(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記主軸の中心を通って前記軸線上に配置されかつ前記一対の研磨ロール間のギャップに向けて突出する先端を有した第1のガイドパイプと、前記コーン部材の前記内面の中心を通って前記軸線上に配置されかつ前記ギャップに向けて突出する先端を有した第2のガイドパイプとを具備したことを特徴とする請求項1または2に記載のワイヤ研磨装置。
前記ワイヤの表面を検出するセンサと、該センサによって検出されたワイヤの表面状態に応じて前記コーン部材を前記軸線方向に移動させる駆動機構と、該駆動機構を制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のワイヤ研磨装置。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、1つの実施形態に係るワイヤ研磨装置について、
図1から
図7を参照して説明する。
図1はワイヤ研磨装置10の一例を示す斜視図であり、架台11の上にワイヤ研磨装置10が固定されている。ワイヤ研磨装置10は架台11を介して工場等のフロア上に設置されている。
【0015】
ワイヤ研磨装置10の一端側にワイヤ入口部12が形成されている。ワイヤ研磨装置10の他端側にワイヤ出口部13が形成されている、ワイヤ入口部12からワイヤ研磨装置10の内部に導入されたワイヤWは、
図1に矢印Aで示す方向にほぼ一定の速度で連続的に移動しながらワイヤ研磨装置10によって研磨され、研磨されたワイヤWがワイヤ出口部13から出てゆくようになっている。
【0016】
ワイヤWの移動方向(矢印A)に関してワイヤ研磨装置10の上流側にワイヤ供給部が配置されている。ワイヤWの移動方向に関してワイヤ研磨装置10の下流側に、例えばコイリングマシン等のワイヤ加工装置が配置されている。ワイヤWは、そのワイヤ加工装置の一部であるフィードローラによって、矢印Aで示す方向に連続的に移動する。
【0017】
この明細書では、ワイヤ入口部12とワイヤ出口部13との間でワイヤWが移動する軌跡に沿う線分を、ワイヤ研磨装置10の軸線X1(
図1と
図2に示す)と称することにする。ワイヤWの種類は特に限定されないが、ワイヤWの一例は熱処理されたオイルテンパー線であり、ワイヤWの表面に黒皮と称される酸化被膜が形成されている。本実施形態のワイヤ研磨装置10は、例えば酸化被膜を除去する等の目的で使用されるが、それ以外の目的でワイヤ研磨装置10が使われても勿論かまわない。
【0018】
図2は、ワイヤ研磨装置10の軸線X1方向に沿う断面図であり、ワイヤ研磨装置10の内部が示されている。ワイヤ研磨装置10は、鉄骨等のフレーム要素を組合わせてなるフレーム20と、フレーム20に設けられたカバー21(
図1に示す)とを含んでいる。カバー21は開閉可能であり、ワイヤ研磨装置10の内部を観察できるように透明部材からなる窓部22が形成されている。
【0019】
ワイヤ研磨装置10は、フレーム20の内側に互いに平行に配置された第1のロール軸31と第2のロール軸32とを備えている。これらロール軸31,32は、軸線X1を挟んで互いに180°反対側に位置している。ロール軸31,32に、それぞれ研磨ロール33,34が取付けられている。ロール軸31,32の端部には、回転自在なローラなどからなるローラフォロア35,36が取付けられている。
【0020】
研磨ロール33,34は、それぞれ、例えば紙あるいは布製の基材に砥粒を付着させた紙やすりあるいは布やすりを多数枚重ねることによって構成されている。研磨ロール33,34の外周部においてワイヤWの表面が研磨される。研磨ロール33,34の他の例として、例えばスポンジ状の弾性部材に砥粒を混入したものでもよいし、あるいはワイヤブラシその他の研磨要素を円筒あるいは円柱形に成形したものであってもよい。
【0021】
ロール軸31,32の一端側(
図2において左側)に、ロール軸31,32を回転(自転および公転)させるための回転機構40が配置されている。ロール軸31,32の他端側(
