JP2005111613A

JP2005111613A - 金属製コイルの幅整形方法及び装置

Info

Publication number: JP2005111613A
Application number: JP2003349709A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Shirogane; 重徳白銀; Hidehiko Kimijima; 英彦君嶋; Takeo Fukushima; 丈雄福島; Ryoji Taura; 良治田浦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】金属製コイルの端面を幅整するにあたり、「かえり」、「カブリ」、「ダレ」、などの現象を起こさないで、正確に且つ精度良くその端面を切削し得るコイル幅の切削方法及び切削装置を提供することを課題とする。
【解決手段】金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイル１の端面をコイル状のままで切削する方法において、上記金属製コイルを回転させながら切削手段３を自転させるか、あるいは上記金属製コイルを回転させず停止した状態で上記切削手段を自転させながら上記金属製コイルの端面上を公転させて、上記金属製コイルの一回転あるいは上記切削手段の公転一回転について上記金属製コイルの外周から内周方向あるいはその逆方向へ、上記切削手段の上記金属製コイルの半径方向への移動速度を制御しつつ上記金属製コイル端面を切削することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の厚みに圧延された金属製の長尺板を捲いたコイル状（以下、単に金属製コイルという）のままでその側面を切削し整形する金属製コイルの幅整形方法及び幅整形装置に関する。

金属製コイルは、図８（ａ）、（ｂ）に図示のごとく、その端面が凹凸部１ａ、１ｂのように不揃となり整形する必要があることは良く知られている。従来の整形方法の一つとして、捲き戻した板をトリーマ・スリッターと称する設備を通して、２枚の円形回転刃によって切断することにより、所定の幅の長尺板を製造していた。

この方法は、２枚の回転刃で切断するため幅方向両端において切断のために片側３〜３０ｍｍ必要であり前工程では最終製品幅よりその分、幅の広い製品を製造する必要があり製品の歩留まりが悪かった。また、薄板と呼ばれる板厚が０．１５〜０．０５ｍｍの製品では、いわゆる製品の粗悪品の原因となる「かえり」、「カブリ」、「ダレ」などを出さずに正確に切断するためには切断用２枚刃の間のクリアランスを特に精度良く調整し、刃の摩耗に対する種々の対策を取る必要があり改善策が望まれていた。

このような背景のもと、金属製コイルを捲き戻さないでコイル状のままでその端面を研削する方法が提案され開示されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された研削法は、熱間圧延時に発生している耳割れの除去を容易とし、且つ冷間圧延しても耳割れや破断を生じさせない金属製コイルの研削法として提案され、金属製コイルの圧延方向に沿って、つまり研削目が圧延方向と略平行となるように、金属製コイルを捲き戻しながら研削するか、あるいは金属製コイルを捲き戻さずにコイル状のままで回転させ、研削刃物を金属製コイルの半径方向に移動させて金属製コイルの端面を研削するものとして説明されている。

特開平９−５７５９４号公報

上述した特許文献１では、金属製コイルの中心を回転軸として回転させ、研削刃物を金属製コイルの半径方向に移動させて金属製コイルの端面を回転方向に研削するものであり、研削目は略圧延方向に平行になるものとして説明されているが、研削工具は板の厚み方向に回転しているものであるから、真の研削目は圧延方向とは直角方向になるものと考えられるが、回転研削工具の送り目が圧延方向に見えるものを研削目としているものとも考えられ、そして板の耳割れの発生が防止できるのは一度に研削する量が格段に小さい場合にのみ成り立つものと考えられる。従って研削速度が遅いという問題がある。研削速度を速めれば板の端面にいわゆる「かえり」、「カブリ」、「ダレ」などの現象が発生するという不都合を避けることができないという問題もあった。

この発明は、係る事情に鑑み、従来の研削法とは異なり従来の欠点を解消し、いわゆる「かえり」、「カブリ」、「ダレ」、などの現象を起こさないで、正確に且つ精度良くその端面を切削し得るコイル幅の切削方法及び切削装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、以下に示す手段を採用する。
第１の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルの端面をコイル状のままで切削する方法において、上記金属製コイルを回転させながら切削手段を自転させるか、あるいは上記金属製コイルを回転させず停止した状態で上記切削手段を自転させながら上記金属製コイルの端面上を公転させて、上記金属製コイルの一回転あるいは上記切削手段の公転一回転について上記金属製コイルの外周から内周方向あるいはその逆方向へ、上記切削手段の上記金属製コイルの半径方向への移動速度を制御しつつ上記金属製コイル端面を切削することを特徴とする。

