JP4575011B2

JP4575011B2 - 線材表面研削装置

Info

Publication number: JP4575011B2
Application number: JP2004093278A
Authority: JP
Inventors: 禎史香月; 悟上山; 慎一神谷; 龍一徳村
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005279786A

Description

本発明は、一直線上に張設されつつその長手方向に走行する線材の外周に研削材を噴射して、線材の外周面を均一に研削する線材表面研削装置に関する。

線材は、その製造工程において熱処理に伴い表面に酸化皮膜が形成される。
そこで、酸化皮膜の除去が必要な場合、塩酸等の薬品により表面処理を行う場合と、細かい粒体からなる研削材を圧縮空気と共に線材表面に噴射する場合とがある。

後者の例として本出願人らは、既に、線材表面加工装置および線材表面加工システムを下記特許文献として提案している。この線材表面加工装置および線材表面加工システムは、機械的な手段によって、線材の表面加工を効率的に行うものである。そのために、加工対象となる線材の外径よりも大きい内径を持ち、その内部に線材を挿通して連続的に移動させる管状の研削機構部と、この研削機構部内にその長さ方向一端側から他端側に向けて研削材を空気との混合流体として高速で流動させる研削材流動手段とを備え、研削機構部に混合流体の流路断面を縮小させる絞り部からなる方向変換型研削部を設け、この方向変換型研削部により混合流体の流れ方向を流路の中心側に向け、線材に研削材を接触させて線材の表面加工を可能とするものである。

特開２００３−０３９３２６号公報

前者の薬品による線材の酸化皮膜の剥離は、作業環境を悪化し、薬品等の廃棄物が発生する問題があった。上記文献の発明を除き、研削材の噴射による線材の酸化皮膜の剥離は線材の移動速度が速い場合、線材の表面を均一に隈なく研削することが困難であった。
そこで本発明は、線材の移動速度が速くても、均一に且つ隈なく線材の外表面を研削できるコンパクトなものであると共に、前記特許文献とは異なった制御の容易な装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、一直線上に平行に張設されつつ、その長手方向に移動する２本の線材(1)の外周にノズル(3)から研削材(13)を噴射して、それらの外表面を研削する線材表面研削装置において、
前記ノズル(3)はその軸線が、前記２本の線材の間を通り、且つ前記２本の共通接線と一致するように、前記ノズル(3)を配置したことを特徴とする線材表面研削装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、
線材(1) への研削材(13)の噴射位置の搬送方向上流側と下流側とに、線材(1) を張設してその揺れ止めを行う揺れ止め手段(4) を設けた線材表面研削装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１において、
各ノズル口(2) に対向し、前記軸線に対してノズル口(2) の反対側に研削材受け(5) を設けた線材表面研削装置である。

本発明は、一直線上に平行に張設されつつ、その長手方向に移動する２本の線材(1)の外周にノズル(3)から研削材(13)を噴射して、それらの外表面を研削する線材表面研削装置において、
前記ノズル(3)はその軸線が、前記２本の線材の間を通り、且つ前記２本の共通接線と一致するように、前記ノズル(3)を配置したものである。
そのため、一つのノズル(3)により、２本の線材(1)を同時に且つ、同一の条件で研削することができる。

上記構成において、研削材13の噴射位置の上流側と下流側とに線材１を張設して、その揺れ止めを行う揺れ止め手段４を設けたものにおいては、線材１の外周をさらに均一に研削することができる。
上記構成において、線材１に対しノズル口２に対向する反対位置に研削材受け５を設けたものにおいては、噴射された研削材を受け取り、それを下流側に円滑に流下させ、研削材13によるケーシング６内面の損傷等を防止できる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の線材表面研削装置における要部を示し、線材１の軸線方向から見たノズル３の配置状態を示す説明図である。また、図２はその線材１の軸線に直交する方向から見たノズル３の配置説明図である。さらに、図３は線材１の軸線方向に隣合う一対のノズル３が線材１の外表面を噴射する噴射範囲を示すものであり、図４は線材１の周方向に互いに９０°離間した四つのノズル３の夫々の線材１に対する噴射範囲を示す説明図である。次に、図５は線材１を張設してその揺れ止めを行う揺れ止め手段４の説明図である。

