JP7236742B2 - 片側異形線材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、長尺で帯状の角形線材であって、左右方向の一方の縁と他方の縁とが長手方向に異なる形状を備えた片側異形線材の製造方法に関する。

線材工場においては、圧延設備にて、元となるコイル材を連続圧延して、所望の断面形状を有する、長尺の線材を製造している。長手方向に垂直な断面で角形状（平形状）の線材を製造するに際しては、例えば、特許文献１の図４に示すような手順がある。
特許文献１の図４に示すように、丸形の圧延材を、上下方向の圧下で略平形に圧延する（図４の（ａ）を参照）。次に、圧下方向を９０°変えて側方から圧延材を押圧して、平形に圧延する（図４の（ｂ）を参照）。また、圧下方向を９０°変えて上下方向の圧下で、厚みが薄い平形に圧延する（図４の（ｃ）を参照）。さらに、圧下方向を９０°変えて側方から圧延材を押圧して、幅が狭い平形に圧延する（図４の（ｄ）を参照）。そして、圧延材を引き抜いて断面が平形で、長尺で帯状の線材を製造する。

特開２００８－０１８４６８号公報 （図４）

上記のような平形で帯状の線材は、例えば、スナップリング（Ｃ型やＥ型等）などを製造する際の元材として用いられている。
例えば、スナップリングを製造するにあたっては、まず平形で帯状の線材を、所定の長さで切断し、一端と他端が向かい合うように湾曲させて、例えばＣ型のリング部材を作成する。次に、Ｃ型のリング部材の一端と他端の幅を狭く且つ、中途部（湾曲部）の幅を広くなるように、プレス加工で幅の調整を行う。そして、プレス加工後、そのリング部材に対して熱処理などを行って、製品とする。このようにして、スナップリングなどの製造がおこなわれている。

しかし、従来の製造方法でスナップリングなどを製造すると、プレス加工といった工程が必然的に必要なものとなるばかりか、プレス加工時に、リング部材の一部が切り落とされる。その切り落とされた部分が端材となり、処分される。大量に生産すると端材も多くなり、材料のロスが発生する。
ところで、平形で帯状の線材の幅を狭める際には、左右両方から押圧して、幅が狭い平形に圧延するのではあるが、この場合、先端に向かって左右の幅が狭まるテーパー形状の線材となる。しかしながら、テーパー形状の線材は、採用される部品の形状などの目的によって、適さない場合があり、逆に左右方向の片側のみがフラットな面となった線材が必要な場合もあって、従来の線材では適用しにくい状況がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、部品を製造する際の元材となる線材において、その線材の基端から先端に向かうにつれて幅が異なり且つ、左右方向の一方縁が長手方向に沿って水平直線状とされ、他方縁が長手方向に沿って傾斜直線状乃至は非直線状（曲線や段差ありの線状）とされている片側異形線材の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明により製造される片側異形線材は、長尺で且つ断面が矩形状の線材であって、前記線材を水平方向を向くように配置した場合に、当該線材の幅方向の一方側の縁が基準直線（水平方向に真っ直ぐ伸びた直線）となっており、前記線材の幅方向の他方側の縁は、前記基準直線に対して「傾斜する直線」乃至は「曲線」となっている。

好ましくは、前記他方側の縁が一方側の縁に対して間隔が可変となることで、前記線材の幅方向の寸法が変化するように形成されているとよい。
好ましくは、前記線材は、その断面の形状が厚みに対して幅が広く形成された平形状で且つ、帯状とされたものであるとよい。
本発明にかかる片側異形線材の製造方法は、圧延機を用いて断面が矩形状の元線材から片側異形線材を製造する。
圧延機は、ワークロールと平形ダイスの平面部とが互いに向かい合って配置される。片側異形線材の製造時には、元線材を、その幅方向の一方側の縁が平面部に接しその幅方向の他方側の縁がワークロールに接する状態でワークロールと平面部との間を通過させ、このときワークロールを平面部に向けて近接離反させる。
本発明にかかる片側異形線材の製造方法は、圧延機を通過後の元線材をその長手方向および幅方向のいずれにも直交する外方から見たときに、幅方向の一方側の縁を直線に、および他方側の縁を一方側の縁に対して傾斜する直線または曲線に形成する。

好ましくは、前記元線材は、冷間の状態で前記ワークロールと平形ダイスとの間を通過するとよい。

本発明の片側異形線材の製造方法によれば、部品を製造する際の元材となる線材において、その線材の基端から先端に向かうにつれて幅が異なり且つ、左右方向の一方縁が長手方向に沿って水平直線状とされ、他方縁が長手方向に沿って傾斜直線状乃至は非直線状（曲線や段差ありの線状）とされている。

