JP5128905B2 - スライディングノズル装置の面圧付加装置及びトグル切換駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属溶湯の出湯口を開閉するスライディングノズル装置における面圧付加装置と、その面圧付加装置のトグル機構を切換えるためのトグル切換駆動装置に関する。

従来、溶融金属容器の出湯口にスライドゲートを用いて出湯口を開閉することは広く用いられている技術である。このスライドゲートは、一対の耐火物よりなるプレートで構成されており、一方のプレートがスライドして出湯口を全開、半開、全閉等の位置で出湯状態を制御するようになっている。スライドプレートのスライドは、プレート間に面圧が作用しない状態で、油圧装置等を用いて駆動して行われる。そして、出湯口における溶融金属を制御する際、特に出湯口を全閉から半開等の部分開にする際に、溶融金属がスライドゲートに対して強い圧力を及ぼす時、一対のプレート及びそのプレートを両側から支持している金枠のそれぞれが強い面圧で接触していなければ、その接触面の間から溶融金属の予期せぬ流出が起こりうる。そのため、スライドプレート等に一定の力以上で面圧が作用するように、様々な技術が提案されている。

特許文献１に開示されている技術は、圧縮バネを利用するトグル機構を用いた面圧付加装置に関わるものであって、圧縮バネが高温環境下に曝されて劣化することを防ぐために、圧縮バネを冷却可能なハウジング内に収容し圧縮バネの耐用時間を改善したものである。特許文献２に開示されている技術は、特許文献１と同様に圧縮バネを利用して面圧を作用させる装置ではあるものの、圧縮バネを圧縮する力をボルトの締め付けによって発生させている。同様に圧縮バネを利用するトグル機構を用いた面圧付加装置に係る特許文献３に開示されている技術は、開閉金枠に設置されたアクチュエータにより、トグル機構の面圧部材を面圧が作用する方向に駆動している。
実開昭５９−１７４９７号公報（「実用新案登録請求の範囲」及び図４を参照） 特開昭５４−１３２４３２号公報（図７を参照） 特開平５−１６９２１３号公報（図３〜６を参照）

前記特許文献１〜３に開示されている技術は、それぞれが課題を解決した結果としての効果を有するものの、別な問題を内在しており、その問題解決が求められている。
特許文献１においては、圧縮バネの耐用時間が著しく延びたとされるものの、面圧付加装置のトグル機構を作動させるためには、人力によるレバー操作が必要で、高温環境下での作業は容易なものではない。例えば、大型の溶融金属容器に関わるレバー操作においては大きな力が必要なため、二人作業にするか、一人の場合はレバーを長くするか等の対応が必要で、そのための工数の問題や作業スペースの問題がある。

特許文献２に開示されている技術においては、面圧の負荷及び除去のための作業の都度、電動等の動力工具を用いてボルトを締めこむことで圧縮バネを蓄勢させたり、ボルトを緩めて圧縮バネの蓄勢を解除したりするため、上記の人力に依存する装置に伴う問題はない。また、動力工具には高温に曝される問題もなく、比較的簡単な装置で済む面がある。しかし、高価な動力工具を用いるために嵩むコストの問題があり、動力工具に強い力を発生させるときに伴う騒音の問題がある。

特許文献３に開示されている技術においては、トグル機構を用いる面圧付加装置であっても、トグル機構の面圧部材を油圧シリンダーを用いて作動させているため、特許文献１に伴う人的問題はない。しかし、実施例に開示されている技術によれば、油圧シリンダーは開閉金枠に設置されており、特許文献１が課題として捉えていた高温環境下における耐用時間の問題が懸念される。その問題解決のために、断熱装置や必要に応じた冷却装置が必要になると思われる。

本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、人力を用いずに、しかも簡単な装置であり、かつ高温環境下における熱の問題もなく出湯口を開閉できるようにすることにある。

以上の目的を達成するために、スライディング装置の面圧付加装置に係る請求項１に発明においては、溶融金属容器の出湯口を開閉するスライドプレートを設けるとともに、そのスライドプレートに対して面圧を付加可能なトグル機構を用いたスライディングノズル装置の面圧付加装置において、前記溶融金属容器には伸縮ロッドを備えたアクチュエータを着脱自在に支持可能な支持部が設けられ、アクチュエータが支持部に支持された状態で前記伸縮ロッドの先端の継手が前記トグル機構に連結されることを特徴とする。

