JP4205723B2 - テープフォーミング装置 - Google Patents

Description

本発明は、テープフォーミング装置に関し、例えばケーブルコア線の外周に金属箔テープを縦添えして円筒成形してシールド層を形成する際に使用するテープフォーミング装置に関する。

シールド電線は、線材としてのケーブルコア線（以下単に「コア線」という）の外周を金属箔テープによりシールドした後ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のプラスチックシースで被覆して形成されている。コア線外周の金属箔テープによるシールドは、例えば図７に示すようなテープフォーミング装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このテープフォーミング装置は、コア線４をガイドするガイドローラ６、金属箔テープ３をガイドするガイドローラ７、金属箔テープ３の縦添え円筒成形用パイプ１、成形ダイス２（以下「フォーミングダイス」という）等を備えている。

そして、コア線４がガイドローラ６で、金属箔テープ３がガイドローラ７でそれぞれ図中右方向から供給される。金属箔テープ３は、コア線４の外周上へ縦添えされるようにガイドローラ８，９でガイドされて、金属箔テープ３の縦添え円筒成形用パイプ１に上流側端部１ａから導入される。そして、金属箔テープ３は、縦添え円筒成形用パイプ１中で図８（ａ）に示すように両側端部３ａ，３ｂが数ｍｍ程度重ね合わせられ円筒状に仮成形されてコア線４を包み、その後縦添え円筒成形用パイプ１の下流側端部１ｂから導出されてフォーミングダイス２で最終的に円筒形状に成形されシールド層とされる。
特開２００２−２２０１５９号公報（２ページ、図１、図２、図３）

しかしながら、上述したテープフォーミング装置には以下のような問題があった。即ち、縦添え円筒成形用パイプ１の中で金属箔テープ３を強く成形するとコア線４の高速引取り時に縦添え円筒成形用パイプ１の内周面に金属箔テープ３が擦れて縦添え円筒成形用パイプ１から出てきた金属箔テープ３に皺が生じたり、縦添え円筒成形用パイプ内１に金属箔テープ３に塗布されている熱融着接着剤が付着して大きな摩擦による金属箔テープ３の詰まりが発生する等の問題があった。また、縦添え円筒成形用パイプ１内の定期的な清掃が必要であった。

また、これらを防ぐために金属箔テープ３の縦添え円筒成形用パイプ１内における成形を緩めると、縦添え円筒成形用パイプ１内で円筒状に仮成形された金属箔テープ３は、当該縦添え円筒成形用パイプ１から出てフォーミングダイス２に入るまでの間で自らの弾性により円筒形状が崩れて図８（ａ）に示す成形形状から同図（ｂ）に示す形状となり、金属箔テープ３の両側端部３ａ，３ｂの重ね合わせ部分が開いてしまい、金属箔テープ３がフォーミングダイス２の入口で引っ掛かったり、捲れたり、折れる等の問題があった。

このような問題を解決するために図９に示すように縦添え円筒成形用パイプ１の下流側端部１ｂの後方（コア線４の引取り方向下流側）かつフォーミングダイス２の手前に縦添え円筒成形用パイプ１で成形された金属箔テープ３の円筒形状を保持する溝付きローラ５ａ，５ｂを設置したテープフォーミング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような溝付きローラ５ａ，５ｂを設けた場合でもコア線４の引取り速度を高速にした場合十分な効果を得ることができず、高速成形による生産性の向上やコストダウンを図ることが困難であった。

近年、コア線の軽量化、細径化の要求が高まってきている。しかしながら、コア線４を細径化すると金属箔テープ３の弾性力が強まるため円筒形状に丸まり難く、高速成形時には縦添え円筒成形用パイプ１内で引っ掛かったり、フォーミングダイス２で詰まる等の問題が発生する。また、後加工性を考慮すると、コア線４とケーブルシースとの密着力も２〜３０〔Ｎ〕が望ましく、コア線径が細いと十分な密着力を確保することが困難である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、線材外周に金属箔テープを縦添えして円筒成形するときに金属箔テープの摩擦を低減させて高速成形を可能とすると共に金属箔テープに皺が生ずることを防止するようにしたテープフォーミング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係わるテープフォーミング装置は、線材外周に金属箔テープを縦添えして円筒状に成形するテープフォーミング装置であって、前記金属箔テープを前記線材に縦添えして円筒状に成形するためのフォーミングダイスを複数有し、これらのフォーミングダイスを前記線材の引取り方向に対して角度を持たせて配置し、かつ最も押出クロスヘッド側に位置するフォーミングダイスの穴径を前記線材の外径に対して＋0.1ｍｍ〜＋2.0ｍｍに設定したことを特徴としている。

