(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
落下するリング状線材を受けてこれをコイルに集積するための線材コイルの集積装置において、中央部に所定形状の貫通孔を有するステム底板とこのステム底板上に複数本の棒状体を立設してケージ状に形成したステムとから構成したコイル集積体を移動可能に配置すると共に、全長に亙る断面形状が前記貫通孔の所定形状に相似した形状を有し、ステム底板の下方から該ステム底板の貫通孔を通って軸方向に挿脱可能であり、且つステム内を軸方向に昇降可能な治具であって、該治具の頂上面をステム底板より上方に上昇したときに、ステムを内側から保持可能であると共に、落下するリング状線材を、ステムを中心にして前記頂上面に受けて積載可能に構成したステム保持・線材積載用治具を固定位置に設置したことを特徴とする線材コイルの集積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線材コイルの集積装置に関するもので、特に、熱間圧延されて巻取装置を経てリング状にして送られてくる金属線材をコイル状に集積（集束）するための装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
所望の径にまで熱間圧延されて巻取装置のレイングヘッドからリング状に巻き取られて次の搬送コンベア上を非同心円状の状態で展開送給されてくる鋼線材は、一旦集束装置でコイル状に集積される。この集束装置としては、線材コイルの内径に挿入される集束ステムと集積用底板とからなる構造のものが多く用いられている。集束時におけるリング状線材は、ステム高さ以上の落差を自由落下し、底板上に集積されるが、落下の際にリング同士が衝突して疵が付いたり、傾いたまま落下したリングが後から集積されるリングにより曲りが生じたりして、品質面で問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために従来においても、特公平７−７４３９０号公報及び実公平７−２６３５７号公報に開示する如く、底板を分割形式の二重構造とし、上側の底板部分を昇降させて線材リングの落下距離を小さくして、線材リングの疵や曲り発生等を抑制する対策が提案されている。
しかし、この方法では底板を二重構造とし、かつ保熱のための断熱構造体もステム集積体と一体化させるため、全体が複雑な構造体でかつ相当の重量物となり、搬送性やメンテナンス等の問題から工業生産化には適さない。
【０００４】
また、線材コイルを集積する際に、コイル温度を高温に維持する方法として、特開昭６０−２３０９３９号、６１−２２３１３５号、６１−２２３１３２号、実公平４−３７８９８号公報が提案されているが、これらの共通点は、いずれも巻取から集積完了までを密閉の炉内で行うものであり、専用でかつ高価な設備が必要となるため、実用化には至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、これらの従来の手段では、ステム（又はポット）が二重構造のため重量が重たくなり、しかも各ステム毎に同一構造とする必要があるため、コスト面で不利であった。特に、大重量である点は、その後の熱処理炉等の工程へ送る場合、ローラー強度等により処理重量の制約から、コイル重量を大きくできず、熱的な面での無駄が生じる不都合も問題であった。
【０００６】
他方、本発明者らは熱間圧延工程から最終の熱処理工程に至るまでの鋼線材の連続的な製造方法として、従前ではオフラインで行われていた焼鈍等の熱処理ラインを、熱間圧延後のリング状線材の冷却ライン後に直結してインライン化を図ることが可能な手段を別途開発した。このため従来ではリング状線材をコイル状に集束して結束した後、熱処理炉に搬入していた態様を、インライン熱処理炉へリング状線材を一定量に集束しかつ未結束の状態で搬入する形に変える必要に迫られていた。
【０００７】
