(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延材を粗圧延した後、巻取位置でマンドレルを使用してコイル状に巻き取り、そのコイルを巻取位置から巻戻位置に移送してから、巻戻位置で巻き戻しつつ仕上圧延するライン上に設けられるコイル巻取装置において、
前記マンドレルは、軸芯を含む平面により少なくとも二分割されるとともに、軸芯に垂直な平面により二分割され、さらに内面にコイルの幅方向内方に縮径したテーパ面を備えたセグメントと、軸芯に垂直な平面により二分割され、外面に前記テーパ面に沿うテーパ面を備えたシャフトと、を備え、
前記セグメントは、周方向に隣り合うもの同士がリンク機構により連結され、さらに各セグメントを常に半径方向内方に付勢する付勢手段が設けられており、
前記各シャフトをコイルの幅方向外方に移動させることにより、前記セグメントをテーパ面に沿って縮径させ、さらに前記各シャフトをコイルの幅方向外方に移動させることにより、前記セグメントをコイルから抜く、ことを特徴とするコイル巻取装置。
【請求項２】
前記セグメントは、結合部近傍において、前記テーパ面と段差部をなすように拡径した空間を有し、一方、前記シャフトは、その空間内を移動する凸部を外周面に有し、その凸部を前記段差部に係合させることにより、前記セグメントをコイルから抜く、請求項１に記載のコイル巻取装置。
【請求項３】
前記シャフトは、前記セグメントの端部を覆うように設けられた略Ｌ字状断面のフランジ部を有し、そのフランジ部の内面と前記セグメントの外面とを当接させることにより、コイル巻き取り時の前記セグメントの位置決めを行ってマンドレルの形状を一定に維持する、請求項１又は２に記載のコイル巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備におけるコイル巻取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粗圧延後に仕上圧延を行う熱間圧延設備では、図５（Ａ）に模式的に示すように、粗圧延機で３０〜５０ｍｍ厚のバーまで圧延し、次いで仕上圧延機でさらに数ｍｍ厚のストリップまで圧延する。この場合、粗圧延完了後、仕上圧延が完了するまでの時間が長く、バーの後端が先端に比較して低温になり、均一な仕上加工が困難になる問題点があった。そこで、図５（Ｂ）に模式的に示すように、粗圧延後のバーをコイル状に巻き取り、それを巻き戻しながら仕上圧延する方法が既に開示されている。この方法により、バー全体の温度低下を防止し、かつ粗圧延における後端から仕上圧延するので、バーの先後端の温度差をほぼ同一にすることができる。ところが、この方法を使用した熱間圧延設備において、コイル巻取装置とコイル巻戻装置とをそれぞれ別個に設けた場合には、コイルを巻取位置から巻戻位置に移送する必要がある。したがって、マンドレルを使用して粗圧延後のバーをコイル状に巻き取るコイル巻取装置を使用した場合には、コイルを巻戻位置に移送する前にマンドレルを抜いておく必要がある。
【０００３】
そこで、図４に示すような、ダウンコイラのマンドレル拡縮機構を使用することが考えられる。図４において、（Ａ）はダウンコイラに使用されているマンドレルの側面断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。ダウンコイラは、仕上圧延が完了した後のストリップを巻き取るコイル巻取装置である。このダウンコイラで巻き取られたコイルは、そのまま製品として扱われるため、傷や皺ができないように、真円かつタイトに巻き取る必要がある。したがって、巻き取り終了後にマンドレルをそのまま引っ張っても抜くことが出来ない。そこで、図４に示すようにマンドレル１に拡縮機構を持たせ、マンドレル１の半径を縮めてから抜くようにしている。この図に示すマンドレル拡縮機構は、マンドレル１の外殻を複数（ここでは４つ）に分割したセグメント８と、マンドレル１の内部を摺動する複数の円錐台（またはくさび形状部材）を連接した拡縮軸９と、セグメント８に固定され拡縮軸９の傾斜した表面に接するセグメント支持部材１０と、拡縮軸９を回転可能に支持するとともに軸方向に往復させるロータリーシリンダ１１と、から構成されている。また、図示していないが、セグメント８の継ぎ目は櫛状に成形されており、拡径した状態であってもコイルを真円に巻き取ることができるようになっている。このマンドレル拡縮機構は、ロータリーシリンダ１１への油圧の供給により、拡縮軸９を軸方向に往復させ、セグメント支持部材１０を拡縮軸９の軸方向に傾斜した斜面に当接させ、セグメント８を拡縮させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したダウンコイラのマンドレル拡縮機構は、コイルを巻き取る精度を高めるために複雑な構造をしており、メンテナンスしにくく、しかも高価であった。