JP6245193B2 - Ｈ形鋼の切断方法、ｈ形鋼の切断装置及びｈ形鋼の製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、Ｈ形鋼の切断方法及びＨ形鋼の切断装置、さらにはＨ形鋼の製造設備に関する。

従来、Ｈ形鋼を切断する方法として、回転鋸の刃を回転させる電動機の制御電流の値から、刃の前進速度を制御することで、低負荷の被切断材を切断する方法（特許文献１、２参照）が知られている。

特開２００８−２９６３４６号公報 特開平０１−２８１８１４号公報 特開昭５９−１０２５１９号公報 実開平０５−０１６０５０号公報

しかし、上記いずれの技術を用いても、Ｈ形鋼に対して接近して移動する回転鋸の刃が、まず移動方向の手前側に位置するＨ形鋼の１本目のフランジ、次にウェブを切断した後、移動方向の奥側に位置する２本目のフランジにウェブから移る際に、刃への負荷が急激に増加し、刃の移動が制御不能に陥る場合がある。

本発明は上記の問題に着目して為されたものであって、移動する回転鋸でＨ形鋼を横断するように、すなわちＨ形鋼の長さ方向と直交方向に回転鋸の刃を移動させて切断する際、回転鋸がウェブから移動方向奥側に位置する２本目のフランジに移行する際等、回転鋸の負荷が増大する時に、刃の移動の制御性を損なうことなく切断できるＨ形鋼の切断方法、Ｈ形鋼の切断装置及びＨ形鋼の製造設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＨ形鋼の切断方法に係るある態様は、Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、Ｈ形鋼を切断する方法であって、刃の移動方向に対して、Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内でＨ形鋼を傾斜させて、Ｈ形鋼のフランジと前記刃が接触を開始する時点での刃とフランジとの接触点における刃の接線と、接触を開始するフランジの表面との角度を、傾斜をさせない時よりも大きくする工程、を含むことを要旨とする。

また本発明のＨ形鋼の切断装置に係るある態様は、Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、Ｈ形鋼を切断する鋸断装置を有する、Ｈ形鋼の切断装置であって、Ｈ形鋼を、Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内で傾斜させる傾斜手段を有することを要旨とする。
さらに、本発明のＨ形鋼の製造設備に係るある態様は、粗圧延設備および中間圧延設備を有するＨ形鋼の製造設備であって、該粗圧延設備および中間圧延設備との間に、粗圧延設備により断面略Ｈ形に粗造形されたＨ形鋼を切断する切断装置を有し、切断装置は、Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、切断を行う鋸断装置と、Ｈ形鋼を、Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内で傾斜させる傾斜手段とを有することを要旨とする。

したがって本発明によれば、移動する回転鋸でＨ形鋼を横断するように切断する際、回転鋸の負荷変化を低減することができ、刃の移動の制御性を損なうことなくＨ形鋼を切断できる。

本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を模式的に説明する一部断面図である。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法が用いられる製造設備を模式的に示す図である 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法で用いられるＨ形鋼のフランジ押上装置が配置された状態を説明する上面図である。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法の動作原理を、Ｈ形鋼を傾斜させない状態で説明する一部断面図である。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法で用いられるＨ形鋼を模式的に説明する一部断面図である。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を模式的に説明する正面図である（その１）。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を模式的に説明する正面図である（その２）。 本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を模式的に説明する正面図である（その３）。 図９（ａ）は、本発明の実施例に係るＨ形鋼の切断方法を用いた場合の回転鋸の刃の接触弧長の時間変化を示す図であり、図９（ｂ）は、比較例に係るＨ形鋼の切断方法を用いた場合の回転鋸の刃の接触弧長の時間変化を示す図である。 図１０（ａ）は、本発明の他の実施の形態に係るフランジ押上装置（第１変形例）を模式的に説明する一部断面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の他の実施の形態に係るフランジ押上装置（第２変形例）を模式的に説明する一部断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法（第３変形例）が、図１１（ａ）→図１１（ｂ）→図１１（ｃ）→図１１（ｄ）の順に行われる状態を説明する一部断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法（第４変形例）を模式的に説明する一部断面図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。

本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法は、図１に示すように、Ｈ形鋼１に対して側方からＨ形鋼１の長さ方向と直交する方向に移動して接近する回転鋸の刃５ａを、Ｈ形鋼１を横断させて切断する。図１の例では、刃５ａの移動方向手前側に位置する１本目のフランジ３ａ（図１中の左側）、ウェブ２、移動方向奥側に位置する２本目のフランジ３ｂ（図１中の右側）、の順に接触させながらＨ形鋼１を切断する。このとき、２本目のフランジ３ｂが１本目のフランジ３ａよりも上方に位置するようにＨ形鋼１を傾斜させて切断が行われる。Ｈ形鋼１を切断する際には、Ｈ形鋼１の傾斜手段として２本目のフランジ３ｂを押し上げるフランジ押上装置４ａが、回転鋸を備えた鋸断装置と共にＨ形鋼１の製造設備の中で用いられる。

