(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上刃を有する上刃材を取り付けた上刃ホルダーと下刃を有する下刃材を取り付けた下刃ホルダーを有し、前記上刃ホルダーを鉛直方向に下降させ、前記下刃ホルダーは固定して前記上刃と前記下刃間で厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、
前記上刃は刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃からなり、前記上刃材は刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に上刃を有し、前記上刃材を前記上刃ホルダーに取り付けた際、剪断に使用する側となる刃の、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きく、前記上刃ホルダーと前記上刃材とは、前記上刃材の刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に設けられた刃が順次使用可能なように、ボルト結合されていることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
【請求項２】
上刃を有する上刃材を取り付けた上刃ホルダーと下刃を有する下刃材を取り付けた下刃ホルダーを有し、前記上刃ホルダーを鉛直方向に下降させ、前記下刃ホルダーは固定して前記上刃と前記下刃間で厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、
前記上刃は刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃からなり、前記上刃材は刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に上刃を有し、前記上刃材を前記上刃ホルダーに取り付けた際、剪断に使用する側となる刃の、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きく、前記上刃ホルダーと前記上刃材とは、前記上刃材の刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に設けられた刃が順次使用可能なように、ボルト結合されていることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
【請求項３】
剪断時における刃先形状が、以下の手順で求めたものとなることを特徴とする請求項１または２記載のダウンカット式クロップシャー。
手順１．予め、前記剪断時における刃先形状で刃先側となる直刃のレーキ角を有する単一の直刃からなる上刃で切断した際の尖頭荷重が発生する食い込み量を求める。
手順２．前記上刃の平面形状において前記食い込み量と前記レーキ角の関係から求めた屈折点を前記上刃の直刃上に設ける。
手順３．前記屈折点から刃元側には、前記レーキ角より大きい角度のレーキ角を有する直刃を設ける。
【請求項４】
上刃の刃先形状における屈折点を以下の手順で求めたことを特徴とする請求項１または２記載のダウンカット式クロップシャー。但し、屈折点から、刃元側の直刃はレーキ角θ１、刃先側の直刃はレーキ角θ２とし、上刃ホルダーに取り付けた状態で得られる値とする。
手順１：レーキ角θ２の直刃からなる上刃で、上刃の食い込み量と切断荷重の関係を求め、尖頭荷重経過後、該尖頭荷重の８０〜４５％となる切断荷重が得られる上刃の食い込み量ｄを求める。
手順２：ＸＹ座標上に、レーキ角θ２の直刃からなる上刃形状を、刃元側端部をY軸、その先端部を原点としてプロットし、前記上刃形状の刃上でｄ／ｔａｎθ２がＸ座標となる点を屈折点とする。
手順３：手順２で求めた屈折点からレーキ角θ１の直線を引き、Y軸との交点を、新たな刃元側端部の先端部とする。
手順４：手順３で求めた刃元側先端部と屈折点を結ぶ直線を刃元側の直刃、屈折点から刃先先端部を結ぶ直線を刃先側の直刃とする。
【請求項５】
