JP3859842B2 - ガイド装置の位置制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧延材のガイド装置の位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延材のガイド装置の位置制御装置として、例えば特開昭６１−２４１５６３号公報等に開示されているように、送りねじ軸に雌ねじで噛み合い上部にガイド装置を設置している移動体を設け、回転駆動手段の駆動により送りねじ軸を回転させて移動体を圧延ロールのロール軸に沿って移動させて、移動体を通じてガイド装置の位置を制御し、ガイド装置の位置決め後には、クランプにより移動体を固定するものが種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の課題は下記のとおりである。
第１の課題は、移動体の位置調節中はクランプを開放するため、位置決め後の固定時にガタが発生し位置精度が損なわれること。
第２の課題は、移動体の圧延材進行方向（ロール軸と直交方向）前後の位置決めをクランプのみで行っていたため、クランプ時に上記前後のずれが生じ、高精度の位置制御の達成が十分なものでなかったこと。
第３の課題は、送りねじ軸の雄ねじと移動体の雌ねじとの間でバックラッシを生じて微妙な位置精度が出しにくいこと。
この発明の目的は、ガイド装置の調整位置の制御精度を高めることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の特徴は、スクリューシャフト、このスクリューシャフトに回転力を付与する駆動手段、このスクリューシャフトの回転に伴ってスクリューシャフトの軸心方向に移動可能である移動体、この移動体が固定される固定部を有するレストバー及びこのレストバーに取付けられかつ上記スクリューシャフトの軸心方向に沿って長い位置決め固定部材とを具備しているところにある。上記移動体は、上部にガイド装置を設置するシフトベースと、このシフトベースの下部に上記スクリューシャフトと噛み合っている雌ねじを設けているシフトブラケットとを備えており、上記シフトベースに当接部を設けてあり、上記シフトブラケットにクランプを設け、このクランプの作動部をシフトブラケットと上記シフトベースとの間の間隙内を上下動可能としている。上記レストバーの固定部は、上記間隙内を上記移動体との相対的関係において上記スクリューシャフトの軸心方向に移動可能であり、この固定部に上記クランプの作動部が当接可能である。上記位置決め固定部材は、上記固定部上に固定されており、上記クランプの作動部と上記固定部を挟んで対向位置可能に配置されており、上記シフトベースの当接部に当接可能である。
この発明の第２の特徴は、位置決め固定部材が断面山形を形成するようにその長さ方向に傾斜面を有すると共に、両傾斜面は互いに上記長さ方向と直交する方向で対向しシフトベースの当接部に当接可能である当接面を構成して、移動体の固定時の圧延材の進行方向の前後のガタを防ぐと共に、摩擦力が低く移動に必要なモータ等の駆動手段のトルクが少なくてすむようにしていることにある。
この発明の第３の特徴は、シフトブラケットの内部にスクリューシャフトが噛み合う雌ねじを有する第１及び第２のスクリューブラケットを対向的に配置してあり、第１及び第２のスクリューブラケットのいずれか一方がシフトブラケットに結合されており、第１及び第２のスクリューブラケット間にはばねを設けて、ねじのバックラッシを補正するために予圧をかけて、バックラッシを生じないようにしているところにある。
この発明の第４の特徴は、スクリューシャフトは、駆動手段側の端部に減速比１／１００のボール減速機に接続されており、駆動手段の駆動でボール減速機を介して上記スクリューシャフトを回転させるようにして、バックラッシが生じなくスクリューシャフトの回転制御を高精度に行い、かつ低トルクにて回転させることができるようにするところにある。
この発明の第５の特徴は、クランプとして油圧のシリンダ部を有する油圧クランプ機構で構成し、このシリンダ部のピストンロッドが固定部に当接可能として、移動体の固定操作を容易にしているところにある。
