(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端を回転駆動装置に回転可能に軸支されたマンドレルと、マンドレルの外周面を周方向に覆ってなる剛性のスリーブと、マンドレルを回転駆動させる前記駆動装置とを少なくとも有する薄鋼板を巻取るテンションリールであって、該スリーブは、マンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部に、周方向に延びかつ径方向に突出する突起を有すると共に、該マンドレルには、軸方向の一端に前記スリーブの突起を遊嵌し、その軸方向断面が曲率を有する形状である凹部と駆動側の他端に固定部を有する固定部材が、前記スリーブの突起を前記固定部材の凹部に遊嵌した状態で、駆動側の周方向に複数、前記固定部材の固定部で固定されていることを特徴とするテンションリール。
【請求項２】
一端を回転駆動装置に回転可能に軸支されたマンドレルと、マンドレルの外周面を周方向に覆ってなる剛性のスリーブと、マンドレルを回転駆動させる前記駆動装置とを少なくとも有する薄鋼板を巻取るテンションリールのスリーブの固定方法であって、該スリーブには、マンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部に、周方向に延びかつ径方向に突出する突起を設け、該スリーブをマンドレルの抜き出し側からマンドレルに挿入し、軸方向の一端に前記スリーブの突起を遊嵌し、その軸方向断面が曲率を有する形状である凹部を有し、駆動側の他端に固定部を有する複数の固定部材を、該固定部材の凹部に前記スリーブの突起を遊嵌させ、マンドレルの駆動側の周方向に前記固定部でマンドレルに固定することを特徴とするテンションリールのスリーブの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄鋼板の連続焼鈍ラインやめっきラインにおける薄鋼板巻取り用のテンションリールに関し、さらに具体的には、テンションリールおよびテンションリールの外面に取付けられるスリーブの固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続焼鈍ラインやめっきラインにおいて、焼鈍あるいはめっき処理された鋼板は、その後の処理、加工工程あるいは出荷のために、ラインの終端に配置されたリールに巻き取られる。このリールは、回転駆動装置と、軸方向の一端をこの回転駆動装置に回転可能に支持されたマンドレルとで基本的に構成されている。また、マンドレルは周方向に複数に分割（例えば４分割に）されたセグメントとから構成されている。
マンドレルに薄鋼板を巻き取る際には、押し付け装置により薄鋼板が、マンドレルの表面に押し付けられ、マンドレルと薄鋼板と間の摩擦擦力と薄鋼板に負荷されるテンション（張力）とによってマンドレルに巻きつけられる。上述のように、テンションリールの巻き取り軸であるマンドレルは、周方向に複数分割されたセグメントを相互に連結することによって構成されているため、マンドレルの軸方向に分割溝が存在し、そのまま使用すると薄鋼板をコイル状に巻き取った際に、この分割溝が薄鋼板に転写され、表面疵となり、品質や歩留まりの低下を招くこととなる。
【０００３】
これを防ぐために、マンドレルの表面には、耐磨耗性および弾性を有するゴム製あるいは合成樹脂製（ウレタン）のスリーブが、マンドレルの外周面を覆うように設けられている。このスリーブは、薄鋼板を巻き取ったコイルをマンドレルから引き抜く際に、コイルと共に引き抜かれてマンドレルから脱落しないように、マンドレルに固定されている。スリーブのマンドレルへの固定方法に関して、例えば、特許文献１には、テンションリールに薄鋼帯を巻き取る際にマンドレル部分にマンドレルの拡縮に合わせて伸縮する弾性体からなる肉厚２〜５ｍｍの薄肉スリーブを装着したテンションリールを用いることにより、リールマークやコイルの潰れを生じないようにする方法が開示されている。しかしながら、この方法では、スリーブは、マンドレルの拡縮により固定されるため、伸縮する弾性体であることが必要であり、巻取りに際してスリーブが変形する可能性があり安定した巻取りを得ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３０９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、スリーブを剛性を備えたものとし、これをボルトによりマンドレルに固定することがなされている。
