JP5798239B2 - チューブを巻き取る巻取装置 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、請求項１の特徴部に係る巻取装置に関するものである。また、本発明は、請求項９の特徴部に係るチューブの巻取り方法、および本方法のチューブの洗浄への使用に関するものである。

発明の背景と先行技術

ケーブル、ワイヤおよびチューブの製造は一連の工程で行うのが好ましく、その場合、ケーブル、ワイヤまたはチューブは巻き取り前または巻き取り中に処理することができる。処理作業は、樹脂製外被でのケーブルの被覆、またはチューブの焼鈍などを伴う。品質の維持ならびに欠陥防止のために、処理作業は中断することなく行うことが重要である。さらに、最初の先頭長さ分のケーブル、ワイヤまたはチューブを処理装置から引き出した後、短時間で通常運転状態の処理作業に達することができるならば、１メートルあたりのチューブ製造コストは低くなろう。この最初の先頭部分のケーブル、ワイヤまたはチューブには欠陥があることが多く、巻き取ったチューブは、出荷前にこの部分を除去しなくてはならないこともある。

往々にして、ケーブル、ワイヤまたはチューブ(以下、チューブと称する)の処理作業の後には、卷回ないし巻取り工程が行われる。チューブは、回転する主リールまたはスプールにチューブを巻取装置にて巻き付けることで巻き取ってもよい。チューブは、いろいろな方法で巻取装置へ案内できる。例えば、生産ラインの最後にあって巻取装置の近傍で主リールから離隔した位置にあるガイドアームまたは案内部材を使用する。案内部材は、チューブを生産ラインから主リール方向に案内するものである。

チューブの先頭部分は欠陥チューブであることが多く、顧客へ出荷するチューブの主要部分すなわち完成品から取り除いておかねばならない。チューブの先頭部分は、先頭の欠陥部分を主リールに巻き取った後にリールまたはスプールのフランジに差し込むことで、分けてもよい。チューブは、好ましくはフランジに巻き付けることで、製造工程の中断なく巻き取り作業を続けることができる。巻取り工程の最後、または途中でも、チューブの先頭部分は、例えば切断して取り除いてもよい。

用途によっては、作業工程の最後にチューブを洗浄する必要がある。なかには、例えば空調システムに使用する中空チューブは、内側に油性残留物が実質的に残らないように義務付けている国もある。このチューブ洗浄では、チューブの処理工程および／または巻取り工程時に、ガス、好ましくは窒素などの高温ガスでチューブ内を浄化する。これは、処理済みのチューブの端部にガス管を取り付けることで行ってもよい。その場合、ガスは、チューブの処理および巻き取り中に、チューブ内に流すことができる。

巻き取ったチューブの長さは数キロメートルに、また重さは数百キログラムにもなることもある。このような長いチューブをガスで浄化するには、ガスが実質的に高圧でなければならない。さほど細くないチューブならば、比較的高いガス圧を使用できる。しかし、チューブの直径が小さくなると、ガス圧が高くなり過ぎた場合、チューブ壁が破裂する恐れがある。この問題は、チューブの長さを短くすることで解決できる。例えば、２つ以上のチューブコイルを作ってもよく、その場合、各コイルの長さおよび重さは、例えば元のチューブの半分あるいは３分の１になる。

２つのコイルを巻き上げ、積み上げてから顧客へ出荷してもよい。１番目のチューブは従来の方法で巻いてもよく、それによりチューブの欠陥部分、すなわち先頭の欠陥部分を巻取装置の主リールのフランジの下部に巻き取ることで、この欠陥部分を分けることができる。そこで、残りの部分のチューブはフランジの上部に巻き取ることができる。１番目のチューブには、接続部材を用いて加圧ガスを送ることができる。１回目の巻取り工程の終了の際、２番目のチューブを１番目のコイルの上に載せて処理してもよい。２番目のコイルの先頭の欠陥部分が巻取装置に到達したら、これを取り出して当該コイルの残りの部分から分ける必要がある。そこで、この２番目のチューブにガス管を取り付けてもよく、その後、巻き取り済みの１番目のチューブの上にコイルを巻き取ることができる。２番目のチューブの先頭部分は、１番目のコイルと２番目のコイルの間に位置することになる。先頭の欠陥部分は、出荷前に除去しなければならない。ここでフランジを利用することはできないのだが、それは、フランジも出荷前に撤去または取り外さなくてはならないからである。２番目の重い巻き取りチューブを持ち上げて先頭部分および／またはフランジを取り除くのは、現実的な選択でない。２番目のチューブの先頭部分は、２番目のチューブの主要部分を１番目のコイルの上に巻く前に、分けておかねばならない。この分離は、２番目のチューブの連続的な作業工程中に行う必要がある。