請求項２の発明においては、請求項１の発明において、前記溶融金属容器には支持フレームが設けられ、その支持フレームには、基板とその基板に直角をなす側板とが形成され、その基板と側板との間のコーナ部の内側に、前記支持部が設けられていることを特徴とする。

トグル切換装置に係る請求項３の発明においては、トグル機構に連結するための継手を伸縮ロッドの先端に有するアクチュエータと、スライディングノズル装置に支持されるアタッチメントとを設け、前記アタッチメントは、アタッチメントの本体の一方の面において前記アタッチメントの本体に沿って延びるように形成された軸体と、アタッチメントの本体の他方の面に固定され前記軸体と平行な軸線を有する中空筒体とを有し、その中空筒体の内面が支持孔として形成され、その支持孔に、前記アクチュエータの被支持部が回動可能に支持されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記軸体は１本又は２本で構成され、その軸体が上下に一対配置され、一方の軸体は対をなす他方の軸体と同一軸線上に配置されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、前記被支持部は、アクチュエータの先端側においてアクチュエータの軸心に直行する向きに形成された丸棒状体であることを特徴とする。

この発明によれば、スライディングノズル装置において面圧を負荷するためのトグル機構を駆動するアクチュエータが、アタッチメントを介して開閉金枠に固着された支持フレームに着脱自在に支持されるので、トグル機構により面圧の負荷又は除去を行う度に、アクチュエータを支持フレームに支持させたり、アクチュエータを支持フレームから取り外したりすることができる。そして、その作業が終われば、アクチュエータを支持フレームから取り外しておくことができる。

本発明によれば、人力を用いずにトグルを切換えることができると共に、高温環境下における熱の問題を解消することができる効果がある。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した面圧付加装置の実施形態を図１〜６を用いて説明する。なお、特に断らない限り、本実施形態の各部材の材質は鋼鉄またはその他の汎用金属であるものとし、出湯口を形成する部材はセラミック等の汎用耐火材であるものとする。

はじめに、スライディングノズル装置３０に面圧を付与する機構について図５、図６を参照して説明する。両図は、中心線Ｏを境にしてスライディングノズル装置３０の左側の構成のみを示し、右側の構成を省略した一部断面図である。

スライディングノズル装置３０において、中プレート３６は図５及び図６の紙面直交方向に摺動自在に支持され、出湯口３４を開閉するようになっている。そして、下プレート４７は開閉金枠３７に固定されている。開閉金枠３７の左右両側部のバネ箱３８には圧縮スプリング３９を収容され、その圧縮スプリング３９はクランプ４０により押圧されるようになっている。クランプ４０には軸体４１が突出形成されている。スライディングノズル装置３０のハウジング３２に基端において回動自在に支持された主リンク４５の先端にはピン４６が突出形成され、そのピン４６には従リンクとしての押圧部材４２が回動可能に支持される。この押圧部材４２は端部の係合溝４３が前記軸体４１に係合されている。前記主リンク４５，圧縮スプリング３９，押圧部材４２等によりトグル機構５０が形成されている。

このトグル機構５０は、図５に示される状態から押圧部材４２が後述のアクチュエータ２０によりＡ矢印方向へ操作されて、軸４５ａとピン４６の中心を通過するデッドポイントＤが、軸体４１の中心をわずかに通過して図６に示す位置に移動されると、圧縮スプリング３９が蓄勢状態に維持され、ロック状態となる。このロック状態では、圧縮スプリング３９の反発力によって開閉金枠３７及び下プレート４７を介して中プレート３６と上プレート３３の間の摺動面に面圧が付与される。従って、この状態で、中プレート３６がロックされる。又、図６に示されるロック状態から押圧部材４２が、アクチュエータ２０によりＢ矢印方向へ操作されて、デッドポイントＤが、軸体４１の中心を通過して図５に示す位置（デッドポイントＤから大きく離れた位置）に移動されると、解放状態となる。この解放状態では、圧縮スプリング３９の蓄勢力が消滅するため、中プレート３６と上プレート３３の間の摺動面に対する面圧力が解除される。従って、この状態で、開閉金枠３７が開放可能な状態になる。

