JP4380006B2 - 巻き取りリール自動切り替え装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛、鉛、錫及びそれらの合金などの軟質金属の圧延工程の後に隣接して配置され、圧延装置を連続運転しながら、巻き取り装置に圧延された金属板を供給し巻き取る際に、巻き取りリールに供給された圧延金属板が所定量に到達する毎に、２個の圧延された金属板を巻き取るためのリールを交互に切り替えて回転駆動させ、ロール状に巻き取らせる自動切り替え装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池用極板の格子に用いられるラスメタルや、マンガン乾電池の亜鉛缶の材料などは、それぞれ鉛や亜鉛で厚さが６〜１４ｍｍ、幅が６０〜１００ｍｍ程度の長く連続した板状に鋳造される。その後直ちに鋳造装置に隣接して設けられた金属圧延装置により、用途に応じて所定の厚さと幅の金属板に圧延加工して、一旦、ロール状に巻き取られ倉庫にストックされる場合が多い。そして、前記のロール状材料は、生産計画にしたがって順次倉庫より取り出し、それぞれの最終製品に向けての加工が加えられることになる。
【０００３】
ところで、前記の鋳造工程から圧延工程までは、長時間連続的に稼働させることが、鋳造や圧延などの製造条件が安定するため、品質も安定化し易く、また生産性の面からも設備の稼働率が高まり非常に好ましい。しかし、所定の厚さと幅に圧延された金属板をロール状に巻く場合には、その後のハンドリングその他の都合により、巻き取られた金属板ロールの外径寸法や重さには当然ながら制限がある。従って、所定量の金属板を巻き取りリールに巻き付けてロール径が所定の寸法になると、巻き取りを一旦停止し別のリールで巻き取る必要がある。
【０００４】
一般的に別のリールで巻き取るためには、前工程の鋳造及び圧延工程を一時的にストップさせて、シート状に圧延された金属板を切断し、巻き取りリールの所定の位置に、前記の切断された金属板の先端部を仮固定した後に、巻き取りリールを再起動して巻取りを開始することになるが、この一時的に前工程をストップさせることが、品質的にも生産性の面でも、またコスト面からも大きな障害となっている。さらに巻始めと巻終わり部では傷やしわが発生し易く、この部分は材料ロスとなる。
【０００５】
そこで、前工程の停止時間を短縮する試みや、材料ロスを少なくする試み、さらに、連続的に前工程を稼働させた状態のままで短時間のうちに巻き取りリールを自動的に切り替えるための種々の試みがなされている。もちろん、前工程と巻き取り装置の間に、圧延された金属板用の大容量アキュムレーターを設け、前工程よりも巻き取り能力のやや大きな巻き取り装置を設置する場合には、前工程が稼働中であっても、比較的長時間巻き取り装置を停止させておくことが可能となり、何ら新しい技術の開発を必要としないが、アキュムレーターが非常に大型化したり、前工程の生産速度を遅く制限する必要があり現実的ではない。
【０００６】
巻き取りリールを自動的に切り替える従来技術の一例として、特開平６−１７９５５０号公報に開示されているゴムなどのシート製品を生産するカレンダーラインに於いて、２台のシャトル式ワインダーを交互に働かせて、シート製品を巻き取る自動切り替え装置がある（図３参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特開平６−１７９５５０号公報に開示された、シャトル式ワインダーの場合には、稼働中の巻き取りリール２５が巻き取り動作を終了した後に、所定の巻き取り位置から別の待避位置に移動させて、新しい巻き取りリールを所定の巻き取り位置に設置するものであり、巻き取りリールを切り替えて再起動する迄の所要時間が長くなるので、アキュムレーター容量を非常に大きくする、即ち大きなスペースを必要とするか、前工程を一時的に停止させる必要がある。従ってこのような切り替え装置では、生産性は低く、コスト的にも品質的にも問題が生じ易いと予想される。
【０００８】
