JP2017094478A - ノッチング装置及びノッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノッチング用刃の噛み止まりを自動で解消することのできるノッチング装置及びノッチング方法を提供する。【解決手段】鋼板の表面上方における初期位置と下死点との間を降下及び上昇する上刃と、鋼板の裏面側に位置する下刃と、前記上刃が下死点に到達したことを認識するセンサーと、上刃を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、以下のいずれかの動作により、上刃を制御することを特徴とするノッチング装置。（動作１）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達した場合、上刃を下死点から初期位置まで上昇させる。（動作２）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達しなかった場合、上刃を初期位置まで上昇させ、次いで、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないか否かを判定し、少ないと判定された場合に上刃を再度降下させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ノッチング用刃の噛み止まりを自動で解消することのできるノッチング装置及びノッチング方法に関する。

製鉄所における連続処理ライン、例えば、連続圧延ライン、連続焼鈍ライン、及び連続酸洗ライン等では、先行板と後行板との２枚の鋼板を溶接した後に、圧延、焼鈍又は酸洗等の処理を行う。この際に、溶接される鋼板の幅が異なっていると、図１のように、先行板２ａと後行板２ｂとの溶接部には、幅方向の両端に段差部１が形成される。この段差部をそのままにしておくと、溶接後の鋼板に張力を付与した際に、段差部に応力が集中し、板破断が生じる原因となる。

そこで、鋼板の溶接後には、ノッチング用刃を備えたノッチング装置を用いて溶接部に形成された段差部をカットすること（ノッチング）が行われる。具体的には、図１の網掛け部で示されるように、平面視が半円形状のノッチング用刃を用いて段差部の幅方向の両端部を切断することで、丸みを帯びた滑らかなエッジ形状とし、溶接部における応力集中を防いでいる。

ノッチング用刃は、鋼板を挟むように鋼板の表面側と裏面側とに配置された上刃と下刃とからなる。下刃は鋼板の裏面に接するように配置され、上刃は鋼板の表面上方の初期位置で待機する。切断時に、上刃は初期位置から下死点まで降下し、次いで初期位置まで戻って次の切断動作に備える。上刃が初期位置から下死点まで降下する途中で、上刃と下刃とが噛みあって、鋼板が切断される。このように、ノッチング装置は、上刃の降下及び上昇の動作を繰り返すことで、鋼板のノッチング作業を行う。ノッチング装置に関する技術を開示した文献として、特許文献１が挙げられる。

特開平０５−１２３８７８号公報

ノッチング用刃の切れ味が劣化していたり、硬質材をノッチングしたりする際には、上刃が鋼板の切断途中でそれ以上降下できなくなり、噛み止まりが発生する。従来、上刃の噛み止まりを自動で検知し解消することは行われておらず、作業者によって噛み止まりの検知及び解消が行われている。以下、作業者による噛み止まりの検知及び解消作業について具体的に説明する。

ノッチング用刃の噛み止まりが起こった際には、エラー信号が連続処理ラインの入側部を監視するオペレーター室へと送られる。オペレーター室に配置された作業者がエラー信号に気付くことで、ノッチング装置が噛み止まりを起こしたことが検知される。

噛み止まりを検知した作業者は、オペレーター室から、ノッチング装置の近傍に配置された操作盤まで移動し、操作盤を手動で操作して、上刃を上昇させることで噛み止まりを解消させる。噛み止まりが解消した後に、再び上刃を降下させて切断作業を再開する。このように、従来の噛み止まりの検知及び解消方法では、作業者がオペレーター室と操作盤との間を移動し、操作盤を手動で操作する必要があり、作業者の負担が大きい。特に、高張力鋼板や板厚の大きい鋼材の場合、ノッチング装置の噛み止まりが頻繁に発生しうるので、作業者の負担はより大きくなってしまう。

