(57)【要約】  金属成型圧延装置、とくに管成型圧延装置のための切り替えシステム（１）は、少なくとも１対の作業モジュール（１０、１１）を備えている。これらの作業モジュールは、圧延装置の作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向に旋回する（Ｐ１、Ｐ２）ように構成されている。各作業モジュール（１０、１１）は、単数又は複数のそれ自体の駆動部を有している。１対の作業モジュールにおいて、２つの作業モジュール（１０、１１）は、一方の作業モジュール（１０、１１）が作業ステーション系統に組み入れられるように配置されるときには、他方の作業モジュール（１０、１１）が作業ステーション系統から外れるように配置されるといった形態に構成されている。
2007525328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属成形圧延装置、とくに管成形圧延装置のための切り替えシステム（１）であって、
少なくとも１対の作業モジュール（１０、１１）を備えていて、上記少なくとも１対の作業モジュール中の各作業モジュール（１０、１１）は、上記圧延装置の作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向（Ｐ１、Ｐ２）に旋回させられるように構成され、
各作業モジュール（１０、１１）は、それ自体の１つ又は複数の駆動部を有し、
１対の作業モジュール中においては、２つの作業モジュール（１０、１１）が、一方の作業モジュール（１０、１１）が作業ステーション系統に組み入れられて配置されるときには、他方の作業モジュール（１１、１０）が作業ステーション系統から外れて配置されるように構成されている切り替えシステム。
【請求項２】
上記１対又は複数対の作業モジュール（１０、１１）中の各作業モジュール（１０、１１）には、作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への該作業モジュール（１０、１１）の旋回移動を容易にするための、床と係合する車輪が設けられている、請求項１に記載の切り替え装置。
【請求項３】
上記１対又は複数対の作業モジュール（１０、１１）が配置された領域において床の上に配置されたレールをさらに備えていて、
作業モジュールの車輪がレールと係合し、これにより、作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への作業モジュール（１０、１１）の案内された旋回移動が可能となっている、請求項２に記載の切り替えシステム。
【請求項４】
上記作業モジュール（１０、１１）が、管又は開放形状物を成形するためのローラ（１００、１１０）を備えている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の切り替えシステム。
【請求項５】
少なくとも２対の作業モジュール（１０、１１）を備えていて、
該切り替えシステムが、上記少なくとも２対の作業モジュール（１０、１１）中の各作業モジュール（１０、１１）を、作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向に同時に切り替えるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の切り替えシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の切り替えシステム（１）と作業ステーション系統とを備えている金属成形圧延装置。
【請求項７】
該圧延装置が管成形圧延装置である、請求項６に記載の金属成形圧延装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の切り替えシステム（１）と作業ステーション系統とを備えている金属成形圧延装置において、第１の金属製品の成形工程から第２の金属製品の成形工程に切り替える方法であって、
第１の金属製品の成形を停止するステップと、
作業ステーション系統に組み入れられて配置された１対の作業モジュール（１０、１１）中の一方の作業モジュール（１０、１１）を、作業ステーション系統から外れる方向に旋回させるステップと、
作業ステーション系統から外れて配置された上記１対の作業モジュール（１０、１１）中の他方の作業モジュール（１１、１０）を、作業ステーション系統に組み入れられる方向に旋回させるステップと、
第２の金属製品の成形を開始するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立形式の請求項に係る金属成型圧延機のための切り替えシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの金属製品の製造、例えば所望の形状をもつ金属部品又は管の製造に際しては、金属が該形状をもつように成形される。とくに、電縫管（seam-welded tube）を製造するための管圧延装置においては、連続する帯状金属材料が、作業ステーション系統を構成しているいくつかの作業ステーションを通って前方に移動させられる。このような作業ステーションにおいては、帯状材料は、成形される帯状材料の隣接する縁部（abutting edge）によって形成された長手方向に伸びる開かれた継ぎ目を有する管形状をもつように成形される。この後、継ぎ目は溶接され、望ましくないビーズ（bead）が形成された場合は、このビーズを除去するために、スカーフィング処理（削ぎ処理）が施される。電縫管以外の管の製造においては、溶接工程及びこれに続く削ぎ工程を省くことができることは明らかである。
