JP3555751B2 - 圧延装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は板材の一部を薄肉部に形成する圧延装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
板材の一部に薄肉部を形成した板を得る技術として、厚さの異なる板同士を溶接する技術、及び圧延が知られている。
図18(a),(b)は従来の溶接板の説明図である。
(a)において、薄い部材121の両端に、t1,t2だけ重ねた状態で、厚い部材122,123をスポット溶接にて一体化する。これで、部分毎に厚さの異なる異厚材120を製造することができる。
【0003】
また、(b)において、薄い部材121の両端に厚い部材122,123をレーザ溶接にて接合することで、異厚材120を製造することが知られている。部材122は端面に角度βを有し、部材123は端面に角度θを有するものである。角度β、角度θを形成することで、余分な厚い部材を減らし、より軽量化を図ることができる。
【0004】
ところが、上記(a)に示すようなスポット溶接では、部品点数の増加や工程数の増加、及び剛性の低下という問題がある。また、薄い部材121の両端をt1,t2だけ重ねるため、異厚材120の重量が増加する。
一方、上記(b)に示すレーザ溶接では、端面(開先)の高精度化、溶接設備費の増大、溶接部の成形性が低下するという問題がある。
【0005】
これに対し、溶接を用いない技術として、例えば、特開昭59−189004号公報「差厚板の製造方法およびその圧延機」に示されたものがある。この差厚板の製造用圧延機は、同公報の第3図によれば、上側作業ロール14aと下側作業ロール14bとを独立に駆動制御できるものであり、下側作業ロール14bを逆方向に駆動し、圧延成形することで、差厚板を得ることができるというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開昭59−189004号公報の技術は、上側作業ロール14aと下側作業ロール14bとを独立に駆動制御するもであり、圧延荷重、ロール速度や板厚制御など制御が極めて複雑であり、圧延機のコストが高くなる。その結果、差厚板の生産コストが嵩む。
【0007】
そこで、本発明の目的は、高度な圧延技術を用いることなしに差厚板を製造することのできる圧延装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、帯板の両端を把持する左・右のクランプ手段と、これらのクランプ手段で把持した帯板に一定の張力を掛けるべく、左・右のクランプ手段の少なくとも一方を張力方向に移動させる張力付与手段と、左・右のクランプ手段並びに張力付与手段を一括して帯板の長手方向に沿って往復移動させる移動台と、この移動台上の左・右のクランプ手段で把持した帯板を上下の圧延ロールで圧下する圧延手段と、からなることを特徴とする。
【0009】
帯板を左・右のクランプ手段で把持し、この左・右のクランプ手段を張力付与手段で移動させる。帯板に張力を掛けながら、帯板の一部に薄肉部を形成する。また、薄肉部に張力が作用すると、圧延ロールでの薄肉部の成形が容易になる。その結果、圧延手段に高度な制御を必要としない。
【0010】
請求項2は、圧延手段をターンテーブルに載せたことを特徴とする。ターンテーブルを作動させることで、帯板の長手方向に対して上下の圧延ロールの軸を非直角に設定する。これで台形状の薄肉部を得ることができる。
【0011】
請求項3は、圧延手段の左右、又は左右の少なくとも一方に帯板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。加熱手段で帯板を加熱し、帯板の変形抵抗を小さくして薄肉成形の高速化を図る。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第1実施例)であり、製造ラインは、図右から左へ、巻き戻しリール11(リコイラーとも云う)、案内部12、ループ装置13、圧延装置14及び切断機15をこの順に直列に配置したものである。16,17,18はローラコンベヤ、21は制御盤、22は油圧ユニット、23は操作盤である。
【0013】
