(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリを有する材料と切削刃を相対移動させて前記切削刃で前記バリを切削するバリ取り装置であって、
相対移動方向上流側に配置された第１の切削刃と、相対移動方向下流側に配置された第２の切削刃とを有し、
前記第１の切削刃を、前記材料の一側端側から中央側に亘って、前記材料の一側端を跨ぐように配置し、
前記第２の切削刃を、前記材料の他側端側から中央側に亘って、前記材料の他側端を跨ぐように配置し、
さらに、前記第１、第２の切削刃の外側端を上流側に傾けると共に、両切削刃の中央端が前記材料の進行方向から見て重なるように配置したことを特徴とするバリ取り装置。
【請求項２】
前記切削刃を多角形の板状体から形成すると共に、該切削刃を立てた状態で回転可能かつ昇降可能に保持し、該切削刃の昇降時に前記切削刃を回転させて刃面を更新させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のバリ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば突合わせ抵抗溶接等によって材料の表面に生じるバリを切削刃によって除去するバリ取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続圧延設備においては、鋳造された複数のブルームやビレット等を溶接機で次々に溶接して圧延機に連続供給して生産性を向上させている。また、鋼板をコイル状に巻き取る際に、鋼板の終端を無くし張力を連続的に発生させて生産性を向上させるものもある。
これらの連続圧延設備用の溶接機としては、例えば特開昭５２−４３７５４号公報、特開昭５８−１５１９７１号公報、特開昭６１−３０２８７号公報等に示されたフラッシュ溶接機（又はフラッシュバット溶接機）などがある。
【０００３】
上記のようなフラッシュ溶接機による溶接では、ビレットやブルーム、鋼板の溶接部にフラッシュ及び加圧によって溶接バリが生じるが、このバリは後段の圧延や巻き取り装置で材料や装置に支障を来すため、バリ取り装置等で除去する必要がある。特に溶接部分を製品として出荷する場合には、バリ取りが非常に重要となる。
【０００４】
ところで、溶接時に発生するバリは、材料の幅方向に筋状に生ずるものである。そして、これを除去する方法としては、鋼板のように溶接断面が比較的小さいものは、発生する溶接バリも小さく、切削荷重も小さいので、バリの筋を横断する方向へ切削することも可能である。このため、鋼板を溶接接合した際に生じるバリの除去は従来から比較的簡単に行われており、様々な方法が考えられている。
【０００５】
一方、ビレット等の断面積の大きい材料を溶接する場合、溶接バリは非常に大いため、このバリを切削刃で除去するには切削荷重を考慮してバリの軸線方向に切削するのが一般的であるが、効果的なバリ取り装置は少ない。
【０００６】
また、材料を切削すると材料の切削端部にカエリと呼ばれる切削時特有の削り残しが発生することがあり、溶接バリを切削した場合にもこのカエリが発生することがある。しかし、ビレット溶接等によるバリ取り時にカエリを発生させないように工夫した従来技術はみあたらない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ビレット等の大断面積をもつ材料の溶接バリを除去するには、切削荷重が非常に大きいため、荷重を小さく抑えるためにバリの軸線方向へ切削することが考えられる。そして、この場合には搬送されるビレットに同期して走行しながらバリの軸線方向に切削することが必要となり、走行式のバリ取り装置や走行式の溶接機に内蔵するバリ取り装置が必要となる。
【０００８】
しかし、走行式のバリ取り装置は製作コスト、ランニングコストのいずれも高価になり、また走行スペースも大きくなるという問題がある。
また、走行式の溶接機に内蔵するバリ取り装置の場合は、バリ取り工程が完了するまで溶接工程を行うことができなくなってしまうため、溶接サイクルの短縮化が不可能となり、生産性向上に限界をきたしてしまうという問題がある。
【０００９】
また、ビレット溶接等によるバリ取り時にカエリを発生しないようにしたものがないため、ビレット等にカエリが発生した場合、下流側の圧延工程においてカエリが圧延ローラに押しつぶされ、材料の疵となって残ってしまうことになる。さらに、熱間圧延のバリ取りにおいては、切削荷重が大きいこと、輻射熱の影響があること等により、切削刃の寿命が短くなり、切削刃の交換により、生産効率が落ちるという問題があった。
