JP2013086195A - 金属材料の剪断設備及び剪断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローリングカットシャー方式による金属材料の剪断において、特別な設備的負担を要することなく、厚鋼板などの金属材料を小さい剪断荷重で効率的に剪断加工することができ、難剪断材料も容易に剪断加工することができる剪断設備及び剪断方法を提供する。
【解決手段】剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定される。上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが小さいことにより、ナイフ長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角θで剪断を行うことができ、従来設備に較べて剪断時の鉛直方向荷重を大幅に低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローリングカットシャー方式による金属材料の剪断設備及び剪断方法に関するもので、特に、ローリングカットシャーの剪断荷重を低減するための技術に関する。

近年、厚鋼板の製造技術分野では、例えば、ラインパイプ材用にＡＰＩ規格Ｘ１２０鋼の商用試作生産が開始されるなど、鋼材の高強度化が進んでいる。
厚鋼板の製造工程では、所定の厚さに圧延された鋼板の形状を矩形とすべく、幅方向両端部をローリングカット式サイドシャー（ローリングカットシャー）で剪断後、長手方向両端部をダウンカット式クロップシャーで切り落としているが、鋼材の高強度化に伴い、剪断作業への負荷は増大する傾向にあり、シャーの剪断能力の向上が要望されている。

図９にローリングカットシャーの構造を模式的に示す。このシャーは、被剪断材ｅが通過できるハウジング３の内側に、円弧状の刃先を持つ上ナイフ１と直線状の刃先を持つ下ナイフ２が配置され、下ナイフ２はハウジング側に固定されている。一方、上ナイフ１は、長手方向の前部（材料入側）を２つのリンク５a，５bからなるクランク機構６で、また後部（材料出側）を２つのリンク７a，７bからなるクランク機構８で、それぞれハウジング３に吊持されている。前記リンク５ａ，７ａは、各一端部がハウジング３に設けられた駆動装置の回転軸（図示せず）に支持固定されており、この支持固定部を支点５０，７０として旋回駆動する。したがって、リンク５ａ，７ａとこれを支持する回転軸はクランク軸を構成し、リンク５ａ，７ａはそのクランク腕に相当する。また、リンク５a，リンク７aの各他端部は、下部側のリンク５b，リンク７bの各上端に回動可能に枢着５１，７１されている。また、下部側のリンク５b，リンク７bの各下端は、上ナイフ１に回動可能に枢着５２，７２されている。クランク機構６，８を構成するリンクの長さは、リンク５a＞リンク７a、リンク５b＜リンク７bとなっている。このローリングカットシャーは、クランク軸のクランク腕に相当するリンク５a，リンク７aが駆動装置（図示せず）により図中矢印方向に回転（旋回）するが、前後部のクランク機構６，８を構成するリンクが上記のような長さであるため、上ナイフ１が転動（ローリング）するように押し下げられ、下ナイフ２との間で被剪断材ｅを設備の材料出側方向から材料入側に向けて剪断する。

ローリングカットシャーによる被剪断材（厚鋼板）の剪断手順を図１０（Ａ）〜（Ｈ）に示す。まず、図１０（Ａ）に示すように、剪断前は上ナイフ１は上方に待機しており、上下ナイフ間のクリアランスは被剪断材ｅの通板を妨げないように確保されている（＝最大板厚＋α）。図１０（Ｂ）に示すように、被剪断材ｅをシャー前後に配置されたピンチロール（図示せず）によって所定位置まで前進、停止させる。次いで、図１０（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、クランク機構６，８を作動させ（リンク５a，リンク７aをクランク腕とするクランク軸を回転させる）、上ナイフ１を転動（ローリング）させるように押し下げて設備の材料出側方向から材料入側に向けて被剪断材ｅを剪断する。図１０（Ｇ）に示すように、クランク機構６，８のリンク５a，リンク７aが１回転し終えることにより上ナイフ１は元の待機位置に復帰し、１回の剪断動作が完了する。次いで、図１０（Ｈ）に示すように、再びピンチロールによって次回剪断のための所定位置まで被剪断材ｅを前進させるとともに、剪断後の屑となるエッジ部を専用のナイフで剪断する（図示せず）。以下、被剪断材全長の剪断が完了するまで、図１０（Ｂ）〜（Ｈ）を繰り返す。