図2は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第1実施例)である。
巻き戻しリール11は、帯板のコイルをセットするものであり、その都度コイルを戻し、帯板を送り出すものである。
切断機15は、圧延装置14で薄肉部を形成した帯板を切り離すものである。
圧延装置14は、テンション装置30と、圧延手段60とからなる。
【0014】
図3は本発明に係るテンション装置の斜視図(第1実施例)であり、テンション装置30は、移動台31上に左クランプ手段32、右クランプ手段33並びに張力付与手段34,35を一括して載せたものである。
移動台31は、ベース36に第1ガイド37を介してY軸移動ベース38を取付けたものである。
【0015】
左クランプ手段32は、Y軸移動ベース38の左側にハウジング41を取付け、このハウジング41の中央にガイドを介して上押圧部42を上下移動可能に取付けるとともに、この上押圧部42に対向する下押圧部43を固定し、ハウジング41の上部に油圧シリンダ44,44を取付けたものであり、油圧シリンダ44のロッド45を上押圧部42に取付けて、油圧によって上押圧部42を下押圧部43側へ押し付けるものである。
【0016】
一方、右クランプ手段33は、Y軸移動ベース38の右側に第2ガイド46を介して取付けたハウジング47に左クランプ手段32と同様の上・下押圧部42,43、油圧シリンダ44,44を設けたものである。48は左クランプ位置検出器、49は右クランプ位置検出器であり、これら左・右クランプ位置検出器48,49は、例えば、リニアエンコーダやリニア位置センサである。
【0017】
また、張力付与手段34は、油圧シリンダ51であり、油圧シリンダ51の取付け部52をベース36に取付け、ロッド53をY軸移動ベース38に取付けたものである。
【0018】
張力付与手段35は、油圧シリンダ55であり、油圧シリンダ55の取付け部56をY軸移動ベース38に取付け、ロッド57を右クランプ手段33に取付けたものである。
【0019】
図4は本発明に係る圧延手段の斜視図(第1実施例)であり、圧延手段60は、スタンド61に第3ガイド62,62(手前は図示していない)を介して昇降自在に軸受箱63,63を嵌合し、これらの軸受箱63,63に図示せぬ軸受を介してワークロール64、バックアップロール65,65を嵌合し、これらのロール64,65,65に対称に、スタンド61に図示せぬ軸受を介してワークロール66、バックアップロール67,67を嵌合し、スタンド61の上部に圧下油圧シリンダ68,68を取付け、この圧下油圧シリンダ68,68のロッドを軸受箱63,63に取付け、ワークロール64,66をロール駆動部69,69に嵌合したものであり、ロールが6重で、単一の圧延機である。71はワークロール位置検出器、72は左クランプ移動限検出器、73は右クランプ移動限検出器、74,74は加熱手段である。
【0020】
ワークロール位置検出器71は、例えばリニアエンコーダやリニア位置センサであり、左・右クランプ移動限検出器72,73は、例えばリミットスイッチである。また、加熱手段74は、電磁誘導加熱(誘導加熱)の熱源(ヒーター)であり、ワークロール64,66の左右に設けたものである。
【0021】
以上に述べた圧延装置(第1実施例)の作用を次に説明する。
図5(a),(b)は本発明に係る圧延装置の第1作用図(第1実施例)である。
(a)において、圧延装置14に帯板81を通す。油圧シリンダ51(ロッド53)の前進(矢印▲1▼の方向)によって左クランプ手段32は所定位置に至る。この際、左クランプ手段32の行過ぎを左クランプ移動限検出器72によって防止する。
【0022】
左・右クランプ手段32,33上の油圧シリンダ44,44(ロッド)が後退(矢印▲2▼,▲2▼の方向)すると、上押圧部42が上昇する。一方、圧延手段60の圧下油圧シリンダ68によって、軸受箱63とともに、ワークロール64、バックアップロール65,65が上昇する。
【0023】
左クランプ手段32まで帯板81を矢印▲3▼の如く通した後、左クランプ手段32の上押圧部42を下降させて帯板81の厚肉部82を把持する。一方、圧下油圧シリンダ68で帯板81にワークロール64、バックアップロール65,65を圧下する。このワークロール64の圧下位置はワークロール位置検出器71によって検出する。
【0024】
