JP2010089134A

JP2010089134A - 線材の曲がり矯正装置

Info

Publication number: JP2010089134A
Application number: JP2008262543A
Authority: JP
Inventors: Kota Kodama; 幸多児玉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】スプールから巻き出された線材における曲がり癖の方向と矯正方向とを確実に一致させて、安定した矯正を可能にする。
【解決手段】本発明の線材の曲がり矯正装置は、少なくとも３個の矯正ローラ３２よりなる矯正ローラ群と、スプール５と矯正ローラ群との間で線材４の移動方向Ｓに並んで配設される複数の拘束ローラ対２２よりなる拘束ローラ群と、を備えている。各拘束ローラ対２２における各拘束ローラ２２１は、スプール５の回転軸５１及び線材４の移動方向Ｓのそれぞれに対して垂直に延在する回転軸を有するとともに、線材４の略円弧部４１を含む平面の両側に配設されて拘束外周面で線材４を拘束する。このため、スプール５の回転軸５１に対して平行に延在する回転軸を有する矯正ローラ３２の矯正方向と、線材４の曲がり癖の方向とが一致する。
【選択図】図１

Description

本発明は線材の曲がり矯正装置に関し、詳しくはスプールから巻き出された線材の曲がり癖を矯正する線材の曲がり矯正装置に関する。

鋼線、硬鋼線や導線等の線材は、一般にスプール（ボビン）に巻回されたコイルとなって市場で取り引きされている。スプールから巻き出されたコイル状線材には、略円弧部よりなる曲がり癖（巻き癖）が付いている。このため、このコイル状線材を使用する際、コイル状線材の曲がり癖を矯正して直線状に整形することが一般に行われている。

線材の曲がり矯正装置として、従来、２つの曲がり矯正機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この曲がり矯正装置では、スプールから巻き出されて移動する線材の進行方向に、第１矯正機構と第２矯正機構とが順に直列配設されている。第１矯正機構は、線材の両側に互い違いに配設された複数の第１矯正ローラを備える。第２矯正機構は、線材の両側に互い違いに配設された複数の第２矯正ローラを備える。そして、第１矯正ローラの回転軸と第２矯正ローラの回転軸とは互いに垂直に延在する。このため、この曲がり矯正装置によれば、互いに直交する２方向からコイル状線材の曲がり癖を矯正することができる。
実開昭６２−０２０７３７号公報

ところが、スプールから巻き出された線材は必ずしも安定した姿勢を維持しない。このため、スプールから巻き出された線材の姿勢が不安定であることに起因して、スプールから巻き出された線材における曲がり癖の方向と第１矯正ローラ群における矯正方向とが一致せずにずれる場合がある。そうすると、上記従来の曲がり矯正装置では、安定した矯正が困難となり、第１矯正ローラ群で矯正した後の線材が螺旋状に変形してしまう。なお、曲がり癖の略円弧部を含む平面に対して矯正ローラの回転軸が垂直をなしていれば、曲がり癖の方向と矯正方向とが一致する。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、スプールから巻き出された線材における曲がり癖の方向と矯正方向とを確実に一致させて、安定した矯正を可能にすることを解決すべき技術課題とする。

上記課題を解決する本発明の線材の曲がり矯正装置は、スプールから巻き出されて移動している線材の略円弧部よりなる曲がり癖を矯正する線材の曲がり矯正装置であって、少なくとも３個の矯正ローラよりなる矯正ローラ群と、前記スプールと前記矯正ローラ群との間で前記線材の移動方向に並んで配設される複数の拘束ローラ対よりなる拘束ローラ群と、を備え、各前記矯正ローラが、矯正外周面と前記スプールの回転軸に対して平行に延在する回転軸とを有するとともに、前記線材の前記略円弧部の内側及び外側に互い違いに配設されて該矯正外周面で該線材を該略円弧部の内側及び外側から交互に押圧し、各前記拘束ローラ対における各拘束ローラが、拘束外周面と前記スプールの回転軸及び前記線材の移動方向のそれぞれに対して垂直に延在する回転軸とを有するとともに、該線材の前記略円弧部を含む平面の両側に配設されて該拘束外周面で該線材を拘束することを特徴とする。

本発明の線材の曲がり矯正装置では、複数の拘束ローラ対が線材の移動方向に並設されるとともに、各拘束ローラ対における各拘束ローラがスプールから巻き出された線材の略円弧部を含む平面の両側に配設される。このため、拘束ローラ対における各拘束ローラが、線材の移動方向の所定範囲にわたって、スプールから巻き出された線材をその線材の略円弧部を含む平面の両側から拘束して確実に挟持する。

