JP5012368B2 - 金属帯の巻取装置、巻戻装置、および、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属帯の製造ラインにて、金属帯をコイル状に巻き取ったり巻き戻したりする際に、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯を処理しやすい、金属帯の巻取装置、巻戻装置、および、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法に関する。

例えば、図６に示す連続溶融亜鉛めっきライン１００、図７に示す連続焼鈍ライン２００、図８に示す酸洗ライン３００、図９に示す電気錫めっきライン４００、図１０に示すスキンパスライン５００など、鋼帯をはじめとする金属帯の製造ラインにおいては、巻き取りリールとかテンションリールなどと呼ばれる巻取装置６０で金属帯Ｓをコイル状に巻き取った上で、次の製造工程に送ったり、需要家に出荷したりしている。

金属帯Ｓをコイル状に巻き取るには、多くの場合、図１１に示すごとく、ベルトラッパー６５を用い、マンドレル１と、それを包み込むように速度同期して周回する複数のロールに巻き回したベルト６２で、金属帯Ｓの先端を挟みつつ、数巻（２〜１０巻）をマンドレル１に巻き付くまで巻き取り、ほどけない程度の巻数になったら、ベルト６２を開放して、金属帯Ｓから離し、以降、マンドレル１の回転に伴って金属帯Ｓに発生する張力により、尾端まで巻き取りを継続する。

巻き取る方向は、図１１（ａ）に示すような反時計まわり、図１１（ｂ）に示すような時計まわりのほか、両者を切り替えられるタイプのものなど各種のものがある。

このほか、図１１（ｃ）に示すごとく、マンドレル１に設けた切り欠きに金属帯Ｓの先端を挟み込み、マンドレル１の回転に伴って金属帯Ｓに発生する張力によって、尾端まで巻き取り終わるまで巻き取りを継続するタイプのものもある。

いずれにしても、これら巻取装置で尾端まで巻き取りを完了したコイル状の金属帯は、多くの場合、図１２（ａ）の側面図、図１２（ｂ）の正面図に示すごとく、コイル受台１２を上昇させてコイル状の金属帯を支えた状態で、コイルカー２などを用いて、マンドレル１の中心軸方向、反駆動系側に抜き出す。

その際、図１３に示すごとく、マンドレル１は複数のセグメント１１を中心軸方向にシュリンクさせることで全体として縮径し、コイル状の金属帯を抜き出す際の抵抗にならないようにしている。

ところで、コイル状の金属帯をセットして巻き出す、巻き出しリールとかペイオフリールなどと呼ばれる巻戻装置６１も、巻取装置６０と構造的に同じである。

マンドレル１は複数のセグメント１１を中心軸方向にシュリンクさせることで全体として縮径した状態で、コイルカー２などを用いて、コイル状の金属帯を、マンドレル１の中心軸方向、駆動系側に嵌め込む。

マンドレル１の複数のセグメント１１を拡径してコイル状の金属帯をその内周側から広がる方向に強固に押さえつつ、マンドレル１を回転させて金属帯の先端を導出させ、詳説しない機構により、金属帯の先端を、先行する別の金属帯の尾端に溶接し、各種の製造ラインに連続的に送給する。

さて、金属帯の先端部分や尾端部分は、圧延された際のオフゲージ（板厚の許容範囲からはずれること）や形状の非平坦などの製造条件の非定常さゆえ、寸法や材質が一定していないことがあり、また、マンドレルに直接接触したり、吊り具などでハンドリングしたりする際などに疵が入ったりすることもあるため、スクラップとして処理される場合が多い。

このような場合、巻取装置においては、先端の最内周部数巻に相当する小径コイル状の金属帯を巻き取った後に一旦金属帯を切断し、スクラップとしてその小径コイル状の金属帯を除去した後に、改めて残りの部分を巻き取り、また、巻戻装置においては、尾端の最内周部数巻に相当する小径コイル状の金属帯を残して金属帯を切断し、スクラップとしてその小径コイル状の金属帯を除去する、などの方法がとられることがある。

しかしながら、２〜１０巻の数巻の小径コイル状の金属帯は、なかなか抜き出しが容易でない。数巻しかないため、外周形状として円形を保てずにつぶれてしまって、マンドレルと接触し、引っ掛かったりするため、抜き出しの際に図１４に示すように崩れてしまったりするためである。

