JPH11216612A - 形鋼の切断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延の形鋼に対しても十分な孔型内クリ
アランスを設け、切断前に切断反力を受ける固定刃との
クリアランスを自動的に零あるいは極小化し、良好な切
断を短時間に実施できる形鋼の切断方法及びその装置を
提供する 。 【解決手段】 形鋼１００の断面形状に合わせた孔型２
２を設けた固定刃２１と孔型３５を設けた移動刃３６で
形鋼１００を剪断する場合において、切断の１サイクル
ごとに、押し付け装置１のスライダー１３により形鋼を
押し、形鋼のフランジ面１０１ａ、１０１ｂを固定刃の
孔型２２の縦側面２２ａ、２２ｂに押し付け、さらに上
刃２３と下刃２４で形鋼のウェブ面を挾持した後に移動
刃３６を斜め下方に押し下げて切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形鋼の切断方法及
び装置に係り、さらに詳しくは、貫通孔型を有する固定
刃と移動刃を用い、移動刃を形鋼に対し斜め方向に移動
させることにより、溝形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、軌条等の
形鋼を剪断する切断方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】形鋼の切断において、形鋼の断面形状に
合わせた孔型を設けた固定刃と移動刃を用い、移動刃を
形鋼に対し斜め下方に移動させることにより短時間に形
鋼を剪断する方法は、例えば、特開平２−２６２９０８
号公報、特許第２６１６３６５号公報、特開平９−１３
６２１３号公報に開示されている。この場合、固定刃と
移動刃との間の剪断クリアランスは、これを適正に設定
することにより切断面にダレやバリが発生しないよう
に、また発生したとしても許容範囲内に収まるようにす
ることができるが、剪断刃物の孔型内における形鋼との
間のクリアランス（以下、孔型内クリアランスという）
は、たとえこれを適正と考えられる隙間に設定したとし
ても、形鋼の寸法公差、反りや曲がり、あるいは剪断刃
物の材質、摩耗などの影響が大きく、しばしば図７に示
すように切断面の形状が損なわれる。図７は溝形鋼を例
にとって示す切断面形状の変形例であり、（ａ）は一方
のフランジ面とウェブ面との角度をθ１、他方のフラン
ジ面とウェブ面との角度をθ２とするとき、θ１＞９０
゜＞θ２となるような変形であり、θ１、θ２の直角度
が出ない場合、（ｂ）はウェブの角部がダレてウェブの
膨らみが発生する場合である。

【０００３】このような切断面形状の変形は、冷間成形
の形鋼に比べて、熱間圧延の形鋼製品において特に発生
しやすい。その理由は、熱間圧延の形鋼の場合、先端部
と後端部の寸法や厚みが中間部に比べて多少大きくなっ
ており、孔型内を通過させるためには孔型の寸法を大き
くしなければならず、このため孔型内クリアランスが冷
間成形の形鋼の場合よりも大きくなるからである。この
ような孔型内クリアランスの問題について、前記公報の
うち特開平２−２６２９０８号公報を除き特許第２６１
６３６５号公報、特開平９−１３６２１３号公報では全
く考慮しておらず、特開平２−２６２９０８号公報にお
いては移動刃ホルダーの孔型周辺に、分割された複数の
セグメント状の刃をそれぞれ調整可能に配設した構成と
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな分割刃を用いた切断方法は、冷間成形品のように全
長にわたってある程度寸法精度の良い形鋼に対してのみ
有効であるにすぎず、熱間圧延の形鋼に対しては依然と
して大きな孔型内クリアランスが存在したままであるた
め、切断不良の危険が大きく適用できない。また、分割
刃の調整に際しても、形鋼の寸法測定を前提とするの
で、多大な時間と手数がかかり、コスト面でも問題が多
い。さらに、形鋼には同じサイズの中でもフランジ厚み
とウェブ厚みの異なるものが多く、孔型内クリアランス
の設定・調整は実際上きわめて難しくかつ煩雑である。