この発明の第６の特徴は、スクリューシャフト、このスクリューシャフトに回転力を付与する油圧モータ、このスクリューシャフトの回転に伴ってスクリューシャフトの軸心方向に移動可能である移動体、この移動体が固定される固定部を有するレストバー及びこのレストバーに取付けられかつ上記スクリューシャフトの軸心方向に沿って長い２本の位置決め固定部材とを具備しているところにある。上記移動体は、上部にガイド装置を設置するシフトベースと、このシフトベースの下部に上記スクリューシャフトと噛み合っている雌ねじを設けているシフトブラケットとを備えており、上記シフトベースに当接部を設けてあり、上記シフトブラケットに上記スクリューシャフトを挾んで対のクランプ用の油圧シリンダ部を設け、各油圧シリンダ部のピストンロッドをシフトブラケットと上記シフトベースとの間の間隙内を上下動可能としてある。上記レストバーの固定部は、上記間隙内を上記移動体との相対的関係において上記スクリューシャフトの軸心方向に移動可能であり、この固定部に上記ピストンロッドが当接可能である。上記各位置決め固定部材は、上記固定部上に固定されており、上記各油圧シリンダ部のピストンロッドと上記固定部を挟んでそれぞれ対向位置可能に配置されており、上記シフトベースの当接部に当接可能であり、少なくとも一方の位置決め固定部材が断面山形を形成するようにその長さ方向に傾斜面を有すると共に、両傾斜面は互いに上記長さ方向と直交する方向で対向しシフトベースの当接部に当接可能である当接面を構成しているところにある。上記スクリューシャフトと油圧モータとの間にボール減速機を設け、このボール減速機として減速比１／１００のボール減速機を使用すれば、超微調整が可能となる。
【０００５】
【作用】
ガイド装置の位置調整、移動体の高速移動時にはクランプを開放してスクリューシャフトを高速回転させて、移動体を所定の位置に合わせ、そして微速移動時（位置調整時）にクランプの作動部を固定部に低圧接触させることによりシフトベースの当接部が位置決め固定部材の当接面に低圧で当接（低圧固定）しながら移動し、その後位置決め後の固定時にクランプの作動部を固定部に高圧接触させ移動体を固定部に固定する。低圧固定から高圧固定しても常に荷重がかかっているためガタが生じない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明のガイド装置の位置制御装置は、図１乃至図４に示すものでは、スクリューシャフト１、このスクリューシャフトにボール減速機２を介して回転力を付与する駆動手段３、このスクリューシャフトの回転に伴ってスクリューシャフトの軸心方向に移動可能である移動体４、この移動体が固定される固定部５ａを有するレストバー５及びこのレストバーに取付けられかつ上記スクリューシャフトの軸心方向に沿って長い位置決め固定部材６Ａ，６Ｂを具備している。
【０００７】
スクリューシャフト１は、その一端側（図１左端側）が一方の軸受７に、他端側がノンバックラッシのボール減速機２で他方の軸受７にそれぞれ軸支されている。このボール減速機は、駆動手段の主要部を構成する図示の例では油圧モータ８にユニバーサルジョイント９によって接続されている。油圧モータ８の動力は、ユニバーサルジョイント９を経てボール減速機２に伝えられ、このボール減速機の回転力はスクリューシャフト１に及ぶ。
【０００８】
移動体４は、図３乃至図６に示すように、シフトベース１０とシフトブラケット１１からなる。シフトベース１０上に条鋼等の圧延材のガイド装置Ｇを取外し可能に固定する。シフトベース１０はその下部でシフトブラケット１１をボルト１２で固定しており、圧延材の進行方向（図６左右方向）の両側にシフトブラケットとの間に間隙１３を開けてある。シフトベース１０は、シフトブラケット１１を貫通しているスクリューシャフト１の回転に伴って、このスクリューシャフトの軸心方向（図１及び図５左右方向）に移動可能である。
シフトブラケット１１は、その軸心孔部内に第１スクリューブラケット１４及び第２スクリューブラケット１５が嵌合している。図３及び図５の例では、第１スクリューブラケット１４は断面Ｔ字状に形成され、第２スクリューブラケット１５はリング状に形成されており、各スクリューブラケットの軸心部に例えば台形ねじからなる雌ねじを切ってある。これらの雌ねじは、スクリューシャフト１の外周部に設けてある例えば台形ねじからなる雄ねじと噛み合っている。このために、シフトブラケット１１は、スクリューブラケット１４，１５を通じて、スクリューシャフト１の回転により、圧延ロールＲ（図４）のロール軸と平行にスライドできる。
シフトブラケット１１（第１及び第２のスクリューブラケット１４，１５）の雌ねじとスクリューシャフト１の雄ねじとのねじのガタを無くすために、このシフトブラケットに図５に示すようなノンバックラッシ機構を持つ。