鉛直方向に移動する上刃ホルダーに取り付けた上刃材に設けた上刃と下刃ホルダーに取り付けた下刃材に設けた下刃を有し、前記上刃ホルダーを下降させ、前記下刃ホルダーは固定して厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、上刃が刃幅方向に少なくとも一つの屈折点を挟んで連続する直刃からなり、前記上刃材は、刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜、または、刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に、上刃を有し、上刃ホルダーに取り付けた際、各直刃のレーキ角が、刃元側の直刃から刃先側の直刃にかけて逐次小さくなることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
【請求項６】
刃幅方向に屈折点を挟んで連続する複数の直刃からなる上刃を刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜、または、刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に有し、上刃ホルダーに取り付けた際、刃元側から刃先側に、逐次、直刃のレーキ角が小さくなるダウンカット式クロップシャー用上刃材であって、剪断時における刃先形状が、請求項３または４記載の手順によって求められたものであることを特徴とするダウンカット式クロップシャー用上刃材。
【請求項７】
剪断時における刃先形状を、以下の手順で求めることを特徴とする請求項１または２記載のダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の刃先形状の決定方法。
手順１．予め、前記剪断時における刃先形状で刃先側となる直刃のレーキ角を有する単一の直刃からなる上刃で切断した際の尖頭荷重が発生する食い込み量を求める。
手順２．前記上刃の平面形状において前記食い込み量と前記レーキ角の関係から求めた屈折点を前記上刃の直刃上に設ける。
手順３．前記屈折点から刃元側には、前記レーキ角より大きい角度のレーキ角を有する直刃を設ける。
【請求項８】
上刃の刃先形状における屈折点を、以下の手順で求めることを特徴とする請求項１または２記載のダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の刃先形状の決定方法。但し、屈折点から、刃元側の直刃はレーキ角θ１、刃先側の直刃はレーキ角θ２とし、上刃ホルダーに取り付けた状態で得られる値とする。
手順１：レーキ角θ２の直刃からなる上刃で、上刃の食い込み量と切断荷重の関係を求め、尖頭荷重経過後、該尖頭荷重の８０〜４５％となる切断荷重が得られる上刃の食い込み量ｄを求める。
手順２：ＸＹ座標上に、レーキ角θ２の直刃からなる上刃形状を、刃元側端部をY軸、その先端部を原点としてプロットし、前記上刃形状の刃上でｄ／ｔａｎθ２がＸ座標となる点を屈折点とする。
手順３：手順２で求めた屈折点からレーキ角θ１の直線を引き、Y軸との交点を、新たな刃元側端部の先端部とする。
手順４：手順３で求めた刃元側先端部と屈折点を結ぶ直線を刃元側の直刃、屈折点から刃先先端部を結ぶ直線を刃先側の直刃とする。
【請求項９】
請求項７または８に記載の上刃材の刃先形状の決定方法により刃先形状を決定することを特徴とする、ダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダウンカット式クロップシャーおよび上刃材に関し、特に厚鋼板の切断に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
厚板工場では、鋼板の長手方向の両端部をダウンカット式クロップシャーで切り落とした後、幅方向の両端部をサイドシャーで切断し、さらに長手方向の両端部をエンドシャーで切り落として矩形とする。
【０００３】
図１３はダウンカット式クロップシャーの構造を模式的に示し、門型ハウジング（図では省略）の内部で、上方に吊り上げた、レーキ角θを有する上刃の形成された上刃材１と下刃の形成された下刃材３の間に載置した鋼板２に、上刃材１を落下（落下方向：矢印５）させて剪断する。鋼板用ダウンカット式クロップシャーのレーキ角θは一般に０．５〜５°のものが使用されている。
【０００４】
ダウンカット式クロップシャーでは、上方に吊り上げた上刃材１と下刃材３の間隔は、鋼板２の全厚ｔを剪断するのに十分なストローク４が得られるように設定される。
【０００５】
ダウンカット式クロップシャーの切断力は、上刃材１の被切断材への押し付け力と上刃材１のレーキ角θに依存し、硬くて厚い等の難切断材料を切断する場合は、押し付け力を増大させるか、レーキ角θを大きくする。
