JP2016039103A - 被覆電線の製造方法及び被覆電線の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線でも予熱することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】被覆電線１０の製造方法は、線状に形成された導体芯線１２の周囲に樹脂が押し出されて絶縁被覆が形成された被覆電線１０の製造方法である。被覆電線１０の製造方法は、（ａ）前記導体芯線１２を自己の摩擦熱で発熱させる工程と、前記導体芯線１２を塑性変形させることで生じるエネルギー損失により前記導体芯線１２を発熱させる工程とのうち少なくとも一方の工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後で熱を有した状態の前記導体芯線１２の周囲に前記樹脂を押し出す工程と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、導体芯線の周囲に絶縁被覆が設けられた被覆電線の製造方法に関する。

車両に配設される電線は、通常、金属を材料として形成された導体芯線の周囲に樹脂等を材料として形成された絶縁被覆が設けられる。導体芯線の周囲に絶縁被覆を設ける装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の押出装置は、筒状のシリンダと、前記シリンダの内部空間に回転自在に配置されたスクリューと、前記内部空間を外周側から加熱する外部ヒータと、前記スクリューに脱着可能に組み込まれる内部ヒータと、を備えるとされている。

特開２０１３−２２９２８号公報

ところで、導体芯線の周囲に樹脂等を押し出して絶縁被覆をなす際に、導体芯線と絶縁被覆との密着性を高めるため、シーブを用いたパスラインに導体芯線を通して電流を流すという予熱方法を採用していた。

しかしながら、アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線は、シーブを用いたパスラインに通し難いため、上記予熱方法を採用することが難しかった。

そこで、本発明は、アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線でも予熱することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係る被覆電線の製造方法は、線状に形成された導体芯線の周囲に樹脂が押し出されて絶縁被覆が形成された被覆電線の製造方法であって、（ａ）前記導体芯線を自己の摩擦熱で発熱させる工程と、前記導体芯線を塑性変形させることで生じるエネルギー損失により前記導体芯線を発熱させる工程とのうち少なくとも一方の工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後で熱を有した状態の前記導体芯線の周囲に前記樹脂を押し出す工程と、を備える。

第２の態様に係る被覆電線の製造方法は、第１の態様に係る被覆電線の製造方法であって、前記工程（ａ）は、前記導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように前記導体芯線を伸線する工程を含む。

第３の態様に係る被覆電線の製造装置は、線状に形成され、その長手方向に移動する導体芯線に対して接触可能に配設された接触部を含み、前記導体芯線との間で、摩擦熱と塑性変形に係るエネルギー損失による熱とのうち少なくとも一方を発生させる熱発生機構部と、前記熱発生機構部の下流側に配設され、前記熱発生機構部により熱を有した状態の前記導体芯線の周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆を形成可能な押出機構部と、を備える。

第４の態様に係る被覆電線の製造装置は、第３の態様に係る被覆電線の製造装置であって、前記熱発生機構部は、一方側主面から他方側主面に向かって孔の断面が徐々に小さくなる部分を含むように貫通孔が形成された伸線ダイスを有し、前記導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように前記導体芯線を伸線可能な伸線機構部を含む。

第１又は第２の態様に係る被覆電線の製造方法によると、（ａ）導体芯線を自己の摩擦熱で発熱させる工程と、導体芯線を塑性変形させることで生じるエネルギー損失により導体芯線を発熱させる工程とのうち少なくとも一方の工程とを含むため、アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線を予熱することができる。また、剛性の強い導体芯線に限らず、他の導体芯線についても予熱することができる。

特に、第２の態様に係る被覆電線の製造方法によると、工程（ａ）は、導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように導体芯線を伸線する工程を含むため、既存の伸線装置を用いることができる。これにより、予熱をするのに係るコストアップの量を抑えることができる。

第３又は第４の態様に係る被覆電線の製造装置によると、線状に形成され、その長手方向に移動する導体芯線に対して接触可能に配設された接触部を含み、導体芯線との間で、摩擦熱と塑性変形に係るエネルギー損失による熱とのうち少なくとも一方を発生させる熱発生機構部を備えるため、アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線を予熱することができる。また、剛性の強い導体芯線に限らず、他の導体芯線についても予熱することができる。

