JP7299524B2 - 切断方法 - Google Patents
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Description
(R1+R2)≦S≦{t-(R1+R2)} ・・・(1)
R≦D≦3t ・・・(2)
R=Min(R1,R2)
まず、図1~図3に基づいて、本発明の一実施形態に係る切断装置100の概略構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係る切断装置100の一例を示す説明図である。図2は、図1に示す切断装置100のI-I切断線における断面図である。図3は、本実施形態に係る切断装置100の上回転部110及び下回転部120の部分拡大図である。図3では、上回転部110及び下回転部120は、回転中心から半分のみをそれぞれ示している。図1~図3では、被加工材の板幅方向をX方向、板長方向をY方向、板厚方向をZ方向として説明する。Y方向は、被加工材の通板方向でもある。
切断装置100により切断された被加工材5の切断端面の一例を図7に示す。図7では、被加工材5の切断端面の側面(すなわち、板長方向(Y方向)から見た面)の断面を模式的に示している。図7に示すように、被加工材5の切断端面は、ダレs1、s2と、傾斜面s3、s4と、破断面s5とからなる。ダレs1及び傾斜面s3は、一対の刃部のうち第1の環状刃部の第1の刃先により形成され、ダレs2及び傾斜面s4は、第2の環状刃部の第2の刃先により形成される。破断面s5は、第1の刃先及び第2の刃先によって被加工材5に生じたクラックが起点となって被加工材5が破断して形成される。
本実施形態に係る切断装置100において、第1の環状刃部の第1の刃先と第2の環状刃部の第2の刃先とは、図3に示すように同一のV字形状を有する。しかし、第1の刃先及び第2の刃先は、少なくともV字形状であればよく、それぞれ以下の形状を満たしていることが好ましい。以下では、図3の第1の環状刃部111と第2の環状刃部121とからなる一対の刃部に着目して刃先の形状を説明するが、他の一対の刃部(第1の環状刃部112と第2の環状刃部122、第1の環状刃部113と第2の環状刃部123)も同様とする。また、第1の環状刃部111、112、113の刃先の先端角度をθ1、先端半径をR1とし、第2の環状刃部121、122、123の刃先の先端角度をθ2、先端半径をR2として説明する。
第1の刃先111aの先端角度θ1及び第2の刃先121aの先端角度θ2は、10°以上120°以下とすることが好ましい。先端角度θ1、θ2が10°以上であると、傾斜が大きくなるため、被膜層5bの追従性が向上し、切断端面の耐食性がより向上する。また、第1の刃先111a及び第2の刃先121aにかかる応力が小さくなり、刃先の損傷が抑制され、環状刃部111、112の耐久性が向上する。また、先端角度θ1、θ2が120°以下であると、被加工材5を切断するために必要な荷重が大きくなり過ぎず、かつ、刃先111a、121aを押し込んだ場合に被加工材5に亀裂が生じやすくなるので、被加工材5の切断が容易になる。このため、第1の刃先111aの先端角度θ1及び第2の刃先121aの先端角度θ2は、10°以上120°以下とし、より好ましくは30°以上90°以下とする。
第1の刃先111aの先端半径R1及び第2の刃先121aの先端半径R2は、板厚tの0.5%以上35.0%以下とすることが好ましい。先端半径R1、R2が板厚tの0.5%以上であると、第1の刃先111a及び第2の刃先121aにかかる応力が大きくなり過ぎず、刃先111a、121aの損傷が抑制され、耐久性が向上する。また、先端半径R1、R2が板厚tの35.0%以下であると、切断端面の形状が良好となる。また、刃先111a、121aを押し込んだ場合に被加工材5に亀裂が生じやすくなるので、被加工材5の切断がより容易になる。このため、第1の刃先111aの先端半径R1及び第2の刃先121aの先端半径R2は、板厚tの0.5%以上35.0%以下とし、より好ましくは板厚tの3.0%以上10.0%以下とする。
第1の刃先111aの先端111bの位置と第2の刃先121aの先端121bの位置とは、第1の環状刃部111と第2の環状刃部121とが対向する方向に直交する水平方向(板幅方向、X方向)において、図3に示すように一致させてもよい。第1の刃先111aの先端111bの位置と第2の刃先121aの先端121bの位置とを一致させることで、刃先111a、121aにかかるX方向の力を低減させることができ、耐久性が向上する。また、適切なタイミングで刃先から亀裂を発生させ、切断を完了させることができる。
被加工材5の削り幅Dは、切断装置100による切断時に切断位置から板長方向(X方向)に被加工材5を残しておくべき長さをいう。被加工材5の削り幅Dは、例えば図3に示すように、切断位置から被加工材5の一方の端部までの長さで表される。第1の環状刃部113の刃先113aの位置と第2の環状刃部123の刃先123aの位置とがずれている場合には、被加工材5の削り幅Dは、例えば被加工材5の端部から当該端部に近い側の刃部の先端位置までの長さとすればよい。
