JPH07323325A - ワイヤ徐冷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ１０を小型装置で能率よく冷却する。 【構成】 第１ドラム３０の入線側に第２ドラム４０を
配設し、第１ドラム３０の出線側に第３ドラム５０を配
設する。ワイヤ１０を第２ドラム４０と第１ドラム３０
の巻き初め側の部分との間に数回掛け巻き、第１ドラム
３０の巻き終わり側の部分と第３ドラム５０との間に１
０数回掛け巻く。各ドラムを加熱してワイヤ１０の冷却
を抑える。第１ドラム３０と第２ドラム４０との間にテ
ンションロール６０を設けて１ターン目の巻き長を大き
くする。第１ドラム３０の巻き終わり側の部分および第
３ドラム５０において、巻き径を巻き初め側から巻き終
わり側にかけて漸次減少させる。各ドラムの加熱により
ワイヤ１０の冷却をコントロールし、且つワイヤ１０の
冷却に伴う収縮をテンションロール６０および巻き径の
減少により吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤの製造に使用さ
れるドラム式のワイヤ冷却装置に関し、特に、ドラム内
のヒーターによりワイヤの冷却を抑え、少数のドラムに
よりワイヤを効率よく冷却できるようにしたワイヤ徐冷
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワイヤの製造では、伸線加工を
受けたワイヤが加工硬化を取り除くために加熱炉に通さ
れる。そして、加熱炉から抽出された例えば約１０００
℃のワイヤが、冷却装置により５０℃程度まで強制的に
冷却されて巻き取られる。

【０００３】ワイヤを最も簡単に冷却する装置として、
一対のドラム間にワイヤを多数回巻き掛け、そのドラム
間でワイヤを冷却するドラム式の装置が考えられる。し
かし、ワイヤの冷却パターンは、図４に破線で示すよう
に、最初の冷却が急で、その後徐々に冷却が遅くなるも
のになる。そのため、上述したような２ドラム式の冷却
装置では、巻き始め側でワイヤが大きく収縮することに
より断線が生じるので、実際には冷却を行うことができ
ない。そこで、通常はチューブ式、プーリー式の冷却装
置が使用される。

【０００４】チューブ式の冷却装置では、水冷されたチ
ューブの中にワイヤを通してこれを冷却する。また、プ
ーリー式の冷却装置では、多数のプーリーを２列に並
べ、一方のプーリー群と他方のプーリー群との間に掛け
巻いたワイヤがプーリー群の間を行き来する間に冷却さ
れる。対応するプーリーの軸間距離が独立に調整される
ため、ワイヤの冷却速度変化による収縮量変化が吸収さ
れ、断線は生じない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チュー
ブ式の冷却装置では、装置長が非常に長くなる。一方、
プーリー式の冷却装置では、装置長は短いが、各群にお
けるプーリー数が２０〜３０と非常に多くなるため、横
幅は非常に大きくなる。従って、何れの冷却装置も大型
となり、スペース面、コスト面で大きな問題がある。ま
た、何れの冷却装置もワイヤを牽引する能力を有しない
ので、キャプスタンを必要とし、これもスペース的、コ
スト的な問題を増長する。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、加熱されたワイヤをインラインで能率よく冷却
できる小型で経済的なワイヤ徐冷装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるワイヤ徐
冷装置は、中心軸方向に間隔をあけてワイヤが複数回掛
け巻かれる第１ドラムと、第１ドラムの入線側に対設さ
れ、当該装置に入線したワイヤが第１ドラムの巻き始め
側の部分との間に少なくとも１回掛け巻かれる第２ドラ
ムと、第１ドラムの出線側に対設され、第１ドラムを出
線したワイヤが第１ドラムの巻き終わり側の部分との間
に複数回掛け巻かれる第３ドラムとを具備し、いずれの
ドラムもワイヤの冷却を抑えるためのヒーターを内蔵
し、第１ドラムと第２ドラムとの間には、この間に掛け
巻かれた１ターン目のワイヤを巻き長を大きくするテン
ションロールが配設され、第２ドラムの巻き終わり側の
部分および第３ドラムの少なくとも一方では、ワイヤ巻
き径が、巻き始め側から巻き終わり側にかけて漸次減少
するものである。