また、ノッチング装置における噛み止まりが解消されないままでいると、連続処理ラインの処理部の停止や速度低下等が起こりうる。よって、ノッチング装置の噛み止まりは、早期に解消することが望まれる。しかし、作業者がオペレーター室にて上刃の噛み止まりを認識してから操作盤へと移動し、上刃の操作を行う従来の方法では、噛み止まりが発生してからこれを解消するまでに時間がかかってしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みて想到されたものであり、ノッチング用刃の噛み止まりを自動で検知し、作業者の作業負担を軽減させつつ、早期に噛み止まりを解消することのできるノッチング装置及びノッチング方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］鋼板の幅方向両端部を切断するノッチング装置であって、鋼板の表面上方における初期位置と、下死点との間を、降下及び上昇する上刃と、鋼板の裏面側に位置する下刃と、
前記上刃が下死点に到達したことを認識するセンサーと、上刃の動作を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、以下のいずれかの動作により、上刃を制御することを特徴とするノッチング装置。
（動作１）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達した場合、上刃を下死点から初期位置まで上昇させる。
（動作２）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達しなかった場合、上刃を初期位置まで上昇させ、次いで、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないか否かを判定し、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないと判定された場合には上刃を再度降下させる一方で、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数に達した場合には、ノッチング不良と判断して上刃を降下させない。
［２］鋼板の幅方向両端部を切断するノッチング方法であって、鋼板の表面上方における初期位置と、下死点との間を、降下及び上昇する上刃と、鋼板の裏面側に位置する下刃と、
前記上刃が下死点に到達したことを認識するセンサーと、を用い、以下のいずれかの動作により、上刃を自動で制御することを特徴とするノッチング方法。
（動作１）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達した場合、上刃を下死点から初期位置まで上昇させる。
（動作２）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達しなかった場合、上刃を初期位置まで上昇させ、次いで、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないか否かを判定し、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないと判定された場合には上刃を再度降下させる一方で、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数に達した場合には、ノッチング不良と判断して上刃を降下させない。

本発明によって、ノッチング用刃の噛み止まりを自動で検知及び解消することができるようになり、作業者の作業負担を減らしつつ、ノッチング不良を早期に解消することができる。

図１は、ノッチングを受ける鋼板の溶接部の平面図である。 図２は、ノッチング装置の簡略図である。 図３は、上刃の動作の制御機構を示すフロー図である。

まず、図２を用いて、本発明のノッチング装置について説明する。

図２は、ノッチング装置２１を鋼板１１の搬送方向から見た断面の簡略図である。鋼板１１の幅方向（図面では横方向）における両端には、１組の上刃１２ａと下刃１２ｂとからなるノッチング用刃１２、及びもう１組の上刃１３ａと下刃１３ｂとからなるノッチング用刃１３が設けられる。

ノッチング装置２１は、鋼板１１の溶接箇所に形成された段差部を切断予定箇所とし、ノッチング用刃１２、１３によって鋼板１１の幅方向両端部を切断する。ノッチング用刃１２、１３はキャリッジ１９、２０によって保持され、キャリッジ１９、２０の下部には移動可能なように車輪２２が設けられている。鋼板１１の切断予定箇所がノッチング装置２１に到達すると、図示されない駆動装置によって、ライン外の退避位置からライン内へとキャリッジ１９、２０が前進する。また、ノッチング用刃１２、１３による切断作業が完了した後には、キャリッジ１９、２０はライン内からライン外の退避位置に後退する。このように、ノッチング装置２１は、鋼板１１の幅方向に移動して切断位置を調節する。

上刃１２ａ及び１３ａは、切断開始前には、鋼板１１の表面から一定の距離を開けた初期位置にて待機している。鋼板１１の切断予定箇所がノッチング装置２１に到達し、ノッチング装置２１が切断位置の調節を完了すると、上刃１２ａ及び１３ａは、初期位置から鋼板１１の表面（図では上面）に向けて降下し、ノッチングを行う。この際、下刃１２ｂ及び１３ｂは、鋼板１１の裏面と当接した状態で、固定されている。降下した上刃１２ａ及び１３ａは鋼板１１の表面に接触し、次いで鋼板１１の板厚方向へとさらに深く上刃１２ａ及び１３ａが進行していき、やがて上刃１２ａ、１３ａが鋼板１１を板厚方向に完全に切断することで、ノッチングが完了する。尚、下刃１２ｂ及び１３ｂは、それぞれ台座１５及び１６上に設けられる。