まずＨ形鋼１の製造設備について説明する。Ｈ形鋼１の製造設備には、全体として図２に示すように、最終的にＨ形鋼製品となるブルームやビームブランク等の被切断材（Ｈ形鋼１）に粗圧延を施す設備であるブレークダウンミル７と、このブレークダウンミル７から送り出されたＨ形鋼１に中間圧延を施す設備である中間圧延機８と、この中間圧延機８の後段に設けられたエッジング圧延機９と、このエッジング圧延機９から送り出されたＨ形鋼１に仕上げ圧延を施す仕上げ圧延機１０とが設けられている。

本発明の実施の形態に係る切断方法は、ブレークダウンミル７と中間圧延機８との間で、で粗圧延後により断面略Ｈ形に粗造形されたＨ形鋼１の先端に生じた変形領域（クロップ）１ａ，及び尾端に生じた変形領域（クロップ）１ｂを切断して、Ｈ形鋼１の先端及び尾端の形状を整えるために行われる。先端及び尾端の形状が整えられたＨ形鋼１は中間圧延機８に送り込まれる。特に先端の形状を整えることは、中間圧延機８のＨ形鋼１の噛み込み性を高める点で重要である。

ブレークダウンミル７と中間圧延機８との間には、粗圧延後のＨ形鋼１を載置して支持するテーブルローラ１６が設けられ、テーブルローラ１６の側方に２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂが設けられている。また図２中では図示されていないが、Ｈ形鋼１の鋸断装置１５ａ，１５ｂと遠い側の２本目のフランジ３ｂの下方に、このフランジ３ｂを押し上げるフランジ押上装置が設けられている。
テーブルローラ１６は、図３に示すように、複数のローラ６ａ〜６ｇが間隔を空けてそれぞれ回転自在に、且つ地面（床面）から同じ一定の高さで支持されて構成されている。図２中では７本のローラ６ａ〜６ｇが例示されているが、ローラの本数は適宜変更されてよい。

図２中には、尾端のクロップ１ａを切断するための尾端側の鋸断装置１５ａと、先端のクロップ１ｂを切断するための先端側の鋸断装置１５ｂの２台の鋸断装置が例示されている。２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂは、Ｈ形鋼１を切断する円形の回転鋸の刃５ａ，５ｂをそれぞれ有し、刃５ａ，５ｂを主面がＨ形鋼１の長手方向に直交する向きで回転自在に支持している。回転鋸の刃５ａの半径ｒは、図６に示すように、回転鋸の刃５ａを支持する軸受５ａ１が切断中のＨ形鋼１に干渉しないように、軸受５ａ１の半径を除いた長さが少なくともフランジ幅以上とされている。また２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂには、回転鋸の刃５ａ，５ｂを回転させる電動機がそれぞれ設けられている。

また２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂには、符号の付記を省略するが、鋸断装置１５ａ，１５ｂを前後動可能に支持する車輪がそれぞれ設けられている。また図示を省略するが、車輪に連結された車軸、駆動装置等が設けられ、回転鋸の刃５ａ，５ｂがＨ形鋼１の長手方向に直交する方向に前後動可能となるように構成されている。
また２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂには、図示を省略した２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂの移動速度を制御する制御装置がそれぞれ設けられている。この制御装置は、回転鋸の刃５ａ，５ｂにかかる負荷の大きさを検出すると共に、負荷の大きさに応じて電動機の回転速度を調整し、鋸断装置１５ａ，１５ｂの前進速度すなわち回転鋸の刃５ａの前進速度を一定に保つようにフィードバック制御する。鋸断装置１５ａ，１５ｂが、刃５ａ，５ｂを回転させつつ一定速度でＨ形鋼に対して側方から前進して接近し、Ｈ形鋼１のクロップ１ａ，１ｂより内側の所定の切断予定位置に刃５ａ，５ｂを押し付けることによりＨ形鋼１が切断される。

鋸断装置１５ａ，１５ｂは必ずしもＨ形鋼１の先端と尾端の両方に配置する必要はなく、いずれか一方にのみ設けられてもよい。例えば１台の鋸断装置１５ｂをＨ形鋼１の先端側にのみ配置し、この鋸断装置１５ｂが対応する１箇所の切断位置で先端のクロップ１ｂを切断した後、Ｈ形鋼１を先端側に移動させ、尾端のクロップを切断してもよい。しかし２台の鋸断装置１５ａ，１５ｂをＨ形鋼１の先端側及び尾端側に１台ずつ配置する場合、両端のクロップ１ａ，１ｂを同時に切断したり、同時に切断しない場合であっても、先端側或いは尾端側の一方を切断してから、次に他方を切断するまでの位置合わせの時間を削除したりできるので作業効率が向上する。