【０００８】望ましくは、前記各ドラムを不活性ガスが
充填されるボックス内に配設し、且つ、前記不活性ガス
をクーラーにより強制的に冷却する。

【０００９】望ましくは、前記第１ドラムを強制的に回
転駆動する。

【００１０】

【作用】本発明にかかるワイヤ徐冷装置では、ワイヤが
第１ドラムと第２ドラムとの間で１段目の冷却が行われ
た後、第１ドラムと第３ドラムとの間で２段目の冷却が
行われる。ここで、各ドラムはワイヤの冷却を抑えるた
めのヒーターを内蔵しており、そのヒーターにより、１
段目の冷却（高温域）と２段目の冷却（低温域）とで独
立に冷却速度をコントロールできる。その結果、図５に
実線で示すような冷却パターンが可能になる。すなわ
ち、１段目の冷却（高温域）では、可能な限り冷却を抑
えて、初期冷却のみとし、２段目の冷却（低温域）で
は、一定速度で冷却を進行させる。こうすることによ
り、１段目の冷却での初期冷却によるワイヤ収縮は、こ
の間に配設されたテンションロールによる巻き長変化に
より吸収され、２段目の冷却でのワイヤ収縮は、ワイヤ
巻き径の変化により吸収される。かくして、加熱された
ワイヤが３ドラムにより断線を生じることなくスムーズ
に冷却される。

【００１１】ワイヤの収縮が吸収され、３つのドラムが
スムーズに回転するので、第１ドラムを強制的に回転駆
動すれば、ワイヤの牽引が可能になり、キャプスタンが
不要になる。

【００１２】各ドラムを不活性ガスが充填されるボック
ス内に配設し、且つ、その不活性ガスをクーラーにより
強制的に冷却すれば、ワイヤの酸化が防止される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明にかかるワイヤ徐冷装置の１例を示
す側面図、図２は同ワイヤ徐冷装置の平面図、図３
（Ａ）は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３（Ｂ）は図１のＢ
−Ｂ線矢視図、図４は同ワイヤ徐冷装置におけるワイヤ
の冷却パターンを従来パターンと比較して示したグラフ
である。

【００１４】本ワイヤ徐冷装置は、ワイヤ１０を焼鈍す
る加熱炉の下流側に配設されたボックス２０を具備し、
そのボックス２０内で、加熱炉から進出するワイヤ１０
をインラインで連続的に加熱する。ボックス２０の入側
面には、ワイヤ１０の進入口２１が設けられ、出側面に
は、ワイヤ１０の排出口２２が設けられている。また、
ボックス２０の上面には、吸気口２３および排気口２４
が設けられると共に、クーラー２５が設置されている。
クーラー２５はボックス２０内のガスを循環冷却する。

【００１５】ボックス２０内には、第１ドラム３０、第
２ドラム４０および第３ドラム５０が配設されている。
第１ドラム３０と第２ドラム４０は同じ高さにあり、第
１ドラム３０は進入口２１の側に、第２ドラム４０は排
出口２２の側にそれぞれ位置している。また、第３ドラ
ム５０は第１ドラム３０の上方にある。

【００１６】進入口２１からボックス２０内に引き込ま
れたワイヤ１０は、まず第２ドラム４０に掛けられ、次
いで、第２ドラム４０と第１ドラム３０の巻き始め側の
部分との間に数回掛け巻かれ、更に、第１ドラム３０の
巻き終わり側の部分と第３ドラム５０との間に１０数回
掛け巻かれた後、排出口２２からボックス２０外に引き
出される。