また、仕上圧延を行う前に粗圧延後のバーをコイルに巻き取る場合には、最終製品である仕上圧延後のストリップを巻き取るダウンコイラのように真円かつタイトに巻き取る必要がなく、内層に傷や皺が多少できたとしても、その後の仕上圧延により平坦にすることができる。したがって、かかる場合にダウンコイラのマンドレル拡縮機構を使用することは費用対効果などの面で不適応であった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものである。すなわち、簡易な構造でマンドレルの半径を拡縮することができる機能を備えたコイル巻取装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、熱間圧延材を粗圧延した後、巻取位置でマンドレルを使用してコイル状に巻き取り、そのコイルを巻取位置から巻戻位置に移送してから、巻戻位置で巻き戻しつつ仕上圧延するライン上に設けられるコイル巻取装置において、前記マンドレルは、軸芯を含む平面により少なくとも二分割されるとともに、軸芯に垂直な平面により二分割され、さらに内面にコイルの幅方向内方に縮径したテーパ面を備えたセグメントと、軸芯に垂直な平面により二分割され、外面に前記テーパ面に沿うテーパ面を備えたシャフトと、を備え、前記セグメントは、周方向に隣り合うもの同士がリンク機構により連結され、さらに各セグメントを常に半径方向内方に付勢する付勢手段が設けられており、前記各シャフトをコイルの幅方向外方に移動させることにより、前記セグメントをテーパ面に沿って縮径させ、さらに前記各シャフトをコイルの幅方向外方に移動させることにより、前記セグメントをコイルから抜く、ことを特徴とするコイル巻取装置が提供される。
【０００７】
上述した本発明は、巻取位置と巻戻位置とを完全に分離してコイルの巻き取りおよび巻き戻しを行う場合に使用されるものであって、さらにマンドレルを使用してコイルの巻き取りを行うコイル巻取装置に関するものである。このコイル巻取装置では、コイルの巻き取りを完了した後、巻戻位置にあるコイル巻戻装置にコイルを移送する必要がある。したがって、コイルの巻き取りに使用していたマンドレルを抜かなければならない。そこで、本発明では、まず、マンドレルの外殻を軸芯を含む平面および軸芯に垂直な平面により分割して複数のセグメントとし、さらに、そのセグメントを回転させるシャフトを軸芯に垂直な平面により分割し、セグメントおよびシャフトをコイルの幅方向外方に退避（移動）できるようにした。次に、セグメントの内面にはコイルの幅方向内方に縮径したテーパ面を設け、シャフトの外面にもコイルの幅方向内方に縮径したテーパ面を設け、シャフトをコイルの幅方向に移動させることにより、キーに沿ってテーパ面を摺接させ、セグメントを拡縮できるようにした。以上の構成により、コイルの巻き取りを完了した後、マンドレルを抜くためには、シャフトをコイルの幅方向外方に移動させてセグメントを縮径させ、シャフトとセグメントとを係合させ、さらにシャフトをコイルの幅方向外方に移動させればよい。したがって、簡易な構造でマンドレルの半径を拡縮することができる。
【０００８】
また、本発明の実施の形態によれば、（１）前記セグメントは、結合部近傍において、前記テーパ面と段差部をなすように拡径した空間を有し、一方、前記シャフトは、その空間内を移動する凸部を外周面に有し、その凸部を前記段差部に係合させることにより、前記セグメントをコイルから抜くことが好ましく、（２）前記シャフトは、前記セグメントの端部を覆うように設けられた略Ｌ字状断面のフランジ部を有し、そのフランジ部の内面と前記セグメントの外面とを当接させることにより、コイル巻き取り時の前記セグメントの位置決めを行ってマンドレルの形状を一定に維持することが好ましい。
【０００９】
上述した本発明の実施の形態によれば、（１）コイルを巻き取っていない状態において、セグメントがシャフトから離脱することがなく、安全かつ円滑に作業を進めることができ、（２）セグメントを縮径した後にシャフトとセグメントとを係合させることができ、シャフトとともにセグメントを確実にコイルの幅方向外方に移動させることができ、（３）コイル巻き取り時において、マンドレルを一定の形状を維持することができ、安定したコイルの巻き取りを行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図３を参照して説明する。
図１は本発明のコイル巻取装置の側面断面図であり、図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、図２（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、巻き取ったコイル２については二点鎖線で示している。これらの図に示す本発明のコイル巻取装置は、マンドレル１が、軸芯を含む平面により少なくとも二分割（図２参照）されるとともに、軸芯に垂直な平面により二分割（図１参照）され、さらに内面にコイル２の幅方向内方に縮径したテーパ面３ｔを備えたセグメント３と、軸芯に垂直な平面により二分割され、外面にテーパ面３ｔに沿うテーパ面４ｔを備えたシャフト４と、を備え、各シャフト４，４をコイル２の幅方向外方に移動させることにより、セグメント３をテーパ面４ｔに沿って縮径させ、さらに各シャフト４，４をコイル２の幅方向外方に移動させることにより、セグメント３をコイル２から抜くようにしたものである。
