JP5391064B2 - リールマンドレル - Google Patents

Description

本発明は、薄板、特に圧延された加熱ストリップを巻き取るためのリールマンドレルであって、好ましくは中空円筒状に形成されたマンドレル本体と、マンドレル本体に対し軸方向に調整可能な拡開棒と、マンドレル本体に対する拡開棒の軸方向運動によって放射方向に調整可能な複数のセグメントとを有し、拡開棒とセグメントとの間に、継手式に拡開棒とセグメントに軸受けされた複数の接合プレートが配置されるリールマンドレルに関する。

この種類のリールマンドレルは、特に金属ストリップをそれらの製造又は精錬後にコイルに巻き上げるために使用される。

特許文献１から、金属ストリップをエッジに真っ直ぐに（ｋａｎｔｅｎｇｅｒａｄｅｎ）束に又は束から巻き上げ又は巻き戻すための、特に圧延された加熱ストリップを巻き取るための、回転可能に軸受けされ駆動されるリールマンドレルを有するストリップリールが公知であり、主としてマンドレル本体とセグメントと拡開棒とから構成される。この場合、セグメントは、マンドレル本体で軸方向に移動可能な拡開棒と、拡開棒と共に移動可能な連結部とを介在して、リールマンドレルと共に回転する駆動装置によって放射方向に拡開可能である。この場合、連結部は、リールマンドレルの拡開部に対応する適切な遊びをもって、緊急閉鎖装置と油圧式駆動装置のハウジングとの間に配置され、この場合、緊急閉鎖装置及び油圧式駆動装置のハウジングは、マンドレル本体に対し軸方向に不動であり、そしてリールマンドレルの直径が縮小する方向の連結部の移動は緊急閉鎖装置によって限定され、緊急閉鎖装置は、連結部と結合された拡開棒の軸方向の可動性に対する追加的許可をある一定のストローク分だけ可能にする。このようなストリップリールは、自身に割り当てられた加熱ストリップの巻き取りの仕事を充分に達成する。

特許文献２は、リールマンドレル用のグリース分配システムを開示しており、これによれば、グリース分配装置はグリース分配リングに配置され、このグリース分配リングは前面でマンドレル軸にフランジ接合されかつ通路を備え、この通路は、マンドレル軸に配置された軸方向の孔と接続され、軸方向の孔は直接及び／又は交差孔を介して潤滑箇所に至る。この文献に標準リールマンドレルとして示されるリールは、さらに、マンドレル本体と、セグメントを保持するための接合プレートを有する拡開棒とから構成される。マンドレル本体には、軸が前面でねじ固定され、この軸上にハウジングを有する転がり軸受が取り付けられる。次に、このユニットは、旋回可能な保持部によって支持される。この旋回可能な保持部（マンドレル軸受としても示される）は、２つの側からハウジングと共に転がり軸受の周りを把持し、巻取工程中にこれを支持する。コイル抽出の際、マンドレル軸受は、転がり軸受及びそのハウジングから旋回して離脱し、したがって、コイル抽出のための経路を解放する。

拡開棒を接合プレート及び圧力プレートと共に、マンドレル本体の内部のセグメントに取り付けることができるよう、マンドレル本体は前方に開口して形成される。

この構成によって、拡開棒、接合プレート及び圧力プレートを簡単に取り付けることができる。この構造の剛性は通常の負荷には十分である。

強度がますます増すという傾向が強まっている鋼を圧延して、巻き取るため、加熱ストリップラインのリールマンドレルに対する要求が著しく高まっている。標準リールマンドレルに対する負荷は、容易に２倍から３倍であり得る。

このような高強度の鋼の例は、グレードＢ及び製品等級Ｘ４２〜Ｘ８０を有する米国のＡＰＩ規格による鋼管製品等級である。現在、Ｘ１００〜Ｘ１２０の鋼管製品等級が開発中であり、導入が開始されている。これらの材料は、完全に新しい開発を提示している。これらは、より高い強度、耐腐食性の改良及び耐崩壊性の向上（海洋使用のため）に対する要求を満たすべきである。