さらに、ワインダー切り替え装置２０に図示される装置と配置を採用する場合には、前工程から送られて来たシート状の製品Ｗをカッター３１により切断した後には、シート状製品Ｗに張力を加えられないために、シート状製品の剛性が小さい場合には、切断されたシート状製品の末端部と先端部は自重により下方に垂れ下がり、最後まで完全にしわが無い状態で巻き取ることが困難になったり、シート状製品の切断された先端部をスピーディに、しかも確実に巻き取りリール２５の所定の位置に供給することが困難となるので、その対策として、シート状製品の端部用支持コンベアー３３、案内コンベアー３５などが必要となり、装置は複雑で高価なものとなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの課題を解決するために、前工程の圧延工程に於いて、表面が水平面内にある状態で直進しながら、所定の目標とする板厚に向けて順次加工度を高めて目標の板厚に到達した金属板を、アキュムレーターと切断装置の間で、金属板の進行方向については何ら変更を加えないが、金属板の走行姿勢を９０度ねじり、金属板の表面が鉛直面内にある状態になるように金属板の走行姿勢をなだらかに変化させ、この姿勢で巻き取り装置に供給し、ロール状に巻き取る。
【００１０】
即ち、張力を加えられて緩み無く直線状に走行している金属板を両面から挟み、その姿勢を規制するローラーガイド、ピンチローラーなどの軸芯方向を、アキュムレーターと切断装置の間で９０度変化させることにより、アキュムレーターよりも上流域に於いては、金属板搬送用ローラーの軸芯方向も金属板の表面も共に水平面内に収まっているが、切断装置の直前で金属板をねじり、走行姿勢を変化させて、切断装置よりも下流域に於いては、金属板搬送用ローラーの軸芯方向と金属板の表面を共に鉛直面内に収まるようにする。
【００１１】
このような姿勢を金属板に与えると、金属板の厚さは１．５〜４ｍｍ程度であるが、幅は６０〜１００ｍｍ程度もあるので、重力の働く方向に対しては剛性が比較的大きくなり、ピンチローラーで力を加えてしっかりと金属板を両面から挟み込むことにより、金属板が切断された後も、金属板の末端部も先端部も共に端部が下方に垂れ下がることはなくなる。従って、比較的簡単で軽快に操作可能な、ガイドローラー、案内板などにより、金属板の水平面内での方向と位置を規制し、ピンチローラーを回転させて駆動しても、しわ、傷などをつけることもなく、金属板を巻き取りリールの所定の位置まで速やかに、しかも確実に供給でき、ロール状に巻き取ることが可能となる。
【００１２】
さらにこのような姿勢で、金属板を巻き取り装置に供給する場合には、以後、同一水平面内のあらゆる方向に供給可能となり、巻き取り装置を設置する場所に対する制約が少なく、２箇以上の巻き取りリールを、巻き取り動作に最も適した場所に設置することが可能となる。また、巻き取りリールの設置場所を、稼働時と非稼働時とで移動させる必要がなくなり、片方の巻き取りリールが稼働中に、他方の巻き取りリールを巻き取り可能な状態で待機させることが可能である。従って、巻き取りリールの切り替えが、非常に短時間でできる。
【００１３】
なお、本発明によると、従来の切り替え装置よりも非常に短時間のうちに、巻き取りリールを交互に切り替えて稼働させることが可能となるが、それでも切り替えの為に、金属板の巻き取り動作を１０〜３０秒間程度は停止する必要があり、その間に前工程で生産され送られて来る圧延された金属板を一時的にストックするためのアキュムレーターが必要となる。
【００１４】
アキュムレーターの構造としては、シリンダーのピストンロッド先端部に回転可能なローラーを取り付けた構造であり、圧延工程から水平面内を直線的に送られて来た金属板の表面を前記ローラーで押し下げて、走行路をＶ形またはＷ形に折り曲げて、直線状に走行する場合よりも、アキュムレーター内での走行距離を０．８〜２ｍ程度延長し、この部分に巻き取り装置が休止中に送られて来た金属板をストックする。
【００１５】
