(57)【要約】  せん断される材料の全長をせん断するためにサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法が記載される。全長は複数の切断長さを含み、シヤーは第１の刃（６）と第２の刃（７）を備える。方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶することを含む。１つの切断サイクルにおいて材料の１つの切断長さを切断し、材料の全長を切断するために一連の切断サイクルを行い、切断サイクルの切断相（１１６，１１７）における第１の刃と第２の刃との間の隙間の調節を制御するために制御システムにおいて、一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、決定されたパラメータを使用することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断される材料の全長をせん断するためにサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法であって、前記全長は複数の切断長さを含み、シヤーは第１の刃と第２の刃を備え、前記方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、１つの切断サイクルにおいて材料の１つの切断長さを切断し、材料の全長を切断するために一連の切断サイクルを行い、切断サイクルの切断相における第１の刃と第２の刃との間の隙間の調節を制御するために制御システムにおいて、一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、前記決定されたパラメータを使用することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
第１の切断サイクルが始まる前に初期刃隙間を決定することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
各切断サイクルの切断相の最初に、前記第１の刃及び前記第２の刃のうちの一方を後退位置から初期刃隙間位置へ移動させることをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
各切断サイクルの切断相の最後に前記第１の刃及び前記第２の刃のうちの一方をバックオフさせることをさらに含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記初期刃隙間位置への移動、切断サイクルにおける隙間の調節、及びバックオフのうちのいずれか又は全ては、同一の液圧式シリンダを用いて行われる、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記刃は、クランク又は液圧式シリンダのうちの一方によって作動させられる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記隙間は、それぞれの一連の切断サイクルの切断相において少なくとも一回、調節される、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
一連の切断サイクルの間に第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を検出し、検出された位置を、選択されたパラメータに基づく予測される位置と比較して、その差を決定し、その差が許容された範囲から外れている場合には切断サイクルの切断相において第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を調節することをさらに含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの切断長さのために十分な時間に亘ってシヤーの下流の箇所において材料のための切断エッジ位置データを決定し、切断エッジ位置データを制御装置へ提供し、制御装置によって、次の切断長さのために第１の刃と第２の刃との間の隙間を調節することをさらに含む、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記切断エッジ位置データは、切断エッジ品質センサを使用して決定される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
第１の刃及び第２の刃を備えるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法であって、この方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、制御システムにおいて、決定されたパラメータを使用して、第１の刃と第２の刃の間及び材料の平面において形成された角度の調節を制御することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記パラメータは、材料厚さ、強度、破断までの伸び、温度及び切断送り長さのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記パラメータは、シヤーの長さに沿ったせん断剛性の変化をさらに含む、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の刃は固定されており、前記第２の刃は可動である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
第１の刃及び第２の刃と、せん断される材料のパラメータを記憶するための記憶装置と、前記パラメータを使用して、前記第１の刃と前記第２の刃の間及び材料の平面において形成される角度の調節を制御するための制御装置とを備えることを特徴とする、サイドトリム又はスリッティングシヤー。
【請求項１６】
シヤーを備え、該シヤーは、第１の刃及び第２の刃を備え、前記シヤーは、刃角度アジャスタと、ストリップ又は板の材料特性に基づいて前記刃角度アジャスタの作動を制御するための制御装置とをさらに備えることを特徴とする、ストリップ又は板をせん断するためのサイドトリム又はスリッティングシヤーシステム。
【請求項１７】
シヤーと、制御装置とを備え、前記シヤーは、第１の刃及び第２の刃を備え、前記シヤーは、動的刃隙間アジャスタをさらに備え、前記制御装置は、刃隙間アジャスタの作動を制御するように適応されていることを特徴とする、ストリップ又は板をせん断するためのサイドトリム又はスリッティングシヤーシステム。
【請求項１８】
シヤーの下流にリモートセンサをさらに備え、前記制御装置は、刃隙間アジャスタ又は刃角度アジャスタの作動を制御するために前記リモートセンサからデータを受信するように適応されている、請求項１６又は１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記リモートセンサは、エッジ品質センサを含む、請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記リモートセンサは、レーザスキャニング装置である、請求項１８又は１９記載のシステム。
【請求項２１】
刃バックオフ機構をさらに備える、請求項１６から２０までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項２２】
前記刃隙間アジャスタ及び後退機構は、同じ液圧式シリンダを備える、請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板をせん断するためのシヤーを作動させる方法及び関連する装置に関する。特に、本発明は、金属板をサイドトリミング及びスリッティングするためのシヤーに関する。
【０００２】
鋼板のトリミング及びスリッティング用のシヤーはしばしば回転刃式のものである。この形式のシヤーはサイクルステップ作動を利用する。この場合、シヤーの刃は、板の全長に必要な切断長さよりも短い。したがって、せん断動作は一連の切断サイクルにおいて行われ、各切断の長さは、刃の長さよりも僅かに短く、板の全長よりも大幅に短い。
【０００３】
シヤーのサイクルステップ作動の結果、せん断されたエッジに不連続欠陥が生ぜしめられることがある。この不連続欠陥は、各せん断サイクルが終了し、次のせん断サイクルが始まる箇所に対応する、板の切断エッジにおける位置における切欠の形態を成す。
【０００４】
不連続箇所におけるエッジの切欠及び関連する僅かな膨らみは、せん断された板の一部のユーザにとって許容できないものとなり得る。
【０００５】
米国特許第６７４３７８号明細書には、上刃と下刃の間の隙間が、板厚に合致するように調節されるせん断機が記載されている。
【０００６】
