JP7051173B1 - アンダードライブレバー式クランプ機構 - Google Patents

Abstract

本発明にかかるアンダードライブレバー式クランプ機構は、第一歯車（１）、第二歯車（１’）、第三歯車（２）、第四歯車（２’）、直線運動機構（３）、マルチレバー同期機構（４）、第一搬送ローラー（５）、第二搬送ローラー（５’）、長尺物（６）、線形バネユニット（７）、自在継手（８）、及び駆動モーター（９）を含み、マルチレバー同期機構（４）は、第一レバー（４０１）、第二レバー（４０２）、第三レバー（４０３）、第四レバー（４０４）、第五レバー（４０５）、第六レバー（４０６）、第七レバー（４０７）、及び第八レバー（４０８）を含み、線形バネユニット（７）は、第一圧縮バネ（７１）、第二圧縮バネ（７２）、スライダー（７３）、及び支持台（７４）を含む。本発明によって提供されるアンダードライブレバー式クランプ機構は、従来のピンチローラーの単一自由度の構造形式を改良し、クランプ機構が同期クランプ動作を完成する時にアンダードライブの関節において変位でき、線形バネユニットにより瞬時のクランプ力を緩衝し、クランプ機構とクランプされたものを有効に保護するとともに、設備の使用寿命を延長する。

Description

本発明は、棒、線材の生産ライン設備の技術分野に関し、特にアンダードライブレバー式クランプ機構に関する。

ピンチローラーは、棒、線材の生産ラインユニットにおける重要な設備であり、中間圧延機又は仕上げ圧延機の後、伸線機又は剪断装置の前、或いは水冷部の各水槽の間に位置する。主な機能は、長尺な棒線材を挟んで水冷部域を順調に通過し、下流設備にスムーズに送ることであり、棒線材のバタツキを防止し、圧延材が圧延ラインにおける各機枠の間で微小張力を形成することを確保し、圧延ラインをスムーズに通過する作用を果たす。

その主要な構造は、モーターが１段又は２段の歯車により増速伝動され、回転運動がピンチローラーの中間歯車に伝達され、さらに中間軸における歯車の等速伝達により、回転運動がピンチローラーの２つの作動軸に伝達される。ピンチローラーの上、下の２つの作動軸は、上、下のピンチローラーをそれぞれ駆動して等速回転させ、入ってくる圧延材の運動線速度と同じであり、前方のホットメタル検出器は、入ってくる圧延材の先がピンチローラーを通過することを検出すると、PLCシステムは指令を出し、ピンチローラーのロールギャップを閉じ、２つのローラーが線材を挟んで、下流に輸送する。

棒線材クランプ装置は、主に伝動機構とクランプ機構の２つの主な組成部分に分けられる。１、伝動機構：主に各段の歯車の間の増速伝動を含み、一対の中間歯車を介して回転運動を等速で一対の作動軸に伝達する。２、クランプ機構：主に作動軸におけるピンチローラーのロールギャップの同期開閉動作を実現する。

現在、クランプ機構の実現方法は主に、レバー歯車式同期クランプ機構、マルチレバー同期クランプ機構、対称レバー同期クランプ機構の三種類があるが、三種類のクランプ機構のドライブの数とシステムの自由度の数はいずれも１であり、且つ関節、レバーはいずれも剛性連続であり、標準のフルドライブ機構に属し、各関節とレバーの運動は唯一性を有する。クランプ機構は、クランプ動作を行う際に、部材に剛性衝撃を与え、部材と接触する瞬間に緩衝機能を持たない。

以上の状況を鑑みて、本発明は、アンダードライブレバー式クランプ機構を提供し、従来技術の欠点を克服し、線形バネ装置の設計により、クランプ機構が同期クランプ動作を完成する時に水平に変位でき、瞬時のクランプ力を緩衝し、クランプ機構とクランプされたものを有効に保護し、設備の使用寿命を延長する。

