JP4580823B2 - 塗布量制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、塗布量制御装置に係り、特にワイヤ状や板状の長尺材に液体あるいは粉体からなる塗着物を塗布する際の塗布量を制御する装置に関する。

金属製線材の伸線工程においては、通常、ダイスを用いて線材を引き抜き加工するが、ダイスと線材との間の摩擦を低減する目的で線材に潤滑剤が塗布される。この潤滑材の塗布方法としては、ポンプを使用して潤滑剤を直接塗布する方法や特許文献１に記載されているような潤滑剤の貯留槽に線材を通過させて塗布する方法がある。

特開２００４−６６２７１号公報

これらの方法で潤滑剤を塗布する際に線材に付着する潤滑剤の塗布量を制御するために、例えばエアノズルから線材の表面に向けて加圧エアを噴出することにより余剰の潤滑剤を吹き飛ばす方法が採られている。
しかしながら、線材の引き抜き加工においては線材の揺動を余儀なくされ、揺動しながら進行する線材とエアノズルとの距離が刻々変動するために塗布量を均一化することが困難であった。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、揺動しながら進行する線材等の長尺材の表面に塗着物を均一に塗布することができる塗布量制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る塗布量制御装置は、揺動しながら長手方向に進行する長尺材の表面への塗着物の塗布量を制御する装置であって、塗着物が塗布された長尺材の表面に接触する当接部材と、長尺材の表面に向かってエアを噴出するためのエアノズルと、当接部材とエアノズルとを一体に支持する支持体と、支持体を長尺材の進行方向と直交するいずれの方向にも移動自在に保持する保持手段とを備え、当接部材が長尺材の表面に接触することにより支持体が長尺材の進行に伴う揺動に追従して長尺材の進行方向と直交するいずれの方向にも移動すると共にエアノズルから噴出されるエアにより長尺材の表面に付着した余剰の塗着物を吹き飛ばすものである。

なお、保持手段として、支持体を懸架する複数の弾性体を用いることができる。
また、円形の断面形状を有する線材を長尺材として塗布対象物とする場合には、当接部材に長尺材が挿通される貫通孔を形成し、この貫通孔の内径を長尺材の外径より０．０１ｍｍ〜５ｍｍ大きい値とし、貫通孔の周縁部が長尺材の進行方向に対して円弧状の断面形状を有することが好ましい。さらに、当接部材として、分割型のダイスを用いることができる。
エアノズルを長尺材の進行方向に対して当接部材の下流側に配置し、上流方向に向けてエアを噴出させることができる。
また、支持体が、複数のエアノズルを当接部材と一体に支持するように構成してもよい。

この発明によれば、当接部材が長尺材の表面に接触することで当接部材とエアノズルとを一体に支持する支持体が長尺材の揺動に追従して長尺材の進行方向と直交するいずれの方向にも移動するため、長尺材が揺動しても長尺材とエアノズルとの距離が一定に保持される。したがって、エアノズルからエアを噴出して長尺材の表面に付着した余剰の塗着物を吹き飛ばすことにより、長尺材への塗着物の塗布量を均一に制御することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係る塗布量制御装置を備えた塗布装置の構成を示す。塗布槽１に液切槽２が隣接して配置されている。塗布槽１内には液体潤滑剤３が収容された液槽４が配設され、塗布槽１と液切槽２との間を仕切る壁部５には実施の形態に係る塗布量制御装置６が取り付けられている。ほぼ円形の断面形状を有する線材７が塗布槽１の液槽４内を通過すると共に塗布量制御装置６を通り、液切槽２を抜けて矢印Ａの方向に引き抜かれる。

