JP5221643B2 - 互いに平行に配置された多数のワイヤー単線からなる帯状のワイヤー集合体を製造する方法、及び、この方法により製造される帯状のワイヤー集合体 - Google Patents

Description

本発明は、互いに平行に配置された多数のワイヤー単線からなる帯状のワイヤー集合体を製造する方法に関する。ここで、ワイヤー単線を形成するために、まず、帯状金属薄板が片側または両側で予じめ溝付けされ、これにより、未だブリッジ部で接続されたままである複数のワイヤー単線が得られる。さらに本発明は、この方法により製造される金属製の帯状のワイヤー集合体に関する。

たとえばステープルの生産のために必要となるこのような種類の帯状のワイヤー集合体を製造するために、従来技術からさまざまな方法が知られている。たとえばドイツ特許287820Bに記載された方法によると、予備製作されたワイヤーが貼り合わされるか、または、点状にはんだ付けされるか、もしくは溶接される。これにより、所望の数のワイヤーからなる金属製の帯材が得られる。このようにして、ワイヤーを再び互いに切り離すことができるようになっている。

ドイツ特許540837Bによると次のことが公知である。打抜きプロセスによって金属帯材を準備し、残ったブリッジ部を後から分断することによって、この金属帯材から個々の部分を取り出せるようにしている。

米国特許4066165 ドイツ特許出願公開DE1930914A 英国特許公報GB664170A 米国特許3170279

本発明の根底をなす課題は、冒頭に述べたような帯状のワイヤー集合体を製造するにあたり、以下のことを可能にする製造方法を提供することにある。一方では連結技術をさらに適用する必要がない。また、それにもかわらず、後にワイヤー集合体を単線に分離した後にも、最終製品についての、そのつどの必要性に応じて、できる限りバリのない単線が得られる。

この課題は、本発明によると、以下により解決される。ブリッジ部を引き続き加工して、薄い引き裂き用ブリッジ部にに作り変える。引き裂き用ブリッジ部は、容易に引き裂き可能であって、かつ引き裂き時に平滑でばりの少ない引き裂き面を形成する。このような引き裂き用ブリッジ部を形成すべく、帯状のワイヤー集合体に揉(も)み加工が施される。この揉(も)み加工の際に、各ブリッジ部に、その縦軸を中心とする複数回の曲げ変形が施される。これにより、各ブリッジ部の領域で、疲れ破損により細かい亀裂が形成される。

本発明によって得られる利点は、基本的に、以下のとおりである。疲れ破損による金属学上の効果を活用することで、引き裂き面が形成される。この引き裂き面は、ほぼ平滑でばりが少ない。また、引き裂きにより形成されるワイヤー単線について、全面的な分断が予めなされてしまうことがない。結果として、この引き裂きは、後で、多大な力を使うことなしに行うことができる。例えば、綴じ装置中にて行われる。または、ワイヤー単線同士を完全に引き離す必要のある後の加工工程の前に行われる。引き裂きにより、所望の、バリの少ない平滑な引き裂き面が視認可能となる。本発明の方法であると、特には、せん断や打抜きといった、他の製造方法で通常行われる、分離面の後加工が必要でないという利点がある。

帯状のワイヤー集合体を製造すべく、既に予備溝付けが行われた、出発材料の部分横断面図である。 帯状のワイヤー集合体を製造すべく、揉(も)み加工が施された出発材料について、曲げ変形された状態で示す図である。 帯状のワイヤー集合体における引き裂き用ブリッジ部に、部分的に貫通分断部を設けるための装置構成である。 図３の装置構を示す側面図である。 帯状のワイヤー集合体における溝の領域について示す部分断面図である。 帯状のワイヤー集合体についての種々の構成の例として、ステープルとして利用するためにＵ字型に折曲された場合について示す、帯状のワイヤー集合体の溝の領域の断面図である。 個々の、コーティングされたワイヤー単線を示す横断面図である。

