JP2020015136A - サイドスクラップ処理装置と金属帯切断加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】サイドカッターによる切断部から送り出されてきたサイドスクラップに対し、その回収作業の自動化を実現できるサイドスクラップ処理装置と金属帯切断加工システムを提供する。【解決手段】サイドカッター１２ａ，１２ｂによる切断部１５から送り出されてくるサイドスクラップ２の先端部２ａを、あらかじめ設定した把持位置へ案内する筒状体と、把持位置まで案内されてきたサイドスクラップ２の先端部２ａを把持する把持機構と、把持機構により把持されたサイドスクラップ２の先端部２ａを、回収部材２１まで搬送する搬送機構とを備える。【選択図】図２

Description

この発明は、サイドカッターにより長さ方向に切断された金属帯の側端部分を、サイドスクラップとして回収するためのサイドスクラップ処理装置と、同装置が組み込まれた金属帯切断加工システムに関する。

帯状に加工された鋼材（すなわち、帯鋼）などの金属帯は、ユーザーが指定する幅寸法に切断した状態で、プレスライン等の製品加工ラインへ供給される。そして、金属帯をユーザーが指定する幅寸法に切断する工程には、金属帯切断加工システムが用いられている。

近年の金属帯切断加工システムは自動化が進められており、金属帯を自動装填するとともに、ユーザーが指定する加工幅寸法に合わせて、カッターユニットを自動交換した後、自動運転して金属帯を長さ方向に切断する機能を有するまでに至っている。

この種の金属帯切断加工システムは、金属帯の側端部分をサイドカッターにより長さ方向に切断してトリミングする機能を備えている。そして、サイドカッターにより切断された金属帯の側端部分は、サイドスクラップとしてサイドスクラップ処理装置に回収される。

金属帯切断加工システムの運転開始時や、供給する帯鋼などの金属帯の交換時には、サイドスクラップの先端部を、サイドスクラップ処理装置まで導き、同装置の回収部材（例えば、巻取りドラム）へ固定するセッティング作業が必要となる。
かかるセッティング作業は、未だ手作業で行われているのが実情であった。

なお、特許文献１で開示されたトリムクズのボーラー巻付け装置は、トリムククズ（サイドスクラップ）を、ボーラー（サイドスクラップ処理装置の回収部材）へ巻き付ける作業を自動化させることを目的としているものの、開示された技術内容はきわめて稚拙であって実現性に乏しい。

特開平６−３２０２１６号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、サイドカッターによる切断部から送り出されてきたサイドスクラップに対し、その回収作業の自動化を実現できるサイドスクラップ処理装置と金属帯切断加工システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、この発明に係るサイドスクラップ処理装置は、サイドカッターにより長さ方向に切断された金属帯の側端部分を、サイドスクラップとして回収するためのサイドスクラップ処理装置であって、サイドスクラップを巻き付ける回収部材と、サイドカッターによる切断部から送り出されてきたサイドスクラップの先端部を、回収部材へ受け渡す先端受け渡し手段と、を備えたことを特徴とする。

このように構成することで、先端受け渡し手段により、サイドスクラップの先端部を回収部材へ自動的にセッティングすることが可能となる。

ここで、先端受け渡し手段は、サイドカッターによる切断部から送り出されてくるサイドスクラップの先端部を、あらかじめ設定した把持位置へ案内する案内部材と、把持位置まで案内されてきたサイドスクラップの先端部を把持する把持機構と、把持機構により把持されたサイドスクラップの先端部を、回収部材まで搬送する搬送機構と、を備えた構成とすることが好ましい。

この構成により、切断部から送り出されてくるサイドスクラップの先端部を、案内部材により把持位置まで案内して、把持機構によって把持することが可能となる。そして、把持機構により把持されたサイドスクラップの先端部を、搬送機構により回収部材まで搬送することで、サイドスクラップの先端部を回収部材へ自動的にセッティングすることが可能となる。