第２の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルの端面を、次式により切削手段の上記金属製コイルの半径方向への移動速度ｄを決定し切削することを特徴とする。
Ｌ＝θ_Ｍ ^２・Ｒ｛１＋Ｒ／（ｒ・ｃｏｓα）｝／［２・｛１＋（ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ)／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ）｝^２］
０．５Ｌ＜ｄ＜Ｌ
但し、上式において、Ｒは切削手段角部の当接位置のコイル半径、ｒは切削手段角部の工具半径、Ｎは金属製コイルの回転数、ｎは切削手段の回転数、αは切削手段と金属製コイルとの傾斜角、θ_Ｍは切削手段の切削刃先の侵入角度限界値、Ｌは移動速度限界値である。

第３の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第１又は２の手段において、上記金属製コイルの端面をコイル状のままで金属製コイルの外周から内周方向あるいはその逆方向に、複数の上記切削手段を用いて切削することを特徴とする。

第４の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第１ないし３のいずれかの手段において、上記金属製コイルをコイル状のままで、所定の幅を有する複数の金属製コイルに切断分割するとともに、上記金属製コイルの端面をコイル状のまま切削することを特徴とする。

第５の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第１ないし４のいずれかの手段において、上記金属製コイルの長尺板の板厚が０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする。

第６の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第１ないし４のいずれかの手段において、上記金属製コイルの端面をコイル状のままで、厚み０．１５〜３．２ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍ、長さ１５〜７０ｍｍに切削し、金属繊維を製造することを特徴とする。

第７の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第６の手段において、上記金属繊維がコンクリート補強材であることを特徴とする。

第８の手段に係る金属製コイルの幅整形方法は、上記第１ないし７のいずれかの手段において、上記金属製コイルの端面をコイル状のままで切削するに当たり、上記切削手段切削の近傍に設けられたストレーナにより切削屑の曲がりを防止しつつ切削することを特徴とする。

第９の手段に係る金属製コイルの幅整形装置は、金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルを支持する金属製コイル支持手段と、上記金属製コイルの端面を切削する切削手段と、該切削手段を上記金属製コイルの半径方向に移動させる移動手段と、該移動手段の移動速度を制御する送り速度制御手段を備えてなることを特徴とする。

第１０の手段に係る金属製コイルの幅整形装置は、金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルを支持する金属製コイル支持手段と、上記金属製コイルの端面をコイル状のままで切削する切削手段と、該切削手段を上記金属製コイルの半径方向及び幅方向に移動する移動手段と、該切削手段の切削量を決定し金属製コイルの幅を調整するコイル幅調整手段と、上記切削手段のコイル半径方向の切削位置を調整する移動速度調整手段とを備えてなることを特徴とする

第１の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、金属製コイルをコイル状のままで、切削方向を略圧延方向に一致させて、片面あるいは両端面を金属製コイルの半径方向への切削手段の移動速度を所定の値の範囲内になるように制御しながら切削されるので、「かえり」、「カブリ」、「ダレ」及び「端部の逃げ」など発生を防止することができると共に所定幅の良好な金属製コイルを得ることができる。そして、従来は所定幅の金属製コイルを得るためには、両端の切削代として３ｍｍから３０ｍｍの幅を必要としていたが、本発明によれば前の工程に起因する幅の変動の範囲に切削代を減らすことができ、通常１ｍｍから１０ｍｍで可能となり、製品の歩留まりを１％以上向上させることができる。

第２の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、切削手段の送り速度を、切削手段の角部が切削している金属製コイルの半径方向の位置に応じた適正な移動速度に設定できるので、精度の良い切削を行うことができ、「かえり」、「カブリ」、「ダレ」及び「端部の逃げ」など発生を防止することができると共に所定幅の良好な金属製コイルを得ることができる。そして、従来は所定幅の金属製コイルを得るためには、両端の切削代として３ｍｍから３０ｍｍの幅を必要としていたが、本発明によれば前の工程に起因する幅の変動の範囲に切削代を減らすことができ、通常１ｍｍから１０ｍｍで可能となり、製品の歩留まりを１％以上向上させることができる。

第３の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、金属製コイルに捲かれた金属板の板幅のばらつきにより、切削代が一定せず一台の切削手段では不十分な場合に、最大削り幅を想定した上で切削手段一台当たりの切削代を決めて、複数の切削手段により所定の板幅になるよう迅速且つ正確に切削することができるため、一度に大量の切削を行うことができ切削効率を上げることができる。

