JPH07164235A - 剪断用刃物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 円板状の刃物１の外周部の一端には、突起部
３が外周面４よりも突出して刃物１の周方向に設けられ
ている。突起部３の付け根には、溝５が刃物１の周方向
に設けられている。溝５は、その底に向かって横断面積
が次第に減少する三角形状の横断面を有している。刃物
１の径方向における外周面４から突起部３の先端までの
距離ａと、刃物１の径方向における溝５の底から突起部
３の先端までの距離ｂとの比は、0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 で
ある。距離ｂは被剪断金属条の板厚の0.5 〜2.5 倍の範
囲内である。 【効果】 溝５の作用により、突起部３への荷重集中が
避けられ、かえり、だれの発生が抑止され、刃かけが防
止され、寿命が延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板、鋼ストリップ
等の金属条を縦方向に連続的に剪断する際に有害な、切
断面の「かえり」および「だれ」を微小にすることが可
能な剪断用刃物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板、鋼ストリップ等の金属状（以下、
「鋼板」で説明する）を剪断するために使用される刃物
として、従来から、図２に示すような、外周部の一端に
外周面４から突出させた突起部３が設けられた円板状刃
物１が使用されている。この刃物１を鋼板の上下対称位
置に、上刃、下刃として回転可能に支持し、その間隙に
鋼板を装入して剪断すると、鋼板の剪断面を示す図１１
に示すように鋼板２の切り口の破断面ｇが大きくなり、
そして、「かえり」ｈが発生する。この「かえり」は次
加工時に脱落を生じ、トラブルの原因となる。例えば、
脱落した「かえり」は、ある確率で鋼板上へ乗ってくる
ため、この状態でプレスすると、押疵のトラブルが発生
し、また、ひどいときには、「かえり」がプレス型へ着
いてしまい、後のプレスで全てに押疵をつくってしま
う。このようなことから、近年は、「かえり」の無い切
断面が強く要求されている。

【０００３】「かえり」を防止する先行例として、特公
昭54-30790号公報に、外周部を片刃と平刃とを組み合わ
せて突起させた刃物を用いたカウンタースリット方法に
よる技術が報告されている（以下、「先行技術１」とい
う）。更に、特開昭59-19621号公報には、図２に示すよ
うな刃物による金属状の切断方法が報告されている（以
下、「先行技術２」という）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１は、刃物およびマッシャーロールを必要とするため
設備費が大となる欠点がある。

【０００５】先行技術２は、図２に示すような刃物で剪
断するため、図２中に破線で囲って示すａ’部（突起部
３）に集中的に剪断荷重が働いて刃こぼれが生じ、寿命
（正常に機能できる期間）が短い。また、突起部３の高
さｃ（刃物１の径方向における外周面４から突起部３の
先端までの距離）と鋼板（被剪断金属条）の板厚との比
が大きくなると、剪断面よりも破断面の方が大となって
しまい、外観劣化および「かえり」、「だれ」が生ず
る。従って、同一刃物によって良好な剪断面が得られる
板厚は、狭い範囲に限られていた。

【０００６】近年の薄鋼板、鋼ストリップの剪断におい
ては、鋼板切り口に「かえり」が無いことが強く要求さ
れるため、この「かえり」除去のためのトリミングが必
要であった。このようなことから、トリミングの実施無
しで、「かえり」除去を実現でき、同一刃物で広範囲の
板厚に適用可能であり、更に、刃物の寿命が長いこと
が、剪断操業効率を向上する上での必要条件である。

【０００７】しかしながら、従来は、先行技術１に示す
ように、大きな付帯設備が必要であったり、あるいは、
図２、先行技術２に示すような刃物では寿命が短いばか
りか、同一刃物での剪断板厚適用範囲が狭い等、上記必
要条件を満たすような剪断用刃物はなかった。

