JPH08318391A - 板厚に制限の無いシャーカッター式開先加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、板厚６０ｍｍ以上の角の切削を行
うシャーカッター式開先加工機に関する。 【構成】 カッター刃の回転で生じる切断板を回転させ
る力を制限するローラーを設けてカッター刃の食い込み
を防止しつつ、厚板（６０ｍｍ以上の厚み）の開先加工
を施すことを特徴としたシャーカッター式開先加工機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板厚６０ｍｍ以上の角
の切削を行うシャーカッター式開先加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、シャーカッター式開
先加工機のカッター刃１０５が円錐状の形状で円錐面に
円錐放射状（回転方向に微小の切り込み角度１０５ａが
ついている）に円弧凹み溝１０５ｂを設けたもので、こ
の凹みが開先加工部を抱き込んで板１００の送り力を発
生させている。切断は円錐底面を切断面に一致させカッ
ター刃１０５の外径が切断板１００の側面からはみ出す
寸法に設定し切断板１００を送り方向に送り込むと、カ
ッター刃１０５の円弧凹み１０５ｂで切断板１００が引
き込まれ切断板１００の送りが開始される。

【０００３】カッター刃１０５の回転方向の微小な切り
込み角度１０５ａについては、切断板を加工機本体側に
引き寄せてサイドガイドローラー１０９に板側面を引当
てて、開先寸法が一定になるような役割をしている。

【０００４】開先加工機の構成は、モーター１０１ａ・
減速機１０１ｂ・カッター刃１０５による装置本体部、
カッター刃１０５の切断力を受ける役割の受けローラー
１０６がカッター刃１０５に対抗して受けローラー取付
金具１０４に設けられている。更に受けローラー取付金
具１０４には、切断板１００を装置本体に接触させて送
れるように、サイドローラー１０９が設けられている。

【０００５】また、切断時の板の浮き上がり防止のため
に、板押えローラー１０８ａ・１０８ｂ・１０８ｃ・１
０８ｄがカッター刃１０５に前後して設置され、受けロ
ーラー１０６と向き合う位置に設けられている。補助部
品関連では、板切断終了時にカッター刃１０５から板が
送り出されると板１００を受ける部品が無いため、切断
完了時に板１００が落下する。この板の落下するのを防
ぐ目的で、板保持ローラー１０７が受けローラー１０６
の出側に設けられている。板保持ローラー１０７は受け
ローラー取付金具１０４に取り付けられ、受けローラー
１０６と共に板厚調整が出来るようになっている。

【０００６】次に加工要領は、作業者が受けローラー１
０６とカッター刃１０５との間に板１００をセットし板
側面をサイドローラー１０９に押し当てて位置決めした
うえで、板１００を送り込むと、カッター刃１０５で板
１００が送られながら板の角１００ａがカッター刃１０
５で切断される。

【０００７】以上のように加工機で開先加工を行うが、
従来加工機での開先加工能力は板厚４０〜６０ｍｍ付近
に限界があり、メーカーのカタログでも表示されており
周知の事実である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来加工機での開先加
工能力は板厚６０ｍｍ程度が限界で、これ以上厚い板の
開先加工はカッター刃１０５の円周に沿って板が持ち上
げられ開先量が増大して加工機が停止する。

【０００９】本発明は開先加工機の対応限界が６０ｍｍ
以上の厚い板の開先も加工できるように、従来加工機の
問題点を解析して、従来技術で解決できなかった厚板
（厚み６０ｍｍ以上）の開先加工が可能なシャーカッタ
ー開先加工機を実現することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は従来の開先加工機が厚み６０ｍｍ以下は加
工できて厚み６０ｍｍ以上は加工できないのかを解析
し、従来加工機の切断に発生する力が板の切断面上での
バランスで切断していることを突き止めた結果、その課
題対策案を提案し、その解決をもって本発明をした。即
ち、前記分析により現行加工機の的確な切断機構を把握
したことにより厚板材の開先加工もできる加工機の完成
に至った。

