(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に供給される材料を並べて配置された１対の反対に回転するドラムに依り切断する方法であり、該両ドラムは、間に該材料を供給され、かつ対応する該ドラムの回転に従って、実質的に相対する位置に位置した時該材料をその各反対側に作用して切断するそれぞれの刃を備えている方法に於いて、該ドラムが相互に異なるそれぞれの角速度で回転すること、及び該ドラムは相互に異なる回転数で回転するが、ドラムの直径と相互位置はそれらが同じ周速度（すなわち、回転角速度ωとドラム半径γの積）を有するようになっていること、を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法を実施するためのせん断機に於いて、並べて配置され支持構造により回転可能に支持された１対のドラム、駆動手段、前記駆動手段を該ドラムにその回転用に連結する伝動手段を具備しており、該駆動手段と伝動手段は該ドラムの相互に異なるそれぞれの角速度での回転を起こさせるよう設計されていること、及び該ドラムは相互に異なる回転数で回転するが、ドラムの直径と相互位置はそれらが同じ周速度（すなわち、回転角速度ωとドラム半径γの積）を有するようになっていること、を特徴とするせん断機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば鉄鋼産業で厚さの薄い、すなわち１．５ミリメートルより薄いロールされた金属ストリップの生産時に起こる様な、高速で連続的に供給される材料の切断に関する。更に進める前に次の点を指摘しておくべきものと考えるが、この説明を簡略化するために平坦な金属のロールされた製品（ストリップ）を主に言及しているが、しかし本発明のこの開示は同じ前提条件が基盤にあり、下記でより明記される他の分野でも成立すると理解されるべきものである。
【０００２】
従って本発明の主題を形成する切断方法並びにそれを実施するための関連するせん断機は、ストリップのみならず丸いバー材、ワイヤロッド及び一般バー材の金属製品の熱間及び冷間切断に適用可能である上、例えばプラスチックの様な他の材料製の同じ様な製品にも適用可能と見なされねばならない。更に、ストリップ状の紙や織物製品の製造プロセスへの応用も除外することが出来ない。
【０００３】
更に特定すると、本発明は回転ドラム付きせん断機が使用される上記で述べて来たところによる切断方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】
これらのせん断機は既に公知であり、平坦な金属のロールされた製品の処理で使用されているが、これらは平行な軸線を有し、２つのドラムの間を進むストリップの通路用の必要なスペースを残すために相互に間を隔てた２本の相対し反対に回転する円筒形のドラムから成っており、この関連では、被切断材料を供給するための概して該せん断機の上流か下流に位置付けされるそれ自体公知の手段が用意されることを指摘する必要があるだけである。
【０００５】
これらのドラムを形成する該円筒の１つ以上の母線（generatrices）に沿って、刃（blade）が設置されるが、その刃先（cutting edge）は対応するドラムの外面の残りに対し突出しており、相互に相対した時に、隣のドラムの回転軸線を含む平面に沿って、それぞれの刃が相面した結果として切断作用が行われる。
【０００６】
事実ドラムの回転中に該２枚の刃が対面するとそれらの刃先は該ドラムの外形に対し突出しており、ドラム間を進んで来るストリップとその各反対側から接触するに到り、これを横断するように切断する。
【０００７】
公知のせん断機では、該ドラムは同じ回転角速度を得るために一般に分配器（divider）と呼ばれる付属伝動システムを有する単一駆動モーターにより作動し、更に該ドラムの周速度は該ストリップの送り速度に近い。
【０００８】
従ってこの速度の上昇と共に該せん断機の構造の難しさも著しく高まることは理解出来る。
【０００９】
特に、１ミリメートルより薄い厚さを有するロールされたストリップの熱間の生産で起こる様に、例えば毎秒１５−２０ｍの様に、毎秒１０ｍより大きい送り速度で、連続的、すなわち中断無しにストリップが供給される時に問題が発生する。