従来技術

従来技術では、前記チューブの巻き取り中にチューブの先頭部分をチューブの主要部分から分けるのに使用可能な装置がいくつか述べられている。

米国特許第3,625,448号は、ケーブルを巻き取る工程について記載しているが、それによれば、ケーブルの先頭部分は、主リールと同軸に配置されている別のリールへ欠陥部分を案内することでケーブルの主要部分から分けている。まず、ケーブルを挿入口から主リールの内側に取り付け、次に、欠陥のないケーブルが作業工程に到達するまでこれを別リールに巻き取る。次に、別リールのケーブル貫通用小穴を含む案内手段が、ケーブルを屈曲させて主リールへ案内する。この工程では、ケーブルは、180度近くまで曲がるぐらいの可撓性が必要である。巻き取ったケーブルは、まず主リールを取り除くことで取り外される。これにより、ケーブルの先頭部分は別リールから取り外すことができる。

また、英国特許第902712号はワイヤの巻取り工程および機構について記載し、それによれば、ワイヤの先頭部分を同軸の別リールに巻き取ることで、ワイヤの先頭部分をワイヤの主要部分から分けている。ワイヤは、別リールに取り付ける。適品のワイヤが到達すると、ワイヤを別リールから主リールへ軸方向に移す装置の外側に設けられた案内手段によって、ワイヤは、主リールのフランジへ案内される。分離用フランジに設けられたピンを使ってフランジ上でワイヤを「捕捉」し、その後、ワイヤは主リールに巻き付けられる。ここでも、まずは、主リールを取り除くことでワイヤが取り外される。これにより、ワイヤの先頭部分を別リールから取り外すことができる。

米国特許第3,620,482号は主リールに同軸に取り付けられた別リールを有する装置について記載し、それによれば、各リールはフランジによって隔離されている。ワイヤは別リールに取り付けられ、横送り機構に取り付けられたストラップによって案内される。この装置でも、フランジを使用している。案内手段は、ワイヤをリールに巻き付ける前に、ワイヤを巻取装置から横送り機構へと折り返す。ワイヤには、180度近くまで曲がるぐらいの可撓性が必要である。

これらの装置は、２番目のチューブを巻いて１番目のチューブに積み上げるという作業工程中に２番目のチューブの先頭部分を分けるのには、適していない。上述のとおり、フランジの使用は避けるのが好ましい。こういった構成では、ガス管をチューブに取り付けることはほぼ不可能のように思われる。また、本発明によるチューブの巻き取りおよび積み重ねは、垂直配置の装置を使用して行うのが好ましいのに対し、この従来技術による装置は、横向きである。チューブについても、必ずしも屈曲可能とは限らないであろう。

本発明は、次のような巻取装置および方法を開発することを目的としている。すなわち、作業工程中にチューブの先頭の欠陥部分を巻き取ってチューブの残りの部分から分けることで、チューブの残りの部分から先頭部分を簡単に分けることができるようにし、また、浄化などの別の作業も同時に行えるようにする。

この他に、好ましくは既存の巻取装置を調整すれば比較的簡略に構築できる方式を提供することを目的とする。

また、別の目的として、巻取り前にチューブをリールに取り付ける必要がない装置を提供し、これにより、チューブをリールに巻き取るための挿入口、ピンおよび横送り機構が不要となる。

