JP2009013519A - 撚線機およびそれを用いた撚線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特にスチールコードの製造用途に好適であって、撚り戻りを解消した撚線をコンパクトな装置構成で得ることができる撚線機およびそれを用いた撚線の製造方法を提供する。
【解決手段】シングルツイストバンチャー型の撚線機である。回転軸に沿って入線する素線束１を自転により巻取り繰出して走行させるキャプスタン１１およびその繰出し部から回転軸まで素線束を誘導する出線ガイド１２を備え、回転軸を中心に公転する回転送り装置１０と、回転送り装置と同軸で回転可能に配置された巻取り用スプール軸４０と、巻取り用スプール軸を回転させるスプール軸回転装置３０と、回転送り装置と同軸で回転して、出線ガイドにより回転軸まで誘導された素線束を巻取り用スプール軸４０に巻付けるフライヤー式巻付け装置２０とを具備し、回転送り装置１０、フライヤー式巻付け装置２０およびスプール軸回転装置３０が、それぞれ独立して駆動可能に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、撚線機およびそれを用いた撚線の製造方法（以下、単に「製造方法」とも称する）に関し、詳しくは、改良されたシングルツイストバンチャー型の撚線機およびそれを用いた撚線の製造方法に関する。

複数本の素線からなる素線束の撚線を行うための撚線機としては、チューブラー型、シングルツイストバンチャー型、ダブルツイストバンチャー型が知られている。中でも、スチールコードの撚線には、チューブラー型、ダブルツイストバンチャー型の撚線機を用いることが一般的である。しかし、かかるチューブラー型やダブルツイストバンチャー型の撚線機は、材料側または製品側のいずれかが高速回転体の内部にあるため、作業性の改善や自動化への発展が困難という難点があった。

これに対し、シングルツイストバンチャー型の撚線機は、材料側または製品側のいずれかを回転体に搭載して回転させるため、駆動機構が複雑で、高速回転体が大型となることから高速化が困難であるとされ、従来、電線ケーブル等の製造用途に大型かつ低速な装置が使用されるにとどまっていた。この場合、材料側が回転すると、素線数が増えるほど装置が大型となり、経済的でなくなるため、素線の数や巻量に制約のない巻取り側が回転するタイプの方が、高速化には適していると考えられる。

例えば、特許文献１には、撚線の移動速度を決定する引取ドラム（キャプスタン）を、回転中心と同軸上に設置して駆動させることで、装置を小型化するとともに高速回転を実現したシングルツイストバンチャー型の撚線機が開示されている。なお、シングルツイストバンチャーとしては、材料側が回転するタイプと巻取り側が回転するタイプとを直列に配列させ、相対向き回転させてダブルツイストと称する場合もあるが、実用的な利点はあまりないといえる。
特開平７−３６７６号公報（特許請求の範囲等）

ところで、スチールコードのような高弾性の素線の束を、シングルツイスト若しくはダブルツイストバンチャー撚線機で撚る際には、撚った後に元に戻る力（スプリングバック）が生ずるため、このスプリングバックによる撚線の撚り戻りを解消する機構が必要となる。かかる撚線の撚り戻りを解消する方法としては、従来、（１）スプリングバックによる回転戻り分を巻取り前に開放させる方法や、（２）回転戻り分の撚りをさらに付加（オーバーツイスト）してから戻す方法が知られている。