溝の最低深さは、揉(も)み加工によって溝底面に疲れ破損の細かい亀裂が確実に惹起されるように選択される。

通常、ブリッジ部の領域で材料の成形能力がほぼ使い尽くされるように、Ｖ字型の溝の最大深さを選択するのが好都合である。溝付けの後に残るブリッジ部の厚みは、特に、帯材の厚みの２０〜９５％の範囲内とすることができる。ブリッジ部の厚みは、実質上、材料の延性によっても規定される
さらに本発明の枠内において、次のようであれば好ましいことが知られた。すなわち、揉(も)み加工は、ブリッジ部の領域で疲れ破損が生じるまで、帯状のワイヤー集合体の平面に関して片側で、複数回の曲げ変形を行うことを含んでいるならば好ましい。これに代えて、揉(も)み加工は、ブリッジ部の領域で疲れ破損が生じるまで、帯状のワイヤー集合体の平面に関して両側で、複数回の曲げ変形を行うことを含むものであっても良い。

ここで、揉(も)み加工は、ブリッジ部の複数回の曲げ変形が、毎回同じ角度値だけ行われるように行うことができる。しかしながら、適用ケースと材料の性質によっては、ブリッジ部の複数回の曲げ変形の角度値、曲げ変形ごとに増加または減少していくのが好ましい場合もある。

ブリッジ部の複数回の曲げ変形は、溝の角度よりも小さい角度で行われるのが好都合である。

ワイヤー単線を完全に、または局所的にのみ互いに分離するために、引き裂き用ブリッジ部は、隣り合うワイヤー単線を互いに反対方向へわずかに移動させることによって、帯材に対して横方向へと開くように破断しておくことができる。このとき、残りのブリッジ部領域と、生成される破断領域とが、中間製品の必要性ないし最終製品の加工可能性に適合するように考慮されるのがよい。そのために、最終製品の全長に対応し、帯状のワイヤー集合体の加工時に読み込むことができるマーキングを帯状のワイヤー集合体に取り付けることができる。しかしながら、揉(も)み加工に引き続いてまず最初に破断領域を生成するのではなく、残留ブリッジ部と破断領域との形成を、そのつどの製品の必要性に応じて、後加工の直前になってはじめて適当な装置により行うことも可能である。

最後に、この方法の適用にあたっては、金属からなる帯状の半製品が出発材料として使用されることが推奨される。

装置の面において、本発明の根底をなす課題は、互いに平行に配置されブリッジ部を介して相互に連結された複数のワイヤー単線からなる金属製の帯状のワイヤー集合体において、以下により解決される。ワイヤー単線を形成するために一方の面の側または両面の側で予備的な溝付けが施こされた帯状の半製品が、出発材料として使用される。また、揉(も)み加工による複数回の曲げ変形によって、ブリッジ部が、疲れ破損を有する薄い引き裂き用ブリッジ部に作り変えられる。引き裂き用ブリッジ部は、互いに容易に引き裂き可能であって、引き裂き時に平滑でバリの少ない分離面を形成する。

揉(も)み加工によってブリッジ部における溝の底面に、疲れ破損による亀裂が生成され、これによりブリッジ部が脆弱化される。疲れ破損によって生成される分離面は、比較的平滑でバリが少ない。残される引き裂き用ブリッジ部は、曲げ工程において変形を受けない（中性相の）領域に位置するので、非常に薄く構成することができる。したがって、ワイヤー単線同士を容易に分離することができる。

このような帯状のワイヤー集合体は、個々のワイヤー単線を分断したときに、存在していた疲れ破損によって平滑でバリの少ない分離面を形成するという利点を有している。また、引き裂きのために必要な力も、用途ごとに求められる合理的な限度内に保たれる。

金属材料としては、本発明の枠内では特殊鋼ベース、鉄ベース、銅ベース、またはアルミニウムベースの材料が推奨される。また、金属材料として、コーティングされた金属帯材、特に亜鉛メッキまたは銅メッキされた帯鉄を想定することもできる。金属材料としては、特に、いずれの素材群でも、特別に高い強度値が圧延によって実現されているものを想定することができる。

