JPH1061602A - 油圧駆動装置および連続鋳造設備における鋳型内湯面レベルの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧シリンダの応答性および追従性を向上
し、連続鋳造設備の鋳型内の湯面レベルを予め定める位
置に精度よく制御する。 【解決手段】 油圧シリンダ３は、タンディッシュ開閉
手段であるストッパ１６を駆動して溶湯流量を調整す
る。加振器４は、油圧シリンダ３に振動を付与して油圧
シリンダ３の駆動開始時の摺動抵抗を低下させる。湯面
レベル検出器９は、鋳型内の湯面レベルを検出し、演算
器１０はそれに基づいてストッパ１６の目標位置を演算
する。位置検出手段５はストッパ１６の位置を検出し、
サーボ弁制御器７はストッパ１６の位置が目標位置にな
るように駆動指令をサーボ弁６に送る。サーボ弁６は駆
動指令に応じた作動油を油圧シリンダ３に送り、鋳型内
の湯面レベルを予め定める位置に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、応答性の優れた油
圧シリンダを有する油圧駆動装置およびそれを用いる連
続鋳造における鋳型内湯面レベルの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、連続鋳造設備は優れた生産
性、歩留りおよび内部品質の均一性を有する鋳片製造設
備として知られており、その特性を生かして広く用いら
れている。連続鋳造設備は、タンディッシュと、タンデ
ィッシュの下部に設けられるタンディッシュノズルと、
タンディッシュノズルの開孔面積を変化させるタンディ
ッシュノズル開閉手段と、タンディッシュの下方に設け
られる水冷鋳型とを含んで構成される。タンディッシュ
内の溶融金属は、タンディッシュノズル開閉手段によっ
て流量調整された後、タンディッシュノズルを介して、
水冷鋳型内に流入し連続鋳造される。

【０００３】連続鋳造においては、鋳型内湯面レベルの
変動が表面疵やブレークアウト等の操業トラブルを誘因
する一因となっている。このため、従来から鋳片品質の
向上や安定操業を確保するために鋳型内の湯面レベルの
制御が行われている。前記鋳型内湯面レベル制御は、渦
流レベル計を用いて鋳型内の湯面レベルを測定し、得ら
れたレベル信号をＰＩＤ（比例積分微分）調節計にフィ
ードバックするとともに偏差があったときにはＰＩＤ演
算してその出力をサーボ弁に送り、サーボ弁を駆動して
油圧シリンダに前記出力信号に対応した作動油を供給
し、油圧シリンダのピストン棒と連結されているタンデ
ィッシュノズル開閉手段を駆動してタンディッシュノズ
ルの開孔面積を変更し、タンディッシュから鋳型内に流
れ込む溶湯流量を調節することによって行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ＰＩＤ制御によっ
てタンディッシュ開閉手段、たとえばストッパを駆動し
てタンディッシュノズルの開孔面積（以後、ストッパ開
度とする）の調整を実施する場合、ＰＩＤ演算結果に基
づいたストッパ開度指令信号（以後、開度指令とする）
どおりにストッパが作動すれば鋳型内湯面レベルの制御
は確実に成されるはずである。

【０００５】しかしながら実際には、ストッパの動作は
ＰＩＤ演算結果に基づいた開度指令に対して正確に追従
せず開度指令の変化量とストッパ開度の変化量との間に
は以下に示すように比例関係からのズレが見られる。

【０００６】図１３は、連続鋳造におけるストッパの開
度指令の変化量と実際のストッパ開度の変化量との関係
を示すグラフである。図１３から、開度指令の変化量が
或る範囲±ａ％以内である場合には、これに対応する実
際のストッパー開度の変化量は極めて小さな範囲±ｂ％
以内に留まってしまうこと、開度指令の変化量が±ａ％
の範囲を超える場合には、実際のストッパ開度の変化量
が急速に変化すること、すなわち両者の関係は非線形で
あり、開度指令が変化するとストッパ開度は一定の遅れ
をもってこれに追従することなどが判る。

【０００７】このように、ストッパ開度は開度指令に対
して非線形の応答特性を有しているので、開度指令の変
化が±ａ％以内の場合にはストッパ開度はその変化に充
分追従できない。しかもこの数値ａは、ストッパとスト
ッパを駆動する油圧シリンダと両者をつなぐ伝達機構と
によって構成されるタンディッシュストッパユニット毎
にそれぞれ異なる固有のものとなっているうえ、各ユニ
ットの使用経過時間によっても変化する。したがって、
この場合には前記鋳型内湯面レベルを目標値に精度よく
制御することが困難である。

【０００８】また、開度指令の変化が±ａ％を超える場
合には、図１４に示すように実際のストッパ開度Ｋが開
度指令ＫＳよりも時間的に遅れて変化する（以後、応答
性が悪いと表現する）ばかりでなく、変化後の変動が大
きく、開度指令ＫＳよりもオーバシュートしたり、オー
バシュート後アンダーシュートしたりする（以後、追従
性が悪いと表現する）ことがある。なお、図１４（１）
はオーバシュートの生じた状況を示しており、図１４
（２）はオーバシュート後アンダーシュートの生じた状
況を示している。したがってこの場合には、前記鋳型内
湯面レベルがオーバシュートおよびアンダーシュートに
応じて大きく変動し、鋳片の表面品質の大幅な低下を余
儀なくされる。