フランジ押上装置４ａは、図１中の右側に示す２本目のフランジ３ｂを載置して保持する保持部４ａ１と、この保持部４ａ１の下側に設けられた可動部４ａ２と、可動部４ａ２を下側から支持する支持台４ａ３とを備える。保持部４ａ１は、図１に示すように、２本目のフランジ３ｂの下部の形状に近似した内面を有し、内面が２本目のフランジ３ｂの下面を覆うように接触する。可動部４ａ２は、例えば油圧シリンダー等で構成でき、上方に伸長可能であると共に、伸長した長さを維持して保持部４ａ１を任意の高さで固定できるように構成されている。

図３中には、Ｈ形鋼１の尾端側に、回転鋸の刃５ａで切断されるＨ形鋼１の切断予定位置をＨ形鋼１の長手方向に沿って挟むように、２個のフランジ押上装置４ａ，４ｂが配置されている。また先端側も尾端側と同様に、回転鋸の刃５ｂで切断される先端側の切断予定位置をＨ形鋼１の長手方向に沿って挟むように、２個のフランジ押上装置４ｃ，４ｄが配置されている。

尾端側の２個のフランジ押上装置４ａ，４ｂは、図３中の上側に示す回転鋸の刃５ａを挟むように隣接する図中最上段に位置するローラ６ａの下流側（図３中の上側）と、このローラ６ａのひとつ上流側（図３中の下側）に位置するローラ６ｂの更に上流側に配置されている。すなわち上側のフランジ押上装置４ａ、上側の回転鋸の刃５ａ、下側のフランジ押上装置４ｂは、ローラを一本ずつ介して連続して配置されている。このように２個のフランジ押上装置４ａ，４ｂの間隔が最小限に抑えられることにより、クロップ１ａ以外の領域の切断部分を最小とすることができる。また先端側の２個のフランジ押上装置４ｃ，４ｄの配置に関しても、尾端側と同様である。尚、図１は、図３中のＡ−Ａ線の位置において回転鋸の刃５ａが前進した状態を模式的に示している。

フランジ押上装置４ａは、図１に示すように、可動部４ａ２が伸長して保持部４ａ１を押し上げることで、１本目のフランジ３ａの上端面３ａ２よりも２本目のフランジ３ｂの上端面３ｂ２が高い位置となるように２本目のフランジ３ｂを上方に押し上げることができる。このときテーブルローラ１６（ローラ６ａ）上で、１本目のフランジ３ａの下側の外側コーナー部が支点となり、図１中にウェブ２の高さ方向に平行な１点鎖線の仮想線Ｌｗで示したように、ウェブ２の高さ方向と回転鋸の刃５ａの進行方向（図中の左から右に向かう方向）とが角度θ１をなすように、Ｈ形鋼１が傾斜する。尚、図１中では、説明のため刃５ａの進行方向と平行である、ローラ６ａの水平な上面を用いて、刃５ａの進行方向とウェブ２の高さ方向とがなす角度θ１を例示している。

ここで、Ｈ形鋼１の一端に配置されるフランジ押上装置の個数は２個でなく１個であってもよいが、２個のフランジ押上装置４ａ，４ｂが切断予定位置を挟んで２箇所で２本目のフランジ３ｂを押し上げることにより、押し上げ時のＨ形鋼１のねじれを抑え、安定した切断を行うことができる。尚、上述した鋸断装置１５ａ，１５ｂと、フランジ押上装置（傾斜手段）４ａ〜４ｄとが、本発明に係る切断装置を構成している。

（動作原理）
次に、本発明の動作原理を説明する。
（１）まず、上記した圧延設備において、ウェブ２の高さ方向を回転鋸の刃５ａの進行方向に平行となるように載置したＨ形鋼１を切断する場合、回転鋸の刃５ａはまず、１本目のフランジ３ａの上側の刃５ａ側の角部である外側コーナー部に接触する。次に、ウェブ２、そして２本目のフランジ３ｂの上側の刃５ａに近い側の角部である内側コーナー部Ｐ、の順に接触する。図４に示すように、刃５ａが内側コーナー部Ｐに接触したとき、刃５ａは断面視で２本目のフランジ３ｂと「点」で接触した状態となる。

接触後、回転鋸が微小な時間で微小な距離Δｘ、図４中の右側に移動すると、図中に破線状の円弧で示した回転鋸の刃５ａのように、刃５ａ（中心：Ｃ２）は、２本目のフランジ３ｂの上端面３ｂ２及び外側面との間に食い込んでＨ形鋼１に接触する。このとき刃５ａは、図中の太線状の円弧Ｄ２で示すように、２本目のフランジ３ｂの内部でフランジ３ｂと「線」で接触した状態となる。

