JP2004098177A

JP2004098177A - 長尺物の表面加工方法およびその装置

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Publication number: JP2004098177A
Application number: JP2002259476A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Umemura; 梅村　貢; Takayuki Nakada; 仲田　貴行
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】環境問題を引き起こすことがなく、しかも長尺物の機械的性質が低下することもないインライン対応の長尺物の表面加工方法を提供する。
【解決手段】長尺物Ｗを表面加工する方法であって、長尺物を２個以上の弾性ローラ２３により所要の大きさの力で挟持する工程と、長尺物Ｗを１０〜１０００ｍ／ｍｉｎの速度で移動させるとともに弾性ローラ２３を０．１〜３０．０ｍ／ｍｉｎの周縁速度で長尺物Ｗの移動方向へ回転させる工程と、弾性ローラ２３間に粉粒体状の研掃材を投入する工程と、を含み、これにより、研削材を長尺物Ｗに対して相対的に移動させ長尺物Ｗを摩擦して長尺物Ｗを表面加工することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面形状が円形、概略円形、多角形、異形等を成す長尺物を表面加工する方法およびその装置に係り、より詳しくは前記長尺物を、表面荒らし、酸化スケール落とし、錆落とし、表面研磨、異物除去、バリ取り、丸み付けなどの表面加工を行うのに好適な方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した長尺物の表面加工を、バイト、研削ホイ−ル、ブラシ、ベルトサンダ等を用いて行うと、特に長尺物が断面寸法の小さい線材などの場合には、その外周を連続的にして一様に切削することが極めて難しい。このため、従来、線材などの酸化スケールや錆を除去する場合には酸洗法、ピ−リング法あるいはダイスによる皮剥き法等が（例えば、特許文献１参照）、また付着物を除去する場合には、アルカリ洗浄法、有機溶剤洗浄法等が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特許２８５７２７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、酸洗法では、多量の水を使用するために廃水処理や環境対策費が高くなる上に設備が大規模なものとなり、しかも、細い線材などを処理するときには線材同士が接触して線材全体が酸洗液中に一様に浸漬することが難いため、処理にむらが生じ、さらに、長尺物が鉄系の場合には、使用する酸（薬品）によってはその機械的性質が低下するなどの問題があった。加えて、酸洗法では、上述のように設備が大規模であるため処理の操業中に稼動を一旦停止すると、長尺物が過剰に酸中に浸漬されてその表面が著しく劣化することになり、したがって、酸洗法による処理装置のインライン化は困難であった。
【０００５】
また、複合の刃物またはダイス等の刃具間に長尺物を通過させて異物等を削り取る皮剥ぎ法では、長尺物に切削跡が残ったり、切削抵抗による張力がかかって細線材などの場合には切断してしまうなどの弊害が生じている。　また、アルカリ洗浄法や有機溶剤洗浄法では、酸洗法と同様に使用液が化学薬品であるため作業環境の保護の面で管理が大変厄介であり、しかも湿式法であるため装置が大型化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、環境問題を引き起こすことがなく、しかも長尺物の機械的性質が低下することもないインライン化の可能な長尺物の表面加工方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明における長尺物の表面加工方法は、長尺物を表面加工する方法であって、前記長尺物を２個以上の弾性ローラによって挟持する工程と、前記長尺物を１０〜１０００ｍ／ｍｉｎの速度で移動させるとともに前記弾性ローラを０．１〜３０．０ｍ／ｍｉｎの周縁速度で前記長尺物の移動方向へ回転させる工程と、前記弾性ローラ間に粉粒体状の研掃材を投入する工程と、を含み、これにより、前記研削材を前記長尺物に対して相対的に移動させ長尺物を摩擦して前記長尺物を表面加工することを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明に用いる弾性ローラは、弾性を有していて研削材を長尺物との間で保持でき、かつ長尺物を通過させるときに発生する摩擦力に耐えることができる強度を備え、さらに、電動機によって回転可能なものであれば、大きさ、形状、材質は問わない。
