JP3056323B2

JP3056323B2 - 熱間圧延材の接合装置

Info

Publication number: JP3056323B2
Application number: JP4074347A
Authority: JP
Inventors: 忠行渡辺; 利幸梶原; 泰嗣芳村; 忠西野; 孝雄舟本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 2000-06-26
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JPH05277509A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属の熱間板材の圧延設
備に係わり、特に熱間圧延材を粗圧延機群及び仕上圧延
機群にて圧延を行うに際し、短時間で圧延材の接合を行
い連続圧延を可能とする熱間圧延材の接合方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の熱間圧延設備で仕上圧延を連続化
して生産性の向上、品質の向上及び操業の自動化を実現
しようとする要望は極めて強い。その鍵となる技術は、
バー材の接合である。バー材の接合が短時間に完了しな
いと、例えば接合機を走行式にした場合は、接合機の走
行距離が長くなり実現困難となる。また、接合機を固定
型にした場合は、バー材の厚みは通常３０〜５０ｍｍと
厚いために、このバー材を蓄積するための巨大なルーパ
ーが必要となる。

【０００３】従来、バー材の接合方法については、電熱
法、ガス加熱又は溶剤法など多くの方式が提案されてい
る。しかし、それぞれ一長一短があり、未だ実現を見て
いない。その中で最大の難点は、上記したように接合時
間に関することであり、バー材の接合に、接合前準備、
押圧によるだれ除去など含めて最短でも２０〜３０秒を
要し、時間が掛りすぎることである。他の問題の一つ
は、接合条件が微妙で接合の良否が僅かの条件の差で左
右されることである。したがって、実用に供し得る圧延
の連続化を実現するためには、確実で短時間にバー材の
接合を可能とする技術が是非とも必要となる。

【０００４】そこで、電気やガス等接合に時間を要する
ものでなく機械的に接合しようとする試みが多く提案さ
れている。例えば、特開昭５１−１３７６４９号公報に
は、バー材の一部を重ね合せてプレスする方法が記載さ
れている。また、特開昭５１−１３０６６５号公報及び
特開昭６０−１０２２０７号公報には、バー材を厚さ方
向に斜めに切断し、両バー材の切断面を重ね合わせて圧
延することによりバー材の接合を行う方法が記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にはそれぞれ以下の問題点があった。まず、特開
昭５１−１３７６４９号公報に記載の従来技術は、両バ
ー材の相対すべりが少ないため接合面となる新生面の発
生が少なく、実験ではバー材の接合は不十分である。

【０００６】また、特開昭５１−１３０６６５号公報及
び特開昭６０−１０２２０７号公報に記載の従来技術
は、先ず第一に通常のギロチンシヤーでバー材を斜めに
切断することは難しく、斜めの切断角度が大きくなれば
切断が更に困難となる。そこでミーリングカッタの様な
方式にすれば斜め切断は可能であるが、時間が掛りすぎ
る。また、仮に斜め切断が可能になったとしても、両バ
ー材の切断面を重ね合わせて圧延すると、この接合面の
スケールの破砕除去が十分でないため、バー材の接合力
は微弱で僅かの曲げや張力または振動などで外れやす
い。

【０００７】そこで、本願出願人は、短時間で確実にバ
ー材を接合し、連続圧延の実現を可能とすることを目的
として、特願平３−９６７２３号（出願日：平成３年４
月２６日、その後、この出願に基づく優先権を主張し
て、特願平４−６３９４６号として再出願；出願日：平
成４年３月１９日）に、「熱間圧延設備のラインで先行
圧延材と後行圧延材とを接合する熱間圧延材の接合方法
において、前記先行圧延材の後端部の端面と前記後行圧
延材の先端部の端面とを互いに塑性変形するよう押圧し
ながら両端面間に相対すべりを生じさせて、両圧延材を
接合することを特徴とする熱間圧延材の接合方法」及び
その接合方法を実施する装置として、「熱間圧延設備の
ラインで先行圧延材と後行圧延材とを接合する熱間圧延
材の接合装置において、（ａ）前記先行圧延材の後端部
と前記後行圧延材の先端部とをそれぞれ独立して狭持す
る第１及び第２の金型装置と；（ｂ）前記第１及び第２
の金型装置の少なくとも一方を、前記先行圧延材の後端
部と前記後行圧延材の先端部の一方が他方に対して、他
方の圧延材端部の端面に向かう傾いた方向に相対移動す
るように動作させる駆動手段と；を備えることを特徴と
する熱間圧延材の接合装置」を提案した。

【０００８】上記先願発明の接合方法においては、先行
圧延材の後端部の端面と後行圧延材の先端部の端面とを
互いに塑性変形するよう押圧しながら両端面間に相対す
べりを生じさせることにより、両圧延材の端面の表面の
酸化スケールを剥離させて生地の金属面を露出させ、同
時にこの露出した金属面が相互に圧着され、これにより
両圧延材を短時間で確実に接合できる。