(b)において、ワークロール64を所定のロール速度で駆動回転させることで、薄肉部83を形成する。同時に、左クランプ手段32を張力方向(矢印▲4▼の方向)に移動させることにより、帯板81に一定の張力tを掛けつつ、薄肉部83を形成する。左クランプ手段32が所定位置に至ると、停止する。
【0025】
続けて、圧延手段60を逆回転せさるために、圧延手段60の近傍まで右クランプ手段33を寄せ、右クランプ手段33上の油圧シリンダ44で上押圧部42を下降させて帯板81の厚肉部82を把持する。その際の右クランプ手段33の位置は右クランプ移動限検出器73によって検出する。
【0026】
図6(a),(b)は本発明に係る圧延装置の第2作用図(第1実施例)である。
(a)において、圧延手段60のワークロール64を逆回転させ、薄肉部83をより薄く延ばす。その際、圧下油圧シリンダ68でワークロール64をさらに圧下し、ロール間隔を制御する。同時に、油圧シリンダ51でY軸移動ベース38を逆移動させる。なお、逆移動によって、帯板81が上流側へ移動すると、ループ装置13(図2参照)によって帯板81の移動量を吸収する。
【0027】
(b)において、Y軸移動ベース38を逆移動しつつ、Y軸移動ベース38上の油圧シリンダ55によって右クランプ手段33を移動することで、帯板81に一定の張力tを掛ける。その際、右クランプ手段33の位置は右クランプ位置検出器49によって行う。
この後、図5,図6に示した薄肉部83の形成をさらに繰り返し、所望の厚さの薄肉部83を形成したブランク材84を得る。
【0028】
すなわち、帯板81を左・右のクランプ手段32,33で把持し、帯板81に張力tを掛けながら圧延する。薄肉部83に張力tが作用すると、極めて容易に帯板81の厚肉部82の一部に薄肉部83を形成することができる。その結果、圧延手段に高度な制御を必要としない。
また、張力tによって、薄肉部83に発生しやすい「しわ」や曲りを防止することができる。
【0029】
さらに、圧延手段60の左右に加熱手段74,74を設けたので、帯板81を誘導加熱することができる。その結果、帯板81の抵抗が小さく(軟化)なり、帯板81を短時間で延ばすことができ、さらに、帯板81が加工硬化し、材料の焼鈍作用も生じ、より生産コストを低減することができる。
【0030】
図7は本発明に係る圧延装置(第1実施例)で薄肉部を形成したブランク材の斜視図であり、ブランク材84は、板材の厚肉部82の一部に薄肉部83を形成し、長手方向に対して境界ライン85,86を直角に形成したものである。
この成形は、境界ライン85,86を直角に使用する部位には好適である。しかし、境界ラインを非直角に形成したい場合がある。
次図で境界ラインが非直角なブランク材を形成する圧延装置を説明する。
【0031】
図8は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第2実施例)であり、上記図1に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
製造ラインは、上流側に巻き戻しリール11を配置し、この巻き戻しリール11の隣に案内部12を設け、この案内部12の隣にループ装置13を配置し、このループ装置13の隣に圧延装置14Bを配置し、この圧延装置14Bの隣に切断機15を配置したものである。
【0032】
図9は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第2実施例)であり、上記図2に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
圧延装置14Bは、圧延手段60Bを備えたものであり、圧延手段60Bは、圧延手段60をターンテーブル90に載せたものである。
【0033】
図10は本発明に係る圧延手段の斜視図(第2実施例)であり、ターンテーブル90に圧延手段60を載せた圧延手段60Bを示す。なお、上記図4に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
ターンテーブル90は、据え付け台91の中央に回転支持部92を設け、端部に駆動部93を設けたものである。駆動部93は、据え付け台91に取付けたガイド94と、このガイド94を駆動するウオーム減速機95とからなる。
【0034】