特開平０２−２６９５１７号には、シヤーにおいて可動な刃の隙間を設定するために変位センサを使用することが記載されている。
【０００７】
特開２００２−００１６０８号には、加工物に応じてレーキ角及びストロークを自動的に変更することができるせん断機が記載されている。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、せん断される材料の全長をせん断するためにサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法であって、全長は複数の切断長さを含み、シヤーは第１の刃と第２の刃を備え、前記方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、１つの切断サイクルにおいて材料の１つの切断長さを切断し、材料の全長を切断するために一連の切断サイクルを行い、切断サイクルの切断相における第１の刃と第２の刃との間の隙間の調節を制御するために、制御システムにおいて、一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、決定されたパラメータを使用することを含む。
【０００９】
せん断される材料のパラメータに応じて一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、第１の刃と第２の刃との間の隙間を調節することにより、刃は、一連の切断サイクルのより大きな部分にわたって平行に保つことができ、切断材料における切欠が減少させられる。特に、刃の間の隙間は、側方からの力又はせん断剛性が平均値から著しく逸脱するような切断サイクルにおける時点において変更されてよい。
【００１０】
好適には、方法は、第１の切断サイクルが始まる前に最初の刃の隙間を決定することをさらに含む。
【００１１】
最初の刃の隙間は、通常、せん断される材料の厚さ及び最終的な引張強さに基づいて設定される。
【００１２】
好適には、方法は、各切断サイクルの切断相の最初に、第１の刃及び第２の刃のうちの一方を後退位置から初期刃隙間位置へ移動させることをさらに含む。
【００１３】
好適には、方法は、各切断サイクルの切断相の最後に第１の刃及び第２の刃のうちの一方をバックオフさせることをさらに含む。
【００１４】
これにより、材料は、次の切断の開始のためにクリーンに移動させられる。
【００１５】
好適には、初期刃隙間位置への移動、切断サイクルにおける隙間の調節、及びバックオフのうちのいずれか又は全ては、同一の液圧式シリンダを用いて行われる。
【００１６】
好適には、刃は、クランク又は液圧式シリンダのうちの一方によって作動させられる。
【００１７】
複数のクランク又は液圧式シリンダが使用されてもよい。
【００１８】
好適には、隙間は、それぞれの一連の切断サイクルの切断相において少なくとも一回、調節される。
【００１９】
好適には、方法は、一連の切断サイクルの間に第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を検出し、検出された位置を、選択されたパラメータに基づく予測される位置と比較して、その差を決定し、その差が所定の範囲から外れている場合には切断サイクルの切断相において第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を調節することをさらに含む。
【００２０】
好適には、前記方法は、少なくとも１つの切断長さのために十分な時間に亘ってシヤーの下流の箇所における材料のための切断エッジ位置データを決定し、切断エッジ位置データを制御装置へ提供し、制御装置によって、次の切断長さのために第１の刃と第２の刃との間の隙間を調節することをさらに含む。
【００２１】
この隙間の調節は、次の切断長さのために行われるか、又は同じパラメータを有する切断される材料の次の別個のピースに適用されてよい。
【００２２】
好適には、切断エッジ位置データは、切断エッジ品質センサを使用して決定される。
【００２３】
この一例は、エッジの三次元画像を形成するレーザ装置である。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、第１の刃及び第２の刃を備えるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法であって、この方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、制御システムにおいて、決定されたパラメータを使用して、第１の刃と第２の刃の間及び材料の平面において形成された角度の調節を制御することを含む。
【００２５】
これにより、刃の位置が自動的に調節され、様々なタイプ及び厚さの材料が次々にせん断され得る。
【００２６】
好適には、パラメータは、材料厚さ、強度、破断までの伸び、温度及び切断送り長さのうちの少なくとも１つを含む。
【００２７】
せん断される材料の特性に応じて刃の隙間を適応させる結果、より平行な切断が生じる。
【００２８】
好適には、パラメータは、シヤーの長さに沿ったシヤー剛性の変化をさらに含む。
【００２９】
シヤー剛性の変化、及び材料パラメータに応じて第２の刃の位置を適応させることは、さらに結果を改善する。
【００３０】
好適には、第１の刃は固定されており、第２の刃は可動である。
【００３１】
本発明の第３の態様によれば、サイドトリム又はスリッティングシヤーは、第１の刃及び第２の刃と、せん断される材料のパラメータを記憶するための記憶装置と、パラメータを使用して、第１の刃と第２の刃の間及び材料の平面において形成される角度の調節を制御するための制御装置とを備える。
【００３２】
本発明の第４の態様によれば、ストリップ又は板をせん断するためのサイドトリム又はスリッティングシヤーシステムは、シヤーを備え、シヤーは、第１の刃及び第２の刃を備え、シヤーは、刃角度アジャスタと、ストリップ又は板の材料特性に基づいて刃角度アジャスタの作動を制御するための制御装置とをさらに備える。
【００３３】
本発明の第５の態様によれば、ストリップ又は板をせん断するためのサイドトリム又はスリッティングシヤーシステムであって、システムは、シヤーと、制御装置とを備え、シヤーは、第１の刃及び第２の刃を備え、シヤーは、ダイナミック刃隙間アジャスタをさらに備え、制御装置は、刃隙間アジャスタの作動を制御するように適応されている。
【００３４】
制御装置は、通常、せん断される材料の材料特性を用いて刃隙間アジャスタの作動を制御する。
【００３５】
好適には、システムは、シヤーの下流にリモートセンサをさらに備え、制御装置は、刃隙間アジャスタ又は刃角度アジャスタの作動を制御するためにリモートセンサからデータを受信するように適応されている。
【００３６】
好適には、リモートセンサは、エッジ品質センサを含む。
【００３７】
好適には、リモートセンサは、レーザスキャニング装置である。
【００３８】
好適には、システムは、刃バックオフ機構をさらに備える。
【００３９】
好適には、刃隙間アジャスタ及び刃バックオフ機構は、同じ液圧式シリンダを備える。
【００４０】
本発明によるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法の一例をここで添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】典型的な回転刃式シヤーを示している。
【図２】図１のシヤーを用いてせん断されたストリップ又は板に不連続部がどのように形成されるかを示している。
【図３】切断の最初における切断力及び側方からの荷重の位置を示している。
【図４】切断の最後における切断力及び側方からの荷重の位置を示している。
【図５】様々な材料及び切断長さについての、時間に対する側方からの力のグラフである。
【図６】刃隙間調節のための機構を示している。
【図７】図６の機構の別の図を示している。
【図８】バックオフ機構を示している。
【図９】図９ａ〜９ｃは、本発明の１つの実施の形態による平行度の静的調節を用いた改良された切断を備える既存の切断と、理想的な切断経路との比較を示している。
【図１０】本発明による動的に調節可能なシヤーの第１の実施の形態を示している。
【図１１】図１０のシヤーのための作動サイクルをグラフで示している。
【図１２】本発明による動的に調節可能なシヤーの第２の実施の形態を示している。
【図１３】本発明による動的に調節可能なシヤーの第３の実施の形態を示している。
【００４２】