また、案内部材は、筒状体で形成され、搬送機構は、筒状体の先端開口部を、サイドカッターによる切断部からサイドスクラップの先端部が送り出されてくる位置へ配置する機能を備えており、サイドスクラップの先端部を、筒状体の先端開口部から当該筒状体の中空部内へ導いて、把持位置へ案内する構成とすることが好ましい。

このように構成することで、切断部から送り出されてくるサイドスクラップの先端部を、筒状体の先端開口部から当該筒状体の中空部内へ導き、あらかじめ設定した把持位置へ案内することが可能となる。

また、サイドカッターを、上下一対のロータリーカッターで構成した場合には、筒状体の先端開口部は、上下方向の中央部を境界として、当該境界よりも上部を上側のロータリーカッターの円周面に対応した湾曲面に形成するとともに、当該境界よりも下部を下側のロータリーカッターの円周面に対応した湾曲面に形成することが好ましい。

このように構成することで、上下一対のロータリーカッター（サイドカッター）による切断部の近傍位置に筒状体を配置することが可能となり、当該切断部から送り出されてくるサイドスクラップの先端部を、容易に筒状体の先端開口部から当該筒状体の中空部内へ導き入れることが可能となる。

また、筒状体の中空部内を、仕切板により上下方向の中央部を境界として上部空間と下部空間に仕切ることで、後述するように、サイドスクラップの先端部が上側のロータリーカッターの回転方向に向かって送り出されてきたときは、当該サイドスクラップの先端部を仕切板に当接させて、筒状体内の下部空間へ導くことができる。一方、サイドスクラップの先端部が下側のロータリーカッターの回転方向に向かって送り出されてきたときは、当該サイドスクラップの先端部を仕切板に当接させて、筒状体内の上部空間へ導くことができる。このようにして、サイドスクラップの先端部を、安定して筒状体の中空部内へ導き入れることが可能となる。

さらに、サイドスクラップの先端部を把持位置へ案内した筒状体を、サイドスクラップから引き離す筒状体移動機構を備えることが好ましい。
この筒状体移動機構によって筒状体をサイドスクラップから引き離してから、把持機構がサイドスクラップの先端部を把持することで、筒状体が障害になることなく、サイドスクラップを回収部材へ受け渡すことが可能となる。

次に、この発明に係る金属帯切断加工システムは、金属帯の側端部分を長さ方向に切断してトリミングするとともに、当該金属帯を幅方向の一又は複数の位置で長さ方向に切断する機能を備えた金属帯切断加工システムにおいて、上述した構成のサイドスクラップ処理装置を備えたことを特徴とする。

このように構成することで、サイドカッターによる切断部から送り出されてきたサイドスクラップの回収作業を自動化して、金属帯の切断加工処理工程をいっそう省力化することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、サイドカッターによる切断部から送り出されてきたサイドスクラップに対し、その回収作業の自動化を実現することができる。

金属帯切断加工システムの全体構造を模式的に示す構成図であり、同図(ａ）は平面構成図、同図（ｂ）は正面構成図である。 サイドスクラップ処理装置の全体構造を模式的に示す正面構成図である。 把持本体ユニットの構造を模式的に示す正面構成図である。 サイドカッターによる切断部から送り出されてくるサイドスクラップの先端部の不規則性を説明するための図であり、同図（ａ）（ｂ）は搬送ラインの下流側からサイドカッターを見た模式図、同図（ｃ）（ｄ）は正面側から見た模式図である。 同図（ａ）は筒状体の先端開口部を示す斜視図、同図（ｂ）（ｃ）はサイドカッターによる切断部から送り出されてくるサイドスクラップを、筒状体の中空部内へ導き入れる作用を説明するための正面図である。 本発明の実施形態に係るサイドスクラップ処理装置の変形例を説明するための図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
〔金属帯切断加工システムの全体構造〕
図１は金属帯切断加工システムの全体構造を模式的に示す構成図であり、同図(ａ）は平面構成図、同図（ｂ）は正面構成図である。
帯鋼などの金属帯１は、ドラム１Ａに巻き付けられた状態で供給部にセッティングされる。供給部から繰り出された金属帯１は、搬送ライン１００に沿って搬送されていく。搬送ライン１００上にはカッター装置１０が設置されている。金属帯１は、このカッター装置１０によって、側端部分を長さ方向に切断してトリミングされるとともに、幅方向の一又は複数の位置で長さ方向に切断される。

