JPH09308912A - 巻き線材、線材の巻き付け方法およびピストンリング用熱処理線材の巻き付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 線材の巻き胴上への巻き付けにおいて、巻き
付け、巻き出しの際の線材への外傷の発生を防止された
線材および外傷の発生を防止する巻き付け方法を提供す
ることを課題とする。 【構成】 巻き胴上へ層状に巻き付けられた線材であっ
て、該線材は少なくとも定常部では、巻きループがその
上下および左右の巻きループとの間にテープ材を介在し
ている。線材を巻き胴上へ層状に巻き付ける方法におい
て、同一層内の既に巻き付けられた被巻き付け線材の巻
きループの外周に、幅方向の一部が接するごとくテープ
材を巻き付けた後、前記被巻き付け線材を前記テープ材
上に前記既に巻き付けられたループと隣合うごとく、巻
き付ける巻き付け方法。ピストンリング用焼入れ焼戻し
熱処理線材を巻き胴上へ層状に巻き付ける方法におい
て、被巻き付け線材の表面に潤滑剤を適用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に軟質、または
鋭利なコーナを有する断面異形線材等、巻き胴上への巻
き付けや該胴上からの巻き出しに伴って外傷が生じ易い
線材に対して外傷発生を防止した巻き線材、線材の巻き
付け方法およびピストンリング用熱処理線材の巻き付け
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】線材は、製造工程間、流通段階等での運
搬、保管等において、外傷やもつれの発生、塵埃の付
着、発錆等の防止等の点から巻き胴上へ巻き付けた状態
で取り扱われることが多い。軟質材または鋭利なコーナ
を有する異形断面線等では、特にこの巻き胴上への巻き
付け、または巻き胴からの巻き出しに伴って外傷が発生
する危険が高い。これらの外傷は、巻き付けや巻き出し
時の線材の走行途中でも発生するが、巻き胴上で線材と
線材が相互に接触摩擦することによる共擦れ外傷が大半
である。

【０００３】線材は、一般に巻きループの崩れを防止す
るため、リール（本発明で巻き胴とその両側のフランジ
等の崩れ防止用部分からなるものをリールと記す）上へ
層状に整列して巻き付けられるが、その際リールの端部
で上層へ移ると共に、巻き付け方向が反転（以下ターン
と記す）するときのタイミングが不適当であると外傷が
発生し易い。すなわち、タイミングが早過ぎると線材が
入る余地（スペース）が残存することになり、このスペ
ースに上記上層のさらに一層だけ上の層のターン時の線
材が落ち込んで、以後整列巻きが乱れて落ち込みが繰り
返され、その落ち込み時やそれからの巻き出し時に線材
相互が強い接触圧力で摩擦するため、またタイミングが
遅過ぎると、巻き付け中のループが一巻き前に巻き付け
られたループとリールのフランジ等との間に大きな接触
圧力で割り込み、または抜け出しに際して摩擦するから
である。このターンのタイミングを制御して外傷の発生
を防止することは一般に容易でない。

【０００４】一般に断面異形線材とは円形断面線材以外
のすべてのものが含まれる。線材が共擦れにより傷つけ
あう場合の傷は、接触部の圧力、つまり接触部の曲率に
比例すると考えられるから、曲率の大きい部分（特に鋭
利なコーナ）同士が接触するほど大きく傷つけ合うこと
になる。特に鋭利なコーナ部は曲率が大きく、かつその
形成過程で、ロールやダイスで加圧されることなく、長
さ方向に引き伸ばされた部分であり、肌荒れしている。
したがって、このようなコーナ同士が特に大きい角度で
接触した時は、微視的に見、やや誇張して述べるとあた
かも鋸刃同士が接触するように傷つけ易い。また、コー
ナを結ぶ対角線が線材の断面の中心を通るようなコーナ
同士は相隣る巻きループ同士間で接触し易い。