ローリングカットにおける剪断荷重Ｐ（Ｎ）は、一般には下記（i）式で求めることができる。
Ｐ＝Ｋｔ^２／tanθ …（i）
θ＝tan^−１（ｔ／Ｌ） …（ii）
但し t：被剪断材の板厚（ｍｍ）
Ｋ：被剪断材の剪断抵抗（＝α・σTS）（ＭＰａ）
σTS：被剪断材の引張り強度（ＭＰａ）
θ：相対レーキ角（被剪断材と上ナイフとのなす角度）（deg）
Ｌ：剪断長（ｍｍ）
ここで、相対レーキ角θとは、図１１に示すように、被剪断材ｅ（金属材料）の剪断方向において、上ナイフ１の円弧状の刃先１００が被剪断材下面と交わる点をｐとした場合、円弧状の刃先１００の点ｐにおける接線ｆと、被剪断材長手方向と平行な直線とがなす角度を指す。なお、Ｌは上ナイフ長である。

ローリングカットシャーの剪断能力は、上ナイフ１の被剪断材ｅへの押し付け力と上ナイフ１の相対レーキ角θに依存するが、相対レーキ角θはクランク機構による上ナイフ１の移動軌跡と刃形状により決まる。
一般にローリングカットシャーでは、長手方向で均一な剪断能力、剪断品質を保証するため、図１０（Ｆ）に示すように、上ナイフ１の最下点到達時の上下ナイフラップ代が長手方向に凡そ±１５ｍｍの範囲でほぼ一定となるように設計されている（下ナイフは図示せず）。この場合の上ナイフは、一般にナイフ長が２〜６ｍ程度で、その刃先形状は曲率半径Ｒ６〜１２０ｍ程度の下側に凸の円弧形状であり、相対レーキ角θが上ナイフ長手方向で１．５〜３．５deg程度になるように構成される。ここで、上ナイフ長が大きくなるほど相対レーキ角θは相対的に小さくなり、相対レーキ角θ（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積（θ×Ｌ）は、ナイフ長手方向の相対レーキ角分布に応じて約±２０ｍｍの分布を有するが、装置仕様の違いに関わりなくほぼ８０〜１３０ｍｍの範囲に収まるように設計されるのが一般的である。ここで、上記剪断品質とは、残留応力による被剪断材の力学的特性の変化、曲がりの有無を指す。

難剪断材料（例えば、硬くて厚い材料）を剪断する場合は、押し付け力を増大させるか、相対レーキ角θを大きくする必要がある。しかし、押し付け力の増大は、上ナイフ１の駆動装置の増強やハウジング（門型フレーム）の補強が必要となり、大掛かりな設備工事となるため容易には実施できない。
一方、相対レーキ角θを大きくするには、上ナイフ１の移動軌跡を決定しているクランク機構を改造する方法が考えられるが、これも大掛かりな設備工事となるため容易には実施できない。特許文献１には、ダウンカット方式におけるレーキ角の決定方法が記載されているが、これは、ダウンカット方式においては上下ナイフのなすレーキ角θが上ナイフ形状に依ってのみ決定されることが前提となっており、本発明が対象とするようなローリングカット式の剪断設備への適用は困難である。

特開２００９−７８３４２号公報

したがって本発明の目的は、ローリングカットシャー方式による金属材料の剪断において、特別な設備的負担を要することなく、厚鋼板などの金属材料を小さい剪断荷重で効率的に剪断加工することができ、難剪断材料も容易に剪断加工することができる剪断設備及び剪断方法を提供することにある。