【０００３】
種々の直径及び／又は異なる横断面をもつ管を、同一の圧延装置で製造すべきである。なぜなら、この種の圧延装置は、かなりの技術的及び経済的な負担を伴う多数の大型の精密機械を備えているからである。異なる直径及び／又は異なる横断面をもつ管の製造を可能にするために、作業ステーション系統には、異なるツール（作業機械）が必要とされる。他方、同一の圧延装置を用いるべきであるので、あるタイプの管から他のタイプの管に製造を切り替えることを可能にするために、少なくとも１つの作業ステーションのツールの交換又は修正（modification）が必要とされる。ときには、１つより多い作業ステーションのツールの交換又は修正が必要とされる。
【０００４】
従来、前記のような交換又は修正を行うための手法の１つは、製造系統の運転を停止して、各ツールの取り外し及び交換を行い、又は可能であれば取り付けられているツールを修正することであった。この後、新たな又は修正されたツールを、製造を再開する前に、上記系統に適切にセットし、調整しなければならなかった。全部の切り替え作業を終えるには、何時間にもわたる相当な時間を費やし、このため、かなりの時間的及び金銭的な消耗が生じていた。その結果、完成された製品の極めて大量の在庫を維持することが必要となっていた。これは、在庫を最小限に維持しつつ、ある製品から他の製品に頻繁に切り替えるといった現在の傾向に反するものである。
【０００５】
代替的な１つの手法は、次に製造すべき製品のためのツールを「上記系統から外れたところ」で取り付け、次の製品のためのツールを取り付けて交換の準備が整うまで、製造を継続するといったものであった。特許文献１は、第１の製品の製造から、これとは直径及び形状が異なる第２の製品の製造に切り替えるこの種の手法を示す実施の形態を開示している。これに記載されている実施の形態においては、上記系統に沿った種々の作業ステーションの駆動部は、常に所定の場所に留まっている。切り替えを行うべきときには、製造系統は停止され、ツールを搭載している取り外し可能なカセットと駆動部との接続が解除され、カセットが取り外され（床のレールによって案内される）、新たな製品の製造に必要とされるツールを搭載している交換カセットが製造系統の所定の場所に移動させられる。この後、新たなカセットが駆動部に接続され、新たな製品の製造の開始が可能となる。
【特許文献１】米国特許第５，８８７，４７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
切り替えを行うこの手法は、効率に関してはかなりの進歩を遂げているが、なおいくつかの欠点をもつ。
【０００７】
機械的操作及び電気的操作の両面でカセットの接続の解除及び再接続を行うことは、比較的複雑であり、時間を費やす。特許文献１に記載された実施の形態においては、カセットは、床に設けられたレール、及び、カセットの支持部に設けられた車輪の補助でもって取り外される。なお、車輪はレールと係合し、これによりカセットが、製造系統に沿った方向及び横切る方向に、機械室を通って移動することを可能にする。このような移動を可能にするレールシステムは、非常に広い場所を必要とし、また機械室を通って製造系統に向かい及びこれから離反するカセットの移動は、時間を費やす。さらに、製造系統に向かい及びこれから離反するカセットの移動は、通常、製造操作者の側で生じ、このため切り替えの準備時に製造工程の継続を妨げる。
【０００８】
特許文献１には開示されていないが、製造系統の置き換えるべきカセットを取り外し、製造系統に接続すべき新たなカセットを所定の場所に移動させるために、レール／車輪に代えて、（移動している）頭上クレーンも用いられる。一般に、頭上クレーンもかなり高価であり、しばしば機械室又は工場では他の異なる目的でも使用され、その結果カセットの切り替えに必要とされるときには利用することができないこともある。ときには、頭上クレーンは、全く利用することができないこともある。しかしながら、より重要なことは、頭上クレーンは、一度に１つのカセットを製造系統に向かい又は離反する方向に輸送することができるだけであり、その結果カセットは１つずつ順次に交換することができるだけであるということである。したがって、頭上クレーンを用いるカセットの置き換えは、かなりの時間を費やす。
【０００９】
このような欠点を考慮しつつ、本発明は、欠点が改善された切り替えシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、独立請求項の特徴によって特徴付けられる、本発明に係る切り替えシステム（changeover system）によって達成される。本発明に係る切り替えシステムの実施態様は、従属クレームの特徴から推測することができる。
【００１１】
