JP3568908B2

JP3568908B2 - Method and apparatus for changing blades of round blade shearing machine

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Publication number: JP3568908B2
Application number: JP2001085082A
Authority: JP
Inventors: 公治古井
Original assignee: Navitas Co Ltd
Current assignee: Navitas Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002283290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は丸刃せん断機の刃替え方法および装置に関する。さらに詳しくは、スリッタなど、丸刃せん断機の丸刃、および丸刃の間隔を定めるスペーサ（以下、この２つをまとめて丸刃等と呼ぶ）をアーバーへ挿入し抽出する自動刃替えに関し、とくに丸刃等の内径面とアーバー外周面とのあいだに生じるセルフロック現象を防止し、ロボットによる丸刃等のアーバーへの挿入および抽出を容易ならしめる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来から多くのスリッタなど、丸刃せん断機の刃替え作業は作業者の人力によって行なわれている。スリッタのアーバーと丸刃等との隙間は非常に小さく、丸刃等の装着や抽出のとき、アーバーと内径面にセルフロックが生じやすい。したがって、この作業は熟練を要す。しかも丸刃等は重く重筋作業である。
【０００３】
そこで、従来より、ロボットなどを用いた自動刃替え方法が種々提案されている。
【０００４】
たとえば、特開昭５７−２７６１４号公報に記載されているスリッタ設備におけるカッターなど組込装置は、刃替えの機械化を目的としたものである。丸刃等の収納ラックとスリッタとのあいだに丸刃等の運搬装置や組込み装置を配置している。丸刃等のアーバーへの挿入および抽出は、機械または人力により、組込み装置上に丸刃等を乗せ、これをアーバー軸心と平行に移動させる。しかし、丸刃等が傾斜した状態でアーバーに挿入されると丸刃がアーバーの途中でひっかかる、いわばセルフロック現象が生じるという問題がある。
【０００５】
また、特開昭６２−６３０９８号公報に記載されるスリッタ自動刃替装置は、自動刃替えを目的としたものである。丸刃等の格納機とスリッタとのあいだに丸刃運搬機を配置している。丸刃運搬機は先端に自動着脱装置を搭載しており、格納機、およびアーバーから丸刃等の受渡しを行なうとともに格納機とアーバーとのあいだの運搬を行なう。しかし、この装置も丸刃等がアーバー上を移動するときのセルフロックが生じるという問題がある。
【０００６】
特開平２−１３９１１３公報に記載されているスリッタの自動刃組装置も、自動刃替えを目的としたものである。丸刃等のストレージボックスとスリッタとのあいだにピックアップアームやコンベアーなどのハンドリングと運搬を行なう装置を配置している。丸刃等はまずピックアップアームに挿入され、このアームをスリッタのアーバーに連結したのち、アーバー軸と平行に移動するプッシャーが、アーム上の丸刃等を一括してアーバー上へ移動させる。しかし、この装置も丸刃等がアーバー上を移動するときのセルフロックが生じるという問題がある。
【０００７】
さらに、「日本鉄鋼協会講演大会平成２年９月スリッタ丸刃自動交換装置の開発」に記載されているスリッタ丸刃自動交換装置は、自動刃替えを目的としたものであり、位置決め精度が±１０μｍという汎用ロボットの３０倍も高精度なロボットに丸刃等を把持するハンドに力覚センサを装備して挿入抵抗を検出し、その抵抗を軽減する方向にハンドを微動させることにより、セルフロック現象を回避している。しかし、特殊で高精度なロボットとハンドを必要とするため、装置が非常に高価になるという問題がある。また、丸刃等を交換する際に保管棚におけるハンドリングおよび運搬をする装置構成になっていない。
【０００８】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、セルフロック現象を防止することができ、しかも、高精度の装置を必要としない丸刃せん断機の刃替え方法および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】
請求項１記載の丸刃せん断機の刃替え方法は、丸刃せん断機のアーバーに装着される丸刃および／またはスペーサを交換するための丸刃せん断機の刃替え方法であって、
その端面がアーバーの軸と直交する基準平面として機能し前記丸刃および／またはスペーサの姿勢を保持する案内スリーブをあらかじめアーバー上に摺動自在に装着し、前記案内スリーブ端面に前記丸刃および／またはスペーサを当接させ、アーバーに丸刃および／またはスペーサをアーバーに装着または取外しを行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の丸刃せん断機の刃替え装置は、丸刃せん断機のアーバーに装着される丸刃および／またはスペーサを交換するための丸刃せん断機のための刃替え装置であって、その端面がアーバーの軸と直交する基準平面として機能し前記丸刃および／またはスペーサの姿勢を保持する案内スリーブをあらかじめアーバー上に摺動自在に備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の丸刃せん断機の刃替え方法は、丸刃せん断機のアーバーに装着される丸刃および／またはスペーサを交換するための丸刃せん断機の刃替え方法であって、
その端面がアーバーの軸と直交する基準平面として機能し前記丸刃および／またはスペーサの姿勢を保持する案内スリーブを摺動自在に装着されたアーバーと、旧刃受取り用の刃替え軸または新刃仮置き用の刃替え軸とを連結する場合において、両軸の突合せ部の形状を、前記案内スリーブに規制された丸刃および／またはスペーサの姿勢に影響を与えない寸法形状にすることにより、丸刃および／またはスペーサの２軸間の移動を可能ならしめることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の丸刃せん断機のための刃替え装置は、丸刃せん断機のアーバーに装着される丸刃および／またはスペーサを交換するための丸刃せん断機の刃替え装置であって、
その端面がアーバーの軸と直交する基準平面として機能し前記丸刃および／またはスペーサの姿勢を保持する案内スリーブを摺動自在に装着されたアーバーと、旧刃受取り用の刃替え軸または新刃仮置き用の刃替え軸とを連結する場合において、両軸の突合せ部の形状を、前記案内スリーブに規制された丸刃および／またはスペーサの姿勢に影響を与えない寸法形状にすることにより、丸刃および／またはスペーサの２軸間の移動を可能ならしめることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、アーバーの開放側端部などに丸刃等の受渡し部を設けるとともに、丸刃等がアーバー上を移動するあいだ、その姿勢を保持する“案内スリーブ”を装置の一部としてあらかじめアーバーに装着する。
【００１９】
受渡し部はロボットとの受渡しを可能にするため、外径をアーバーより数ミリ小さくし、また必要に応じロボットハンドとの干渉を避ける構造にする。受渡し部とアーバーとのあいだは丸刃やスペーサーの移動を可能にするため、上端を同一にするかまたは緩やかな傾斜でつなぐ。既設スリッターの場合には、刃替え時のみこの構造をした冶具（ガイドキャップ）をアーバーの開放側端部に装着する。
【００２０】
