特許 6827003 引抜機及び引抜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6827003

(24)【登録日】2021年1月20日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】引抜機及び引抜方法

(51)【国際特許分類】

   B21C 1/12 20060101AFI20210128BHJP

   B21C 1/22 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   B21C1/12 A

   B21C1/22 B

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-12306(P2018-12306)

(22)【出願日】2018年1月29日

(62)【分割の表示】特願2017-544688(P2017-544688)の分割

【原出願日】2016年12月6日

(65)【公開番号】特開2018-89700(P2018-89700A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】501087272

【氏名又は名称】株式会社エフ・エー電子

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】竹本 康介

(72)【発明者】

【氏名】田島 憲一

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０３６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０４５３７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５２−０２１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０８７０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｃ １／００−１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数段の引抜ユニットを備えた引抜機であって、
前記複数段の引抜ユニットは、第１の引抜ユニット及び第２の引抜ユニットを有し、
前記第１の引抜ユニットは、
通過する金属管の少なくとも外径を縮小して当該金属管を引き抜く第１の引抜ダイス、
前記第１の引抜ダイスの前段に設けられ、前記第１の引抜ダイスに対して前記金属管を送り出す第１の前段キャプスタン、及び、
前記第１の引抜ダイスの後段に設けられ、前記第１の引抜ダイスから前記金属管を引き抜く第１の後段キャプスタン、
を有し、
前記第２の引抜ユニットは、
前記第１の引抜ユニットから送り出された前記金属管の少なくとも外径を縮小して当該金属管を引き抜く第２の引抜ダイス、
前記第２の引抜ダイスの前段に設けられ、前記第１の引抜ユニットから送り出された前記金属管を前記第２の引抜ダイスに対して送り出す第２の前段キャプスタン、及び、
前記第２の引抜ダイスの後段に設けられ、前記第２の引抜ダイスから前記金属管を引き抜く第２の後段キャプスタン、
を有し、
前記第１の引抜ユニットと前記第２の引抜ユニットとの間において前記金属管に所定の張力を付与する張力付与部とを備え、
前記第１の引抜ユニットの前記第１の後段キャプスタンの周速度と、前記第２の引抜ユニットの前記第２の前段キャプスタンの周速度との比率が制御される、引抜機。

【請求項2】

前記第１の前段キャプスタンの周速度と前記第１の後段キャプスタンの周速度との比率である第１の速度比率、及び、前記第２の前段キャプスタンの周速度と前記第２の後段キャプスタンの周速度との比率である第２の速度比率を制御する速度制御部をさらに備えた、請求項１に記載の引抜機。

【請求項3】

前記速度制御部は、前記第１の速度比率が略一定となるように、前記第１の前段キャプスタンの周速度及び前記第１の後段キャプスタンの周速度を制御し、前記第２の速度比率が略一定となるように、前記第２の前段キャプスタンの周速度及び前記第２の後段キャプスタンの周速度を制御する、請求項２に記載の引抜機。

【請求項4】

前記速度制御部は、前記第２の前段キャプスタンと前記第１の後段キャプスタンの周速度を略同一となるように制御する、請求項３に記載の引抜機。

【請求項5】

前記第１の引抜ユニットと前記第２の引抜ユニットとの間において、前記第１の後段キャプスタンの周速度と前記第２の前段キャプスタンの周速度との速度差を検出する速度差検出部をさらに備え、
前記速度制御部は、前記速度差に基づいて、前記第１の後段キャプスタンの周速度を制御する、請求項４に記載の引抜機。

【請求項6】

前記張力付与部が前記金属管に付与する張力を制御する張力制御部をさらに備え、
前記速度制御部は、前記張力付与部が前記第１の引抜ユニットと前記第２の引抜ユニットとの間において前記金属管に付与する張力に基づいて、前記第２の前段キャプスタンの周速度と前記第１の後段キャプスタンの周速度を略一定に保つよう制御する、請求項４に記載の引抜機。

