JPH1017942A - 銅線材の焼鈍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅線材１の張力変動に応じて第１シーブ電極
６の回転速度を制御することにより、この銅線材１の張
力を一定に保ち線径を安定させることができる焼鈍装置
を提供する。 【解決手段】 第１シーブ電極６を他の第２シーブ電極
１０や第３シーブ電極１４のインバータモータ１８とは
別系統のＡＣサーボモータ１９によって回転駆動させ
る。また、第３中間シーブ８に銅線材１の張力を検出す
るためのロードセル１３を取り付ける。さらに、回転速
度制御回路２０により、このロードセル１３が検出した
張力に基づいてＡＣサーボモータ１９の回転速度を制御
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、銅線材を一旦加熱
して冷却することにより焼鈍を行う焼鈍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅線材をケーブルの導体等に用いるため
には、荒引き線を伸線したままの状態では強度が弱いの
で、一旦加熱して冷却することにより焼鈍（アニール）
を行う必要がある。焼鈍装置は、この銅線材の焼鈍を行
うための装置であり、銅線材に直接通電を行うことによ
り加熱する直接通電方式によるものと、誘導加熱による
ものとがあるが、本発明は直接通電方式の焼鈍装置に関
する。

【０００３】従来の直接通電方式による焼鈍装置の概略
構成を図４に示す。焼鈍を行う銅線材１は、搬入部ダン
サ２を介してこの焼鈍装置に送り込まれ、まず第１中間
シーブ５を介して第１シーブ電極６に掛け渡される。搬
入部ダンサ２は、上下のダンサシーブ４…によって銅線
材１の張力を調整するものである。次に、この第１シー
ブ電極６から送り出された銅線材１は、第２中間シーブ
７〜第４中間シーブ９を介して第２シーブ電極１０に掛
け渡される。第１シーブ電極６と第２シーブ電極１０の
間には電圧が印加され、これらの間に掛け渡された銅線
材１に電流が流れて予備加熱されるようになっている。
また、この第２シーブ電極１０から送り出された銅線材
１は、冷却水槽１７内に入り水中にある第３シーブ電極
１４に掛け渡され、さらに冷却水槽１７から出て、第５
中間シーブ１５を介し搬出部ダンサ３に送られる。第２
シーブ電極１０と第３シーブ電極１４との間にも電圧が
印加され、これらの間に掛け渡された銅線材１に電流が
流れて加熱される。従って、銅線材１は、冷却水槽１７
内で第３シーブ電極１４に至るまでの間にも加熱が行わ
れ、第３シーブ電極１４を通過すると冷却されるので、
この間に焼鈍される。そして、この焼鈍を終えた銅線材
１は、搬出部ダンサ３を介して次工程に送り出される。
搬出部ダンサ３も、搬入部ダンサ２と同様に、上下のダ
ンサシーブ４…によって銅線材１の張力を調整するもの
である。

【０００４】上記従来の焼鈍装置は、１個のインバータ
モータ１８の回転駆動をギアやベルト等の伝動装置を介
して第１シーブ電極６と第２シーブ電極１０と第３シー
ブ電極１４に伝えることにより、銅線材１の搬送を行っ
ていた。この際、銅線材１の張力が強すぎると線径が細
くなりすぎ、張力が弱すぎると各シーブ電極６，１０，
１４の周面と銅線材１との接触が悪くなって隙間でスパ
ークが発生するおそれが生じる。そして、この銅線材１
の張力は、各シーブ電極６，１０，１４の周速度とこれ
らの周面での銅線材１のスリップ率によって定まる。そ
こで、従来は、この銅線材１のスリップ率を考慮して各
シーブ電極６，１０，１４のシーブ径を定めることによ
り、銅線材１の張力が適当な強さになるように調整して
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の焼鈍
装置で実際に第１シーブ電極６と第２シーブ電極１０と
の間の銅線材１の張力を測定すると、起動直後はこの張
力が時間の経過に伴って増加し、その後も変動して安定
しないことが確認された。これは、加熱した銅線材１を
搬送することにより第２シーブ電極１０の温度が起動時
からしばらくの間は上昇するので、この熱膨張によって
シーブ径が大きくなり周速度が徐々に速くなるのが原因
であると推察される。また、その後の張力変動も、この
第２シーブ電極１０の熱膨張や摩擦係数の変化によるス
リップ率の変動が主な原因であると考えられる。

