JP5172878B2

JP5172878B2 - 伸線装置の伸線局部曲がり異常検出システム

Info

Publication number: JP5172878B2
Application number: JP2010047251A
Authority: JP
Inventors: 政則海保
Original assignee: 下村特殊精工株式会社
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP2011177779A

Description

この発明は、伸線装置の伸線局部曲がり異常検出システムに関し、さらに詳しくはダイス通過後の線材にレーザ光等を当て、その反射量を測定することにより線材の局部曲がりを検出し、その局部曲がり量の大きさに応じて正常又は異常を判定し、異常のときにラインを停止するシステム技術に係るものである。

従来、この種の伸線装置として、例えば特開平１０−９４８２３号公報（特許文献１参照）に開示されているようなものが知られている。この伸線装置はラインに沿って上流側からサプライリールを備えたサプライスタンド、加熱炉、ダイス、巻取りドラムが直列に配置された構成となっている。そして、このような構成の伸線装置にあっては、サプライリールから引き出される線材が加熱炉で焼鈍された後、ダイスにより伸線加工されて細径に形成されたうえ、巻取りドラムに巻き取られる。

ところで、前記伸線装置で伸線加工された線材は、基本的に局部曲がりのないコイル状に巻き取られユーザーに届けられるが、ごくまれに伸線加工時のトラブル（給材時のモツレや巻取りドラム上での重なり等）でダイス通過後に微小の局部曲がりが発生する。しかし、この局部曲がりが微小で、指による触診で判別できるが、人間の目ではわからない程度であるため見逃されてしまい、ユーザー段階でトラブルになるという問題があった。

特開平１０−９４８２３号公報

この発明は、前記のような従来の問題点に鑑み、伸線加工時のトラブルに起因する線材の局部曲がりを検出でき、必要によりライン停止を行うことにより、ユーザー段階でのトラブルを解消することができる伸線装置の伸線局部曲がり異常検出システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、線材ラインに沿ってダイスと、コイル集積部を備えた伸線装置において、前記ダイス通過後の外径がφ１．５〜２．５に細径加工されたワイヤからなる線材の中心軸線が局部的にレーザ光の照射方向と交叉する方向に偏倚して軸線方向に曲がっている伸線局部曲がりを判定し、必要な制御を行うシステムであって、前記ダイスとコイル集積部の間に、線材の中心に向けてレーザ光を照射する発光部及び前記照射したレーザ光の反射光を受光する受光部を有する光電センサと、この光電センサの受光部で受光した反射光の光量を測定し、その測定値が局部曲がり２．０μ以上で光量変化度１００と設定した設定値を超えると局部曲がり異常と判定し、線材ラインを停止する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の伸線局部曲がり異常検出システムにおいて、さらに光量モニタを備え、この光量モニタは、光電センサで検出した反射光量を数値としてデジタル表示する検出値表示部と、予め閾値として設定した設定値をデジタル表示する設定値表示部と、正常又は異常を報せる報知部とからなっていることを特徴とする。前記報知部は、例えば正常のときに点滅する緑ランプと、異常のときに点滅する赤ランプとするのが好ましい。

この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、ダイス通過後の外径がφ１．５〜２．５に細径加工されたワイヤからなる線材の中心軸線が局部的にレーザ光の照射方向と交叉する方向に偏倚して軸線方向に曲がっている伸線局部曲がりを判定し、必要な制御を行うシステムであって、前記ダイスとコイル集積部の間に、線材の中心に向けてレーザ光を照射する発光部及び前記照射したレーザ光の反射光を受光する受光部を有する光電センサと、この光電センサの受光部で受光した反射光の光量を測定し、その測定値が局部曲がり２．０μ以上で光量変化度１００と設定した設定値を超えると局部曲がり異常と判定し、線材ラインを停止する制御装置と、を備えているので、触診でないと判別できないほどの微小な局部曲がりも見逃さずに検出でき、この局部曲がり異常によるユーザー段階でのトラブルの抑制が可能となる。また、タイムリーに異常を検知することが可能となることにより、異常原因の特定が可能となり、早期に対策が可能となる。また、異常と判定されたら線材ラインを停止させることにより異常の大量発生を防止できる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、検出した数値を設定値とともに検出値表示部や設定値表示部に表示することができるとともに、報知部により正常か異常かを作業者が現場において的確に判断することができ、異常のときには迅速に対応することができるという優れた効果がある。

この発明の一実施の形態を示す、伸線装置の全体概略平面図である。図１のＡ部の拡大詳細図である。検出信号系及び制御信号系を示す概略図である。検出作用を示し、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は異常時の図である。