第1の環状刃部111と第2の環状刃部121とは、それぞれロール径(直径)が大きいほど、被加工材5の切断端面を被膜層5bにより被覆させることができる。第1の環状刃部111及び第2の環状刃部121のロール径は、50mm以上であり、好ましくは400mm以上である。ロール径が大きいほど切断の際にめっきが被加工材5の通板方向に押し出されにくくなるため、傾斜面のめっき被覆量を増加させることができる。なお、ロール径の上限は特に限定されないが、切断装置100または被加工材5の大きさを勘案すると、3000mmであってもよい。
図3に示すように、切断装置100に一対の刃部が複数設けられている場合、板幅方向(X方向)に隣接する刃部の間隔である切断間距離Wは200mm以上とし、好ましくは500mm以上とする。切断間距離Wを200mm以上とすれば、1回の切断工程で2箇所以上切断された場合にも、被加工材5の切断箇所の間隔が十分に離れているため、材料の逃げ場がなくなることによる破断不良を解消することができる。なお、切断間距離Wの上限は特に限定されないが、切断装置100または被加工材5の大きさを勘案すると、10000mmであってもよい。
第1の刃先111aの高さh1及び第2の刃先121aの高さh2は、少なくともこれらの和(h1+h2)が被加工材5の板厚tよりも大きくすればよい。
(R1+R2)×2≦S≦{t-(R1+R2)×2} ・・・(1-2)
(1) 切断装置を用いて表面処理が施された被加工材を切断する切断方法であって、
前記切断装置は、
第1の環状刃部と第2の環状刃部とからなる一対の刃部を有し、
前記第1の環状刃部の外縁にある第1の刃先及び前記第2の環状刃部の外縁にある第2の刃先は、径方向断面形状がV字形状であり、
対向する前記第1の刃先と前記第2の刃先との間に前記被加工材を通板させて、前記被加工材に刃先を押し込み、前記被加工材を切断する、切断方法。
(2) 前記第1の環状刃部と前記第2の環状刃部とは、前記第1の刃先の先端位置と前記第2の刃先の先端位置とが一致して配置される、上記(1)に記載の切断方法。
(3) 前記第1の環状刃部の前記第1の刃先と前記第2の環状刃部の前記第2の刃先とを対向させたとき、前記第1の刃先の先端位置と前記第2の刃先の先端位置とのずれ量を板厚の50%以下とする、上記(1)に記載の切断方法。
(4) 前記第1の環状刃部の前記第1の刃先及び前記第2の環状刃部の前記第2の刃先は、同一形状であり、前記被加工材に対して対称に配置される、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の切断方法。
(5) 前記被加工材の切断は、複数の切断工程で行われる、上記(1)~(4)のいずれか1項に記載の切断方法。
(6) 前記複数の切断工程による前記被加工材の切断では、各切断工程での前記第1の刃先の先端角度θ1及び前記第2の刃先の先端角度θ2を徐々に小さくする、上記(5)に記載の切断方法。
(7) 前記被加工材が2回の切断工程により切断されるとき、1回目の切断工程における前記第1の刃先と前記第2の刃先との間隔Sは、前記第1の刃先の先端半径をR1、前記第2の刃先の先端半径をR2、前記被加工材の板厚をtと定義したとき、下記式(a)を満たす、上記(5)または(6)に記載の切断方法。
(R1+R2)≦S≦{t-(R1+R2)} ・・・(a)
(8) 前記被加工材が2回の切断工程により切断されるとき、1回目の切断工程における前記第1の刃先と前記第2の刃先との間隔Sは、下記式(b)を満たす、上記(7)に記載の切断方法。
(R1+R2)×2≦S≦{t-(R1+R2)×2} ・・・(b)
(9) 前記被加工材の削り幅は、前記被加工材の一方の端部と当該被加工材の切断位置との距離であり、
前記被加工材の削り幅Dは、前記第1の環状刃部の先端半径をR1、前記第2の環状刃部の先端半径をR2、前記被加工材の板厚をtと定義したとき、下記式(c)を満たす、上記(1)~(8)のいずれか1項に記載の切断方法。
R≦D≦5t ・・・(c)
R=Min(R1,R2)
(10) 前記被加工材の削り幅Dは、下記式(d)を満たす、上記(9)に記載の切断方法。
3R≦D≦t ・・・(d)
(11) 1回の切断工程では、前記被加工材を1箇所のみ切断する、上記(1)~(10)のいずれか1項に記載の切断方法。
(12) 前記切断装置に前記一対の刃部が複数設けられている場合、板幅方向に隣接する前記刃部の間隔Wは200mm以上とする、上記(1)~(11)のいずれか1項に記載の切断方法。
(13) 前記切断装置に前記一対の刃部が複数設けられている場合、板幅方向に隣接する前記刃部の間隔Wは500mm以上とする、上記(12)に記載の切断方法。
(14) 前記第1の環状刃部及び前記第2の環状刃部の直径は、50mm以上である、上記(1)~(13)のいずれか1項に記載の切断方法。
(15) 前記第1の環状刃部及び前記第2の環状刃部の直径は、400mm以上である、上記(14)に記載の切断方法。