【０００５】したがって、本発明における技術的課題
は、熱間圧延の形鋼にも適用できるように前述した孔型
内クリアランスの問題を解決することである。すなわ
ち、本発明は、熱間圧延の形鋼に対しても十分な孔型内
クリアランスを設け、切断前に切断反力を受ける固定刃
とのクリアランスを自動的に零あるいは極小化し、良好
な切断を短時間に実施できる形鋼の切断方法及びその装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形鋼の切断
方法は、形鋼の断面形状に合わせた孔型を有する固定刃
と移動刃を用い、前記移動刃を形鋼に対し斜め方向に移
動させることにより形鋼を剪断する切断方法において、
切断の１サイクルの最初の切断前工程において、形鋼の
縦側面（例えば、フランジ面）を前記固定刃の孔型の縦
側面に押し付けることを特徴とするものである。ここ
で、切断の１サイクルとは、孔型内クリアランスの設定
・調整を含む切断前のセッティングの段階から形鋼の切
断及び元の状態への復帰までの過程をいう。したがっ
て、本発明においては、切断の１サイクルごとに、形鋼
の縦側面を固定刃の孔型の縦側面に押し付けて形鋼を拘
束ないし固定することに特徴がある。これにより、孔型
内クリアランスは常に零あるいは極小に自動調整され、
形鋼の孔型内でのガタツキがなくなるため、変形のない
良好な切断面が得られる。

【０００７】また、前記固定刃は少なくとも上刃と下刃
に２分割されており、前記工程の次の切断前工程におい
て、前記上刃を下降し、前記下刃との間で形鋼の上下面
（例えば、ウェブ面）を挾持するものである。すなわ
ち、請求項１の第１の切断方法では、固定刃は従来と同
様に非分割型のものでよいことを示しており、請求項２
の第２の切断方法では、さらに分割型の固定刃を使用
し、その上刃を可動に構成することにより、固定の下刃
との間で形鋼の上下面を挾持し、フランジ面のみならず
ウェブ面をも拘束ないし固定することとしたものであ
る。これによって、形鋼の保持が確実・強固なものとな
り、より優れた切断面が得られる。

【０００８】前記第１の切断方法は、形鋼の断面形状に
合わせた孔型を有し、前後に重ね合わせた固定刃と移動
刃と、前記移動刃の押し下げ手段と、前記移動刃を形鋼
に対し斜め方向に移動させるガイド手段とを備えた形鋼
の切断装置において、形鋼の切断前に該形鋼の縦側面を
前記固定刃の孔型の縦側面に押し付ける押し付け手段を
備えた切断装置を使用することにより実施することがで
きる。押し付け手段の駆動は切断の１サイクルごとに行
われる。

【０００９】また、前記第２の切断方法には、前記固定
刃がその孔型形状の辺に沿って少なくとも２分割された
上刃と下刃からなり、前記下刃を固定し、前記上刃をバ
ネ等の弾性部材を介して前記押し下げ手段に結合してな
る切断装置を使用する。

【００１０】さらに、本発明の切断装置の最も好ましい
態様によれば、並列に近接して設置した押し付け装置、
固定刃装置及び移動刃装置からなり、前記押し付け装置
は、ブロックの中を上下方向に摺動自在の第１のノッカ
ーと、前記第１のノッカーとテーパ面で係合し、形鋼の
縦側面を押すように水平方向に摺動自在のスライダーと
を備え、前記固定刃装置は、ブロックの中を上下方向に
摺動自在の第２のノッカーと、形鋼の断面形状に合わせ
た孔型の辺に沿って少なくとも２分割され、固定された
下刃と、前記第２のノッカーにバネ等の弾性部材を介し
て結合された上刃とを備え、前記移動刃装置は、ブロッ
クの中を上下方向に摺動自在の第３のノッカーと、形鋼
の断面形状に合わせた孔型を有し、前記第３のノッカー
により押し下げられる移動刃と、形鋼に対し前記移動刃
の斜め方向の移動を案内するガイドブロックとを備え、
前記第１から第３のノッカーの高さをこの順に低くした
ものである。

【００１１】この切断装置は、例えば切断機のラムの直
下に設置して使用する。該ラムの下降により、順次タイ
ミングをずらしながら第１から第３のノッカーを押し下
げるため、切断の１サイクルの中で次の３つの工程を実
施することができる。 （１）固定刃の孔型の縦側面に形鋼の縦側面を押し付け
る切断前工程 （２）固定刃における可動の上刃と固定の下刃で形鋼の
上下面を挾持する切断前工程 （３）移動刃により形鋼を剪断する切断工程 したがって、この切断装置は、きわめてコンパクトで安
価であり、かつ、前記第２の切断方法を能率よく実施す
ることができる。