一方、矯正ローラ群における各矯正ローラの回転軸は、スプールの回転軸に対して平行に延在する。また、各拘束ローラ対における各拘束ローラの回転軸は、スプールの回転軸及び線材の移動方向のそれぞれに対して垂直に延在する。すなわち、拘束ローラの回転軸は、矯正ローラの回転軸に対して垂直に延在する。

したがって、各拘束ローラ対で挟持された線材は、各矯正ローラの回転軸に対して確実に垂直に延びた姿勢となる。すなわち、各矯正ローラの矯正方向は、線材の略円弧部を含む平面に対して垂直になる。このため、線材の曲がり癖の方向と矯正ローラ群における各矯正ローラの矯正方向とが一致する。

したがって、拘束ローラ群で拘束された線材に対して矯正ローラ群で曲がり癖を矯正すれば、曲がり癖の方向と矯正方向とを確実に一致させることができ、安定した矯正が可能になる。

よって、本発明の線材の曲がり矯正装置によると、スプールから巻き出された線材の曲がり癖を確実に矯正することが可能になる。

以下、本発明の線材の曲がり矯正装置の実施形態について詳しく説明する。なお、説明する実施形態は一実施形態にすぎず、本発明の線材の曲がり矯正装置は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明の線材の曲がり矯正装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

図１及び図２に示される本実施形態の線材の曲がり矯正装置は、スプール保持部１と、線材拘束部２と、線材矯正部３と、線材巻き出し部（図示せず）とを備えている。スプール保持部１、線材拘束部２及び線材矯正部３は一体的に形成されている。

スプール保持部１は、間隔をおいて互いに対向する一対のスプール保持板１１、１１を有する。一対のスプール保持板１１、１１は、両者の間で、線材４が巻き取られたスプール５の回転軸５１を回動自在に枢支する。また、一対のスプール保持板１１、１１は、スプール５を脱着可能に保持する。なお、一対のスプール保持板１１、１１は、線材拘束部２の後述する拘束ローラ保持板２１の一端部（上端部）にボルトや接着剤等により固定されている。

線材巻き出し部は、スプール保持部１に保持されたスプール５から線材４を巻き出す。線材巻き出し部の構成は特に限定されず、従来と同様、線材巻き出し用のローラ等を用いればよい。スプール５から巻き出された線材４は略円弧部４１よりなる曲がり癖をもっている。線材４はスプール５から斜め下方に向かって巻き出され、その後鉛直方向に下に移動する。すなわち、線材４の移動方向Ｓは鉛直方向の下向きとなる。

線材拘束部２は、所定の間隔をおいて互いに対向しつつ鉛直方向に延在する長尺状の一対の拘束ローラ保持板２１、２１を有する。なお、両拘束ローラ保持板２１、２１の間隔の大きさが拘束幅Ａ（図１参照）となる。

一対の拘束ローラ保持板２１、２１の間には、複数の拘束ローラ対２２が回動自在に枢支されている。複数の拘束ローラ対２２は、鉛直方向に延びる一対の拘束ローラ保持板２１、２１の長手方向（図１、図２の上下方向）に所定ピッチで並んでいる。また、複数の拘束ローラ対２２は、鉛直方向に直線状に並んでいる。すなわち、各拘束ローラ対２２は水平方向に互いにずれておらず、全ての拘束ローラ対２２が水平方向において同じ位置に配設されている。なお、複数の拘束ローラ対２２のうち最上位の拘束ローラ対２２と最下位の拘束ローラ対２２との間の距離が拘束長さＬ（図２参照）となる。

拘束ローラ対２２は、所定の間隔をおいて互いに対向する一対の拘束ローラ２２１、２２１よりなる。一つの拘束ローラ対２２を構成する両拘束ローラ２２１、２２１は同じ高さ位置に配設されている。拘束ローラ２２１は円柱状の拘束外周面２２１ａを有する。拘束ローラ対２２を構成する両拘束ローラ２２１、２２１の両拘束外周面２２１ａ、２２１ａ同士の間隔は、スプール５に巻き取られた線材４の外径の大きさと同等又は略同等の大きさとされている。すなわち、両拘束ローラ２２１、２２１の両拘束外周面２２１ａ，２２１ａは線材４を挟持する。なお、拘束ローラ２２１は、拘束幅Ａの長さと同等の長さとされている。

