(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の両側耳部を同時に切断する耳部切断機と、該耳部切断機の入側および出側に設けられ、鋼板の両耳部近傍の各々を上下１対のロールで挟むピンチロールと、鋼板を幅分割する分割切断機と、該分割切断機の入側および出側に設けられ、分割する鋼板の両側端部近傍の各々を上下１対のロールで挟むピンチロールとからなる厚板剪断設備であって、
耳部切断機または分割切断機を鋼板が走行中は、鋼板幅方向左右のピンチロールのロール軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行発生力をピンチロールの軸芯方向変位により相殺するように、ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動可能な機構と、前記耳部切断機または分割切断機で鋼板を剪断中は、鋼板の横ずれを防止するために、ピンチロールの軸芯方向への移動を停止する機構とを有するピンチロールを備えたことを特徴とする厚板剪断設備。
【請求項２】
前記ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動可能な機構は、上下ピンチロールとロール駆動力発生源との間の動力伝達軸がスプライン連結構造であり、前記ピンチロール軸芯方向への移動を停止する機構は、ピンチロール側面またはピンチロール側のスプライン軸外周に設けたフランジ面もしくはスプライン軸端面をスラスト軸受を介して固定する位置保持機能付きアクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の厚板剪断設備。
【請求項３】
請求項２記載の厚板剪断設備を用いて、鋼板走行中は、ピンチロールに付属するアクチュエータの位置保持機能を解除して、鋼板幅方向左右のピンチロールのロール軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行発生力をピンチロールの軸芯方向変位により相殺するように、ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動し、耳部切断機または分割切断機で鋼板を剪断中は、前記アクチュエータの位置保持機能を作動して、ピンチロールの軸芯方向変位を固定し、鋼板剪断時の横ずれを防止することを特徴とする鋼板の蛇行防止方法。
【請求項４】
耳部切断機または分割切断機での鋼板剪断が完了し、次の鋼板の剪断が開始される前に、ピンチロールのロール軸芯方向変位が初期位置に戻るように、前記アクチュエータのストロークを調節することを特徴とする請求項３記載の鋼板の蛇行防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板剪断設備における鋼板蛇行防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、厚板剪断設備における鋼板の蛇行防止技術としては、特許文献１に開示された技術がある。本文献の蛇行防止技術は、押えローラおよび中間押えローラを使用して鋼板の蛇行を防止するものであるが、この技術を図５の側面図および図６の平面図を用いて説明すると、次のとおりである。
【０００３】
すなわち、この鋼板の蛇行防止技術を適用した厚板剪断設備は、鋼板２１の進行方向に沿って、複数本のテ−ブルロ−ル２２からなる入側搬送テーブル２３と、鋼板２１の両側耳部を同時に剪断する両側耳部切断機（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｓｈｅａｒ）（以下ＤＳＳと呼ぶ）２５と、上下ロールからなるピンチロールを左右に１対づつ配置したＤＳＳ入側ピンチロール２４およびＤＳＳ出側ピンチロール２６と、鋼板２１を長手方向に剪断し、幅方向に沿って複数枚に分割する分割剪断機（Ｓｌｉｔｔｅｒ）（以下ＳＬと呼ぶ）２８と、上下ロールからなるピンチロールを左右に１対づつ配置したＳＬ入側ピンチロール２７およびＳＬ出側ピンチロール２９と、複数本のテ−ブルロ−ル２２からなる出側搬送テーブル３１とから成っている。
【０００４】
さらに、これらの設備に加えて、押えローラ３２を入側搬送テーブル２３に、押えローラ３４を出側搬送テーブル３１に配置するとともに、中間押えローラ３６をＤＳＳ２５内に配置している。
【０００５】