【００１２】さらに、本発明の切断原理を図１により説
明する。図１の（ａ）は形鋼の切断部位の位置決め、
（ｂ）は最初の切断前工程、（ｃ）は次の切断前工程、
（ｄ）は切断工程における状態を示している。図中、１
００は切断対象の形鋼、１は押し付け手段で、ノッカー
１０とスライダー１３からなる。２１は分割型の固定刃
で、孔型２２の辺に沿って上刃２３と下刃２４に２分割
されている。２０は上刃２３のノッカー、３６は孔型３
５を設けた移動刃で、ガイドブロック３７、３７に沿っ
て形鋼１００に対し斜め下方に移動するようになってい
る。

【００１３】図１（ａ）に示すように、被切断材の形鋼
１００は固定刃２１の孔型２２及び移動刃３６の孔型３
５内に挿入され、切断部位を位置決めする。次に、
（ｂ）に示すように、押し付け手段１のノッカー１０を
押し下げることにより、スライダー１３が水平方向に移
動し、その肩部１６で形鋼１００のフランジ１０１を押
し、そのフランジ面を孔型２２の縦側面２２ａ、２２ｂ
に押し付ける。このため、押し付け部における形鋼１０
０のフランジ面と孔型２２の縦側面との間の孔型内クリ
アランスはほぼ零となり、形鋼１００のフランジを拘束
ないし固定することができる。次に、（ｃ）に示すよう
に、固定刃２１における上刃２３をノッカー２０により
押し下げることにより、形鋼１００のウェブ面を固定の
下刃２４との間で挾持する。このようにして、形鋼１０
０を固定刃２１の孔型２２内で固定した後、（ｄ）に示
すように、移動刃３６をガイドブロック３７、３７に沿
って斜め下方に移動させ、形鋼１００を切断する。

【００１４】形鋼の斜め切断（剪断）において、良好な
切断面を得るためには形鋼のそれぞれ直交する面の板厚
に対して最小距離で刃物を通過させることが重要であ
る。特に、溝形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、軌条等のように２
つ以上の直交する面を有する形鋼の場合、該形鋼を通常
の姿勢に置き、切断刃物を各面の板厚に対し最小距離で
通過するように移動刃の方向角度が決められる。さら
に、形鋼の各面の板厚は必ずしも同一とは限らないの
で、厚みの異なるそれぞれの面の破断時間の差異を極小
化するように切断刃物を設計する。このように設計され
た切断刃物を用い、かつ、前述したように切断前に形鋼
を拘束ないし固定することで、切断面形状の変形、バ
リ、ダレ、及びむしり現象のない高品質の切断面が得ら
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は本発明の切断装置の概要を
一部断面で示す側面図で、図３〜図５はそれぞれ図１の
Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における正面断面図であ
る。ここでは、溝形鋼に対する切断装置を例示してい
る。本発明の切断装置は、図２に示すように、被切断材
である形鋼１００の搬入方向に対し上流側から順に、押
し付け装置１、固定刃装置２、及び移動刃装置３を並列
に近接して設置したものである。図中、４は形鋼１００
の出口５を有する固定ブロックで、各装置のブロック
６、７、８はこの固定ブロック４に図示しない通しボル
トにより一体に固定されている。また、２００は例えば
切断機のラムを示す。

【００１６】押し付け装置１は、形鋼１００の先端部及
び後端部が十分に通過し得る大きさの孔型９または開口
を設けたブロック６と、ブロック６の中を上下方向に摺
動自在で角形断面の第１のノッカー１０と、第１のノッ
カー１０とテーパ面１１、１２で係合し、水平方向に摺
動自在で角形断面のスライダー１３と、スライダー１３
の凹み部１４にバネ１５を介して設けられ、形鋼１００
のフランジ１０１外面を押す押し金１６と、スライダー
１３の戻しバネ１７とから構成されている。１８はスラ
イダー１３、押し金１６、及びバネ１５を組み付けるた
めに設けた当て板、１９は戻しバネ１７の調整用ボルト
である。

【００１７】固定刃装置２は、ブロック７の中を上下方
向に摺動自在で角形断面の第２のノッカー２０と、固定
刃２１の孔型２２の辺（ここでは、両側の縦辺及び底
辺）に沿って少なくとも２分割された上刃２３と下刃２
４と、第２のノッカー２０に連接された三つ又状の押し
金２５とからなり、上刃２３は、ブロック状の固定され
た下刃２４の孔型辺に沿って切り欠いた切欠部２６に上
下摺動自在にはめ込まれており、押し金２５の中央ロッ
ド２７とバネ２８を介して結合されている。２９は上刃
２３を引き上げるための結合ピンで、長穴３０にはめ込
まれている。３１は押し金２５及び上刃２３の戻しバネ
である。