本発明は、サイドトリム又はスリッティングシヤーにおける不連続欠陥の問題を解決する。回転式シヤーによって、約２０ｍｍ〜２５ｍｍの厚さのより薄い金属板をせん断することができるが、約５０ｍｍ〜６０ｍｍの厚さのより厚い金属プレートを切断するためのほとんどのシヤーは、回転刃タイプのものである。一方の刃、通常は上刃、は湾曲しており、他方の刃、通常は下刃、は直線的であり、上刃は、回転式切断作用を行う。最も一般的には、回転式切断作用は、二重クランク式機構によって生ぜしめられる。典型的な機構が図１に示されている。クランク１，２は、ロッド３，４を介して上刃ビーム５に結合されており、この上刃ビーム５に湾曲した上刃６が取り付けられている。直線的な下刃７はシヤーハウジング８に取り付けられている。クランク１，２の回転は、上刃６が板に接触し、回転式切断を行うまで、上刃６を最も高い開放位置から下方へ移動させる。切断の最後に、クランク１，２の継続する回転は、上刃６を板から離反させて、再び最も高い開放位置へ持ち上げる。刃の作動は、図１に示したクランク、又は液圧式シリンダ（図示せず）によって行われてよい。
【００４３】
回転切断式機構は、板の幅を横切って切断する両方の分割シヤー、及び板の長さに沿って切断するサイドトリムシヤー及びスリッティングシヤーのために使用される。概して、分割シヤーは、一回の切断移動で板の幅を横切って切断するのに十分な大きさに形成されており、例えば、５ｍの幅の板を切断するためのシヤーは、５ｍよりも長い上刃及び下刃を有しており、これにより、板をその幅を横切って分割するために、一回の回転切断移動しか必要とされない。しかしながら、これは、サイドトリムシヤー及びスリッティングシヤーの場合には実用的でない。なぜならば、板の長さは、５０ｍ以上であることができ、一回の切断で５０ｍの長さを切断することができるシヤーは、法外に高価であるからである。
【００４４】
その結果、回転切断サイドトリム及びスリッティングシヤーは、板の長さに沿って数回のより短い切断を行う。通常、それぞれの切断は、約１〜１．５ｍの長さでしかない。通常、クランク１，２は継続的に回転し、刃６がせん断される板の上方に位置しているサイクルの部分の間に、板は、通常はピンチロール（図１には示されていない）によって適切な距離だけ前方へ移動させられ、これにより、クランクの回転が継続し、刃が下降して次の切断を開始するとき、板は既に次の切断のための正確な位置にある。
【００４５】
既存のサイドトリム及びスリッティングシヤーに関する問題は、これらの数回の切断の開始及び終了が、常に、互いに適切に一致せず、板の切断エッジにおいて膨らみ、又は切欠、又は刻み目などの小さな不連続部が存在するということである。図２はこの問題を示している。この例では両側においてトリミングされた板１０は、それぞれのエッジに沿って不連続部９を備える切断エッジ１１を有する。明確にするため、切欠の深さは、板の幅と比較して誇張されている。実際には、切欠の深さは、通常、０．５ｍｍ未満である。それにもかかわらず、切欠は望ましくなく、幾つかの用途のためには、せん断された板は、これらの切欠を除去するために追加の機械加工又は研削を必要とする。したがって、せん断プロセスにおいて形成された切断エッジにおけるこれらの不連続部を回避する又は不連続部の深さを大幅に減じることが好ましい。
【００４６】
せん断作動中、せん断機の機構及び構造、並びに切断される板は、鉛直方向及び水平方向で大きな力を受ける。これらの力は、せん断機及び切断される板の弾性的なたわみを生ぜしめ、これは、上刃及び板のエッジを変位させる。上刃及び板の水平方向の変位は、せん断されたエッジの直線度における僅かな変形を生ぜしめる。切断の最初と最後で変位量が異なると、切断の最初が、前の切断の最後と僅かにずれ、これにより、切断エッジに切欠を生ぜしめる。
【００４７】
本発明は、せん断される材料の強度及び厚さに応じて切断エッジにおける不連続部の深さが変化するということを利用する。せん断作用は、刃の間に側方からの荷重を生ぜしめ、この側方からの荷重は、通常、材料を切断するために必要とされる鉛直方向荷重の２５〜３０％であるということが公知である。５０ｍｍの厚さの金属を切断するための典型的な回転刃シヤーにおいて、鉛直方向切断力は、７０００ｋＮに達する場合があり、したがって、側方からの荷重は２０００ｋＮを超える場合がある。切断力の中心が、切断中に刃に沿って移動することも公知である。これは、図３及び図４に示されている。図３は、切断の第１の部分の間のシヤーを示している。板１０は、切断と切断の間にシヤー６，７を通って矢印１３の方向へ移動する。直線的な下刃７は板の下方にあり、回転刃６は、下側の板７に向かって降下し始める。板の既に切断されたセクション１４は、刃から離れるように移動させられている。刃に対する側方からの力３２は、切断力３１の中心の位置に対応する。切断のこの段階において、側方からの力３２は、刃６，７の先端部寄りに位置している。図４は、切断の最後の部分の間のシヤーを示している。側方からの力３２の位置は、切断力３１の中心の位置に対応する。切断のこの段階において、側方からの力は、刃の後端部寄りに位置している。
【００４８】
側方からの力３２による刃６，７の移動は、シヤーの構造及び機構によって制限されるが、明らかに構造及び機構は無限に剛性ではあり得ないので、刃は、より薄くて柔らかい材料を切断するときの、側方からの力がより小さい場合よりも、厚くて強い材料を切断するときの、側方からの力が大きい場合に、さらに離れるように移動する。
【００４９】
厚くて強い材料を切断するときに刃が側方からの力によってさらに離れるように移動させられることは、刃の隙間が平行なままであり、切断の長さを通じて同じ値を維持するならば、それ自体は問題ではない。しかしながら、既存のシヤー設計の場合、実際には、刃の隙間は平行なままではなく、切断の長さを通じて一定ではない。この主な理由は、シヤー剛性及び側方からの力の変化である。第１に、シヤーの剛性は、側方からの力の全ての位置に対して正確に同じではない。シヤー構造及び機構の剛性が、図４に示したような切断の最後に加わる側方からの力に対する剛性と比較して、図３に示したような切断の最初に加わる側方からの力に対して高い又は低いと、側方からの力３２が切断の長さを通じて正確に同じであったとしても、刃の隙間は、切断の長さに沿って様々な大きさだけ変化する。第２に、側方からの力は、実際には、切断の長さに亘って一定ではない。図５は、切断の間の側方からの力の典型的なパターンを示している。切断の最初、刃が材料を貫通し始めるときに力は急速に増大する。回転切断式作用が完全であるならば、力５０は、線５２によって示されているように、最大値５７に達し、このレベルで一定のままとなる。しかしながら、実際には、クランクによって作動させられる実際のシヤーのジオメトリは、刃が、完全な回転切断運動に従わず、したがって、最大値５７に達すると、線５１によって示したように側方からの力が切断の最初と最後の間で変化する。
【００５０】
刃に沿った様々な位置において加わる側方からの力に対するシヤーの剛性の差と、切断の長さにわたる側方からの力の変化との組合せは、刃の隙間が、切断の長さに亘って一定及び平行なままではないことを意味する。別の要因は、様々な厚さ及び強度を有する多くの様々な材料を切断するためにシヤーが必要とされるということである。シヤーが常に同じ材料を切断しており、側方からの力のパターンが常に同じであるならば、この材料のための切断エッジにおける不連続部の深さを最小限にするように、刃をシム又は調節することができる。しかしながら、シヤーが、異なる時に、異なる強度及び厚さを有する多くの異なる材料を切断するために使用される場合には、この解決策は機能しない。なぜならば、側方からの力の最大振幅５７，５９と、切断の最初と最後の間の側方からの力の差５４，５５とが、様々な材料に対して異なるからである。これは、例えば線５３によって示されている。線５３は、第１の例よりも、側方からの力５８の大幅に低い最大値５９と、より小さな変化５５とを有する。
【００５１】
側方からの力のパターンを変化させる別の要因は、このタイプのシヤーがしばしば、薄い材料の場合よりも、厚い材料においてより短い切断長さを用いる、すなわち、板が、切断と切断の間により短い距離だけシヤー内へ送り込まれるということである。その結果、図５に線５６によって示したように、切断がさらに刃に沿って開始する。
【００５２】
通常、刃の隙間は、材料の厚さ及び強度に応じて、好適には、せん断される材料の厚さの約１０％に設定される。正確な割合は、最良の切断エッジ品質を達成するように選択される。刃の隙間を調節するための典型的な機構が、図６及び図７に示されている。上刃ビーム５は、可動なスライド支持フレーム６２に対して、スライド６１において上下に移動する。上刃ビーム５は、プルバックシリンダ６４及びリンク６５によってスライド６１に対して保持されている。可動なスライド支持フレーム６２は、偏心軸６３に支持されている。上刃６と下刃７との間の隙間は、図６及び図７に示された機構を用いてこの偏心軸を回転させることによって調節される。モータ７１は、ギヤボックス７２を介して偏心軸６３を回転させる。偏心軸６３の回転は、可動なスライド支持フレーム６２を下刃に向かって又は下刃から離れるように移動させ、これにより、刃の隙間を変化させる。上刃及び下刃の平行度の迅速な調節のための設備はこの機構内に設けられていない。平行度を調節することができる唯一の方法は、シミング又は同様の方法によるものである。