スリーブの厚さが十分に大きい場合には、ボルトの頭部がスリーブの厚さよりも低くなるようにする、すなわち、スリーブのボルト固定位置に凹部を形成し、この凹部においてボルト止めすることによってボルト頭部をスリーブの表面よりも低く位置させて固定することができるので、スリーブを固定するボルトの頭部がスリーブの表面に突出して薄鋼板を傷つけるというようなこともなく巻き取ることができる。すなわち、駆動側（マンドレルの回転駆動側）および抜取り側（コイルの抜出し側）の両側でスリーブをマンドレルに固定することができる。但し、この場合、スリーブのボルト固定位置においては、スリーブの厚さから少なくともボルトの頭部の高さに相当する厚さを減じた厚さがなおスリーブをマンドレルのセグメント上にボルト固定しうる十分な強度を保持できる厚さであることが必要であり、スリーブの厚さは、スリーブ材の強度にもよるが、通常、ボルトの頭部の高さ＋５ｍｍ以上が必要である。
【０００６】
一方、コイルの巻き取り内径は、コイルのその後の処理、加工工程におけるペイオフリールなどのコイル処理装置のマンドレルの径との関係で一定に規定されているため、スリーブの厚さを大きくすると、その分マンドレルの径を小さくすることが必要となる。しかしながら、マンドレルの径を小さくすると強度が低下し、ブリキなどの薄鋼板を巻き取った際には、マンドレルがたわみ、鋼板にシワなどが生じたり、片伸びになったりするなど、問題がある。このようなことから、スリーブの厚さを大きくすることには制約があり、スリーブの厚さを大きくすることは難かしい。
【０００７】
このような厚さの小さいスリーブの場合は、ボルトの頭部がスリーブの表面より上方に突出することになり、巻取りの際、および、巻取り後にコイルをマンドレルから抜き取る際に、スリーブ表面から突出したボルトの頭部がコイルの表面に接触し、疵をつけることになる。このため、図４に示すように、スリーブは、マンドレルの駆動側であって、かつ鋼板の巻取り範囲以外の軸方向位置においてのみ、セグメントにボルトで固定され、これにより、スリーブの厚さが小さい場合でも、薄鋼板に疵を付けたりすることがないようになっている。
【０００８】
しかしながら、スリーブは駆動側のみにおいてマンドレルのセグメントにボルト固定され、コイルの抜出し側（作業側）ではボルト止めされないため、薄鋼板をマンドレルに巻取る際に生じるスリーブと薄鋼板との間の張力により、図４に示すように、スリーブが抜き出し側の方向に捩れが生じる。この捩れのため、薄鋼板を巻取り方向に平行な状態を維持して巻き取ることが困難となり、鋼板にシワ１１が生じたりして平坦に巻取られたコイルを得ることができなくなるという問題がある。また、スリーブのボルト固定した部分に、張力や捩れにより応力が集中し、スリーブの取付部に変形１２やき裂が生じて固定が不安定になり、均一な巻取りが得られなくなるといった問題があった。
本発明は、このような薄鋼板の巻取りに際して、薄鋼板の表面性状や平坦度を損なうことなく、円滑な巻取りを可能とするテンションリールおよびテンションリールへのスリーブの固定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）一端を回転駆動装置に回転可能に軸支されたマンドレルと、マンドレルの外周面を周方向に覆ってなる剛性のスリーブと、マンドレルを回転駆動させる前記駆動装置とを少なくとも有する薄鋼板を巻取るテンションリールであって、該スリーブは、マンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部に、周方向に延びかつ径方向に突出する突起を有すると共に、該マンドレルには、軸方向の一端に前記スリーブの突起を遊嵌し、その軸方向断面が曲率を有する形状である凹部と駆動側の他端に固定部を有する固定部材が、前記スリーブの突起を前記固定部材の凹部に遊嵌した状態で、駆動側の周方向に複数、前記固定部材の固定部で固定されていることを特徴とするテンションリール。
