WO2020218338A1 - Capstan roll and wire drawing machine - Google Patents

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WO2020218338A1
WO2020218338A1 PCT/JP2020/017337 JP2020017337W WO2020218338A1 WO 2020218338 A1 WO2020218338 A1 WO 2020218338A1 JP 2020017337 W JP2020017337 W JP 2020017337W WO 2020218338 A1 WO2020218338 A1 WO 2020218338A1
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capstan
lock pin
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PCT/JP2020/017337
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Inventor
小林 一樹
邦宏 山部
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京セラ株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/14Drums, e.g. capstans; Connection of grippers thereto; Grippers specially adapted for drawing machines or apparatus of the drum type; Couplings specially adapted for these drums

Abstract

This capstan roll is provided with: a metal core comprising an annular body having in the center section thereof a through-hole through which a rotary shaft penetrates, the metal core being provided with a key groove in the inner peripheral surface of the annular body; and a ceramic outer roll attached to the outer peripheral surface of the metal core. Recess sections that face each other and have a lock pin insertion hole section formed therein are formed on the outer peripheral surface of the metal core and on the inner peripheral surface of the ceramic outer roll, and the lock pin insertion hole section is positioned deviated from a region that radially extends from the axial center of the rotary shaft and covers the key groove of the metal core.

Description

キャプスタンロールおよび伸線機Capstan roll and wire drawing machine
 本開示は、キャプスタンロールおよびこれを用いる伸線機に関する。 This disclosure relates to a capstan roll and a wire drawing machine using the capstan roll.
  半導体素子上の電極と外部リードとを電気的に結合する半導体装置用ボンディングワイヤには、線径が15~50μm程度の細線が用いられている。このようなボンディングワイヤ等のワイヤは、キャプスタンロールを備えた伸線機で製造される。 A thin wire having a wire diameter of about 15 to 50 μm is used as a bonding wire for a semiconductor device that electrically bonds an electrode on a semiconductor element and an external lead. Wires such as bonding wires are manufactured by a wire drawing machine equipped with a capstan roll.
 特許文献1には、芯体となる金属芯体の外周側にセラミック外ロールを設け、金属芯体の外周面とセラミック外ロールの内周面に設けた溝部にロックピン(丸棒)を埋め込んで固定することにより、回転止めを図ったキャプスタンロールが開示されている。 In Patent Document 1, a ceramic outer roll is provided on the outer peripheral side of the metal core which is the core, and a lock pin (round bar) is embedded in a groove provided on the outer peripheral surface of the metal core and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll. A capstan roll that is fixed with is disclosed to prevent rotation.
 上記金属芯体は、中心部に貫通孔を有し、この貫通孔に回転軸を挿通させている。このとき、回転軸に対する金属芯体の回転を阻止する必要があるため、回転軸の外周面と金属芯体の内周面とにそれぞれキー溝を設け、このキー溝内にキーを嵌め込むことが行われている。 The metal core body has a through hole in the center, and the rotation shaft is inserted through the through hole. At this time, since it is necessary to prevent the metal core from rotating with respect to the rotating shaft, key grooves are provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the metal core, respectively, and the key is fitted in the key grooves. Is being done.
特開平5-115916号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-115916
 本開示のキャプスタンロールは、中心部に回転軸を挿通させる貫通孔を有する環状体からなり、該環状体の内周面にキー溝を設けた金属芯体と、該金属芯体の外周面に装着されるセラミック外ロールと、を備える。金属芯体の外周面とセラミック外ロールの内周面とには、それぞれ、互いに対向してロックピン挿入用孔部を形成する凹部が形成されており、ロックピン挿入用孔部は、回転軸の軸心から半径方向に延び且つ金属芯体のキー溝を覆う領域から外れた位置にある。
 本開示の伸線機は、上記キャプスタンロールを備える。
The capstan roll of the present disclosure is composed of an annular body having a through hole through which a rotation shaft is inserted in a central portion, and is formed on a metal core body having a key groove on the inner peripheral surface of the annular body and an outer peripheral surface of the metal core body. It comprises a ceramic outer roll to be mounted. The outer peripheral surface of the metal core and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll are respectively formed with recesses facing each other to form a hole for inserting a lock pin, and the hole for inserting a lock pin is a rotating shaft. It extends radially from the axis of the metal core and is located outside the region covering the keyway of the metal core.
The wire drawing machine of the present disclosure includes the above-mentioned capstan roll.