【０００６】このため、従来の焼鈍装置では、銅線材１
の張力が変動するために、焼鈍処理後の銅線材１の線径
が不安定になるという問題があった。ケーブルの導体等
に用いる銅線材１では、μｍオーダで線径を制御する場
合があるので、このように線径が不安定になると、銅線
材１の品質が低下したり不良が発生する。また、このよ
うな焼鈍装置は、以前から高速化の要請があるが、従来
の焼鈍装置のままで動作速度を高めると、張力の変動が
さらに拡大されて銅線材１の線径がさらに不安定になる
おそれがあるという問題も生じる。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、銅線材の張力の変動に応じてシーブ電極の回
転速度を制御することにより、この銅線材の張力を一定
に保つ焼鈍装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、少なくとも２個のシーブ電極間
に銅線材を掛け渡し、これらのシーブ電極間の銅線材に
電流を供給すると共に、これらのシーブ電極をそれぞれ
回転駆動して銅線材を順次搬送する銅線材の焼鈍装置に
おいて、シーブ電極間の銅線材の張力を検出する張力セ
ンサを設けると共に、この張力センサが検出した張力の
変動に基づいて、少なくともいずれか１個のシーブ電極
の回転速度を制御する回転速度制御手段が設けられたこ
とを特徴とする。

【０００９】の手段によれば、回転速度制御手段がシ
ーブ電極の回転速度を制御することにより、これらシー
ブ電極間の銅線材の張力を変化させることができる。従
って、張力センサが検出したシーブ電極間の銅線材の張
力の変動に基づいてこのシーブ電極の回転速度を制御す
れば、フィードバック制御によって銅線材の張力を一定
に保つことができる。なお、銅線材は、２個のシーブ電
極間に従動する中間シーブを介して掛け渡すものであっ
てもよい。

【００１０】また、前記の第１シーブ電極と第２シ
ーブ電極との間、及び、この第２シーブ電極と冷却水中
に配置した第３シーブ電極との間に、必要に応じて従動
する中間シーブを介して、銅線材を掛け渡し、これら第
１シーブ電極と第２シーブ電極との間、及び、第２シー
ブ電極と第３シーブ電極との間の銅線材にそれぞれ電流
を供給すると共に、これらのシーブ電極をそれぞれ回転
駆動して銅線材を順次搬送する銅線材の焼鈍装置におい
て、少なくとも第１シーブ電極のみを他のシーブ電極と
は別系統で回転駆動させるための第１シーブ電極モータ
が設けられると共に、第１シーブ電極に、又は、この第
１シーブ電極と第２シーブ電極との間で銅線材を懸架す
る中間シーブに、ラジアル方向の力を検出する張力セン
サが設けれら、この張力センサが検出した力の変動に基
づいて、第１シーブ電極モータの回転速度を制御する回
転速度制御手段が設けられたことを特徴とする。

【００１１】の手段によれば、張力センサが第１シー
ブ電極又は中間シーブにラジアル方向（シーブの半径方
向）に加わる力を検出することにより銅線材の張力を検
出する。また、この張力センサが検出した銅線材の張力
の変動に基づいて、回転速度制御手段が他のシーブ電極
とは別系統の第１シーブ電極モータを制御することによ
り、第１シーブ電極の回転速度を制御する。従って、こ
の場合にも、フィードバック制御によって銅線材の張力
を一定に保つことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１３】図１〜図３は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は銅線材の焼鈍装置の構成を示す正面
図、図２は焼鈍装置における予熱帯と焼鈍帯の構成を示
す斜視図、図３はロードセルの第３中間シーブへの取り
付け構造を示す部分拡大斜視図である。なお、図４に示
した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号
を付記する。

【００１４】本実施形態の銅線材の焼鈍装置は、図１に
示すように、焼鈍を行う銅線材１が搬入部ダンサ２を介
して順次送り込まれると共に、焼鈍処理を終了した銅線
材１を搬出部ダンサ３を介して順次次工程に送り出すよ
うになっている。これらのダンサ２，３は、いずれも上
下に複数個ずつのダンサシーブ４…を併設すると共に、
上方のダンサシーブ４…を図示しないモータあるいはエ
アシリンダ等により上下に駆動させるものであり、これ
らのダンサシーブ４…の間に銅線材１を交互に掛け渡
し、上下のダンサシーブ４…の間隔を調整することによ
り、搬送する銅線材１の張力を一定にすることができ
る。

