JP4947485B2 - 走間剪断機 - Google Patents

Description

本発明は走間剪断機に関する。例えば金属材料の圧延工程では相当の速度で走行する被圧延材の先端部や後端部を剪断して除去することが行なわれるが、本発明はかかる被圧延材のような被剪断材を走行中に剪断する機械に関する。

被剪断材を走行中に剪断する剪断機の剪断刃は、被剪断材に接触しない範囲にある待機角度から起動し、加速、剪断、減速、停止の動作を行ない、初めの待機角度又は被剪断材に接触しない範囲の停止角度で停止しなければならない。当然、加速から剪断及び剪断から停止までは１回転以内である必要がある。すなわち、１回転以内のある角度以内で加速を完了し、同様に１回転以内のある角度以内で減速を完了する必要があるのである。

従来、前記のように剪断刃が加速、剪断、減速、停止を行なう走間剪断機を駆動する方式として、大きく二つの方式が知られている。その一つは、予めモータで剪断速度付近まで加速してあるフライホイールと、剪断刃を取付けたギヤとをクラッチで接続することにより剪断刃の加速、剪断を行ない、その後にクラッチを切離してブレーキで減速、停止する方式の所謂クラッチブレーキ方式である（例えば特許文献１参照）。他の一つは、フライホイールを含め全体をモータで加速、剪断、減速、停止させる方式の所謂スタートストップ方式である（例えば特許文献２及び３参照）。クラッチブレーキ方式には、フライホイールに予め蓄えた回転エネルギを剪断に使え、且つモータの急速な加速減速動作が不要のため、比較的小型のモータが使用できるという利点がある。しかし、この方式には、加速、減速をクラッチ又はブレーキで行なうため、精密な剪断の制御が難しく、またクラッチ及びブレーキの磨耗が避けられないため、これらの設備保守が厄介という問題がある。一方、スタートストップ方式には、加速、減速をモータで行なうので、クラッチブレーキ方式に比べて精密な制御が可能であり、クラッチ及びブレーキの磨耗の問題もないという利点がある。しかし、この方式には、フライホイールを含め全体を加速、減速する必要があるので、比較的大型のモータが必要になり、また剪断時の速度低下と加速及び減速の角度の制約から、適用できる速度範囲が比較的狭いという問題がある。慣性モーメントを可変にすればかかる問題は解決できるが、そのようにしようとすると、機構が著しく複雑になってしまう。
特開平５−１６０１６号公報 特開昭５１−３４４９１号公報 実開昭５９−１２５２６号公報

本発明が解決しようとする課題は、クラッチブレーキ方式に比べ、安定して、高精度の制御ができ、且つ減速停止のためのブレーキが不要で、クラッチの発熱、磨耗が極めて小さく、またスタートストップ方式に比べ、適用速度範囲が広く、且つ大型のモータを必要としない走間剪断機を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、噛合関係にある一対のギヤと、かかる一対のギヤの回転軸に支持体を介して取付けられた一対の剪断刃と、かかる一対のギヤの駆動系とを備え、駆動系により噛合関係にある一対のギヤを回転させ、これにより一対の剪断刃を回転させて、走行中の被剪断材を剪断するようにした走間剪断機において、起動及び制動用のモータがピニオンに常時接続された第１駆動系と、モータの駆動によるフライホイールの回転がクラッチを介してピニオンに隨時接続されるようにした第２駆動系とを備え、かかる第２駆動系は二つ以上備えていて、第１駆動系のピニオンと第２駆動系の各ピニオンとが一対のギヤに噛合されて成ることを特徴とする走間剪断機に係る。

本発明に係る走間剪断機も、従来の走間剪断機と同様、噛合関係にある一対のギヤと、かかる一対のギヤの回転軸にドラムやクランク等の支持体を介して取付けられた一対の剪断刃と、かかる一対のギヤの駆動系とを備え、この駆動系により噛合関係にある一対のギヤを回転させ、これにより一対の剪断刃を回転させて、走行中の被剪断材を剪断するようになっている。

本発明に係る走間剪断機は、噛合関係にある一対のギヤの駆動系として、第１駆動系と第２駆動系とを備えている。第１駆動系は、モータと、このモータに常時接続されたピニオンとを備え、このピニオンは前記一対のギヤの片方に噛合されている。また第２駆動系は、モータと、このモータに接続されたフライホイールと、このフライホイールにクラッチを介して隨時接続されるようにしたピニオンとを備え、このピニオンは前記一対のギヤの片方に噛合されている。第１駆動系のモータとピニオンとは、また第２駆動系のモータとフライホイールとは、必要に応じ、減速機を介して接続することもできる。