上刃１２ａ、１３ａがノッチングを完了した後、それ以上降下しなくなる点を、上刃１２ａ、１３ａの下死点と称する。下死点に到達した上刃１２ａ、１３ａは、初期位置まで上昇して次の切断作業に備える。

本発明では、上刃１２ａ、１３ａが下死点まで到達したか否かを検知するセンサーが設けられる。

センサーとしては、例えば、接触式のセンサーが挙げられる。具体的には、一方のセンサーを上刃とともに下降する構成とし、他方のセンサーを下刃の近傍に設け、上刃が下降して下死点に到達した際に、一方のセンサーと他方のセンサーとが接触することにより、上刃の下死点が検知される態様とすることができる。また、下死点を検知するセンサーは上記の例に限定されず、例えば、上刃と下刃との間における荷重を感知する感圧式のセンサーや、センサー間の距離を感知する距離センサー等を用いることもできる。

ノッチング用刃１２、１３による切断時には、上刃１２ａ、１３ａが噛み止まりを起こしてしまうことで、ノッチングを完了できないことがある。この場合、上刃１２ａ、１３ａは下死点まで降下できず、途中で降下を停止してしまう。本発明では、上刃１２ａ、１３ａの動作を制御することで、噛み止まりが発生した場合には、これを検知・解消することのできる制御装置を有する。以下で、図３を用いながら、制御装置を用いて上刃１２ａ、１３ａの動作を制御する際のフローについて説明する。

まず、上刃の噛み止まりが発生しない場合について説明する。

鋼板の溶接部がノッチング装置に到達し、切断位置の調節を完了すると、制御装置によって上刃の降下指令が出されて上刃が降下を開始する（Ｓ１）。図示していないが、本発明のノッチング装置はタイマー機能を有しており、上刃が降下を開始してからの時間を測定することができる。制御装置は、上刃が降下を開始してから予め定められた時間（所定時間）が経過するまでの間に、上刃が下死点に到達したか否かを判定することができる（Ｓ２）。所定時間以内に、上刃が下死点に到達した場合には、ノッチング作業が完了したとみなし、上刃は初期位置まで上昇して次のノッチング作業に向けてスタンバイする（Ｓ３）。

次に、上刃の噛み止まりが発生する場合について説明する。

ノッチャー装置が降下指令を受けて降下を開始するまでは上記と同じフローで進む（Ｓ１、Ｓ２）。ノッチャー装置が降下を開始してから所定時間内に、上刃が下死点に到達しなかった場合、ノッチングが完了せず、途中で上刃の噛み止まりが発生したとみなし、噛み止まった位置から初期位置まで上刃を上昇させる（Ｓ４）。

次に、制御装置は、上刃が既に行った降下の回数が予め定めた回数（所定回数）よりも少ないか否かを判定する（Ｓ５）。上刃が既に行った降下の回数が所定回数よりも少なければ、再び上刃を降下させる（Ｓ２）。一方で、上刃が既に行った降下の回数が所定回数に達していれば、ノッチング不良と判断して上刃を再度降下させず、上刃を初期位置にて保持する。例えば、上刃が降下する回数を５回と予め設定しておくと、上刃は４回目の噛み止まりまでは、上刃の上昇と降下とを繰り返し行う（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５を繰り返す）が、５回目の噛み止まりではノッチング不良と判断して、上刃を初期位置まで上昇した後（Ｓ４）に再び降下しない。尚、上刃の降下する所定回数は、鋼板の鋼種、板厚、幅、及び切断時の鋼板温度等の条件に応じて、適宜設定することができる。生産性の阻害の観点からは、上刃の降下する所定回数は１０回以下であることが望ましい。但し、鋼板のせん断が困難な場合には、前記所定回数を１０回超とすることもできる。また、ノッチング不良と判断された場合に、制御装置がパトライト（登録商標）等の警報装置を作動させて、作業員にノッチング不良を周知させるようにしてもよい。