【０００９】前記問題に対して現在行われている対策と
しては、前記開度指令の制御信号に加振信号を加算（重
畳）してストッパを前記開度指令を中心にして常時微振
動させストッパの非線形な応答性を補償する制御方法が
採用されている。しかしながら、前記制御方法も完全な
ものではなく、次のような新たな問題を生み出してい
る。 （１）加振信号が過小の場合には、ストッパが加振指令
に対してほとんど追従せず、非線形応答性を補正するに
は至らない。 （２）加振信号が過大の場合には、ストッパの開閉が逆
に鋳型内の湯面変動を引き起こす。 （３）加振信号が適正な場合には、ストッパが加振指令
に対してほぼ追従して変位し、湯面レベル制御性は良好
になるけれども、サーボ弁の作動回数が著しく増大する
ので、その耐久性が大幅に低下する。

【００１０】以上述べたように従来の技術では、ストッ
パの開度指令に対する非線形な応答性を補償することが
困難であり、連続鋳造における鋳型内湯面レベルを高精
度に制御するに至っていない。前述のように、ストッパ
などのタンディッシュノズル開閉手段は油圧シリンダに
よって駆動されるので、振動指令に対する応答性および
追従性の優れた油圧シリンダの開発、広義には、被駆動
体を駆動指令に対して応答性および追従性よく駆動する
ことができる油圧駆動装置の開発が望まれている。本発
明者らは、前記油圧駆動装置に関して詳細な研究を行っ
た結果、油圧駆動装置の油圧シリンダに直接機械的な振
動を与えることによって被駆動体の駆動指令に対する応
答性および追従性を大幅に向上できることを見いだし
た。

【００１１】本発明は、前記知見に基づいて行ったもの
であり、本発明の第１の目的は被駆動体の駆動指令に対
する応答性および追従性の良好な油圧駆動装置を提供す
ることであり、本発明の第２の目的は鋳型内の湯面レベ
ルを予め定める位置に精度よく制御することのできる連
続鋳造における鋳型内湯面レベルの制御装置を提供する
ことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、加振器によっ
て油圧シリンダのピストンを収納するシリンダ本体を振
動し、油圧シリンダによって被駆動体を駆動することを
特徴とする油圧駆動装置である。 本発明に従えば、油圧シリンダのシリンダ本体には加振
器によって振動が付与されているので、油圧シリンダの
ピストンとシリンダ本体とは作動油の油膜を介して相対
的に微小変位している。したがってピストンの駆動開始
時には、前記相対的な微小変位が生じていない場合に比
べて油膜の摺動抵抗が大幅に低減され、その結果ピスト
ンを駆動指令に対して応答性および追従性よく駆動する
ことができる。また被駆動体は油圧シリンダによって駆
動されるので、油圧駆動装置は被駆動体を駆動指令に対
して応答性および追従性よく駆動することができる。

【００１３】また本発明は、被駆動体の位置またはそれ
に関連する位置を検出する位置検出手段と、被駆動体の
位置が希望する位置になるように油圧シリンダに作動油
を供給／排出するサーボ弁と、位置検出手段の出力に応
答し、サーボ弁を駆動して被駆動体を予め定める位置に
なるように変位させるサーボ弁制御手段とを含むことを
特徴とする。 本発明に従えば、油圧駆動装置は被駆動体の位置を検出
し、被駆動体の位置が予め定める位置になるように油圧
シリンダに作動油を供給／排出することができるので、
被駆動体を希望する位置に確実に制御することができ
る。

【００１４】また本発明は、位置検出手段とサーボ弁と
サーボ弁制御手段とから成る閉ループ制御系の伝達関数
の時定数が加振器の振動周期よりも充分に大きいことを
特徴とする。 本発明に従えば、被駆動体の位置を制御する制御系の伝
達関数の時定数が加振器の振動周期よりも充分に大きい
ので、被駆動体の位置制御に対する振動の影響を最小限
に止めることができ、結果として振動の存在下でも被駆
動体の位置制御を精度よく行うことができる。

【００１５】また本発明は、前記加振器が弾性体を介し
て油圧シリンダのシリンダ本体に設けられることを特徴
とする。 本発明に従えば、加振器が弾性体を介してシリンダ本体
に設けられているので、弾性体の選定によってシリンダ
本体の振動を調整することができる。したがって、状況
に応じてシリンダ本体の振動の振幅および振動数をきめ
細かく調整することができる。

【００１６】また本発明の前記加振器の振動の振幅は１
ｍｍ未満であり、かつ振動数は被駆動体の固有振動数を
超える値であることを特徴とする。 本発明に従えば、加振器の振動の振幅および振動数が適
正値に設定されているので、油圧シリンダのシリンダ本
体を効果的に振動させることができる。この結果油圧シ
リンダのピストンの駆動開始時における油膜の摺動抵抗
が大幅に低減し、被駆動体を駆動指令に対して応答性お
よび追従性よく駆動させることができる。