カッター装置１０は、上下一対のロータリーカッターユニット（すなわち、上側ロータリーカッターユニット１０ａと下側ロータリーカッターユニット１０ｂ）を備えており、これらの各ロータリーカッターユニット１０ａ，１０ｂが協同して金属帯１を長さ方向に切断していく。
各ロータリーカッターユニット１０ａ，１０ｂには、それぞれ一又は複数枚のロータリーカッター１１と、両サイドに配置されたサイドカッター１２とが組み込まれており、さらに各カッターの間にはスペーサ１３が配置されている。なお、サイドカッター１２も、ロータリーカッター１１と同様のロータリーカッターで構成されている。

ここで、サイドカッター１２は、供給される金属帯１の幅寸法に合わせて、その金属帯１の側端部を切断してトリミングできるように位置決めされている。また、各ロータリーカッター１１は、ユーザーによって指定された切断幅寸法（例えば、図１(ａ）に示すＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）に、金属帯１を切断できるように位置決めされている。
なお、カッター装置１０には、図には示されていないが、ロータリーカッター１１、サイドカッター１２およびスペーサ１３を自動的に交換するためのカッター自動交換装置が組み込まれている。

さらに、金属帯切断加工システムには、サイドカッター１２により長さ方向に切断された金属帯１の側端部分を、サイドスクラップ２として回収するためのサイドスクラップ処理装置２０が組み込まれている。
金属帯１は、両側端部分をそれぞれサイドカッター１２によってトリミングされる。そのため、金属帯１の両側端部分からそれそれ発生するサイドスクラップ２を回収できるように、２台のサイドスクラップ処理装置２０が、搬送ライン１００の両側方に設置されている（図１（ａ）参照）。

サイドスクラップ２は、図１（ａ）（ｂ）に黒丸で示すサイドカッター１２による切断部１５から送り出されてくる。この切断部１５の位置は、供給される金属帯１の幅寸法によって、幅方向へ変動する。
サイドスクラップ処理装置２０には、金属帯切断加工システムの運転開始時や、供給する帯鋼などの金属帯１の交換時に、サイドスクラップ２の先端部２ａを、サイドカッター１２による切断部１５からサイドスクラップ処理装置２０まで導き、同装置２０の回収部材２１へ固定するセッティング作業を自動的に行う機能が備わっている。

〔サイドスクラップ処理装置の構造〕
図２は、サイドスクラップ処理装置の全体構造を模式的に示す正面構成図である。
同図に示すように、サイドスクラップ処理装置２０は、回収部材２１と、セッティング作業ユニット３０（先端受け渡し手段）を備えている。

回収部材２１は、例えばドラム形状をしており、図示しない駆動モータにより回転駆動されてサイドスクラップ２を巻き取っていく。回収部材２１には、サイドスクラップ２の先端部２ａを固定するための固定部２２が設置してある。この固定部２２には、例えば開閉チャックで構成することができる。固定部２２を開閉チャックで構成した場合は、セッティング作業ユニット３０により搬送されてきたサイドスクラップ２の先端部２ａを、開閉チャックが挟み込んで固定する。なお、固定部２２の構成はこれに限定されるものではない。

セッティング作業ユニット３０は、サイドカッター１２による切断部１５から送り出されてきたサイドスクラップ２の先端部２ａを、回収部材２１の固定部２２へ受け渡す機能を有している。
このセッティング作業ユニット３０は、サイドスクラップ２の先端部２ａを把持するための把持本体ユニット３１と、この把持本体ユニット３１を３次元の移動動作をもって、サイドカッター１２による切断部１５の近傍位置から回収部材２１の固定部２２まで搬送する搬送ロボット３２（搬送機構）と、を備えている。

