特許 7159749 伸線機

(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】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】伸線機

(51)【国際特許分類】

   B21C 1/02 20060101AFI20221018BHJP

【ＦＩ】

B21C1/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018180435

(22)【出願日】2018-09-26

(65)【公開番号】P2020049507

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-03-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大築 優

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２８２９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０５３８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２１７１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４０３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０３８１１４（ＪＰ，Ｕ）

(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】

金属線を運搬する第１キャプスタンと、
前記第１キャプスタンから送られた前記金属線を伸ばす伸線ダイスと、
前記伸線ダイスから送られた前記金属線を運搬する第２キャプスタンと、
を有し、
前記第１キャプスタンの表面のうち、前記金属線と接する第１表面を構成する第１材料と前記金属線との間の第１摩擦係数は、前記第２キャプスタンの表面のうち、前記金属線と接する第２表面を構成する第２材料と前記金属線との間の第２摩擦係数よりも小さく、
前記伸線ダイスを通過する前後の前記金属線の減面率に応じて、前記第１キャプスタンと前記伸線ダイスとの間の前記金属線の運搬速度の下限を決定し、
前記第１キャプスタンは、互いに離間してそれぞれ回転する第１ロールおよび第２ロールを有し、
前記第１キャプスタンにおいて、前記金属線は、前記第１ロールと前記第２ロールとの相互間で撓んだ状態となるように貯線されており、前記金属線の貯線量は、前記第１キャプスタンから前記伸線ダイスへ送られる前記金属線の運搬速度の変動に応じて調整される、伸線機。

【請求項2】

請求項１記載の伸線機において、
前記第１材料は金属であり、前記第２材料はゴムである、伸線機。

【請求項3】

請求項１～２の何れか１項に記載の伸線機において、
前記第１キャプスタンは、互いに離間しており、それぞれの回転軸の傾きが異なる前記第１ロールおよび前記第２ロールを有し、
前記第２キャプスタンは、互いに離間しており、それぞれの回転軸の傾きが異なる第３ロールおよび第４ロールを有し、
前記第１キャプスタンにおいて、前記金属線は、前記第１ロールおよび前記第２ロールに巻き付いて運搬され、
前記第２キャプスタンにおいて、前記金属線は、前記第３ロールおよび前記第４ロールに巻き付いて運搬され、
前記金属線の運搬中において、前記第１キャプスタンに巻き付く前記金属線の１周の巻き付き長は、前記第２キャプスタンに巻き付く前記金属線の１周の巻き付き長よりも大きい、伸線機。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の伸線機において、
前記金属線の断面積は、前記伸線ダイスを通過することで、第１断面積から、前記第１断面積よりも小さい第２断面積となり、
前記第２キャプスタンから送り出される前記金属線の第２速度に対する、前記第１キャプスタンと前記伸線ダイスとの間で運搬される前記金属線の第１速度の比は、前記第１断面積に対する前記第２断面積の比以上の大きさであり、
前記第１速度は、前記第２速度未満である、伸線機。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の伸線機において、
前記第１キャプスタンの前記表面には、潤滑油が供給される、伸線機。

【請求項6】

請求項１～５の何れか１項に記載の伸線機において、
前記第１キャプスタンに送られる前の前記金属線を成形する成形ロールをさらに有し、
前記成形ロールには、潤滑油が供給され、
前記成形ロールと前記第１キャプスタンとの間を運搬される前記金属線の表面から前記潤滑油を除去する洗浄部は設けられていない、伸線機。

【請求項7】

請求項１～６の何れか１項に記載の伸線機において、
前記伸線ダイスと前記第２キャプスタンとの間で運搬される前記金属線の速度は、一定である、伸線機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属線を伸ばす伸線機に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

銅線などの金属線を伸ばす（伸線する）伸線機（伸線装置）としては、駆動キャプスタンと伸線ダイスとを備えたものがある。特許文献１（特開２０１５－２１３９１７号公報）には、駆動モータが接続された駆動キャプスタンにより金属線を送り出し、金属線を伸線ダイスから引き抜くことで金属線を伸ばすことが記載されている。ここでは、駆動キャプスタンの回転トルクを調整することで、金属線の張力（バックテンション）を所定の値に調整することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２１３９１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

