(57)【要約】      （修正有）【課題】先行熱延鋼板と後行熱延鋼板の接合部のノッチングおよび強度試験を同時に行なうことによって、ノッチングと強度試験に要する合計時間を大幅に短縮し、その結果、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板を接合して加工する製造ラインの生産性を大幅に向上できるノッチング装置およびノッチング方法を提供する。【解決手段】接合部の板幅方向端部の上方に配設した切除用上刃と下方に配設した切除用下刃とを用いて板幅方向端部のノッチングを行なうと同時に、ノッチングによって切除される接合部に試験用ポンチ６ａを当接させ、さらに試験用ポンチに対向して配設される試験用ダイス６ｂに接合部を試験用ポンチで押し込んで接合部の突起を形成し、突起をＣＣＤカメラで撮影し、ＣＣＤカメラで撮影した画像を演算装置に伝送し、演算装置にて画像を解析して接合部の破壊の有無を判定し、演算装置で判定された判定結果を表示装置で表示する。【選択図】図１
2018128329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼板を接合して連続的に加工設備へ供給する前に、接合された先行熱延鋼板の後端と後行熱延鋼板の先端との接合部の板幅方向端部を切除するノッチング装置であって、前記接合部の前記板幅方向端部に上方から切り込む切除用上刃と、該切除用上刃による切除線に下方から切り込む切除用下刃と、前記切除線より前記板幅方向端部に近い位置に配設されて前記接合部の強度試験を行なうための突起を形成する試験用ポンチと、該試験用ポンチに対向して配設される試験用ダイスと、該試験用ダイスの内部に前記試験用ポンチが押し込む前記突起を撮影するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラによる画像を解析して前記接合部の破壊の有無を判定する演算装置と、該演算装置で判定された判定結果を表示する表示装置と、を有することを特徴とするノッチング装置。
【請求項２】
前記試験用ダイスが円筒状の貫通孔を有し、該貫通孔の片端が前記試験用ポンチに対向して開口し、前記貫通孔の他端が前記ＣＣＤカメラに対向して開口することを特徴とする請求項１に記載のノッチング装置。
【請求項３】
熱延鋼板を接合して連続的に加工設備へ供給する前に、接合された先行熱延鋼板の後端と後行熱延鋼板の先端との接合部の板幅方向端部を切除するノッチング方法において、前記接合部の前記板幅方向端部の上方に配設した切除用上刃と下方に配設した切除用下刃とを用いて前記板幅方向端部のノッチングを行なうと同時に、該ノッチングによって切除される前記接合部に試験用ポンチを当接させ、さらに該試験用ポンチに対向して配設される試験用ダイスに前記接合部を前記試験用ポンチで押し込んで前記接合部の突起を形成し、該突起をＣＣＤカメラで撮影し、該ＣＣＤカメラで撮影した画像を演算装置に伝送し、該演算装置にて前記画像を解析して前記接合部の破壊の有無を判定し、前記演算装置で判定された判定結果を表示装置で表示することを特徴とするノッチング方法。
【請求項４】
前記試験用ダイスに設けられた円筒状の貫通孔の片方の開口から前記試験用ポンチを押し込み、前記貫通孔の他方の開口から前記ＣＣＤカメラで前記突起を撮影することを特徴とする請求項３に記載のノッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板を連続的に加工する設備（たとえば酸洗設備等）へ熱延鋼板を供給する前に、先行して搬送される熱延鋼板（以下、先行熱延鋼板という）とその後に続いて搬送される熱延鋼板（以下、後行熱延鋼板という）とを接合した接合部の強度試験および幅方向端部の切除を同時に行なう装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延にて得られた熱延鋼板は、その品質特性を改善するために、必要に応じて様々な加工（たとえば酸洗等）を施される。それらの加工工程にて熱延鋼板を連続的に加工して生産性を向上する観点から、当該設備に供給する前に先行熱延鋼板の後端部と後行熱延鋼板の先端部とを接合する技術（たとえば重ね合わせ溶接、突き合わせ溶接等）が実用化されており、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板の板幅が異なる場合にも接合できる技術が開発されている。
【０００３】
板幅の異なる先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを接合した場合は、図５に示すように、接合部２の板幅方向端部に段差が生じる。その結果、接合した後の工程にて通板しながら機械的加工が加えられることによって曲げ応力や引張り応力が作用し、板幅方向の端部に応力集中が発生して、接合部２が破断し易くなる。また、接合部２に生じる板幅方向端部の段差が、通板時に周辺機器と干渉するという問題もある。そこで、接合部２の板幅方向端部を円弧状に切除（以下、ノッチングという）することによって、これらの問題を回避しながら、その後の工程へ先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを連続的に供給する技術が広く普及している。