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、ビレット等の大断面積をもつ材料の溶接バリであっても簡単な構成で、カエリを生ずることなく除去することができるバリ取り装置を得ることを目的としている。
また、切削刃の寿命を長くすることができるバリ取り装置を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバリ取り装置は、バリを有する材料と切削刃を相対移動させて前記切削刃で前記バリを切削するものであって、相対移動方向上流側に配置された第１の切削刃と、相対移動方向下流側に配置された第２の切削刃とを有し、前記第１の切削刃を、前記材料の一側端側から中央側に亘って、前記材料の一側端を跨ぐように配置し、前記第２の切削刃を、前記材料の他側端側から中央側に亘って、前記材料の他側端を跨ぐように配置し、さらに、前記第１、第２の切削刃の外側端を上流側に傾けると共に、両切削刃の中央端が前記材料の進行方向から見て重なるように配置したものである。
【００１２】
また、前記切削刃を多角形の板状体から形成すると共に、該切削刃を立てた状態で回転可能かつ昇降可能に保持し、該切削刃の昇降時に前記切削刃を回転させて刃面を更新させるようにしたものである。
【００１５】
また、連続圧延設備の溶接機の下流側に設置され、該溶接機の溶接時に生じる熱間の溶接バリを除去するようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の斜視図である。
図において、１は連続圧延設備において上流側の溶接機で接合されて下流側の圧延機に送り込まれるビレット、３はビレット１の溶接部に発生した溶接バリであり、ビレット１の幅方向に筋状に発生している。５Ａ，５Ｂはそれぞれビレット１のバリ切削面に対向して配置された一段目、二段目バリ取り装置である。一段目バリ取り装置５Ａは進行方向の上流側に、二段目バリ取り装置５Ｂは下流側にそれぞれ配置されている。
【００１７】
一段目、二段目バリ取り装置５Ａ，５Ｂは基本的には同じ構成である。そこで、一段目バリ取り装置５Ａの構成について、図１及び一段目バリ取り装置５Ａの側面図である図２に基づいて説明する。なお、図において、一段目バリ取り装置５Ａに関する部分には数字にＡを添えて表示し、二段目バリ取り装置５Ｂに関する部分には数字にＢを添えて表示してある。
【００１８】
９Ａは図示しない固定側（例えば、ビレット１を跨ぐように設置された架台）に取り付けられた筒状の昇降ガイド（なお、昇降ガイド９Ａ，９Ｂの上部は内部の構造を分かりやすくするために透視図になっている。）、１１Ａは昇降ガイド９Ａ内に挿入されて昇降ガイド９Ａに案内されて上下動できる昇降ブロック、１３Ａは昇降ブロック１１Ａを上下動させるための油圧シリンダである。油圧シリンダ１３Ａのシリンダロッド１３Ａａの先端が昇降ブロック１１Ａの上端に連結されている。
【００１９】
１７Ａは昇降ブロック１１Ａの下端に取り付けられ、下方が開口するコ字状の刃物台、１９Ａは刃物台１７Ａに軸２１Ａによって回転可能に取り付けられた八角形板状の切削刃である。切削刃１９Ａは、各辺が刃面になっている。また、切削刃１９Ａは軸２１Ａと一体となっており、軸２１Ａが刃物台１７Ａに対して回転できるようになっている。２３Ａは軸２１Ａの一方の端部に取り付けられたラチェット歯車、２５Ａは刃物台１７Ａに取り付けられてラチェット歯車２３Ａの回転を一方向に規制する爪、２７Ａは爪２５Ａをラチェット歯車２３Ａ側に押し付ける押しつけバネである。すなわち、ラチェット歯車２３Ａ、爪２５Ａ、押しつけバネ２７Ａによってラチェット機構が構成され、切削刃１９Ａは一方向（図２においては反時計回り）にのみ回転できるようになっている。
【００２０】
２９Ａは切削刃１９Ａの両面と刃物台１７Ａの内面との間に介装されて切削刃１９Ａを安定保持すると共に切削刃１９Ａの回転を円滑にする摺動板である（図１参照）。
３１Ａは昇降ガイド９Ａに固定されて後述のく字状部材を保持する保持部材、３３Ａは中央部が切削刃１９Ａに向けて屈曲するく字形状のく字状部材であり、屈曲角度は切削刃１９Ａの隣り合う辺同士のなす角度と略同じ、すなわち１３５度に設定されている。
く字状部材３３Ａは下部片３３Ａａ、上部片３３Ａｂから構成されており、中央部が保持部材３１Ａに回動可能に軸支されている。３５Ａは一端が保持部材３１Ａに、他端がく字状部材２７Ａの上部片３３Ａｂに連結されてく字状部材２７Ａが回動したときに元の位置に戻す引きバネである。
【００２１】