【００１０】
（２）一端を回転駆動装置に回転可能に軸支されたマンドレルと、マンドレルの外周面を周方向に覆ってなる剛性のスリーブと、マンドレルを回転駆動させる前記駆動装置とを少なくとも有する薄鋼板を巻取るテンションリールのスリーブの固定方法であって、該スリーブには、マンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部に、周方向に延びかつ径方向に突出する突起を設け、該スリーブをマンドレルの抜き出し側からマンドレルに挿入し、軸方向の一端に前記スリーブの突起を遊嵌し、その軸方向断面が曲率を有する形状である凹部を有し、駆動側の他端に固定部を有する複数の固定部材を、該固定部材の凹部に前記スリーブの突起を遊嵌させ、マンドレルの駆動側の周方向に前記固定部でマンドレルに固定することを特徴とするテンションリールのスリーブの固定方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マンドレルの外周面に装着されるスリーブは、ボルトにより直接マンドレルに固定されることなくマンドレルに固定され、マンドレルの軸方向へのずれが防止されるので、従来、ボルト止めの場合に問題であったスリーブの厚さの制約が解消される。また、周方向（回転方向）への移動（摺動）は許容されるので、従来のように駆動側のみをボルト止めした場合に生じていた抜出し側への偏ったスリーブの捩れを生じることがなく、鋼板にシワのない平坦な巻取りが実現される。さらに、従来のボルト止めの場合のようなスリーブの固定部への応力の集中がないので、スリーブの固定部に変形やき裂が生じて固定が不安定となることもなく、均一な巻取りが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るテンションリールの構成を示す部分正面断面模式図である。
【図２】図１のテンションリールの部分拡大図であり、（ａ）は図１のＡ部、（ｂ）は（ａ）のｘ-ｘ視の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るテンションリールにおける固定部材の他の例を示す模式図であり、（ａ）は図２（ａ）の場合に相当する模式図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ視に相当する模式図である。
【図４】従来のテンションリールの問題点の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施形態の一例に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示す正面断面図である。テンションリール１は、駆動側及び抜出し側において回転可能に支持され、一端は、回転駆動装置５に回転可能に軸支されたマンドレル２と、薄鋼板を巻取るためにマンドレル２を回転させるための回転駆動装置５とを少なくとも備えている。なお、マンドレルは周方向に複数に分割されたセグメント（図示しない）により構成されている。
マンドレル２の表面には筒状のスリーブ３が略密着する状態で取付けられており、この筒状のスリーブのマンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部には、周方向に連続した突起６が設けられている。スリーブの軸方向長さは、巻取る鋼板の最大幅以上となっている。
【００１４】
一方、マンドレルの駆動側の端部近傍には、固定部材４がマンドレルの周方向に複数個所、配設されている。この固定部材４の一端（抜出し側）には下方（マンドレルの表面側）に開放された凹部８が形成されており、この凹部８にはスリーブ３の突起６が遊嵌されている。一方、その他端は、スリーブの３の駆動側端よりも駆動側で、固定部材の固定部１０においてボルト７によりマンドレル２に固定されている。