【００１７】また本発明は、タンディッシュの下部には
タンディッシュノズルが設けられ、タンディッシュノズ
ルにはその開孔面積を変化させるタンディッシュノズル
開孔手段が設けられていて、タンディッシュノズルの下
方には鋳型が配置されている連続鋳造設備における鋳型
内湯面レベルの制御装置において、タンディッシュノズ
ル開閉手段を駆動する油圧手段であって、タンディッシ
ュノズル開閉手段に連結されるピストンおよびピストン
棒と、それらを収納するシリンダ本体とを有する油圧シ
リンダと、鋳型内の湯面レベルを検出する湯面レベル検
出手段と、シリンダ本体を振動させる加振器と、タンデ
ィッシュノズル開閉手段の位置を検出する位置検出手段
と、シリンダ本体に作動油を供給／排出するサーボ弁
と、湯面レベル検出手段の出力に応答し、タンディッシ
ュノズル開閉手段の目標位置を演算によって求める演算
手段と、位置検出手段および演算手段の出力に応答し、
タンディッシュノズル開閉手段の位置が前記求めた目標
位置になるようにサーボ弁を制御するサーボ弁制御手段
とを含むことを特徴とする連続鋳造設備における鋳型内
湯面レベルの制御装置である。 本発明に従えば、前記鋳型内湯面レベルの制御装置は、
油圧シリンダのシリンダ本体に振動を付与し、油圧シリ
ンダのピストンおよびピストン棒にタンディッシュノズ
ル開閉手段を連結し、鋳型内の湯面レベルを検出し、湯
面レベルが予め定める値になるようにタンディッシュノ
ズル開閉手段の目標位置を求め、タンディッシュノズル
開閉手段の位置を検出し、タンディッシュノズル開閉手
段の位置が前記求めた目標位置になるようにサーボ弁を
制御してシリンダ本体に作動油を供給／排出することが
できる。これによって、前記シリンダ本体には振動が付
与されるので、前記ピストンの駆動開始時には前述のよ
うに油膜の摺動抵抗が大幅に低減され、油圧シリンダの
駆動指令に対する応答性および追従性が大幅に向上す
る。また前記ピストンおよびピストン棒には、タンディ
ッシュノズル開閉手段が連結されているので、タンディ
ッシュノズル開閉手段を駆動指令に対して時間的な遅れ
を生ずることなく、かつ、オーバシュートやアンダーシ
ュートを生ずることなく確実に駆動することができる。
さらに、鋳型内湯面レベルのフィードバック制御が行わ
れているので、タンディッシュノズル開閉手段の駆動指
令に対する応答性および追従性が良好であることとあい
まって鋳型内湯面レベルを予め定める位置に精度よく制
御することができる。

【００１８】また本発明は、位置検出手段とサーボ弁と
サーボ弁制御手段とから成る閉ループ制御系の伝達関数
の時定数が加振器の振動周期よりも充分に大きいことを
特徴とする。 本発明に従えば、タンディッシュノズル開閉手段の位置
を制御する制御系の伝達関数の時定数が加振器の振動周
期よりも充分に大きいので、タンディッシュノズル開閉
手段の位置制御に対する振動の影響が小さくなり、結果
として振動の存在下でもタンディッシュノズル開閉手段
の位置制御を精度よく行うことができる。その結果鋳型
内湯面レベルの制御精度を大幅に向上することができ
る。

【００１９】また本発明は、前記加振器が弾性体を介し
て油圧シリンダのシリンダ本体に設けられることを特徴
とする。 本発明に従えば、加振器が弾性体を介してシリンダ本体
に設けられているので、弾性体の選定によってシリンダ
本体の振動を調整することができる。したがって状況に
応じてシリンダ本体の振動の振幅および振動数を適正値
になるようにきめ細かく調整することができる。

【００２０】また本発明の前記加振器の振動の振幅は１
ｍｍ未満であり、かつ振動数はタンディッシュノズルの
固有振動数を超える値であることを特徴とする。 本発明に従えば、加振器の振動の振幅および振動数が適
正値に設定されているので、油圧シリンダのシリンダ本
体を効果的に振動させることができる。その結果、油圧
シリンダのピストンの駆動開始時における油膜の摺動抵
抗が大幅に低下し、タンディッシュ開閉手段を駆動指令
に対して応答性および追従性よく駆動させることができ
る。したがって、鋳型内湯面レベルが短時間で予め定め
る位置に制御される。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある油圧駆動装置を含む連続鋳造設備における鋳型内湯
面レベルの制御装置の構成を簡略化して示す系統図であ
る。連続鋳造設備における鋳型内湯面レベルの制御装置
１（以後、鋳型内湯面レベルの制御装置と略称する）
は、油圧シリンダ３と、加振器４と、位置検出手段５
と、サーボ弁６と、サーボ弁制御手段７と、湯面レベル
検出手段９と、演算手段１０とを含んで構成される。ま
た、油圧駆動装置８は油圧シリンダ３と、加振器４と、
位置検出手段５とサーボ弁６と、サーボ弁制御手段７と
を含んで構成される。なお、油圧シリンダ３と加振器４
と位置検出手段５とを含んで構成されるユニットを油圧
シリンダユニット１１と呼称する。