欧州特許出願公開第０４１３９８５Ｂ１号明細書 独国特許出願公開第１０３４７２６２Ｂ３号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭に述べた範疇のリールマンドレルの剛性を高め、高強度及び最高強度の鋼を巻き取るためのリールマンドレルを提供することにある。

上記課題は、リールマンドレルの少なくとも複数の接合プレートが、リールマンドレルの取り付け状態で、マンドレル本体の切欠き部を通過し、少なくともマンドレル本体の一方の軸方向端部に切欠き部がないように、切欠き部がマンドレル本体に組み込まれることによって解決される。

好ましくは、すべての接合プレートはマンドレル本体の切欠き部を通過し、切欠き部は、マンドレル本体の軸方向端部に切欠き部がないようにマンドレル本体に組み込まれる。

本発明に従って設けられた前面で閉じかつ切欠き部のないマンドレル本体の形成によって、なお詳細に理解できるように、実質的により堅牢なリール構造が達成される。

切欠き部の少なくとも一部は、上面図で長方形の開口部としてマンドレル本体に形成することができる。

マンドレル本体は、概ね、主として円筒状の外部輪郭を有する。この場合、マンドレル本体の少なくとも一方の軸方向端部に、好ましくはマンドレル本体の両方の軸方向端部に、ある軸方向長さにわたって切欠き部がないことが好ましい。この軸方向長さがマンドレル本体の外径の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％であることが意図される場合、有利であることが証明されている。

好ましくは、接合プレートの通過のための４つの切欠き部は、マンドレル本体の周辺の周りに均一に分布して配置される。

リールマンドレルの組立のために特別な安全措置が講じられる場合、有利な発明の構想を特に良く利用できる。これによれば、少なくとも１つの接合プレートが拡開棒の継手箇所に旋回可能に軸受けされることが有利に意図され、この場合、継手箇所の軸線が拡開棒の軸方向に対し横ぎって配置され、かつ接合プレートの端部が拡開棒の外周に組み込まれた空所に配置される。この場合、空所は、拡開棒の軸方向端部に配置されることが好ましい。接線がその軸方向端部において拡開棒の軸方向を指すように、半径方向断面の空所が形成されることがさらに意図される場合、特に簡単な組立可能性がさらに達成される。

すなわち、本発明によれば、拡開棒、接合プレート、マンドレル本体の適切な構造的変更、ならびに組立工程の変更によって、マンドレル本体は、より高い負荷能力を可能にするために、マンドレル本体の前端を閉鎖して形成される。

このことから、次の利点が得られ、すなわち、マンドレル本体は全体的により堅牢になり、開放した形状はもはや存在しない。

接合ねじのためにより大きな基円直径、及びより多くの接合ねじが概して可能であるので、マンドレル延長部の結合が改善される。

マンドレル延長部のセンタリングの改良が達成され、すなわち、
ａ）センタリング面が閉鎖され、
ｂ）直径のセンタリングがより大きくなり、
ｃ）上述の点によって、面積がより大きくなり、構造がより剛性になる。これによって、負荷を下げることができる。

マンドレル本体及びマンドレル延長部の前面は、より堅牢に形成され（マンドレル本体では約８０％の改良及びマンドレル延長部では約５％の改良）。これによって、接合ねじの作用が改善される。

今や、マンドレルセグメントの磨耗プレートは、閉じたマンドレル本体で支持され、もはやマンドレル延長部を介して支持されない。これによって、接合ねじの負荷が解放される。

全体的に、はるかに安定したリール装置が達成され、このリール装置は強度の及び高強度のストリップをも巻き取るために適切である。

図面には、従来技術による実施例及び本発明による実施例が示されている。

従来技術によるリールマンドレルの部分の放射方向断面図である。 図１によるリールマンドレルのマンドレル本体の軸方向端部の図面である。 図２によるリールマンドレルのＢ方向の図面である。 本発明によるマンドレル本体の図２と同様の図面である。 図４によるリールマンドレルのＣ方向の図面である。 従来技術によるマンドレル本体、拡開棒及び放射方向断面のリールマンドレルのセグメントの軸方向の端部部分の図面である。 本発明によるリールマンドレルの図６と同様の図面である。

