專利名稱：鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)鑄件從短邊面賦予打擊振動(dòng)來(lái)改善中心偏析等的鑄件連續(xù)鑄造用 的連續(xù)打擊裝置。
背景技術(shù)：
在連續(xù)鑄造成的鑄件的厚度中心部及其附近，容易產(chǎn)生稱為中心偏析或V偏析的 作為宏觀偏析的內(nèi)部缺陷。其中，中心偏析是在鑄件的最終凝固部C、S、P、Mn等容易偏析的溶質(zhì)成分(下文 中也成為偏析成分。)濃縮而出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，V偏析是這些偏析成分在鑄件的最終凝固部 的附近呈V字狀地濃縮而出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷。并且，在對(duì)這些產(chǎn)生了宏觀偏析的鑄件進(jìn)行熱加工而成的產(chǎn)品中，容易產(chǎn)生韌性 的降低以及氫致開(kāi)裂等。另外，在對(duì)這些產(chǎn)品通過(guò)冷加工來(lái)加工成最終產(chǎn)品的時(shí)候，容易產(chǎn) 生開(kāi)裂。另外，鑄件中的偏析的生成機(jī)構(gòu)考慮如下。S卩，隨著凝固的進(jìn)行，偏析成分在作為凝固組織的柱狀晶體的枝晶間濃縮。該偏析 成分濃縮了的鋼液由于凝固時(shí)的鑄件的收縮、或者稱為膨脹(bulging)的鑄件的膨脹等而 從柱狀晶體的枝晶間流出。流出的濃縮鋼液朝向最終凝固部的凝固完成點(diǎn)流動(dòng)，從而直接 凝固并形成偏析成分的濃縮帶。這樣形成的偏析成分的濃縮帶就是偏析。為了防止這樣的鑄件的偏析，防止殘留在柱狀晶體的枝晶間的偏析成分濃縮了的 鋼液移動(dòng)、以及防止這些濃縮鋼液局部地集聚等是有效的，本發(fā)明的申請(qǐng)人已經(jīng)提出了專 利文獻(xiàn)1、2。專利文獻(xiàn)1的“連續(xù)鑄造方法”的目的在于，通過(guò)對(duì)鑄件賦予打擊來(lái)防止中心偏析 或V偏析等偏析的產(chǎn)生，從而獲得內(nèi)部質(zhì)量良好的鑄件。因此，該方法是這樣的方法在鑄造橫截面形狀為矩形的鑄件的時(shí)候，對(duì)含有未凝 固部的鑄件的短邊面的至少一處連續(xù)地打擊，由此在對(duì)鑄件賦予振動(dòng)的同時(shí)來(lái)進(jìn)行鑄造， 該方法中，對(duì)鑄件提供滿足用E > 0. 0065XW表示的關(guān)系的打擊能量。這里，E表示提供給 鑄件的每一次打擊的打擊能量(J)，W表示鑄件的長(zhǎng)邊大小(mm)。專利文獻(xiàn)2的“鋼的連續(xù)鑄造方法以及打擊振動(dòng)裝置”的目的在于，即使是鑄件寬 度大的鑄件，對(duì)含有未凝固部的鑄件從鑄件表面有效地賦予打擊從而有效地防止鑄件產(chǎn)生 偏析。因此，該方法是這樣的連續(xù)鑄造方法在鑄造具有矩形形狀的橫截面的鑄件1的 時(shí)候，對(duì)鑄件厚度中心部的中心固相率fs至少為0. 1 0.9的范圍，在鑄件1的厚度方向 上以每Im的壓下率在以內(nèi)的方式連續(xù)地進(jìn)行輕壓，并且在該中心固相率在0. 1 0. 9 的范圍內(nèi)的至少一個(gè)部位，對(duì)鑄件1的相對(duì)的兩側(cè)的短邊面連續(xù)地在鑄件寬度方向上進(jìn)行 打擊。另外，該方法以4 12Hz的打擊振動(dòng)頻率以及30 150J的振動(dòng)能量進(jìn)行打擊。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2006-110620號(hào)公報(bào)、“連續(xù)鑄造方法”
3
專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-229748號(hào)公報(bào)、“鋼的連續(xù)鑄造方法以及打擊振動(dòng)裝
直如圖1所示，專利文獻(xiàn)2的鋼的連續(xù)鑄造方法可以通過(guò)使用以下打擊振動(dòng)裝置來(lái) 實(shí)施，即，將在鑄模內(nèi)凝固鑄造成的鑄件51，在利用分段輥(Segment)52的多個(gè)引導(dǎo)輥52a 引導(dǎo)的同時(shí)向鑄造方向的下游側(cè)抽出的中途的、在分段輥52內(nèi)配置有模具53等的打擊振
動(dòng)裝置。在圖1中，標(biāo)號(hào)53是打擊鑄件51的短邊面的模具，其為具有打擊板53a的結(jié)構(gòu)， 該打擊板53a能夠在一個(gè)分段輥內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行打擊，從而能夠?qū)τ啥鄠€(gè)引導(dǎo)輥52a構(gòu)成的 分段輥52的、至少一個(gè)分段輥52中的鑄件51的短邊面整體作為一體統(tǒng)一地進(jìn)行打擊。分段輥52 —般為上下分割并能夠調(diào)節(jié)上部分段輥52b的壓下梯度從而也能夠不 進(jìn)行輕壓的結(jié)構(gòu)。另外，關(guān)于圖1所示的分段輥52，上部分段輥52b構(gòu)成為與下部分段輥 52c平行而不設(shè)置壓下梯度，從而為不對(duì)鑄件51進(jìn)行壓下的通常的引導(dǎo)輥對(duì)的結(jié)構(gòu)。標(biāo)號(hào)54是在其末端部安裝有模具53的打擊裝置，其用于產(chǎn)生周期性的振動(dòng)并將 該振動(dòng)傳遞到模具53，例如采用空氣缸。該打擊裝置54配置在包含未凝固部的鑄件51的 兩側(cè)的短邊面?zhèn)鹊睦鐑商?。?biāo)號(hào)55是打擊定位裝置，其從圖2A所示的待機(jī)位置將模具53壓靠到鑄件51的 短邊面上(參照?qǐng)D2B)，在檢測(cè)到該壓靠位置之后，設(shè)定模具53的拉回位置(參照?qǐng)D2C)處 的模具53的末端面與鑄件1的短邊面之間的間隔L(打擊振幅大約8mm)。