【０００９】また、上記先願発明の接合装置において
は、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部とを第１
及び第２の金型装置で独立して狭持し、第１及び第２の
金型装置の少なくとも一方を、先行圧延材の後端部と後
行圧延材の先端部の一方が他方に対して、他方の圧延材
端部の端面に向かう傾いた方向に相対移動するように動
作させることにより、先行圧延材の後端部の端面と後行
圧延材の先端部の端面とを互いに塑性変形するよう押圧
しながら両端面間に相対すべりを生じさせ、上記接合方
法を実施することができる。

【００１０】本発明はこの先願発明を改良し、更に以下
の問題点を解決するものである。先願発明の接合装置
は、金型装置でバー材を狭持し押圧する際にくさび効果
により発生する強大な水平方向の力を接合機の本体フレ
ームで受け止める構造となっている。従って、強固な横
剛性を有する本体フレーム構造が必要となる。またその
強大な水平力により、接合機の本体フレームと金型装置
の摺動面に摩擦抵抗が金型装置の移動と反対方向に作用
するので、金型装置に与えられる駆動力を大きくするこ
とが必要となり、接合装置が大型となる問題がある。

【００１１】また、接合時における圧延材の塑性変形量
すなわち圧着量が大きくなると、金型装置に与えられる
駆動力も大きくすることが必要となるので、圧着量はバ
ー材板厚及び端面切口の形状に応じて最適に調節する必
要がある。

【００１２】また、先行バー材と後行バー材の板厚方向
の段差量の調節及び金型装置の押し下げ量の調節をバー
材板厚に対応して容易に行えるようにする必要がある。

【００１３】また、バー材の接合部はその後の搬送中及
び圧延中に外れないで耐え得る十分な接合力を持つこと
が必要となる。

【００１４】また、凹凸付の金型面を使用する際には、
バー材の接合部が金型面に喰い込んで金型から離れにく
いので、バー材の接合部を持ち上げて円滑な搬送ができ
るようにする必要がある。

【００１５】また、金型装置の支持構造にガタ（遊び）
があると、両バー材の圧着量はその型の影響で設定値よ
り減少し、バー材の接合強度が不足するので、金型装置
の支持構造のガタ取りが必要となる。

【００１６】また、接合強度を更に増すためには、バー
材の接合部における表面酸化スケールの粉砕及び分散を
更に良好に行う必要がある。

【００１７】本発明の第１の目的は、圧延材接合時に発
生する強大な水平方向の力の装置本体フレームへの伝達
を阻止し、装置を小型化できる熱間圧延材の接合装置及
び連続熱間圧延設備を提供することである。

【００１８】本発明の第２の目的は、接合時における圧
延材の塑性変形量すなわち圧着量を調節できる熱間圧延
材の接合装置を提供することである。

【００１９】本発明の第３の目的は、先行圧延材と後行
圧延材の板厚方向の段差量の調節及び金型装置の押し下
げ量の調節を圧延材の板厚に対応して容易に行える熱間
圧延材の接合装置を提供することである。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明によれば、熱間圧延設備のラインで先
行圧延材と後行圧延材とを接合する熱間圧延材の接合装
置において、（ａ）前記先行圧延材の後端部と前記後行
圧延材の先端部とをそれぞれ独立して狭持する移動可能
な第１及び第２の金型装置と；（ｂ）前記第１及び第２
の金型装置の少なくとも一方に駆動力を作用させる第１
の作動手段と；（ｃ）前記第１および第２の金型装置を
作動的に連結し、前記第１の作動手段による駆動力が作
用したときに、前記第１及び第２の金型装置の一方を他
方に対し、その他方に向かう斜め方向に移動させるリン
ク手段と；を備えることを特徴とする熱間圧延材の接合
装置が提供される。

【００２５】上記接合装置において、好ましくは、前記
リンク手段は前記第１及び第２の金型装置と四辺形リン
クを構成する。

【００２６】また好ましくは、上記接合装置は、前記第
１及び第２の金型装置の一方を他方に対して移動させ、
両者間に圧延材板長方向に直交する方向の段差を形成す
る第２の作動手段を更に備え、前記リンク手段は、前記
第２の作動手段による移動に際して前記一方の金型装置
に係わる支点の位置が変化しないように構成されてい
る。

【００２７】また、上記第２の目的を達成するために、
上記接合装置において、前記リンク手段は複数のリンク
及び連結ピンを有し、前記複数の連結ピンの少なくとも
１つの位置が調節可能であり、これにより前記第１の作
動手段による駆動力が作用したときの前記一方の金型装
置の圧延材板長方向の移動量を調整可能とする。

【００２８】また、上記第３の目的を達成するために、
上記接合装置は、前記第１の作動手段による駆動力が作
用したときの前記一方の金型装置の圧延材板長方向に直
交する方向の移動量を制限する第１のストッパ手段を更
に備え、前記第１のストッパ手段の高さを調節可能とす
る。