すなわち、ターンテーブル90の回転支持部92に圧延手段60を嵌合するとともに、圧延手段60にガイド94の一端を取付けることで、ターンテーブル90に圧延手段60を載せたことになる。96は原点位置検出器、97は右回転限検出器、98は左回転限検出器である。
【0035】
次に、圧延装置(第2実施例)の作用を説明する。
図11(a)〜(c)は本発明に係る圧延装置の第1作用図(第2実施例)であり、上段に平面図を併記したので、合計6個の図を表わしたものである。
(a)において、ターンテーブル90によって圧延手段60は矢印の如く旋回し、その位置でロックする。
【0036】
(b)において、圧延手段60が旋回角θだけ旋回すると、圧延手段60が停止しすると同時に、図示しない位置決めピンがロックする。これで、帯板81の長手方向に対して上下のワークロール64,66の軸を非直角に設定したことになる。この際、圧延手段60の回転位置は右回転限検出器97によって検出する。その後、ワークロール64,66間に帯板81を通し、ワークロール64を圧下する。
【0037】
(c)において、ワークロール64,66を駆動し、V字形の薄肉部83を形成する。具体的には、ワークロール64が圧下すると同時に、ワークロール64,66は正転、逆転を繰り返して薄肉部83を往復させることで、薄肉部83は仮想線で示すように移動を繰り返し、次第に薄く延びる。その結果、境界ライン86は角度θを形成する。
【0038】
図12(a),(b)は本発明に係る圧延装置の第2作用図(第2実施例)である。
(a)は、薄肉部83の境界ライン85,86を角度θで形成したことを示す。
(b)において、ワークロール64は一旦上昇(同時にロックピンをアンロック)し、ターンテーブル90によって圧延手段60は矢印の如く旋回する。すなわち、ターンテーブル90は旋回角θだけ戻り、連続して旋回角βだけ旋回し、ロックする。
【0039】
図13(a),(b)は本発明に係る圧延装置の第3作用図(第2実施例)である。
(a)において、旋回角βだけ旋回後(ロックピンをロック)、ワークロール64を圧下し、同様に往復させることで、薄肉部83を形成する。ワークロール64,66を旋回角βだけ旋回させたので、境界ライン85の角度をβに形成することができる。
【0040】
(b)は、境界ライン85の角度をβで形成し、且つ境界ライン86の角度をθで形成したブランク材を示す。すなわち、ブランク材に台形状の薄肉部83が形成できたことになる。
このように、図8〜図13で示したように、圧延手段をターンテーブルに載せることで、帯板に自動で角度β並びに角度θの境界ラインを形成することができる。
【0041】
この場合は、圧延手段の圧下荷重やワークロールの駆動(正転・逆転)のみで薄肉部83を形成するので、生産効率は向上し難い。そこで、境界ラインの角度が非直角のブランク材を生産効率よく製造することができる圧延装置を次に説明する。
【0042】
図14は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第3実施例)であり、上流側から巻き戻しリール11、案内部12、ループ装置13、圧延装置14C、切断機15を順に配置したことを示す。
なお、上記図1、図8に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
【0043】
圧延装置14Cは、テンション装置30Cと、圧延手段60Bとからなる。
テンション装置30Cは、X軸方向にテンション装置30を移動できるものであり、X軸移動ガイド101,101と、このX軸移動ガイド101,101に載せたX軸移動ベース36Cと、このX軸移動ベース36CをX軸方向に移動させるX軸駆動手段102,102と、X軸移動位置検出器103と、を備えたものである。
【0044】
図15は本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第3実施例)であり、X軸移動ガイド101,101にX軸移動ベース36Cを載せたことを示す。
【0045】
次に、圧延装置(第3実施例)の作用を図14及び次図で説明する。
図16(a)〜(c)は本発明に係る圧延装置の作用図(第3実施例)である。
(a)において、ターンテーブル90によって圧延手段60Bを旋回し、帯板81の長手方向に対してワークロール66の軸を非直角に設定する。すなわち、ワークロール66を旋回角θに設定することができる。