【０００５】最近、内燃機関用のピストンリングは、焼
入れ焼戻し熱処理済みの高硬度の鋼線材をカーリング
（螺旋状に曲げ成形）する工程を経て製造され、これに
用いる線材は圧力リングの場合、０．８×１．５〜４．
０×６．０ｍｍ程度の長方形断面で各コーナは０．３ｍ
ｍ（面とり状）以下の高い鋭利性が要求されている。こ
れらの線材は線材メーカーで製造され、全長に亘って、
通常は渦流探傷法で外傷も含め検査された後出荷される
が、特にコーナ部では渦流探傷器の感度以下の外傷でも
前記ピストンリングメーカでのカーリング工程で折損を
生じ、また該探傷後、出荷のためのリールへの巻き付け
やカーリング工程での巻き出しに伴う外傷の発生でも折
損は生じる。特に大断面寸法のものほど腰が強いため外
傷が発生し易い。

【０００６】特開平５−３９１６８号は、被巻き付け線
材がＨ字形断面形状のオイルリング（ピストンリングの
一種）用材に対して、巻き層間にシート材を介在させて
層状整列巻きを確実化することを提案している。しか
し、この提案の方法では、ターンのタイミングが遅れる
ことによる外傷の発生は防止できない。また、この提案
の方法ではシート材を介在させるため、実質的にターン
の直前で巻き付けを停止し、人手によってシート材を敷
き詰めることを必要とするという欠点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、線材の巻き
胴上への巻き付けにおいて、巻き付け、巻き出しの際の
外傷の発生を防止された線材および外傷の発生を防止す
る巻き付け方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、外傷を完
全に防止するために、種々考察の上テストした結果、被
巻き付け線材の巻きループが互いに直接接触しないよう
に適当な物を介在させればよいとの結論から、その介在
させるべき最適な物の形態と介在形態、およびいかにし
て介在させるかの方法について検討し、本発明をなし
た。本発明の線材は巻き胴上へ層状に巻き付けられた線
材であって、該線材は前記巻き胴の両端部、最下巻き層
および最上巻き層を除く少なくとも定常部では、巻きル
ープがその上下および左右の巻きループとの間にテープ
材を介在していることを特徴とする巻き線材である。

【０００９】上記本発明の線材は、その巻きループがそ
の上下および左右の線材の巻きループとの間にテープ材
を介在するものであるから、線材の巻き付けの過程およ
び巻き出しでループ相互の直接接触が抑制ないし防止さ
れ、外傷が発生することが低減される。上記発明の線材
において、図１Ｂのように、テープ材はその幅方向の一
方の部分が着目する巻きループ１に隣合う巻きループの
外周側に、幅方向の他方の部分が前記着目する巻きルー
プの内周側に、テープ材の上記一方および他方の部分を
除く中央部分が、前記隣合う巻きループ間に、それぞれ
位置するようにしたものは、巻き付けも容易であり、ま
た外傷防止も完全である。また、本発明の巻き線材とし
てピストンリング製造用線材を適用すると、カーリング
時の折損が抑制されて効果が大きい。

【００１０】また、本発明の巻き付け方法の第１は、線
材を巻き胴上へ層状に巻き付ける方法において、同一層
内の既に巻き付けられた被巻き付け線材の巻きループの
外周に、幅方向の一部が接するごとくテープ材を巻き付
けた後、前記被巻き付け線材を前記既に巻き付けられた
ループと隣合うごとく、前記テープ材の上方から巻き付
けることを特徴とする線材の巻き付け方法である。

【００１１】上記の本発明の巻き付け方法では、最初に
被巻き付け線材とテープ材とを巻き胴にセットした後は
定常部は勿論、ターン時も含めてこれらが同期的に巻き
付けられるから、一層毎に巻き付けを停止することも、
また、このために人手を要することもない。したがっ
て、容易に自動巻き付けをすることができる。