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】また、上記第１の目的を達成するために、
本発明によれば、少なくとも１台の粗圧延機と仕上圧延
機群を有する連続熱間圧延設備において、前記粗圧延機
と前記仕上圧延機群との間に設置され、粗圧延機で圧延
されたバー材を順次接合する上記構成の接合装置を備え
ることを特徴とする連続熱間圧延設備が提供される。

【００３５】

【作用】先行圧延材と後行圧延材をそれぞれ第１及び第
２の金型装置にて狭持し、第１及び第２の金型装置の少
なくとも一方に移動方向の駆動力を作用させることによ
り、第１及び第２の金型装置はリンク手段の作用により
一方が他方に向かう斜め方向に移動され、先行圧延材の
後端部の端面と後行圧延材の先端部の端面と間に相対す
べりを生じさせると共に、水平方向の押圧力が圧延材の
端面間に発生して両端面は塑性変形するよう押圧され、
接合に好適な状態となる。すなわち、両端面間の相対す
べりと塑性変形の伴う押圧により、前述の特願平３−９
６７２３号に記載のように、両圧延材の端面の表面の酸
化スケールは剥離され生地の金属面を露出させ、同時に
この露出した金属面が相互に圧着され、両圧延材が短時
間で確実に接合される。一方、圧延材端面を押圧する際
にくさび効果により発生する水平方向の力はリンク手段
で受け止められ、本体フレームの縦方向部材には作用し
ない。

【００３６】また、複数の連結ピンの少なくとも１つの
位置を調節可能とし、第１の作動手段による駆動力が作
用したときの金型装置の圧延材板長方向の移動量を調整
することにより、圧延材端面を押圧する際の塑性変形量
が調節され、圧着量が調節される。

【００３７】また、金型装置の圧延材板長方向に直交す
る方向の移動量を制限する第１のストッパ手段の高さを
調節可能とすることにより、先行圧延材と後行圧延材の
板厚方向の段差量の調節及び金型装置の押し下げ量の調
節を圧延材の板厚に対応して容易に行うことができ、ま
た、これによっても接合時の圧着量を調節できる。

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１〜図３に本発明の一実施例による接合機３の構
造を示す。図１において、１ａは粗圧延後、仕上圧延さ
れている先行バー材１の後端部、２ａは粗圧延後クロッ
プカットされた後行バー材２の先端部を示す。接合機３
は接合機本体としての本体フレーム３ａを有し、本体フ
レーム３ａ内にはバー材１，２の先後端部１ａ，２ａを
狭持するための上下１対のクランプ用金型４，５及び上
下１対の押圧用金型６，７が配置されている。

【００４３】また、本実施例の接合機３は本体フレーム
３ａ内に第１の金型フレーム２３及び第２の金型フレー
ム２４を有している。第１の金型フレーム２３にはクラ
ンプ用下金型５が一体に設けられ、かつ図２に示すよう
に複数の油圧シリンダー２６により昇降可能にクランプ
用上金型４が連結されている。第２の金型フレーム２４
にも同様に押圧用下金型７が一体に設けられ、かつ図３
に示すように複数の油圧シリンダー２７により昇降可能
に押圧用上金型６が連結されている。本体フレーム３ａ
の上部及び下部フレームには上部及び下部ブラケット３
ｃ，３ｄが突設され、金型フレーム２３はこの上部及び
下部ブラケット３ｂ，３ｃに対して複数の油圧シリンダ
ー８により昇降可能に支持されている。金型フレーム２
４は複数の油圧シリンダー９により昇降可能に支持され
ている。また、傾き角度αの上下２対のリンク２１，２
２の一端が上部及び下部ブラケット３ｃ，３ｄに連結ピ
ン２５ａ，２５ｄにて連結され、リンク２１，２２の他
端が第２の金型フレーム２４に連結ピン２５ｂ，２５ｃ
にて連結され、これら上部及び下部ブラケット３ｃ，３
ｄとリンク２１，２２及び連結ピン２５ａ〜２５ｄと第
２の金型フレーム２４により四辺形リンクを構成し、第
１及び第２の金型フレーム２３，２４を相互に作動的に
連結している。第１の金型フレーム２３の下限はストッ
パー２８にて与えられ、第２の金型フレーム２４の下限
はストッパー２９にて与えられている。

【００４４】クランプ用金型４，５及び押圧用金型６，
７のうち、クランプ用下金型５は、先行バー材１の後端
部１ａと後行バー材２の先端部２ａの一部を支持できる
長さを有し、押圧用上金型６は、後行バー材２の先端部
２ａと先行バー材１の後端部１ａの一部を支持できる長
さを有し、これに対応して、他の金型４及び７はそれぞ
れ先行バー材１の後端部１ａの残り及び後行バー材２の
先端部２ａの残りを支持できる長さに短縮されている。

【００４５】また、接合機３には移送装置１８が設けら
れている。移送装置１８は本体フレーム３ａに取付けら
れた走行車輪１８ａを有し、接合機３はこの走行車輪１
８ａによりレール１９上を油圧シリンダー２０の駆動に
よりバー材のパス方向に往復動する。接合機３は移送装
置１８によりバー材１ａの速度Ｖｅにほぼ等しい速度ま
で加速して走間中に、バー材１ａ，２ａの接合作業を行
う。