なお、本発明では、受渡し部として、アーバー先端に設けられたものに限定するものではなく、ロボットによる刃組みを直接アーバーに行なわず、仮置き軸に行なう場合には、受渡し部は、前記アーバーではなく、仮置き軸の先端に設けられる（図８の受渡し部４３参照）。
【００２１】
案内スリーブの外観形状は丸刃やスペーサーとほぼ同じであるが、軸方向寸法はセルフロックを生じない大きい寸法にし、アーバーとのすきまは基準平面として必要な精度を保ち得る小さい値とする。このような案内スリーブの端面は軸と直交する基準平面として機能する。
【００２２】
丸刃等を挿入する場合は、まずこの案内スリーブをアーバーの開放側端部まで移動させ、アーバーの外にあるプッシャーでこの丸刃を案内スリーブの端面に密着させるとともにアーバー上を移動させる。丸刃は案内スリーブによりアーバーとの直角度を保持されているので、セルフロックを生じることなくアーバー上を移動する。
【００２３】
丸刃を移動させる駆動力はアーバーの近傍に設置したアーバーと平行に作動する直動装置から、プッシャーと案内スリーブを経由して与える。この駆動力を圧入が可能な大きさまで大きくすれば、丸刃とアーバーとのはめあいをとまりばめ、またはしまりばめにすることも可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置をさらに詳細に説明する。図１は丸刃せん断機のアーバーに丸刃が挿入されたときに生じるセルフロック現象を示す説明図、図２はアーバー先端に他の軸を連結させた状態を示す説明図、図３は本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置の一実施の形態、すなわち既設のスリッターに案内スリーブを設けた構成を示す平面図、図４は図３のスリッターの正面図、図５は図３のロボットのハンドの説明図、図６は図５のロボットのハンドに挿入され得る受渡し部であるガイドキャップの説明図、図７は本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置の他の実施の形態である、仮置き軸を有する新設のスリッターの構成を示す正面図、図８は図７の新設のスリッターの平面図、図９は本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置のさらに他の実施の形態であるサイドトリマーのための刃替え装置を示す平面図、図１０は図９の刃替え装置の正面図および図１１は図９のサイドトリマーの正面図である。
【００２５】
まず、本発明の解決すべき課題であるセルフロック現象の力学的解析について説明する。
【００２６】
丸刃等が傾斜した状態でアーバー上を移動するときの力を図１に示す。そして基本方程式を式（１）〜（３）に示す。
実すきまゼロの角度 γ≒Ｇ／Ｔ（１）
軸方向の力のつり合いＦ＝Ｒ＋２μＰ（２）
回転モーメントのつり合いＦＤ＝ＰＴ＋μＰＤ（３）
γ：境界傾斜角
Ｒ：移動反力（隣接丸刃等からの反力）
μ：丸刃等の内径面とアーバー円筒面と間の摩擦係数
Ｐ：セルフロック反力
ｄ：アーバーの外径
Ｄ：丸刃等の外径（回転モーメントの最大作用点）
Ｈ：Ｆ、Ｒの作用点間距離（簡単のためＨ＝Ｄとする）
Ｇ：すきま
Ｆ：軸方向移動推力
Ｔ：丸刃等の軸方向寸法（厚さ）
【００２７】
式（１）はセルフロック現象が生じる得る境界の角度を示す。傾斜角γがこの値を超え、しかも推力Ｆの増大に伴って傾斜も増大する場合にセルフロックを生じ、丸刃等８のアーバー３上の移動ができなくなる。傾斜角γがこの値より小さければセルフロックは生じない。また大きい場合でも、すなわちセルフロック反力Ｐの作用点が弾性変形している場合でも、推力Ｆの増大に対して傾斜角γが変化しないならセルフロックは生じない。推力Ｆを大きくすればアーバー上の移動が可能である。
【００２８】
式（２）、（３）は丸刃等が角度γの傾きを生じた場合の力のつり合いを示す。式が示す数値の精度より、式が示す物理的意味をより理解しやすくするため、丸刃等の自重の影響を無視した式とした。また推力Ｆと移動反力Ｒの作用点は状況により変化する可能性があるので、最悪のケースを想定し丸刃等の最外径に作用するもの（Ｈ＝Ｄ）とした。
【００２９】
この式（１）〜（３）の意味をより明確なものにするため、まずセルフロック反力Ｐを消去する。つぎに丸刃等の縦横の寸法比ａ（＝Ｔ／Ｄ）と、推力の伝達比ｇ（＝Ｒ／Ｆ）を用いてこの式を表現すると以下の式（４）、（５）が得られる。なお、（４）、（５）式は、表現した形は異なるが、全く同じ式である。
ｇ＝（ａ−μ）／（ａ＋μ）（４）
ａ＝μ（１＋ｇ）／（１−ｇ）（５）
【００３０】
式（４）のｇがプラスであれば、丸刃等がセルフロックを生じ得る傾斜をしているにも関わらず、すなわちセルフロック反力Ｐが存在して推力Ｆに逆らう摩擦力２μＰが発生するにも関わらず、セルフロックはせず、丸刃等はアーバー上を移動する。
【００３１】
なお、この式はＨ＝Ｄとした簡便式である。推力Ｆを設計で意図した点、例えば軸心に与えることは可能であり、この場合のセルフロック限界を示す式は（４）、（５）式とは若干異なる。
【００３２】
つぎに、本発明の刃替え方法に用いられる案内スリーブについて説明する。
【００３３】
本発明は式（１）、および式（４）、（５）に基づいてそれ自身がセルフロックしないよう設計製作した案内スリーブをアーバーに装置の一部として装着し、これに丸刃等を密着させることで丸刃等の傾斜角に対する推力Ｆの影響を遮断して丸刃等のセルフロックを防止し、アーバー上の移動を可能にするものである。丸刃等がいずれもすきまばめの場合、この移動はいわゆるすべりであり、丸刃等が示す移動に対する反力は丸刃等の重力に摩擦係数を乗じた値である。一方、丸刃等の中にしまりばめが存在する場合、その丸刃の移動は圧入であり非常に大きな推力Ｆが必要である。しかし、案内スリーブが傾斜角を規制しセルフロック現象は起きないので軸上の移動が可能である。
【００３４】
案内スリーブの設計条件を以下にまとめて示す。ただし、公知の条件は省略する。
１）寸法比ａを必要な推力伝達比ｇを与えて式（５）から得られる値以上とする（ただし、式（５）は理解を優先させた簡易な式である。より厳密な式を求めてその値以上としてもよい）。
２）境界傾斜角を丸刃等の境界傾斜角（圧入の場合は許容傾斜角）の最小値以下にする。
【００３５】
なお、案内スリーブをアーバーに装着することには特別の意味がある。アーバーの一端はローラーベアリングで支えられているが、アーバーはその自重およびベアリングなどの弾性変形により若干垂下がる。そして丸刃等の挿入に伴う重量の変化でこの垂下がり量が変化する。もし、丸刃等の姿勢を保持する基準面がアーバーの外に存在すると、アーバーの垂下がりが丸刃等の姿勢を変化させ、傾斜角を大きくする。
【００３６】
垂下がりが小さかったり、または丸刃等の境界傾斜角が大きいなど、垂下がり量の変化が許容できる場合には丸刃等の姿勢を規制する基準面をアーバーの外に置いてもよい。この場合には仮の案内スリーブをアーバーに挿入し、これに基準面を密着させて基準面の位置決めをすればよい。
【００３７】
つぎに、軸連結部の移動について説明する。
【００３８】
スリッター本体のアーバー開放側端部には、軸受けを装着する部分や組込んだ丸刃等を軸に締め付けるためのねじなどがあり、一般にロボットとの受渡しが行なうことができる構成ではない。そのため、ロボットとの受渡しが可能な軸をスリッター本体のアーバーに連結する必要がある。しかし、連結部には丸刃等の移動の障害となる問題が存在する。まず２つの軸は平行であるべきだが、実際にはいくらかの角度を避け得ない。つぎに２軸の上端は同じ高さであるべきであるが、実際にはいくらかの段差を避けることができない。これらを図２に示す。
【００３９】
この２つの問題の解決方法と条件を以下に示す。ただし、公知の方法条件は省略する。
１）アーバー先端に丸刃等が軸方向の推力で移動可能な傾斜角のテーパを設ける。