【００１２】本発明に使用するテープ材の材質として
は、紙、布、合成樹脂等が適当であり、破断や破れを生
じ難いものが望ましく、このためには材質的に伸び性を
有する合成樹脂製のものがよい。また、テープ材の厚み
は破れを生じない程度のものがよい。また、本発明に用
いるテープ材の幅寸法は、そのテープ材の幅方向の一方
の部分が常に既に巻き付けられた隣合う巻きループ上に
重なるように、また他方の部分は、被巻き付けループを
余裕を以って乗せることができるような余裕のある寸法
とすると自動巻き付けや外傷防止の完全化の点でよい。
また、本発明者らは、上記の発明に至る過程で被巻き付
け線材がピストンリング用線材である場合、その表面に
潤滑剤を塗布することが外傷防止上有効であることを知
見した。

【００１３】すなわち、本発明の第３は、ピストンリン
グ用焼入れ焼戻し熱処理線材を巻き胴上へ層状に巻き付
ける方法において、被巻き付け線材の表面に潤滑剤を適
用することを特徴とする線材の巻き付け方法である。潤
滑剤を単独で用いる場合、後述の実施例で述べるよう外
傷の発生頻度を１／４以下に低下できることがわかっ
た。また、テープ材と潤滑剤を併用する場合は、さらに
有効であることがわかった。すなわち、鋭利なコーナを
有する線材同士がそのコーナ同士の接触より傷つけ合う
のは一般に線材が大きな角度で接する場合である。前述
のように大きな角度で接触した場合、微視的にみると鋸
刃同士が噛み合うごとく、両材質の物体同士の接触での
摩擦係数より大幅に高い摩擦係数を示し、その結果巻き
ループ同士が自由に滑り合うことが抑制され、互いに変
形してより大きな角度で接触し、このため、さらに強く
噛み合うことになって悪循環となり、その結果、大きく
傷つけ合うことは日常的に経験するところである。

【００１４】テープ材を介在させることは、線材が鋭利
なコーナ同士を直接接触するのを防止して、上記の根本
原因を除くことになるが、コーナと、特に合成樹脂シー
トのように表面が滑らかであるため、その表面で線材と
の間に油膜を形成し易いテープ材とが潤滑剤を介して、
接触したときは、特に両者間の摩擦係数が小さく、した
がって線材同士がテープ材を介して自由に滑り合って大
きな角度で交わることが抑制され、これによりテープ材
が破れたり、コーナ間で鋏切断と同様の作用により切断
されることが効果的に防止されるのである。なお、上記
の巻き線材の発明または巻き付け方法の発明は、巻き付
けられる部材がリールのみならず、巻き胴のみからなる
ものにも有効である。すなわち、金属線材でも、その直
径が巻き胴に比べて小径の場合には、糸材と同様に巻き
胴上に大きなトラバース・ピッチ（巻きピッチ）で巻き
付けたり、紡錘形等に巻き付けすることにより巻きルー
プの崩れを防止しつつ巻き付けることが可能であり、本
発明ではこれらの場合でも巻きループの直接接触を防止
して外傷を防止できるからである。

【００１５】また、本発明で言う断面異形線について述
べる。一般に断面異形線とは、円形断面以外のものの全
てが含まれる。このうち、巻き胴上に巻き付けられるも
のは比較的小断面寸法のものであって、この内には、長
方形断面（圧力リング用線材、バイメタル鋸刃材の他多
数）ないし八角形状のものや、略正六角形状のもの、さ
らに最終部品形状に対応した各種の特異な形状のもの
（例：油掻きピストンリング製造用Ｈ字形断面線等）等
その断面形状は、枚挙にいとまがない。本発明で言う断
面異形線はこれらのすべてを意味する。このうち、鋭利
なコーナを有するものは、特にこのコーナ同士の接触に
より、互いにコーナを傷つけ合い易い。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のリール巻き線材
の巻き付け形態の例を示すものである。但し、図１で被
巻き付け線材は作図の簡便性の点から長方形断面で表し
た。図１でリール３は、左右のフランジ部３ａ，３ｂと
巻き胴部３ｃからなる。被巻き付け線材は、（イ）の巻
き始めから（ロ）まで巻き付けられ、ここで上層の
（ハ）に移るとともにターンし、以下同様にして
（ニ），（ホ），（ヘ）と巻き付けられる。図１Ａにお
いて、各巻きループ１は、巻き胴部３ｃまたは下の巻き
層の巻きループとの間にテープ材２ａの幅方向の一方部
分を、また他方の部分をその巻きループの一つ前の巻き
ループとの間に介在している。