【００４６】上記接合機３を備えた連続熱間圧延設備の
全体構成を図４に示す。図４において、本実施例に係わ
る連続熱間圧延設備は、連続鋳造機５１、加熱炉５２、
粗圧延機群５３、剪断機６０、接合機３、仕上圧延機群
５４、冷却炉５５、剪断機５６、巻取機５７をこの順序
で配置して構成されている。連続鋳造機５１では板厚１
２０〜３００ｍｍ、板幅７００〜２０００ｍｍのスラブ
材が製造され、このスラブ材が粗圧延機群５３で板厚３
０〜５０ｍｍのバー材に圧延され、仕上圧延機群５４で
板厚１〜１２ｍｍの薄板製品に圧延される。剪断機６０
は一般には仕上圧延機群５４に供給されるバー材の先後
端のクロップをカットして、噛込性を良好にするための
ものであるが、本実施例では、剪断機６０と仕上圧延機
群５４の間に接合機３が配置され、接合機３で接合され
るバー材の先後端をクロップカットするのに剪断機６０
が使用される。また、剪断機５６は巻取り機５７に巻き
取られる薄板製品をカットし、製品コイルにする。

【００４７】接合機３による接合作業を図５により説明
する。まず、先行バー材１の後端部１ａと後行バー材２
の先端部２ａは接合機３の直前に配置した剪断機６０
（図４参照）にてそれぞれ剪断される。接合機３は、移
送装置１８により先行バー材１の速度Ｖｅにほぼ等しい
速度まで加速して、走間中にバー材１，２の接合を行
う。バー材１，２は接合機３のクランプ用下金型５上の
所定位置で端面を合せる。次に、シリンダー２６，２７
を操作して、クランプ用上金型４及び押圧用上金型６を
押し下げてクランプを閉じる。次に、シリンダー８を操
作して第１の金型フレーム２３を押し下げて、先行バー
材１の端面と後行バー材２の端面との間に板厚方向の段
差ａを与える。次に、シリンダー９を操作してＱなる力
で第２の金型フレーム２４を段差ａにほぼ等しい距離だ
け押し下げて、バー材１，２を接合する。次に、シリン
ダー２６，２７を操作して金型４及び金型６を上昇さ
せ、クランプを開ける。次に、図示しないバー材の持ち
上げ装置にて接合したバー材を金型５，７の上面から持
ち上げ、下流に配置した圧延機へ搬送する。接合機３は
一連の接合手順が完了すると、移送装置１８により直ち
に元の位置に戻され、次のバー材の接合準備を行う。

【００４８】以上の接合作業において、「接合」の手順
では、第２の金型フレーム２４をシリンダー９にて所定
ストローク押し下げることにより、押圧用金型６，７は
リンク２１，２２の作用によりクランプ用金型４，５に
向かう斜め方向に移動され、先行バー材１の後端部１ａ
の端面と後行バー材２の先端部２ａの端面と間に相対す
べりを生じさせると共に、くさび効果により水平方向の
押圧力がバー材１，２の端面間に発生し、両端面は塑性
変形するよう押圧され、接合に好適な状態となる。すな
わち、両端面間の相対すべりと塑性変形の伴う押圧によ
り、前述の特願平３−９６７２３号に記載のように、両
バー材１，２の端面の表面の酸化スケールは剥離され生
地の金属面を露出させ、同時にこの露出した金属面が相
互に圧着され、両バー材１，２が短時間で確実に接合さ
れる。

【００４９】一方、くさび効果により生じた水平方向の
力Ｆは、リンク２１，２２と連結ピン２５ａ，２５ｂ，
２５ｃ，２５ｄで受け止められ、本体フレーム３の縦方
向部材には作用しない。

【００５０】図６に段差手順及び接合手順の詳細を示
す。クランプ用金型４，５にて狭持されたバー材１の後
端部１ａは第１の金型フレーム２３をシリンダー８にて
所定ストロークだけ押下げることにより、押圧用金型
６，７にて狭持されたバー材２の先端部２ａの板厚ｔの
方向に段差ａを与える。次に、第２の金型フレーム２４
をシリンダー９にて所定ストローク押し下げることによ
り、押圧用金型６，７にて狭持されたバー材２の先端部
２ａをバー材１の端面に向かう斜め方向に移動させ、バ
ー材の両端面を塑性変形するよう押圧しながら相互に滑
らせ、接合する。ここで、押圧接合時の両端部の板長方
向の短縮長さをｘとすると、接合線はほぼｘ／２の位置
に形成され、ｘが接合に寄与する塑性変形量すなわち圧
着量となる。この圧着量ｘにはバー材の板厚ｔに応じた
最適値があり、バー材の板厚が厚くなれば、圧着量ｘも
増加させる必要がある。

