JP7413561B2 - ロボットによるロール交換システムに使用される機械的高速ロール交換システム - Google Patents
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Description
本発明は、片持ち圧延機スタンドを用いた線材圧延の分野に関する。
現在のところ、質に関わる問題から、又は、圧延機がロールの摩耗ゆえに、又は、異なる寸法の製品を製造するために、ロール交換を必要とする場合、操作者が手動でロールを交換している。手動でのスタンド毎の平均交換時間は、２０分の範囲であり、最も熟練した操作者は、１２分以内にスタンドを１つ交換できる。ロールは、スリーブと合わせると約３１ｋｇの重さになることもあり、ロールの取り付け及び取り外しに用いられる高圧油圧工具は、さらに重い場合がある。重量は、吊り上げの許容範囲を超えることもあり、クレーン又は遠隔操縦機から取り付けを行わねばならず、これによってさらに、ロール交換のプロセスが複雑になる。自明のことながら、引入災害によって負傷する危険があり、機械上でロールを交換する間に、高温の装置によって火傷を負う危険がある。
本発明の一態様によると、ロール取り付けシステムが提供される。当該ロール取り付けシステムは、１つ以上のロールに連結されたロールアセンブリを含んでおり、当該ロールアセンブリは、１つ以上のロールの取り付け又は取り外しのための先細のアセンブリを用いて、１つ以上のロールを配置するように構成されている。ロール取り付けシステムは、ロールアセンブリに連結されたトルクアセンブリも含んでおり、トルクアセンブリは、１つ以上のロールの取り付け又は取り外しのために、ロールアセンブリにトルクを供給するように構成されている。
本発明の別の態様によると、ロール取り付けシステムの運用を行うための方法が供給されている。当該方法は、ロールアセンブリ内への１つまたは複数のロールの配置を含んでいる。ロールアセンブリは、１つ以上のロールの取り付け又は取り外しのための先細のアセンブリを用いて、１つ以上のロールを配置するように構成されている。トルクアセンブリは、１つ以上のロールの取り付け又は取り外しのために、ロールアセンブリにトルクを供給するように構成されている。
本開示は、ロボット又は他の方法によって支援されるロール交換システムで用いるための機械的ロール交換システムについて記載している。本開示は、片持ち圧延機スタンド上での機械的なロール交換に関連する問題を解決する。高圧油圧機器の使用は除外されており、これによって、ツーリングシステムの重量及び複雑さは減少する。加えて、複数の工具（例えばロールハンドリング、ロール取り付け及びロール取り外し工具）が必要とされない態様もある。新しいロール取り付け及び取り外しシステムを、エンドエフェクタとして、市販の遠隔操縦機又は６軸ロボットに統合することが可能なので、手動でのロールの取り外し及び取り付けは、もはや必要ない。ロール交換は、自動的に達成され得る。いくつかの態様では、新型のロール取り付け装置が、部分的な故障による問題を取り除き、圧延機スタンドの負荷容量を増大させる。
ロール取り付けシステムは、ロール、バネ、先細スリーブ、先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング、並びに、ロック／アンロックナットを含んでいる。ロールをシステムを用いて取り付けるために、以下に記載するロールアセンブリは、遠隔操縦機又はロボットによって、付属するロール取り付けシステムを用いて、ピニオンに提供される。正しく配置されると、ロール取り付けシステムは、トルク駆動によって、ロールとピニオンとの間で先細スリーブを押すために、ロック及びアンロックナットを正しい方向において駆動し、これによって、先細スリーブは膨張して、ロールを位置に留めるために正しい量の力を生成する。加えられるトルクは、先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リングによって遮断され、先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リングは、ロールアセンブリの不可欠の一部であり、トルク荷重が運用の間にロール取り付けシステムを介してロボットアームに伝達されることを回避するために、ロール取り付けシステムと連動する。
図１Ａは、ロールハウジング構造１１０の主な構成要素およびロールピニオン１２０を共に示した、ロールハウジング１００の概略的な斜視図である。ハウジング構造は、前板１０１とフリンガ１０２とを含んでいる。