本発明で採用される技術形態は、第一歯車、第二歯車、第三歯車、第四歯車、直線運動機構、マルチレバー同期機構、第一搬送ローラー、第二搬送ローラー、長尺物、線形バネユニット、自在継手、及び駆動モーターを含むアンダードライブレバー式クランプ機構であって、前記第一歯車と第二歯車は、それぞれ前記第三歯車と第四歯車に噛み合って伝動され、前記第三歯車と第四歯車は、それぞれ前記第一搬送ローラーと第二搬送ローラーに固定連結され、前記長尺物は前記第一搬送ローラーと第二搬送ローラーの間にクランプされ、前記第一歯車と第二歯車が噛み合って伝動し、前記第二歯車の駆動回転軸は、前記自在継手を介して前記駆動モーターの出力軸と連結されている。前記直線運動機構は機枠に固定連結され、前記直線運動機構の出力軸は、前記マルチレバー同期機構における第一レバーの第一端に回動連結されている。前記マルチレバー同期機構は、第一レバー、第二レバー、第三レバー、第四レバー、第五レバー、第六レバー、第七レバー、及び第八レバーを含む。前記第一レバーの第二端は前記第二レバーの第一端に回動連結され、前記第二レバーに、第一枢結点と第二枢結点が均等に配設され、前記第二レバーの第一枢結点は前記第三レバーの第一端に回動連結され、前記第三レバーの第二端は前記第四レバーの第一端に回動連結され、前記第四レバーの第二端と第五レバーの第一端はいずれも前記第三歯車の回転軸に枢結され、前記第五レバーの第二端は前記第一歯車の回転軸に枢結され、前記第二レバーの第二端は前記第六レバーの第一端に回動連結され、前記第六レバーの第二端は前記第七レバーの第一端に回動連結され、前記第七レバーの第二端と第八レバーの第一端はいずれも前記第四歯車の回転軸に枢結され、前記第八レバーの第二端は前記第二歯車の回転軸に枢結されている。前記線形バネユニットは、第一圧縮バネ、第二圧縮バネ、スライダー、及び支持台を含み、前記支持台は機枠に固定連結され、且つ前記支持台の第一端面と前記スライダーの間、及び前記支持台の第二端面と前記スライダーの間には、それぞれ前記第一圧縮バネと第二圧縮バネが設置され、前記線形バネユニットのスライダーは前記第二レバーの第二枢結点に枢結されているアンダードライブレバー式クランプ機構である。

従来技術に比べて、本発明は顕著な利点を有する。
本発明により提供されるアンダードライブレバー式クランプ機構は、従来のピンチローラーの単一自由度の構造形式を改良し、機構のドライブの数は１、システムの自由度の数は２である。クランプ機構が同期クランプ動作を完成する時にアンダードライブの関節において変位でき、線形バネユニットにより瞬時のクランプ力を緩衝し、過度のクランプ衝撃力による保持物の損傷を防ぐだけでなく、クランプされたものやクランプ機構自体の部品を保護し、設備の使用寿命を有効に延長する。

本発明のアンダードライブレバー式クランプ機構の全体構造図である。 本発明のアンダードライブレバー式クランプ機構の構造図である。 本発明とレバー歯車式同期クランプ機構の比較形態の構造図である。 本発明とマルチレバー同期クランプ機構の比較形態の構造図である。 本発明と対称レバー同期クランプ機構の比較形態の構造図である。

本発明の技術的内容、構造的特徴、達成された目的、及び効果を詳しくするために、以下、図面を参照しながら詳述する。

本発明により提供されるアンダードライブレバー式クランプ機構は、図１及び図２に示されるように、第一歯車１、第二歯車１’、第三歯車２、第四歯車２’、直線運動機構３、マルチレバー同期機構４、第一搬送ローラー５、第二搬送ローラー５’、長尺物６、線形バネユニット７、自在継手８、及び駆動モーター９を含む。第一歯車１と第二歯車１’は、それぞれ第三歯車２と第四歯車２’に噛み合って伝動され、第三歯車２と第四歯車２’の回転軸は互いに平行で、第三歯車２と第四歯車２’の歯数及びモジュールが同じであり、第三歯車２と第四歯車２’は、それぞれ第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’に固定連結され、第三歯車２と第四歯車２’の回転中心は、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’の回転中心とそれぞれ一致し、且つ第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’の直径が等しい。長尺物６は第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’の間にクランプされ、第一歯車１と第二歯車１’は噛み合って伝動し、第一歯車１と第二歯車１’の回転軸は互いに平行で、第一歯車１と第二歯車１’の歯数及びモジュールが同じであり、第二歯車１’の駆動回転軸は自在継手８を介して駆動モーター９の出力軸に連結されている。