【００５１】上記接合手順でのリンク機構の作用を図７
により説明する。第１の金型フレーム２３と第２の金型
フレーム２４はリンク２１，２２及び連結ピン２５ａ〜
２５ｄにて四辺形リンクを構成している。この四辺形リ
ンクの連結ピン（支点）の位置を図７にＡ₁，Ｂ₁，Ｃ
₁，Ｄ₁にて示し、第２の金型フレーム２４を段差ａだ
け押し下げてバー材１，２の圧着量ｘを得るときの四辺
形リンクの連結ピンの位置をＡ₁，Ｂ₂，Ｃ₂，Ｄ₁に
て示す。四辺形リンクＡ₁，Ｂ₁，Ｃ₁，Ｄ₁が平行四
辺形を形成する場合、段差量ａは下記の（１）式によ
り、圧着量ｘは下記の（２）式により求められる。

【００５２】

【数１】ａ＝ｒ（ｓｉｎθ₂−ｓｉｎθ₁） …（１）

【００５３】

【数２】ｘ＝ｒ（ｃｏｓθ₁−ｃｏｓθ₂）＝ａ（ｃｏｓθ₁−ｃｏｓθ₂）／（ｓｉｎθ₂−ｓｉｎθ₁）…（２）ここで、θ₁：段差付与後のリンクＡ₁Ｂ₁とリンクＣ
₁Ｄ₁の傾き角度 θ₂：接合完了後のリンクＡ₁Ｂ₂とリンクＣ₂Ｄ₁の
傾き角度ｒ：リンク２１，２２の有効長さ図８に（２）式による段差量ａと圧着量ｘの関係を示
す。この図から分かるように、バー材の板厚ｔに最適な
圧着量ｘは段差量ａを調節することによって得られる。

【００５４】次に、本実施例のクランプ用金型４，５及
び押圧用金型６，７の形状の特徴に基づく作用を図９に
より説明する。バー材を接合して仕上圧延機で連続圧延
する場合、実操業では、接合されたバー材が圧延機に噛
込むまでの間、接合部の分離を防止するためのバックア
ップが求められる。本実施例では、上記のようにクラン
プ用下金型５及び押圧用上金型６の長さを、それぞれ先
行バー材１の後端部１ａと後行バー材２の先端部２ａの
一部、及び後行バー材２の先端部２ａと先行バー材１の
後端部１ａの一部を支持するように設定し、オーバハン
グ構造としている。これにより、バー材１，２の接合
中、金型５，６は図９（Ａ）に示すように接合線Ｈをま
たいでバー材１，２の両側に食い込み、そのようにしな
い場合に生じる図９（Ｂ）に示すバー材の端面のだれ
Ｆ，Ｇが防止できる。また、本願発明者等の試験によれ
ば、バー材の板厚方向の接合線はＨの如く曲線となるの
で、接合強度も大となることが確認された。

【００５５】以上のように本実施例によれば、押圧時に
くさび効果により発生する水平方向の力Ｆをリンク２
１，２２及び連結ピン２５ａ〜２５ｄで支持するので、
接合機３の本体フレーム３ａに強大な力が及ぶことがな
く、装置の小型化が達成できる。また、押圧時に第１及
び第２の金型フレーム２３，２４と本体フレーム３ａ間
の機械摺動部分が無く、代りに連結ピン２５ａ〜２５ｄ
で支持することになるので、機械的ロスも少なく、シリ
ンダー９の出力を小さくできる長所も有する。

【００５６】また、先行バー材と後行バー材の板厚方向
の段差量ａを調節することによってバー材の板厚ｔに最
適な圧着量ｘを得ることができる。

【００５７】更に、クランプ用下金型５及び押圧用上金
型６をオーバハング構造としたので、接合部のだれが防
止できかつバー材の板厚方向の接合線が曲線となり、バ
ー材の接合部はその後の搬送中及び圧延中に外れないで
耐え得る十分な接合力を持つことができる。

【００５８】本発明の他の実施例を図１０〜図１７によ
り説明する。図中、図１に示す実施例と同様の部材には
同じ符号を付している。

【００５９】図１０及び図１１において、第１の金型フ
レーム２３及び第２の金型フレーム２４は、第１の実施
例と同様、リンク２１，２２及び連結ピン２５ａ〜２５
ｄにて四辺形リンクを構成している。ただし、本実施例
では、連結ピン２５ｄが装着される下部ブラケット３ｄ
は昇降可能な可動フレーム４０の一部として構成され、
可動フレーム４０はモーター４１とウォーム減速機４２
により上下動し、連結ピン２５ｄの位置を調節する。

【００６０】また、図１２〜図１４に示すように、下金
型５，７の上面には複数の油圧シリンダ４３にて昇降可
能にバー材持ち上げ部材４４が組み込まれている。バー
材持ち上げ部材４４には複数のガイドロール４５が設け
られ、バー材の搬送を円滑にしている。バー材持ち上げ
部材４４は、バー材の接合中は下金型５，７の上面から
沈んで待機しており、接合終了後に上金型４，６が上昇
すると、直ちにバー材持ち上げ部材４４は上昇してバー
材１，２を下金型５，７の上面から持ち上げる。このバ
ー材持ち上げ装置４４は、特に金型面を凹凸付とした金
型を使用する際には、バー材の接合部が金型面に喰い込
んで金型から離れ難くなるので有効である。