本開示の一実施形態に係るキャプスタンロールの正面図である。It is a front view of the capstan roll which concerns on one Embodiment of this disclosure. 図1AのX-X線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1A. 図1Aに示すキャプスタンロールの斜視図である。It is a perspective view of the capstan roll shown in FIG. 1A. 図1BのA部を拡大した断面図である。It is a cross-sectional view which expanded the part A of FIG. 1B. キャプスタンロールの回転軸への取付状態を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the mounting state to the rotating shaft of a capstan roll. (a)は本開示におけるロックピン挿入用孔部へのロックピン挿入状態の一例を示す部分断面図、(b)は(a)に使用のロックピンを示す斜視図である。(A) is a partial cross-sectional view showing an example of a state in which the lock pin is inserted into the lock pin insertion hole portion in the present disclosure, and (b) is a perspective view showing the lock pin used in (a). (a)は本開示におけるロックピン挿入用孔部へのロックピン挿入状態の他の例を示す部分断面図、(b)は(a)に使用のロックピンを示す斜視図である。(A) is a partial cross-sectional view showing another example of the state in which the lock pin is inserted into the lock pin insertion hole portion in the present disclosure, and (b) is a perspective view showing the lock pin used in (a). (a)は本開示におけるロックピン挿入用孔部へのロックピン挿入状態のさらに他の例を示す部分断面図、(b)は(a)に使用のロックピンを示す斜視図である。(A) is a partial cross-sectional view showing still another example of the state in which the lock pin is inserted into the lock pin insertion hole portion in the present disclosure, and (b) is a perspective view showing the lock pin used in (a). 本開示のキャプスタンロールを備えた伸線機の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the wire drawing machine provided with the capstan roll of this disclosure. 図6に示す伸線機に用いられるコーン形キャプスタンロールの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the cone-shaped capstan roll used for the wire drawing machine shown in FIG.
 以下、本開示の一実施形態に係るキャプスタンロールおよび伸線機について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the capstan roll and the wire drawing machine according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
 図1A~1Cは、本開示の一実施形態に係るキャプスタンロール1を示している。このキャプスタンロール1は、金属芯体2と、この金属芯体2の外周面に装着されたセラミック外ロール3と、を備える。金属芯体2は、中心部に貫通孔4を有する環状体からなり、該環状体の内周面にキー溝5が設けられている。 FIGS. 1A to 1C show Capstan Roll 1 according to an embodiment of the present disclosure. The capstan roll 1 includes a metal core body 2 and a ceramic outer roll 3 mounted on the outer peripheral surface of the metal core body 2. The metal core 2 is made of an annular body having a through hole 4 in the center, and a key groove 5 is provided on the inner peripheral surface of the annular body.
 金属芯体2は、例えば機械構造用炭素鋼(S45C等)、アルミニウム合金、ステンレス鋼などから形成されるのがよい。セラミック外ロール3は、主成分が、例えば酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、サイアロンなどであるのが好適である。ここで、主成分とは、セラミックスを構成する全成分100質量%のうち、80質量%以上を占める成分のことである。 The metal core 2 is preferably formed of, for example, carbon steel for machine structure (S45C or the like), an aluminum alloy, stainless steel, or the like. The main component of the ceramic outer roll 3 is preferably, for example, zirconium oxide, aluminum oxide, silicon nitride, sialon, or the like. Here, the main component is a component that accounts for 80% by mass or more of 100% by mass of all the components constituting the ceramics.
  酸化ジルコニウムが主成分であるセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化珪素および/または酸化アルミニウムを含むものであってもよい。また、酸化アルミニウムが主成分であるセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化硼素から選ばれる少なくとも1種を含むものであってもよい。 Ceramics containing zirconium oxide as a main component may contain, for example, silicon oxide and / or aluminum oxide as components other than the main component. Further, the ceramics containing aluminum oxide as a main component may contain at least one selected from, for example, silicon oxide, calcium oxide, magnesium oxide and boron oxide as components other than the main component.
 酸化アルミニウムが主成分であるセラミックスは、例えば、珪素、マグネシウムおよび硼素を以下の酸化物に換算して、以下の範囲でそれぞれ含んでいるとよい。
 SiO:3質量%~5重量%
 MgO :1質量%~1.5重量%
 B:0.5質量%~3.5重量%
 NiO:4質量ppm以下
Ceramics containing aluminum oxide as a main component may contain, for example, silicon, magnesium and boron in the following ranges in terms of the following oxides.
SiO 2 : 3% by mass to 5% by weight
MgO: 1% by weight to 1.5% by weight
B 2 O 3 : 0.5% by mass to 3.5% by weight
NiO: 4 mass ppm or less
 珪素の酸化物は、焼結工程において酸化アルミニウムの粒子同士を強固に結合させるとともに、酸化アルミニウムの粒子の成長を抑制する作用がある。
 珪素の酸化物の含有量が上記範囲であると、セラミックス外ロール3の外周面3cの硬度を高くすることができるため、耐磨耗性が向上するとともに、外周面3cにワイヤWが摺接しても脱粒を低減することができる。
The silicon oxide has the effect of firmly bonding the aluminum oxide particles to each other in the sintering step and suppressing the growth of the aluminum oxide particles.
When the silicon oxide content is within the above range, the hardness of the outer peripheral surface 3c of the ceramic outer roll 3 can be increased, so that the wear resistance is improved and the wire W is in sliding contact with the outer peripheral surface 3c. However, shedding can be reduced.
