(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料剪断用のローリングカットシャーに用いる剪断刃であって、
剪断刃長手方向での刃先形状が曲線状の凸形状であり、
剪断刃長手方向において、金属材料出側の端部を先端、金属材料入側の端部を後端とし、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域をＷ、該領域Ｗのうち、剪断開始時に金属材料に接触する部分を含む所定の長さ（但し、領域Ｗの長さの１／２未満）の領域をＷ1、それ以外の領域（但し、領域Ｗ1よりも剪断刃後端側の領域であって、剪断終了時に金属材料に接触する部分を含む領域）をＷ2とした場合、
領域Ｗのなかで、領域Ｗ1の刃先曲率が最も小さく、領域Ｗ2の刃先曲率は、剪断刃後端側にいくに従って大きくなることを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
【請求項２】
領域Ｗ2が、領域Ｗ1に隣接した領域Ｗ20と、残部の領域Ｗ21とから構成され、領域Ｗ20の刃先曲率χ20と領域Ｗ21の刃先曲率χ21がχ20＜χ21であることを特徴とする請求項１に記載のローリングカットシャーの剪断刃。
【請求項３】
領域Ｗ2の刃先曲率は、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化することを特徴とする請求項１または２に記載のローリングカットシャーの剪断刃。
【請求項４】
金属材料剪断用のローリングカットシャーに用いる剪断刃であって、
剪断刃長手方向での刃先形状が曲線状の凸形状であり、
剪断刃長手方向において、金属材料出側の端部を先端、金属材料入側の端部を後端とし、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域をＷとした場合、
領域Ｗの刃先曲率は、剪断開始時に金属材料に接触する部分が最も小さく、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化することを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
【請求項５】
剪断刃長手方向において領域Ｗよりも剪断刃先端側にある領域Ｗ’の刃先曲率は、領域Ｗの刃先曲率よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のローリングカットシャーの剪断刃。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の剪断刃を備えたことを特徴とするローリングカットシャー。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の剪断刃を備えたローリングカットシャーを用い、金属材料の剪断加工を行うことを特徴とする金属材料の剪断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板などの金属材料の剪断に用いるローリングカットシャーの剪断刃（ローリング動作を行う剪断刃）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、厚鋼板の剪断を例に背景技術を説明する。
厚鋼板の製造工程では、所定の厚さに圧延された鋼板の幅寸法を製品幅にするために、幅方向両端部をローリングカット式サイドシャー（ローリングカットシャー）で剪断することが多い。
近年、厚鋼板の製造技術分野では、例えば、ラインパイプ材用にＡＰＩ規格Ｘ１２０鋼の商用試作生産が開始されるなど、鋼材の高強度化が進んでいる。鋼材の高強度化に伴い剪断作業への負荷は増大する傾向にあり、シャーの剪断能力の向上が要望されている。
【０００３】