すなわち、回転鋸の刃５ａが２本目のフランジ３ｂに接触した時点と、接触後に微小な距離Δｘ移動した時点とを比較すると、接触状態が「点」から「線」に変化することで、刃５ａがフランジ３ｂに接触する接触弧長が飛躍的に大きくなる。そのため、フランジ３ｂから回転鋸の刃５ａにかかる負荷の大きさがピークとなる。
この負荷のピーク値に対して、刃５ａを回転させるために必要な電動機の制御電流の値が規格の上限値を超える場合、電動機は過負荷から免れるためトリップする。そのため鋸断装置１５ａがフィードバック制御不能となり、安定して前進させることができなくなる。電動機がトリップしないように負荷を抑えるには鋸断装置１５ａの前進速度を抑えることとなり、切断作業に時間がかかり、作業効率が低くなる。

（２）また上記したように、回転鋸の刃５ａの半径ｒは、Ｈ形鋼１の各種の寸法に比べ長い。図４に示したように、２本目のフランジ３ｂの内側面３ｂ１の、上端面３ｂ２からウェブ２の平面（以下「ウェブ面」と称する。）までの長さｄに対して刃５ａの半径ｒが大きくなる程、フランジ３ｂに接触する刃５ａの円弧Ｄ１は、より直線状に近似する。
そのため回転鋸の刃５ａの接触後、微小な時間の刃５ａの前進移動であっても、この間に刃５ａがフランジ３ｂの内部に食い込む量が大きくなり、微小な時間の接触弧長の変化率が急増する。直線状に近似した刃５ａの円弧がフランジ３ｂの内部を進行するため、接触後の接触弧長の時間変化率は非常に大きくなる。

（３）また例えば２本目のフランジ３ｂの内側面３ｂ１がウェブ面に対して鉛直（略９０°）に起立した状態であれば、回転鋸の刃５ａがフランジ３ｂの内部に食い込む量が比較的抑えられる。しかし通常、粗圧延後のＨ形鋼１のフランジ３ｂは、図５に示すように、フランジ３ｂの厚みがフランジ幅ｈ１方向の両端部から中央へ向かうにつれて張り出すように、内側面３ｂ１がウェブ面に対して角度θ２をなして傾斜しているため、フランジ３ｂが鉛直に起立した場合よりも、内側面３ｂ１が接近してくる刃５ａに対して、より近接した状態となる。そのため刃５ａの内側コーナー部Ｐへの接触後、内側面３ｂ１への微小な距離Δｘの前進移動であっても、刃５ａがフランジ３ｂの内部に食い込む量が大きくなり、微小な時間の接触弧長の変化率が急増する。

そこで本発明では、回転鋸の刃５ａの円弧が上記（１）のように、２本目のフランジ３ｂに上側の内側コーナー部Ｐで接触して、接触状態が断面視で「点」から「線」へと変化し、上記（２）のように、接触する円弧が直線状に近似する場合であっても、上記（３）で説明した、接近してくる刃５ａに対して内側面３ｂ１が近接した状態を緩和させるために、図１に示したようにＨ形鋼１を傾斜させる。

図１中には、このとき図４に示したフランジ３ｂの内側面３ｂ１と接線Ｌｃとのなす鋭角側の角度βより大きい鋭角側の角度αが、２本目のフランジ３ｂの内側面３ｂ１と接線Ｌｃとの間に形成された状態が示されている。そして回転鋸の刃５ａ（中心：Ｃ１）が２本目のフランジ３ｂの内側コーナー部Ｐに接触後、図中に破線状の円弧で示した回転鋸の刃５ａ（中心：Ｃ２）のように、図４で示した微小な距離Δｘと同じ距離Δｘ移動して、刃５ａが、２本目のフランジ３ｂと「線」で接触した状態が示されている。同じ距離Δｘの移動であっても、Ｈ形鋼１を傾斜させた図１中の太線状の円弧Ｄ１の長さの方が、図４に示した円弧Ｄ２の長さより短い。

つまり、フランジ３ｂと刃５ａが接触を開始する時点における刃５ａとフランジ３ｂとの接触点を含む刃５ａの接線Ｌｃと、接触を開始するフランジ３ｂ表面との角度αが、Ｈ形鋼１を傾斜をさせない時の角度βよりも大きくなるように、Ｈ形鋼１を傾斜させる。これにより回転鋸の刃５ａの接触弧長の時間変化率の急激な増加が抑制される。ただし２本目のフランジ３ｂの内側面３ｂ１と接線Ｌｃとのなす角度αを大きくし過ぎると、２本目のフランジ３ｂの上端面３ｂ２が回転鋸の刃５ａに近接し過ぎて、やはり接触弧長の時間変化率が急増する。よってフランジ３ｂの内側面３ｂ１と接線Ｌｃとのなす角度αは、２本目のフランジ３ｂの上側の上端面３ｂ２と内側面３ｂ１とがなす角度θ３を用いて、α≦９０°−（θ３）×０．５ となる範囲の角度で形成される。