【００１５】搬入部ダンサ２を介してこの焼鈍装置に送
り込まれた銅線材１は、図１及び図２に示すように、ま
ず第１中間シーブ５を介して第１シーブ電極６に掛け渡
され、次に第２中間シーブ７〜第４中間シーブ９を介し
て第２シーブ電極１０に掛け渡されるようになってい
る。第１中間シーブ５は、銅線材１を第１シーブ電極６
の周面に半周以上にわたって掛け渡すことにより、接触
距離を長くしてスリップを少なくするための従動シーブ
である。第１シーブ電極６と第２シーブ電極１０は、い
ずれも導電性のシーブであり、それぞれスリップリング
１１，１２を介して図示しない電源に接続され、これら
のシーブ電極６，１０間に電圧が印加されるようになっ
ている。従って、銅線材１がこれらのシーブ電極６，１
０間に掛け渡されると電流が流れて、この銅線材１が予
備加熱されるようになっている。なお、焼鈍装置では、
これらのシーブ電極６，１０間を予熱帯と称する。

【００１６】第２中間シーブ７は、図２に示すように、
実際には２枚のシーブを同軸上に併設した従動シーブで
あり、第１シーブ電極６から送り出された銅線材１をこ
の第２中間シーブ７の一方のシーブに掛け渡し、第３中
間シーブ８を介し再びこの第２中間シーブ７の他方のシ
ーブに掛け渡すようになっている。第３中間シーブ８
は、配置位置を変えることによりシーブ電極６，１０間
の銅線材１の長さを変化させて、予熱帯における加熱温
度を調整する従動シーブである。第４中間シーブ９は、
銅線材１を第２シーブ電極１０の周面に半周以上にわた
って掛け渡すことにより、接触距離を長くしてスリップ
を少なくするための従動シーブである。

【００１７】また、上記第３中間シーブ８には、ロード
セル１３が取り付けられている。ロードセル１３は、図
３に示すようにほぼ円筒形の形状をなし、軸方向の一端
にラジアル方向の力を受けると撓みが生じ、この撓み量
を電気信号として出力するセンサである。そして、この
ロードセル１３の他端側を角材２１を介して焼鈍装置本
体の取付板２２に固定すると共に、一端側にＬ字角材２
３を介して軸材２４を固定し、この軸材２４にボールベ
アリング２５を介して第３中間シーブ８を回転自在に取
り付けている。従って、このロードセル１３は、第３中
間シーブ８に懸架された銅線材１によって図示矢印Ｔ方
向に引かれる力を測定することにより、シーブ電極６，
１０間の銅線材１の張力を検出することができる。

【００１８】なお、ロードセル１３を上記のように取り
付けた場合、銅線材１の断線時に異常に強い力が加わる
おそれがある。そこで、このロードセル１３には、この
ような異常な力が加わらないようにするための機械的な
保護機構を設けることが好ましい。また、このロードセ
ル１３には、メンテナンスを容易にするために、銅線材
１の張力が付加されない時の零点自己診断機能を設ける
こともできる。さらに、このロードセル１３は、第３中
間シーブ８に代えて、シーブ電極６，１０間の他の中間
シーブ７，９や第１シーブ電極６自体に取り付けること
もできる。しかも、シーブ電極６，１０間の銅線材１の
張力を検出するものであれば、このようなロードセル１
３に限らず、他の張力センサを用いることもできる。

【００１９】上記予熱帯の第２シーブ電極１０から送り
出された銅線材１は、図１及び図２に示すように、第３
シーブ電極１４に掛け渡されてから第５中間シーブ１５
を介して搬出部ダンサ３に送られるようになっている。
第５中間シーブ１５は、第３シーブ電極１４に掛け渡さ
れた銅線材１を反転させて搬出部ダンサ３に送るための
従動シーブである。第３シーブ電極１４は、導電性のシ
ーブであり、スリップリング１６を介して図示しない電
源に接続され、第２シーブ電極１０との間に電圧が印加
される。このため、これらのシーブ電極１０，１４間に
掛け渡された銅線材１も加熱される。また、この第３シ
ーブ電極１４は、冷却水槽１７内の冷却水中に配置さ
れ、第２シーブ電極１０から第５中間シーブ１５に至る
銅線材１が冷却水中を長い距離にわたって搬送されるよ
うになっている。従って、上記予熱帯によって予備加熱
された銅線材１は、まずシーブ電極１０，１４間で通電
による加熱が行われる。このゾ−ンにおいては、冷却水
は線材１のまわりで蒸気となり酸化を防止する。次に銅
線材１は第３シーブ電極１４と第５中間シーブ１５との
間で冷却水により冷却される。これらの加熱・冷却工程
により焼鈍処理が行われる。なお、焼鈍装置では、これ
らの第２シーブ電極１０と第５中間シーブ１５との間を
焼鈍帯と称する。

