(57)【要約】【課題】板厚が異なる鋼材に対して、同じ下刃と上刃とを用いて、かえりを発生させることなく切り欠きを形成できる。【解決手段】アルキメデス曲線の一部をなす円弧形状の刃部１ａを有する第１工具と、アルキメデス曲線の一部をなす円弧形状の刃部２ａを有し、この刃部２ａの形状が第１工具の刃部１ａの外周に位置されるような径とされた第２工具とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１工具の刃部と第２工具の刃部との間に被加工部材の端部が配置され、前記第２工具の刃部が前記第１工具の刃部の外周に位置されるまで前記第１工具又は第２工具のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記被加工部材の端部に切り欠きを形成する切り欠き形成工具において、
前記第１工具の刃部は、渦巻き曲線の一部をなす曲線形状の刃部をなし、前記第２工具の刃部は、渦巻き曲線の一部をなす曲線形状をなし、かつこの形状が前記第１工具の刃部の外周に位置されるような径とされていることを特徴とする切り欠き形成工具。
【請求項２】
前記渦巻き曲線がアルキメデス曲線であることを特徴とする請求項１記載の切り欠き形成工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の切り欠き形成工具を用いて被加工部材の端部に切り欠きを形成する切り欠き形成方法であって、
切り欠き形成の際の第１及び第２工具の刃部の移動方向に垂直な方向における当該第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔を、被加工部材の情報に基づいて決定し、
前記第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔が当該第１工具の刃部の外周全域についてその決定した間隔になるように、前記第１工具の刃部又は第２工具の刃部のうちの少なくとも一方を回転させて位置決めし、
前記位置決め後、前記第２工具の刃部が前記第１工具の刃部の外周に位置されるまで前記第１工具又は第２工具のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記被加工部材の端部に切り欠きを形成する切り欠き形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切り欠きを形成する切り欠き形成工具、及び切り欠き形成工具を用いて切り欠きを形成する切り欠き形成方法に関し、特に、連続圧延ラインにおいて、先行鋼板と後行鋼板との接合部の板幅方向端部に切り欠きを形成する切り欠き形成工具及び切り欠き形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産効率向上を目的として、熱間圧延ラインの粗圧延機群と仕上圧延機群の間で先行鋼板の後端と後行鋼板の先端とを溶接により接合し、連続して仕上圧延する技術がある。しかし、この技術において、図５に示すように、先行鋼板１０１と後行鋼板１０２との接合部１０３の板幅方向の両端部が溶接不足であることに起因して、当該接合部１０３の両端部に応力が集中してしまうことがある。このように接合部１０３の両端部に応力が集中してしまうことを防止すべく、当該両端部に円弧状の切欠き１０４，１０５を形成する切り欠き形成方法或いはノッチング方法が提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
図６は、鋼板１００の両端部に切り欠きを形成するために、当該鋼板１００の両端部の上下それぞれに配置されている下刃（下刃工具）１１１と上刃（上刃工具）１１２とを示す。
下刃１１１及び上刃１１２はともに半円弧形状をなしており、一方の刃、本例では下刃１１１の方の半径が若干小さくなっている。また、下刃１１１及び上刃１１２がそれぞれ上下動するようになっており、さらに、その位置関係は、切り欠き形成した際に下刃１１１が上刃１１２の内側に位置されるようになっている。そして、このような一対の下刃１１１及び上刃１１２が、鋼板１００の両端部近傍にそれぞれ配置されている。これにより、下刃１１１と上刃１１２との間を通過する鋼板１００の接合部に対応する端部に、下刃１１１を上昇させるとともに、上刃１１２を降下させることで、鋼板１００の両端部に切り欠きを形成している。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−６７４１８号公報
【特許文献２】