【請求項7】

複数段の引抜ユニットを備えた引抜機を用いて金属管を引き抜く引抜方法であって、
第１の前段キャプスタンを用いて、第１の引抜ダイスに対して金属管を送り出すステップと、
第１の後段キャプスタンを用いて、前記第１の引抜ダイスから前記金属管を引き抜くステップと、
前記第１の後段キャプスタンから送り出された前記金属管に所定の張力を付与するステップと、
第２の前段キャプスタンを用いて、前記第１の後段キャプスタンから送り出され、前記所定の張力が付与された前記金属管を第２の引抜ダイスに対して送り出すステップと、
第２の後段キャプスタンを用いて、前記第２の引抜ダイスから前記金属管を引き抜くステップと
を備え、
前記第１の後段キャプスタンの周速度と、前記第２の引抜ユニットの前記第２の前段キャプスタンの周速度との比率を制御するステップをさらに備えた、引抜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属管を引き抜く引抜機及び引抜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の伸線機として、例えば、特開２００３−５３４１８号公報（特許文献１）に記載された、スリップ型伸線機と呼ばれるものがある。上記従来のスリップ型伸線機では、キャプスタンの回転速度を金属線の線速度よりも速く設定して、キャプスタンと該金属線との間にスリップを起こしつつ、キャプスタンによって伸線ダイスから該金属線を引き抜いて、該金属線を伸線していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−５３４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記従来の伸線機では、例えば細管などの中空構造を有する、パイプ状の金属管を引き抜く場合に、その外径と内径を制御できないという問題が生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の一形態によれば、通過する金属管の径を縮小して当該金属管を引き抜く第１の引抜ダイス、前記第１の引抜ダイスの前段に設けられ、前記第１の引抜ダイスに対して前記金属管を送り出す第１の前段キャプスタン、及び、前記第１の引抜ダイスの後段に設けられ、前記第１の引抜ダイスから前記金属管を引き抜く第１の後段キャプスタン、を有する第１の引抜ユニットと、前記第１の引抜ユニットから送り出された前記金属管の径を縮小して当該金属管を引き抜く第２の引抜ダイス、前記第２の引抜ダイスの前段に設けられ、前記第２の引抜ダイスに対して前記金属管を送り出す第２の前段キャプスタン、及び、前記第２の引抜ダイスの後段に設けられ、前記第２の引抜ダイスから前記金属管を引き抜く第２の後段キャプスタン、を有する第２の引抜ユニットと、前記第１の引抜ユニットと前記第２の引抜ユニットとの間において前記金属管に所定の張力を付与する張力付与部とを備えた引抜機を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の一実施形態に係る引抜機１００の構成を示す模式図である。

【図2】引抜機１００を制御する制御ユニット２００の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0008】

本実施形態において、金属管１０は、パイプ状の構造を有する。すなわち、金属管１０は、当該金属管が延びる方向に垂直な断面において、所定の外径（以下「金属管１０の外径」ともいう。）を有するとともに、その内部（例えば断面の中心）に、所定の内径（以下「金属管１０の内径」ともいう。）を持つ円形や楕円形の空間を有する。なお、本実施形態における引抜機１００は、パイプ状の構造を有する金属管１０の他に、当該金属管が延びる方向に垂直な断面において、内側と外側で物性（例えば硬さ等）の異なる材料からなる金属線を引き抜く引抜機であってもよい。

【0009】

（引抜機１００の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る引抜機１００の構成を示す模式図である。また、図２は、該実施形態に係る引抜機１００を制御する制御ユニット２００の構成を示すブロック図である。

【0010】

本実施形態において、引抜機１００は、筐体１２と、巻出ユニット２０と、引抜ユニット４０と、巻取ユニット６０と、各ユニットを制御する制御ユニット２００を備えて構成される。引抜機１００においては、金属管１０が送り出され、引き抜かれ、巻き取られる経路（以下「通過経路」という。）に沿って、上流側から下流側に（図１における左から右に）、巻出ユニット２０、引抜ユニット４０並びに巻取ユニット６０が順番に設けられている。そして、引抜機１００は、巻出ユニット２０から送り出された金属管を、各引抜ユニット４０において、順次、その径を縮小して引き抜き、径が縮小された金属管１０を、巻取ユニット６０において巻き取る。

【0011】

制御ユニット２００は、引抜機１００の動作を制御する。制御ユニット２００は、システムコントローラ１１０と、巻出ユニットコントローラ１２０と、引抜ユニットコントローラ１４０と、巻取ユニットコントローラ１６０とを有して構成される。システムコントローラ１１０は、巻出ユニットコントローラ１２０、引抜ユニットコントローラ１４０、及び巻取ユニットコントローラ１６０と接続されており、各ユニットコントローラを統括的に制御する。

【0012】

巻出ユニットコントローラ１２０、引抜ユニットコントローラ１４０、及び巻取ユニットコントローラ１６０は、それぞれ、巻出ユニット２０、引抜ユニット４０及びダンサ部５２、並びに巻取ユニット６０に設けられた各種構成と接続されており、各ユニットを制御する。なお、図２では、引抜ユニットコントローラ１４０が１つしか図示されていないが、引抜ユニットコントローラ１４０は、ｎ段（ｎは正の整数）の引抜ユニット４０−１〜ｎのそれぞれについて設けられている。

【0013】

このように、制御ユニット２００に設けられた、システムコントローラ１１０並びに巻出ユニットコントローラ１２０、引抜ユニットコントローラ１４０、及び巻取ユニットコントローラ１６０が、巻出ユニット２０、引抜ユニット４０及びダンサ部５２、並びに巻取ユニット６０を制御して、金属管１０を、巻出ユニット２０から送り出し、各引抜ユニット４０−１〜ｎを通過させて引き抜き、巻取ユニット６０において巻き取る。

【0014】

図１及び図２に基づいて、引抜機１００の各構成について説明する。なお、本実施形態では、図１に示すとおり、巻出ユニット２０と巻取ユニット６０との間に、金属管１０が送り出される経路に沿って、ｎ段の引抜ユニット４０が、金属管１０を順次引き抜くように、直列に設けられている。以下、各引抜ユニット４０を、巻出ユニット２０から巻取ユニット６０に向かって、それぞれ、引抜ユニット４０−１〜ｎという。また、引抜機１００は、ｎ−１段のダンサ部５２を有しており、各ダンサ部５２は、隣接する引抜ユニット４０の間に設けられている。

