JPH06170475A - 線材の曲がり矯正方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非常に硬度が高くかつ脆い材料からなる金属
製の線材を、加熱して変形抵抗を減少せしめ、かつこの
線材が破断しない程度の張力を負荷しながら自然放冷さ
せることにより、この線材の曲がりを矯正する。 【構成】 曲がり矯正する線材Ｂの両端を、曲がり矯正
装置の固定チャック６０、および空気圧シリンダ８０に
より摺動可能とされた摺動チャック７０に係止する。そ
して図示されない加熱手段により前記線材Ｂを加熱して
変形抵抗を減少せしめるとともに、前記空気圧シリンダ
８０に図示されない空気圧供給源より圧力調整弁を介し
て空気圧を供給し、前記線材Ｂが破断しない程度の張力
を負荷した状態で線材Ｂを自然放冷させる。これにより
線材Ｂは加熱されてその内部歪を解放するとともにスト
レッチされるから切損すること無く曲がりが矯正され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造線材を所定の
長さに切断して作られた線材の曲がりを矯正する、曲が
り矯正方法および曲がり矯正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造用コバルト合金からなるステ
ライト棒等の線材は溶接棒などに用いられるが、この線
材は図４に示すような水平連続鋳造装置１００を用いて
製造されている。この水平連続鋳造装置１００について
簡略に述べると、まず最初の工程に置かれた鋳造装置１
１は、溶融金属１２を収容する溶湯収容部１３の側壁に
セラミックノズル１４および銅合金製の水冷モールド１
５が装着され、かつこの水冷モールド１５の外周に冷却
水循環機構１６が設けられている。上記セラミックノズ
ル１４および水冷モールド１５を通して連続鋳造された
連続鋳造線材Ｗが、冷却水循環機構１６のガイド孔１７
を経てピンチロール１８に送り込まれ、このピンチロー
ル１８よって間欠的に引き出されるようになっている。
そして、上記のように鋳造された連続鋳造線材Ｗは、切
断装置３０によって切断されて１．８〜２．０メートル
程度の長さの線材Ｂとされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記連続鋳造
線材Ｗは、前記水冷モールド１５の内部で冷却されて凝
固するにつれ自重によりその中心を鉛直面内下方に変位
させ、その底部表面が前記水冷モールド１５および前記
ガイド孔１７の内壁底部に接触する。これにより連続鋳
造線材Ｗの底部のみがその他の部分に較べ冷却凝固が促
進されるので、連続鋳造線材Ｗの断面全体の収縮が不均
一になり、前記連続鋳造装置１１から引き出された連続
鋳造線材Ｗには鉛直面内上向きに凸となる曲がりが生じ
てしまう。また、セラミックノズル１４の傷、あるいは
前記ピンチロール１８の噛み合わせ不良によっても曲が
りが生じる。このように曲がりを生じた連続鋳造線材Ｗ
を所定の長さに切断した線材Ｂにも曲がりが生じている
が、このままでは自動溶接機に用いる溶接棒としては適
切ではないため、この曲がりを少なくした線材の供給が
要望されている。しかしながら、前記のステライト棒は
硬度が非常に高くかつ脆いものであるから、従来のよう
に曲げ矯正ロールを用いたのでは線材が切損してしま
い、その曲がり矯正は極めて困難であり製品の歩留まり
が非常に悪いものとなっていた。

【０００４】そこで、本発明は上記のような現状に着眼
してなされたものであって、前記のステライト棒のよう
な非常に硬度が高くかつ脆い材料からなる線材を、切損
させること無く安定的に曲がりを矯正できる曲がり矯正
方法と曲がり矯正装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の金属製の線材の曲がり矯
正方法は、前記線材を加熱して変形抵抗を減少せしめる
とともに、前記線材に、その材料の弾性変形応力領域を
越えかつ破断に到らない塑性変形応力領域内の応力を生
ぜしめる一定の張力を負荷した状態で前記線材を冷却さ
せることにより、前記線材の曲がりを矯正することを特
徴とする。

【０００６】また本発明の請求項２に記載の金属製の線
材の曲がり矯正装置は、この装置のベッドに固定されて
前記線材の一端を係止する固定把持手段と、前記ベッド
に対して変位可能とされかつ前記線材の他端を係止する
可動把持手段と、前記可動把持手段を介して前記線材に
一定の張力を負荷する張力負荷手段と、前記線材を加熱
してその材料の変形抵抗を減少せしめる加熱手段とを備
えることを特徴とする。