本発明の線材表面研削装置は、図５の如く、左右に離間して上下一対づつのガイドローラ10，テンションローラ11よりなる揺れ止め手段４によって線材１を張設しつつ、図示しない巻き取り装置を介して線材１を走行させつつ、研削材を線材１の外周面に噴射するものである。この例では、互いに周方向および軸線方向に離間した四本のノズル３から研削材を噴射させて、線材１の外周面を均一に且つ隈なく研削するものである。

ノズル３の配置状態は、図１〜図４に示す如く、線材１の周方向に９０°づつ互いに離間して図１の如く４本のノズル３が配置され、そのノズル３の中心線が線材(1) の軸線に直交する。各ノズル３は、線材１の軸線方向には互いに近接し且つおおよそノズル３の先端部の外周直径の距離で互いに離間している。
また、線材１の外表面とノズル３のノズル口２との離間距離Ｌは、ノズル３の肉厚をｔとしたとき、ｔ／Ｌ＝ｔａｎθであって、実験的にそのθが３°を満足する値である。ここで、ｔ＝１mmとすると、Ｌ＝19mmとなる。これは、図３から明らかなようにノズル３のノズル口２から噴射する研削材13の広がりが、ノズル３の外周に一致したとき、線材１にそれが衝突する距離にある。このようにすることにより、図３の如く隣り合うノズル３の研削材13が線材１の表面上において互いに干渉しないことになる。

逆に言えば、Ｌの長さを図３以上にすると、夫々から噴射した研削材13の拡散範囲の境界部が互いに重なり合い、研削材13どうしが衝突して線材１の研削に役立たなくなることになる。また、Ｌの長さを極端に短くすると、研削材13が線材１の外周に均一に噴射できなくなる。そこでこの例では図３の如く、隣り合うノズル３の噴射範囲の境界部が互いに接する程度となるように、線材１とノズル３のノズル口２との離間距離Ｌを決定するものである。

なお、この例では研削材13の粒径は、一例として0.15mmとし、ノズル３の内直径は 7.5mmとし、ノズル３自体の長さは50〜80cm程度とした。ノズル３の長さをこのように長くした理由は、それを従来のノズルよりも著しく長くすることにより、コンプレッサからの空気圧で研削材13をノズル３内で加速させ、衝突エネルギーを増加させ、研削力を上げることができるからである。このことは、本発明者の実験により明らかとなった。それによって、従来は研削力を上げる際、噴き付け力を増すために大容量のコンプレッサを必要としたが、本発明ではエアーの流量を上げずに済むため、低圧のエアーコンプレッサで対応できるものとなった。その結果、この実施例では研削材13を噴射させるためのエアーコンプレッサの圧力は、低圧である 0.2ＭＰａとした。
また、本発明のノズル３の数は３以上としたが、さらに好ましくは４以上とする。

次に、図５において、線材１の直径を一例として 3.2mmとしたとき、テンションローラ11間の離間距離Ａは 350mm以下が好ましいことが判った。それによって、線材１の揺れを最小限に抑えることができる。
なお、テンションローラ11間の離間距離Ａは線材１の線径その他により調整できるようにすることが好ましい。また、テンションローラ11とガイドローラ10との離間距離（オフセット量）Ｂは、線材１の種類に応じて調整できることが好ましい。

次に、図６は複数の線材１を平行して走行させ、それらを同時に均一に研削する条件についての説明図である。
このときノズル３の噴射方向は、一対の線材１の断面の接線上にノズル３の軸線が存在するようにすれば良い。
図１の例では、ノズル３の噴射方向を４５°としているので、一対の線材１の隙間Ｘは、Ｘ＝（Ｄ／２×√２×２）−Ｄ＝（√２−１）Ｄとなる。一例としてＤ＝ 3.2mmの場合には、Ｘ＝1.33mmとなる。

次に図７〜図１０は本発明の線材表面研削装置の実施例であって、図７はその断面正面図（一部省略）、図８は同側面図、図９は図７のノズル３の近傍の説明図、図１０は同正面図である。
この実施例の線材表面研削装置は、架台12上に正面が略正方形の浅い箱状のケーシング６が立設配置されている。ケーシング６の側面は、図８の示す如く、縦長の矩形に形成されている。ケーシング６の下端は角錐状に形成され、その先端に研削材流出口８が設けられている。ケーシング６の四隅は隅取りされ、そこに夫々ノズル３が水平線に対して４５°の角度でケーシング６を貫通する。