図２及び３に示されるように、塗布量制御装置６は、線材７が挿通される当接部材としてのダイス８と、線材７の表面に向かってエアを噴出するための一対のエアノズル９及び１０を有している。ダイス８は、ダイスホルダ１１によってダイスセットプレート１２上に固定されている。一対のエアノズル９及び１０は、線材７の進行方向に対してダイス８の下流側に配置され、線材７を間に挟むように水平方向で且つ線材７に対して左右対称にノズルセットプレート１３上に固定されている。また、これらエアノズル９及び１０は、それぞれ線材７の上流方向に向けてエアを噴出するような向きに配置されている。ダイスセットプレート１２とノズルセットプレート１３は、線材７と平行に延びる一対の金属製連結棒１４により連結され、ダイス８とエアノズル９及び１０を一体に支持する支持体１５を形成している。

また、塗布量制御装置６は、塗布槽１と液切槽２との間を仕切る壁部５に固定され且つそれぞれ線材７と平行に延びる４本の金属製支持棒１６を有し、各金属製支持棒１６の一端にそれぞれステンレス製弾性体（スプリング）１７を介してダイスセットプレート１２が連結されている。同様に、図４に示されるように、各金属製支持棒１６の他端にそれぞれステンレス製弾性体（スプリング）１８を介してノズルセットプレート１３が連結されている。４本の弾性体１７と４本の弾性体１８は、鉛直上方を０度として、それぞれ鉛直面内で４５度、１３５度、２２５度及び３１５度の角度に配置されており、これらの弾性体１７及び１８により、支持体１５が線材７の進行方向と直交するいずれの方向にも移動自在に懸架されている。

なお、壁部５には、線材７及び一対の金属製連結棒１４を通すための開口部１９が形成され、この開口部１９を覆うように仕切りプレート２０が壁部５に固定されている。仕切りプレート２０には、線材７を挿通させる内径３０〜６０ｍｍ程度の液回収管２１が形成されると共に一対の金属製連結棒１４を通すための一対の開口部２２が形成されている。
また、ダイスセットプレート１２及びノズルセットプレート１３には、線材７を通すための開口部２３及び２４が形成されている。

図５（ａ）に示されるように、ダイス８は超硬質金属材料からなり、線材７の外径より０．０１ｍｍ〜５ｍｍ大きい内径の貫通孔２５を有しており、図５（ｂ）に示されるように、貫通孔２５の周縁部が線材７の進行方向に対して円弧状の滑らかな断面形状を有している。また、ダイス８は、図５（ａ）の分割線２６で一対の半割ダイスに２分割される構造を有している。

次に、この実施の形態に係る塗布量制御装置６の作用について説明する。まず、線材７を塗布槽１の液槽４内を通過させると共に、塗布量制御装置６のダイスセットプレート１２の開口部２３、ダイス８の貫通孔２５、液回収管２１、ノズルセットプレート１３の開口部２４をそれぞれ通し、この状態で図１の矢印Ａの方向に引き抜き加工を行う。塗布槽１の液槽４内を通過することにより表面に液体潤滑剤３が付着した線材７は、揺動しながら矢印Ａの方向へ進行し、ダイス８の貫通孔２５を通過する。

ここで、ダイス８を支持している支持体１５は弾性体１７及び１８により線材７の進行方向と直交するいずれの方向にも移動自在に懸架されているので、ダイス８の貫通孔２５の周縁部が線材７の表面に接触することによりダイス８は支持体１５と共に移動して線材７の揺動に追従する。このとき、支持体１５には一対のエアノズル９及び１０がダイス８と一体に支持されているため、これら一対のエアノズル９及び１０も支持体１５と共に移動して線材７の揺動に追従することとなる。従って、線材７が揺動しても線材７と一対のエアノズル９及び１０との距離が常に一定に保持される。そこで、これらのエアノズル９及び１０からエアを噴出することにより、線材７の表面に付着した余剰の液体潤滑剤３が吹き飛ばされる。このようにして、線材７への液体潤滑剤３の塗布量が均一となる。

なお、エアノズル９及び１０からのエア圧力を調整することにより、液体潤滑剤３の塗布量を制御することができる。
また、エアの噴出により吹き飛ばされた液体潤滑剤３は、仕切りプレート２０に形成された液回収管２１内を通って塗布槽１に回収され、図示しないポンプにより液槽４に送られて再度線材７の表面への付着に供される。