図１〜図３に、既知の解決方法が示されている。図示したリールマンドレル１は、主として中空円筒状に形成されたマンドレル本体２を備え、このマンドレル本体２に、拡開棒３がマンドレル本体２に対し軸方向Ａに移動可能に配置されている。複数のセグメント４が、放射方向に移動可能に、すなわち拡開可能にマンドレル本体２の周りに配置されている。マンドレル本体２に対する拡開棒３の軸方向移動の際、楔形に形成された図示していない拡開棒の先端面は、セグメント４が放射方向外側に押圧されるために役立つ。詳細については、この公知の実施形態が詳細に説明されている特許文献１が参照される。接合プレート５は、拡開棒３の反対方向への軸方向運動の際にセグメントが放射方向へ引き戻されることを確実にする。接合プレート５は拡開棒３及びセグメント４に継手式に配置されいる。このことも、より詳細に上述の特許文献１に図示かつ説明されている。

マンドレル本体２に、前面で軸１４がねじ固定され、この軸上に、ハウジングを有する転がり軸受が取り付けられる。図１に、軸１４（マンドレル延長部としても示される）のマンドレル本体２へのねじ止め面１５が示されている。転がり軸受用の受容部が１６で示されている。軸１４は、前面で、圧力プレート１７を介してセグメント４に接触する。

次に、ユニット全体は、旋回可能な保持部によって支持される。旋回可能な保持部（マンドレル軸受とも呼ばれる）は、２つの側から転がり軸受をそのハウジング（図示せず）と共に把持し、巻取工程中にこれを支持する。巻かれたコイルを引き出す際、マンドレル軸受は転がり軸受及びそのハウジングから旋回して離脱し、したがって、コイルを抽出するための経路を解放する。

図２と図３から理解されるように、マンドレル本体２は、前方で、すなわち前面で開口して形成されて、拡開棒３をそれに固定された接合プレート５と共にマンドレル本体２に取り付けることができる。すなわち、簡単な組立は、マンドレル本体２の軸方向端部７に組み込まれる切欠き部６によって確保される。

これによって、不利なことに、マンドレル本体２の軸方向端部の比較的激しい弱化が生じ、この結果、リールマンドレルの剛性が限定される。これによって、このようなリールマンドレルでは、高強度のストリップ材料の巻き取りは、限定的にのみ可能である。

この不都合を回避するために、本発明は、図４と図５に主として述する解決方法を提示する。この場合、マンドレル本体２の軸方向端部７には切欠き部６がない。これらの切欠き部は、軸方向Ａで測定して、むしろ軸方向長さｘの後に初めて設けられ、マンドレル本体２の中空円筒状の壁部を通した開口部として設けられる。この場合、軸方向長さｘは、マンドレル本体２の外径Ｄの少なくとも１０％である。この場合、切欠き部６は、図４から理解されるように、主として長方形の輪郭を有する。

リールマンドレルの簡単な組立を可能にするために、次の形状が設けられる。

従来技術（図６参照）では、個々の接合プレート５はその端部１０を、継手箇所８で継手の軸線９により空所１１に位置決めされる。空所１１は半径方向断面で槽状の輪郭を有する。この場合、接合プレート５は、組立の際に上方に出っ張っており、この結果、拡開棒３は、それに固定された接合プレート５と共に、マンドレル本体２に押し込むことができる。マンドレル本体２の前面で開口した形態により、このことが可能である。

これに対し、本発明による解決方法では、マンドレル本体２が前面で閉じられるので、このような組立は不可能である。したがって、接合プレート５の継手箇所８の空所１１は、図７に見ることができるように、この空所が拡開棒３の軸方向端部１２に配置されるように形成される。さらに、接線Ｔがその１つの軸方向端部１３において拡開棒３の軸方向Ａを指すように、半径方向断面の空所１１が形成されることが意図される。これによって、組立の際に、拡開棒３に配置された接合プレート５を、図７に参照番号５’で示されているように位置決めすることが可能になる。この位置で、拡開棒３は、接合プレート５と共にマンドレル本体２に押し込むことができる。