さらに、チューブの先頭部分を容易に分けて除去できる装置を提供することを目的とする。

また、更なる目的として、接続部材をチューブに取り付けて、チューブの処理および巻取り工程中、チューブにガスを通すことのできる装置を提供する。

これらの目的は、冒頭で定義し以下の特徴を有する装置によって達成される。すなわち本装置は、中心軸に対して主リールから半径方向に距離を隔てて外側にチューブ保持リングが配設され、案内部材は、巻き取るべきチューブをチューブ保持リングへ案内する外側位置と、巻き取るべきチューブを主リールへ案内する内側位置との間で移動可能であることを特徴とする。チューブ保持リングは、既存の巻取装置に取付け可能である。また、リングの構造も、比較的簡易である。

チューブがチューブ保持リングに到達すると、接続部材をチューブの端部に取り付けできる。その後、巻取りが開始され、欠陥のないチューブが到達すると、案内部材がチューブを内側位置に移すだけで、チューブを主リールに巻き取ることができる。

一実施形態において、主リールとチューブ保持リングの間に環状隙間が設けられている。このような環状空間によって、チューブ保持リングから主リールへ容易にチューブを移せる。

別の実施形態では、移動部材を使用して案内部材を外側位置と内側位置の間で移動させる。このような移動部材は、巻取装置の外側に配設してもよい。移動部材によって案内部材は容易に動くことができる。この動きは、コンピュータ制御による処理またはプログラム可能な制御装置を使用して自動化してもよい。

更なる実施形態において、本装置は、巻き取るべきチューブの端部に取り付けるように構成された接続部材を備えている。一実施形態では、接続部材はガス貯蔵器に取り付けられる。接続部材は、加圧ガス貯蔵器をチューブに接続する可撓性手段を供する。別の実施形態では、接続部材は、チューブの端部に取り付けることで、貯蔵器からガスをチューブに通すことができる。接続部材は、チューブの巻き取り時に回転するものでも、また回転しないものでもよい。別の実施形態では、接続部材はチューブの端部に回転可能に取り付けられる。

別の実施形態において、中心軸は垂直に延伸している。

上述の目的はまた、冒頭で定義し以下の工程を含むことを特徴とする方法によって達成される。すなわち本方法は、−中心軸を中心として主リールおよびチューブ保持リングを回転させ、−チューブをガイド部材からチューブ保持リング内に収容し、−チューブの先頭部分をチューブ保持リング内に巻き取り、−欠陥のないチューブが案内部材から到達すると、中心軸に対する案内部材の位置を外側位置から内側位置に移し、−チューブを主リールに巻き取る。本方法は、連続処理において使用可能である。処理を中断させずにすむ。チューブは、挿入口またはピンに取り付ける必要がなく、また、チューブを屈曲させてチューブの先頭部分をチューブの他の部分から分ける必要もない。

一実施形態において、チューブの先頭部分をチューブ保持リングに巻き付ける前に、接続部材をチューブの端部に取り付ける。チューブの主要部分を巻き取る前に処理工程を中断または減速させて、欠陥のあるチューブ、すなわちチューブの先頭部分を分けてもよい。

別の実施形態では、チューブの先頭部分は、２番目のチューブを巻き取ってから切断する。積み重ねた２つ以上のコイルを含むパッケージを顧客に出荷できる。

更なる実施形態において、チューブにガスを通す。

さらに別の実施形態において、全巻取り工程期間を通してガスをチューブに通す。種々のガスを使用してチューブを洗浄し、石油残留物をチューブの内側面から除去できる。石油残留物は、窒素ガスを使用して効果的に除去できる。別の実施形態では、ガスは窒素である。

銅製チューブのようなチューブは、巻き取る前に焼鈍してもよい。このようなチューブの先頭部分は固いため、焼鈍して柔らかくなった他の部分から分離する必要がある。一実施形態において、焼鈍していないチューブはチューブ保持リングに巻き取り、焼鈍したチューブは主リールに巻き取る。

本発明に係る方法は、とくに、直径15mm未満のチューブの処理および巻取りに有用である。このようなチューブの破裂は、巻きの長さを短くし、本発明による方法を使用することで防止できる。