【００１０】
確かに、次のことを念頭に置かねばならないが、すなわち与えられた長さのストリップ材料の部分が切断されねばならない時、該ドラムの該刃が為すべき時より前に作動することを防止する必要があり、換言すれば、該刃は関連するドラムの各回転で切断位置に戻るので、該望ましい長さの材料部分を切り離すために該戻りが望ましい瞬間にだけ起こるよう保証する必要があるのである。
【００１１】
この様な結果を達成するためには、今日産業活動で使用されている種々の解決策が可能である。
【００１２】
例えば、緩慢な機械では該ドラムは主として靜止状態に留まり、切断の瞬間にだけ回転の一部分について賦活されるが、これは切断が行われた後、該刃が該ドラムの回転に続く干渉範囲外に充分な角度で移され、その後該ドラムは停止され、次の切断のために待機状態に留まるように行われる。
【００１３】
もう１つの、高速度での処理の場合に採用されている解決策は、該ドラムの回転を被切断材料に近接した位置とそこから除去された位置との間での変位と組み合わせることにある。これらのせん断機ではドラムは該ストリップからずっと離れて位置している時に運動を開始し、次にその刃が進行するストリップに作用出来るように近接位置に持って来られるだけである。
【００１４】
しかしドラムの高回転を考慮するとその周速が該ストリップの速度に略同じでなければならぬ事実のため、各切断の後、それらを再び遠ざける必要があり、さもないと該刃が該ストリップと不必要に干渉するからである。
【００１５】
しかしながら、ここに要約した公知のせん断機は、被切断材料の供給速度の上昇に取り組むには不適当であり、実際、この速度を２倍にすることは該ドラムの連続する２回の回転の間の時間が半分になることを念頭に置かねばならない。
【００１６】
毎秒２０ｍに相当する材料送り速度と半径４００ミリメートルのドラムでの動作を仮定すると、後者の周速度と前述の送り速度の間の同期条件は毎分４７７．４６ラディアンの角速度で到達され、これは該ドラムが０．１２５６秒毎に１回転を完了することを意味する。
【００１７】
同じ様な動作パラメーターで従来技術によるせん断機の構造は極端に複雑かつコスト高であり、基本的に非実用的である。
【００１８】
実際、これらの状況では、それらが遠ざけられたり近づけられる場合でも間歇的にだけ動作する場合でも共に該ドラムの運動を制御する種々の油圧式及び／又は電気機械式の装置はこの様な動作すべきなの全てのコストとそれからもたらされる信頼性の面での限界を伴い従来の標準より可成り大きな寸法を要することになる。
【００１９】
従って本発明の基盤にある技術的問題はこの事態を改善するものであり、すなわち、毎秒１０ｍより大きい高速度で、例えば毎秒約１５乃至２０ｍで連続的に供給される材料を切断するための、上記で述べた欠点を克服する様な構造的、動作的特性を有し反対に回転するドラムを有するせん断機で実施出来る方法を考案することにある。
【００２０】
この問題はこの説明に付随する請求項でその実施段階が表明される方法により解決される。
【００２１】
更に、本発明は前述の方法を実行するためのせん断機を含んでおり、該せん断機も付随する請求項で特徴付けられている。
【００２２】
概ね本発明は詳細な説明に照らすことにより一層良く理解されるが、該説明は以下に提示されており、付随する図面で描かれている好ましい、かつ非排他的な実施例に関して行われる。
【００２３】
【実施例】
図面を参照すると、参照番号１はロールされた金属ストリップＮを切断するためのせん断機を概略示している。
【００２４】
この装置はモーター２を備えており、その下流には分配器機構３（下記では”分配器”と簡潔に参照されている）が結合されており、後者はその出力で１対のシャフト４及び５に回転運動を伝動しているが、該シャフトは該せん断機に沿って進んで来るストリップＮを切断するよう意図された上方ドラム６と下方ドラム７（その前者は図１に断面図で示されている）とをその端部にそれぞれ設置している。
【００２５】
該ドラム６と７は相互には僅かに異なる外径を有しており、この場合では第１のドラムは第２のドラムより小さい。
【００２６】