【０００８】従って、この発明の目的は、トリミングの
実施無しで、「かえり」除去を実現でき、同一刃物で広
範囲の板厚に適用可能であり、長寿命化を達し得る剪断
用刃物を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】この発明の剪
断用刃物は、円板状の刃物（１）の外周部の一端に外周
面（４）よりも突出して前記刃物（１）の周方向に設け
られた突起部（３）と、前記突起部（３）の付け根に前
記刃物（１）の周方向に設けられた溝（５）とを有する
ことに特徴を有するものである。前記溝（５）は、その
底に向かって横断面積が次第に減少する三角形状の横断
面を有していることに特徴を有するものである。また、
前記刃物（１）の径方向における前記外周面（４）から
前記突起部（３）の先端までの距離ａと、前記刃物
（１）の径方向における前記溝（５）の底から前記突起
部（３）の先端までの距離ｂとの比が、 0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 であることに特徴を有するものである。また、前記距離
ｂが、被剪断金属条の板厚の0.5 〜2.5 倍の範囲内であ
ることに特徴を有するものである。

【００１０】次に、この発明の剪断用刃物を上述のよう
に構成した理由を、図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１はこの発明の剪断用刃物の１実施態様
を示す縦断面図である。図１に示すように、刃物１の外
周部の一端には、外周面４よりも突出して突起部３が、
刃物１の周方向に設けられている。突起部３の付け根に
は溝５が刃物１の周方向に設けられている。溝５はその
底に向かって横断面積が次第に減少する横断面三角形の
形状に形成されている。刃物１の径方向における外周面
４から突起部３の先端までの距離ａ（以下、「ａ」とい
う）と、刃物１の径方向における溝５の底から突起部３
の先端までの距離ｂ（以下、「ｂ」という）との比は、
0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 の範囲内になっている。また、ｂ
は、鋼板（被剪断金属条）の板厚の0.5 〜2.5 倍の範囲
内になっている。

【００１２】図１に示すような外周面４、突起部３およ
び溝５を有する円板状の刃物１、１を鋼板の上下対称位
置に、上刃、下刃として回転可能に支持し（図３参
照）、鋼板２をその間隙に装入すると、図３に示すＡ−
Ａ’位置において、上下の刃物１の各々の突起部３の先
端が鋼板２の上下面と各々接触（図４参照）する。

【００１３】次いで、図３に示すＢ−Ｂ’位置におい
て、図５に示すように刃物１の突起部３の先端が鋼板２
に食い込み、次いで、図３に示すＣ−Ｃ’位置におい
て、図６に示すように外周面４の位置にあたるｄ部も鋼
板２と接触し、刃物１全体で鋼板２の荷重を受けるよう
になる。

【００１４】次いで、図３に示すＤ−Ｄ’位置では、図
７に示すようにｄ部で鋼板２を押しながら、溝５を利用
して更に鋼板２に食い込んで行き、剪断面が作られる。
その状態の部分拡大図を図８に示す。破線で示す溝５内
のｅ部に鋼板２の端部が逃げることにより、更なる剪断
を可能としており、また、このｅ部へ鋼板２の端部が逃
げることにより、突起部３への荷重を逃がすことができ
る。

【００１５】次いで、図３、図９に示すようにＥ−Ｅ’
位置において、剪断面ｆが形成され（図１１参照）、次
いで、図３、図１０に示すようにＦ−Ｆ’位置で初めて
破断面ｇ（図１１参照）が形成される。「かえり」ｈ
（図１１参照）はこの破断面が形成されているときに生
ずるが、溝５が設けられているので、破断面を非常に小
さくできる。

【００１６】本発明では、溝５を設けたことにより、破
断面を非常に小さくできる。従って、「かえり」ｈの発
生も小さくなるとともに、図８に示すｄ部に鋼板の板端
の荷重がかかるため、ｅ部に「圧こん」ｉが生じ（図１
１参照）、これにより、「かえり」ｈは鋼板表面（ある
いは裏面）より突起することはない。

