JP3660800B2 - ドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板等のストリップの剪断設備であるドラム型フライングシャーにおいて、対となる刃物の刃先円径に差を付与してストリップを剪断するドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、供給される薄鋼帯等のストリップを、特定の大きさに剪断（シート材剪断、サンプル材採取等）したり、また所定の位置で剪断（コイル分割等）するために、用途並びにライン速度に応じて、定置式のギロチンシャーや走間ストリップに追随して切断するフライングシャーが用いられており、この内のフライングシャーには、ドラム型や揺動型等がある。特に、生産性を要求される高速ラインや剪断精度を要求される剪断ラインにおいては、ドラム型が使用されることが多い。
ドラム型フライングシャーは、図６に示すように、ストリップ５０の上下に対向して図示しない円筒形の上、下ドラムを配し、該ドラムの円筒面に直線又は螺旋状の上、下刃物５１、５２を備え、ストリップ５０の走行に連動してドラムを回転させ、両ドラムに取付けた上、下刃物５１、５２でストリップ５０を挟み込むことにより、ストリップ５０を剪断する装置である。図６中符号５５は上ドラム回転中心を、符号５６は下ドラム回転中心を表している。
【０００３】
ここで、図４及び図５を参照して用語の定義をする。図４に示すように、上、下刃物５１、５２の刃先５３、５４間の水平距離Ｈをクリアランス量、また刃先５３、５４間の垂直距離Ｖをラップ量と呼び、さらに図５に示すように、上、下刃物５１、５２同士が最も接近する点（干渉開始点）Ｐを刃物零点、この時のクリアランス量を既存クリアランス量ａと呼ぶことにする。なお、図６中符号Ｓはラップ開始点を表している。
上、下ドラムをストリップ５０の走行に同期させて回転させるため、図６に示すように、ロール径に相当する刃先円径（直径）Ｄ₁ 、Ｄ₂ を同じ径としている。そして、両刃物５１、５２が最も接近する点、即ち刃物零点Ｐを基準とし、ストリップ５０の板厚に応じた適正クリアランス量（通常、板厚の１０％）ｂを設定して剪断を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のドラム型フライングシャーによる剪断方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
図５に示すように、刃物零点Ｐには微小な隙間、即ち既存クリアランス量ａが存在している。つまり、上、下刃物５１、５２にはドラム剛性等に応じたラップが設けられており、ラップ領域（図６で刃先円がラップする領域）において上、下刃物５１、５２の干渉を避けるために、この微小な既存クリアランス量ａを必要としている。
この既存クリアランス量ａを必要とするために、適正クリアランス量ｂの設定が行われず、以下のような問題が発生していた。
１）例えば、板厚ｔ＝０．２ｍｍ以下（板厚ｔは既存クリアランス量ａの大小によって異なる）の極薄板では、切断できない。
２）低速域（約１５０ｍ／分以下）において、上、下刃物５１、５２を含めドラムの慣性エネルギーが小さいため切断できず、連結板が出ることがある。従って、歩留りや生産性が悪いという問題があった。
３）通常のクリアランス設定時、既存クリアランス量ａ分大きく設定されるので、切断面の返りが大きい。従って、歩留りや生産性が悪いという問題があった。
【０００５】
４）前記１）〜３）において、剪断性を向上させるためにクリアランス設定を小さくしようとすると、場合によっては上、下刃物５１、５２の干渉が生じるという問題もあった。
仮に、剪断する極薄板の板厚ｔ＝０．１５ｍｍとし、既存クリアランス量ａ＝２０μｍとすれば、板厚ｔ＝０．１５ｍｍの適正クリアランス量ｂ＝０．１×ｔ＝１５μｍとなる。しかし、ｂ＝１５μｍにセットしようとしても、ａ＝２０μｍのために、５μｍ干渉することになる。
即ち、既存クリアランス量ａを考慮して、適正クリアランス量になるようにクリアランス設定を小さくすれば良いように考えられるが、上記のように、実際、被剪断材料の板厚ｔが極めて薄い場合には、既存クリアランス量ａ次第では、上、下刃物５１、５２の干渉が生じる。従って、刃物の寿命が短いという問題が生じていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、剪断性の向上による歩留りや生産性のアップ、及び刃先の干渉を回避することによる刃物の寿命の向上可能なドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法は、対向するドラムに取付けられた刃物を同期させて回転し、該両刃物間の極薄板からなるストリップを剪断するドラム型フライングシャーによる剪断方法において、
前記刃物の刃先同士のラップ開始点をクリアランス量の零点とすると共に、出側の前記刃物の刃先円径を入側の前記刃物の刃先円径より大きくし、しかも、前記両刃物の刃先円径差Δｄが、式（１）を満足する。
０＜Δｄ≦０．０６×ｄ₂ ・・・・・・（１）
ただし、ｄ₂ は出側の刃物の刃先円径とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法を適用するドラム型フライングシャーの概略構成図、図２は同ドラム型フライングシャーの主要断面図、図３は刃先円径差付与剪断方法の説明図である。
【０００９】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法を適用するドラム型フライングシャー１０は、対向するドラムの一例である上、下ドラム１１、１２それぞれに刃先円径（（ドラム回転中心２６、２７から刃先までの距離＝刃先円半径）×２）ｄ₁ 、ｄ₂ となるように刃物の一例である上、下刃物１３、１４が取付けられ、上、下ドラム１１、１２のそれぞれの回転軸１５、１６の従動側は軸受１７、１８で支持され、回転軸１５、１６の駆動側は軸受１９、２０で支持されると共に、同一歯数の歯車２１、２２が噛合している。回転軸１６の歯車２２側端部はカップリング２３を介してモータ２４に連結されている。図２及び図３中、符号２５はストリップを表している。