 マグネシウムの酸化物は、焼結工程において酸化アルミニウムの粒子同士を強固に結合させる。
 珪素の酸化物の含有量が上記範囲であると、外周面3cにワイヤWが摺接しても脱粒が低減されるとともに、線膨張率が酸化アルミニウムと異なるアルミン酸マグネシウムの生成が抑制されるため、昇温および降温を繰り返す環境で用いられてもクラックが生じにくくなる。
Magnesium oxide firmly bonds aluminum oxide particles to each other in the sintering process.
When the content of silicon oxide is in the above range, shedding is reduced even if the wire W is in sliding contact with the outer peripheral surface 3c, and the formation of magnesium aluminate having a linear expansion coefficient different from that of aluminum oxide is suppressed. Even if it is used in an environment where the temperature rises and falls repeatedly, cracks are less likely to occur.
 硼素の酸化物は焼成工程において酸化アルミニウムの粒子の成長を抑制する作用が大きい。硼素の酸化物が上記範囲であると、耐磨耗性および酸に対する耐食性が向上する。
 アルミノ硼酸塩(例えば、Al1833、AlBO)が結晶として存在してもよい。アルミノ硼酸塩の結晶があれば、機械的な衝撃がセラミックス外ロール3の外周面3cにかかってマイクロクラックが生じたとしても、Al1833などのアルミノ硼酸塩の結晶のよってクラックの進展が妨げられる。アルミノ硼酸塩の結晶の形状は、例えば、柱状である。
Boron oxide has a large effect of suppressing the growth of aluminum oxide particles in the firing process. When the oxide of boron is in the above range, the abrasion resistance and the corrosion resistance to acid are improved.
Alminoborate (eg, Al 18 B 4 O 33 , Al 5 BO 9 ) may be present as crystals. If there are crystals of alminoborate, even if a mechanical impact is applied to the outer peripheral surface 3c of the ceramic outer roll 3 to cause microcracks, the cracks will occur due to the crystals of aluminoborate such as Al 18 B 4 O 33 . Progress is hampered. The crystal shape of alminoborate is, for example, columnar.
 酸化アルミニウムが主成分であるセラミックスは、さらに、ニッケルを含み、その含有量が酸化物(NiO)に換算して4質量ppm以下であってもよい。

 ニッケルの含有量が上記範囲であれば、色調のばらつきが抑制され、商品価値が向上する。
 窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化アルミニウムおよび/または希土類金属酸化物を含むものであってもよい。
The ceramics containing aluminum oxide as a main component further contains nickel, and the content thereof may be 4 mass ppm or less in terms of oxide (NiO).

When the nickel content is within the above range, the variation in color tone is suppressed and the commercial value is improved.
Ceramics containing silicon nitride or sialon as a main component may contain, for example, aluminum oxide and / or a rare earth metal oxide as a component other than the main component.
  セラミックスにおける主成分の確認は、まず、X線回折装置(XRD)を用いて測定することによって得られた結果をJCPDSカードと照合して含まれる化合物の特定を行なう。次に、蛍光X線分析装置(XRF)またはICP(Inductively  Coupled  Plasma)発光分析装置(ICP)を用いて測定することによって求められた値から、特定された化合物に換算して求められた含有量が80質量%以上であれば主成分である。具体的には、XRDによる測定からZrOが含まれていることが確認され、ICPで求められたZrの値をZrOに換算した値(含有量)が80質量%以上であれば、酸化ジルコニウムが主成分のセラミックスである。
 なお、含有量が質量ppm程度の成分、例えば、Niについては、グロー放電質量分析装置(GDMS)を用いて求め、酸化物(NiO)に換算すればよい。
To confirm the principal components of ceramics, first, the results obtained by measurement using an X-ray diffractometer (XRD) are collated with a JCPDS card to identify the contained compounds. Next, the content obtained by converting the value obtained by measurement using a fluorescent X-ray analyzer (XRF) or an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometer (ICP) into the specified compound. If is 80% by mass or more, it is the main component. Specifically, if it is confirmed that ZrO 2 is contained from the measurement by XRD and the value (content) obtained by converting the Zr value obtained by ICP into ZrO 2 is 80% by mass or more, oxidation is performed. Zirconium is the main component of ceramics.
A component having a content of about ppm by mass, for example, Ni, may be determined using a glow discharge mass spectrometer (GDMS) and converted into an oxide (NiO).
 金属芯体2の貫通孔4には、図2に示すように、伸線機の回転軸6が挿通される。金属芯体2の内周面に設けられたキー溝5には、回転軸6に形成されたキー溝7に跨ってキー8が嵌挿されている。これにより、キャプスタンロール1は回転軸6に対する回転が阻止され、回転軸6の回転に確実に従動させることができる。 As shown in FIG. 2, the rotating shaft 6 of the wire drawing machine is inserted into the through hole 4 of the metal core body 2. The key 8 is fitted in the key groove 5 provided on the inner peripheral surface of the metal core body 2 so as to straddle the key groove 7 formed on the rotating shaft 6. As a result, the capstan roll 1 is prevented from rotating with respect to the rotating shaft 6, and can be reliably driven to the rotation of the rotating shaft 6.
