JP3289652B2 - ビレットクランプ装置 - Google Patents

ビレットクランプ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧接式溶接機のビレ
ットクランプ装置、特に、ビレット、圧延材、大断面鋼
片等を被溶接物とする圧接式溶接機(特にフラッシュバ
ット溶接機)のクランプ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の圧接式溶接機(特にフラ
ッシュバット溶接機)におけるビレットクランプ装置
は、次の従来例に示す如く、アクチュエータの押圧力と
狭圧力は1:1(直動式)か或いは固定倍率(リンクア
ーム式)であった。 (従来例1.) 日本鋼管工事(株)製 レール溶接機(利用状態:現在JR及び私鉄で利用) 倍力率:1:1(固定倍率)、直動式 (従来例2.) 旧ソ連製 K−355(型名) レール溶接機(同 上) 倍力率:1:10(固定倍率)、リンク式 (従来例3.) SCHLATTER 社製・BROWN BOVERI 社製 熱間ビレット溶接機 倍力率:1:1(固定倍率)、直動式
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の直動式のクラン
プ方式において、大断面鋼片をクランプする場合には、
所要狭圧力が大きくなるために、シリンダボア径を非常
に大きくしなければならず、その結果、給電クランプ間
隔が広がってしまい(特に、フラッシュバット溶接の場
合は、このことが溶接に悪影響を及ぼす。)機器の構成
が非常に困難となる。これを避けるためには、ハイドロ
ーリックの作動圧力を上げることも有効であり、実際
(従来例1)のレール溶接機では700kgf /cm2 の作
動圧としている。しかし、現在210kgf /cm2 を超え
る作動圧にした場合には、不燃性作動油を使用すること
ができない。ひるがえって、鉄鋼設備、特に熱材を扱う
設備においては安全の目的から作動油は、不燃性作動油
としている。
【0004】また、従来例2のビレットクランプ装置に
おいては、図5に示されるように、リンクアーム式の機
械式倍力機構を備えているが、その倍率が1:10の固
定式であり、そして、リンクアーム51は油圧シリンダ
52により駆動されるが、固定フレームと移動ガイドを
備えていないために、油圧シリンダ52が被クランプ材
側に移動してしまう、という弊害があった。
【0005】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、不燃性作動油の使用範囲内の
作動圧にて、シリンダ寸法を溶接性能及び機器配置上支
障のない大きさに納めることを可能にし、且つ、被クラ
ンプ材の自動調心機能を備えたビレットクランプ装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】(1)本発明に係るビレ
ットクランプ装置は、固定フレーム2と、該固定フレー
ム2に支持され、シリンダロッドを垂直方向に駆動する
クランプシリンダ1と、該クランプシリンダ1に駆動さ
れてビレットをクランプする機械式倍力機構11とを備
え、該機械式倍力機構11は、一端が前記クランプシリ
ンダ1のシリンダロッドに枢支12、12された一対の
第一のアーム13、13と、長手方向の中間部が前記固
定フレーム2に枢支16、16され、上端が前記第一の
アーム13、13に枢支14、14された一対の第二の
アーム17、17と、該第二のアーム17、17の下端
に互いに対向するように設けられたビレットクランプ用
の一対のクランプホルダー18、18とを有することを
特徴とするものである。例えば鋼片をクランプして狭圧
支持下で接合して鋼片両端部を加熱・溶融し、相互に押
圧して突き合わせて接合する場合に、押圧時にクランプ
部にすべりを生じさせないための所要狭圧力を発生する
ためにはクランプ機構が必要であるが、本発明において
は、そのクランプ機構として、機械式倍力機構を採用し
たことにより、クランプ力発生源(ハイドローリック圧
力供給装置及びクランプシリンダ)の小容量化・低吐出
圧力化を可能にしている。また、本発明において、クラ
ンプシリンダは固定フレームに支持されており、この固
定フレームに取り付けられたガイドに沿って垂直に移動
する。このことにより、機械式倍力機構のクランプ部は
左右対称に開閉し、被クランプ材の多少の芯ずれは自動
的に調心される。(2)本発明に係るビレットクランプ
装置は、上記(1)の装置において、クランプシリンダ
を駆動するためのハイドローリック圧力供給装置を備
え、そして、ハイドローリック圧力供給装置は、機械式
倍力機構のクランプ開放位置とクランプ位置との間のア
クチュエータの高速作動のためのアキュムレータを備え
ている。本発明においては、このようなアキュムレータ
をハイドローリック圧力供給装置に組み込んだことによ
り、ハイドローリック圧力供給装置のポンプ容量の小容
量化を可能にしている。