それらの異なる寸法に関する尺度の側面を離れると、該２つのドラムは構造的には類似しており、従ってそれらの内の１つについてだけ簡単な叙述がされているが、下記説明ではもう１つについて参照が行われていることは理解されるであろう。
【００２７】
該ドラム６は回転用にシャフト４に連結された中央のアクスル６１から成り、該アクスル端部には間隔素子（spacing devices）６２と６３がキーで付けられているが、後者すなわち該間隔素子は、ハブの上に設置されハブに対して直径方向に相対し、かつ、該ドラムの母線に平行なシム６５，６６を支持している一連の支柱により形成されている。
【００２８】
該間隔素子（spacer）と前記シムの外側に外部から見えるドラム表面を形成する円筒形のジャケット６７があり、該ドラム６及び７の各シム６６はその上に設置された刃６８を有し、それの刃先は組み合わされたジャケットの円筒面に対し僅かに突出していることが分かる。これに関連して、本発明では１つ又は両方のドラムの該刃は該組み合わされたドラムの円筒型の外形（profile）に対しより低いレベルにあっても亦良いことは指摘されておくべきである。
【００２９】
上記で説明されている該ドラム６と７は図１で見られる全体のフレーム７０により支持されており、該フレームは基盤の上に建っており、それ自体公知の仕方で一連の横の支柱、交差部品等で形成されている。
【００３０】
各ドラムのアクスル６１は該フレーム７０にピボット式に蝶番付けされた２本のレバーアーム７１により回転可能に支持されており、更に各アームは他のドラムを支持する相対するアームの歯部とかみ合う歯部７３を備えている。
【００３１】
本発明の好ましい実施例によると、下方ドラム７を支持する該アーム７１は該フレーム７０に固定され該ドラム（このピボットと図２及び図３の画面との交点の輪郭のみが見られる）の軸線に平行な大型のピボットにより、該せん断機に対し頂部から底部へ配置されたロッド７４（図２参照）に連結されており、反対端で該ロッド７４は該フレーム７０の交差部品７６に対し振動するクランク７５に連結されている、一方油圧アクチュエーター７７はロッドとクランクの間の連結点で作動する。
【００３２】
実際には、ロッド７４とクランク７５で形成される間接連結されたシステムは、アクチュエーター７７の賦活状態に依って、下方ドラム７と組み合わされた２本のレバーアーム７１の蝶番点を変位させ、その結果として、それによるドラム自身の変位を起こさせるアームの振動を発生させるが、歯部７３間の契合により下方ドラム７を支持する各アーム７１の振動は上方ドラム６用の対応するアームに伝動され、それにより２つのドラムの同時、かつ、反対の変位を起こさせる。
【００３３】
上方レバーアーム７１の振動は、関節結合された運動システム内の遊びの発生を避けるために各アームのドラム６と反対の端部に作用しているばね７８の作用に抗して発生する。
【００３４】
実際には切断動作中に、ドラムは図２の構成で相互に近接した位置に保たれるが、その場合ロッド７４はアクチュエーター７７によりクランク７５と整合した位置に保たれ、従ってレバーアーム７１はロックされる、他方ドラムを開くためにはレバーアーム７１を動かすことにより該ロッドとクランク間の連結点が変位出来るようにアクチュエーター７７は動かされる。
【００３５】
更に、該ドラムの動作に関しては下記を注意すべきである。
【００３６】
分配器３は内部に１対のモジュールの大きい歯車（a pair of large modular toothed wheels）８１及び８２から成る歯車装置８０を備えており、前者は上方ドラム６と、一方後者は下方ドラム７とそれぞれシャフト４及び５によって組み合わされており、更に、該歯車８１は連結されているモーター２から運動を受け、次いでそれにより駆動される歯車８２の回転を起こさせる。
【００３７】
この例では、歯車８１のピッチ円々周の半径Ｒ１と歯数Ｚ１は歯車８２の対応する半径Ｒ２と歯数Ｚ２よりそれぞれ小さく、一方該歯のピッチＰ１とＰ２は同じであり、図４は小さい尺度で示すＺ１＝３８、Ｚ２＝４０の歯車装置の図面である。
【００３８】