（切断方法）
次に、本発明の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を説明する。まず、図６に示すように、Ｈ形鋼１をテーブルローラ１６（ローラ６ａ）上に載置した後、Ｈ形鋼１の図中左側に示す１本目のフランジ３ａ側から回転鋸の刃５ａを接近させる。
次に図７に示すように、フランジ押上装置４ａを用いて図中右側に示す２本目のフランジ３ｂを上方に押し上げ、テーブルローラ１６（ローラ６ａ）上で、Ｈ形鋼１を傾斜させる。Ｈ形鋼１の傾斜により、Ｈ形鋼１のウェブ高さ方向と回転鋸の刃５ａの進行方向とが角度θ１をなす。

次に回転鋸の刃５ａをＨ形鋼１に対して一定速度で前進させ、１本目のフランジ３ａ、次にウェブ２、の順に刃５ａを押し付けて切断を進める。その後、更に刃５ａを２本目のフランジ３ｂ側に前進させる。図８に示すように、回転鋸の刃５ａが、２本目のフランジ３ｂの上側の内側コーナー部Ｐに接触した時、Ｈ形鋼１の傾斜状態により内側コーナー部Ｐと刃５ａとの接点における接線Ｌｃと、２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１との間に角度αが形成される。このときの接線Ｌｃと内側面３ｂ１とのなす角度αは、ウェブ面がローラ６ａの上面に沿って水平な状態の接線Ｌｃと内側面３ｂ１とのなす角度βよりも大きくなる。そしてＨ形鋼１に対する回転鋸の刃５ａの接触弧長の時間変化率の急激な増加を抑制し、回転鋸の刃５ａにかかる負荷のピーク値の急激な変化を緩和することで電動機をトリップさせずに鋸断装置１５ａのフィードバック制御を持続させ、Ｈ形鋼１の高速切断を中断することなく継続する。

そしてＨ形鋼１の傾斜状態を保持したまま更に回転鋸の刃５ａを前進させ、刃５ａを２本目のフランジ３ｂの内部へと進行させる。このとき回転鋸の刃５ａは、２本目のフランジ３ｂと同時に、１本目のフランジ３ａの下部の一部と、ウェブ２とに同時に接触している。そして、刃５ａが２本目のフランジ３ｂの下側の外側コーナー部を通過して、Ｈ形鋼１のクロップ１ｂが切断される。

尚、Ｈ形鋼１の鋸断にあたって、Ｈ形鋼を図１に示したように傾斜させることにより、刃５ａとフランジ３ｂとの接触開始時の刃５ａとフランジ３ｂ表面との角度を小さくすることはできるが、刃５ａとウェブ２との接触開始時においては、ウェブ２上面と刃５ａとの接触点における刃５ａの接線とウェブ２上面との角度は大きくなってしまう。このことで、ウェブ２の切断開始時に刃５ａにかかる負荷の時間変化は、傾斜させない時よりも上昇する。しかしながら、このときの負荷の時間変化は、フランジ３ｂの切断開始時における負荷の時間変化に比較すると小さいので、問題は生じない。つまり、Ｈ形鋼１の切断開始から切断終了までの間において、最も刃とＨ形鋼表面との接触角が小さくなる部分について、接触角が大きくなるようにＨ形鋼１を傾斜させればよい。

次に、本発明の実施例を説明する。実施例で用いたＨ形鋼１は、建築構造用圧延鋼材（ＳＮ材）向け製品となるＨ形鋼１であり、ブレークダウンミル７で粗圧延後、中間圧延機８による中間圧延前に、Ｈ形鋼１を傾斜させて先端及び尾端のクロップ１ａ，１ｂを回転鋸（タングソー）で切断した。このときのＨ形鋼１の温度は約９００°であった。
またＨ形鋼１の形状は、図５に示すように上下及び左右がそれぞれ略対称的に、ウェブ２及び１本目及び２本目のフランジ３ａ，３ｂを有し、各部の寸法は、下記のとおりであった。

フランジ幅ｈ１：４１０ｍｍ程度、
ウェブ厚みｈ２：１００ｍｍ程度、
ウェブ高さｗ１：７２０ｍｍ程度、
フランジの上端面（又は下端面）の幅ｗｆ：１３０ｍｍ程度、
フランジの内側面（又は下端面）の水平方向の幅ｗｓ：７５ｍｍ程度、
ウェブのフランジ間の幅ｗｍ：３１０ｍｍ程度、
フランジの内側面の長さｄ：１７０ｍｍ程度、
ウェブ面とフランジの内側面とのなす角度θ２：６５°程度、
フランジの上端面（又は下端面）と内側面とのなす角度θ３：１１５°程度、
また実施例で用いた回転鋸の刃５ａの半径ｒは１２００ｍｍ程度であり、フランジ３ｂの内側面３ｂ１の長さｄの約７倍程度に設定した。また図６中に示した回転鋸の刃５ａの中心とテーブルローラのローラ６ａの上面とのレベル差Δｈは、１０３０ｍｍ程度、回転鋸の刃５ａの進行速度は、２０ｍｍ／ｓｅｃ程度の一定速度にそれぞれ設定した。