特に、第４の態様に係る被覆電線の製造装置によると、一方側主面から他方側主面に向かって孔の断面が徐々に小さくなる部分を含むように貫通孔が形成された伸線ダイスを有し、導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように導体芯線を伸線可能な伸線機構部を含むため、伸線機構部に既存の伸線装置を用いることができる。これにより、予熱をするのに係るコストアップの量を抑えることができる。

実施形態に係る被覆電線の製造装置の構成を模式的に示す図である。 伸線機構部の構成を模式的に示す図である。 伸線ダイスを示す概略断面図である。 押出機構部を示す概略断面図である。

以下、実施形態に係る被覆電線の製造装置２０及び被覆電線１０の製造方法について説明する。

＜製造装置２０＞
まず、被覆電線の製造装置２０から先に説明する。図１は、実施形態に係る被覆電線の製造装置２０の構成を模式的に示す図である。図２は、伸線機構部３０の構成を模式的に示す図である。図３は、伸線ダイス３２を示す概略断面図である。図４は、押出機構部４０を示す概略断面図である。

実施形態に係る被覆電線の製造装置２０は、導体芯線１２を加熱可能な熱発生機構部２２と、加熱された導体芯線１２に絶縁被覆１４を施して被覆電線１０とする押出機構部４０とを備える。さらにここでは、被覆電線の製造装置２０は、被覆電線１０を冷却する冷却機構部６０と、被覆電線１０を巻き取る巻取機構部７０とを備える。熱発生機構部２２と、押出機構部４０と、冷却機構部６０と、巻取機構部７０とは、製造ラインの上流側から下流側に向けて、この順で配設されている。

ここで、被覆電線１０について説明する。被覆電線１０は、導体芯線１２と絶縁被覆１４とを含む。

導体芯線１２は、線状に形成されている。ここでは、導体芯線１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金等を材料として形成された１本の単線が採用されている。もっとも、導体芯線１２として、アルミニウム又はアルミニウム合金等を材料として形成された１本の単線が用いられることは必須ではない。材料としては、銅又は銅合金等、導体となるものであればよい。また、導体芯線は、複数本の単線で構成されていてもよい。導体芯線が複数本の単線で構成されている場合、複数本の単線は撚り合わされていてもよいし、撚り合わされていなくてもよい。

絶縁被覆１４は、押出機構部４０等により導体芯線１２の周囲に樹脂等が押し出されることで形成されている。

ここで、絶縁被覆１４は、導体芯線１２に対する密着性が高いことが好ましい場合がある。この場合、導体芯線１２を予熱した状態で導体芯線１２の周囲に樹脂等を押し出すことで、導体芯線１２に対する絶縁被覆１４の密着性を高めることができる。ここでは、押出機構部４０のすぐ上流に配設された熱発生機構部２２で導体芯線１２を予熱している。

熱発生機構部２２は、接触部２４を含む。具体的には、熱発生機構部２２は、ここでは、伸線機構部３０を含む。

接触部２４は、製造ラインに沿ってその長手方向に移動する導体芯線１２に対して接触可能に配設されている。接触部２４が導体芯線１２に接触することで、熱発生機構部２２は、導体芯線１２と接触部２４との間で摩擦熱と塑性変形に係るエネルギー損失による熱とのうち少なくとも一方を発生させることができる。

伸線機構部３０は、伸線ダイス３２を有する。さらにここでは、伸線機構部３０はキャプスタン３６を有する。伸線機構部３０は、導体芯線１２の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように導体芯線１２を伸線可能に設けられている。

伸線ダイス３２は、導体芯線１２に対してその線径が小さくなるように縮径変形加工を施すための加工具である。具体的には、伸線ダイス３２は、導体芯線１２よりも剛性の強い金属等で形成されている。また、ここでは、伸線ダイス３２は、製造ラインに沿って、２つのキャプスタン３６の間に配設されている。伸線ダイス３２には、一方側主面から他方側主面に向かって孔の断面が徐々に小さくなる部分を含むように貫通孔３４が形成されている。

より具体的には、貫通孔３４は、製造ラインに沿って伸線ダイス３２の上流側の面から下流側の面にかけてその内部を貫くように形成されている。貫通孔３４の最小径部は伸線ダイス３２を通過する直前の導体芯線１２の線径よりも小さくなるように形成されている。また、貫通孔３４は上流側開口部から徐々に径が小さくなっていき、最小径部を経て、下流側開口部に向けて徐々に径が大きくなっていくように形成されている。