以下、図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る伸線装置について、詳しく説明する。

図１において、１は伸線装置であり、この伸線装置１は、線材ラインに沿って上流側から順に、サプライリール３を備えたサプライスタンド２、サプライダンサーローラ４、矯正ローラ５、水溶性被膜乾燥炉６、矯正ローラ７、引き抜きダイス８、巻取（伸線）ドラム９、コイル集積部１０が直列に配置されている。巻取ドラム９の下方には該ドラムを回転させる駆動モータ１１（図３参照）が配設され、巻取ドラム９を回転させることによりドラム９の外周面に線材としてのワイヤＷを巻き取ることが可能になっている。ワイヤＷは先端がドラム９の外周に設けた図示しない係止部材で係止固定され、巻取ドラム９の回転により所定速度で伸線される。この伸線速度は、例えば１２０ｍ／minである。矯正ローラ５，７は、矯正ローラ７が図２に示されているように、水平方向（横方向）を向いて回転する複数個のローラが千鳥状に配列され、ワイヤＷに曲げを付与し適切なローラの押し込みを行うことにより線癖のあるワイヤＷを真っ直ぐになるように矯正する。

水溶性被膜乾燥炉６は、炉内の温度が図示しないヒータによる温風により約１００℃に保たれている。また、その炉入り口近くには図示しない塗布ノズルが配設されていて、搬送されてくるワイヤＷに水溶性被膜剤を塗布して潤滑性及び製品肌の確保ができるようになっている。前記ノズルから噴出されたが塗布されなかった被膜剤は図示しない水溶性被膜剤タンクに戻され、ここから再び図示しないポンプで汲み上げられて塗布ノズルに供給されるように循環される。引き抜きダイス８は、例えばダイス通過前に外径がφ２〜３のワイヤＷを通過後にφ１．５〜２．５となるように細径加工を行う。

図３にも示すようにダイス８と巻取ドラム９の間には、ダイス通過後のワイヤＷにレーザ光を照射して当て、その反射光を検出する検出手段としての光電（レーザ）センサ１５がセンサヘッド１６に取り付けられて所定高さの位置に設置されている。光電センサ１５は、詳細を図示省略したが、レーザ光をワイヤＷに向けて照射する発光部と、該発光部から照射したレーザ光の、ワイヤＷからの反射光を受ける受光部からなっている。前記発光部と受光部は一体構造となっている。図３で２１は表示手段としての光量モニタで、ラインに沿った作業者が見易い位置に設置される。光量モニタ２１は、光電センサ１５で検出した反射光量を数値としてデジタル表示する検出値表示部２２と、予め閾値として設定した設定値をデジタル表示した設定値表示部２３と、正常又は異常を報せる報知部としての緑ランプ２４又は赤ランプ２５からなっている。検出値表示部２２は、設定値表示部２３よりも大きく表示でき、目立つようにしている。緑ランプ２４は、正常時に点灯し、赤ランプ２５は、異常時に点灯する。２８は制御装置で、光電センサ１５の受光部が受けた反射光量を測定し、その測定値が設定値を超えているか否かを常に監視し、超えていなければ正常、超えていると局部曲がり異常と判定し、巻取ドラム９の駆動モータ１１をオフすることにより線材ラインを停止する。制御装置２８は、反射光量を測定し、かつ異常判定するために演算処理するＣＰＵを有している。なお、前記ランプ２４，２５は報知部の一例であり、これに代えて警報ブザー等としてもよい。

光電センサ１５の発光部からのレーザ光の照射対象となるワイヤＷは丸断面のためその進行方向に対して垂直となる上方向からレーザ光を照射すると、その反射光はワイヤＷに局部曲がりがなくて正常であれば、その中心を照射したときが最大となる。図４（Ａ）はそれを示し、このような正常時の反射光の光量変化は極小さく、光量変化度約５〜２０である。しかし、図４（Ｂ）に示すようにワイヤＷに局部曲がりがあると、ワイヤＷの中心は正常のときの中心よりはずれた位置となり、その場合レーザ光の反射光が大きく減衰され、正常時の反射光対比で大きく変化し、光量変化度１００を超えることもある。各種試験の結果、ワイヤＷの局部曲がりが２．０μ以上のものが触診でも発見でき、ユーザーからのクレーム原因になる可能性が高いことから、この実施の形態では反射光量の測定値に対して、局部曲がりがあると判定するための設定値（閾値）を局部曲がり２．０μ以上で光量変化度１００と設定している。そのため、設定値表示部２３には閾値の光量変化度１００が表示される。

測定した反射光量が、例えば５０又は７０と閾値を超えないとき、制御装置２８はワイヤＷに局部曲がりがない正常なものとみなしてラインの運転を継続する。これに対して、測定した反射光量が、例えば光量変化度１０１以上と閾値を超えると、制御装置２８は駆動モータ１１へ停止信号を出力し、ラインを停止する。因みに、光量変化度が５０では局部曲がり発生量は約０．３〜０．５μ、反射光量が７０では局部曲がり発生量は約１．０μであり、いずれも許容される範囲の曲がりに留まる。

前記伸線装置の作用について説明する。まず、サプライスタンド２のサプライリール３から引き出したワイヤＷを、サプライダンサーローラ４、矯正ローラ５、水溶性被膜乾燥炉６、矯正ローラ７、ダイス８と順に通して、これら部材内を挿通した状態で巻取ドラム９の外周面に係止固定してセットする。そして、乾燥炉６を所定温度まで加温した状態で、ラインの駆動源であるモータ１１を駆動して巻取ドラム９を強制回転すると、サプライリール３から引き出されたワイヤＷは、乾燥炉６を通過する過程で水溶性被膜剤を塗布され、さらにその後にダイス８に挿通されて、所定径の真っ直ぐなものに伸線加工される。そして、伸線加工されたワイヤＷは、巻取ドラム９に巻き取られる。

