JP2010089099A - ローラダイス装置と絶縁コイルの製造方法及び巻き線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延素材が圧延部を通過するに伴って、圧延用周溝どうしが圧延部において溝幅方向に相対変位し難いローラダイス装置を提供する。
【解決手段】圧延用周溝１７，１８を外周面１９，２０の夫々に形成してある一対の圧延ローラ２１，２２と、圧延ローラ２１，２２を互いに平行なローラ軸芯周りで回転可能に支持する支持部とが備えられ、圧延用周溝１７，１８どうしがローラ径方向で互いに対向している空間が、圧延素材が通過する圧延部２８に構成され、圧延ローラ２１，２２どうしのローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部３０が、当該圧延ローラ２１，２２の外周面１９，２０に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧延用周溝を外周面の夫々に形成してある一対の圧延ローラと、前記一対の圧延ローラを互いに平行なローラ軸芯周りで回転可能に支持する支持部とが備えられ、前記圧延用周溝どうしがローラ径方向で互いに対向している空間が、圧延素材が通過する圧延部に構成されているローラダイス装置と絶縁コイルの製造方法及び巻き線装置に関する。

上記ローラダイス装置では、一対の圧延ローラの圧延用周溝どうしが溝幅方向に相対変位すると、圧延素材を精度良く圧延加工できない問題がある。
このため、従来のローラダイス装置では、ローラ軸芯に沿う方向でのローラ軸の位置を固定して、圧延用周溝どうしの溝幅方向での相対変位を防止してある （例えば、特許文献１参照。）。
このほか、横断面形状が丸い素線を横断面形状が矩形の所望の四角線に成形するのに、素線径方向で対向する二辺毎に個別のローラ対で圧延して、四角線を製造する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１０−２２５７１３号公報 特開２００７−２２０４９０号公報

圧延素材が圧延部を通過するに伴う、圧延素材の圧延用周溝に対する接触により、圧延ローラの夫々においてローラ軸芯に沿う方向の分力成分を有する反力が圧延用周溝に作用すると、圧延ローラの外周面どうしをローラ軸芯に沿う方向に相対変位させようとするモーメントが発生し、圧延用周溝どうしが圧延部において溝幅方向に相対変位し易い欠点がある。
また、四角線の各辺の夫々をローラ対を用いて長方形の横断面形状に圧延するときは、長辺側を圧延するローラ対は短辺側に比べて厚さが厚い剛性のあるローラで構成できる。しかし、短辺側の幅が狭い四角線、例えば短辺側の幅が１ｍｍ以下の四角線を製造する場合、短辺側を圧延するローラ対は、短辺側の幅に合わせて成形面の幅が狭いローラで構成する必要がある。すると、短辺側を圧延するローラの剛性が不足して四角線の成形精度が低下することが考えられる。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、圧延素材が圧延部を通過するに伴って、圧延用周溝どうしが圧延部において溝幅方向に相対変位し難いローラダイス装置を提供することを目的とする。
また、圧延される四角線の成形精度を向上させることができるローラダイス装置を提供することを目的とする。

本発明の第１特徴構成は、圧延用周溝を外周面の夫々に形成してある一対の圧延ローラと、前記一対の圧延ローラを互いに平行なローラ軸芯周りで回転可能に支持する支持部とが備えられ、前記圧延用周溝どうしがローラ径方向で互いに対向している空間が、圧延素材が通過する圧延部に構成され、前記圧延ローラどうしの前記ローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部が、当該圧延ローラの外周面に設けられている点にある。

〔作用及び効果〕
本構成のローラダイス装置は、圧延ローラどうしのローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部が、当該圧延ローラの外周面に設けられている。
よって、圧延素材が圧延部を通過するに伴って、圧延ローラの夫々においてローラ軸芯に沿う方向の分力成分を有する反力が圧延用周溝に作用しても、圧延用周溝どうしが圧延部において溝幅方向に相対変位し難い。
従って、圧延素材が、求める横断面形状となるよう、正確な圧延加工を行うことができる。

本発明の第２特徴構成は、前記一対の圧延ローラが外周面どうしを互いに接触させて回転可能に支持されており、前記圧延用周溝の夫々の横断面形状は、前記圧延素材の通過方向視で矩形孔状に形成されるように、直角三角形状に形成されている点にある。

