JP4865638B2 - 圧延加工物リターン装置 - Google Patents

Description

本発明は、一台の圧延機でインゴット等に繰り返し圧延を施す圧延作業に好適な圧延加工物リターン装置に関し、より詳しくは、圧延が施された圧延加工物を当該圧延機の上側ロールの上方に戻す圧延加工物リターン装置に関する。

タングステンやモリブデンの圧延板は、一般に粉末冶金法で得られた厚さ数十ミリのインゴットから作製されるため、その単重も１００ｋｇ以下にされることが多い。

そのため、例えば、熱間圧延板の作製においては、一台の圧延機で板厚を順次落としながら、要求される板厚が得られるまで繰り返し圧延を施すという人作業を介した圧延方法が採用されている。

上述した圧延方法の生産性を向上させるために、本願出願人は、特許文献１において、圧延機加工物リターン装置（以下、単に「リターン装置」という）を提案している。

この特許文献１に開示された技術は、所望の圧延加工が施された圧延加工物を当該圧延機の挿入側、つまり、作業者側に素早く戻すことを目的として創案されたリターン装置である。

図４は上述のリターン装置を示す図である。図４に基づいて、先ず、圧延機とリターン装置５０の設置関係、ならびにリターン装置の動作内容について、以下説明する。図４の左側には圧延機の上下のロール１４，１５が、また、その右側にはリターン装置５０が示されている。当該リターン装置５０は、圧延機６０のパスライン、つまり、下側ロール１５の上端の高さに対して、リターン装置５０の加工物受台２の上面の高さが、同一且つ水平となるように床面１６に設置されている。

図４の左側の矢印方向から人作業によって、圧延機６０の上下のロールの１４，１５間に、例えば、上述のインゴットが挿入されると、当該インゴットは所望の板厚に加工（以下、「圧延加工物」という）されて、加工物受台２の上に送給される。

次に、リターン装置５０の起動スイッチをＯＮにすると上下動機構３０が駆動し、駆動軸３１（以下、「ピストンロッド」と読み替える）と一体に組み付けられている支持台３２が、案内軸３３によって垂直姿勢を保持しながら上昇し始める。

次に、支持台３２の上に組み付けられているガイドレール３４と摺動体３５とによって支承されている加工物受台２は、アーム３６の支点３７を回転中心として上方向に円弧を描いて上昇を開始する。

加工物受台２が図の破線で示す上側ロール１４の上方の所定位置（上昇端３８）に到達すると、上下動機構３０の上昇が停止する。

次に、人作業によって加工物受台２の上にある圧延加工物を受け取る。再度起動スイッチをＯＮにすると、上下動機構３０が駆動し、上記の上昇動作と逆の動作を行いながら加工物受台２が下降、所定位置（下降端）に到達し停止する。上記の内容を繰り返すことによって所望の圧延加工物が作製される。

次に、上記のリターン装置５０の機構を同じく図４に基づいて、以下説明する。

図に示されているとおり、当該リターン装置５０の機構は、加工物受台２、上下動機構３０、アーム３６、支持台３２、ガイドレール３４、摺動体３５、案内軸３３、ベアリング軸受３９とを備えて構成されている。つまり、上下動機構３０を上昇させることよって、加工物受台２に円弧運動（以下、「円弧動作」と読み替える）を付与させるという手段が採用されている。

なお、上下動機構３０には動作速度を速めるために圧空シリンダを、また、機構の精度を高めるためにガイドレール３４と摺動体３５には直線案内用軸受（スライドガイド）を、また、ベアリング軸受３９には直線摺動用軸受が用いられている。

特に、この機構において、目的どおりの動作をさせるためには、支持台３の垂直の上下動作を保持するための案内軸３３とベアリング軸受３９との組み立てが常に精度良く維持されていることが必須の条件として要求されている。

具体的には、上下動機構３０を形成する箱型形状のフレームの側面に組み付けられる４個のベアリング軸受３９は、全て十数ミクロン以内の誤差範囲で芯出し組み付けが必要とされている。さらに、４本の案内軸３３も上記の４個のベアリング軸受３９に対して同様の芯出し組み付けが必要とされている。換言すれば高精度の組み立てが必須条件とされている技術である。

特開昭５７−９４４１６号公報

上記の技術は、圧延加工物を圧延機の挿入側に素早く戻すという機能性の観点では満足できるものであるが、耐用寿命の観点では、加工物受台２を支承している支持台３２の上下動の回数が約９０万回に到達すると、案内軸３３を受けるベアリング軸受３９のボールが破損に至たるという問題点があった。