本発明の片側異形線材の製造方法の概略を模式的に示した図である。 本発明の片側異形線材の製造方法の概略を模式的に示した図である。 本発明の片側異形線材の製造方法の概略を模式的に示した平面図である。 片側異形線材の概略を模式的に示した平面図である。

以下、片側異形線材１、及び片側異形線材１の製造方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
片側異形線材１は、例えば、スナップリング（Ｃ型やＥ型等）などを製造する際に用いられる平形で長尺の線材である。なお、片側異形線材１は、スナップリングなどに限定されず、機械製品や電気製品の部品を製造する際に採用可能な部材である。また、片側異形線材１の元線材６としては、鋼などの鉄金属に限定されず、銅、アルミニウムなどの非鉄金属も挙げられる。

片側異形線材１は、断面が矩形状（平形状）で且つ長尺の線材である。この片側異形線材１は、長手方向を向く一方側の縁２（長縁）と、その一方側の縁２と対向する他方側の縁３（長縁）と、前端の幅縁４と、後端の幅縁５と、を有している、平面視で、略長方形状の部材である。なお、上記の「断面が矩形状」であることに関して、角が丸くなった（Ｒがついた）ものも含む。

一方側の縁２は、前端の幅縁４から後端の幅縁５へと向かう長縁であり、水平方向に真っ直ぐ伸びた直線（水平線、後述する基準直線Ｌ）と交わらない並行の長縁である。
他方側の縁３は、前端の幅縁４から後端の幅縁５へと向かう長縁であり、水平方向に引いた直線に対して交差する方向（交わる方向）の線の長縁である。つまり、他方側の縁３は、水平線に対して「傾斜する直線」乃至は「曲線」となっている。

片側異形線材１を製造するにあたっては、まず、断面が略円形状で長尺の元線材６（圧延材）に対して圧延加工を行い、断面が矩形状（平形状）となる線材に加工する。なお、本実施形態において、断面とは、長尺の線材の長手方向に対して、直交する方向（鉛直方向）に切断した断面のことである。
具体的には、ドラムにコイル状に巻き回されている長尺の元線材６（コイル材）が、当該ドラムより巻き出され、圧延装置へと導入される。この元線材６は、断面が略円形状である。また、元線材６の材質は、例えば、鋼、銅、アルミニウムなどである。

上記の圧延装置は、上下一対の圧延ロール（ワークロール）を備えている。圧延ロールの圧下により、元材は略円形状から、上下の面が平面で且つ左右の側面が湾曲した略楕円形状へ圧延される。
略楕円形状の元線材６は、下流の圧延装置へと導入される。この圧延装置は、左右一対の圧延ロール（ワークロール）を備えている。圧延ロールの側方からの圧延により、元線材６は略楕円形状から、左右の面が平面となった矩形形状へ加工される。

この上下の圧延ロールによる圧下と、左右の圧延ロールによる圧延を繰り返すことにより、所望の矩形状（平形状）の断面形状を有すると共に、幅方向の一方側の縁２と他方側の縁３が搬送方向（パスライン）に沿った直線状の縁に伸線された元線材６が形成される。つまり、ここまでの圧延工程で、一方側の縁２と他方側の縁３が並行して、真っ直ぐに伸線された元線材６が製造される。

続いて、図１～図３などに示すように、断面が矩形状（平形状）で長尺の元線材６に対して引き抜き圧延を行う。この引き抜き圧延により、片側異形線材１に仕上げられることとなる。なお、図１～図３などに示している黒色の矢印が、搬送方向（パスライン）である。
真っ直ぐに伸線された元線材６は、仕上げの圧延機７へと導入される。この圧延機７は、ワークロール８と平形ダイス９が互いに向かい合って配備される構成とされている。平形ダイス９は、圧延機７に固定されている。ワークロール８は、搬送方向と直交する方向に移動可能とされ、平形ダイス９に向かって近接離反する構成とされている（図１～図３などの白抜きで両向きの矢印を参照）。ワークロール８は駆動ロールでもよくフリーロールであってもよい。

例えば、図１に示すように、仕上げの圧延機７は、ワークロール８と、元線材６が接触する面が一定の大きさで搬送方向に沿った平面部１０が設けられた平形ダイス９が互いに向かい合って配備されている。
また、図２に示すように、仕上げの圧延機７は、ワークロール８と、元線材６が接触する面に溝部１１が形成された溝付き平形ダイス９が互いに向かい合って配備されている。 溝付き平形ダイス９の溝部１１は、搬送方向に沿ったものとされ、元線材６が摺動自在に嵌まり込み、搬送方向に案内するものである。