【００１１】本発明は、図３に示すように、板２００と
受けローラー２０６の接触点ａを中心に発生する板２０
０を回そうとする回転力Ｍｃ２を受け止めて、板２００
を安定させる役目の保持ローラー２０７を設けることを
特徴とした、シャーカッター式開先加工機を要旨として
いる。

【００１２】更に、板２００の切り始めのカッター刃２
０５のセット時は、この保持ローラー２０６が板２００
と接触していないためその機能を作用しないので、保持
ローラー２０７に代わる第二保持ローラー２０８ａを、
カッター刃２０５の板装入側に設置したことも本発明の
特徴である。また、任意板厚対応出来るように受けロー
ラー２０６と保持ローラー２０７・カッター刃２０５と
第二保持ローラー２０８ａ・カッター刃２０５と受けロ
ーラー１０６の取付寸法を板厚方向に調節出来るように
したことも、本発明の特徴である。最後に、以上の能力
を発揮出来るように本体フレーム２０２ａ・受けローラ
ー取付金具１０４・第二保持ローラー取付金具２０３ａ
・第二保持ローラー調整金具２０３ｂ等の金具類の剛性
アップも本発明の特徴である。

【００１３】

【作用】本発明の構成と作用を説明する。

【００１４】シャーカッター式開先加工機は板厚６０ｍ
ｍ以下だと切断出来るので、板厚１８ｍｍを想定して切
断機構を作図した。その結果を図６・図７・図８に示し
た。

【００１５】切断機構は、まず、切断板１００を受けロ
ーラー１０６が接触点ｃ位置で受けて板１００を保持し
ている。次にカッター刃１０５の回転力Ｆ１で板１００
をＦ１方向に送りだすが、この状態では、板１００を受
けローラー１０６が受けているので動きを制止されてＦ
１方向に板１００が動けない。従って、カッター１０５
の送り力Ｆ１によって、点ｃを中心に板１００を左廻り
に回転させる回転力Ｍｃが発生する。これに対して板１
００の開先切断をするには板１００の回転を防ぐ必要が
あり、この回転に対する反発力ｆｒ１がカッター刃１０
５と板１００の接触する点ａに発生し、板１００の回転
を防いでいる。板１００の回転が止まった状態が開先加
工の必要条件で、このあとはカッター１０５で板１００
を送り方向に送ると同時に、カッター１０５の円錐面で
開先部１００ａを加工機本体側に押し出すので、開先加
工が実現する。

【００１６】図７で力の伝わり方を説明する。カッター
１０５の回転により回転力Ｆ１が発生する。カッター１
０５の回転力Ｆ１は、板１００との接触点ａでカッター
の接線方向に作用する。カッター１０５の回転力Ｆ１
は、板１００が受けローラー１０６で受けられているの
で下方向の動きが制限されるため、受けローラー１０６
との接触点ｃを中心に左廻りのモーメントＭｃ１に変換
される。板１００の回転モーメントＭｃ１は、カッター
１０５と板１００の接触点ａに、線ａｃと直角方向で接
触力Ｆθ１となって作用する。

【００１７】次に、接触力Ｆθ１の角度θ１をもって、
分力Ｆｘ１と分力Ｆａ１に分けられる。この分力Ｆａ１
は板１００がカッター１０５の中心に向かって作用し、
その反力ｆｒ１が発生して板１００の回転力Ｍｃ１に対
抗して板１００の回転を防いでいる。

【００１８】一方、分力Ｆｘ１は前述の板１００の回転
力Ｍｃ１にさらに回転力を加える性質を持った力でＭｃ
１と作用方向が同じである。よって、Ｆｘ１は板１００
をカッター１０５の回転方向にさらに押し込もうとする
力となり、開先量を増大させる極めて危険な力である。
この分力Ｆｘ１に対抗する力は、ａ点のカッター刃１０
５と板１００の接触力Ｆａ１から生じる接触摩擦力Ｆｓ
１がある。この接触摩擦力Ｆｓ１より分力Ｆｘ１が小さ
いことが、板１００の過大な食い込みを防いで安定した
開先加工ができる条件となる。