【００１７】図１Ｂは、図１Ａの場合よりやや幅広のテ
ープ材２ｂを用いた場合であり、この方が望ましい。テ
ープ材２ｂの幅方向の一方の部分は着目する巻きループ
およびその一巻き前の巻きループとの間を完全に遮断し
て直接接触を完全に防止し、さらに一巻き前の巻きルー
プの外周にまで達している。この一巻き前の巻きループ
の外周と重なる部分の幅をテープ材２ｂの巻き付け中に
おける幅方向位置変動幅以上とすることにより、同一層
内の巻きループ同士の直接接触を完全に防止できる。ま
た、テープ材の幅方向の他方の部分は、着目する巻きル
ープの幅寸法のほぼ全域にまで伸びている。このため、
被巻き付け線材の各巻きループは、層間での直接接触も
完全に防止されている。なお、巻き付けの実際において
は、テープ材として図１Ｂの場合よりもさらに幅広のも
のを使用して、幅寸法の両縁部分が、相隣る二つの巻き
ループの幅の全域を共に十分超える程度としても支障は
ない。

【００１８】次に本発明の巻き付けの過程を説明する。
図２は巻き付けの経過を示す図であり、Ａ〜Ｃにおい
て、二点鎖線３ｄは巻き胴または下層の巻きループの外
径線を、（ト），（チ），（リ）は巻きループであり、
この順に巻かれる。図２Ａで巻きループ（ト）および
（チ）は外径線３ｄ上にそれぞれテープ材２ト，２チを
敷くごとくして巻き付けられている。図２Ｂで、テープ
材２リがその幅方向の一部を巻きループ（チ）の外周に
接するごとく巻き付けられる。このとき、テープ材２リ
が紙のように伸びの少ないものであるか、または伸び性
がある材質でも張力が少ない場合は、テープ材２リの他
方の一部は破線ａのように（チ）の外径とほぼ同径を保
持し、また伸び性と張力が十分大きい場合は、一点鎖線
ｃのように外径線３ｄに接することになる。実線２ｂは
これらの中間的状態を示す。

【００１９】次にテープ材２リの幅方向の他方の上部か
ら、矢印のように巻きループ（リ）となる線材が、テー
プ材２リを敷くように降下することで巻き付けられ図２
Ｃとなる。また、本発明の巻き付け方法の第２のピスト
ンリング用線材で潤滑油を用いるものの実施形態とし
て、潤滑剤は液体潤滑剤が好適であり、粘度はマシン油
（ＪＩＳ Ｋ ２２３８）の種々のグレードの潤滑油程
度のものが有効であり、このうち、５ｃＳｔ−５００ｃ
Ｓｔ程度が望ましい。過度に高粘度のものだと脱脂が相
対的に困難となる。

【００２０】

【実施例】３ｍｍ×５ｍｍの長方形断面の圧力リング用
焼入れ焼戻し熱処理済みの、硬さがＨＲＣ４０〜４１の
鋼線を、従来のリール巻き付け装置にテープ材供給装置
および潤滑油塗布装置を付加した図３の装置により、巻
き胴直径８００ｍｍでフランジを両側に有する鉄製リー
ルに、巻き付け速度３ｍ／分で巻取りテストを行なっ
た。この時のトラバースピッチは、前記鋼線の幅寸法に
１ｍｍを加えた６ｍｍ／ｒｅｖ．とした。テープ材は強
度の高いポリプロピレン、テープ材幅寸法は、線材との
幅方向関係位置のずれを考慮して２０ｍｍのものを使用
した。但し、潤滑剤はテープ材に塗布してもよい。