接合プレート５の動作方法は、間隔ａ（図６参照）又は間隔ｂ（図７参照）によって決定される。間隔ｂの設計は、専門的に行われ、組立の際に他の構成部品との衝突の問題が起きず、かつ、マンドレル本体２に拡開棒３を押し込んだ後、接合プレート５が位置５’から５で示した位置にうまく位置することができるように行われる。隣接する構成部品（特に切欠き部６の形状及び大きさ）は、必要に応じて相応して設計される。

すなわち、提案した構成の利点は、拡開棒３をそれに固定された接合プレート５と共に、今や簡単に組み立てることができることである。

提案したリールマンドレル１は、高強度及び最高強度の材料を巻き取るために著しく適している。

１ リールマンドレル
２ マンドレル本体
３ 拡開棒
４ セグメント
５ 接合プレート
５’ 組立位置の接合プレート
６ 切欠き部
７ マンドレル本体の軸方向端部
８ 継手箇所
９ 継手箇所の軸線
１０ 接合プレートの端部
１１ 空所
１２ 拡開棒の軸方向端部
１３ 空所の軸方向端部
１４ 軸（マンドレル延長部）
１５ ねじ留め面
１６ 転がり軸受用の受容部
１７ 圧力プレート
Ａ 軸方向
ｘ 軸方向長さ
Ｄ マンドレル本体の外径
Ｔ 接線
ａ 間隔
ｂ 間隔

Claims (7)

1. 薄板を巻き取るためのリールマンドレル（１）であって、中空円筒状に形成されたマンドレル本体（２）と、前記マンドレル本体（２）に対し軸方向（Ａ）に調整可能な拡開棒（３）と、前記マンドレル本体（２）に対する前記拡開棒（３）の軸方向運動によって半径方向に調整可能な複数のセグメント（４）とを有し、前記拡開棒（３）と前記セグメント（４）との間に、継手式に前記拡開棒（３）と前記セグメント（４）に直接軸受けされた複数の接合プレート（５）が配置されるリールマンドレルにおいて、
   少なくとも複数の接合プレート（５）が、前記リールマンドレル（１）の取り付け状態で、前記マンドレル本体（２）の切欠き部（６）を通過し、前記マンドレル本体（２）のその両方の軸方向端部（７）に切欠き部（６）がないように、切欠き部が前記マンドレル本体に組み込まれており、前記セグメント（４）の一部分が切欠き部（６）内へ至るまで放射状に広がっていること、
   その際、少なくとも１つの接合プレート（５）が、前記拡開棒（３）の継手箇所（８）に旋回可能に軸受けされ、前記継手箇所（８）の軸線（９）が前記拡開棒（３）の軸方向（Ａ）に対し横ぎって配置され、かつ前記接合プレート（５）の端部（１０）が、前記拡開棒（３）の外周に組み込まれた空所（１１）に配置されていること、
   前記空所（１１）が、前記拡開棒（３）の軸方向端部（１２）に配置されること、
   および、その際、前記空所（１１）が、底部面と曲面を有する半分槽の形状に形成され、半径方向断面において以下のように形成されている、すなわち、前記空所（１１）の曲面に、この曲面から底部面に移行する箇所において接する接線（Ｔ）が、その１つの軸方向端部（１３）において前記拡開棒（３）の軸方向（Ａ）を指すように前記空所（１１）が形成されていることいることを特徴とするリールマンドレル。
2. 薄板が、圧延された加熱ストリップであることを特徴とする請求項１に記載のリールマンドレル。
3. すべての接合プレート（５）が前記マンドレル本体（２）の切欠き部（６）を通過していることを特徴とする、請求項１または２に記載のリールマンドレル。
4. 切欠き部（６）の少なくとも一部が、上面図で長方形の開口部として前記マンドレル本体（２）に形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリールマンドレル。
5. 前記マンドレル本体（２）が主として円筒状の外部輪郭を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリールマンドレル。
6. 前記軸方向長さ（ｘ）が、前記マンドレル本体（２）の外径（Ｄ）の少なくとも１０％、または少なくとも１５％であることを特徴とする、請求項５に記載のリールマンドレル。
7. 接合プレート（５）の通過のための４つの切欠き部（６）が、前記マンドレル本体（２）の周辺の周りに均一に分布して配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリールマンドレル。

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