拘束ローラ２２１の長さ（拘束幅Ａ）、拘束ローラ２２１の拘束外周面２２１ａの外径、拘束ローラ対２２の数、拘束ローラ対２２のピッチの大きさ、及び拘束長さＬは特に限定されないが、スプール５から巻き出された線材４をより確実に拘束することができるように設定することが好ましい。

具体的には、拘束ローラ２２１の長さ（拘束幅Ａ）：１００〜４００ｍｍ程度、拘束ローラ２２１の拘束外周面２２１ａの外径：１０〜２０ｍｍ程度、拘束ローラ対２２の数：５〜２５程度、拘束ローラ対２２のピッチの大きさ：２０〜１００ｍｍ程度、拘束長さＬ：１５０〜５００ｍｍ程度とすることが好ましい。

線材矯正部３は、所定の間隔をおいて互いに対向しつつ鉛直方向に延在する一対の矯正ローラ保持板３１、３１を有する。一対の矯正ローラ保持板３１、３１の間には、少なくとも３個の矯正ローラ３２が回動自在に枢支されている。矯正ローラ３２は矯正外周面３２ａを有する。本実施形態では矯正ローラ３２を３個とした。３個の矯正ローラ３２は、スプール５から巻き出された線材４の略円弧部４１の内側及び外側に互い違いに配設されている。また、３個の矯正ローラ３２よりなる矯正路ローラ３２群は、拘束幅Ａの範囲内に収まって位置している。

すなわち、図１及び図２の上から順に、第１内側矯正ローラ３２Ａ、外側矯正ローラ３２Ｂ及び第２内側矯正ローラ３２Ｃにより矯正ローラ３２群が構成されており、第１内側矯正ローラ３２Ａ及び第２内側矯正ローラ３２Ｃがスプール５から巻き出された線材４の略円弧部４１の内側に配設され、外側矯正ローラ３２Ｂが略円弧部４１の外側に配設されている。また、スプール５から巻き出された線材４の移動方向Ｓにおいて、第１内側矯正ローラ３２Ａ、外側矯正ローラ３２Ｂ及び第２内側矯正ローラ３２Ｃがこの順で配列している。なお、第１内側矯正ローラ３２Ａと第２内側矯正ローラ３２Ｃとは水平方向に互いにずれておらず、第１内側矯正ローラ３２Ａと第２内側矯正ローラ３２Ｃとは水平方向において同じ位置に配設されている。

各矯正ローラ３２の回転軸３２１は、スプール保持部１に保持されたスプール５の回転軸５１に対して平行に延びている。各拘束ローラ２２１の回転軸は、スプール保持部１に保持されたスプール５の回転軸５１に対して垂直に延び、かつスプール５から巻き出された線材４の移動方向（鉛直方向）Ｓに対して垂直に延びている。すなわち、拘束ローラ２２１の回転軸は矯正ローラ３２の回転軸３２１に対して垂直に延びている。

また、矯正ローラ３２の矯正外周面３２ａの外径、矯正ローラ３２の数、第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの水平方向における軸間距離Ｐ（図１参照）、及び第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの鉛直方向における軸間距離Ｑ（図１参照）は特に限定されないが、スプール５から巻き出された線材４をより確実に矯正することができるように設定することが好ましい。

具体的には、矯正ローラ３２の矯正外周面３２ａの外径：２０〜５０ｍｍ程度、矯正ローラ３２の数：３〜５程度、第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの水平方向における軸間距離Ｐ：１８〜４０ｍｍ程度、第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの鉛直方向における軸間距離Ｑ：２５〜６０ｍｍ程度とすることが好ましい。

線材矯正部３は、一対の矯正ローラ保持板３１、３１の一端（上端）同士を連結する天板３３を有する。この天板３３の上面に一対の拘束ローラ保持板２１、２１がボルトや接着剤等により固定されている。また、天板３３の略中央部に貫設された貫通孔には、線材４を通過させてガイドするためのガイド管３４が配設されている。線材拘束部２の拘束ローラ対２２を通過した線材４は、このガイド管３４を通って線材矯正部３の矯正ローラ３２に導かれる。

