開放され、ロッド側空間４５への空気の出入りは自由となっている。

下部第１ポート４６は、開閉弁５０及び逆止弁５１を介して圧力タンク５に接続されている。開閉弁５０は、シリンダ４２で発生させた圧縮空気を圧力タンク５内へ供給する電磁弁となっている。逆止弁５１は、下部第１ポート４６から圧力タンク５への方向に空気が流れ、その逆方向には流れない構造となっている。

下部第２ポート４７は、逆止弁５２、減圧弁５５及び開閉弁５３を介して圧力タンク５に接続されている。逆止弁５２は、圧力タンク５から下部第２ポート４７への方向に圧縮空気が流れ、その逆方向には流れない構造となっている。減圧弁５５は、圧力タンク５内の圧縮空気の圧力を低下させて、下部第２ポート４７に供給する。圧力タンク５には、吐出弁５４及び減圧弁５６が設けられており、吐出弁５４を開放することによって、他の設備に圧力タンク５の圧縮空気を一定の圧力で供給するようになっている。開閉弁５０、５３及び吐出弁５４は電磁弁であり、電気信号で開閉される。

ウォーキングビーム搬送装置１０は、次のように作動するようになっている。

図１に示されるように、ワークＷが固定ビーム１上に載置され、駆動ビーム２は最下位置に位置する。

次に、図２に示されるように、モータによって回転支持部材３３、３４が回転すると、回転支持部材３３、３４は偏心輪となっているので、図２に示されるように、駆動フレーム３２を上昇させる。駆動フレーム３２が上昇すると、支柱３１を介して駆動フレーム３２と連結されている駆動ビーム２が上昇する。

駆動フレーム３２の上昇に合わせ、開閉弁５３が開放され（図では、開状態は白抜き、閉状態は黒塗りで示されている）圧力タンク５から逆止弁５２、減圧弁５５及び開閉弁５３を介して、下部第２ポート４７へ圧縮空気を供給することによって、圧縮空気がヘッド側空間４４に送られ、開放状態の上部ポート４８からロッド側空間４５の空気を排出しながら、ピストン４３を押し上げる。このとき、開閉弁５０は閉止され、吐出弁５４は必要に応じて開閉される（図では閉止されている）。

駆動フレーム３２と支持部４１とは接離可能となっており、支持部４１上に駆動フレーム３２が載置されているだけなので、駆動フレーム３２が上昇しても、駆動フレーム３２と接触しながら、ピストン４３が上昇する必要はない。つまり、駆動フレーム３２と回転支持部材３３、３４とは離れて、ピストン４３は独自に後から上昇してもよい。下部第２ポート４７の空気圧はピストン４３だけを持ち上げる力があればよいので、減圧弁５５によって圧力を低く設定しておけばよい。それにより、シリンダ４２内の空気の圧力の無駄を防止できる。また、減圧弁５５によって、下部第２ポート４７への空気圧を高く設定すれば、ピストン４３の上昇によって、支持部４１が駆動フレーム３２と接触しながら押し上げることとなり、回転支持部材３３、３４を回転させる力を補助することもできる。

駆動ビーム２が上昇し、固定ビーム１より高位置に位置するようになると、駆動ビーム２は、固定ビーム１上に載置されたワークＷを取り上げる。このとき、前後動用シリンダ３７は、回転軸３７ｂ、３７ｄにより、傾斜角度を変えながら、シリンダロッド３７ｃが駆動フレーム３２と接触された状態を保つ。

次に、図３に示されるように、駆動フレーム３２が、前後動用シリンダ３７によって、ワークＷの進行方向に移動し、駆動ビーム２上に載置されたワークＷも、駆動フレーム３２と同方向に移動する。このとき、開閉弁５３は閉止されている。

次に、図４に示されるように、モータによって回転支持部材３３、３４が回転すると、回転支持部材３３、３４は偏心輪となっているので、駆動フレーム３２を下降させる。駆動フレーム３２が下降すると、支柱３１を介して駆動フレーム３２と連結されている駆動ビーム２が下降する。駆動ビーム２の下降に合わせ、開閉弁５０を開放する。なお、逆止弁５１があれば、開閉弁５０は無くてもよい。