２）軸連結部の突合わせ部を、案内スリーブが規制している丸刃等の姿勢に影響を与えず、また移動に障害のない寸法形状にする。この条件を以下の式（６）〜（９）に示す。なお、図２中の記号は、以下のとおりである。
ｄ：スリッター本体のアーバー径
θ：アーバー先端のテーパ傾斜角度
Ｘ：テーパ長さ
Ｙ：テーパ高さ
Ｕ：受渡し軸の上寸法
Ｌ：受渡し軸の下寸法
ｅ：両軸の突合わせ誤差（予想最大値）
β：くの字角（予想最大値）
Ｂ_ＭＡＸ：丸刃等の最大幅
Ｂ_ＭＩＮ：丸刃等の最小幅
γ：案内スリーブの境界傾斜角（図１参照）
Ｃ_ｉ：移動条件チェック値。
【００４０】
この図から幾何学的に、４つの移動可能条件式が得られる。
▲１▼ 軸端に衝突しないための条件
Ｙ＞Ｃ_１＝ｄ／２−Ｕ＋ｅ（６）
▲２▼ くぼみに落込まないための条件
Ｂ_ＭＩＮ＞Ｃ_２＝Ｘ−（ｄ／２−Ｕ＋ｅ）／ｔａｎθ （７）
▲３▼ 姿勢を変化させないための条件
０＜Ｃ_３＝ｄ／２−Ｕ−ｅ−（Ｂ_ＭＡＸ−Ｘ）ｔａｎ（β＋γ）（８）
▲４▼ 姿勢を変化させないための条件
０＜Ｃ_４＝ｄ／２−Ｌ−ｅ−（Ｂ_ＭＡＸ−Ｘ）ｔａｎ（β＋γ）（９）
【００４１】
つぎに、本発明の請求項１〜２にかかわる丸刃せん断機の刃替え方法および装置を既設スリッターに適用した実施例について説明する。
【００４２】
実施例１
図３〜４は手動刃替えを行なっていたスリッターに本発明を適用した例である。スリッター本体１は刃替えのためオフラインに引き出され、反駆動側の軸受け２がアーバー３から外された状態を示す。アーバーの駆動側には丸刃等８とほぼ同一の内径を有する案内スリーブ４を装着し、アーバーの反駆動側先端には軸受け２と連結するためのテーパ１ａと丸刃等を軸方向に締め付けるねじ１ｂが加工されている。ロボット６との受渡し部をもつ連結軸であるガイドキャップ３１は図６に示し、図３〜４には図示を省略した。プッシャー、および案内スリーブ駆動装置も図示を省略しているが、図７〜８に図示されているのものと同様である。スリッターの周囲には丸刃等８の保管棚５、および６軸汎用ロボット６を配置した。ロボットの腕の先端にはハンド７が取り付けられている。丸刃等８はアーバーに挿入されたものと、保管棚に置かれたものの一部が図示されている。
【００４３】
図５はロボットのハンドと保管棚５の断面の一部を示す。丸刃等８を把持する方法は、外周把持や側面把持等も考えられるが、この例では他設備との取合いや把持強度の点から内径把持を採用している。ロボットの腕６にハンド７のベースプレート２１を取り付け、このプレートに上爪２２を取り付け、そして下爪２３をエアーシリンダー２４による上下動可能に取り付けた。これらの爪計３本が、丸刃等８の内径部に進入し、下の爪２３がエアーシリンダー２４により上下に駆動されて丸刃等の内径を把持する。
【００４４】
図６はロボットとの受渡し部をもつ連結軸であり、ここではその形状からガイドキャップ３１という。ガイドキャップ３１には、受渡し部Ａ、テーパーＢ、およびアーバーネジ部Ｃがそれぞれ形成されている。このガイドキャップ３１を刃替えのときのみ、図３〜４のアーバー先端１ａ、１ｂにかぶせる。受渡し部には前記ハンド７の爪２２、２３が進入する凹み部として溝３１ａが３個所に設けられてある。
【００４５】
既設スリッターのアーバーは、直径１８０ｍｍ、上の公差−１５μｍ、下の公差−２０μｍであった。丸刃等の最大厚Ｂ_ＭＡＸは１００ｍｍ、最小厚Ｂ_ＭＩＮは１０ｍｍとした。丸刃等の孔は、上の公差＋１７μｍ、下の公差＋５μｍであった。軸の公差ははめあい等級２級、孔は４級に相当し、ゲージ類に適用される厳しい加工である。変則的なはめあいであるが、最小すきまは２０μｍであり、はめあいの種類は精密な可動部に適用されるｇ（最小すきま１４μｍ）に一番近い。
【００４６】
なお、参考例として、これらのはめあいの種類の適用についての解説を「大西清編、（株）新技術開発センター発行、機械精度設計マニュアル」から転用して表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
表１より、丸刃の挿入が機械力で可能ならはめあいはもっときつくてもよいことがわかる。将来的に新刃を購入するときにスリッターのせん断品位を向上させるべくもっときついはめあいに移行できるように、案内スリーブの公差を＋８〜２０μｍとした。図１および式（１）〜（５）に示されるように、案内スリーブの厚さは摩擦係数を０．３と想定し寸法比ａを約０．５とした。また、案内スリーブ駆動装置を推力Ｆが軸心に作用する構造にした。すなわち、式（５）は推力が案内スリーブの最外形部に作用するとして求めたものであるが、これを軸心に作用させたことにより回転モーメントが約半分になり、摩擦係数０．３、寸法比０．５の選定は約２倍の余裕を持ったことになる。
【００４９】
ロボットとの受渡し部の直径はスリッター本体のアーバー径ｄより６ｍｍ小さくした。アーバーと接する部分の直径は０．４ｍｍ小さくした。アーバー先端のこの部分には丸刃等を締付けるねじがあり、この外径の制約から０．４ｍｍを選んだ。アーバー先端のテーパはＸ＝３ｍｍ、Ｙ＝０．４５ｍｍ、θ＝８．５℃（勾配１５％）とした。
【００５０】
図３〜４に示される既設のスリッターにおいて、丸刃を装着する場合、まず、アーバー３の先端にガイドキャップ３１（図６参照）を取り付け、ついで、ロボット６のハンド７により、棚上にある丸刃等８を内面側から保持し（図５参照）、そののち、ハンド７をアーバー３先端のガイドキャップ３１に挿入する。そして、ハンドの下の爪２３を上昇させて丸刃等をガイドキャップ上に預け、ハンドをガイドキャップ外へ逃がす。最後に丸刃等８を、アーバー３の先端に移動させた案内スリーブ４にプッシャー（図示せず）により当接させた状態で案内スリーブを駆動して、アーバー３上を移動させる。アーバー３にセルフロック現象が生じることなく円滑に装着を行なうことができる。なお、ガイドキャップ３１を取りつけたのち、ロボットのハンド以外の手段を用いて丸刃等８をアーバー３に装着してもよく、さらに、手作業で装着してもよい。また、丸刃等８を逆方向へ移動させるときも同様に、丸刃等を案内スリーブへ当接して行ない、したがってセルフロック現象が生じることがないので、丸刃等を円滑に取り外すことができる。したがって、丸刃等の交換作業を円滑に行なうことができる。
【００５１】
つぎに、本発明の請求項３〜４にかかわる丸刃せん断機の刃替え方法および装置を新設スリッターに適用した実施例について説明する。
【００５２】
実施例２
新設スリッターへの実施例を図７〜８に示す。スリッター本体１はライン中心に固定した。反駆動側軸受け２は、刃替え時には、横にシフトする。アーバー３には案内スリーブ４を装着し、該案内スリーブ４の駆動装置４２をスリッター本体１に設置した。前記ロボット６（図３参照）からの受渡しは仮置き軸４１に対して行なう。仮置き軸は、上新刃用、下新刃用、上旧刃用、下旧刃用、計４本あるが、１本のみ図示した。仮置き軸４１の先端にはロボットハンドの３本の爪が進入する溝を有する受渡し部４３を設けた。４本の仮置き軸４１は、アーバー３と連結するための前進、ロボット受渡し位置への後退をし、そしてアーバー３とのあいだで丸刃等を移動させるプッシャー７を付属する。
【００５３】
２軸連結部の移動を可能にするため、式（６）〜（９）にしたがって連結部の設計をした。たとえば、仮置き軸先端の断面形状は、上寸法（Ｕ）を誤差（ｅ、β）等の影響を受けないようスリッター本体のアーバーの半径（ｄ／２）より０．２ｍｍ小さくし、下寸法（Ｌ）はアーバー半径の半分程度にした。また、アーバー３先端には、実施例１同様、Ｘ＝３ｍｍ、Ｙ＝０．４５ｍｍの小さなテーパを付けた。
【００５４】