該模具53與鑄件51的短邊面之間的間隔L根據(jù)所鑄造的鑄件51的寬度而不同， 因此，需要以鑄造中的鑄件51的短邊面為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)定該間隔L。即，間隔L影響打擊裝置 54的行程，在行程不足的情況下，無(wú)法確保打擊時(shí)的速度，無(wú)法充分獲得打擊振動(dòng)能量。因 此，在打擊開(kāi)始時(shí)，作為定位要實(shí)施模具53與鑄件51的短邊面之間的相對(duì)位置調(diào)整。專利文獻(xiàn)2的鋼的連續(xù)鑄造方法是這樣的方法在鑄造具有矩形形狀的橫截面的 鑄件51的時(shí)候，對(duì)鑄件厚度中心部的中心固相率fs至少為0. 1 0.9的范圍，在鑄件51 的厚度方向上以每Imm的壓下率在以內(nèi)的方式連續(xù)地進(jìn)行輕壓，并且在該中心固相率 fs為0. 1 0. 9的范圍內(nèi)的至少一個(gè)部位，使用所述打擊振動(dòng)裝置，以4 12Hz的打擊振 動(dòng)頻率以及30 150J的振動(dòng)能量，對(duì)鑄件51的相對(duì)的兩側(cè)的短邊面在鑄件寬度方向上連 續(xù)地進(jìn)行打擊。 但是，在上述打擊振動(dòng)裝置中存在以下問(wèn)題。上述的打擊振動(dòng)裝置暴露于來(lái)自高溫(例如大約1200°C )的鑄件51的輻射熱、鱗 屑(scale)、水等之下，同時(shí)以高頻度(4 12Hz)承受大的沖擊(30 150J)，因此存在耐 久性差的問(wèn)題。S卩，在使用空氣缸作為打擊裝置54并通過(guò)電磁閥的電控制進(jìn)行打擊的情況下，在 上述嚴(yán)酷的環(huán)境下，電磁閥、空氣缸、纜線等的破損頻發(fā)，無(wú)論如何也不能實(shí)現(xiàn)數(shù)日以上的 連續(xù)使用。另外，在作為打擊定位裝置55如圖1那樣設(shè)定間隔L的情況下，模具53被連續(xù)鑄 造中的鑄件51拖曳，在橫向(鑄件51的移動(dòng)方向)上受到很大的力，因此，存在打擊裝置 54和打擊定位裝置55容易受到損傷的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的。即，本發(fā)明的第一目的在于，提供一種 具有高耐久性的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其能夠以預(yù)定的打擊振動(dòng)頻率(例如 4 12Hz)以預(yù)定的打擊能量(例如30 150J)，對(duì)通過(guò)鋼的連續(xù)鑄造而成的鑄件的相 對(duì)的兩側(cè)的短邊面在鑄件寬度方向上連續(xù)地打擊，而且即使在暴露于來(lái)自高溫(例如大 約1200°C )的鑄件的輻射熱、鱗屑、水等的同時(shí)以高頻度(4 12Hz)受到大的沖擊(30 150J)，也能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用。此外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種即使打擊振動(dòng)頻率變化也能夠以固定的打 擊能量進(jìn)行打擊的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置。另外，本發(fā)明的第三目的在于提供一種即使沒(méi)有鑄件而反復(fù)進(jìn)行空振的打擊，也 能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用的具有高耐久性的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置。此外，本發(fā)明的第四目的在于提供一種鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其相對(duì) 于連續(xù)鑄造中的鑄件正確地進(jìn)行定位而不會(huì)在橫向上受到很大的力，能夠以預(yù)定的打擊能 量進(jìn)行打擊。根據(jù)本發(fā)明提供一種鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于，包括打擊部件，其用于打擊鑄件；壓縮彈簧，其對(duì)該打擊部件朝向鑄件施力；凸輪機(jī)構(gòu)，其使打擊部件向離開(kāi)鑄件的方向移動(dòng)從而壓縮所述壓縮彈簧，然后使 打擊部件自由地運(yùn)動(dòng)；以及主體，其支承所述打擊部件、壓縮彈簧以及凸輪機(jī)構(gòu)，在打擊時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)從打擊部件離開(kāi)并使打擊部件自由加速，由此將壓縮彈簧的 壓縮能量轉(zhuǎn)換成打擊部件的動(dòng)能，通過(guò)該打擊部件與鑄件碰撞，對(duì)鑄件提供預(yù)定的打擊能量。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述打擊部件具有對(duì)鑄件的打擊面進(jìn)行打擊的模具；以及往復(fù)動(dòng)作部件，其一端固定于該模具，該往復(fù)動(dòng)作部件能夠在與打擊面接觸的打 擊位置和離開(kāi)打擊面預(yù)定距離的蓄積位置之間往復(fù)動(dòng)作，所述壓縮彈簧夾持在所述往復(fù)動(dòng)作部件與主體之間，在所述蓄積位置保有預(yù)定的 壓縮能量，并且在所述打擊位置釋放所述動(dòng)能，所述凸輪機(jī)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)凸輪，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承于所述主體，并使所述往 復(fù)動(dòng)作部件以預(yù)定周期移動(dòng)至所述蓄積位置，然后使往復(fù)動(dòng)作部件自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置； 以及驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)凸輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。