駆動フレーム３２の下降により、駆動フレーム３２と接触している支持部４１は、駆動フレーム３２及びワークＷの自重で下方に押され、その結果、支持部４１に連結されているピストン４３は、開放状態の上部ポート４８からロッド側空間４５へ空気を流入させながら、シリンダ４２内を下降し、ヘッド側空間４４内の空気を圧縮する。ピストン４３によって圧縮されたヘッド側空間４４内の圧縮空気は、下部第１ポート４６から開閉弁５０及び逆止弁５１を介して圧力タンク５に送られる。そして、圧力タンク５に圧縮空気が貯蔵される。このとき、開閉弁５３は閉止されている。

駆動ビーム２が下降し、固定ビーム１より低位置に位置するようになると、駆動ビーム２は、駆動ビーム２上に載置されたワークＷを固定ビーム１上に載置する。ここで、駆動フレーム３２は、シリンダによって前方向に移動しているので、ワークＷは、前方向に移動した位置で固定ビーム１上に載置される。その後、シリンダロッド３７ｃが縮み、駆動フレーム３２を後退させることにより、図１の状態に戻る。このような圧縮空気製造装置４と圧力タンク５との間に設けられる弁等を含む開閉機構を備えるウォーキングビーム搬送装置１０の動きによって、ワークＷを次々に前進させながら、圧縮空気を製造することができる。

他の設備で圧縮空気が必要となると、吐出弁５４を開放し、他の設備に圧力タンク５の圧縮空気を供給する。なお、圧力タンク５の圧縮空気は、圧縮空気として使用するだけでなく、容器に貯蔵された油を押し出すのに使用して、油圧に変換して使用することもでき、また、圧縮空気を噴射した圧力でタービンを回転させて電力を得ることもできる。また、圧力タンク５には、内部の圧力が過剰とならないよう、一定の圧力で開放できる安全弁５７が設けられる。安全弁５７は、バネ式のものでも、電磁弁でもよい。

また、駆動ビーム２を上昇させた際に、後方に動かすようにすれば、ワークＷを反対方向に搬送させることも可能であり、その場合も圧縮空気を製造することができる。

前記構成のウォーキングビーム搬送装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）圧縮空気製造装置４が、駆動ビーム２を支持する支持部４１と、シリンダ４２と、支持部４１に接触可能であり、シリンダ４２内を移動するピストン４３と、を備えているので、駆動ビーム２の下降によって、シリンダ４２内の空気を圧縮することができ、駆動ビーム２の下降によって圧縮空気を得ることができる。また、駆動ビーム２の下降が、シリンダ４２内の空気を圧縮しながら行われるので、駆動ビーム２の下降による衝撃を緩和することができる。

（２）圧縮空気製造装置４は、圧縮空気を貯蔵する圧力タンク５を備えており、圧力タンク５は、シリンダ４２のヘッド側空間４４に設けられた下部第１ポート４６と接続されているので、圧力タンク５に圧縮空気を貯蔵することができ、圧縮空気が必要となれば吐出弁５４を開いて圧力タンク５から圧縮空気を供給することができる。

（３）駆動ビーム２の上昇において、圧力タンク５に貯蔵された圧縮空気を利用するようになっているので、ピストンを上昇位置に戻すことができ、駆動ビーム２の上昇に必要な力を補助することができる。

（４）駆動フレーム３２と支持部４１とが接触可能である場合、すなわち、駆動ビーム２とピストン４３とが分離されている場合、駆動ビーム２が上昇する際は、駆動ビーム２とピストン４３とは切り離され、ピストン４３を独自に後から上昇させる際は、低い圧力で上昇させることができる。