 一方、金属芯体2の外周面とセラミック外ロール3の内周面とは、それらの間に樹脂を充填して接着されているが、接着のみでは回転を抑制するのは不十分である。そのため、図1A~Cに示すように、金属芯体2の外周面とセラミック外ロール3の内周面には、それぞれ、互いに対向してロックピン挿入用孔部(以下、単に孔部と略称することがある。)9を形成する凹部10a、10bが形成され、この孔部9内に金属製のロックピン11が挿入されている。これにより、金属芯体2にセラミック外ロール3を固定することができ、金属芯体2に対してセラミック外ロール3が回転するのを阻止することができる。ロックピン11は、例えば、機械構造用炭素鋼(S45C等)または機械合金用構造鋼(SCM435)からなる。特に、機械合金用構造鋼(SCM435)は、機械的強度および靭性ともに高いので、ロックピン11として用いるとよい。
 孔部9は、金属芯体2およびセラミック外ロール3の周方向に複数設けるのが好ましい。
On the other hand, the outer peripheral surface of the metal core 2 and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll 3 are bonded by filling resin between them, but it is not sufficient to suppress rotation by bonding alone. Therefore, as shown in FIGS. 1A to 1C, the outer peripheral surface of the metal core 2 and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll 3 face each other and have holes for inserting lock pins (hereinafter, simply abbreviated as holes). ) The recesses 10a and 10b forming the 9 are formed, and the metal lock pin 11 is inserted into the hole 9. As a result, the ceramic outer roll 3 can be fixed to the metal core 2, and the ceramic outer roll 3 can be prevented from rotating with respect to the metal core 2. The lock pin 11 is made of, for example, carbon steel for mechanical structure (S45C or the like) or structural steel for mechanical alloy (SCM435). In particular, structural steel for mechanical alloys (SCM435) has high mechanical strength and toughness, and is therefore preferably used as the lock pin 11.
It is preferable that a plurality of holes 9 are provided in the circumferential direction of the metal core 2 and the ceramic outer roll 3.
 複数の孔部9は、図1Aに示すように、回転軸6の軸心Aから半径方向に延び且つ金属芯体2のキー溝5を覆う領域Bから外れた位置にある。領域Bは、軸心Aとキー溝5を構成する凹部の底部両端を通る2つの線b1、b2によって画定される。
 好ましくは、孔部9は、回転軸6の軸心Aから半径方向に延び且つ金属芯体2のキー溝の中心を通る中心線Cから周方向に30°以上、好ましくは45°以上外れた位置にあるのがよい。すなわち、図1Aにおいて、孔部9の中心と中心線Cとの間の角度αが30°以上、好ましくは45°以上であることを意味する。
 角度αは、図1Aに示すように、前記中心線Cから時計回りおよび反時計回りのそれぞれの角度であるので、2つの孔部9、9の間隔は少なくとも60°であるのがよい。
As shown in FIG. 1A, the plurality of holes 9 are located at positions that extend radially from the axis A of the rotating shaft 6 and deviate from the region B that covers the keyway 5 of the metal core 2. The region B is defined by two lines b1 and b2 passing through both ends of the bottom of the recess forming the axis A and the keyway 5.
Preferably, the hole 9 extends radially from the axis A of the rotating shaft 6 and deviates from the center line C passing through the center of the key groove of the metal core 2 by 30 ° or more, preferably 45 ° or more in the circumferential direction. It should be in position. That is, in FIG. 1A, it means that the angle α between the center of the hole 9 and the center line C is 30 ° or more, preferably 45 ° or more.
As shown in FIG. 1A, the angle α is a clockwise and counterclockwise angle from the center line C, so that the distance between the two holes 9 and 9 is preferably at least 60 °.
 このように、孔部9は、キー溝5のある領域Bから外れた位置に形成されているので、孔部9とキー溝5との間隔が広がり、キャプスタンロール1が高速回転してワイヤによる引張りをセラミック外ロール3が受けても、孔部9とキー溝5で挟まれる部分の機械的強度が維持されているため、セラミック外ロール3の破損を抑制することができる。 In this way, since the hole 9 is formed at a position outside the region B where the key groove 5 is located, the distance between the hole 9 and the key groove 5 is widened, and the capstan roll 1 is rotated at high speed by the wire. Even if the ceramic outer roll 3 is pulled, the mechanical strength of the portion sandwiched between the hole 9 and the key groove 5 is maintained, so that the ceramic outer roll 3 can be suppressed from being damaged.