【００１１】
前記セグメント３は、図１に示すように、コイル２の幅方向の中央部において軸芯に垂直な平面により（図では左右に）二分割されている。その左右のセグメント３，３同士は、外周面が略平滑になるように（できるだけ段差ができないように）結合部３ａで結合されている。その結合部３ａには、セグメント３同士を結合しやすくするために互いに係合するテーパ面が形成されている。また、コイル２の幅方向外方の端部には、セグメントの外径よりも縮径したフランジ部３ｆが形成されている。さらに、各セグメント３の内面には、コイル２の幅方向外方から結合部３ａに向かって縮径したテーパ面３ｔが形成され、結合部３ａ近傍においては段差部３ｂが形成されており、左右のセグメント３，３が結合したときには、その結合部３ａの内面には略円筒形状の空間３ｓが形成されるようになっている。
【００１２】
さらに、前記セグメント３は、図２に示すように、軸芯を含む平面により（図では上下に）二分割されている。その周方向に隣り合うセグメント（ここでは上下のセグメント）３，３は、結合部３ａおよびフランジ部３ｆの端部においてリンク機構５により連結されている。ここで、図２（Ｃ）はリンク機構５の側面図である。このリンク機構５は、丸孔と長孔５ａを有するリンク５ｒにより上下のセグメント３をピン５ｐで結合したものであり、セグメント３がシャフト４から離脱することがないようにするものである。さらに、このリンク機構５には、各セグメント３，３を常に半径方向内方に付勢する引張バネ５ｂが設けられている。この引張バネ５ｂは、ピン５ｐのピンヘッドと止め部材５ｓの間に掛けられるとともに、上下のセグメント３，３のピン５ｐ間に掛け渡されている。このように付勢手段（引張バネ５ｂ）を設けることにより、セグメント３がシャフト４の移動に伴って確実に縮径するようにするこができる。
【００１３】
前記シャフト４は、上述したセグメント３の内部に挿入されており、キー４ｋによりトルクをセグメント３に伝達してセグメント３を回転させている。また、セグメント３にはキー４ｋに嵌合するキー溝３ｋが形成されており、結局セグメント３はこのキー４ｋに摺接して縮径することになる。図１に示すように、このシャフト４は、セグメント３と同様に、コイル２の幅方向の中央部において軸芯に垂直な平面により（図では左右に）二分割されており、その結合部４ａは噛み合うようになっている。そして、このシャフト４の外周面には、セグメント３のテーパ面３ｔに沿うようにテーパ面４ｔが形成されている。また、左右のシャフト４およびセグメント３を結合したときに、セグメント３の空間３ｓ内に存するシャフト４の外周面には、段差部３ｂからある距離だけ離れた位置に凸部４ｂが設けられ、この凸部４ｂは段差部３ｂに引っ掛かるようになっている。したがって、シャフト４は、段差部３ｂと凸部４ｂの距離だけ移動できることになる。さらに、シャフト４は、セグメント３のフランジ部３ｆを覆うように設けられた略Ｌ字状断面のフランジ部４ｆを有し、そのフランジ部４ｆの内面とフランジ部３ｆの外面とを当接させることにより、コイル巻き取り時のセグメント３の位置決めを行ってマンドレル１の形状を一定に維持している。
【００１４】
上述したシャフト４のコイル２の幅方向外方の両端は、図１に示すように、ドライブ６およびフレーム７により支持されている。ドライブ６には、図示しないモータにより回転されるギヤ６ａが回転可能に支持されており、そのギヤ６ａと歯合するギヤ６ｂがシャフト４に設けられ、そのギヤ６ｂの両脇が軸受け６ｃなどにより回転可能に支持されている。さらに、ドライブ６は、レール６ｒ上に載置された支持台６ｄに固定されており、油圧シリンダ（またはエアシリンダ）６ｅにより支持台６ｄごとレール６ｒ上を移動できるようになっている。一方、フレーム７は、シャフト４を軸受け７ｃなどにより回転可能に支持するものであって、ドライブ６と同様に、レール７ｒ上に載置された支持台７ｄに固定されており、油圧シリンダ（またはエアシリンダ）７ｅにより支持台７ｄごとレール７ｒ上を移動できるようになっている。なお、レール６ｒ，７ｒの代わりに車輪を支持台６ｄ，７ｄに設けるようにしてもよい。
【００１５】
上述した本発明のコイル巻取装置の作用について、図３を参照しつつ説明する。図３において、（Ａ）はコイル巻き取り完了時を示し、（Ｂ）はマンドレルが縮径した状態を示し、（Ｃ）はマンドレルを抜くときの状態を示している。
【００１６】