伸線機の構造としては、伸線ダイスと、伸線ダイスを挟み、金属線の運搬に用いられる入線側のゴムキャプスタンおよび出線側のゴムキャプスタンとを備えた構造が考えられる。この場合、入線側のゴムキャプスタンで潤滑油による金属線の滑りが生じることに起因して金属線の張力の増大および断線が生じることを防ぐため、入線側のゴムキャプスタンに成形ロール側から送られて来る金属線を洗浄・乾燥する装置またはシールダイスが必要となり、装置が大型化する。また、伸線による金属線の運搬速度の変動に応じて金属線の速度制御を行うため、ダンサーと、複雑かつ高価な制御回路とが必要となる。そのため、エナメル線などの導体に使用される金属線を伸線して製造するときの製造原価が高くなってしまう。

【0005】

すなわち、伸線機の課題として、装置の小型化および金属線を伸線して製造するときの製造原価の低減が求められている。特に、金属線を伸ばし、続いて当該金属線を絶縁被膜で被膜してエナメル線を製造する装置などに組み込まれた伸線機（インライン伸線機）が、上記のように部品点数の多い構造を有していると、当該装置の大型化の問題が顕著となる。

【0006】

そこで、本発明は、小型化および製造原価の低減が実現可能な伸線機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0008】

代表的な実施の形態による伸線機は、金属線が順に送られる第１キャプスタン、伸線ダイスおよび第２キャプスタンを備え、第１キャプスタンの表面の摩擦係数は、第２キャプスタンの表面の摩擦係数より小さく、伸線ダイスを通過する前後の金属線の減面率に応じて、第１キャプスタンと伸線ダイスとの間の金属線の運搬速度の下限を決定するものである。

【発明の効果】

【0009】

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

【0010】

本発明によれば、小型化および製造原価の低減が実現可能な伸線機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施の形態である伸線機を示す概略図である。

【図2】本発明の一実施の形態である伸線機の一部を示す側面図である。

【図3】比較例である伸線機を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0013】

（実施の形態）
本実施の形態は、金属線（例えば、銅線）を、伸線ダイスの孔部を通過させることで伸ばすものであって、伸線ダイスに金属線を送る入線側のキャプスタンと、伸線ダイスから金属線を引き出す出線側のキャプスタンとを備えた伸線機に係るものである。

【0014】

＜改善の余地＞
以下に、図３を用いて、改善の余地の詳細について説明する。図３は、比較例である伸線機を示す概略図である。

【0015】

伸線ダイスを用いた伸線機では、伸線ダイスに金属線を送る入線側のキャプスタンと、伸線ダイスから送り出された金属線を引き出す出線側のキャプスタンとを用いて、金属線を運搬しながら引き伸ばすことが考えられる。このような装置の比較例の構造を、図３に示す。ここでは例として、丸線、つまり断面形状が円である金属線を引き伸ばして、平角線、つまり、断面形状が矩形である金属線を形成するための伸線機について説明する。図３では、伸線用の潤滑油が供給されている箇所を破線の矢印で示している。

【0016】

図３に示すように、伸線機に供給された金属線２０は、順に、成形ロール１、洗浄装置９、乾燥装置１０、ゴムキャプスタン１１、伸線ダイス３、ダンサー１２、および、ゴムキャプスタン１３を介して運搬される。伸線ダイス３は、例えば円盤状の金属板から成り、当該金属板を貫通する孔部を有している。当該孔部は、当該金属板の表面側から徐々に直径が小さくなる構造を有しているため、当該表面側から当該孔部を通るように送り込まれた金属線２０は、伸線ダイス３を通過する際に細く絞られ、細く引き伸ばされて伸線ダイス３から出線する。

【0017】

なお、本願では、キャプスタンまたはダイスなどに金属線が送り込まれることを入線と呼び、キャプスタンまたはダイスなどから金属線が送り出されることを出線と呼ぶ。伸線ダイス３を基準として見れば、ゴムキャプスタン１１は入線側（上流）のキャプスタンである。つまり、ゴムキャプスタン１１は伸線ダイス３に入線する前の金属線２０を運搬するために用いられる。また、伸線ダイス３を基準として見れば、ゴムキャプスタン１３は、出線側（下流）のキャプスタンである。つまり、ゴムキャプスタン１３は、伸線ダイス３から金属線２０を引き抜き、運搬するために用いられる。