【００１８】移動刃装置３は、移動刃のガイドブロック
と一体的に形成されたブロック８の中を上下方向に摺動
自在で角形断面の第３のノッカー３２と、ノッカー３２
にテーパ面３３、３４で係合し、孔型３５を設けた移動
刃３６と、移動刃３６の斜め下方向への移動を案内する
ガイドブロック３７と、移動刃３６の戻しバネ３８とか
らなっている。

【００１９】また、前記の各孔型９、２２、３５は同形
・同寸法であり、かつ、形鋼１００の先端部及び後端部
が通過し得るのに十分な大きさを持っている。また、各
ノッカー１０、２０、３２のブロック上の突出高さをそ
れぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３とすると、Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３の
関係で突出高さを異ならしめる。このようなノッカー高
さの相違によって、ラム２００の下降に従い順番に第
１、第２、第３のノッカーをタイミングをずらしながら
押し下げることになる。したがって、まず、第１のノッ
カー１０が押し下げられると、テーパ面１１、１２で係
合するスライダー１３が図３の左方へ水平移動するの
で、バネ１５で付勢された押し金１６により形鋼１００
の右側のフランジ外面１０１ｃを押すことになる。この
結果、図１で説明したように左側のフランジ外面１０１
ａ及び右側のフランジ内面１０１ｂがそれぞれ孔型２２
の縦側面２２ａ、２２ｂに接触し、これらの間の孔型内
クリアランスはほぼ零となる。このため、形鋼１００の
両側のフランジ１０１が分割型の固定刃２１の孔型２２
内で拘束・固定されることになる。また、同様の関係に
あるブロック６の孔型９内でもフランジ１０１を拘束・
固定する。

【００２０】さらにラム２００を押し下げると、次に、
第２のノッカー２０を押し下げるため、押し金２５の中
央ロッド２７にバネ２８を介して結合された上刃２３を
押し下げ、固定の下刃２４との間で形鋼１００のウェブ
１０２面を上下から挾持することになる。これによっ
て、形鋼１００は、分割型の固定刃２１において前記の
フランジ１０１のみならずウェブ１０２をも拘束・固定
されることになる。以上の作用は形鋼１００の切断前の
工程において行われるものである。

【００２１】引き続きラム２００を押し下げると、最後
に、第３のノッカー３２を押し下げるため、テーパ面３
３、３４で係合する移動刃３６がガイドブロック３７に
沿って斜め下方向に押し下げられ、形鋼１００を固定刃
２１との間で斜め剪断することになる。そして最後に、
ラム２００を引き上げれば、移動刃３６及び第３のノッ
カー３２は戻しバネ３８により、上刃２３及び押し金２
５と第２のノッカー２０は戻しバネ３１により、スライ
ダー１３と第１のノッカー１０は戻しバネ１７により、
それぞれ元の位置に復帰する。

【００２２】以上のようして切断の１サイクルが終了す
る。したがって、切断サイクルごとに、押し付け装置１
により形鋼のフランジ面を及びウェブ面を固定刃２１の
孔型２２内で拘束・固定した上で移動刃３６により斜め
切断を行うため、きわめて優れた切断面が得られるので
ある。このため、熱間圧延の形鋼のように寸法精度が比
較的悪いものであっても固定刃における孔型内クリアラ
ンスを常に零あるいは極小に自動調整するので、高品質
の切断面が得られ、かつ、コンパクトで安価な切断装置
により短時間に切断を行うことができる。

【００２３】図６はＨ形鋼の場合の切断作用を示す説明
図である。この場合は、固定刃２１をその孔型２２の下
半部の辺に沿って上刃２３と下刃２４に２分割する。作
用効果は前記溝形鋼の場合と同様である。また、Ｉ形
鋼、軌条の場合もＨ形鋼の場合に準じて固定刃を少なく
とも２分割すればよい。