【0015】

（巻出ユニット２０）
巻出ユニット２０は、巻出ボビン２２と、ガイドローラ２４、２６及び２８と、ダンサ部３２とを有して構成される。巻出ユニット２０において、金属管１０は、巻出ボビン２２、ガイドローラ２４、ガイドローラ２６、ダンサローラ３４、ガイドローラ２６、ガイドローラ２８の順に、これらにわたって所定の張力がかかった状態で掛け渡されている（以下「張架」という。）。

【0016】

巻出ボビン２２は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。巻出ボビン２２は、巻出モータ１２２が接続されており、その駆動により回転する。これにより、巻出ボビン２２に巻かれた金属管１０が引き出され、通過経路に送り出される。本実施形態において、巻出ボビン２２は、巻出モータ１２２によって速度制御で駆動される。すなわち、巻出ユニットコントローラ１２０は、巻出ボビン２２が所定の速度で回転するように、巻出モータ１２２の駆動を制御する。また、巻出ユニットコントローラ１２０は、ポテンショメータ１３８が検出したダンサアーム３６の角度に基づいて、巻出モータ１２２の回転速度を制御する。

【0017】

ガイドローラ２４、２６及び２８は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。ガイドローラ２４、２６及び２８は、それぞれ、金属管１０をノンスリップで送り出すように所定の回数巻かれている。ガイドローラ２４、２６及び２８は、引抜ユニット４０によって金属管１０に付加された張力によって回転し、巻出ボビン２２から送り出された金属管１０を、通過経路に沿って、ノンスリップで順次送り出す。

【0018】

ダンサ部３２は、ダンサローラ３４と、ダンサアーム３６と、トルクモータ３８とを有して構成されており、巻出ボビン２２から送り出された金属管１０に、所望の張力を付加する。

【0019】

ダンサローラ３４は、棒状に形成されるダンサアーム３６の一端側に回転可能に支持されている。金属管１０は、ガイドローラ２４、ガイドローラ２６、ダンサローラ３４、ガイドローラ２６、ガイドローラ２８の順に張架されており、ダンサローラ３４によって図中下方に向かう方向に、所定の張力が付加されている。

【0020】

ダンサアーム３６は図中略水平に、すなわち、ダンサローラ３４によって金属管１０に張力が付加される方向と略垂直方向に配置されており、この水平に位置する状態をダンサアーム３６の基準位置としている。ダンサアーム３６の他端側は、トルクモータ３８の駆動軸に固定されて支持されており、トルクモータ３８の駆動軸がダンサアーム３６の回動軸となっている。

【0021】

ポテンショメータ１３８（図２）は、トルクモータ３８の駆動軸に設けられており、ダンサアーム３６の回動角を検出する。また、ポテンショメータ１３８は、巻出ユニットコントローラ１２０と接続されており、ポテンショメータ１３８により検出された回動角を、引抜ユニットコントローラ１４０に供給する。なお、本実施形態では、ポテンショメータ１３８が、ダンサアーム３６の回動角を検出しているが、ダンサローラ３４の位置や変位、例えば、ダンサローラ３４が金属管１０に対して張力を付与する方向における、該ダンサローラ３４の位置や変位を検出してもよい。この場合、ダンサローラ３４を回動させずに、垂直移動（金属管に張力を付与する方向に直線移動）させて、金属管１０に張力を付与してもよい。

【0022】

トルクモータ３８は、ダンサアーム３６及びダンサローラ３４を介して、金属管１０に所定の張力を付与する。すなわち、トルクモータ３８は、該トルクモータ３８の回転トルクを、ダンサアーム３６及びダンサローラ３４を介して金属管１０に伝達して、金属管１０に張力を付与する。トルクモータ３８は、巻出ユニットコントローラ１２０と接続されており、該巻出ユニットコントローラ１２０の指令（トルク指令）に基づいて、所定の回転トルクを生成する。

【0023】

なお、ダンサ部３２は、トルクモータ３８に代えて、サーボモータ（例えば、トルク制御モードで使用する。）、ロータリーソレノイド（例えば、供給される電流に応じた回転トルクを発生させて使用する。）、エアーシリンダ（例えば、ダンサアーム３６の推力を調整して使用する。）、ＤＣモータ（例えば、供給される電流に応じた回転トルクを発生させて使用する。）等のアクチュエータを有してもよい。また、ダンサ部３２は、トルクモータ３８等のアクチュエータに代えて、おもり（例えば、ダンサアーム３６に当該おもりの重さを付加する。）、バネ（ダンサアーム３６に接続された引きバネや押しバネの引き位置、押し位置を調整して使用する。）、ゼンマイバネ（ダンサアーム３６の回転軸中心にゼンマイバネを配置し、バネを巻いて使用する。）等を有してもよい。なお、例示された何れの手段も、金属管１０に付与される張力が所定の値になるように使用される。

【0024】

また、ダンサ部３２は、回動するダンサアーム３６を介して金属管１０に張力を付与するが、これに限られない。ダンサ部３２は、例えば、垂直又は水平方向に移動するダンサロールを有し、当該ダンサロールを介して金属管１０に張力を付与してもよい。この場合、例えば、直線型のエンコーダ、位置比例出力型の位置センサ、超音波距離計、レーザー距離計等によって、ダンサロールの位置が検出され、金属管１０に付与される張力が制御される。