【００５３】
刃の隙間を調節するための公知の別のタイプの機構は、例えば英国特許第９９９１８８号に記載されているようなウェッジを使用するタイプである。英国特許第９９９１８８号に記載された機構は、通常、分割シヤーにおいて使用される。この機構は、利用できるスペースが制限されていること、及び以下で説明される刃バックオフ機構を有さないことにより、通常、サイドトリミングシヤーにおいては使用されない。英国特許第９９９１８８号明細書のシステムでは、スクリュージャッキによって作動されるウェッジが、刃の隙間を変化させるために使用される。図示された配列は、刃の幅に亘ってウェッジの４つのセットを有しており、これらのウェッジを作動させるスクリュージャッキは、係合又は解離させることができる継手を含む軸によって連結されている。これにより、全てのウェッジを一緒に移動させることによって刃の隙間を調節することができ、スクリュージャッキのうちのいくつかを他のスクリュージャッキから独立して作動させることができるように継手のうちのいくつかを解放させることによって、刃の平行度を調節することもできる。しかしながら、英国特許第９９９１８８号明細書は、せん断される材料の厚さ及び強度に応じて刃の平行度を変化させることを示唆していない。変化させられるのは刃の隙間だけである。
【００５４】
鋼板をサイドトリミング及びスリッティングするための回転刃式のシヤーは、通常、アップストロークの間に、移動する刃をバックオフさせるための機構を有する。バックオフの目的は、切断されたプレートのエッジを損傷することを回避し、刃の摩耗を減じることである。切断が完了し、刃が上方へ移動し始めると、上刃は、小さな距離だけ材料の切断されたエッジから離れるように移動させられる。英国特許第９９９１８８号明細書にはバックオフ機構は記載されていない。
【００５５】
図６〜図８に示された典型的なシステムのさらなる詳細をここで説明する。２つのカム６６はカムフォロワ６７を介してレバー８１を作動させる。カム６６は、クランク１，２を作動させるメインギヤボックスに接続されており、これにより、刃バックオフシステムの移動が切断機構の移動と同期化される。レバー８１は、偏心輪８３を介して軸８４を回転させる。軸８４の回転は偏心輪８５を移動させ、これにより、接続ロッド６９は、可動なスライド支持フレーム６２の下側を後退させ、下刃７から離反させる。上刃ビーム５及び上刃６は、プルバックシリンダ６４及びリンク６５によって、可動なスライド支持フレーム６２におけるスライド６１に対して保持されるので、スライド支持フレームがリンク６９によって後退させられると、上刃６が下刃７から離反する。カム６６の輪郭は、このバックオフ移動がサイクルの正確な時点で生じるように配置されている。その他のタイプのバックオフ機構は、英国特許第１０８１４９６号明細書及び英国特許第１０８５７７８号明細書に記載されている。
【００５６】
本発明のシヤーの１つの実施の形態では、刃の平行度は、様々な材料厚さ及び強度に合わせて調節されてよく、様々な材料のための平均的な刃隙間を調節する能力をも有し、かつ戻りストロークの間に刃隙間をバックオフ（すなわち開放）させる能力をも有する。
【００５７】
英国特許第９９９１８８号明細書には、ウェッジタイプの調節システムが記載されており、刃の平行度を僅かに変化させるためにウェッジ機構を独立して調節することができる。本発明による、様々な材料及びこれらの材料の特性、例えば厚さ及び強度に応じて平行度を調節するという課題に対する１つの解決手段は、図６の１つ又は複数の単純なスライド６１を、英国特許第９９９１８８号明細書と同様のウェッジタイプ調節システムと交換することである。望ましいならば、偏心軸６３を省略してもよく、刃の隙間及び平行度の両方を調節するために少なくとも２つのウェッジを使用することができる。上刃ビーム５が可動スライド支持体６２に対して小さな角度を成していても荷重をウェッジにおいて適切に分散させることができるように、システムはウェッジの後側への曲率を有してもよい。
【００５８】
本発明による刃の平行度の変化を達成するための別の択一例は、軸６３の支持体７３の一方又は両方に付加的な偏心輪を加えることであり、これにより、この付加的な偏心輪の回転により、軸６３全体及び可動スライド支持体６２が下刃に対して小さな角度を成す。軸６３の端部における軸受は、この小さな角度方向の移動を許容するように設計されなければならない。軸８４の端部８５における固定された支持体のうちの一方又は両方にも付加的な偏心輪が加えられており、これにより、この付加的な偏心輪の回転により、軸８４は下刃に対して小さな角度を成す。軸８４の端部における軸受は、この小さな角度方向の移動を許容するように設計されなければならない。理想的には、２つの付加的な偏心輪は、軸８４が軸８３に対して平行なままであるように回転させられる。これにより、刃隙間調節及びバックオフが維持されるが、付加的な偏心輪は、刃の平行度が調節されることも可能にする。
【００５９】
上述のような実施の形態では、刃の平行度は、様々な材料に対して静的な形式で調節することができる。付加的な利点を有する解決手段は、切断サイクルの切断移動の間に動的に刃の隙間を、切断経路が平行なままであるように調節することである。
【００６０】
刃の平行度を調節することは、切断の始めと最後が同じ箇所になることを保証することによって切断エッジにおける不連続部を著しく減じ得る。しかしながら、切断の長さにわたる側方からの荷重の変化、及び切断の長さに沿ったシヤーの有効剛性の変化により生ぜしめられる切断の僅かな湾曲により、依然として不連続部が生じる恐れがある。これは、図９ａ〜図９ｃに示されている。図９ａは、一回の切断が終了し、次の切断が開示する箇所における切断経路９２における刻み目若しくは切欠９を備えた現在の状況を示している。図９ｂは、刃の平行度が最適な値に調節された時の状況を示している。切欠９はなくなっているが、依然として小さな不連続部９３が存在する。小さな不連続部９３は、切断の長さにわたる側方からの力の変化、及び切断の長さに沿って様々な箇所において加えられる側方からの力に対するシヤーの剛性の変化により、切断経路９２が僅かに湾曲させられるために生じる。図９ｃは、理想的な切断経路９４に対するこの湾曲９３を示している。理想的な切断経路は、切断サイクルの長さにわたって刃の位置に極めて小さな調節を動的に行うことによって達成することができる。
【００６１】
動的に調節可能なシステムでは、スライド支持フレーム及び上刃ビーム及び刃は、側方からの荷重によって生ぜしめられるあらゆる角度方向の移動の他は、公称で下刃に対して平行なままである。液圧式シリンダの移動は切断動作中に動的に変化させられるので、切断の経路は、刃自体が実際に平行ではなくとも、平行なままとなる。
【００６２】
本発明の方法を実施するためのシステムの１つの実施の形態が、図１０に概略的に示されている。この実施の形態では、液圧シリンダ１０２は、シヤー変形を補償し、全ての３つの機能、すなわち公称刃隙間を設定し、アップストロークの間に刃隙間をバックオフし、切断サイクルの間に刃隙間を動的に調節するという機能を行うように、使用される。通常の軸１０１が、偏心軸６３に置き換えられている。ガイドプレート１０３が上部トリミングナイフ６の背後に設けられており、クランクシャフト１，２は、上部トリミングナイフの回転刃せん断作用を駆動する。水平方向隙間Ｈが、上刃及び下刃６，７の間に示されている。液圧シリンダ１０２は、高応答サーボ弁（図示せず）によって作動させられる。なぜならば、液圧シリンダ１０２は、切断サイクルの間、小さな移動を極めて迅速に行う必要があるからである。シリンダ１０２内にあるか又は可動スライドフレーム６２と主フレームとの間に取り付けられた位置変換器（図示せず）は、フィードバックのために使用され、コンピュータ制御システム（図示せず）は、これらの位置変換器及びサーボ弁及びシリンダ１０２を利用してスライドフレーム６２の位置を制御する。
【００６３】
典型的な切断サイクルが図１１に示されている。最初、刃６は、シリンダストローク１１１に対応する後退した位置にある。シリンダストロークは、最大シリンダ延長限界と最小シリンダ延長限界との間の特定の位置である。シリンダサイクルが始まると、シリンダストロークは、１１２からストローク１１３へ移動させられ、これは、せん断される材料のための正確な公称刃隙間を提供する。切断相の開始１１６が、グラフに示されている。切断相の間、ストローク１１４に対する小さな調節が行われ、これは、側方からの荷重の変化、及びせん断剛性の変化の効果を補償し、切断経路を平行に保つ。切断相の最後１１７に、刃は後退させられ１１５、これにより、刃の上方移動を行うことができる。