【０００４】
なお、ノッチングは接合部２の板幅方向の両側で端部を切除する作業であるが、図５では板幅方向の片側のみを図示する。図５中の円弧状の線３（以下、切除線という）は、ノッチングによって切除される位置を示す。図５中の矢印Ａは、先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの進行方向を示す。
【０００５】
接合する先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの板幅が同じである場合は、接合部２の板幅方向端部に段差は生じない。しかし接合部２の板幅方向端部には、接合されている部分と接合されていない部分の境界点が存在するため、接合不良が発生し易い部位であることが一般に知られており、その接合不良に起因する応力集中が発生する恐れがある。そこで、応力集中が原因となって破断が発生するのを回避するために、板幅が同じである場合にもノッチングが採用されている。
【０００６】
さらに、接合された先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを円滑に加工するために、上記のノッチングに加えて、接合部２が所定の強度を有することを調査するための試験（以下、強度試験という）が行なわれる。
【０００７】
強度試験の試料は、ノッチングによって切り落とされた断片13（以下、ノッチング片という）から採取する。ノッチング片13は、円弧状の切除線３から板幅方向端部に近い側に位置する部位であり、略半円形の形状を呈し、その中央に直線状の接合部２が存在する。強度試験の試料は、その接合部２を矩形の試料の中央に配置して、ノッチング片13から切り出す。
【０００８】
その試料をダイスに載置し、試料の中央の接合部２をポンチで押し込んでダイス内に張り出させることによって、接合部２の破壊の有無を調査（いわゆるエリクセン試験）する。一般に、このような強度試験は、先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの接合から加工に到る一連の製造ラインから離れた専用の試験装置で行なう（いわゆるオフライン試験）。
【０００９】
そして、強度試験で接合部２に破壊が認められなかった場合は、接合部２が所定の強度を有すると判定され、接合された先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを、その後の工程へ連続的に供給する。接合部２に破壊が認められた場合は、接合部２の強度が不十分であると判定され、接合部２を剪断機（いわゆるシャー）で切り落として、分離した先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを再び接合し、さらにノッチングおよび強度試験を行なう。
【００１０】
したがって、このような強度試験を行なって接合部２の破壊の調査結果が判明するまでの間、接合された先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの供給は停止される。そのため、熱延鋼板を加工する工程の生産性の低下を招くという問題がある。
【００１１】
そこで、接合した先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを加工する工程の生産性を向上するために、接合部２のノッチングおよび強度試験を効率良く行なう技術が検討されている。
【００１２】
たとえば特許文献１、２には、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板の接合から加工に到る一連の製造ラインにて接合部の強度試験を行なう（いわゆるオンライン試験）技術が開示されている。これらの技術は、先行熱延鋼板の後端部と後行熱延鋼板の先端部を接合した後、そのまま試料を切り出さずに製造ラインにて接合部の強度試験を行ない、引き続きノッチングを行なって強度試験の痕跡を切除する技術である。
【００１３】
従来は、ノッチングを行なった後にノッチング片13から試料を切り出して強度試験を行なっていたのに対して、特許文献１、２に開示された技術は、ノッチング片13の運搬、試料の切り出しを省略できるので、強度試験に要する時間を短縮することが可能である。
【００１４】