【００１７】第１ドラム３０は、軸受により回転自在に
支持され、所定の速度で強制的に回転駆動される。すな
わち、ボックス２０の外に設けたモータ３１の回転がベ
ルト３２を介して減速機３３の入力軸に伝わり、減速機
３３の出力軸の回転がベルト３４を介して第１ドラム３
０の回転軸に伝わる。第１ドラム３０は、その内面に貼
り付けたヒーターにより加熱される。第１ドラム３０の
回転軸には、緊急停止のためのディスクブレーキが取り
付けられている。また、その回転軸を支持する軸受は水
冷される。

【００１８】第１ドラム３０の外面は、巻き始め側の部
分、すなわち第２ドラム４０との間にワイヤ１０が数回
掛け巻かれる部分についてはフラット面であり、巻き終
わり側の部分、すなわち第３ドラム５０との間にワイヤ
が１０数回掛け巻かれる部分については、巻き始め側か
ら巻き終わり側にかけて外径が漸減したテーパー面にな
っている。

【００１９】第１ドラム３０の入線側に位置する第２ド
ラム４０および出線側に位置する第３ドラム５０は、い
ずれも非駆動のフリードラムであって、各内面に貼り付
けたヒーターにより加熱される。いずれのドラムの回転
軸にも、緊急停止のためのディスクブレーキ４１，５１
が取り付けられている。また、それらの回転軸を支持す
る軸受は水冷される。

【００２０】第２ドラム４０の外面には、ワイヤ１０が
嵌合する数本のＶ溝が設けられている。第３ドラム５０
の外面は、巻き始め側から巻き終わり側にかけて外径が
漸減したテーパー面になっており、そのテーパー面に
は、ワイヤ１０が嵌合する１０数本のＶ溝が設けられて
いる。

【００２１】第１ドラム３０と第２ドラム４０のとの間
には、テンションローラ６０が配設されている。テンシ
ョンローラ６０は、第１ドラムの巻き始め側の部分と第
２ドラム４０との間に数回掛け巻かれたワイヤ１０の１
ターン目の巻き長を増大させるべく、１ターン目のワイ
ヤ１０を下方に引っ張る。巻き長の増大量を調節するた
めに、テンションローラ６０は上下方向に位置調節され
る。

【００２２】本ワイヤ徐冷装置では、ワイヤ１０が次の
ようにして冷却される。第２ドラム４０と第１ドラム３
０の巻き始め部分との間で１段目の冷却が行われ、第１
ドラム３０の巻き終わり側の部分と第３ドラム５０との
間で２段目の冷却が行われる。そのパターンは、第１ド
ラム３０、第２ドラム４０および第３ドラム５０に内蔵
されたヒーターを作動させることにより、図４に実線で
示すものになる。

【００２３】１段目の冷却では、第１ドラム３０および
第２ドラム４０を加熱しても、急激な初期冷却を避け得
ない。しかし、テンションローラ６０によりワイヤ１０
の１ターン目の巻き長が２，３ターン目の巻き長より大
きくなっているので、１ターン目から２ターン目にかけ
ての巻き長変化により、急激な初期冷却に伴うワイヤ１
０の収縮が吸収される。２ターン目以降では、ワイヤ１
０が殆ど冷却されないので、その収縮は生じない。

【００２４】２段目の冷却では、第１ドラム３０および
第３ドラム５０の加熱により、ワイヤ１０が一定の速度
で冷却される。第１ドラム３０の巻き終わり側の部分お
よび第３ドラム５０では、外径が巻き始め側から巻き終
わり側にかけて漸減しているので、この外径変化による
巻き径の減少により、ワイヤ１０の冷却に伴う収縮が吸
収される。

【００２５】このように、本ワイヤ徐冷装置では、第１
ドラム３０、第２ドラム４０および第３ドラム５０の加
熱によるワイヤ１０の冷却制御（徐冷化）と、第１ドラ
ム３０と第２ドラム４０との間に配設したテンションロ
ーラ６０によるステップ的な巻き長変化と、第１ドラム
３０および第３ドラム５０との間における連続的な巻き
径変化とにより、３ドラムによる冷却が可能になる。