図３は切削刃１９Ａの回転動作の説明図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）が切削刃１９Ａが最下位置から最上位置まで移動する状態、図３（ｄ）〜図３（ｅ）図は最上位置から最下位置まで移動する状態を示している。以下、切削刃１９Ａの回転動作について図３に基づいて説明する。
【００２２】
昇降ブロック１１Ａが最下位の状態において、く字状部材３３Ａの下部片３３Ａａ先端部が切削刃１９Ａに平面的に重なるように配置される（図３（ａ））。この状態で、油圧シリンダ１３Ａを駆動して昇降ブロック１１Ａを上昇させると、上昇途中で切削刃１９Ａが下部片３３Ａａに当接し、その状態からさらに昇降ブロック１１Ａが上昇すると、切削刃１９Ａは下部片３３Ａａに下方に押されて図３（ｂ）の矢印Ｐの方向に回転する。このとき、ラチェット歯車２３Ａも回転し、爪２５Ａがラチェット歯車２３Ａの歯を乗り越える動作を開始する。
また、く字状部材３３Ａは、下部片３３Ａａが切削刃１９Ａに押されるので、切削刃１９Ａと反対の方向（図３（ｂ）の矢印Ｑの方向）に回転する。
【００２３】
さらに切削刃１９Ａが上昇すると、切削刃１９Ａは新しい刃面が最下部に位置するところまでさらに回転する。このとき、図３（ｃ）に示すように、く字状部材３３Ａの上部片３３Ａｂが切削刃１９Ａに当接して切削刃１９Ａが回転しすぎるのを防止する。なお、この状態では引きバネ３５Ａが縮まろうとするので、く字状部材３３Ａは矢印Ｑと反対の方向に回転しようとするが、切削刃１９Ａに当接して回転が阻止される。
【００２４】
次に、切削刃１９Ａを下方に移動させる動作について説明する。
油圧シリンダ１３Ａのシリンダロッド１３Ａａを伸長させて切削刃１９Ａを下降させると（図３（ｄ））、切削刃１９Ａはく字状部材３３Ａの下部片３３Ａａに押圧されているので、図中時計回り方向に回転力を受ける。しかし、爪２５Ａがラチェット歯車２３Ａに当接して軸２１Ａすなわち切削刃１９Ａの回転を防止する。したがって、切削刃１９Ａは回転することなく下方に移動する。そして、切削刃１９Ａがさらに下降して下部片３３Ａａと切削刃１９Ａの当接が外れると、く字状部材３３Ａは引きバネ３５Ａによって図中矢印Ｒの方向へ回動して元の状態に戻る（図３（ｅ））。
【００２５】
以上のように、切削刃１９Ａの昇降動作に連動して、切削刃１９Ａの刃面の更新が行われる。
【００２６】
図４は一段目、二段目バリ取り装置５Ａ，５Ｂの切削刃１９Ａ，１９Ｂの配置関係を説明する説明図である。以下、図４に基づいて、切削刃１９Ａ，１９Ｂの配置について説明する。
切削刃１９Ａ，１９Ｂは共に、切削刃面を上流側に位置している。上流側の切削刃１９Ａは、ビレット１の一側を跨いで中央より少し先まで延出するように配置されている。また、下流側の切削刃１９Ｂは、ビレット１の他側を跨いで中央より少し先まで延出するように配置されている。したがって、切削刃１９Ａ，１９Ｂの内側の端部は、ビレット進行方向から見て重なるように配置されている。
【００２７】
また、切削刃１９Ａ，１９Ｂはともに外側端部が上流側に向く方向に傾斜しており、切削刃１９Ａ，１９Ｂとビレット１の各側縁とが成す角度は図中それぞれα、βで示してある。α・βの大きさについては、傾斜角を小さくするほど切削荷重は小さくなるが、切削刃の刃面の長さを長くする必要があり、一方、傾斜角を大きくするほど刃面は短くできるが切削荷重が大きくなる。そこで、この２つの要請を考慮して検討した結果、α・βは８０度〜４５度程度が最も効果的で、サイズもコンパクトに設計できることが分かった。
【００２８】
なお、切削刃１９Ａ，１９Ｂを外側端部が上流側に向く方向に傾斜させる理由は、バリ３の切削時にバリ３を外側から内側に向かって切削できるようにするためであり、このようにすることでカエリの発生を防止できる。
【００２９】
図５はバリ３の切削動作の説明図であり、ビレット１を上方から見た状態を示している。ビレット１は図中の矢印の方向に移動しており、図５（ａ）〜図５（ｇ）の順に工程が進んでいる。
なお、図５に示すものは連続圧延工程におけるバリ取り工程であり、ビレット１は上流側の溶接機で接合され、その接合部すなわちバリ３の位置はビレット１を送る送りローラの回転数をエンコーダで計数することで検出できるようになっている。
なお、図５においては、バリ３の切削状態を明確にするために切削刃１９Ａ、１９Ｂのみを示している。以下、バリ３の切削動作について図５に基づいて説明する。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、バリ３が上流側の一段目バリ取り装置５Ａに近づくと、油圧シリンダ１３Ａを駆動して切削刃１９Ａを下降させ、バリ３が来るのを待つ。