コア線と金属箔テープが夫々供給され、金属箔テープがコア線の外周上へ縦添えされるようにガイドローラでガイドされて複数のフォーミングダイスのダイス穴に順次挿通されて引取られる。金属箔テープは、フォーミングダイスのダイス穴において両側端部が僅かに重ね合わせられて円筒状に仮成形されてコア線を包む。

フォーミングダイスをコア線の引取り方向（移動方向）に対して角度を持たせることによりダイス穴がコア線の引取り方向から見て楕円形状となり、金属箔テープのコア線外周への密着力が高くなる。そして、最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスのダイス穴径を線材の外径に対して＋0.1ｍｍ〜＋2.0ｍｍに設定したことで、コア線に金属箔テープをより密着させて円筒形に成形する（巻く）ことができ、高速成形時においても金属箔テープの皺の発生やフォーミングダイスのダイス穴内における詰まり等を有効に防止することができる。そして、最後のフォーミングダイスから導出されたコア線は、押出クロスヘッドにおいてケーブルシースにより被覆成形されてシールド電線とされる。

また、本発明の請求項２に記載のテープフォーミング装置は、請求項１に記載のテープフォーミング装置おいて、前記複数のフォーミングダイスの穴径は前記最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスから前記線材の引取り方向の上流側に位置するに伴い前記最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスの穴径よりも順次大きく形成されていることを特徴としている。

コア線の外周上へ縦添えされるようにガイドローラでガイドされた金属箔テープは、複数のフォーミングダイスのダイス穴に順次挿通されて引取られる。そして、コア線の引取り方向に対して下流側に配置されているフォーミングダイスから順次ダイス穴径を大きくする、即ち上流側のフォーミングダイスからダイス穴を順次小さくして最も下流側、即ち押出クロスヘッド側のフォーミングダイスのダイス穴へと導く。これにより、金属箔テープが徐々に円筒形状に成形されてコア線外周に巻きつけられ、良好な成形性が確保される。

また、本発明の請求項３に記載のテープフォーミング装置は、請求項１又は請求項２に記載のテープフォーミング装置において、前記フォーミングダイスの角度は前記線材の引取り方向に対して６０°〜１２０°の範囲であることを特徴としている。

複数のフォーミングダイスをコア線の引取り方向（移動方向）に対して６０°〜１２０°の範囲で傾けることによりダイス穴がコア線の引取り方向から見て楕円形状となり、金属箔テープのコア線外周への密着力が高くなる。これにより、コア線に金属箔テープをより密着させて円筒形に成形する（巻く）ことができる。

また、本発明の請求項４に記載のテープフォーミング装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のテープフォーミング装置において、前記複数のフォーミングダイスは同じ方向に傾斜していることを特徴としている。

複数のフォーミングダイスをコア線の引取り方向に対して同じ方向に傾けることにより各フォーミングダイスのダイス穴がコア線の引取り方向から見て同じ方向の楕円形状となり、金属箔テープが良好に円筒形状に成形されてコア線外周に巻きつけられる。

また、本発明の請求項５に記載のテープフォーミング装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のテープフォーミング装置において、前記複数のフォーミングダイスの中の最も押出クロスヘッド側に位置するフォーミングダイスを３０℃〜１５０℃に加熱する加熱手段を備えていることを特徴としている。