さらに、支持台３２と上下動機構３０の圧空シリンダとは当該圧空シリンダのピストンロッド先端のネジ軸によって締結する構造となっているため、上記同様の上下動の回数に到達すると当該ネジ軸が折損するという問題点があった。

前者のベアリング軸受３９のボールが破損する原因は、案内軸３３を備えた支持台３２を上昇させることによって加工物受台２に円弧動作を付与させるという機構を採用しているためである。

詳しくは、支持台３２で加工物受台２を上昇させると、これらの重心が上方向に移動するため案内軸３３は垂直姿勢保持が不安定な状態となる。この状態下で円弧動作をさせるとその反動が増幅された横荷重となって発生するためである。

即ち、ベアリング軸受３９のボールが破損する原因は、上記の横荷重が支持台３２を支え上昇中の案内軸３３を介して、当該ベアリング軸受に繰り返し斜めに負荷されることにある。

後者のピストンロッド先端のネジ軸が折損する原因は、ベアリング軸受３９で負担できない上述の横荷重が繰り返し負荷されることにある。

従って、一旦、上記の軸受の破損やネジ軸の折損が発生すると、高精度な組み立て技術を必要とする装置であるため、修理に伴う生産停止日数が長くなるという問題点があった。

なお、上記の問題点を解決するための一つの改良案として、支持台３２を上昇させた状態において案内軸３３を十分に保持できるだけのベアリング軸受３９の長さ、あるいは個数の増加と案内軸３３の長さを延長することも考えられる。

しかしながら、上記の案を具体化したとしても、上下動機構３０を上昇させることよって、即ち、案内軸３３の上昇中に、加工物受台２に円弧動作を付与させるという手段が改善されない限り、横荷重の発生と、これに起因したベアリング軸受３９の寿命の関係を根本的に改善するには至らないという問題がある。従って、これらを包含する改良されたリターン装置の提供が求められている。なお、本明細書においては、「上下動の回数」のことを耐用寿命または耐用昇降回数ともいうが、同じ意味で用いている。

以上の説明のとおり、本発明は上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度の組み立てが不要で且つ耐用寿命の長い圧延加工物リターン装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の圧延加工物リターン装置は加工物受台の昇降に必要な円弧動作をリンク機構で行うという円弧動作手段と、当該リンク機構への円弧動作の付与を軸受に支承された軸に回転機構を備えて行うという新たな手段を創案したものである。

即ち、本発明の圧延加工物リターン装置は、圧延機（６０）の出口側に送給された圧延加工物を、加工物受台（２）で受けて前記圧延機の上側ロール（１４）の上方に返送させる圧延加工物リターン装置（２０）であって、前記加工物受台（２）を前記上側ロール（１４）と接触しないように昇降させる円弧動作手段と、前記円弧動作手段に回転を付与させる回転手段とを備え、前記円弧動作手段は、前記加工物受台（２）を当該幅方向の側面に相対向し立設された少なくとも一組みの連結杆（４）と、一端側がフレーム（１ａ）に回転可能に支承され且つ他端側が前記連結杆（４）の一端に設けられた第１軸（４ａ）を支承するように取り付けた少なくとも一組みの第１アーム（５）と、一端側が前記フレーム（１ａ）に回転可能に支承され且つ他端側が前記連結杆の他端に設けられた第２軸（４ｂ）を支承するように取り付けた少なくとも一組みの第２アーム（６）とからなるリンク機構（２５）を備えていることを特徴とする。

また、本発明の圧延加工物リターン装置は、前記圧延加工物リターン装置（２０）において、前記回転手段は、前記少なくとも一組みの第２アーム（６）の前記一端側に配設された第３軸（６ａ）に備えていることを特徴とする。

また、本発明の圧延加工物リターン装置は、前記圧延加工物リターン装置において、前記回転機構は、前記第３軸（６ａ）に固定されたピニオンギヤ（７）と、前進後退機能を備えた駆動シリンダ（１０）のピストンロッド（１１）の先端に取り付けられ且つ前記ピニオンギヤ（７）に組み合わされたラックギヤ（８）と、前記ラックギヤ（８）の背面を支承するラックギヤ案内ローラ（９）と、を備えてなることを特徴とする。

また、本発明の圧延加工物リターン装置は、前記いずれか一つの圧延加工物リターン装置（２０）において、前記第３軸（６ａ）は通し軸で形成され、且つ当該通し軸の両端が前記本体フレーム（１）に配設された軸受（６ｂ）に支承されていることを特徴とする。なお、上記及び下記［発明の効果］において用いられた（ ）を設けた参照符号は、本発明の理解を容易にするためのものであり、例えば、回転機構を備える軸は、軸（６ａ）に換えて軸（５ａ）であっても良く、本発明はこれらの参照符号に限定されるものではない。

