JPH084836B2 - ワイヤ加温装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤの表面に塗布さ
れた潤滑剤の乾燥に適したワイヤ加温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば溶接ワイヤの製造ラインにおいて
は、伸線等の加工を終えて加工機から排出されたワイヤ
が、その表面に潤滑剤を塗布されて巻き取り機に巻き取
られる。ライン速度は最近では例えば３００ｍ／分以上
と非常に速くなっている。

【０００３】ワイヤの表面に塗布される潤滑剤として
は、これまでは乾燥の容易なフロンを用いたものが使用
されていた。しかし、これまで使用されてきたフロンは
環境破壊原因の一つとされ、そのフロンに代わって開発
された代替フロンも環境への悪影響が懸念され、近い将
来使用禁止される予定になっている。

【０００４】このような事情を背景としてワイヤの製造
業界では、非フロン系潤滑剤の開発が進められており、
様々な調査研究の結果、水溶性の潤滑剤が最も有望な非
フロン系潤滑剤として考えられている。

【０００５】ところが、水溶性の潤滑剤は乾燥に時間が
かかる。ワイヤの表面に塗布された潤滑剤が充分に乾燥
されないでそのワイヤが巻き取られると、潤滑剤に残る
水分が逃げ場を失い、ワイヤの腐食等の原因になる。そ
のため、水溶性の潤滑剤を使用する場合は、高能率な加
温乾燥装置が必要となる。

【０００６】ワイヤの加温装置としては、まず加熱炉が
考えられる。即ち、潤滑剤の塗布を終えたワイヤを加熱
炉に通し、高温の炉内雰囲気により潤滑剤を乾燥させ
る。加熱炉以外では、高周波誘導加熱装置が有望なワイ
ヤ加温装置と考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱炉
は雰囲気加熱のため、加熱に比較的長い時間を必要とす
る。ワイヤの製造ラインにおけるライン速度は、前述し
たように、３００ｍ／分以上と非常に速く、加熱に時間
がかかる加熱炉では、炉長が何十ｍにも及び、設備費が
嵩むのみならず、その加熱炉を既設のラインの組み込む
ことができないという致命的な問題がある。

【０００８】一方、高周波誘導加熱装置は、ワイヤを希
望温度まで短時間で加温でき、長いラインを必要としな
い点では、有望な加温装置と言える。しかし、ワイヤが
細いため、数ｋＨｚ以上の周波数を必要とし、加熱効率
の低下が避けられない。その上、ワイヤが溶接ワイヤの
場合には、金属のみからなるソリッドワイヤと、金属製
のフープ内にフラックスを充填したフラックス入りワイ
ヤとがあり、それぞれの透磁率が大きく異なるため、加
熱効率が一層低下する。そのため電気代が嵩み、操業採
算ベースすらも確保できない懸念がある。

【０００９】前述したように、非フロン系の潤滑剤の開
発は殆ど終わり、水溶性潤滑剤が有望視されている。し
かし、その加熱乾燥装置が開発されていないために、水
溶性潤滑剤の適用遅れを招いており、小型で高効率なワ
イヤ加温装置が待望されている。

【００１０】本発明の目的は、例えば溶接ワイヤをソリ
ッドワイヤ、フラックス入りワイヤの別なく高効率に加
温できる小型で経済的なワイヤ加温装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のワイヤ加温手段
は中心軸と直角な方向に間隔をあけて並列され、それぞ
れの外周面に掛け巻かれたワイヤの走行に追従して同期
回転すると共に、少なくとも一方の外周面にワイヤが嵌
合する複数の周溝が設けられた１対のドラムと、このド
ラムの外筒内周面に接合され前記ドラムを加熱すること
により前記ワイヤを加温する電気ヒータと、前記ドラム
間に設けられワイヤの巻き始め側と巻き終わり側とに並
列方向に複数分割して配設されたテンションローラとを
具備しており、かつ前記ドラムの周溝の深さを、巻き始
め側から巻き終わり側に向かって徐々に浅くしたことを
特徴としている。