特開平５−７６９１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図７中（Ａ）は、切り欠きを形成する際の、下刃１１１と上刃１１２との位置関係を示す。図７の（Ａ）中、１１１ａは、下刃１１１の形状を模式的に線で示し、１１２ａは、上刃１１２の形状を模式的に線で示す。この図７中（Ａ）に示すように、下刃１１１と上刃１１２とは、切り欠き形成の際には下刃１１１の外周全域のどの部分でもその間隔が所定の間隔Ａとなるように位置される。
【０００６】
ここで、そのような所定の間隔Ａは、鋼板の板厚により決定される。すなわち、鋼板の板厚が厚い場合には、前記所定の間隔Ａを大きく設定し、鋼板の板厚が薄い場合には、前記所定の間隔Ａを小さく設定する。このように、鋼板の板厚に応じて前記所定の間隔Ａを設定することで、かえりなどを発生させることなく切り欠きを形成している。
【０００７】
このようなことから、同じ下刃１１１と上刃１１２とを用いて板厚の異なる鋼板に切り欠きを形成しようとした場合、前記所定の間隔Ａを変更する必要がある。ここで、図７中（Ｂ）は、板厚が厚い鋼板に切り欠きを形成しようとする場合に、下刃１１１と上刃１１２との間隔を広くした状態（刃物を対向方向で離間させた状態）を示す。この図７中（Ｂ）に示すように、中央部では所望の間隔Ｂ（＞Ａ）にすることができるが、両端部ではその間隔Ｂよりも狭い間隔Ｂ´（Ｂ＞Ｂ´＞Ａ）になる。このように、下刃１１１と上刃１１２との間に所望の間隔Ｂとならない部分が発生してしまうと、すなわち下刃１１１と上刃１１２との間隔が下刃１１１の外周全域で所望の間隔Ｂにならないと、かえり（切断時のせん断により発生するバリをいう。）が大きく発生してしまい、鋼材の品質を低下させてしまう。このように、かえりが大きく発生してしまうと、当該鋼材を通板するためのロールを傷つけてしまう場合もある。さらに、鋼板洗浄後、鋼板表面上の洗浄液を絞り除去するためのゴムロールであるリンガーロールでもかえりにより傷つけられ、液の絞りが悪くなり、鋼材表面に模様がついてしまう場合もある。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、板厚が異なる鋼材に対して、同じ下刃と上刃とを用いて、かえりを発生させることなく切り欠きを形成できる切り欠き形成工具及び切り欠き形成方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る切り欠き形成工具は、第１工具の刃部と第２工具の刃部との間に被加工部材の端部が配置され、前記第２工具の刃部が前記第１工具の刃部の外周に位置されるまで前記第１工具又は第２工具のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記被加工部材の端部に切り欠きを形成する切り欠き形成工具において、前記第１工具の刃部は、渦巻き曲線の一部をなす曲線形状の刃部をなし、前記第２工具の刃部は、渦巻き曲線の一部をなす曲線形状をなし、かつこの形状が前記第１工具の刃部の外周に位置されるような径とされている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明に係る切り欠き形成工具は、前記渦巻き曲線がアルキメデス曲線である。
また、請求項３記載の切り欠き形成方法は、請求項１又は２に記載の切り欠き形成工具を用いて被加工部材の端部に切り欠きを形成する切り欠き形成方法であって、切り欠き形成の際の第１及び第２工具の刃部の移動方向に垂直な方向における当該第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔を、被加工部材の情報に基づいて決定し、前記第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔が当該第１工具の刃部の外周全域についてその決定した間隔になるように、前記第１工具の刃部又は第２工具の刃部のうちの少なくとも一方を回転させて位置決めし、前記位置決め後、前記第２工具の刃部が前記第１工具の刃部の外周に位置されるまで前記第１工具又は第２工具のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記被加工部材の端部に切り欠きを形成する。