直線運動機構３は機枠１００に固定連結され、直線運動機構３の出力軸は、マルチレバー同期機構４における第一レバー４０１の第一端に回動連結され、マルチレバー同期機構４は、第一レバー４０１、第二レバー４０２、第三レバー４０３、第四レバー４０４、第五レバー４０５、第六レバー４０６、第七レバー４０７、及び第八レバー４０８を含む。第一レバー４０１の第二端は第二レバー４０２の第一端に回動連結され、第二レバー４０２において第一枢結点Bと第二枢結点Cが均等に配設され、第二レバー４０２の第一枢結点Bは第三レバー４０３の第一端に回動連結され、且つ第三レバー４０３の第二端は第四レバー４０４の第一端に回動連結され、第四レバー４０４の第二端と第五レバー４０５の第一端はいずれも第三歯車２の回転軸に枢結され、第五レバー４０５の第二端は第一歯車１の回転軸に枢結され、第二レバー４０２の第二端は第六レバー４０６の第一端に回動連結され、第六レバー４０６の第二端は第七レバー４０７の第一端に回動連結され、第七レバー４０７の第二端と第八レバー４０８の第一端はいずれも第四歯車２’の回転軸に枢結され、第八レバー４０８の第二端は第二歯車１’の回転軸に枢結されている。

具体的に、線形バネユニット７は、第一圧縮バネ７１、第二圧縮バネ７２、スライダー７３、及び支持台７４を含み、支持台７４は機枠１００に固定連結され、支持台７４の第一端面とスライダー７３の間、及び支持台７４の第二端面とスライダー７３の間には、それぞれ第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２が設置され、線形バネユニット７のスライダー７３は第二レバー４０２の第二枢結点Cに枢結されている。

さらに、第一歯車１のピッチ円の直径は第三歯車２のピッチ円の直径に正接し、第二歯車１’のピッチ円の直径は第四歯車２’のピッチ円の直径に正接している。直線運動機構３はエアシリンダによって駆動されてもよく、油圧シリンダ又はリニアモーターによって駆動されてもよい。ロールギャップAの開閉の大きさは、直線運動機構３で駆動されるマルチレバー同期機構４により調節され、ロールギャップAの開閉の大きさは長尺物６の厚さと同じである。

本発明の具体的な操作手順は以下の通りである。
図１及び図２に示されるように、本発明のアンダードライブレバー式クランプ機構は、第一歯車１、第二歯車１’、第三歯車２、第四歯車２’、直線運動機構３、マルチレバー同期機構４、第一搬送ローラー５、第二搬送ローラー５’、長尺物６、線形バネユニット７、自在継手８、及び駆動モーター９を含む。まず、駆動直線運動機構３はマルチレバー同期機構４を駆動し、長尺物６を挟むためのロールギャップAの大きさを調節し、このとき、第二枢結点Cはレバーの内力の作用で水平方向に移動し、第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２により瞬時のクランプ力を緩衝し、クランプされたものとクランプ機構自体の保護に有利である。その次に、駆動モーター９を始動させ、自在継手８を介して第一歯車１と第二歯車１’を回転させ、且つ第一歯車１と第二歯車１’はそれぞれ第三歯車２と第四歯車２’を駆動して、回転中心OとO’を回して回転させることで、一級の増速伝動を完成する。同時に、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’はそれぞれ第三歯車２と第四歯車２’と同軸に固定され、第三歯車２と第四歯車２’に伴って同期回転され、クランプされたものの搬送を完成する。

現在、クランプ機構の実現方法は主に、レバー歯車式同期クランプ機構、マルチレバー同期クランプ機構、対称レバー同期クランプ機構の三種類がある。

図３に示されるように、本発明とレバー歯車式同期クランプ機構の比較形態である。

この機構において、中間軸歯車１０と１０’の速度比が同じであり、等速伝動である。さらに、中間軸歯車１０は同時に作動軸歯車２０とも噛み合い、中間軸歯車１０’は作動軸歯車２０’と噛み合い、作動軸歯車２０と２０’の等速回転を実現し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’を等速回転させ、直線運動機構３は、レバーで等速度比のセクター歯車対４２と４２’を駆動して同期運動させ、作動軸歯車２０と２０’を駆動し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’は同時に回転中心OとO’を回してスイングし、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’との間ロールギャップAの開閉を変化させ、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’で長尺物６を挟んで搬送することを実現する。