上述した押えローラ３２、３４は、図７の正面図に示すように、外周面を高摩擦弾性材料で被覆されている。そして、それぞれの押えローラ３２、３４は、テーブルロール２２との間で鋼板２１を挟み込むようになっており、その両側の軸受部３２ａ、３４ａの位置において、流体圧シリンダ３８により昇降自在に支持されている。
【０００６】
また、図８の正面図に示すように、中間押えローラ３６も、外周面を高摩擦弾性材料で被覆されている。そして、中間押えローラ３６は、ＤＳＳ２５内で両側耳部を剪断中の鋼板２１に、上面から接触するようになっており、中間押えローラ３６を回転自在に支持している支持部材３９に取付けられた流体圧シリンダ３８により、昇降可能となっている。
【０００７】
上述した厚板剪断設備においては、鋼板を剪断するときに、ＤＳＳ入側ピンチロール２４、ＤＳＳ出側ピンチロール２６、ＳＬ入側ピンチロール２７およびＳＬ出側ピンチロール２９のそれぞれの上下１対のピンチロールにより、鋼板を挟み、かつ鋼板２１を走行させながら剪断する。
【０００８】
このとき鋼板２１には、鋼板２１を蛇行させようとする力が働くが、この蛇行させようとする力を、上述した押えローラ３２、３４と、中間押えローラ３６の押圧力で阻止しようとするものであり、鋼板２１の蛇行を阻止しないまま切断すると、鋼板２１の両側面２１ａが、図９の平面図に示すように、鋸刃状の形状となり、製品不良の原因となる旨を開示している。
【０００９】
また、ウェブ状シートを間欠的に送る蛇行調整フィーダー装置における、蛇行防止技術として、特許文献２に開示された技術がある。本技術は、ウェブ状シートを間欠的に送る蛇行調整フィーダー装置であって、ウェブ状シートを間に挟んだニップロールとフィードロールの幅方向の位置を移動することによって、ウェブ状シートの幅方向の位置を調整する機能を有することを特徴とする蛇行調整フィーダー装置である。ウェブ状シートの幅方向の位置を検出するセンサーからの信号（図示せず）に基づき、フィードロールの幅方向の位置を制御することが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平５−１８７０２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した剪断中の鋼板に発生する蛇行の原因としては、
（１）左右のピンチロールの軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行発生力（以下、直行度差と呼ぶ）、
（２）左右のピンチロールの偏磨耗差に起因した鋼板の搬送時の左右速度差（以下、偏磨耗差と呼ぶ）、
（３）左右のピンチロールの速度差に起因した鋼板の搬送時の左右速度差（以下、周速差と呼ぶ）、
（４）上下ピンチロールを昇降させるアクチュエータにより鋼板を挟圧する際の左右ピンチ力差（以下、ピンチ力差と呼ぶ）等が考えられる。
【００１２】
上記蛇行発生原因のうち、（２）については定期的なロール径測定に基づくロール交換、
（３）については左右ピンチロールの間に連結軸を設けたメカタイ構造化もしくは左右ロール周速を同期化するためのピンチロール駆動アクチュエータの電気信号制御、（４）についてはアクチュエータ設定（例えば油圧シリンダの場合は設定圧力）の調整により、管理するのが一般的である。
【００１３】
しかし、（１）のピンチロールの直行度差については、直行度の基準となる鋼板搬送方向の高精度測定が必要となる。例えば、厚板剪断設備の入側から出側の全長にわたり、鋼板搬送方向に相当するピアノ線を張り渡し、ピンチロールとの位置関係を測定することとなるが、通常、このような測定作業は大きな労力と長いライン停止時間を伴うため、定期的な管理が困難となるという問題がある。
【００１４】
一方、特許文献１に開示された厚板剪断設備における鋼板蛇行防止方法は、それなりの蛇行防止効果はあるものの、発生する蛇行力をローラの摩擦力で対抗させて、蛇行を防止する対処療法的な方法であり、抜本的な蛇行防止対策とならないという問題がある。
また、ローラの磨耗等によって摩擦力が低下した際に、蛇行防止効果が低下するため、ローラの交換が必要になるという問題がある。更に、鋼板の蛇行量を検出出来ないため、上記ローラの交換周期が正確に把握できず、大量の品質不良を誘発することも有りうるという問題がある。
【００１５】