そして、Ｈ形鋼１のウェブ面と回転鋸の刃５ａの進行方向とが角度θ１をなすように、Ｈ形鋼１を傾斜させ、傾斜状態を保持した。角度θ１＝約１０°とした。そして図６〜図８に示したように、図中左から右方向に前進する回転鋸の刃５ａを、１本目のフランジ３ａ、ウェブ２、２本目のフランジ３ｂ、の順に接触させながら、Ｈ形鋼１を切断した。刃５ａと、２本目のフランジ３ｂの上側の内側コーナー部Ｐと接触した時点の接点における接線Ｌｃと、２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１とのなす角度αは、約１５°であった。

また刃５ａの２本目のフランジ３ｂとの接触弧長は、図９（ａ）に示すように、接触時（ｔ＝ｔ１）から約１．８秒の間（Ｔ１＝１．８ｓｅｃ）に、約１３５ｍｍから約２８０ｍｍへと約１４５ｍｍ増加し（Ｌ１＝１４５ｍｍ）、接触弧長の時間変化率は約８１ｍｍ／ｓｅｃとなった。実施例では、Ｈ形鋼１の切断作業の間、回転鋸の刃５ａの前進速度を途切れることなくフィードバック制御することができ、１箇所のクロップの切断を約４５秒で完了できた。

一方、比較例においては、実施例と同寸法のＨ形鋼１を傾斜させることなくウェブ面を水平とした状態（θ１＝０°）で、実施例と同じ鋸断装置を用いて切断を行った。刃５ａと、２本目のフランジ３ｂの上側の内側コーナー部Ｐとの接点における接線Ｌｃと、２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１とのなす角度βは、１０°であった。また刃５ａの２本目のフランジ３ｂとの接触弧長は、図９（ｂ）に示すように、接触時（ｔ＝ｔ２）から約１．５秒の間（Ｔ２＝１．８ｓｅｃ）で、約１３５ｍｍから約３２７ｍｍへと約１９２ｍｍ増加し（Ｌ２＝１９２ｍｍ）、接触弧長の時間変化率は約１２８ｍｍ／ｓｅｃであった。

比較例では、回転鋸の刃５ａと２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１との接触後、刃５ａに大きな負荷がかかり、電動機がトリップして、図9（ｂ）中の破線で示すように、作業が一時中断した。その後、電動機を再度ＯＮすると共にシステムを再起動して以降の切断作業を再開して継続した。その結果、比較例では１箇所のクロップの切断に約９０秒かかった。

上記のように本発明の実施例では、比較例のようにＨ形鋼１を傾斜させない場合に比べ、回転鋸の刃５ａと２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１との接点における接線Ｌｃと、２本目のフランジ３ｂの内側面３ｂ１とのなす角度αを約５°（１０°→１５°）大きくすることにより、接触弧長の時間変化率の急激な増加を抑制し、電動機への負荷の急激な変化が緩和された。そして安定したフィードバック制御を行い、Ｈ形鋼１の高速切断を行うことができた。
本発明は上記のとおり開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。

（第１変形例）
例えば図１０（ａ）に示すように、Ｈ形鋼１全体を支える載置プレート１５を用いてＨ形鋼１を傾斜させてもよい。図１０（ａ）に示した切断方法では、Ｈ形鋼１の下部の形状に応じた内面を有し、この内面でＨ形鋼１の下面全体を覆うようにＨ形鋼１を載置する載置プレート１５と、この載置プレート１５の、図中左側に示す１本目のフランジ３ａ側の下部を支持するＨ形鋼１支持ブロック１４が用いられる。

またＨ形鋼１の図中右側に示す他方のフランジ３ｂ側を下方から押し上げる、図１に示したフランジ押上装置４ａと同等の構造を有するフランジ押上装置４ｘが用いられる。図示を省略するが、回転鋸の刃は、図１０（ａ）中の左側から右側へ移動し、ウェブ２から２本目のフランジ３ｂの内側コーナー部Ｐに接触後、２本目のフランジ３ｂを切断する。図１０（ａ）に示した切断方法により、Ｈ形鋼１の傾斜状態を安定的に保持して切断することが可能となる。