【００６４】
本発明の代替的な実施の形態が、図１２に示されている。この態様では、切断サイクルの間、公称刃隙間を調節するための偏心軸６３が保持され、液圧シリンダが、バックオフ、及び動的調節をも行う。前述のように、液圧シリンダ１０２は、高応答サーボ弁（図示せず）によって作動させられる。なぜならば、液圧シリンダ１０２は、切断サイクルの間、小さな移動を極めて迅速に行う必要があるからである。シリンダ１０２内にあるか又は可動スライドフレーム６２と主フレームとの間に取り付けられた位置変換器（図示せず）は、フィードバックのために使用され、制御システムは、これらの位置変換器及びサーボ弁及びシリンダ１０２を利用してスライドフレーム６２の位置を制御する。
【００６５】
本発明の別の実施の形態が、図１３に示されている。この態様は、前に示したように、既存の機械的な刃隙間調節システム及び既存の機械的な刃後退機構を保持している。カム１０５は、ナイフバックオフ動作を駆動し、偏心軸１０６は、カムの鉛直方向動作をバックオフの水平方向動作に変換するために使用される。液圧シリンダ１０２が後退機構と可動なスライドフレーム６２との間に加えられているが、この場合、液圧シリンダは切断サイクルの間に動的調節のみを行う。
【００６６】
切断サイクル中の刃隙間設定の変化は、切断される材料に応じて制御システムによって設定される。パラメータは、厚さ、強度、破断までの伸び、板温度及び切断長さを含んでよい。変化は、エッジ品質の手作業による分析の後に板パラメータに応じてルックアップ表へのオペレータ入力を介して、手作業で設定されてもよい。
【００６７】
別の改良として、切断エッジ品質を決定することができるように、切断エッジを見るために、レーザスキャニング装置などのセンサがシヤーの下流に位置決めされてもよい。切断長さと等しい周期を有するエッジ位置におけるあらゆる変化は、切断サイクル中の刃隙間設定の変化を調節してこの変化を最小限にするために、制御システムへのフィードバックのために使用することができる。フィードバックは、板ごとに行われてよく、この場合、データは、同様の材料の次のプレートのために使用されるか、又は、センサがシヤーに十分に近い場合には、センサは、せん断されている板の残りに対して利用することができる。
【００６８】
せん断される材料の全長をせん断するために、第１及び第２の刃を有するサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる１つの方法において、第１のステップは、厚さ、強度、破断までの伸び、板温度及び切断送り長さなどの、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶することを含む。パラメータは、圧延される様々な材料について前もってルックアップ表に記憶され、次いで、圧延される特定の材料に従って使用するために制御システムにおいて制御装置によって抽出される。次のステップは、材料の１つの切断長さを１つの切断サイクルにおいて切断し、次いで、材料の全長を切断するために十分な一連の切断サイクルを行うことである。一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、制御システムは、切断サイクルの切断相における第１及び第２の刃の間の隙間の調節を制御するために、決定されたパラメータを利用する。切断相は、一回の完全な切断サイクルよりも短い。場合によっては、調節制御は、連続する切断サイクルのそれぞれに対して行われる。刃の位置は、刃の平行度が変化させられることなく、動的に変化させられる。
【００６９】
付加的なステップが必要に応じて行われてよい。この付加的なステップは、それぞれの切断サイクルの切断相の最初に第１の切断サイクルが始まる前に初期刃隙間を決定すること、後退した位置から初期刃隙間位置へ第１及び第２の刃のうちの一方を移動させること、又はそれぞれの切断サイクルの切断相の最後に第１及び第２の刃のうちの一方をバックオフさせることを含む。
【００７０】
制御システムは、さらに別のステップを行ってもよい。このステップは、一連の切断サイクルの間に第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を検出し、検出された位置を、選択されたパラメータに基づく予測される位置と比較して、その差を決定し、その差が許容された範囲から外れている場合には切断サイクルの切断相において第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を調節することをさらに含む。
【００７１】
場合によっては、調節ステップを制御するために予め記憶された情報を単に利用するのではなく、シヤーの下流の箇所における材料のための切断エッジ位置データが、少なくとも１つの切断長さのために十分な時間に亘って決定され、この切断エッジ位置データが制御装置に提供される。次いで、制御装置は、次の切断長さのために準備された隙間調節ステップを行う。
【００７２】
代替的な方法では、材料パラメータを決定する同じステップが行われるが、制御システムは次いで、例えば図６及び図７に関して上述したような配列を使用して刃隙間を調節するのではなく、材料の平面において、第１及び第２の刃の間に形成された角度の調節を制御するために、決定されたパラメータを利用する。
【図１】
2016504972.tif 000003
【図２】
2016504972.tif 000004
【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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【図８】
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【図９ａ】
2016504972.tif 000011
【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月14日(2014.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板をせん断するためのシヤーを作動させる方法及び関連する装置に関する。特に、本発明は、金属板をサイドトリミング及びスリッティングするためのシヤーに関する。
【０００２】
鋼板のトリミング及びスリッティング用のシヤーはしばしば回転刃式のものである。この形式のシヤーはサイクルステップ作動を利用する。この場合、シヤーの刃は、板の全長に必要な切断長さよりも短い。したがって、せん断動作は一連の切断サイクルにおいて行われ、各切断の長さは、刃の長さよりも僅かに短く、板の全長よりも大幅に短い。
【０００３】
シヤーのサイクルステップ作動の結果、せん断されたエッジに不連続欠陥が生ぜしめられることがある。この不連続欠陥は、各せん断サイクルが終了し、次のせん断サイクルが始まる箇所に対応する、板の切断エッジにおける位置における切欠の形態を成す。
【０００４】
不連続箇所におけるエッジの切欠及び関連する僅かな膨らみは、せん断された板の一部のユーザにとって許容できないものとなり得る。
【０００５】
米国特許第６７４３７８号明細書には、上刃と下刃の間の隙間が、板厚に合致するように調節されるせん断機が記載されている。
【０００６】
特開平０２−２６９５１７号には、シヤーにおいて可動な刃の隙間を設定するために変位センサを使用することが記載されている。
【０００７】
特開２００２−００１６０８号には、加工物に応じてレーキ角及びストロークを自動的に変更することができるせん断機が記載されている。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、第１の刃及び第２の刃を備えるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、制御システムにおいて、決定されたパラメータを使用して、第１の刃と第２の刃との間及び材料の平面において形成された角度の調節を制御することを含む。
【０００９】
これにより、刃の位置が自動的に調節され、様々なタイプ及び厚さの材料が次々にせん断され得る。
【００１０】
好適には、パラメータは、材料厚さ、強度、破断までの伸び、温度及び切断送り長さのうちの少なくとも１つを含む。
【００１１】
せん断される材料の特性に応じて刃の隙間を適応させる結果、より平行な切断が生じる。
【００１２】
好適には、パラメータは、せん断の長さに沿ってせん断剛性の変化をさらに含む。
【００１３】
せん断剛性の変化及び材料パラメータに応じて第２の刃の位置を適応させることは、結果をさらに改善する。
【００１４】