第４の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、コイル状に捲かれた１つの幅広の金属製コイルをその幅方向に複数に分割し、その後に分割された金属製コイルをコイル状のままで、その端面を切削するものであるから、狭幅且つ所定幅の精度良く整形された金属製コイルを大量に得ることができる。

第５の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、現在薄板として使用されている０．０５ｍｍ程度の板厚まで良好に切削することができる。

第６の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、板厚さ０．１５〜３．２ｍｍの金属板が捲き取られた金属製コイルをコイル状のままで、幅０．５〜５ｍｍ、長さ１５〜７０ｍｍに切削し金属繊維を製造することができ、所定寸法のコンクリート補強材などの金属繊維を製造することができる。

第７の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、所定幅の良好な金属製コイルが得られると同時に所定寸法のコンクリート補強材などの金属繊維を製造することができる。

第８の手段に係る金属製コイルの幅整形方法によれば、コイル状のままで切削するに際し、特に薄板の場合において、ストレーナを設けることにより端面切削時の切り屑の反りが防止され、複数の切削手段を用いて切削する場合には切削屑の干渉を防止することができるとともに、所定幅の良好な金属製コイルが得られると同時に所定寸法のコンクリート補強材などの金属繊維を製造することができる。

第９の手段に係る金属製コイルの幅整形装置によれば、切削手段を用いて金属製コイルの端面をコイル状のまま切削するに当たり、金属製コイルの幅方向に幅制御すると共に金属製コイル外周から内周方向へ最適条件になるように移動速度を制御できるものであるから、所定の速度で且つ所定の切削軌跡を描くように制御することができ、トラブルもなく確実に切削できる安価な装置を提供できる。

第１０の手段に係る金属製コイルの幅整形装置によれば、切削手段を用いて金属製コイルの端面をコイル状のまま切削するに当たり、コイル幅調整手段によりコイル幅方向に幅制御すると共に、移動速度調整手段により金属製コイルの外周から内周方向へ最適条件になるように移動速度を制御できるものであるから、所定の速度で且つ所定の切削軌跡を描くように制御することができ、トラブルもなく確実に切削できる安価な装置を提供できる。

次に図面を参照して、本発明における金属製コイルの幅整形方法及び幅整形装置の一実施形態について説明する。
図１は本発明の実施の第１形態に係る幅整形装置の全体斜視図である。
図２は金属製コイルを削る切削工具の一例である。
図３は本発明の実施の第１形態に係る工具軸を傾斜させて金属製コイルの両側面を切削する状態を説明する側面図、図４は図３の解析例を示す説明図である。
図５は図３の正面図、図６は図５の解析例を示す説明図である。図７は本発明の実施の第２形態における複数の切削工具を用いて金属繊維を製造する切削する状況を示す説明図である。

先ず、本発明に係る金属製コイル（所定の厚みに圧延された金属製の長尺板が捲かれたコイル状のもの）の幅整形装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、コイル回転装置１８にコイル回転軸２が突出して設けられ、そのコイル回転軸２の先端は、金属製コイル１に挿入されている。そして、コイル回転軸２及び金属製コイル１は、コイル回転装置１８により回転させられるようになっている。

一方、コイル回転軸２の近傍に、且つコイル回転軸２と平行に軸受ロッド９が配設されている。
そして、この軸受ロッド９には、金属製コイル１の両側面まで伸びる一対の旋回アーム５、５が設けられている。この旋回アーム５、５は、軸受ロッド９に対し旋回自在且つ横方向にスライドするようになっている。

そして、一対の旋回アーム５、５の先端部には、各々金属製コイル１の側面を研削する切削工具３、切削工具３を回転させるモータ４及びこれらを取付ける取付け台が取付けられている。また、切削工具３の回転軸は、後記するように、金属製コイル１の回転軸に対して傾斜している。
なお、切削工具の一例を図２に示す。

旋回アーム５は、径の太い下部旋回アーム５ａと、径の小さい上部旋回アーム５ｂとで構成されている。
そして、上部旋回アーム５ｂの下端部は下部旋回アーム５ａの上端部に挿入され、両者は内部に設置されているコイルバネ等の弾性手段１０を介して接続されており、旋回アーム５に過度の力が加わった時に、旋回アーム５が伸縮できるようになっている。
なお、旋回アーム５が伸縮自在とすれば、旋回アーム５先端の切削工具３の軌跡を半径方向に定めるためにはガイドが必要であるが、上述のごとく過度な力が加わった時伸縮できる形の場合は、旋回アーム５の先端軌跡が略半径方向になるよう回転中心を決めておけばガイドは必要ない。