一方、左・右クランプ手段32,33によって、ワークロール間に通した帯板81の両端を把持する。
【0046】
(b)において、X軸移動ベース36C(図14参照)の送り(矢印x方向)、並びにY軸移動ベース38の送り(矢印y方向)を制御することで、左・右クランプ手段32,33の移動を旋回角に対応させる。その際、X軸移動位置検出器103(図14参照)によってX軸移動ベース36Cの移動量を検出する。
【0047】
同時に、ワークロール64を圧下し、ワークロール64,66を駆動する。
その結果、角度θのワークロール64,66の回転で往復する帯板81に一定の張力を左・右クランプ手段32,33で掛けることができる。
【0048】
(c)において、左・右クランプ手段32,33で張力を付与すことができるので、角度θの薄肉部83及び境界ライン86を短時間で形成することができる。同様に、角度βの薄肉部83及び境界ライン85を短時間で形成することができる。
また、右クランプ手段33が移動してY軸方向の延び(距離y1+距離y2)を吸収する。
【0049】
なお、X軸方向の延びが大きい場合は、一旦、上押圧部42を仮想線のように上昇させ、左クランプ手段32を原点に戻す。原点に戻すことで、X軸駆動手段(油圧シリンダ)のストロク量の不足を防止する。
【0050】
図17は本発明に係る圧延装置の変形例図であり、圧延装置の平面図である。圧延装置14Dは、床に固定した圧延手段60Dと、この圧延手段60Dに通す板材104を旋回させる旋回手段105と、からなる。
板材104は、幅Wの帯板を所定の長さLに切断したものである。
【0051】
旋回手段105は、床にレール106,106を敷設し、これらのレール106,106上に搬入台車107、搬出台車108を載せ、これらの搬入・搬出台車107,108の上部にワーク位置決め手段111,111を設けたものである。
【0052】
次に、変形例の作用を説明する。
圧延手段60Dの軸心を中心にレール106を円弧に形成したので、台車107は圧延手段60Dを中心にして旋回角θ1だけ旋回すことができる。旋回後の台車107に板材104を載せると、ワーク位置決め手段111が矢印方向に移動して、所定位置で板材104を停止させる。
【0053】
圧延手段60Dのワークロールが圧下すると、ワーク位置決め手段111は板材104を移動可能に開放するので、圧延手段60Dは板材104を往復させることができ、薄肉部を形成することができる。
【0054】
薄肉部を形成後、ワーク位置決め手段111が板材104を一旦保持し、仮想線に示すように、旋回角θ2の位置へと旋回することで、境界ライン113の角度をθ2で形成することができる。その結果、非直角のブランク材114を得ることができる。
【0055】
このように変形例では、床に圧延手段60を固定したので、ターンテーブルを必要とせず、圧延手段60の省スペース化を図ることができる。
また、台車107に板材104を載せると、後は自動制御で板材104に角度θ1,θ2の境界ライン112,113を形成することができるので、その間に作業者は並行して上流側の工程、及び下流側の工程を実施することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【0056】
尚、本発明の実施の形態に示した図3の張力付与手段34,35は、油圧シリンダ51,55であるが、張力付与手段は油圧(空圧)シリンダに限定するものではなく、モーターでボールねじを回転させるねじ方式、チェーン方式、並びにラックピニオン方式でもよい。
【0057】
図10のターンテーブル90にロータリエンコーダ等のセンサを用いて、旋回角を所望の角度に設定してもよい。回転限まで旋回させずに、途中で停止(中間停止)させることができ、より多様なブランク材を得ることができる。
また、ターンテーブル90は一例であって、ターンテーブルの技術はこれに限定するものではなく、圧延手段60を旋回させることができるものであればよい。
【0058】
実施の形態に示した検出器(センサ)の種類や検出器(センサ)の取付け位置は一例であってこれに限定するものではなく、任意である。例えば、油圧シリンダ51,55にセンサを取付けて、左・右クランプ手段32,33の位置検出を実施することも可能である。