【0007】 (3)本発明に係るビレットクランプ装置のハイドロー
リック圧力供給装置は、上記(2)の装置において、前
記クランプシリンダのロッド位置を検知し、その検知信
号に基づいて圧力を制御して、所定の狭圧力を保持す
る。本発明においては、クランプシリンダの駆動位置に
応じてハイドローリック圧力供給装置の圧力を制御し
て、常時、任意の一定の狭圧力を保持するようにしたの
で、安定した保持力が得られる。 (4)本発明に係るビレットクランプ装置のハイドロー
リック圧力供給装置は、上記(2)の装置において、熱
鋼片をクランプする場合に、クランプ状態下における加
熱・溶融過程と突き合わせ接合過程の各々において、
記クランプシリンダに供給される不(難)燃性作動油の
流量及び圧力を制御するものである。このため、熱鋼片
をクランプする場合、狭圧力による熱鋼片の塑性変形が
最小になる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態に係る
ビレットクランプ装置の側面図であり、これはフラッシ
ュバット溶接機に適用した場合の例について示されてい
る。なお、図1の左側はクランプ時の状態を示し、右側
は解放時の事態を示している。図1のビレットクランプ
装置は、クランプシリンダ1、このクランプシリンダ1
を支持する固定フレーム2、固定フレーム2に取り付け
られたガイド3、及び機械式倍力機構11を備えてい
る。その機械式倍力機構11は、支点12、アーム1
3、支点14、アーム15、支点16及びアーム17か
ら構成されており、これらは左右対称に配置されてい
る。支点12は、固定フレーム2に取り付けられたガイ
ド3により案内される。そして、左右のアーム17の端
部にはクランプホルダー18がそれぞれ取り付けられて
おり、1対のクランプホルダー18がビレット20をク
ランプする。
【0009】図2は図1のビレットクランプ装置の機械
式倍力機構11の模式図である。シリンダ押圧力F0
クランプ力F2 との間の増幅率は次式で表わされる。
【0010】
【数1】
【0011】従って、F0 ,F2 の相関をグラフで表わ
せば、図3に示されるtan 関数曲線となり、原理的には
無限大に力の増幅が可能である。本実施形態において
は、この機械式倍力機構11により力の増幅率8倍〜4
5倍の範囲を使用範囲とすることにより、従来の直動式
クランプの場合、可燃性作動油で700kgf/cm2 の油圧
源で、シリンダボア径φ52.5cmが必要であったもの
が、不燃性作動油210kgf/cm2 の油圧源で、φ25.
0cmとすることができた。
【0012】図4は図1及び図2のクランプシリンダを
駆動するためのハイドローリック圧力供給装置の構成を
示したブロック図である。このハイドローリック圧力供
給装置は、図示のように、シリンダロッド位置センサ3
1、フィードバック制御用流量制御弁32、フィードバ
ック制御用圧力制御弁33、アキュムレータ34及び複
合ポンプ35を備えている。
【0013】本実施形態においては、クランプシリンダ
1の空走(開放位置〜クランプ位置)時の作動速度をポ
ンプ容量を大きくしないで速くするためにアキュムレー
タ34が設けられている。また、この倍力機構は、原理
的には、幾何学的な関係からtan 関数曲線特性(図4参
照)となり、無限大まで増幅可能であるが、 ・被クランプ材の塑性変形を最小にする。 ・装置の機械強度に制約がある。 ということから、最適な増幅率に制御することが望まし
い。このため、クランプシリンダ1のロッド位置をシリ
ンダロッド位置センサ31で検知し、これにより、フィ
ードバック制御用流量制御弁32及びフィードバック制
御用圧力制御弁33を制御することにより、シリンダス
トロークの全長にわたって任意の最適な圧力(クランプ
力)に制御できる。
【0014】また、熱鋼片をクランプする場合狭圧力に
より熱片が塑性変形(つぶされてへこんでゆく)してし
まうおそれがある。この変形量を最小にする目的で、本
実施形態ではフラッシュバット溶接の各段階でその都度
必要十分なクランプ力・クランプ速度に切替えられるよ
う次の方式をとった。
【0015】 (段階1) 動作 解放位置→クランプ位置 所要クランプ速度 大 所要クランプ力 小 適用 複合ポンプ35は大・小の2台(35a,35b)運転 アキュムレータ34の使用 フィードバック制御用流量制御弁32→流量大 (段階2) 動作 クランプ中・フラッシュ(加熱・溶融)過程 所要クランプ速度 小 所要クランプ力 小 適用 複合ポンプ5は小容量ポンプ35aのみ運転 アキュムレータ34は不使用 フィードバック制御用流量制御弁32→流量小 フィードバック制御用圧力制御弁33→シリンダ位置にあわせクラン プ力が小で一定となるよう制御する。