この点、上記特許文献１に係る撚線機は、小型化等の要請は満足するものの、これら（１），（２）のいずれの方法についても、組み込むことが困難であった。まず、特許文献１に係る撚線機においては主フライヤと巻取りフライヤとが同期しているため、引取りドラムの前後で回転数差を設けることができず、（１）の方法での調整ができない。すなわち、かかる撚線機では、主フライヤと巻取りフライヤとが平均的に同回転速度でなければ引取りドラム上のワイヤに過不足が生ずるため、同回転速度であることが必要となるが、同回転速度であると、主フライヤと巻取りフライヤとの差によりスプリングバック分の撚り戻り回転を形成することができないのである。また、（２）の方法についても、特許文献１に係る撚線機にオーバーツイストタービン装置を付加するには、回転する（すなわち、強烈な遠心力および空気抵抗のかかる）部品と一緒に公転し、さらに回転駆動されて自転する部品が必要となるため、現実的ではなかった。撚り戻りの解消が図れないと、スチールコードの製造用途には実用性を欠くため、撚り戻りの解消機構を備えた撚線機の実現が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、特にスチールコードの製造用途に好適であって、撚り戻りを解消した撚線をコンパクトな装置構成で得ることができる撚線機、および、それを用いた撚線の製造方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、従来スチールコード生産には使われることのなかったシングルツイストバンチャー型の撚線機を改良して、その構成機能を分離し、各機能毎に小さな各回転装置として構成、直列配列させて、各部が回転連動可能な構造とすることで、所望の撚線が得られる小型の撚線機および撚線の製造方法が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の撚線機は、回転軸に沿って入線する素線束を自転により巻取り繰出して走行させるキャプスタン、および、該キャプスタンの繰出し部から該回転軸まで素線束を誘導する出線ガイドを備え、該回転軸を中心に公転する回転送り装置と、
前記回転送り装置と同軸で回転可能に配置された巻取り用スプール軸と、
前記巻取り用スプール軸を回転させるスプール軸回転装置と、
前記回転送り装置と同軸で回転して、前記出線ガイドにより該回転軸まで誘導された素線束を、前記巻取り用スプール軸に巻付けるフライヤー式巻付け装置と、を具備し、
前記回転送り装置、フライヤー式巻付け装置およびスプール軸回転装置が、それぞれ独立して駆動可能に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の撚線機においては、前記回転送り装置とフライヤー式巻付け装置との間に、独立して駆動可能なオーバーツイストタービン装置を設置することが好ましい。また、前記回転送り装置の前に、素線のくせ型付け部を設置することも好ましい。

また、本発明の撚線の製造方法は、上記本発明の撚線機を用いて素線束を撚ることにより撚線を製造する方法であって、素線束を、前記回転送り装置にて、目的撚り数に撚り戻り数を加えた過剰撚り数で撚った後、前記フライヤー式巻付け装置にて該撚り戻り数で撚り戻すことを特徴とするものである。

さらに、本発明の他の撚線の製造方法は、上記本発明の撚線機を用いて素線束を撚ることにより撚線を製造する方法であって、素線束を、前記回転送り装置にて目的撚り数で撚った後、前記オーバーツイストタービン装置にて、撚り戻り数で撚り、かつ、撚り戻すことを特徴とするものである。

本発明の撚線機および撚線の製造方法は、スチールコードの製造に好適に用いることができる。

本発明によれば、上記構成としたことにより、特にスチールコードの製造用途に好適であって、撚り戻りを解消した撚線をコンパクトな装置構成で得ることができる撚線機、および、それを用いた撚線の製造方法を実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の第一の実施形態に係る撚線機の概略図を示す。図示するように、本発明の撚線機は、シングルツイストバンチャー型の撚線機であって、回転送り装置１０と、フライヤー式巻付け装置２０と、スプール軸回転装置３０とを有し、これら各装置がそれぞれ独立して駆動可能に形成されているものである。

前述のように、従来の撚線機では素線束に撚り戻しのための回転を付与することができなかったが、本発明の撚線機においては、撚線機を構成する機能をそれぞれ別個の装置に分離して、図示するように同軸上に直列に配置し、別個に駆動可能とすることで、得られる撚線の撚り戻りの解消を図ることが可能となった。また、本発明の撚線機においては、高速回転する撚線機の中で、大型であって複雑となる部品を回転軸中心近くに集めることで、コンパクト化についても実現している。

