JP2005177857A - 線材の曲がりと直径の矯正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンに巻かれた金属材料の曲がりの方向は平面的でなく、金属材料の直径方向の全周にわたっている。しかし、曲がりの矯正に関しては、曲がりを矯正するローラが金属材料に対向した１平面的に配置されているため、ローラの配置されていない方向の曲がりの矯正が十分に行えない。
【解決手段】線状の材料（材料１０）の移送経路に配置された、曲がりを矯正する前の前記材料を案内する案内部（テンション機構３００）と前記材料の移送経路を中心軸として回転する略円筒形の回転保持部（ドラム１００）と、前記回転保持部を回転させる動力と、前記回転保持部の円筒形の内部に回転自在に取り付けられた上記材料の曲がりを矯正するローラ（矯正ローラ１０１）と、前記ローラにより曲がりを矯正した上記材料を引き出す引き出し部（送り機構２００）と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属の棒状の材料、特に線材と呼ばれるボビンに巻かれた状態の材料の曲がりと直径の矯正に関する。

線引き加工によって製作された直径の細い金属材料は、一般的に、ボビンに巻かれた巻線状態で購入される。したがって、購入された金属材料は、ボビンに巻かれたくせがついており、曲がりを矯正して直線状態に戻し、さらに必要な形状に加工を行う。従来、金属材料の加工を行う前に購入時の曲がりを矯正するには、手作業でハンマー等によって金属材料を軽く叩きながら曲がりを矯正する方法や、材料の送り方向にローラを複数個千鳥配列した矯正装置を用いて曲がりを矯正している。

上記ボビンに巻かれた金属材料の曲がりの方向は平面的でなく、金属材料の直径方向の全周にわたっている。しかし、曲がりの矯正に関しては、曲がりを矯正するローラが金属材料に対向した１平面的に配置されているため、ローラの配置されていない方向の曲がりの矯正が十分に行えない。

また、手作業の矯正は作業者の技量によるばらつきがあり、少量の場合には構わないが、大量に安定した矯正を行うには手作業より矯正装置のほうが効率的に優れている。

また、千鳥配列したローラを備えた矯正装置において、矯正する材料の材質や直径が変わった場合に矯正荷重を調整を行う時に、矯正ローラの位置を調整したり矯正ローラを交換するが、矯正ローラの数が多く、矯正装置側の調整箇所が多い。
複数平面の方向にローラを配置した物はあるが、装置が大きくなることやローラの配置されていない中間の角度の方向の曲がりに対しては矯正荷重が曲がりの半径の中心方向に加えられていないため、矯正にばらつきを生じる。

また、材料の製作段階で材料の直径を小さく絞る際に、冷間引き抜き加工をされた金属の材料は、表面に酸化層や加工硬化によって硬質な層が生じ、硬くなっている。このため、材料の性質が矯正しづらくなることがある。また、直径が細く、曲がりの強い材料に対して大きな矯正荷重が必要な材料の矯正の場合や、矯正に用いるローラの形状が材料に適していない場合は、材料がローラから外れることがある。

本発明は、前記の課題を解決するために、線状の材料の移送経路に配置された、曲がりを矯正する前の前記材料を案内する案内部と前記材料の移送経路を中心軸として回転する略円筒形の回転保持部と、前記回転保持部を回転させる動力と、前記回転保持部の円筒形の内部に回転自在に取り付けられた上記材料の曲がりを矯正するローラと、前記ローラにより曲がりを矯正した上記材料を引き出す引き出し部と、を有している。

これにより、張力が加わった材料に対して、曲がりの矯正に必要な荷重が材料の円周方向の３６０度にわたって加わることになり、材料の曲がりの方向にばらつきがある場合でも、矯正を行うことができる。そのため、種々の方向の曲がりを矯正するために複数個使用していたローラの数を減らすことができる。さらに、材料に張力を加えながら矯正ローラを押し当て荷重を加えることにより、矯正ローラのみで材料の曲がりを矯正するよりも効果的に矯正を行うことができ、なおかつ材料を急激に変形させながら張力を加えることで直径を矯正することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、曲がりと直径を矯正する前の線状の材料の曲がりを測定する測定装置と、矯正後の上記材料の曲がりを測定する測定装置と、測定した曲がりの値を元に上記材料の曲がりの補正に適切な矯正ローラの回転数を演算し、制御する制御装置と、をさらに有している。

