JP2018103207A - 厚鋼板の剪断設備および厚鋼板の製造方法ならびに厚鋼板の剪断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりの少ない厚鋼板の剪断設備および厚鋼板の製造方法ならびに厚鋼板の剪断方法を提供することを目的とする。
【解決手段】厚鋼板を製品寸法に剪断する剪断装置と
厚鋼板の先端を製品寸法位置で固定する固定装置とを備え、
前記固定装置は、厚鋼板幅方向に平行に設置される回転軸と、
前記回転軸に連結し、厚鋼板の長手方向端部に対して垂直に接触して厚鋼板を固定する平板形状の板止め部材とからなり、
前記固定装置は、厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知するセンサーをさらに有し、前記センサーは、前記回転軸の直近、または、前記回転軸の軸方向に直交する前記板止め部材の側面に設置され、前記センサーにより厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知する
ことを特徴とする厚鋼板の剪断設備。
【選択図】図７

Description

本発明は、厚鋼板の剪断設備および厚鋼板の製造方法ならびに厚鋼板の剪断方法に関する。

厚鋼板は、圧延工程により所定の厚さまで圧延された後、剪断工程で所定の大きさに切断されることで製造される。剪断工程では、図１（ａ）に示すように、クロップシャーまで搬送された厚鋼板は、厚鋼板の先端及び後端における、板厚が所定の板厚を満たさないクロップ部がクロップシャーで切断される。次いで、厚鋼板は、図１（ｂ）に示すように、サイドシャーやスリッターまで搬送され、サイドシャーにて幅方向両端部分が切断され、また、スリッターにて所定の幅に２分割される。その後、厚鋼板は、図１（ｃ）に示すように、エンドシャーまで搬送され、エンドシャーにて所定の長さに切断・分割されることで、所定の寸法となる。その後、図１（ｄ）に示すように、所定の寸法となった厚鋼板は、走間検査やマーキングを経て、製品として出荷される。

厚鋼板の定寸装置や定寸剪断方法については、例えば特許文献１〜２が挙げられる。

特開２００７−１８５７３２号公報 特開２０１５−１８２０９８号公報

図２は、エンドシャーの全体を示す側面図である。エンドシャーは圧延された厚鋼板を長さ方向に製品寸法に剪断する剪断設備である。１はエンドシャー本体、２はエンドシャー上刃、３はエンドシャー下刃である。４はシャーゲージ、５はシャーゲージヘッドである。エンドシャー本体１は、テーブルロール６上を搬送する厚鋼板Ｓの上方に設置される。シャーゲージヘッド５は剪断する厚鋼板Ｓの先端部をエンドシャー下刃３から製品寸法位置で固定する寸法測定の基準点であり、シャーゲージ４をスライドして剪断予定の製品寸法の位置で止まるようになっている。

このエンドシャーで剪断する際には、直角度を出すための剪断と製品長に仕上げるための剪断の２つの工程がある。まず、直角度を出すための剪断が行われる。図３は、エンドシャーの刃で剪断する際の厚鋼板の様子を上から見た概略図で、直角度を出すための剪断は、図３に示すように、所定の幅に剪断した厚鋼板の側面を、エンドシャーの刃（図３ではエンドシャー上刃２）の前面に設置されているサイドガイド７に押し当ててから、厚鋼板先端を数ｍｍ程度剪断する工程である。エンドシャーの刃先とサイドガイドが直角に保たれているため、この工程により厚鋼板先端の直角度が向上する。

次いで、製品長に合わせて厚鋼板を剪断する。このとき、シャーゲージ４とシャーゲージヘッド５が使用される。図４（ａ）に示すように、エンドシャーの刃先からシャーゲージヘッド５までの距離が製品長と等しくなるようにシャーゲージ（図示しない）をスライドし、製品寸法の位置にシャーゲージヘッド５を合わせたら、図４（ｂ）に示すように、シャーゲージヘッド５に厚鋼板Ｓの先端を当てた上で剪断する。これにより図４（ｃ）に示すように厚鋼板の長さが製品長となることが保証される。