導体芯線１２が貫通孔３４の最小径部を通過することで、導体芯線１２は縮径変形、つまり、塑性変形する。この際に、導体芯線１２には、伸線ダイス３２の貫通孔３４の内周縁部との間で摩擦熱が発生するとともに、塑性変形に係るエネルギー損失による熱が発生する。つまり、ここでは、当該伸線ダイス３２が上記接触部２４として機能している。

接触部２４は、導体芯線１２を曲げることなく接触可能であることが好ましい。これにより、より剛性の強い導体芯線１２であっても、熱発生機構部２２を適用して、導体芯線１２を予熱することができる。ここでは、伸線ダイス３２の貫通孔３４の軸心方向と導体芯線１２の軸心方向とを一致させた状態で貫通孔３４に導体芯線１２が挿通されることにより、伸線ダイス３２のうち貫通孔３４の内周縁部が導体芯線１２を曲げることなく接触可能となっている。

また、接触部２４は、導体芯線１２に対して少なくとも２方から挟み込むように接触可能であることが好ましい。さらに接触部２４は、導体芯線１２に対してその周囲全体に接触可能であることがより好ましい。接触部２４が、導体芯線１２に対して少なくとも２方から挟み込むように接触可能であることによって、導体芯線１２を押さえつけた状態で、接触部２４が導体芯線１２に接触可能となる。これにより、接触部２４が導体芯線１２に接触する力が大きくなり、導体芯線１２に発生する熱を多くすることができる。また、接触部２４の導体芯線１２に接触する面積が大きくなることで、導体芯線１２に発生する熱を多くすることができる。ここでは、伸線ダイス３２の貫通孔３４に導体芯線１２が挿通されることにより、伸線ダイス３２のうち貫通孔３４の内周縁部が導体芯線１２に対してその周囲全体に接触可能となっている。

また、接触部２４は、導体芯線１２に対してより強い力で接触できるように，導体芯線１２よりも剛性が強いこと、または、導体芯線１２に対して接触する方向に付勢されていることが好ましい。接触部２４が導体芯線１２に接触する力が大きくなることで、導体芯線１２に発生する熱を多くすることができる。ここでは、伸線ダイス３２が導体芯線１２よりも剛性の強い材料で形成されている。

キャプスタン３６は、導体芯線１２が伸線ダイス３２を通過することができるように、導体芯線１２により大きな張力をかける部分である。ここでは、複数（図２では、２つ）のキャプスタン３６が、製造ラインに沿って、間隔を有して並ぶように配設されている。そして、２つのキャプスタン３６間に伸線ダイス３２が配設されている。各キャプスタン３６は、円板状あるいは円柱状に形成されており、その外周に導体芯線１２を巻付可能な周溝が形成されている。また、各キャプスタン３６は、それぞれ製造ラインに対して直交する水平方向の回転軸周りに回転可能に支持されている。そして、導体芯線１２を各キャプスタン３６の周溝に巻付けた状態で、各キャプスタン３６を回転駆動することで、その回転速度に応じた引抜き速度で導体芯線１２が引抜かれるようになっている。

なお、各キャプスタン３６の回転軸は、重力方向または重力方向に対して斜め方向に沿った軸であってもよい。また、キャプスタン３６の数は、伸線ダイス３２の数等に合わせて適宜変更可能である。

また、各キャプスタン３６は回転駆動源３８により発生した回転駆動力により、回転駆動可能に構成されている。回転駆動源３８は、ＡＣモータ等のモータであり、ここでは、１つの回転駆動源３８に対し１つのキャプスタン３６が回転駆動可能に連結されている。なお、１つの回転駆動源３８に対して、複数のキャプスタン３６が回転駆動可能に連結されていてもよい。また、回転駆動源３８は、回転速度を調整可能でもよい。

もっとも、熱発生機構部２２が伸線機構部３０を含むことは必須ではない。熱発生機構部２２が伸線機構部３０を含まない場合、熱発生機構部２２は、導体芯線１２を塑性変形させずに摩擦熱のみを発生させる接触部等で熱を発生させればよい。

接触部が、導体芯線１２を塑性変形させずに摩擦熱のみを発生させる場合、接触部は導体芯線１２に対して、転がらないように接触すること、つまり、押さえつけるように接触することが好ましい。これにより、接触部と導体芯線１２との間の摩擦力が大きくなることによって発生する摩擦熱も大きくなる。

また、熱発生機構部２２が伸線機構部３０を含む場合、ここでは、伸線機構部３０が１つの伸線ダイス３２のみを有する例で説明したが、このことは必須ではない。つまり、伸線機構部は、複数の伸線ダイスを有し、導体芯線１２を段階的に伸線するものであってもよい。