【００１７】更に、溝５の作用により、突起部３への荷
重集中が避けられ、刃物の長寿命化を図れるとともに、
突起部３の高さを図２等に示す従来のものより高くとれ
るので、より多くの剪断面を有することができるため美
しい端面外観が得られる。

【００１８】また、溝５によって大きな面積で剪断荷重
を受けられることにより、上下刃のラップ代を０（ゼ
ロ）としても剪断は可能である。ラップ代をこのように
「０」にできることにより、「だれ」ｊ（図１１参照）
を非常に小さくすることができる。

【００１９】ａとｂとの比は、0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 の範
囲内に限定し、および、ｂの高さは、鋼板（金属条）の
板厚の0.5 〜2.5 倍に限定することが望ましい。これに
より、刃かけが無くなり、刃物の寿命が長くなる。ｂの
高さが板厚の2.5 倍を超え、あるいは、ａ／ｂ＞0.5 で
は、刃の突起部へかかる力が大きくなり、これに突起部
の強度が耐えられず、破損する恐れがある。一方、ｂの
高さが板厚の0.5 倍未満、あるいは、ａ／ｂ＜0.1 で
は、溝５によりもたらされる上述の効果が不十分であ
る。

【００２０】

【実施例】次に、この発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明する。

【００２１】〔実施例１〕供試体として、図１に示す本
発明刃物、比較例として図２に示す外周部の一端に突起
部を設けた刃物（以下、「比較用刃物」という）、およ
び、従来例として図２に示す比較用刃物から突起部を取
り去った形状の平刃状刃物（図示せず）を使用した。図
１に示す本発明刃物においては、ｂの値を0.8mm 、ａ／
ｂの値を0.25（ａの値は0.2mm ）とした。図２に示す比
較用刃物においては、ｃの値を0.2mmとした。これらの
供試体を上刃、下刃として配設した剪断装置を使用し鋼
板の剪断を実施した。剪断する鋼板の板厚は、前記のよ
うに本発明刃物のｂを0.8mmとしたことから、ｂの0.5
〜2.5 倍の範囲内の0.4 〜1.6mm に適用した。比較用刃
物、平刃状刃物についても同様に0.4 〜1.6mm の板厚の
鋼板を剪断した。そして、本発明刃物、比較用刃物およ
び平刃状刃物の各々について、下記に示す方法によりそ
の寿命を調べた。その結果を表１に示す。表１には、実
施による「だれ」、「かえり」、「圧こん」の発生量を
合わせて示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】「だれ」、「かえり」、「圧こん」の測定
方法は下記の通りであった。「だれ」および「かえり」
の測定は、断面写真による方法を用いた。図１２は「か
えり」の測定方法を示す断面図である。図１２に示すよ
うに、ＡおよびＢの位置を測定し、「かえり」発生量
（かえり高さ）を求めた。なお、通常ライン操業時にお
いては、「だれ」の測定は行なわず、目視で確認する程
度である。「かえり」はマイクロメータによって１／10
0mm の管理で測定している。そして、「だれ」、「かえ
り」および「圧こん」発生量は、下記のように求めて表
示した。各部（「だれ」、「かえり」および「圧こ
ん」）発生量／板厚×100 ％

【００２４】刃物の寿命の判定（寿命終了の判定）は、
下記方法によって行った。突起部の摩耗、および、
刃かけのうち、いずれかが発生したときに寿命終了と判
定する。ただし、近年のトリム刃の材質は多岐にわた
り、精錬方法も高度化してきたので、突起部の摩耗によ
る寿命終了はまずないのが現状である。従って、突起部
摩耗によって寿命が終了する前に、刃かけ（刃こぼれ）
が発生し、これが原因で寿命終了、刃物交換することが
ほぼ100 ％といってよい。このように刃かけが発生する
と切れ味が悪くなったり、一部が切り口からとびだした
りする。なお、刃物の寿命の判定についての本実施例の
データは、剪断操業１年間のデータの平均値である。な
お、寿命の長さは、刃物使用開始から寿命になる（突
起部の摩耗または刃かけが発生）までに何メートルの
鋼板（鋼ストリップ）を剪断することができたかで示し
た。