とくに、金属成型圧延装置（metal forming mill）、とくに管成形圧延装置（tube forming mill）のための本発明に係る独創的な（inventive）切り替えシステムは、少なくとも１対の作業モジュール（work module）を備えていて、これらの作業モジュールは、圧延装置の作業ステーション系統（line of work stations）に対して組み入れられる方向及び外れる方向に旋回（ピボット回転）できるように構成されている。各作業モジュールは、各作業モジュールの構成要素を駆動するために、それ自体の１つ又は複数の駆動部（drive）を有している。１対の作業モジュール中においては、２つの作業モジュールが、一方の作業モジュールが作業ステーション系統に組み入れられて配置されるときには、他方の作業モジュールが上記系統から外れて配置されるように構成されている。
【００１２】
切り替えを行うための、圧延装置の作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への作業モジュール（とくに機器を搭載している）の旋回は、とくに従来のこの種の解決手段に比べて、非常に単純で、迅速で、信頼性が高く、かつ精密な態様で行うことができる。圧延装置の作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への作業モジュールの旋回は、駆動部でもって行うことができるが、駆動部を用いずに行うこともできる。切り替えを行うのに、大きな空間を占めるレールシステムを何ら必要とせず、また頭上クレーンを必要としないので、出費及び時間を大幅に低減することができる。各作業モジュールにはそれ自体の１つ又は複数の駆動部が設けられているので、作業ステーション系統（製造ライン）の駆動部に対して電気的及び機械的な接続の解除及び再接続を行うことは必要とされない。それどころか、作業モジュール系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向に作業モジュールが旋回させられたときに、モジュール内における接続を維持することができる。また、空間の占有は最小限となる。一旦、あるモジュールが作業ステーション系統（製造ライン）から外れる方向に旋回させられれば、このモジュールのツール（tooling）は新たな製品の製造のための準備において置き換えることができ、又は、ツールは残留して、切り替えの前に製造された製品を製造するために準備される。また、作業ステーション系統に組み入れる方向及び外れる方向への旋回は、製造操作者の邪魔をしないように行うことができる。既知の切り替えシステムとは対照的に、「系統から外れている」モジュールの全ての構成要素（駆動部、変速装置（gear box）、連結器（coupling）、ツール）の交換又はメンテナンスは、実施している製造工程を妨げることなく行うことができる。また、平均的には駆動要素は製造を行っている時間の５０％を使用するだけであるので（１つのモジュールは常に製造系統から外れているので）、駆動要素の摩耗が低減される。
【００１３】
本発明に係る切り替えシステムの１つの実施態様においては、作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への作業モジュールの旋回移動を容易にするために、１対又は複数対の作業モジュール中の各作業モジュールに、床と係合する車輪が設けられている。
【００１４】
本発明に係る切り替えシステムのさらなる実施態様においては、切り替えシステムは、１対又は複数対の作業モジュールが配設された領域の床の上に配設されたレールを備えている。作業モジュールの車輪はレールと係合し、これにより、作業ステーション系統に対して組み入れられる方向及び外れる方向への作業モジュールの案内された旋回移動（guided pivotal movement）が可能となる。レールは１対又は複数対の作業モジュールが配設された領域だけに配設されているので、全体的な出費及び占有空間は小さい。他方、この解決手段は、旋回移動を容易にする（simplify）。
【００１５】
本発明は、管成形圧延装置に限定されるものではないが、この種の圧延装置にとくに適している。したがって、本発明に係る切り替えシステムの１つの実施態様では、作業モジュールは、管又は開放形状物（open profile）を成形するためのローラを備えている。したがって、前記の特徴をもつ切り替えシステムと作業ステーション系統とを備えた金属成形圧延装置、とくに管成形圧延装置も本発明の要旨（subject）に含まれる。さらに、対応する切り替え工程も、本発明の要旨に含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。これにより、本発明の実施の形態及びその利点がさらに明らかになるであろう。
【００１７】
図１は、本発明に係る切り替えシステム１の１つの実施の形態の上面図を示している。前記のとおり、切り替えシステム１は、金属成形圧延装置、とくに管成型圧延装置に用いるのに適している。成形すべき材料、例えば帯状金属材料（metal strip）の流れは、矢印Ｆで示している。
【００１８】