図７〜８に示される新設のスリッタの丸刃等を交換する場合、まず、ロボットにより仮置き軸につぎの丸刃等をセットする。仮置き軸４本中２本に新しい丸刃等がセットされ、他の２本は空のままである。つぎに空の仮置き軸４１とアーバー３を連結し、案内スリーブ４を仮置き軸の方向へ移動させ、アーバー上の丸刃等を一括して仮置き軸へ移動させる。案内スリーブはアーバーの端部で新刃受入れまでそこに待機させる。ついで、新しい丸刃等をセットした仮置き軸をアーバーに連結する。そして仮置き軸上の丸刃等をプッシャーで押し、アーバーの端部で待機している案内スリーブとサンドイッチにしてアーバー上へ移動する。丸刃等の挿入および抽出はいずれも案内スリーブが丸刃等の姿勢を保持しているので丸刃等はセルフロックを生じることなく軸上および軸連結部を移動する。
【００５５】
なお、丸刃等を締め付ける方法は、ナットを用いてもよいが、より完全な自動化には、後述の実施例３の方法がよい。
【００５６】
なお、小径の仮置き軸３１への丸刃等８の仮置きは、手作業でも容易に行なうことができるが、自動化および労力低減のために、前記ロボット６のハンド７を用いて丸刃等８を仮置き軸３１に仮置きしてもよい。
【００５７】
つぎに、本発明の参考例にかかわる丸刃せん断機の刃替え方法および装置をサイドトリマーに適用した例について説明する。
【００５８】
参考例１
サイドトリマーは、通常、ライン両側に同一のものが設置されるが、本参考例では、ライン進行方向に向かって右側のみ、図９〜１１に示した。コモンベース５１上にサイドトリマー本体５２が乗っており、せん断板幅に応じて、および刃替えの時に開閉動作をする。サイドトリマー本体の上アーバー５３には上丸刃５４、下アーバーには下丸刃５５が装着される。アーバーにはさらにスペーサーや板押え５６が装着される場合もある。
【００５９】
刃替え装置は旧刃受取り装置５７、新刃仮置き装置５８、そしてサイドトリマー本体に設置した案内装置６２とその駆動装置６３から構成される。旧刃受取り装置５７および新刃仮置き装置５８には、いずれも上下の仮置き軸（連結軸）５９とプッシャー６０、プッシャー駆動装置６１が設置されている。案内装置６２は前記案内スリーブに相当する。サイドトリマーはアーバーが短く、アーバー１本について挿入する丸刃も１枚だけである。したがって、軸の垂下がりが丸刃等の境界傾斜角より充分小さく許容できたので案内スリーブの軸装着をせず、案内スリーブ相当の基準面をもつ案内装置６２をサイドトリマー本体５１に設置した。案内装置の組立は、前記案内スリーブに相当する部材を組立調整冶具としてアーバーに装着し、この端面に案内装置を密着させた状態で案内駆動装置との連結部をボルト締めする方法で行なった。そののち、案内スリーブ相当の組立調整冶具は取り外した。アーバー５３と刃替え軸（連結軸）５９の連結部は、丸刃等の移動を可能にするため、前記式（６）〜（９）にしたがって設計し、前記実施例２と同様にした。
【００６０】
さらに、本参考例では、従来ナットによる締付けが一般的であったアーバーへの丸刃の固定方法を変更した。すなわち、アーバーの開放側端部、従来ならナットが設置された位置に、軸方向と半径方向に移動可能な突起６５、６６を設け、軸方向の移動をアーバー駆動側端部に設置した油圧シリンダ６４で行ない、半径方向の移動はアーバーの開放側端面へ軸方向に操作ロッド６５を突き出し、これを軸内に押し込むと突起６６がアーバー内に退避するようにしている。
【００６１】
刃替えは、以下の動作で行なわれる。まずサイドトリマー本体５１を後退させ、同時に油圧締付けを開放する。そして旧刃受取り装置５７を前進させ刃替え軸５９とアーバー５３を連結する。このとき、突起操作ロッドが軸内に押し込まれ、突起はアーバー内に退避する。このようにして丸刃５４の軸方向の締付けを解除し、締付けの突起を軸内へ待避させる。つぎに丸刃５４と板押え５６を、案内装置６２とプッシャー６０とで挟み、旧刃受取り装置５７の刃替え軸上へ移動する。下アーバーおよび新刃挿入も同様な操作を行なう。なお、新刃は事前に新刃仮置き装置５８の丸刃軸５９へ人力により挿入しておく。そして、抽出した旧刃は旧刃受取り装置５７の刃替え軸上から人力により取り除く。
【００６２】
アーバー５３と刃替え軸（連結軸）５９の連結部は丸刃等の移動を可能にするため、（６）〜（９）式にしたがって設計をし、実施例２と同様にした。
丸刃等は、案内装置６２の基準面でその姿勢を保持されてセルフロックすることはなく、また連結部にも移動の障害はないので、両軸上を容易に移動した。このように刃替えが自動で行なわれ、サイドトリマーを装備したプロセスラインの刃替えのための停止時間は著しく減少した。また自動化せずに手作業とした刃替え軸に対する丸刃等のハンドリング作業は、ナットの締付けやアーバーとのきびしいはめあいなどがない。したがって、重量バランサなどのハンドリング補助工具を使用した容易な作業である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、セルフロック現象を防止することにより、汎用ロボットによる自動化を可能にし、丸刃とアーバーとのより小さい隙間の選択を可能にして、スリッタのせん断品位を向上させることができる。しかも、高精度の装置を必要としないため、設備コストを大幅に低減することができる。しかも、既設のスリッタ−への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】丸刃せん断機のアーバーに丸刃が挿入されたときに生じるセルフロック現象を示す説明図である。
【図２】アーバー先端に他の軸を連結させた状態を示す説明図である。
【図３】本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置の一実施の形態、すなわち既設のスリッターに案内スリーブを設けた構成を示す平面図である。
【図４】図３のスリッターの正面図である。
【図５】図３のロボットのハンドの説明図である。
【図６】図５のロボットのハンドに挿入され得る受渡し部であるガイドキャップの説明図である。
【図７】本発明の丸刃せん断機の刃替え方法および装置の他の実施の形態である、仮置き軸を有する新設のスリッターの構成を示す正面図である。
【図８】図７の新設のスリッターの平面図である。
【図９】本発明の参考例にかかわるサイドトリマーのための刃替え装置を示す平面図である。
【図１０】図９の刃替え装置の正面図である。
【図１１】図９のサイドトリマーの正面図である。
【符号の説明】
３アーバー
８丸刃等
５３上アーバー
５４上丸刃[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for changing a blade of a round blade shearing machine. More specifically, the present invention relates to automatic blade replacement in which a round blade of a round blade shearing machine, such as a slitter, and a spacer for determining the interval between the round blades (hereinafter, these two are collectively referred to as a round blade) are inserted into an arbor and extracted. In particular, the present invention relates to a method for preventing a self-lock phenomenon occurring between an inner diameter surface of a round blade or the like and an outer peripheral surface of an arbor and facilitating insertion and extraction of a round blade or the like into the arbor by a robot.