本発明者らが、上記課題を解決すべく検討を行った結果、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを、被剪断材の通過性を損ねない範囲で極力小さくすることにより、ナイフ長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角θで剪断を行うことができ、従来設備に較べて剪断時の鉛直方向荷重を大幅に低減できることを見出した。ここで、上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスの変更・調整は、既存の設備において大きな設備改造を伴うことなく行うことができる。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］ローリングカットシャーを備えた金属材料の剪断設備において、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定されることを特徴とする金属材料の剪断設備。
［2］上記［1］の剪断設備において、剪断前のナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、当該設備で剪断対象となる金属材料の最大板厚＋２０ｍｍ以上であることを特徴とする金属材料の剪断設備。

［3］上記［1］又は［2］の剪断設備において、材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断設備であって、設定される上下ナイフ間のクリアランスに応じて、前記ピンチロールによる金属材料の送り速度が設定されることを特徴とする金属材料の剪断設備。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの剪断設備において、材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断設備であって、上ナイフをローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度が、［金属材料の送り過程での回転速度Ｖ_１］＜［金属材料の剪断過程での回転速度Ｖ_２］となるように設定されることを特徴とする金属材料の剪断設備。

［5］ローリングカットシャーを備えた剪断設備による金属材料の剪断方法において、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定されることを特徴とする金属材料の剪断方法。
［6］上記［5］の剪断方法において、剪断前のナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、当該剪断設備で剪断対象となる金属材料の最大板厚＋２０ｍｍ以上であることを特徴とする金属材料の剪断方法。

［7］上記［5］又は［6］のいずれかの剪断方法において、剪断設備が材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断方法であって、設定される上下ナイフ間のクリアランスに応じて、前記ピンチロールによる金属材料の送り速度が設定されることを特徴とする金属材料の剪断方法。
［8］上記［5］〜［7］のいずれかの剪断方法において、剪断設備が材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断方法であって、上ナイフをローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度が、［金属材料の送り過程での回転速度Ｖ_１］＜［金属材料の剪断過程での回転速度Ｖ_２］となるように設定されることを特徴とする金属材料の剪断方法。

本発明によれば、上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを所定の条件に設定するだけで、被剪断材をナイフ長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角θで剪断することができ、従来設備に較べて剪断時の鉛直方向荷重を大幅に低減することができる。すなわち、特別な設備的負担を要することなく、厚鋼板などの金属材料を小さい剪断荷重で効率的に剪断加工することができる。このため、剪断時にハウジングやナイフの刃先に作用する反力が低下し、設備寿命と上ナイフ寿命を長くできるとともに、難剪断材料も容易に剪断加工することができる。

本発明設備（及び本発明法）と従来設備について、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスと剪断時の相対レーキ角θを示す図面 本発明設備（及び本発明法）と従来設備について、同じ剪断位置での相対レーキ角θと上ナイフの最下点軌跡を示す図面 従来設備と、この従来設備よりも剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスをそれぞれ１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ小さくした設備において、１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θ（但し、従来設備の上ナイフ長手方向中央での相対レーキ角θを“１”とした場合の相対値）を示すグラフ 図３に示す設備において、１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θ（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積［θ×Ｌ］を示すグラフ 本発明設備を模式的に示す説明図 本発明において、材料送り過程でのピンチロールによる材料送り速度を高める場合の剪断過程と送り過程の各時間を、従来設備の場合と比較して示した図面 実施例において、本発明例と従来例の１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θ（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積［θ×Ｌ］を示すグラフ 実施例において、本発明例と従来例の１回の剪断における剪断荷重チャートを示す図面 ローリングカットシャーの構造を模式的に示す説明図 ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図 ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図 ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図 ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図 相対レーキ角θの定義を示す説明図

本発明は、ローリングカットシャーを備えた剪断設備及びこの設備を用いた剪断方法であり、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、被剪断材である金属材料（以下、厚鋼板を例に説明する）の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定される。このような上ナイフ長Ｌに応じた最小相対レーキ角θ_０を確保するには、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを、厚鋼板の通過性を損ねない範囲で十分に小さくする必要がある。
なお、以下に説明する各図面において、１は上ナイフ、２は下ナイフ、ｅは被剪断材である厚鋼板を示す。