また、特許文献２に開示された蛇行防止方法は、ウェブ状シート の幅方向の位置を検出するセンサーからの信号（図示せず） に基づくことを前提としているが、厚板剪断設備における鋼板蛇行量検出手段に関して、現実的には鋼板は完全な直方体ではなく、搬送方向に対して曲がりを有するケースがある上、厚板剪断設備による板幅端面の剪断により、鋼板端面が変化するため、一般的な蛇行量検出手段である鋼板端面位置測定では、正確な蛇行量を評価することが困難であるという問題もある。
【００１６】
本発明は、従来技術の上述したような問題を解消するためになされたもので、ピンチロールの設置状態を検討して、本質的な蛇行原因に対する対策が実施可能であり、一般的な蛇行量検出手段である鋼板端面位置測定に関する問題を解決し、設置スペースや諸費用を節減することができる厚板剪断設備および鋼板蛇行防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
発明者等は、鋼板剪断ラインにおける鋼板の蛇行現象を鋭意検討し、
（ａ）ピンチロールの軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とピンチロールの軸芯とのなす角度（θ）が直行する場合（θ＝９０°）は、鋼板搬送方向と実際の鋼板移動方向は一致するため、鋼板の蛇行は生じないことに着目し、
（ｂ）直行度にずれを生じた場合（直行度差が存在する場合（θ≠９０°））には、鋼板搬送方向とピンチロールの周速方向とのずれによる相対速度成分が蛇行速度成分となり、当該速度に応じた鋼板の蛇行が発生すること、
（ｃ）ピンチロールの軸芯方向に、蛇行速度成分を打ち消す速度成分が与えられれば、直行度差があっても鋼板搬送方向と実際の鋼板移動方向は一致すること、
を知見し、本発明を完成させたものである。
本発明の要旨は以下の通りである。
【００１８】
第一の発明は、鋼板の両側耳部を同時に切断する耳部切断機と、該耳部切断機の入側および出側に設けられ、鋼板の両耳部近傍の各々を上下１対のロールで挟み込むピンチロールと、鋼板を幅方向に沿って分割する分割切断機と、該分割切断機の入側および出側に設けられ、分割する鋼板の両側端部近傍の各々を上下１対のロールで挟み込むピンチロールとからなる厚板剪断設備であって、
耳部切断機または分割切断機を、鋼板が走行中は、鋼板幅方向左右のピンチロールのロール軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行発生力をピンチロールの軸芯方向変位により相殺するように、ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動可能な機構と、前記耳部切断機または分割切断機で鋼板を剪断中は、鋼板の横ずれを防止するために、ピンチロールの軸芯方向への移動を停止する機構とを有するピンチロールを備えたことを特徴とする厚板剪断設備である。
【００１９】
第二の発明は、前記ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動可能な機構は、上下ピンチロールとロール駆動力発生源との間の動力伝達軸がスプライン連結構造であり、前記ピンチロール軸芯方向への移動を停止する機構は、ピンチロール側面またはピンチロール側のスプライン軸外周に設けたフランジ面もしくはスプライン軸端面をスラスト軸受を介して停止する位置保持機能付きアクチュエータであることを特徴とする第一の発明に記載の厚板剪断設備である。
【００２０】
第三の発明は、第二の発明に記載の厚板剪断設備を用いて、鋼板走行中は、ピンチロールに付属するアクチュエータの位置保持機能を解除して、鋼板幅方向左右のピンチロールのロール軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行発生力をピンチロールの軸芯方向変位により相殺するように、ピンチロールが拘束されずに軸芯方向に移動し、耳部切断機または分割切断機で鋼板を剪断中は、前記アクチュエータの位置保持機能を作動して、ピンチロールの軸芯方向変位を固定し、鋼板剪断時の横ずれを防止することを特徴とする鋼板の蛇行防止方法である。
【００２１】