すなわち、このノンバックラッシ機構について説明すると、第１スクリューブラケット１４は、ボルト１６でシフトブラケット１１に固定されている。ボルト１６は、図５では六角穴付きボルトを使用しているが、この種のボルトに限られない。ボルト１６に隣接してボルト１７を設けてあり、ボルト１６とボルト１７とは、図６の例ではスクリューシャフト１を中心として同一円上に等間隔を置いて交互に配置されている。このボルトは、図５では六角穴付きボルトを使用しているが、この種のボルトに限られない。ボルト１７は第１スクリューブラケット１４内をその軸心方向に移動可能に挿通すると共に、シフトブラケット１１を貫通してボルト先端が第２スクリューブラケット１５にねじ込まれている。ボルト１７の頭部とシフトブラケット１１との間のボルト１７の外周部には圧縮ばね１８を巻付けている。ボルト１７は、第１スクリューブラケット１４からシフトブラケット１１を貫通して圧縮ばね１８を圧縮させながら、その先端が第２スクリューブラケット１５にねじ込まれているために、シフトブラケット１１と、このシフトブラケットに固定されている第１のスクリューブラケット１４とは、常に図５の右方向に押し付けられ、第２スクリューブラケット１５はその反力で図の左方向に押し付けられる。圧縮ばね１８は、スクリューシャフト１の外周の雄ねじと、第１及び第２のスクリューブラケット１４，１５の内周の雌ねじとにバックラッシを補正するために予圧をかけるものである。圧縮ばね１８による押し付ける強さは、圧縮ばねのばね力の強さ、ボルト１７のねじ込み量により任意に調節可能である。これにより、スクリューシャフト１と第１スクリューブラケット１４、第２スクリューブラケット１５のねじでのバックラッシは無くなる（補正できる）。
【０００９】
シフトブラケット１１は、レストバー５の固定部５ａにクランプ機構により固定される。クランプ機構として、本装置では、図６に示すような油圧クランプ機構を備えている。
ここで、この油圧クランプ機構について主に図６を参照して説明する。
シフトブラケット１１内には、圧延材の進行方向（図左右方向）の前後（左右）両側にクランプとなるシリンダ部１９をそれぞれ設けてあり、各シリンダ部には作動部となる単動のピストンロッド２０を設けている。各シリンダ部１９の一端（図下端）に油圧ホース２１から送られてくる作動油が分岐路２２を通じて送込まれ、油圧力を上げることによりピストンロッド２０は前進し、ロッド上部２０ａが間隙１３内に位置しているレストバー５の固定部５ａ下面に当接可能である。固定部５ａは、シフトブラケット１１の移動に伴って間隙１３内をシフトブラケットとの相対的関係においてスクリューシャフト１の軸心方向（図紙面に垂直方向）に移動可能である。ピストンロッド２０は、その軸心部にボルト収納孔２０ｂを開けてあり、各ボルト収納孔内には、先端をシフトブラケット１１にねじ込まれているボルト（図では六角穴付きボルト）２２が配置されている。ボルト２２の外周にはボルト頭部とボルト収納孔２０ｂの内底部との間に圧縮スプリング２３が掛け回されている。この圧縮スプリングは、常にピストンロッド２０を押し下げる方向（図下方向）にばね力を付勢している。
各ピストンロッド２０の先端部側には、レストバー５の固定部５ａを挾んで位置決め固定部材６Ａ，６Ｂが対向配置されており、各位置決め固定部材は、固定部上にボルト２４で取付けられている。各位置決め固定部材６Ａ，６Ｂは、図７及び図８に示すようにスクリューシャフト１に沿って長く形成された長尺状部材からなる。一方の位置決め固定部材６Ａは山形状に形成され、その上面は傾斜した当接面Ａ１が頂部で交わっており、これらの当接面は水平に対してほぼ４５°の角度を有している。位置決め固定部材６Ａの当接面６Ａ１には、シフトベース１０の当接部、図示の例では、ボルトで止めた当接部材で構成した当接部２５が接触可能である。また他方の位置決め固定部材６Ｂは、その上面の平坦面の当接面６Ｂ１にシフトベース１０の当接部、図示の例では、ボルトで止めた当接部材で構成した当接部２６が接触可能である。
【００１０】
ここで、油圧クランプ機構による移動体４の固定及び開放方法を説明する。 なお、移動体４の固定及び開放操作を通じてガイド装置Ｇの位置調整の制御が行われる。
高圧固定時（油圧力高圧：位置固定時）における固定方法は下記のとおりである。
油圧ホース２１からシリンダ部１９に作動油を送り込んで油圧力を上げることで、ピストンロッド２０が圧縮スプリング２３のばね力に抗して上方に動き、レストバー５の固定部５ａに当接してこれを押す。この押圧力の反力により、シフトブラケット１１は下方に押圧されるから、シフトベース１０の当接部２５，２６が位置決め固定部材６Ａ，６Ｂの各当接面６Ａ１，６Ｂ１に押し付けられ、この結果シフトベース１０及びシフトブラケット１１すなわち移動体４の位置は固定される。特に、位置決め固定部材６Ａは傾斜面からなる当接面６Ａ１を有する山形に形成され、当接面６Ａ１にシフトベース１０の当接部２５が当接しているために、移動体４の図６の左右の位置決めが確実となる。
低圧固定時（油圧力低圧：位置微調整時）における固定方法は下記のとおりである。