【０００７】また本発明の請求項３に記載の金属製の線
材の曲がり矯正装置は、請求項２に記載の張力負荷手段
が、流体圧アクチュエータと、作動流体の流体圧を調整
する圧力調整弁とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１に記載の線材の曲がり矯正方
法およびこの方法を具現化した請求項２に記載の線材の
曲がり矯正装置によれば、この線材は加熱されてその材
料の変形抵抗が減少されるとともに、この線材が破断し
ない程度の一定の張力が張力負荷手段により負荷されつ
つ冷却されるので、前記線材はその内部歪を解放しつつ
ストレッチされて、切損すること無くその曲がりが矯正
される。

【０００９】本発明の請求項３に記載の張力負荷手段に
よれば、加熱されて熱膨張した線材が冷却されその長さ
を減じるにつれて、前記可動把持手段がベッドに対して
線材の長さ方向に変位する。これにともない、前記可動
把持手段に接続された流体圧アクチュエータ内部の流体
圧が上昇するが、作動流体の流体圧を設定された値に維
持する圧力調整弁により流体圧は一定の値に保たれるか
ら、線材に負荷する張力を一定とすることができる。

【００１０】

【実施例】以下に図１から図３を用いて、本発明の一実
施例を説明する。図１は本発明の線材の曲がり矯正装置
の縦断面図、図２は同装置の平面図、図３は後述する摺
動チャック部分を示す同装置の横断面図である。

【００１１】図１に示される本発明の線材の曲がり矯正
装置４０は、一対の水平な角柱５１から構成されたベッ
ドと、このベッドの上面の一端側に取り付けられた固定
チャック手段６０と、前記ベッド５０の上面の他方の端
部に前記ベッドの長手方向の軸線に沿って摺動可能に取
り付けられた摺動チャック手段７０と、この摺動チャッ
ク手段７０をベッド５０の長手方向の軸線に沿って摺動
させる、前記張力負荷手段としての空気圧アクチュエー
タ８０等から構成されている。

【００１２】前記ベッド５０は、図１から図３に示すよ
うに、一対の角柱５１を水平かつ平行に並べるととも
に、この一対の角柱５１の下面の両端でこれらの角柱５
１の間に掛け渡されて固定された当て板５３を、この曲
がり矯正装置４０を取り付ける床面に垂設された脚柱５
２の上端に取り付けることにより構成されている。そし
て、前記一対の角柱５１の各々の上面には、後述する固
定チャック手段６０および摺動チャック手段７０の取り
付け板６１・７１を螺着する複数のネジ孔５１ａ・５１
ｂが設けられ、これらのネジ孔を選択することにより曲
がりを矯正する線材Ｂの長さに合わせて前記固定チャッ
ク手段６０および摺動チャック手段７０の間の間隔を調
整できるようにされている。また、前記一対の角柱５１
の上面に掛け渡された横棒５６に支持された受け台５５
はＶ字形の断面を有し、前記固定チャック手段６０と摺
動チャック手段７０に両端を係止された曲がりを矯正す
る線材Ｂを下方から支えるようにされている。

【００１３】前記固定チャック手段６０は、図２に示す
ように、前記ベッド５０の一方の端部上面に螺着された
取り付け板６１と、この取り付け板６１の上面に固定さ
れた空気圧アクチュエータ６５およびチャック機構６０
ａからなり、前記空気圧アクチュエータ６５は図示され
ない空気圧供給源とコントロールバルブに接続されてい
る。前記チャック機構６０ａの一対のチャック６３は、
前記取り付け板６１の上面に固定された案内ブロック６
２の、前記ベッド５０の長手方向の中央部に向かって狭
くなる平面視Ｖ字形の案内溝に係合し案内されるととも
に、この一対のチャック６３に係合するチャック作動部
材６４が前記空気圧アクチュエータ６５のピストンによ
り前記ベッド５０の軸線方向に進退される。これにより
一対のチャック６３の間に設けられた隙間６３ａの間隔
が広められたり狭められたりする。そして、前記一対の
チャック６３の各々には、この隙間６３ａ内にチャック
溝６３ｂが互いに対向するように設けられ、この互いに
対向するチャック溝６３ｂの内部に挿入される前記線材
Ｂの端部を、前記チャック６３の間の隙間６３ａの間隔
を狭めることにより挟持して係止するようにされてい
る。