図５は、従来のシャーゲージヘッドの機構を横から見た側面図である。図５（ａ）に示すように、剪断時、シャーゲージヘッド５本体は下降し、シャーゲージヘッド５の板止め部材８により厚鋼板Ｓの搬送は止まる。そして、シャーゲージヘッド５の板止め部材８の手前に設置されるセンサー９により、厚鋼板Ｓとシャーゲージヘッドとの接触（板当たり）を検知することにより、厚鋼板Ｓが剪断される。一方で、シャーゲージヘッド５は回転軸１０を有しており、厚鋼板搬送時においては回転軸１０の動きにより板止め部材８が旋回し、シャーゲージヘッド５本体は上昇する。

従来、シャーゲージヘッドと厚鋼板との接触の確認は、シャーゲージヘッド手前に設置されるセンサー（機械式センサー）と厚鋼板との接触を検知する方法が用いられている。図６は、従来のシャーゲージヘッド５を横から見た拡大図である。厚鋼板Ｓとシャーゲージヘッド５との接触を検知するセンサー９は、図６に示すように、シャーゲージヘッド５の板止め部材８よりも手前に設置されている。このため、センサー９により厚鋼板Ｓとの接触が検知される位置は、シャーゲージヘッド５の板止め部材８よりも手前になる。その結果、センサー９の検知時において、シャーゲージヘッド５の板止め部材８と厚鋼板Ｓの長手方向端部との間に５〜１０ｍｍ程度の隙間が生じてしまう。このような隙間がある状態で剪断すると、厚鋼板Ｓは製品寸法通りの長さに仕上げることができず、不合格となる場合がある。また、厚鋼板Ｓの平坦度が不良である場合、機械式センサーを折損することがある。

特許文献１、２では、このような厚鋼板とシャーゲージヘッドとの板当たりにおいて生じる隙間について、特段考慮されていない。したがって、厚鋼板とシャーゲージヘッドとの板当たりを隙間なく検知し、歩留まり損失の少ない剪断設備が必要である。

本発明は、かかる事情に鑑み、歩留まり損失の少ない厚鋼板の剪断設備および厚鋼板の製造方法ならびに厚鋼板の剪断方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は次のとおりである。
［１］厚鋼板を製品寸法に剪断する剪断装置と
厚鋼板の先端を製品寸法位置で固定する固定装置とを備え、
前記固定装置は、厚鋼板幅方向に平行に設置される回転軸と、
前記回転軸に連結し、厚鋼板の長手方向端部に対して垂直に接触して厚鋼板を固定する平板形状の板止め部材とからなり、
前記固定装置は、厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知するセンサーをさらに有し、前記センサーは、前記回転軸の直近、または、前記回転軸の軸方向に直交する前記板止め部材の側面に設置され、前記センサーにより厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知する
ことを特徴とする厚鋼板の剪断設備。
［２］前記センサーはレーザー光式のセンサーであり、厚鋼板の長手方向端部における中心位置、および、両端部から０〜５００ｍｍの位置に向けて、それぞれレーザー光を当てることを特徴とする［１］に記載の厚鋼板の剪断設備。
［３］剪断設備がエンドシャーであることを特徴とする［１］または［２］に記載の厚鋼板の剪断設備。
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載の厚鋼板の剪断設備を用いて厚鋼板を製造することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
［５］［１］〜［３］のいずれかに記載の厚鋼板の剪断設備を用いて厚鋼板を剪断することを特徴とする厚鋼板の剪断方法。

本発明によれば、シャーゲージヘッドと厚鋼板が隙間なく板当たりした状態で厚鋼板を剪断するので、製品寸法通りの長さに仕上げることができ、歩留まりを向上させることができる。

