JPH10314811A - 幅圧縮加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】材料に振動を加えて強制振動させながら圧縮加
工する幅圧縮加工機および圧延機における加振条件を明
確にし、変形均一化の効果を最大限に引き出す。 【解決手段】材料に振動を加える少なくとも一対の加振
手段を前記材料の圧縮方向に対向して配置するととも
に、前記加振手段を各々ほぼ逆位相で駆動して前記材料
の圧縮荷重の増減を繰り返す強制振動を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として圧延設備
における板材料の幅圧縮加工機および圧延機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、材料の幅を圧縮加工する装置とし
て例えば特開昭61−262401号公報に記載されているもの
がある。この従来の技術は、材料の幅側部にこれに接す
る金敷を配置し、この金敷にこの金敷を振動させながら
圧縮方向に力を加える圧縮力負荷装置を設けており、こ
の圧縮力負荷装置により金敷に振動を加えて強制振動さ
せながら幅圧縮を行うことにより、板幅を均一に保ちな
がら幅圧縮を行うものである。

【０００３】また、特願平6−219820 号公報（参考）に
は、材料に振動を加える加振手段と主たる圧縮力を発生
する圧縮手段を各々独立に設けることにより、加振限界
を高めて材料の共振をも可能にする構成が記載されてい
る。

【０００４】またさらに特願平7−180031 号公報（参
考）には、材料の変形に応じて加振周波数を追従させ変
形効率の更なる向上を図るとともに、極めて高い周波数
での加振を可能にする加振手段の構成について記載され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術では振動をどのように加えるのかといった加振方法
の詳細が記載されておらず、場合によっては振動を与え
ることが逆効果になる可能性があった。

【０００６】本発明の目的は、材料に振動を加えながら
圧縮加工する幅圧縮加工機における加振条件を明確に
し、変形均一化の効果を最大限に引き出すことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、材料に振動を加えて強制振動させながら
プレス工具を介して圧縮力を負荷して前記材料の幅を減
ずる幅圧縮加工機において、前記振動を加える少なくと
も一対の加振手段を前記材料の圧縮方向に対向して配置
するとともに、前記加振手段を各々ほぼ逆位相で駆動し
て前記材料の圧縮荷重の増減を繰り返す強制振動を与え
る構成とし、さらに望ましくは、前記加振手段の加振周
波数は前記材料の圧縮方向の１次の共振周波数近傍の周
波数としたものである。

【０００８】また、これとは別の構成として、材料に振
動を加えて強制振動させながらプレス工具を介して圧縮
力を負荷して前記材料の幅を減ずる幅圧縮加工機におい
て、前記材料の圧縮方向の一方の端面を固定壁面に接触
させ、他方の端面を前記振動を加える加振手段により強
制振動を与える構成とするとともに、前記加振手段の加
振周波数は前記材料の圧縮方向の１次の共振周波数近傍
の周波数としたものである。

【０００９】さらに、本発明は、材料に振動を加えて強
制振動させながら作業ロールを介して圧延荷重を負荷し
て前記材料を減厚圧延する圧延機において、前記振動を
加える少なくとも一対の加振手段を前記材料の圧延方向
に対向して配置するとともに、前記加振手段を各々ほぼ
逆位相で駆動して前記材料の圧延荷重の増減を繰り返す
強制振動を与える構成としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例である幅圧縮加
工機および圧延機の加振方法とその効果を説明する図で
ある。

【００１２】まず、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて従来の
（材料に振動を与えない）幅圧縮加工機とその問題点を
説明する。

【００１３】幅圧縮加工機とは熱間圧延設備における一
設備であり、連続鋳造機から連鋳モールド（鋳型）を通
して流れ出るスラブの板幅を、圧延工程の前に調整する
装置で、図２（ａ）に示すＶロールエッジャーと図２
（ｂ）のサイジングプレスの２種類がある。連鋳モール
ドの幅を取り替えることなく様々な板幅に調整可能なの
で、多品種生産に伴う連鋳モールドの幅調整頻度を低減
させることができる結果、工程連続化の促進，生産能力
の増大，安定操業と歩留まり向上をもたらすものであ
る。

【００１４】Ｖロールエッジャーは固定された回転ロー
ル間にスラブを連続的に通して幅圧縮を行う装置であ
り、またサイジングプレスはアンビルと呼ばれるテーパ
状のプレス工具でスラブの幅圧縮を行う装置である。ア
ンビルは電動機で駆動するクランクシャフトに取り付け
られ、スラブに衝突させることで圧縮力を与え鍛造加工
を行う。

【００１５】幅圧縮加工機の問題点として、圧縮力がス
ラブの中心まで及ばないため板の両端部が中央部に比べ
て厚くなるドッグボーンがある。この状態で後行程の圧
延を行うと板の両端部が外に流れて幅戻りを起こし、板
先端にはフィッシュテールと呼ばれる不具合部が生じ、
このために歩留まりの低下を余儀なくされる。Ｖロール
エッジャーは構造簡単で設備投資も少なくて済むが、幅
圧縮量は高々１００mmから１５０mmと小さく、しかも圧
縮効率が悪いため、上記の問題点が顕著に現れる。これ
に対しサイジングプレスはスラブとアンビルとの接触面
積が大きいので、圧縮力がスラブ中心まで及び、ドッグ
ボーンの発生がかなり抑えられている。幅圧縮量も３０
０mmと大きく、連鋳モールドの幅替えピッチを大幅に低
減することができる。しかし、スラブとアンビルとの接
触面積が大きいため、従来のサイジングプレスでは数千
トンもの荷重を必要としていた。また、アンビルの衝突
による衝撃力が大きく、これに耐えるために装置が大形
化するという問題があった。