【０００６】
押し付け力の増大は上刃材の駆動装置の増強や門型フレームの補強が必要で大掛かりな設備工事となるため容易に実施できない。
【０００７】
レーキ角を大きくする場合、１．上刃材自体の大きさ（刃元での刃先高さ）は従来のままとし、レーキ角のみを大きくする、２．上刃材もレーキ角も大きくすることによる。
【０００８】
しかし、既設の装置において、上刃材の大きさを変えずにレーキ角のみを大きくする方法は、図１４に示すように鋼板の板厚ｔによっては、刃先においてストローク４が不足して切り残し部２１が発生する。
【０００９】
また、上刃材もレーキ角も大きくする方法は図１５に示すように、鋼板２の板厚ｔによっては、上刃材１を吊り上げた状態においても、刃元に接触する部分２２が発生し、切断のため、鋼板２を上刃の下に移動させることができない。
【００１０】
特許文献１は、レーキ角を大きくして、切断力を向上させた厚鋼板用剪断機に関し、ダウンカット式クロップシャーにおいて上刃のレーキ角を、中央部は一定で、両端部にかけて大きくし刃先の幅方向の形状を略鍋底状とする、切断時の門型フレームへの負荷を減少させる厚鋼板用剪断機が記載されている。
【特許文献１】実開平２−７９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ダウンカット式クロップシャーにおいて上刃は消耗品で、適宜新品と交換される。例えば、鉄鋼メーカーの厚鋼板製造分野では約４週間に1回の頻度で実施され、交換頻度の低減が要望されている。
【００１２】
一方、厚板需要分野では、ラインパイプ材でＡＰＩ規格Ｘ１２０鋼の商用試作生産も開始される等、鋼材の高強度化が進展し、剪断作業への負荷は増大する傾向で、剪断能力の向上が要望されている。
【００１３】
従って、既設のダウンカット式クロップシャーの押し付け力を増強せずに切断能力を向上させ、且つ交換頻度が少ない上刃への要望は強いところ、特許文献１記載の厚鋼板用剪断機に用いられる上刃は形状が複雑で生産性に劣ること、及び複雑な形状のため、既存の設備で、切断できる鋼板寸法への影響が懸念される。
【００１４】
そこで、本発明は、切断力に優れ、交換頻度が少ない上刃材、およびそれを用いたダウンカット式クロップシャー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】
【００１５】
本発明の課題は以下の手段で達成可能である。上刃材・下刃材とは、それぞれ、上刃ホルダー・下刃ホルダーに取り付けられる刃素材を指し、上刃・下刃とは、上刃材・下刃材の稜部に形成される刃そのものを指すものとする。
１．上刃を有する上刃材を取り付けた上刃ホルダーと下刃を有する下刃材を取り付けた下刃ホルダーを有し、前記上刃ホルダーを鉛直方向に下降させ、前記下刃ホルダーは固定して前記上刃と前記下刃間で厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、
前記上刃は刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃からなり、前記上刃材は刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に上刃を有し、前記上刃材を前記上刃ホルダーに取り付けた際、剪断に使用する側となる刃の、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きく、前記上刃ホルダーと前記上刃材とは、前記上刃材の刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に設けられた刃が順次使用可能なように、ボルト結合されていることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
２．上刃を有する上刃材を取り付けた上刃ホルダーと下刃を有する下刃材を取り付けた下刃ホルダーを有し、前記上刃ホルダーを鉛直方向に下降させ、前記下刃ホルダーは固定して前記上刃と前記下刃間で厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、