図７にローリングカットシャーの構造を模式的に示す。このシャーは、被剪断材ｅが通過できるハウジング３の内側に、円弧状の刃先を持つ上剪断刃１と直線状の刃先を持つ下剪断刃２が配置され、下剪断刃２はハウジング側に固定されている。一方、上剪断刃１は、刃長手方向における後端側（材料入側）の部分を２つのリンク５a、５bからなるクランク機構６で、また先端側（材料出側）の部分を２つのリンク７a、７bからなるクランク機構８で、それぞれハウジング３に吊持されている。前記リンク５ａ、７ａは、各一端部がハウジング３に設けられた駆動装置の回転軸（図示せず）に支持固定されており、この支持固定部を支点５０、７０として旋回駆動する。したがって、リンク５ａ、７ａとこれを支持する回転軸はクランク軸を構成し、リンク５ａ、７ａはそのクランク腕に相当する。また、リンク５a、リンク７aの各他端部は、下部側のリンク５b、リンク７bの各上端５１、７１にそれぞれ回転可能に取り付けられている。また、下部側のリンク５b、リンク７bの各下端は、５２、７２にて上剪断刃１にそれぞれ回転可能に取り付けられている。クランク機構６、８を構成するリンクの長さは、リンク５a＞リンク７a、リンク５b＜リンク７bとなっている。このローリングカットシャーは、クランク軸のクランク腕に相当するリンク５a、リンク７aが駆動装置（図示せず）により図中矢印方向に回転（旋回）するが、前後部のクランク機構６、８を構成するリンクが上記のような長さであるため、上剪断刃１が転動（ローリング）するように押し下げられ、下剪断刃２との間で被剪断材ｅを設備の材料出側方向から材料入側に向けて剪断する。
【０００４】
ローリングカットシャーによる被剪断材（厚鋼板）の剪断手順を図８（Ａ）〜（Ｈ）に示す。まず、図８（Ａ）に示すように、剪断前は上剪断刃１は上方に待機しており、上下剪断刃間のクリアランスは被剪断材ｅの通板を妨げないように確保されている（＝最大板厚＋α）。図８（Ｂ）に示すように、被剪断材ｅをシャー前後に配置されたピンチロール（図示せず）によって所定位置まで前進、停止させる。次いで、図８（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、クランク機構６、８を作動させ（リンク５a、リンク７aをクランク腕とするクランク軸を回転させる）、上剪断刃１を転動（ローリング）させるように押し下げて設備の材料出側方向から材料入側に向けて被剪断材ｅを剪断する。図８（Ｇ）に示すように、クランク機構６、８のリンク５a、リンク７aが１回転し終えることにより上剪断刃１は元の待機位置に復帰し、１回の剪断動作が完了する。次いで、図８（Ｈ）に示すように、再びピンチロールによって次回剪断のための所定位置まで被剪断材ｅを前進させるとともに、剪断後の屑となるエッジ部を専用の剪断刃で剪断する（図示せず）。以下、被剪断材全長の剪断が完了するまで、図８（Ｂ）〜（Ｈ）を繰り返す。
【０００５】
ローリングカットにおける剪断荷重Ｐ（Ｎ）は、一般には下記（i）式で求めることができる。
Ｐ＝Ｋｔ２／tanθ    …（i）
θ＝tan−１（ｔ／Ｌ）    …（ii）
但し  t：被剪断材の板厚（ｍｍ）
Ｋ：被剪断材の剪断抵抗（＝α・σTS）（ＭＰａ）
σTS：被剪断材の引張り強度（ＭＰａ）
θ：相対レーキ角（被剪断材と上剪断刃とのなす角度）（°；以下degとする）
Ｌ：剪断長（ｍｍ）
【０００６】
ここで、相対レーキ角θとは、図９に示すように、被剪断材ｅ（金属材料）の剪断方向において、上剪断刃１の円弧状の刃先１００が被剪断材下面と交わる点をｐとした場合、円弧状の刃先１００の点ｐにおける接線ｆと、被剪断材長手方向と平行な直線とがなす角度を指す。なお、剪断長Ｌは、ある瞬間に（同時に）剪断されている材料の長手方向の長さである。
ローリングカットシャーの剪断能力は、上剪断刃１の被剪断材ｅへの押し付け力と上剪断刃１の相対レーキ角θに依存するが、相対レーキ角θはクランク機構による上剪断刃１の移動軌跡と刃形状により決まる。
【０００７】
一般にローリングカットシャーでは、長手方向で均一な剪断能力、剪断品質を保証するため、図８（Ｆ）に示すように、上剪断刃１の最下点到達時の上下剪断刃ラップ代が長手方向に凡そ±１５ｍｍの範囲でほぼ一定となるように設計されている（下剪断刃は図示せず）。この場合の上剪断刃は、一般に剪断刃長が２〜６ｍ程度で、その刃先形状は曲率半径Ｒ６〜１２０ｍ程度の下側に凸の円弧形状であり、相対レーキ角θが上剪断刃長手方向で１．５〜３．５deg程度になるように構成される。ここで、上記剪断品質とは、残留応力による被剪断材の力学的特性の変化、曲がりの有無を指す。
【０００８】