【0018】

丸線である金属線２０が巻かれたロール（図示しない）から供給された金属線２０は、成形ロール１により、断面がほぼ矩形となるように成形される。その際、成形ロールでは金属線２０との間で摩擦が生じるため、成形ロール１の表面には潤滑油が供給される。ここでは、金属線２０の断面はほぼ矩形となるが、矩形の当該断面の角部は丸みを帯びている。

【0019】

次に、金属線２０が洗浄装置９および乾燥装置１０を順に通過することで、金属線２０の表面に付着した潤滑油は除去される。このように潤滑油を除去する理由は、ゴムキャプスタン１１に巻き付いて運搬される金属線２０に潤滑油が付着していることに起因して、ゴムキャプスタン１１の表面と金属線２０との間でスリップが生じ、金属線２０の運搬速度が不安定になることを防ぐことにある。

【0020】

洗浄装置９および乾燥装置１０の代わりに、シールダイスを設けてもよい。シールダイスは、伸線ダイス３と同様に金属板から成り、金属線２０が殆ど隙間無く通過する貫通孔を有するものである。シールダイスの当該貫通孔を金属線２０が通ると、金属線２０の表面に付着した潤滑油がシールダイスによりこそぎ取られる。したがって、シールダイスは、洗浄装置９および乾燥装置１０と同様に潤滑油を除去する役割を果たす。

【0021】

次に、金属線２０は、駆動されて回転するゴムキャプスタン１１に巻き付けられた後、伸線ダイス３へ送り出される。ゴムキャプスタン１１は、表面がゴムで覆われた金属製のロール（キャプスタン）から成る。金属線２０は、ゴムキャプスタン１１の周囲を周回するように巻き付けられる。駆動されて回転するゴムキャプスタン１１との摩擦により、金属線２０は運搬される。金属線２０は、例えばゴムキャプスタン１１の周囲に複数回巻かれている。

【0022】

次に、金属線２０が伸線ダイス３を通過することで金属線２０は引き伸ばされ、かつ、金属線２０の断面形状はより矩形に近付く。つまり、金属線２０の断面の角部の丸みは小さくなる。伸線ダイス３には、金属線２０との摩擦を低減するため潤滑油が供給されるが、金属線２０が伸線ダイス３を通過することで金属線２０の表面からは潤滑油が除去される。伸線ダイス３により引き伸ばされた金属線２０は、ダンサー１２に巻き付いた後、ゴムキャプスタン１３に巻き付いて運搬される。つまり、金属線２０は、ゴムキャプスタン１３により伸線ダイス３から引き抜かれる。

【0023】

ゴムキャプスタン１３は、ゴムキャプスタン１１と同様に、表面がゴムで覆われた金属製のロールから成る。金属線２０は、ゴムキャプスタン１３の周囲を周回するように巻き付けられる。駆動されて回転するゴムキャプスタン１３との摩擦により、金属線２０は運搬される。金属線２０は、例えばゴムキャプスタン１３の周囲に複数回巻かれている。

【0024】

ゴムキャプスタン１１とゴムキャプスタン１３のそれぞれの表面には、いずれもゴムから成る膜が巻かれている。つまり、金属線２０に接する箇所におけるゴムキャプスタン１１の表面を構成する材料と金属線２０との摩擦係数と、金属線２０に接する箇所におけるゴムキャプスタン１３の表面を構成する材料と金属線２０との摩擦係数とは、互いに同じである。

【0025】

ゴムキャプスタン１３により送り出された金属線２０は、例えばロールに巻かれ、または、次の工程（例えば、エナメル線を形成するための被膜工程）に進む。以上のようにして、比較例の伸線機による伸線が行われる。

【0026】

ここで、金属線２０は、伸線ダイス３を通過する前よりも、伸線ダイス３を通過した後の方が細く長く引き伸ばされている。よって、伸線ダイス３に入線する前の金属線２０の運搬される速度よりも、伸線ダイス３から出線した後の金属線２０の運搬される速度の方が速くなる。このため、伸線ダイス３の入線側と出線側とで金属線２０の運搬速度の調整を行わないと、ゴムキャプスタン１１およびゴムキャプスタン１３の相互間で金属線２０に過剰な張力が生じ、金属線２０の異常な伸びまたは断線が発生する。