なお、本発明の撚線機においては、分離した各装置が同軸上に直列配置していることで、各装置と隣接装置との間で回転しながら通過する素線束を露出させることができるため、このコードに対して、撚線機としての付加的な機能、例えば、素線の滑り抵抗を減らすための潤滑剤を塗布する機能、断線を検知する機能、テンションを検知する機能などを適宜追加することが可能である。

図２に、本発明の撚線機における回転送り装置１０の拡大図を示す。図示するように、この回転送り装置１０は、回転軸に沿って入線する素線束１を自転により巻取り繰出して走行させるキャプスタン１１と、その繰出し部１１Ａから回転軸まで素線束１を誘導する出線ガイド１２を備えており、回転軸を中心に公転する。キャプスタン１１は図示するような多条プーリからなり、素線束１を回転させつつ軸方向に送る機能を有する。また、出線ガイド１２は、樹脂または金属製のチューブ等からなり、撚られた素線束１の撚りを拘束することなく、すなわち、素線束１を回転させた状態のまま、回転軸まで誘導する機能を有する。

回転送り装置１０の装置本体１３およびキャプスタン１１は、図示する例では、同一のモータ１４を用い、装置本体の駆動軸１５およびキャプスタンの駆動軸（差動）１６を介して、それぞれ回転駆動されている。図示する例は撚りピッチ固定の場合であるが、これら装置本体１３およびキャプスタン１１を別々のモータで駆動するか、または、一方を無段変速機を介して駆動すれば、運転中に撚りピッチを変えることも可能である。なお、図中、符号１７はベベルギアを、符号１８はギアを、それぞれ示す。

また、フライヤー式巻付け装置２０は、図１に示すように、回転送り装置１０と同軸で回転して、出線ガイド１２により回転軸まで誘導された素線束１を、巻取り用スプール軸４０に巻付ける機能を有するものである。かかるフライヤー式巻付け装置２０は、複数個のプーリ２１ａ〜２１ｃを備えており、回転送り装置１０とは別個のモータ２２により、独立して駆動される。これにより、フライヤー式巻付け装置２０と回転送り装置１０との回転速度差を設けることが可能となる。

さらに、スプール軸回転装置３０は、回転送り装置１０と同軸で回転可能に配置された巻取り用スプール軸４０を回転駆動させる機能を有し、回転送り装置１０およびフライヤー式巻付け装置２０とは別個のモータ３１により、独立して駆動される。通常は、トルク設定により駆動すればよい。

図示する例では、回転送り装置１０の前に、複数のボビン１００ａ〜１００ｅから繰出された各素線１ａ〜１ｅに所望のくせ型付けを施すためのくせ型付け部５０が設置されている。くせ型付け部５０によりくせ型付けされた素線１ａ〜１ｅは、回転送り装置１０の装置本体１３の公転により、撚り点Ｐで所定の撚り数まで撚られることになる。

また、スプール軸回転装置３０は、図示するように、トラバース装置６０により回転軸方向に移動可能に形成されており、トラバース装置６０についても、他装置とは別個のトラバース用モータ６１により駆動されている。

図１に示す撚線機を用いて撚線を製造するに際しては、前述の（１）のスプリングバックによる回転戻り分を巻取り前に開放させる方法が用いられる。すなわちまず、素線束１を、回転送り装置１０にて、目的撚り数に撚り戻り数を加えた過剰撚り数で撚った後、フライヤー式巻付け装置２０にて撚り戻り数で撚り戻す方法である。

具体的には例えば、高炭素鋼材料の素線束を一定距離（例えば、１ｍ）送りながら、その間に一定回転数（例えば、１００回）ねじって撚線に加工したとすると、撚線の端部を開放した際には、弾性歪によるスプリングバックでねじりが戻り（約３５回）、残りが塑性歪として、そのまま撚られた形を保持する部分となる。したがってこの場合、回転送り装置１０によって撚り点で撚られた素線束が送られてきたときに、フライヤー式巻付け装置２０において、回転数のスプリングバック分を差し引いた回転（例えば、６０〜７５％（約６５％））になるようにほぐしながら素線束を送ってやれば、残留トーション分の回転約３５％を巻取り前で開放することができ、スプリングバックの内在力がなくなって、端部を開放した際に素線束が自力で回転することがなくなる。この場合、目的撚り数が６５回、撚り戻り数が３５回となり、これらを加えた過剰撚り数が１００回ということになる。