另外，優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)凸輪的凸輪曲線是旋轉(zhuǎn)角度與位移成比例的阿基米德 曲線。此外，所述往復(fù)動(dòng)作部件具有在與旋轉(zhuǎn)凸輪接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)的凸輪從動(dòng)件。此外，所述壓縮彈簧的固有周期設(shè)定成在壓縮彈簧的壓縮位置，旋轉(zhuǎn)凸輪和凸輪 從動(dòng)件再次接觸。并且具有阻尼裝置，當(dāng)所述往復(fù)動(dòng)作部件通過(guò)打擊位置并向鑄件側(cè)移動(dòng)時(shí)，該阻尼裝置使所述往復(fù)動(dòng)作部件的移動(dòng)速度衰減。此外，還具有使所述主體相對(duì)于鑄件前進(jìn)后退的移動(dòng)裝置；以及將所述主體相對(duì)于鑄件定位于預(yù)定位置的定位機(jī)構(gòu)。并且，所述定位機(jī)構(gòu)由多個(gè)引導(dǎo)輥構(gòu)成，所述引導(dǎo)輥以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝于所 述主體并且能夠在與鑄件的打擊面在預(yù)定位置接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，連續(xù)打擊裝置具有打擊部件、壓縮彈簧、凸輪機(jī)構(gòu)以及主 體，利用凸輪機(jī)構(gòu)使打擊部件向離開(kāi)鑄件的方向移動(dòng)從而對(duì)壓縮彈簧進(jìn)行壓縮，然后在打 擊時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)從打擊部件離開(kāi)并使打擊部件自由加速，由此將壓縮彈簧的壓縮能量轉(zhuǎn)換 成打擊部件的動(dòng)能，通過(guò)該打擊部件與鑄件碰撞，對(duì)鑄件提供預(yù)定的打擊能量，因此能夠提 供不依賴于電控制的具有耐久性的裝置。S卩，本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置能夠?qū)νㄟ^(guò)鋼的連續(xù)鑄造而成的鑄件的相對(duì)的兩側(cè)的 短邊面在鑄件寬度方向上連續(xù)地打擊，而且即使在暴露于來(lái)自高溫(例如大約1200°C )的 鑄件的輻射熱、鱗屑、水等的同時(shí)以高頻度(4 12Hz)受到大的沖擊(30 150J)，也能夠 長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，具有很高的耐久性。此外，壓縮彈簧夾持于往復(fù)動(dòng)作部件與主體之間，在蓄積位置保有預(yù)定的壓縮能 量，并且在打擊位置釋放動(dòng)能，凸輪機(jī)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)凸輪，其使往復(fù)動(dòng)作部件以預(yù)定的周期 移動(dòng)至蓄積位置，然后使往復(fù)動(dòng)作部件自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置；以及驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)凸輪旋轉(zhuǎn)的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置使旋轉(zhuǎn)凸輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定預(yù)定 的打擊振動(dòng)頻率(例如4 12Hz)，能夠?qū)嚎s彈簧的預(yù)定壓縮能量設(shè)定成預(yù)定的打擊能量 (例如30 150J)。另外，旋轉(zhuǎn)凸輪的凸輪曲線為旋轉(zhuǎn)角度和位移成比例的阿基米德曲線，由此，在打 擊時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)能夠容易地從打擊部件離開(kāi)并使打擊部件自由加速。另外，蓄積位置與打擊位置處的旋轉(zhuǎn)凸輪所致的壓縮彈簧的位移(撓曲量)是恒 定的，因此，即使根據(jù)旋轉(zhuǎn)凸輪的旋轉(zhuǎn)速度使打擊振動(dòng)頻率變化，也能夠以恒定的打擊能量 進(jìn)行打擊。另外，壓縮彈簧的固有周期設(shè)定成在壓縮彈簧的壓縮位置，旋轉(zhuǎn)凸輪和凸輪從動(dòng) 件再次接觸，因此，能夠降低旋轉(zhuǎn)凸輪與凸輪從動(dòng)件再次接觸時(shí)的碰撞速度，能夠提高旋轉(zhuǎn) 凸輪與凸輪從動(dòng)件的耐久性。另外，當(dāng)往復(fù)動(dòng)作部件通過(guò)打擊位置并向鑄件側(cè)移動(dòng)時(shí)，利用阻尼裝置使往復(fù)動(dòng) 作部件的移動(dòng)速度衰減，由此，能夠防止凸輪從動(dòng)件與旋轉(zhuǎn)凸輪的碰撞，即使沒(méi)有鑄件而反 復(fù)進(jìn)行空振的打擊，也能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，具有很高的耐久性。此外還具有使主體相對(duì)于鑄件前進(jìn)后退的移動(dòng)裝置；以及將主體相對(duì)于鑄件定 位于預(yù)定位置的定位機(jī)構(gòu)(例如多個(gè)引導(dǎo)輥)，由此，相對(duì)于連續(xù)鑄造中的鑄件，能夠正確 地進(jìn)行定位而不會(huì)在橫向上受到大的力，能夠以預(yù)定的打擊能量進(jìn)行打擊。