以上のようなローリングカットシャーによる厚鋼板などの剪断では、なるべく小さい剪断荷重で効率的に剪断加工できること、難剪断材料（例えば、硬くて厚い材料）であっても容易に剪断加工できることが求められる。また、切屑が設備と干渉して被剪断材料の搬送に支障をきたさないようにするために、切屑に大きな変形が生じないことも必要である。
難剪断材料（例えば、硬くて厚い材料）を剪断する場合は、押し付け力を増大させるか、相対レーキ角θを大きくする必要がある。しかし、押し付け力の増大は、上剪断刃１の駆動装置の増強やハウジング（門型フレーム）の補強が必要となり、大掛かりな設備工事となるため容易には実施できない。
一方、相対レーキ角θを大きくするには、上剪断刃１の移動軌跡を決定しているクランク機構を改造する方法が考えられるが、これも大掛かりな設備工事となるため容易には実施できない。
【０００９】
従来、ローリングカットシャーの剪断荷重を低減し、難剪断材料であっても容易に剪断加工できるようにすることを目的として、以下のような技術が提案されている。
特許文献１には、剪断前の上剪断刃待機位置における上下剪断刃間のクリアランスが、金属材料の通板性を損なわず、且つ剪断刃長手方向の相対レーキ角分布における最小相対レーキ角θ０（deg）と上剪断刃長Ｌ（mm）との積が一定値以上を満足するように設定する金属材料の剪断設備が示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、ローリングカットシャーによる金属材料の剪断方法において、上下剪断刃による金属材料の剪断を複数回繰り返すことにより金属材料をその長手方向で剪断加工する際に、金属材料を１回剪断した時の材料剪断方向ｘでの鉛直方向剪断荷重分布ＰＳＵ（ｘ）を求め、金属材料の１回目の剪断時には、前記鉛直方向剪断荷重分布ＰＳＵ（ｘ）に基づき、鉛直方向最大剪断荷重Ｐmaxが鉛直方向目標剪断荷重Ｐa以下となるよう、剪断時における材料送り方向での材料位置を制御し、この１回目の剪断時に、材料剪断方向ｘでの鉛直方向剪断荷重分布ＰＪＩ（ｘ）を測定し、２回目以降の剪断時には、前記鉛直方向剪断荷重分布ＰＪＩ（ｘ）に基づき、鉛直方向最大剪断荷重Ｐmaxが鉛直方向目標剪断荷重Ｐa以下となるよう、剪断時における材料送り方向での材料位置を制御する金属材料の剪断方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−８６１９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３９７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
後述するように、本発明者らは、ローリングカットシャーの剪断刃形状を最適化することが、ローリングカットシャーの剪断荷重の低減に有効であるとの知見を得たものであるが、特許文献１、２には、剪断荷重を低減化するために剪断刃形状を最適化するという技術は開示されていない。
すなわち、特許文献１に記載の技術は、相対レーキ角と上剪断刃の長さの積を規定（規制）するものであり、それを実現するために、上剪断刃をどのような形状にするべきかについては、「上剪断刃全体を下方にオフセットさせる」（明細書の段落００２０）という記載がある程度である。また、上剪断刃の具体的な湾曲形状についても、円弧刃という記載がある程度であり、特に新しい技術は開示されていない。
【００１３】
また、特許文献２に記載の技術は、剪断荷重を実測あるいは予測し、目標の剪断荷重以下となるように材料の送り位置ないし送り量を制約する技術であり、剪断荷重が大きくなる場合は、送りの制約により剪断能率が低下するという問題がある。一方、特許文献２にも、上剪断刃の湾曲形状については円弧刃という記載がある程度であり、特に新しい技術は開示されていない。
【００１４】
したがって本発明の目的は、ローリングカットシャーの剪断刃において、刃形状を最適化することにより、剪断により生じる切屑の大きな変形を防止しつつ、剪断荷重を効果的に低減することができる剪断刃を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、ローリングカットシャーの剪断刃の種々の刃形状を想定し、その剪断刃の動きと相対レーキ角、剪断荷重および剪断切屑の挙動について詳細な調査・解析を行った。その結果、まず、下記（1）、（2）の点を確認した。