また、エアシリンダーの推力を適切に設定すれば（エアシリンダーは１本に限定されるものではなく、大小の複数のエアシリンダーを組合せることも可能）、巻き取りリールが切り替えられた後、再起動して巻き取りを初め、アキュムレーターにストックされた金属板が減少し始めて、Ｖ形の走行路が再び直線状になった瞬間に、金属板に働く衝撃的な張力による不具合を大幅に緩和することも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の設備及び関連の装置も含めた概略の配置を示す。前工程である右側の圧延装置から送られて来た金属板１を、左側に設置した２台の巻き取りリール１８、１９を交互に稼働させてロール状に巻き取るために、それらの中間位置に設けられ、短時間のうちに巻き取りリールを切り替えて能率的に稼働させることの出来る、巻き取りリール自動切り替え装置の主要部の平面図である。
【００１７】
巻き取りリール１８については、所定量の金属板の巻き取りが完了した直後の状態を示し、巻き取りリール１９については、金属板１の先端部が巻き取りリールの溝４３に供給され、巻き取りを開始する直前の様子を示している。
【００１８】
図２は本発明の、巻き取りリール自動切り替え装置の主要部の正面図を示し、アキュムレーター１０内部の金属板走行路を、ローラー５でＶ形に変形させて走行路を伸ばし、金属板１をストックしている状態と、その下流部に、金属板の走行姿勢を９０度ねじる走行路を設けたことを示している。
【００１９】
以下では、本発明の巻き取りリール自動切り替え装置の、概略の構成とその動作を図１、図２を参照しながら説明する。本発明の巻き取りリール自動切り替え装置の最上流部には、エアシリンダー４と回転可能なローラー５及びそのガイド部９などで構成されたアキュムレーター１０が設けられている。アキュムレーター１０は、巻き取り装置が正常に稼働中に於いては、休止したままで稼働しない設備であり、圧延工程からローラー２により直線状に走行して、アキュムレーター１０に送られてきた金属板１は、そのまま直線状に走行してアキュムレーター１０内部を通過する。
【００２０】
しかし、稼働中の巻き取りリールに巻きつけた金属板のロール径も大きく成り、金属板の量が所定量に達すると、一旦巻き取りを休止して、別に用意された巻き取りリールに切り替えて巻き取る必要が生ずる。その間も、圧延工程は品質的にも生産性の面からも、連続的に運転することが望ましく稼働状態を続けている。従って、圧延工程から送られてきた金属板を一時的に、切り替え装置部で少量ストックする必要がある。
【００２１】
そこで、ピンチローラー３−１、３−２、３−３の回転を停止させると共に、エアシリンダー４により上下方向に駆動されるローラー５により、金属板１の表面を押し下げて、ローラー２とピンチローラー３−１との間で金属板１の走行路をＶ形とし、直線状態と比べてＶ形をした走行路の長さを長くし、その増加分をアキュムレーターのストック容量としている。
【００２２】
巻き取りリールの切り替えが完了し、巻き取り装置が再び正常な稼働状態に入ると、ピンチローラーも再び回転可能となり、巻き取り装置の巻き取り能力は圧延工程の生産量よりも若干大きく設定されているので、シリンダー４によるローラー５の押し下げ力に抗して、金属板１に働く張力により、金属板の走行路は直線状態に復帰する。巻き取りリールの駆動トルクは、トルクリミッターにより小さく設定されているので、その後は、ピンチローラーの送り速度に制限され、ピンチローラーの送り速度で、金属板は巻き取られることとなる。
【００２３】
アキュムレーター１０を通過した金属板１は、走行する金属板をねじり、金属板の姿勢を９０度変える走行路６に至る。（アキュムレーター１０と金属板１をねじる走行路６の前後の位置関係は、上記と逆の場合も可能である）この部分の上流側にあるピンチローラー３−１の軸芯は水平方向を向いているが、下流側のピンチローラー３−２の軸芯は鉛直方向を向いているので、この部分を通過することにより、金属板１は９０度ねじられて、水平面内にあった金属板の表面が鉛直面内に位置する姿勢となる。
【００２４】
このような姿勢を金属板１に与えると、重力の働く方向に対して金属板の剛性が大きくなるので、次工程で金属板１は切断されるが、ピンチローラー３−２、３−３などで金属板１の両表面を適度な力で加圧して保持することにより、切断された金属板の先端部や末端部が自重で下方に垂れ下がることはなくなり、水平面内での方向と位置が規制でき、金属板１の先端部、末端部共にその位置決めが非常に容易化する。
【００２５】