【００１２】

【作用】ドラムの外周面は電気ヒータによって加熱され
る。ワイヤはワイヤ加温装置に進入すると、１対のドラ
ムはワイヤの走行に追従して同期回転する。前記のワイ
ヤは各ドラムの外周面に半回ずつ交互に接触して加温さ
れる。ワイヤは加温されるに従ってその長さが徐々に伸
びる。しかしワイヤの巻き取り速度は巻き終わり側が巻
き始め側よりも大きいので、巻き終わり側でワイヤが弛
むことがない。また、熱膨張係数の大きいワイヤの場合
には、前記効果と相俟ってテンションローラによりワイ
ヤの弛みが完全に吸収される。そして、前記ワイヤは表
面の水溶性油滑剤を乾燥させて装置外に進出する。

【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は本発明の１実施例を示すワイヤ加温装置の
平面図、図２はワイヤ加温装置の側面図、図３はドラム
の外周部を拡大して示す断面図である。

【００１４】ワイヤ加温装置は、ワイヤ製造ラインの潤
滑剤塗布装置と巻き取り装置との間に設けられている。
潤滑剤塗布装置は、伸線等の加工を終えたワイヤの表面
に水溶性の潤滑剤を塗布する。潤滑剤の塗布を終えたワ
イヤ１は、ワイヤ加温装置に進入し、ここを通過する間
に潤滑剤の乾燥に必要な例えば８０〜９０℃の温度に加
温されてワイヤ加温装置から進出し、巻き取り装置へ向
かう。

【００１５】このワイヤ加温装置は、図１および図２に
示すように、ワイヤ１を加温するために、ワイヤ１の進
行方向に間隔をあけて配設された一対のドラム２ａ，２
ｂを備えている。ドラム２ａ，２ｂは、ワイヤ１の進行
方向に直角な水平軸５ａ，５ｂの各先端部に取り付けら
れ、架台３上のボックス４内に収容されている。

【００１６】一方の水平軸５ａは、架台３上に設けた一
対の軸受６ａ，７ａにより回転自在に支持されている。
軸受６ａ，７ａの間には、水平軸５ａを制動するため
に、ディスクブレーキ８ａが設けられている。水平軸５
ａの基端部には、後述するドラム２ａ内の電気ヒータに
通電を行うためのスリップリング９ａと、ドラム２ａ内
のサーモカップルから信号を取り出すためのスリップリ
ング１０ａとが取り付けられている。

【００１７】同様に、他方の水平軸５ｂは、架台３上に
設けた一対の軸受６ｂ，７ｂにより回転自在に支持さ
れ、軸受６ｂ，７ｂの間にはディスクブレーキ８ｂが設
けられている。また、水平軸５ｂの基端部には、ドラム
２ｂ内の電気ヒータに通電を行うためのスリップリング
９ｂと、ドラム２ｂ内のサーモカップルから信号を取り
出すためのスリップリング１０ｂとが取り付けられてい
る。

【００１８】ワイヤ１は、ボックス４の前面に設けた進
入孔１１からボックス４に進入し、ボックス４の後面に
設けた進出孔１２からボックス４の外に進出する。ボッ
クス４内では、ワイヤ１は、ドラム２ａ，２ｂの各外筒
１３ａ，１３ｂの外周面間に、隣接するワイヤ同士が接
触しないように例えば１２回掛け巻かれている。

【００１９】外筒１３ａの外周面には、図３に示すよう
に、その外周面に掛け巻かれたワイヤ１が嵌合する複数
の周溝１４ａが、外筒１３ａの軸方向に所定の間隔をあ
けて形成されている。周溝１４ａは外筒１３ａの周方向
に連続するＶ溝であり、その深さは巻き始め側から巻き
終わり側にかけて徐々に浅くなっている。

【００２０】同様に、ドラム２ａの外筒１３ｂの外周面
にも、複数の周溝１４ｂが外筒１３ｂの軸方向に所定の
間隔をあけて形成されており、その深さは巻き始め側か
ら巻き終わり側にかけて徐々に浅くなっている。

【００２１】外筒１３ａの内周面には帯状の電気ヒータ
１５ａが接合されている。電気ヒータ１５ａには、水平
軸５ａの他端部に取り付けたスリップリング９ａを介し
て通電が行われる。外筒１３ａ内には更に、外筒１３ａ
の温度を測定するサーモカップルが配設されており、そ
の出力信号は、水平軸５ａの他端部に取り付けたスリッ
プリング１０ａを介して外部へ取り出される。