（第２変形例）
また図１０（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼１を載置するテーブルローラ１６を構成するローラ６ａを傾斜させることにより、フランジ押上装置とローラ６ａとを一体化した構成を用いてＨ形鋼１を傾斜させてもよい。図１０（ｂ）に示した切断方法では、Ｈ形鋼１を傾斜させる際、図中左側に示す１本目のフランジ３ａの外側面に接触して、Ｈ形鋼１がテーブルローラ１６から落下しないように保持するストッパー１７が用いられる。

またローラ６ａの長手方向の左右両端の一対のローラ軸受１６ａ，１６ｂのうち図中左側に示す一方のローラ軸受１６ａを下方から支持する軸受支持ブロック１８と、油圧シリンダー等により上下に伸縮自在に構成され、図中右側に示す他方のローラ軸受１６ｂを介してＨ形鋼１の他方のフランジ３ｂ側を下方から押し上げる軸受フランジ押上装置４ｙとが用いられる。図示を省略するが、回転鋸の刃は、図１０（ａ）中の左側から右側へ移動し、ウェブ２から２本目のフランジ３ｂの内側コーナー部Ｐに接触後、２本目のフランジ３ｂを切断する。

（第３変形例）
また図１１に、本発明の他の実施の形態に係るＨ形鋼の切断方法を示す。ここでは、図１に示したフランジ押上装置４ａを用いてＨ形鋼１を切断する点は同じであるが、回転鋸の刃５ａがＨ形鋼１に接触する前に予めＨ形鋼１を傾斜させることなく、回転鋸の刃５ａがＨ形鋼１の１本目のフランジ３ａに接触した後、２本目のフランジ３ｂの内側コーナー部Ｐに接触するまでの間に、Ｈ形鋼１を傾斜させる点が異なる。

図１１（ａ）に示すように、Ｈ形鋼１をローラ６ａの上に載置した後、Ｈ形鋼１の側方から回転鋸の刃５ａを接近させる。次に図１１（ｂ）に示すように、回転鋸をＨ形鋼１に対して更に前進させ、図中左側に示す１本目のフランジ３ａ、次にウェブ２、の順に刃５ａを接触させて押し付けて切断を進める。
次に図１１（ｃ）に示すように、回転鋸の刃５ａがウェブ２を切断しながら２本目のフランジ３ｂの内側コーナー部Ｐに接触するまでの間に、フランジ押上装置４ａを用いて２本目のフランジ３ｂを上方に押し上げ、Ｈ形鋼１を傾斜させる。Ｈ形鋼１の傾斜により２本目のフランジ３ｂの上側の内側コーナー部Ｐと回転鋸の刃５ａとの接点における接線と、２本目のフランジ３ｂの上側の内側面３ｂ１とのなす角度が、図１に示した状態と同様に、ウェブ面が水平な状態のときより大きくなる。尚、回転鋸の刃５ａは一定速度で前進を継続している。

次にＨ形鋼１の傾斜状態を保持したまま回転鋸の刃５ａを前進させ、刃５ａを２本目のフランジ３ｂの上側の内側コーナー部Ｐに接触させる。更に前進を続けて、図１１（ｄ）に示すように、回転鋸の刃５ａを２本目のフランジ３ｂの内部へと押し付けて接触させる。そして刃５ａが２本目のフランジ３ｂの下側の外側コーナー部を通過した時点でＨ形鋼１のクロップを含む端部が切断されることとなる。

（第４変形例）
また本発明は、図１２に示すように、図中右側に位置する刃５ａの進行方向手前側に位置する１本目のフランジ３ｂをフランジ押上装置４ａにより２本目のフランジ３ａよりも高く押し上げて、ウェブ２の高さ方向と刃５ａの移動方向との間に角度θ１が形成されるようにＨ形鋼１を傾斜させてもよい。第４変形例では、押し上げるフランジが１本目のフランジ３ｂである点が、本発明の実施の形態と異なる。このとき、２本目のフランジ３ａの上側の内側面３ａ１と、刃５ａとの接点の接線Ｌｃとのなす角度αが、ウェブ２の高さ方向と刃５ａの移動方向とが平行である場合の２本目のフランジ３ａの内側面３ｂ１と刃５ａとの接点の接線Ｌｃとのなす角度βより大きくなる。

この場合、図１２中の右側から左側へ向かって前進移動する刃５ａはウェブ２と２本目のフランジ３ａの内側面３ｂ１との付け根部Ｑにおいて、ウェブ２から２本目のフランジ３ａに移行する。よって図４で示した上側の内側コーナー部Ｐと異なり、ウェブ２の高さ方向と刃５ａの移動方向とが平行であるときに、刃５ａが２本目のフランジ３ａに対してコーナー部（角部）の「点」で接触するものではない。しかし２本目のフランジ３ａの内側面３ａ１が刃５ａに接近することにより、刃５ａが付け根部Ｑでフランジ３ｂに接触した後、接触弧長の時間変化率が大きくなる場合がある。よって図１２で示したようにＨ形鋼１を角度θ１で傾斜させても、図１で示したＨ形鋼１の場合と同様に、接触弧長の時間変化率を抑制することが可能となる。