このような事情により、落下してくるリング状線材を良好な状態でコイル状に集積でき、しかも集積手段それ自体が軽量でかつ簡潔な構造であること、加えて未結束のままでも安定した状態で熱処理炉等の内部を搬送し得ること、という条件を満足する線材コイルの集積装置の実現が要望されていた。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、リング状線材の集積の開始からその終了までを線材に疵や曲りを生じることなくしかも乱れなく集積できると共に、集積後の線材コイルが変形することなく安定して移動することが可能な線材コイル集積装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る線材コイル集積装置は、落下するリング状線材を受けてこれをコイルに集積するための線材コイルの集積装置において、中央部に所定形状の貫通孔を有するステム底板とこのステム底板上に複数本の棒状体を立設してケージ状に形成したステムとから構成したコイル集積体を移動可能に配置すると共に、全長に亙る断面形状が前記貫通孔の所定形状に相似した形状を有し、ステム底板の下方から該ステム底板の貫通孔を通って軸方向に挿脱可能であり、且つステム内を軸方向に昇降可能な治具であって、該治具の頂上面をステム底板より上方に上昇したときに、ステムを内側から保持可能であると共に、落下するリング状線材を、ステムを中心にして前記頂上面に受けて積載可能に構成したステム保持・線材積載用治具を固定位置に設置したことを特徴とする。所定位置に移動して配置されたコイル集積体は、落下してくる線材リングをそのステムを中心にして受けると共に、予め上限位置まで上昇させていたステム保持・線材積載用治具の上面にて線材リングを積載し、リングの集積にしたがってこの治具を下降させ、コイル状に集積（集束）する。その後、この治具を上面がステム底板の下方になるまで下降させる。
この集積装置によれば、線材リングの落下距離を常に適正に維持して集積できるので、たとえ変形抵抗の小さい高温鋼材であっても疵や曲りを生じることなく安定したコイルを形成することができる。また、ケージ状のステムは極めて軽量化が図れるので、ローラ強度等による処理重量制約が解消でき、かつ、ステムへの抜熱量を大幅に抑制できるのでコイル温度の低下を防止できた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る集積装置を図面に示す実施形態例にしたがって説明する。図１（ａ）に本発明を構成する基本的なコイル集積体の一例を示す。図示する如く、コイル集積体１は、中央部に所定形状（図では十字形状）の貫通孔４を切り欠いたステム底板２と、このステム底板２上に複数本（図では４本）の棒状体を立設して形成した線材コイル内径側に挿入されるステム３とから構成される。ステム底板２は、高温の集積コイルを載置して安定して移動するために、耐熱性で剛性のある材料、例えば、ステンレス鋼材等から矩形状もしくは円盤状に形成し、また、ステム３についても、集積コイルの心材となるため、耐熱性の金属管或いは棒材を複数本先端を互いに接合してケージ状に形成する。
【００１５】
なお、ステム底板２は剛性のある金属板材で形成しているが、中央部に貫通孔４を設けている関係上、重量面での軽量化は十分達成されている。この貫通孔４の断面形状は十字形状に限らず、Ｈ形状、Ｘ形状或いは＊形状等、線材リングを安定して積載し得る形状であれば、いかなる形状でもよい。勿論、この貫通孔４の形状に対応してステム３の構造も、これと干渉しない（後述する昇降セイルとも干渉しない）ように考慮する。
【００１６】
図１（ｂ）には上記したコイル集積体１に対して組み合わされるステム保持・線材積載用治具の例として昇降セイル５を示している。すなわち、該昇降セイル５をステム底板２の十字形状の貫通孔４に対応する断面十字形状に形成し、下方の図示しない昇降手段により昇降させて、貫通孔４を下方から貫挿させステム３の内側からステムを保持すると共に、落下してくる線材リングを受持して積載する役目を果たしている。この昇降セイル５も耐熱性の材料（金属或いはセラミックス等）により構成される。また、昇降セイルが上昇する際に、コイル集積体をコイル形成に最適な位置にセンタリングする構造とすることで、安定して良好な形状のコイルが得られる。