本発明によれば、加工物受台の昇降に必要な円弧動作は、リンク機構（２５）の軸（６ａ）に備えられた回転手段をなす回転機構（２６）によって付与することができる。即ち、回転機構（２６）を備えた軸（６ａ）の回転動作のみによって加工物受台（２）に円弧動作を付与する機構であり、円弧動作時に発生する動作荷重を極度に低減できるという効果がある。

また、本発明によれば、回転機構（２６）は、軸（６ａ）に固定されたピニオンギヤ（７）とフレーム（１）に固定されたラックギヤ（８）並びに駆動シリンダ（１０）とで構成されているため、加工物受台（２）の円弧動作時に発生する動作荷重の影響を直接的に受けないという効果がある。

従って、ピニオンギヤ（７）やラックギヤ（８）並びに駆動シリンダ（１０）の耐用寿命を任意に設定することが可能となり、リターン装置の耐用寿命を向上できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３に基づいて説明する。

図１乃至図３を参照すると、本発明の実施の形態によるリターン装置２０は、大きく分けて、本体フレーム１と、本体フレーム内に配設されている円弧動作手段としてのリンク機構２５を備えた加工物受台２と、リンク機構２５に円弧動作に必要な回転を付与するための回転手段としての回転機構２６とから構成されている。

本体フレーム１は、圧延加工物リターン装置２０の本体フレームである。本体フレーム１は箱型に形成されている。また、本体フレーム１の中央左寄りの位置に第１アーム５と第２アーム６とを軸受で支承するためのフレーム１ａが縦方向に配設されている。また、このフレーム１ａは図１の矢印Ａからみて相対向して配設されている。なお、フレーム１ａは、後述の加工物受台２を支承する連結杆４並びにアームの数によって適宜変更可能である。

加工物受台２は支持台３の上に載置固定されている。この加工物受台２の長さ及び幅寸法は、圧延加工物の寸法に応じて適宜形成されている。

なお、図１の矢印Ａの方向から見た加工物受台２の形状は、圧延加工物の受け取り状態を安定静置させるために両端を立ち上げて、且つ中央部をＲ状の中凹み形状に形成されている。

支持台３には、加工物受台２が組み付け固定されるとともに、支持台３を支承し且つリンク機構２５を形成するための連結杆４が立設されている。この連結杆４は、支持台３の長手方向の中央位置で、且つ図の矢印Ａの方向から見た当該両側面に相対向して一組み取り付けられている。

また、この相対向する連結杆４は、上側に第１軸４ａを、下側に第２軸４ｂを配設し双方を固定するとともに、第１アーム５と第２アーム６の他端側を組み付けて、第１軸４ａを第１軸受５ｃで、第２軸４ｂを第２軸受６ｃでそれぞれ支承するように形成されている。

なお、連結杆４に組み付けられる第１軸４ａと第２軸４ｂの軸間距離は、基本的には上側ロール１４の直径以上であり、且つ加工物受台２が円弧動作する際に、上側ロール１４並びに下側ロール１５と接触しない隙間（図２の状態）を考慮して決定されている。

本実施例では、連結杆４に第１アーム５と第２アーム６とが組み付けられた状態をリンク機構２５という。

図３に示されるように、第１アーム５の一端側は、軸５ａによって本体フレーム１ａに組み付けられた軸受５ｂで支承されている。

また、第２アーム６の一端側は、軸６ａによって本体フレーム１ａに組み付けられた軸受６ｂで支承されている。ここで、軸６ａ、軸５ａを夫々第３軸、第４軸と呼び、軸受６ｂ、軸受５ｂを夫々第３軸受、第４軸受と呼ぶ。

また、第１アーム５と第２アーム６の軸間距離、即ち、第４軸５ａと第１軸４ａ、第３軸６ａと第２軸４ｂの軸間距離は、加工物受台２が上側ロールの外径に沿って円弧を描いて上昇し且つ上側ロール１４の上方の所定位置に図２に示すような状態で停止することが可能となる円弧長さを基準に決定されている。

なお、本実施の形態では、圧延加工物の重量が１０ｋｇ程度であるため、アーム５、アーム６の数を各一組みとし、連結杆４を支持台３の中央にのみ配設した例を示したが、取り扱う圧延加工物の重量がさらに重くなる場合は、これに換えて、第１アーム５、第２アーム６の数を一組追加し、併せて、連結杆４を支持台３の長手方向の左右に、且つ幅方向に相対向して計２組み配設する方法を用いても良い。