２つのドラム６と７の回転角速度をそれぞれω１とω２で示し、その方向は図中矢印で示され、ドラムが反対に回転しているからその方向は明らかに相互に反対であるが、この説明を簡単化するために、これらの速度がモジュールと方向の意味で歯車８１及び８２のそれとそれぞれ同じであると仮定すると（すなわち各ドラムは回転では対応する歯車と固体になっている）、丁度説明した構成の分配器では前記速度は本発明のせん断機の動作中は相互に異なることは容易に理解出来る。
【００３９】
確かにω１とω２の比と見なした該歯車装置の伝動比”ｉ”は本題の技術文献を参照すると公知の式により歯数の逆比すなわちＺ２／Ｚ１に等しく、該歯車装置の種々のパラメーターと関連して上記で述べたことに照らして、駆動歯車８１と上方ドラム６は従って被駆動歯車８２と下方ドラム７より高回転で回転する。
【００４０】
説明を完全なものにするために、図面から推測出来るようにそれらは相互に異なる回転数で回転するが、ドラムの直径と相互位置はそれらが同じ周速度（すなわち、回転角速度ωとドラム半径ｒの積）を有するようになっており、これはそれらの両方の周速度と被切断ストリップＮの供給速度の間の同期状態を得るためである。
【００４１】
上記に説明したせん断機によるストリップの切断は次のように行われる。
【００４２】
該ストリップは、本質的に公知で従ってここで詳細には考慮しない手段で、又この目的で備えられせん断機の切断領域の下流に配置された３本のローラーの外形が図３に示されていることだけを述べる手段で高速で連続的に供給される。
【００４３】
同時にドラム６と７はモーター２と分配器３によりそれぞれω１とω２の速度で回転されるが、これはドラムが切断領域（図３参照）から離れた位置にある状態で実行される。
【００４４】
下記でより鮮明に示されるが刃６８が切断に要する相互位置をとる直前にアクチュエーター７７を賦活することによりローラーはストリップＮに向かって動かされる。
【００４５】
この状態で相互に異なり組み合わせドラムのそれに対応するそれぞれの一定角速度ω１とω２で回転する刃６８は該ドラムの回転軸線を含む平面内で相互に反対に位置する（図２参照）状態に達し、この点で該刃の刃先は従来のせん断機で行われると同じ仕方で次いで切断されるストリップＮと接触する。
【００４６】
切断後、ドラムは相互から遠ざけられが依然回転を続けているが、この遠ざける移動は、処理がストリップの高送り速度で実行されても上記欠点を避けるに充分な時間長さに亘って行われても良い。
【００４７】
確かに、該２枚の刃６８は相互に異なる角速度ω１とω２で回転するから、切断が行われる直後の回転では、その間のドラム６と７の回転は異なるので２枚の刃はもはや相対する位置にはおらず、かくしてω１＞ω２であるここに示す例では切断直後の回転中に上方ドラム６の刃は下方ドラム７の刃に対し僅かに進むことになる。
【００４８】
次の回転中に徐々に増加する該２枚の刃の位置のこの位相角変位により、前記刃は切断直後の進行するストリップと干渉することはないが、問題の位相角変位の度合は明らかに個々の場合で異なり、例えば、被切断製品の種類や材料、その厚さ、供給する送り速度、使用する刃の種類、ドラムの直径、のみならず毎分回転数等々の様なせん断機と生産の種々の運転パラメーターにより左右される。
【００４９】
該ドラム６と７の或回転回数の後２枚の刃は再び切断を実行出来る相互に向き合う状態に戻るが、この回転回数は該ドラムの２つの速度ω１とω２により、従ってこの場合該分配器３の歯車装置８０を特徴付ける伝動比に左右されることも又指摘されるべきである。
【００５０】
換言すれば、ω１＞ω２と言う事実による１枚の刃の他の刃に対する上述の位相角変位は或回転回数の後、従って歯車装置８０の歯の噛み合う或回数の後、該２枚の刃が再び相互に整合位置で相対するまで、各回転で蓄積される。
【００５１】
もしＺｐが歯車８１と８２の歯数Ｚ１とＺ２の間の最小公倍数を示し、一方Ｎ１とＮ２が、それらの刃が戻って相互に相対するまでの各歯車の回転回数を示すとすると、
歯車８１とドラム６についてはＮ１＝Ｚｐ／Ｚ１、
歯車８２とドラム７についてはＮ２＝Ｚｐ／Ｚ２
と書くことが出来る。
【００５２】
ここまで述べて来た事から本発明のせん断機が如何にその基礎を形成する技術的問題を解決出来るようにしたかを理解することが出来る。
【００５３】