図１は、上ナイフ長Ｌが同じである本発明設備（及び本発明法）と従来設備について、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスと、剪断時の相対レーキ角θを示している。また、図２は、本発明設備（及び本発明法）と従来設備について、同じ剪断位置での相対レーキ角θと上ナイフ１の最下点軌跡を示している。図１（a）と図２（a）が本発明設備（及び本発明法）を、図１（b）と図２（b）が従来設備を、それぞれ示している。

さきに述べたように、従来設備では、上下ナイフのラップ代が長手方向に凡そ±１５ｍｍの範囲でほぼ一定となるように設計されている。これは、上下ナイフのラップ代が大きくなると、剪断により生じるスクラップの反りが大きくなり、テストシャーによるスクラップの細断処理に支障をきたすためである。このため、図１（b）に示すように、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを十分に取り、上下ナイフのラップ代が上記範囲に収まるようにしている。

これに対して本発明では、剪断荷重を小さくするという観点から検討を行った結果、上ナイフ全体を下方にオフセットさせること、すなわち、図１（a）に示すように、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを従来設備よりも十分に小さくすることにより、ナイフ長手方向で一様に大きな相対レーキ角θで剪断行うことができ、従来設備に較べて剪断荷重を大幅に低減できることを見出した。これは、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが小さいと、上ナイフ１と厚鋼板ｅは早いタイミングで接触することになるが、この場合、上ナイフ中央（ナイフ円弧極小点）が最下点に到達する前、つまり上ナイフ全体が相対レーキ角θが高くなる側に傾いた状態で剪断を行うことになるためである。ここで、上ナイフ長が大きくなるほど相対レーキ角θは相対的に小さくなる。このため本発明では、ナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積［θ_０×Ｌ］が所定値以上となるように、上ナイフ全体を下方にオフセットさせ、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを設定する。

本発明では、ナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）は［θ_０×Ｌ］≧１５０を満足する必要がある。［θ_０×Ｌ］≧１５０とすることにより、ナイフ長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角θで剪断を行うことができ、従来設備に較べて剪断時の鉛直方向荷重を大幅に低減することができる。また、以上の観点からより好ましい条件は［θ_０×Ｌ］≧１７０である。このため、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスは、ナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）が［θ_０×Ｌ］≧１５０、好ましくは［θ_０×Ｌ］≧１７０を満足するように設定される。

図３は、従来設備（剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランス：１２０ｍｍ）と、従来設備よりも剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスをそれぞれ１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ小さくした（上ナイフ位置を下方へオフセットした）設備について、１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θを示したものである。各設備とも、上ナイフのナイフ長Ｌは２５００ｍｍである。なお、図３の縦軸の相対レーキ角θは、従来設備の上ナイフ長手方向中央での相対レーキ角θを“１”とした場合の相対値である。図３によれば、上下ナイフ間のクリアランスを小さくするほど、ナイフ長手方向の相対レーキ角θが全体として増大することが判る。上記各設備について、１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θ（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積［θ×Ｌ］を図４に示す。従来設備に対して上下ナイフ間のクリアランスを３０ｍｍ小さくした（上ナイフ位置を下方へオフセットした）設備では、ナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）が［θ_０×Ｌ］≧１５０を満足している。

また、ローリングカットシャーによる厚鋼板の剪断工程では、上ナイフの１回のローリングによる剪断と厚鋼板の送りを交互に繰り返すことにより進行し、このため、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスは、厚鋼板の送りを妨げない（通板性を損なわない）ことが必要である。厚鋼板の形状不良や、搬送装置の摩耗（搬送ローラテーブルの不均一磨耗による隣接するロール上面間のレベル差）などに起因した厚鋼板の跳ね上がりなどを考慮して、上記クリアランスは、当該設備で剪断対象となる厚鋼板ｅ（金属材料）の最大板厚＋２０ｍｍ以上であることが好ましい。