上記構成を有する本実施形態の線材の曲がり矯正装置では、複数の拘束ローラ対２２が線材４の移動方向Ｓに並設されるとともに、各拘束ローラ対２２における各拘束ローラ２２１がスプール５から巻き出された線材４の略円弧部４１を含む平面の両側に配設される。このため、拘束ローラ対２２における各拘束ローラ２２１の拘束外周面２２１ａが、線材４の移動方向Ｓの所定範囲（拘束長さＬの範囲）にわたって、スプール５から巻き出された線材４をその線材４の略円弧部４１を含む平面の両側から拘束して確実に挟持する。

一方、矯正ローラ３２群における各矯正ローラ３２の回転軸３２１は、スプール５の回転軸５１に対して平行に延在する。また、各拘束ローラ対２２における各拘束ローラ２２１の回転軸は、スプール５の回転軸５１及び線材４の移動方向Ｓのそれぞれに対して垂直に延在する。すなわち、拘束ローラ２２１の回転軸は、矯正ローラ３２の回転軸３２１に対して垂直に延在する。

したがって、各拘束ローラ対２２で挟持された線材４は、各矯正ローラ３２の回転軸３２１に対して確実に垂直に延びた姿勢となる。すなわち、各矯正ローラ３２の矯正方向は、線材４の略円弧部４１を含む平面に対して垂直になる。このため、線材４の曲がり癖の方向と矯正ローラ３２群における各矯正ローラ３２の矯正方向とが一致する。

したがって、拘束ローラ２２１群で拘束された線材４に対して矯正ローラ３２群で曲がり癖を矯正すれば、曲がり癖の方向と矯正方向とを確実に一致させることができ、安定した矯正が可能になる。すなわち、移動方向Ｓに移動している線材４に対して、第１内側矯正ローラ３２Ａによる略円弧部４１の内側からの押圧、外側矯正ローラ３２Ｂによる略円弧部４１の外側からの押圧、及び第２内側矯正ローラ３２Ｃによる略円弧部４１の内側からの押圧を順に確実に行うことができる。

よって、本実施形態の線材の曲がり矯正装置によると、スプール５から巻き出された線材４の曲がり癖を確実に矯正することが可能になる。

ここに、拘束幅Ａ及び拘束長さＬは、スプール５から巻き出された線材４をより確実に拘束する観点より、以下の関係を満たすことが好ましい。

図３に示されるように、スプール５から巻き出された線材４の略円弧部の半径をＲ（ｍｍ）とし、Ｘ（ｍｍ）＝Ｒ−（Ｒ^２−Ｌ^２／４）^１／２としたとき、拘束幅Ａ（ｍｍ）は下記（１）式を満たし、拘束長さＬ（ｍｍ）は下記（２）式又は（３）式を満たすことが好ましい。なお、（３）式は（２）式の関係を概略的に示したものである。また、線材４の略円弧部の半径Ｒは、２００〜３００が望ましい。

Ａ＞Ｘ＋３０（１）
２Ｘ／Ｌ＞ｔａｎ１５° （２）
Ｌ＞Ｒ（３）

（実施例１）
前述した実施形態の線材の曲がり矯正装置を用いて、スプール（ＪＩＳＺ３２００Ｓ３００）に巻き取られたコイル状の溶接ワイヤの曲がり矯正を行った。

この溶接ワイヤにおける材質、径、質量、キャスト及びヘリックスは、以下のとおりである。なお、ここでいうキャストとは、溶接ワイヤを二巻き切断して拘束をかけないで平面に置いた場合に、広がったワイヤの輪の直径のことである。また、ヘリックスとは、溶接ワイヤを二巻き切断して拘束をかけないで平面に置いた場合に、その平面からワイヤの最大の立ち上がり距離のことである。

ワイヤ材質：ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１２
ワイヤ径：φ１．６ｍｍ
質量：２０ｋｇ
キャスト：２００ｍｍ
ヘリックス：０ｍｍ
実施例１では、拘束ローラ２２１の長さ、拘束ローラ２２１の拘束外周面２２１ａの外径、拘束ローラ対２２の数、拘束ローラ対２２のピッチの大きさ、矯正ローラ３２の矯正外周面３２ａの外径、矯正ローラ３２の数、第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの水平方向における軸間距離Ｐ、第１内側矯正ローラ３２Ａと外側矯正ローラ３２Ｂとの鉛直方向における軸間距離Ｑは、以下のとおりとした。