これにより、従来手作業で行っていた矯正装置の調整を、矯正する前の曲がりを測定し、その測定値に基づいて矯正装置の矯正ローラの回転と材料に与える張力を制御装置が制御することで、自動化することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、線状の材料を加熱する過熱部と、加熱温度を測定し加熱部を制御する測定制御部と、をさらに有している。

これにより、矯正する前や後の材料に残る内部ひずみを低減させ、また常温では矯正が難しい材料に対しても、材料の組成が変化せずに軟化する温度に加熱することで、矯正を容易に行うことができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、曲がりと直径を矯正する前の線状の材料の直径を測定する測定部と、矯正後の上記材料の直径を測定する測定部と、測定した上記材料の直径の値を元に線状の材料の直径の補正に適切な矯正ローラの回転数と張力を演算し制御する制御装置と、をさらに有している。

これにより、矯正する前の材料の直径のばらつきに対して、設定した一定の直径に材料を矯正することができる。

また、他の発明は、上述する発明の矯正ローラを、材料が保持可能な大きさの穴の開いた部材に置き換えている。

これにより、材料に強い曲がりがあるため、材料が矯正中に矯正ローラから外れる場合でも、材料の矯正に必要な荷重を安定して加えることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を元に説明する。

図１は、本発明の矯正装置の構成を表す概念図である。本発明の矯正装置は、主な構成として、材料１０を巻いたボビン４１０に支持軸を通して支持するボビン支持台４０１と、少なくとも１対の対向したローラからなるテンション機構３００と、略円筒形で円筒の中心を軸に回転するドラム１００と、少なくとも１対の対向したローラからなる送り機構２００とを備えている。

ボビン支持台４０１は、ボビン４１０の中心に挿入するボビン支持軸と、ボビン支持軸を支える支持部と、ボビン４１０の回転を制限し、材料１０がたるむことを防ぐボビン押え４０３から構成される。

テンション機構３００は、材料１０の移送経路上に設置されており、第１の押えローラ３０２と、第１の押えローラ３０２と対向する位置に設置されたテンションローラ３０１によって、ボビン４１０に巻かれている材料１０を後述のドラ厶１００に案内する。テンションローラ３０１は、その駆動に図示しないトルクモータを用い、後述の送りローラ２０１によって材料１０を移送方向に送る力に応じて、前記トルクモータの出力を調整することで材料１０に張力を加える。

ドラム１００は、略円筒形の構造をしており、その両端面の中心に材料１０が貫通可能な中空の回転軸１１１を備え、その回転軸１１１は、材料１０の移送経路と平行であり、ドラム１００の回転軸１１１を回転可能に保持する軸受１１２と、ドラム１００を回転軸１１１を中心に回転するための図示しない駆動装置と、前記駆動装置の出力を受けるプーリ１１３と、そのドラ厶１００の円筒内面に調整機構１０２を介して回転可能に取り付けられた矯正ローラ１０１と、を備えている。

矯正ローラ１０１は、材料１０の移送経路上から材料１０の曲がりの矯正に必要な加工量分オフセットした位置で、ドラ厶１００に保持され、矯正ローラ１０１の回転軸には、転がり抵抗を低減させる軸受が組まれ、回転軸の角度は、調整機構１０２によって材料１０の移送方向と平行から垂直までの任意の角度に調整可能であり、その位置は材料１０を矯正する為に必要な矯正荷重を材料１０に与えるために必要な距離を調整可能である。

また、矯正ローラ１０１は、材料１０に対しての接触の状態を保つために、側面に材料１０を案内する溝を備えている。そして、材料１０との摩擦を軽減し、耐磨耗性を高めるために、高硬度のコーティング、例えばダイヤモンド皮膜や、セラミックの皮膜を施す事が望ましい。