別の実施形態において、チューブの直径は15mm未満である。

この新規の方法は、２つ以上のコイルを重ねて巻き取るのに適し、これは、重なったコイルの間にチューブ先頭の欠陥部分が配されないためである。

別の実施形態において、チューブは１番目の巻取りチューブの上に巻き取られる。

本発明はまた、上述の方法のチューブ洗浄への使用にも関する。

次に、本発明について、さまざまな実施形態の説明を通じて添付図面を参照しながら、より詳細に述べる。
巻取装置およびチューブ保持リングを示す。 チューブ保持リングの上面、側面および３次元的外観を示す。 チューブ保持リングにチューブを巻き取る際の巻取装置および案内部材を示す。 案内部材が位置Ａから位置Ｂへ移動する状態の巻取装置を示す。 案内部材が位置Ｂにあって、主リールへの巻取りが開始する状態の巻取装置を示す。

詳細な説明

図１および図３は装置１を示し、本装置では中心軸Ｃが垂直に延伸している。装置１のスピンドル３には主リール２が接続されている。主リール２は取付け手段（図示せず）によってスンドル３に取り付けられ、中心軸Ｃを中心として回転するように構成されている。中心軸Ｃは、別の方向に延伸していてもよい。

図３に示すように、中心軸Ｃに対して主リール２から半径方向距離d1を隔てた位置でその外側にチューブ保持リング４が配設されている。チューブ保持リング４は、主リール２とともに回転するように構成されている。図２は、チューブ保持リング４の上面(A)、側面(B)および３次元的外観を示す。チューブ保持リング４は、チューブ保持リング４上方の空間においてチューブ５の先頭部分を取り込むことができる。主リール２とチューブ保持リング４の間には図３に示す環状隙間Ｐがあり、これは、チューブ５をチューブ保持リング４から主リール２へ移すのに必要な空間を供する。チューブ５をチューブ保持リング４に保持するために、内側リング10があってもよい。巻取装置１の上部に半円部13を設けてもよく、これは、装置１の構造体12の一部であり、図５に示すように、チューブ５の外側位置Ａから内側位置Ｂへの移動を補助する。チューブ保持リング４は、中心軸Ｃに沿って上下動可能に構成してもよい。この役割を果たすものとして、油圧式吊上げ手段11を用いてもよい。このように、巻き取り中、チューブ５の巻取り高が中心軸Ｃに沿って伸びるに従って、チューブ保持リング４は中心軸Ｃに沿って動くことができる。

案内部材６は、中心軸Ｃに対して主リール２から距離d2を隔てて配設されている。案内部材６は、チューブ５を装置１に案内するように構成されている。案内部材６は、巻き取るべきチューブ５をチューブ保持リング４へ案内する外側位置Ａと、巻き取るべきチューブ５を主リール２へ案内する内側位置Ｂとの間で移動可能である。

案内部材６は移動部材７（図３に概念的に示す）を含み、これを使用して案内部材６を外側位置Ａと内側位置Ｂの間で移動させる。移動部材７は、案内部材６を動かすのに使用するものであれば、どのような手段でもよく、例えば油圧式または空気圧式のシリンダなどでもよい。

窒素ガスなどのガスをチューブ５に通す場合、チューブ５と加圧ガス貯蔵器８の間の接続を確立しなくてはならない。この接続は、接続部材９を用いて実現できる。この接続部材９は、チューブ５の端部を貯蔵器８に接続するものであればどのような手段でもよく、例えばパイプに取り付けた留め金などでよい。好ましくは、接続部材９は可撓性を有し、チューブ５の巻き取り時にチューブ５とともに回転可能である。

本発明は、チューブ５を巻き取る方法にも関する。チューブ５を焼鈍する作業工程（図示せず）は、チューブ５をかご形容器に入れることから始めてもよい。まず、展延装置の一部であるピンチローラの間にかご形容器からのチューブ５を通してから、焼鈍装置に導入する。焼鈍装置内では、誘導コイルを用いてチューブ５を加熱して、チューブ５を軟らかくする。焼鈍後、チューブ５を貯留領域に送り、チューブ５を水で冷却した後、空気乾燥させる。テンション装置に通した後、チューブ５を案内部材６によって巻取装置１に送る。