しかしながら特許文献１、２に開示された技術は、接合部のノッチングおよび強度試験を夫々個別に行なうので、ノッチングと強度試験に要する合計時間の更なる短縮は期待できず、その結果、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板を接合して加工する製造ラインの生産性を大幅に向上することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平6-254626号公報
【特許文献２】特開昭48-52650号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、従来の技術の問題点を解消するために、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板の接合部のノッチングおよび強度試験を同時に行なうことによって、ノッチングと強度試験に要する合計時間を大幅に短縮し、その結果、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板を接合して加工する製造ラインの生産性を大幅に向上できるノッチング装置およびノッチング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】
本発明者は、ノッチングと強度試験を同時に行なうために、ノッチング装置内に強度試験用のポンチとダイスを組み込んで、様々な実験を行なった。その結果、ノッチング装置内に配設されたポンチによってダイスの内部に押し込まれた接合部の突起を作業員が観察して、接合部の破壊の有無をその場で判定するのは極めて困難であることが分かった。
【００１８】
つまり、ノッチングと強度試験を同時に行なうことによって、ノッチング片13から強度試験の試料を切り出す必要はなくなるものの、ポンチをダイスから引き抜いた後にノッチング片をノッチング装置から外に取り出して、接合部に形成された突起の観察（すなわち破壊の有無の判定）を行なわなければならない。そのため、接合部の破壊の調査結果が判明するまでに長時間を要する。
【００１９】
そこで本発明者は、接合部の破壊の有無を短時間で判定する技術について詳細に検討した。そして、ノッチング装置内にＣＣＤカメラを取り付けて接合部の突起を撮影し、その画像を解析することによって、接合部の破壊の有無を短時間で、しかも精度良く判定できることを見出した。
【００２０】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、熱延鋼板を接合して連続的に加工設備へ供給する前に、接合された先行熱延鋼板の後端と後行熱延鋼板の先端との接合部の板幅方向端部を切除するノッチング装置であって、接合部の板幅方向端部に上方から切り込む切除用上刃と、切除用上刃による切除線に下方から切り込む切除用下刃と、切除線より板幅方向端部に近い位置に配設されて接合部の強度試験を行なうための突起を形成する試験用ポンチと、試験用ポンチに対向して配設される試験用ダイスと、試験用ダイスの内部に試験用ポンチが押し込む突起を撮影するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラによる画像を解析して接合部の破壊の有無を判定する演算装置と、演算装置で判定された判定結果を表示する表示装置と、を有するノッチング装置である。
【００２１】
本発明のノッチング装置においては、試験用ダイスが円筒状の貫通孔を有し、貫通孔の片端が試験用ポンチに対向して開口し、貫通孔の他端がＣＣＤカメラに対向して開口することが好ましい。
【００２２】
また本発明は、熱延鋼板を接合して連続的に加工設備へ供給する前に、接合された先行熱延鋼板の後端と後行熱延鋼板の先端との接合部の板幅方向端部を切除するノッチング方法において、接合部の板幅方向端部の上方に配設した切除用上刃と下方に配設した切除用下刃とを用いて板幅方向端部のノッチングを行なうと同時に、ノッチングによって切除される接合部に試験用ポンチを当接させ、さらに試験用ポンチに対向して配設される試験用ダイスに接合部を試験用ポンチで押し込んで接合部の突起を形成し、突起をＣＣＤカメラで撮影し、ＣＣＤカメラで撮影した画像を演算装置に伝送し、演算装置にて画像を解析して接合部の破壊の有無を判定し、演算装置で判定された判定結果を表示装置で表示するノッチング方法である。
【００２３】
本発明のノッチング方法においては、試験用ダイスに設けられた円筒状の貫通孔の片方の開口から試験用ポンチを押し込み、貫通孔の他方の開口からＣＣＤカメラで突起を撮影することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ノッチングと強度試験に要する合計時間を大幅に短縮し、その結果、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板を接合して加工する製造ラインの生産性を大幅に向上できるので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のノッチング装置の例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す試験用ポンチを試験用ダイスに押し込んだ例を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す装置を用いてノッチングを行なう例を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明のノッチング装置で形成された突起をＣＣＤカメラで撮影した画像の例を模式的に示す平面図である。