【００２２】同様に、外筒１３ｂの内周面には電気ヒー
タ１５ｂが接合されており、その電気ヒータ１５ｂに
は、スリップリング９ｂを介して通電が行われる。ま
た、外筒１３ｂ内に設けたサーモカップルの信号が、ス
リップリング１０ｂを介して外部へ取り出される。

【００２３】ドラム２ａ、２ｂの間には、ドラム２ａ、
２ｂの外周面間に掛け巻かれたワイヤ１の上段のワイヤ
列に張力を付加するテンションローラ１６、１７と、下
段のワイヤ列に張力を付加するテンションローラ１８、
１９とが設けられている。テンションローラ１６は巻き
始め側のワイヤ列に張力を付加し、テンションローラ１
７は巻き終わり側のワイヤ列に張力を付加する。

【００２４】同様に、テンションローラ１８は巻き終わ
り側のワイヤ列に張力を付加し、テンションローラ１９
は巻き始め側のワイヤ列に張力を付加する。

【００２５】なお、水平軸５ａ，５ｂの先端同士は、ド
ラム２ａ，２ｂを同期回転させるためにチェーン２０に
より連結されている。

【００２６】次に、上記構成になるワイヤ加温装置の動
作を説明する。

【００２７】ワイヤ加温装置の動作中は、ドラム２ａの
外筒１３ａの温度が、ワイヤ１の表面に塗布された水溶
性潤滑剤の乾燥に適した例えば８０〜９０℃の温度とな
るように、電気ヒータ１５ａの出力が外筒１３ａ内のサ
ーモカップルの出力信号を用いて制御される。同様に、
ドラム２ｂの外筒１３ｂの温度が例えば８０〜９０℃の
温度となるように、電気ヒータ１５ｂの出力が外筒１３
ｂ内のサーモカップルの出力信号を用いて制御される。

【００２８】前段の潤滑剤塗布装置で表面に水溶性の潤
滑剤を塗布されたワイヤ１は、進入孔１１からボックス
４内に進入する。ボックス４内のドラム２ａ，２ｂはワ
イヤ１の走行に伴って従動回転する。そのため、ボック
ス４内では、ワイヤ１は、ドラム２ａ，２ｂの外筒１３
ａ，１３ｂの各外周面に半周ずつ交互に接触し、その間
にドラム２ａ，２ｂの外筒１３ａ，１３ｂの加熱温度と
ほぼ同じ温度まで加温される。その結果、ワイヤ１は、
表面の水溶性潤滑剤を乾燥させてボックス４から進出
し、後段の巻き取り装置に巻き取られる。

【００２９】ここで、ワイヤ１とドラム２ａ，２ｂの接
触時間は、ワイヤ１の進行速度、ドラム２ａ，２ｂの外
径およびワイヤ１の掛け巻き回数によって決まる。ドラ
ム２ａ，２ｂの外径およびワイヤ１の掛け巻き回数は任
意に設定でき、これらを増加させてもワイヤ加温装置は
それぼど大きくならない。従って、小型の装置でも充分
な接触時間を確保でき、ワイヤ１の表面に塗布された潤
滑剤の完全乾燥を図ることができる。

【００３０】本発明者は、外径が６００ｍｍのドラム２
ａ，２ｂを８００ｍｍの軸間距離をあけて配し、ワイヤ
１の掛け巻き回数を１２回、ドラム２ａ，２ｂの加熱温
度を８０℃として、実際にワイヤ１の加熱を行ったとこ
ろ、ライン速度が３００ｍ／分の場合にも、ワイヤ１の
表面に塗布された水溶性の潤滑剤を完全に乾燥させるこ
とができた。

【００３１】装置規模については、ボックス４等を含め
てもライン方向の長さを約１８００ｍｍに抑えることが
でき、既存のライン内へ充分に組み込み得る大きさにで
きることを確認した。

【００３２】ランニングコストについては、ドラム２
ａ，２ｂを無駆動のドラムとし、その駆動にコストがか
からないだけでなく、ワイヤ１に対する加温効率が優
れ、その電気代を高周波誘導加熱装置に比して約１／２
０〜１／３０に節約できることを確認した。

