JP2014004641A - サイドトリマー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属帯を幅方向の曲がりを抑制しながら幅方向両端部を切断することができるサイドトリマー装置を提供する。
【解決手段】金属帯１１の幅方向両端部に配置され、上下一対で回転する円盤状の上刃１２及び下刃１３と、金属帯の幅方向両端側の上面に当接して従動回転する一対の上部拘束リング１４と、金属帯の幅方向両端側の下面に当接して従動回転する一対の下部拘束リング１５とを備え、金属帯の切断開始点１６の近傍で、一対の上部拘束リング及び前記一対の下部拘束リングが金属帯を拘束している。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属帯の幅方向両端部の切断処理を行うサイドトリマー装置に関する。

例えば、熱延鋼板からなるコイル等の金属帯を酸洗処理するラインや、長手方向に分割をするスリットラインにおいては、サイドトリマー装置により金属帯の幅方向両端部の切断処理（トリミング処理）を行って所定幅の製品としている。
図６及び図７は、従来のサイドトリマー装置を示すものである（例えば、特許文献１）。このサイドトリマー装置は、金属帯１の幅方向両端部に配置されて上下一対で回転する円盤状の上刃２及び下刃３と、一対の上刃２のそれぞれの内側面に同軸に装着され、金属帯１の上面に接触して従動回転する上部拘束リング４と、一対の下刃３のそれぞれの内側面に同軸に装着され、金属帯１の下面に接触して従動回転する下部拘束リング５とを備えている。

上部拘束リング４及び下部拘束リング５は、一般に硬質ゴム製のリングであり、下部拘束リング５は下刃３の径と略同じ径を有しているのに対して、上部拘束リング４は上刃２の径より小さな径を有しており、金属帯１の板厚に合わせて適切な径のものを選定するようになっている。
そして、図６の矢印方向に搬送されてきた金属帯１は、一対の上部板拘束リング４及び一対の下部板拘束リング５により幅方向両端部が上下方向から拘束されながら、上刃２と下刃３により両幅端部が切断される。なお、符号６は、金属帯１の幅方向両端部の切断処理により発生したトリム屑である。

特開２００８−６８３６１号公報

ところで、一対の上刃２の内側面に同軸に装着されて金属帯１の上面に接触する上部板拘束リング４は、トリミング処理した後の金属帯１の板挙動を安定させるために有効であるが、切断開始点７（上刃２及び下刃３の刃先が金属帯１の厚さと等しくなる点）の近傍では、金属帯１の幅方向両端部の曲がりを抑制する効果が小さい。
このため、図８及び図９に示すように、切断開始点７の近傍の金属帯１が、上刃２及び下刃３のせん断力により生じるモーメントによって幅方向中央部が浮き上がり、幅方向弯曲形状が下に凹となる下反り形状（幅方向に曲がった形状）となる場合がある。

このように、トリミング処理の後に金属帯１が幅方向に曲がった形状になると、コイルとして巻取られた金属帯１に、巻きずれ疵、刃がえり疵が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、金属帯を幅方向の曲がりを抑制しながら幅方向両端部を切断することができるサイドトリマー装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のサイドトリマー装置は、金属帯の幅方向両端部に配置され、上下一対で回転する円盤状の上刃及び下刃と、前記金属帯の幅方向両端側の上面に当接して従動回転する一対の上部拘束リングと、前記金属帯の幅方向両端側の下面に当接して従動回転する一対の下部拘束リングと、を備えたサイドトリマー装置において、前記金属帯の切断開始点の近傍で、前記一対の上部拘束リング及び前記一対の下部拘束リングが前記金属帯を拘束している。
ここで、金属帯の切断開始点とは、上刃及び下刃の刃先が金属帯の厚さと等しくなる点である。

また、本発明に係る請求項２記載のサイドトリマー装置は、請求項１記載のサイドトリマー装置において、前記上部拘束リングの回転中心と、前記下部拘束リングの回転中心とを結んだ仮想直線上に、前記切断開始点が位置している。
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のサイドトリマー装置において、前記下部拘束リングは、前記下刃と略同径とされて当該下刃の内側に同軸に配置されており、前記上部拘束リングは、前記上刃の回転軸とは異なる位置に回転軸を有して配置されている。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項３記載のサイドトリマー装置において、前記金属帯の板厚をｔ、前記上刃及び前記下刃の半径をｒ、前記上刃及び前記下刃のオーバーラップ量をＬとし、前記上刃の回転中心及び前記下部拘束リングの回転中心を通過する直線を第１仮想直線とすると、前記上部拘束リングは、前記第１仮想直線に対して以下の（１）式の角度θをなしている、前記下部拘束リングの回転中心及び前記切断開始点を通過する第２仮想直線上に、該上部拘束リングの回転中心が位置するように配置されていることを特徴とする。
θ ＝ ｃｏｓ^−１（１−（ｔ＋Ｌ）／２ｒ） ……… （１）式

本発明に係るサイドトリマー装置によれば、金属帯の切断開始点の近傍を、一対の上部拘束リング及び一対の下部拘束リングが拘束しているので、金属帯を幅方向の曲がりを抑制しながら幅方向両端部を切断することができる。