前記上刃は刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃からなり、前記上刃材は刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に上刃を有し、前記上刃材を前記上刃ホルダーに取り付けた際、剪断に使用する側となる刃の、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きく、前記上刃ホルダーと前記上刃材とは、前記上刃材の刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に設けられた刃が順次使用可能なように、ボルト結合されていることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
３．剪断時における刃先形状が、以下の手順で求めたものとなることを特徴とする１または２記載のダウンカット式クロップシャー。
手順１．予め、前記剪断時における刃先形状で刃先側となる直刃のレーキ角を有する単一の直刃からなる上刃で切断した際の尖頭荷重が発生する食い込み量を求める。
手順２．前記上刃の平面形状において前記食い込み量と前記レーキ角の関係から求めた屈折点を前記上刃の直刃上に設ける。
手順３．前記屈折点から刃元側には、前記レーキ角より大きい角度のレーキ角を有する直刃を設ける。
４．上刃の刃先形状における屈折点を以下の手順で求めたことを特徴とする１または２記載のダウンカット式クロップシャー。但し、屈折点から、刃元側の直刃はレーキ角θ１、刃先側の直刃はレーキ角θ２とし、上刃ホルダーに取り付けた状態で得られる値とする。
手順１：レーキ角θ２の直刃からなる上刃で、上刃の食い込み量と切断荷重の関係を求め、尖頭荷重経過後、該尖頭荷重の８０〜４５％となる切断荷重が得られる上刃の食い込み量ｄを求める。
手順２：ＸＹ座標上に、レーキ角θ２の直刃からなる上刃形状を、刃元側端部をY軸、その先端部を原点としてプロットし、前記上刃形状の刃上でｄ／ｔａｎθ２がＸ座標となる点を屈折点とする。
手順３：手順２で求めた屈折点からレーキ角θ１の直線を引き、Y軸との交点を、新たな刃元側端部の先端部とする。
手順４：手順３で求めた刃元側先端部と屈折点を結ぶ直線を刃元側の直刃、屈折点から刃先先端部を結ぶ直線を刃先側の直刃とする。
５．鉛直方向に移動する上刃ホルダーに取り付けた上刃材に設けた上刃と下刃ホルダーに取り付けた下刃材に設けた下刃を有し、前記上刃ホルダーを下降させ、前記下刃ホルダーは固定して厚鋼板を剪断するダウンカット式クロップシャーであって、上刃が刃幅方向に少なくとも一つの屈折点を挟んで連続する直刃からなり、前記上刃材は、刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜、または、刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に、上刃を有し、上刃ホルダーに取り付けた際、各直刃のレーキ角が、刃元側の直刃から刃先側の直刃にかけて逐次小さくなることを特徴とするダウンカット式クロップシャー。
６．刃幅方向に屈折点を挟んで連続する複数の直刃からなる上刃を刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜、または、刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に有し、上刃ホルダーに取り付けた際、刃元側から刃先側に、逐次、直刃のレーキ角が小さくなるダウンカット式クロップシャー用上刃材であって、剪断時における刃先形状が３または４記載の手順によって求められたものであることを特徴とするダウンカット式クロップシャー用上刃材。
７．剪断時における刃先形状を、以下の手順で求めることを特徴とする１または２記載のダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の刃先形状の決定方法。
手順１．予め、前記剪断時における刃先形状で刃先側となる直刃のレーキ角を有する単一の直刃からなる上刃で切断した際の尖頭荷重が発生する食い込み量を求める。
手順２．前記上刃の平面形状において前記食い込み量と前記レーキ角の関係から求めた屈折点を前記上刃の直刃上に設ける。
手順３．前記屈折点から刃元側には、前記レーキ角より大きい角度のレーキ角を有する直刃を設ける。
８．上刃の刃先形状における屈曲点を、以下の手順で求めることを特徴とする１または２記載のダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の刃先形状の決定方法。但し、屈折点から、刃元側の直刃はレーキ角θ１、刃先側の直刃はレーキ角θ２とし、上刃ホルダーに取り付けた状態で得られる値とする。