（1）従来の一定曲率の円弧形状の剪断刃では、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域（部位）のほぼ全長において、１．５〜３deg程度の一定の相対レーキ角となる。
（2）このような従来の円弧形状の剪断刃を下方にオフセットさせると、確かに相対レーキ角は大きくなるが、剪断刃長手方向での相対レーキ角の分布として、剪断の開始時に用いる剪断刃先端側（材料出側）の領域では従来と大差がなく、剪断刃後端側（材料入側）にいくに従って相対レーキ角が大きくなる。
そして、上記（2）の場合、剪断刃後端側において相対レーキ角が大きくなりすぎる結果、切屑の変形が大きくなり、剪断後の金属材料を搬送する際に切屑が設備と干渉し、金属材料の搬送に支障をきたす場合が多いことが判明した。
【００１６】
そこで、剪断刃を一定曲率の円弧形状にするという従来の考え方に捉われることなく、剪断刃の最適な湾曲形状についてさらに検討を進めた結果、以下のような事実を見出した。
（3）剪断の開始時に用いる剪断刃先端側の領域の曲率を小さくして直線形状に近づけることで、剪断開始時にも大きな相対レーキ角を確保でき、剪断荷重を低減できる。
（4）剪断刃後端側にいくに従って曲率を大きくしていくことで、剪断１カットの終了まで過大な相対レーキ角とはならずに、剪断荷重の低減に必要な相対レーキ角を確保できる。
【００１７】
本発明は、以上のような知見に基づき、さらに検討を進めた結果なされたものであり、以下を要旨とするものである。
［1］金属材料剪断用のローリングカットシャーに用いる剪断刃であって、剪断刃長手方向での刃先形状が曲線状の凸形状であり、剪断刃長手方向において、金属材料出側の端部を先端、金属材料入側の端部を後端とし、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域をＷ、該領域Ｗのうち、剪断開始時に金属材料に接触する部分を含む所定の長さ（但し、領域Ｗの長さの１／２未満）の領域をＷ1、それ以外の領域（但し、領域Ｗ1よりも剪断刃後端側の領域であって、剪断終了時に金属材料に接触する部分を含む領域）をＷ2とした場合、領域Ｗのなかで、領域Ｗ1の刃先曲率が最も小さく、領域Ｗ2の刃先曲率は、一定であるか若しくは剪断刃後端側にいくに従って大きくなることを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
【００１８】
［2］上記［1］の剪断刃において、領域Ｗ2が、領域Ｗ1に隣接した領域Ｗ20と、残部の領域Ｗ21とから構成され、領域Ｗ20の刃先曲率χ20と領域Ｗ21の刃先曲率χ21がχ20＜χ21であることを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
［3］上記［1］または［2］の剪断刃において、領域Ｗ2の刃先曲率は、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化することを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
【００１９】
［4］金属材料剪断用のローリングカットシャーに用いる剪断刃であって、剪断刃長手方向での刃先形状が曲線状の凸形状であり、剪断刃長手方向において、金属材料出側の端部を先端、金属材料入側の端部を後端とし、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域をＷとした場合、領域Ｗの刃先曲率は、剪断開始時に金属材料に接触する部分が最も小さく、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化することを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
【００２０】
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの剪断刃において、剪断刃長手方向において領域Ｗよりも剪断刃先端側にある領域Ｗ’の刃先曲率は、領域Ｗの刃先曲率よりも大きいことを特徴とするローリングカットシャーの剪断刃。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの剪断刃を備えたことを特徴とするローリングカットシャー。
