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発明の名称 巻戻し巻取り装置のためのマンドレル外径変更装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−58038
公開日 平成10年(1998)3月3日
出願番号 特願平8−239964
出願日 平成8年(1996)8月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 大森 宏次 / 松本 一洋
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 周方向の複数位置で分割されたセグメントをマンドレル軸上に外径の変更を可能に保持しているマンドレルと、周方向の複数位置に分割されたセグメントから成り上記マンドレル上に軸方向から外嵌されるスリーブと、マンドレルに対してスリーブの外嵌・抜き出しをする着脱装置とを備えるマンドレル外径変更装置において、着脱装置はスリーブを収納保管するスリーブ受台を有し、スリーブのセグメントはマンドレル駆動側の端部にテーパ形状の凸型あるいは凹型の少なくとも一つの案内ガイドを有し、マンドレルのセグメントはマンドレル駆動側の端部に、上記スリーブのセグメントが有する案内ガイドと軸方向に嵌合するに適合したテーパ形状の凹型あるいは凸型の少なくとも一つの位置決めガイドを有し、マンドレル軸は、該マンドレル軸を周方向の定位置にもたらせるように回転させる位置制御装置に接続されていることを特徴とする巻戻し巻取り装置のためのマンドレル外径変更装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯コイルの巻戻しや巻取りに利用される巻戻し巻取り装置の技術分野に属し、特に、該装置のマンドレルの周面にスリーブを着脱することによりマンドレル外径を変更する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属帯を圧延、熱処理、めっき等の処理するためにコイルを巻きほぐす巻戻し装置や、上記処理を施した後にコイル状に巻取る巻取り装置が使用される。
【0003】巻戻し装置では、前工程で巻取られた種々のコイル内径に合致したマンドレル外径に変更した後にコイルの装入を行い、また巻取り装置では、後工程もしくは顧客より要望されたコイル内径になるようにマンドレル外径を変更して金属帯を巻取っている。
【0004】これら巻戻し装置および巻取り装置のマンドレル外径の変更は、一般的に種々の外径のゴム製円筒スリーブ(以下、ゴム製スリーブと呼ぶ)を用意し、コイル内径の変更の必要性が発生した時点でゴム製スリーブの装着、抜出しや種類替えを行いこれに対応している。
【0005】これらスリーブの脱着作用は、たとえば特開平07−246421号公報に記載されているような着脱装置によって行われる。
【0006】この着脱装置は、上下に揺動可能な保持アームと、該保持アームの先端に配置されたベースアームと、該保持アームを介し該ベースフレームの高さを調整する高さ調整装置と、上記ベースフレーム上にスリーブを搭載するベッドと、該ベッドをライン中心に位置合わせする位置決め機構と、マンドレル軸線方向に移動させる移動機構を設けた受渡しベッドを備えた構成となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴム製スリーブでは、使用期間が増すにつれて、コイルとの接触面が継時的に摩耗して行き定期的にこのゴム製スリーブの取替えが必要となる。
【0008】特に巻戻し装置では、コイル内の金属帯端が垂れ下がったコイル(特に金属帯の板厚の薄い材料で発生頻度高い)を装入する時に垂れ下がった金属帯端でゴム製スリーブを著しく傷つけ取替頻度の増加を招いたり、極端な場合にはゴム製スリーブに噛み込みコイルの内周側と外周側でテレスコープ状に位置ずれを起し、その位置ずれした不良部分を切り捨てることによる歩留低下を招いていた。
【0009】そこで、近年では鋼製分割円筒スリーブ(以下、鋼製スリーブと呼ぶ)をゴム製スリーブの代替として使用する場合もある。