【００６１】また、図１４に示すように、第１の金型フ
レーム２３と第２の金型フレーム２４は複数の油圧シリ
ンダー４６とピン４７，４８にて連結されている。この
油圧シリンダー４６によりリンク２１，２２に作用する
荷重の方向に余圧を与え、リンク２１，２２及び連結ピ
ン２５ａ〜２５ｄが構成するリンク機構のガタを吸収す
る。

【００６２】本実施例のリンク機構の作用を図１５〜１
７により説明する。図１５において、連結ピン２５ｄを
基準位置Ｄ₁よりｙだけ上方に変位させたときの連結ピ
ン２５ａ〜２５ｄにて構成される四辺形リンクをＡ₁，
Ｂ₁，Ｃ₁，Ｄ₂にて示し、この状態から第１の金型フ
レーム２３を段差量ａだけ押し下げてバー材１，２の圧
着量ｘ₃を得るときの四辺形リンクをＡ₁，Ｂ₂，
Ｃ₂，Ｄ₂にて示す。このときの圧着量ｘ₃は幾何学的
に下記の（３）式により求められる。

【００６３】

【数３】ｘ₁＝ｒ（ｃｏｓθ₁−ｃｏｓθ₂）ｘ₂＝ｒ（ｃｏｓθ₃−ｃｏｓθ₄）ｘ₃＝（ｘ１＋ｘ２）／２＝（ｒ／２）｛（ｃｏｓθ₁−ｃｏｓθ₂）＋（ｃｏｓθ₃−ｃｏｓθ₄）｝ …（３）ここで、θ₃：段差付与後のリンクＣ₁Ｄ₂の傾き角度 θ₄：接合完了後のリンクＣ₂Ｄ₂の傾き角度ｘ₁：寸法ａの押し下げ後の支点Ｂ₁からＢ₂への変位
量ｘ₂：寸法ａの押し下げ後の支点Ｃ₁からＣ₂への変位
量ｘ₃：寸法ａの押し下げ後の接合点Ｅ₁からＥ₂への変
位量（接合点Ｅ₁は線分Ｂ₁Ｃ₁の長さＬ₁の中央点とす
る）図１６及び図１７に連結ピン２５ｄ（支点Ｄ₁）の垂直
方向位置ｙと圧着量ｘの関係を示す。これらの図から分
かるように、バー材の段差量ａを一定とした場合の最適
な圧着量ｘは、連結ピン２５ｄ（支点Ｄ₁）の垂直方向
位置ｙを調節することにより得られる。すなわち、支点
Ｄ₁を基準位置から上昇させ、リンク２２（線分Ｃ₁Ｄ
₁）の傾き角度を大きくすると、圧着量ｘは大となり、
逆に支点Ｄ₁を下降させ、リンク２２の傾き角度を小さ
くすると、圧着量ｘは小となる。

【００６４】以上のように本実施例によれば、連結ピン
２５ｄの位置を調節することで、圧着量をバー材板厚及
び端面切口の形状に応じて最適に調節することができ
る。

【００６５】また、凹凸付の金型面を使用し、バー材の
接合部が金型面に喰い込んで金型から離れ難い場合で
も、バー材の接合部を持ち上げて円滑な搬送ができる。

【００６６】更に、金型装置の支持構造にガタ（遊び）
あっても、そのガタを吸収し、バー材の圧着量の減少を
防止してバー材の接合強度を確保することができる。

【００６７】なお、以上の実施例では、圧着量は連結ピ
ン２５ｄを垂直方向に移動させることにより調節する場
合につき説明したが、連結ピン２５ｄを水平及び斜め方
向に移動させることにより圧着量が調節できることはい
うまでもない。また、連結ピンを偏心付ピンとすること
により、簡単な機構で同様の作用が得られる。また、少
し複雑な構造となるが、他の連結ピン２５ａ〜２５ｃの
位置を同様に調節可能にしても、圧着量は調節できる。
また、平行四辺形リンクを代表的に説明したが、リンク
２１とリンク２２の長さを変えたり、第１の金型フレー
ム２３に関する連結ピン２５ａ，２５ｄの間隔寸法を第
２の金型フレーム２４の連結ピン２５ｂ，２５ｃの間隔
寸法と変えた構造とすることによっても、圧着量を変え
得る。

【００６８】本発明の更に他の実施例を図１８及び図１
９により説明する。図１８において、第１の金型フレー
ム２３は油圧シリンダー８にて昇降可能に支持され、そ
の下限は勾配付のストッパー７０にて与えられ、勾配付
のストッパー７０は図示しない駆動モーターとウォーム
減速機７１を介して出入り量を調節される。同様に、第
２の金型フレーム２４は油圧シリンダー９にて昇降可能
に支持され、その下限は勾配付のストッパー７２にて与
えられ、勾配付のストッパー７２は図示しない駆動モー
ターとウォーム減速機７３を介して出入り量を調節され
る。この勾配付のストッパー７０，７２の出入り量の調
節によりバー材１の段差量の調節及びバー材２の押し下
げ量の調節が容易に行える。