(16) 前記第1の環状刃部の回転速度及び前記第2の環状刃部の回転速度は、前記被加工材の搬送速度と異なる速度に設定される、上記(1)~(15)のいずれか1項に記載の切断方法。
(17) 前記被加工材は、引張強度270MPa以上の材料である、上記(1)~(16)のいずれか1項に記載の切断方法。
(18) 前記被加工材は、引張強度590MPa以上の材料である、上記(17)に記載の切断方法。
(19) 前記被加工材は、めっき金属板である、上記(1)~(18)のいずれか1項に記載の切断方法。
(20) 第1の環状刃部と第2の環状刃部とからなる一対の刃部と、
前記第1の環状刃部を支持する第1の軸部、及び、前記第2の環状刃部を支持する第2の軸部と、
前記第1の軸部及び前記第2の軸部の両端をそれぞれ回転可能に支持する支持部と、
前記第1の環状刃部と前記第2の環状刃部との間隔を調整する間隔調整部と、
を備え、
前記第1の環状刃部の外縁にある第1の刃先及び前記第2の環状刃部の外縁にある第2の刃先は、対向し、それぞれ径方向断面形状がV字形状であり、
被加工材の板厚に応じて、前記間隔調整部により前記第1の環状刃部と前記第2の環状刃部との間隔が調整される、切断装置。
5 被加工材
5a 金属材
5b 被膜層
100 切断装置
101 架台
103a、103b 支持部
104a、104b 駆動部
105a、105b、107a、107b チョック
109a、109b 圧下装置
110 上回転部
111、112、113 第1の環状刃部
111a、112a、113a 第1の刃先
111b、112b、113b 先端
115 第1の軸部
120 下回転部
121、122、123 第2の環状刃部
121a、122a、123a 第2の刃先
121b、122b、123b 先端
125 第2の軸部
131、133 スリーブ
1110 両刃ロール
Claims (8)
- 切断装置を用いて被加工材を切断する切断方法であって、
前記切断装置は、
第1の環状刃部と第2の環状刃部とからなる一対の刃部を有し、
前記第1の環状刃部の外縁にある第1の刃先及び前記第2の環状刃部の外縁にある第2の刃先は、径方向断面形状がV字形状であり、
前記第1の刃先の先端角度θ1及び前記第2の刃先の先端角度θ2は、10°以上120°以下であり、
前記第1の刃先の先端半径R1及び前記第2の刃先の先端半径R2は、板厚の0.5%以上35.0%以下であり、
対向する前記第1の刃先と前記第2の刃先との間に前記被加工材を通板させて、前記被加工材に刃先を押し込み、前記被加工材を切断し、
前記被加工材の削り幅は、前記被加工材の一方の端部と当該被加工材の切断位置との距離であり、
前記被加工材の削り幅Dは、前記第1の環状刃部の先端半径をR 1 、前記第2の環状刃部の先端半径をR 2 、前記被加工材の板厚をtと定義したとき、下記式(2)を満たす、切断方法。
R≦D≦3t ・・・(2)
R=Min(R 1 ,R 2 ) - 切断装置を用いて被加工材を切断する切断方法であって、
前記切断装置は、
第1の環状刃部と第2の環状刃部とからなる一対の刃部を有し、
前記第1の環状刃部の外縁にある第1の刃先及び前記第2の環状刃部の外縁にある第2の刃先は、径方向断面形状がV字形状であり、
前記第1の刃先の先端角度θ 1 及び前記第2の刃先の先端角度θ 2 は、10°以上120°以下であり、
前記第1の刃先の先端半径R 1 及び前記第2の刃先の先端半径R 2 は、板厚の0.5%以上35.0%以下であり、
対向する前記第1の刃先と前記第2の刃先との間に前記被加工材を通板させて、前記被加工材に刃先を押し込み、前記被加工材を切断し、
通板方向における環状刃部のずれ量L D が1mm以上であり、
1回の切断工程では、前記被加工材を1箇所のみ切断する、切断方法。 - 前記被加工材は、母材の表面を被覆材により被覆してなる複層材である、請求項1または2に記載の切断方法。
- 前記被加工材の切断は、複数の切断工程で行われる、請求項1~3のいずれか1項に記載の切断方法。
- 前記複数の切断工程による前記被加工材の切断では、各切断工程での前記第1の刃先の先端角度θ1及び前記第2の刃先の先端角度θ2を徐々に小さくする、請求項4に記載の切断方法。
- 前記被加工材が2回の切断工程により切断されるとき、1回目の切断工程における前記第1の刃先と前記第2の刃先との間隔Sは、前記第1の刃先の先端半径をR1、前記第2の刃先の先端半径をR2、前記被加工材の板厚をtと定義したとき、下記式(1)を満たす、請求項4または5に記載の切断方法。
(R1+R2)≦S≦{t-(R1+R2)} ・・・(1) - 前記切断装置に前記一対の刃部が複数設けられている場合、板幅方向に隣接する前記刃部の間隔Wは200mm以上とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の切断方法。
- 前記第1の環状刃部及び前記第2の環状刃部の直径は、50mm以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載の切断方法。
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