帯状のワイヤー集合体の溝の開き角は、30°〜120°の間であるのが好都合である。

ブリッジ部の厚みは、帯材の厚みの20〜95％の範囲内にあるのが好都合であり、金属材料の特性によって規定され、特にその延性によって規定される。

さらに、本発明の枠内で、次のことが想定されている。ブリッジ部の表面領域には、高度に硬化された溝底面に、揉(も)み加工により、予備溝付けされた帯材に対して横向きの、疲れ破損による亀裂が備えられる。この亀裂の箇所はビロード状の表面を有し、後の分離工程でのバリ形成を低減させる。また、引き裂きの力を小さく抑えるために、引き裂き用ブリッジ部が、長手方向に沿って局所的に出現する貫通破断部を備えるならば好ましい場合がある。

また、本発明の枠内において、次のようであるのが好ましいことが知られた。コーティングされた金属帯材が用いられる場合、ワイヤー単線の上面と下面は、比較的均等なコーティング層の厚みでもって被覆されており、ワイヤー単線の両側の側端面は、溝付けによる溝の壁面の領域で、破断領域へと向かって減少していくコーティング層厚みを有している。また、破断領域自体にはコーティングがされていない。

通常、帯状のワイヤー集合体中の複数のワイヤー単線は、相互に等しい幅を有している。しかしながら本発明の枠内において、帯状のワイヤー集合体中の複数のワイヤー単線が、それぞれ異なる幅を有していることも同様に可能である。

最後に、本発明の枠内において、ワイヤー単線が溝領域の外で実質上矩形状をなすように、出発材料について、予め、利用目的に応じて成形を施しておくこともできる。

次に、図面に示されている実施例を参照しながら、本発明について詳しく説明する。

図面に示された構成は、互いに平行に配置された多数のワイヤー単線２からなる帯状のワイヤー集合体１を製造するためのものである。

この場合、まずワイヤー単線２を形成するために帯状金属薄板が図面には詳しくは示さない仕方で片側または両側で予備溝付けされる。これにより、図１に示すように、未だブリッジ部３でつながっているワイヤー単線２が得られる。

引き続いて、ブリッジ部３について、引き裂き用ブリッジ部への成形・加工を行う。引き裂き用ブリッジ部は、薄く、互いに分離する引き裂きが容易に可能であって、引き裂いた際に、平滑でバリの少ない引き裂き面を形成するものである。このような成形を行うべく、図２の帯状のワイヤー集合体１に揉(も)み加工（「フェルト化加工」(fulling, tucking, walking)）が施される。揉(も)み加工、特には、挟み込み揉(も)み加工の際に、各ブリッジ部は、上側ローラ５と下側ローラ６によって、ブリッジの長さ方向軸を中心とする複数回の曲げ変形をうける。これにより、ブリッジ部３の領域には疲れ破損によって細かい亀裂が形成される。したがって、後で容易に引き裂きが可能な引き裂き用ブリッジ部が生じる。

溝付けは、図面から見て取れるように、Ｖ字型の溝４をなすように行われるのが好ましく、溝の切り込みの角度（開き角）Ｗは３０°から１２０°の間とすることができる。ここで、同様に図面から知られるように、溝の切り込み角度Ｗは、およそ６０°であるのが好ましい。

このときブリッジ部３の厚みは、帯状のワイヤー集合体１の厚みの約２０〜９５％の範囲内とすることができる。ブリッジ部３の厚みは、特には、材料の延性に依存して決められる。通常、溝の深さは、ブリッジ部３の領域で素材の成形能のほぼ限界に達するように選択される。

揉(も)み加工は、帯状のワイヤー集合体１の平面に関して一方の側での、あるいは両側での、複数回の曲げ変形を含む。図２に示されているようにである。複数回の曲げ変形を行うべく、必要に応じて、それぞれが一つの上側ローラ５と一つの下側ローラ６で構成される複数の、揉(も)み加工アセンブリーが、帯状のワイヤー集合体１の進行方向に、次々と配置される。