搬送ロボット３２は、種々の自動製造ラインで用いられているロボットアーム３３と、このロボットアーム３３を水平移動させるスライダ３４とを含む。ロボットアーム３３は、先端部を３次元空間の任意の位置へ自在に移動させることができる。このロボットアーム３３の先端部に、把持本体ユニット３１が装着してある。
なお、ロボットアーム３３のみで、把持本体ユニット３１をサイドカッター１２による切断部１５の近傍位置から回収部材２１の固定部２２まで搬送できるときは、スライダ３４を設ける必要はない。また、搬送ロボット３２以外の機構をもって搬送機構を構成することもできる。

図３（ａ）（ｂ）は、把持本体ユニット３１の構造を模式的に示す正面構成図である。
把持本体ユニット３１は、把持本体３５に、把持機構３６、筒状体３７および筒状体移動機構３８を組み込んだ構成となっている。
把持機構３６は、例えば、図示しないアクチュエータなどの駆動手段によって一対の把持爪３６ａを開閉駆動する構成とすることができる。
把持本体ユニット３１には、把持位置３９があらかじめ設定してあり、この把持位置３９で把持機構３６がサイドスクラップ２の先端部２ａを把持する。

筒状体３７は、サイドカッター１２による切断部１５から送り出されてくるサイドスクラップ２の先端部２ａを、あらかじめ設定した把持位置３９へ案内する案内部材としての機能を有している。
筒状体移動機構３８は、把持本体３５に対し筒状体３７を移動させる機能を有しており、例えば、把持本体３５に組み込んだスライダ４０を、アクチュエータなどの駆動手段（図示せず）によって前後方向へ移動させる構成とすることができる。このように構成した場合は、スライダ４０に筒状体３７を固定することで、スライドと一体に筒状体３７を移動させることができる。

図３（ｂ）に示すように、把持位置３９は、把持機構３６に設けた一対の把持爪３６ａが開閉する空間内に設定される。そして、図３(ａ）に示すように、筒状体３７が前方に移動した状態で、この把持位置３９が、筒状体３７の中空部３７ａ内に配置されるように設定してある。一方、図３(ｂ）に示すように、筒状体３７が後方に移動した状態にあっては、筒状体３７が把持位置３９から離れ、筒状体３７の中空部３７ａから把持位置３９が露出する。

さて、図４（ａ）（ｂ）に示すように、上下一対のサイドカッター（ロータリーカッター）１２ａ，１２ｂによって金属帯１の側端部分を切断した際、サイドスクラップ２の先端部２ａは、金属帯１の幅方向外側に配置されるサイドカッター１２ａまたは１２ｂの回転方向に向かって送り出される現象が認められた。なお、外側に配置されるサイドカッター１２ａまたは１２ｂの対向位置には、金属帯１の側端部分を挟んで端材ガイド１４が配置される。

具体的には、図４（ａ）に示す配置関係では、金属帯１の幅方向外側に配置される下側のサイドカッター１２ｂの回転方向に向かって、図４（ｃ）に示すようにサイドスクラップ２の先端部２ａが送り出される。一方、図４（ｂ）に示す配置関係では、金属帯１の幅方向外側に配置される上側のサイドカッター１２ａの回転方向に向かって、図４（ｄ）に示すようにサイドスクラップ２の先端部２ａが送り出される。