好適には、第１の刃は固定されており、第２の刃は可動である。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、サイドトリム又はスリッティングシヤーは、第１の刃及び第２の刃と、せん断される材料のパラメータを記憶する記憶装置と、パラメータを利用して、第１の刃と第２の刃との間及び材料の平面において形成された角度の調節を制御する制御システムとを備える。
【００１６】
本発明によるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法の一例をここで添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】典型的な回転刃式シヤーを示している。
【図２】図１のシヤーを用いてせん断されたストリップ又は板に不連続部がどのように形成されるかを示している。
【図３】切断の最初における切断力及び側方からの荷重の位置を示している。
【図４】切断の最後における切断力及び側方からの荷重の位置を示している。
【図５】様々な材料及び切断長さについての、時間に対する側方からの力のグラフである。
【図６】刃隙間調節のための機構を示している。
【図７】図６の機構の別の図を示している。
【図８】バックオフ機構を示している。
【図９】図９ａ〜９ｃは、本発明の１つの実施の形態による平行度の静的調節を用いた改良された切断を備える既存の切断と、理想的な切断経路との比較を示している。
【図１０】本発明による動的に調節可能なシヤーの第１の実施の形態を示している。
【図１１】図１０のシヤーのための作動サイクルをグラフで示している。
【図１２】本発明による動的に調節可能なシヤーの第２の実施の形態を示している。
【図１３】本発明による動的に調節可能なシヤーの第３の実施の形態を示している。
【００１８】
本発明は、サイドトリム又はスリッティングシヤーにおける不連続欠陥の問題を解決する。回転式シヤーによって、約２０ｍｍ〜２５ｍｍの厚さのより薄い金属板をせん断することができるが、約５０ｍｍ〜６０ｍｍの厚さのより厚い金属プレートを切断するためのほとんどのシヤーは、回転刃タイプのものである。一方の刃、通常は上刃、は湾曲しており、他方の刃、通常は下刃、は直線的であり、上刃は、回転式切断作用を行う。最も一般的には、回転式切断作用は、二重クランク式機構によって生ぜしめられる。典型的な機構が図１に示されている。クランク１，２は、ロッド３，４を介して上刃ビーム５に結合されており、この上刃ビーム５に湾曲した上刃６が取り付けられている。直線的な下刃７はシヤーハウジング８に取り付けられている。クランク１，２の回転は、上刃６が板に接触し、回転式切断を行うまで、上刃６を最も高い開放位置から下方へ移動させる。切断の最後に、クランク１，２の継続する回転は、上刃６を板から離反させて、再び最も高い開放位置へ持ち上げる。刃の作動は、図１に示したクランク、又は液圧式シリンダ（図示せず）によって行われてよい。
【００１９】
回転切断式機構は、板の幅を横切って切断する両方の分割シヤー、及び板の長さに沿って切断するサイドトリムシヤー及びスリッティングシヤーのために使用される。概して、分割シヤーは、一回の切断移動で板の幅を横切って切断するのに十分な大きさに形成されており、例えば、５ｍの幅の板を切断するためのシヤーは、５ｍよりも長い上刃及び下刃を有しており、これにより、板をその幅を横切って分割するために、一回の回転切断移動しか必要とされない。しかしながら、これは、サイドトリムシヤー及びスリッティングシヤーの場合には実用的でない。なぜならば、板の長さは、５０ｍ以上であることができ、一回の切断で５０ｍの長さを切断することができるシヤーは、法外に高価であるからである。
【００２０】
その結果、回転切断サイドトリム及びスリッティングシヤーは、板の長さに沿って数回のより短い切断を行う。通常、それぞれの切断は、約１〜１．５ｍの長さでしかない。通常、クランク１，２は継続的に回転し、刃６がせん断される板の上方に位置しているサイクルの部分の間に、板は、通常はピンチロール（図１には示されていない）によって適切な距離だけ前方へ移動させられ、これにより、クランクの回転が継続し、刃が下降して次の切断を開始するとき、板は既に次の切断のための正確な位置にある。
【００２１】
既存のサイドトリム及びスリッティングシヤーに関する問題は、これらの数回の切断の開始及び終了が、常に、互いに適切に一致せず、板の切断エッジにおいて膨らみ、又は切欠、又は刻み目などの小さな不連続部が存在するということである。図２はこの問題を示している。この例では両側においてトリミングされた板１０は、それぞれのエッジに沿って不連続部９を備える切断エッジ１１を有する。明確にするため、切欠の深さは、板の幅と比較して誇張されている。実際には、切欠の深さは、通常、０．５ｍｍ未満である。それにもかかわらず、切欠は望ましくなく、幾つかの用途のためには、せん断された板は、これらの切欠を除去するために追加の機械加工又は研削を必要とする。したがって、せん断プロセスにおいて形成された切断エッジにおけるこれらの不連続部を回避する又は不連続部の深さを大幅に減じることが好ましい。
【００２２】
せん断作動中、せん断機の機構及び構造、並びに切断される板は、鉛直方向及び水平方向で大きな力を受ける。これらの力は、せん断機及び切断される板の弾性的なたわみを生ぜしめ、これは、上刃及び板のエッジを変位させる。上刃及び板の水平方向の変位は、せん断されたエッジの直線度における僅かな変形を生ぜしめる。切断の最初と最後で変位量が異なると、切断の最初が、前の切断の最後と僅かにずれ、これにより、切断エッジに切欠を生ぜしめる。
【００２３】
本発明は、せん断される材料の強度及び厚さに応じて切断エッジにおける不連続部の深さが変化するということを利用する。せん断作用は、刃の間に側方からの荷重を生ぜしめ、この側方からの荷重は、通常、材料を切断するために必要とされる鉛直方向荷重の２５〜３０％であるということが公知である。５０ｍｍの厚さの金属を切断するための典型的な回転刃シヤーにおいて、鉛直方向切断力は、７０００ｋＮに達する場合があり、したがって、側方からの荷重は２０００ｋＮを超える場合がある。切断力の中心が、切断中に刃に沿って移動することも公知である。これは、図３及び図４に示されている。図３は、切断の第１の部分の間のシヤーを示している。板１０は、切断と切断の間にシヤー６，７を通って矢印１３の方向へ移動する。直線的な下刃７は板の下方にあり、回転刃６は、下側の板７に向かって降下し始める。板の既に切断されたセクション１４は、刃から離れるように移動させられている。刃に対する側方からの力３２は、切断力３１の中心の位置に対応する。切断のこの段階において、側方からの力３２は、刃６，７の先端部寄りに位置している。図４は、切断の最後の部分の間のシヤーを示している。側方からの力３２の位置は、切断力３１の中心の位置に対応する。切断のこの段階において、側方からの力は、刃の後端部寄りに位置している。
【００２４】
側方からの力３２による刃６，７の移動は、シヤーの構造及び機構によって制限されるが、明らかに構造及び機構は無限に剛性ではあり得ないので、刃は、より薄くて柔らかい材料を切断するときの、側方からの力がより小さい場合よりも、厚くて強い材料を切断するときの、側方からの力が大きい場合に、さらに離れるように移動する。
【００２５】
厚くて強い材料を切断するときに刃が側方からの力によってさらに離れるように移動させられることは、刃の隙間が平行なままであり、切断の長さを通じて同じ値を維持するならば、それ自体は問題ではない。しかしながら、既存のシヤー設計の場合、実際には、刃の隙間は平行なままではなく、切断の長さを通じて一定ではない。この主な理由は、シヤー剛性及び側方からの力の変化である。第１に、シヤーの剛性は、側方からの力の全ての位置に対して正確に同じではない。シヤー構造及び機構の剛性が、図４に示したような切断の最後に加わる側方からの力に対する剛性と比較して、図３に示したような切断の最初に加わる側方からの力に対して高い又は低いと、側方からの力３２が切断の長さを通じて正確に同じであったとしても、刃の隙間は、切断の長さに沿って様々な大きさだけ変化する。第２に、側方からの力は、実際には、切断の長さに亘って一定ではない。図５は、切断の間の側方からの力の典型的なパターンを示している。切断の最初、刃が材料を貫通し始めるときに力は急速に増大する。回転切断式作用が完全であるならば、力５０は、線５２によって示されているように、最大値５７に達し、このレベルで一定のままとなる。しかしながら、実際には、クランクによって作動させられる実際のシヤーのジオメトリは、刃が、完全な回転切断運動に従わず、したがって、最大値５７に達すると、線５１によって示したように側方からの力が切断の最初と最後の間で変化する。
【００２６】