第３軸６ａの形状は、図３に示されるとおり、相対向する一組のアーム６を貫通して本体フレーム１ａの左右に組み付けられた第３軸受６ｂに支承されるように、通し軸で形成されている。一方、第４軸５ａの形状は、図３に示されるとおり、アーム５を本体フレーム１ａに組み付けられた第４軸受５ｂに取り付けるために必要な長さのみで形成されている。

この理由は、第４軸５ａを通し軸にすると、加工物受台２を上昇させたときに干渉するためである。

また、本実施の形態では、第４軸５ａには通し軸を用いていないが、上述同様に圧延加工物の重量がさらに重くなる場合は、アーム５とアーム６の取り付け位置や長さを変更して通し軸にすることも可能である。また、第３軸６ａに通し軸を用いる例を示したが、取り扱う圧延加工物の重量が軽量である場合は、第４軸５ａと同様に通し軸を用いなくても良い。

また、ラックギヤ８の前進端や各アームの動作端には、動作時に発生する衝撃を吸収するためにショックダンパ１２を適宜取り付けても良い。

次に、リンク機構２５の円弧動作に必要な回転を付与するための回転手段としての回転機構２６について説明する。

図３に示されるとおり、リンク機構２５に円弧動作を付与するために本体フレーム１ａと第２アーム６との間にピニオンギヤ７を配設している。なお、このピニオンギヤ７はアーム６の他端側と一体で回転するように夫々通し第３軸６ａにキーで固定されている。

また、図１に示されるとおり、このピニオンギヤ７に回転を付与するために、前進後退機能を備えた駆動シリンダ１０のピストンロッド１１の先端にラックギヤ８が取り付けられている。

また、ラックギヤ８とピニオンギヤ７の噛み合せを保持するために、ラックギヤ８の背面にラックギヤ案内ローラ９を備えている。

本実施例では、加工物受台２の片側にのみ駆動シリンダ１０を配設した回転機構２６を例示したが、上述同様に圧延加工物の重量がさらに重くなる場合は、当該加工物受台２の両側に配設しても良い。

また、本実施の形態における駆動シリンダには、圧空シリンダを採用した例を示したが、これに限られること無く、例えば、油圧シリンダや電動シリンダであっても良い。

また、アーム６を直接回転させる方法でも良い。具体的には、第３軸６ａを本体フレーム１の外側にまで延長し且つ動力伝導用軸継手を介して変減速機による正逆回転。あるいは、円弧動作に必要な第２アーム６の回転角度は約１３０°前後であり、圧延加工物の重量によっては、一定の角度間の往復運動が可能なロータリアクチュエータによる正逆回転を採用しても良い。

以上が本発明の実施例に関する説明である。

なお、本発明のリターン装置のさらなる応用展開としては、加工物受台２の反圧延機側に、例えば、圧空シリンダを配設して送給される圧延加工物を加工物受台２に引き入れたり、また、払い出したりする機構を備えることも可能である。

次に、図１と図２に基づいて本実施例の動作について説明する。

従来技術と同じく、図１の矢印Ｂの方向から人作業によって、圧延機の上下のロール１４，１５の間にインゴットを挿入、所望の厚みに加工された圧延加工物が加工物受台２の上に送給される。

次に、起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすると駆動シリンダ１０が駆動し、ピストンロッド１１と一体に組み付けられているラックギヤ８が前進する。このラックギヤ８の前進によって、第３軸６ａに固定されているピニオンギヤ７が回転し、同一の第３軸６ａに固定されている第２アーム６も反時計回りに回転する。なお、第１アーム５は回転が拘束されていないので第２アーム６に同調し回転する。

上記の回転により、且つ第２アーム６と加工物受台２に立設された連結杆４とは、リンク機構２５を形成しているため、第３軸６ａを回転中心として上方向に円弧を描いて上昇し始める。図２に示されるように、加工物受台２が上側ロール１４の上方の所定位置（上昇端）に到達すると駆動シリンダ１０が前進を停止する。

次に、人作業によって、図２の矢印Ｃの方向に加工物受台２の上にある圧延加工物を受け取る。

次に、再度起動スイッチをＯＮにすると、駆動シリンダ１０が駆動し、ラックギヤ８が後退。加工物受台２は、第３軸６ａを回転中心として円弧を描いて下降し所定位置（下降端）で停止する。

従来技術と同じく上記の内容を繰り返すことによって所望の圧延加工物が作製される。

以上が本発明の圧延加工物リターン装置の動作内容に関する説明である。

次に、本発明の効果を検証するために、従来技術と比較して評価実験を行った。その評価実験について説明する。

（評価例）
従来技術と同一の重量約１０ｋｇのモリブデン板材のリターン作業において、従来技術と同等の価格の軸受を使用した場合、耐用昇降回数が従来の約４倍となる３６０万回が達成できることを確認した。さらに、圧空シリンダのピストンロッドのネジ軸折損は皆無であるという結果が得られた。