圖1是安裝有專利文獻(xiàn)2的打擊振動(dòng)裝置的鋼的連續(xù)鑄造設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖2A是專利文獻(xiàn)2的打擊振動(dòng)裝置的工作說(shuō)明圖。
圖2B表示從圖2A所示的待機(jī)位置將模具53壓靠于鑄件51的短邊面的狀態(tài)。圖2C表示從圖2B的狀態(tài)將模具53拉回的狀態(tài)。圖3是本發(fā)明的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置的整體立體圖。圖4是表示鑄件1和兩臺(tái)連續(xù)打擊裝置10的關(guān)系的整體俯視圖。圖5A是連續(xù)打擊裝置10的主要部分的結(jié)構(gòu)圖，其表示蓄積位置。圖5B是連續(xù)打擊裝置10的主要部分的結(jié)構(gòu)圖，其表示打擊位置。圖6是連續(xù)打擊裝置10的主要部分的另一結(jié)構(gòu)圖。圖7A表示旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26之間的位置關(guān)系，其表示模具12不與鑄 件1碰撞的情況。圖7B表示旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26之間的位置關(guān)系，其表示模具12與鑄件 1碰撞的情況。圖8是本發(fā)明的裝置與現(xiàn)有方式的設(shè)備耐久性的比較圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各圖中，對(duì)于共同的部 分標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。圖3是本發(fā)明的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置的整體立體圖。在該圖中，本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置10以同時(shí)或者交替地對(duì)鑄件1的相對(duì)的兩側(cè)的 短邊面Ia進(jìn)行打擊的方式在兩側(cè)設(shè)置有共計(jì)兩臺(tái)。另外，標(biāo)號(hào)12是模具，標(biāo)號(hào)14是主體， 標(biāo)號(hào)16是移動(dòng)裝置。鑄件1是通過(guò)鋼的連續(xù)鑄造在鑄模內(nèi)凝固鑄造成的，其具有大致矩形截面并沿一 個(gè)方向連續(xù)地移動(dòng)。另外，在實(shí)際的連續(xù)鑄造中，優(yōu)選的是，鑄件1呈圓弧狀地延伸，其移動(dòng)方向?yàn)閺?垂直向斜下方構(gòu)成45 54度的角度，但是本發(fā)明并不限定于該傾斜，也可以使鑄件1水平 或者垂直地移動(dòng)。另外，設(shè)置有連續(xù)打擊裝置10的位置處的鑄件1是包含未凝固部的鑄件，其表面 凝固而附著有鱗屑，而表面溫度為高溫(例如大約1200°C )，內(nèi)部為還在凝固過(guò)程中或者半 熔融狀態(tài)。另外，本發(fā)明并不限定于該狀態(tài)的鑄件1，也可以是其他狀態(tài)。在圖3中，模具12對(duì)鑄件1的相對(duì)的兩側(cè)的短邊面la(以下稱為“打擊面”)進(jìn)行 打擊。模具12沿著鑄件1在鑄件的移動(dòng)方向上延伸，而且具有比打擊面Ia的全高(高度 方向的厚度)低的高度(厚度)，以便對(duì)短邊面la(打擊面)的全高的中央部分進(jìn)行打擊。主體14載置在支承臺(tái)15上，且由未圖示的直線引導(dǎo)件以能夠在與打擊面Ia正交 的方向(例如水平方向)上直線移動(dòng)的方式被引導(dǎo)。移動(dòng)裝置16在該示例中由氣動(dòng)或者液壓的直動(dòng)缸17、擺動(dòng)軸18、連桿19a、19b、 19c構(gòu)成，并通過(guò)直動(dòng)缸17的伸縮使主體14相對(duì)于鑄件1前進(jìn)后退。另外，移動(dòng)裝置16的結(jié)構(gòu)并不限定于該示例。圖4是表示鑄件1與兩臺(tái)連續(xù)打擊裝置10的關(guān)系的整體俯視圖。在該圖中，標(biāo)號(hào)20是定位機(jī)構(gòu)，在該示例中，定位機(jī)構(gòu)20能夠旋轉(zhuǎn)地安裝于主體 14，并由在與鑄件1的打擊面Ia在預(yù)定位置處接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)的多個(gè)(在圖中為3個(gè))
7引導(dǎo)輥20a構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用移動(dòng)裝置16使主體14相對(duì)于鑄件1前進(jìn)，使多個(gè)引導(dǎo)輥20a與 鑄件1的打擊面Ia接觸，由此，引導(dǎo)輥20a在與連續(xù)鑄造中的鑄件1接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)， 因此，能夠?qū)⒅黧w14相對(duì)于鑄件1定位在預(yù)定的位置，而不會(huì)在橫向受到較大的力。圖5A、圖5B是連續(xù)打擊裝置10的主要部分的結(jié)構(gòu)圖，圖5A表示蓄積位置，圖5B 表示打擊位置。在這些圖中，本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置10包括打擊部件22、壓縮彈簧30以及凸輪 機(jī)構(gòu)32。這些打擊部件、壓縮彈簧以及凸輪機(jī)構(gòu)支承于主體14。