【００１７】
図２は線材の集積位置の平面図で、図３はその正面図を示している。ローラテーブル９における集積位置（図２の破線で示す）では、ローラテーブル９のラインを越えて昇降セイル５が出入するため、２本のローラ９ａ、９ｂの中間部分を取り去って片持ちタイプにしてセイルとの干渉を避けている。図３に示すように、昇降セイル５はローラテーブル９を越えてステム底板２の貫通孔を貫挿しケージ状のステム３内に入り込むように上昇するが、該セイル５の下部にはセイル保持台１０が設けられている。このセイル保持台１０は、その外径がセイル５よりも大きく作られ、ステム底板の貫通孔４を通過できないサイズになっている。また、図示はしていないが、セイル保持台１０の下方には適宜の昇降機構（シリンダ或いはモータなど）が接続されている。
【００１８】
図４は、線材リング６が落下する筒状体の上部開口を覆うように設置した防熱カバー１３の例を示したものである。防熱カバー１３は、線材リング６を搬送するための開口部を除き、側面及び上面を覆うように設置され、前記開口部には開口面積を適正に調整できるように開口部扉１４が設置されている。防熱カバー全体は、使用しない場合を考慮して開放し得る構造を採用することができる。
【００１９】
熱間圧延により製造した線材は、図示しない巻取装置でリング状にされた線材リング６は、搬送用ローラテーブル１１上で非同心円状の状態で展開搬送される。この搬送の過程で通常、放冷、強制風冷、或いは搬送ライン上部にカバーを配置することで、所望の材質となるよう温度と冷却速度を選んで処理した後、コイル状に集積される。
しかして、線径５．５ｍｍφ相当でコイル単重を２トンとすれば、最新の高速圧延機で短時間に圧延された材料であっても少なくとも集積に１分以上を要する。即ち、このことは、同一コイルであっても集積の初期と最後では、集積装置内に滞留する時間に１分以上の差が生じてしまい、図４で示す線材コイル８の下部と上部で温度差を持ったまま次工程に送られてしまうことを意味する。また、リングが落下する際には、線材は単線の状態で風冷されるのと同じ状態にもなるので、局所的に急冷状態になる。このような温度低下を抑えるため、上部開口からの放射による放熱をほとんど無視できるレベルまで低減し、筒状体７の内部で昇温された空気が上昇することにより発生するドラフト対流による熱損失を最小限に抑えることができる。また、ドラフト対流を抑えることは、周囲の冷空気が筒状体７の内部へ流入することを低減することになり、筒状体の温度ムラを大幅に低減できる。
【００２０】
図５は、筒状体を保熱・外径規制用カバーとした場合において、該カバーの開閉する機構の一例を示すもので、（ａ）が閉じた状態、（ｂ）が開口した状態である。保熱・外径規制用カバーの内側には、落下するリングの外側をガイドする外径規制用バー１５がその支持具１６により直接カバー７に取り付けられている。図示のようなバー１５を用いずに、カバー７の内面をそのまま外側ガイドとしてもよいが、図示のような構造とすれば、外径規制の位置を任意の位置に容易に調整可能であるばかりか、リングとの接触により消耗した部位を簡単に取り替えることも可能である。
ここでは、保熱・外径規制用カバーを２分割して開閉用シリンダ１７を用いて開閉する方法を提示しているが、分割数、開閉方法は、設置するレイアウトに適した数、方式を選択すればよい。
【００２１】
図６は、保熱・コイル外径規制用カバー７の内面に電気ヒータ１８を設置した一例を示すため、内筒面より斜視した図である。ここでは、パネル状に成形された電気ヒータ１８を外径規制用バー１５の支障にならないよう、バー１５間に配置した例を示している。
【００２２】
図７により線材リングの集積開始から１個の線材コイル形成までの作業を順次説明する。なお、図７では保熱・外径規制用カバーを付設した例を示しているが、場合によってはこのカバーは省略することができる。