【００２１】テストは潤滑剤の有無、テープ材の有無の
組合せについて行ない、いずれも所定長さの線材を自動
で巻き付けた後、巻き戻しして共擦れによる外傷の数
を、渦流探傷法によるよりも高感度であるため、爪によ
る擦過と目視を組合せて計数した。なお、潤滑油は６３
ｃＳｔの引抜油を使用した。巻き付け作業自体はいずれ
も順調であった。表１にテスト結果を線材１００ｍｍ当
りに発見された外傷の発生頻度で示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示す通り、テープ材を併用する本発
明では、潤滑剤の塗布の有無に係わらず共擦れ外傷の発
生はなく良好な結果が得られた。Ｎｏ．３の潤滑剤の塗
布のみでも従来の何も用いないものの外傷３４箇所に比
し、約１／４以下の８箇所に低下しており、有効である
ことがわかる。なお、テープ材、潤滑剤とも不使用のコ
イルでは整列巻きの乱れた箇所から多数の共擦れ外傷が
確認された。潤滑剤の適用については、上述の通り単体
のみで共擦れ外傷防止効果が大幅に向上し有効である。
なお、潤滑剤の適用とテープ材の巻き付けとの併用によ
り、テープ材が万一破損した際の補助機能としても有効
である。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のテープ材
を用いるものによれば、従来整列巻きが乱れた際等に特
に生じ易かった共擦れ外傷を完全に防止できると共に、
従来整列巻きの乱れを復旧させるために発生していた機
械停止時間もゼロとなり、また一層毎にシート材を挿入
する人手も不要であり、また潤滑剤を用いるものでは、
外傷の発生を従来の１／４以下に低減することが可能で
あり、品質、生産性の両面で大きなメリットが生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リール上に巻き付けられた線材とテープ材との
関係位置の例を示す断面図である。

【図２】リール上への巻き付けの過程を説明する図であ
る。

【図３】テープ材供給装置ならびに潤滑剤塗布装置を具
備した巻取装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 線材、２ テープ材、３ リール、４ ローラーガ
イド、５ 潤滑剤

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｎ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻き胴上へ層状に巻き付けられた線材で
   あって、該線材は前記巻き胴の両端部、最下巻き層およ
   び最上巻き層を除く少なくとも定常部では、巻きループ
   がその上下および左右の巻きループとの間にテープ材を
   介在していることを特徴とする巻き線材。
2. 【請求項２】 テープ材はその幅方向の一方の部分が着
   目する巻きループに隣合う巻きループの外周側に、幅方
   向の他方の部分が前記着目する巻きループの内周側に、
   テープ材の上記一方および他方の部分を除く中央部分
   が、前記隣合う巻きループ間に、それぞれ位置する請求
   項１の巻き線材。
3. 【請求項３】 線材は、ピストンリング用異形断面線材
   である請求項１または２の巻き線材。
4. 【請求項４】 線材を巻き胴上へ層状に巻き付け方法に
   おいて、同一層内の既に巻き付けられた被巻き付け線材
   の巻きループの外周に、幅方向の一部が接するごとくテ
   ープ材を巻き付けた後、前記被巻き付け線材を前記既に
   巻き付けられたループと隣合うごとく、前記テープ材の
   上方から巻き付けることを特徴とする線材の巻き付け方
   法。
5. 【請求項５】 ピストンリング用焼入れ焼戻し熱処理線
   材を巻き胴上へ層状に巻き付ける方法において、被巻き
   付け線材の表面に潤滑剤を適用することを特徴とするピ
   ストンリング用熱処理線材の巻き付け方法。
6. 【請求項６】 被巻き付け線材の表面に潤滑剤を適用す
   ると共に、同一層内の既に巻き付けられた被巻き付け線
   材の巻きループの外周に、幅方向の一部が接するごとく
   テープ材を巻き付けた後、前記被巻き付け線材を前記既
   に巻き付けられたループと隣合うごとく、前記テープ材
   の上方から巻き付ける請求項５のピストンリング用熱処
   理線材の巻き付け方法。