【００２２】鋳型内湯面レベルの制御装置１は、連続鋳
造設備１３に設けられ、鋳型内湯面レベルを予め定める
位置に制御する。連続鋳造設備１３は、溶融金属１８を
貯留するタンディッシュ１４と、タンディッシュノズル
１５と、タンディッシュノズル開閉手段１６と、鋳型１
７とを含んで構成される。タンディッシュノズル１５は
耐火物から成り、縦の軸線を有し、タンディッシュ１４
の下部に設けられる。タンディッシュノズル開閉手段１
６は耐火物から成り、タンディッシュノズル１５の開孔
面積を変化させる。本実施の形態では、タンディッシュ
ノズル開閉手段としてストッパ１６が用いられる。スト
ッパ１６は縦の軸線を有し、タンディッシュノズル１５
の軸線と同軸に、かつタンディッシュノズル１５の上方
に昇降自在に設けられている。鋳型１７は銅合金から成
り、水冷構造を有する。溶融金属１８は、タンディッシ
ュ１４からタンディッシュノズル１５を介して鋳型１７
内に注入され、鋳型１７内で冷却されて凝固し、鉛直方
向下方に引き抜かれる。溶融金属１８の注入流量は、ス
トッパ１６の昇降によって調整される。

【００２３】前記油圧シリンダ３は、タンディッシュノ
ズル開閉手段であるストッパ１６を駆動する油圧手段で
あり、タンディッシュの一側壁に設けられている。油圧
シリンダ３は、ピストン（図示せず）とピストン棒４５
と、それらを収納するシリンダ本体４３とを備えて構成
される。なお、油圧シリンダ３の詳細な構成については
後述する。前記加振器４は、油圧シリンダ３に設けら
れ、シリンダ本体４３に振動を付与する機器である。前
記振動は、油圧シリンダ３の駆動開始時の摺動抵抗を低
減し、油圧シリンダ３および被駆動体であるストッパ１
６の駆動指令に対する応答性および追従性を向上させ
る。なお、この理由については後述する。前記振動の振
幅は１ｍｍ未満であり、かつ振動数は被駆動体であるス
トッパ１６の固有振動数を超える値であることが好まし
い。これは、振幅が１ｍｍ以上の場合には振幅が過大と
なり、結果的にストッパ１６を変位させて湯面変動を生
じさせるおそれがあるからであり、振動数が固有振動数
以下の場合には振動付与効果が認められなくなるからで
ある。加振器４の振動方式は、たとえば偏心ロータリ式
であり、その動力源は、たとえば圧縮空気である。

【００２４】前記位置検出手段である差動トランス５
は、ストッパ１６の位置を検出する機器であり、油圧シ
リンダ３に隣接して設けられている。サーボ弁６は油圧
シリンダ３に接続され、油圧シリンダ３に駆動指令に応
じた作動油を供給／排出する機器である。油圧シリンダ
３の作動油の油圧回路については後述する。サーボ弁制
御手段であるサーボ弁制御器７は、サーボ弁６に対して
駆動指令を出力し、サーボ弁を制御する機器である。湯
面レベル検出手段である湯面レベル検出器９は、たとえ
ば渦流レベル計であり、鋳型内の湯面直上に設けられた
センサ９ａからの出力信号に基づいて鋳型内の湯面レベ
ルを検出する。演算手段である演算器１０は、たとえば
パーソナルコンピュータであり、前記ストッパ１６の目
標位置を演算によって算出する。

【００２５】鋳型内湯面レベルの制御は、油圧駆動装置
８を含む鋳型内湯面レベルの制御装置１を用いて次のよ
うにして行われる。湯面レベル検出器９は鋳型内の湯面
レベルを検出し、その出力を演算器１０に送信する。演
算器１０は湯面レベル検出器９の出力に応答し、湯面レ
ベルの検出位置と予め定める鋳型内湯面レベルの目標位
置との偏差を算出し、前記偏差とストッパ１６の位置
（ストッパ開度）との関係式に基づいてストッパ１６の
目標位置を算出し、その出力を油圧駆動装置８のサーボ
弁制御器７に送信する。なお、前記関係式は操業実績に
基づいて事前に求められている。

【００２６】鋳型内湯面レベルの制御は、これ以降、油
圧駆動装置８によって行われる。前記位置検出手段であ
る差動トランス５は、ストッパ１６の位置を検出し、そ
の出力をサーボ弁制御器７に送信する。サーボ弁制御器
７は、差動トランス５および演算器１０の出力に応答
し、ストッパ１６の位置が前記求めた目標位置になるよ
うに駆動指令をサーボ弁６に送信する。サーボ弁６は、
サーボ弁制御器７の駆動指令に応答し、駆動指令に応じ
た作動油を油圧シリンダ３に供給／排出する。油圧シリ
ンダ３は、サーボ弁６から供給／排出された作動油に応
じて作動し、ストッパ１６を昇降駆動させる。加振器４
は、油圧シリンダ３のシリンダ本体４３を振動させ、油
圧シリンダ３およびストッパ１６を駆動指令に対して応
答性および追従性よく駆動させる。

【００２７】また前記制御においては、差動トランス５
とサーボ弁６とサーボ弁制御器７とから成る閉ループ位
置制御系の伝達関数の時定数を加振器４の振動周期より
も充分大きくすることが好ましい。これは、それによっ
て加振器４の振動が共振などによって差動トランス５を
瞬間的に大きく変位させることがあっても、それに対す
る応答を鈍化させ、ストッパ１６の位置制御に対する振
動の影響を最小限に止めることができるからである。こ
の結果、加振器４による振動の存在下においても、スト
ッパ１６の位置制御を精度よく行うことができる。