【0059】
また、実施の形態に示した検出器(センサ)以外にもセンサを追加して制御を実施してもよい。例えば、板厚検出器や張力検出器等を備えることで、さらに詳細な制御を実施するこができる。
【0060】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1では、左・右のクランプ手段で帯板の両端を把持し、張力付与手段で左・右のクランプ手段を張力方向に移動させるので、クランプ手段で把持した帯板に一定の張力を掛けることができる。同時に、圧延手段の上下の圧延ロールを圧下し、左・右のクランプ手段で把持した帯板を左右に繰り返して往復させ薄肉部を形成する。その結果、複雑な制御や圧延条件を用いずに、板材の一部に薄肉部を形成することができる。
【0061】
請求項2では、圧延手段をターンテーブルに載せたので、ターンテーブルによって圧延手段を旋回させ、帯板の長手方向に対して上下の圧延ロールの軸を非直角に設定すことができる。その結果、薄肉部の境界ラインを所望の角度に形成することができ、強度が必要な部位のみを厚肉部にすることができる。従って、より板の軽量化を図ることができる。
【0062】
請求項3では、圧延手段の左右、又は左右の少なくとも一方に帯板を加熱する加熱手段を設けたので、帯板を所望の温度に保ちつつ、張力を掛けて圧延手段のロールで薄肉部を形成することができ、圧延時間をさらに短縮することができる。また、板材が加工硬化し、材料の焼鈍作用も生じる。従って、生産コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第1実施例)
【図2】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第1実施例)
【図3】本発明に係るテンション装置の斜視図(第1実施例)
【図4】本発明に係る圧延手段の斜視図(第1実施例)
【図5】本発明に係る圧延装置の第1作用図(第1実施例)
【図6】本発明に係る圧延装置の第2作用図(第1実施例)
【図7】本発明に係る圧延装置(第1実施例)で薄肉部を形成したブランク材の斜視図
【図8】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第2実施例)
【図9】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第2実施例)
【図10】本発明に係る圧延手段の斜視図(第2実施例)
【図11】本発明に係る圧延装置の第1作用図(第2実施例)
【図12】本発明に係る圧延装置の第2作用図(第2実施例)
【図13】本発明に係る圧延装置の第3作用図(第2実施例)
【図14】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの平面図(第3実施例)
【図15】本発明に係る圧延装置を備えた製造ラインの側面図(第3実施例)
【図16】本発明に係る圧延装置の作用図(第3実施例)
【図17】本発明に係る圧延装置の変形例図
【図18】従来の溶接板の説明図
【符号の説明】
14,14B,14C,14D…圧延装置、31…移動台、32…左クランプ手段、33…右クランプ手段、34,35…張力付与手段、60,60B,60D…圧延手段、64,66…ワークロール、74…加熱手段、81…帯板、82…厚肉部、83…薄肉部、85,86…境界ライン、90…ターンテーブル、t…張力。
Claims (3)
- 帯板の両端を把持する左・右のクランプ手段と、
これらのクランプ手段で把持した帯板に一定の張力を掛けるべく、左・右のクランプ手段の少なくとも一方を張力方向に移動させる張力付与手段と、
前記左・右のクランプ手段並びに張力付与手段を一括して帯板の長手方向に沿って往復移動させる移動台と、
この移動台上の左・右のクランプ手段で把持した帯板を上下の圧延ロールで圧下する圧延手段と、からなることを特徴とする圧延装置。 - 前記圧延手段をターンテーブルに載せたことを特徴とする請求項1記載の圧延装置。
- 前記圧延手段の左右、又は左右の少なくとも一方に前記帯板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の圧延装置。
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