前記のような伸線加工が行われているとき、光電センサ１５の発光部からは常時、レーザ光がワイヤＷの中心に向けて照射されている。そして、ダイス通過後のワイヤＷに局部曲がりが無いとき、あるいは有っても微小で許容できるときは、図４（Ａ）に示すようにレーザ光はそのほとんどが光電センサ１５の受光部に向けて反射して該受光部で受光される。例えば、その光量変化度は約５〜２０位である。そのため、光量モニタ２１の検出値表示部２２には検出値として、例えば１０が表示され、この値１０が閾値１００以下であるため、制御装置２８はワイヤＷに局部曲がりが無いと判定し、そのままラインの運転を継続する。このようなとき、制御装置２８は緑ランプ２４を点灯して、伸線加工が正常であることを現場の作業者に報せる。

一方、ダイス通過後のワイヤＷに局部曲がりが有るときは、図４（Ｂ）に示すようにレーザ光は光電センサ１５の受光部に向けて反射することなく、斜め上方に向けて反射してしまう。例えば、その光量変化度は１００以上となる。そのため、光量モニタ２１の検出値表示部２２には検出値として、例えば１０１が表示され（図３参照）、この値１０１が閾値１００を超えるため、制御装置２８はワイヤＷに局部曲がりが有ると判定し、巻取ドラム９の駆動モータ１１にオフ信号を発し、ラインを停止する。また、赤ランプ２５を点灯して、伸線加工が異常であることを作業者に報せる。そして、このようにラインを停止した後には、作業者がワイヤＷの局部曲がりの有る箇所を切断等したうえ、その端部を再度巻取ドラム９にセットしてラインの運転を再開することになる。

前記のようであって、この実施の形態の伸線装置によれば、照射したレーザ光の反射光量の変化を見ることにより、微小で指による判別はできるが、人間の目ではわからない程度であるため見逃されていたワイヤＷの局部曲がり異常をきわめて精度よく検出することが可能となる。しかも、前記反射光量の変化度は、検出値表示部２２に刻々とデジタル表示される数値を作業者が直接見ることによっても把握することができる。また、前記検出に際しては、ダイス８と巻取ドラム９の間に検出装置を設置するだけでよく、設置に要する費用も安価に抑えることが可能である。また、この伸線装置によれば、制御装置２８や光量モニタ２１等を備えることにより、装置の自動化を図ることが可能で、作業能率も大幅にアップさせることができる。

なお、前記に示した実施の形態は、あくまでも好ましい一例を挙げたにすぎず、検出装置を構成する具体的な部材や異常有無の判定の仕組み等は、特許請求の範囲に記載の範囲内で任意に変更、修正することが可能である。また、実施の形態では、レーザ光をワイヤに照射して当てているが、ほかにも超音波や電波などこれと同効のものを当ててもよい。さらに、線材としてワイヤＷを示したが、ワイヤ以外のものとしてもよいし、設定値である閾値や局部曲がりの曲がり量等の設定も任意であり、適宜に変更して実施することができる。さらにまた、検出装置をダイス８と巻取ドラム９の間に設置した例を示したが、ほかに巻取ドラム９からその先のコイル集積部１０までの間に設置してもよく、つまり設置位置はダイス８とコイル集積部１０の間であればどこでもよい。

１伸線装置
２サプライスタンド
３サプライリール
４サプライダンサーローラ
５，７矯正ローラ
６水溶性被膜乾燥炉
８ダイス
９巻取（伸線）ドラム
１５光電（レーザ）センサ（検出手段）
２１光量モニタ（表示手段）
２２検出値表示部
２３設定値表示部
２４緑ランプ
２５赤ランプ
２８制御装置（制御手段）
Ｗワイヤ（線材）

Claims

線材ラインに沿ってダイスと、コイル集積部を備えた伸線装置において、
前記ダイス通過後の外径がφ１．５〜２．５に細径加工されたワイヤからなる線材の中心軸線が局部的にレーザ光の照射方向と交叉する方向に偏倚して軸線方向に曲がっている伸線局部曲がりを判定し、必要な制御を行うシステムであって、
前記ダイスとコイル集積部の間に、線材の中心に向けてレーザ光を照射する発光部及び前記照射したレーザ光の反射光を受光する受光部を有する光電センサと、
この光電センサの受光部で受光した反射光の光量を測定し、その測定値が局部曲がり２．０μ以上で光量変化度１００と設定した設定値を超えると局部曲がり異常と判定し、線材ラインを停止する制御装置と、
を備えたことを特徴とする伸線局部曲がり異常検出システム。
請求項１に記載の伸線局部曲がり異常検出システムにおいて、さらに光量モニタを備え、この光量モニタは、光電センサで検出した反射光量を数値としてデジタル表示する検出値表示部と、予め閾値として設定した設定値をデジタル表示する設定値表示部と、正常又は異常を報せる報知部とからなっていることを特徴とする伸線局部曲がり異常検出システム。