まず、図７（ａ）の集積開始に際しては、空の集積ステム１を所定の集積位置に停止させると共に、保熱・外径規制用カバー（以下、単にカバーとするが、カバー内面の外径規制用のバー１５は省略されている）７を開にしておき、昇降セイル５はコイル集積体下方に待機しておく。図において、１１は線材リング６の搬送コンベア、１２は集束用ガイドであり、ここにアイリス等の付加機能を併設することもできる。次に、図７（ｂ）に示す如く、セイル保持台１０を上昇させてセイル５をローラテーブル９の切欠きを通ってステム底板２の貫通孔４（図１参照）を貫通させ、ステム３内の上部位置まで到達させる。この上昇動作によってステム保持台１０はステム底板２に当たりそれを持ち上げる形となり、ステム先端を集束ガイド１２内に位置させる。この状態で線材リング６の落下を開始させれば、線材リングは落下して直ぐに昇降セイル５の頂面上に落ちて集積を始める。
【００２３】
線材リング６の落下によりステム５を中心にしてコイルが形成されてくるが、このリングの落下量に対応して昇降セイル５を所定の速度で下降させると共に、図７（ｃ）に示すように、２分割した半円状のカバー７を閉じれば、該カバー７は上面を除くコイル集積体１の周囲を包囲する形となる。その結果、セイル５上にステム３を中心にして集積される線材はコイル状に形成されると共に、そのコイル外径をカバー７に、内径をステム３に規制されるため、未結束であるが疵や曲りのない良好な姿の線材コイル８となる。昇降セイル５の上面がステム底板２の位置までに下降すると、ほぼ一定量の線材リングの落下を停止し、コイル集積体１上には一個の線材コイル８が形成される。カバー７にて包囲されたまま線材コイル８は、ローラテーブル９上に戻され、所定速度で次の工程（熱処理工程）へと向かうが、カバー７により包囲されているためその温度を低下させることなく熱処理炉に供給される。
【００２４】
なお、線材によって保熱の必要のない場合には、カバー７にて包囲せずに線材リングを落下させコイル集積体１上に線材コイル８を形成することになるが、このときにはリングの落下時に何らかの外径保持手段を付設しておけばよい。カバーのない状態でローラテーブルにて搬送する場合でも、未結束の線材コイルはその中心にステム３が存在するため、搬送時にコイルが倒れたり乱れたりすることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係るコイル集積装置によれば、線材リングは常に短い落下距離にて昇降治具の上面に落ちて集積されるため、リング同士が衝突することなく安定した姿勢で積載されると共に、中心側（内径側）にステムが存在するため、コイル集積体上に疵や曲りのない良好な状態で線材コイルが形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る集積装置の要部を構成するコイル集積体の一例を示す斜視図、（ｂ）はコイル集積体に下方から昇降治具を上昇させた状況を示す斜視図である。
【図２】集積位置における搬送用ローラテーブルと昇降治具の関係を示す平面図である。
【図３】図２における側面図で、ローラテーブルを挟んでコイル集積体と昇降治具との関係を示している。
【図４】  上部に設置した防熱カバーの一例を示す図を示す。
【図５】  保熱・外径規制用カバーの一例を示す図であり、（ａ）はカバーを閉じた状態、（ｂ）は開放した状態を示す。
【図６】集積を行う筒状体に設置する電気ヒータの具体例を示す図である。
【図７】  （ａ）（ｂ）（ｃ）はカバー付きの集積装置の線材リングの集積開始から集積中（コイル形成）までの作業を順次示す側面説明図である。
【符号の説明】
１    コイル集積体
２    ステム底板
３    ステム
４    貫通孔
５    昇降セイル
６    線材リング
７    保熱・外径規制用カバー
８    線材コイル
９    搬送用ローラテーブル
１０  セイル保持台
１１  線材リングの搬送用コンベア
１２  集積用ガイド
１３  防熱カバー本体
１４  防熱カバー開口部扉
１５  外径規制用バー
１６  バー支持具
１７  保熱・外径規制用カバー開閉用シリンダ
１８  電気ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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