【0010】鋼製スリーブはゴム製スリーブに比べ寿命の観点では格段に優れているが、巻戻し装置あるいは巻取り装置のマンドレルを構成する、周方向の複数位置で分割された複数のセグメントのそれぞれの外周面に、鋼製スリーブを構成する同様に分割された複数のセグメントを周方向に位置合わせしながら装着するのに多大な時間を要し、コイル内径の異なるコイルが装入される毎に、ライン処理速度を減じてこれに対応していた。マンドレル側のセグメント群と鋼製スリーブ側のセグメント群の装着一致具合が良くない場合には、コイル内径と鋼製スリーブのセグメント外周側の縁部分との間隙が正常状態の時に比べ非常に狭くなり、コイル装入時にコイル内周側と接触し、コイルの内周側と外周側でテレスコープ状に位置ずれを起こしたり、極端な場合にはコイル装入方向と逆向きへコイルが転倒し製品へダメージを与えるばかりか設備の破損を招く事態が発生する虞があった。
【0011】本発明は、上記のような問題を解決するもので、巻戻し装置および巻取り装置のマンドレル外径の変更を容易かつ迅速に行える装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の巻戻し巻取り装置のためのマンドレル外径変更装置は、周方向の複数位置で分割されたセグメントをマンドレル軸上に外径の変更を可能に保持しているマンドレルと、周方向の複数位置に分割されたセグメントから成り上記マンドレル上に軸方向から外嵌されるスリーブと、マンドレルに対してスリーブを外嵌・抜き出しをする着脱装置とを備えている。
【0013】本発明では、かかるマンドレル外径変更装置において、上記目的のために、着脱装置はスリーブを収納保管するスリーブ受台を有している。スリーブのセグメントはマンドレル駆動側の端部にテーパ形状の凸型あるいは凹型の少なくとも一つの案内ガイドを有している。マンドレルのセグメントはマンドレル駆動側の端部に、上記スリーブのセグメントが有する案内ガイドと軸方向に嵌合するに適合したテーパ形状の凹型あるいは凸型の少なくとも一つの位置決めガイドを有している。そして、マンドレル軸は、該マンドレル軸を周方向の定位置にもたらせるように回転させる位置制御装置に接続されている。
【0014】このように構成された本発明のマンドレルにあっては、マンドレルの外周を変更するため、例えばスリーブの交換が次のように行われる。
【0015】スリーブをマンドレルから抜き出す場合には、マンドレルを回転させ、位置制御装置によってマンドレルを周方向の定位置に停止させる。次に、着脱装置により、スリーブをマンドレルから軸方向に抜き出してスリーブ受台に収納する。マンドレルを周方向の定位置に停止させた状態で、マンドレルからスリーブを抜き出し、スリーブとマンドレルとの周方向の位置関係がスリーブ抜き出し時と再度外嵌する時とで常に同一に保つようにする。
【0016】そのため、スリーブをマンドレルに外嵌するときに、スリーブの案内ガイドが、マンドレル駆動側の位置決めガイドに嵌合する。
【0017】もしマンドレルが定位置から周方向に若干ずれて停止した場合にも、スリーブの案内ガイドと、マンドレルの位置決めガイドとの間のテーパ形状部分で相互に滑って、スリーブをマンドレルの嵌め込み限界まで外嵌するように、スリーブがマンドレルに対して周方向の所定位置に自動的に位置修正される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【0019】図1には本発明のマンドレル外径変更装置の一実施形態を有するシステムが示されている。
【0020】このシステムは、マンドレル6を有する巻戻し巻取り装置1と、この巻戻し巻取り装置1にコイル10を着脱するコイルカー11と、このコイルカー11に連接されたスリーブ30の着脱装置14とを有してる。
【0021】ここで、巻戻し巻取り装置1は、マンドレル6と、このマンドレル6を回転駆動させる電動機2と、マンドレル6を径方向に拡大・縮小させる拡縮用シリンダ3と、装置本体をスライドベースフレーム5上で移動させ位置を調整する位置制御用シリンダ4とを有してる。
【0022】また、コイルカー11および着脱装置14は共に、レール13上に沿って電動機12により移動され、巻戻し巻取り装置1に近接・離間するようになっている。
【0023】マンドレル6は、マンドレル軸9と、このマンドレル軸9上に外径が変更可能に保持されたマンドレルセグメント7a〜7dとからなる。
【0024】拡縮用シリンダ3は、マンドレルセグメント7a〜7dの拡縮用ロッド8(図4、図5参照)の往復動作によりマンドレル軸9を介して、マンドレルセグメント7a〜7dを径方向に拡大または縮小させるようになっている。マンドレルセグメント7a〜7dは、スリーブ30を外嵌する前に縮小されてスリーブ30を外嵌しやすいようにし、スリーブ30の外嵌後に拡大されてスリーブ30との間を固定されるようになっている。
【0025】電動機2は、マンドレル6を回転駆動させて、コイル10の巻戻し、巻取りを行うように設けられている。また、本実施形態では、スリーブ30の外嵌・抜き出し時に、マンドレル6を周方向の定位置まで回転させることに用いられる。