粗圧延後のバーをコイル状に巻き取るときには、図１に示すように、左右のセグメント３およびシャフト４は、完全に結合し、フランジ部４ｆでセグメント３の位置決めを行うことにより、マンドレル１としての役割を果している。そして、コイル巻き取り完了時には、図３（Ａ）に示した状態になっている。この後、コイルを巻き戻すために巻戻位置に移送する必要があるが、その前にマンドレル１を抜かなければならない。そこで、本発明のコイル巻取装置では、次のようにしてマンドレル１を抜いている。
（１）図３（Ａ）に示す状態から、油圧シリンダ６ｅ，７ｅ（図１参照）の作用により、各シャフト４をコイルの幅方向外方にスライドさせ、凸部４ｂをセグメント３の段差部３ｂに当接させる。このとき、セグメント３は、引張バネ５ｂの作用により、キー４ｋに沿って摺動し、図３（Ｂ）に示すように縮径し、コイル２の内面とセグメント３の外面に隙間ができる。
（２）さらに、各シャフト４をコイルの幅方向外方にスライドさせれば、図３（Ｃ）に示すように、セグメント３を縮径したままシャフト４とともにスライドさせることができ、最終的にコイル２からマンドレル１を抜くことができる。
【００１７】
図１から図３に示した本発明の実施の形態では、軸芯を含む平面により（図２において上下に）二分割した場合で説明しているため、コイル２を巻き取るときにはマンドレル１を楕円形状にして使用し、その長径を縮めることによりマンドレル１を縮径している。これは、仕上圧延を行う前に粗圧延後のバーをコイル２に巻き取る場合には、最終製品である仕上圧延後のストリップを巻き取るダウンコイラのように真円かつタイトに巻き取る必要がなく、内層に傷や皺が多少できたとしても、その後の仕上圧延により平坦にすることができるからである。もちろん、軸芯を含む平面により三分割以上すれば、マンドレル１を真円で使用することができ、真円を維持したまま縮径することもできる。
【００１８】
上述した本発明のコイル巻取装置によれば、シャフト４をスライドさせるだけでセグメント３を縮径し、マンドレル１をコイル２から抜くことができる。したがって、巻取位置と巻戻位置とを完全に分離してコイル２の巻き取りおよび巻き戻しを行う場合に、マンドレル１を使用して巻き取ったとしても、何の支障もなくコイル２を巻戻位置に移送することができる。したがって、高速で巻き取ることができ、薄板の圧延材を安定して巻き取ることができる、などのマンドレル１を使用したコイル巻取装置の利点を享受することができる。
【００１９】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
上述した本発明のコイル巻取装置によれば、マンドレルを複数のセグメントおよび二本のシャフトに分割し、それらにテーパ面，段差部，凸部などを形成したことにより、シャフトをコイルの幅方向外方に移動させるだけでセグメントを縮径し、コイルから抜くことができる。すなわち、仕上圧延を行う前に粗圧延後のバーをコイルに巻き取るという工程に適合した簡易な構造かつ容易な操作でマンドレルを抜くことができる。したがって、マンドレルを容易に抜くことができるため、高速巻取可能，薄板の安定巻取可能などのマンドレルを使用したコイル巻取装置の利点を享受することができる。また、簡易な構造であるためメンテナンスも容易にすることができ、イニシャルコストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコイル巻取装置の側面断面図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図であり、（Ｃ）はリンク機構５の側面図である。
【図３】本発明のコイル巻取装置の作用についての説明図であり、（Ａ）はコイル巻き取り完了時を示し、（Ｂ）はマンドレルが縮径した状態を示し、（Ｃ）はマンドレルを抜くときの状態を示している。
【図４】ダウンコイラのマンドレル拡縮機構を示す図であり、（Ａ）はその側面断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】粗圧延後に仕上圧延を行う熱間圧延設備を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１  マンドレル
２  コイル
３  セグメント
３ｔ  テーパ面
３ａ  結合部
３ｂ  段差部
３ｓ  空間
３ｆ  フランジ部
３ｋ  キー溝
４  シャフト
４ｔ  テーパ面
４ｋ  キー
４ａ  結合部
４ｂ  凸部
４ｆ  フランジ部
５  リンク機構
５ａ  長孔
５ｒ  リンク
５ｐ  ピン
５ｃ  引張バネ
５ｂ  止め部材
６  ドライブ
６ａ，６ｂ  ギヤ
６ｃ，７ｃ  軸受け
６ｒ，７ｒ  レール
６ｄ，７ｄ  支持台
６ｅ，７ｅ  油圧シリンダ
８  セグメント
９  拡縮軸
１０  セグメント支持部材
１１  ロータリーシリンダ
【図１】
0003770281.tif 000002
【図２】
0003770281.tif 000003
【図３】
0003770281.tif 000004
【図４】
0003770281.tif 000005
【図５】
0003770281.tif 000006