刃に沿った様々な位置において加わる側方からの力に対するシヤーの剛性の差と、切断の長さにわたる側方からの力の変化との組合せは、刃の隙間が、切断の長さに亘って一定及び平行なままではないことを意味する。別の要因は、様々な厚さ及び強度を有する多くの様々な材料を切断するためにシヤーが必要とされるということである。シヤーが常に同じ材料を切断しており、側方からの力のパターンが常に同じであるならば、この材料のための切断エッジにおける不連続部の深さを最小限にするように、刃をシム又は調節することができる。しかしながら、シヤーが、異なる時に、異なる強度及び厚さを有する多くの異なる材料を切断するために使用される場合には、この解決策は機能しない。なぜならば、側方からの力の最大振幅５７，５９と、切断の最初と最後の間の側方からの力の差５４，５５とが、様々な材料に対して異なるからである。これは、例えば線５３によって示されている。線５３は、第１の例よりも、側方からの力５８の大幅に低い最大値５９と、より小さな変化５５とを有する。
【００２７】
側方からの力のパターンを変化させる別の要因は、このタイプのシヤーがしばしば、薄い材料の場合よりも、厚い材料においてより短い切断長さを用いる、すなわち、板が、切断と切断の間により短い距離だけシヤー内へ送り込まれるということである。その結果、図５に線５６によって示したように、切断がさらに刃に沿って開始する。
【００２８】
通常、刃の隙間は、材料の厚さ及び強度に応じて、好適には、せん断される材料の厚さの約１０％に設定される。正確な割合は、最良の切断エッジ品質を達成するように選択される。刃の隙間を調節するための典型的な機構が、図６及び図７に示されている。上刃ビーム５は、可動なスライド支持フレーム６２に対して、スライド６１において上下に移動する。上刃ビーム５は、プルバックシリンダ６４及びリンク６５によってスライド６１に対して保持されている。可動なスライド支持フレーム６２は、偏心軸６３に支持されている。上刃６と下刃７との間の隙間は、図６及び図７に示された機構を用いてこの偏心軸を回転させることによって調節される。モータ７１は、ギヤボックス７２を介して偏心軸６３を回転させる。偏心軸６３の回転は、可動なスライド支持フレーム６２を下刃に向かって又は下刃から離れるように移動させ、これにより、刃の隙間を変化させる。上刃及び下刃の平行度の迅速な調節のための設備はこの機構内に設けられていない。平行度を調節することができる唯一の方法は、シミング又は同様の方法によるものである。
【００２９】
刃の隙間を調節するための公知の別のタイプの機構は、例えば英国特許第９９９１８８号に記載されているようなウェッジを使用するタイプである。英国特許第９９９１８８号に記載された機構は、通常、分割シヤーにおいて使用される。この機構は、利用できるスペースが制限されていること、及び以下で説明される刃バックオフ機構を有さないことにより、通常、サイドトリミングシヤーにおいては使用されない。英国特許第９９９１８８号明細書のシステムでは、スクリュージャッキによって作動されるウェッジが、刃の隙間を変化させるために使用される。図示された配列は、刃の幅に亘ってウェッジの４つのセットを有しており、これらのウェッジを作動させるスクリュージャッキは、係合又は解離させることができる継手を含む軸によって連結されている。これにより、全てのウェッジを一緒に移動させることによって刃の隙間を調節することができ、スクリュージャッキのうちのいくつかを他のスクリュージャッキから独立して作動させることができるように継手のうちのいくつかを解放させることによって、刃の平行度を調節することもできる。しかしながら、英国特許第９９９１８８号明細書は、せん断される材料の厚さ及び強度に応じて刃の平行度を変化させることを示唆していない。変化させられるのは刃の隙間だけである。
【００３０】
鋼板をサイドトリミング及びスリッティングするための回転刃式のシヤーは、通常、アップストロークの間に、移動する刃をバックオフさせるための機構を有する。バックオフの目的は、切断されたプレートのエッジを損傷することを回避し、刃の摩耗を減じることである。切断が完了し、刃が上方へ移動し始めると、上刃は、小さな距離だけ材料の切断されたエッジから離れるように移動させられる。英国特許第９９９１８８号明細書にはバックオフ機構は記載されていない。
【００３１】
図６〜図８に示された典型的なシステムのさらなる詳細をここで説明する。２つのカム６６はカムフォロワ６７を介してレバー８１を作動させる。カム６６は、クランク１，２を作動させるメインギヤボックスに接続されており、これにより、刃バックオフシステムの移動が切断機構の移動と同期化される。レバー８１は、偏心輪８３を介して軸８４を回転させる。軸８４の回転は偏心輪８５を移動させ、これにより、接続ロッド６９は、可動なスライド支持フレーム６２の下側を後退させ、下刃７から離反させる。上刃ビーム５及び上刃６は、プルバックシリンダ６４及びリンク６５によって、可動なスライド支持フレーム６２におけるスライド６１に対して保持されるので、スライド支持フレームがリンク６９によって後退させられると、上刃６が下刃７から離反する。カム６６の輪郭は、このバックオフ移動がサイクルの正確な時点で生じるように配置されている。その他のタイプのバックオフ機構は、英国特許第１０８１４９６号明細書及び英国特許第１０８５７７８号明細書に記載されている。
【００３２】
本発明のシヤーの１つの実施の形態では、刃の平行度は、様々な材料厚さ及び強度に合わせて調節されてよく、様々な材料のための平均的な刃隙間を調節する能力をも有し、かつ戻りストロークの間に刃隙間をバックオフ（すなわち開放）させる能力をも有する。
【００３３】
英国特許第９９９１８８号明細書には、ウェッジタイプの調節システムが記載されており、刃の平行度を僅かに変化させるためにウェッジ機構を独立して調節することができる。本発明による、様々な材料及びこれらの材料の特性、例えば厚さ及び強度に応じて平行度を調節するという課題に対する１つの解決手段は、図６の１つ又は複数の単純なスライド６１を、英国特許第９９９１８８号明細書と同様のウェッジタイプ調節システムと交換することである。望ましいならば、偏心軸６３を省略してもよく、刃の隙間及び平行度の両方を調節するために少なくとも２つのウェッジを使用することができる。上刃ビーム５が可動スライド支持体６２に対して小さな角度を成していても荷重をウェッジにおいて適切に分散させることができるように、システムはウェッジの後側への曲率を有してもよい。
【００３４】
本発明による刃の平行度の変化を達成するための別の択一例は、軸６３の支持体７３の一方又は両方に付加的な偏心輪を加えることであり、これにより、この付加的な偏心輪の回転により、軸６３全体及び可動スライド支持体６２が下刃に対して小さな角度を成す。軸６３の端部における軸受は、この小さな角度方向の移動を許容するように設計されなければならない。軸８４の端部８５における固定された支持体のうちの一方又は両方にも付加的な偏心輪が加えられており、これにより、この付加的な偏心輪の回転により、軸８４は下刃に対して小さな角度を成す。軸８４の端部における軸受は、この小さな角度方向の移動を許容するように設計されなければならない。理想的には、２つの付加的な偏心輪は、軸８４が軸８３に対して平行なままであるように回転させられる。これにより、刃隙間調節及びバックオフが維持されるが、付加的な偏心輪は、刃の平行度が調節されることも可能にする。
【００３５】
上述のような実施の形態では、刃の平行度は、様々な材料に対して静的な形式で調節することができる。付加的な利点を有する解決手段は、切断サイクルの切断移動の間に動的に刃の隙間を、切断経路が平行なままであるように調節することである。
【００３６】
刃の平行度を調節することは、切断の始めと最後が同じ箇所になることを保証することによって切断エッジにおける不連続部を著しく減じ得る。しかしながら、切断の長さにわたる側方からの荷重の変化、及び切断の長さに沿ったシヤーの有効剛性の変化により生ぜしめられる切断の僅かな湾曲により、依然として不連続部が生じる恐れがある。これは、図９ａ〜図９ｃに示されている。図９ａは、一回の切断が終了し、次の切断が開示する箇所における切断経路９２における刻み目若しくは切欠９を備えた現在の状況を示している。図９ｂは、刃の平行度が最適な値に調節された時の状況を示している。切欠９はなくなっているが、依然として小さな不連続部９３が存在する。小さな不連続部９３は、切断の長さにわたる側方からの力の変化、及び切断の長さに沿って様々な箇所において加えられる側方からの力に対するシヤーの剛性の変化により、切断経路９２が僅かに湾曲させられるために生じる。図９ｃは、理想的な切断経路９４に対するこの湾曲９３を示している。理想的な切断経路は、切断サイクルの長さにわたって刃の位置に極めて小さな調節を動的に行うことによって達成することができる。
【００３７】
動的に調節可能なシステムでは、スライド支持フレーム及び上刃ビーム及び刃は、側方からの荷重によって生ぜしめられるあらゆる角度方向の移動の他は、公称で下刃に対して平行なままである。液圧式シリンダの移動は切断動作中に動的に変化させられるので、切断の経路は、刃自体が実際に平行ではなくとも、平行なままとなる。