【0026】また、着脱装置14は、スリーブ30を収納保管するスリーブ受台20と、このスリーブ受台20を上昇・下降させる昇降用シリンダ23と、スリーブ受台20の安定した昇降を実現させるためのスリーブ受台20を支持するガイドロット21およびこのガイドロッド21を上下摺動自在に支持するガイドブロック22とを有している。
【0027】スリーブ受台20は、図2および図3に示すように、スリーブ30保持用のロール24a〜24dと、スリーブ30の両端側保持用のV型形状のスリーブベッド25a,25bと、スリーブ30の脱落防止用の位置決めプレート26a,26bとを有している。ロール24a〜24dは、スリーブ30の外周面の左右を保持するように、スリーブ受台20の上面の左右に二個ずつ回転自在に設置されている(ロール24b,24cは図2において隠れた位置にあるので図示されていない)。
【0028】V型形状のスリーブベット25a,25bは、スリーブ30の外周面の長さ方向両端付近をする支持する位置に一対設置されている。
【0029】ロール24a〜24dとスリーブ30との接触位置は、スリーブベッド25a,25bとスリーブ30との接触位置と等しい高さか、若干高めに設定する。これは、スリーブ30を回転自在に支持することにより、マンドレル6に対してスリーブ30を自己調心させるためである。すなわち、マンドレル6が周方向定位置から若干ずれて停止しても、スリーブ30をマンドレル6に外嵌する際(図4参照)に、スリーブ30の案内ガイド31a〜31dのテーパ部分とマンドレル6の位置決めガイド32a〜32hのテーパ部分とが接触した以降、スリーブ30がロール24a〜24d上で回転して自己調心され、スリーブ30の案内ガイド31a〜31dをマンドレル6の位置決めガイド32a〜32hに完全に嵌合できるようにするためである。
【0030】位置決めプレート26a,26bは、スリーブ30の長さ方向両端部を支持する位置に設置されている。この位置決めプレート26a,26bは、スリーブ30をマンドレル6に外嵌する時またはマンドレル6から抜き取る時に、スリーブ受台20からスリーブ30が脱落することを防止するために設けられている。
【0031】また、マンドレルセグメント7a〜7dは、周方向の複数位置で分割され(本実施形態では4分割)、外径が変更可能となっている。
【0032】また、スリーブ30は、周方向の複数位置に分割された(本実施形態では4分割)セグメント30a〜30dから成り、マンドレル6上に軸方向から外嵌されるようになっている。
【0033】スリーブ30は、鋼製分割円筒スリーブのことである。従来、マンドレルセグメント7a〜7dに、周方向に分割されたスリーブ30を外嵌する際、周方向位置合わせに多大な時間がかかっていた。この不便を解消したのが本発明である。本発明の特徴は、スリーブセグメント30a〜30dに案内ガイド31a〜31dを設ける一方、マンドレルセグメント7a〜7dに案内ガイド31a〜31dと軸方向に嵌合するに適合した位置決めガイド32a〜32hを設け、さらにマンドレル6を周方向の定位置にもたらすように回転させる位置制御装置33,34a,34b(図4、図5参照)を設けた点にある。
【0034】マンドレルセグメント7a〜7dとスリーブセグメント30a〜30dとは、それぞれ案内ガイド31a〜31dと位置決めガイド32a〜32hとが例えば図1〜図4のように形成されている。
【0035】スリーブセグメント30a〜30dは、巻戻し巻取り装置1側端部(マンドレル駆動側端部)に、テーパ形状の凸型もしくは凹型の案内ガイドが一個以上設けられる。本実施形態では、スリーブセグメント30a〜30dのセグメント一枚ごとに凸型の案内ガイドが一個、つまり計四個の案内ガイド31a〜31dが軸方向に突出して設けられている。
【0036】一方、マンドレルセグメント7a〜7dは、巻戻し巻取り装置1側端部(マンドレル駆動側端部)に、テーパ形状の凹型もしくは凸型の案内ガイドが一個以上設けられる。本実施形態では、図4に示すようにマンドレルセグメント7a〜7dのセグメント一枚ごとに凹型の位置決めガイドが一対、つまり計四対の位置決めガイド32a〜32hが設けられている。位置決めガイド一対、例えば32g,32hに、一個の案内ガイド、例えば31dを嵌合させるようになっている。本実施形態では案内ガイド31a〜31dを凸型とし、位置決めガイド32a〜32hを凹型としたが、反対に、案内ガイドを凹型とし、位置決めガイドを凸型としてもよい。