（５）駆動フレーム３２と支持部４１とが連結されている場合、すなわち、駆動ビーム２とピストン４３とが連結されている場合、下部第１ポート４６及びシリンダ４２のロッド側空間４５に設けられた上部ポート４８において、空気の流入及び流出が行われるようになっているので、駆動ビーム２の上昇に合わせてピストン４３を上昇させることができ、駆動ビーム２の昇降に合わせたピストン４３の昇降を容易に行うことができる。

（６）ピストン４３が上昇するときには、下部第１ポート４６が閉止され、下部第２ポート４７が開放され、ピストン４３が下降するときには、下部第１ポート４６が開放され、下部第２ポート４７が閉止されるので、ピストン４３の昇降に合わせてシリンダ４２の下部第１ポート４６、下部第２ポート４７及び上部ポート４８ポートの開閉を行うことによって、シリンダ４２内及び圧力タンク５内の空気を効率的に利用することができる。

なお、上述したように、駆動フレーム３２と支持部４１とを連結しておくことによって、駆動フレーム３２が上昇する際、駆動フレーム３２の上昇する力によって、ピストン４３を上昇させてもよい。その結果、駆動フレーム３２に対するピストン４３の追従性を向上させることができる。

図５Ａは、駆動フレーム３２と支持部４１とが連結されている場合の一実施形態を示しており、図５Ｂは、図５ＡのＢ矢視図である。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、駆動フレーム３２は、支持部４１を両側から挟むように支持する支持レール３２ａを有しており、支持レール３２ａに沿って、支持部４１はＸ方向に移動可能となっている。その結果、駆動フレーム３２と支持部４１とは連結されながら、支持部４１に対して、駆動フレーム３２がＸ方向に移動可能となっている。そのため、支持部４１とその上下の接触面とは隙間Ｃが設けられ、支持部４１は、駆動フレーム３２の上昇時には支持レール３２ａの上面、下降時には下面に接触して（図５Ｂでは、支持部４１が支持レール３２ａの下面に接触している状態が示されている）転がりながら前後に移動する。

図６は、圧縮空気製造装置４と圧力タンク５との接続関係の変形例を示すウォーキングビーム搬送装置１０の概略構成図である。図６に示されるように、圧力タンク５へ接続される下部第１ポート４６には、ヘッド側空間４４で製造された圧縮空気を排出する方向にのみ流し、空気の流入を防止する逆止弁５１ａが設けられている。外気に開放された下部第２ポート４７には、ピストン４３が上昇するとき、外気をヘッド側空間４４に流入する方向にのみ流し、空気の排出を防止する逆止弁５２ａが設けられている。このようにすれば、開閉弁５０、５３及び減圧弁５５は不要となり、圧縮空気製造装置４と圧力タンク５との間に設けられる弁等を含む開閉機構を単純化することができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、駆動フレーム３２と支持部４１との接続関係の変形例を示している。図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、駆動フレーム３２にはフック３２ｂが設けられ、ロッド４３ｂにはフック３２ｂが引っ掛けられるツバ３２ｃが設けられており、図７Ａに示されるように、駆動フレーム３２が上昇するときは、フック３２ｂが支持部４１のツバ３２ｃを引っ掛けて、駆動フレーム３２の上昇に合わせ、ピストン４３が上昇する。そして、図７Ｂに示されるように、駆動フレーム３２が下降するときは、支持部４１のツバ３２ｃからフック３２ｂが外れ、支持部４１は、駆動フレーム３２と接触した状態で押されて下降する。

上記実施形態では、昇降装置３は、偏心輪である回転支持部材３３、３４が回転することによって、駆動ビーム２を上下に昇降させるようになっているが、その他の構成、例えば、駆動ビームを支持する支持部材が傾斜レールを移動する構成によって、駆動ビームを昇降させてもよい。

上記実施形態では、駆動ビーム２は偏心輪である回転支持部材３３、３４によって上下に昇降し、シリンダによって前後に移動して、全体として矩形運動をするようになっている、すなわち、昇降運動と前後運動とが個別に行われるようになっているが、昇降運動と前後運動とを同時に行う機構を有してもよい。