チューブ５をガスで浄化する際、接続部材９を使用してチューブ５の端部をガス貯蔵器８に接続してもよい。ガス貯蔵器８は据え置き型が好ましく、巻取装置１から一定の距離に配設されている。接続部材９は、チューブ５の先頭部分を巻き取る前に、チューブの端部に取り付けてもよい。ガスは、作業工程の方向とは逆に流れ、石油残留物などの汚染物質がチューブ５のもう一方の端部から蒸発することになる。ガスは、全巻取り工程期間にわたってチューブ５に通してもよい。

１番目のチューブ（コイル）５の先頭部分は、固い未焼鈍チューブ５を含み、この先頭部分をフランジ（図示せず）の下側に巻き取ることで分けることができる。柔らかいチューブ５が巻取装置１に到達すると、チューブ５をフランジに巻き付ける。１番目のチューブ５が巻き取られると、２番目の固い未焼鈍チューブ５が巻取装置に到達する。接続部材９は、チューブ５に取り付けてもよい。案内部材６は、最初は外側位置Ａにあってチューブ５をチューブ保持リング４内に案内する。これにより、チューブ５の先頭部分がチューブ保持リング４内に巻き取られる。このチューブ５の先頭部分の長さは、約20〜30ｍでよい。柔らかい焼鈍チューブ５が巻取装置１に到達すると、案内部材６は外側位置Ａから内側位置Ｂに移動する。そのためには、例えば案内部材６を内側位置Ｂに押し動かす空気圧式シリンダを作動させるコンピュータプログラムを用いてもよい。作動時点はあらかじめ設定しておいてもよいが、例えばスピンドル３の回転数で決めてもよい。また、中心軸Ｃに対する案内部材６の移動角をあらかじめ設定しておくことでもよい。

これにより、柔らかい焼鈍チューブ５を１番目のコイルの上に巻き取ることができる。２番目のチューブ５を巻き取ったら接続部材９を外し、積み重ねて巻き取ったチューブ５を巻取装置１から取り出して、顧客に出荷可能となる。

上述のように巻取装置１を使用することで、本方法は以下の工程を含んでよい。すなわち、
中心軸Ｃを中心として主リール２およびチューブ保持リング４を回転させ、
チューブ５を案内部材６からチューブ保持リング４内へと収容し、
チューブ５の先頭部分をチューブ保持リング４に巻き取り、
欠陥のないチューブ５が案内部材６から到来したら、中心軸Ｃに対する案内部材６の位置を外側位置Ａから内側位置Ｂに動かし、
チューブ５を主リール２に巻き取る。

良好な、すなわち欠陥のないチューブ５とは、チューブ５の先頭部分に欠陥がない主要部分としてのチューブ５と定義する。言い換えると、欠陥のないチューブ５は、チューブ５の顧客に出荷される部分のことである。

接続部材９は、チューブ５の先頭部分をチューブ保持リング４に巻き取ったら、チューブ５から外してもよいが、このことは必須でない。生産ラインを停止させて、例えばチューブ５を裁断することで、チューブ５の先頭部分をチューブ５の残りの部分から切り離してもよい。その後、接続部材９を再度チューブ５に取り付けてから、焼鈍した（良好な）チューブ５を主リール２に巻き付けてもよい。

本発明に係る方法はとくに、細いチューブ５に適し、例えば、直径が20mm未満、または15mm未満、または10mm未満、または8mm未満の銅製のチューブ５に適している。チューブ５の直径は、2〜20mmでよい。チューブ５の肉厚は0.10〜1.0mm前後でよく、あるいは0.7mm未満、もしくは0.5mm未満、もしくは0.3mm未満でよい。