この時は、油圧力を調節して、シフトベース１０の当接部２５，２６が位置決め固定部材６Ａ，６Ｂの各当接面６Ａ１，６Ｂ１に摺動可能に設定することで、シフトブラケット１１が移動可能となって、かつガタが生じなく高精度の位置制御が可能となる。
非固定時（油圧力０：ガイド装置の位置移動・メンテナンス時）における開放方法は下記のとおりである。
この時は、油圧力を下げることにより、シフトブラケット１１にねじ込まれているボルト２２で押さえられている圧縮スプリング２３の力でピストンロッド２０は押し下げられている。これにより、シフトベース１０は位置決め固定部材６Ａ，６Ｂ上を移動可能となる。
【００１１】
ガイド装置Ｇの位置調整の制御方法を説明すると、まずピストンロッド２０の固定を解除しておいてから、スクリューシャフト１を高速回転させ、移動体４を所定の位置に合わせ、その後シリンダ部１９の油圧力を調節して、シフトベース１０の当接部２５，２６が位置決め固定部材６Ａ，６Ｂの各当接面６Ａ１，６Ｂ１に摺動可能に設定した状態で、スクリューシャフトを低速回転させながら移動体を微速移動させてガイド装置Ｇの位置の微調整をし、位置決め後にピストンロッドをレストバ５ーの固定部５ａに高圧接触させ移動体を固定する。
このようにガイド装置Ｇの位置調整時において、移動体４の高速移動時に開放、微速移動時（位置調整時）に低圧固定及び位置決め後に高圧固定と３段階の調整操作が可能となる。このため、低圧固定から高圧固定にして、常に荷重がかかっているためガタが生じない。
【００１２】
図示の例によると、固定の開放、位置移動、位置微調整、固定といった位置調節作業が一人で迅速にスイッチ一つで遠隔操作可能となり、位置調整作業の大幅な軽減が可能となる。
図１に示す駆動手段として、油圧モータ８を用いたが、この例に限られず、機械的な駆動手段または手動等によるものであってもよい。
図１の例において、減速機２に減速比が１／１００であるノンバックラッシのボール減速機を使用すれば、最小移動量が０．０５ｍｍまでの微少調整、つまり０．０５ｍｍの高精度の位置制御が可能となる。
一方の位置決め固定部材６Ａのシフトベース１０への当接面６Ａ１は水平に対してほぼ４５°（±４５°）の角度を有するようにすることにより、圧延材の進行方向の前後の位置決めと低圧固定時の低摩擦力での摺動を可能にしている。当接面の角度はおおむね２０°〜６０°であればよい。他方の位置決め固定部材６Ｂを一方の位置決め固定部材６Ａと同様の構成としてもよく、また位置決め固定部材６Ａを位置決め固定部材６Ｂと同様に平板状に構成してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
この発明によれば、ガイド装置の位置制御の際、移動体の高速移動時に固定の開放、微速移動時（位置調整時）に低圧固定、位置決め後に高圧固定の３段階の操作が可能となり、低圧固定状態を維持しながら移動体の当接部を位置決め固定部材上を摺動させることにより、低圧固定から高圧固定にしても常に荷重がかかっているため、位置調節後の固定時のガタが生じなくなり、高精度の位置制御が可能となり、製品疵が発生しなくなった。
この発明において、レストバーに固定されている位置決め固定部材におけるシフトベースとの当接面は傾斜を付けることにより、固定時に圧延材の進行方向の前後のガタが生じず、その前後の位置決めが正確にされると共に、摩擦力が低く移動に必要な駆動手段のトルクが少なくてすむ。
この発明において、スクリューシャフトとスクリューブラケットのねじにバックラッシを補正するために圧縮ばねで予圧をかけることにより、バックラッシの発生を防いで、位置調整の精度を高めることができる。
この発明において、駆動手段とスクリューシャフトの間にはノンバックラッシの１／１００ボール減速機が組み込まれているため、バックラッシが生じなくスクリューシャフトの回転制御が高精度で可能であり、かつ低トルクにて回転させることができる。
この発明において、駆動手段として油圧モータを用い、クランプに油圧シリンダ部を有する油圧クランプ機構を使用することにより、遠隔操作にて調節可能であることから安全であり、そして従来数人で数十分かけて行っていた開放、位置移動、位置微調整、固定といった作業が一人で迅速にスイッチ一つで遠隔操作可能となり、位置調整作業の大幅な軽減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す拡大平面図であって、ガイド装置及び駆動手段を省略している図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す要部の拡大分解図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す拡大側面図である。