【0025】

ダンサ部３２は、かかる構成によって、トルクモータ３８が生成した所定のトルクを、ダンサアーム３６及びダンサローラ３４を介して金属管１０に伝達することにより、該金属管１０に所定の設定された張力を付与する。すなわち、巻出ユニット２０から送り出される金属管１０に付与される張力は、トルクモータ３８の回転トルクに応じて定まる。

【0026】

以上のとおり、本実施形態における巻出ユニット２０は、巻出ボビン２２から一定の速度で送り出された金属管１０に対して、ダンサ部３２が所定の張力を付与することによって、金属管１０が所望の張力を有した状態で、引抜ユニット４０−１に該金属管１０を送り出すことができる。

【0027】

（引抜ユニット４０）
本実施形態において、引抜機１００は、巻出ユニット２０と巻取ユニット６０との間に、ｎ段の引抜ユニット４０−１〜ｎを有して構成される。巻出ユニット２０、引抜ユニット４０−１〜ｎ及び巻取ユニット６０は、連結して設けられている。そして、巻出ユニット２０から送り出された金属管１０は、引抜ユニット４０−１、４０−２、・・・４０−ｎの順番に通過して引き抜かれる。引抜ユニット４０−ｎにおいて引き抜かれた金属管１０は、巻取ユニット６０に送り出される。なお、本実施形態において、引抜ユニット４０−１〜ｎは、同一の構成を有するので、以下、引抜ユニット４０−１〜ｎを個々に特定しない限り、引抜ユニット４０−１〜ｎを「引抜ユニット４０」と総称して説明する。また、引抜ユニット４０−１〜ｎに含まれる各構成についても、同様に総称して説明する。

【0028】

引抜ユニット４０は、引抜ダイス４２と、ガイドローラ４４及び４６と、駆動キャプスタン４８及び５０とを有して構成される。引抜ユニット４０において、金属管１０は、ガイドローラ４４、引抜ダイス４２、ガイドローラ４６、駆動キャプスタン５０にわったって張架されている。

【0029】

引抜ダイス４２は、ガイドローラ４４とガイドローラ４６との間に設けられている。引抜ダイス４２は、金属管１０が張架される方向にダイス孔を有しており、金属管１０が該ダイス孔を通過して引き抜かれると、金属管１０の外径が縮小し、金属管１０が引き抜かれる。このとき、金属管１０の径の縮小率（断面積の減少率）は、引抜ダイス４２に設けられたダイス孔の径に応じて定まり、該縮小率に応じて、金属管１０が引き抜かれる。引抜ユニット４０−１〜ｎの各段の引抜ダイス４２のダイス孔の径は、最終段の引抜ユニットである引抜ユニット４０−ｎにおいて引き抜かれた金属管１０が所望の外径となるように、適宜選択される。

【0030】

本実施形態において、引抜ユニット４０−１〜ｎは、通過する金属管１０の外径を徐々に縮小する。従って、引抜ダイス４２−ｎに設けられたダイス孔の径は、引抜ダイス４２−１に設けられたダイス孔よりも小さい。また、引抜ダイス４２−１に設けられたダイス孔の径は、引抜ダイス４２−１に設けられたダイス孔よりも小さい。

【0031】

本実施形態において、引抜ダイス４２は、筐体１２に固定されたダイスホルダに格納されている。引抜機１００は、金属管１０が引抜ダイス４２から引き抜かれるときに、その引抜加工力を測定する手段を有してもよい。該手段は、例えば、引抜ダイス４２がダイスホルダを押圧する力を検出して該引抜加工力を測定する手段であってもよく、また、筐体１２に固定されたダイスホルダの歪みを検出して該引抜加工力測定する手段であってもよい。

【0032】

なお、金属管１０及び／又は引抜ダイス４２を潤滑油に浸漬しておくと、引抜ダイス４２を通過する金属管１０の揺れ等を防止し、その安定性を向上させることができる。このため、金属管１０及び／又は引抜ダイス４２を潤滑油に浸漬するためのオイルタンクを設けてもよい。例えば、引抜ダイス４２とガイドローラ４４との間に、オイルタンクを配置し、該オイルタンクを金属管１０が通過するよう構成してもよい。この場合、引抜動作中に、潤滑油がオイルタンクからオーバーフローするように、該潤滑油をオイルタンクに供給する手段を有することが好ましい。また、引抜ダイス４２をオイルタンク内に配置し、該オイルタンクを金属管１０が上下または水平方向に貫通するように配置してもよい。但し、貫通する部分にはシールが必要となる。

【0033】

金属管１０及び／又は引抜ダイス４２を潤滑油に浸漬することで、次のような利点がある。各引抜ユニット４０内の引抜ダイス４２において行う引抜加工に最適な潤滑油を使用することができる。潤滑油の組成は、引抜ダイス４２の消耗に対して大きな影響を与えるが、かかる構成を有することにより、引抜加工に特化した組成の潤滑油を安定して供給することが可能になる。また、金属管１０と駆動キャプスタン５０との摩擦による潤滑油の汚れの影響を低減するため潤滑油の循環や浄化システムが必要であったが、循環や浄化システムが簡易なものでよくなるため、生産コストの低減が可能となる。