 図1Dは、図1BのA部を拡大した断面図である。図1Dに示すように、セラミック外ロール3は、直胴部3aと、直胴部3aの少なくともいずれか一方の端部に径方向外側に延出する鍔部3bとを備え、直胴部3aの外周面3cに接続する鍔部3bの接続面3dは、鍔部3bの外周面3eの幅が狭くなるように傾斜していてもよい。
 このような構成であると、外周面3cに摺接するワイヤWが引き伸ばされた場合、接続面3dが外周面3cに直交する構造のセラミック外ロール3よりもワイヤWに損傷を与えるおそれが低減する。
 接続面3dと、鍔部3bの端面3fとのなす角(傾斜角θ)は、例えば、3°以上7°以下であるのがよい。
FIG. 1D is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1B. As shown in FIG. 1D, the ceramic outer roll 3 includes a straight body portion 3a and a flange portion 3b extending radially outward at at least one end of the straight body portion 3a, and the straight body portion 3a The connecting surface 3d of the flange portion 3b connected to the outer peripheral surface 3c of the above may be inclined so that the width of the outer peripheral surface 3e of the flange portion 3b is narrowed.
With such a configuration, when the wire W that is in sliding contact with the outer peripheral surface 3c is stretched, the risk of damaging the wire W is reduced as compared with the ceramic outer roll 3 having a structure in which the connecting surface 3d is orthogonal to the outer peripheral surface 3c. ..
The angle (inclination angle θ) formed by the connecting surface 3d and the end surface 3f of the flange portion 3b is preferably, for example, 3 ° or more and 7 ° or less.
 図3(a)は、孔部9へのロックピン11の挿入状態の一例を示している。この例では、孔部9は円形断面を有している。そのため、ロックピン11も図3(a)、(b)に示すように、円柱形状を有している。ロックピン11の頂面の位置は、鍔部3bの端面3fから金属芯体2の内部に向かって0.1mm~0,5mm凹んだ位置にあるとよい。 FIG. 3A shows an example of the state in which the lock pin 11 is inserted into the hole 9. In this example, the hole 9 has a circular cross section. Therefore, the lock pin 11 also has a cylindrical shape as shown in FIGS. 3A and 3B. The position of the top surface of the lock pin 11 is preferably a position recessed by 0.1 mm to 0.5 mm from the end surface 3f of the flange portion 3b toward the inside of the metal core body 2.
 なお、金属芯体2の外周面とセラミック外ロール3の内周面との間隙Sには、熱硬化性樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂などの樹脂が充填されているのがよい。孔部9内の間隙も同様である。エポキシ樹脂の場合、2液混合の常温硬化型であるとよい。高温で硬化させなくても済むので、熱による変形などの影響を受けにくくなる。
 金属芯体2の外周面とセラミック外ロール3の内周面との間隙Sには、エポキシ樹脂を主成分とし、アミン系化合物を含む接着層(図示しない)を備えているとよい。
 このような構成の接着層は、高温環境に数か月間に亘って曝されても、接着強度がほとんど低下しないので、キャプスタンロールがこのような環境下で用いられても、長期信頼性が向上する。
 接着層の主成分は、接着層を構成する成分のうち、最も含有量が多い成分である。
 接着層を構成する成分は、フーリエ変換赤外分光分析装置(FTIR)またはガスクロマトグラフ(GCmass)を用いて同定すればよい。
The gap S between the outer peripheral surface of the metal core 2 and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll 3 is preferably filled with a resin such as a thermosetting resin, an epoxy resin, or a silicon-based resin. The same applies to the gap in the hole 9. In the case of epoxy resin, it is preferable that it is a two-component mixed room temperature curing type. Since it does not have to be cured at a high temperature, it is less susceptible to deformation due to heat.
It is preferable that the gap S between the outer peripheral surface of the metal core 2 and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll 3 is provided with an adhesive layer (not shown) containing an epoxy resin as a main component and an amine compound.
The adhesive layer having such a structure has almost no decrease in adhesive strength even when exposed to a high temperature environment for several months, so that long-term reliability is improved even when the capstan roll is used in such an environment. To do.
The main component of the adhesive layer is the component having the highest content among the components constituting the adhesive layer.
The components constituting the adhesive layer may be identified using a Fourier transform infrared spectroscopic analyzer (FTIR) or a gas chromatograph (GCmass).
 図4(a)は図3(a)と異なる他の例を示しており、同図に示すように、孔部91を形成する、金属芯体2の外周面とセラミック外ロール3の内周面とにそれぞれ形成された凹部10a´、10b´は、金属芯体2およびセラミック外ロール3の周方向(矢印Yで示す方向)に対して交差する直線部Lを有している。 FIG. 4A shows another example different from FIG. 3A. As shown in FIG. 4A, the outer peripheral surface of the metal core 2 and the inner circumference of the ceramic outer roll 3 forming the hole 91 are shown. The recesses 10a ′ and 10b ′ formed on the surface respectively have a straight portion L intersecting the circumferential direction (direction indicated by the arrow Y) of the metal core body 2 and the ceramic outer roll 3.
 孔部91内に挿入されるロックピン111は、図4(a)、(b)に示すように、上記直線部Lに対向する直線部111aを有する矩形断面を有する。その他は、上記の実施形態と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。なお、直線部Lは、上記周方向Yに対して交差しているのが好ましい。また、直線部Lは凹部10a、10bの一方のみに形成されていてもよい。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the lock pin 111 inserted into the hole 91 has a rectangular cross section having a straight portion 111a facing the straight portion L. Others are the same as those in the above embodiment, so the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted. The straight line portion L preferably intersects the circumferential direction Y. Further, the straight portion L may be formed in only one of the recesses 10a and 10b.