【0027】

したがって、伸線ダイス３とゴムキャプスタン１３との間には、金属線２０の速度調節機構であるダンサー１２を設けている。ダンサー１２は、例えば、回転軸の位置が固定されたロール１６と、上下方向に可動するロール１７とから成り、金属線２０は、ロール１６、１７の周囲に複数回巻かれる。ダンサー１２は、ゴムキャプスタン１１とゴムキャプスタン１３との間の金属線２０の速度を逐次制御するための装置である。すなわち、ゴムキャプスタン１１で金属線２０を送る場合、ゴムキャプスタン１１の表面で金属線２０が一時的にスリップすることがあり、その後急激にゴムキャプスタン１１と金属線２０との間で摩擦が復活する場合もあるため、金属線２０を安定した速度で送ることが困難である。このため、金属線２０の異常な伸びおよび断線を防ぐ観点から、ダンサー１２に金属線２０を貯め、上下に動くロール１７によりダンサー１２における金属線２０の貯線量を調整することで、ゴムキャプスタン１１とゴムキャプスタン１３との間における金属線２０の速度の変動を防ぐ必要がある。

【0028】

例えば、伸線ダイス３から出線する金属線２０の速度が速くなった場合、ロール１７が下方に降りて、ダンサー１２における貯線量が増大する。これにより、ダンサー１２からゴムキャプスタン１３に出線する金属線２０の速度が速くなることを防ぐことができ、金属線２０の運搬速度は所定の速度に修正される。つまり、ゴムキャプスタン１３において金属線２０に過度な張力が生じることを防ぐことができる。伸線ダイス３の入線側と出線側とのそれぞれで金属線２０の速度が一定であれば、ダンサー１２を構成するロール１７は上下に動かず一定の高さに留まるが、実際にはロール１７は小刻みに上下しており、金属線２０の速度は常に調整されている。この調整には、金属線２０の速度の大きな変動に対応し、リアルタイムで金属線２０の速度を制御する複雑で高価な制御回路が必要となる。

【0029】

本願でいう貯線量とは、伸線機の稼働時において、ダンサーまたはキャプスタンなどに巻き付いている金属線の長さを指す。つまり、貯線量は、ダンサーまたはキャプスタンなどに貯まっている金属線の長さである。

【0030】

また、本願でいう減面率とは、伸線ダイス３に入線する前の金属線２０の断面積に対する、伸線ダイス３から出線する金属線２０の断面積の低下率である。例えば、金属線２０が伸線ダイス３により引き伸ばされたことで、金属線２０の断面積が８割に低減した場合、伸線ダイス３を通過する前後の減面率は２０％である。伸線ダイス３は、伸線後の金属線２０の細さ、形状または断面積に応じて複数種類使い分けられるため、上記制御回路は、複数種類の伸線ダイス３に対応する必要がある。

【0031】

また、成形ロール１を用いて金属線２０を成形した後、ゴムキャプスタン１１に巻き付く前に金属線２０を洗浄・乾燥、または、シールダイスによる潤滑油の除去を行わない場合、ゴムキャプスタン１１の表面で頻繁にスリップが起こり、金属線２０の速度が過度に不安定になる。したがって、伸線ダイス３の入線側の金属線２０の運搬手段としてゴムキャプスタン１１を用いる場合は、金属線２０の断線などを防ぐため、洗浄装置９および乾燥装置１０、または、シールダイスを用いて、潤滑油の除去を行う必要がある。

【0032】

比較例の伸線機では、上記のように、ダンサー１２および複雑な速度制御回路が必要となり、また、洗浄装置９および乾燥装置１０、または、シールダイスが必要である。このため、伸線機が大型化し、伸線ラインのライン長が大きくなる。また、伸線機のコストが増大する問題がある。特に、金属線２０を伸ばし、続いて金属線２０に絶縁体を塗布してエナメル線を製造する装置などに比較例の伸線機（インライン伸線機）を組み込んだ場合、当該装置の大型化の問題が顕著となる。

【0033】

さらに、比較例の伸線機では、エナメル線などの導体に使用される金属線を伸線して製造するときの製造原価が高くなる問題がある。すなわち、洗浄装置９ではポンプを用いて水を金属線２０に吹き付けることから、電気代および水代などが必要となる。また、乾燥装置１０ではブロワを使用するため、電気代が必要となる。また、洗浄装置９および乾燥装置１０の代わりにシールダイスを用いる場合、シールダイスは摩耗により定期交換を要する。また、シールダイスは、金属線２０の線サイズまたは断面形状などの違いに応じて複数種類を用意する必要がある。また、ゴムキャプスタン１１の表面のゴムは摩耗するため、定期的にゴム部分の交換が必要である。このように、比較例では、伸線機を継続して使用して金属線を伸線するための製造原価が高くなることも問題となる。