【００２５】表１に示すように、本発明刃物によれば、
比較用刃物と比べて寿命は大幅に長いことがわかる。

【００２６】比較用刃物においては、剪断した鋼板の板
厚が0.6mm 未満のとき、および、1.0mm 超のときは、連
続的に剪断することが不可能であった。即ち、本発明刃
物と同等の「だれ」、「かえり」発生量で抑えることが
できる適用板厚範囲は、表１に示すように、0.6 〜1.0m
m と本発明刃物より狭かった。

【００２７】平刃状刃物は突起部を有さず、本発明刃物
と同じ0.4 〜1.6mm の適用板厚範囲としたところ、「だ
れ」、「かえり」とも、本発明刃物よりもかなり大きな
発生量であった。

【００２８】〔実施例２〕次に、ａ／ｂの値と刃物の寿
命との関係（0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 ）について調査した。
表２は、図１に示す本発明刃物のｂを1.0mm 、鋼板の板
厚を0.8mm （本発明範囲内）に固定したときの、ａ／ｂ
の値の変化と刃物の寿命との関係を調査した結果であ
る。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２に示すように、ａ／ｂの値が本発明範
囲外の“ａ／ｂ＞0.5 ”では、の刃物の摩耗による寿命
に達する前に刃かけにより寿命となる可能性がかなり大
きくなる。

【００３１】次に、ａ／ｂの値が本発明範囲外の0.7 の
刃物を使用して鋼板の剪断を実施した。図１４はａ／ｂ
の値が本発明範囲外の0.7 の刃物を使用して、鋼板の剪
断を10回実施した（ｎ＝10）場合の摩耗寿命と実寿
命（刃かけ）との寿命比（実寿命／摩耗寿命）を示
すグラフである。図中の○印は寿命比を示している。図
１４に示すように、使用10回のうち８回は刃かけにより
寿命となり、寿命比が100 ％のもの（突起部摩耗）は２
回（ｎ＝３、６）だけだった。また、試験回数10回の平
均寿命比は67％に過ぎなかった。このように、ａ／ｂ＞
0.5 では、刃の突起部へかかる力が大きくなり、これに
突起部の強度が耐えられず、破損する恐れがあることが
わかる。

【００３２】これに対して、ａ／ｂの値が本発明範囲内
の0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 の場合には、刃物の寿命が前記範
囲外の場合より長いことがわかる。即ち、0.1 ≦ａ／ｂ
≦0.5 のとき、図１のｂの高さを板厚の0.5 〜2.5 倍に
設定すれば、刃かけによる寿命はまずなく、寿命比がほ
ぼ100 ％となり、刃物が摩耗するまで使用できることが
わかる。

【００３３】〔実施例３〕次に、実施例１に使用した本
発明刃物を、本発明範囲外の板厚（距離ｂが、鋼板の板
厚の0.5 〜2.5 倍の範囲外）を有する鋼板の剪断に適用
した場合について説明する。

【００３４】実施例１では、本発明刃物の剪断可能な鋼
板の板厚は、ｂ×0.5 〜2.5 の範囲内（ｂ＝0.8mm ）の
0.4mm 〜1.6mm （本発明範囲内）であった。そこで、こ
の刃物を使用し、0.3mm 、2.2mm （本発明範囲外） の
板厚を有する鋼板を剪断し、「だれ」、「かえり」、
「圧こん」発生量および刃物寿命について調査した。そ
の結果を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３から、下記結果が見出された。 板厚が0.3mm （ｂ＞（板厚×2.5 ）の場合：図１のｂ
（ｂ＝0.8mm ）の高さが板厚の2.5 倍（0.3mm ×2.5 ＝
0.75mm）を超えると、切断が突起部先端のみで終了し、
破断面（図１１のｇ）がない剪断面となる。これは、図
６以降での剪断状況がないため、圧こん部（図１１の
ｉ）が無く、「かえり」が下部（図１３に示す板面より
外側、以下、「下部」という）にとびだしてしまい、
「かえり」なし化の剪断面が得られない。また、突起部
だけで全剪断荷重を受けるので、板厚が薄く、寿命が長
くなると予測されたが、板厚0.4mm より寿命は短かっ
た。