手順１：レーキ角θ２の直刃からなる上刃で、上刃の食い込み量と切断荷重の関係を求め、尖頭荷重経過後、該尖頭荷重の８０〜４５％となる切断荷重が得られる上刃の食い込み量ｄを求める。
手順２：ＸＹ座標上に、レーキ角θ２の直刃からなる上刃形状を、刃元側端部をY軸、その先端部を原点としてプロットし、前記上刃形状の刃上でｄ／ｔａｎθ２がＸ座標となる点を屈折点とする。
手順３：手順２で求めた屈折点からレーキ角θ１の直線を引き、Y軸との交点を、新たな刃元側端部の先端部とする。
手順４：手順３で求めた刃元側先端部と屈折点を結ぶ直線を刃元側の直刃、屈折点から刃先先端部を結ぶ直線を刃先側の直刃とする。
９．７または８に記載の上刃材の刃先形状の決定方法により刃先形状を決定することを特徴とする、ダウンカット式クロップシャーにおける上刃材の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、切断力に優れ、且つ交換頻度が少ない上刃材およびそれを用いたダウンカット式クロップシャーが得られ産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係るダウンカット式クロップシャーの構造を説明する模式図で、図において、２１はダウンカット式クロップシャー、２２は上刃ホルダー、２４は下刃材、２５は下刃ホルダー、２６は上刃ホルダー２２を鉛直方向に移動させる切断用シリンダー装置、２７は厚鋼板、２８はハウジング、３３は上刃材、ａは対称軸，ｂは上刃ホルダー２２に上刃３３を取り付けるボルト結合部を示す。
【００１９】
なお、本発明で上刃材３３とは略直方体である前記上刃材の長手方向すなわち刃幅方向となる稜に刃が加工されたものを指し、図１は長手方向すなわち刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に上刃を有する上刃材を上刃材の長手方向すなわち刃幅方向の中心線である対称軸aを水平として上刃ホルダーに取り付けた場合のダウンカット式クロップシャーを示す。
【００２０】
ダウンカット式クロップシャー２１は、厚鋼板２７の搬送ラインを跨ぐ門型のハウジング２８と切断機構で構成される。切断機構は門型のハウジング２８に取り付けた切断用シリンダー装置２６と、上刃材３３を固定した上刃ホルダー２２と下刃２４を固定した下刃ホルダー２５を有し、上刃材３３を固定した上刃ホルダー２２は、切断用シリンダー装置２６の先端に取り付けられて鉛直方向に上下する。
【００２１】
下刃ホルダー２５は、上刃材３３と下刃材２４の間で厚鋼板２７を剪断するように、前記搬送ラインの下方で、下刃材２４を固定する。上刃ホルダー２２と上刃材３３、下刃ホルダー２５と下刃材２４は、それぞれ、ボルト結合で固定し、交換可能とする。
【００２２】
本発明に係るダウンカット式クロップシャーで、上刃材３３は略直方体で、長手方向すなわち刃幅方向となる稜に刃を有するものであり、具体的には、前記上刃材は刃幅方向の互いに隣接しない２本の稜に、または、刃幅方向の中心を通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる２本の稜に、刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つ以上の直刃からなる刃を有し、この刃は、上刃ホルダーに取り付けた場合、刃元側からは刃先側に逐次直刃のレーキ角が小さくなることを特徴とする。
【００２３】
図２は、本発明の一実施例に係るダウンカット式クロップシャーに用いる上刃材３３を説明する斜視外観図で、上刃３３には略直方体で刃幅方向の稜で互いに隣接しない稜３４および稜３５に、刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃がそれぞれ加工されている。
【００２４】
連続する二つの直刃は、上刃ホルダーに上刃材３３を上刃材の長手方向すなわち刃幅方向の中心線である対称軸ａが水平軸となるように取り付けた際、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きくなるように加工する。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施例に係るダウンカット式クロップシャーに用いる上刃４０を説明する斜視外観図で、上刃材４０は略直方体で、中心軸ａの刃幅方向の中心点ｂに対して点対称となる、互いに隣接する２本の稜４１および稜４２に、刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃がそれぞれ加工されている。連続する二つの直刃は、上刃ホルダーに上刃材３３を上刃材の長手方向すなわち刃幅方向の中心線である対称軸ａが水平となるように取り付けた際、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きくなるように加工する。