各旋回アーム５、５には、ピストンロッド６ｂおよびピストンロッド６ｂを伸縮させる幅調整シリンダ６ａからなる幅調整装置６がコイル回転軸２の方向に向くように連結されており、幅調整装置６により旋回アーム５、５を金属製コイル１の軸方向に移動させて、切削工具３、３間の幅を調整できるようになっている。なお、ピストンロッド６ｂの先端は、図示しない接続ピンを介して各旋回アーム５、５に連結されると共に、幅調整シリンダ６ａの基部も図示しない接続ピンを介して幅整形装置の支柱等に連結されている。

また、少なくとも一方の旋回アーム５の中央部には、コイル回転軸２と直角方向に向くように移動速度調整装置８も設けられている。その移動速度調整装置８は、旋回アーム５に固定されたアーム８ｄ、アーム８ｄに支軸８ｃを介して連結されているピストンロッド８ｂ、ピストンロッド８ｂを伸縮させる旋回用シリンダ８ａにより構成されている。なお、旋回用シリンダ８ａの基部は図示しない接続ピンを介して幅整形装置の支柱等に連結されている。

更に、左右一対の旋回アーム５、５は、長さが調整可能な２組の連結ロッド１４により連結されている。そして、移動速度調整装置８により左側の旋回アーム５が旋回させられると、右側の旋回アーム５も連結ロッド１４を介して連動して旋回させられる。

上述の金属製コイルの幅整形装置において、先ず、図８に示すように端面が凹凸部１ａ、１ｂのように不揃いな金属製コイル１が、コイル回転軸２にセットされる。次に、幅調整装置６により、金属製コイル１の完成品としての幅に合わせて旋回アーム５、５間の距離が設定される。その後、左右一対の切削工具３を、旋回アーム５、５、移動速度調整装置８及び連結ロッド１４により連動して旋回させ、金属製コイル１の外周から内周方向またはその逆方向に所定の速度でもって且つ所定の軌道を描くように自由に移動し、金属製コイル１の両側面を末端まで切削する。

なお、切削された切削屑は、切削工具３の下方の旋回アーム５に設けられた切削受け皿１３により回収される。
また、図示しないが良く知られている数値制御工作機械の切削工具のように、数値制御によって所定の位置に来るように制御しながら金属製コイル１の端面を切削することが本発明を実施する上で有効である。

次に、図３〜図６に基づき、本発明の実施の第１形態に係る工具軸を傾斜させて金属製コイルの両側面を切削する場合の切削モデルを説明する。
図３、図５に示すように、外径寸法がＲ０の円筒状の金属製コイル１は、コイル回転軸２に取り付けられており、図１に示すコイル回転装置１８によりコイル回転中心軸１６を中心にして所定のコイル回転数Ｎで回転する。
一方、半径がｒの切削工具３は、その工具回転中心軸１７がコイル回転中心軸１６に対して傾斜角αで傾斜するように、モータ４或いは旋回アーム５に配設されている。

この切削工具３は金属製コイル１の回転方向と逆の方向に回転するように回転数ｎで回転する。
また、切削工具３は、金属製コイル１回転当りの切削工具角部の径方向移動距離（切削工具の送り速度）ｄの速度で、金属製コイル１の端面を切削しながら金属製コイル１の中心に向って移動する。

この場合、金属製コイル１の一回転について、金属製コイル１の内周方向（または外周方向）に対する切削工具３の送り速度ｄの最適条件は以下に示すようにして求められる。
なお、本実施の形態では金属製コイル１を回転させているが、金属製コイル１を回転させないで静止した状態で切削を行う場合には、切削工具３を自転させながら金属製コイル１の端面上を公転させることによって、同様の効果が得られることは容易に理解できることである。

金属製コイル１は切削工具３と反対方向に回転しており、切削工具３の切削刃の相対回転速度を考慮すると切削刃の進入角度が大きくなるのでそれを算定する必要がある。
切削工具３の切削刃先の金属製コイル１外側への傾斜の場合について解析する。