上刃を所定回数だけ降下させても鋼板の切断に到らず、ノッチング不良と判断された場合には、鋼板のノッチングを完了するために、上刃の降下回数以外の条件を変更するよう試みることができる。例えば、ノッチング用刃の種類が鋼種に対して適切ではないと考えて、鋼種に適したノッチング用刃に付け替えることもできる。また、ノッチング用刃が長期の使用によって劣化していると考え、ノッチング用刃を研磨することや、新品のノッチング用刃に付け替えることもできる。さらに、上刃と下刃とのクリアランスを調整し、再度ノッチング作業を行うこともできる。

本発明のノッチング装置及びノッチング方法は、板厚が厚く及び／又は高強度の鋼板に適用することが特に好ましい。このような鋼板では、ノッチング用刃による噛み止まりの問題が日常的に生じているから、本発明を適用することによる噛み止まりの自動解消という効果を特に享受することができる。例えば、板厚としては、４．５ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の鋼板が挙げられる。また、高強度鋼板としては、引張強度で４００ＭＰａ以上７８０ＭＰａ以下の鋼板が挙げられる。このような鋼種の好適例として、熱間圧延後であって連続酸洗を行う前の熱延鋼板が挙げられる。

尚、ｏｐ側とｄｒ側とに設けられたノッチング用刃には、それぞれ別にセンサーを設け、制御装置がそれぞれのノッチング用刃を独立に制御できるようにすることが望ましい。これにより、ｏｐ側とｄｒ側とにおける上刃のいずれか一方にのみ噛み止まりが生じるような場合にも、噛み止まりが生じた方の上刃のみを制御して、噛み止まりを解消することができる。

熱延後の鋼板について、本発明のノッチング装置を用いて操業した。ノッチングの対象となる鋼板は、板厚が１．２〜６．５ｍｍであり、幅は１６３０ｍｍ以下であり、引張強さが７８０ＭＰａ以下であった。また、上刃の降下する所定回数は１０回と定めた。従来例（本発明のノッチング装置を用いない例）では、オペレーターによる噛み止まり解消のための操作盤による操作は１ヶ月あたり３０回発生していたが、本発明例では０回にまで減少できた。

１ 段差部
２ａ 先行板
２ｂ 後行板
３ ノッチング用刃による切断予定箇所
１１ 鋼板
１２、１３ ノッチング用刃
１２ａ、１３ａ 上刃
１２ｂ、１３ｂ 下刃
１５、１６ 台座
１７、１８ センサー
１９、２０ キャリッジ
２１ ノッチング装置
２２ 車輪

Claims (2)

1. 鋼板の幅方向両端部を切断するノッチング装置であって、
   鋼板の表面上方における初期位置と、下死点との間を、降下及び上昇する上刃と、
   鋼板の裏面側に位置する下刃と、
   前記上刃が下死点に到達したことを認識するセンサーと、
   上刃の動作を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、以下のいずれかの動作により、上刃を制御することを特徴とするノッチング装置。
   （動作１）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達した場合、上刃を下死点から初期位置まで上昇させる。
   （動作２）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達しなかった場合、上刃を初期位置まで上昇させ、次いで、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないか否かを判定し、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないと判定された場合には上刃を再度降下させる一方で、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数に達した場合には、ノッチング不良と判断して上刃を降下させない。
2. 鋼板の幅方向両端部を切断するノッチング方法であって、
   鋼板の表面上方における初期位置と、下死点との間を、降下及び上昇する上刃と、
   鋼板の裏面側に位置する下刃と、
   前記上刃が下死点に到達したことを認識するセンサーと、を用い、
   以下のいずれかの動作により、上刃を自動で制御することを特徴とするノッチング方法。
   （動作１）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達した場合、上刃を下死点から初期位置まで上昇させる。
   （動作２）予め定められた時間内に上刃が初期位置から下死点まで到達しなかった場合、上刃を初期位置まで上昇させ、次いで、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないか否かを判定し、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数よりも少ないと判定された場合には上刃を再度降下させる一方で、上刃が既に行った降下の回数が予め定められた回数に達した場合には、ノッチング不良と判断して上刃を降下させない。

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