 このように孔部91の内周面に直線部Lを設け、これに対応してロックピン111も矩形断面とすることにより、キャプスタンロール1の回転方向(すなわちY方向)に孔部91とロックピン111とが面接触するようになり、キャプスタンロール1の高速回転によるワイヤの引張りにより生ずるせん断応力に対して強度を向上させることができる。 In this way, a straight portion L is provided on the inner peripheral surface of the hole portion 91, and the lock pin 111 also has a rectangular cross section corresponding to the linear portion L, so that the capstan roll 1 is locked with the hole portion 91 in the rotation direction (that is, the Y direction). The pin 111 comes into surface contact with the pin 111, and the strength can be improved against the shear stress generated by the tension of the wire due to the high-speed rotation of the capstan roll 1.
 図5(a)はさらに他の例を示しており、同図に示すように、孔部92の内周面は、金属芯体2およびセラミック外ロール3の周方向(矢印Yで示す方向)に対して交差する直線部L´を有している。そして、この孔部91内に挿入されるロックピン112は、図5(a)、(b)に示すように、上記直線部L´に対向する直線部112aを有する。その他は、図4(a)、(b)に示した例と同様である。 FIG. 5A shows still another example, and as shown in FIG. 5, the inner peripheral surface of the hole 92 is the circumferential direction of the metal core 2 and the ceramic outer roll 3 (direction indicated by the arrow Y). It has a straight portion L'intersecting with respect to. The lock pin 112 inserted into the hole 91 has a straight portion 112a facing the straight portion L'as shown in FIGS. 5A and 5B. Others are the same as the examples shown in FIGS. 4A and 4B.
 次に、本開示のキャプスタンロール1を備えた伸線機の一例を図6に基づいて説明する。図6に示す伸線機20は、いわゆる並列掛け伸線構造となっている。伸線機20では、機台21内部の所定位置に回転軸6a、6bが配置されており、回転軸6a、6bの双方に、コーン形キャプスタンロール100が固定されている。すなわち、各々の回転軸6a、6bに固定されたキャプスタンロール100が、回転軸6a、6bの回転に従動してそれぞれ回転する。回転軸6aと回転軸6bとの間隙には、複数のダイス(ダイス群)12が配置されている。 Next, an example of a wire drawing machine equipped with the capstan roll 1 of the present disclosure will be described with reference to FIG. The wire drawing machine 20 shown in FIG. 6 has a so-called parallel hanging wire drawing structure. In the wire drawing machine 20, the rotating shafts 6a and 6b are arranged at predetermined positions inside the machine base 21, and the cone-shaped capstan roll 100 is fixed to both of the rotating shafts 6a and 6b. That is, the capstan rolls 100 fixed to the respective rotation shafts 6a and 6b rotate in accordance with the rotation of the rotation shafts 6a and 6b, respectively. A plurality of dies (dice group) 12 are arranged in the gap between the rotating shaft 6a and the rotating shaft 6b.
 コーン形キャプスタンロール100は、図7に示すように、外径が一方端(I)から他方端(II)に向って段階的に大きくなる複数段のキャプスタンロール1が一体化されたものであり、摺接面となる複数段の外周面1aを備えている。コーン形キャプスタンロール100は、ワイヤWを引き伸ばすための伸線機において、回転軸3の回転によって回転可能に設置されるものであり、例えば、1000rpm~6000rpmで回転するものである。
 なお、本開示のキャプスタンロール1は、図1A~1Cに示すような一段のみに限定されるものではなく、コーン形キャプスタンロール100のように複数段を一体に形成したものも包含している。
As shown in FIG. 7, the cone-shaped capstan roll 100 is a combination of a plurality of stages of capstan rolls 1 whose outer diameter gradually increases from one end (I) to the other end (II). , A plurality of steps of outer peripheral surfaces 1a serving as sliding contact surfaces are provided. The cone-shaped capstan roll 100 is a wire drawing machine for stretching the wire W, and is rotatably installed by the rotation of the rotating shaft 3. For example, the cone-shaped capstan roll 100 rotates at 1000 rpm to 6000 rpm.
The capstan roll 1 of the present disclosure is not limited to only one stage as shown in FIGS. 1A to 1C, but also includes a cone-shaped capstan roll 100 in which a plurality of stages are integrally formed.
伸線機20は、機台21の端部に、駆動モータ13、駆動プーリー14、従動プーリー15および16、駆動ベルト17、および従動ベルト18を備える。駆動プーリー14と従動プーリー15および16には、駆動ベルト17が掛け回されており、駆動モータ13によって駆動プーリー14が回転し、従動プーリー15および16の双方も従動して回転する。従動プーリー15は回転軸6bと接続され、駆動プーリー14は回転軸6aと接続されており、駆動モータ13によって、回転軸6aおよび6bが回転駆動される。 The wire drawing machine 20 includes a drive motor 13, a drive pulley 14, a driven pulleys 15 and 16, a drive belt 17, and a driven belt 18 at the end of the machine base 21. A drive belt 17 is hung around the drive pulley 14 and the driven pulleys 15 and 16, the drive pulley 14 is rotated by the drive motor 13, and both the driven pulleys 15 and 16 are driven and rotated. The driven pulley 15 is connected to the rotating shaft 6b, the drive pulley 14 is connected to the rotating shaft 6a, and the rotating shafts 6a and 6b are rotationally driven by the drive motor 13.