図７において、右上のノズル３から順次時計周り方向に配置されるノズル３は、その先端の外直径分互いに紙面直角方向に離間している。ノズル３の先端は、図９に示す如く、そのノズル口２に対向して研削材受け５が設けられている。この研削材受け５は、線材１の走行する軸線Ｐに対しノズル口２の反対側に位置されている。この研削材受け５は、支持材５ａ，５ｂによってノズル３の先端部に固定されている。
夫々のノズル３の後端には、研削材配管14およびエアー配管15が接続され、夫々の先端がノズル３の後端部に開口する。

次に、ケーシング６の正面および裏面には、図７に示す如く線材挿通孔７ａが形成され、そこに線材１が挿通される。この例では、線材挿通孔７ａは複数の線材を同時に挿通できる直径になっている。ケーシング６の前後には、図８に示す如く、箱状のブラケット16がケーシング６の正面および裏面中央に配置され、内部に少なくとも一対づつのガイドローラ10，テンションローラ11が揺れ止め手段４として設けられている。このブラケット16にも、図１０の如く線材挿通孔７が長円形に形成されている。そして、揺れ止め手段４によって線材１を張設しつつ、それを走行させ、研削材配管14から研削材13を噴出させ、エアー配管15から圧縮空気を噴出させ、研削材13をノズル３内で加速させ線材１にそれを衝突させるものである。

図１１はそれらの制御系統図である。
研削材は、同図において供給槽から各研削材配管14を介し、四つのノズル３に供給される。また、圧縮空気は空気圧縮機から夫々のエアー配管15を介し四つのノズル３に夫々供給される。そして、夫々のノズル３内で加速され、その先端から噴射された研削材は線材の外表面を研削し、ケーシング６の下端の研削材流出口８からサイクロンセパレータに戻される。サイクロンセパレータは、その中心部に集塵機が連通され、線材表面の酸化皮膜を集塵機に吸引すると共に、研削材を貯蔵槽から中間槽を経て供給槽に供給し、再使用される。貯蔵槽と中間槽および中間槽と供給槽の間には、夫々バタフライ弁が介装されると共に、中間槽および供給槽には研削材の量を測定するレベル計が設けられている。バタフライ弁は、流体制御弁により適宜開閉制御される。

本発明の線材表面研削装置の要部を示す正面図。同装置の要部を示す側面図。図２における隣接するノズル３の研削材13の噴射状態を示す説明図。四つのノズル３の各噴射状態を示す説明図。揺れ止め手段４と線材１との関係を示す説明図。一対の線材１を同時に研削する場合の説明図。

本発明の線材表面研削装置の実施例を示す断面正面図。同装置の側面図。同装置のノズル３と研削材受け５との関係を示す説明図。同装置の正面図。同装置の制御系統図。

符号の説明

１線材
２ノズル口
３ノズル
４揺れ止め手段
５研削材受け
５ａ支持材
５ｂ支持材
６ケーシング

７線材挿通孔
７ａ線材挿通孔
８研削材流出口
10 ガイドローラ
11 テンションローラ
12 架台
13 研削材
14 研削材配管
15 エアー配管
16 ブラケット

Claims

一直線上に平行に張設されつつ、その長手方向に移動する２本の線材(1)の外周にノズル(3)から研削材(13)を噴射して、その外表面を研削する線材表面研削装置において、
前記ノズル(3)はその軸線が、前記２本の線材の間を通り、且つ前記２本の共通接線と一致するように、前記ノズル(3)を配置したことを特徴とする線材表面研削装置。
請求項１において、
線材(1)への研削材(13)の噴射位置の搬送方向上流側と下流側とに、線材(1)を張設してその揺れ止めを行う揺れ止め手段(4)を設けた線材表面研削装置。
請求項１において、
各ノズル口(2)に対向し、前記軸線に対してノズル口(2) の反対側に研削材受け(5)を設けた線材表面研削装置。