【００１９】・ここに、板厚１８ｍｍ時の接触摩擦力ｆ
ｓ１と分力Ｆｘ１の結果は、図８より、 ｆｓ１＝０．０７９Ｆ１：板１００の接触摩擦力 Ｆｘ１＝０．０６３Ｆ１：板１００をカッター刃１０５
の接線方向に押し込む分力 ∴ｆｓ１＝０．０７９Ｆ１＞Ｆｘ１＝０．０６３Ｆ１ となる。分力Ｆｘ１より接触摩擦力ｆｓ１が大きく、板
１００の押し込みを防いでいるので、開先加工が可能で
ある。

【００２０】 Ｆｘ１＝（（Ｆ１×ｂｃ）÷ａｃ）×ｃｏｓ（９０−θ１） ＝（（Ｆ１×８）÷２０）×ｃｏｓ８１° ＝０．０６３Ｆ１ ｆｓ１＝（（（Ｆ１×ｂｃ）÷ａｃ）×ｃｏｓθ１）×Ｒ ＝（（（Ｆ１×８）÷２０）×ｃｏｓ９°）×０．２ ＝０．０７９Ｆ１ Ｆｘ１：板１００の作用力Ｆθ１のカッター刃１０５の
外周接線方向に作用する分力 ｆｓ１：板１００の作用力Ｆθ１のカッター刃１０５の
外周面に直角に作用する分力とカッター刃１０５の接触
で生じる接触摩擦力 ｂｃ ：刃の回転力が板１００回転させようとするモー
メントアーム ｂｃ＝８ｍｍ ａｃ ：板１００の回転力がカッター刃１０５に作用す
る作用点までの距離 ａｃ＝２０ｍｍ θ１ ：板１００の回転力Ｍｃ１の作用力Ｆθ１とカッ
ター刃１０５外周面に直角に作用する接触力Ｆａ１の角
度差 θ１＝９° μ ：カッター刃１０５外周と板１００の接触面の接
触摩擦係数 μ＝０．２ 一方、板厚１５０ｍｍ程度を想定する。板厚１５０ｍｍ
の加工時の状態を作図した。その結果を図３に示した。

【００２１】・板厚が厚いものと板厚が薄いものの違い
は、板厚が厚いとカッター刃２０５と板２００の接触点
ｃが下方に移動するため、作用力Ｆθ２とカッター刃２
０５に作用する板２００の接触分力Ｆａ２の互いの角度
θ２が、板１００の厚みが大きくなるに伴って大きくな
る。このため、板２００をカッター刃２０５の回転方向
に押し込む力Ｆｘ２も大きくなる。

【００２２】・ここで板厚み１５０ｍｍを想定した図３
の結果は、 ｆｓ２＝０．１２Ｆ１：板２００の接触摩擦力 Ｆｘ２＝０．３２Ｆ１：板２００をカッター刃１０５回
転方向に押し込む力 ∴ｆｓ２＝０．１２Ｆ１＜Ｆｘ２＝０．３２Ｆ１ Ｆｘ２の方が接触摩擦力ｆｓ２より大きくなって、板１
００回転力Ｍｃ２が増加し、板１００自らカッター刃に
食い込める条件が成立している。