【0034】

ガイドローラ４４及び４６は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。ガイドローラ４４及び４６は、駆動キャプスタン４８又は５０の回転によって金属管１０に付加された張力によって回転し、金属管１０を通過経路に沿ってノンスリップで順次送り出す。

【0035】

駆動キャプスタン４８及び５０（前段キャプスタン及び後段キャプスタンの一例である。）は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。駆動キャプスタン４８及び５０は、駆動モータ１５０（図２参照）が接続されており、引抜ユニットコントローラ１４０からの指令に基づいて、所定の速度で回転する。駆動キャプスタン４８及び５０は、それぞれ、引抜ダイス４２に金属管１０を送り出し、引抜ダイス４２から金属管１０を引き出す。

【0036】

駆動キャプスタン４８及び５０の外周面は、溶射加工されており、その表面硬度を上げて耐久性を高くするとともに、駆動キャプスタン４８及び５０の表面（金属管１０との接触面）と金属管１０との間に滑りが発生することを防止している。また、駆動キャプスタン５０の外周面は、摩擦係数の大きい弾性体（例えば、ウレタンやゴム等の樹脂）によって被覆されてもよい。このように、表面加工された駆動キャプスタン５０により、金属管１０がノンスリップで引抜ダイス４２から引き抜かれ、次段に送り出される。

【0037】

（ダンサ部５２）
ダンサ部５２は、ダンサローラ５４と、ダンサアーム５６と、トルクモータ５８とを有して構成されており、引抜ユニット４０において引き抜かれた金属管１０に張力を付加する。

【0038】

ダンサローラ５４は、棒状に形成されるダンサアーム５６の一端側に回転可能に支持されている。金属管１０は、ダンサローラ５４にノンスリップで巻き付けられており、ダンサローラ５４によって図中下方に向かう方向に張力が付加されている。

【0039】

ダンサアーム５６は、図中略水平に、すなわち、ダンサローラ５４によって金属管１０に張力が付加される方向と略垂直方向に配置されている。ダンサアーム５６は、この水平に位置する状態をダンサアーム５６の基準位置としている。ダンサアーム５６の他端側は、トルクモータ５８の駆動軸に固定されて支持されており、トルクモータ５８の駆動軸がダンサアーム５６の回動軸となっている。

【0040】

ポテンショメータ１５８（図２）は、トルクモータ５８の駆動軸に設けられており、ダンサアーム５６の回動角を検出する。また、ポテンショメータ１５８は、引抜ユニットコントローラ１４０と接続されており、ポテンショメータ１５８により検出された回動角を、引抜ユニットコントローラ１４０に供給する。

【0041】

トルクモータ５８は、ダンサアーム５６及びダンサローラ５４を介して、金属管１０に張力を付与する。すなわち、トルクモータ５８は、該トルクモータ５８の回転トルクを、ダンサアーム５６及びダンサローラ５４を介して金属管１０に伝達して、金属管１０に張力を付与する。トルクモータ５８は、引抜ユニットコントローラ１４０と接続されており、引抜ユニットコントローラ１４０の指令（トルク指令）に基づいて、所定の回転トルクを生成する。
（巻取ユニット６０）
巻取ユニット６０は、ガイドローラ６６、６８及び７０と、ダンサ部７２と、巻取ボビン８０とを有して構成される。巻取ユニット６０において、金属管１０は、ガイドローラ６６、ダンサローラ７４、ガイドローラ６６、６８、７０、巻取ボビン８０の順に張架されている。

【0042】

ガイドローラ６６、６８及び７０は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。ガイドローラ６６、６８及び７０は、それぞれ、金属管１０をノンスリップで送り出すように所定の回数巻かれている。ガイドローラ６６、６８及び７０は、巻取ボビン８０の回転によって金属管１０に付加された張力によって回転し、引抜ユニット４０−ｎにおいて引き抜かれた金属管１０を、通過経路に沿って、ノンスリップで順次送り出す。

【0043】

ダンサ部７２は、ダンサローラ７４と、ダンサアーム７６と、トルクモータ７８とを有して構成されており、引抜ユニット４０−ｎにおいて引き抜かれた金属管１０に、所望の張力を付加する。

【0044】

ダンサローラ７４は、棒状に形成されるダンサアーム７６の一端側に回転可能に支持されている。金属管１０は、ガイドローラ６６、ダンサローラ７４、ガイドローラ６６、ガイドローラ６８、ガイドローラ７０の順に張架されており、ダンサローラ７４によって図中下方に向かう方向に、所定の張力が付加されている。

【0045】

ダンサアーム７６は図中略水平に、すなわち、ダンサローラ７４によって金属管１０に張力が付加される方向と略垂直方向に配置されており、この水平に位置する状態をダンサアーム７６の基準位置としている。ダンサアーム７６の他端側は、トルクモータ７８の駆動軸に固定されて支持されており、トルクモータ７８の駆動軸がダンサアーム７６の回動軸となっている。