金属板１が金属板の走行姿勢を変化させる走行路６を通過すると、切断装置７に到達する。巻き取りリールが正常に巻き取り稼働中は、切断装置は待機位置で休止しているが、金属板を別のリールに巻きつけるために切り替える場合には、金属板を一旦切断し分割する必要があり、そのための切断装置７として、ロータリーカッターが設けられている。ロータリーカッターを用いる場合には、金属板が走行中においても切断が可能となり、巻き取りリールの切り替え時間の短縮を図る上で効果がある。
【００２６】
金属板が切断された後も、巻き取りリールはなお、巻き取り動作を継続しているので、ピンチローラー３−３も回転を続けており、金属板１の切断された末端部まで切断前とほぼ同様な状態で完全に巻き取られるが、切断装置７、ピンチローラー３−２などは、金属板を切断の直後に回転を停止し休止状態に入る。なお、ロータリーカッターで切断された金属板の先端部が、巻き取りリール１８、１９の金属板先端部挿入溝４２、４３にスムーズ且つ確実に入り込みやすくするために、金属板の先端部は弓矢の先端部の様に幾分尖らせて切断される。
【００２７】
本発明の巻き取りリール自動切り替え装置を用いる場合には、２個の巻き取りリール１８、１９が、金属板１の供給が最も容易な位置に固定された状態で設置されているので、一方の巻き取りリールが金属板を巻き取り動作中に、他方のリールは、巻き取りリールに設けられた金属板の先端部挿入溝４２、４３を、切断された金属板１の先端部を受入れやすい位置（図１に於いて、金属板１の上流部に於ける走行方向と左右に４５°ずれた角度）で待機させている。
【００２８】
さらに、金属板１の先端部を、巻き取りリール１８、１９の金属板の先端部挿入溝４２、４３に挿入するためのガイドとして、それぞれの端部近くに設けられた支点を中心に回転可能である三本の案内コンベアー１５、１６、１７も準備されている。巻き取りリール１８で金属板を巻き取る際には、案内コンベアー１５で金属板ロール４０の外周を押さえ、特に、金属板の末端が切断された後金属板ロール外周の緩みを制限し、他の二本の案内コンベアー１６、１７で、上記の切断部７で切断された金属板１の先端部を巻き取りリール１９の溝４３にスムーズ且つ、確実に入れるように案内するために待機している。
【００２９】
従って、ロータリーカッターにより切断された金属板１の末端部が、切断装置７の下流側に隣接して設けられた走行路切り替え部１１を通過したことを、センサーにより確認すると直ちに、エアシリンダー１２を作動させて、走行路切り替え部１１の左側に設けられた末端部を移動させて（右端部に支点を設けている）、金属板用ガイド板１３の内部に設けられた、２本の金属板走行路の内の、従来と異なる走行路を選択させ、走行路切り替え部１１内部の走行路と、金属板用ガイド板１３の内部に設けられた走行路を直線状になるように位置決めする。図１に於いては、巻き取りリール１９に金属板１を供給し巻き取らせる状態を示す。
【００３０】
金属板用ガイド１３の内部に設けられた、２本の走行路の内の従来と異なる１本の走行路と、走行路切り替え部１１の位置合わせが完了すると、ピンチローラー３−２、３−３などを再度回転させることにより、金属板１の先端部を巻き取りリールの溝４３に送り込み、溝４３に金属板の先端部が挿入されたことをセンサーにより確認後、巻き取りリール１９は回転を始め、巻き取り動作を開始する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の巻き取りリール自動切り替え装置に於いては、金属板の走行路に設けた、ピンチローラー、ガイドローラーなどの軸芯の方向を９０°変更することにより、無理のない状態で金属板の走行姿勢を、上流側と下流側で９０°変更させて、その表面が水平面内に位置する状態から、鉛直面内に位置する状態としたので、金属板の剛性が重力の働く方向に対しては格段に大きくなった。
【００３２】
従って金属板を切断後も、金属板の切断された先端部、末端部などの端部が自重で垂れ下がることがなくなり、位置決めが容易になったため、巻き取りリールの金属板先端部挿入溝に、金属板の先端部を挿入することが容易化し、巻き取りリールの切り替え動作は安定し、且つ、確実で切り替え時間も短縮した。
【００３３】