ここで、ブリッジ部３の曲げ変形を曲げ角Ｂにて複数回行うにあたり、毎回、等しい角度値で行うことができる。また、複数回のブリッジ部３の曲げ変形について、曲げ変形を行うごとに増加または減少していく角度値で行うことも同様に可能である。この選択についても、使用する帯状材料の特性に応じて決めることができる。ここで、通常、ブリッジ部３の複数回の曲げ変形は、溝の角度Ｗよりも小さい角度で行われる。また、原材料としては、金属からなる帯状の半製品が用いられる。これには、特に、ステンレス鋼その他の特殊鋼ベース、鉄ベース、銅ベース、またはアルミニウムベースの金属材料が適している。特には、コーティングされた金属帯材、特に亜鉛メッキまたは銅メッキされた帯鉄を用いることも可能である。また、特には、いずれの材料種にあっても、圧延により高い強度値を実現できる材料が金属材として想定されているならば好ましいということが知られている。

個々のワイヤー単線２を後で引き裂けるようにするという観点から、引き裂き用ブリッジ部３には、長手方向に沿って、予め、局所的に貫通破断部７を備えておくことができる。貫通破断部７を設けるためには、図３〜４のとおりの挟み込み・揉(も)み装置を備えることができる。挟み込み・揉(も)み装置のところで、互いに隣り合う単線２同士を、互いに反対方向へわずかに移動させることにより、引き裂き用ブリッジ部中に、貫通破断部７が生じる。図３〜４のとおりの、これら分離ローラ８の設計形状を適当なものとすることにより、分離された不連続領域と、引き裂き用ブリッジ部の残留部９との位置について、各条件に適したものとすることができる。例えば、ステーブラーの針（ステープル）の棒状集合体の場合に生じる条件に適したものとすることができる。このことは図４を見ると具体的に明らかである。

図５には、揉(も)み加工が行われた後であって、かつ、すぐ上に説明した局所的な分離工程の後における、ブリッジ部３についての、実現可能な処理結果を示す。ここで領域ａは、揉(も)み加工によって生成された２つの部分破断帯を表している。これに対し、領域ｃは、残留ブリッジ部が既に局所的に引き裂かれている領域と、斜線で示す、残された引き裂き用ブリッジ部残留部９とを示している。

この例として、図６には、ステープルの棒状集合体の例を示す。局所的に分断された残留ブリッジ部と、残された残留ブリッジ部とからなる構成を推奨することができる。

コーティングされた金属帯材では、ワイヤー単線２の上面と下面について、コーティング層の厚み１０が比較的均等になるように被覆しておくことができる。これに対し、ワイヤー単線２の、細長い両側端面では、コーティング層の厚みが、溝４の領域で、破断領域に向かって減少して行く。一方、破断領域そのものにはコーティングがされていない。このことについて、単一のワイヤー単線を例にとり、図７に示す。

上記の他、図示しない態様にて、帯状のワイヤー集合体１中における単線２が、それぞれ異なる幅を有するという構成を選択することもできる。ところが、一般には、帯状のワイヤー集合体１中における単線の幅は統一されている。

最後に、同様に、図面に詳細には示されていない次のような実施形態も可能である。すなわち、ワイヤー単線２が溝領域の外で実質上矩形状をなすように、出発材料について、予め、利用目的に応じて成形しておくということも可能である。

Claims (24)