［7］上記［1］〜［5］のいずれかの剪断刃の剪断刃を備えたローリングカットシャーを用い、金属材料の剪断加工を行うことを特徴とする金属材料の剪断方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の剪断刃によれば、金属材料を剪断刃長手方向でほぼ一様に大きな相対レーキ角で剪断することができ、従来のローリングカットシャーに較べて剪断時の鉛直方向荷重を大幅に低減することができる。このため、剪断の際に、金属材料の長手方向での送りを規制する必要がなく、剪断作業の能率低下を招くこともない。さらに、剪断1カット終了まで特に過大な相対レーキ角となることもなく、切屑の大きな変形やそれによる障害を招くこともない。
これらの結果、特別な設備的負担を要することなく、厚鋼板などの金属材料を小さい剪断荷重で効率的に剪断加工することができる。このため、剪断時にハウジングや剪断刃の刃先に作用する反力が低下し、設備寿命と剪断刃寿命を長くできるとともに、難剪断材料も容易に剪断加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の剪断刃の一実施形態を示すもので、剪断刃長手方向での刃形状を示す説明図
【図２】図１の実施形態において、剪断時の剪断刃（上刃）とスクラップガイドおよび切屑の位置関係を示す説明図
【図３】本発明の剪断刃の他の実施形態を示すもので、剪断刃長手方向での刃形状を示す説明図
【図４】従来の剪断刃（円弧刃）について、剪断刃長手方向での刃形状を示す説明図
【図５】実施例の適合例、従来例および比較例について、剪断刃（上刃）長手方向における刃先曲率と相対レーキ角分布を示すグラフ
【図６】実施例の適合例、従来例および比較例について、ローリングカットでのクランク１回転中の剪断荷重チャートを示す図面
【図７】ローリングカットシャーの構造を模式的に示す説明図
【図８−１】ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図
【図８−２】ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図
【図８−３】ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図
【図８−４】ローリングカットシャーによる被剪断材の剪断手順を示す説明図
【図９】相対レーキ角の定義を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の剪断刃の一実施形態を示すもので、剪断刃長手方向での刃形状を示す説明図である。
本発明の剪断刃は、金属材料剪断用のローリングカットシャーにおいてローリング動作を行う剪断刃であり、本実施形態は剪断刃が上刃である場合、すなわち剪断が始まる前の剪断刃の位置が金属材料よりも上である場合を示している。なお、図１に示す刃ＣＬとは、剪断刃長手方向の中心位置のことである。
本発明の剪断刃は、剪断刃長手方向での刃先形状が曲線状の凸形状である。ここで、剪断刃長手方向において、金属材料出側の端部を先端、金属材料入側の端部を後端とし、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域をＷ、この領域Ｗのうち、剪断開始時に金属材料に接触する部分を含む所定の長さ（但し、領域Ｗの長さの１／２未満）の領域をＷ1、それ以外の領域（但し、領域Ｗ1よりも剪断刃後端側の領域であって、剪断終了時に金属材料に接触する部分を含む領域）をＷ2とする。図１に示すＲは、それぞれの領域の刃先の曲率半径である。また、それぞれの刃先の曲率をχ（＝１／Ｒ）で表し、領域Ｗ1の刃先曲率をχ1、領域Ｗ2の刃先曲率をχ2とする。なお、上記“領域”とは、剪断刃長手方向における刃先の領域を指す。また、以下に述べる各領域の“長さ”とは、剪断刃長手方向（直線）に沿った長さである。
【００２４】