相互に異なるそれぞれの回転角速度ω１とω２での該２つのドラム６と７の動作により、ドラムが同期して、すなわち同じ速度で回転する公知の技術のせん断機で行われる仕方に代わり、該刃は該ドラムの各回転ではストリップを切断するのに必要な相互に整合した状態に再び入ることを防止出来るが、この事実は該ドラムがそれから遠ざけられる間に該刃が切断後の該ストリップと干渉することを防止する。
【００５４】
従って被切断材料の同じ送り速度に対して、現在従来技術で行われるように同期して回転するドラムを有するせん断機が使用される場合に必要なそれに比較して、比較的長い時間をかけて該ドラムを遠ざける移動を実行しても良い。
【００５５】
この事実の結果は本発明のせん断機で該切断ドラムを駆動し、移動させるため作動する種々の油圧及び／又は電気機械的手段が、既に説明した全ての負の効果を伴う過大寸法にする必要がないことである。
【００５６】
更に、該ドラムの回転速度ω１とω２の間で適当な比を選ぶことにより、該刃が該せん断機を通過する材料へ容易に近付けられる限りで該ドラムの刃が切断準備状態に再び入れる時間間隔を長くとることを保証することが可能となり、ここに説明した場合ではこの時間間隔は該歯車装置の歯車に関して上記で示した関係を基礎に容易に決定出来る。
【００５７】
上記で示したその例から離れた本発明の変更が排他されるべきでないことは明らかである。
【００５８】
すぐに可成り明らかと見られる第１の可能な変更は、該１つのモーター２と該分配器３とを、各々が他のドラムの回転と異なる回転数でそれぞれのドラムを駆動するよう意図された２つの別々のモーターと取り替え、かくしてそこから発生し既に説明した効果を伴うω１とω２の２つの別々の回転速度を有して同じ効果を得ることである。
【００５９】
更に、もし１つのモーターのみが上記で考慮した機能的配置による分配器機構と組み合わされて使用される場合でも、当業者が容易に考案する上記と異なる多くの機械的解決策が存在し得ることは容易に理解出来る。
【００６０】
より一般的に、１でない伝動比を得るために２つの異なる歯車が使用される分配器は、供給するのが簡単で、従って対の双子の歯車が適用される従来使用の分配器に対して追加コストを要しないので特に有利であると言えるが、しかしながら、モーターの下流に異なる速度で回転する２本のシャフト持つために同じ結果を得る種々の分配器システムを予想出来ることは明らかである。
【００６１】
更に本発明による方法とせん断機が考案されそして特に高速で移動する材料の切断用に示されたが、しかしながらそれらは低速で行われる生産プロセスの場合でも同様に応用されても良いことを明示だけすべきである。
【００６２】
ここまで説明して来たことでもたらされた開示に依るせん断機が、前に考えた単一刃に代わって２枚以上の刃を、例えば、１つのドラムの周辺上に、直径で相対する位置に２枚の刃を有したり、或いはより多くの数の刃を均一又はたとえ不規則状にでも配置されるように、有するドラムを備えても良いことも又排除出来ない。
【００６３】
最後に、該ドラムを近付け広げる機構も例で説明したもの、すなわちロッド７４，クランク７５，アクチュエーター７７及びばね８０と組み合わせピンと連結交叉部品から成る関節付けされたシステムと異なっても良い。
【００６４】
同様に、当初述べたように本発明のせん断機が有する種々のあり得べき目的に依って、該ドラムは該振動するアームから別の仕方で支持されても良くそしてそれらの構造は変更され各状況に適合されても良い。
【００６５】
しかしながらこれらと他の全てのあり得る変型品は次の請求項の範囲に含まれる。
【００６６】
本発明の好ましい態様は下記のとおりである。
【００６７】
１．連続的に供給される材料を並べて配置された１対の反対に回転するドラム（６，７）に依り切断する方法であり、該両ドラムは、間に該材料を供給され、かつ対応する該ドラムの回転に従って、実質的に相対する位置に位置した時該材料をその各反対側に作用して切断するそれぞれの刃（６８）を備えている方法に於いて、該ドラムが相互に異なるそれぞれの角速度（ω１，ω２）で回転することを特徴とする方法。
【００６８】
２．請求項１の方法に於いて、該ドラム（６，７）が切断後該材料から遠ざけられることを特徴とする方法。
【００６９】
３．請求項１又は請求項２の方法に於いて、該ドラムは円筒形をして、かつ、相互に異なるそれぞれの外径を有しており、実質的に同じ周速度を有するよう回転することを特徴とする方法。