【図５】接合した熱延鋼板のノッチングの例を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明のノッチング装置の例を模式的に示す断面図である。図１では先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bは紙面に対して垂直方向に進行する。そのため、図１中で先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを識別できないので、先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを総称して熱延鋼板１として示す。また、ノッチング装置は熱延鋼板１の板幅方向の両側に配設されるが、図１では板幅方向の片側のみを示す。
【００２７】
熱延鋼板１の上面側には板幅方向端部の切除（すなわちノッチング）を行なうための円弧状の刃4a（以下、切除用上刃という）が配設され、熱延鋼板１の下面側にはノッチングを行なうための円弧状の刃4b（以下、切除用下刃という）が配設される。そして、駆動装置５（以下、切除用駆動装置という）を操作して、切除用上刃4aを上方から熱延鋼板１に切り込ませると同時に、熱延鋼板１を切除用下刃4bに押圧することによって、熱延鋼板１に切除用下刃4bを下方から切り込ませてノッチングを行なう。切除用駆動装置５は従来から知られている手段（たとえば油圧シリンダー等）を使用する。
【００２８】
さらに、強度試験としてエリクセン試験を行なうためのポンチ6a（以下、試験用ポンチという）とダイス6b（以下、試験用ダイスという）が配設される。図１には熱延鋼板１の上面側に試験用ダイス6b、下面側に試験用ポンチ6aを配設する例を示すが、上面側に試験用ポンチ6aを配設し、下面側に試験用ダイス6bを配設しても良い。
【００２９】
ノッチングを行なう動作において切除用上刃4aと切除用下刃4bが共に熱延鋼板１に当接している状態で、駆動装置７（以下、試験用駆動装置という）を操作して、試験用ポンチ6aを試験用ダイス6bに押し込む。
【００３０】
強度試験では、熱延鋼板１の板厚に応じて一定の条件で試験用ポンチ6aを試験用ダイス6bに押し込む必要がある。そこで、試験用ポンチ6aを押し込む長さ、あるいは、押し込むために要する押圧力を調整して強度試験を行なう。その際、試験用ポンチ6aを押し込む側の試験用ダイス6bの開口から押し込まれた試験用ポンチ6aの先端までの長さＭ（以下、押し込み量という）を調整することは、ノッチングと同時であっても、容易に行なうことができる。したがって熱延鋼板１の板厚に応じて押し込み量Ｍ（図２参照）を予め設定しておき、その所定の押し込み量Ｍを一定に維持しながら強度試験を行なうことが好ましい。熱延鋼板１の板厚が0.1〜９mmでは、押し込み量Ｍは10〜30mmの範囲内が好ましい。
【００３１】
こうして、試験用ポンチ6aとともに熱延鋼板１も試験用ダイス6bに押し込まれて突起10を形成する。なお、試験用駆動装置７は従来から知られている手段（たとえば油圧シリンダー等）を使用する。
【００３２】
その突起10をＣＣＤカメラ８で撮影する。撮影に必要な光源となる照明機器は、従来から知られているものを使用する。こうして得られた画像では、突起10の健全な部位は明るく、接合部２はやや暗く、強度試験によって割れ12（図４参照）が発生した部位は暗く撮影される。
【００３３】
試験用ダイス6bに円筒状の貫通孔を設けて、その貫通孔の片方の開口から試験用ポンチ6aを押し込み、貫通孔の他方の開口からＣＣＤカメラ８で撮影すれば、ノッチングおよび強度試験の動作中に撮影することが可能となる。
【００３４】
図３は、接合部２の板幅方向端部のノッチングを行なう際の、先行熱延鋼板1a、後行熱延鋼板1b、接合部２、切除用上刃4a、切除用下刃4b、試験用ポンチ6aの配置の例を模式的に示す平面図である。図３では試験用ダイス6bは図示を省略する。また、矢印Ａは先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの進行方向を示す。
【００３５】
切除用上刃4aと切除用下刃4bで切除することによって生じる円弧状の線が切除線３である（図３参照）。その切除線３より板幅方向端部に近い位置に試験用ポンチ6aを配設する。試験用ダイス6bは、試験用ポンチ6aに対向して配設される。そして強度試験を行なう際には、接合部２を試験用ポンチ6aで試験用ダイス6bに押し込む。