剪断刃は、領域Ｗのなかで領域Ｗ1の刃先曲率χ1を最も小さくする。すなわち、刃先曲率はχ1＜χ2とする。領域Ｗ1は剪断の開始時を含む剪断初期（剪断１カットの初期）に使用する部位であり、その長さは領域Ｗの長さの１／２未満とする。この領域Ｗ1の刃先曲率χ1を小さく（曲率半径を大きく）して直線形状に近づけることで、剪断の開始時を含む剪断初期にも大きな相対レーキ角を確保でき、剪断荷重を低減できる。なお、領域Ｗ1の長さの下限は、領域Ｗの長さの１／１０程度が適当である。
一方、剪断後期に使用する領域Ｗ2の刃先曲率χ2を領域Ｗ1よりも大きくすることで、剪断１カットの終了まで過大な相対レーキ角とはならずに、剪断荷重の低減に必要な相対レーキ角を確保できる。このため、領域Ｗ2の刃先曲率χ2は一定であってもよいが、剪断刃後端側にいくに従って大きくすることが好ましい。この場合、領域Ｗ2の刃先曲率χ2は、本実施形態のように剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように段階的に変化させてもよいが、連続的に変化させてもよい。
【００２５】
本実施形態では、領域Ｗ2が、領域Ｗ1に隣接した領域Ｗ20と残部の領域Ｗ21とから構成され（ここで、領域Ｗ20の刃先曲率をχ20、領域Ｗ21の刃先曲率をχ21とする）、刃先曲率をχ20＜χ21とし、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように段階的に変化させている。領域Ｗ21は剪断の終了時を含む剪断後期（剪断１カットの後期）に使用する部位であり、領域Ｗのなかで刃先曲率を最も大きくしてある。領域Ｗ20は、剪断中期（剪断１カットの中期）に使用する部位であり、刃先曲率は領域Ｗ1と領域Ｗ21の中間的な大きさとしている。
以上の通り本実施形態では、領域Ｗのなかで刃先曲率をχ1＜χ20＜χ21としている。
【００２６】
剪断刃長手方向において領域Ｗよりも剪断刃先端側にある領域Ｗ’の刃先曲率は、領域Ｗの刃先曲率よりも大きくなっている。この領域Ｗ’は、通常（特に剪断される金属材料が厚い場合）は剪断には用いない部分であり、以下の理由から、曲率を大きく設定することが望ましい。すなわち、ローリングカットシャーでは、上刃（本発明の剪断刃）が上方に待機している際に金属材料（被剪断材）を搬送するが、領域Ｗ’の刃先曲率を大きく設定することにより、金属材料を搬送する際の上刃と下刃とのクリアランスを確保することができる。また、サイドシャーの場合、剪断で生じた切屑を案内するスクラップガイドが上刃の下に設置されることが多いが、領域Ｗ’の刃先曲率を大きく設定することにより、剪断で上刃が最も下方に位置するときにも、図２に模式的に示すように、上刃とスクラップガイドとのクリアランスを確保できる。
なお、本実施形態の場合を含めて、異なる刃先曲率の領域が隣接している場合には、両領域の境界において刃の形状が連続的に変化するように、滑らかに接続されることが好ましい。
【００２７】
本実施形態において、標準的な剪断刃（例えば、全長５ｍ程度）の場合、各領域の長さの比率は、例えば、Ｗ1／Ｗ＝０．１〜０．４、Ｗ20／Ｗ＝０．１〜０．５、Ｗ21／Ｗ＝０．１〜０．５程度にすることができる。同じく、領域Ｗ1、Ｗ20、Ｗ21の刃先の曲率半径Ｒは、Ｒ1：１２〜１６ｍ、Ｒ20：７〜１０ｍ、Ｒ21：２〜６ｍ程度にすることができる。
【００２８】
図１の実施形態は、剪断刃長手方向において金属材料の剪断に使われる領域Ｗを、刃先曲率が異なる領域Ｗ１、Ｗ2に区分けし、領域Ｗ2をさらに刃先曲率が異なるＷ20、Ｗ21に区分けし（すなわち、領域Ｗを刃先曲率が異なる３つの領域に区分けし）、刃先曲率をχ1＜χ20＜χ21としたものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、（i）領域Ｗ1を刃先曲率が剪断刃後端側にいくに従って大きくなる複数の領域に区分する、（ii）領域Ｗ1の刃先曲率を、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化させる、（iii）領域Ｗ2を刃先曲率が剪断刃後端側にいくに従って大きくなる３つ以上の領域に区分する、（iv）さきに述べたように、領域Ｗ2の刃先曲率を、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的に変化させる、などの適宜な構成を採り得る。
【００２９】