【００３７】板厚が2.2mm の場合（ｂ＜（板厚×0.5
）：図１のｂ（ｂ＝0.8mm ）の高さが板厚の0.5 倍
（2.2mm ×0.5 ＝1.1mm ）未満では、本発明の突起部に
よる剪断面（図１１のｆ）比が小さくなり、破断面が大
となる。この刃物での剪断では、破断面が大となると
「かえり」が大きくなり、“かえり高さ＞圧こん高さ”
となり、下部に「かえり」がとびだす形となり、かえり
のない剪断（かえりなし化）が不可能となる。前記の結
果より、剪断可能板厚はｂの0.5 〜2.5 倍の範囲内であ
ることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、カウンタースリット方式に比べ、安価な設備でかえ
りの発生しない剪断（かえりなしトリム）が可能とな
り、従来の突起部のみを有し溝を有しない刃物と比べ刃
かけが発生しにくくなり、刃物寿命が長くなり、交換頻
度が減少し、かくして、工業上有用な効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の剪断用刃物の１実施態様を示す縦断
面図である。

【図２】従来の剪断用刃物の１例を示す縦断面図であ
る。

【図３】この発明の剪断用刃物の剪断状況を示す側面図
である。

【図４】図３のＡ−Ａ’線断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図６】図３のＣ−Ｃ’線断面図である。

【図７】図３のＤ−Ｄ’線断面図である。

【図８】図７の部分（ｅ部の）拡大図である。

【図９】図３のＥ−Ｅ’線断面図である。

【図１０】図３のＦ−Ｆ’線断面図である。

【図１１】本発明刃物により剪断された鋼板の剪断面を
示す側面図である。

【図１２】かえり測定方法を説明する断面図である。

【図１３】かえりを示す側面図である。

【図１４】寿命比の調査結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 刃物 ２ 鋼板 ３ 突起部 ４ 外周面 ５ 溝 ａ 刃物の径方向における外周面から突起部の先端まで
の距離 ａ’剪断荷重が集中的に働く部分 ｂ 刃物の径方向における溝の底から突起部の先端まで
の距離 ｃ 刃物の径方向における外周面から突起部の先端まで
の距離 ｄ 外周面の位置 ｅ 溝内の部分 ｆ 剪断面 ｇ 破断面 ｈ かえり ｉ 圧こん ｊ だれ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 宣詔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 末広 敏勝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高平 道 宮城県名取市那智が丘２丁目10−４ (72)発明者 松浦 健夫 広島県広島市東区戸坂千足１丁目11−15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状の刃物（１）の外周部の一端に外
   周面（４）よりも突出して前記刃物（１）の周方向に設
   けられた突起部（３）と、前記突起部（３）の付け根に
   前記刃物（１）の周方向に設けられた溝（５）とを有す
   ることを特徴とする剪断用刃物。
2. 【請求項２】 前記溝（５）は、その底に向かって横断
   面積が次第に減少する三角形状の横断面を有している請
   求項１記載の剪断用刃物。
3. 【請求項３】 前記刃物（１）の径方向における前記外
   周面（４）から前記突起部（３）の先端までの距離ａ
   と、前記刃物（１）の径方向における前記溝（５）の底
   から前記突起部（３）の先端までの距離ｂとの比が、 0.1 ≦ａ／ｂ≦0.5 である請求項１または２記載の剪断用刃物。
4. 【請求項４】 前記距離ｂが、被剪断金属条の板厚の0.
   5 〜2.5 倍の範囲内である請求項１、２または３記載の
   剪断用刃物。