【0037】案内ガイド31a〜31dと位置決めガイド32a〜32hとは、図4に示すように、同一のテーパ角度θが採用され、互いに密着して接触できるようになっている。さらにまた、このテーパ角度θは、マンドレル6の定位置に対する周方向ずれ量が最大のときに、案内ガイド31a〜31dのテーパ部分と位置決めガイド32a〜32hのテーパ部分とが一部分で接触できるような角度に設定されることが必要である。このようなテーパ角度θとして、具体的には30°〜120°程度あればよい。
【0038】また、位置制御装置、つまりマンドレル6を周方向の定位置に停止させる装置は、本実施形態では、図4および図5に示すように、マンドレルセグメント7a〜7dの巻戻し巻取り装置1側端部の一カ所に設置されたストライカ33と、巻戻し巻取り装置1に設置された近接スイッチ34a,34bとから構成されている。
【0039】ストライカ33は、マンドレルセグメント7a〜7dの径方向に一本突出して固定されている。また、二個の近接スイッチ34a,34bは、巻戻し巻取り装置1におけるマンドレル6の回転方向(本実施形態では図5の時計回り方向)に順次配置されたスイッチ受台35a,35bに設置されている。マンドレル6回転方向に沿って上流側の近接スイッチ34aはマンドレル6回転速度切替用、下流側の近接スイッチ34bはマンドレル6停止位置検出用として設置されている。
【0040】そして、マンドレル6の回転に伴ってストライカ33が近接スイッチ34aを通過するとマンドレル6の回転速度を低速に切り替える信号を出力し、次いでストライカ33が他方の近接スイッチ34bと重なる位置でマンドレル6を停止させる信号を出力するように、マイコンなどにより制御されるようになっている。
【0041】本実施形態では、近接スイッチを2個設置した例を説明したが、近接スイッチは1個以上ならよい。近接スイッチを1個だけ設置した場合にはマンドレル停止位置検出用とする。2個以上設置した場合には、マンドレル回転方向最後の1個のスイッチをマンドレル停止位置検出用とし、それ以外の上流側のスイッチをマンドレル回転速度切替用とする(マンドレル回転速度切替用スイッチが二個以上あるときは、段階的に減速させるようにする)。
【0042】本発明のマンドレル外径変更装置は、位置決めガイド32a〜32hを有するマンドレルセグメント7a〜7dをマンドレル軸9上に保持するマンドレル6と、案内ガイド31a〜31dを有するセグメント30a〜30dから成るスリーブ30と、着脱装置20〜23と、位置制御装置33,34a,34bとから構成される。
【0043】上述のように構成されたマンドレル外径変更装置によると、次のようにマンドレル6の外径を変更する。
【0044】マンドレル6の外径を変更する動作として、スリーブ30をマンドレル6に外嵌する場合、スリーブ30をマンドレル6から抜き出す場合、スリーブ30を外径の異なるものに交換する場合について説明する。
■スリーブ30をマンドレル6に外嵌する場合まず、スリーブ30をマンドレル6に外嵌する場合を例に挙げて述べる。
【0045】電動機12により、コイルカー11とスリーブ受台20とをレール13上に沿って巻戻し巻取り装置1に近接するように移動させ、マンドレル6に干渉しない位置で停止させる。
【0046】次に、昇降用シリンダ23を用いて、スリーブ受台20を昇降させ、スリーブ30の軸線がマンドレル6の軸線と一致する高さで停止させる。
【0047】次に、スリーブ30をマンドレルセグメント7a〜7dに軸方向に外嵌させる動作を行う。
【0048】この外嵌動作を詳しく説明すると、まず電動機2を用いてマンドレル6を回転させ、周方向の定位置に停止させる。すなわち、マンドレル6が図5の時計回り方向の回転するのに伴って、マンドレルセグメント7a〜7dに設置されたストライカ33が回転する。そして、ストライカ33が、巻戻し巻取り装置1に設置された近接スイッチ34aを通過すると、マンドレル6回転速度が低速に切り替えられる。次いで、ストライカ33が、他方の近接スイッチ34bと重なる位置になると、電動機2が停止され、マンドレル6の回転が停止される。これにより、マンドレル6が周方向の定位置に精度良く停止される。
【0049】次に、拡縮用シリンダ3を用いて、マンドレルセグメント7a〜7dを径方向に縮小状態にして、スリーブ30が外嵌され易いようにする。
【0050】次に、電動機12を用いて、スリーブ受台20をさらに巻戻し巻取り装置1側に向けて移動させ、スリーブ30をマンドレルセグメント7に外嵌させる。
【0051】しかしながら、マンドレル6が定位置から周方向に若干ずれて停止する場合がある。