本発明の撚線機においては、素線束１を送るためのキャプスタン１１（回転ドラム）を、回転送り装置１０に、撚り回転を加える部品と一緒に公転し、かつ、回転駆動されて自転する部品として搭載している。すなわち、回転軸の中心付近にキャプスタン１１を搭載し、かつ、その駆動力を、回転軸の中心で相対回転する２重軸１５，１６で得ているため、遠心力と空気抵抗の小ささは、従来の撚線機（特許文献１に係る撚線機）と同じかそれ以下とすることができる。

また、本発明においては、素線束を送るキャプスタン１１が搭載されかつ撚り回転を加える回転送り装置１０と、フライヤー式巻付け装置２０との間に回転数差があっても、素線束１の送り量への影響はないため、上記（１）の方法で歪を開放させるために必要な回転数差を設定することが可能となるものである。

図３に、本発明の第二の実施形態に係る撚線機の概略図を示す。図示する本発明の他の撚線機においては、図１の構成に加えて、回転送り装置１０とフライヤー式巻付け装置２０との間に、独立して駆動可能なオーバーツイストタービン装置７０が設置されている。このオーバーツイストタービン装置７０の拡大図を、図４に示す。オーバーツイストタービン装置７０は、素線束１に対し、入線側で所定の撚り数の撚りを加えた後、出線側で同数撚り戻す機能を有する装置である。なお、図中の符号７１は、オーバーツイストタービン駆動用モータを示す。

図２に示す撚線機を用いて撚線を製造するに際しては、前述の（２）の回転戻り分の撚りをさらに付加（オーバツイスト）してから戻す方法が用いられる。すなわちこの場合、まず、素線束１を、回転送り装置１０にて目的撚り数で撚った後、オーバーツイストタービン装置７０にて、撚り戻り数で撚り、かつ、撚り戻す。

具体的には、上記（１）と同じ回転数で比較した場合、まず、回転送り装置１０によって一定距離の間に６５回撚って撚線に加工した後、オーバーツイストタービン装置７０により、さらに、残留トーション分の３５回撚りを加えてから３５回戻すことになる。この場合、回転送り装置１０によって撚られた素線束に対し、オーバーツイストタービン装置７０によりスプリングバックに相当する歪を加えて（例えば、１２５〜１６０％）戻して（１００％）いるので、スプリングバックの内在力がなくなり、端部を開放した際に素線束が自力で回転することがなくなる。本発明においては、かかるオーバーツイストタービン装置７０についても他の回転体と独立して設けることで、回転軸の中心に機構を集めることができ、高速回転に伴う遠心力および空気抵抗の影響を減ずることができる。

ここで、オーバーツイストタービン装置は、上記回転数比較で６５回で回転する回転体上で回転を付与している場合には、３５回撚りを加えて３５回戻せばよいが、本発明では、他の回転体と独立して設けていることから、オーバーツイストタービン装置を１００回で自転させ、６５回の回転で入ってくる素線束を＋３５回（これで、撚り数１００回となる）までねじって、−３５回（これで、撚り数６５回となる）戻す形になる。すなわち、オーバーツイストタービン装置は、回転送り装置により素線束１に付与された回転数分だけ余分に回転させることとなる。この場合、自転速度は高くなるが、高速で公転させずに回転軸中心に機構を集められることのほうが、高速回転に伴う遠心力および空気抵抗の影響が少なく、有利である。