熱発生機構部２２としては、伸線ダイス３２のように摩擦熱と塑性変形に係るエネルギー損失による熱とを両方発生させる接触部２４、又は、導体芯線１２を塑性変形させずに摩擦熱のみを発生させる接触部等の構成のいずれか１つのみを含むことが考えられる。或いは、熱発生機構部２２としては、上記のような接触部を複数組み合わせることも考えられる。

熱発生機構部２２で導体芯線１２に発生させる熱は、押出機構部４０で導体芯線１２の周囲に樹脂が押し出される際に、導体芯線１２が所定の温度を有するように適宜設定されていればよい。熱発生機構部２２で導体芯線１２に発生させることができる熱量は、ここでは伸線機構部３０で伸線される導体芯線１２の減面率（伸線前後で導体芯線１２の減少した分の断面積／伸線前の導体芯線１２の断面積）、導体芯線１２の材料、線径及び引抜き速度等で決定される。そのほか、導体芯線１２が熱発生機構部２２から押出機構部４０まで達するのにかかる時間、導体芯線１２の移動速度及び外気の温度等も押出機構部４０で導体芯線１２が有する温度を決定する要因となる。

もっとも、伸線機構部３０で伸線される導体芯線１２の減面率は１パーセント以下であることが好ましい。これにより、伸線されることで導体芯線１２が硬化し、加工性が悪化することを抑えることができる。

押出機構部４０は、熱発生機構部２２の下流側に配設されている。熱発生機構部２２を出た導体芯線１２は、そのまま直接押出機構部４０に入る。熱発生機構部２２と押出機構部との間では、自然冷却はあるものの、水冷等の冷却機構は設けられていない。押出機構部４０は、熱発生機構部２２により熱を有した状態の導体芯線１２の周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆１４を形成することができる。ここでは、押出機構部４０は、導体案内部４２と樹脂成形部４６とを含む。

導体案内部４２は、導体芯線１２を通過させてガイドする部分である。導体案内部４２には、導体芯線１２が通るガイド孔４４が形成されている。ガイド孔４４は、製造ラインに沿って形成された直線状の孔である。導体案内部４２における下流側の部分は、錐状に形成されて下流側に向けて徐々に小径になっている。

樹脂成形部４６は、被覆電線１０の押出成形に使用される金型である。樹脂成形部４６には、製造ラインに沿って形成された第一空間４８と、第一空間４８に連なる第二空間５０と、導体案内部４２の一部を収容可能な第三空間５２と、が形成されている。

第一空間４８は、導体芯線１２の通路でもある。第一空間４８は、導体案内部４２が第三空間５２に配設された状態で、導体案内部４２のガイド孔４４と連なるように形成されている。

第二空間５０は、下流側へ向けて徐々に径が小さくなる錐状の空間である。第二空間５０は、不図示の樹脂供給機構部から供給された流動状の樹脂が通る空間である。従って、流動状の樹脂は、第二空間５０を経て第一空間４８に供給される。なお、図４において、第二空間５０内及びその出口周辺の流動状の樹脂には、読解容易のため、砂地のハッチングが施されている。

第三空間５２は、導体案内部４２の一部が収容される空間である。第三空間５２は、導体案内部４２の下流側の部分の輪郭形状に沿って形成された空間である。

図４に示されるように、第二空間５０を経て第一空間４８に供給された樹脂は、第一空間４８内で導体芯線１２の周囲に密着する。そして、この状態で、導体芯線１２が第一空間４８の出口開口から外部に出ることで、導体芯線１２の周囲に絶縁被覆１４が形成される。この際に、絶縁被覆１４の外形は、第一空間４８の出口開口の内周面に沿った形状に形成される。

冷却機構部６０は、押出機構部４０の下流側に配設されている。冷却機構部６０は、被覆された被覆電線１０を冷却する部分である。冷却機構部６０としては、水冷又は空冷等の各種冷却手段を採用することができる。もっとも、冷却機構部６０が設けられることは必須ではない。冷却機構部６０が設けられない場合、被覆電線１０は外気によって自然冷却されるとよい。

巻取機構部７０は、押出機構部４０よりも下流側（ここでは、冷却機構部６０よりも下流側）に配設されている。巻取機構部７０は、製造された被覆電線１０を巻き取る部分である。具体的には、ここでは、巻取機構部７０は、被覆電線１０を巻回収容可能なリール７２が、モータ等の回転駆動源によって回転駆動可能に支持されている。