【００２３】 Ｆｘ２＝（（Ｆ１×ｂｃ）÷ａｃ）×ｃｏｓ（９０−θ２） ＝（（Ｆ１×１０５）÷１５４）×ｃｏｓ（９０°−２８°） ＝０．３２Ｆ１ ｆｓ２＝（（（Ｆ１×ｂｃ）÷ａｃ）×ｃｏｓθ２）×μ ＝（（Ｆ１×１０５）÷１５４×ｃｏｓ２８°）×０．２ ＝０．１２Ｆ１ ここで、ｂｃ＝９５ ａｃ＝１５４ θ２＝２８° μ
＝０．２ これを、従来品の開先加工機の条件にあてはめると、従
来の加工機は薄板を前提としているため、受けローラー
１０６と保持ローラー１０７の取付間隔が小さいこと
と、押えローラー１０８ａの取付金具１０３ａ・１０３
ｂ並びに受けローラー取付金具１０４の剛性が低いため
厚板の回転モーメントＭｃ２を受ける能力が無いので、
開先加工部１００ａが過大に切り込まれて開先加工モー
ター１０１ａが停止して開先加工が中断する。

【００２４】本発明は、前述の課題を解決するもので、
板２００の分力Ｆｘ２がｆｓ２を上回ることを防ぐため
に、保持ローラー２０７を設置して板２００の回転力Ｍ
ａ２を受けた。また、受けローラー取付金具１０４と本
体フレーム２０２ａの剛性を大きくして保持ローラー２
０７の役割が発揮出来るようにして、過大なＦｘ２が発
生しないような構造とした。

【００２５】本発明の保持ローラー２０７・第二保持ロ
ーラー２０８ａを設置して２４０ｍｍ板厚の開先加工を
実施し、薄い板と同じような開先加工を得ることが出来
た。

【００２６】

【実施例】本発明を実施例で具体的に説明するが、これ
によって本発明が限定されることはない。

【００２７】本発明の６０ｍｍ以上の厚板の開先加工を
可能としたシャーカッター式開先加工機の実施例につい
て図１、図２を用いて説明する。

【００２８】切断対象は２４０ｍｍ板厚のスラブ開先を
加工したもので、機械構成は駆動モーター２０１ａ・機
械本体２０１ｂ・本体フレーム２０２ａ・第二保持ロー
ラー取付金具２０３ａ・第二保持ローラー調整金具２０
３ｂ・第二保持ローラー調整ボルト２０３ｃ・受けロー
ラ取付金具２０４・受けローラー調整ボルト２０４ａ・
カッター刃２０５・受けローラー２０６・保持ローラー
２０７・第二保持ローラー２０８ａ・第三保持ローラー
２０８ｂ・ガイドローラー２０９ａ・ガイドローラー２
０９ｂ・ガイドローラー２１０ａ・ガイドローラー２１
０ｂで構成されている。

【００２９】寸法は、受けローラー径２０６はφ８０ｍ
ｍ・保持ローラー径φ３５で、保持ローラー２０７と受
けローラー２０６の水平距離Ａは２４０ｍｍ、カッター
２０５と受けローラー２０６の外径内間距離Ｂは約２３
０ｍｍで設定した。

【００３０】尚、本発明に関係しない駆動モーター２０
１ａ・機械本体２０１ｂ・カッター刃２０５・受けロー
ラー２０６以外の全ての部品は、市販の部品より剛性を
大きくした。

【００３１】また、機能面では受けローラー２０６の取
付寸法を任意板厚に対応出来るように、本体フレーム２
０２ａと受けローラー取付金具２０４の接続面はスライ
ドガイド方式とし、板厚方向に受けローラー調整ボルト
２０４ａで調節出来るようにした。さらに、第二・第三
保持ローラー２０８ａ・２０８ｂも適正な板厚面に位置
調節出来るように第二保持ローラー調整金具２０３ｂを
設けて、第二保持ローラー調整ボルト２０３ｃで位置合
わせが出来るようにした。

【００３２】保持ローラー２０７の取付条件は、カッタ
ー２０５の切断位置を起点に板厚２００の厚み寸法Ｂと
カッター２０５から保持ローラー２０６までの寸法Ａの
比を１：１程度に成るように、受けローラー取付金具１
０４に取付穴を５０ｍｍピッチで設けて板厚に合わせら
れるようにした。