送り機構２００は、上述のテンション機構３００とその構成がほぼ同一であり、材料１０の移送経路上に設置され、第２の押えローラ２０２と、第２の押えローラ２０２に対向する位置に設置された送りローラ２０１によって、ドラム１００を通過して矯正された材料１０を挟み、送りローラ２０１の回転によって材料１０を引き出す。送りローラ２０１の駆動は、テンションローラ３０１と異なり図示しないサーボモータを用い単位時間当たりの材料１０の送り量を一定に保つように図示しない制御装置によって制御される。

以上の構成をとる、本発明の矯正装置の働きを以下に記述する。

ボビン４１０に巻かれた材料１０は、ボビン支持台４０１から、テンションローラ３０１と第１の押えローラ３０２に挟持し、ドラム１００の回転軸１１１の孔を通し、矯正ローラ１０１と接触した状態で、送りローラ２０１と第２の押えローラ２０２に挟持する。

前記の状態で、ドラ厶１００を回転することで矯正ローラ１０１は、材料１０の移送方向を中心に回転移動し、送りローラ２０１によって材料１０を移送する。この時、材料１０に加わる矯正の荷重の強さは、材料１０の曲がりや材質、必要とする材料１０の直径に応じて調整が必要であり、送りローラ２０１によって材料１０の移送方向に加わる力と、テンションローラ３０１によって移送方向と逆の向きに加わる力で材料１０に発生する張力と、ドラム１００が材料１０の円周方向に回転する速さにより決定する。

矯正ローラ１０１は、上述の配置に記載したように、材料１０の移送経路より、矯正に必要な加工量オフセットした位置にあり、さらに矯正ローラ１０１が取り付けられているドラム１００が回転することで、材料１０の円周方向３６０度方向から、材料１０に矯正に必要な荷重を加える。

また、ドラム１００の回転速度を材料１０の移送する速さと同じかそれより早くすることで、材料１０を矯正するピッチが短くなり、その結果従来多数のローラを材料１０の移送方向に並べた方式と同等かそれ以上の矯正を行うことができる。

これらの構成を取ることにより、本発明の矯正装置は、矯正する材料１０の送りに対して短いピッチで材料１０の円周方向３６０度から矯正荷重を加えることにより、従来長いピッチで矯正を行っていた矯正装置より安定した曲がりの矯正を行うことができる。

さらに、テンションローラ３０１と送りローラ２０１によって、材料１０の降伏点に近い張力を加えながら、ドラム１００を回転し、材料１０の円周方向から矯正ローラ１０１で荷重を加えることで、材料１０を急激に変形させながら張力を加えることで直径を矯正することができる。

図２は、ドラム１００の構成を示す詳細図である。図２に示すように、ドラ厶１００は、フレーム１１０とフレーム１１０に取り付けられた調整機構１０２と、調整機構１０２に回転自在に取り付けられた矯正ローラ１０１を備えている。

図３は、ドラ厶１００を２個設置した形態を示す概念図である。この構成をとることにより、１個のドラム１００では矯正が難しい曲がりのくせが強い材料１０や、１度に大きな矯正荷重を加えると破断するような材料１０に対して、矯正の回数を１つのライン上で増やすことができる。また、この構成をとることで、矯正ローラ１０１と材料１０の摩擦によって材料１０にねじれを生じる場合、ドラ厶１００を２個またはそれ以上設置し互いのドラム１００が逆に回転することで、材料１０のねじれを解消することができる。

なお、上記の実施の形態では、テンション機構３００、送り機構２００を各１個づつ設けた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、材料１０の矯正に必要な張力に応じて材料１０の移送方向に複数設けても良い。また、矯正ローラ１０１は、２個に限られるものではなく、材料１０の矯正の必要に応じて１個でも良く、２個以上設けても良い。