本発明に係る第１実施形態のサイドトリマー装置を示す図である。 図１のＣ−Ｃ線矢視図である。 第１実施形態において上部拘束リングの配置位置を示す図である。 本発明に係る第２実施形態のサイドトリマー装置を示す図である。 図１のＤ−Ｄ線矢視図である。 従来のサイドトリマー装置を示す図である。 図７のＡ−Ａ線矢視図である。 従来のサイドトリマー装置を使用したことで金属帯の幅方向に曲がりが発生した状態を示す図である。 図８のＢ−Ｂ線矢視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態のサイドトリマー装置１０を示すものである。
本実施形態のサイドトリマー装置１０は、金属帯１１の幅方向両端部に配置されて上下一対で回転する円盤状の上刃１２及び下刃１３と、金属帯１１を上面及び下面から拘束する上部拘束リング１４及び下部拘束リング１５とを備えている。
下部拘束リング１５は、硬質ゴム製の部材である。この下部拘束リング１５は、下刃１３の外径と略同じ外径を有し、下刃１３の内側面に同軸に装着され、金属帯１１の下面に接触して従動回転する。

上部拘束リング１４は、下部拘束リング１５と同様に、硬質ゴム製の部材である。この上部拘束リング１４は、上刃１２より大径な部材であり、上刃１２の回転中心Ｐ２とは異なる回転中心Ｐ１を有して上刃１２の内側の切断開始点１６の近傍に配置され、金属帯１１の上面に接触して従動回転する。なお、切断開始点１６は、上刃１２及び下刃１３の刃先間隔が金属帯１１の板厚ｔと等しくなる点である。
切断開始点１６の近傍に配置された上部拘束リング１４は、その切断開始点１６と、下刃１３と同軸の下部拘束リング１５の回転中心Ｐ３とを結んだ仮想直線（後述する第２仮想直線）１８上に、上部拘束リング１４の回転中心Ｐ１が位置するように配置されている。

すなわち、上部拘束リング１４の具体的な配置位置は、図３に示すように、金属帯１１の板厚をｔ、上刃１２及び下刃１３の半径をｒ、上刃１２及び下刃１３のオーバーラップ量をＬとし、上刃１２の回転中心Ｐ２及び下刃１３（下部拘束リング１５）の回転中心Ｐ３を通過する第１仮想線１７とすると、第１仮想線１７に対して以下の（１）式の角度θをなす、下刃１３（下部拘束リング１５）の回転中心Ｐ３及び切断開始点１６を通過する第２仮想線１８上に、回転中心Ｐ１が位置するように上部拘束リング１４が配置されている。
θ ＝ ｃｏｓ^−１（１−（ｔ＋Ｌ）／２ｒ） ……… （１）式

本実施形態のサイドトリマー装置１０によると、切断開始点１６において上刃１２及び下刃１３のせん断力によるモーメントにより金属帯１の幅方向中央部が浮き上がろうとするが、下部拘束リング１５及び上部拘束リング１４が切断開始点１６の近傍に配置されており、すなわち、上部拘束リング１４の回転中心Ｐ１と下部拘束リング１５の回転中心Ｐ３とを通過する直線上に切断開始点１６が位置しており、下部拘束リング１５及び上部拘束リング１４が金属帯１１の幅方向中央部の浮き上がりを拘束するので、幅方向の曲がりを抑制しながら金属帯１１の幅方向両端部を切断することができる。
そして、幅方向の曲がりが抑制されて幅方向両端部が切断された金属帯１１を、巻きずれ疵、刃がえり疵等が発生しない、高品質のコイルとして巻取ることができる。

また、本実施形態のサイドトリマー装置１０は、下部拘束リング１５が、従来の装置と同様の構造で下刃１３と略同径で下刃１３に同軸に装着されており、上部拘束リング１４を、上刃１２の回転中心Ｐ２に対して異なる位置の回転中心Ｐ１として配置しただけの簡便な構造としているので、低コストの設備で、金属帯１１の幅方向の曲がりを抑制することができる。
さらに、金属帯１１の板厚ｔを変更する場合には、板厚ｔに対応した角度θを前述した（１）式で算出し、算出した角度θとなるように上部拘束リング１４を変更配置する。このように、種々の厚さｔの金属帯１１に対して、上部拘束リング１４及び下部拘束リング１５が、切断開始点１６の幅方向の曲がりを確実に抑制することができる。

次に、図４及び図５は、本発明に係る第２実施形態のサイドトリマー装置２０を示すものである。なお、図１から図３で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態のサイドトリマー装置２０は、金属帯１１の幅方向両端部に配置されて上下一対で回転する円盤状の上刃１２及び下刃１３と、上部拘束リング２１と、下部拘束リング１５とを備えている。

上部拘束リング２１は、上刃１２より小径な部材であって硬質ゴム製である。この上部拘束リング２１は、上刃１２の回転中心Ｐ２とは異なる回転中心Ｐ４を有して上刃１２の内側の切断開始点１６の近傍に配置され、金属帯１１の上面に接触して従動回転する。
切断開始点１６の近傍に配置された上部拘束リング２１は、切断開始点１６と、下部拘束リング１５（下刃１３）の回転中心Ｐ３とを結んだ直線上に、回転中心Ｐ４が位置するように配置されている。