切削工具３の角部の金属製コイル１との当接位置のコイル半径をＲ、切削工具３の角部の工具の半径をｒ、コイル幅方向切込量をｈ、金属製コイルの１回転当りの切削工具３の角部の径方向移動距離（切削工具の送り速度）をｄ、金属製コイルの回転数をＮ、切削工具の回転数をｎとすると、実際の切削刃先移動における切込開始点の座標ｘ、ｙ、ｚは、図４に示すように、次式で表される。
ｘ＝ｃｏｓα・ｙ^２／（２・ｒ）（１）
ｚ＝ｓｉｎα・ｙ^２／（２・ｒ）（２）
ｄ＝ｙ^２／（２・ｒ・ｃｏｓα）＋ｙ^２／（２・Ｒ）（３）
ｙ＝√［２・ｄ／｛１／Ｒ＋１／（ｒ・ｃｏｓα）｝］（４）

また、ｘ−ｙ平面上での切削工具３の速度ｖｔ_ｘ、ｖｔ_ｙ、および金属製コイル１の速度ｖｃ_ｘ、ｖｃ_ｙは、切削工具３の内切込開始角をφ、金属製コイル１の内切込開始角をψとして、次式により求められる。
ｓｉｎφ＝ｙ／ｒ（５）
ｖｔ_ｙ＝π・ｒ・ｎ・ｃｏｓφ （６）
ｖｔ_ｘ＝π・ｒ・ｎ・ｓｉｎφ・ｃｏｓα （７）
ｓｉｎψ＝ｙ／Ｒ（８）
ｖｃ_ｙ＝π・Ｒ・Ｎ・ｃｏｓψ （９）
ｖｃ_ｘ＝π・Ｒ・Ｎ・ｓｉｎψ （１０）

そして、ｘ−ｙ平面上での切削工具３の切刃切込角θに対し真の進入角θ_Ｔは、次式により求められる。
θ＝ψ＋ｔａｎ^−１（ｃｏｓα・ｔａｎφ）（１１）
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（ｖｔ_ｘ＋ｖｃ_ｘ）／（ｖｔ_ｙ−ｖｃ_ｙ）｝
＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（ｒ・ｎ・ｓｉｎφ・ｃｏｓα＋Ｒ・Ｎ・ｓｉｎψ）／（ｒ・ｎ・ｃｏｓφ−Ｒ・Ｎ・ｃｏｓψ）｝（１２）

ここで、角度をラジアン表示として近似すると、真の進入角θ_Ｔは、次式のように近似される。
ｙ＝√［２／｛１／Ｒ＋１／（ｒ・ｃｏｓα）｝］・√ｄ＝Ｈ・√ｄ（１４）
φ＜＞ｙ／ｒ（１３）
ψ＜＞ｙ／Ｒ＝（Ｈ／Ｒ）・√ｄ（１４）
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（ｒ・ｎ・ｓｉｎφ・ｃｏｓα＋Ｒ・Ｎ・ｓｉｎψ）／（ｒ・ｎ・ｃｏｓφ−Ｒ・Ｎ・ｃｏｓψ）｝
＜＞（（Ｈ／Ｒ）・√ｄ）（１＋（ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ）／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ））
＝（√ｄ）・（√［２／｛１／Ｒ＋１／（ｒ・ｃｏｓα）｝］／Ｒ）・（１＋（ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ）／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ））（１５）

上記の（１５）式において、第１項は金属製コイルの１回転当り径移動の平方根に比例することを示し、第２項はコイル径が大きいと反比例的に小さくなる要素であり、第３項はコイル径が大きいと大きくなる要素である。
そして、真の進入角θ_Ｔの進入角度上限値をθ_Ｍとすれば、次式のように表現できる。
（√ｄ）・（√［２／｛１／Ｒ＋１／（ｒ・ｃｏｓα）｝］／Ｒ）・（１＋(ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ）／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ））＜θ_Ｍ（１６）

従って、切断工具１５の角部がコイル半径Ｒに位置にあるときの金属製コイルの１回転当りの移動速度限界値Ｌは次式により求められる。
Ｌ＝θ_Ｍ ^２・Ｒ｛１＋Ｒ／（ｒ・ｃｏｓα）｝／［２・｛１＋（ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ)／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ）｝^２］（１７）
そして、切削工具の送り速度ｄは、次式の条件を満たすように設定すればよいことが判る。
０．５Ｌ＜ｄ＜Ｌ（１８）

即ち、切削工具３の角部が金属製コイル１の半径Ｒの位置にあるときの、金属製コイル１の１回転あたりの切削工具３の送り速度ｄを小さくすれば、切削方向を金属製コイル１の圧延方向に対し、略平行にすることができるが、切削作業に要する時間が大きくなる。
これに対し、上記の（１７）、（１８）式の条件を満たすように送り速度ｄを設定すれば、金属製コイル１の端面をより精度良く切削でき且つ切削作業に要する時間も過大とならない。
なお、送り速度ｄはＬに近い方ほど切削作業時間を短縮でき、より好ましくは、０．９Ｌ＜ｄ＜Ｌとする方が良い。