すなわち、スリーブの突起６は固定部材４に形成された凹部８に軸方向および径方向の間隙を有して嵌合している（以下、遊嵌とも称する）。
突起６と固定部材４の間は、軸方向に間隙ａを有するが、スリーブが軸方向の抜出し側に移動した場合、最終的にはスリーブの突起６の側面が固定部材４の係止部９の側面に当接することより軸方向の動きを制限され、これによりスリーブ３はマンドレルに係止、固定されることになる。
【００１５】
一方、スリーブの突起６の頂面と固定部材４の凹部８の底面との間には、径方向（高さ方向）に間隙ｃを有すると共に、固定部材４の凹部８を形成する係止部９の下端面とスリーブ３の上面（表面）との間にも、間隙ｂが設けられており、これによってスリーブは、マンドレルの周方向には拘束されず、摺動可能となっている。
【００１６】
このような構成とすることによって、スリーブはボルトなどを使用することなく、マンドレルに対して軸方向には係止、固定されるが、周方向には摺動可能な状態で固定される。したがって、駆動側のみにおいてボルトで固定していた場合に比べて、巻取りの際にスリーブにねじれが生じることが回避され、安定した平坦な巻き取りが可能となる。スリーブの厚さが薄い場合でも、マンドレルに十分に係止、固定することができ巻き取った鋼板にしわを生じたり、またスリーブの固定部に応力が集中してこれが変形したりすることを防止できる。
【００１７】
本発明において、固定部材４、係止部９、凹部８、スリーブの突起６などの寸法については、スリーブの厚さ、スリーブの軸方向の長さ（巻取り鋼板の最大幅）、マンドレルの径、ならびにスリーブ、固定部材の材質などを勘案して、固定に必要な強度が得られるように決めればよい。一例として、巻取り鋼板の最大幅が１０３０ｍｍ、マンドレルが長さ１２１０ｍｍ×径４０６ｍｍ（拡大時）に対して、厚さ６ｍｍ×１１５０ｍｍ×φ４０２ｍｍ（内径）の合成樹脂製のスリーブを取付ける場合を、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照しながら説明する。
【００１８】
図２（ａ）において、突起のスリーブ面からの高さ（スリーブの上面から突起の頂部までの高さ）は２〜５ｍｍ程度が好ましい。大きすぎると突起が撓み、係止、固定力が小さくなり、一方、小さすぎると固定部材の凹部との係止、固定代が小さくなり、固定力が不足する恐れがある。突起の軸方向の長さは、大きすぎると固定部材の凹部を大きくする必要があり、固定部材全体が大型化するので好ましくない。一方、小さすぎると突起に応力が集中して突起が破壊される可能性もあり、５〜１０ｍｍとするのが好ましい。
【００１９】
固定部材の係止部９の軸方向長さは、突起の動きを抑制する意味から十分な強度をもつことが重要であり、大きいほうがよいが、大きすぎると固定部材が大型にしなければならないので好ましくない。３〜７ｍｍが好ましい。
固定部材の凹部の８の深さ、言い換えれば、係止部９の下端面から凹部の底面までの長さは、突起６の頂面と凹部８の底面との間の間隙と、係止代を考慮して決めればよく、この間隙が１〜５ｍｍであるようにすることが好ましい。
また、凹部８の軸方向の長さ、すなわち、凹部の長さは、スリーブの突起６の長さと突起と凹部の側面との間隙を考慮して決めればよく、この間隙が１〜５ｍｍとなるように設定することが好ましく、６〜１５ｍｍとすることが好ましい。
【００２０】
なお、係止代ｄ、すなわち、突起６の頂と係止部９の下端面との径方向の当接長さは、スリーブの軸方向への枢動を止めるに十分な長さであれば良く、２〜３ｍｍとすることが好ましい。
【００２１】
図２（ｂ）において、固定部材の幅（周方向の長さ）は、マンドレルの径、設置する個数などを勘案して決めればよい。本例では３０〜５０ｍｍとすることが好ましい。なお、図２（ｂ）に示すように、固定部材がマンドレルの外周面と接する部分（下端面）には幅方向の中心を頂点とし、周方向の両側に傾斜する面を形成しておくことが好ましい。傾斜面を設けることによって固定部材をボルトによりマンドレルに固定する場合は、締め付け力を有効に作用させることができる。この傾斜面の傾斜角度αは、固定部材の幅、マンドレルの径等を勘案して決めればよく、通常、０．５〜１°程度である。