チューブ５の長さおよび重さは、チューブの材料や、巻き取るチューブ５の直径および肉厚によって決まる。一例にすぎないが、直径が2〜20mmまたは15mm未満のチューブ５の場合、銅製チューブ５の長さは2〜50km、または10km未満、または7km未満でよく、また重さは、100〜1000kg、または500kg未満、または400kg未満でよい。

本方法は、有利には、チューブ５の洗浄に使用でき、とくに、チューブ５から石油残留物を除去するために使用できる。上述のように巻き取って浄化したチューブ５の内部に含まれる石油残留物は、1メートルあたり0.2または0.1mg未満である。

Claims (16)

1. 巻取装置のスピンドルに連結されて中心軸を中心に回転可能に構成された主リールと、該主リールとともに回転してチューブの先頭部分を取り込むように構成されたチューブ保持リングと、前記主リールから前記中心軸に対して半径方向に第１の距離に配されて、前記チューブを該巻取装置に案内するように構成された案内部材とを含み、チューブをリールに巻き取るように構成された巻取装置において、前記チューブ保持リングは、前記中心軸に対して前記半径方向に前記主リールから第２の距離を隔てた位置で外側に配設され、前記案内部材は、前記巻き取るべきチューブの欠陥のある先頭部分を前記チューブ保持リングへ案内する外側位置と該巻き取るべきチューブの欠陥のない部分を前記主リールへ案内する内側位置との間で前記半径方向と平行な方向において移動可能であることを特徴とする巻取装置。
2. 請求項１に記載の巻取装置において、前記主リールと前記チューブ保持リングの間には環状隙間があることを特徴とする巻取装置。
3. 請求項１または２に記載の巻取装置において、移動部材を使用して前記案内部材を外側位置と内側位置の間で移動させることを特徴とする巻取装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の巻取装置において、該装置はさらに、前記巻き取るべきチューブの端部に取り付けるように構成された接続部材を含むことを特徴とする巻取装置。
5. 請求項４に記載の巻取装置において、前記接続部材はガス貯蔵器に取り付けられることを特徴とする巻取装置。
6. 請求項５に記載の巻取装置において、前記接続部材は、前記チューブの端部に取り付けられ、前記貯蔵器からガスを該チューブに通すことができることを特徴とする巻取装置。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載の巻取装置において、前記接続部材は前記チューブの端部に回転可能に取り付けられることを特徴とする巻取装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の巻取装置において、前記中心軸は垂直に延伸していることを特徴とする巻取装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の巻取装置を使用してチューブを巻き取る方法において、該方法は、
   −前記中心軸を中心として前記主リールおよびチューブ保持リングを回転させる工程と、
   −前記チューブを前記案内部材から前記チューブ保持リング内に収容する工程と、
   −該チューブの先頭部分を該チューブ保持リング内で巻き取る工程と、
   −欠陥のないチューブが前記案内部材から到来すると、該案内部材の前記中心軸に対する位置を前記外側位置から前記内側位置に移す工程と、
   −前記チューブを前記主リールに巻き取る工程とを含むことを特徴とするチューブの巻取り方法。
10. 請求項４に従属する場合の請求項９に記載の方法において、前記チューブの先頭部分を前記チューブ保持リング内に巻き取る前に、前記接続部材を該チューブの端部に取り付けることを特徴とする方法。
11. 請求項６に従属する場合の請求項９に記載の方法において、前記チューブの先頭部分を前記チューブ保持リング内に巻き取る前に、前記接続部材を該チューブの端部に取り付け、該チューブにガスを通すこと特徴とする方法。
12. 請求項11に記載の方法において、前記ガスは、全巻取り工程期間にわたって前記チューブに通すことを特徴とする方法。
13. 請求項11または12に記載の方法において、前記ガスは窒素であることを特徴とする方法。
14. 請求項９ないし13のいずれかに記載の方法において、前記チューブの直径は15mm未満であることを特徴とする方法。
15. 請求項９ないし14のいずれかに記載の方法において、前記チューブは先に巻き取ったチューブの上に巻き取ることを特徴とする方法。
16. 請求項11ないし13のいずれかに記載の方法において、前記ガスにより前記チューブを洗浄することを特徴とする方法。

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