例えば、切削工具角部の工具半径ｒ＝２００ｍｍ、金属製コイルの回転数Ｎ＝１ｒｐｓ、切削工具の回転数ｎ＝１０ｒｐｓ、工具の傾斜角α＝４５°、侵入角度上限値θ_Ｍ＝１０°＝０．１７４５ラジアン、コイルの外形の半径Ｒ_０＝１２００ｍｍの条件において、切削工具角部の当接位置のコイル半径がＲ＝１２００ｍｍの時（開始時）、Ｒ＝１０００ｍｍの時（途中）、Ｒ＝８００ｍｍの時（途中）、Ｒが終了間際の時の各々の位置における移動速度限界値Ｌ、および送り速度ｄは、上記の式（１７）、（１８）により、各々次のようになる。
Ｒ＝１２００ｍｍの時：Ｌ＝１．０１ｍｍ、０．９１＜ｄ＜１．０１
Ｒ＝１０００ｍｍの時：Ｌ＝１．５０ｍｍ、１．３５＜ｄ＜１．５０
Ｒ＝８００ｍｍの時：Ｌ＝１．９９ｍｍ、１．７９＜ｄ＜１．９９
Ｒ＝５００ｍｍの時：Ｌ＝２．５４ｍｍ、２．２９＜ｄ＜２．５４

このように、金属製コイル１の軸中心に移動するにつれて、送り速度ｄを大きくすることが可能となるので切削作業時間が短縮できると共に、金属製コイル１の端面に「かえり」、「カブリ」、「ダレ」等を起こすこともない。
なお、上記の各送り速度ｄの範囲内に収まるような直線式を導き出し、その直線式に基づき減少させるべく制御することも可能である。

次に、上述した金属製コイル１の内側への刃先傾斜の場合の計算例を示す。
切削工具角部の当接位置のコイル半径Ｒ＝２５０〜７５０ｍｍ、切削工具角部の工具の半径ｒ＝２００ｍｍ、コイル回転数Ｎ＝６０ｒｐｍ＝１ｒｐｓ、工具回転数ｎ＝６００ｒｐｍ＝１０ｒｐｓ、切削工具３の傾斜角α＝４５°の条件において、
ｓｉｎφ＝ｙ／ｒ
ｓｉｎψ＝ｙ／Ｒ
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（ｒ・ｎ・ｓｉｎφ・ｃｏｓα＋Ｒ・Ｎ・ｓｉｎψ）／（ｒ・ｎ・ｃｏｓφ−Ｒ・Ｎ・ｃｏｓψ）｝＜１５°

コイル半径Ｒが２５０ｍｍ、５００ｍｍ及び７５０ｍｍの場合についてそれぞれ計算すれば次のようになる。その計算結果を表１に表す。

Ｒ＝２５０ｍｍの場合、
ｙ＝１３．４４√ｄ
ｓｉｎφ＝０．０６７２√ｄ
ｓｉｎψ＝０．０５３８√ｄ
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（７．０７・ｙ＋１・ｙ）／（１０・√(２００^２−ｙ^２)−１・√（２５０^２−ｙ^２））｝
＝ψ＋ｔａｎ^−１｛８．０７・ｙ／（１０・√（２００^２−ｙ^２) −１・√（２５０^２−ｙ^２)）｝＜１５°

Ｒ＝５００ｍｍの場合、
ｙ＝１４．８５√ｄ
ｓｉｎφ＝０．０７４２√ｄ
ｓｉｎψ＝０．０２９７√ｄ
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（７．０７・ｙ＋１・ｙ）／（１０・√(２００^２−ｙ^２)−１・√（５００^２−ｙ^２））｝
＝ψ＋ｔａｎ^−１｛８．０７・ｙ／（１０・√（２００^２−ｙ^２) −１・√（５００^２−ｙ^２)）｝＜１５°

Ｒ＝７５０ｍｍの場合、
ｙ＝１５．４３√ｄ
ｓｉｎφ＝０．０７７１√ｄ
ｓｉｎψ＝０．０２０６√ｄ
θ_Ｔ＝ψ＋ｔａｎ^−１｛（７．０７・ｙ＋１・ｙ）／（１０・√(２００^２−ｙ^２)−１・√（７５０^２−ｙ^２））｝
＝ψ＋ｔａｎ^−１｛８．０７・ｙ／（１０・√（２００^２−ｙ^２) −１・√（７５０^２−ｙ^２)）｝＜１５°