第四の発明は、耳部切断機または分割切断機での鋼板剪断が完了し、次の鋼板の剪断が開始される前に、ピンチロールのロール軸芯方向変位が初期位置状態に戻るように、前記アクチュエータのストロークを調節することを特徴とする第三の発明に記載の鋼板の蛇行防止方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、左右のピンチロールの軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）に起因した蛇行現象について、大きな労力及びライン停止時間を伴うロール直行度差（アライメント）測定作業を行うことなく、同要因に起因した蛇行を防止できる。また、押えロール等を新たに設置することなく、鋼板の蛇行が防止できるので、鋼板の蛇行防止に要する費用や設置スペースが大幅に低減できる。また、鋼板の蛇行量を検出する必要がないため、鋼板の曲がりや剪断による板幅端面位置の変化に起因した、従来の蛇行検出方法に関する問題点も解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のピンチロール設備を説明する平面図である。
【図２】本発明の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明の設備を用いた運転サイクルを説明する図である。
【図４】本発明の効果を説明する図である。
【図５】従来の厚板剪断設備を示す側面図である。
【図６】従来の厚板剪断設備を示す平面図である。
【図７】従来の厚板剪断設備の押えロールの構造を示す正面図である。
【図８】従来の厚板剪断設備の中間押えロールの構造を示す正面図である。
【図９】蛇行しながら剪断された鋼板の端面形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
厚鋼板の剪断設備は図６にその概要を示すように、鋼板剪断ラインに鋼板長手方向の両エッジ部を切断するＤＳＳ２５と鋼板の幅方向中央部を切断するＳＬ２８が隣接配置され、ＤＳＳ２５の入、出側、ＳＬ２８の入、出側に鋼板の幅方向両端部を上下から挟んで駆動する上下一対のピンチロール２４、２６、２７、２９が設置されている。
【００２５】
上下一対のピンチロールは、いずれも図１にその平面図を示すように、上ロール、下ロール共にモータＭにより減速機（図示せず）、動力伝達軸（ロール軸）を介して回転駆動される仕組みとなっている。また、上ロールおよび下ロールは、図示しない流体圧シリンダ（例えば図７の３８）により開閉される機構となっており、これにより上下ロールで鋼板を挟むと鋼板を一定長さ搬送できるようになっている。
【００２６】
本発明において、モータＭからの動力伝達軸（ロール軸）はスプライン連結構造（図１（ａ））となっており、ピンチロールの上下ロールはロール軸方向に拘束されずに移動できる構造となっている。
本発明に用いるスプライン連結構造は、モータ側を中空構造のボス側、ピンチロール側をインボリュート歯形加工を施したスプライン軸とし、作動中の歯車かみあい部の自動調心性を有し、大きなトルク伝達が可能なインボリュートスプライン構造とするのが良い。
【００２７】
本発明においては、さらに、ピンチロール側面またはピンチロール側のスプライン軸外周に設けたフランジ面もしくはスプライン軸端面をスラスト軸受を介して固定する位置保持機能付きアクチュエータを設けている（図１（ｂ））。
【００２８】
位置保持機能付きアクチュエータは、油圧シリンダの一種でありシリンダとシリンダロッドとの間に油圧を付与し、シリンダの内周壁を膨張させることによりシリンダロッドを移動できるようにし、油圧を解除するとシリンダが締り嵌めされた元の状態に戻り、シリンダロッドを固定保持できるようになっている（図１（ｂ）、（ｃ））。なお、アクチュエータとしては、任意のタイミングで、その動作を固定できるものであれば他の方式を用いたアクチュエータであっても良い。
【００２９】
本発明においては、上述した機構を採用することにより、上下ピンチロールをロール軸方向に拘束されずに移動可能とするとともに、任意のタイミングでピンチロールのロール軸方向への移動を固定することが可能となる。
【００３０】
次に、図２を用いて、本発明の動作原理を述べる。
【００３１】
図２（ａ）は、左右のピンチロールの軸芯を含む水平面内における鋼板搬送方向とロール軸芯とのなす角度（θ）が直行する（θ＝９０°）状態を示す図であり、この状態においては鋼板搬送方向と実際の鋼板移動方向は一致するため、鋼板の蛇行は発生しない。
【００３２】
図２（ｂ）は、直行度ずれ（直行度差）（θ≠９０°）が存在する状態を示す図であり、鋼板搬送方向とロール周速方向のずれによる相対速度成分が蛇行速度成分となり、同速度に応じた蛇行が発生する。
【００３３】