図１Ｂは、ロールハウジング内のロールピニオン１２０の内部配置を示す、ロールハウジング１００の概略的な横断面図である。ロールピニオンの重要な特徴は、先細領域１２１及びネジ付き領域１２２である。
図２Ａは、高温の金属ワークピースを成形するための溝付きロール２０１、バネ２０２、先細スリーブ２０４、先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング２０６、ロック／アンロックナット２０８という、主要な構成要素と共に示した、ロールアセンブリ２００の概略的な斜視図である。先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング２０６は、組み合わせ工具と係合するためのスプライン領域を含んでいる。ロック／アンロックナット２０８は、ナット２０８にトルクを供給するために、組み合わせ工具と係合するための凹状の空洞を含んでいる。
図２Ｂは、アセンブリの内部配置を示す、ロールアセンブリ２００の概略的な横断面図である。配置の重要な特徴は、先細スリーブ２０４とロール２０１との間におけるバネ２０２を含んでおり、バネ２０２は、先細スリーブ２０４がロールピニオンと、ロールピニオンのテーパ角に一致する先細スリーブ２０４上のテーパと、ロールピニオン上の対応スプラインと係合する先細スリーブ２０４上のスプラインと、特殊な工具内の対応スプラインと係合する先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング２０６上のスプラインと、ロールピニオンの端部における対応ネジ山に係合するロック／アンロックナット２０８上の雌ネジと、完全に係合する前に、ロール２０１をロールハウジング上のフリンガに当てるように作用する。
いくつかの態様では、先細スリーブが、ロールの取り外しの間に使われる力をより少なくするために、６°から１２°の範囲におけるテーパ角を含んでいる。この先細スリーブは、より大きなシステムの不可欠な構成要素であり、独立した部分ではない。
別の態様は、先細スリーブの構成を著しく改善したものである。新しいスリーブは、ロールピニオンと嵌合する表面上に急角度を有している。急角度の結果、スリーブ及びピニオン上の滑り摩耗は小さくなる。急角度が生じる理由は主に、新しいシステムが、ロックナットによって加えられるスリーブへの一定の軸力を維持することにある。角度の浅い本システムは、ロール取り付け工具によってピニオンに押し付けられるスリーブに依存しており、スリーブを膨張させ、従って径方向においてロールに押し付け、スタンドにトルク伝達能力を提供するために、結果として生じる摩擦に依存している。取り付けに用いられる力を制限する必要がある。なぜなら、ロール交換の間に、同じスリーブをピニオンから引き抜く必要があるからである。
取り外しプロセスの間は、大きな取り外し力を用いることによって先細スリーブの「耳」を破損する高い危険が存在する。現在のスリーブは、バヨネット型の構造を有しているので、取り外し工具に係合する耳は、スリーブの周囲の１８０°よりも小さい。急角度を有する新しいスリーブは、（ロックナットによって加えられる）より大きい力で取り付け可能であり、このより大きな力は、取り付けの後も一定して加えられる。なぜなら、ロックナットが位置に留まったままだからである。取り外す際、取り外し力が加えられる先細スリーブの一部は、スリーブ外周の連続的なリングであるので、力は分配され、破損の危険は著しく減少する。また、より大きな力を先細スリーブに加えることができるので、スタンドのトルク容量は、ロールに対するスリーブの膨張が増大することによって増大する。
図３Ａは、ロールピニオン１２０のそれぞれに取り付けられたロールアセンブリ３０２を伴う、ロールハウジング３００の概略的な斜視図であり、どのようにロール内の溝が位置合わせされ、金属ワークピースがロールの間を通過する際に、溝の形状に成形されるかを示している。
図３Ｂは、ロールピニオン１２０のそれぞれに取り付けられたロールアセンブリ３０２を伴う、ロールハウジング３００の概略的な横断面図であり、ロールハウジング及びロールアセンブリの内部配置を示している。図３Ｂにおいて明らかである重要な特徴は、ロールとハウジング３００上のフリンガとの接触であり、ロールとフリンガとはバネ２０２によって接触させられており、先細スリーブ２０４をロールピニオン１２０の先細領域と係合させている。
図４Ａは、ロールハウジング４００の概略的な斜視図であり、ロールピニオン４０２の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロールアセンブリは取り付けられていないが、ロールピニオン４０２の内の１つと同軸に方向付けられた１つのロールアセンブリ４０４が、ロールアセンブリ４０４をロールピニオン４０２に取り付ける直前の状態で共に示されている。