【００２８】以上述べたように、油圧駆動装置８を含む
鋳型内湯面レベルの制御装置１は、駆動指令に対する応
答性および追従性の良好な油圧シリンダ３によってスト
ッパ１６を駆動し、かつ鋳型内湯面レベルをフィードバ
ック制御によって制御しているので、鋳型内湯面レベル
を予め定める目標位置に精度よく制御することができ
る。また加振器４の振動の振幅および振動数が適正値に
設定されているので、油圧シリンダ３およびストッパ１
６の駆動指令に対する応答性を向上させることができ、
鋳型内湯面レベルを短時間で予め定める位置に制御する
ことができる。なお、本実施の形態ではタンディッシュ
ノズル開閉手段としてストッパ１６が用いられているけ
れども、ストッパ１６に代わってスライディングゲート
を用いてもよい。

【００２９】前記油圧駆動装置８は、本実施の形態では
鋳型内湯面レベルの制御装置１に組み込まれ、前述のよ
うに振動を付与して油圧シリンダ３の応答性および追従
性を向上し、その油圧シリンダ３を駆動して被駆動体で
あるストッパ１６の位置をフィードバック制御によって
高精度に制御している。しかしながら、油圧シリンダ３
によって駆動される被駆動体としてはストッパ１６に限
定されるものではなく、位置制御を必要とする全被駆動
体が対象となる。したがって、前記油圧駆動装置８は種
々の制御装置に好適に組み込むことができ、その適用範
囲は極めて広範囲である。

【００３０】図２は図１に示すタンディッシュのストッ
パ近辺の構成を簡略化して示す正面断面図であり、図３
は図２に示すタンディッシュのストッパ近辺の構成の平
面図であり、図４は図２に示すタンディッシュのストッ
パ近辺の構成の側面図である。なお説明の便宜上図２に
おいて紙面の左側を一端側、紙面の右側を他端側とす
る。タンディッシュ１４の一側壁の鉄皮１９には支持部
材２０が固定されており、支持部材２０には挿通孔２１
が形成されている。挿通孔２１は、縦の軸線を有してお
り、挿通孔２１にはロッド２３が同軸に昇降変位自在に
挿通されている。前記ロッド２３の上部には、水平方向
に延びる第１アーム２４が溶接接合されており、さらに
第１アーム２４の上方に突出したロッド２３には、水平
方向に延びる第２アーム２５の一端部が着脱自在に装着
されている。なお前記第１アーム２４の接合位置は、長
手方向ほぼ中央部である。また第２アーム２５の一端部
は、第１アーム２４上に乗載され、第１アーム２４の他
端部と着脱自在に連結されており、第２アーム２５の他
端部には、上下方向に延びるストッパ１６が着脱自在に
設けられている。

【００３１】前記支持部材２０の一端側には突起２６が
形成されており、突起２６には前記油圧シリンダ３を備
える油圧シリンダユニット１１が乗載されている。前記
油圧シリンダ３のピストン棒４５の上端部は、前記第１
アーム２４の一端部と着脱自在に結合されており、油圧
シリンダ３のシリンダ本体４３の下端部は突起２６とピ
ン結合されている。また、前記ロッド２３の下部には平
歯が形成されており、平歯には扇形歯車２８が噛合って
いる。扇形歯車２８は、ピン２９によって角変位自在に
支持されており、その一端部には手動ハンドル３０が装
着されている。このように、油圧シリンダ３は第１アー
ム２４、ロッド２３および第２アーム２５を介してスト
ッパ１６と一体的に連結されているので、ピストン棒４
５を昇降させることによってストッパ１６を連動して昇
降変位させることができる。また、手動ハンドル３０の
操作によってロッド２３を昇降させることができるの
で、ストッパ１６の手動操作も可能である。

【００３２】図５は図１に示す油圧シリンダユニットの
構成を簡略化して示す分解斜視図であり、図６は図１に
示す油圧シリンダユニットの構成を簡略化して示す正面
図であり、図７は図６に示す油圧シリンダユニットの側
面図であり、図８は図６に示す油圧シリンダユニットの
平面図である。油圧シリンダユニット１１は、油圧シリ
ンダ３と加振器４と差動トランス５とガイド３１とケー
シング３３とを含んで構成される。油圧シリンダ３は縦
の軸線４０を有し、シリンダ本体４３とピストン棒４５
とピストン（図示せず）とを備えている。差動トランス
５は本体５ａとロッド５ｂとを備えており、本体５ａは
シリンダ本体４３の一方の側部に設けられている第１ブ
ラケット３５に固定されている。ガイド３１は、シリン
ダ本体４３の他方の側部に設けられている第２ブラケッ
ト３６のガイド孔に昇降変位自在に挿通されている。差
動トランス５およびガイド３１の軸線は油圧シリンダ３
の軸線４０と平行である。ガイド３１、油圧シリンダ３
のピストン棒４５および差動トランス５のロッド５ｂの
上端部には連結プレート３４が着脱自在に取付けられて
おり、それらを一体的に連結している。これによって、
油圧シリンダ３のピストン棒４５は、差動トランス５お
よびガイド３１とともにその軸線に沿って昇降すること
ができる。したがって差動トランス５はピストン棒４５
の位置を確実に検出することができる。