【００１４】一方、前記摺動チャック手段７０は、前記
ベッド５０の上面の他方の端部に取り付けられ、前述し
た固定チャック手段６０とほぼ同一の構成であるが、こ
の摺動チャック手段７０は基板７３の上面に取り付けら
れている。この基板７３は前記ベッド５０の上面に螺着
された取り付け板７１の上面に重畳載置され、かつこの
取り付け板７１の上面に突設されたガイド７２に案内さ
れて前記ベッド５０の軸線方向に摺動できるようにされ
ている。すなわち、図１から図３に示すように、前記摺
動チャック手段７０の基板７３の上面には図示されない
空気圧供給源とコントロールバルブに接続された空気圧
アクチュエータ７７およびチャック機構７０ａが取り付
けられている。このチャック機構７０ａの一対のチャッ
ク７５は、前記基板７１の上面に固定された案内ブロッ
ク７４の、前記ベッド５０の長手方向の中央部に向かっ
て狭くなる平面視Ｖ字形の案内溝に係合し案内されると
ともに、この一対のチャック７５に係合するチャック作
動部材７６が前記空気圧アクチュエータ７７のピストン
により前記ベッド５０の軸線方向に進退される。これに
より一対のチャック７５の間に設けられた隙間７５ａの
間隔が広められたり狭められたりする。そして、前記一
対のチャック７５の各々には、この隙間７５ａ内にチャ
ック溝７５ｂが互いに対向するように設けられ、この互
いに対向するチャック溝７５ｂの内部に挿入される前記
線材Ｂの端部を、前記チャック７５の間の隙間７５ａの
間隔を狭めることにより挟持して係止するようにされて
いる。

【００１５】図１に示すように、摺動チャック手段７０
の前記取り付け板７１の下面には、図示されない空気圧
供給源とコントロールバルブに接続された空気圧アクチ
ュエータ８０が固定され、そのピストン８０ａの先端に
取り付けられたクレビス８１は、前記摺動チャック７０
の基板７３の下面に突設されたアーム８２の先端に枢支
されている。したがって、空気圧アクチュエータ８０に
空気圧を供給して空気圧シリンダ８０のピストン８０ａ
を進退さることにより、前記摺動チャック手段７０を前
記ベッド５０の軸線方向に摺動させることができる。一
方前記空気圧アクチュエータ８０に空気圧を供給する空
気圧供給回路には図示されない圧力調整弁が設けられ、
この圧力調整弁が調整する空気圧を線材Ｂの材料特性に
合わせて設定することにより、前記線材Ｂに負荷する張
力を一定に保つことができる。

【００１６】また、本発明の一実施例である線材Ｂの曲
がり矯正装置４０には、やはり図示されない加熱手段が
設けられており、前記線材Ｂを加熱してこの線材の変形
抵抗を減少せしめるようにされているが、この加熱手段
は通電加熱方式であっても高周波加熱方式であっても良
い。

【００１７】以上のように構成された曲がり矯正装置４
０の作動を以下に述べる。

【００１８】まず、曲がりを矯正する前記線材Ｂの一端
を前記固定チャック手段６０のチャック６３に設けられ
たチャック溝６３ｂに挿入し、他端を前記摺動チャック
手段７０のチャック７５に設けられたチャック溝７５ｂ
に挿入する。次に図示されない空気圧供給源から空気圧
アクチュエータ６５・７７に空気圧を供給して、各々の
チャック６３・７５の間の隙間６３ａ・７５ａの間隔を
狭めることにより、前記線材Ｂの両端を各々のチャック
６３・７５により挟持する。

【００１９】次に図示されない加熱手段により前記線材
Ｂを徐々に加熱すると、前記線材Ｂはしだいに熱膨張し
てその全長が長くなるが、加熱開始と同時に前記空気圧
アクチュエータ８０に前記図示されない空気圧供給源よ
り空気圧を供給して、前記摺動チャック手段７０を前記
固定チャック手段６０から遠ざかる方向に付勢すること
によりその熱膨張による伸びが吸収されるとともに、前
記線材Ｂには、その材料の破断には到らずかつ連続鋳造
の段階で生じた内部歪を解放するのに充分な所定の張力
が負荷される。

【００２０】前記線材Ｂに所定の張力を負荷した状態で
加熱を停止すると、前記線材Ｂは自然放冷されて温度が
低下するにつれて収縮し、下記の式で表わされる引張り
応力（σ）が作用する。 σ ＝ Ｅα（ｔ−Ｔ） ただし、σ：引張り応力、Ｅ：縦弾性係数、α：線膨張
係数、Ｔ：加熱温度ｔ：冷却温度 である。すなわち、
前記線材Ｂには加熱された時の線材の温度と自然放冷に
より冷却された時の線材の温度との温度差に比例した引
張り応力が作用する。