図４Ｂは、ロールハウジング４００の概略的な斜視図であり、ロールピニオン４０２の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロールアセンブリ４０４がロールピニオン４０２に取り付けられている。
図５Ａは、ロール組み合わせ工具５００の概略的な斜視図であり、ロールアセンブリの取り付け及びロールピニオンからの取り外しに用いられるロールアセンブリは示されていない。ロール組み合わせ工具５００は、ロールアセンブリに連結されたロールアセンブリホルダ５０２を含んでいる。ロール組み合わせ工具５００は、トルクを供給するために、パワーレンチ５０４を含んでいる。パワーレンチ５０４は、図２に係るロック／アンロックナット２０８に係合している。ロール組み合わせ工具５００は、ロック／アンロックナット２０８が先細スリーブ２０４をピニオンに押し付ける間、又は、ロールの取り外しの際に、先細スリーブ２０４をピニオンから解く間のトルクからロボットアーム又は遠隔操縦機を絶縁するために、トルクを先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング２０６に供給すべく、パワーレンチ５０４を回転させる手段を含んでいる。ロールアセンブリは、対応するロールピニオン上に取り付けられるように構成されている。
ロール保持機構５０６は、工具ホルダ５０２に取り付けられており、ロールアセンブリがロール組み合わせ工具５００によって持ち上げられる場合に、ロールアセンブリに支援を提供するために用いられる。先細スリーブ保持機構５０８は、組み合わせ工具５０２に取り付けられており、ロールアセンブリがロール組み合わせ工具５００によって持ち上げられる場合に、先細スリーブ２０４に支援を提供するために用いられる。ロック／アンロックナット２０８は、ロールシャフトに導入される際に、先細スリーブ２０４をピニオンに押し付けるように構成されている。管状又は他の構造５１０は、ロール工具ホルダ５０２に連結されている。管状又は他の構造５１０は、取り付けフランジ５１２に連結されている。取り付けフランジ５１２は、ロボットアーム又は同様のものに接続され得る。
図５Ｂは、ロール組み合わせ工具５００の概略的な横断面図であり、ロールアセンブリの取り付け及びロールピニオンからの取り外しに用いられるロールアセンブリは伴っておらず、ロボットと接続するための取り付けフランジ５１２、先細スリーブ保持機構５０８、ロール保持機構５０６及びパワーレンチ５０４を示している。
図６Ａは、図５Ａから図５Ｂに示したような、ロールアセンブリの取り付け及びロールピニオンからの取り外しに用いられるロール組み合わせ工具６００を、ロールアセンブリ６０２と共に示した概略的な斜視図である。
図６Ｂは、ロールアセンブリの取り付け及びロールピニオンからの取り外しに用いられるロール組み合わせ工具６００の横断面を、ロールアセンブリ６０２と共に概略的に示した図である。ロール組み合わせ工具６００は、ロボットアーム又は同様のものに接続するための取り付けフランジ６０４を含んでいる。先細スリーブ保持機構６０６は、ロールアセンブリ６０２内で先細スリーブ６０８と接触している。ロール保持機構６１０は、ロールアセンブリ６０２内でロールを支持し、パワーレンチ６１２は、ロールアセンブリ６０２内でロック及びアンロックナット６１４に係合している。
図７は、ロールハウジング７００の概略的な斜視図であり、ロールピニオン７０４及び７１０の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、１つのロールアセンブリ７０２がロールピニオン７０４に取り付けられており、ロール組み合わせ工具７０６は、ロールピニオンの内の１つと同軸に方向付けられたロールアセンブリ７０８を保持しており、ロールアセンブリ７０８がロールピニオン７１０上に取り付けられる直前の状態を示している。ロール組み合わせ工具７０６は、図５Ａから図５Ｂ及び図６Ａから図６Ｂに示されたロール組み合わせ工具５００及び６００と類似している。
図８Ａは、ロールハウジング８００の概略図であり、ロールピニオン８０２及び８０４の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロール組み合わせ工具８０８は、ロールピニオンの内の１つ８０４と同軸に配置されたロールアセンブリ８１０を保持しており、ロールアセンブリ８１０がロールピニオン８０４上に取り付けられる際の、又は、ロールアセンブリ８１０をロールピニオン８０４から取り外す準備ができた、状態を示している。ロール組み合わせ工具８０８は、ロボットアーム又は持ち上げ工具に接続するための取り付けフランジ８１２を含んでいる。ロール組み合わせ工具８０８も、図５Ａから図５Ｂ及び図６Ａから図６Ｂに示されたロール組み合わせ工具５００及び６００と類似している。