〔作用及び効果〕
本構成であれば、圧延素材を、矩形の横断面形状に加工することができる。
例えば、本構成の装置で得た絶縁電線を用いてコイルを形成したときには、電線を絶縁部材に巻き回した際に、巻き回された電線どうしの間の空間を少なくすることができる、電線の横断面形状が矩形のいわゆる導体占積率の高いコイルを製造することができる。
尚、矩形とは、四つの角が直角の四辺形のことであり、正方形及び長方形を含む。

本発明の第３特徴構成は、一方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向外方側に向けて傾斜する外向きテーパ面とを備えた形状に形成し、他方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向内方側に向けて傾斜する内向きテーパ面とを備えた形状に形成して、
前記外向きテーパ面を前記内向きテーパ面に対してローラ軸芯に沿う方向から密接させて、前記相対変位を規制可能に構成されている点にある。

〔作用及び効果〕
本構成であれば、圧延素材を、矩形の横断面形状に加工することができる。
このとき一対の圧延ローラを用いて、横断面形状が直角三角形の圧延用周溝で圧延素材を長方形の横断面形状に成形すると、長方形の横断面形状においては、圧延用周溝の夫々の横断面形状が不等辺の直角三角形状に形成されているので、例えば横断面形状が円形の圧延素材が圧延部を通過するに伴って、圧延用周溝の長辺側の溝側面に大きな反力が作用し易いこともある。
このため、圧延用周溝どうしが圧延部において溝底面の角部どうしが近接する方向に相対変位し易い。
また、圧延用周溝の各々の横断面形状が等辺の直角三角形に形成されていても、例えば成形条件や圧延ローラの組付精度によっては、一対の圧延ローラの溝幅方向に沿う相対位置が変位し易くなることが考えられ、圧延用周溝どうしが圧延部において溝底面の角部どうしが近接する方向に相対変位し易いこともある。
そこで、一方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向外方側に向けて傾斜する外向きテーパ面とを備えた形状に形成し、他方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向内方側に向けて傾斜する内向きテーパ面とを備えた形状に形成して、外向きテーパ面を内向きテーパ面に対してローラ軸芯に沿う方向から密接させて、相対変位を規制可能な規制部を設けてある。
よって、圧延用周溝どうしの圧延部における溝幅方向への相対変位を防止でき、圧延される圧延素材の矩形横断面形状を精度良く形成できる。

本発明の第４特徴構成は、請求項２又は３記載のローラダイス装置を使用する絶縁コイルの製造方法であって、
絶縁コイル用素線を前記圧延部に供給する素線供給工程と、前記圧延部に供給された素線を横断面形状が矩形になるように圧延する圧延工程と、前記圧延工程において横断面形状が矩形になるように圧延された圧延線を絶縁コイルに巻き回す巻き回し工程とを備えている点にある。

〔作用及び効果〕
本構成の製造方法であれば、圧延部が矩形孔状に形成されるように、横断面形状が直角三角形の圧延用周溝を有する圧延ローラを用いることで、圧延ローラどうしの接触面を、矩形に圧延された素線の横断面における対角線の延長部分に位置させることができる。
よって、圧延ローラどうしの接触面を、矩形に圧延された素線の角部に位置させて、圧延の力による素線の横断面形状の歪みを抑制できる。

本発明の第５特徴構成は、請求項２又は３記載のローラダイス装置を備えた巻き線装置であって、
前記ローラダイス装置と、そのローラダイス装置で横断面形状が矩形になるように圧延された圧延線をボビンに巻き回す巻き回し装置と、前記ローラダイス装置から前記巻き回し装置に移動する圧延線のテンションを調整するテンション調整装置とを備えた点にある。

〔作用及び効果〕
本構成の巻き線装置であれば、横断面形状が矩形になるように圧延された圧延線の精度が高く、絶縁コイルに巻き回したときの導体占積率が高いコイルを製造し易い。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、絶縁コイル用素線（圧延素材）としてのワイヤＷ１を略長方形の横断面形状のワイヤ（圧延線）Ｗ２に圧延成形した後、そのワイヤＷ２をボビン６に巻き付けて絶縁コイルを製造する巻き線装置Ｂを示し、本発明によるローラダイス装置Ａを装備してある。

巻き線装置Ｂは、ワイヤＷの繰出方向における上流側から順に、横断面形状が円形のワイヤＷ１を繰り出すワイヤ繰出装置であるサーボテンション装置１と、ワイヤＷ１のテンションを検出するテンション計２と、横断面形状が円形のワイヤＷ１を略矩形、具体的には略長方形の横断面形状のワイヤ（圧延線）Ｗ２に圧延成形する成形装置であるローラダイス装置Ａと、ワイヤＷ２の速度を検出する線速計測装置４と、ワイヤＷ２を通すノズルユニット５と、ワイヤＷ２をボビン６に巻き回して絶縁コイルを製造する巻き回し装置としてのスピンドルユニット７と、ローラダイス装置Ａからスピンドルユニット７に移動するワイヤＷ２のテンションを調整するテンション調整装置としての簡易テンション装置３とを備えている。