また、領域Ｗの刃先曲率を、剪断開始時に金属材料に接触する部分が最も小さく、剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的（無段階）に変化させてもよい。図３は、そのような剪断刃の一実施形態を示すもので、剪断刃長手方向での刃形状を示す説明図である。
領域Ｗの刃先形状は、楕円形状や放物線形状など任意であるが、刃先曲率を剪断刃後端側にいくに従って大きくなるように連続的（無段階）に変化させている。
この実施形態において、標準的な剪断刃（例えば、全長５ｍ程度）の場合、領域Ｗの刃先の曲率半径Ｒは、剪断開始時に金属材料に接触する部分の曲率半径Ｒx：１０〜１６ｍ、剪断終了時に金属材料に接触する部分の曲率半径Ｒy：２〜６ｍ程度とし、その間が連続的に無段階で変化するように構成することができる。
【００３０】
本発明のローリングカットシャーの剪断刃は、厚鋼板などの金属材料の幅端部を剪断するサイドシャーに好適なものであるが、これに限られるものではなく、金属材料の長手方向端部を剪断するエンドシャーやクロップシャーなど、種々のローリングカットシャーに適用できる。
また、本発明の剪断刃を備えたローリングカットシャーは、厚鋼板をはじめとする種々の金属材料の剪断加工に用いられる。
【実施例】
【００３１】
図１に示す本発明の剪断刃（上刃）を図７の剪断設備（ローリングカット式サイドシャー）に組み込み、板厚４０ｍｍの炭素鋼板の剪断を行い、その際の剪断荷重や切屑の変形を調査した（適合例）。本発明の剪断刃は、各領域の長さをそれぞれ、Ｗ’＝１５００ｍｍ、Ｗ1＝５００ｍｍ、Ｗ20＝８００ｍｍ、Ｗ21＝１６００ｍｍ、各領域の刃先の曲率半径をＲ’＝２０００ｍｍ、Ｒ1＝１４０００ｍｍ、Ｒ20＝８０００ｍｍ、Ｒ21＝４５００ｍｍとした。
また、比較のために、（i）図４に示す従来型の円弧形状の上刃（全長：５０００ｍｍ、刃先の曲率半径Ｒ＝９５００ｍｍ）を、通常の状態で同設備に組み込み、同様の材料を剪断する試験（従来例）、（ii）図４に示す同様の剪断刃を、特許文献１に記載されているとおり、通常よりも３０ｍｍ下方にオフセットさせた状態で同設備に組み込み、同様の材料を剪断する試験（比較例）、をそれぞれ実施し、同様の調査を行った。
【００３２】
適合例、従来例および比較例について、剪断刃（上刃）長手方向における刃先曲率と相対レーキ角分布を図５に、ローリングカットでのクランク１回転中の剪断荷重チャートを図６に、それぞれ示す。図５によれば、適合例では剪断刃長手方向での使用範囲（領域Ｗ）のすべてにおいて、従来例よりも大きな相対レーキ角となっている。一方、比較例では、剪断終了時に使用する範囲（剪断刃の後端付近の領域）では、非常に大きな相対レーキ角となっているものの、剪断開始時に使用する範囲（剪断刃の先端付近の領域）では、相対レーキ角は従来例とほとんど変わらない。
【００３３】
この結果、図６の剪断荷重チャートに示されるように、適合例では、剪断１カットの最初から最後まで剪断荷重が従来例より低減できているのに対し、比較例では、剪断開始時の剪断荷重が従来例とあまり変わらず、剪断１カット中の最大荷重としては剪断荷重の低減効果が十分ではない結果となった。
また、適合例では、特に大きな切屑の変形がなく、材料の搬送に問題がなかったのに対し、比較例では剪断終了近傍で切屑の変形が大きく、剪断１カット後の材料搬送で切屑が設備と干渉し、材料の搬送ができないというトラブルが発生した。
【符号の説明】
【００３４】
Ｗ1、Ｗ2、Ｗ20、Ｗ21、Ｗ’  刃先の領域
１  上剪断刃
２  下剪断刃
３  ハウジング
５a、５b、７a、７b  リンク
６、８  クランク機構
５１、５２、７１、７２  枢着部
５０、７０  支点
１００  刃先
ｅ  被剪断材、厚鋼板
【図１】
0006269405.tif 000002
【図２】
0006269405.tif 000003
【図３】
0006269405.tif 000004
【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８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図９】
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