【００２１】線材Ｂが冷却されるにつれ線材Ｂに生じる
張力はしだいに大きくなり、前記摺動チャック手段７０
は前記固定チャック手段６０の方向に向けて摺動すると
ともに、空気圧アクチュエータ８０のピストン８０ａは
空気圧アクチュエータ８０のシリンダ内に押し込まれ
る。これにより空気圧アクチュエータ８０内の空気圧が
しだいに上昇するが、前述したように空気圧アクチュエ
ータに空気圧を供給する空気圧供給回路には作動流体の
流体圧を設定された値に維持する図示されない圧力調整
弁が設けられているので、空気圧アクチュエータ８０内
の圧力は設定された値に一定に保たれる。したがって、
空気圧アクチュエータ８０は前記線材Ｂに負荷される張
力を一定の値に保ったまま張力を負荷し続けることがで
きる。

【００２２】本発明の曲がり矯正装置４０の以上の動作
により、前記線材Ｂは加熱されて連続鋳造の段階で生じ
た内部歪を解放するとともに、変形抵抗が減少せしめら
れ、かつ材料が破断しない程度の一定の張力でストレッ
チされるので、その曲がりが矯正される。また、線材Ｂ
の材料特性から設定される張力の最大値を越えないよう
にしたので、前記ステライト棒のように硬度が非常に高
くてかつ脆い鋳造線材であっても、従来の曲がり矯正ロ
ールのように線材を切損すること無く曲がりを矯正する
ことができることとなった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の線材の曲がり矯正方法および装
置によれば、この線材を加熱して変形抵抗を減少せしめ
るとともに、前記線材にこの線材が破断しない程度の一
定の張力を負荷した状態で前記線材を冷却することとし
たので、前記線材は加熱されて内部歪を解放しつつ、か
つ変形抵抗が小さい状態で一定の張力の下でストレッチ
されることとなるから、容易にその曲がりを矯正できる
ことととなった。また、線材の材料特性から設定される
張力の最大値を越えないようにしながらストレッチする
こととしたので、硬度が非常に高くかつ脆い材料からな
る線材であっても、従来の曲がり矯正ロールのように線
材を切損すること無くその曲がり矯正の効率を向上でき
ることとなった。さらには、前記線材の曲がりを矯正す
る場合に、線材を加熱する温度の上限値、負荷する一定
張力の大きさ、および張力を負荷する線材の下限温度等
を適宜設定することにより、材料の特性に合わせて曲が
り矯正を行うことができるようになったから、本発明の
曲がり矯正方法およびその装置を適用できる範囲は極め
て広いものとなった。これにより、従来の曲げ矯正ロー
ル等を用いた曲がり矯正のように線材を切損させるおそ
れを無くすことができるので、製品の歩留まりを大幅に
向上できることは言うにおよばず、曲がりの少ない溶接
棒を自動溶接機に使用できることになるから、これにと
もなう工業的な効果は多大なものとなるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曲がり矯正装置の一実施例の縦断面図
である。

【図２】本発明の曲がり矯正装置の一実施例の平面図で
ある。

【図３】本発明の曲がり矯正装置の一実施例の摺動チャ
ック部分を示す横断面図である。

【図４】水平連続鋳造装置の全体を示す概念図である。

【符号の説明】

１１ 鋳造装置 １２ 溶融金属 １３ 溶湯収容部 １４ セラミックノズル １５ 水冷モールド １６ 冷却水循環機構 １７ ガイド孔 １８ ピンチロール ３０ 切断装置 ４０ 本発明の曲がり矯正装置 ５０ ベッド ６０ 固定チャック ７０ 摺動チャック ８０ 空気圧シリンダ １００ 水平連続鋳造装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の線材の曲がりを矯正する方法で
   あって、前記線材を加熱して変形抵抗を減少せしめると
   ともに、前記線材に、その材料の弾性変形応力領域を越
   えかつ破断に到らない塑性変形応力領域内の応力を生ぜ
   しめる一定の張力を負荷した状態で前記線材を冷却させ
   ることにより、前記線材の曲がりを矯正することを特徴
   とする線材の曲がり矯正方法。
2. 【請求項２】 金属製の線材の曲がりを矯正する装置で
   あって、この装置のベッドに固定されて前記線材の一端
   を係止する固定把持手段と、前記ベッドに対して変位可
   能とされかつ前記線材の他端を係止する可動把持手段
   と、前記可動把持手段を介して前記線材に一定の張力を
   負荷する張力負荷手段と、前記線材を加熱してその材料
   の変形抵抗を減少せしめる加熱手段とを備えてなる線材
   の曲がり矯正装置。
3. 【請求項３】 前記一定張力負荷手段は、流体圧アクチ
   ュエータと、作動流体の流体圧を調整する圧力調整弁と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の線材の曲が
   り矯正する装置。