【００７０】
４．前記のいづれかの請求項の方法に於いて、該ドラムの周速度が切断される該材料の送り速度と実質的に同じであることを特徴とする方法。
【００７１】
５．前記のいづれかの請求項の方法に於いて、切断される該材料は毎秒１０メートルより大きい送り速度で供給されることを特徴とする方法。
【００７２】
６．前記のいづれかの請求項の方法に於いて、切断される該材料は金属ストリップであることを特徴とする方法。
【００７３】
７．前記のいづれかの請求項の方法を実施するためのせん断機に於いて、並べて配置され支持構造（７０）により回転可能に支持された１対のドラム（６，７）、駆動手段（２）、前記駆動手段を該ドラム（６，７）にその回転用に連結する伝動手段（３，４，５，８０−８２）を具備しており、該駆動手段（２）と伝動手段（３，４，５，８０−８２）は該ドラムの相互に異なるそれぞれの角速度（ω１，ω２）での回転を起こさせるよう設計されていることを特徴とするせん断機。
【００７４】
８．請求項７のせん断機に於いて、該駆動手段（２）と伝動手段（３，４，５，８０−８２）は２つの別々のモーターを備えており、その各々がそれぞれのドラム（６，７）に連結されていることを特徴とするせん断機。
【００７５】
９．請求項７のせん断機に於いて、該伝動手段は分配器機構（３）を備えており、該分配器機構は該駆動手段（２）と組み合われており、かつ、その下流で、相互に異なる回転角速度（ω１，ω２）を有する２つのドラム（６，７）にそれぞれの回転運動を伝動することを特徴とするせん断機。
【００７６】
１０．請求項９のせん断機に於いて、該分配器機構は相互に異なる１対の歯車（８１，８２）により形成された歯車装置（８０）を備えており、該歯車の１つは該駆動手段（２）から運動を受け取る一方他の１つは前者により駆動されており、これらの歯車の各々は回転運動を行わせるそれぞれのドラム（６，７）と組み合わされており、それにより該ドラムにそれぞれの異なる回転角速度（ω１，ω２）を与えることを特徴とするせん断機。
【００７７】
１１．請求項１０のせん断機に於いて、各歯車（８１，８２）は組み合わされたドラム（６，７）と同じ角速度（ω１，ω２）で回転することを特徴とするせん断機。
【００７８】
１２．請求項７乃至請求項１１のいづれかのせん断機に於いて、該ドラム（６，７）が振動するレバーアーム（７１）により支持されていることを特徴とするせん断機。
【００７９】
１３．請求項１２のせん断機に於いて、ドラムの各レバーアーム（７１）は歯部（toothing）（７３）を有しており、かつ、他のドラムを支持する相対するレバーアームの平面と同じ平面内で振動するようになっており、そして１つのドラムの該レバーアームの該歯部は他のドラムのそれぞれに相対するアームの歯部と契合しており、それにより１つの歯部の振動運動を他の歯部に伝動し、かつ、該両ドラムを被切断材料に対し離れたり近付くように一緒に移動させることを特徴とするせん断機。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるせん断機の前面斜視図である。
【図２】図１に示すせん断機で図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すせん断機で図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】前の図面のせん断機に関連する分配器機構の歯車装置の詳細を示す。
【符号の説明】
１    せん断機
２    モーター
３    分配器
４、５  シャフト
６，７  ドラム
６１  アクスル
６２、６３  間隔素子
６５，６６  シム
６７  ジャケット
６８  刃
７０  フレーム
７１  レバーアーム
７３  歯部
７４  ロッド
７５  クランク
７６  交差部品
７７  油圧アクチュエーター
７８  ばね
８０  歯車装置
８１，８２  歯車
【図１】
0004335333.tif 000002
【図２】
0004335333.tif 000003
【図３】
0004335333.tif 000004
【図４】
0004335333.tif 000005