図８Ｂは、ロールハウジング８００の概略的な横断面図であり、ロールピニオン８０２及び８０４の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロール組み合わせ工具８０８は、ロールピニオンの内の１つ８０４と同軸に配置されたロールアセンブリ８１０を保持しており、ロールアセンブリ８１０がロールピニオン８０４上に取り付けられる際の、又は、ロールアセンブリ８１０をロールピニオン８０４から取り外す準備ができた、状態を示している。
図９は、圧延機のロールハウジング９００の概略的な斜視図であり、ロールピニオン９０２及び９０４の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロール組み合わせ工具９０６によって、１つのロールアセンブリ９０８が保持されており、いくつかの態様と一致して、ロールアセンブリ９０８を、ロボットアーム又は持ち上げ工具９１２に接続された取り付けフランジ９１０を用いて、対象とするロールピニオン９０４に取り付ける前の状態を示している。ロール組み合わせ工具９０６も、図５Ａから図５Ｂ及び図６Ａから図６Ｂに示されたロール組み合わせ工具５００及び６００と類似している。
図１０は、圧延機のロールハウジング１０００の概略的な斜視図の別の描写であり、ロールピニオン１００２及び１００４の回転軸は、圧延機で一般的に用いられる水平から総じて４５°に方向付けられており、ロール組み合わせ工具１００８によって、ロールアセンブリ１００６が保持されており、いくつかの態様と一致して、ロールアセンブリ１００６を、対象とするロールピニオン１００４に取り付ける前の状態を示している。ロール組み合わせ工具１００８も、図５Ａから図５Ｂ及び図６Ａから図６Ｂに示されたロール組み合わせ工具５００及び６００と類似している。
完全に自動化されたシステムを得るために、ロール取り付けシステムは、新しいピニオンの圧延機スタンドへの取り付けを必要とするが、存在するピニオン及び在庫の予備のいずれのピニオンも、改造又はリメイクされ、使用され得る。本発明の運用に関して、既存の圧延機の目録に変更はないが、ロールの目録及びスケジューリングに加えた変更をロボットシステムに伝えるために、ロールの目録を改善し、ＲＦＩＤタグの介在によるスケジューリングを改善することができる。
本発明は、既存のロールの操作、取り付け及び取り外しを、新しいロール取り付けシステムを用いて容易にしている。新しいロール取り付けシステムは、大きな寸法及び重量を伴う取り付け及び取り外しを容易にする先細スリーブアセンブリを用いる。いくつかの態様において、先細スリーブアセンブリが維持できる最大の力は、９８．８メートルトンである。ロールアセンブリのトルク容量は、先細スリーブに加わる力が大きくなるので、増大する。先細スリーブのテーパ角が大きくなることによって、先細スリーブアセンブリの耐用年数は増大する。なぜなら、間における滑り摩耗が減少するからである。さらに、本発明は、油圧機器の使用を必ずしも必要としない。
本発明を、いくつかの好ましい態様に関連して示し、記載してきたが、本発明の意図と範囲を離れることなく、その形状及び詳細に様々な変更、省略及び付加を行うことができる。
１００ ロールハウジング
１０１ 前板
１０２ フリンガ
１１０ ロールハウジング構造
１２０ ロールピニオン
１２１ 先細領域
１２２ ネジ付き領域
２００ ロールアセンブリ
２０１ ロール
２０２ バネ
２０４ 先細スリーブ
２０６ 先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング
２０８ ロック／アンロックナット
３００ ロールハウジング
３０２ ロールアセンブリ
４００ ロールハウジング
４０２ ロールピニオン
４０４ ロールアセンブリ
５００ ロール組み合わせ工具
５０２ ロールアセンブリホルダ、工具ホルダ、ロール工具ホルダ
５０４ パワーレンチ
５０６ ロール保持機構
５０８ 先細スリーブ保持機構
５１０ 管状又は他の構造
５１２ 取り付けフランジ
６００ ロール組み合わせ工具
６０２ ロールアセンブリ
６０４ 取り付けフランジ
６０６ 先細スリーブ保持機構
６０８ 先細スリーブ
６１０ ロール保持機構
６１２ パワーレンチ
６１４ ロック及びアンロックナット
７００ ロールハウジング