打擊部件22由打擊鑄件1的打擊面Ia的模具12以及往復(fù)動(dòng)作部件23構(gòu)成。在 該示例中，往復(fù)動(dòng)作部件23由兩個(gè)滑動(dòng)部24、凸輪從動(dòng)件座25、凸輪從動(dòng)件26以及兩處連 接部27構(gòu)成。另外，如圖6所示，在打擊部件22由模具12和往復(fù)動(dòng)作部件23構(gòu)成并且往復(fù)動(dòng) 作部件23由一處滑動(dòng)部24、凸輪從動(dòng)件座25、凸輪從動(dòng)件26以及一處連接部27構(gòu)成的情 況下，也具有同樣的作用。以下對(duì)由兩處滑動(dòng)部和兩處連接部構(gòu)成的情況進(jìn)行說(shuō)明。兩處連接部27的一端(在圖中為上端)固定于模具12，兩處連接部27與正交于 打擊面Ia的方向平行地延伸，并被固定于主體14的支承板14a的軸承21a支承成能夠在 與打擊面Ia正交的方向上往復(fù)動(dòng)作。另外，兩處滑動(dòng)部24與正交于打擊面Ia的方向平行 地延伸，并被固定于主體14的支承板14b的軸承21b支承成能夠在與打擊面Ia正交的方 向上往復(fù)動(dòng)作。凸輪從動(dòng)件座25構(gòu)成為，其兩端固定于兩處滑動(dòng)部24以及兩處連接部27，并且 能夠與兩處滑動(dòng)部24以及兩處連接部27 —體地往復(fù)動(dòng)作。另外，在該示例中，凸輪從動(dòng)件 座25的中央部向離開(kāi)打擊面Ia的方向凹陷，但是本發(fā)明并不限定于此，例如也可以是直線 狀。凸輪從動(dòng)件26以能夠自由旋轉(zhuǎn)的方式安裝于凸輪從動(dòng)件座25的中間部，并在與 后述的旋轉(zhuǎn)凸輪33接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。另外，在本發(fā)明中，凸輪從動(dòng)件26不是始終都與 旋轉(zhuǎn)凸輪33接觸，而是在利用旋轉(zhuǎn)凸輪33對(duì)壓縮彈簧30進(jìn)行壓縮期間與旋轉(zhuǎn)凸輪33接 觸，在打擊時(shí)，旋轉(zhuǎn)凸輪33從凸輪從動(dòng)件26離開(kāi)并與凸輪從動(dòng)件26 —起使往復(fù)動(dòng)作部件 23自由加速。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，往復(fù)動(dòng)作部件23構(gòu)成為，一端(在圖中為上端)固定于模具12，并且 能夠在模具12與打擊面Ia接觸的打擊位置(F)和模具12從打擊面Ia離開(kāi)預(yù)定距離的蓄 積位置(B)之間往復(fù)動(dòng)作。該“預(yù)定距離”相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)凸輪33對(duì)壓縮彈簧30的壓縮距離。壓縮彈簧30在該示例中為螺旋彈簧，并以壓縮狀態(tài)夾持在往復(fù)動(dòng)作部件23 (在該 示例中為凸輪從動(dòng)件座25)與主體14(在該示例中為支承板14b)之間，該壓縮彈簧30在 蓄積位置(圖5A中的位置)保有預(yù)定的壓縮能量E1，在打擊位置(圖5B的位置)釋放動(dòng) 能E2。動(dòng)能E2是蓄積位置(圖5A中的位置)與打擊位置(圖5B中的位置)處的壓縮 彈簧30的壓縮能量的差。存在動(dòng)能E2 <壓縮能量El的關(guān)系，通過(guò)利用墊片等使壓縮彈簧 30在打擊位置(圖5B的位置)處的壓縮量增大，能夠增加動(dòng)能E2。
凸輪機(jī)構(gòu)32包括能夠旋轉(zhuǎn)地支承于主體14的旋轉(zhuǎn)凸輪33以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪33 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。旋轉(zhuǎn)凸輪33在與往復(fù)動(dòng)作部件23的凸輪從動(dòng)件26接觸的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，使往復(fù)動(dòng)作 部件23(在該示例中為凸輪從動(dòng)件座25)以預(yù)定的周期移動(dòng)至蓄積位置(圖5A中的位置)， 接著，旋轉(zhuǎn)凸輪33從凸輪從動(dòng)件26離開(kāi)，使往復(fù)動(dòng)作部件23自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置(圖5B 中的位置)。在該示例中，旋轉(zhuǎn)凸輪33的凸輪曲線是旋轉(zhuǎn)角度與位移成比例的阿基米德曲線。 另外，本發(fā)明并不限定于阿基米德曲線，只要能夠使往復(fù)動(dòng)作部件23以預(yù)定的周期移動(dòng)至 蓄積位置(圖5A中的位置)從而對(duì)壓縮彈簧30進(jìn)行壓縮，然后從凸輪從動(dòng)件26離開(kāi)，使 往復(fù)動(dòng)作部件23自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置(圖5B中的位置)，則也可以是其他曲線。未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置只要能夠驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪33以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)，則可以使用 任意的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(例如電動(dòng)機(jī)+減速器)。