また、矯正ローラ１０１を材料１０を通すことのできる大きさの穴の開いた部材に置き換えることができる。これにより、矯正ローラ１０１では、材料１０の円周方向の摩擦が材料１０の移送方向の摩擦より大きく、材料１０が矯正ローラ１０１の溝から外れてしまう場合や、材料１０に大きな矯正加重を加える際に材料１０が矯正ローラ１０１から外れる場合に、材料１０を穴に通すことで矯正荷重が外れることなく矯正を行うことができる。

また、材料１０がドラ厶１００を通る前に図示しない加熱装置をテンション機構３００とドラム１００の間や、ドラム１００と送り機構２００の間に配置しても良い。矯正前の材料１０を加熱することで、矯正が困難な材料１０に対して矯正しやすくすることができる。さらには、ドラ厶１００を通過した後の材料１０を加熱する位置に図示しない加熱装置を配置し、矯正後の材料１０を加熱することで、矯正後の材料１０の加工硬化を和らげることができる。

また、材料１０がドラム１００を通る前に材料１０の曲がりを測定する図示しない測定装置を配置し、ドラ厶１００の通過した後にも材料１０の曲がりを測定する図示しない測定装置を配置してもよい。これにより、ドラ厶１００を通過する前の材料１０の曲がりを元に、曲がりの矯正に必要な張力とドラム１００の回転数を図示しない制御装置にて演算し、自動で制御しても良い。

また、材料１０がドラム１００を通る前に材料１０の直径を測定する図示しない測定装置を配置し、ドラム１００の通過した後にも材料１０の直径を測定する図示しない測定装置を配置してもよい。これにより、ドラ厶１００を通過する前の材料１０の直径を元に、直径の矯正に必要な張力とドラム１００の回転数を図示しない制御装置にて演算し、自動で制御しても良い。

本発明の構成を示す概念図である。 矯正部の構成を示す詳細図である。 矯正ドラムを２つ備えた状態を示す概念図である。

符号の説明

１０ 材料
１００ ドラム
１０１ 矯正ローラ
１０２ 調整機構
１１０ フレーム
１１１ 回転軸
１１２ 軸受
１１３ プーリ
２００ 送り機構
２０１ 送りローラ
２０２ 第１の押えローラ
３００ テンション機構
３０１ テンションローラ
３０２ 第２の押えローラ
４００ 材料保持部
４０１ ボビン支持台
４０３ ボビン押え
４１０ ボビン

Claims (6)

1. 線状の材料の移送経路に配置された、
   曲がりを矯正する前の前記材料を案内する案内部と
   前記材料の移送経路を中心軸として回転する略円筒形の回転保持部と、
   前記回転保持部を回転させる動力と、
   前記回転保持部の略円筒形の内部に設置された、前記材料に接触し曲がりを矯正するローラと、
   前記ローラにより曲がりを矯正した前記材料を引き出す引き出し部と、
   を有することを特徴とする、
   線状の材料の曲がりと直径の矯正方法または矯正装置。
2. 矯正する前の上記材料の曲がりを測定する測定装置と、
   矯正後の上記材料の曲がりを測定する測定装置と、
   測定した曲がりの値を元に
   上記材料の曲がりの補正に適切な上記略円筒形の回転保持部の回転数と材料に与える張力を演算し制御する制御装置と、
   をさらに有することを特徴とする、
   請求項１記載の矯正方法または矯正装置。
3. 上記材料を加熱する過熱部と、
   加熱温度を測定し、前記加熱部を制御する測定制御部と、
   をさらに有することを特徴とする、
   請求項１記載または請求項２記載の矯正方法または矯正装置。
4. 曲がりと直径を矯正する前の上記材料の
   直径を測定する測定部と、
   矯正後の上記材料の
   直径を測定する測定部と、
   測定した上記材料の直径の値を元に
   上記略円筒形の回転保持部の回転数と上記材料に与える張力を演算し制御する制御装置と、
   をさらに有することを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項記載の矯正方法または矯正装置。
5. 前記矯正ローラを、材料が保持可能な大きさの孔の開いた部材に置き換えた請求項１から４のいずれか１項記載の矯正方法または矯正装置。
6. 前記回転保持部を複数有することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項記載の矯正方法または矯正装置。

Images