【０００９】
なお、本発明において２個以上の弾性ローラが長尺物を挟持する力の大きさは
、長尺物を挟持する弾性ローラが研削材を介在させて長尺物に対して回転可能なものである。
【００１０】
またなお、本発明において長尺物の移動速度が１０ｍ／ｍｉｎ未満では、弾性ローラとの速度差が十分でないために研削される量が少なく、また１０００ｍ／ｍｉｎを越えると、長尺物、研削材および弾性ローラ間で滑りが発生するために研削される量が少なくなる（図１参照）。また、弾性ローラの周縁速度が３０．０ｍ／ｍｉｎを越えると、弾性ローラ間に吹き込んだ研削材が弾性ローラの回転により弾き飛びされ、０．１ｍ／ｍｉｎ未満では弾性ローラとの速度差が十分でないために研削される量が少なくなる。効率や歩留まりを重視する場合には長尺物の速度は１００〜８００ｍ／ｍｉｎが好ましい。
【００１１】
またなお、本発明において用いる軟質性の研削材は、籾殻、椋葉、木賊等の研削性を有する植物の単体またはこれらの混合物である。これらの研削材は長尺物の表面をいわゆる軽度な表面仕上げや付着物の除去をするのに適している。
【００１２】
またなお、本発明において用いる硬質性の研削材は、アルミナ、セラミックス、ガラス粉、非鉄金属粉、金属粉等の単体またはこれらの混合物である。これらの研削材は、長尺物の酸化スケール落とし、錆落とし、異物除去、バリ取り、丸み付けなど強力な加工に適している。
【００１３】
またなお、本発明において用いる軟質性のものと硬質性のものとの混合物は、籾殻、椋葉、木賊等の研削性を有する植物、アルミナ、セラミックス、ガラス粉、非鉄金属粉、金属粉等であって、これらの混合物である。これらの研削材は長尺物の表面を軽研削あるいは研磨するのに適している。
【００１４】
またなお、本発明に用いる研削材の大きさは、長尺物の断面寸法などとの相関関係により決まるものであるが、粒径が０．０２〜２．５０ｍｍである場合には、容器への供給が容易であり、しかも、長尺物表面の異物除去に優れている。また、弾性ローラを加湿することにより、表面加工の機能を高めることができる。
【００１５】
またなお、本発明における長尺物とは、断面形状が円形、概略円形、多角形、異形等を成すものをいい、その材質は問わない。
【００１６】
またなお、本発明においては基本的には長尺物を対向する２方向から押圧して把持するものであるが、３方向から押圧して把持するようにしてもよい。また、ほぼ一様の表面加工を期待したにもかかわらず、充分でない場合には、長尺物を中心にして押圧位置を所要角度変位させた位置で再度表面加工を行うようにしてもよい。
【００１７】
さらになお、本発明において研削前に長尺物を冷却する手段としては、ＣＯ_２ガス、Ｎ_２ガス、低温圧縮エア等の吹き付け、ドライアイス粒子の接触などがある。
研削前に長尺物を冷却することにより、長尺物が熱を発生するのを防止することができ、弾性ローラの寿命の短縮や長尺物の変質を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、発明を適用した長尺物の表面加工装置の一実施例について図２〜図６に基づき詳細に説明する。図２に示すように、本表面加工装置は、長尺物としての線材Ｗを相互に対向して挟持可能な２個の弾性ローラ１・１と（図２参照）、２個の弾性ローラ１・１を相互に接近・離隔する接近離隔手段２と（図２参照）、弾性ローラ１・１を回転させる回転手段３と、前記弾性ローラ１・１間に粉粒体状の研掃材を吹き込む研掃材投入手段としてのノズル４・４（図２参照）と、前記弾性ローラ１・１の長手方向へ前記長尺物を往復移動させる往復動手段５・６と、で構成してある。なお、前記弾性ローラ１は、図４に示すように、回転軸と同一方向へ延びる多数の研掃材保持用溝７・７が周縁面にほぼ等間隔をおいて刻設してある。
【００１９】
また、前記接近離隔手段２は、図２および図３に示すように、固定配設された箱体状の支持フレーム８に、図２において左右に対向しかつ支持軸９・９を介して上下回動自在に支持されさらに上部に前記２個の弾性ローラ１・１が回転軸１０・１０を介してそれぞれ回転自在に装着されたローラ支持部材１１・１１と、図２において前記支持軸９・９の前端に上端が嵌着されかつ相互にハ字状を成す２個のアーム１２・１２と、前記支持フレーム８に装着され前記２個のアーム１２・１２の下部を内側に付勢する圧縮コイルばね１３・１３と、前記２個のアーム１２・１２の下部にそれぞれ軸支されたガイドローラ１４・１４と、前記支持フレーム８における前記２個のガイドローラ１４・１４間の真下位置に装着された上向きのシリンダ１５と、シリンダ１５のピストンロッドの先端に嵌着されかつ前記２個のガイドローラ１４・１４間に位置する楔１６と、で構成してあって、前記シリンダ１５の伸縮作動による楔１６の昇降により、前記２個の弾性ローラ１・１は支持軸９・９を支点にして相互に接近離隔するようになっている。