図１から分かるように、切り替えシステム１は、少なくとも１対の作業モジュールを備えている。そして、作業モジュールの各対は、２つの作業モジュール１０、１１を備えている。２つの作業モジュール１０、１１（例えば、成形用の圧延孔型（pass）、台（stand）等）は、以下で説明するように、圧延装置（mill）の作業ステーション系統（line of work stations）に組み入れられる方向及び外れる方向に旋回する（pivot）ことができるように構成されている。例えば、作業モジュール１０、１１は、作業ステーション系統の互いに対向する端部に旋回可能に取り付けられている。作業モジュール１０は、圧延装置の作業ステーション系統内に配置されている。他方、このとき、作業モジュール１１は該系統から外れて配置されている。図１中では、２人の操作者（operator）、すなわち製造操作者ＰＯ及び切り替え操作者ＣＯは、模式的にあらわされている。
【００１９】
図１に示す状態では、第１の製品Ａの製造が行われている。ここで、切り替え操作者ＣＯは、系統が製品Ｂを製造することを可能にするために、作業モジュール１１の切り替えの準備を行う。切り替え操作者ＣＯは、製品Ａの製造を継続しつつ、作業モジュール１１の準備を行うことができる。切り替え操作者は、製造操作者ＰＯが配置された側とは反対側で作業モジュール１１の準備を行う。したがって、作業モジュール１１の準備は、製品Ａの製造工程を妨げない。
【００２０】
切り替えシステム１の（一例として示している）この実施の形態は管成形圧延装置で用いることができるシステムであるので、作業モジュール１０、１１は、帯状金属材料を成形するためのローラ１００、１１０を備えている。また、各作業モジュール１０、１１は、ローラ１００、１１０を駆動するためのモータＭ及びギヤＧを有する、１つ又は複数の各自の駆動部を備えている。
【００２１】
ここで、作業モジュール１１の準備が完了し、切り替えが可能な状態となっているものと仮定する。製品Ａの製造から製品Ｂの製造に切り替えるため、作業ステーション系統の製造工程は停止される。第１の段階では、図２中に矢印Ｐ１で示すように、作業モジュール１０は、作業ステーション系統から外れる方向に旋回させられる。この旋回移動は、完全に自動的でありかつ同期させた手法で行うのが好ましいが、操作者によって手動で行ってもよい。次に、第２の段階で、図２中の矢印Ｐ２で示すように、作業モジュール１１は、作業ステーション系統に組み入れられる方向に旋回させられる。ここでも、この旋回移動は、完全に自動的でありかつ同期させた手法で行うのが好ましいが、操作者によって手動で行ってもよい。この後、作業ステーション系統（製造ライン）は、製品Ｂの製造が可能な状態となる。
【００２２】
作業モジュール１０、１１の旋回移動を容易にするために、切り替えシステム１の領域の床にレール（図示せず）を設けてもよく、さらに作業モジュール１０、１１にこれらのレールと係合する車輪を設けてもよい。
【００２３】
図２に示す状態においては、製品Ｂの製造が行われている。製造操作者ＰＯは製品Ｂの製造を制御する。他方、切り替え操作者ＣＯは、（作業モジュール１１を作業ステーション系統から外れる方向に旋回させた後に作業モジュール１０を作業ステーション系統に組み入れられる方向に旋回させて製造する）製品Ｃの製造のための作業モジュール１０を準備するために、製品Ｃの製造に適したツール（作業機械）の作業モジュール１０への取り付けを開始してもよい。あるいは、切り替え操作者ＣＯは、作業モジュール１０で再び（作業モジュール１１を作業ステーション系統から外れる方向に旋回させた後に作業モジュール１０を作業ステーション系統に組み入れられる方向に旋回させて製造する）製品Ａを製造するための準備を行うために、必要があれば、作業モジュール１０に取り付けられたツールのチェックを行うとともにメンテナンス操作を行ってもよい。
【００２４】
前記の実施の形態では１対の作業モジュールを備えているだけであるが、本発明は、１対より多い作業モジュール、すなわち少なくとも２対の作業モジュールを備えている切り替えシステムにも当てはまるものと理解すべきである。この場合、切り替えシステムは、数対の作業モジュール中の作業モジュールを、完全に自動的でありかつ同期した手法で同時に切り替えるように構成することができる。他方、従来のシステムにおいては、モジュールは１つずつ順次に切り替えることができるだけである。したがって、切り替え工程における製造操作者の関与（involvement）は、自動化された切り替え工程の起動に限定される（例えば、つまみ（knob）を押すことにより）。切り替え工程は完全に自動的に行われており、製造操作者は、切り替え時に製造ラインに沿って自由に他の作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】切り替える前の状態における、本発明の１つの実施の形態に係る切り替えシステムの上面図である。
【図２】切り替えた後における、図１に示す実施の形態に係る切り替えシステムの上面図である
【符号の説明】
【００２６】
１：切り替えシステム
１０：作業モジュール
１１：作業モジュール
１００：ローラ
１１０：ローラ
ＣＯ：切り替え操作者
ＰＯ：製造操作者
【図１】
2007525328.tif 000003
【図２】
2007525328.tif 000004
【国際調査報告】
2007525328.tif 000005
2007525328.tif 000006