上述のように、コイル半径が２５０ｍｍ〜７５０ｍｍの場合、切刃切込角θに対し、真の進入角θ_Ｔが６．２８〜６．８９の場合は切削工具の送り速度ｄを１ｍｍ程度とし、真の進入角θ_Ｔが２０．０６〜２２．０２の間では同１０ｍｍ程度とすれば良いことがわかる。

以上説明した条件で金属板をコイル状のままでその端面を切削すれば、板の粗悪品の原因となる「かえり」、「カブリ」、「ダレ」などを発生させることなく迅速且つ正確に切削することができる。また、切削工具を金属製コイル１の外周から内周方向へ移動させ切削する場合、金属製コイル１の最内周において、金属製コイル１の端部の逃げが問題となることがあるが、この場合は金属製コイル１の内周近傍まで切削した後、切削工具３を金属製コイル１の最内周を通過させて、今度は逆方向へ切削工具を移動させるようにすれば、コイル最内周の逃げを防止することが可能である。勿論最内周の端部の逃げが問題とならない場合には外周から内周に向けてそのまま切削すれば良い。金属製コイル１を支承する軸は、図示していないが、その長手方向端部の径が小さくなっていて、切削工具３が軸に当たらないように工夫されている。

（実施の第２形態）
図７に複数の切削工具を用いて切削する場合の実施の第２形態の例を示す。切削量が多い場合、補強用金属繊維を製造する場合に適用して有効である。
切削工具２０ａ、２０ｂ、２０ｃは金属製コイル１の半径方向、適宜の場所に設けられ、それぞれ決められた切削量になるように切削後、切断刃２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより所定の長さに切断される。

板厚０．１５〜３．２ｍｍの範囲では切削幅０．５〜５ｍｍ、長さ１５〜７０ｍｍに調整することにより、コンクリート補強材を製造することが可能である。この場合、切削屑が立ち上がる近傍にストレーナ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えているので切削屑は曲がらず切削に支障をきたすことはない。

更に、図示していないがコイル状に捲かれた金属製長尺板をコイル状態のまま、レーザ光線や回転刃などによって、複数個の所定の幅を有する金属製コイル１に分割した後、上述の金属製コイルの幅整形装置を用いて、金属製コイル１の片面あるいは両端を切削し狭幅の複数の金属製コイルを得ることができる。

（試験例１）
外径１２００ｍｍ、内径５００ｍｍに捲き取られた板厚０．１５ｍｍの金属製コイルを本発明に係る幅整形装置にセットして、コイル状のままで両端面を切削したところ、金属製コイル１の端面は「かえり」、「カブリ」、「ダレ」等を起こすこともなく、また金属製コイルの端部の逃げもなく良好に切削することができた。
また、板厚１０ｍｍ及び３０ｍｍについても同様に切削することができた。

（試験例２）
金属製コイル１の両端面に複数の切削工具をセットして外径１２００ｍｍ、内径５００ｍｍ、板厚３．２ｍｍの金属製コイル１を幅３ｍｍ、長さ５０ｍｍに切削及び切断した。金属製コイル端面は「かえり」などの問題もなく所定の幅に切削でき、且つ切削屑はコンクリート補強材として十分使用可能であることが分った。

（試験例３）
外径９００ｍｍ、内径４００ｍｍ、板厚０．１５ｍｍの金属製コイル１をスリッタにより幅３００ｍｍに３分割した後、それぞれの金属製コイル１を本発明に係る幅整形装置にセットしてコイル状のままで両側面を切削した。３個の金属製コイルとも目的を十分達成することができた。

図１は本発明の実施の第１形態に係る幅整形装置の全体斜視図である。図２は金属製コイルを削る切削工具の一例である。図３は本発明の実施の第１形態に係る工具軸を傾斜させて金属製コイルの両側面を切削する状態を説明する側面図である。図４は図３の解析例を示す説明図である。図５は図３の正面図である。図６は図５の解析例を示す説明図である。図７は本発明の実施の第２形態における複数の切削工具を用いて金属繊維を製造する切削する状況を示す説明図である。図８は金属製のコイルの切削前の状態を示す図である。