このような問題に対し、例えば、特許文献１では、図１５に示すごとく、コイルカー２の上に設けられたコイル受台１２にマグネット１２ａを設置することにより、マンドレル１からの小径コイル状の金属帯の抜き出しを安定して行おうとしている。

また、特許文献２では、図１６に示すような、小径コイル状の金属帯を処理するための専用のクランプ装置を、図示しない走行台車上に設け、クランプ装置にマグネットを設置することにより、マンドレル１からの小径コイル状の金属帯の抜き出しを安定して行おうとしている。

なお、後述の実施例との関係で言及しておくと、特許文献３では、図１７に示すように、内周にマグネット１２ａを設置したゴムスリーブ１０をマンドレルに嵌着することで、小径とは限らず、コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出してくる際に、一緒にゴムスリーブ１０まで抜け出てきてしまうのを防止しようとしている。
特開平０４−１９７５２０号公報 特開平０８−３１８３１３号公報 実開昭６１−０２７５０８号公報

しかしながら、前述の特許文献１や特許文献２のように、コイルカーの上に設けられたコイル受台や、走行台車上に設けられた専用のクランプ装置にマグネットを設置して小径コイル状の金属帯を吸着する方法では、図１８に示す、コイル受台１２に永久磁石（マグネット）７を設置した場合の例だけ見てもわかる通り、コイル受台１２と小径コイル４状の金属帯の間に磁力がはたらくだけでなく、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１の間にも磁力がはたらくため、小径コイル４状の金属帯の外周はコイル受台１２に、内周はマンドレル１に、それぞれ吸着してしまって、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えない場合がある、という問題があった。

すなわち、小径コイル４状の金属帯がつぶれるように変形してマンドレル１に接してしまったり、特に、金属帯Ｓの最先端部に、磁力がはたらいてマンドレル１に接してしまったりしやすく、そのような場合に、小径コイル４状の金属帯の外周はコイル受台１２に、内周はマンドレル１に、それぞれ吸着してしまって、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えない場合があったのである。

また、金属帯Ｓが薄くなるほど、小径コイル４状の金属帯がつぶれるように変形してマンドレル１に接してしまったり、特に、金属帯Ｓの最先端部に、磁力がはたらいてマンドレル１に接してしまったりしやすく、以上のような問題が起こりやすかった。

本発明は、従来技術のかような問題を解決するべくなされたものであり、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯を処理しやすい、金属帯の巻取装置、巻戻装置、および、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、以下の通りである。
（１）コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出す際に磁力の助けを借りる金属帯の巻取装置であって、マンドレルの少なくとも表層の部分または表面よりも外側に非磁性材を設けるとともに、マンドレルの側に前記磁力と同じ極性の磁力を生起させることを特徴とする金属帯の巻取装置。
（２）コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出す際に磁力の助けを借りる金属帯の巻戻装置であって、マンドレルの少なくとも表層の部分または表面よりも外側に非磁性材を設けるとともに、マンドレルの側に前記磁力と同じ極性の磁力を生起させることを特徴とする金属帯の巻戻装置。
（３）前記（１）または（２）に記載の金属帯の巻取装置、または、巻戻装置を用いて、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯を、マンドレルの中心軸方向に抜き出すことを特徴とするスクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法。

本発明によれば、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯を処理しやすい、金属帯の巻取装置、巻戻装置、および、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態の例について説明する。

本発明の金属帯の巻取装置、または、巻戻装置は、コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出す際に磁力の助けを借りることができるしくみのものであれば、特許文献１のようにコイル受台にマグネットを設置したものも、特許文献２のように専用のクランプ装置にマグネットを設置したものも、あるいはその他の形態のものも、全て対象とする。

すなわち、先述の図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示したベルトラッパー６５を用いたものでも、マンドレル１に設けた切り欠きに金属帯Ｓの先端を挟み込むタイプのものでも、あるいはこれらのうち、構成部材の仕様や配置が異なるものでも、全て対象とする。

そして、本発明の金属帯の巻取装置、または、巻戻装置は、その上で、マンドレルの少なくとも表層の部分または表面よりも外側に非磁性材を設ける、あるいは、マンドレルに前記磁力と同じ極性の磁力を生起させることができるようにすることを特徴とする。