第１駆動系は、主として、噛合関係にある一対のギヤと共に一対の剪断刃を起動し、また制動するために機能する。前記したように、噛合関係にある一対のギヤの回転軸にドラムやクランク等の支持体を介して取付けられた一対の剪断刃は、自身が１回転するうちに、待機、加速、剪断、減速、停止（待機）の動作を行なわなければならないが、第１駆動系はかかる動作のうちで主に剪断を除く他の動作を担うのである。これに対して第２駆動系は、主として、一対のギヤを介して一対の剪断刃に剪断に必要なエネルギを与えるために機能し、したがって前記の動作のうちで主に剪断を担う。モータによりフライホイールを回転させると、そこに回転エネルギが発生するので、この回転エネルギをクラッチを介してピニオンに伝え、更に一対のギヤを介して一対の剪断刃に伝えて、走行中の被剪断材を無理なく剪断するのである。

本発明に係る走間剪断機を用いて走行中の被剪断材を剪断するに際しては、予め第２駆動系のモータを作動させ、フライホイールを被剪断材の走行速度に同調させた速度で回転させておく。そして先ず、剪断を必要とするタイミングに合わせて第１駆動系のモータを作動させ、ピニオンを起動させて、同時に一対のギヤと共に一対の剪断刃を起動させて、その速度をフライホイールの速度に同調させる。次に、一対の剪断刃の速度とフライホイールの速度とが同調したとき、第２駆動系のクラッチを接続し、一対の剪断刃を走行中の被剪断材に対しその走行速度に同調させた速度で通常は上下から切り込ませて、被剪断材を剪断する。かくして剪断後、第２駆動系のクラッチを切離し、第１駆動系のモータを停止させる。これにより、ピニオンを制動し、同時に一対のギヤと共に一対の剪断刃を制動して、元の待機位置又は剪断開始角度から１回転以内の範囲に停止させる。

本発明に係る走間剪断機は、以上説明したような第２駆動系を二つ以上備えている。前記のようなモータ、また通常は減速機、更にはフライホイール、クラッチ及びピニオンで構成された第２駆動系を二つ以上並設し、かかる第２駆動系の各ピニオンを一対のギヤに接続すると、第２駆動系間でフライホイールの大きさや重さ等を変えることにより、二つ以上の回転エネルギを発生させることができるため、被剪断材によって要求させる剪断条件に適応させ易くなる。

本発明に係る走間剪断機において、第１駆動系のピニオンと第２駆動系の各ピニオンは一対のギヤのうちで任意の片方のギヤに噛合させておくことができるが、全体構造を簡素化し、使い易くするためには、一対のギヤのうちで一方のギヤに第１駆動系のピニオンを噛合させ、また他方のギヤに第２駆動系の各ピニオンを噛合させるのが好ましい。

以上説明した本発明に係る走間剪断機によると、クラッチブレーキ方式に比べ次のような効果がある。すなわち剪断刃の起動及び停止をモータで行なうので、クラッチ及びブレーキの磨耗や動作ばらつきの影響を受けない。したがってクラッチブレーキ方式に比べ安定した精度の高い制御ができ、減速及び停止のためのブレーキが不要である。しかも剪断刃とフライホイールが同速の状態でクラッチを接続するのでその磨耗が極めて少ない。またスタートストップ方式の走間剪断機に比べ次のような効果がある。すなわち剪断刃の加速及び減速をフライホイールから切離した状態で行なうので、モータを大型にすることなく剪断速度範囲を高速側に広げることができる。しかも剪断時の加速及び減速に制約されることなく大きいフライホイールを選定できるので、剪断時の速度低下を小さくすることができ、これにより剪断速度範囲を低速側に広げることができる。

図１は本発明に係る走間剪断機を第２駆動系の一部を省略して示す側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であって、図２は併せて作用状態も示している。上下で一対のギヤ１１，２１の回転軸１２，２２の基端部が図示しない機枠に片持ちで軸受されており、上方のギヤ１１と下方のギヤ２１とは噛合している。上方のギヤ１１の回転軸１２の先端部には支持体１３を介して剪断刃１４が取付けられており、同様に下方のギヤ２１の回転軸２２の先端部にも支持体２３を介して剪断刃２４が取付けられている。剪断刃１４と剪断刃２４とは、噛合関係にある一対のギヤ１１，２１の回転により、双方の刃先が図２で示すようにあたかも当接するような状態となる位置関係になっている。

上方のギヤ１１には第１駆動系３１が接続されており、下方のギヤ２１には第２駆動系４１が接続されている。第１駆動系３１は、モータ３２と、モータ３２の回転軸に取付けられたピニオン３４とを備え、ピニオン３４は上方のギヤ１１と噛合している。また第２駆動系４１は、モータ４２と、モータ４２の回転軸に取付けられたフライホイール４４と、下方のギヤ２１と噛合するピニオン４６と、フライホイール４４が取付けられた回転軸とピニオン４６が取付けられた回転軸とを着脱するクラッチ４５とを備えている。