【0016】 (段階3) 動作 クランプ中・アプセット(突き合わせ)過程 所要クランプ速度 小 所要クランプ力 大 適用 複合ポンプ5は小容量ポンプ35aのみ運転 アキュムレータ34は不使用 フィードバック制御用流量制御弁32→流量小 フィードバック制御用圧力制御弁33→必要クランプ力まで増大させ る。 (段階4) 動作 クランプ→解放 所要クランプ速度 大 所要クランプ力 小(アンクランプ力) 適用 複合ポンプ35は大・小の2台(35a,35b)運転 アキュムレータ34の使用 フィードバック制御用流量制御弁32→流量大
【0017】 (段階5) 動作 解放にて待機 所要クランプ速度 − 所要クランプ力 小(解放位置保持のため) 適用 複合ポンプ35は大・小の2台(35a,35b)をアキュムレータ 34のチャージ終了まで運転し、チャージ後は小容量ポンプ35bの み運転
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ビレット
等をクランプする機構として機械式倍力機構を採用した
ことにより、不燃性作動油の使用範囲内の作動圧にて、
クランプ力発生源(ハイドローリック圧力供給装置及び
クランプシリンダ)の小容量化・省能化を可能にしてお
り、このため、クランプシリンダの寸法を溶接性能及び
機器配置上支障のない大きさに納めることができる。更
に、クランプシリンダは固定フレームに支持されてお
り、この固定フレームに取り付けられたガイドに沿って
垂直に移動するので、機械式倍力機構のクランプ部は左
右対称に開閉し、被クランプ材の多少の芯ずれは自動的
に調心される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るビレットクランプ装
置の側面図である。
【図2】図1の機械式倍力機構の模式図である。
【図3】図1のクランプシリンダの押圧力F0 とクラン
プ力F2 との相関を示した特性図である。
【図4】図1のクランプシリンダを駆動するためのハイ
ドローリック圧力供給装置の構成を示したブロック図で
ある。
【図5】従来2のビレットクランプ装置の説明図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−136292(JP,A) 特開 昭60−187480(JP,A) 特開 昭48−13781(JP,A) 実開 平1−155142(JP,U) 工業教育研究会,「ハイドロリックア キュムレータ」に関する項目,図解機械 用語辞典,日本,日刊工業新聞社,1993 年11月30日,第3版,P476 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 37/00 - 43/04 B23K 11/04 510 F15B 11/028 F16B 2/00 - 2/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定フレーム2と、該固定フレーム2に
    支持され、シリンダロッドを垂直方向に駆動するクラン
    プシリンダ1と、該クランプシリンダ1に駆動されてビ
    レットをクランプする機械式倍力機構11とを備え、該
    機械式倍力機構11は、一端が前記クランプシリンダ1
    のシリンダロッドに枢支12、12された一対の第一の
    アーム13、13と、長手方向の中間部が前記固定フレ
    ーム2に枢支16、16され、上端が前記第一のアーム
    13、13に枢支14、14された一対の第二のアーム
    17、17と、該第二のアーム17、17の下端に互い
    に対向するように設けられたビレットクランプ用の一対
    のクランプホルダー18、18とを有することを特徴と
    するビレットクランプ装置。
  2. 【請求項2】 前記クランプシリンダを駆動するための
    ハイドローリック圧力供給装置を備え、そして、前記ハ
    イドローリック圧力供給装置は、前記機械式倍力機構の
    クランプ開放位置とクランプ位置との間のアクチュエー
    タ作動のためのアキュムレータを備えたことを特徴とす
    る請求項1記載のビレットクランプ装置。
  3. 【請求項3】 前記ハイドローリック圧力供給装置は、
    前記クランプシリンダのロッド位置を検知し、その検知
    信号に基づいて圧力を制御して、所定の狭圧力を保持す
    ることを特徴とする請求項2記載のビレットクランプ装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ハイドローリック圧力供給装置は、
    熱鋼片をクランプする場合には、クランプ状態下におけ
    る加熱・溶融過程と突き合わせ接合過程の各々におい
    て、前記クランプシリンダに供給される不燃性作動油の
    流量及び圧力を制御することを特徴とする請求項2記載
    のビレットクランプ装置。
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JP6252950B2 (ja) * 2015-03-05 2017-12-27 Smc株式会社 クランプ装置

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