この実施の形態においては、鉛直面内で４５度、１３５度、２２５度及び３１５度の角度に配置された弾性体１７及び１８により、支持体１５を線材７の進行方向と直交するいずれの方向にも移動自在に懸架したので、線材７がいずれの方向に揺動してもダイス８は線材７の揺動に追従し、一対のエアノズル９及び１０も線材７の揺動に追従するため、線材７の中心と一対のエアノズル９及び１０の噴出口の中心とが常に同じ位置関係を維持することとなり、安定して線材７への液体潤滑剤３の塗布量の均一化をなすことができる。

ダイス８は、線材７の揺動に追従するだけでなく、同時に線材７の表面に付着した余剰の液体潤滑剤３の除去を促進する効果も有している。すなわち、進行する線材７の表面にダイス８の貫通孔２５の周縁部が接触することにより余剰の液体潤滑剤３が除去され、さらにエアノズル９及び１０から線材７の上流方向に噴出されたエアがダイス８の貫通孔２５に流入することによっても余剰の液体潤滑剤３が吹き飛ばされる。

また、例えば線材７の太さが変わる際には、新たな線材７の太さに適合した内径の貫通孔を有するダイスに交換する必要があるが、この実施の形態では、２分割型のダイス８を用いたので、容易にダイスの交換を行うことができる。すなわち、線材７の端部を新たなダイスの貫通孔に挿通させる必要がなく、線材７の中間部においてダイスの取り外し及び取り付けが可能となる。
ただし、２分割型のダイスの代わりに、一体型のダイスを用いても構わない。また、ダイスの代わりに、一対のロールを当接部材として使用することもできる。

一対のエアノズル９及び１０は、それぞれ線材７に対して３０度〜７５度の角度をなすように配置することが好ましい。すなわち、一対のエアノズル９及び１０を互いに６０度〜１５０度の角度をなすと共に線材７を中心として対称に配置し、所望の塗布量に合わせて噴出するエアの圧力を調整すればよい。エアの圧力を高めるほど、吹き飛ばされる液体潤滑剤３の量が増加し、線材７の表面への塗布量は低減される。逆に、エアの圧力を低めるほど、線材７の表面への塗布量が増加される。

図６に示されるように、底部を炭素鋼等で構成したノズルホルダ２７にエアノズル９及び１０を保持させると共にノズルセットプレート１３上に永久磁石２８を固定し、この永久磁石２８にノズルホルダ２７の底部を吸着させることにより一対のエアノズル９及び１０をノズルセットプレート１３上に設置するようにしてもよい。このようにすれば、容易にノズルセットプレート１３からエアノズル９及び１０を取り外して清掃することができる。エアノズル９及び１０は、液体潤滑剤３が付着した後にその液体潤滑剤３が固化してエアの噴出口を閉塞させるおそれがあるため、エアノズル９及び１０を容易に脱着させる構造は、清掃管理の上で極めて有効なものとなる。

なお、エアノズル９及び１０とエア供給配管との接続にステンレス製の超柔軟フレキシブルチューブを使用すれば、線材７の揺動への支持体１５の追従を阻害することなく、また樹脂性チューブのように熱により強度低下及び脆化を引き起こすことなく、エアを供給してエアノズル９及び１０から噴出させることができる。

上記の実施の形態においては、塗着物として液体潤滑剤３を用いたが、これに限るものではなく、液体塗料、油等の他、粉体塗料等の固体物を塗着物として用いる場合にもこの発明を適用することができる。
また、被塗着物として円形の断面形状を有する線材７を例にとって説明したが、これに限るものではなく、円形以外の多角形等の断面形状を有する線材や、板状の長尺材に対しても、同様にしてこの発明を適用することが可能である。