図５は、本発明設備を模式的に示す説明図であり、その基本構造は図９に示す設備と同様であるが（同じ構成については、図９と同一の符号を付す）、既存設備を改造して本発明設備とするには、例えば、図５に示すように、上刃ホルダ１１と上刃ブロック１２の間にスペーサブロック１３を介装させ、上下ナイフ間のクリアランスを調整すればよい。また、このような構造以外に、例えば、上刃ホルダ１１と上刃１０との間にスペーサブロックを介装してもよいし、或いは、ナイフ固定用ボルト等の寸法制約がある場合には、上刃ホルダ１１と上刃ブロック１２間、上刃ホルダ１１と上刃１０間の両方にスペーサブロックを介装し、所望の厚さを確保するようにしてもよい。

ローリングカットシャーのうち、ダブルサイドシャーやスリッターでは、シャー前後に材料送り用のピンチロールが配置され、このピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、厚鋼板ｅがその長手方向で順次剪断される。すなわち、このローリングカットシャーによる厚鋼板ｅの剪断工程は、（i）前記シャー前後に配置されたピンチロール（図示せず）による厚鋼板ｅの送り過程と、（ii）上ナイフ１を転動（ローリング）させるように押し下げて設備の材料出側方向から材料入側に向けて厚鋼板ｅを剪断する過程、という２つの過程からなる。剪断過程では厚鋼板ｅを強く拘束するため、送り過程と剪断過程は、部分的に重複することのないようにする必要がある。送りと剪断を交互に繰り返し行う厚鋼板の剪断工程では、能率を高めるためには、送り過程と剪断過程との間に無駄な時間を設けないようにする必要がある。このため、上ナイフ１を駆動するクランク軸は常時回転させておき、非剪断領域、つまり上ナイフ１が厚鋼板ｅと干渉せず、空転している時間領域において、ピンチロールによる厚鋼板ｅの送りを実施するのが一般的である。

ここで、本発明のように、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを従来設備に較べて小さくし（すなわち、従来設備に較べて上ナイフ全体を下方にオフセットさせる）、ナイフ長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角θで剪断を行う場合、上ナイフ１が厚鋼板ｅと干渉する剪断過程が、従来設備に較べて長くなる。つまり、剪断過程の時間が長くなる。これは、上ナイフ１と厚鋼板ｅが従来設備よりも早いタイミングで接触し、遅いタイミングで非接触状態となるからである。一般に、上ナイフ１をローリングさせるクランク機構のクランク軸は等速で回転しているため、１回の剪断工程に要する時間（クランク軸が１回転する時間）が長くならないようにするには、剪断過程の時間が長くなった分、送り過程の時間を短縮する必要が生じる。

これを、剪断能率を低下させることなく実現する方法としては、送り過程でのピンチロールによる厚鋼板ｅの送り速度を高める方法がある。すなわち、設定されるクリアランスに応じて、ピンチロールによる厚鋼板ｅの送り速度を設定し、クリアランスが小さいほど剪断過程の時間が長くなるので、送り速度も高く設定するものである。これにより、剪断能率を低下させることなく、本発明による高相対レーキ角剪断を実施することが可能となる。図６は、本発明においてそのような送り速度設定を行う場合の剪断過程と送り過程の時間を、従来設備の場合と比較して示すものである。図６（ａ）は従来設備を、図６（ｂ）は本発明の設備を、それぞれ示しており、横軸は等速回転するクランク軸が１回転する時間を示す。上述したように、本発明では、剪断過程の時間が長くなるため、ピンチロールの送り速度を高めることにより送り過程の時間を短縮でき、これにより剪断能率を低下させることなく、高相対レーキ角剪断を実施することが可能となる。