（実施例１）図１に、（１）の本発明に関する実施例１を示す。この例では、コイル受台１２に永久磁石７が設置されており、また、拡径状態で直径７６２ｍｍのマンドレル１の表層に厚さ１０ｍｍの非磁性材９を設けている。ここでの例では、非磁性材９の材質は樹脂であるが、ゴムや木材などでもよい。

表層に非磁性材を用いることにより、小径コイル４状の金属帯に永久磁石７から磁力を作用させても、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１との間に磁力がはたらいて、小径コイル４状の金属帯の内周がマンドレル１に吸着してしまうことがなくなり、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えるようになる。

なお、スクラップとすべきでない、定常的に巻き取ったり巻き戻したりするコイル状の金属帯は、数十tonもの重量に及ぶ場合があり、マンドレル１の全体を樹脂のような非磁性材で構成することは、強度上困難である。

が、幸いなことに、磁力は数ｍｍ離れると急激に低減することから、鉄製のマンドレルであっても、表層のみ非磁性材にしても十分に効果が得られる。

あるいは、表層の全面を非磁性材としないまでも、一部を非磁性材とし、鉄製の部分よりも非磁性材の部分を２〜３ｍｍ以上浮き出させただけでも十分に効果が得られる。

また、コイル受台に永久磁石のかわりに電磁石を設置し、そのＯＮ−ＯＦＦを制御するようにした場合でも、マンドレル１の少なくとも表層の部分に非磁性材を設ければ、コイル状の金属帯を電磁石からの磁力の助けによりマンドレル１の中心軸方向に抜き出す際に、コイル状の金属帯とマンドレル１との間にはたらく磁力を相当程度妨げることができるので、本発明では、そのような実施の形態をとってもよい。

（実施例２）図２に、（１）の本発明に関する実施例２を示す。この例でも、コイル受台１２に永久磁石７が設置されており、また、拡径状態で直径７６２ｍｍのマンドレル１の外周外側には厚さ４ｍｍの非磁性材のゴム製のスリーブ（ゴムスリーブ）１０を嵌着している。

マンドレル１の全体が磁性材であっても、ゴムスリーブ１０を嵌着する構成としたことにより、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１との間にはたらく磁力を相当程度妨げることができるので、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えるようになる。

本実施例２は、巻取装置、または、巻戻装置において、金属帯Ｓの先端あるいは尾端が小径コイル４状のスクラップとなることが予想される場合に、上記ゴムスリーブ１０を予めマンドレル１に嵌着しておくようにする、という方法をとることにより、ゴムスリーブ１０の嵌着作業に要する時間がかかることに伴う製造ラインの稼働率低下を最小限にすることができる。

なお、特許文献３のように、内周にマグネット１２ａを設置したゴムスリーブ１０をマンドレルに嵌着することで、コイル状の金属帯をマンドレル１の中心軸方向に抜き出してくる際に、一緒にゴムスリーブ１０まで抜け出てきてしまうのを防止するようにしてもよい。

このほか、ゴムスリーブ１０が抜け出ないような抜け止め処置を人力あるいは自動でできるしくみを造って自動で行う、マンドレル１の拡縮に中拡を設け、コイル状の金属帯が抜ける程度、ゴムスリーブ１０が抜け出ない程度の径として抜き出す、あるいは、面倒であるが、毎回ゴムスリーブ１０を入れなおす、などの処置をとることもできる。

（実施例３）図３に、（１）の本発明に関する実施例３を示す。この例では、小径コイル４状の金属帯の抜き出しに、専用のクランプ装置６を用いており、その小径コイル４状の金属帯に接する面には、電磁石８が設置されている。

本実施例３では、拡径状態で直径６１０ｍｍのマンドレル１の全体が、非磁性材であるオーステナイト系ステンレス鋼で構成されている。鉄製のマンドレルに非磁性材を嵌着する場合と違い、強度の必要な部分を含め、全て非磁性材としているので、マンドレル１の構造が簡単で、また、非磁性材の脱落などの心配がない。