[0002]
2. Description of the Related Art
2. Description of the Related Art Conventionally, blade changing work of a round blade shearing machine such as many slitters has been performed manually by an operator. The clearance between the arbor of the slitter and the round blade or the like is very small, and self-locking easily occurs between the arbor and the inner diameter surface when the round blade or the like is mounted or extracted. Therefore, this operation requires skill. Moreover, the round blades and the like are heavy and heavy work.
[0003]
Therefore, various automatic blade changing methods using a robot or the like have been conventionally proposed.
[0004]
For example, an incorporation device such as a cutter in a slitter facility described in JP-A-57-27614 is intended for mechanization of blade replacement. A transport device such as a round blade and a built-in device are disposed between a storage rack such as a round blade and a slitter. Insertion and extraction of a round blade or the like into or from an arbor is performed by placing the round blade or the like on a built-in device and moving it parallel to the arbor axis by a machine or human power. However, when the round blade or the like is inserted into the arbor in an inclined state, there is a problem that the round blade is caught in the middle of the arbor, that is, a so-called self-lock phenomenon occurs.
[0005]
Further, the automatic blade changing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-63098 is intended for automatic blade changing. A round blade transporter is arranged between a storage device such as a round blade and a slitter. The round blade transporter is equipped with an automatic attachment / detachment device at the tip, and transfers round blades and the like from the storage device and the arbor and transports between the storage device and the arbor. However, this device also has a problem that a self-lock occurs when the round blade or the like moves on the arbor.
[0006]
The automatic blade assembly device of the slitter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-139113 is also intended for automatic blade replacement. A device such as a pick-up arm or a conveyor for handling and transport is arranged between a storage box such as a round blade and a slitter. The round blade or the like is first inserted into the pickup arm, and after connecting this arm to the arbor of the slitter, a pusher that moves in parallel with the arbor axis moves the round blade or the like on the arm onto the arbor in a lump. However, this device also has a problem that a self-lock occurs when the round blade or the like moves on the arbor.
[0007]
In addition, the automatic slitter automatic blade changer described in the "Steel Association of Japan Lecture Conference September 1990, Development of Automatic Slitter Round Blade Changer" is intended for automatic blade change, and the positioning accuracy is ± Self-locking by detecting force by inserting a force sensor into a hand that grips a round blade, etc., a robot that is 30 times more accurate than a general-purpose robot with a diameter of 10 μm, and moving the hand slightly in the direction to reduce the resistance. Avoid the phenomenon. However, a special and high-precision robot and hand are required, so that there is a problem that the apparatus becomes very expensive. In addition, there is no device configuration for handling and transporting in a storage shelf when replacing a round blade or the like.
[0008]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for replacing a blade of a round blade shearing machine which can prevent a self-locking phenomenon and do not require a high-precision apparatus. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A blade replacement method for a round blade shearing machine according to claim 1, wherein the round blade is mounted on an arbor of the round blade shearing machine.And / or spacerA blade replacement method of a round blade shearing machine for replacing the
A guide sleeve whose end face functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer is slidably mounted on the arbor in advance, and the round blade and / or Or contact the spacer with the arbor and use a round blade and / or spacerIs attached to or detached from the arbor.
[0010]
The round blade shearing machine according to claim 2.blade ofThe changing device is a round blade mounted on the arbor of a round blade shearing machine.And / or spacerA blade changing device for a round blade shearing machine for replacing aA guide sleeve whose end face functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer is slidable on the arbor in advance.It is characterized by having.
[0014]
Claim3The method for changing the blade of the round blade shearing machine described is the round blade mounted on the arbor of the round blade shearing machine.And / or spacerFor replacing round blade shearing machineblade ofReplacement method,
An arbor slidably mounted with a guide sleeve whose end surface functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer, a blade replacement shaft for receiving an old blade or a new blade Blade replacement for temporary placementWhen connecting the shaft and the shaft, the shape of the abutting portion of both shafts is set to a size that does not affect the posture of the round blade and / or the spacer regulated by the guide sleeve, so that the round blade and / or the spacer The movement between the two axes is made possible.
[0015]
Claim4The blade changing device for a round blade shearing machine described above is a round blade mounted on an arbor of the round blade shearing machine.And / or spacerFor replacing round blade shearing machineblade ofA replacement device,
An arbor slidably mounted with a guide sleeve whose end surface functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer, a blade replacement shaft for receiving an old blade or a new blade Blade replacement for temporary placementWhen connecting the shaft and the shaft, the shape of the abutting portion of both shafts is set to a size that does not affect the posture of the round blade and / or the spacer regulated by the guide sleeve, so that the round blade and / or the spacer The movement between the two axes is made possible.
[0018]
According to the present invention, a delivery portion such as a round blade is provided at the open end of the arbor or the like, and a "guide sleeve" that holds the posture while the round blade or the like moves on the arbor is part of the device. Attach it to the arbor in advance.
[0019]
In order to enable delivery to and from the robot, the delivery section has an outer diameter several millimeters smaller than that of the arbor, and if necessary, has a structure to avoid interference with the robot hand. In order to allow movement of the round blade and the spacer between the transfer part and the arbor, the upper ends are connected at the same or at a gentle slope. In the case of an existing slitter, a jig (guide cap) having this structure is attached to the open end of the arbor only when changing blades.
[0020]
In the present invention, the delivery unit is not limited to the one provided at the tip of the arbor. When the blade is not directly set on the arbor by a robot but is set on a temporary placing shaft, the transfer unit is not provided with the arbor. Instead, it is provided at the tip of the temporary placing shaft (see the delivery unit 43 in FIG. 8).
[0021]
The external shape of the guide sleeve is almost the same as that of the round blade or the spacer, but the axial dimension is set to a large dimension that does not cause self-locking, and the clearance between the guide sleeve and the arbor is set to a small value that can maintain the required precision as a reference plane. The end face of such a guide sleeve functions as a reference plane perpendicular to the axis.
[0022]
When inserting a round blade or the like, the guide sleeve is first moved to the open end of the arbor, and the round blade is brought into close contact with the end face of the guide sleeve with a pusher outside the arbor and is moved on the arbor. Since the round blade is kept perpendicular to the arbor by the guide sleeve, it moves on the arbor without self-locking.
[0023]
Driving force for moving the round blade is provided from a linear motion device that operates in parallel with the arbor installed near the arbor, via a pusher and a guide sleeve. If this driving force is increased to a size that allows press-fitting, the fit between the round blade and the arbor can be stopped or fitted.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the method and apparatus for changing the blade of the round blade shearing machine of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a self-locking phenomenon that occurs when a round blade is inserted into an arbor of a round blade shearing machine, FIG. 2 is an explanatory view showing a state where another shaft is connected to the tip of the arbor, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of the blade changing method and apparatus of the round blade shearing machine of the invention, that is, a configuration in which a guide sleeve is provided on an existing slitter, FIG. 4 is a front view of the slitter of FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view of a guide cap which is a transfer part that can be inserted into the robot hand of FIG. 5, and FIG. 7 is another example of a blade changing method and apparatus of a round blade shearing machine of the present invention. FIG. 8 is a front view showing a configuration of a newly provided slitter having a temporary placing shaft according to an embodiment, FIG. 8 is a plan view of the newly provided slitter of FIG. 7, and FIG. Side of still another embodiment of the Plan view of a blade sorter for Rimmer, 10 is a front view and FIG. 11 of the blade sorter of FIG. 9 is a front view of a side trimmer of FIG.