【0046】

ポテンショメータ１７８（図２）は、トルクモータ７８の駆動軸に設けられており、ダンサアーム７６の回動角を検出する。また、ポテンショメータ１７８は、巻取ユニットコントローラ１６０と接続されており、ポテンショメータ１７８により検出された回動角を、巻取ユニットコントローラ１６０に供給する。

【0047】

トルクモータ７８は、ダンサアーム７６及びダンサローラ７４を介して、金属管１０に所定の張力を付与する。すなわち、トルクモータ７８は、該トルクモータ７８の回転トルクを、ダンサアーム７６及びダンサローラ７４を介して金属管１０に伝達して、金属管１０に張力を付与する。トルクモータ７８は、巻取ユニットコントローラ１６０と接続されており、該巻取ユニットコントローラ１６０の指令（トルク指令）に基づいて、所定の回転トルクを生成する。

【0048】

巻取ボビン８０は、引抜機１００の筐体１２に回転可能に設けられている。巻取ボビン８０は、巻取モータ１８０が接続されており、その駆動により回転する。これにより、引抜ユニット４０−ｎにおいて引き抜かれた金属管１０、巻取ボビン８０に巻き取られる。本実施形態において、巻取ボビン８０は、巻取モータ１８０によって速度制御で駆動される。すなわち、巻取ユニットコントローラ１６０は、巻取ボビン８０が所定の速度で回転するように、巻取モータ１８０の駆動を制御する。具体的には、巻取ユニットコントローラ１６０は、駆動キャプスタン５０−ｎの周速度及びダンサアーム７６の回動角に基づいて、巻取モータ１８０の回転速度を制御する。

【0049】

以上のとおり、本実施形態における巻取ユニット６０では、ダンサ部７２が引抜ユニット４０−ｎから送り出された金属管１０に所定の張力を付与しつつ、巻取ボビン８０が一定の速度で金属管１０を巻き取っている。

【0050】

（引抜機１００の引抜動作）
次に、以上のように構成された引抜機１００が、パイプ状の金属管１０を引き抜く動作を、図１及び図２に基づいて説明する。

【0051】

（駆動キャプスタン４８及び５０の周速度の設定）
引抜ユニット４０の各段において、引抜ダイス４２を通過した金属管１０の外径は、当該引抜ダイス４２の孔径によって定まる。すなわち、巻取ユニット６０において巻き取られる金属管１０の外径は、巻出ユニット２０から送り出された金属管１０の外径及び各引抜ダイス４２の孔径によって制御される。

【0052】

他方で、本実施形態において、所定の引抜ユニット４０の引抜ダイス４２を通過した金属管１０の内径は、当該引抜ユニット４０において、引抜ダイス４２の前段に設けられた駆動キャプスタン４８の周速度と、後段に設けられた駆動キャプスタン５０の周速度の比率によって制御される。

【0053】

金属管１０（内部の空間を含む）が引抜ダイス４２を単位時間あたりに通過する通過体積は一定であるから、引抜ユニット４０において、引抜ダイス４２を通過する前の金属管１０の外径をＤ１、内径をｄ１、引抜ダイス４２を通過した後の金属管１０の外径（すなわち、引抜ダイス４２の孔径）をＤ２、内径をｄ２、駆動キャプスタン４８の周速度をＶ１、駆動キャプスタン５０の周速度をＶ２とすると、以下の式が成り立つ。

Ｖ１（πＤ１²／４−πｄ１²／４）＝Ｖ２（πＤ２²／４−πｄ２²／４）・・・式１

すなわち、

Ｖ１（Ｄ１²−ｄ１²）＝Ｖ２（Ｄ２²−ｄ２²）・・・式２

【0054】

式２において、Ｄ１、ｄ１、Ｄ２は既知の定数であるため、Ｖ１（駆動キャプスタン４８の周速度）とＶ２（駆動キャプスタン５０の周速度）の比率を制御することにより、ｄ２（引抜ダイス４２を通過した後の金属管１０の内径）を所望の大きさにすることができる。なお、駆動キャプスタン４０の周速度と駆動キャプスタン５０の周速度との比率に代えて、駆動キャプスタン４０の周径及び駆動キャプスタン５０の周径に基づいて、駆動キャプスタン４０の回転速度と駆動キャプスタン５０の回転速度との比率を制御してもよい。例えば、駆動キャプスタン４８の周径と駆動キャプスタン５０の周径が等しい場合には、駆動キャプスタン４０の周速度と駆動キャプスタン５０の周速度との比率は、それらの回転速度の比率に等しくなる。

【0055】

本実施形態では、最終段の引抜ユニットである引抜ユニット４０−ｎにおける駆動キャプスタン５０−ｎの周速度を基準として、各引抜ユニット４０における駆動キャプスタン４８及び５０の周速度が設定される。

【0056】

まず、各引抜ユニット４０における金属管１０の外径の縮小率（各引抜ダイス４２の前後における金属管１０の外径の比率）及び内径の縮小率（各引抜ダイス４２の前後における金属管１０の内径の比率）、並びに、引抜ユニット４０−ｎにおける駆動キャプスタン５０−ｎの周速度Ｖ２が設定されると、駆動キャプスタン４８−ｎの周速度Ｖ１が式２に基づいて定められる。