ノズルユニット５とスピンドルユニット７との間には、ワイヤＷ２をカラゲ処理するカラゲ装置８が設けられている。
但し、本発明の技術的思想は本実施形態に限定されるものではなく、例えば、テンション計２，簡易テンション装置３，カラゲ装置８等々は適宜必要に応じて使用又は不使用を選択することができる。

巻き線装置Ｂのサーボテンション装置１側を前側、スピンドルユニット７側を後側とし、以下に用いる前後左右はこの巻き線装置Ｂにおける前後左右を言う。

巻き線装置Ｂにより絶縁コイルを製造する製造工程においては、サーボテンション装置１によりワイヤＷ１を繰り出してローラダイス装置Ａに供給する素線供給工程から、ワイヤＷ１をローラダイス装置Ａにより略長方形の横断面形状のワイヤＷ２に圧延成形する圧延工程、スピンドルユニット７によりワイヤＷ２をボビン６に巻き付けて絶縁コイルに巻き回す巻き回し工程までが、途中でワイヤＷ（Ｗ１，Ｗ２）を外したりセットし直したりすることのない一連の工程で行われる。
但し、本実施形態の態様に限定されるものではなく、繰り出し工程を設置せずに、例えば、所定のテンション以上の場合にだけワイヤＷ１が出るようにした工程であっても良い。

サーボテンション装置１は、図示しないワイヤ供給リールから供給された横断面形状が円形のワイヤＷ１が巻き掛けられるとともに、図示しないサーボモータでいずれか一方が駆動されることでワイヤＷ１を繰り出す繰り出しローラ９，１０と、これら繰り出しローラ９，１０の上側で、繰り出しローラ９，１０から繰り出されたワイヤＷ１が巻き掛けられるテンションローラ１１とを有している。

テンションローラ１１は低摩擦シリンダ１２で前後方向に往復移動可能に保持されるとともに、前方に向けて付勢するスプリング１３が設けられ、このスプリング１３の付勢力でワイヤＷ１にテンションを付与する。

テンションローラ１１はその上側から後方に向けてワイヤＷ１を繰り出す。このサーボテンション装置１は、特に高速巻線時のテンション安定化を図ることができるものとなっている。

テンション計２は、サーボテンション装置１のテンションローラ１１から繰り出されたワイヤＷ１が巻き掛けられる三つのローラ１４，１５，１６を有している。前側のローラ１４は上側にワイヤＷ１が巻き掛けられ、中間のローラ１５は下側にワイヤＷ１が巻き掛けられ、後側のローラ１６は上側にワイヤＷ１が巻き掛けられる。

サーボテンション装置１の繰り出しローラ９，１０及びテンションローラ１１と、テンション計２のローラ１４，１５，１６は、横断面形状が円形のワイヤＷ１を傷付けることなく案内することができるように断面半円状の溝が外周部に形成されている。

ローラダイス装置Ａは、図２，図３に示すように、圧延用周溝１７，１８を外周面１９，２０の夫々に形成してある上下一対の圧延ローラ２１，２２と、圧延ローラ２１，２２の夫々が着脱自在にボルト連結されている回転軸２３，２４と、一対の圧延ローラ２１，２２の回転軸２３，２４を、ベアリング２５，２６を介して、互いに平行な水平方向のローラ軸芯Ｘ１，Ｘ２周りで回転自在に支持する支持部としての支持フレーム２７とが備えられている。

一対の圧延ローラ２１，２２は外周面１９，２０どうしをローラ径方向で互いに接触させて回転可能に支持されており、図３に示すように、圧延用周溝１７，１８どうしがローラ径方向で互いに対向している空間が、ワイヤＷが通過する圧延部２８に構成されている。

各圧延ローラ２１，２２の圧延用周溝１７，１８には、耐摩耗性と滑り性とを付与するコーティング材がコーティングされている。

一対の圧延ローラ２１，２２のうちの下側の圧延ローラ２２は、図示しないサーボモータで駆動回転され、上側の圧延ローラ２１は、ワイヤＷが圧延部２８を通過するに伴って、そのワイヤＷとの接触で従動回転するように回転自在に支持されている。