また、上記実施形態では、駆動ビーム２が矩形運動を行い、ワークＷを順々に移動させる例を説明したが、それに限らず、本発明は、ワークＷの底面と固定ビーム１、駆動ビーム２との長時間の接触による部分的な温度低下を防止するため、駆動ビームが前後運動を行わず、昇降運動だけを繰り返して待機するというアイドリング状態のときにも、行われることが可能である。

また、ウォーキングビーム搬送装置１０の前後動用シリンダ３７が空気圧シリンダや油圧シリンダの場合は、圧力タンク５の吐出弁５４からの空気圧を前後動用として利用することが可能である。例えば、油圧シリンダの場合は、空気圧で油タンクの油を押すことができる。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、駆動ビームの下降による重力エネルギーを有効活用できるウォーキングビーム搬送装置を提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 固定ビーム
２ 駆動ビーム
３ 昇降装置
３１ 支柱
３２ 駆動フレーム
３２ａ 支持レール ３２ｂ フック ３２ｃ ツバ
３３ 回転支持部材
３４ 回転支持部材
３５ 支持部材 ３６ 支持部材
３７ 前後動用シリンダ
３７ａ 支持台 ３７ｂ 回転軸 ３７ｃ シリンダロッド ３７ｄ 回転軸
４ 圧縮空気製造装置
４１ 支持部 ４２ シリンダ
４３ ピストン
４３ａ ヘッド ４３ｂ ロッド
４４ ヘッド側空間 ４５ ロッド側空間
４６ 下部第１ポート ４７ 下部第２ポート
４８ 上部ポート
５ 圧力タンク
５０ 開閉弁 ５１ 逆止弁 ５２ 逆止弁 ５３ 開閉弁 ５４ 吐出弁
５５ 減圧弁 ５６ 減圧弁 ５７ 安全弁
１０ ウォーキングビーム搬送装置
１１ 炉床 １２ 長孔
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ワークを載置可能であり、前記ワークの搬送方向に延伸するように固定された固定ビームと、
   前記固定ビームと平行して延伸し、前記ワークを所定数だけ支持可能な長さを有し、上昇することによって前記固定ビーム上に載置された前記ワークを取り上げ、下降することによって支持している前記ワークを前記固定ビームに載置可能な駆動ビームと、
   前記駆動ビームを昇降させる昇降装置と、
   圧縮空気製造装置と、
   を備えており、
   前記圧縮空気製造装置は、前記駆動ビームを支持する支持部と、
   前記支持部の下方に位置し、上下方向に延びるシリンダと、
   前記支持部に接触可能であり、前記シリンダ内を上下に移動するピストンと、を備えていることを特徴とする、ウォーキングビーム搬送装置。
2. 前記圧縮空気製造装置は、圧縮空気を貯蔵する圧力タンクを備えており、
   前記圧力タンクは、前記シリンダのヘッド側空間に設けられたタンク側ポートと接続されている、請求項１記載のウォーキングビーム搬送装置。
3. 前記圧力タンクは吐出弁を備えており、
   前記吐出弁を開放することによって、前記圧力タンクに貯蔵された圧縮空気を利用するようになっている、請求項２記載のウォーキングビーム搬送装置。
4. 前記支持部と前記駆動ビームとは連結構造となっている、請求項１又は２に記載のウォーキングビーム搬送装置。
5. 前記シリンダのヘッド側空間には、大気開放された大気側ポートが設けられ、
   前記ピストンが上昇するときには、前記タンク側ポートが閉止され、前記大気側ポートが開放され、
   前記ピストンが下降するときには、前記タンク側ポートが開放され、前記大気側ポートが閉止される、開閉機構を有している、請求項２又は３に記載のウォーキングビーム搬送装置。
6. 前記シリンダのロッド側空間には、大気開放された大気開放ポートが設けられている、請求項１〜５のいずれか１つに記載のウォーキングビーム搬送装置。

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