このようにサイドカッター１２による切断部１５から送り出されてくるサイドスクラップ２の先端部２ａを、安定して把持位置３９へ案内するために、筒状体３７の先端開口部３７ｄは、上下方向の中央部を境界として、当該境界よりも上部を上側のサイドカッター１２ａ（ロータリーカッター）の円周面に対応した湾曲面に形成するとともに、当該境界よりも下部を下側のサイドカッター１２ｂ（ロータリーカッター）の円周面に対応した湾曲面に形成してある。
筒状体３７の先端開口部３７ｄをこのように形成することで、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、サイドカッター１２ａ，１２ｂによる切断部１５の近傍位置へ筒状体３７の先端開口部３７ｄを移動配置することが可能となる。

さらに、筒状体３７の中空部３７ａ内は、図５（ａ）に示すように、仕切板４１によって、上下方向の中央部を境界として上部空間３７ｂと下部空間３７ｃに仕切られている。

このように構成することで、図５（ｂ）に示すように、上側のサイドカッター１２ａの回転方向に向かってサイドスクラップ２の先端部２ａが送り出されてきたときは、当該サイドスクラップ２の先端部２ａが仕切板４１に当接し、筒状体３７内の下部空間３７ｃに導き入れられて、把持位置３９へ案内される。一方、図５（ｃ）に示すように、下側のサイドカッター１２ｂの回転方向に向かってサイドスクラップ２の先端部２ａが送り出されてきたときは、当該サイドスクラップ２の先端部２ａが仕切板４１に当接し、筒状体３７内の上部空間３７ｂに導き入れられて、把持位置３９へ案内される。

このようにサイドスクラップ２の先端部２ａが把持位置３９へ案内された後、図３（ｂ）に示すように、筒状体３７が後方へ移動して、把持位置３９に案内されたサイドスクラップ２の先端部２ａを露出させる。

ここで、把持本体ユニット３１には、把持位置３９を監視する検知センサ（図示せず）が設けてあり、当該検知センサがサイドスクラップ２の先端部２ａを検知したとき、サイドスクラップ２の先端部２ａが把持位置３９へ案内されたと判断し、金属帯１の搬送動作と、ロータリーカッターユニット１０ａ，１０ｂの駆動とを、一時停止させる。

続いて、把持機構３６が駆動して把持爪３６ａによりサイドスクラップ２の先端部２ａを把持する。筒状体３７を把持位置３９から移動させた状態でサイドスクラップ２の先端部２ａを把持することで、筒状体３７がサイドスクラップ２から引き離される。

そして、図２に示すように、搬送ロボット３２が駆動して、サイドスクラップ２の先端部２ａを回収部材２１の固定部２２まで搬送して、固定部２２へ受け渡す。このとき、固定部２２が駆動して、サイドスクラップ２の先端部２ａが固定部２２に固定される。
上述したように、筒状体３７をサイドスクラップ２から引き離すことで、筒状体３７が障害になることなく、サイドスクラップ２を回収部材２１へ受け渡すことが可能となる。

上述した構成のサイドスクラップ処理装置２０は、図示しない制御装置によって自動制御される。既述したように、図１（ａ）（ｂ）に黒丸で示すサイドカッター１２による切断部１５の位置は、供給される金属帯１の幅寸法によって、幅方向へ変動する。サイドスクラップ処理装置２０の制御に必要なこの切断部１５の位置情報は、制御装置の入力部からインプットするか、あるいは金属帯切断加工システムの制御系から受け取るようにすればよい。制御装置は、この切断部１５の位置情報に基づいて、搬送ロボット３２を制御して、サイドカッター１２による切断部１５の近傍位置に、筒状体３７の先端開口部３７ｄを配置するとともに、把持機構３６が把持したサイドスクラップ２の先端部２ａを、回収部材２１の固定部２２まで搬送させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、図６(ａ）に示すように、サイドスクラップ２の先端部２ａを、中間案内部材５０を経由してサイドスクラップ処理装置２０の回収部材２１まで導くことがある。この場合は、図２に示した搬送ロボット３２が、サイドスクラップ２が中間案内部材５０に支持されるような経路で、サイドスクラップ２の先端部２ａを搬送すればよい。