本発明では、切り欠きを形成する際の第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔を変更した場合でも、第１工具の外周全域についてその間隔を同じにできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、鋼板の連続ラインにおいて、切り欠き形成に使用する切り欠き形成工具をなす刃物である。この刃物は、例えば連続ライン設備のノッチング装置に搭載されている。
刃物は一対の下刃と上刃とで構成されている。図１は、切り欠き形成の際の第１工具の下刃と第２工具の上刃との位置関係を示す。図１中、１ａは、下刃の形状を模式的に線で示し、２ａは、上刃の形状を模式的に線で示す。
【００１１】
下刃形状１ａ（第１工具の刃部）及び上刃形状２ａ（第２工具の刃部）は、いわゆるアルキメデス曲線の一部をなす形状になっている。
すなわち、下刃形状１ａは、ある中心点０と一端との半径（端部半径）をｒ０１とした場合に、任意角度θでの任意半径ｒ１を下記（１）式として表せる形状となる。
ｒ１＝ｒ０１＋ｋθ  ・・・（１）
ここで、ｋは任意の定数である。
【００１２】
同様に、上刃形状２ａは、ある中心点０と一端との半径（端部半径）をｒ０２（＝ｒ０１＋α、α；クリアランス）とした場合に、任意角度θでの任意半径ｒ２を下記（２）式として表せる形状となる。
ｒ２＝ｒ０２＋ｋθ  ・・・（２）
例えば、定数ｋの値を大きく設定すれば、角度θの変化に対して半径ｒ１，ｒ２の増加量が多くなり、これにより、角度θが大きいほど半径ｒ１，ｒ２も、より大きい値になる。
【００１３】
このように、下刃形状１ａ及び上刃形状２ａをアルキメデス曲線に沿った形状とし、さらに、上刃形状２ａが下刃形状１ａの外周に位置されるように、上刃形状２ａを下刃形状１ａよりも大きい径にしている。このような形状にすることで、下刃形状１ａと上刃形状２ａとの間隔を、当該下刃１ａの全周（具体的には少なくとも下刃形状１ａと上刃形状２ａとが対向する部分）について同じにすることができる。
【００１４】
なお、以下の説明では、切り欠き形成のために下刃形状１ａと上刃形状２ａとの間に形成する空間を切り欠き形成クリアランスということにする。すなわち、下刃形状１ａと上刃形状２ａとの間隔が当該下刃１ａの全周について同じくなることは、切り欠き形成クリアランス全域で幅が同じになることを意味する。
また、ここで上刃形状２ａを固定して、下刃形状１ａを回転させた場合を考える。具体的には、下刃形状１ａを、中心点０を回転中心として回転させる、すなわち下刃形状１ａと上刃形状２ａとの位相をずらしてみる。例えば、図１でみた場合に、下刃形状１ａを反時計回りに回転させてみる。このように回転させた場合、下刃形状１ａがもともとあった位置から内側に移動するようになり、これにより、切り欠き形成クリアランスの全域で幅が広くなる。
【００１５】
例えば、下刃形状１ａを角度δθだけ回転移動させたとする。この場合、角度δθだけ移動した位置（例えば絶対角度でθ２の位置）の上刃形状２ａ側の半径は、下記（３）式のようになる。
2005000938.tif 000003
一方、下刃形状１ａについては回転させているのだから、下刃形状１ａについては、角度δθが変化した位置（絶対角度θ２の位置）での半径ｒ１は何ら変化がなく、前記（１）式のままである。よって、（１）式と（３）式との関係から、下刃形状１ａだけを角度δθ分、回転移動させた場合、切り欠き形成クリアランス全域でその幅がｋδθだけ増加するようになる。よって、切り欠き形成クリアランスの幅がもともとαであったので、下刃形状１ａを角度δθだけ回転させた場合の切り欠き形成クリアランスの幅は下記（４）式のように示すことができる。
【００１６】
Ｃ＝α＋ｋδθ  ・・・（４）
図２には、上刃形状２ａを固定して、下刃形状１ａを回転させた場合の切り欠き形成クリアランスの幅の変化を示す。この図２中（Ａ）から（Ｂ）への変化として示すように、上刃形状２ａを固定して、下刃形状１ａを回転させた場合、切り欠き形成クリアランス全域において幅Ｃ１が幅Ｃ２に変化する。
【００１７】
また、参考のため、図３には、下記（５）式により半径ｒ１で与えられる曲線と、下記（６）式により半径ｒ２が与えられる曲線との間隔を角度θとの関係で示す。
ｒ１＝ｋθ  ・・・（５）
ｒ２＝ｋ（θ＋ｄ）  ・・・（６）
ここで、ｋを１とし、ｄを０．２とする。
【００１８】
この図３に示すように、角度θを増加させると切り欠き形成クリアランスの幅が増加し、角度θがπ（ｒａｄ）以上になると、角度θにかかわらず、その幅がほぼ一定となる結果になる。この結果から、ある角度以上になると、どの位置（角度）でも切り欠き形成クリアランスの幅が等しくなるのがわかる。