複数のフォーミングダイスの中の最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスを３０℃〜１５０℃の範囲で直接加熱することにより、金属箔テープに塗布されている熱融着接着剤の溶融による金属箔テープの重ね合わせ効果（コア線に金属箔テープを密着させて巻く）を有効に働かせることができる。また、フォーミングダイスを直接加熱することにより、金属箔テープに直接熱が加わるため安定性が良く、また円筒形状に丸まり易く金属箔テープの円筒形状が崩れることを抑える効果も併せ持つ。これにより、金属箔テープの弾性による形状崩れを防止し、高速成形時においても金属箔テープの皺の発生やフォーミングダイスのダイス穴内における詰まり等を有効に防止することができる。

本発明によると、金属箔テープの縦添え円筒成形に複数のフォーミングダイスを使用することにより、フォーミング時の金属箔テープの摩擦（摺動抵抗）を低減することができ、高速成形にも対応可能となり、シールド電線等のケーブルの生産性向上及びコストダウンが図られる。

また、最も押出クロスヘッド側（下流側）のフォーミングダイスのダイス穴径をこれよりも上流側のフォーミングダイスのダイス穴径よりも小さくし、かつ線材の外径よりも僅かに大きい＋０.１ｍｍ〜＋２.０ｍｍの範囲に設定し、当該フォーミングダイスよりも上流側のフォーミングダイスのダイス穴径を順次大きく形成することにより、良好な成形性が確保される。

さらに、複数のフォーミングダイスに線材の引取り方向（移動方向）に対して６０°〜１２０°の範囲で角度を設けることにより、線材に金属箔テープをより密着させて円筒形に成形する（巻く）ことができ、かつ金属箔テープに皺が生ずることを防止することができる。

さらに、線材に金属箔テープをより密着させて成形することによりケーブルシースとの密着力が向上し、後工程においてもストリップし易い適度な密着力を有するケーブルを形成することが可能となる。

さらに、最も押出クロスヘッド側（下流側）のフォーミングダイスを３０℃〜１５０℃の範囲で直接加熱することにより、金属箔テープの熱融着接着剤の溶融による金属箔テープの重ね合わせ効果（線材に金属箔テープを密着させて巻く）を有効に働かせることができる。そして、フォーミングダイスを直接加熱することにより、金属箔テープに直接熱が加わるため熱融着の安定性が良くなり、また円筒形状に丸まり易く金属箔テープの円筒形状が崩れることを抑える効果も併せ持つことにより、金属箔テープの弾性による形状崩れを防止し、高速成形時においても金属箔テープの皺の発生、フォーミングダイスの詰まり等を有効に防止することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係わるテープフォーミング装置の概略構成を示し、テープフォーミング装置１１は、シールド電線等の線材としてのコア線１２をガイドするガイドローラ１４、金属箔テープ１３をガイドするガイドローラ１５、金属箔テープ１３をコア線１２の外周上へ縦添えさせるようにガイドするガイドローラ１６，１７、及び金属箔テープ１３を円筒状に成形してコア線１２の外周に巻き付ける複数例えば第１、第２の２つの成形ダイス（以下「フォーミングダイス」という）１８，１９等を備えている。

ガイドローラ１４，１６，１７、及びフォーミングダイス１８，１９は、一直線上に配置されている。ガイドローラ１６，１７は、コア線１２と金属箔テープ１３の位置を固定して引取り方向（長手方向）のずれを防止するために非回転とされている。そして、第２のフォーミングダイス１９の直ぐ下流側にポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のプラスチックシース部材で被覆するための図示しない押出クロスヘッドが配置されている。また、コア線１２は、複数本の線材が撚られた撚り線とされており、その外径（コア撚り外径）がＤｍｍとされている。