図2において右側)に、ローラフォロア35,36を支持するためのコーン部材80を備えた可変支持機構81が配置されている。
【0022】
まず回転機構40について説明する。
図3から
図5は、回転機構40の一例を示している。回転機構40は、
図2等に示されるモータ41と動力伝達部材42とを備えた駆動源43によって回転する主軸45と、主軸45の先端に取付けられた円板形の回転体46と、回転体46の回転運動をロール軸31,32に伝える遊星歯車機構50などを含んでいる。主軸45と回転体46とは、軸受を備えた筒部51によって、フレーム20に対して軸線X1まわりに回転自在に支持されている。この回転体46は、軸線X1まわりに回転する。軸線X1は、主軸45と回転体46の中心を通っている。動力伝達部材42は、例えばベルト55とプーリ56,57とを含んでいる。
【0023】
遊星歯車機構50は、以下に説明するようにロール軸31,32を自転させつつワイヤWの回りを公転させるように構成されている。遊星歯車機構50の一例は、フレーム20に取付けられたリングギヤ60と、リングギヤ60の内歯61に噛合う一対の遊星ギヤ62,63と、回転体46の前面46aに配置された一対のギヤボックス65,66とを含んでいる。回転体46の前面46aは、軸線X1に対して実質的に垂直である。
【0024】
図3と
図5に示されるように、遊星ギヤ62,63は、リングギヤ60の中心を挟んで互いに180°反対側に配置されている。遊星ギヤ62,63は、リングギヤ60の内歯61に噛合った状態において、リングギヤ60の周方向に公転しつつ自転する。ロール軸31,32と、遊星ギヤ62,63の軸62a,63aは、軸線X1と平行である。
【0025】
第1のギヤボックス65は、
図3中の矢印Bで示すように、一方の遊星ギヤ62の軸62aを中心に、回転体46の前面46aに沿って回動することができる。第2のギヤボックス66は、
図3中の矢印Cで示すように、他方の遊星ギヤ63の軸63aを中心に、回転体46の前面46aに沿って回動することができる。これらギヤボックス65,66は互いに共通の構成であるため、
図4に示された第1のギヤボックス65を代表して以下に説明する。
【0026】
図4に示されるようにギヤボックス65は、回転体46の前面46aに摺動可能に接するギヤケース70と、ギヤケース70の内部において遊星ギヤ62の軸62aに取付けられた中間ギヤ71と、ロール軸31に固定された被動ギヤ72とを含んでいる。中間ギヤ71は被動ギヤ72と噛合っている。遊星ギヤ62の軸62aは、回転体46に設けられた軸受部73によって、回転体46に対し回転自在に支持されている。ロール軸31は、ギヤケース70に設けられた軸受部74によって、ギヤケース70に対し回転自在に支持されている。
【0027】
回転体46が主軸45と一体に軸線X1まわりに回転すると、遊星ギヤ62,63がリングギヤ60の内歯61に沿って公転しながら回転(自転)し、遊星ギヤ62,63の回転(自転運動)がギヤボックス65,66内の中間ギヤ71と被動ギヤ72とを介して、ロール軸31,32に伝達されることにより、ロール軸31,32が自転しながらワイヤWの回りを公転する。
【0028】
ギヤボックス65,66は、それぞれ、遊星ギヤ62,63の軸62a,63aを中心に回動することができる。モータ41の回転が開始した直後で回転体46の周速度が所定値に達しないうちは、軸線X1の回りを公転するギヤボックス65,66に作用する遠心力が小さいため、公転の途中で例えば一方のギヤボックス65が上側に位置すると、ロール軸31や研磨ロール33の自重が遠心力よりも大きいことにより、このギヤボックス65は軸62aを中心に
図5に矢印R1で示す方向に回動降下しようとする。公転の途中で他方のギヤボックス66が上側に位置する場合も同様に、ロール軸32や研磨ロール34の自重が遠心力よりも大きいことにより、このギヤボックス66は軸63aを中心に矢印R1で示す方向に回動降下しようとする。
【0029】