図４に示されるように、本発明とマルチレバー同期クランプ機構との比較形態である。

この機構において、中間軸歯車１０と１０’の速度比が同じであり、等速伝動である。さらに、中間軸歯車１０は同時に作動軸歯車２０とも噛み合い、中間軸歯車１０’は作動軸歯車２０’と噛み合い、作動軸歯車２０と２０’の等速回転を実現し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’を等速回転させる。この機構において、圧延中心線において１つの枢結点Cが設置され、枢結点Cはマルチレバー同期機構４０の対称中心であり、直線運動機構３はマルチレバー同期機構４０により作動軸歯車２０と２０’を駆動し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’は同時に回転中心OとO’を回してスイングすることで、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’との間ロールギャップAの開閉を変化させ、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’で長尺物６を挟んで搬送することを実現する。

図５に示されるように、本発明と対称レバー同期クランプ機構の比較形態である。

このクランプ機構は、同じ駆動源によって駆動される２つの全く同じクランクスライダー機構からなる。この機構において、中間軸歯車１０と１０’の速度比が同じであり、等速伝動である。さらに、中間軸歯車１０は同時に作動軸歯車２０とも噛み合い、中間軸歯車１０’は作動軸歯車２０’と噛み合い、作動軸歯車２０と２０’の等速回転を実現し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’を等速回転させる。同時に、水平中心線において直線運動機構３が設置され、対称レバー４１と４１’により同期運動を実現し、作動軸歯車２０と２０’を駆動し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’は同時に回転中心OとO’を回してスイングすることで、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’との間ロールギャップAの開閉を変化させ、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’で長尺物６を挟んで搬送することを実現する。

図１及び図２に示されるように、本発明のメカニズムは以下の通りである。本発明のアンダードライブレバー式クランプ機構は、図４のマルチレバー式同期クランプ機構の上で、元の圧延中心線における第二枢結点Cに、水平方向の運動自由度を１つ増やし、第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２で第二枢結点C点の水平初期位置を制限する。ロールギャップAの開閉動作は、直線運動機構３によって駆動され、マルチレバー同期機構４により、第三歯車２と第四歯車２’をそれぞれ回転中心OとO’を回して回転させ、第三歯車２及び第四歯車２’とそれぞれ同軸の第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’を同期スイングさせ、ロールギャップAの同期開閉動作はマルチレバー同期機構４によって実現される。動作時にはロールギャップを事前に開けておく必要があり、上流の金属検出器が、部材がロールギャップに入ることを検出すると、直線運動機構３の出力軸３１は速やかに下に移動し、第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’は長尺物６を挟んで下流の装置に搬送する。第一搬送ローラー５と第二搬送ローラー５’が長尺物６を挟む瞬間、レバーの内力の作用で、第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２を水平方向に変形させるとともに、第二枢結点Cはスライダー７３と共に移動する。第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２の変形は、ピンチローラーの閉鎖による衝撃力を低下させ、ロールギャップが開く時、第一圧縮バネ７１と第二圧縮バネ７２が受けたレバー作用力がなくなり、第二枢結点Cがスライダー７３と共に初期位置に戻る。

比較すると、現在の３種類のクランプ機構のドライブの数及びシステムの自由度の数はいずれも１であり、且つ関節、レバーはいずれも剛性連続であり、標準のフルドライブ機構に属し、その各関節とレバーの運動は唯一性を有し、クランプ機構がクランプ動作を行う際に、部材に剛性衝撃を与え、部材と接触する瞬間は緩衝機能を持たない。本発明により提供されるアンダードライブレバー式クランプ機構は、従来のピンチローラーの単一自由度の構造形式を改良し、機構のドライブの数は１、システムの自由度の数は２である。クランプ機構が同期クランプ動作を完成する時にアンダードライブの関節において変位でき、線形バネユニットにより瞬間クランプ力を緩衝し、過度のクランプ衝撃力による保持物の損傷を防ぐだけでなく、クランプされたものやクランプ機構自体の部品を保護し、設備の使用寿命を有効に延長する。

上述したのは本願の好ましい実施形態であり、本発明の保護の範囲を限定するものではない。当業者であれば、この技術原理を逸脱しない前提で、改良や修飾することができ、これらの改良や修飾も本願の保護の範囲と見なされるべきである。