第１のフォーミングダイス１８は、図２及び図３に示すように円盤状をなし、中心にダイス穴１８ａが穿設されており、ダイス穴１８ａの入口側開口端１８ｂ、出口側開口端１８ｃが半径Ｒｂ，Ｒｃで面取されて滑らかな曲面とされており、金属箔テープ１３との摺動抵抗を小さくして円滑な導入・導出を可能としている。ダイス穴１８ａの入口側開口端１８ｂの面取り半径Ｒｂは、出口側開口端の面取り半径Ｒｃよりも大きく（Ｒｂ＞Ｒｃ）、例えば、Ｒｂ＝１ｍｍ（＝Ｒ１）、Ｒｃ＝４ｍｍ（＝Ｒ４）程度とされている。第２のフォーミングダイス１９も第１のフォーミングダイス１８と同様に円盤状をなし中心にダイス穴１９ａが形成され、入口側開口端及び出口側開口端が夫々前記半径Ｒｂ及びＲｃで面取されている。

これら第１、第２のフォーミングダイス１８，１９のダイス穴１８ａ，１９ａの穴径Ｄ1，Ｄ2は、Ｄ1＞Ｄ2の関係とされ、第２のフォーミングダイス１９の穴径Ｄ2は、コア線１２のコア撚り外径Ｄｍｍよりも僅かに大きい＋０.１ｍｍ〜＋２.０ｍｍの範囲に設定されている。そして、第１のフォーミングダイス１８の穴径Ｄ1は、第２のフォーミングダイス１９の穴径Ｄ2よりも僅かに大きく（＋１.５ｍｍ程度）設定されている。

第１、第２のフォーミングダイス１８，１９は、図１に示すように所定の間隔でコア線１２の引取り方向（移動方向）に対して角度θ1，θ2をなし、かつ同じ方向に傾斜して配置されている。そして、これらの角度θ1，θ2は、図４に示すようにコア線１２の引取り方向に対して６０°〜１２０°の範囲α内の角度に設定される（６０°≦（θ1，θ2）≦１２０°）。尚、第１のフォーミングダイス１８の角度θ1と第２のフォーミングダイス１９の角度θ2は、同じ角度（θ1＝θ2）でも良く、異なる角度（θ1≠θ2）でも良い。

また、テープフォーミング装置１１は、複数のフォーミングダイスの中の最も押出クロスヘッド側（コア線１２の引取り方向の下流側）に位置するフォーミングダイス、即ち第２のフォーミングダイス１９を所定の温度に直接加熱する図示しない加熱手段を備えており、第２のフォーミングダイス１９の温度を３０℃〜１５０℃の範囲内の所定温度に加熱可能とされている。尚、加熱手段としては例えばフォーミングダイス１９の外周部にヒータ線を巻き付けて加熱するようにしても良い。

そして、フォーミングダイス１９のダイス穴１９ａとコア線１２とのクリアランスは、コア線１２の外径（コア撚り外径）Ｄに応じて前記範囲内の最適な値に設定される。また、フォーミングダイス１８，１９の傾斜角度θ1，θ2は、コア線１２の引取り速度（移動速度）に応じて最適な角度に設定される。また、第２のフォーミングダイス１９の温度は、金属箔テープ１３に塗布されている熱融着接着剤２０（図６参照）、外気温度等に応じて最適な温度に設定される。

金属箔テープ１３は、アルミニウム、銅又はその合金、ステンレス鋼、鉛等の金属部材により厚さ約０.０５ｍｍ程度に形成されており、その片面又は両面にシース（被覆）用プラスチック（例えば、ポリエチレン）との接着性の良い熱融着接着剤２０が塗布されている。

以下に上記テープフォーミング装置の作用を説明する。コア線１２がガイドローラ１４で、金属箔テープ１３がガイドローラ１５でそれぞれ図１中右方向から供給される。金属箔テープ１３は、コア線１２の外周上へ縦添えされるようにガイドローラ１６，１７でガイドされて、フォーミングダイス１８のダイス穴１８ａに挿通される。金属箔テープ１３は、フォーミングダイス１８のダイス穴１８ａ内において図５に示すように両側端部１３ａ，１３ｂが数ｍｍ程度重ね合わせられて円筒状に仮成形されてコア線１２を包む。