図１及び２に略示した走間剪断機を用いて走行中の被剪断材Ｓを剪断するに際しては、予め第２駆動系４１のモータ４２を作動させ、フライホイール４４を被剪断材Ｓの走行速度に同調させた速度で回転させておく。そして先ず、剪断を必要とするタイミングに合わせて第１駆動系３１のモータ３２を作動させ、ピニオン３４を起動させて、同時に上下で一対のギヤ１１，２１と共に一対の剪断刃１４，２４を起動させ、その速度をフライホイール４４の速度に同調させる。次に、一対の剪断刃１４，２４の速度とフライホイール４４の速度とが同調したとき、第２駆動系４１のクラッチ４５を接続し、一対の剪断刃１４，２４を走行中の被剪断材Ｓに対しその走行速度に同調させた速度で上下から切り込ませて、被剪断材Ｓを剪断する（図２の状態）。かくして剪断後、第２駆動系４１のクラッチ４５を切離し、第１駆動系３１のモータ３２を停止させる。これにより、ピニオン３４を制動し、同時に上下で一対のギヤ１１，２１と共に一対の剪断刃１４，２４を制動して、元の待機位置又は剪断開始角度から１回転以内に停止させる。以下は、剪断の都度、この繰り返しである。停止位置と待機位置が異なる場合は、次回の剪断までの間に、第１駆動系３１により待機位置へ移動させる。

図３は本発明に係る走間剪断機を略示する側面図である。図３中、図１及び図２と同じであるものについては図１及び２と同じ符号にａを付記して示しており、したがって図３中の例えば１１ａは図１中の１１に相当する上方のギヤを示し、また例えば２１ａは図１中の２１に相当する下方のギヤを示している。図３の走間剪断機が図１及び２に示した走間剪断機と異なる点は、下方のギヤ２１ａに接続された第２駆動系を二つ備えている処にある。

図３に略示した本発明に係る走間剪断機では、上方のギヤ１１ａには第１駆動系３１ａが接続されているが、下方のギヤ２１ａには第２駆動系４１ａの他に別の第２駆動系４１ｂが接続されている。説明の便宜上、符号ｂを付記するが、第２駆動系４１ｂは、モータ４２ｂと、モータ４２ｂの回転軸に取付けられたフライホイール４４ｂと、下方のギヤ２１ａと噛合するピニオン４６ｂと、フライホイール４４ｂが取付けられた回転軸とピニオン４６ｂが取付けられた回転軸とを着脱するクラッチ４５ｂとを備えている。図３の本発明に係る走間剪断機では、一方の第２駆動系４１ａにおけるフライホイール４４ａと他方の第２駆動系４１ｂにおけるフライホイール４４ｂとは大きさ及び重さが異なり、したがって異なる二つの回転エネルギを発生させることができるため、被剪断材によって要求される剪断条件に適応させ易い。

本発明に係る走間剪断機を第２駆動系の一部を省略して示す側面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 本発明に係る走間剪断機を略示する側面図。

１１，１１ａ，２１，２１ａ ギヤ
１２，１２ａ，２２，２２ａ 回転軸
１３，１３ａ，２３，２３ａ 支持体
１４，１４ａ，２４，２４ａ 剪断刃
３１，３１ａ 第１駆動系
３２，３２ａ，４２，４２ａ，４２ｂ モータ
３４，３４ａ，４６，４６ａ，４６ｂ ピニオン
４１，４１ａ，４１ｂ 第２駆動系
４４，４４ａ，４４ｂ フライホイール
４５，４５ａ，４５ｂ クラッチ

Claims (2)

1. 噛合関係にある一対のギヤと、かかる一対のギヤの回転軸に支持体を介して取付けられた一対の剪断刃と、かかる一対のギヤの駆動系とを備え、駆動系により噛合関係にある一対のギヤを回転させ、これにより一対の剪断刃を回転させて、走行中の被剪断材を剪断するようにした走間剪断機において、起動及び制動用のモータがピニオンに常時接続された第１駆動系と、モータの駆動によるフライホイールの回転がクラッチを介してピニオンに隨時接続されるようにした第２駆動系とを備え、かかる第２駆動系は二つ以上備えていて、第１駆動系のピニオンと第２駆動系の各ピニオンとが一対のギヤに噛合されて成ることを特徴とする走間剪断機。
2. 一対のギヤのうちで一方のギヤに第１駆動系のピニオンが噛合されており、また他方のギヤに第２駆動系の各ピニオンが噛合された請求項１記載の走間剪断機。

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