以上の説明の通り、本発明の実施の形態によれば、相対向する一組のアーム６の一端側に配設される第３軸６ａを通し軸で形成し、且つ当該両軸端をフレーム１ａに固定された左右の第３軸受６ｂで支承したことによって、加工物受台の円弧動作時に発生する動作荷重をラジアル荷重、つまり、半径方向の荷重として且つ均等に左右の第３軸受６ｂに負荷させることが可能となる。また、これによって、第３軸受６ｂに負荷される荷重を正しく把握できるため、第３軸受６ｂの耐用寿命を容易、且つ任意に設定することが可能となり、リターン装置の耐用寿命を向上できるという効果がある。

また、加工物受台２の円弧動作に機械構造が簡単な回転機構２６を実現したことによって、従来技術で必須とされていた高精度で高額な案内軸３３やベアリング軸受３９、ガイドレール３４、摺動体３５が不要になり、その結果、修理費用の大幅な低減、並びに修理停止日数の低減による生産性向上。さらに、リターン装置の新規製作費が極めて安価にできるという顕著な効果がある。

以上の説明の通り、本発明においては、圧延機における圧延加工物を上ロールの上方に返送する例を示したが、例えば、下段と上段に配置された搬送コンベア間において、当該下段から上段へ、あるいは、上段から下段への加工物の移載にも好適に用いることができる。

本発明の圧延加工物リターン装置の構造を示す概略側面図である。また、加工物受台が下降端にある状態を示す図である。 加工物受台が上昇端に到達した状態を示す図である。 加工物受台の正面図である。 従来の圧延機加工物リターン装置を示す図である。

符号の説明

１ 本体フレーム
１ａ フレーム
２ 加工物受台
３ 支持台
４ 連結杆
４ａ 第１軸
４ｂ 第２軸
５ アーム
５ａ 第４軸
５ｂ 第４軸受
５ｃ 軸受
６ アーム
６ａ 第３軸（通し軸）
６ｂ 第３軸受
６ｃ 軸受
７ ピニオンギヤ
８ ラックギヤ
９ ラックギヤ案内ローラ
１０ 駆動シリンダ
１１ ピストンロッド
１２ ショックダンパ
１３ 固定板
１４ 圧延機上側ロール
１５ 圧延機下側ロール
１６ 床面
２０，５０ 圧延加工物リターン装置
２５ リンク機構
２６ 回転機構
３０ 上下動機構
３１ ピストンロッド
３２ 支持台
３３ 案内軸
３４ ガイドレール
３５ 摺動体
３６ アーム
３７ 支点
３９ ベアリング軸受
６０ 圧延機

Claims (4)

1. 圧延機の出口側に送給された圧延加工物を、加工物受台で受けて前記圧延機の上側ロールの上方に返送させる圧延加工物リターン装置であって、
   前記加工物受台を前記上側ロールと接触しないように昇降させる円弧動作手段と、前記円弧動作手段に回転を付与させる回転手段とを備え、前記円弧動作手段は、前記加工物受台を当該幅方向の側面に相対向し立設された少なくとも一組みの連結杆と、一端側がフレームに回転可能に支承され且つ他端側が前記連結杆の一端に設けられた第１軸を支承するように取り付けた少なくとも一組みの第１アームと、一端側が前記フレームに回転可能に支承され且つ他端側が前記連結杆の他端に設けられた第２軸を支承するように取り付けた少なくとも一組みの第２アームとからなるリンク機構を備えていることを特徴とする圧延加工物リターン装置。
2. 請求項１に記載の圧延加工物リターン装置において、前記回転手段は、前記少なくとも一組みの第２アームの前記一端側に配設された第３軸に備えていることを特徴とする圧延加工物リターン装置。
3. 請求項２に記載の圧延加工物リターン装置において、前記回転機構は、前記第３軸に固定されたピニオンギヤと、前進後退機能を備えた駆動シリンダのピストンロッドの先端に取り付けられ且つ前記ピニオンギヤに組み合わされたラックギヤと、前記ラックギヤの背面を支承するラックギヤ案内ローラと、を備えてなることを特徴とする圧延加工物リターン装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧延加工物リターン装置において、
   前記第３軸は通し軸で形成され、且つ当該通し軸の両端が前記本体フレームに配設された軸受に支承されていることを特徴とする圧延加工物リターン装置。

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