また、金属板の走行姿勢を下流部で、上記のように変更したことにより、金属板の供給方向を水平面内では自由に選択することが可能となったので、複数個の巻き取りリールを、巻き取り動作に最も適した場所に常時設置可能となる。また巻き取り場所から巻き取りリールを、リールの稼働状態により待避させたりする必要がなくなり、一方の巻き取りリールで金属板を巻き取り動作中に、他方の巻き取りリールの巻き取り準備を完了させておき、金属板が供給され次第、巻き取り動作に入ることが出来るようになり、巻き取りリール切り替え時間が短縮できる。
【００３４】
さらに、巻き取りリールの軸芯が、鉛直方向に直立した姿勢で金属板を巻き取る場合には、巻芯に直角にフランジ状のものを取りつけておくと、金属板の自重により、フランジに金属板の側面が密着状態で巻かれるので、巻ずれの発生がほとんどなくなり、さらに、リール軸芯を金属板の幅に相当する寸法単位で、軸芯方向に移動させると何段も金属板のロールを積み重ねた状態で巻くことも可能であり、作業スペースの削減に効果がある。さらに、金属板ロールのハンドリング中や保管中に、金属板ロールが転倒し災害を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の巻き取りリール自動切り替え装置を巻き取り装置に設置した状態の概略を示す平面図
【図２】本発明の自動切り替え装置の概略を示す正面図
【図３】従来のワインダーの自動切り替え装置の概略を示す図
【符号の説明】
１ 金属板
２ 金属板搬送ローラー
３−１ 第一のピンチローラー
３−２ 第二のピンチローラー
３−３ 第三のピンチローラー
４ エアシリンダー
５ ローラー
６ 金属板の姿勢を９０度変える走行路
７ 切断装置
８ ローラーガイド
９ ガイド部
１０ アキュムレーター
１１ 走行路切り替え部
１２ エアシリンダー
１３ 金属板用ガイド板
１４ 金属板用ガイド板
１５ 案内コンベアー
１６ 案内コンベアー
１７ 案内コンベアー
１８ 巻き取りリール
１９ 巻き取りリール
２０ シャトル式ワインダーの自動切り替え装置
２１，２２ シャトル
２３，２４ ワインダー
２５ 巻き取りリール
２６ ライナ
２７ ライナ巻出し装置
２８ ガイドロール
２９ ピンチロール
３０ ロールガイド
３１ カッター
３２ ピンチロール
３３ 支持コンベアー
３４ ガイドロール
３５ 案内コンベアー
３６ 駆動シリンダー
４０ 金属板が巻き取られたロール
４１ 巻き取り装置
４２ 金属板の先端部挿入溝
４３ 金属板の先端部挿入溝
４４ エアシリンダー

Claims (3)

1. 一連の軟質金属用圧延装置と、２個の圧延された軟質金属板用巻き取りリールの間に設けられ、アキュムレーター、前記軟質金属板をねじり金属板の姿勢を９０度ねじって走行させる走行路、切断装置、走行路切り替え装置と巻き取り装置とから構成され、前記圧延装置を連続的に運転しながら、前記切断装置よりも上流に設けられ、その主要部は第一のピンチローラーと、第一のピンチローラーに対して直角方向に向く第二のピンチローラーより構成した前記走行路により、金属板の表面が水平面内を走行する状態から、鉛直面内を走行する状態に変え、重力の働く方向に対する、金属板の剛性を大きくして、圧延された軟質金属板を２個の巻き取りリールに、交互に自動的に切り替えて供給し、軟質金属板を巻き取らせることを特徴とする巻き取りリール自動切り替え装置。
2. 前記一連の軟質金属用圧延装置と前記走行路の間に、前記軟質金属板の走行距離を延長させて、前記巻き取りリールの切り替え時に下流の巻き取り装置を休止させ、その休止中に送られて来た前記軟質金属板をストックするアキュムレーターを備えたことを特徴とする請求項１記載の巻き取りリール自動切り替え装置。
3. 前記アキュムレーターは、軟質金属圧延装置の末端部に設けられた軟質金属板搬送用ローラーと、第一のピンチローラーの間に設けられ、その主要部はシリンダーとそのピストンロッド先端部に取り付けられたローラーで構成されることを特徴とする請求項２記載の巻き取りリール自動切り替え装置。

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