バリ３が切削刃１９Ａの位置まで来ると、バリ３の外端部が切削刃１９Ａの切削刃面に当接し（図５（ｂ））、ビレット１の進行にしたがって外側から順に内側へと切削されてゆく（図５（ｃ））。このとき、切削刃１９Ａが傾斜しているので、バリ３と切削刃１９Ａの当接面は比較的小さく、切削荷重は比較的小さく抑えられている。また、外側から内側への切削であり、カエリが生じない。
【００３１】
ビレット１がさらに進行すると、バリ３は切削刃１９Ａの内側端を通過して、半分以上が切削される（図５（ｄ））。バリ３が切削刃１９Ａの位置から一定距離だけ下流側に移動すると、油圧シリンダ１３Ａを駆動して切削刃１９Ａを上昇させる。この上昇の際には、前述したように切削刃１９Ａが回転して新たな刃面が最下位置に配置され、次回の切削のために待機する。
【００３２】
ビレット１がさらに進行すると、二段目バリ取り装置５Ｂの切削刃１９Ｂが、一段目バリ取り装置５Ａの場合と同様の動作により下降する。そして、バリ３の他方の端が切削刃１９Ｂに当接し（図５（ｅ））、ビレット１の進行にしたがって外側から内側に向けて切削されていく（図５（ｆ））。そして、バリ３が切削刃１９Ｂの内端を通過するときにはバリ３はビレット１から完全に切り離される（図５（ｇ））。バリ３が切削刃１９Ｂの位置から一定距離だけ下流側に移動すると、油圧シリンダ１３Ｂを駆動して切削刃１９Ｂを上昇させる。この上昇の際には、一段目バリ取り装置５Ａの場合と同様に切削刃１９Ｂが回転して新たな刃面が最下位置に配置され、次回の切削のために待機する。
【００３３】
なお、ビレット１から切り離されたバリ３はビレット１上に乗ったままになることもあるが、その場合にはバリ３をはたき落とすようなブラシなどを切削刃１９Ｂの下流側に設置しておけば容易にはたき落とすことができる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、バリを両端から中央部へかけて削るようにしているので、切削時の荷重を軽減できると共に、バリの両端にカエリを全く生じることがなく、後工程の圧延時にもビレットや圧延ロールを傷付けたりすることがない。
【００３５】
また、多角形板状の切削刃を立てた状態で配置しているので、切削に使用していない刃面はビレットから離れており、ビレットの輻射熱の影響を小さくできる。
また、ビレットの熱間バリ取りにおいては、ビレットの輻射熱の影響を小さくする必要から、切削するときのみ切削刃をビレットに近づけ、切削しないときにはビレットから離すという待避動作が必要であるところ、本実施の形態においては、このような必然的に必要となる待避動作を利用して切削刃の刃面を更新するようにしているので、全体の構造が簡単になる。
また、一回の切削毎に刃面が更新されるので、切削刃の寿命が飛躍的に向上する。
【００３６】
なお、上記の実施の形態においては切削刃を８角形としたが、他の多角形であってもよい。もっとも、正多角形であれば、回転半径を小さくできるので効果的である。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、切削刃をビレット面に対してほぼ直角に立てた状態で配置しているが、切削刃は直角である必要はなく、ある程度の傾斜を持たせてもよい。
【００３８】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２におけるバリ３の切削工程の説明図である。図６において、４１は平断面がＶ字形状の切削刃であり、Ｖ字の開口側をビレット１の上流側に向けて設置している。切削刃４１は、実施の形態１の場合と同様に、図示しない油圧シリンダによって昇降可能になっている。
【００３９】
以上のように構成された本実施の形態２の動作を説明する。
ビレット１が図中の矢印の方向に移動して、バリ３が切削刃４１に近づくと、図示しない油圧シリンダを駆動して切削刃４１を下降させてバリ３が来るのを待つ（図６（ａ））。
【００４０】
バリ３が切削刃４１の位置まで来ると、バリ３の両端部が切削刃４１の切削刃面に当接し（図６（ｂ））、ビレット１の進行にしたがって外側から順に内側へと切削されてゆく（図６（ｃ））。このとき、切削刃４１はＶ字形状をしているので、バリ３と切削刃４１の当接面は比較的小さく、切削荷重は比較的小さく抑えられるのは、実施の形態１と同様である。また、外側から内側への切削であり、カエリが生じない点についても同様である。
【００４１】