【００２６】
なお、被剪断材の板厚が厚いなど剪断条件が厳しい場合、上刃ホルダー２２に上刃材３３を取り付けるボルトにのみ剪断荷重が作用すると破損するので、上刃３３の刃先形状の全長に沿って上刃ホルダー２２が接触するように同一形状の切り込み部を設けることが望ましい。
【００２７】
例えば、図２に示すように刃幅方向の稜で互いに隣接しない２本の稜に刃を加工する場合は、稜３６に設けられた刃材形状に沿う切り込み部を設け、図３に示すように、刃幅方向の中心点ｂを通り切断面に垂直な直線を軸として点対称となる刃幅方向の互いに隣接する２本の稜に刃を加工する場合は稜４２に設けられた刃先形状に沿う切り込み部を設ける。
【００２８】
図１０に上刃材３３の刃幅方向の稜で互いに隣接しない２本の稜である稜３４と稜３５に、レーキ角θ１、θ２を有する刃先を設けた場合に上刃ホルダー２２に対称軸ａが水平方向となるように上刃材３３を取り付けた状態を示す。この図において、刃の形成された稜３４は刃材の影となり見えないが、稜３４の形状に応じて適宜形状が決定される稜３６が見えており、上刃ホルダー２２には、稜３６の刃材形状に沿って切り込み部２３を設けている。
【００２９】
本発明では上刃材３３の刃先形状を、上刃ホルダーに取り付けた際、刃幅方向に屈折点を挟んで、連続する二つの直刃の、刃元側の直刃のレーキ角が刃先側の直刃のレーキ角より大きくなる形状とすることを特徴とする。以下に、上刃材３３の刃先形状について説明する。
【００３０】
図７は、ダウンカット式クロップシャーの切断における、鋼材への食い込み量と切断荷重の関係を模式的に示す図で、ダウンカット式クロップシャーの切断荷重は、切断の初期において、最初のピーク値（以下、尖頭荷重）に達した後、次第に安定して定常最大荷重となる。図９は尖頭荷重／定常最大荷重比と切断荷重の関係を示す図で、図より、定常最大荷重は、尖頭荷重の約８０〜４５％である。
【００３１】
図８は尖頭荷重が発生する際の食い込み量と材料板厚の関係を示す図で、食い込み量が板厚の約３０〜８０％となると尖頭荷重が発生する。
【００３２】
本発明では、尖頭荷重を低減するように、切断初期に、材料に食い込む刃のレーキ角を、尖頭荷重が生じた後に材料に新たに食い込みはじめる刃のレーキ角より大きくすることを特徴とする。
【００３３】
図４は、本発明に係る上刃の形状を模式的に説明する上面図で、図において１は上刃材、１１、１２は直刃、１３は背、１４は刃元、１５は刃先、ｈ１は刃元における刃面高さ、ｈ２は刃先における刃面高さ、ｈ３は屈折点における刃面高さを示す。
【００３４】
上刃材１は刃幅Ｗの方向に屈折点ｃを挟んで、連続する二つの直刃１１、１２を有する刃を有し、刃元側の直刃１１のレーキ角θ１が刃先側の直刃１２のレーキ角θ２より大きい。
【００３５】
切断初期は、刃元側の直刃１１が受けもつので、刃先側の直刃１２と同じレーキ角θ２の直刃からなる上刃で切断する場合と比較して、尖頭荷重が減少する。以下、図４に示す上刃形状を決定する手順について、図６を用いて具体的に説明する。
【００３６】
図６はレーキ角θ２の単一の直刃からなる上刃（以下、レーキ角θ２の直刃からなる上刃）にレーキ角θ１の直刃を付加した外観形状をＸＹ座標軸上において示す図で、図において１´はレーキ角θ２の直刃１２からなる上刃を有する上刃材で、四周部をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。
【００３７】
手順１：レーキ角θ２の直刃からなる上刃材１´で、図７に一例を示した上刃の食い込み量と切断荷重の関係を求め、尖頭荷重経過後、切断荷重が当該尖頭荷重の８０〜４５％となる上刃の食い込み量ｄを求める。
【００３８】
次に、尖頭荷重を当該尖頭荷重の８０〜４５％の大きさの切断荷重まで低減させるため、直刃１２において、切断開始から尖頭荷重が発生するまでの切断を受け持つ部分のレーキ角をレーキ角θ２より大きくする。
【００３９】