主軸45の回転が定常運転の回転速度に近付き、回転体46の周速度が所定値を越えると、回転によって生じる遠心力がロール軸31,32や研磨ロール33,34の自重よりも大きくなることにより、ギヤボックス65,66は、遠心力によって回転体46の外側(
図5に矢印R2で示す方向)に振られるように回動する。
【0030】
この実施形態の回転機構40は、主軸45と回転体46の中心を通る第1のガイドパイプ75を備えている。
図2に示されるように、第1のガイドパイプ75の先端75aは、研磨ロール33,34間のギャップG(
図2と
図4と
図5に示す)に向かって突出している。この第1のガイドパイプ75は、ワイヤ研磨装置10の軸線X1上に位置している。
【0031】
次に、コーン部材80を備えた可変支持機構81について説明する。
図6は、
図2中のF6−F6線に沿う可変支持機構81の断面図である。可変支持機構81は、コーン部材80と、コーン部材80を軸線X1(
図2に示す)に沿う方向に移動させるコーン移動機構82とを備えている。コーン部材80は、
図2に示す基準位置Nから前進側の位置S1に向かって移動することができ、かつ、基準位置Nから後進側の位置S2に向かって移動することもできる。
【0032】
コーン部材80は、コーン本体85と、コーン本体85を保持する枠体86とを有している。コーン本体85には、円錐台形状のローラ押し当て面として機能する内面87が形成されている。コーン部材80の内面87は、コーン部材80の背面80aから研磨ロール33,34に向かって内径が大きくなるように角度θ1(
図4に示す)をなして傾斜する回転体形状となっている。このコーン部材80は、内面87の中心X2がワイヤ研磨装置10の軸線X1上に位置するように配置されている。
【0033】
コーン部材80の内側に、ロール軸31,32の端部に設けられたローラフォロア35,36が配置されている。ローラフォロア35,36は、コーン部材80の内面87に対して回転自在に接することができる。ローラフォロア35,36は、それぞれロール軸31,32の端部に軸受部材88(
図4に示す)によって回転自在に支持されている。ローラフォロア35,36の外周面が軸線X1と平行な線分Lとなす角度θ2(
図4に示す)は、コーン部材80の内面87の角度θ1と対応している。ローラフォロア35,36がコーン部材80の内面87に接することにより、ロール軸31,32の軸間距離が内面87によって規制された状態のもとで、ロール軸31,32が軸線X1の回りを回転(公転)することができる。
【0034】
コーン移動機構82の一例は、フレーム20の底部に軸線X1に沿って互いに平行に配置された一対のリニヤガイドレール90と、リニヤガイドレール90の長手方向(軸線X1に沿う方向)に移動自在なスライド部材91とを備えている。スライド部材91は、コーン部材80の枠体86の底部に設けられている。
【0035】
コーン部材80の上方に、送りねじ92を備えたボールねじ機構93と、送りねじ92と平行な方向(軸線X1に沿う方向)に延びるガイドロッド94(
図3と
図6に示す)が設けられている。リニヤガイドレール90と、送りねじ92と、ガイドロッド94とは、それぞれ、軸線X1と平行な方向に延びている。送りねじ92はハンドル95によって手動で回転させることができる。送りねじ92を回転させると、送りねじ92の回転方向と回転量に応じて、コーン部材80が、軸線X1に沿って第1の方向M1または第2の方向M2(
図2に示す)に所定量移動する。
【0036】
コーン移動機構82の一例では、サーボモータ等のように電気的に制御可能なアクチュエータを備えた駆動機構100(
図2に示す)と、駆動機構100を制御する電気的回路とメモリを備えた制御部101と、ワイヤWの表面状態を検出するセンサ102等を含む自動制御システムによって、送りねじ92の回転方向と回転量が制御されるように構成されていてもよい。
【0037】
制御部101の一例は、センサ102によって検出されたワイヤWの表面状態に関する信号を画像処理することによって、ワイヤWの表面(例えば黒皮)がどの程度研磨されたかを判断し、研磨不足(黒皮がある程度残っている)と判断されると、研磨ロール33,34の摩耗が許容量を越えたと判断し、コーン部材80を第1の方向M1(