そして、図示しないが、本実施形態も、金属帯１１の板厚ｔ、上刃１２及び下刃１３の半径をｒ、上刃１２及び下刃１３のオーバーラップ量をＬとし、上刃１２の回転中心Ｐ２及び下刃１３の回転中心Ｐ３を通過する第１仮想線とすると、第１仮想線に対して前述した（１）式の角度θをなす、下刃１３の回転中心Ｐ３及び切断開始点１６を通過する第２仮想線１８上に、回転中心Ｐ１が位置するように上部拘束リング１４が配置されている。

したがって、本実施形態のサイドトリマー装置２０によると、切断開始点１６において上刃１２及び下刃１３のせん断力によるモーメントにより金属帯１の幅方向中央部が浮き上がろうとするが、上部拘束リング２１の回転中心Ｐ４と下部拘束リング１５の回転中心Ｐ３とを通過する直線上に切断開始点１６が位置しており、上部拘束リング２１及び下部拘束リング１５が、幅方向中央部の浮き上がりを拘束するので、幅方向の曲がりを抑制しながら金属帯１１の幅方向両端部を切断することができる。

そして、幅方向の曲がりが抑制されて幅方向両端部が切断された金属帯１１を、巻きずれ疵、刃がえり疵等が発生しない、高品質のコイルとして巻取ることができる。
さらに、金属帯１１の板厚ｔを変更する場合には、板厚ｔに対応した角度θを前述した（１）式で算出し、算出した角度θとなるように上部拘束リング１４を変更配置する。このように、種々の厚さｔの金属帯１１に対して、上部拘束リング１４及び下部拘束リング１５が、切断開始点１６の幅方向の曲がりを確実に抑制することができる。

（実施例）
板厚６．０mm、板幅１２００mmの金属帯を用いて、図１及び図２で示したサイドトリマー装置１０（本発明）と、図６及び図７で示したサイドトリマー装置（比較例）とを用いて幅方向両端部の切断処理を行った。この際、本発明及び比較例ともに、上刃及び下刃の直径は３０mmである。
比較例のサイドトリマー装置で金属帯の幅方向両端部の切断処理を行った結果、金属帯の幅方向両端部の曲がり量（板厚方向の変形量）は２．５mmである。これに対して、本発明のサイドトリマー装置１０は、金属帯の切断開始点の近傍に配置した下部拘束リング１５及び上部拘束リング１４が金属帯の幅方向中央部の浮き上がりを拘束しているので、金属帯の幅方向両端部の切断処理を行った結果、金属帯の幅方向両端部の曲がり量（板厚方向の変形量）は０．５mmとなった。

１０…サイドトリマー装置、１２…上刃、１３…下刃、１４…上部拘束リング、１５…下部拘束リング、１６…切断開始点、１７…第１仮想線、１８…第２仮想線、２０…サイドトリマー装置、２１…上部拘束リング、Ｐ１…上部拘束リングの回転中心、Ｐ２…上刃の回転中心、Ｐ３…下刃（下部拘束リング）の回転中心、Ｐ４…上部拘束リングの回転中心、ｔ…金属帯の板厚

Claims (4)

1. 金属帯の幅方向両端部に配置され、上下一対で回転する円盤状の上刃及び下刃と、前記金属帯の幅方向両端側の上面に当接して従動回転する一対の上部拘束リングと、前記金属帯の幅方向両端側の下面に当接して従動回転する一対の下部拘束リングと、を備えたサイドトリマー装置において、
   前記金属帯の切断開始点の近傍で、前記一対の上部拘束リング及び前記一対の下部拘束リングが前記金属帯を拘束していることを特徴とするサイドトリマー装置。
2. 前記上部拘束リングの回転中心と、前記下部拘束リングの回転中心とを結んだ仮想直線上に、前記切断開始点が位置していることを特徴とする請求項１記載のサイドトリマー装置。
3. 前記下部拘束リングは、前記下刃と略同径とされて当該下刃の内側に同軸に配置されており、
   前記上部拘束リングは、前記上刃の回転中心とは異なる位置に回転中心を有して配置されていることを特徴とする請求項２記載のサイドトリマー装置。
4. 前記金属帯の板厚をｔ、前記上刃及び前記下刃の半径をｒ、前記上刃及び前記下刃のオーバーラップ量をＬとし、前記上刃の回転中心及び前記下部拘束リングの回転中心を通過する直線を第１仮想直線とすると、
   前記上部拘束リングは、前記第１仮想直線に対して以下の（１）式の角度θをなしている、前記下部拘束リングの回転中心及び前記切断開始点を通過する第２仮想直線上に、該上部拘束リングの回転中心が位置するように配置されていることを特徴とする請求項３記載のサイドトリマー装置。
   θ ＝ ｃｏｓ^−１（１−（ｔ＋Ｌ）／２ｒ） ……… （１）式

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