なお、本発明における厚鋼板とは、板厚が６ｍｍ以上の鋼板を言う。

図１は、剪断工程の製造プロセスを示す概略図であり、（ａ）はクロップシャーにより厚鋼板のクロップ部を切断する概略図、（ｂ）はサイドシャーもしくはスリッターにより厚鋼板を切断する概略図、（ｃ）はエンドシャーにより厚鋼板を切断する概略図、（ｄ）は表面検査やマーキングに搬送される、切断後の所定寸法の厚鋼板を示す概略図である。 図２は、エンドシャーの全体を示す側面図である。 図３は、エンドシャーを用いて厚鋼板の直角度を出すための剪断手順を示す概略図である。 図４は、エンドシャーを用いて厚鋼板を製品長に仕上げるための剪断手順を上から見た概略図であり、（ａ）はシャーゲージヘッドを製品寸法の位置に合わせる様子を示す図、（ｂ）はシャーゲージヘッドの位置で厚鋼板の搬送が停止する様子を示す図、（ｃ）は剪断された製品寸法の厚鋼板が再び搬送される様子を示す図である。 図５は、従来のシャーゲージヘッドの機構を横から見た側面図であり、（ａ）はシャーゲージヘッド本体が下降した際の様子を示す図、（ｂ）はシャーゲージヘッド本体が上昇する際の様子を示す図である。 図６は、従来のシャーゲージヘッドを横から見た拡大図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るシャーゲージヘッドを示す概略図であり、（ａ）は回転軸の直近にセンサーを設置した場合の図、（ｂ）は板止め部材の側面にセンサーを設置した場合の図である。 図８は、厚鋼板に向けてレーザー光を当てる方向を示す概略図であり、（ａ）は回転軸の直近にセンサーを設置した場合におけるレーザー光の当たる方向を示す図、（ｂ）は板止め部材の側面にセンサーを設置した場合におけるレーザー光の当たる方向を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

図７は、本発明の一実施形態に係る、エンドシャーのシャーゲージヘッドを示す概略図である。本発明のシャーゲージヘッド１１は、回転軸１２と、回転軸１２に連結する平板形状の板止め部材１３とからなる。回転軸１２は、厚鋼板幅方向に平行になるように、シャーゲージ（図示しない）に取り付けられている。また、板止め部材１３は、回転軸１２に連結しており、厚鋼板Ｓの長手方向端部に対して垂直に接触することにより、厚鋼板Ｓの先端を製品寸法位置で固定することができる。また、板止め部材１３は、厚鋼板搬送時においては回転軸１２の回転に基づいて旋回して上昇することができる。

本発明のシャーゲージヘッド１１は、厚鋼板Ｓと板止め部材１３との接触（板当たり）を検知するセンサー１４を有する。センサー１４の設置位置については、図７（ａ）に示すように、回転軸１２の直近、もしくは、図７（ｂ）に示すように、回転軸１２の軸方向に直交する、板止め部材１３の側面とする。センサー１４により、厚鋼板Ｓと板止め部材１３との接触を検知する。従来の機械式センサーに比べて、本発明ではセンサー１４の位置と板止め部材１３との距離が近接しているため、シャーゲージヘッド１１と厚鋼板Ｓが隙間なく板当たりした状態で、センサー１４が厚鋼板Ｓとシャーゲージヘッド１１との接触を検知することができる。その結果、シャーゲージヘッド１１と厚鋼板Ｓが隙間なく板当たりした状態で厚鋼板Ｓを剪断することができ、歩留まりを向上させることができる。

センサー１４については、レーザー光式のセンサーであることが好ましい。レーザー光式のセンサーについては、投光部からレーザーを投光し、受光量ではなく、受光素子上の受光位置や、光が返ってくる時間を検出することで、対象物の位置情報を検出するタイプであればよい。