另外，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置也可以在其中間設(shè)置公知的萬(wàn)向接頭(例如施密特聯(lián)軸 器、萬(wàn)向聯(lián)軸器等)，以使得即使在通過(guò)移動(dòng)裝置16使主體14相對(duì)于鑄件1在前進(jìn)后退的 情況下，也能夠?qū)⑿D(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到旋轉(zhuǎn)凸輪33。根據(jù)上述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，連續(xù)打擊裝置10具有打擊部件22、壓縮彈簧30、凸輪 機(jī)構(gòu)32以及主體14，利用凸輪機(jī)構(gòu)32使打擊部件22向離開(kāi)鑄件1的方向移動(dòng)以對(duì)壓縮彈 簧30進(jìn)行壓縮(圖5A)。接著，在打擊時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)32 (旋轉(zhuǎn)凸輪33)從打擊部件22 (凸輪從動(dòng)件26)離開(kāi) 并使其自由加速，由此將壓縮彈簧30的壓縮能量El轉(zhuǎn)換為打擊部件22 (模具12)的動(dòng)能 E2，該打擊部件22與鑄件1碰撞，由此對(duì)鑄件1提供預(yù)定的打擊能量(=動(dòng)能E2)(圖5B)。因此，本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置10為不依賴于電控制的具有耐久性的裝置。S卩，本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置10能夠?qū)νㄟ^(guò)鋼的連續(xù)鑄造而成的鑄件1的相對(duì)的兩 側(cè)的短邊面Ia在鑄件寬度方向上連續(xù)地打擊，而且即使在暴露于來(lái)自高溫(例如1200°c ) 的鑄件1的輻射熱、鱗屑、水等的同時(shí)以高頻度(4 12Hz)受到大的沖擊(30 150J)，也 能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，具有很高的耐久性。另外，壓縮彈簧30夾持于往復(fù)動(dòng)作部件23 (凸輪從動(dòng)件座25)與主體14 (支承板 14b)之間，且在蓄積位置(圖5A中的位置)保有預(yù)定的壓縮能量E1，并在打擊位置(圖5B 中的位置)釋放動(dòng)能E2，凸輪機(jī)構(gòu)32包括旋轉(zhuǎn)凸輪33，其使往復(fù)動(dòng)作部件23以預(yù)定的周 期移動(dòng)至蓄積位置(圖5A中的位置)，然后使往復(fù)動(dòng)作部件23自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置(圖 5B中的位置)；以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪33旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置使旋轉(zhuǎn)凸輪33旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度自由地設(shè)定預(yù)定的打擊振動(dòng)頻率(例如4 12Hz)，能 夠?qū)嚎s彈簧30的壓縮能量El轉(zhuǎn)換成預(yù)定的打擊能量E2 (例如30 150J)。另外，旋轉(zhuǎn)凸輪33的凸輪曲線為旋轉(zhuǎn)角度和位移成比例的阿基米德曲線，由此， 在打擊時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)32能夠容易地從打擊部件22離開(kāi)并使打擊部件22自由加速。另外，蓄積位置(圖5A中的位置)與打擊位置(圖5B中的位置)處的旋轉(zhuǎn)凸輪 33所致的壓縮彈簧30的位移(撓曲量)是恒定的，因此，即使根據(jù)旋轉(zhuǎn)凸輪33的旋轉(zhuǎn)速度 使打擊振動(dòng)頻率變化，也能夠以恒定的打擊能量進(jìn)行打擊。圖7A、圖7B是表示旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26之間的位置關(guān)系的圖，圖7A表示模具I2不與鑄件1碰撞的情況，圖7B表示模具12與鑄件1碰撞的情況。在圖7A、圖7B中，橫軸θ是旋轉(zhuǎn)凸輪33的旋轉(zhuǎn)角度，每轉(zhuǎn)一周重復(fù)0 的 值。另外，縱軸y是凸輪從動(dòng)件26的位移。在該圖中，旋轉(zhuǎn)凸輪33的凸輪曲線33a是旋轉(zhuǎn)角度θ與位移y成比例的阿基米 德曲線，旋轉(zhuǎn)凸輪33每轉(zhuǎn)一周，重復(fù)圖中的A-B-C的折線。直線AB可用下述的式子(1)表不。y = ax θ-y3…式子(1)這里，a是直線AB的斜率(=(yl+y3)/2 π )。在圖7Α、圖7Β中，如凸輪從動(dòng)件26的軌跡26a和凸輪曲線33a所示，在旋轉(zhuǎn)凸輪 33的旋轉(zhuǎn)角度θ為從角度α與的中間角度β到之間時(shí)，凸輪從動(dòng)件26與旋轉(zhuǎn) 凸輪33接觸并跟隨凸輪曲線33a移位，在旋轉(zhuǎn)角度θ為從角度0到角度β時(shí)，凸輪從動(dòng) 件26不與旋轉(zhuǎn)凸輪33接觸而通過(guò)彈簧力自由地運(yùn)動(dòng)。在模具12不與鑄件1碰撞的情況下，如圖7Α所示，凸輪從動(dòng)件26的軌跡26a為 a-b-c-d-e-f的曲線。S卩，蓄積位置(圖5A中的位置)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)B，壓縮彈簧30從初始位 置被壓縮距離yl，保有預(yù)定的壓縮能量El。接著，當(dāng)旋轉(zhuǎn)凸輪33的旋轉(zhuǎn)角度θ超過(guò)0時(shí)，凸輪從動(dòng)件26由于彈簧力而加速， 從而描繪出曲線a-b-c的軌跡。