なお、図２に関し、ワークロール８が搬送方向に沿った溝部を備えたものであってもよい。つまり、平形ダイス９の溝部１１と、ワークロール８の溝部が互いに向かい合って配備される構成の圧延機７としてもよい。すなわち、ワークロール８と平形ダイス９について、互いに向かい合っていれば、様々な組み合わせが可能となる。
元線材６の一方側の縁２が平形ダイス９の平面部１０に接し、元線材６の他方側の縁３がワークロール８に接するように、当該元線材６を引き抜いて、圧延機７のワークロール８と平形ダイス９との間を通過させ、元線材６の通過中に、ワークロール８を平形ダイス９に対して近接離反させることで、元線材６を片側異形線材１へと加工する。

好ましくは、元線材６を、冷間の状態でワークロール８と平形ダイス９との間を引き抜いて圧延するとよい。好ましくは、線材（元線材６）は、その断面の形状が厚みに対して幅が広く形成された平形状で且つ、帯状に伸線された線材であるとよい。すなわち、元線材６は、断面が平形状で、長手方向が帯状に伸線された「平帯板」である。
例えば、長さが約１ｍで、幅が約１０．０ｍｍ、厚みが約２．５ｍｍの元線材６を、引き抜いて片側異形線材１を製造する場合、１回の圧下（押圧）で０．５ｍｍ狭めるように、ワークロール８を平形ダイス９に対して近接させる。つまり、ワークロール８と平形ダイス９との間を９．５ｍｍとし、元線材６に対してワークロール８を一定時間押圧する。元線材６の幅は、９．５ｍｍとなる。

さらに、１回の圧下（押圧）で０．５ｍｍ狭めるように、ワークロール８を平形ダイス９に対して近接させる。つまり、ワークロール８と平形ダイス９との間を９．０ｍｍとし、元線材６に対してワークロール８を一定時間押圧する。元線材６の幅は、９．０ｍｍとなる。これを一定の間隔で６回繰り返し行って、後端側の幅を約７．０ｍｍに伸線して、片側異形線材１が製造される。

この片側異形線材１は、一方側の縁２が平形ダイス９により、搬送方向に沿って並行な直線状となり、他方側の縁３がワークロール８の平形ダイス９への近接により、線材の幅が徐々に狭まるように変形してゆく形状に加工されている。片側異形線材１は、前端の幅が約１０．０ｍｍで、線材の幅が徐々に狭まって、後端側の幅が約７．０ｍｍとなっている。

このようにすると、ワークロール８と平形ダイス９との間で元線材６を引き抜いて圧延するとき、一方側の縁２が平形ダイス９に沿うことで、一方側の縁２が搬送方向に並行で真っ直ぐ伸びた直線状の縁となり、ワークロール８が他方側の縁３に対して、繰り返し近接離反することで、他方側の縁３が変形してゆき、搬送方向に進むにつれて幅の寸法が変わってゆく縁を有する片側異形線材１が成形される。

ところで、ワークロール８と平形ダイス９との関係については、以下のようにするとよい。
例えば、平形ダイス９の平面部１０の搬送方向における長さは、元線材６の材質、断面形状などを考慮するとよい。また、ワークロール８の直径、ワークロール８を押し付ける力や速度（図１～図３などの白抜きの矢印を参照）、元線材６を引っ張る速度なども、元線材６の材質、断面形状などを考慮するとよい。

ただし、平形ダイス９の長さについて、長くなりすぎると、平形ダイス９と元線材との間の抵抗が増し、元線材６を引っ張る力が大きくなる。一方、平形ダイス９の長さが短くなりすぎると、元線材６に対する平形ダイス９の面圧が大きくなる（点接触に近くなる）。すなわち、平形ダイス９は、元線材６を面で押さえているため、元線材６に対する平形ダイス９の面圧が低くなるように、ワークロール８と平形ダイス９との関係を考慮すると、元線材６を引っ張るときの抵抗が小さくなる。言い換えれば、ワークロール８と平形ダイス９、及び元線材６との間には、望ましい寸法関係や面圧関係が存在する。

さて、片側異形線材１は、長尺で且つ断面が矩形状の線材であって、線材１を水平方向を向くように配置した場合に、当該線材１の幅方向の一方側の縁２が基準直線Ｌとなっており、線材１の幅方向の他方側の縁３は、基準直線Ｌに対して「傾斜する直線」乃至は「曲線」となっている。
なお、本実施形態においては、基準直線Ｌは、搬送方向（パスライン）に沿って並行な直線としている。

片側異形線材１は、他方側の縁３が一方側の縁２に対して間隔が可変となることで、線材の幅方向の寸法が変化するように形成されているとよい。
ただし、片側異形線材１については、一方側の縁２と他方側の縁３が搬送方向（パスライン）に対して、互いに徐々に近づいてゆくテーパー形状のものは含んでいない。
片側異形線材１は、例えば、図４に示すような形状が挙げられる。なお、図４に示す二点破線は、元線材６の形状を示す線である。