第一歯車１；第二歯車１’；第三歯車２；第四歯車２’；直線運動機構３；出力軸３１；マルチレバー同期機構４；第一レバー４０１；第二レバー４０２；第三レバー４０３；第四レバー４０４；第五レバー４０５；第六レバー４０６；第七レバー４０７；第八レバー４０８；第一搬送ローラー５；第二搬送ローラー５’；長尺物６；線形バネユニット７；第一圧縮バネ７１；第二圧縮バネ７２；スライダー７３；支持台７４；自在継手８；駆動モーター９；機枠１００、ロールギャップA；第一枢結点B；第二枢結点C。

Claims (8)

1. 第一歯車、第二歯車、第三歯車、第四歯車、直線運動機構、マルチレバー同期機構、第一搬送ローラー、第二搬送ローラー、長尺物、線形バネユニット、自在継手、及び駆動モーターを含むアンダードライブレバー式クランプ機構であって、
   前記第一歯車と第二歯車は、それぞれ前記第三歯車と第四歯車に噛み合って伝動され、前記第三歯車と第四歯車は、それぞれ前記第一搬送ローラーと第二搬送ローラーに固定連結され、前記長尺物は前記第一搬送ローラーと第二搬送ローラーの間にクランプされ、前記第一歯車と第二歯車が噛み合って伝動し、前記第二歯車の駆動回転軸は前記自在継手を介して前記駆動モーターの出力軸に連結されており、
   前記直線運動機構は機枠に固定連結され、前記直線運動機構の出力軸は、前記マルチレバー同期機構における第一レバーの第一端に回動連結されており、前記マルチレバー同期機構は、第一レバー、第二レバー、第三レバー、第四レバー、第五レバー、第六レバー、第七レバー、及び第八レバーを含み、
   前記第一レバーの第二端は前記第二レバーの第一端に回動連結され、前記第二レバーにおいて第一枢結点と第二枢結点が均等に配設され、前記第二レバーの第一枢結点は前記第三レバーの第一端に回動連結され、前記第三レバーの第二端は前記第四レバーの第一端に回動連結され、前記第四レバーの第二端と第五レバーの第一端はいずれも前記第三歯車の回転軸に枢結され、前記第五レバーの第二端は前記第一歯車の回転軸に枢結され、前記第二レバーの第二端は前記第六レバーの第一端に回動連結され、前記第六レバーの第二端は前記第七レバーの第一端に回動連結され、前記第七レバーの第二端と第八レバーの第一端はいずれも前記第四歯車の回転軸に枢結され、前記第八レバーの第二端は前記第二歯車の回転軸に枢結されており、
   前記線形バネユニットは、第一圧縮バネ、第二圧縮バネ、スライダー、及び支持台を含み、前記支持台は機枠に固定連結され、且つ前記支持台の第一端面と前記スライダーの間、及び前記支持台の第二端面と前記スライダーの間には、それぞれ前記第一圧縮バネと第二圧縮バネが設置され、前記線形バネユニットのスライダーは、前記第二レバーの第二枢結点に枢結されていることを特徴とするアンダードライブレバー式クランプ機構。
2. 前記第一歯車の回転軸と第二歯車の回転軸は互いに平行で、前記第一歯車と第二歯車の歯数及びモジュールが同じであり、前記第三歯車の回転軸と第四歯車の回転軸は互いに平行で、前記第三歯車と第四歯車の歯数及びモジュールが同じであることを特徴とする請求項１に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
3. 前記第三歯車及び第四歯車の回転中心は、前記第一搬送ローラー及び第二搬送ローラーの回転中心とそれぞれ一致し、且つ前記第一搬送ローラーと第二搬送ローラーの直径が等しいことを特徴とする請求項２に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
4. 前記第一歯車のピッチ円は前記第三歯車のピッチ円に正接し、前記第二歯車のピッチ円は前記第四歯車のピッチ円に正接していることを特徴とする請求項２に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
5. 前記直線運動機構は、エアシリンダによって駆動され、あるいは油圧シリンダ又はリニアモーターによって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
6. ロールギャップの開閉の大きさは、前記直線運動機構で駆動される前記マルチレバー同期機構により調節され、且つ前記ロールギャップの開閉の大きさは、前記長尺物の厚さと同じであることを特徴とする請求項５に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
7. 前記第五レバーの長さと前記第八レバーの長さは等しいことを特徴とする請求項１に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。
8. 前記第一歯車と第二歯車の回転中心を結ぶ線は前記長尺物の搬送方向に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のアンダードライブレバー式クランプ機構。

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