ビレット１がさらに進行すると、バリ３は切削刃４１のＶ字の谷間を通過して、ビレット１から切り離される（図６（ｄ））。この状態では、切り離されたバリ３が切削刃４１の谷間に保持されたままになる。そこで、バリ３が切削刃４１のＶ字の谷間を完全に通過した時点で切削刃４１を上昇させ、切り離されたバリ３を切削刃４１の下方を通過させる（図６（ｅ））。バリ３が切削刃４１の下方を完全に通過すると（図６（ｆ））、図示しない刷毛等によりバリ３をはたいてビレット１の側方に落下させる。
【００４２】
本実施の形態においては、平断面がＶ字状の切削刃４１を用いたので、１枚の切削刃でバリの両端側から中央にかけての切削が可能になり、装置全体の構成をシンプルにすることができる。
【００４３】
なお、切削刃４１のＶ字の角度は、９０度〜１６０度程度が実用的である。なお、切削刃４１のビレット１に対する配置としては、Ｖ字の谷間がビレット１の面上にあればよく、必ずしもビレット１の中心にある必要はない。また、切削刃４１が図６に示す状態よりも若干回転して配置されてもよいが、この場合であっても切削刃４１の切削刃面とビレットの側縁の成す角度が９０度未満となるようにする必要がある。
【００４４】
なお、上記の実施の形態１，２においては、切削刃１９Ａ，１９Ｂを固定して、ビレット１を走行させる例について説明したが、バリ側を固定しておき、切削刃を移動するようにしてもよい。
【００４５】
また、実施の形態１，２においては、連続鋳造設備におけるビレットのバリ取りの例であり、バリの位置はビレットを送る送りローラの回転数から検出することができたが、このような場合以外では、光センサ、あるいは凸部を機械的に検出するセンサ等種々ものでバリの位置を検出すればよい。
【００４６】
また、実施の形態１，２の例においては、ビレット１を幅方向に横断するバリを完全に除去する場合であるが、例えば、バリが材料の片側縁から中央部までだけ存在するような場合には、実施の形態１における一段目バリ取り装置５Ａのみであっても有効なバリ取りを行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏することができる。
【００４８】
バリを有する材料と切削刃を相対移動させて切削刃でバリを切削するバリ取り装置であって、相対移動方向上流側に配置された第１の切削刃と、相対移動方向下流側に配置された第２の切削刃とを有し、第１の切削刃を、材料の一側端側から中央側に亘って、材料の一側端を跨ぐように配置し、第２の切削刃を、材料の他側端側から中央側に亘って、材料の他側端を跨ぐように配置し、さらに、第１、第２の切削刃の外側端を上流側に傾けると共に、両切削刃の中央端が材料の進行方向から見て重なるように配置したことにより、バリを両端から中央部へかけて削ることができ、ビレット溶接のように非常に大きなバリであっても切削時の荷重を軽減でき、またバリの両端にカエリと呼ばれる切削特有の削り残しを生じることもない。
【００４９】
また、切削刃を多角形の板状体から形成すると共に、該切削刃を立てた状態で回転可能かつ昇降可能に保持し、該切削刃の昇降時に前記切削刃を回転させて刃面を更新させるようにしたことにより、切削刃の昇降時に刃面が毎回更新され、切削刃の寿命が長くなる。これによって、切削刃の交換のサイクルを減らし、生産工程を停止する時間を抑えることができ、特に連続圧延設備では生産性を著しく向上させることができる。
また、切削刃を立てた状態で保持しているので、材料が熱間材の場合、その輻射熱が影響するのは切削中の切刃のみとなり、他の切刃に対する輻射熱の影響を少なくすることができ、寿命の点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形他１の側面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図４】  本発明の実施の形態１の切削刃の配置の説明図である。
【図５】  本発明の実施の形態１のバリ取り工程の説明図である。
【図６】  本発明の実施の形態２のバリ取り工程の説明図である。
【符号の説明】
１  ビレット
３  溶接バリ
５Ａ  一段目バリ取り装置
５Ｂ  二段目バリ取り装置
９Ａ，９Ｂ  昇降ガイド
１１Ａ，１１Ｂ  昇降ブロック
１３Ａ，１３Ｂ  油圧シリンダ
１７Ａ，１７Ｂ  刃物台
１９Ａ，１９Ｂ  切削刃
３３Ａ  く字状部材
【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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