レーキ角θ２の直刃からなる上刃１´で尖頭荷重が発生する際の食い込み量をｄとすると、鋼板表面における、鋼板端部からの切断長さはｄ／ｔａｎθ２となるので、図６に示す幾何学的関係を用いて屈折点Ｅの位置が特定される。
【００４０】
手順２：ＸＹ座標上に、レーキ角θ２の直刃１２からなる上刃材１´の形状を、刃元側の端部１４´をY軸、その先端部Ｂを原点としてプロットし、前記直刃１２の刃上においてｄ／ｔａｎθ２がＸ座標となる点を屈折点Ｅとする。
【００４１】
手順３：手順２で得られた屈折点Ｅからレーキ角θ１の直線を引き、Y軸との交点を、刃元側の端部１４´の新たな先端部Ｂ´とする。
【００４２】
手順４：手順３で求めた先端部Ｂ´と屈折点Ｅを結んだ直線を刃元側の直刃１１、屈折点Ｅから刃先先端部Ｃを結んだ直線を刃先側の直刃１２とする。
【００４３】
なお、屈折点から刃元側の直刃のレーキ角θ１は刃先側の直刃のレーキ角θ２より大きければ良く特に規定しない。但し、レーキ角θ１が大きすぎると、鋼材に未切断領域が発生するので、切断する鋼材寸法に応じて適宜決定することが必要である。
【００４４】
図８に示すように食い込み量が板厚の約３０〜８０％となると尖頭荷重が発生するので、屈折点ｃにおける刃面高さｈ３は、幾何学的関係より求まる下式を満たすように設定することも可能である。但しθ２は、刃先側の直刃のレーキ角をθ２とする。
（刃先での刃面高さｈ２＋刃幅Ｗ×ｔａｎθ２）−０．８×切断する鋼材の板厚ｔ≦ｈ３≦（刃先での刃面高さｈ２＋刃幅Ｗ×ｔａｎθ２）−０．３×切断する鋼材の板厚ｔ
上刃材の幅が切断する鋼材の幅Ｗより広い場合は、鋼材の幅Ｗの部分について刃先形状を求めた後、幅方向にレーキ角に沿って延長する。
【００４５】
また本発明に係る上刃の形状は、既存設備で用いる直刃からなる上刃を有する上刃材より特定することも可能である。
【００４６】
図５は、本発明に係る上刃の形状を特定するため、既存設備で用いる直刃からなる上刃材の平面図に上述したレーキ角と食い込み量ｄとの関係を満たす新たな刃先形状を記載した図で、以下の説明を容易とするため、ＸＹ座標のＹ軸を刃元とし、原点を上刃材１の刃元先端部ａとする。
【００４７】
図において、直線ａｂが既存設備の直刃からなる上刃材１の刃、θが既存設備の上刃材１の刃のレーキ角、ｃは屈折点、ｃ´は仮屈折点、ｄは尖頭荷重後、最初に該尖頭荷重の８０〜４５％となる切断荷重が得られる時の上刃の食い込み量、直線ａｃは本発明に係る上刃でレーキ角θ１の直刃、直線ｂｃは本発明に係る上刃でレーキ角θ２の直刃を示し、θ１＞θ２とする。
【００４８】
図５より、屈折点ｃのｘｙ座標値を、仮屈折点ｃ´のｘｙ座標値を求めた後、特定値ｘを、仮屈折点ｃ´のｙ座標値に加算して求め、直線ａｃを直刃１１、直線ｂｃを直刃１２とする。
【００４９】
仮屈折点ｃ´は、ｘ座標値：ｌ＝ｄ／ｔａｎθ、ｙ座標値：ｄで、特定値ｘは幅Ｗ，板厚Ｄの鋼材を本発明に係る上刃と既存設備の直刃からなる上刃で切断する場合の切断荷重の関係を用いて求める。
【００５０】
まず、幅Ｗ，板厚Ｄの鋼材を本発明に係る上刃で切断する場合、レーキ角θ１の直刃１１で、食い込み量ｄまで切断するので、ｔａｎθ１＝（ｄ＋ｘ）／ｌが成立し、残りの板厚分であるＤ−ｄ−ｘの切断では、レーキ角θ２の直刃１２を用いることより、ｔａｎθ２＝（Ｄ−ｄ−ｘ）／（Ｗ−ｌ）が成立する。
【００５１】
一方、既存の直刃からなる上刃による尖頭荷重Ｆｍａｘ（測定値）、本発明に係る直刃１１による尖頭荷重Ｆｍａｘ´と、これらのレーキ角との間には、切断荷重はｔａｎθに反比例する関係より、Ｆｍａｘ´＝Ｆｍａｘ×ｔａｎθ／ｔａｎθ１＝Ｆｍａｘ×（ｄ／ｌ）／（ｄ＋ｘ）／ｌ＝Ｆｍａｘ×ｄ／（ｄ＋ｘ）が成立する。
【００５２】
同様に、既存の直刃からなる上刃による定常最大荷重Ｆ（測定値）、本発明に係る直刃１２による定常最大荷重Ｆ´と、これらのレーキ角との間にも、切断荷重はｔａｎθに反比例する関係より、Ｆ´＝Ｆ×ｔａｎθ／ｔａｎθ２＝Ｆ×（（Ｄ−ｄ）／（Ｗ−ｌ））／（（Ｄ−ｄ−ｘ）／（Ｗ−ｌ））＝Ｆ×（Ｄ−ｄ）／（Ｄ−ｄ−ｘ）が成立する。
【００５３】
本発明では、尖頭荷重を定常最大荷重と等しくするので、Ｆｍａｘ´＝Ｆ´とすることにより、特定値ｘが定まり、屈折点ｃをｘｙ座標上で定めることが可能となる。既存の上刃による尖頭荷重Ｆｍａｘ、定常最大荷重Ｆ、および鋼材寸法（幅Ｗ，板厚Ｄ）は測定値で、ｘが未知数である。鋼材寸法（幅Ｗ，板厚Ｄ）は、既存設備での最大寸法とする。
【００５４】