【００３３】ケーシング３３は、油圧シリンダ３、差動
トランス５およびガイド３１を外囲する防塵用カバーで
あり、油圧シリンダ３のシリンダ本体４３に小ねじ３８
によって着脱自在に取付けられている。加振器４は、ケ
ーシング３３の上部に硬質ゴムなどの弾性体３７を介し
て取付けられている。加振器４は、ケーシング３３およ
びシリンダ本体４３を図５に示すように、油圧シリンダ
３の軸線４０を含む第１仮想平面４１内で上下方向の閉
ループを描くように加振する。なお振動の方向として
は、振動軌跡が油圧シリンダ３の軸線４０に垂直な第２
仮想平面内で閉ループを描くように加振してもよい。さ
らに、振動軌跡が第１および第２仮想平面内で一直線上
を往復振動するように加振してもよく、第１仮想平面４
１と第２仮想平面とに交差する第３仮想平面内で振動す
るように加振してもよい。加振器４の振動は、弾性体３
７およびケーシング３３を介して伝搬し、シリンダ本体
４３を振動させる。

【００３４】これによって、前述のように油圧シリンダ
３の駆動開始時における摺動抵抗が低下し、油圧シリン
ダ３の駆動指令に対する応答性および追従性が大幅に向
上する。また、加振器４の下部には弾性体３７が設けら
れているので、弾性体３７の選定によってシリンダ本体
４３の振動を調整することができる。したがって、状況
に応じてシリンダ本体４３の振動の振幅および振動数を
きめ細かく調整することができる。なお、弾性体３７を
用いないで油圧駆動装置８の加振器４をケーシング３３
に直接取付けてもよい。

【００３５】図９は、図１に示す油圧シリンダの構成を
簡略化して示す部分断面図である。図９において、説明
の便宜上紙面の右側を一端側、紙面の左側を他端側とす
る。油圧シリンダ３は複動油圧シリンダであり、シリン
ダ本体４３と、ピストン４４とピストン棒４５とを含ん
で構成され、シリンダ本体４３は、シリンダチューブ４
６と一対のシリンダカバー４７と拡張チューブ４８とを
含んで構成される。シリンダチューブ４６は鋼製の円筒
状部材であり、縦の軸線を有している。シリンダカバー
４７は、鋼製の略立方体状部材であり、その軸線上には
挿通孔４９が形成されている。挿通孔４９の軸直角断面
形状は円形であり、その直径はシリンダチューブ４６の
内周面の直径よりも小さい。シリンダカバー４７の外周
面には、シリンダカバー４７の軸線に向かって垂直方向
に延びる作動油出入孔５０が形成されており、作動油出
入孔５０には前記作動油管路３９が接続されている。一
対のシリンダカバー４７は、シリンダチューブ４６の両
端部にそれぞれ配置され、溶接接合されている。シリン
ダチューブ４６の軸線は、シリンダカバー４７の各軸線
と同軸である。拡張チューブ４８は鋼製の円筒状部材で
あり、一方のシリンダカバー４７の一端部に取付けられ
ている。拡張チューブ４８の軸線は、シリンダチューブ
４６の軸線と同軸である。

【００３６】ピストン棒４５は鋼製の円柱状部材であ
り、前記挿通孔４９およびシリンダチューブ４６に同軸
に挿通されている。ピストン棒４５の長手方向略中央部
には、ピストン４４が装着されており、ピストン４４は
前記シリンダチューブ４６に摺動変位自在に嵌合されて
いる。ピストン棒４５の外周面の直径は、シリンダチュ
ーブ４６の内周面の直径よりも小さいので、ピストン棒
４５の外周面とシリンダチューブ４６の内周面とシリン
ダカバー４７とによって内部空間（以後、シリンダ室５
７と略称する）がピストン４４の両側に形成される。ま
た、ピストン棒４５の外周面の直径は、シリンダカバー
４７の挿通孔４９の直径よりも若干小さいので、ピスト
ン棒の外周面とシリンダカバー４７の内周面との間には
間隙が形成される。前記間隙の作動油出入孔５０よりも
ピストン４４側の部分は、作動油出入孔５０とシリンダ
室５７とを連通させる作動油出入通路５６を形成する。
一方前記間隙の作動油出入孔５０に関してピストン４４
とは反対側の部分は、漏油通路となるので、ブッシュ５
３およびＶ形パッキン５４によって気密にシールされて
いる。前記拡張チューブ４８の一端部およびピストン棒
４５の他端部には、クレビス５５がそれぞれ設けられて
いる。クレビス５５は、前記支持部材２０の突起２６お
よび第１アーム２４にそれぞれピン結合される。油圧シ
リンダ３の駆動は、作動油を作動油出入孔５０および作
動油出入通路５６を経て一方または他方のシリンダ室５
７に出入させ、ピストン４４を摺動変位させることによ
って行われる。

【００３７】図１０は、油圧シリンダを作動させる作動
油の油圧回路の構成を簡略化して示す系統図である。油
タンク６３に貯留されている作動油は、油圧ポンプ６４
によって送油され、サーボ弁６および作動油管路３９を
経て油圧シリンダ３の一方のシリンダ室５７に供給され
る。この作動油はピストン４４を作動させて他方のシリ
ンダ室５７の作動油を排出し、排出された作動油は作動
油管路３９およびサーボ弁６を経て油タンク６３内に戻
される。サーボ弁６は、電気式３位置切換弁であり、ピ
ストン４４を上昇させるＡ位置とピストン４４を所定位
置に保持するＢ位置と、ピストン４４を下降させるＣ位
置とが備えられている。前記サーボ弁６の位置切換えは
電気的に行うことができるので、駆動指令に応じてその
位置を自在に切換えることができる。