本発明においては、回転数比で最も速くなる回転送り装置１０またはオーバーツイストタービン装置７０の機器サイズを小さくできるので、撚線機全体の速度を上げるのに有利である。また、上記各装置をサーボ同期ないし変速機の連結により回転連動するものとすることで、コード製造に必要な品質の調整を、回転速比や駆動トルクの調節により簡易に行うことが可能である。

また、本発明の撚線機で作製したスチールコードの真直性はきわめて良好であり、小径ロールによる曲げ加工治具によって真直性を矯正する必要はない。但し、コード断面を扁平に潰す加工やコード表面の圧縮残留応力を確保する目的で小径ロールによる曲げ加工を必要とする場合には、フライヤー式巻付け装置の軸部品上へ小径ロール加工治具を容易に
搭載することができる。

本発明においては、撚線機を上記構成とする点のみが重要であり、撚線機を構成する各装置の具体的構造、撚線の製造条件や適用する素線の条件等については、常法に従い、所望に応じ適宜決定することができ、特に制限されるものではない。本発明は、特に、高弾性でスプリングバックの問題を有するスチールコードを製造する際に有用である。

本発明の第一の実施形態に係る撚線機を示す概略図である。 本発明の撚線機における回転送り装置を示す拡大図である。 本発明の第二の実施形態に係る撚線機を示す概略図である。 オーバーツイストタービン装置を示す拡大図である。

符号の説明

１ 素線束
１ａ〜１ｅ 素線
１０ 回転送り装置
１１ キャプスタン
１１Ａ 繰出し部
１２ 出線ガイド
１３ 装置本体
１４，２２，３１，６１，７１ モータ
１５ 装置本体の駆動軸
１６ キャプスタンの駆動軸
１７ ベベルギア
１８ ギア
２０ フライヤー式巻付け装置
２１ａ〜２１ｃ プーリ
３０ スプール軸回転装置
４０ 巻取り用スプール軸
５０ くせ型付け部
６０ トラバース装置
７０ オーバーツイストタービン装置
１００ａ〜１００ｅ ボビン

Claims (7)

1. シングルツイストバンチャー型の撚線機において、
   回転軸に沿って入線する素線束を自転により巻取り繰出して走行させるキャプスタン、および、該キャプスタンの繰出し部から該回転軸まで素線束を誘導する出線ガイドを備え、該回転軸を中心に公転する回転送り装置と、
   前記回転送り装置と同軸で回転可能に配置された巻取り用スプール軸と、
   前記巻取り用スプール軸を回転させるスプール軸回転装置と、
   前記回転送り装置と同軸で回転して、前記出線ガイドにより該回転軸まで誘導された素線束を、前記巻取り用スプール軸に巻付けるフライヤー式巻付け装置と、を具備し、
   前記回転送り装置、フライヤー式巻付け装置およびスプール軸回転装置が、それぞれ独立して駆動可能に形成されていることを特徴とする撚線機。
2. 前記回転送り装置とフライヤー式巻付け装置との間に、独立して駆動可能なオーバーツイストタービン装置が設置されている請求項１記載の撚線機。
3. 前記回転送り装置の前に、素線のくせ型付け部が設置されている請求項１または２記載の撚線機。
4. スチールコードの製造に用いられる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の撚線機。
5. 請求項１記載の撚線機を用いて素線束を撚ることにより撚線を製造する方法であって、素線束を、前記回転送り装置にて、目的撚り数に撚り戻り数を加えた過剰撚り数で撚った後、前記フライヤー式巻付け装置にて該撚り戻り数で撚り戻すことを特徴とする撚線の製造方法。
6. 請求項２記載の撚線機を用いて素線束を撚ることにより撚線を製造する方法であって、素線束を、前記回転送り装置にて目的撚り数で撚った後、前記オーバーツイストタービン装置にて、撚り戻り数で撚り、かつ、撚り戻すことを特徴とする撚線の製造方法。
7. スチールコードの製造に用いられる請求項５または６記載の撚線の製造方法。

Images