【図５】図６Ａ−Ａ線の一部切欠断面図である。
【図６】この発明の実施の形態を示す主要部の一部切欠拡大側面図である。
【図７】一方の位置決め固定部材の拡大平面図である。
【図８】他方の位置決め固定部材の拡大平面図である。
【符号の説明】
１ スクリューシャフト
２ ボール減速機
３ 駆動手段
４ 移動体
５ レストバー
５ａ 固定部
６Ａ 位置決め固定部材
６Ａ１ 当接面
６Ｂ 位置決め固定部材
６Ｂ１ 当接面
８ 油圧モータ（駆動手段）
１０ シフトベース
１１ シフトブラケット
１３ 間隙
１４ 第１のスクリューブラケット
１５ 第２のスクリューブラケット
１６ ボルト（第１のボルト）
１７ ボルト（第２のボルト）
１８ 圧縮ばね
１９ シリンダ部（クランプ）
２０ ピストンロッド（作動部）
２２ 油圧ホース
２５ 当接部
２６ 当接部
Ｇ ガイド装置
Ｒ 圧延ロール

Claims (4)

1. スクリューシャフト、このスクリューシャフトに回転力を付与する駆動手段、このスクリューシャフトの回転に伴ってスクリューシャフトの軸心方向に移動可能である移動体、この移動体が固定される固定部を有するレストバー及びこのレストバーに取付けられかつ上記スクリューシャフトの軸心方向に沿って長い２本の位置決め固定部材を具備しており、
   上記移動体は、上部にガイド装置を設置するシフトベースと、このシフトベースの下部に固定してあってかつ上記スクリューシャフトと噛み合っているシフトブラケットとを備えており、上記シフトベースの下部の両側に当接部を設けてあり、上記シフトブラケットには第１及び第２のスクリューブラケット、ノンバックラッシ機構並びにクランプを設けてあり、
   上記第１及び第２のスクリューブラケットは上記シフトブラケットの軸心穴部内部に嵌合され、いずれもスクリューシャフトが噛み合う雌ねじを有すると共に、一方の上記第１のスクリューブラケットが断面Ｔ字形状に、他方の第２のスクリューブラケットがリング状に形成されており、上記第１のスクリューブラケットの鍔部側とは反対側の端部端面と第２のスクリューブラケットの端面とが対向して配置されており、
   上記ノンバックラッシ機構は、上記シフトブラケットと上記第１のスクリューブラケットとを鍔部を介して結合する第１のボルトと、上記シフトブラケットと第２のスクリューブラケットとを結合する第２のボルトと、上記スクリューシャフトの外周の雄ねじ並びに上記第１及び第２のスクリューブラケットの内周の雌ねじにバックラッシを補正するために予圧をかけるための圧縮ばねとを備えており、
   上記第１及び第２のボルトは上記スクリューシャフトを中心としこれを囲むように間隔を置いてそれぞれ配置されており、上記第２のボルトが上記第１のスクリューブラケット内をその軸心方向に移動可能に挿通すると共に、上記シフトブラケットを貫通してボルト先端が上記第２のスクリューブラケットにねじ込まれており、
   上記圧縮ばねは上記第２のボルトの頭部と上記シフトブラケットとの間の上記第２のボルトの外周部に巻付けられ、上記シフトブラケットを介して上記第１のスクリューブラケットに対して上記第２のスクリューブラケットに向けてばね力を付勢しており、
   上記クランプは上記スクリューシャフトを挟んでそれぞれ配置され、上記シフトブラケットと上記シフトベースとの間に形成されている間隙内を上下動可能である作動部を備えており、
   上記レストバーの固定部は上記間隙内に配置されており、下面に上記クランプの作動部が当接可能であり、
   上記各位置決め固定部材は、上記固定部上にそれぞれ固定されており、上記クランプの作動部と上記固定部を挟んで対向して配置されており、上記シフトベースの当接部に当接可能である
   ことを特徴とするガイド装置の位置制御装置。
2. 位置決め固定部材は、断面山形状に形成されており、傾斜する当接面がシフトベースの当接部に当接可能であることを特徴とする請求項１記載のガイド装置の位置制御装置。
3. スクリューシャフトは、駆動手段側の端部に減速比１／１００のボール減速機に接続されており、駆動手段の駆動でボール減速機を介して上記スクリューシャフトを回転させるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガイド装置の位置制御装置。
4. クランプは、油圧のシリンダ部で構成され、このシリンダ部の作動部であるピストンロッドが固定部に当接可能であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のガイド装置の位置制御装置。

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