【００３８】前述のように、シリンダ本体４３に付与さ
れる振動は油圧シリンダ３の駆動開始時の摺動抵抗を低
下し、駆動指令に対する油圧シリンダ３の応答性および
追従性を向上させる。この理由は、次のように考えられ
る。図１１は、油圧シリンダのピストンの駆動開始時に
おける状況を説明するための模式図である。ピストン棒
４５に装着されたピストン４４はシリンダ本体４３のシ
リンダチューブ４６に作動油５８の油膜を介して嵌合さ
れており、油圧シリンダ３の停止時には上部および下部
のシリンダ室５７に作動油５８が充満している。この状
態から油圧シリンダ３の駆動を開始するには、いずれか
一方のシリンダ室５７に作動油５８を供給してピストン
４４を摺動変位させる必要があり、それには前記油膜の
粘性による摺動抵抗に打ち勝つ必要がある。一般に、油
膜の摺動抵抗は、静止状態から変位を開始させるまでが
最も大きく、変位開始後には大幅に低下する。したがっ
て、シリンダチューブ４６に振動が付与されている場合
には、振動が付与されていない場合に比べて油膜の摺動
抵抗が大幅に低下し、その結果、駆動指令に対する油圧
シリンダ３の応答性および追従性が大幅に向上する。

【００３９】図１２は本発明法と従来法との鋳型内湯面
変動状況を対比して示すグラフであり、図１２（１）は
本発明法の鋳型内湯面変動状況を示すグラフであり、図
１２（２）は従来法の鋳型内湯面変動状況を示すグラフ
である。本発明法では、油圧シリンダ３のシリンダ本体
４３に振動が付与されており、従来法では振動が付与さ
れていない。図１２から、本発明法では鋳型内湯面変動
が従来法に比べて小さくほぼ一定レベルに保持されてい
ること、従来法では鋳型内湯面変動が本発明法に比べて
大きいことが判る。このように、本発明法は従来法に比
べて鋳型内湯面変動が小さく、湯面レベルをほぼ一定に
保持することができるので、鋳片の表面疵の発生を大幅
に低減することができ、かつブレークアウト等の操業ト
ラブルの発生を未然に防止することができる。その結
果、鋳片の表面品質、歩留りおよび連続鋳造の操業性を
大幅に向上することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、油圧シリ
ンダのシリンダ本体には加振器によって振動が付与され
ているので、油圧シリンダの駆動開始時には摺動抵抗が
大幅に低減される。したがって、油圧駆動装置は被駆動
体を駆動指令に対して応答性および追従性よく駆動する
ことができ、その結果各種制御装置に広く用いることが
できる。

【００４１】また本発明によれば、油圧駆動装置は被駆
動体を希望する位置に確実に制御することができるの
で、確実な位置制御を要求される用途に広く用いること
ができる。

【００４２】また本発明によれば、被駆動体の位置を制
御する制御系の伝達関数の時定数が加振器の振動周期よ
りも充分に大きいので、振動の存在下でも被駆動体の位
置制御を精度よく行うことができる。

【００４３】また本発明によれば、弾性体の選定によっ
てシリンダ本体の振動を調整することができるので、被
駆動体の状況に応じてシリンダ本体の振動の振幅および
振動数をきめ細かく調整することができる。

【００４４】また本発明によれば、加振器の振動の振幅
および振動数が適正値に設定されているので、被駆動体
を駆動指令に対して応答性および追従性よく駆動させる
ことができる。その結果、被駆動体の位置が短時間で予
め定める位置に制御される。

【００４５】また本発明によれば、連続鋳造における鋳
型内湯面レベルの制御装置は駆動指令に対する応答性お
よび追従性の良好な油圧シリンダを備えているので、タ
ンディッシュノズル開閉手段を駆動指令に対して時間的
な遅れを生ずることなく、かつ、オーバシュートやアン
ダーシュートを生ずることなく確実に駆動することがで
きる。また、鋳型内湯面レベルがフィードバック制御に
よって予め定める位置になるように精度よく制御される
ので、連続鋳造において鋳片の表面疵の発生を大幅に低
減することができ、かつブレークアウト等の操業トラブ
ルの発生を未然に防止することができる。その結果、鋳
片の表面品質、歩留りおよび連続鋳造の操業性を大幅に
向上することができる。

【００４６】また本発明によれば、タンディッシュノズ
ル開閉手段の位置を制御する制御系の伝達関数の時定数
が加振器の振動周期よりも充分に大きいので、振動の存
在下でもタンディッシュノズル開閉手段の位置制御を精
度よく行うことができる。その結果鋳型内湯面レベルの
制御精度を大幅に向上することができる。

【００４７】また本発明によれば、加振器の弾性体の選
定によってシリンダ本体の振動を調整することができる
ので、タンディッシュノズル開閉手段の状況に応じてシ
リンダ本体の振動の振幅および振動数を適正値になるよ
うにきめ細かく調整することができる。

【００４８】また本発明によれば、加振器の振動の振幅
および振動数が適正値に設定されているので、タンディ
ッシュノズル開閉手段を駆動指令に対して応答性および
追従性よく駆動させることができる。その結果、連続鋳
造における鋳型内湯面レベルが短時間で予め定める位置
に制御される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である油圧駆動装置を含
む連続鋳造設備における鋳型内湯面レベルの制御装置の
構成を簡略化して示す系統図である。