【００６９】また、油圧シリンダー９にはサーボ弁７４
が接続され、このサーボ弁７４と油圧シリンダー９によ
り各種の波形で微振動（約１００Ｈｚ前後）を与えなが
ら第２の金型フレーム２４を押し下げ、後行バー材２に
端面方向の微振動を与える。

【００７０】図１９は、第２の金型フレーム２４の金型
６，７で狭持された後行バー材２に振動を与えながら、
押圧力Ｑを作用させる場合の接合時間ｔと金型押し下げ
ストロークＳ及び押圧力Ｑの関係を示す。バー材は接合
中に、サーボ弁７４と油圧シリンダー９により上記のよ
うに微振動を与えられながら押し下げられ、接合が完了
する。次に、バー材の振動を止めて押圧力Ｑを維持した
状態でバー材を保持する。

【００７１】本願発明者等の試験によれば、バー板の厚
み４０ｍｍ、押し下げ速度１００ｍｍ／ｓｅｃとし、接
合時間ｔを約０．４ｓｅｃとして微振動を与え、次いで
１ｓｅｃ程度保持することにより十分な接合強度が得ら
れることが確認された。なお、微震動は第１の金型フレ
ーム２３に与えてもよく、第１及び第２の金型フレーム
２３，２４の両方に与えてもよい。また、微振動は超音
波を作用することによって与えてもよい。

【００７２】本実施例によれば、先行バー材と後行バー
材の板厚方向の段差量の調節及び第２の金型フレーム２
４の押し下げ量の調節をバー材の板厚に対応して容易に
行うことができる。また、微震動を与えて押圧力Ｑを与
えることにより、バー材の接合部における表面酸化スケ
ールの粉砕及び分散が促進され、接合強度を増すことが
できる。

【００７３】なお、以上の実施例では、全て接合機の接
合押圧方向はバー材の板厚方向としたが、接合原理を同
じくしてバー材の板幅方向に相対滑りを発生させてもよ
く、本発明はこの場合にも容易に適用できる。

【００７４】また、上述の実施例では、第１の金型フレ
ームの金型をクランプ用金型とし、先行バー材１に段差
を与え（押し下げ）て、次に第２の金型フレームの金型
を押圧用金型とし、後行バー２を押し下げて接合する構
成としたが、逆に第１の金型フレームを押し上げて段差
を与え、次に第２の金型フレームを押し上げて接合する
構成としても同様の効果が得られる。また、第１の金型
フレームの金型を押圧用金型として押し下げ、第２の金
型フレームの金型をクランプ用金型として段差を与える
方法でも全く同様の効果が得られる。更に、第１の金型
フレーム及び第２の金型フレームの一方を昇降して押圧
力を作用させたが、バー材１とバー材２が相対すべりを
発生させるように第１の金型フレームと第２の金型フレ
ームを互いに反対方向に上昇或いは押し下げても、同様
に接合を行うことができる。

【００７５】また、以上の実施例では、粗圧延後のバー
材を接合する場合について説明したが、粗圧延前のスラ
ブを接合する接合装置にも同様に本発明を適用できる。

【００７６】

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、両端面間の相対すべり
と塑性変形の伴う押圧により、両圧延材を短時間で確実
に接合すると共に、圧延材端面を押圧する際にくさび効
果により発生する水平方向の力はリンク手段で受け止め
られ、本体フレームの縦方向部材には作用しないので、
接合装置の小型化が達成できる。また、押圧接合時の機
械摺動部分が無く、代りにリンク手段の支点で支持する
ことになるので、機械的ロスも少なく、第１の作動手段
の出力を小さくできる。

【００７８】また、圧延材の板厚及び端面切口の形状に
応じて圧着量と段差量及金型の押し下げ量の調節が容易
となるので、自動操作が可能となる。

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【００８３】以上のことから、極めて短時間で圧延材の
接合を可能にする熱間圧延設備における、経済性及び操
作性に優れた圧延材の接合装置を実現するという効果が
達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による熱間圧延材の接合装置
の部分断面側面図である。

【図２】図１に示す接合装置の図示右方向から見た部分
正面図である。

【図３】図１に示す接合装置の図示左方向から見た部分
断面背面図である。

【図４】図１に示す接合装置を備えた連続熱間圧延設備
の概略図である。

【図５】図１に示す接合装置による接合作業の手順を示
す図である。

【図６】図５に示す接合作業の手順のうち、段差付与手
順と接合手順の詳細を示す図であり、（Ａ）が段差付与
手順を（Ｂ）が接合手順をそれぞれ示す。

【図７】図１に示す接合装置のリンク機構の説明図であ
る。

【図８】図７に示すリンク機構による段差量ａと圧着量
ｘとの関係を示す図である。

【図９】図１に示す接合装置による金型形状の効果を示
す図であり、（Ａ）は本実施例による接合状態を示し、
（Ｂ）は比較のため本実施例の形状を採用しなかった場
合の接合状態を示す。