【００１０】
本実施の形態においては、既存クリアランス量ａを零にするため、図３に示すように、まず上、下刃物１３、１４の構成（取付け位置関係）を刃先同士のラップ開始点Ｓにおいて、クリアランス量が零となるように設定している。
しかし、もし従来例のように刃先円径ｄ₁ 、ｄ₂ が同一の場合では、図３に示す上、下刃物１３、１４の刃先がラップしている領域（即ち、両刃先円のラップしている領域）においては、まだ、上、下刃物１３、１４同士が干渉している。
【００１１】
この課題を解決するために、次に下刃物１４の刃先円径ｄ₂ を上刃物１３の刃先円径ｄ₁ より大きくするようにしている。この刃物構成により、出（又は下流）側にある下刃物１４の方が、入（又は上流）側にある上刃物１３より先行して回転することになり、この結果、ラップ開始点Ｓにおいて零に設定されたクリアランス量を、図３の中間点Ｍ（剪断途中の位置）に示すように、回転が進むに連れ、大きくすることができるので、上、下刃物１３、１４の干渉を確実に回避することができる。
また、入側と出側の刃先円径ｄ₁ 、ｄ₂ に差を付与することによって、ラップ開始後の上、下刃物１３、１４の干渉を無くすことができるため、上、下刃物１３、１４の構成において、刃先同士のラップ開始点Ｓをクリアランス量の零点（即ち、刃物零点Ｐ）とすることができる。
【００１２】
従って、本発明の一実施の形態に係るドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法を適用するドラム型フライングシャー１０によってストリップ２５を剪断する場合には、刃物零点Ｐにおいて、既存クリアランス量ａが無くなり、これによってストリップ２５の板厚に応じたクリアランス設定が可能となるので、極薄板のストリップでも切断可能であり、また低速域でも連結板を防止でき、さらに切断面の返りを防止でき、これにより剪断性や歩留りを向上することができる。また、上、下刃物１３、１４の干渉を確実に防止できるので、刃物の寿命を延長できる。
【００１３】
なお、刃先円径ｄ₁ 、ｄ₂ の刃先円径差Δｄ（＝ｄ₂ −ｄ₁ 、ただしｄ₂ ＞ｄ₁ ）は、以下の式（１）を満足することが望ましい。
０＜Δｄ≦０．０６×ｄ₂ ・・・・・・（１）
刃先円径差Δｄが、大きい刃先円径ｄ₂ の６％を超えると、クリアランス量が大きくなり過ぎて、剪断性が低下するという問題が生じる。
刃先円径ｄ₁ 、ｄ₂ は実用上１５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度としている。
【００１４】
前記実施の形態においては、出側にある下刃物１４の刃先円径ｄ₂ を入側にある上刃物１３の刃先円径ｄ₁ より大きくしたが、上刃物を出側、下刃物を入側にし、上刃物の刃先円径を下刃物の刃先円径より大きくすることもできる。
また、上、下ドラム１１、１２を垂直方向に配置したが、水平方向又は垂直方向と水平方向との中間位置に傾斜して配置することもできる。
上、下ドラム１１、１２の円筒面に取付けられる上、下刃物１３、１４の刃先の形状は直線又は螺旋状のいずれであっても構わない。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載のドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法においては、刃物の刃先同士のラップ開始点をクリアランス量の零点とすると共に、出側の刃物の刃先円径を入側の刃物の刃先円径より大きくするので、刃物同士の干渉を確実に回避することができると共に、刃物零点において、既存クリアランス量が無くなり、ストリップの板厚に応じたクリアランス設定が可能となる。この結果、刃物の寿命を延長できると共に、剪断性の向上により極薄板のストリップでも切断可能となり、低速域でも連結板を防止でき、かつ通常のクリアランス設定時でも切断面の返りを防止でき、従って歩留りや生産性を向上することができる。
また、同ドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法においては、両刃物の刃先円径差を所定の範囲に制限しているので、ストリップの板厚に応じて最適なクリアランス設定が可能となり、さらに剪断性や歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法を適用するドラム型フライングシャーの概略構成図である。
【図２】同ドラム型フライングシャーの主要断面図である。
【図３】刃先円径差付与剪断方法の説明図である。
【図４】クリアランス量とラップ量の説明図である。
【図５】刃物零点と既存クリアランス量の説明図である。
【図６】従来例のドラム型フライングシャーによる剪断方法の説明図である。
【符号の説明】
１０ ドラム型フライングシャー １１ 上ドラム（ドラム）
１２ 下ドラム（ドラム） １３ 上刃物（刃物）
１４ 下刃物（刃物） １５ 回転軸
１６ 回転軸 １７ 軸受
１８ 軸受 １９ 軸受
２０ 軸受 ２１ 歯車
２２ 歯車 ２３ カップリング
２４ モータ ２５ ストリップ
２６ ドラム回転中心 ２７ ドラム回転中心
Ｍ 中間点 Ｐ 刃物零点
Ｓ ラップ開始点

Claims (1)

1. 対向するドラムに取付けられた刃物を同期させて回転し、該両刃物間の極薄板からなるストリップを剪断するドラム型フライングシャーによる剪断方法において、
   前記刃物の刃先同士のラップ開始点をクリアランス量の零点とすると共に、出側の前記刃物の刃先円径を入側の前記刃物の刃先円径より大きくし、しかも、前記両刃物の刃先円径差Δｄが、式（１）を満足することを特徴とするドラム型フライングシャーの刃先円径差付与剪断方法。
   ０＜Δｄ≦０．０６×ｄ ₂ ・・・・・・（１）
   ただし、ｄ ₂ は出側の刃物の刃先円径とする。

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