【００３８】
本発明の方法を実施するためのシステムの１つの実施の形態が、図１０に概略的に示されている。この実施の形態では、液圧シリンダ１０２は、シヤー変形を補償し、全ての３つの機能、すなわち公称刃隙間を設定し、アップストロークの間に刃隙間をバックオフし、切断サイクルの間に刃隙間を動的に調節するという機能を行うように、使用される。通常の軸１０１が、偏心軸６３に置き換えられている。ガイドプレート１０３が上部トリミングナイフ６の背後に設けられており、クランクシャフト１，２は、上部トリミングナイフの回転刃せん断作用を駆動する。水平方向隙間Ｈが、上刃及び下刃６，７の間に示されている。液圧シリンダ１０２は、高応答サーボ弁（図示せず）によって作動させられる。なぜならば、液圧シリンダ１０２は、切断サイクルの間、小さな移動を極めて迅速に行う必要があるからである。シリンダ１０２内にあるか又は可動スライドフレーム６２と主フレームとの間に取り付けられた位置変換器（図示せず）は、フィードバックのために使用され、コンピュータ制御システム（図示せず）は、これらの位置変換器及びサーボ弁及びシリンダ１０２を利用してスライドフレーム６２の位置を制御する。
【００３９】
典型的な切断サイクルが図１１に示されている。最初、刃６は、シリンダストローク１１１に対応する後退した位置にある。シリンダストロークは、最大シリンダ延長限界と最小シリンダ延長限界との間の特定の位置である。シリンダサイクルが始まると、シリンダストロークは、１１２からストローク１１３へ移動させられ、これは、せん断される材料のための正確な公称刃隙間を提供する。切断相の開始１１６が、グラフに示されている。切断相の間、ストローク１１４に対する小さな調節が行われ、これは、側方からの荷重の変化、及びせん断剛性の変化の効果を補償し、切断経路を平行に保つ。切断相の最後１１７に、刃は後退させられ１１５、これにより、刃の上方移動を行うことができる。
【００４０】
本発明の代替的な実施の形態が、図１２に示されている。この態様では、切断サイクルの間、公称刃隙間を調節するための偏心軸６３が保持され、液圧シリンダが、バックオフ、及び動的調節をも行う。前述のように、液圧シリンダ１０２は、高応答サーボ弁（図示せず）によって作動させられる。なぜならば、液圧シリンダ１０２は、切断サイクルの間、小さな移動を極めて迅速に行う必要があるからである。シリンダ１０２内にあるか又は可動スライドフレーム６２と主フレームとの間に取り付けられた位置変換器（図示せず）は、フィードバックのために使用され、制御システムは、これらの位置変換器及びサーボ弁及びシリンダ１０２を利用してスライドフレーム６２の位置を制御する。
【００４１】
本発明の別の実施の形態が、図１３に示されている。この態様は、前に示したように、既存の機械的な刃隙間調節システム及び既存の機械的な刃後退機構を保持している。カム１０５は、ナイフバックオフ動作を駆動し、偏心軸１０６は、カムの鉛直方向動作をバックオフの水平方向動作に変換するために使用される。液圧シリンダ１０２が後退機構と可動なスライドフレーム６２との間に加えられているが、この場合、液圧シリンダは切断サイクルの間に動的調節のみを行う。
【００４２】
切断サイクル中の刃隙間設定の変化は、切断される材料に応じて制御システムによって設定される。パラメータは、厚さ、強度、破断までの伸び、板温度及び切断長さを含んでよい。変化は、エッジ品質の手作業による分析の後に板パラメータに応じてルックアップ表へのオペレータ入力を介して、手作業で設定されてもよい。
【００４３】
別の改良として、切断エッジ品質を決定することができるように、切断エッジを見るために、レーザスキャニング装置などのセンサがシヤーの下流に位置決めされてもよい。切断長さと等しい周期を有するエッジ位置におけるあらゆる変化は、切断サイクル中の刃隙間設定の変化を調節してこの変化を最小限にするために、制御システムへのフィードバックのために使用することができる。フィードバックは、板ごとに行われてよく、この場合、データは、同様の材料の次のプレートのために使用されるか、又は、センサがシヤーに十分に近い場合には、センサは、せん断されている板の残りに対して利用することができる。
【００４４】
せん断される材料の全長をせん断するために、第１及び第２の刃を有するサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる１つの方法において、第１のステップは、厚さ、強度、破断までの延び、板温度及び切断送り長さなどの、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶することを含む。パラメータは、圧延される様々な材料について前もってルックアップ表に記憶され、次いで、圧延される特定の材料に従って使用するために制御システムにおいて制御装置によって抽出される。次のステップは、材料の１つの切断長さを１つの切断サイクルにおいて切断し、次いで、材料の全長を切断するために十分な一連の切断サイクルを行うことである。一連の切断サイクルにおいて少なくとも一回、制御システムは、切断サイクルの切断相における第１及び第２の刃の間の隙間の調節を制御するために、決定されたパラメータを利用する。切断相は、一回の完全な切断サイクルよりも短い。場合によっては、調節制御は、連続する切断サイクルのそれぞれに対して行われる。刃の位置は、刃の平行度が変化させられることなく、動的に変化させられる。
【００４５】
付加的なステップが必要に応じて行われてよい。この付加的なステップは、それぞれの切断サイクルの切断相の最初に第１の切断サイクルが始まる前に初期刃隙間を決定すること、後退した位置から初期刃隙間位置へ第１及び第２の刃のうちの一方を移動させること、又はそれぞれの切断サイクルの切断相の最後に第１及び第２の刃のうちの一方をバックオフさせることを含む。
【００４６】
制御システムは、さらに別のステップを行ってもよい。このステップは、一連の切断サイクルの間に第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を検出し、検出された位置を、選択されたパラメータに基づく予測される位置と比較して、その差を決定し、その差が許容された範囲から外れている場合には切断サイクルの切断相において第１の刃及び第２の刃のうちの一方の位置を調節することをさらに含む。
【００４７】
場合によっては、調節ステップを制御するために予め記憶された情報を単に利用するのではなく、シヤーの下流の箇所における材料のための切断エッジ位置データが、少なくとも１つの切断長さのために十分な時間に亘って決定され、この切断エッジ位置データが制御装置に提供される。次いで、制御装置は、次の切断長さのために準備された隙間調節ステップを行う。
【００４８】
代替的な方法では、材料パラメータを決定する同じステップが行われるが、制御システムは次いで、例えば図６及び図７に関して上述したような配列を使用して刃隙間を調節するのではなく、材料の平面において、第１及び第２の刃の間に形成された角度の調節を制御するために、決定されたパラメータを利用する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の刃及び第２の刃を備えるサイドトリム又はスリッティングシヤーを作動させる方法であって、この方法は、せん断される材料のパラメータを決定し、決定されたパラメータを記憶し、制御システムにおいて、決定されたパラメータを使用して、第１の刃と第２の刃の間及び材料の平面において形成された角度の調節を制御することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記パラメータは、材料厚さ、強度、破断までの伸び、温度及び切断送り長さのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記パラメータは、シヤーの長さに沿ったせん断剛性の変化をさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の刃は固定されており、前記第２の刃は可動である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第１の刃及び第２の刃と、せん断される材料のパラメータを記憶するための記憶装置と、前記パラメータを使用して、前記第１の刃と前記第２の刃の間及び材料の平面において形成される角度の調節を制御するための制御装置とを備えることを特徴とする、サイドトリム又はスリッティングシヤー。
【国際調査報告】
2016504972.tif 000018
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