次いで、前述した３０℃〜１５０℃の範囲内の所定温度に加熱されたフォーミングダイス１９のダイス穴１９ａに挿通され、このダイス穴１９ａにおいて図６に示すようにコア線１２の外周に密着されて円筒形状に成形されかつ重ね合わせた両側端部１３ａと１３ｂとが熱融着接着剤２０により熱融着される。これにより、コア線１２の外周に金属箔テープ１３によるシールド層が形成される。そして、フォーミングダイス１９から導出されたコア線１２は、前述した押出クロスヘッドにおいて図６に２点鎖線で示すケーブルシース２１により被覆成形されてシールド電線とされる。

金属箔テープ１３のコア線１２への縦添え円筒成形に第１、第２の２つのフォーミングダイス１８，１９を使用することにより、フォーミング時の金属箔テープ１３の摩擦（摺動抵抗）を低減することができ、高速成形にも対応可能となる。これにより、シールド電線等のケーブルの生産性向上及びコストダウンが図られる。

また、フォーミングダイス１８，１９のダイス穴１８ａ，１９ａの穴径Ｄ1，Ｄ2を、Ｄ1＞Ｄ2とし、かつ穴径Ｄ1を穴径Ｄ2よりも＋０.５ｍｍ大きく形成し、フォーミングダイス１９の穴径Ｄ2をコア線１２のコア撚り外径Ｄよりも僅かに大きい＋０.１ｍｍ〜＋２.０ｍｍの範囲に設定することにより、良好な成形性が確保される。

さらに、フォーミングダイス１８，１９にコア線１２の引取り方向（移動方向）に対して６０°〜１２０°の範囲で傾けることによりダイス穴１８ａ、１９ａがコア線１２の引取り方向から見て楕円形状となり、金属箔テープ１３のコア線１２外周への密着力が高くなる。これにより、コア線１２に金属箔テープ１３をより密着させて円筒形に成形する（巻く）ことができ、かつ金属箔テープ１３に皺が生ずることを防止することが可能となる。そして、金属箔テープ１３をコア線１２により密着させて成形することにより、コア線１２とケーブルシース２１との密着力が向上するため、後工程においてもストリップし易い適度な密着力を有するケーブルを形成することが可能となる。

さらに、第２のフォーミングダイス１９を前記３０℃〜１５０℃の範囲で直接加熱することにより、金属箔テープ１３の熱融着接着剤２０の溶融による金属箔テープ１３の重ね合わせ効果（コア線１２に金属箔テープ１３を密着させて巻く）を有効に働かせることができる。このように、フォーミングダイス１９を直接加熱することにより、金属箔テープ１３に直接熱が加わるため安定性が良く、また円筒形状に丸まり易く金属箔テープ１３の円筒形状が崩れることを抑える効果も併せ持つ。これにより、金属箔テープ１３の弾性による形状崩れを防止し、高速成形時においても金属箔テープ１３の皺の発生、フォーミングダイス１９のダイス穴１９ａ内における詰まり等を有効に防止することができる。

次に、上記テープフォーミング装置１１のフォーミングダイス１８，１９によりコア線１２外周に金属箔テープ１３を円筒成形した場合の実施例について説明する。

（１）コア線１２のコア撚り外径Ｄ〔ｍｍ〕と、フォーミングダイス１９のダイス穴１９ａの穴径Ｄ2及びコア線１２の引取り方向に対する角度θ〔°〕、金属箔テープ１３のコア線１２の外周への密着力〔Ｎ〕及びダイス穴１９ａへの金属箔テープ１３の詰まり〔回／３０００ｍ〕の関係について評価した結果を表１、表２、表３に示す。

上記検証結果より、フォーミングダイス１９の角度がコア線１２の引取り方向に対して６０°以下及び１２０°以上の範囲では金属箔テープ１３の詰まりの確率が増えることが分かった。また、フォーミングダイス１９のダイス穴１９ａの穴径Ｄ2とコア撚り外径Ｄとのクリアランスが＋０.１ｍｍ以下の場合では金属箔テープ１３の詰まりの確率が増え、＋２.０ｍｍ以上である場合には十分な密着力が得られなかった。これは、十分なフォーミング効果を得ることができず金属箔テープ１３の詰まりを発生する要因となることが分かった。