上刃の幅が切断する鋼材の幅Ｗより広い場合は、鋼材の幅Ｗの部分について刃先形状を求めた後、幅方向にレーキ角に沿って延長する。
【００５５】
なお、本発明に係るダウンカット式クロップシャーでは、図１１に示すように上刃ホルダー２２に上刃材３３を斜め（水平方向から角度θｙだけ上方に）に取り付けた場合、刃元側の直刃のレーキ角θ１が刃先側の直刃のレーキ角θ２より大きくなるように上刃を加工することも可能である。
【００５６】
図１２は、上刃ホルダー２２に上刃材３３を斜めに取り付ける場合の上刃材３３の形状を模式的に示す図で、上刃材３３の刃幅方向の稜で互いに隣接しない２本の稜３４および３５に刃幅方向に屈折点を挟んで連続する二つの直刃を有する刃を設けた場合を示す。対称軸ａは上刃材の長手方向すなわち刃幅方向の中心線である。
【００５７】
刃元側の直刃の角度θ３と刃先側の直刃の角度θ４は、上刃ホルダー２２に上刃材３３を角度θｙだけ斜めに取り付けて剪断する際に所望のレーキ角となるように設定する。
【００５８】
上刃材３３が上刃ホルダーに角度θｙで取り付けられている場合、剪断時、刃元側の直刃のレーキ角θ１は角度（θ３＋θｙ），刃先側の直刃のレーキ角θ２は角度（θｙ−θ４）となる。なお、レーキ角θ１、θ２は、前述した図５または図６の手順に従い求める。
【００５９】
以上の説明では、屈折点が一つの場合について述べたが、更に刃元側の直刃に屈折点を設け、刃元側から刃先側にかけて逐次レーキ角が小さくなるようにすると、切断初期における切断荷重の上昇がなだらかとなり、表面性状に優れる切断面が得られ好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例に係るダウンカット式クロップシャーの構造を説明する図。
【図２】本発明の一実施例に係るダウンカット式クロップシャー用の上刃の斜視外観図。
【図３】本発明の他の実施例に係るダウンカット式クロップシャー用の上刃の斜視外観図。
【図４】本発明の一実施例に係る上刃の形状を説明する図。
【図５】本発明の一実施例に係る上刃の形状を求める手順を説明する図。
【図６】本発明の一実施例に係る上刃の形状を求める他の手順を説明する図
【図７】切断荷重と食い込み量の関係を示す図。
【図８】尖頭荷重が発生する際の食い込み量と切断材の板厚の関係を示す図。
【図９】切断荷重における尖頭荷重と定常最大荷重の関係を示す図。
【図１０】本発明の一実施例に係るダウンカット式クロップシャーの上刃ホルダーの構造を説明する図。
【図１１】本発明の他の実施例。
【図１２】本発明の他の実施例。
【図１３】従来例。
【図１４】従来例。
【図１５】従来例。
【符号の説明】
【００６１】
１            上刃材（の平面形状）
１１、１２    直刃
１３          背
１４          刃元
１５          刃先
２            被切断材（鋼材）
２１          未切断部
２２          接触部
３            下刃材
４            ストローク
５            圧下方向
２１  ダウンカット式クロップシャー
２２  上刃ホルダー
２３  切り込み部
２４  下刃材
２５  下刃ホルダー
２６  切断用シリンダー装置
２７  厚鋼板
２８  ハウジング
３３  上刃材
３４，３５  稜
ｈ１                  刃元高さ
ｈ２                  刃先高さ
ｈ３                  屈折点における刃の高さ
θ、θ１、θ２  レーキ角
θｙ  取り付け角度 
【図１】
0005239276.tif 000002
【図２】
0005239276.tif 000003
【図３】
0005239276.tif 000004
【図４】
0005239276.tif 000005
【図５】
0005239276.tif 000006
【図６】
0005239276.tif 000007
【図７】
0005239276.tif 000008
【図８】
0005239276.tif 000009
【図９】
0005239276.tif 000010
【図１０】
0005239276.tif 000011
【図１１】
0005239276.tif 000012
【図１２】
0005239276.tif 000013
【図１３】
0005239276.tif 000014
【図１４】
0005239276.tif 000015
【図１５】
0005239276.tif 000016