[0025]
First, a mechanical analysis of the self-lock phenomenon, which is a problem to be solved by the present invention, will be described.
[0026]
FIG. 1 shows a force when the round blade or the like moves on the arbor in an inclined state. The basic equations are shown in equations (1) to (3).
Angle of actual clearance zero γ ≒ G / T (1)
Axial force balance F = R + 2μP (2)
Balance of rotational moment FD = PT + μPD (3)
γ: Boundary inclination angle
R: Movement reaction force (reaction force from adjacent round blades, etc.)
μ: Coefficient of friction between the inner surface of a circular blade or the like and the arbor cylindrical surface
P: Self-locking reaction force
d: Arbor outer diameter
D: Outer diameter of round blade etc. (Maximum point of application of rotational moment)
H: distance between F and R action points (H = D for simplicity)
G: Clearance
F: axial movement thrust
T: Axial dimension (thickness) of round blades
[0027]
Equation (1) shows the angle of the boundary where the self-locking phenomenon can occur. When the inclination angle γ exceeds this value and the inclination increases with an increase in the thrust F, self-locking occurs, and the round blade 8 cannot move on the arbor 3. If the inclination angle γ is smaller than this value, no self-lock occurs. Even when it is large, that is, even when the action point of the self-locking reaction force P is elastically deformed, self-locking does not occur if the inclination angle γ does not change with an increase in the thrust F. If the thrust F is increased, it is possible to move on the arbor.
[0028]
Equations (2) and (3) show the balance of forces when a round blade or the like has a tilt of an angle γ. In order to make it easier to understand the physical meaning of the expression than the accuracy of the numerical value indicated by the expression, the expression was made to ignore the effect of the weight of the round blade or the like. Further, since the point of action of the thrust F and the movement reaction force R may change depending on the situation, it is assumed that the worst case is assumed and the point acting on the outermost diameter of a round blade or the like (H = D).
[0029]
In order to make the meanings of the expressions (1) to (3) clearer, the self-locking reaction force P is first eliminated. Next, when this equation is expressed using the vertical / horizontal dimension ratio a (= T / D) of a round blade or the like and the thrust transmission ratio g (= R / F), the following equations (4) and (5) are obtained. Can be The expressions (4) and (5) are completely the same, although the expressed form is different.
g = (a−μ) / (a + μ) (4)
a = μ (1 + g) / (1-g) (5)
[0030]
If g in the equation (4) is positive, the frictional force 2 μP against the thrust F is generated despite the fact that the round blade or the like is inclined so as to cause self-locking, that is, the self-locking reaction force P exists. Despite this, the self-lock is not performed, and the round blade moves on the arbor.
[0031]
Note that this equation is a simple equation where H = D. It is possible to apply the thrust F to a point intended in the design, for example, to the axis. In this case, the expression indicating the self-lock limit is slightly different from the expressions (4) and (5).
[0032]
Next, a guide sleeve used in the blade changing method of the present invention will be described.
[0033]
According to the present invention, a guide sleeve designed and manufactured so as not to self-lock based on the formulas (1), (4) and (5) is attached to the arbor as a part of the device, and a round blade or the like is closely attached to the arbor. By doing so, the influence of the thrust F on the inclination angle of the round blade or the like is cut off to prevent self-locking of the round blade or the like, thereby enabling movement on the arbor. When the round blades and the like are all loose fit, this movement is so-called slip, and the reaction force to the movement indicated by the round blades and the like is a value obtained by multiplying the gravity of the round blades and the like by the friction coefficient. On the other hand, when there is an interference fit in a round blade or the like, the movement of the round blade is press-fitting and requires a very large thrust F. However, since the guide sleeve regulates the inclination angle and the self-lock phenomenon does not occur, the axial movement is possible.
[0034]
The design conditions of the guide sleeve are summarized below. However, known conditions are omitted.
1) The dimension ratio a is set to be equal to or larger than the value obtained from the equation (5) by giving a necessary thrust transmission ratio g (however, the equation (5) is a simple equation giving priority to understanding. It may be determined and set to be equal to or more than that value.
2) The boundary inclination angle is set to be equal to or less than the minimum value of the boundary inclination angle of a round blade or the like (allowable inclination angle in the case of press-fitting).
[0035]
It should be noted that attaching the guide sleeve to the arbor has a special meaning. One end of the arbor is supported by a roller bearing, but the arbor hangs slightly due to its own weight and elastic deformation of the bearing and the like. The hanging amount changes due to a change in weight due to insertion of a round blade or the like. If the reference plane holding the posture of the round blade or the like exists outside the arbor, the drooping of the arbor changes the posture of the round blade or the like and increases the inclination angle.
[0036]
If the change in the amount of sag is acceptable, such as when the sag is small or the boundary inclination angle of a round blade or the like is large, a reference plane that regulates the attitude of the round blade or the like may be placed outside the arbor. In this case, the temporary guide sleeve may be inserted into the arbor, and the reference surface may be brought into close contact with the arbor to position the reference surface.
[0037]
Next, the movement of the shaft connecting portion will be described.
[0038]
The end of the slitter body on the open side of the arbor includes a portion for mounting a bearing and a screw for fastening a built-in round blade or the like to a shaft, and is not generally configured to be able to transfer to and from a robot. Therefore, it is necessary to connect an axis that can be transferred to and from the robot to the arbor of the slitter body. However, the connecting portion has a problem that hinders movement of the round blade or the like. First, the two axes should be parallel, but in practice some angles cannot be avoided. Second, the upper ends of the two axes should be at the same height, but in practice some steps cannot be avoided. These are shown in FIG.
[0039]
The solutions and conditions for these two problems are described below. However, known method conditions are omitted.
1) At the tip of the arbor, a taper with an inclination angle at which a round blade or the like can move with axial thrust is provided.
2) The abutting portion of the shaft connecting portion is dimensioned so as not to affect the posture of the round blade or the like regulated by the guide sleeve and to prevent movement. This condition is shown in the following equations (6) to (9). The symbols in FIG. 2 are as follows.
d: Arbor diameter of the slitter body
θ: Arbor tip taper inclination angle
X: Taper length
Y: Taper height
U: Upper dimension of delivery shaft
L: Lower dimension of the delivery shaft
e: Butt error between both axes (expected maximum value)
β: Square angle (expected maximum value)
B_MAX： Maximum width of round blades
B_MIN： Minimum width of round blades
γ: Boundary inclination angle of the guide sleeve (see FIG. 1)
C_i: Moving condition check value.
[0040]
From this figure, four movable conditional expressions are obtained geometrically.
(1) Conditions for avoiding collision with the shaft end
Y> C₁= D / 2-U + e (6)
(2) Conditions for not falling into the hollow
B_MIN> C₂= X− (d / 2−U + e) / tan θ (7)
(3) Conditions for keeping the posture unchanged
0 <C₃= D / 2-Ue- (B_MAX−X) tan (β + γ) (8)
(4) Conditions for keeping the posture unchanged
0 <C₄= D / 2-Le- (B_MAX−X) tan (β + γ) (9)
[0041]
Next, claims 1 to 5 of the present invention.2An example in which the blade changing method and apparatus of the round blade shearing machine according to the present invention is applied to an existing slitter will be described.