一対の圧延ローラ２１，２２の圧延用周溝１７，１８夫々の横断面形状は、圧延部２８がワイヤＷの通過方向視で矩形の孔状に形成されるように、直角三角形状に形成されている。

具体的には、圧延部２８が通過方向視で長方形の孔状に形成されるように、上側圧延ローラ２１の圧延用周溝１７の横断面形状と、下側圧延ローラ２２の圧延用周溝１８の横断面形状とを、溝底面の角部２９の位置を溝幅方向で互いずらせて、不等辺の同一の直角三角形状に形成されている。

従って、図４（ａ）に示すように横断面形状が円形のワイヤＷ１が圧延部２８を通過するに伴って、図４（ｂ）に示すように横断面形状が角部が丸い略長方形のワイヤＷ２に圧延加工される。

図３に示すように、一対の圧延ローラ２１，２２の外周面１９，２０には、圧延ローラ２１，２２どうしのローラ軸芯Ｘ１，Ｘ２に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部３０が設けられている。

規制部３０は、圧延部２８において、上側圧延ローラ２１の外周面１９と、下側圧延ローラ２２の外周面２０とをローラ径方向から嵌合させて、相対変位を規制可能に構成されている。

つまり、上側圧延ローラ２１の外周面１９を、ローラ軸芯Ｘ１に平行な円筒面３１と、その円筒面３１の両側縁の夫々に沿ってローラ径方向外方側に向けて同じ角度で傾斜する左右の外向きテーパ面３３とを備えた、横断面形状が台形の溝状に形成してある。

下側圧延ローラ２２の外周面２０を、上側圧延ローラ２１における円筒面３１と同じ幅でローラ軸芯Ｘ２に平行な円筒面３２と、その円筒面３２の両側縁の夫々に沿って、上側圧延ローラ２１における外向きテーパ面３３と同じ角度でローラ径方向内方側に向けて傾斜する左右の内向きテーパ面３４とを備えた形状に形成して、圧延部２８において、上側圧延ローラ２１の外周面１９に嵌合するように設けてある。
尚、各圧延用周溝１７，１８は、円筒面３１、３２に形成してある。

図示しないが、左右の外向きテーパ面３３に代えて、円筒面３１に対して直角の左右の直角面を上側圧延ローラ２１に形成し、左右の内向きテーパ面３４に代えて、円筒面３２に対して直角の左右の直角面を下側圧延ローラ２２に形成し、上側圧延ローラ２１に形成した左右の直角面の間に、下側圧延ローラ２２に形成した左右の直角面で挟まれた部分を嵌合することによって、圧延ローラ２１，２２どうしのローラ軸芯Ｘ１，Ｘ２に沿う方向での相対変位を規制する規制部３０を設けることもできる。

しかしながら、このような直角面を備えた規制部３０に比べて、テーパ面３３，３４を備えた規制部３０によれば、駆動負荷を軽減でき、ローラ駆動機構の低出力化等が可能となり、より好適である。
つまり、直角面を備えた規制部３０は、上側圧延ローラ２１に形成した直角面と、下側圧延ローラ２２に形成した直角面とが互いに面接触するので、圧延ローラ２１，２２の回転に伴う摺動抵抗が大きく、駆動負荷が大きくなるが、テーパ面３３，３４を備えた規制部３０は、外向きテーパ面３３と内向きテーパ面３４とがローラ径方向に沿って互いに線接触するので、圧延ローラ２１，２２の回転に伴う摺動抵抗が小さく、駆動負荷を軽減できるからである。

〔第２実施形態〕
図５は、規制部３０の別実施形態を示す。
上側圧延ローラ２１の外周面１９を、ローラ軸芯Ｘ１に平行な円筒面３１と、その円筒面３１の一側縁に沿ってローラ径方向外方側に向けて傾斜する外向きテーパ面３３とを備えた形状に形成してある。

下側圧延ローラ２２の外周面２０を、上側圧延ローラ２１における円筒面３１と同じ幅でローラ軸芯Ｘ２に平行な円筒面３２と、その円筒面３２の一側縁に沿って、上側圧延ローラ２１における外向きテーパ面３３と同じ角度でローラ径方向内方側に向けて傾斜する内向きテーパ面３４とを備えた形状に形成してある。