符号の説明

１金属製コイル
２コイル回転軸
３切削工具
４モータ
５旋回アーム
５ａ下部旋回アーム
５ｂ上部旋回アーム
６コイル幅調整装置
６ａ幅調整シリンダ
６ｂピストンロッド
８移動速度調整装置
８ａ旋回用シリンダ
８ｂピストンロッド
８ｃ支軸
８ｄアーム
９軸受ロッド
１０弾性手段
１３切削受け皿
１４連結ロッド
１５切断工
１６コイル回転中心軸
１７工具回転中心軸
１８コイル回転装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ切削工具
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ切断刃
２２ａ、２２ｂ、２２ｃストレーナ
ｄコイル１回転当りの切削工具角部の径方向移動距離（切削工具の送り速度）
ｈコイル幅方向切込量
Ｌ移動速度限界値
Ｎ金属製コイルの回転数
ｎ切削工具の回転数
Ｒ_０コイルの外径
Ｒ切削工具角部の当接位置のコイル半径
ｒ切削工具角部の工具の半径
α 傾斜角
φ 切削工具の内切込開始角
ψ コイルの内切込開始角
θ 切削工具の切刃切込角
θ_Ｔ真の進入角
θ_Ｍ進入角度上限値
ｘ、ｙ、ｚ切込開始点の座標
ｖｔ_ｘ、ｖｔ_ｙｘ−ｙ平面上での切削工具の速度
ｖｃ_ｘ、ｖｃ_ｙ金属製コイルの速度

Claims

金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルの端面をコイル状のままで切削する方法において、上記金属製コイルを回転させながら切削手段を自転させるか、あるいは上記金属製コイルを回転させず停止した状態で上記切削手段を自転させながら上記金属製コイルの端面上を公転させて、上記金属製コイルの一回転あるいは上記切削手段の公転一回転について上記金属製コイルの外周から内周方向あるいはその逆方向へ、上記切削手段の上記金属製コイルの半径方向への移動速度を制御しつつ上記金属製コイル端面を切削することを特徴とする金属製コイルの幅整形方法。
金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルの端面を、次式により切削手段の上記金属製コイルの半径方向への移動速度ｄを決定し切削することを特徴とする金属製コイルの幅整形方法。
Ｌ＝θ_Ｍ ^２・Ｒ｛１＋Ｒ／（ｒ・ｃｏｓα）｝／［２・｛１＋（ｎ・ｃｏｓα＋Ｎ)／（ｒ・ｎ／Ｒ−Ｎ）｝^２］
０．５Ｌ＜ｄ＜Ｌ
但し、上式において、Ｒは切削手段角部の当接位置のコイル半径、ｒは切削手段角部の工具半径、Ｎは金属製コイルの回転数、ｎは切削手段の回転数、αは切削手段と金属製コイルとの傾斜角、θ_Ｍは切削手段の切削刃先の侵入角度限界値、Ｌは移動速度限界値である。
上記金属製コイルの端面をコイル状のままで金属製コイルの外周から内周方向あるいはその逆方向に、複数の上記切削手段を用いて切削することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金属製コイルの幅整形方法。
上記金属製コイルをコイル状のままで、所定の幅を有する複数の金属製コイルに切断分割するとともに、上記金属製コイルの端面をコイル状のまま切削することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の金属製コイルの幅整形方法。
上記金属製コイルの長尺板の板厚が０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の金属製コイルの幅整形方法。
上記金属製コイルの端面をコイル状のままで、厚み０．１５〜３．２ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍ、長さ１５〜７０ｍｍに切削し、金属繊維を製造することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の金属製コイルの幅整形方法。
上記金属繊維がコンクリート補強材であることを特徴とする請求項６記載の金属製コイルの幅整形方法。
上記金属製コイルの端面をコイル状のままで切削するに当たり、上記切削手段切削の近傍に設けられたストレーナにより切削屑の曲がりを防止しつつ切削することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の金属製コイルの幅整形方法。
金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルを支持する金属製コイル支持手段と、上記金属製コイルの端面を切削する切削手段と、該切削手段を上記金属製コイルの半径方向に移動させる移動手段と、該移動手段の移動速度を制御する送り速度制御手段を備えてなることを特徴とする金属製コイルの幅整形装置。
金属製長尺板がコイル状に捲かれた金属製コイルを支持する金属製コイル支持手段と、上記金属製コイルの端面をコイル状のままで切削する切削手段と、該切削手段を上記金属製コイルの半径方向及び幅方向に移動する移動手段と、該切削手段の切削量を決定し金属製コイルの幅を調整するコイル幅調整手段と、上記切削手段のコイル半径方向の切削位置を調整する移動速度調整手段とを備えてなることを特徴とする金属製コイルの幅整形装置。