[0042]
Example 1
3 and 4 show an example in which the present invention is applied to a slitter which has been performing a manual blade change. The slitter body 1 is drawn off-line for blade replacement, and shows a state in which the bearing 2 on the opposite side to the drive is removed from the arbor 3. A guide sleeve 4 having substantially the same inner diameter as the round blade 8 is mounted on the drive side of the arbor, and a taper 1a for connecting to the bearing 2 and a round blade are fastened to the tip of the arbor on the non-drive side in the axial direction. The screw 1b is machined. The guide cap 31, which is a connecting shaft having a transfer part with the robot 6, is shown in FIG. 6, and is not shown in FIGS. The pusher and the guide sleeve driving device are not shown, but are the same as those shown in FIGS. A storage shelf 5 having round blades 8 and the like and a 6-axis general-purpose robot 6 are arranged around the slitter. A hand 7 is attached to the tip of the arm of the robot. The round blade 8 and the like 8 are shown inserted into the arbor and a part of the one placed on the storage shelf.
[0043]
FIG. 5 shows a part of a cross section of the robot hand and the storage shelf 5. As a method of gripping the round blade 8 or the like, an outer circumference grip or a side grip may be considered, but in this example, an inner diameter grip is adopted from the viewpoint of compatibility with other equipment and grip strength. The base plate 21 of the hand 7 was attached to the arm 6 of the robot, the upper claw 22 was attached to this plate, and the lower claw 23 was attached so as to be vertically movable by an air cylinder 24. These three pawls enter the inner diameter of the round blade 8 or the like, and the lower claw 23 is driven up and down by the air cylinder 24 to grip the inner diameter of the round blade or the like.
[0044]
FIG. 6 shows a connecting shaft having a transfer part with the robot. The guide cap 31 is formed with a transfer portion A, a taper B, and an arbor screw portion C. The guide cap 31 is put on the

arbor tips

1a and 1b shown in FIGS. Grooves 31a are provided at three locations in the delivery section as recesses into which the

claws

22, 23 of the hand 7 enter.
[0045]
The arbor of the existing slitter had a diameter of 180 mm, an upper tolerance of −15 μm, and a lower tolerance of −20 μm. Maximum thickness B of round blade etc._MAXIs 100mm, minimum thickness B_MINWas 10 mm. Holes such as round blades had an upper tolerance of +17 μm and a lower tolerance of +5 μm. Shaft tolerance is equivalent to fit grade 2 and hole is grade 4 and is a severe process applied to gauges. Although it is an irregular fit, the minimum clearance is 20 μm, and the type of fit is closest to g (minimum clearance 14 μm) applied to the precision moving part.
[0046]
As a reference example, Table 1 shows the explanation of the application of these types of fittings, which is diverted from "Kiyoshi Onishi, published by New Technology Development Center Co., Ltd., and a manual for machine precision design".
[0047]
[Table 1]

[0048]
From Table 1, it can be seen that the fit can be tighter if the insertion of the round blade is possible with mechanical force. In order to improve the shear quality of the slitter when purchasing a new blade in the future, the tolerance of the guide sleeve is set to +8 to 20 μm so that the fitting can be shifted to a tighter fit. As shown in FIG. 1 and equations (1) to (5), the thickness of the guide sleeve was assumed to have a friction coefficient of 0.3, and the dimensional ratio a was set to about 0.5. Further, the guide sleeve driving device has a structure in which the thrust F acts on the axis. That is, the equation (5) is obtained assuming that the thrust acts on the outermost portion of the guide sleeve. By applying this to the axis, the rotational moment is reduced by about half, and the friction coefficient is 0.3. The selection of the dimensional ratio 0.5 has a margin of about twice.
[0049]
The diameter of the transfer part with the robot was 6 mm smaller than the arbor diameter d of the slitter body. The diameter of the portion in contact with the arbor was reduced by 0.4 mm. At this part of the arbor tip, there is a screw for tightening a round blade or the like, and 0.4 mm was selected from the restriction of the outer diameter. The taper at the tip of the arbor was X = 3 mm, Y = 0.45 mm, and θ = 8.5 ° C. (15% gradient).
[0050]
When a round blade is installed in the existing slitter shown in FIGS. 3 and 4, first, a guide cap 31 (see FIG. 6) is attached to the tip of the arbor 3, and then the robot 6 is placed on a shelf by the hand 7. The round blade or the like 8 is held from the inner surface side (see FIG. 5), and then the hand 7 is inserted into the guide cap 31 at the tip of the arbor 3. Then, the claw 23 under the hand is raised to deposit a round blade or the like on the guide cap, and the hand is released outside the guide cap. Finally, the guide sleeve is driven while the round blade 8 or the like 8 is in contact with the guide sleeve 4 moved to the tip of the arbor 3 by a pusher (not shown), and is moved on the arbor 3. The arbor 3 can be smoothly mounted without causing a self-lock phenomenon. After attaching the guide cap 31, the round blade 8 or the like 8 may be attached to the arbor 3 using means other than the hand of the robot, or may be attached manually. Similarly, when the round blade 8 is moved in the opposite direction, the round blade or the like is brought into contact with the guide sleeve so that the self-locking phenomenon does not occur, so that the round blade or the like can be removed smoothly. . Therefore, the work of replacing the round blade or the like can be performed smoothly.
[0051]
Next, claims of the present invention3~4An embodiment in which the method and apparatus for changing a blade of a round blade shearing machine according to the present invention is applied to a newly-installed slitter will be described.
[0052]
Example 2
An embodiment for a new slitter is shown in FIGS. The slitter body 1 was fixed at the center of the line. The anti-drive side bearing 2 shifts sideways when changing blades. A guide sleeve 4 was mounted on the arbor 3, and a driving device 42 for the guide sleeve 4 was installed on the slitter body 1. Delivery from the robot 6 (see FIG. 3) is performed on the temporary placing shaft 41. There are four temporary setting shafts, one for the upper new blade, one for the lower new blade, one for the upper and lower blades, and one for the lower old blade, but only one is shown. A delivery portion 43 having a groove into which three claws of the robot hand enter is provided at the tip of the temporary placing shaft 41. The four temporary placing shafts 41 are provided with a pusher 7 for moving forward to connect with the arbor 3, retreating to the robot transfer position, and moving a round blade or the like between the arbor 3 and the like.
[0053]
In order to enable the movement of the biaxial connecting part, the connecting part was designed according to the equations (6) to (9). For example, the cross-sectional shape of the tip of the temporary placing shaft is such that the upper dimension (U) is smaller than the radius (d / 2) of the arbor of the slitter body by 0.2 mm so as not to be affected by errors (e, β) and the lower dimension. (L) was set to about half of the arbor radius. Further, a small taper of X = 3 mm and Y = 0.45 mm was provided at the tip of the arbor 3 as in the first embodiment.
[0054]
When replacing a round blade or the like of a newly provided slitter shown in FIGS. 7 and 8, first, the next round blade or the like is set on a temporary placing shaft by a robot. New round blades and the like are set on two of the four temporarily placed shafts, and the other two are left empty. Next, the empty temporary placing shaft 41 and the arbor 3 are connected, the guide sleeve 4 is moved in the direction of the temporary placing shaft, and the round blades and the like on the arbor are collectively moved to the temporary placing shaft. The guide sleeve rests there at the end of the arbor until a new blade is received. Next, the temporary setting shaft on which a new round blade or the like is set is connected to the arbor. Then, the round blade or the like on the temporary placing shaft is pushed by a pusher, and is moved onto the arbor as a sandwich with the guide sleeve waiting at the end of the arbor. In both insertion and extraction of the round blade or the like, since the guide sleeve holds the posture of the round blade or the like, the round blade or the like moves on the shaft and the shaft connecting portion without causing self-lock.