【００２０】上記第２シーブ電極１０と第３シーブ電極
１４は、同じインバータモータ１８によって回転駆動さ
れるようになっている。しかし、第１シーブ電極６は、
別系統のＡＣサーボモータ１９（第１シーブ電極モー
タ）によって回転駆動されるようになっている。また、
上記ロードセル１３が検出した張力の電気信号は、回転
速度制御回路２０に入力され、この回転速度制御回路２
０がＡＣサーボモータ１９の回転速度を制御するように
なっている。回転速度制御回路２０は、ロードセル１３
が検出した張力の電気信号を基準信号と比較することに
より、銅線材１の張力が所望する基準張力からどの程度
変動したかを調べ、この変動分に応じてＡＣサーボモー
タ１９の回転速度を増減する制御回路である。なお、こ
の回転速度制御回路２０は、ＡＤ変換器やＤＡ変換器を
介したマイクロコンピュータを用いて構成することもで
きる。また、ＡＣサーボモータ１９に代えて、速度制御
が可能な他の種類のモータを用いることもできる。さら
に、第１シーブ電極６の回転速度を制御できればよいの
で、例えば他のシーブ電極１０，１４と共通のインバー
タモータ１８からの回転駆動をこの第１シーブ電極６に
伝える伝動装置上に、回転速度制御回路２０の制御によ
って回転速度を変化させる変速機構を設けるようにする
ことも可能である。

【００２１】上記構成の焼鈍装置は、例えば起動直後に
は、第２シーブ電極１０が熱膨張によりシーブ径を増
し、第１シーブ電極６に比べて相対的に周速度が速くな
るので、シーブ電極６，１０間の銅線材１の張力が強く
なる。しかしながら、このように銅線材１の張力が強く
なると、第３中間シーブ８のロードセル１３が検出した
張力が回転速度制御回路２０の基準張力よりも強くなる
ので、ＡＣサーボモータ１９の回転速度を速くして第１
シーブ電極６の周速度を高め、第２シーブ電極１０との
間の銅線材１を張力を緩める。また、シーブ電極６，１
０間の銅線材１の張力が弱くなり過ぎると、ロードセル
１３が検出した張力が基準張力よりも弱くなるので、Ａ
Ｃサーボモータ１９の回転速度を遅くして第１シーブ電
極６の周速度を低下させ、第２シーブ電極１０との間の
銅線材１を張力を強める。

【００２２】従って、本実施形態の焼鈍装置によれば、
第１シーブ電極６を他のシーブ電極１０，１４とは別系
統のＡＣサーボモータ１９によって回転駆動させると共
に、シーブ電極６，１０間の銅線材１の張力をロードセ
ル１３で検出し回転速度制御回路２０によってＡＣサー
ボモータ１９の回転速度を制御することにより、この銅
線材１の張力を常に一定に保つことができる。そして、
このように張力が一定になれば、搬出部ダンサ３を介し
て送り出す銅線材１の線径を安定させることができる。
例えば、線径φ０．４ｍｍの銅線材１を２５００ｍ／分
の速度で焼鈍処理した場合、従来の焼鈍装置であれば、
起動直後の線径が０．４０１〜０．４０３ｍｍとなる
が、起動３０分後には張力の増加により線径が０．３９
８〜０．３９９ｍｍに減少していた。しかし、本実施形
態の焼鈍装置の場合には、張力が一定になるので、起動
直後と起動３０分後の線径が共に０．４０１〜０．４０
３ｍｍとなって安定し、品質の高い銅線材１を得ること
ができる。

【００２３】また、本実施形態の焼鈍装置によれば、第
１シーブ電極６は、他のシーブ電極１０，１４とは別系
統のＡＣサーボモータ１９によって回転駆動されるの
で、これらのシーブ電極１０，１４とは別個に任意のシ
ーブ径に設定することができるという利点も生じる。