【図１０】本発明の他の実施例による熱間圧延材の接合
装置の部分断面側面図である。

【図１１】図１０に示す接合装置の図示右方向から見た
部分正面図である。

【図１２】図１０に示す接合装置の下降位置にあるバー
材持ち上げ部材を示す図である。

【図１３】図１０に示す接合装置の上昇位置にあるバー
材持ち上げ部材を示す図である。

【図１４】図１０のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。

【図１５】図１０に示す接合装置のリンク機構の説明図
である。

【図１６】図１５に示すリンク機構の動作原理を示す図
である。

【図１７】図１５に示すリンク機構による連結ピンＤ₁
の位置ｙと圧着量ｘとの関係を示す図である。

【図１８】本発明の更に他の実施例による熱間圧延材の
接合装置の部分断面側面図である。

【図１９】図１８に示す接合装置の接合時間ｔと金型押
し下げ量Ｓ及び押圧力Ｑとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１先行バー材１ａ後端部２後行バー材２ａ先端部３接合機３ａ本体フレーム３ｃ，３ｄブラケット４，５，６，７金型８油圧シリンダー（第２の作動手段）９油圧シリンダー（第１の作動手段）２１，２２リンク（リンク手段）２３第１の金型フレーム２４第２の金型フレーム２５ａ〜２５ｄ連結ピン４０可動フレーム４４バー材持ち上げ部材４６油圧シリンダ７０，７２勾配付ストッパー７４サーボ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西野忠茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者舟本孝雄茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭51−130665（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−102207（ＪＰ，Ａ) 特開平５−245507（ＪＰ，Ａ) 特開平５−76910（ＪＰ，Ａ) 特開平３−268882（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−127186（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−127185（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−176483（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−144285（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−35081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 15/00 B21B 1/26 B23K 20/00 340

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延設備のラインで先行圧延材と後
行圧延材とを接合する熱間圧延材の接合装置において、（ａ）前記先行圧延材の後端部と前記後行圧延材の先端
部とをそれぞれ独立して狭持する移動可能な第１及び第
２の金型装置と；（ｂ）前記第１及び第２の金型装置の少なくとも一方に
駆動力を作用させる第１の作動手段と；（ｃ）前記第１および第２の金型装置を作動的に連結
し、前記第１の作動手段による駆動力が作用したとき
に、前記第１及び第２の金型装置の一方を他方に対し、
その他方に向かう斜め方向に移動させるリンク手段と；を備えることを特徴とする熱間圧延材の接合装置。
【請求項２】請求項１記載の熱間圧延材の接合装置に
おいて、前記リンク手段は前記第１及び第２の金型装置
と四辺形リンクを構成することを特徴とする熱間圧延材
の接合装置。
【請求項３】請求項１記載の熱間圧延材の接合装置に
おいて、前記リンク手段は複数のリンク及び連結ピンを
有し、前記複数の連結ピンの少なくとも１つの位置が調
節可能であり、これにより前記第１の作動手段による駆
動力が作用したときの前記一方の金型装置の圧延材板長
方向の移動量を調整可能としたことを特徴とする熱間圧
延材の接合装置。
【請求項４】請求項１記載の熱間圧延材の接合装置に
おいて、前記第１の作動手段による駆動力が作用したと
きの前記一方の金型装置の圧延材板長方向に直交する方
向の移動量を制限する第１のストッパ手段を更に備え、
前記第１のストッパ手段の高さを調節可能としたことを
特徴とする熱間圧延材の接合装置。
【請求項５】請求項１記載の熱間圧延材の接合装置に
おいて、前記第１及び第２の金型装置の一方を他方に対
して移動させ、両者間に圧延材板長方向に直交する方向
の段差を形成する第２の作動手段を更に備え、前記リン
ク手段は、前記第２の作動手段による移動に際して前記
一方の金型装置に係わる支点の位置が変化しないように
構成されていることを特徴とする熱間圧延材の接合装
置。
【請求項６】少なくとも１台の粗圧延機と仕上圧延機
群を有する連続熱間圧延設備において、前記粗圧延機と前記仕上圧延機群との間に設置され、粗
圧延機で圧延されたバー材を順次接合する接合装置を備
え、前記接合装置が、（ａ）前記先行圧延材の後端部と前記後行圧延材の先端
部とをそれぞれ独立して狭持する移動可能な第１及び第
２の金型装置と；（ｂ）前記第１及び第２の金型装置の少なくとも一方に
駆動力を作用させる第１の作動手段と；（ｃ）前記第１および第２の金型装置を作動的に連結
し、前記第１の作動手段による駆動力が作用したとき
に、前記第１及び第２の金型装置の一方を他方に対し、
その他方に向かう斜め方向に移動させるリンク手段と；を備えることを特徴とする連続熱間圧延設備。