＜製造方法＞
次に、実施形態に係る被覆電線１０の製造方法について説明する。

実施形態に係る被覆電線１０の製造方法は、線状に形成された導体芯線１２の周囲に樹脂が押し出されて絶縁被覆１４が形成された被覆電線１０の製造方法である。

実施形態に係る被覆電線１０の製造方法では、まず、導体芯線１２を例えば巻回状態で収容する金属線収容部（図示省略）から導体芯線１２を引き出す。

そして、引き出された導体芯線１２を、自己の摩擦熱と、導体芯線１２を塑性変形させることで生じるエネルギー損失とのうち少なくとも一方で導体芯線１２を発熱させる（工程（ａ））。ここでは、押出工程の直前で、熱発生機構部２２により導体芯線１２を加熱する。

ここでは、工程（ａ）は、導体芯線１２の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように導体芯線１２を伸線する工程を含む。つまり、ここでは、導体芯線１２が伸線機構部３０により伸線されることで、摩擦熱及び塑性変形に係るエネルギー損失の両方により導体芯線１２が発熱している。

続いて、工程（ａ）の後で工程（ａ）により発生した熱を有した状態の導体芯線１２の周囲に樹脂を押し出す（工程（ｂ））。ここでは、加熱された導体芯線１２に、押出機構部４０にて導体芯線１２の周囲に樹脂を押し出す。これにより、導体芯線１２の周囲に絶縁被覆１４が形成される。

後は、押出工程後でまだ熱を有している状態の被覆電線１０を冷やすとともに、リール７２等に巻取る。ここでは、被覆電線１０は、冷却機構部６０にて冷却された後に、巻取機構部７０に巻き取られる。

実施形態に係る被覆電線１０の製造方法及び被覆電線の製造装置２０によると、導体芯線１２を自己の摩擦熱で発熱させる工程と、導体芯線１２を塑性変形させることで生じるエネルギー損失により導体芯線１２を発熱させる工程とのうち少なくとも一方の工程とを含むため、アルミニウムを材料とした単芯線等の剛性の強い導体芯線１２を予熱することができる。また、剛性の強い導体芯線１２に限らず、他の導体芯線１２についても予熱することができる。

また、導体芯線１２の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように導体芯線１２を伸線する工程を含むため、既存の伸線装置を用いることができる。これにより、予熱をするのに係るコストアップの量を抑えることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ 被覆電線
１２ 導体芯線
１４ 絶縁被覆
２０ 被覆電線の製造装置
２２ 熱発生機構部
２４ 接触部
３０ 伸線機構部
３２ 伸線ダイス
３４ 貫通孔
４０ 押出機構部
６０ 冷却機構部
７０ 巻取機構部

Claims (4)

1. 線状に形成された導体芯線の周囲に樹脂が押し出されて絶縁被覆が形成された被覆電線の製造方法であって、
   （ａ）前記導体芯線を自己の摩擦熱で発熱させる工程と、前記導体芯線を塑性変形させることで生じるエネルギー損失により前記導体芯線を発熱させる工程とのうち少なくとも一方の工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）の後で熱を有した状態の前記導体芯線の周囲に前記樹脂を押し出す工程と、
   を備える、被覆電線の製造方法。
2. 請求項１に記載の被覆電線の製造方法であって、
   前記工程（ａ）は、前記導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように前記導体芯線を伸線する工程を含む、被覆電線の製造方法。
3. 線状に形成され、その長手方向に移動する導体芯線に対して接触可能に配設された接触部を含み、前記導体芯線との間で、摩擦熱と塑性変形に係るエネルギー損失による熱とのうち少なくとも一方を発生させる熱発生機構部と、
   前記熱発生機構部の下流側に配設され、前記熱発生機構部により熱を有した状態の前記導体芯線の周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆を形成可能な押出機構部と、
   を備える、被覆電線の製造装置。
4. 請求項３に記載の被覆電線の製造装置であって、
   前記熱発生機構部は、一方側主面から他方側主面に向かって孔の断面が徐々に小さくなる部分を含むように貫通孔が形成された伸線ダイスを有し、前記導体芯線の長手方向に直交する方向に沿って切断した断面の断面積が減少するように前記導体芯線を伸線可能な伸線機構部を含む、被覆電線の製造装置。

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