1. 互いに平行に配置された多数のワイヤー単線(２)からなる帯状のワイヤー集合体(１)を製造する方法であって、
   ワイヤー単線(２)を形成すべく帯状金属薄板について一方の面または両面にて予備的な溝付けが行われ、これにより、ブリッジ部(３)で互いに接続されたままのワイヤー単線(２)が得られるものにおいて、
   前記ブリッジ部(３)に引き続き加工を行うことで、互いに容易に引き裂き可能であって、かつ引き裂き時に平滑でバリの少ない分離面を形成する、薄い引き裂き用ブリッジ部とすべく、前記帯状のワイヤー集合体(１)に、揉(も)み加工が施され、この際に、各々のブリッジ部(３)にその縦軸を中心とする複数回の曲げ変形が施され、
   これにより、各ブリッジ部(３)の領域で疲れ破損により亀裂が形成されることで前記引き裂き用ブリッジ部が実現されていることを特徴とする方法。
2. 前記の予備的な溝付けが、Ｖ字型の溝(４)を形成するように行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記溝の切り込みの角度Ｗが30°から120°の間であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記溝の切り込みの角度Ｗが約60°であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記ブリッジ部(３)の厚みが、前記帯状ワイヤー集合体(１)の厚みの20〜95％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. Ｖ字型の溝(４)の深さは前記ブリッジ部(３)の領域で材料の成形能力がほぼ使い尽くされるように選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
7. 前記揉(も)み加工は、前記帯状ワイヤー集合体(１)の平面の一方の側から、前記ブリッジ部(３)の領域で疲れ破損が生じるまで、複数回の曲げ変形を行うことを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記揉(も)み加工は、前記帯状ワイヤー集合体(１)の平面の両方の側から、前記ブリッジ部(３)の領域で疲れ破損が生じるまで、複数回の曲げ変形を行うことを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
9. 前記ブリッジ部(３)の複数回の曲げ変形が、いずれも等しい角度値だけ行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記ブリッジ部(３)の複数回の曲げ変形の角度が、曲げ変形を行うごとに増加または減少していくことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
11. 前記ブリッジ部(３)の複数回の曲げ変形が、溝の切り込みの角度Ｗよりも小さい角度で行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記引き裂き用ブリッジ部(３)には、局所的に、隣り合う前記ワイヤー単線(２)を互いに反対方向へとわずかに移動させることにより、前記帯状ワイヤー集合体(１)の横方向に不連続である破断部が形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 出発材料として、金属からなる帯状の半製品が用いられることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 請求項１〜１３のいずれかの方法により製造された金属製の帯状のワイヤー集合体であって、互いに平行に配置されブリッジ部(３)を介して相互に連結された複数のワイヤー単線(２)からなるものにおいて、
    出発材料として使用される帯状の半製品は、前記ワイヤー単線(２)を形成すべく一方の面の側または両面の側で予備的な溝付けが施されており、
    揉(も)み加工による複数回の曲げ変形によって、前記ブリッジ部(３)は疲れ破損が生じた薄い引き裂き用ブリッジ部となっており、この引き裂き用ブリッジ部は、互いに容易に分離可能であって、平滑でバリの少ない引き裂き面を形成することを特徴とする帯状のワイヤー集合体。
15. ステンレス鋼その他の特殊鋼、鉄、銅、またはアルミニウムを主体とする材料が、金属材料として想定されていることを特徴とする請求項１４に記載の帯状のワイヤー集合体。
16. コーティングされた金属帯材、特に亜鉛メッキまたは銅メッキされた帯鉄が、金属材料として想定されていることを特徴とする請求項１４に記載の帯状のワイヤー集合体。
17. いずれの材料種にあっても、圧延により特に高い強度値を実現できる材料が金属材として想定されていることを特徴とする請求項１４に記載の帯状のワイヤー集合体。
18. 前記溝(４)の開き角が30〜120度の間であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
19. 前記ブリッジ部(３)の厚みが、前記帯状ワイヤー集合体(１)の厚みの20〜95％であることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
20. 前記ブリッジ部(３)の表面領域には、予備的に溝付けされた前記帯状ワイヤー集合体(１)における高度に硬化された溝底面に、前記の揉(も)み加工により、疲れ破損によって横方向に形成された亀裂が備えられており、
    この亀裂は、ビロード状の表面を有し、後の引き裂き工程でのバリ形成を低減させることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
21. 前記引き裂き用ブリッジ部には、長手方向に沿って局所的に出現する貫通破断部(７)が備えられることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
22. コーティングされた金属帯材が用いられた場合、前記ワイヤー単線(２)の上面と下面はコーティング層の厚み(１０)が比較的均等であるように被覆されており、前記ワイヤー単線(２)の、細長い両側端面では、コーティング層の厚みが、前記溝(４)の領域中にて、破断領域へと向うにつれて小さくなっており、破断領域そのものはコーティングされていないことを特徴とする請求項１４〜２１のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
23. 前記帯状のワイヤー集合体(１)中の複数の前記ワイヤー単線(２)が、互いに異なる幅を有していることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。
24. ワイヤー単線(２)は、その断面をワイヤー単線(２)の長手方向から見た場合に、前記溝(４)の領域以外の領域で実質上矩形状をなすように、出発材料について、予め、利用目的に応じて成形がなされていることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載の帯状のワイヤー集合体。

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