以上説明した変形例の他にも、例えば複数の作業者が適当な工具を用いて２本目のフランジ３ａを上方へ押し上げて、Ｈ形鋼１を傾斜させた状態を形成しても、本発明を実施できる。また本発明は、帯状のＨ形鋼１の先端及び尾端のクロップ切断に限らず、Ｈ形鋼１を所定の長さに切断する場合のように、Ｈ形鋼１の切断全般に用いてもよい。以上のように、本発明は、本明細書及び図面に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ Ｈ形鋼
２ ウェブ
３ａ フランジ
３ａ１ 内側面
３ａ２ 上端面
３ｂ フランジ
３ｂ１ 内側面
３ｂ２ 上端面
４ａ〜４ｄ フランジ押上装置（傾斜手段）
４ａ１ 保持部
４ａ２ 可動部
４ａ３ 支持台
５ａ，５ｂ 回転鋸の刃
６ａ〜６ｇ ローラ
１５ａ，１５ｂ 鋸断装置
１６ テーブルローラ
ｒ 刃の半径
ｄ 上端面からウェブ面までの長さ
θ１ ウェブの高さ方向と刃の進行方向とがなす角度
α 接線と内側面とのなす角度
β 接線と内側面とのなす角度
Ｄ１，Ｄ２ 円弧
Ｌｃ 接線
Ｌｗ 仮想線
Ｐ 内側コーナー部

Claims (5)

1. Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、前記刃の移動方向の手前側に位置する１本目のフランジ、ウェブ、前記刃の移動方向奥側に位置する２本目のフランジ、の順に切断を行い、Ｈ形鋼を切断する方法であって、
   前記刃の移動方向に対して、前記Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内で前記Ｈ形鋼を傾斜させて、
   前記２本目のフランジと前記刃が接触を開始する時点での前記刃と前記フランジとの接触点における前記刃の接線と、前記接触を開始するフランジの上端面及びウェブ間の内側面との角度αを、前記傾斜をさせない時よりも大きくし、かつ、
   前記２本目のフランジの上端面と前記内側面とがなす角度をθ３とした時、
   α≦９０°−（θ３）×０．５
   を満足させる工程を含むことを特徴とするＨ形鋼の切断方法。
2. 前記傾斜は、前記２本目のフランジを上方に押し上げることで行うことを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼の切断方法。
3. 前記切断は、Ｈ形鋼の圧延工程における粗圧延後のＨ形鋼について行うことを特徴とする請求項１または２に記載のＨ形鋼の切断方法。
4. Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、前記刃の移動方向の手前側に位置する１本目のフランジ、ウェブ、前記刃の移動方向奥側に位置する２本目のフランジ、の順に切断を行い、Ｈ形鋼を切断する鋸断装置を有する、Ｈ形鋼の切断装置であって、
   Ｈ形鋼を、前記Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内で傾斜させ、前記２本目のフランジと前記刃が接触を開始する時点での前記刃と前記フランジとの接触点における前記刃の接線と、前記接触を開始するフランジの上端面及びウェブ間の内側面との角度αを、前記傾斜をさせない時よりも大きくし、かつ、前記２本目のフランジの上端面と前記内側面とがなす角度をθ３とした時、
   α≦９０°−（θ３）×０．５
   を満足させる傾斜手段を有することを特徴とするＨ形鋼の切断装置。
5. 粗圧延設備および中間圧延設備を有するＨ形鋼の製造設備であって、
   該粗圧延設備および中間圧延設備との間に、粗圧延設備により断面略Ｈ形に粗造形されたＨ形鋼を切断する切断装置を有し、
   該切断装置は、Ｈ形鋼に対して、側方から回転鋸の刃を該Ｈ形鋼の長さ方向と直交方向に移動させて、前記刃の移動方向の手前側に位置する１本目のフランジ、ウェブ、前記刃の移動方向奥側に位置する２本目のフランジ、の順に切断を行い、前記切断を行う鋸断装置と、
   前記Ｈ形鋼を、前記Ｈ形鋼の長さ方向に直交する面内で傾斜させ、前記２本目のフランジと前記刃が接触を開始する時点での前記刃と前記フランジとの接触点における前記刃の接線と、前記接触を開始するフランジの上端面及びウェブ間の内側面との角度αを、前記傾斜をさせない時よりも大きくし、かつ、前記２本目のフランジの上端面と前記内側面とがなす角度をθ３とした時、
   α≦９０°−（θ３）×０．５
   を満足させる傾斜手段とを有することを特徴とするＨ形鋼の製造設備。

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