【図２】図１に示すタンディッシュのストッパ近辺の構
成を簡略化して示す正面断面図である。

【図３】図２に示すタンディッシュのストッパ近辺の構
成の平面図である。

【図４】図２に示すタンディッシュのストッパ近辺の構
成の側面図である。

【図５】図１に示す油圧シリンダユニットの構成を簡略
化して示す分解斜視図である。

【図６】図１に示す油圧シリンダユニットの構成を簡略
化して示す正面図である。

【図７】図６に示す油圧シリンダユニットの側面図であ
る。

【図８】図６に示す油圧シリンダユニットの平面図であ
る。

【図９】図１に示す油圧シリンダの構成を簡略化して示
す部分断面図である。

【図１０】油圧シリンダを作動させる作動油の油圧回路
の構成を簡略化して示す系統図である。

【図１１】油圧シリンダのピストンの駆動開始時におけ
る状況を説明するための模式図である。

【図１２】本発明法と従来法との鋳型内湯面変動状況を
対比して示すグラフである。

【図１３】連続鋳造におけるストッパの開度指令の変化
量と実際のストッパ開度の変化量との関係を示すグラフ
である。

【図１４】連続鋳造におけるストッパの開度指令の推移
と実際のストッパ開度の推移との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 鋳型内湯面レベルの制御装置 ３ 油圧シリンダ ４ 加振器 ５ 位置検出手段 ６ サーボ弁 ７ サーボ弁制御器 ８ 油圧駆動装置 ９ 湯面レベル検出器 １０ 演算器 １１ 油圧シリンダユニット １３ 連続鋳造設備 １４ タンディッシュ １５ タンディッシュノズル １６ タンディッシュノズル開閉手段 １７ 鋳型 ４３ シリンダ本体 ４４ ピストン ４５ ピストン棒 ４６ シリンダチューブ ４７ シリンダカバー ５７ シリンダ室

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加振器によって油圧シリンダのピストン
   を収納するシリンダ本体を振動し、油圧シリンダによっ
   て被駆動体を駆動することを特徴とする油圧駆動装置。
2. 【請求項２】 被駆動体の位置またはそれに関連する位
   置を検出する位置検出手段と、 被駆動体の位置が希望する位置になるように油圧シリン
   ダに作動油を供給／排出するサーボ弁と、 位置検出手段の出力に応答し、サーボ弁を駆動して被駆
   動体を予め定める位置になるように変位させるサーボ弁
   制御手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の油圧
   駆動装置。
3. 【請求項３】 位置検出手段とサーボ弁とサーボ弁制御
   手段とから成る閉ループ制御系の伝達関数の時定数が加
   振器の振動周期よりも充分に大きいことを特徴とする請
   求項１または２記載の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】 前記加振器が弾性体を介して油圧シリン
   ダのシリンダ本体に設けられることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の油圧駆動装置。
5. 【請求項５】 前記加振器の振動の振幅は１ｍｍ未満で
   あり、かつ振動数は被駆動体の固有振動数を超える値で
   あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   油圧駆動装置。
6. 【請求項６】 タンディッシュの下部にはタンディッシ
   ュノズルが設けられ、タンディッシュノズルにはその開
   孔面積を変化させるタンディッシュノズル開孔手段が設
   けられていて、タンディッシュノズルの下方には鋳型が
   配置されている連続鋳造設備における鋳型内湯面レベル
   の制御装置において、 タンディッシュノズル開閉手段を駆動する油圧手段であ
   って、タンディッシュノズル開閉手段に連結されるピス
   トンおよびピストン棒と、それらを収納するシリンダ本
   体とを有する油圧シリンダと、 鋳型内の湯面レベルを検出する湯面レベル検出手段と、 シリンダ本体を振動させる加振器と、 タンディッシュノズル開閉手段の位置を検出する位置検
   出手段と、 シリンダ本体に作動油を供給／排出するサーボ弁と、 湯面レベル検出手段の出力に応答し、タンディッシュノ
   ズル開閉手段の目標位置を演算によって求める演算手段
   と、 位置検出手段および演算手段の出力に応答し、タンディ
   ッシュノズル開閉手段の位置が前記求めた目標位置にな
   るようにサーボ弁を制御するサーボ弁制御手段とを含む
   ことを特徴とする連続鋳造設備における鋳型内湯面レベ
   ルの制御装置。
7. 【請求項７】 位置検出手段とサーボ弁とサーボ弁制御
   手段とから成る閉ループ制御系の伝達関数の時定数が加
   振器の振動周期よりも充分に大きいことを特徴とする請
   求項６記載の連続鋳造設備における鋳型内湯面レベルの
   制御装置。
8. 【請求項８】 前記加振器が弾性体を介して油圧シリン
   ダのシリンダ本体に設けられることを特徴とする請求項
   ６または７のいずれかに記載の連続鋳造設備における鋳
   型内湯面レベルの制御装置。
9. 【請求項９】 前記加振器の振動の振幅は１ｍｍ未満で
   あり、かつ振動数はタンディッシュノズルの固有振動数
   を超える値であることを特徴とする請求項６〜８のいず
   れかに記載の連続鋳造設備における鋳型内湯面レベルの
   制御装置。