  伸線機20では、案内ローラ(不図示)を介して外部から送られてくるワイヤWを、2つのキャプスタンロール100に掛け回しながら搬送する。具体的には、外部から送られてくるワイヤWを、キャプスタンロール100、100間に配置したダイス群12を通過させ、駆動モータ13の駆動により2つのキャプスタンロール100を回転させる。この際、ワイヤWは、キャプスタンロール100の複数段状の摺接面のうち、外径の小さい方から外径の大きい方(図示面における上方から下方へ)へと、順次掛け回されていく。ワイヤWは、例えばCuからなる。ワイヤWは、Cu以外でも、例えばAu、Alなど各種金属線であってもよい。 In the wire drawing machine 20, the wire W sent from the outside via the guide roller (not shown) is conveyed while being hung around the two capstan rolls 100. Specifically, the wire W sent from the outside is passed through the die group 12 arranged between the capstan rolls 100 and 100, and the two capstan rolls 100 are rotated by driving the drive motor 13. At this time, the wire W is sequentially hung from the one having the smaller outer diameter to the one having the larger outer diameter (from the upper side to the lower side in the illustrated surface) among the multi-stage sliding contact surfaces of the capstan roll 100. .. The wire W is made of, for example, Cu. The wire W may be various metal wires such as Au and Al other than Cu.
  伸線機20では、駆動モータ13の駆動により、キャプスタンロール100が回転し、ワイヤWはダイス群12内を強制的に順次通過しつつ縮径されて伸線される。なお、図6では、2本のキャプスタンロール100を用いた装置を示しているが、さらにキャプスタンロール100の本数を増やして設置した装置であってもよい。 In the wire drawing machine 20, the capstan roll 100 is rotated by the drive of the drive motor 13, and the wire W is forcibly and sequentially passed through the die group 12 while being reduced in diameter and drawn. Although FIG. 6 shows a device using two capstan rolls 100, the device may be installed by further increasing the number of capstan rolls 100.
 以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示のキャプスタンロールは、以上の実施形態に限定されるものではなく、種々の改良や改善が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the capstan roll of the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various improvements and improvements can be made.
1 キャプスタンロール
 1a 外周面
2 金属芯体
3 セラミック外ロール
 3a 直胴部
 3b 鍔部
 3c 外周面
 3d 接続面
 3e 外周面
 3f 端面
4 貫通孔
5 キー溝
6、6a、6b 回転軸
7 キー溝
8 キー
9 ロックピン挿入用孔部
10a、10b 凹部
11、111、112 ロックピン
 111a 直線部
 112a 直線部
12  ダイス
13  駆動モータ
14  駆動プーリー
15、16  従動プーリー
17  駆動ベルト
18  従動ベルト
20  伸線機
21  機台
100 コーン形キャプスタンロール
A 軸心
B 領域
C 中心線
L、L´ 直線部
S 間隙
Y 周方向
W ワイヤ
 
1 Capstan roll 1a Outer surface 2 Metal core 3 Ceramic outer roll 3a Straight body 3b Border 3c Outer surface 3d Connection surface 3e Outer surface 3f End surface 4 Through hole 5 Key groove 6, 6a, 6b Rotating shaft 7 Key groove 8 keys 9 Lock pin insertion holes 10a, 10b Recesses 11, 111, 112 Lock pins 111a Straight part 112a Straight part 12 Die 13 Drive motor 14 Drive pulley 15, 16 Drive pulley 17 Drive belt 18 Drive belt 20 Wire drawing machine 21 Machine stand 100 Cone-shaped capstan roll A Axial center B Region C Center line L, L'Straight line S Gap Y Circumferential direction W wire

Claims (11)

  1.  中心部に回転軸を挿通させる貫通孔を有する環状体からなり、該環状体の内周面にキー溝を設けた金属芯体と、
     該金属芯体の外周面に装着されたセラミック外ロールと、を備え、
     前記金属芯体の外周面と前記セラミック外ロールの内周面とにそれぞれ、互いに対向してロックピン挿入用孔部を形成する凹部が形成されており、
     前記ロックピン挿入用孔部は、前記回転軸の軸心から半径方向に延び且つ前記金属芯体の前記キー溝を覆う領域から外れた位置にある、キャプスタンロール。
    A metal core body composed of an annular body having a through hole through which a rotation shaft is inserted in the central portion and having a key groove on the inner peripheral surface of the annular body.
    A ceramic outer roll mounted on the outer peripheral surface of the metal core body is provided.