【0057】

また、駆動キャプスタン４８−ｎの前段の引抜ユニット４０−（ｎ−１）の駆動キャプスタン５０−（ｎ−１）の周速度Ｖ２は、駆動キャプスタン４８−ｎの周速度Ｖ１と略同じ速度となる。そして、駆動キャプスタン４８−（ｎ−１）の周速度Ｖ１は、式２に基づいて定められる。このようにして、所望の外径及び内径を有する金属管１０が得られるよう、各引抜ユニット４０における駆動キャプスタン４８の周速度Ｖ１及び駆動キャプスタン５０の周速度Ｖ２が定められる。

【0058】

（巻出ユニット２０の動作）
巻出ユニット２０は、金属管１０を、巻出ユニット２０から略一定の速度で送り出す。すなわち、巻出ユニットコントローラ１２０は、巻出ユニット２０から金属管１０が送り出される速度（以下、金属管１０が通過経路の各位置において送られる速度を「線速度」という。）が、駆動キャプスタン５０−ｎの周速度に応じた、略一定の速度に維持されるように、巻出モータ１２２の回転数を制御する。なお、巻出ユニット２０から送り出された金属管１０の線速度は、駆動キャプスタン５０−ｎの周速度に応じて定められた、駆動キャプスタン４８−１の周速度と略等しい。

【0059】

本実施形態において、巻出ユニットコントローラ１２０は、ガイドローラ４４における金属管１０の線速度をフィードフォワード信号とし、ダンサアーム３６の回動角をフィードバック信号として、巻出モータ１２２の回転数を制御する。具体的には、駆動キャプスタン４８−１の周速度が、巻出ユニット２０から金属管１０が送り出される速度、つまり、駆動キャプスタン４８−１を通過する金属管１０の線速度として、引抜ユニットコントローラ１４０に供給される。駆動キャプスタン４８−１の周速度は、例えば、駆動キャプスタン４８−１に設けられたエンコーダによって検出される。そして、巻出ユニットコントローラ１２０は、該線速度を示す速度信号をフィードフォワード信号として、巻出モータ１２２に供給して、巻出モータ１２２の回転を制御する。

【0060】

他方で、ダンサアーム３６が回動して、巻出ボビン２２から送り出された金属管１０に所定の張力が付与されると、巻出ボビン２２から送り出された金属管１０の線速度と、ガイドローラ４４を通過する金属管１０の線速度との間に、所定の誤差が生じる。巻出ユニットコントローラ１２０は、ポテンショメータ１３８によって検出された該回動角に基づくフィードバック信号を生成し、巻出モータ１２２の回転を制御して、該誤差による線速度のずれを補正し、巻出ユニット２０から送り出される金属管１０の線速度を略一定に維持する。

【0061】

具体的に説明すると、巻出ユニットコントローラ１２０は、ポテンショメータ１３８が検出した、ダンサアーム３６の該回動角と、ダンサアーム３６が基準位置にあるときの回動角との回動角偏差を演算する。そして、巻出ユニットコントローラ１２０は、該回動角偏差がゼロに近づくように、巻出モータ２２の回転速度を決定して、それに基づく回転速度指令を巻出モータ１２２に供給する。巻出ユニットコントローラ１２０は、該回動角偏差をフィードバック信号として、例えば、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の制御によって、巻出モータ２２の回転速度を制御する。

【0062】

（引抜ユニット４０の動作）
次に、各引抜ユニット４０が、巻出ユニット２０から送り出された金属管１０を引き抜く動作について説明する。

【0063】

引抜ユニットコントローラ１４０は、式２に基づいて設定された周速度に基づいて、各駆動キャプスタン４８及び５０に接続された各駆動モータ１５０の回転速度を制御する。例えば、引抜機１００に、５段の引抜ユニット４０が設けられており、巻出ユニット２０から送り出される金属管１０（すなわち、母材）の外径が１．５ｍｍであり、肉厚が０．０７５ｍｍであり、内径が１．３５ｍｍであり、巻取ユニット６０で巻き取られる金属管１０の外径のターゲット値が１．０ｍｍ、内径のターゲット値が０．９ｍｍと、金属管１０の外径と内径の比率が一定となるように引き抜く場合、各引抜ユニット４０における、引抜ダイス４２の孔径、並びに、駆動キャプスタン４８及び５０の周速度は、以下のとおり設定される。

【表1】

【0064】

また、巻出ユニット２０から送り出される金属管１０（すなわち、母材）の外径が１．５ｍｍであり、肉厚が０．０７５ｍｍであり、内径が１．３５ｍｍであり、巻取ユニット６０で巻き取られる金属管１０の外径のターゲット値が１．０ｍｍ、内径のターゲット値が０．８５ｍｍであり、金属管１０の肉厚が０．０７５ｍｍの一定値となるように引き抜く場合、各引抜ユニット４０における、引抜ダイス４２の孔径、並びに、駆動キャプスタン４８及び５０の周速度は、以下のとおり設定される。

【表2】

【0065】

また、引抜ユニットコントローラ１４０は、ポテンショメータ１５８によって検出された、各ダンサアーム５６の回動角に基づいて、当該ダンサアーム５６の前段の引抜ユニット４０に設けられた駆動キャプスタン５０の回転速度をさらに制御する。