がもちろん、マンドレル１は全体を非磁性材とするかわりに、実施例１と同じように表層だけを非磁性材としてもよい。

（実施例４）図４に、（２）の本発明に関する実施例４を示す。この例では、コイル受台１２に永久磁石７が設置されており、また、拡径状態で直径７６２ｍｍのマンドレル１は鉄製とし、コイル状の金属帯を磁力の助けによりマンドレル１の中心軸方向に抜き出す際の磁力と、同じ極性の磁力を生起させることができる機構（電磁石８）を備えている。ここでの例では、コイル受台１２側の永久磁石７を作用させて、小径コイル４状の金属帯にＳ極の極性を生起させた後に、マンドレル１の側にも、同じＳ極の極性を生起させることにより、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１との間に斥力がはたらき、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えるようになる。

本実施例４のここでの例では、コイル受台１２側にＳ極の極性を生起させたが、勿論、Ｎ極の極性を生起させても同じ結果が得られる。

また、実施例３のようなクランプ装置６を設け、電磁石８を設置した場合も、マンドレル１の側に、同じ極性の磁力を生起させれば、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１との間に斥力がはたらき、マンドレル１からの小径コイル４状の金属帯の抜き出しを安定して行えるようになる。

なお、作用させる磁力の強さとタイミングによっては、小径コイル４状の金属帯とマンドレル１が吸着してしまう場合があるので、磁力の強さとタイミングを調整するのも好ましい。

（実施例５）図５に、（２）の本発明に関する実施例５を示す。この例は、実施例４において、さらに、マンドレル１の表層に厚さ１０ｍｍの非磁性材９を設けている。このような形態によっても、当然、実施例４と同じ作用により、同じ効果が得られる。

なお、最後に、以上説明した発明を実施するための最良の形態および実施例は、巻取装置、巻戻装置のいずれのものでもあることに言及しておく。先にも述べた通り、巻取装置、巻戻装置とも、構造的に同じだからである。

本発明の実施の形態の一例を示す線図 本発明の実施の形態の一例を示す線図 本発明の実施の形態の一例を示す線図 本発明の実施の形態の一例を示す線図 本発明の実施の形態の一例を示す線図 本発明を適用すべき製造ラインの一例を示す線図 本発明を適用すべき製造ラインの一例を示す線図 本発明を適用すべき製造ラインの一例を示す線図 本発明を適用すべき製造ラインの一例を示す線図 本発明を適用すべき製造ラインの一例を示す線図 従来技術を説明するための線図 従来技術を説明するための線図 従来技術を説明するための線図 従来技術の問題を説明するための線図 従来技術を説明するための線図 従来技術を説明するための線図 従来技術を説明するための線図 従来技術の問題を説明するための線図

符号の説明

１ マンドレル
２ コイルカー
３ レール
４ （小径）コイル
５ 巻取装置
６ クランプ装置
７ 永久磁石
８ 電磁石
９ 非磁性材
１０ ゴムスリーブ
１０ａ 内周面
１１ セグメント
１２ コイル受台
１２ａ マグネット
６０ 巻き取りリール（テンションリール）
６１ 巻き出しリール（ペイオフリール）
７０ 制御装置
８０ プロセスコンピュータ
９０ ビジネスコンピュータ
１００ 連続溶融亜鉛めっきライン
２００ 連続焼鈍ライン
３００ 酸洗ライン
４００ 電気錫めっきライン
５００ スキンパスライン
Ｓ 金属帯

Claims (3)

1. コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出す際に磁力の助けを借りる金属帯の巻取装置であって、マンドレルの少なくとも表層の部分または表面よりも外側に非磁性材を設けるとともに、マンドレルの側に前記磁力と同じ極性の磁力を生起させることを特徴とする金属帯の巻取装置。
2. コイル状の金属帯をマンドレルの中心軸方向に抜き出す際に磁力の助けを借りる金属帯の巻戻装置であって、マンドレルの少なくとも表層の部分または表面よりも外側に非磁性材を設けるとともに、マンドレルの側に前記磁力と同じ極性の磁力を生起させることを特徴とする金属帯の巻戻装置。
3. 前記請求項１または２に記載の金属帯の巻取装置、または、巻戻装置を用いて、スクラップとすべき小径コイル状の金属帯を、マンドレルの中心軸方向に抜き出すことを特徴とするスクラップとすべき小径コイル状の金属帯の処理方法。