【００２４】なお、本発明においては、固定刃２１を前
記のように２分割せず、従来のように非分割型のもので
あっても、形鋼の切断前に押し付け装置に１によりその
孔型の縦側面に形鋼の縦側面を押し付けるだけでも十分
に効果がある。また、スライダー１３の作動を第１のノ
ッカー１０により行うものとしたが、ノッカー１０の代
わりにシリンダ等で作動するようにしてもよい。ただ
し、ノッカーを用いることにより駆動源が共通の１つの
ものとなるので、装置が簡単になり、かつ動作タイミン
グを確実にすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切断の１サイクルごとに、形鋼の切断前に、形鋼の縦側
面を固定刃の孔型の縦側面に押し付けた上で移動刃によ
り斜め切断を行うようにしたので、高品質の切断面が得
られる。また、このような形鋼の押し付け作用のため、
孔型内クリアランスが常に零あるいは極小に自動調整で
きるので、熱間圧延の形鋼であっても切断を良好に行う
ことができる。さらに、固定刃をその孔型の辺に沿って
上刃と下刃に少なくとも２分割し、上刃を可動に構成
し、下刃を固定することにより、上刃と下刃で形鋼の上
下面を挾持するようにしたので、形鋼の孔型内での拘束
ないし固定を強固にかつ安定にできるため、さらに良好
な切断面が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切断原理を示す図である。

【図２】本発明の切断装置の一部断面側面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線の正面断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線の正面断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ線の正面断面図である。

【図６】Ｈ形鋼の場合の切断作用を示す説明図である。

【図７】形鋼切断面の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１ 押し付け装置 ２ 固定刃装置 ３ 移動刃装置 ４ 固定ブロック ５ 出口 ６、７、８ ブロック ９ 孔型 １０ 第１のノッカー １１、１２ テーパ面 １３ スライダー １４ 凹み部 １５ バネ １６ 押し金 １７ 戻しバネ １８ 当て板 １９ 調整用ボルト ２０ 第２のノッカー ２１ 固定刃 ２２ 孔型 ２３ 上刃 ２４ 下刃 ２５ 押し金 ２６ 切欠部 ２７ 中央ロッド ２８ バネ ２９ 結合ピン ３０ 長穴 ３１ 戻しバネ ３２ 第３のノッカー ３３、３４ テーパ面 ３５ 孔型 ３６ 移動刃 ３７ ガイドブロック ３８ 戻しバネ １００ 形鋼 ２００ ラム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形鋼の断面形状に合わせた孔型を有する
   固定刃と移動刃を用い、前記移動刃を形鋼に対し斜め方
   向に移動させることにより形鋼を剪断する切断方法にお
   いて、 切断の１サイクルの最初の切断前工程において、形鋼の
   縦側面を前記固定刃の孔型の縦側面に押し付けることを
   特徴とする形鋼の切断方法。
2. 【請求項２】 前記固定刃は少なくとも上刃と下刃に２
   分割されており、前記工程の次の切断前工程において、
   前記上刃を下降し、前記下刃との間で形鋼の上下面を挾
   持することを特徴とする請求項１記載の形鋼の切断方
   法。
3. 【請求項３】 形鋼の断面形状に合わせた孔型を有し、
   前後に重ね合わせた固定刃と移動刃と、前記移動刃の押
   し下げ手段と、前記移動刃を形鋼に対し斜め方向に移動
   させるガイド手段とを備えた形鋼の切断装置において、 形鋼の切断前に該形鋼の縦側面を前記固定刃の孔型の縦
   側面に押し付ける押し付け手段を備えたことを特徴とす
   る形鋼の切断装置。
4. 【請求項４】 前記固定刃がその孔型形状の辺に沿って
   少なくとも２分割された上刃と下刃からなり、前記下刃
   を固定し、前記上刃をバネ等の弾性部材を介して前記押
   し下げ手段に結合してなることを特徴とする請求項３記
   載の形鋼の切断装置。
5. 【請求項５】 並列に近接して設置した押し付け装置、
   固定刃装置及び移動刃装置からなり、 前記押し付け装置は、ブロックの中を上下方向に摺動自
   在の第１のノッカーと、前記第１のノッカーとテーパ面
   で係合し、形鋼の縦側面を押すように水平方向に摺動自
   在のスライダーとを備え、 前記固定刃装置は、ブロックの中を上下方向に摺動自在
   の第２のノッカーと、形鋼の断面形状に合わせた孔型の
   辺に沿って少なくとも２分割され、固定された下刃と、
   前記第２のノッカーにバネ等の弾性部材を介して結合さ
   れた上刃とを備え、 前記移動刃装置は、ブロックの中を上下方向に摺動自在
   の第３のノッカーと、形鋼の断面形状に合わせた孔型を
   有し、前記第３のノッカーにより押し下げられる移動刃
   と、形鋼に対し前記移動刃の斜め方向の移動を案内する
   ガイドブロックとを備え、 前記第１から第３のノッカーの高さをこの順に低くした
   ことを特徴とする形鋼の切断装置。