    The outer peripheral surface of the metal core body and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll are respectively formed with recesses facing each other to form a hole for inserting a lock pin.
    The capstan roll is located at a position where the lock pin insertion hole extends radially from the axis of the rotation shaft and is out of the region of the metal core body covering the keyway.
  2.  前記キー溝は平面視で凹形であり、前記領域は、前記回転軸の軸心と凹形の前記キー溝の底部両端を通る2つの線によって画定される請求項1に記載のキャプスタンロール。 The capstan roll according to claim 1, wherein the key groove is concave in a plan view, and the region is defined by two lines passing through both ends of the axial center of the rotating shaft and the bottom of the concave key groove.
  3.  前記ロックピン挿入用孔部は、前記回転軸の軸心から半径方向に延び且つ前記金属芯体の前記キー溝の中心を通る線から周方向に30°以上外れた位置にある請求項1または2に記載のキャプスタンロール。 Claim 1 or the position where the lock pin insertion hole portion extends in the radial direction from the axial center of the rotation shaft and deviates from the line passing through the center of the key groove of the metal core body in the circumferential direction by 30 ° or more. The capstan roll according to 2.
  4.  前記ロックピン挿入用孔部は、前記金属芯体および前記セラミック外ロールの周方向に複数設けられている請求項1~3のいずれかに記載のキャプスタンロール。 The capstan roll according to any one of claims 1 to 3, wherein the lock pin insertion holes are provided in a plurality in the circumferential direction of the metal core body and the ceramic outer roll.
  5.  前記ロックピン挿入用孔部を形成する、前記金属芯体の外周面と前記セラミック外ロールの内周面とにそれぞれ形成された凹部のうち少なくとも一方の凹部は、前記金属芯体および前記セラミック外ロールの周方向に対して交差する直線部を有し、且つ前記ロックピン挿入用孔部に挿入されるロックピンは、前記直線部に対向する直線部を有する請求項1~4のいずれかに記載のキャプスタンロール。 At least one of the recesses formed on the outer peripheral surface of the metal core and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll, which form the hole for inserting the lock pin, is the metal core and the outer ceramic. The lock pin having a straight portion intersecting the circumferential direction of the roll and being inserted into the lock pin insertion hole portion has a straight portion facing the straight portion according to any one of claims 1 to 4. The capstan roll described.
  6.  前記セラミック外ロールは、主成分が酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素またはサイアロンからなる請求項1~5のいずれかに記載のキャプスタンロール。 The capstan roll according to any one of claims 1 to 5, wherein the ceramic outer roll is mainly composed of zirconium oxide, aluminum oxide, silicon nitride or sialon.
  7.  前記セラミック外ロールは、主成分が酸化アルミニウムであって、珪素、マグネシウム、硼素およびニッケルを以下の酸化物に換算して、以下の範囲でそれぞれ含んでいる、請求項6に記載のキャプスタンロール。
     SiO:3質量%~5重量%
     MgO :1質量%~1.5重量%
     B:0.5質量%~3.5重量%
    The capstan roll according to claim 6, wherein the ceramic outer roll contains aluminum oxide as a main component, and silicon, magnesium, boron and nickel are converted into the following oxides and contained in the following ranges, respectively.
    SiO 2 : 3% by mass to 5% by weight
    MgO: 1% by weight to 1.5% by weight
    B 2 O 3 : 0.5% by mass to 3.5% by weight
  8.  前記セラミック外ロールは、ニッケルを含み、その含有量が酸化物(NiO)に換算して4質量ppm以下である、請求項7に記載のキャプスタンロール。 The capstan roll according to claim 7, wherein the ceramic outer roll contains nickel, and the content thereof is 4 mass ppm or less in terms of oxide (NiO).
  9.  前記金属芯体の外周面およびセラミック外ロールの内周面との間隙に、接着層を備えてなり、該接着層は、エポキシ樹脂を主成分とし、アミン系化合物を含む、請求項1~8のいずれかに記載のキャプスタンロール。 Claims 1 to 8 include an adhesive layer provided in a gap between the outer peripheral surface of the metal core and the inner peripheral surface of the ceramic outer roll, and the adhesive layer contains an epoxy resin as a main component and an amine compound. The capstan roll described in any of.
  10.  前記セラミック外ロールは、直胴部と、直胴部の少なくともいずれか一方の端部に径方向外側に延出する鍔部とを備え、前記直胴部の外周面に接続する前記鍔部の接続面は、前記鍔部の外周面の幅が狭くなるように傾斜している、請求項1~9のいずれかに記載のキャプスタンロール。 The ceramic outer roll includes a straight body portion and a flange portion extending radially outward at at least one end of the straight body portion, and is connected to the outer peripheral surface of the straight body portion. The capstan roll according to any one of claims 1 to 9, wherein the connecting surface is inclined so that the width of the outer peripheral surface of the collar portion is narrowed.
  11.  請求項1~10のいずれかに記載のキャプスタンロールを備えた伸線機。 A wire drawing machine provided with the capstan roll according to any one of claims 1 to 10.
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