【００２０】
また、前記回転手段３は、図３に示すように、前記回転軸１０・１０の各左端に嵌着されたギヤ１７と、前記支持軸９・９の各左端に嵌着されたピニオン１８と、前記支持軸９・９のうち一方の支持軸９の左端に嵌着された鎖車１９と、別途固定配設された減速機付き電動機２０と、減速機付き電動機２０の出力軸に嵌着された鎖車２１と、前記２個の鎖車１９・２１間に掛け渡された無端ローラチェーン２２と、で構成してある。そして、前記ピニオン１８・１８同士は相互に噛み合っていて、減速機付き電動機２０の駆動により前記２個の弾性ローラ１・１は図２で示すようにそれぞれ内側方向へ回転するようになっている。
【００２１】
また、前記往復動手段５・６は、図１に示すように、前記接近離隔手段２を間に置いて上下に配設してあって、往復動手段５・６のそれぞれは、軸着されて線材Ｗを挟持した状態で下方へ誘導する一対のローラ２３・２３と、左右に揺動自在に支持され前記一対のローラ２３・２３を軸着した揺動フレーム２４と、リンク２５と回転板２６を備えて回転板２６の回転によるクランク運動により前記揺動フレーム２４および前記一対のローラ２３・２３を左右方向へ揺動させる揺動手段２６と、で構成してある。
【００２２】
なお、図２に示すように、前記２個の弾性ローラ１・１にはこれらを加湿する加湿手段２７・２７がそれぞれ付設してある。またなお、図３に示すように、前記箱体状の支持フレーム８の底部には図示しない吸引手段と連通して、支持フレーム８内に溜まった研掃材を吸引回収する回収装置（図示せず）の吸引管２８が接続してある。
【００２３】
次に、このように構成した装置によって長尺物としての線材Ｗを表面加工する手順について説明する。まず、線材Ｗを上段の往復動手段５における一対のローラ２３・２３間、２個の弾性ローラ１・１間および下段の往復動手段６における一対のローラ２３・２３間を順次に通過させるとともに、上・下段の往復動手段５・６の二対のローラ２３・２３によってそれぞれ支持し、続いて、図示しない上・下段の牽引手段によって線材Ｗを下方へ牽引するとともに、上・下段の往復動手段５・６の揺動手段２６・２６によって線材Ｗを弾性ローラ１・１の幅方向へ往復移動させる。なお、線材Ｗを弾性ローラ１・１の幅方向へ往復移動させることにより、弾性ローラ１・１の周縁面の局部的な消耗を押さえることができる。
【００２４】
この状態の下に、シリンダ１５の伸長作動による楔１６の上昇により、２個の弾性ローラ１・１が支持軸９・９を支点にして相互に接近して、図５に示すように、弾性ローラ１・１によって線材Ｗを所要の大きさの力で挟持し、続いて、回転手段３の減速機付き電動機２０を駆動して弾性ローラ１・１の周縁速度を線材Ｗの移動速度より速くまたは遅くなるようにして弾性ローラ１・１を矢印方向へ回転させ、かつ、弾性ローラ１・１間にノズル４・４から粉粒体状の研掃材Ｓ・Ｓを吹き込む。
【００２５】
すると、弾性ローラ１・１は、周縁のうち相互に接触する部分が変形して線材Ｗの形状に順応し、これに伴い、弾性ローラ１・１が線材Ｗに対して比較的長く覆い被さる状態になり、しかも、研掃材Ｓ・Ｓが弾性ローラ１・１の溝７・７内に一定時間保持され、さらに、加湿手段２７・２７による弾性ローラ１・１の加湿によって研掃材Ｓ・Ｓの弾性ローラ１・１への付着が確実に行われ、この結果、弾性ローラ１・１によって研掃材Ｓ・Ｓは線材Ｗに対して相対的に移動され線材Ｗを摩擦し、表面加工することとなる。そして、ノズル４・４から吹込み後支持フレー８内に溜まった研掃材Ｓ・Ｓは吸引管２８によって吸引回収される。
【００２６】
なお、上記の実施例では、対向する押圧本体１６・１６は２個であるが、長尺物Ｗの断面寸法によっては３個以上にしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、長尺物を表面加工する方法であって、前記長尺物を２個以上の弾性ローラにより所要の大きさの力で挟持する工程と、前記長尺物を１０〜１０００ｍ／ｍｉｎの速度で移動させるとともに前記弾性ローラを０．１〜３０．０ｍ／ｍｉｎの周縁速度で前記長尺物の移動方向へ回転させる工程と、前記弾性ローラ間に粉粒体状の研掃材を投入する工程と、を含み、これにより、前記研削材を前記長尺物に対して相対的に移動させ長尺物を摩擦して前記長尺物を表面加工するから、環境問題を引き起こすことがなく、しかも、長尺物の機械的性質を低下させることもなく、長尺物を適確に表面加工することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【００２８】