実施例１
図１〜５の実施の形態で説明した塗布量制御装置を使用し、エア圧力０．２０ＭＰａで日本パーカライジング株式会社製の液体潤滑剤ＦＬ−Ｅ７４０Ｃ（濃度１００％）を線径１１ｍｍの線材ＳＤＧ４００に塗布した。この場合の、線材の進行速度、エア圧力及び線材表面に形成された皮膜の質量の関係を以下の表１に示す。試料Ｓ１〜Ｓ３はダイスを用いずに塗布を行い、試料Ｓ４〜Ｓ６は半割２分割構造のダイスを使用して塗布を行った。

線材の進行速度がほぼ等しい試料Ｓ１〜Ｓ３と試料Ｓ４〜Ｓ６を比較すると、ダイスの使用により余剰に付着した液体潤滑剤をより低減させる効果が確認された。

実施例２
図１〜５の実施の形態で説明した塗布量制御装置を使用し、エア圧力０．２０ＭＰａ、線材の進行速度６６．５ｍ／分で日本パーカライジング株式会社製の液体潤滑剤ＦＬ−Ｅ７４０Ｃ（濃度１００％）を線径１１ｍｍの線材ＳＤＧ４００に塗布し、乾燥後の線材表面を金属顕微鏡で観察し、液体潤滑剤の膜厚を測定した。この場合の、各方位における液体潤滑剤の膜厚を以下の表２に示す。

いずれの方位においても膜厚５〜７μｍの皮膜が形成されていることが確認された。

この発明の実施の形態に係る塗布量制御装置を備えた塗布装置の構成を示す側面断面図である。 実施の形態に係る塗布量制御装置を示す側面断面図である。 実施の形態に係る塗布量制御装置を示す平面断面図である。 実施の形態に係る塗布量制御装置を示す正面図である。 実施の形態で用いられたダイスを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 他の実施の形態の要部を示す側面断面図である。

符号の説明

１ 塗布槽、２ 液切槽、３ 液体潤滑剤、４ 液槽、５ 壁部、６ 塗布量制御装置、７ 線材、８ ダイス、９，１０ エアノズル、１１ ダイスホルダ、１２ ダイスセットプレート、１３ ノズルセットプレート、１４ 金属製連結棒、１５ 支持体、１６ 金属製支持棒、１７，１８ 弾性体、１９，２２，２３，２４ 開口部、２０ 仕切りプレート、２１ 液回収管、２５ 貫通孔、２６ 分割線、２７ ノズルホルダ、２８ 永久磁石。

Claims (6)

1. 揺動しながら長手方向に進行する長尺材の表面への塗着物の塗布量を制御する装置であって、
   塗着物が塗布された前記長尺材の表面に接触する当接部材と、
   前記長尺材の表面に向かってエアを噴出するためのエアノズルと、
   前記当接部材と前記エアノズルとを一体に支持する支持体と、
   前記支持体を前記長尺材の進行方向と直交するいずれの方向にも移動自在に保持する保持手段と
   を備え、前記当接部材が前記長尺材の表面に接触することにより前記支持体が前記長尺材の進行に伴う揺動に追従して前記長尺材の進行方向と直交するいずれの方向にも移動すると共に前記エアノズルから噴出されるエアにより前記長尺材の表面に付着した余剰の塗着物を吹き飛ばすことを特徴とする塗布量制御装置。
2. 前記保持手段は、前記支持体を懸架する複数の弾性体からなる請求項１に記載の塗布量制御装置。
3. 前記長尺材は、円形の断面形状を有する線材であり、
   前記当接部材は、前記長尺材が挿通されると共に前記長尺材の外径より０．０１ｍｍ〜５ｍｍ大きい内径を有する貫通孔を備え、貫通孔の周縁部は前記長尺材の進行方向に対して円弧状の断面形状を有する請求項１または２に記載の塗布量制御装置。
4. 前記当接部材は、分割型のダイスである請求項３に記載の塗布量制御装置。
5. 前記エアノズルは、前記長尺材の進行方向に対して前記当接部材の下流側に配置されると共に上流方向に向けてエアを噴出する請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗布量制御装置。
6. 前記支持体は、複数のエアノズルを前記当接部材と一体に支持する請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗布量制御装置。

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