其中，曲線a_b是彈簧從壓縮狀態(tài)伸長(zhǎng)至撓曲為0(自然長(zhǎng) 度的狀態(tài))的加速期間，曲線b-c是彈簧越過(guò)初始位置而伸長(zhǎng)的減速期間。在本發(fā)明中，如圖5A、圖5B所示，具有在往復(fù)動(dòng)作部件23通過(guò)打擊位置(y = 0) 并向鑄件側(cè)移動(dòng)時(shí)使其移動(dòng)速度衰減的阻尼裝置35。阻尼裝置35例如是油壓阻尼器或者 阻尼橡膠。在圖5A、圖5B的示例中，阻尼裝置35設(shè)置在往復(fù)動(dòng)作部件23與主體14(支承 板14a)之間。阻尼裝置35僅在曲線b-c中動(dòng)作，并將衰減力設(shè)定成曲線b-c-d與凸輪曲線33a 不沖突。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)往復(fù)動(dòng)作部件23通過(guò)打擊位置(y = 0)并向鑄件側(cè)移動(dòng)時(shí)，利用 阻尼裝置35使往復(fù)動(dòng)作部件23的移動(dòng)速度衰減，由此能夠防止凸輪從動(dòng)件26與旋轉(zhuǎn)凸 輪33的碰撞，即使沒(méi)有鑄件1而反復(fù)進(jìn)行空振的打擊，也能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，具有高耐久 性。在圖7A中，曲線c-d-e-f是彈簧的自由振動(dòng)，其由壓縮彈簧30的固有周期決定。 該固有周期設(shè)定成在壓縮彈簧30的壓縮位置(圖中的f點(diǎn))，旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件 26再次接觸。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26再次接觸時(shí)(圖中的f點(diǎn))的 碰撞速度降低，能夠提高旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26的耐久性。在模具12與鑄件1碰撞的情況下，如圖7B所示，凸輪從動(dòng)件26的軌跡26a在 a-b-g曲線與a-b-h-i-j-k曲線之間。S卩，蓄積位置(圖5A中的位置)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)B，壓縮彈簧30從初始位置被壓縮距離 yl，保有預(yù)定的壓縮能量E1。接著，當(dāng)旋轉(zhuǎn)凸輪33的旋轉(zhuǎn)角度θ超過(guò)0時(shí)，凸輪從動(dòng)件26由于彈簧力而加速， 從而描繪出曲線a_b的軌跡。曲線a_b是彈簧從壓縮狀態(tài)伸長(zhǎng)至撓曲為0(自然長(zhǎng)度的狀
10態(tài))的加速期間。當(dāng)在預(yù)定位置(y = 0)存在鑄件1且其恢復(fù)系數(shù)為0即鑄件1是完全塑性體的情 況下，凸輪從動(dòng)件26與鑄件1碰撞并在該位置停止，維持直線g，在角度α處與凸輪曲線 33a接觸，然后沿著凸輪曲線33a壓縮至點(diǎn)B。當(dāng)在預(yù)定位置(y = 0)存在鑄件1且其恢復(fù)系數(shù)為1的情況下，凸輪從動(dòng)件26與 鑄件1碰撞，并以相同速度反彈，循著h-i-j-k的曲線在k點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)凸輪33碰撞，之后沿著 凸輪曲線33a被壓縮。當(dāng)在預(yù)定位置(y = 0)存在鑄件1且其恢復(fù)系數(shù)在0和1的中間的情況下，凸輪 從動(dòng)件26的軌跡26a在a-b-g曲線與a-b-h_i-j-k曲線之間。壓縮彈簧的固有周期設(shè)定成在壓縮彈簧的壓縮位置(圖中的k點(diǎn))，旋轉(zhuǎn)凸輪33 與凸輪從動(dòng)件26再次接觸。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠降低旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26再次接觸的時(shí)候(圖中的k 點(diǎn))的碰撞速度，從而能夠提高旋轉(zhuǎn)凸輪33與凸輪從動(dòng)件26的耐久性。實(shí)施例實(shí)際制作上述結(jié)構(gòu)的連續(xù)打擊裝置10，并使用實(shí)際的鑄件1進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果為 確認(rèn)到本發(fā)明的連續(xù)打擊裝置10能夠?qū)νㄟ^(guò)鋼的連續(xù)鑄造而成的鑄件1的相對(duì)的兩側(cè)的 短邊面在鑄件寬度方向上連續(xù)地打擊，而且即使在暴露于來(lái)自高溫(例如大約1200°c )的 鑄件1的輻射熱、鱗屑、水等的同時(shí)以高頻度(4 12Hz)受到大的沖擊(30 150J)，也能 夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用。S卩，圖8表示比較結(jié)果，該比較結(jié)果是以使用空氣缸作為打擊裝置并通過(guò)電磁閥 的電控制來(lái)進(jìn)行打擊的現(xiàn)有方式下的設(shè)備耐久性(重故障所致的維護(hù)實(shí)施)為基礎(chǔ)，與本 發(fā)明的耐久性進(jìn)行比較的結(jié)果。連續(xù)鑄造用分段輥一般是如果沒(méi)有輥磨損以及故障(軸承損傷、漏水等)，則在生 產(chǎn)線上可持續(xù)使用六個(gè)月到一年左右。設(shè)備耐久性評(píng)價(jià)意思是除了分段輥壽命以外，連續(xù) 打擊裝置由于重故障損壞，為了進(jìn)行維護(hù)而產(chǎn)生設(shè)備停止/停線維護(hù)。相對(duì)于現(xiàn)有方式，能 夠進(jìn)行大約12倍的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)打擊。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可 以進(jìn)行各種變更。