図１及び図２に示すように、前記開閉金枠３７に固定された支持フレーム１０は、中央部に貫通孔１１ａを有する基板１１と、その対向二辺に基板１１に直角に折曲形成された側板１２ａと、別の対向二辺近傍に基板１１に直角に固着された側板１２ｂとを有している。前記両側板１２ａの内コーナ部には、各間隔をおいて一対の係合板体１４ａが固着され、その係合板体１４ａには係合孔１４ｂが穿孔されている。この係合板体１４ａの高さは、側板１２ａより突出すれば作業の邪魔になるので、側板１２ａの高さを超えない範囲に設定されている。両側板１２ａには、基板１１に平行でそれぞれが反対向きを指向する補強板１２ｃが折曲形成されている。これらの側板１２ａ〜１２ｃは補強機能を果たしている。符号１３で示す開口部は後述のアクチュエータ２０の継手２３や前記押圧部材４２と側板１２ａとの干渉を避けるためのものである。

図３に示すトグル切換装置のアタッチメント１５は、長方形のアタッチメントの本体１６と、その本体１６の両端に同一方向に向かって折曲形成された支体１６ａと、それぞれの支体１６ａの下面に二本ずつ並設されて対をなす軸体１７とを備えている。上下の各軸体１７は２本の同一軸線上にそれぞれ位置している。そして、本体１６の他方の側面には、一対の板状体１８間に支持され軸体１７に平行な軸線を有する中空筒体１９が設けられ、その中空筒体１９の内面が支持孔１９ａを形成している。

トグル切換装置のアクチュエータ２０を示す図４（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。このアクチュエータ２０は油圧シリンダー２４を用いている。油圧シリンダー２４の基端部には二ヶ所で折曲したハンドル２５が固定され、先端側ブロック２８には油圧シリンダー２４の軸心に直交する向きに突出する丸棒状体の被支持部２６が互いに反対向きとなるように二ヶ所に固定されている。また、油圧シリンダー２４のピストンロッド（図示しない）から延長された伸縮ロッド２７の先端には継手２３が取付けられている。この継手２３は、ピン２１ａを有するブロック２１ｃと、そのピン２１ａに回動自在に軸支された嵌合軸体２２とを備え、嵌合軸体２２には嵌合軸２２ａが一体に形成されている。なお、前記被支持部２６とピン２１ａとは互いに平行となるように配置されている。

そして、アタッチメント１５の上下の対の軸体１７のうちの一方を、図１の左右いずれか一方の一対の係合板体１４ａの二ヶ所の係合孔１４ｂに挿入することにより、アタッチメント１５は係合板体１４ａに支持される。この状態で、支体１６ａの辺１６ｂが側板１２ａの内側に当接し、辺１６ｃが基板１１に当接するために、アタッチメント１５は回転できない状態で支持される。他方の側の支持部１４にアタッチメント１５を取り付ける際は、別の軸体１７が用いられ、その場合も支体１６ａの辺１６ｄが他方の側の側板１２ａの内側に当接し、辺１６ｃが基板１１に当接するために、同様にアタッチメント１５は回転できない状態に支持される。

アクチュエータ２０は、支持フレーム１０の支持部１４に支持されたアタッチメント１５の支持孔１９ａに対して被支持部２６が回動可能に挿入されて回動可能に支持される。また、嵌合軸体２２の嵌合軸２２ａが押圧部材４２の嵌合孔４４に嵌合される。このとき、作業者は、右手でハンドル２５を掴み、左手で上側の被支持部２６を掴むことにより、嵌合軸２２ａを嵌合孔４４に嵌合させた後に、下側の被支持部２６を前記支持孔１９ａに位置合わせしながら、容易にアクチュエータ２０をセットできる。また、アクチュエータ２０を支持フレーム１０の図１における右側に移し替える際には、アタッチメント１５を右側に移し換えた後に、上下の被支持部２６が逆転するようにアクチュエータ２０を上下反転させて、前記と同様にアタッチメント１５に支持すればよい。

アクチュエータ２０のセット状態で、そのアクチュエータ２０を操作させて、伸縮ロッド２７を伸縮させれば、嵌合軸体２２を介して押圧部材４２が図５のＡ方向または図６のＢ方向に回動され、トグル機構がデッドポイントの一方側または他方側に切換えられる。従って、中プレート３６に対して面圧が付加され、あるいは解除される。