【0066】

すなわち、まず、ダンサ部５２の前後にある駆動キャプスタン５０と駆動キャプスタン４８との間で、周速度に誤差が生じた場合、当該ダンサ部５２のダンサアーム５６が当該誤差に基づいて回動する。例えば、駆動キャプスタン５０の周速度が、駆動キャプスタン４８の周速度よりも遅い場合、ダンサアーム５６は、図１における上方向に回動する。そして、ポテンショメータ１５８（速度差検出部の一例である。）が当該誤差（回動角）を検出し、引抜ユニットコントローラ１４０は、当該検出された誤差に基づいて、その前段にある駆動キャプスタン５０の回転速度を制御する。

【0067】

これにより、ダンサ部５２の前後にある駆動キャプスタン４８及び５０の周速度を略一定の速度に保つことができるので、各引抜ダイス４２を通過する金属管１０の内径を所望の大きさにすることができる。

【0068】

また、ダンサ部５２（張力付与部の一例である。）は、隣接する２つの引抜ユニット４０の間における、金属管１０に張力を制御してもよい。これにより、引抜機１００は、前段の引抜ユニット４０で金属管１０に付与された張力をリセットし、次段の引抜ユニット４０に対して、所定の張力を有する状態で金属管１０を送り出すことができる。

【0069】

（巻取ユニット６０の動作）
巻取ユニット６０は、巻出ユニット２０から送り出され、各引抜ユニット４０において引き抜かれた金属管１０の線速度が略一定となるように、該金属管１０を巻き取る。すなわち、巻取ユニットコントローラ１６０は、巻取ユニット６０に供給される金属管１０の線速度が略一定に維持されるように、巻取モータ１８０の回転数を制御する。

【0070】

本実施形態において、巻取ユニットコントローラ１６０は、例えば、巻取ユニット６０の前段にある駆動キャプスタン５０−ｎの回転数、すなわち、金属管１０の線速度をフィードフォワード信号とし、ダンサアーム７６の回動角をフィードバック信号として、巻取モータ１８０の回転数を制御する。具体的には、駆動キャプスタン５０−ｎを通過する金属管１０の線速度は、駆動キャプスタン５０−ｎに設けられたエンコーダによって検出され、引抜ユニットコントローラ１４０に供給される。そして、巻取ユニットコントローラ１６０は、該線速度を示す速度信号をフィードフォワード信号として、巻取モータ１８０に供給して、巻取モータ１８０の回転を制御する。

【0071】

また、巻取ユニットコントローラ１６０は、ポテンショメータ１７８によって検出された該回動角に基づくフィードバック信号を生成し、巻取モータ１８０の回転を制御する。

【0072】

具体的に説明すると、巻取ユニットコントローラ１６０は、ポテンショメータ１７８が検出した、ダンサアーム７６の該回動角と、ダンサアーム７６が基準位置にあるときの回動角との回動角偏差を演算する。そして、巻取ユニットコントローラ１６０は、該回動角偏差がゼロに近づくように、巻取モータ１８０の回転速度を決定して、それに基づく回転速度指令を巻取モータ１８０に供給する。巻取ユニットコントローラ１６０は、該回動角偏差をフィードバック信号として、例えば、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の制御によって、巻取モータ１８０の回転速度を制御する。

【0073】

巻取ユニット６０は、以上の動作により、巻取ボビン８０において既に巻き取られた金属管１０の巻取量に拘らず、引抜ユニット４０−ｎから送り出される金属管１０の線速度（すなわち、駆動キャプスタン５０−ｎにおける金属管１０の線速度）を略一定に維持し、他方で、当該線速度とガイドローラ６８及び７０を通過する金属管１０の線速度との間にずれが生じないように、該金属管１０を巻取ボビン８０において巻き取ることができる。

【0074】

本実施形態に係る引抜機１００は、以上の構成及び動作により、所望の外径及び内径を有する金属管１０を作成することができる。

【0075】

上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0076】

１０・・・金属管、２０・・・巻出ユニット、２２・・・巻出ボビン、２２・・・巻出モータ、２４、２６、２８・・・ガイドローラ、３２・・・ダンサ部、３４・・・ダンサローラ、３６・・・ダンサアーム、３８・・・トルクモータ、４０・・・引抜ユニット、４２・・・引抜ダイス、４４、４６・・・ガイドローラ、５０・・・駆動キャプスタン、６０・・・巻取ユニット、６６、６８、７０・・・ガイドローラ、７２・・・ダンサ部、７４・・・ダンサローラ、７６・・・ダンサアーム、７８・・・トルクモータ、８０・・・巻取ボビン、１００・・・引抜機、１１０・・・システムコントローラ、１２０・・・巻出ユニットコントローラ、１２２・・・巻出モータ、１３８・・・ポテンショメータ、１４０・・・引抜ユニットコントローラ、１５０・・・駆動モータ、１６０・・・巻取ユニットコントローラ、１７８・・・ポテンショメータ、１８０・・・巻取モータ、２００・・・制御ユニット。

【図1】

【図2】