【００３３】また、ドラム２ａ，２ｂの外周面間にワイ
ヤ１を掛け巻くタイプのワイヤ加温装置では、ワイヤ１
が加熱されるに従ってその長さが徐々に伸び、巻き終わ
り側でワイヤ１が弛むことによりドラム２ａ，２ｂから
外れるおそれがある。この問題に対し、本実施例では、
ドラム２ａ，２ｂの外筒１３ａ，１３ｂの外周面に設け
た複数の周溝１４ａ，１４ｂの深さを、巻き始め側から
巻き終わり側へ徐々に浅くし、ドラム２ａ，２ｂにおけ
るワイヤ１の掛け巻き径を変化させているので、ワイヤ
１の加温膨張に伴う弛みが吸収される。

【００３４】ただし、ワイヤ加温装置では、様々な材質
のワイヤ１を処理する関係から、ステンレス網のような
熱膨張係数の大きいワイヤ１を処理する場合には、ワイ
ヤ１の掛け巻き径の変化だけでは、ワイヤ１の弛みが完
全に吸収されない。そこで、ドラム２ａ、２ｂ間に掛け
巻かれたワイヤ１に張力を付加するテンションローラ１
６、１７およびテンションローラ１８、１９を、巻き始
め側と巻き終わり側とで独立して調節できる構成とし
た。

【００３５】これらの対策により、ワイヤ１の材質に関
係なくそのワイヤ１の加温膨張に伴う弛みが完全に吸収
され、ドラム２ａ，２ｂからのワイヤ１の外れを確実に
防止することができた。

【００３６】なお、上記実施例ではドラム２ａ、２ｂに
おけるワイヤ１の掛け巻き径を変化させるために、周溝
１４ａ、１４ｂの深さを変化させているが、これにより
外筒１３ａ、１３ｂの外周面の外径を変化させる構成に
比しドラム２ａ、２ｂの径を小さくすることができる。
従って装置全体が小型軽量化できることになる。

【００３７】テンションローラ１６，１７およびテンシ
ョンローラ１８，１９については、巻き始め側と巻き終
わり側の２ロール構成に限らず、ワイヤ並列方向に更に
細分した多ロール構成とすることができる。

【００３８】ワイヤ１の掛け巻き形態については、上記
実施例ではドラム２ａ，２ｂの外周面間に長円形にワイ
ヤ１を掛け巻いているが、８の字状に掛け巻くこともで
き、その場合はドラム２ａに接触しなかった側がドラム
２ｂに接触するので、ワイヤ１が直径方向の両側から加
熱される効果を期待できる。

【００３９】周溝１４ａ、１４ｂについては、ワイヤ１
の外径が変化しない場合等にはＵ溝でもよい。また、両
方のドラムの外周面に周溝を設けるのが望ましいが、一
方のドラムの外周面にのみ設けても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のワイヤ加
温装置は、ドラムの外周面に設けたワイヤが嵌合する周
溝の深さを巻き始め側から巻き終わり側に向かって徐々
に浅く形成するとともに、加熱された一対のドラム間に
ワイヤを掛け巻いて走行させる構成のため、小型軽量で
設備費が安く、既設のラインにも問題なく組み込むこと
ができる。しかも、加温効率が高く、電気代等のランニ
ングコストが安く、経済性に著しく優れる。従って、例
えば溶接ワイヤの表面に塗布する潤滑剤の切り替えに貢
献し、その効果は溶接ワイヤ製造業界にとって、また環
境保全の観点からも非常に大きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すワイヤ加温装置の平面
図である。

【図２】ワイヤ加温装置の側面図である。

【図３】ドラムの外周部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ ２ａ，２ｂ ドラム １３ａ，１３ｂ 外筒 １４ａ，１４ｂ 周溝 １５ａ，１５ｂ 電気ヒータ １６，１７，１８，１９ テンションローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸と直角な方向に間隔をあけて並列さ
   れ、それぞれの外周面に掛け巻かれたワイヤの走行に追
   従して同期回転すると共に、少なくとも一方の外周面に
   ワイヤが嵌合する複数の周溝が設けられた１対のドラム
   と、このドラムの外筒内周面に接合され前記ドラムを加
   熱することにより前記ワイヤを加温する電気ヒータと、
   前記ドラム間に設けられワイヤの巻き始め側と巻き終わ
   り側とに並列方向に複数分割して配設されたテンション
   ローラとを具備しており、かつ前記ドラムの周溝の深さ
   を、巻き始め側から巻き終わり側に向かって徐々に浅く
   したことを特徴とするワイヤ加温装置。