【００３６】
こうして形成された突起10をＣＣＤカメラ８で撮影し、その画像を演算装置（図示せず）に伝送して画像解析を行なう。演算装置は、接合部２の破壊が発生しているか否かを判定する。具体的には、図４(a)に示すように突起10の底辺11である略円形の領域の内部で接合部２に割れ12が発生していない場合、および(b)に示すように割れ12が接合部２に対して垂直に発生している場合は、接合部２の破壊は発生していないと判定する。また、(c)に示すように割れ12が接合部２に沿って発生している場合は、接合部２の破壊が発生したと判定する。このような画像解析は、一般に市販されているソフトウェアを用いて行なうことができる。
【００３７】
演算装置が判定した判定結果は表示装置に表示される。表示装置は、たとえば画面に表示する、紙に印刷する、音声で通知する、電灯を点滅させる等の、従来から知られている手段を用いる。
【００３８】
こうして、強度試験で破壊が認められなかった場合は、接合部２が所定の強度を有するので、接合された先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを、その後の工程へ連続的に供給する。破壊が認められた場合は、接合部２の強度が不十分であるから、接合部２を剪断機（いわゆるシャー）で切り落として、分離した先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bを再び接合し、さらにノッチングおよび強度試験を行なう。
【００３９】
ノッチング装置に車輪９を配設することによって、先行熱延鋼板1aと後行熱延鋼板1bの板幅が様々に変化しても、容易にノッチングおよび強度試験を行なうことができる。
【００４０】
以上に説明した通り、本発明によれば、先行熱延鋼板と後行熱延鋼板の接合部のノッチングおよび強度試験を同時に行なうことができる。
【実施例】
【００４１】
板幅の異なる熱延鋼板を接合した後、図１に示すノッチング装置を用いて、接合部のノッチングと強度試験を同時に行なう実験を実施した。その手順について説明する。
【００４２】
まず、板幅1200mmの熱延鋼板（板厚3.5mm、長さ1000mm）と板幅1150mmの熱延鋼板（板厚3.5mm、長さ1000mm）を１枚ずつ組み合わせて、計５組を突き合わせ溶接で接合した。次いで、得られた５枚の接合板（板厚3.5mm、長さ2000mm）の接合部の両端（合計10ケ所）のノッチングと強度試験を、図１に示すノッチング装置で行なった。強度試験における試験用ポンチの押し込み量Ｍは21mmとした。
【００４３】
強度試験（合計10回）では、試験用ダイス内に形成された突起をＣＣＤカメラで撮影し、その画像を演算装置に伝送して画像解析を行なった。その結果、接合部の破壊なしと判定された強度試験が９回、接合部の破壊ありと判定された強度試験が１回であった。次に、強度試験で形成された突起を目視で観察したところ、接合部の破壊なしと判定された９個の突起のうち、５個は接合部に割れが認められず（図４(a)参照）、４個は接合部に対して垂直に割れが発生していた（図４(b)参照）。また、接合部の破壊ありと判定された１個は、割れが接合部に沿って発生していた（図４(c)参照）。
つまり、接合部の破壊の有無について、ＣＣＤカメラで撮影した画像を解析して判定した結果と、目視の観察による判定とが、全て一致した。
一方で、ノッチングによって接合板から切り落とされたノッチング片（合計10枚）は、いずれも略半円形を呈し、円弧状の切除線が形成された。
【００４４】
以上の通り、本発明を適用して、ノッチングと強度試験を同時に、しかも円滑に行なうことができた。
従来はノッチングと強度試験を夫々個別に行なっていた（所要時間：合計５分）のに対して、本発明はノッチングと強度試験を同時に行なう（所要時間：１分）ことが可能となり、作業効率が大幅に向上した。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱延鋼板
1a  先行熱延鋼板
1b  後行熱延鋼板
２  接合部
３  切除線
4a  切除用上刃
4b  切除用下刃
５  切除用駆動装置
6a  試験用ポンチ
6b  試験用ダイス
７  試験用駆動装置
８  ＣＣＤカメラ
９  車輪
10  突起
11  突起の底辺
12  割れ
13  ノッチング片
【図１】
2018128329.tif 000003
【図２】
2018128329.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018128329.tif 000006
【図５】
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