また、検知精度の点から複数個のセンサー１４を設けることが好ましく、鋼板幅に応じて３〜１１個設けることが好ましい。また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、少なくとも厚鋼板の長手方向端部における中心位置および両端部にレーザー光が当たるように設けることが好ましい。また、両端部については、０（端部）〜５００ｍｍの位置に向けてレーザー光を当てることが好ましい。

なお、センサー１４を板止め部材１３の厚鋼板垂直方向側面に複数設置する場合、右側面、左側面のいずれでもよい。

また、回転軸１２の直近にセンサー１４を設置する場合、センサー１４の設置位置は回転軸１２の大きさに依存する。そうすると、シャーゲージヘッド１１の板止め部材１３よりも手前において、厚鋼板Ｓの長手方向端部に向けてレーザー光が当てられる場合がある。その結果、板止め部材１３と厚鋼板Ｓの長手方向端部との間の隙間が生じた状態でセンサー１４が反応してしまうことがある。したがって、本発明では、回転軸１２の直近にセンサー１４を設置するよりも、回転軸１２の軸方向に直交する板止め部材１３の側面にセンサー１４を設置するほうが好ましい。センサー１４から厚鋼板の長手方向端部に向けてレーザー光を当てることができるため、シャーゲージヘッド１１の板止め部材１３と厚鋼板Ｓの長手方向端部との間の隙間が生じ難い。なお、回転軸１２の軸方向に直交する板止め部材１３の側面にセンサー１４を設置する場合、センサー１４の角度を自由に可動できる冶具を用いてレーザー光の角度を調整することにより、レーザー光が厚鋼板の長手方向端部に当たるように調整すればよい。

圧延工程により圧延された鋼板を、本発明の剪断設備（エンドシャー）を用いて剪断し、厚鋼板を製造した。得られた厚鋼板について、寸法不良による不合格率について調べた。なお、エンドシャーで剪断処理する厚鋼板の寸法は、板厚１５ｍｍ、板幅２０００ｍｍ、板長３０００ｍｍであり、搬送速度は１５ｍｐｍである。

センサーにはレーザー光を用いた。なお、比較例には従来の機械式センサーを用いた。

結果を表１に示す。

発明例はいずれも、従来の機械式センサーの場合に比べて、寸法不良による不合格率を低減することができた。特に、Ｎｏ．３は最も不合格率が低い結果となった。

１ エンドシャー
２ エンドシャー上刃
３ エンドシャー下刃
４ シャーゲージ
５ シャーゲージヘッド
６ テーブルロール
７ サイドガイド
８ 板止め部材
９ センサー（機械式）
１０ 回転軸
１１ シャーゲージヘッド
１２ 回転軸
１３ 板止め部材
１４ センサー（レーザー光）

Claims (5)

1. 厚鋼板を製品寸法に剪断する剪断装置と
   厚鋼板の先端を製品寸法位置で固定する固定装置とを備え、
   前記固定装置は、厚鋼板幅方向に平行に設置される回転軸と、
   前記回転軸に連結し、厚鋼板の長手方向端部に対して垂直に接触して厚鋼板を固定する平板形状の板止め部材とからなり、
   前記固定装置は、厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知するセンサーをさらに有し、前記センサーは、前記回転軸の直近、または、前記回転軸の軸方向に直交する前記板止め部材の側面に設置され、前記センサーにより厚鋼板と前記板止め部材との接触を検知する
   ことを特徴とする厚鋼板の剪断設備。
2. 前記センサーはレーザー光式のセンサーであり、厚鋼板の長手方向端部における中心位置、および、両端部から０〜５００ｍｍの位置に向けて、それぞれレーザー光を当てることを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の剪断設備。
3. 剪断設備がエンドシャーであることを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板の剪断設備。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の厚鋼板の剪断設備を用いて厚鋼板を製造することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の厚鋼板の剪断設備を用いて厚鋼板を剪断することを特徴とする厚鋼板の剪断方法。

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