[0055]
Note that a nut may be used as a method for tightening the round blade or the like, but a method of a third embodiment described below is preferable for more complete automation.
[0056]
The temporary placement of the round blade 8 or the like on the small-diameter temporary placement shaft 31 can be easily performed manually, but for automation and reduction of labor, the round blade or the like is used by using the hand 7 of the robot 6. 8 may be temporarily placed on the temporary placement shaft 31.
[0057]
Next, the present inventionReference exampleMethod and equipment for round blade shearing machine related toExampleWill be described.
[0058]
Reference Example 1
The same side trimmer is usually installed on both sides of the line.referenceIn the example, only the right side in the line traveling direction is shown in FIGS. A side trimmer main body 52 is mounted on the common base 51, and opens and closes in accordance with the width of the shear plate and at the time of blade replacement. An upper round blade 54 is mounted on the upper arbor 53 of the side trimmer body, and a lower round blade 55 is mounted on the lower arbor. The arbor may be further provided with a spacer or a plate retainer 56.
[0059]
The blade changing device includes an old blade receiving device 57, a new blade temporary placing device 58, a guide device 62 installed on the side trimmer main body, and a driving device 63 thereof. Each of the old blade receiving device 57 and the new blade temporary placing device 58 is provided with an upper and lower temporary placing shaft (connection shaft) 59, a pusher 60, and a pusher driving device 61. The guide device 62 corresponds to the guide sleeve. The side trimmer has a short arbor, and only one round blade is inserted per arbor. Therefore, since the hanging of the shaft was sufficiently smaller than the boundary inclination angle of the round blade or the like, the guide sleeve was not mounted, and the guide device 62 having a reference surface equivalent to the guide sleeve was installed on the side trimmer main body 51. The guide device was assembled by mounting a member corresponding to the guide sleeve on an arbor as an assembly adjustment jig, and tightening a connecting portion with a guide drive device with the guide device in close contact with the end face. After that, the assembly adjustment jig equivalent to the guide sleeve was removed. The connecting portion between the arbor 53 and the blade replacement shaft (connection shaft) 59 was designed in accordance with the above equations (6) to (9) in order to enable the movement of a round blade or the like, and was the same as in the second embodiment.
[0060]
In addition, the bookreferenceIn the example, the method of fixing the round blade to the arbor, which has conventionally been generally tightened with a nut, was changed. That is, a hydraulic cylinder provided with

projections

65 and 66 movable in the axial and radial directions at the open end of the arbor, where the nut was conventionally installed, and the axial movement is installed at the arbor drive end. The operation is performed at 64, and the radial movement is such that the operating rod 65 protrudes in the axial direction toward the open end face of the arbor, and when this is pushed into the shaft, the projection 66 retreats into the arbor.
[0061]
The blade replacement is performed by the following operation. First, the side trimmer body 51 is retracted, and at the same time, the hydraulic tightening is released. Then, the old blade receiving device 57 is advanced to connect the blade replacement shaft 59 and the arbor 53. At this time, the projection operation rod is pushed into the shaft, and the projection retracts into the arbor. Thus, the tightening of the round blade 54 in the axial direction is released, and the tightening protrusion is retracted into the shaft. Next, the round blade 54 and the plate holder 56 are sandwiched between the guide device 62 and the pusher 60, and are moved on the blade replacement shaft of the old blade receiving device 57. The same operation is performed for lower arbor and new blade insertion. The new blade is inserted in advance into the round blade shaft 59 of the new blade temporary placing device 58 by human power. Then, the extracted old blade is manually removed from the blade replacement shaft of the old blade receiving device 57.
[0062]
The connecting portion between the arbor 53 and the blade replacement shaft (connection shaft) 59 was designed in accordance with the equations (6) to (9) in order to enable the movement of a round blade or the like, and was the same as in the second embodiment.
The round blade and the like are held on the reference surface of the guide device 62 and do not self-lock, and there is no obstacle in the movement of the connecting portion, so that the round blade easily moved on both axes. In this way, the blade change was performed automatically, and the downtime for changing the process line equipped with the side trimmer was significantly reduced. Further, the handling work of a round blade or the like for the blade replacement shaft, which was manually performed without automation, does not involve tightening of a nut or tight fitting with an arbor. Therefore, it is an easy operation using a handling assisting tool such as a weight balancer.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, by preventing the self-lock phenomenon, automation by a general-purpose robot is enabled, a smaller gap between the round blade and the arbor can be selected, and the shear quality of the slitter can be improved. In addition, since a high-precision device is not required, the equipment cost can be significantly reduced. Moreover, application to existing slitters is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a self-lock phenomenon that occurs when a round blade is inserted into an arbor of a round blade shearing machine.
FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which another shaft is connected to the tip of an arbor.
FIG. 3 is a plan view showing one embodiment of a method and an apparatus for changing a blade of a round blade shearing machine of the present invention, that is, a configuration in which a guide sleeve is provided on an existing slitter.
FIG. 4 is a front view of the slitter of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a hand of the robot in FIG. 3;
FIG. 6 is an explanatory diagram of a guide cap which is a delivery unit that can be inserted into the hand of the robot in FIG. 5;
FIG. 7 is a front view showing the configuration of a newly-installed slitter having a temporary setting shaft, which is another embodiment of the blade changing method and apparatus of the round blade shearing machine of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of the newly provided slitter of FIG. 7;
FIG. 9 of the present invention.Related to Reference ExampleIt is a top view which shows the blade replacement device for side trimmers.
FIG. 10 is a front view of the blade changing device of FIG. 9;
FIG. 11 is a front view of the side trimmer of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
3 Arbor
8 Round blades, etc.
53 Upper Arbor
54 Upper round blade

Claims

A blade replacement method for a round blade shearing machine for replacing a round blade and / or a spacer attached to an arbor of the round blade shearing machine,
A guide sleeve whose end face functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer is slidably mounted on the arbor in advance, and the round blade and / or Or a method of changing the blade of a round blade shearing machine in which a spacer is brought into contact with a arbor and a round blade and / or a spacer is mounted on or removed from the arbor.

A blade changing device for a round blade shearing machine for replacing a round blade and / or a spacer mounted on an arbor of a round blade shearing machine, wherein the end surface functions as a reference plane orthogonal to an axis of the arbor. And / or a blade changing device for a round blade shearing machine which is provided with a guide sleeve for holding a posture of a spacer slidably on an arbor in advance .

A blade replacement method for a round blade shearing machine for replacing a round blade and / or a spacer attached to an arbor of the round blade shearing machine,
An arbor slidably mounted with a guide sleeve whose end surface functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer, a blade replacement shaft for receiving an old blade or a new blade In the case of connecting the blade replacement shaft for temporary placement, the shape of the butted portion of both shafts is made to have a dimension and shape that does not affect the posture of the round blade and / or the spacer regulated by the guide sleeve, A blade changing method for a round blade shearing machine that enables movement of a round blade and / or a spacer between two axes.

A blade changing device for a round blade shearing machine for replacing a round blade and / or a spacer attached to an arbor of the round blade shearing machine,
An arbor slidably mounted with a guide sleeve whose end surface functions as a reference plane orthogonal to the axis of the arbor and holds the position of the round blade and / or the spacer, a blade replacement shaft for receiving an old blade or a new blade In the case of connecting the blade replacement shaft for temporary placement, the shape of the butted portion of both shafts is made to have a dimension and shape that does not affect the posture of the round blade and / or the spacer regulated by the guide sleeve, A blade changing device of a round blade shearing machine that enables movement of a round blade and / or a spacer between two axes.