下刃及び上刃は以上のような形状を有している。図４は、そのような形状を有する第１工具の下刃１及び第２工具の上刃２の具体例を示す。このような下刃１及び上刃２が一対の刃物としてノッチング装置に搭載されている。
【００１９】
下刃１と上刃２とはそれぞれ上下動するようになっており、さらに、その位置関係は、切り欠き形成した際には、下刃１が上刃２の内側に位置されるようになっている。そして、このような一対の下刃１及び上刃２が、鋼板１００の両端部近傍にそれぞれ配置されている。
そして、この下刃１及び上刃２とは、制御部３により制御されるようになっている。制御部３には、鋼板の接合部の情報や鋼板の板厚の情報が入力されている。この制御部３は、鋼板板厚情報に基づいて下刃１を回転させる。
【００２０】
ここで、被加工部材の情報は、これらの情報の他、被加工部材の硬さ、機械的性質等の材質に関するものも選択できる。
下刃１を回転させることで、前述したように切り欠き形成クリアランスの幅を前記（４）式として示す幅Ｃにすることができる。このようなことから、制御部３は、鋼板の板厚に基づいて最適な切り欠き形成クリアランスの幅Ｃを選択して、この幅Ｃになるように、下刃１を回動させる。これにより、上刃２に対して下刃１を位置決めする。
【００２１】
そして、制御部３は、接合部情報に基づいて、下刃１と上刃２との間に鋼板１００の接合部が位置されたタイミングで、下刃１を上昇させるとともに、上刃２を降下させて、鋼板１００の両端部に切り欠きを形成する。よって、下刃形状（刃部）１ａと上刃形状（刃部）２ａとで形成された切り欠き形成クリアランスが全域で所望の幅Ｃとされていることから、かえりを発生させることもなく、切り欠きを形成できる。
【００２２】
なお、下刃１を回転させて、切り欠きを形成することを前提としているので、特に下刃１の長さに代（しろ）を設けておく必要がある。例えば、図１に示すように、固定側の上刃２を基準として、切り欠きの形成に当該上刃２の中間部分（図１においてＸ線よりも上側の部分）だけを使用すると仮定した場合、下刃１の長さを、当該下刃１を回転させても常に当該上刃２の中間部分を使用して切り欠き形成するのに足りる長さにする。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、下刃形状及び上刃形状がアルキメデス曲線の一部をなす形状である場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。アルキメデス曲線であることが好ましいが、いわゆる一般的に渦巻き形状であっても、ほぼ同様な効果を得ることができる。
【００２４】
また、前述の実施の形態では、下刃を回転させる場合を説明したが、上刃を回転させても、さらに上下両方回転させてもよい。また、下刃及び上刃の両方を上下動させる場合について説明したが、一方の刃だけを上下動させて、切り欠きを形成するようにしてもよい。
また、前述の実施の形態では、鋼板ライン中にあることを前提にしており、また、切り欠きの形成対象が鋼板である場合について説明した。しかし、これに限定されるものではない。本発明は、他の設備、他の切り欠き対象であっても、適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、第１工具の刃部と第２工具の刃部との間隔を変更した場合でも、第１工具の外周全域についてその間隔を同じにできるので、板厚が異なる鋼材に対して、同じ工具を用いても、かえりを発生させることなく切り欠きを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の切り欠き工具の下刃及び上刃の形状を示す図である。
【図２】前記下刃及び上刃の形状による効果の説明に使用した図である。
【図３】下刃（下刃形状）を回転させた場合の切り欠き形成クリアランスの幅の変化の説明に使用した図である。
【図４】ノッチング装置における第１工具の下刃と第２工具の上刃とからなる要部の構成を示す図である。
【図５】両端に切り欠きが形成されている鋼板を示す平面図である。
【図６】従来の下刃と上刃とで切り欠きを形成する場合の説明に使用した図である。
【図７】従来の下刃及び上刃の形状の説明に使用した図である。
【符号の説明】
１  下刃：第１工具
１ａ  下刃形状（刃部）：第１工具の刃部
２  上刃：第２工具
２ａ  上刃形状（刃部）：第２工具の刃部
３  制御部
【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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