図2に示す)に前進させるように駆動機構100を制御するソフトウェア(コンピュータプログラム)を備えている。例えば制御部101にパーソナルコンピュータ105が接続され、コーン移動機構82の制御に必要な各種データ等をパーソナルコンピュータ105を介して制御部101に入力してもよい。
【0038】
研磨ロール33,34が摩耗した場合、コーン部材80を第1の方向M1に前進させることにより、コーン部材80の内面87をロール軸31,32に向かって前進させる。こうすることにより、ローラフォロア35,36が互いに近付く方向に移動し、ロール軸31,32の軸間距離が小さくなるため、研磨ロール33,34間のギャップGを適正な値に保つことができる。
【0039】
ロール軸31,32の軸間距離が変化すると、遊星ギヤ62,63の軸62a,63aを中心に、ギヤボックス65,66が回転体46の前面46aに沿って回動することにより、ロール軸31,32どうしの平行関係が保たれた状態のもとで、ロール軸31,32の軸間距離の変化に追従することができる。
【0040】
この実施形態の可変支持機構81は、コーン部材80の内面87の中心X2を通る第2のガイドパイプ110を備えている。第2のガイドパイプ110は、第1のガイドパイプ75と同様に、ワイヤ研磨装置10の軸線X1上に配置されている。第2のガイドパイプ110は、研磨ロール33,34に対して軸線X1方向に移動可能であり、クランプ機構111によって所望の位置で固定することができるようになっている。
【0041】
図2に示されるように、第2のガイドパイプ110の先端110aは、研磨ロール33,34間のギャップGに向かって突出している。第1のガイドパイプ75の先端75aと第2のガイドパイプ110の先端110aとの間においてワイヤWが露出している。この露出個所においてワイヤWが研磨ロール33,34によって研磨される。ガイドパイプ75,110によってワイヤWが支持されているため、高速で回転する研磨ロール33,34がワイヤWに触れても、ワイヤWが過剰に振動したり変形したりすることをガイドパイプ75,110によって抑制することができる。
【0042】
第2のガイドパイプ110にインナローラ120が設けられている。インナローラ120はローラフォロア35,36間において、ローラフォロア35,36と対応してコーン部材80の中心X2上に配置されている。インナローラ120の軸121は、軸受122を介してコーン部材80の支持部123に支持されている。インナローラ120は、コーン部材80に対し、第2のガイドパイプ110と共に軸線X1に沿う方向に相対的に移動することができる。
【0043】
第2のガイドパイプ110を軸線X1方向に移動させることにより、インナローラ120を
図2に示す前進位置P1と退避位置P2とにわたって移動させることができる。前進位置P1は、ローラフォロア35,36を支持することができる位置である。退避位置P2は、ローラフォロア35,36から離れる位置である。インナローラ120が退避位置P2に移動すると、ローラフォロア35,36は互いに近付く方向に移動することができる。
【0044】
インナローラ120を退避位置P2に移動させるには、クランプ機構111をロック解除方向に操作し、第2のガイドパイプ110を軸線X1方向に移動させる。なお、クランプ機構111に相当する個所にサーボモータ等のアクチュエータを備えたインナローラ駆動機構を配置し、このインナローラ駆動機構を制御部101によって電気的に制御することにより、インナローラ120を前進位置P1と退避位置P2とに移動させてもよい。
【0045】
モータ41に電源が投入され、主軸45と回転体46とが一体に回転し始めた直後で、回転体46の周速度が所定値に達しないうちは、軸線X1の回りを公転するロール軸31,32や研磨ロール33,34の自重が公転によって生じる遠心力よりも大きい。このため、第1のギヤボックス65あるいは第2のギヤボックス66が上側に位置するときには、ローラフォロア35,36がコーン部材80の内面87から離れようとする。しかしこのときインナローラ120が