そして、圧延部２８の溝幅方向の一側方において、外向きテーパ面３３を内向きテーパ面３４に対してローラ軸芯Ｘ１，Ｘ２に沿う方向から密接させて、圧延ローラ２１，２２どうしのローラ軸芯Ｘ１，Ｘ２に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部３０が構成されている。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
１．本発明によるローラダイス装置は、一対の圧延ローラが外周面どうしを接触させずに回転自在に支持されていてもよい。
２．本発明によるローラダイス装置は、一方の外周面に突設した環状突部を他方の外周面に凹設した環状凹部に入り込ませて、圧延ローラどうしのローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部を設けてあってもよい。
３．本発明によるローラダイス装置は、一方の外周面に周方向に間隔を隔てて突設してある歯部を、他方の外周面に環状に凹設した凹部、或いは、他方の外周面に周方向に間隔を隔てて凹設した凹部に入り込ませて、圧延ローラどうしのローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部を設けてあってもよい。
４．本発明によるローラダイス装置は、金属線材以外の金属製圧延素材を加工するものであってもよい。
５．本発明によるローラダイス装置は、管状の金属製圧延素材を加工するものであってもよい。
６．本発明によるローラダイス装置は、規制部が、一方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の両側縁に沿ってローラ径方向外方側に向けて傾斜する一対の外向きテーパ面とを備えた形状に形成し、他方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向内方側に向けて傾斜する一対の内向きテーパ面とを備えた形状に形成して、各圧延ローラの外周面どうしを圧延部においてローラ径方向から嵌合させて、圧延ローラどうしのローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能に構成されていてもよい。

（ａ）巻き線装置の平面図 （ｂ）巻き線装置の側面図 ローラダイス装置の正面図 要部の拡大図 （ａ）圧延前のワイヤの断面図 （ｂ）圧延後のワイヤの断面図 第２実施形態の要部の拡大図

符号の説明

３ テンション調整装置
６ ボビン
７ 巻き回し装置
１７ 圧延用周溝
１８ 圧延用周溝
１９ 外周面
２０ 外周面
２１ 圧延ローラ
２２ 圧延ローラ
２７ 支持部
２８ 圧延部
３０ 規制部
３１ 円筒面
３２ 円筒面
３３ 外向きテーパ面
３４ 内向きテーパ面
Ｘ１ ローラ軸芯
Ｘ２ ローラ軸芯
Ｗ１ 圧延素材（絶縁コイル用素線）
Ｗ２ 圧延線
Ａ ローラダイス装置

Claims (5)

1. 圧延用周溝を外周面の夫々に形成してある一対の圧延ローラと、
   前記一対の圧延ローラを互いに平行なローラ軸芯周りで回転可能に支持する支持部とが備えられ、
   前記圧延用周溝どうしがローラ径方向で互いに対向している空間が、圧延素材が通過する圧延部に構成され、
   前記圧延ローラどうしの前記ローラ軸芯に沿う方向での相対変位を規制可能な規制部が、当該圧延ローラの外周面に設けられているローラダイス装置。
2. 前記一対の圧延ローラが外周面どうしを互いに接触させて回転可能に支持されており、
   前記圧延用周溝の夫々の横断面形状は、前記圧延素材の通過方向視で矩形孔状に形成されるように、直角三角形状に形成されている請求項１記載のローラダイス装置。
3. 前記規制部が、
   一方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向外方側に向けて傾斜する外向きテーパ面とを備えた形状に形成し、他方の外周面を、ローラ軸芯に平行な円筒面と、その円筒面の一側縁に沿ってローラ径方向内方側に向けて傾斜する内向きテーパ面とを備えた形状に形成して、
   前記外向きテーパ面を前記内向きテーパ面に対してローラ軸芯に沿う方向から密接させて、前記相対変位を規制可能に構成されている請求項２記載のローラダイス装置。
4. 請求項２又は３記載のローラダイス装置を使用する絶縁コイルの製造方法であって、
   絶縁コイル用素線を前記圧延部に供給する素線供給工程と、
   前記圧延部に供給された素線を横断面形状が矩形になるように圧延する圧延工程と、
   前記圧延工程において横断面形状が矩形になるように圧延された圧延線を絶縁コイルに巻き回す巻き回し工程とを備えている絶縁コイルの製造方法。
5. 請求項２又は３記載のローラダイス装置を備えた巻き線装置であって、
   前記ローラダイス装置と、
   そのローラダイス装置で横断面形状が矩形になるように圧延された圧延線をボビンに巻き回す巻き回し装置と、
   前記ローラダイス装置から前記巻き回し装置に移動する圧延線のテンションを調整するテンション調整装置とを備えた巻き線装置。

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