【００２６】また、ワイヤ１０の収縮がうまく吸収さ
れ、３ドラムに過大な力がかからないので、３ドラムが
スムーズに回転する。そのため、第１ドラム３０のみの
駆動によりワイヤ１０が牽引され、キャプスタンが不要
になる。また、不活性ガス中でワイヤ１０が冷却される
ので、その酸化が防止される。ワイヤ１０の冷却に伴っ
て不活性ガスが加熱されるが、その熱はクーラー２５に
より除去される。

【００２７】条件例を挙げれば、例えばワイヤ１０の加
熱温度が１１５０℃の場合、１段目では４００〜５００
℃まで冷却され、その冷却速度は１５℃／秒程度であ
る。また、２段目では４００〜５００℃から２００℃程
度まで冷却され、その冷却速度は２５℃／秒程度であ
る。

【００２８】なお、上記実施例では、第１ドラム３０と
第２ドラム４０との間にワイヤ１０を数回掛け巻いた
が、その巻き数は１回でもよく、１〜６回が適当であ
る。また、第１ドラム３０と第３ドラム５０との間の巻
き数も１０数回に限るものではなく、冷却条件等によっ
て適宜選択され、例えば１０〜２０回が適当である。

【００２９】また、２段目の冷却における巻き径変化
は、第１ドラム３０および第３ドラム５０で行ったが、
冷却条件等によっては、いずれか一方の巻き径を変化さ
せるだけでも良い。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明にかかるワ
イヤ徐冷装置は、第１ドラム、第２ドラムおよび第３ド
ラムの加熱によるワイヤの冷却制御（徐冷化）と、第１
ドラムと第２ドラムとの間に配設したテンションローラ
によるステップ的な巻き長変化と、第１ドラムおよび第
３ドラムとの間における連続的な巻き径変化とにより、
３ドラムによる冷却を可能にする。従って、装置規模が
小さくなり、設置スペースが小さくなると共に、装置価
格が安くなる。第１ドラムを強制的に回転駆動した場合
は、キャプスタンが不要になり、設備規模が更に小さく
なる。各ドラムを不活性ガスが充填されるボックス内に
配設し、且つ、その不活性ガスをクーラーにより強制的
に冷却した場合は、ワイヤの酸化が防止され、不活性ガ
スの使用量も最小限に抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるワイヤ徐冷装置の１例を示す側
面図である。

【図２】同ワイヤ徐冷装置の平面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線矢視模式図（Ａ）および図１の
Ｂ−Ｂ線矢視模式図（Ｂ）である。

【図４】同ワイヤ徐冷装置におけるワイヤの冷却パター
ンを従来パターンと比較して示したグラフである。

【符号の説明】

１０ ワイヤ ２０ ボックス ２５ クーラー ３０ 第１ドラム ４０ 第２ドラム ５０ 第３ドラム ６０ テンションローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸方向に間隔をあけてワイヤが複数
   回掛け巻かれる第１ドラムと、第１ドラムの入線側に対
   設され、当該装置に入線したワイヤが第１ドラムの巻き
   始め側の部分との間に少なくとも１回掛け巻かれる第２
   ドラムと、第１ドラムの出線側に対設され、第１ドラム
   を出線したワイヤが第１ドラムの巻き終わり側の部分と
   の間に複数回掛け巻かれる第３ドラムとを具備し、いず
   れのドラムもワイヤの冷却を抑えるためのヒーターを内
   蔵し、第１ドラムと第２ドラムとの間には、この間に掛
   け巻かれた１ターン目のワイヤの巻き長を大きくするテ
   ンションロールが配設され、第２ドラムの巻き終わり側
   の部分および第３ドラムの少なくとも一方では、ワイヤ
   巻き径が巻き始め側から巻き終わり側にかけて漸次減少
   していることを特徴とするワイヤ徐冷装置。
2. 【請求項２】 前記各ドラムを不活性ガスが充填される
   ボックス内に配設し、且つ、前記不活性ガスをクーラー
   により強制的に冷却することを特徴とする請求項１に記
   載のワイヤ徐冷装置。
3. 【請求項３】 前記第１ドラムを強制的に回転駆動する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ徐冷
   装置。