【００３３】最後に、板側面の位置決めと板送りの抵抗
を少なくするために、サイドローラー２０９ａ・２０９
ｂ・２１０ａ・２１０ｂをカッター２０５と受けローラ
ー２０６ｂに配した。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、保持ロ
ーラー２０７を設置してカッター刃２０５の回転力で板
２００が回転しようとする回転力Ｍｃ２を、保持ローラ
ー２０７で受けることにより、市販の開先加工機が加工
できなかった厚板６０ｍｍ以上の開先加工を実現した。

【００３５】本発明により、保持ローラー２０７を設け
ることでシャーカッター式開先加工機の板厚制限の範囲
が撤廃され、開先加工分野に有意義な成果を上げること
が出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開先加工機で板を切断している時の側
面図である。

【図２】本発明の開先加工機で板を切断している時の正
面図である。

【図３】本発明の開先加工機で厚板を切断している時の
作用力の説明図である。

【図４】従来品の開先加工機で板を切断している時の側
面図である。

【図５】従来品の開先加工機で板を切断している時の正
面図である。

【図６】従来品の開先加工機で板を切断している時のカ
ッター回転力Ｆ１の発生説明図である。

【図７】従来品の開先加工機で板を切断している時の板
１００の回転力Ｍｃ１がカッター刃１０５に作用する時
の分力Ｆθ１・Ｆｘ１・Ｆａ１の説明図である。

【図８】従来品の開先加工機で板を切断している時のＦ
ｘ１・Ｆａ１に対抗しているカッター刃側の発生対抗力
ｆｒ１・ｆｓ１の説明図である。

【符号の説明】

１００ 切断板 １００ａ 切断板の開先加工部 １０１ａ 駆動モーター １０１ｂ 機械本体 １０２ａ 本体フレーム １０３ａ 押えローラー取付金具 １０３ｂ 押えローラー調整金具 １０３ｃ 押えローラー取り付け調整ボルト １０４ 受けローラー取付金具 １０４ａ 受けローラー取付調整ボルト １０５ 開先加工機のカッター刃 １０５ａ カッター刃の食いつき溝 １０５ｂ カッター刃の食いつき溝の切り込み角度 １０６ 受けローラー １０７ 保持ローラー １０８ａ 押えローラー １０８ｂ 押えローラー １０９ａ サイドローラー ２００ 切断板 ２００ａ 切断板の開先加工部 ２０１ａ 駆動モーター ２０１ｂ 機械本体 ２０２ａ 本体フレーム ２０３ａ 第二保持ローラー取付金具 ２０３ｂ 第二保持ローラー調整金具 ２０３ｃ 第二保持ローラー取付調整ボルト ２０４ 受けローラー取付金具 ２０４ａ 受けローラー取付調整ボルト ２０５ 開先加工機のカッター刃 ２０６ 受けローラー ２０７ 保持ローラー ２０８ａ 第二保持ローラー ２０８ｂ 第三保持ローラー ２０９ａ サイドローラー ２０９ｂ サイドローラー ２１０ａ サイドローラー ２１０ｂ サイドローラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッター刃の回転で生じる切断板を回転
   させる力を制限する保持ローラーを設けてカッター刃の
   食い込みを防止しつつ、厚板（６０ｍｍ以上の厚み）の
   開先加工を施すことを特徴としたシャーカッター式開先
   加工機。
2. 【請求項２】 開先加工機を切断板トップにセットして
   開先加工を始める時、保持ローラーに代わって食い込み
   の制限する第二ローラーをカッター刃の板装入側に設置
   して、厚板（６０ｍｍ以上の厚み）の全長の開先加工を
   施すことを特徴としたシャーカッター式開先加工機。
3. 【請求項３】 開先加工時に発生する板の回転を防止す
   るため保持ローラーを設けているが、板厚に合わせて保
   持ローラー位置を変更出来るように受けローラー取付金
   具に保持ローラ取付穴を設けて、板回転防止力を板厚に
   応じて得られることを特徴とするシャーカッター式開先
   加工機。