【００２４】なお、本実施形態では、第１シーブ電極６
の回転速度のみを制御したが、第２シーブ電極１０や第
３シーブ電極１４の回転速度もそれぞれ独立に制御でき
るようにすることも可能である。また、本実施形態で
は、予熱帯であるシーブ電極６，１０間の銅線材１の張
力を一定に保つようにしたが、第２シーブ電極１０や第
３シーブ電極１４の回転速度を制御することにより、焼
鈍帯の銅線材１の張力を一定に保つようにすることも可
能である。ただし、複数のシーブ電極６，１０，１４の
回転速度を独立に制御したのでは、特に銅線材１の線径
が細い場合の起動時や停止時に断線が多発するおそれが
ある。また、熱膨張により第２シーブ電極１０の周速度
が速くなった場合に、第３シーブ電極１４との間の焼鈍
帯では、銅線材１の張力が弱まるので線径が細くなる心
配はなく、しかも、このように張力が弱くなってもスパ
ークが発生する程ではないことが確認されている。さら
に、冷却水槽１７内の冷却水中にある第３シーブ電極１
４は、摩擦係数が他のシーブ電極６，１０に比べて小さ
く、搬出部ダンサ３の張力の影響を受け易いので、これ
ら第２シーブ電極１０と第３シーブ電極１４を同一のイ
ンバータモータ１８で回転駆動させても、焼鈍帯の銅線
材１の張力は比較的安定している。従って、実用的に
は、本実施形態のように、予熱帯の銅線材１の張力のみ
を一定に保つように制御するだけで、十分にこの銅線材
１の線径を安定させることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の銅線材の焼鈍装置によれば、張力センサが検出した銅
線材の張力の変動に基づいてシーブ電極の回転速度を制
御することにより、この銅線材の張力を一定に保ち線径
を安定化させることができる。また、このように銅線材
の張力が一定になれば、この銅線材の搬送速度をさらに
速くして焼鈍装置の高速化を図ることもできるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、銅線
材の焼鈍装置の構成を示す正面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、焼鈍
装置における予熱帯と焼鈍帯の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、ロー
ドセルの第３中間シーブへの取り付け構造を示す部分拡
大斜視図である。

【図４】従来例を示すものであって、銅線材の焼鈍装置
の構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 銅線材 ６ 第１シーブ電極 ８ 第３中間シーブ １０ 第２シーブ電極 １３ ロードセル １４ 第３シーブ電極 １７ 冷却水槽 １８ インバータモータ １９ ＡＣサーボモータ ２０ 回転速度制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２個のシーブ電極間に銅線材
   を掛け渡し、これらのシーブ電極間の銅線材に電流を供
   給すると共に、これらのシーブ電極をそれぞれ回転駆動
   して銅線材を順次搬送する銅線材の焼鈍装置において、 シーブ電極間の銅線材の張力を検出する張力センサを設
   けると共に、 この張力センサが検出した張力の変動に基づいて、少な
   くともいずれか１個のシーブ電極の回転速度を制御する
   回転速度制御手段が設けられたことを特徴とする銅線材
   の焼鈍装置。
2. 【請求項２】 第１シーブ電極と第２シーブ電極との
   間、及び、この第２シーブ電極と冷却水中に配置した第
   ３シーブ電極との間に、必要に応じて従動する中間シー
   ブを介して、銅線材を掛け渡し、これら第１シーブ電極
   と第２シーブ電極との間、及び、第２シーブ電極と第３
   シーブ電極との間の銅線材にそれぞれ電流を供給すると
   共に、これらのシーブ電極をそれぞれ回転駆動して銅線
   材を順次搬送する銅線材の焼鈍装置において、 少なくとも第１シーブ電極のみを他のシーブ電極とは別
   系統で回転駆動させるための第１シーブ電極モータが設
   けられると共に、 第１シーブ電極に、又は、この第１シーブ電極と第２シ
   ーブ電極との間で銅線材を懸架する中間シーブに、ラジ
   アル方向の力を検出する張力センサが設けれら、 この張力センサが検出した力の変動に基づいて、第１シ
   ーブ電極モータの回転速度を制御する回転速度制御手段
   が設けられたことを特徴とする銅線材の焼鈍装置。