なお、図６(ｂ）に示すように、中間案内部材５０が一対の案内ローラ５１，５１と、これら案内ローラ５１，５１の間の支持空間５２からのサイドスクラップ２の脱落を防止する支持壁５３，５３を含む構成の場合は、一方の支持壁５３を開閉駆動する機構（開閉駆動機構）を設け、支持壁５３を開いた状態でサイドスクラップ２を支持空間５２に導き、その後に支持壁５３を閉じるように開閉駆動機構を制御すればよい。

１：金属帯
２：サイドスクラップ
２ａ：サイドスクラップ２の先端部
１００：搬送ライン
１０：カッター装置
１０ａ：上側ロータリーカッターユニット
１０ｂ：下側ロータリーカッターユニット
１１：ロータリーカッター
１２（１２ａ、１２ｂ）：サイドカッター
１３：スペーサ
１４：端材ガイド
１５：切断部
２０：サイドスクラップ処理装置
２１：回収部材
２２：固定部
３０：セッティング作業ユニット
３１：把持本体ユニット
３２：搬送ロボット
３３：ロボットアーム
３４：スライダ
３５：把持本体
３６：把持機構
３６ａ：把持爪
３７：筒状体
３７ａ：中空部
３７ｂ：上部空間
３７ｃ：下部空間
３７ｄ：先端開口部
３８：筒状体移動機構
３９：把持位置
４０：スライダ
４１：仕切板
５０：中間案内部材
５１：案内ローラ
５２：支持空間
５３：支持壁

Claims (7)

1. サイドカッターにより長さ方向に切断された金属帯の側端部分を、サイドスクラップとして回収するためのサイドスクラップ処理装置であって、
   前記サイドスクラップを巻き付ける回収部材と、
   前記サイドカッターによる切断部から送り出されてきた前記サイドスクラップの先端部を、前記回収部材へ受け渡す先端受け渡し手段と、
   を備えたことを特徴とするサイドスクラップ処理装置。
2. 前記先端受け渡し手段は、
   前記サイドカッターによる切断部から送り出されてくる前記サイドスクラップの先端部を、あらかじめ設定した把持位置へ案内する案内部材と、
   前記把持位置まで案内されてきた前記サイドスクラップの先端部を把持する把持機構と、
   前記把持機構により把持された前記サイドスクラップの先端部を、前記回収部材まで搬送する搬送機構と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサイドスクラップ処理装置。
3. 前記案内部材は、筒状体で形成され、
   前記搬送機構は、前記筒状体の先端開口部を、前記サイドカッターによる切断部から前記サイドスクラップの先端部が送り出されてくる位置へ配置する機能を備えており、
   前記サイドスクラップの先端部を、前記筒状体の先端開口部から当該筒状体の中空部内へ導いて、前記把持位置へ案内する構成であることを特徴とする請求項２に記載のサイドスクラップ処理装置。
4. 前記サイドカッターは、上下一対のロータリーカッターで構成され、
   前記筒状体の先端開口部は、上下方向の中央部を境界として、当該境界よりも上部を前記上側のロータリーカッターの円周面に対応した湾曲面に形成するとともに、当該境界よりも下部を前記下側のロータリーカッターの円周面に対応した湾曲面に形成したことを特徴とする請求項３に記載のサイドスクラップ処理装置。
5. 前記筒状体の中空部内は、仕切板により上下方向の中央部を境界として上部空間と下部空間に仕切られていることを特徴とする請求項４に記載のサイドスクラップ処理装置。
6. 前記サイドスクラップの先端部を前記把持位置へ案内した前記筒状体を、前記サイドスクラップから引き離す筒状体移動機構を更に備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のサイドスクラップ処理装置。
7. 金属帯の側端部分を長さ方向に切断してトリミングするとともに、当該金属帯を幅方向の一又は複数の位置で長さ方向に切断する機能を備えた金属帯切断加工システムにおいて、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のサイドスクラップ処理装置を備えたことを特徴とする金属帯切断加工システム。

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