ここで、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、溶融金属容器の開閉金枠３７に固着された支持フレーム１０に支持部１４を形成し、スライディングノズル装置におけるトグル機構５０を作動するアクチュエータ２０の被支持部２６を着脱可能に支持できるようにした。そのため、スライディングノズル装置に対する面圧の付加及び解除等の制御が必要なたびに、アクチュエータ２０を支持部１４に支持させればよく、アクチュエータ２０が溶融金属容器の高温環境下における影響を受けにくい効果がある。

（２）上記実施形態では、アクチュエータ２０を支持するため、開閉金枠３７の前面に有底箱状の支持フレーム１０を固着させ、その縦方向の一対の側板１２ａのそれぞれの内側に一対の係合板体１４ａを形成し、その係合板体１４ａに係合孔１４ｂを穿孔して支持部１４を形成した。そのため、簡単な構造ではあるが、アクチュエータ２０を着脱自在に支持することができる。

（３）上記実施形態では、支持フレーム１０の支持部１４に対し、着脱自在なアタッチメント１５を取り付け、そのアタッチメント１５を介してアクチュエータ２０を支持するようにした。そのため、アクチュエータ２０を支持するアタッチメント１５の支持孔１９ａが、アクチュエータ２０の作動をスムーズに行わせるための基板１１からの十分な高さを確保できることになり、支持部１４を形成する係合板体１４ａの高さを側板１２ａの高さより高くする必要がない。従って、アクチュエータ２０及びアタッチメント１５を取り付けない状態において、支持フレーム１０の縦方向の側板１２ａや横方向の側板１２ｂで形成される枠体の外方へ突出する部材がなく、作業上都合がよい。

（４）上記実施形態では、アクチュエータ２０の被支持部２６が支持フレーム１０に形成された支持部１４に係合された上で、アタッチメント１５の支体１６ａの互いに直交する二辺１６ｂ、１６ｃ又は１６ｃ、１６ｄを支持フレーム１０の側板１２ａ及び基板１１に当接させることができる。そのため、二ヶ所の支体１６ａに形成された軸体１７がそれぞれ一本ずつであっても、アタッチメント１５は回転することもなく横方向へ移動することもない安定状態に支持されることができる。

（５）上記実施形態では、アタッチメント１５の両端の支体１６ａにそれぞれ二本の軸体１７を形成したので、支持フレーム１０の支持部１４における係合孔１４ｂに対してそれぞれの支体１６ａにおける左右いずれかの一本の軸体１７を用いることによって、アタッチメント１５を左右共用として用いることができる。更に、係合板体１４ａに二ヶ所の係合孔１４ｂを穿孔すれば、二本の軸体１７を係合することができるので、支体１６ａの形状を四角形板状体としなくても、アタッチメント１５は回転することもなく横方向へ移動することもない状態に支持されることができる。

（６）上記実施形態では、アクチュエータ２０の丸棒状体の被支持部２６が支持フレーム１０に形成された支持部１４の係合孔１４ｂに回動自在に支持されるので、トグル機構５０の作用点が移動して被支持部２６に回転力が作用してもアクチュエータ２０としてスムーズに作動することができる。また、アクチュエータ２０の先端側ブロック２８の両側に互いに反対向きとなるように二つの被支持部２６を設けたので、そのうちの一つを支持孔１９ａに支持させる文字通りの被支持部２６として用い、他の被支持部２６を作業員が掴むためのハンドルとして用いることができるようにした。また、被支持部やハンドルとして用いることに加えて、アクチュエータ２０の取付位置を左右入れ替えた場合に、そのアクチュエータ２０を図１の上下に反転させることで、支持孔１９ａに支持される被支持部２６を交替させることができる。

（変更例）
なお、前記両実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、アタッチメント１５の両端の支体１６ａにはそれぞれ二つの軸体１７が形成されているが、軸体１７はそれぞれの支体１６ａに一つずつであってもよい。その際、アタッチメント１５を支持フレーム１０の左右の側板１２ａの支持部１４に対して共用できるようにするためには、係合板体１４ａにおける係合孔１４ｂの位置を係合板体１４ａに中央部に形成する。
・上記実施形態では、支持部１４を形成する一対の係合板体１４ａのそれぞれの一ヶ所に係合孔１４ｂを形成したが、係合孔１４ｂを二ヶ所に形成してもよい。そして、アタッチメント１５の両端の支体１６ａに形成したそれぞれ二つの軸体１７を、前記一対の係合板体１４ａのそれぞれの二ヶ所の係合孔１４ｂに係合することにより、アタッチメント１５は支持部１４に対して回転することも横方向へ移動することもない状態に支持される。従って、支体１６ａは必ずしも四角形の板状体でなくてもよいことになる。
・上記実施形態では、アクチュエータ２０として油圧シリンダー２４を用いたが、溶融金属容器の規模に応じて、水圧シリンダー、空圧シリンダー等、他の構成のアクチュエータを用いることができる。
・上記実施形態では、支持部１４を形成する一対の係合板体１４ａを支持フレーム１０に形成したが、これを開閉金枠３７に形成し、支持フレーム１０には係合板体１４ａを通す孔が開いている構造としてもよい。