【００１６】これら従来の幅圧縮加工機の問題を解決す
るために、特開昭61−262401号公報では、材料を強制振
動させながら幅圧縮を行うことにより、材料の変形抵抗
を低減し、変形の均一化が図られる方法の基本原理を示
している。この原理を図３を用いて説明する。

【００１７】図３では振動を与えない静圧縮と、振動を
与えながら圧縮する振動圧縮を対比して示す。振動圧縮
において材料１の両端に強制振動を加えると、材料端部
の歪みに対し材料中央部の歪みが図示のように増大す
る。但し、ここでは縦振動による縦方向に歪みを横方向
の歪みに変換して示している。この状態で材料に静的圧
縮力が加わると、歪みの大きい材料中央部から先に塑性
域に入るため、材料中央部においても変形が発生し、材
料全体にわたって均一な塑性変形を得ることができる。
しかも、静圧縮では塑性変形しないような圧縮力でも塑
性変形が起こるので、圧縮力自体も低減することができ
るというものである。

【００１８】このとき、誤った加振を行うと逆に変形が
不均一になり、静圧縮の場合よりもかえって大きなドッ
グボーンが発生する場合がある。これを図１で説明す
る。

【００１９】図１（ａ）では、材料１の圧縮方向に対向
して１対の加振手段２，２′を配置し、この加振手段に
より材料を強制振動させたときの材料の加工方向の変位
分布と歪み分布、および加工後の材料の形状を示したも
のである。

【００２０】仮に図１（ｂ）のように加振手段２，２′
を同位相で駆動した場合、加振周波数が材料の１次の共
振周波数のときの変位分布、および歪み分布は図示のよ
うになる。この結果、材料中央部に塑性変形が及ばない
ばかりか、歪みのピークがドックボーンの位置と接近す
るため、細線で示す静圧縮時に比較してさらにドックボ
ーンを増長させる結果となり、加振を行ったことでかえ
って変形の不均一を招く可能性があることがわかる。

【００２１】このため本発明の幅圧縮加工機では、加振
手段２，２′を図１（ａ）のように各々逆位相で駆動し
て材料の圧縮荷重の増減を繰り返す強制振動を与えるも
のである。このため材料中央部の変位は相殺されて０と
なる。さらに加振周波数ｆを材料の圧縮方向の１次の共
振周波数にすると、材料の変位分布、および歪み分布は
図示のようになり、材料中央部の歪みを最大にすること
ができる。この結果、塑性変形が材料中央部まで及び、
細線で示す静圧縮時に比較して変形の均一化を図ること
ができる。

【００２２】なお、このときの加振周波数ｆは材料の幅
寸法をＬ，ヤング率をＥ，密度をρとするとｆ＝（√
（Ｅ／ρ））／２Ｌとなる。ただし、加工中に材料の幅
が減少するため、図示のように幅寸法Ｌ′まで加工する
場合、加振周波数もこれに応じてｆ＝（√（Ｅ／ρ））
／２Ｌ′まで変化させることが望ましい。

【００２３】また、図４は本発明の幅圧縮加工機のその
他の構成を示したもので、この図に示す幅圧縮加工機
は、材料１の圧縮方向の一方の端面を固定壁面３に接触
させ、他方の端面を加振手段２により強制振動を与える
構成とするとともに、加振手段の加振周波数は材料の圧
縮方向の１次の共振周波数近傍の周波数としたものであ
る。

【００２４】本構成は図１（ａ）において材料１を中央
部で分けたときの右半分と等価であり、この場合の加振
周波数はｆ＝（√（Ｅ／ρ））／Ｌとなる。この構成に
よれば材料の変位分布、および歪み分布は図示のように
なり、やはり、細線で示す静圧縮時に比較して、塑性変
形が固定壁面近傍部にまで及ぶ結果、変形の均一化を図
ることができる。

【００２５】なお、以上の実施例では幅圧縮加工機につ
き説明してきたが、圧延機の場合も同様の構成で変形の
均一化を図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、材料に振動を加えて強
制振動させながら圧縮加工する幅圧縮加工機および圧延
機における、変形均一化の効果を最大限に引き出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である幅圧縮加工機の加振し
た場合を説明する図。

【図２】従来の材料に振動を与えない幅圧縮加工機を説
明する図。

【図３】従来の材料に振動を与える幅圧縮加工機の原理
を説明する図。

【図４】本発明の一実施例である幅圧縮加工機における
加振した場合を説明する図。

【符号の説明】

１…材料、２…加振手段、３…固定壁面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料に振動を加えて強制振動させながらプ
   レス工具を介して圧縮力を負荷して前記材料の幅を減ず
   る幅圧縮加工機において、 前記振動を加える少なくとも一対の加振手段を前記材料
   の圧縮方向に対向して配置するとともに、前記加振手段
   を各々ほぼ逆位相で駆動して前記材料の圧縮荷重の増減
   を繰り返す強制振動を与えることを特徴とする幅圧縮加
   工機。