従って、フォーミングダイス１９のダイス穴１９ａの穴径Ｄ2をコア線１２のコア撚り外径Ｄに対して＋0.1ｍｍ〜＋2.0ｍｍの範囲に設定しかつコア線１２の引取り方向に対して６０°〜１２０°の範囲内で角度を持たせることが有効であることが明かとなった。

なお、上記実施形態においては金属箔テープ１３の縦添え円筒成形に２つのフォーミングダイスを設けた場合について記述したが、これに限るものではなく２つ以上設けても良い。この場合、最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスのダイス穴径を前記＋０.１ｍｍ〜＋２.０ｍｍの範囲内に設定し、これよりも上流側のフォーミングダイスのダイス穴径を前記ダイス穴径よりも順次略＋０.５ｍｍ程度大きく形成するのが良い。また、各フォーミングダイスのダイス穴は、両側開口端を曲面で面取りし、かつ入口側開口端の曲面（面取り半径）を出口側開口端の曲面（面取り半径）よりも大きくするのが良い。

本発明の一実施形態に係わるテープフォーミング装置の概略構成図である。 図１に示したフォーミングダイスの正面図である。 図２に示したフォーミングダイスの矢線III−IIIに沿う断面図である。 図1に示したフォーミングダイスのコア線の引取り方向に対する傾き角度の範囲の説明図である。 図１に示した第１のフォーミングダイスによりコア線の外周に金属箔テープが円筒形に成形されて両側端部が重ね合わされた状態を示す断面図である。 図５に示した金属箔テープの重ね合わされた両側端部が熱融着接着剤により熱融着された状態の説明図である。 従来のテープフォーミング装置の概略構成図である。 図７に示したテープフォーミング装置によりコア線外周に金属箔テープを円筒形に成形した場合の説明図である。 図７に示したテープフォーミング装置の円筒成形用パイプとフォーミングダイスとの間に溝付きローラを設けたテープフォーミング装置の説明図である。

符号の説明

１ 縦添え円筒成形用パイプ
１ａ 上流側端部
１ｂ 下流側端部
２ 成形ダイス（フォーミングダイス）
３ 金属箔テープ
３ａ，３ｂ 側端部
４ コア線（線材）
５ａ，５ｂ 溝付きローラ
６，７，８，９ ガイドローラ
１１ テープフォーミング装置
１２ コア線（線材、撚り線）
１３ 金属箔テープ
１３ａ，１３ｂ 側端部
１４，１５，１６，１７ ガイドローラ
１８，１９ フォーミングダイス
１８ａ，１９ａ ダイス穴
１８ｂ，１８ｃ 開口端
２０ 熱融着接着剤
２１ ケーブルシース
Ｄ コア撚り外径
θ1，θ2 フォーミングダイスのコア線の引取り方向に対する傾き角度
α フォーミングダイスのコア線の引取り方向に対する傾き角度の範囲

Claims (5)

1. 線材外周に金属箔テープを縦添えして円筒状に成形するテープフォーミング装置であって、
   前記金属箔テープを前記線材に縦添えして円筒状に成形するためのフォーミングダイスを複数有し、これらのフォーミングダイスを前記線材の引取り方向に対して角度を持たせて配置し、かつ最も押出クロスヘッド側に位置するフォーミングダイスの穴径を前記線材の外径に対して＋0.1ｍｍ〜＋2.0ｍｍに設定したことを特徴とするテープフォーミング装置。
2. 前記複数のフォーミングダイスの穴径は前記最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスから前記線材の引取り方向の上流側に位置するに伴い前記最も押出クロスヘッド側のフォーミングダイスの穴径よりも順次大きく形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のテープフォーミング装置。
3. 前記フォーミングダイスの角度は前記線材の引取り方向に対して６０°〜１２０°の範囲であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のテープフォーミング装置。
4. 前記複数のフォーミングダイスは同じ方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のテープフォーミング装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載のテープフォーミング装置において、
   前記複数のフォーミングダイスの中の最も押出クロスヘッド側に位置するフォーミングダイスを３０℃〜１５０℃に加熱する加熱手段を備えていることを特徴とするテープフォーミング装置。

Images