また、他の方法として、上ナイフ１をローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度を、送り過程では減速させ、剪断過程では増速させる方法がある。すなわち、クランク軸の回転速度を［送り過程での回転速度Ｖ_１］＜［剪断過程での回転速度Ｖ_２］となるように設定する。この方法は、ピンチロールを駆動するモータ能力不足のため、前記の方法が困難な場合でも、問題なく適用できる。この方法でも、剪断能率を低下させることなく、本発明による高相対レーキ角剪断を実施することが可能となる。

従来型の既設の厚鋼板剪断設備（従来例の剪断設備）は、上ナイフのナイフ長Ｌが２５００ｍｍ、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが１２０ｍｍ、上ナイフの円弧刃先の曲率半径が９ｍであり、この設備で剪断する厚鋼板の最大板厚は５０ｍｍである。
この既設の剪断設備において、図５に示すように上刃ホルダと上刃ブロック間にスペーサブロックを介装し、剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスを９０ｍｍに設定し、これを本発明例とした。

従来例と本発明例について、１回の剪断におけるナイフ長手方向各位置での相対レーキ角θ（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）の積［θ×Ｌ］を図７に、剪断荷重チャートを図８に、それぞれ示す。これによれば、従来例に較べて本発明例は、ナイフ長手方向で一様に相対レーキ角θが増大し、剪断荷重が大幅に低減できることが判る。
なお、本発明例では、従来例に較べて上ナイフが厚鋼板と干渉する剪断過程の時間が増加したので、剪断能率を低下させることなく高相対レーキ角剪断を可能とするために、上ナイフをローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度について、従来例に較べて、送り過程では回転速度を減速させ、剪断過程では回転速度を増速させることにより、クランク軸１回転に要する時間を従来例と同じにした。

１ 上ナイフ
２ 下ナイフ
３ ハウジング
５a，５b，７a，７b リンク
６，８ クランク機構
１０ 上刃
１１ 上刃ホルダ
１２ 上刃ブロック
１３ スペーサブロック
５１，５２，７１，７２ 枢着部
５０，７０ 支点
１００ 刃先
ｅ 被剪断材，厚鋼板

Claims (8)

1. ローリングカットシャーを備えた金属材料の剪断設備において、
   剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定されることを特徴とする金属材料の剪断設備。
2. 剪断前のナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、当該設備で剪断対象となる金属材料の最大板厚＋２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の金属材料の剪断設備。
3. 材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断設備であって、
   設定される上下ナイフ間のクリアランスに応じて、前記ピンチロールによる金属材料の送り速度が設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属材料の剪断設備。
4. 材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断設備であって、
   上ナイフをローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度が、［金属材料の送り過程での回転速度Ｖ_１］＜［金属材料の剪断過程での回転速度Ｖ_２］となるように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属材料の剪断設備。
5. ローリングカットシャーを備えた剪断設備による金属材料の剪断方法において、
   剪断前の上ナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つナイフ長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ_０（deg）と上ナイフ長Ｌ（mm）がθ_０×Ｌ≧１５０を満足するように設定されることを特徴とする金属材料の剪断方法。
6. 剪断前のナイフ待機位置における上下ナイフ間のクリアランスが、当該剪断設備で剪断対象となる金属材料の最大板厚＋２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の金属材料の剪断方法。
7. 剪断設備が材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断方法であって、
   設定される上下ナイフ間のクリアランスに応じて、前記ピンチロールによる金属材料の送り速度が設定されることを特徴とする請求項５又は６に記載の金属材料の剪断方法。
8. 剪断設備が材料送り用のピンチロールを備え、該ピンチロールによる材料送りと上下ナイフによる剪断を繰り返すことにより、金属材料をその長手方向で剪断する剪断方法であって、
   上ナイフをローリングさせるクランク機構のクランク軸の回転速度が、［金属材料の送り過程での回転速度Ｖ_１］＜［金属材料の剪断過程での回転速度Ｖ_２］となるように設定されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の金属材料の剪断方法。

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