図２（ｃ）は、本発明の設備を用いた動作を説明する図である。即ち、ピンチロールの上下のロールをロール軸芯方向に移動可能な状態にすると、図２ｂに示した蛇行速度成分は、ロール軸方向のピンチロール移動速度によりロールがロール軸芯方向に拘束されずに移動することにより相殺されるため、鋼板搬送方向と実際の鋼板移動方向は一致することとなり、蛇行の発生を抑制することが可能となる。
【００３４】
本発明を適用し、かつ鋼板とピンチロールとの間に上記蛇行速度成分が存在する場合、拘束されていないピンチロールが、ロール軸方向に移動することとなるが、本現象は慣性力の釣り合いによって説明できる。例えば、厚板剪断の対象となる鋼板の重量は、通常５トン以上である場合が一般的であるのに対して、ピンチロールは、ロール径６００〜７００ｍｍ、ロール長さ３００ｍｍ程度の中空構造であり、重量は０．５トン程度であるのが一般的である。
【００３５】
鋼板とピンチロールとの間に発生する蛇行速度成分の力（本発明の場合は慣性力Ｆに相当）の釣り合いは、
慣性力Ｆ＝  ｍ鋼板×ａ鋼板＝  Ｍピンチロール×ａピンチロール
のように考えることができるため、鋼板を移動させる加速度はピンチロールの加速度に対して１／１０程度である。更に、鋼板はピンチロールだけでなく、厚板剪断設備の前後に設置されたテーブルロールによっても、その自重を支持される状態にあるため、鋼板は、ピンチロールに対してより移動しにくい状況にある。従って、本発明を適用した場合、鋼板は、ほぼ蛇行方向に移動することなく、拘束されていないピンチロールのみが、ロール軸方向に移動することとなる。
【００３６】
次に、本設備の作用について図１を用いて述べる。
【００３７】
図１（ａ）はピンチロールの軸方向移動が零となる初期状態を示す図である。
【００３８】
図１（ｂ）は鋼板走行中の状態を示す図であり、位置保持機能付きアクチュエータはアンロック状態つまりストロークが自由な状態であり、ピンチロールが拘束されずにロール軸心方向に移動可能な状態となっている。鋼板搬送方向とピンチロール軸芯とのなす角度（θ）の直行度差は図示していないが、ピンチロールは直行度差に応じた鋼板蛇行速度を相殺する速度でロール軸芯方向に移動する。
【００３９】
図１（ｃ）は鋼板剪断中の状態を示す図であり、上記位置保持機能付きアクチュエータを締り嵌め効果によりロックさせてロール軸芯方向変位を固定し、鋼板剪断時の横ずれを防止している。
【００４０】
図３を用いて、鋼板一枚分の厚板剪断設備の運転サイクルを述べる。
鋼板が走行中は、アクチュエータの位置保持機能は解除されており、ピンチロールは拘束されずにロール軸芯方向に移動可能な状態にある。剪断開始前にはピンチロールの鋼板幅方向位置は初期状態（変位零）にある。ついで、鋼板の剪断開始の信号（図示せず）を受けて、アクチュエータの位置保持機能は固定されるので、ピンチロールはロール軸芯方向への移動が固定される。剪断の１カットが終了すると、終了信号（図示せず）を受けてピンチロールが駆動し、鋼板は一定長さ搬送される。この間（鋼板走行中）は、アクチュエータの位置保持機能は解除され、ピンチロールは拘束されずにロール軸芯方向に移動可能な状態となる。剪断の１カット毎に上記動作を繰り返し、当該鋼板の剪断作業が完了すると、次の鋼板の剪断が開始されるまでの間に、アクチュエータを作動して、ピンチロールをロール軸芯軸方向変位が零となる初期位置状態に復帰させる。
【００４１】
図４には、本発明を厚板剪断ラインのピンチロールに適用した場合の効果を示す。本発明適用前における蛇行起因の製品不良発生頻度の平均を１．０とした場合、本発明の適用により製品不良発生頻度は適用前の１／１０に激減でき、鋼板製品の剪断面の品質が大きく向上した。
【符号の説明】
【００４２】
２１    鋼板
２１ａ  鋼板幅端部
２２    テーブルロール
２３    入側搬送テーブル
２４    ＤＳＳ入側ピンチロール
２５    両側耳切断機（ＤＳＳ）
２６    ＤＳＳ出側ピンチロール
２７    ＳＬ入側ピンチロール
２８    分割剪断機（ＳＬ）
２９    ＳＬ出側ピンチロール
３１    出側搬送テーブル
３２    入側押えローラ
３４    出側押えローラ
３６    中間押えローラ
３８    流体圧シリンダ
３９    支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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