拘束ローラ２２１の長さ：１００ｍｍ
拘束ローラ２２１の拘束外周面２２１ａの外径：１０ｍｍ
拘束ローラ対２２の数：３
拘束ローラ対２２のピッチの大きさ：２５ｍｍ
矯正ローラ３２の矯正外周面３２ａの外径：２０ｍｍ
矯正ローラ３２の数：３
軸間距離Ｐ：１９．５ｍｍ
軸間距離Ｑ：２５ｍｍ
また、実施例１では、拘束ローラ２２１の長さ：２００ｍｍ、拘束ローラ２２１の外径：１０ｍｍ、拘束ローラ対２２の数：３、及び拘束ローラ対２２のピッチの大きさ：２５ｍｍとされているので、拘束幅Ａ及び拘束長さＬは以下のとおりである。

拘束幅Ａ：１００ｍｍ
拘束長さＬ：５０ｍｍ
（実施例２）
線材拘束部２における拘束ローラ対２２の数を３から５に変更することにより、拘束長さＬを５０ｍｍから１００ｍｍに変更すること以外は、実施例１と同様にして、溶接ワイヤの曲がり矯正を行った。

（実施例３）
線材拘束部２における拘束ローラ対２２の数を３から９に変更することにより、拘束長さＬを５０ｍｍから２００ｍｍに変更すること以外は、実施例１と同様にして、溶接ワイヤの曲がり矯正を行った。

（実施例４）
線材拘束部２における拘束ローラ対２２の数を３から１３に変更することにより、拘束長さＬを５０ｍｍから３００ｍｍに変更すること以外は、実施例１と同様にして、溶接ワイヤの曲がり矯正を行った。

（比較例）
線材拘束部２における拘束ローラ対２２をなくすこと以外は、実施例１と同様にして、溶接ワイヤの曲がり矯正を行った。すなわち、スプールから巻き出された溶接ワイヤを拘束ローラ対２２で拘束することなくそのまま矯正ローラで矯正した。

（評価）
実施例１〜４及び比較例で矯正した矯正後のワイヤについて、キャスト及びヘリックスを調べた。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、スプールから巻き出された溶接ワイヤを拘束することなくそのまま矯正ローラで矯正した比較例では、矯正後のヘリックスが６０ｍｍと大きく、矯正後のワイヤが螺旋状に変形していた。

これに対し、スプールから巻き出された溶接ワイヤを拘束ローラ対２２で拘束しながら矯正ローラで矯正した実施例１〜４では、矯正後のヘリックスが比較例と比べて大幅に減少した。

特に、拘束ローラ対２２による拘束長さＬを１００ｍｍ以上とした実施例２〜４では、矯正後においてもヘリックスが１０ｍｍ以下であり、矯正後のワイヤが螺旋状に変形していなかった。また、拘束長さＬを１００ｍｍ以上とした実施例２〜４では、矯正後のキャストの数値も大きく増大しており、曲がり癖の矯正効果も高かった。これにより、拘束長さＬを１００ｍｍ以上にするのが好ましいことがわかった。

実施形態に係る線材の曲がり矯正装置の構成を模式的に示す正面図である。実施形態に係る線材の曲がり矯正装置の構成を模式的に示す側面図である。線材の略円弧部の半径Ｒと、拘束長さＬと、Ｘとの関係を示す図である。

符号の説明

１…スプール保持部２…線材拘束部
３…線材矯正部４…線材
５…スプール２２…拘束ローラ対
３２…矯正ローラ２２１…拘束ローラ
２２１ａ…拘束外周面３２ａ…矯正外周面

Claims

スプールから巻き出されて移動している線材の略円弧部よりなる曲がり癖を矯正する線材の曲がり矯正装置であって、
少なくとも３個の矯正ローラよりなる矯正ローラ群と、
前記スプールと前記矯正ローラ群との間で前記線材の移動方向に並んで配設される複数の拘束ローラ対よりなる拘束ローラ群と、を備え、
各前記矯正ローラが、矯正外周面と前記スプールの回転軸に対して平行に延在する回転軸とを有するとともに、前記線材の前記略円弧部の内側及び外側に互い違いに配設されて該矯正外周面で該線材を該略円弧部の内側及び外側から交互に押圧し、
各前記拘束ローラ対における各拘束ローラが、拘束外周面と前記スプールの回転軸及び前記線材の移動方向のそれぞれに対して垂直に延在する回転軸とを有するとともに、該線材の前記略円弧部を含む平面の両側に配設されて該拘束外周面で該線材を拘束することを特徴とする線材の曲がり矯正装置。