（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想の一例は以下の通りである。
溶融金属容器の出湯口を開閉するスライドプレートを設けるとともに、そのスライドプレートに対して面圧を付加可能なトグル機構を用いたスライディングノズル装置の面圧付加装置において、
前記トグル機構に連結するための継手を伸縮ロッドの先端に有するアクチュエータと、スライディングノズル装置にされるアタッチメントとを設け、
前記アタッチメントは、アタッチメントの本体の一方の面に固定された軸体と、アタッチメントの本体の他方の面に固定され前記軸体と平行な軸線を有する軸受部とを有し、その支持孔に、前記アクチュエータの被支持部が回動可能に支持され、
前記溶融金属容器には前記アクチュエータを着脱自在に支持可能な支持部が設けられ、アクチュエータが支持部に支持された状態でアクチュエータの伸縮ロッドの先端の継手が前記トグル機構に連結されることを特徴とするスライディングノズル装置。

本発明の実施形態の支持フレーム、アタッチメント及びアクチュエータの関係を示す斜視図。 本発明の実施形態の支持フレームを示す斜視図。 本発明の実施形態のアタッチメントを示す斜視図。 （ａ）は本発明の実施形態のアクチュエータの平面図、（ｂ）はアクチュエータの正面図。 本発明の実施形態のトグル機構を用いた面圧付加装置において面圧解除時の状態を示す一部断面図。 同じく面圧負荷時の状態を示す一部断面図。

符号の説明

１０…支持フレーム、１１…基板、１２ａ、１２ｂ…側板、１４…支持部、１４ａ…係合板体、１４ｂ…係合孔、１５…アタッチメント、１６…本体、１６ａ…支体、１７…軸体、１８…板状体、１９…中空筒体、１９ａ…支持孔、２０…アクチュエータ、２２ａ…嵌合軸、２３…継手、２６…被支持部、２７…伸縮ロッド、２８…先端側ブロック、３０…スライディングノズル装置、３４…出湯口、３６…スライドプレート、３７…開閉金枠、４２…押圧部材、４４…嵌合孔、５０…トグル機構

Claims (5)

1. 溶融金属容器の出湯口を開閉するスライドプレートを設けるとともに、そのスライドプレートに対して面圧を付加可能なトグル機構を用いたスライディングノズル装置の面圧付加装置において、
   前記溶融金属容器には伸縮ロッドを備えたアクチュエータを着脱自在に支持可能な支持部が設けられ、アクチュエータが支持部に支持された状態で前記伸縮ロッドの先端の継手が前記トグル機構に連結されることを特徴とするスライディングノズル装置の面圧付加装置。
2. 前記溶融金属容器には支持フレームが設けられ、その支持フレームには、基板とその基板に直角をなす側板とが形成され、その基板と側板との間のコーナ部の内側に、前記支持部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスライディングノズル装置の面圧付加装置。
3. トグル機構に連結するための継手を伸縮ロッドの先端に有するアクチュエータと、スライディングノズル装置に支持されるアタッチメントとを設け、
   前記アタッチメントは、アタッチメントの本体の一方の面において前記アタッチメントの本体に沿って延びるように形成された軸体と、アタッチメントの本体の他方の面に固定され前記軸体と平行な軸線を有する中空筒体とを有し、その中空筒体の内面が支持孔として形成され、その支持孔に、前記アクチュエータの被支持部が回動可能に支持されることを特徴とするトグル切換駆動装置。
4. 前記軸体は１本又は２本で構成され、その軸体が上下に一対配置され、一方の軸体は対をなす他方の軸体と同一軸線上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のトグル切換駆動装置。
5. 前記被支持部は、アクチュエータの先端側においてアクチュエータの軸心に直行する向きに形成された丸棒状体であることを特徴とする請求項３または４に記載のトグル切換駆動装置。

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