加えて、長尺物の材質、表面硬度、断面形状、処理目的により、研削材の材質、形状、粒度等を選択し、かつ、長尺物を挟持する力の大きさと弾性ローラの回転数等を適確に選定することにより、長尺物の表面の研削量を可変させ、さらに加工条痕を付けることが可能であるため、
後工程で引抜加工あるいは圧延加工する場合、酸洗処理と比較して、湿式あるいは乾式の潤滑剤を効率良く加工工具部に誘導することができる。その上、本発明によって生じた加工条痕は、化成皮膜や塗料の下地処理としても好適であり、しかも、酸洗法あるいは他の湿式洗浄法と比較して、装置を著しく小型にすることができるため、表面加工装置をインラインすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における線材の引抜き速度と研削量との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例を示す一部分面正面図である。
【図３】図２の主要部の右側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の一実施例における主要部材である弾性ローラの図面であって、イは正面図、ロは右側面図である。
【図６】図２において線材を表面加工する時の作動を説明する説明図である。
【符号の説明】
１　弾性ローラ
２　接近離隔手段
３　回転手段
４　ノズル
５；６　牽引手段

Claims

長尺物を表面加工する方法であって、
前記長尺物を２個以上の弾性ローラにより所要の大きさの力で挟持する工程と、
前記長尺物を１０〜１０００ｍ／ｍｉｎの速度で移動させるとともに前記弾性ローラを０．１〜３０．０ｍ／ｍｉｎの周縁速度で前記長尺物の移動方向へ回転させる工程と、
前記弾性ローラ間に粉粒体状の研掃材を投入する工程と、
を含み、
これにより、前記研削材を前記長尺物に対して相対的に移動させ長尺物を摩擦して前記長尺物を表面加工することを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記弾性ローラ間に前記研掃材を落下あるいは吹込みにより投入することを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１または２に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記弾性ローラを加湿することを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１〜３のうち１項に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記研削材は軟質性のものであることを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１〜３のうち１項に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記研削材は硬質性のものであることを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１〜３のうち１項に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記研削材は軟質性のものと硬質性のものとの混合物であることを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１〜６のうち１項に記載の長尺物の表面加工方法において、
前記研削材は粒径が０．０２〜２．５０ｍｍであることを特徴とする長尺物の表面加工方法。
請求項１〜７のうち１項に記載の長尺物の表面加工方法において、
研削により前記長尺物が熱を発生するのを防止するために研削前に長尺物を冷却することを特徴とする長尺物の表面加工方法。
長尺物を表面加工する装置であって、
相互に対向して前記長尺物を挟持可能でありかつ０．１〜３０．０ｍ／ｍｉｎの周縁速度で前記長尺物の移動方向へ回転可能な２個以上の弾性ローラと、
これら２個以上の弾性ローラを相互に接近・離隔する接近離隔手段と、
前記弾性ローラを回転させる回転手段と、
前記弾性ローラ間に粉粒体状の研掃材を投入する研掃材投入手段と、
前記長尺物を１０〜１０００ｍ／ｍｉｎの速度で牽引する往復動手段と、
を具備したことを特徴とする長尺物の表面加工装置。
請求項９に記載の長尺物の表面加工装置において、
前記弾性ローラにこれを加湿する加湿手段を付設したことを特徴とする長尺物の表面加工装置。
請求項９または１０に記載の長尺物の表面加工装置において、
前記弾性ローラの周縁面に弾性ローラの回転軸と同一方向へ延びる研掃材保持用溝を複数個設けたことを特徴とする長尺物の表面加工装置。