図４（ａ）に示す、一例目の片側異形線材１は、平面視で、一方側の縁２が搬送方向（基準直線Ｌ）に沿って並行で真っ直ぐな直線状の長縁であり、他方側の縁３が一方側の縁２へ傾斜してゆく直線形状の長縁である、伸線材となっている。
つまり、一例目の片側異形線材１は、前端の幅縁４から、後端の幅縁５に向かうにつれて徐々に幅が狭くなる台形状の線材である。なお、この一例目について、他方側の縁３の直線傾斜は、連続したものである。

図４（ｂ）に示す、二例目の片側異形線材１は、平面視で、一方側の縁２が搬送方向（基準直線Ｌ）に沿って並行で真っ直ぐな直線状の長縁であり、他方側の縁３が一方側の縁２へ幅が狭まる階段形状の長縁である、伸線材となっている。
つまり、二例目の片側異形線材１は、前端の幅縁４から、後端の幅縁５に向かうにつれて、一定の間隔で幅が狭くなる段差部１２を有する線材である。なお、この二例目について、他方側の縁３の階段形状の傾斜は、不連続のものである。また、他方側の縁３について、階段形状の傾斜は、始点と終点を結ぶと傾斜する直線となる。

図４（ｃ）に示す、三例目の片側異形線材１は、平面視で、一方側の縁２が搬送方向（基準直線Ｌ）に沿って並行で真っ直ぐな直線状の長縁であり、他方側の縁３が前端から長手方向中途部まで拡幅され、その後後端へ幅が狭まる形状の長縁である、伸線材となっている。
つまり、三例目の片側異形線材１は、前端の幅縁４から、長手方向中途部まで膨らみ、その後後端の幅縁５に向かうにつれて徐々に幅が狭くなる凸形状の線材である。

なお、他方側の縁３が曲線となることに関して、図示はしないが、例えば、幅が広くなったり、狭くなったりを繰り返しながら蛇行する、波形状などが挙げられる。また、他方側の縁３について、基準直線Ｌに対して「傾斜する曲線」であってもよい。
片側異形線材１、及び片側異形線材１の製造方法によれば、部品を製造する際の元材となる線材において、その線材の基端から先端に向かうにつれて幅が異なり且つ、左右方向の一方縁が長手方向に沿って水平直線状とされ、他方縁が長手方向に沿って傾斜直線状乃至は非直線状（曲線や段差ありの線状）とされている。

すなわち、片側異形線材１は、ワークロール８と平形ダイス９が互いに向かい合って配備される構成の圧延機を用いて引き抜き圧延で製造されるものであり、元線材６の一方側の縁２が平形ダイス９の平面部１０に接し、元線材６の他方側の縁３がワークロール８に接するように、この元線材６をワークロール８と平形ダイス９との間を通過させ、元線材６の通過中に、ワークロール８を平形ダイス９に対して近接離反させて、長尺の元線材６を圧延（伸線）することで、片側だけが異形とされた伸線材が製造される。

片側異形線材１は、様々な部品を製造する際の元材として採用可能である。例えば、片側異形線材１を用いてスナップリングなどを製造する場合、工程（プレス工程）を一つ減らすことができる。また、片側異形線材１を用いれば、部品内の空間が狭小であっても組込可能となり、部品のサイズも小さくすることができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１ 片側異形線材
２ 一方側の縁
３ 他方側の縁
４ 前端の幅縁
５ 後端の幅縁
６ 元線材
７ 圧延機
８ ワークロール
９ 平形ダイス
１０ 平面部
１１ 溝部
１２ 段差部
Ｌ 基準直線

Claims (2)

1. 圧延機を用いて断面が矩形状の元線材から片側異形線材を製造する方法であって、
   前記圧延機は、ワークロールと平形ダイスの平面部とが互いに向かい合って配置されており、
   前記元線材を、その幅方向の一方側の縁が前記平面部に接しその幅方向の他方側の縁が前記ワークロールに接する状態で前記ワークロールと前記平面部との間を通過させ、このとき前記ワークロールを前記平面部に向けて近接離反させることにより、
   前記圧延機を通過後の前記元線材をその長手方向および前記幅方向のいずれにも直交する外方から見たときに、前記幅方向の一方側の縁を直線に、および前記他方側の縁を前記一方側の縁に対して傾斜する直線または曲線に形成する
   ことを特徴とする片側異形線材の製造方法。
2. 前記元線材は、冷間の状態で前記ワークロールと前記平面部との間を通過させる
   請求項１に記載の片側異形線材の製造方法。

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