７０２ ロールアセンブリ
７０４、７１０ ロールピニオン
７０６ ロール組み合わせ工具
７０８ ロールアセンブリ
８００ ロールハウジング
８０２、８０４ ロールピニオン
８０８ ロール組み合わせ工具
８１０ ロールアセンブリ
８１２ 取り付けフランジ
９００ ロールハウジング
９０２、９０４ ロールピニオン
９０６ ロール組み合わせ工具
９０８ ロールアセンブリ
９１０ 取り付けフランジ
９１２ 持ち上げ工具
１０００ ロールハウジング
１００２、１００４ ロールピニオン
１００６ ロールアセンブリ
１００８ ロール組み合わせ工具
１０１ 前板
１０２ フリンガ
１１０ ロールハウジング構造
１２０ ロールピニオン
１２１ 先細領域
１２２ ネジ付き領域
２００ ロールアセンブリ
２０１ ロール
２０２ バネ
２０４ 先細スリーブ
２０６ 先細スリーブ取り外し及びトルク遮断リング
２０８ ロック／アンロックナット
３００ ロールハウジング
３０２ ロールアセンブリ
４００ ロールハウジング
４０２ ロールピニオン
４０４ ロールアセンブリ
５００ ロール組み合わせ工具
５０２ ロールアセンブリホルダ、工具ホルダ、ロール工具ホルダ
５０４ パワーレンチ
５０６ ロール保持機構
５０８ 先細スリーブ保持機構
５１０ 管状又は他の構造
５１２ 取り付けフランジ
６００ ロール組み合わせ工具
６０２ ロールアセンブリ
６０４ 取り付けフランジ
６０６ 先細スリーブ保持機構
６０８ 先細スリーブ
６１０ ロール保持機構
６１２ パワーレンチ
６１４ ロック及びアンロックナット
７００ ロールハウジング
７０２ ロールアセンブリ
７０４、７１０ ロールピニオン
７０６ ロール組み合わせ工具
７０８ ロールアセンブリ
８００ ロールハウジング
８０２、８０４ ロールピニオン
８０８ ロール組み合わせ工具
８１０ ロールアセンブリ
８１２ 取り付けフランジ
９００ ロールハウジング
９０２、９０４ ロールピニオン
９０６ ロール組み合わせ工具
９０８ ロールアセンブリ
９１０ 取り付けフランジ
９１２ 持ち上げ工具
１０００ ロールハウジング
１００２、１００４ ロールピニオン
１００６ ロールアセンブリ
１００８ ロール組み合わせ工具
Claims (8)
- ロール取り付けシステムであって、
ロールと連結されるように構成されたロールアセンブリであって、前記ロールの取り付け又は取り外しのための先細スリーブを用いて、前記ロールを配置するように構成されているロールアセンブリと、
前記ロールアセンブリと連結されるように構成されたロール組合せ工具であって、前記ロールの取り付け又は取り外しのために、前記ロールアセンブリにトルクを供給するように構成されているロール組合せ工具と、
を含み、
前記ロールアセンブリは、前記ロール組合せ工具の対応スプラインと接続するように構成されたトルク遮断リングを含み、
前記ロールと前記ロールアセンブリとがスプライン嵌合されるように構成された、ロール取り付けシステム。 - 前記先細スリーブが、６°から１２°の間のテーパ角を含んでいる、請求項１に記載のロール取り付けシステム。
- 前記ロールアセンブリが、前記先細スリーブと連結されたロック／アンロックナットを含んでいる、請求項１に記載のロール取り付けシステム。
- 前記ロールが、前記先細スリーブ上に配置されている、請求項１に記載のロール取り付けシステム。
- ロール取り付けシステムの運用を行うための方法であって、
前記ロールを供給するステップ、
前記ロールをロールアセンブリ内に配置するステップであって、前記ロールアセンブリは、前記ロールを、前記ロールの取り付け又は取り外しのための先細スリーブを用いて配置するように構成されている、配置するステップ、
前記ロールと前記ロールアセンブリとをスプライン嵌合するステップ、
及び、
前記ロールアセンブリを、ロール組合せ工具の対応スプラインと前記ロールアセンブリのトルク遮断リングとを接続することによって、前記ロール組合せ工具と連結するステップであって、前記ロール組合せ工具は、前記ロールの取り付け又は取り外しのために、前記ロールアセンブリにトルクを供給するように構成されている、連結するステップ、
を含む方法。 - 前記先細スリーブが、６°から１２°の間のテーパ角を含んでいる、請求項５に記載の方法。
- 前記ロールアセンブリが、前記先細スリーブと連結されたロック／アンロックナットを含んでいる、請求項５に記載の方法。
- 前記ロールが、前記先細スリーブ上に配置されている、請求項５に記載の方法。
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