【0052】このようにマンドレル6とスリーブ30との間に周方向にずれがあるときでも、スリーブ30をマンドレル6に向けて軸方向に移動させると、スリーブセグメント30a〜30dの案内ガイド31a〜31dのテーパ部分がマンドレルセグメント7a〜7dの位置決めガイド32a〜32hのテーパ部分とに一部分で接触する。
【0053】これ以降、スリーブ30がマンドレル6に向かう力により、スリーブ30は、スリーブ受台20のロール24a〜34d上で若干回転して、マンドレル1に対して自己調心される。すなわち、スリーブ30の案内ガイド31a〜31dがマンドレル6の位置決めガイド32a〜32hと互いにスムーズに滑りながら、完全に嵌合される。
【0054】その結果、図6に示すように、スリーブセグメント30a〜30dをマンドレルセグメント7a〜7d上に周方向位置ずれ無しに完全に合致して外嵌できる。つまり、従来、発生していた図7に示すようなマンドレルセグメント7a〜7dとスリーブセグメント30a〜30dとの間の周方向位置ずれがなくなった。したがって、マンドレルセグメント7a〜7dとスリーブセグメント30a〜30dとの間の周方向位置ずれに起因するコイル10の内周側とスリーブ30の外周側との間の接触トラブルが皆無になった。
【0055】また、スリーブセグメント30a〜30dとマンドレルセグメント7a〜7dとの周方向位置合わせをしながら外嵌する従来例に比べて、マンドレル6の外径変更作業に必要な時間を大幅に短縮できた。すなわち、従来60〜115秒かかったものが、本発明により例えば約35秒に短縮でき、ライン処理速度を短縮し、生産性向上に寄与できることが確認された。
【0056】マンドレル6に対するスリーブ30の外嵌が完了した後、昇降用シリンダ23を用いて、スリーブ受台20を下降させる。また、拡縮用シリンダ3を用いて、マンドレルセグメント7a〜7dを径方向に拡大して、マンドレル6とスリーブ30との間を固定させ、スリーブ30が所定の外径に達した時点で拡大を停止する。
■マンドレル6をスリーブ30から抜き出す場合マンドレル6に外嵌されたスリーブ30を抜き取る場合には、上述した嵌合時とは逆の動作を行えばよい。
【0057】この場合、マンドレル6を周方向の定位置に停止させた後、スリーブ30をマンドレル6から軸方向に抜き出すようにする。このスリーブ30のマンドレル6に対する周方向位置関係を、スリーブ受台20上で常に一定に保持する。スリーブ30を再度マンドレル6に外嵌する時にも、マンドレル6を周方向の定位置に停止させた後、マンドレル6に対して所定の位置関係にあるスリーブ30をマンドレル6に対して軸方向に外嵌させる。したがって、スリーブ30のマンドレル6に対する周方向位置ずれが無い完全に合致された状態で外嵌できる。
■スリーブ30を交換する場合外径の異なるスリーブ30が複数個あり、それを交換するときには、例えば、スリーブ30の数に見合うだけのスリーブ受台20を配置し、かつそれらスリーブ受台20をマンドレル6の前を横切る方向(図1の紙面に垂直な方向)にスライドできる移動装置を設ければよい。そして、この移動装置を用いて、所望される外径のスリーブ30を収納したスリーブ受台20上のスリーブ30の軸線をマンドレル6の軸線と一致させた後、電動機12を用いてスリーブ30をマンドレル6に近接・離間するように移動させれば、スリーブ30の交換ができる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の巻戻し巻取り装置のためのマンドレル外径変更装置によると、位置制御装置によってマンドレルを周方向の定位置に停止させた後、スリーブをマンドレルから軸方向に抜き出して、スリーブのマンドレルに対する周方向位置関係を常に一定に保持する。そして、スリーブ外嵌時にもマンドレルを周方向の定位置に停止させた後、マンドレルに対して所定の位置関係にあるスリーブをマンドレルに外嵌させるので、スリーブのマンドレルに対する周方向位置ずれが無い完全に合致された状態で外嵌できる。
【0059】もしマンドレルが定位置から周方向に若干ずれた位置に停止した場合にも、スリーブのテーパ形状の案内ガイドと、マンドレルのテーパ形状の位置決めガイドとがテーパ形状部分で相互に滑って完全に嵌合するので、スリーブがマンドレルに対して周方向位置ずれ無しに完全に合致した所定位置に自動的に位置修正できる。
【0060】すなわち、巻戻し装置および巻取り装置のマンドレル外径の変更を容易かつ迅速に行うことができる。




 

 


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