【００２２】
本発明において固定部材を設けるマンドレルの周方向の箇所数は、特に限定するものではないが、少なくとも３〜６ヵ所とすることが好ましい。なお、場合によって環状の固定部材としてもよい。
【００２３】
スリーブの突起は、スリーブと同じ材料であることが好ましいが、特にこれに限るものではない。金属、合成樹脂、など公知の材料が使用できる。この突起をスリーブの端部に形成する方法も特に限定するものではなく、接着、溶接、ロウ付けなど、材料に応じて適宜使用することができ、ボルトなどの固定部材を使用してもよい。また、スリーブと突起を一体で製作するようにしてもよい。突起の形状についても特に限定するものではなく、たとえばその軸方向の断面形状を、曲率をもった形状としても良いが、製造の容易の観点から、軸方向断面形状を矩形状とすることが好ましい。
【００２４】
固定部材の材質も特に限定するものではなく、金属、合成樹脂などの材料を利用することができる。なお、強度等の点から金属材料とするのが好ましい。
【００２５】
本発明の固定部材４に設ける凹部８の底面の軸方向断面の形状は、特に限定するものではないが、図２（ａ）に示すように矩形とすることは、固定部材の製作において効率的であり好ましい。
また、図３に示すように、凹部の底面の軸方向断面の形状を曲率を持った形状とすることも好ましい。このような凹部の底面形状とすることにより、突起が径方向の抜き出し側に移動して、凹部の係止部９の側面に当接し、これを押圧した場合、凹部に加わる力が分散されるため、図２（ａ）の場合のように、凹部にコーナー部がある場合（矩形断面）に比べて応力集中が緩和されるので、固定部材の所要強度が軽減され、部材を小型にすることができる。
【００２６】
本発明のテンションリールにおいて、スリーブをマンドレルに固定する方法は、上述のように、スリーブのマンドレルの軸方向の駆動側に相当する端部に、周方向に延び、径方向に突出する突起６を設け、このスリーブをマンドレルに挿入すると共に、マンドレルには、前記スリーブの突起を遊嵌する凹部６を一端に備えた固定部材４を複数、周方向に配設し、一端の凹部６に前記スリーブの突起６を遊嵌させて、他端を前記スリーブの駆動側端部より駆動側にボルト等により固定し、スリーブをマンドレルに係止、固定するものである。この方法によれば、本発明の方法によれば、スリーブはボルトなどにより、直接固定されるのではなく、固定部材によりマンドレルに対して軸方向には係止、固定されるが、周方向には摺動可能な状態で固定される。したがって、駆動側のみにおいて直接ボルトで固定していた場合に比べて、巻取りの際にスリーブにねじれが生じることが回避され、安定した平坦な巻き取りが可能となる。スリーブの厚さが薄い場合でも、巻き取った鋼板にしわを生じたり、またスリーブの固定部に応力が集中したりして変形することを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、スリーブはマンドレルに対して軸方向には係止固定されるが、周方向には摺動可能な状態で固定される。
したがって、駆動側のみにおいてボルトで直接固定していた場合に比べて、巻取りの際にスリーブにねじれが生じることが回避され、安定した平坦な巻き取りが可能となり、スリーブの厚さが薄い場合でも、巻き取った鋼板にしわを生じたり、またスリーブの固定部に応力が集中して変形したりすることを防止でき、生産効率、品質の向上に有益である。
【符号の説明】
【００２８】
１    テンションリール
２    マンドレル
３    スリーブ
４    固定部材
５    駆動装置
６    スリーブの突起
７    ボルト
８    凹部
９    係止部
１０    固定部
１１    鋼板のシワ
１２    スリーブ取付部の変形
ａ，ｂ，ｃ    間隙
ｄ    係止代
【図１】
0005598093.tif 000002
【図２】
0005598093.tif 000003
【図３】
0005598093.tif 000004
【図４】
0005598093.tif 000005