図2に示す前進位置P1に移動しているため、インナローラ120によってローラフォロア35,36が支持される。
【0046】
モータ41の回転が通常の運転速度域に近付いて回転体46の周速度が増すと、ロール軸31,32や研磨ロール33,34およびギヤボックス65,66等に作用する遠心力が大きくなることにより、ローラフォロア35,36がコーン部材80の内面87に接する。そしこの状態が維持されるため、インナローラ120を退避位置P2に移動させることできる。
【0047】
研磨ロール33,34が摩耗して外径が小さくなると、摩耗量に応じてコーン部材80をコーン移動機構82によって前進側の位置S1に向けて前進させ、ロール軸31,32の軸間距離を小さくする。こうすることにより、研磨ロール33,34間のギャップGを適正値に保つことができる。
【0048】
図7は、研磨ロール33,34の摩耗が大きくなった場合を示している。コーン部材80が前進側の位置S1付近まで移動し、ローラフォロア35,36が互いに近付く方向に移動しているため、ロール軸31,32の軸間距離が小さくなり、研磨ロール33,34間のギャップGが適正に保たれている。
【0049】
このようにワイヤWの研磨中に研磨ロール33,34が摩耗しても、コーン部材80の位置を調整することにより、ロール軸31,32の平行関係が保たれた状態のもとで、研磨ロール33,34間のギャップGを適正に保つことができる。このためワイヤWの研磨作業を中断させることなく、研磨ロール33,34の摩耗量に応じて研磨ロール33,34間のギャップ調整を行うことができる。
【0050】
研磨ロール33,34の摩耗が許容限度に達したら、研磨ロール33,34の交換を行う。研磨ロール34,34を交換する際には、コーン移動機構82を操作することによって、コーン部材80を
図2に2点鎖線で示す後進側の位置S2に移動させる。そして使用済の研磨ロール33,34をロール軸31,32から取り外し、新たな研磨ロール33,34をロール軸31,32に取付ける。研磨ロール33,34の交換が終了したら、研磨ロール33,34間のギャップGが適正となる位置までコーン部材80を移動させる。そして研磨ロール33,34によるワイヤWの研磨を行う。
【0051】
以上説明したように本実施形態は、研磨ロール33,34を自転させつつワイヤWの回りを公転させてワイヤWを研磨する方法において、下記の工程を含んでいる。
(1)主軸45の回転が開始した直後で回転体46の周速度が所定値に達しないうちはロール軸31,32のローラフォロア35,36をインナローラ120によって支持し、
(2)回転体46の周速度が所定値を越えた状態において生じる遠心力により、ローラフォロア35,36をコーン部材80の内面87に接触させ、
(3)ローラフォロア35,36がコーン部材80の内面87に接した状態においてインナローラ120をローラフォロア35,36から退避させ、
(4)ワイヤWを軸線X1に沿う方向に移動させ、
(5)ワイヤWの回りを公転しながら自転する研磨ロール33,34によってワイヤWを研磨し、
(6)研磨ロール33,34の摩耗量に応じてコーン部材80を軸線X1方向に移動させることによりロール軸31,32の軸間距離を変化させて研磨ロール33,34間のギャップGを調整する。
【0052】
コーン部材80を軸線X1に沿う方向に移動させる手段としては、作業員がハンドル95によってコーン移動機構82を操作してもよいし、あるいは、制御部101によって電気的に制御される駆動機構100によって、コーン部材80の位置を自動で調整するようにしてもよい。
【0053】
なお本発明を実施するに当たって、ロール軸や研磨ロール、回転機構、コーン部材、コーン移動機構をはじめとして、ワイヤ研磨装置を構成する各要素の構成や配置等の態様を必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。また本発明のワイヤ研磨装置は、ワイヤ表面の酸化被膜を除去する以外の目的に使用されてもよく、目的に応じた研磨ロールが使用される。