1權(quán)利要求
一種鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其包括打擊部件，其用于打擊鑄件；壓縮彈簧，其對(duì)該打擊部件朝向鑄件施力；凸輪機(jī)構(gòu)，其使打擊部件向離開(kāi)鑄件的方向移動(dòng)從而壓縮所述壓縮彈簧，然后使打擊部件自由地運(yùn)動(dòng)；以及主體，其支承所述打擊部件、壓縮彈簧以及凸輪機(jī)構(gòu)，在打擊時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)從打擊部件離開(kāi)并使打擊部件自由加速，由此將壓縮彈簧的壓縮能量轉(zhuǎn)換成打擊部件的動(dòng)能，通過(guò)該打擊部件與鑄件碰撞，對(duì)鑄件提供預(yù)定的打擊能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于， 所述打擊部件具有對(duì)鑄件的打擊面進(jìn)行打擊的模具；以及往復(fù)動(dòng)作部件，其一端固定于該模具，該往復(fù)動(dòng)作部件能夠在與打擊面接觸的打擊位 置和離開(kāi)打擊面預(yù)定距離的蓄積位置之間往復(fù)動(dòng)作，所述壓縮彈簧夾持在所述往復(fù)動(dòng)作部件與主體之間，在所述蓄積位置保有預(yù)定的壓縮 能量，并且在所述打擊位置釋放所述動(dòng)能，所述凸輪機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)凸輪，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承于所述主體，并使所述往復(fù)動(dòng) 作部件以預(yù)定周期移動(dòng)至所述蓄積位置，然后使往復(fù)動(dòng)作部件自由運(yùn)動(dòng)至打擊位置；以及 驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)凸輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)凸輪的凸輪曲線是旋轉(zhuǎn)角度與位移成比例的阿基米德曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于， 所述往復(fù)動(dòng)作部件具有在與旋轉(zhuǎn)凸輪接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)的凸輪從動(dòng)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于，所述壓縮彈簧的固有周期設(shè)定成在壓縮彈簧的壓縮位置，旋轉(zhuǎn)凸輪和凸輪從動(dòng)件再 次接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于，具有阻尼裝置，當(dāng)所述往復(fù)動(dòng)作部件通過(guò)打擊位置并向鑄件側(cè)移動(dòng)時(shí)，該阻尼裝置使 所述往復(fù)動(dòng)作部件的移動(dòng)速度衰減。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于， 該鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置具有使所述主體相對(duì)于鑄件前進(jìn)后退的移動(dòng)裝置；以及 將所述主體相對(duì)于鑄件定位于預(yù)定位置的定位機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其特征在于，所述定位機(jī)構(gòu)由多個(gè)引導(dǎo)輥構(gòu)成，所述引導(dǎo)輥以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝于所述主體并且 能夠在與鑄件的打擊面在預(yù)定位置處接觸的同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鑄件連續(xù)鑄造用的連續(xù)打擊裝置，其具有用于打擊鑄件(1)的打擊部件(22)；對(duì)打擊部件朝向鑄件施力的壓縮彈簧(30)；使打擊部件向離開(kāi)鑄件的方向移動(dòng)來(lái)對(duì)壓縮彈簧進(jìn)行壓縮然后使打擊部件自由地運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)(32)；以及支承打擊部件、壓縮彈簧和凸輪機(jī)構(gòu)的主體(14)。在打擊時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)(32)從打擊部件(22)離開(kāi)并使打擊部件自由加速，由此，將壓縮彈簧(30)的壓縮能量轉(zhuǎn)換為打擊部件(22)的動(dòng)能，通過(guò)該打擊部件(22)與鑄件(1)碰撞來(lái)對(duì)鑄件提供預(yù)定的打擊能量。
文檔編號(hào)B22D11/128GK101983113SQ200980112020
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者井出賢一, 伊藤義起, 村上敏彥, 百百泰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ihi;Ihi金屬生產(chǎn)設(shè)備科技株式會(huì)社;住友金屬工業(yè)株式會(huì)社