【0034】

以上より、伸線機の小型化、および、金属線を伸線して製造するときの製造原価の低減が改善の余地として存在する。そこで、本実施の形態では、上述した改善の余地を解決する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について説明する。

【0035】

＜伸線機の構造＞
以下に、図１および図２を用いて、本実施の形態の伸線機の構造について説明する。図１は、本実施の形態の伸線機を示す概略図である。図２は、本実施の形態の伸線機の一部を示す側面図である。ここでは例として、丸線、つまり断面形状が円である金属線から、平角線、つまり、断面形状が矩形である金属線を形成するための伸線機について説明する。図１では、伸線用の潤滑油が供給されている箇所を破線の矢印で示している。

【0036】

図１に示すように、伸線機に供給された金属線２０は、順に、成形ロール１、第１キャプスタン２、伸線ダイス３、および、第２キャプスタン４を介して運搬される。伸線ダイス３は、例えば円盤状の金属板から成り、当該金属板を貫通する孔部を有している。当該孔部は、当該金属板の表面側から徐々に直径が小さくなる構造を有しているため、当該表面側から当該孔部を通るように送り込まれた金属線２０は、伸線ダイス３を通過する際に細く絞られ、細く引き伸ばされて伸線ダイス３から出線する。

【0037】

伸線ダイス３を基準として見れば、第１キャプスタン２は入線側のキャプスタンである。つまり、第１キャプスタン２は伸線ダイス３に入線する前の金属線２０を運搬するために用いられる。また、伸線ダイス３を基準として見れば、第２キャプスタン４は、出線側のキャプスタンである。つまり、第２キャプスタン４は、伸線ダイス３から金属線２０を引き抜き、運搬するために用いられる。

【0038】

成形ロール１は、例えば、垂直方向に並ぶ一対のロールと、水平方向に並ぶ一対のロールとを有し、金属線２０はそれら４つのロールに挟まれた領域を通過し、その際成形される。つまり、丸線である金属線２０が巻かれたロール（図示しない）から供給された金属線２０は、成形ロール１により、断面がほぼ矩形となるように粗く成形される。その際、成形ロールでは金属線２０との間で摩擦が生じるため、成形ロール１の表面および金属線２０には潤滑油が供給される。ここでは、金属線２０の断面はほぼ矩形となるが、矩形の当該断面の角部は大きな丸みを帯びている。

【0039】

次に、金属線２０は、駆動されて回転する第１キャプスタン２に巻き付けられた後、伸線ダイス３へ送り出される。第１キャプスタン２は、例えば表面に金属が露出している金属製のロール（キャプスタン）５および表面に金属が露出している金属製のロール（キャプスタン）６から成る金属キャプスタンなどで構成される。本願では、一対のロール（キャプスタン）をまとめてキャプスタンと呼ぶ場合がある。例えば、キャプスタンの表面と呼ぶ場合、当該表面は、当該キャプスタンを構成する複数のロールのそれぞれにおける表面を意味する。金属製のロールの表面には、めっき層を有していてもよい。当該めっき層は金属から成る。金属線２０は、互いに離間する一対のロール５、６の周囲を周回するように巻き付けられる。駆動されて回転するロール５、６のそれぞれとの摩擦により、金属線２０は運搬される。つまり、金属線２０はロール７、８のそれぞれに巻き付いて運搬される。

【0040】

ただし、成形ロール１を通過する際に金属線２０に供給された潤滑油は除去されずに残っており、第１キャプスタン２にも、潤滑油が供給されている。つまり、伸線ダイス３の上流に設けられた第１キャプスタン２の表面には、潤滑油が塗布されている。加えて、金属線２０と接する第１キャプスタン２の表面を構成する材料である金属と金属線２０との間の摩擦は、ゴムと金属線２０との間の摩擦に比べて小さい。このため、金属線２０は第１キャプスタン２により駆動されるが、第１キャプスタン２と金属線２０との間では常に滑りが生じている。

【0041】

金属線２０は、上側のロール５と、下側のロール６とをそれぞれ約半周回って一対のロール５、６の周囲を１周している。第１キャプスタン２に金属線２０が複数回巻き付けられている場合は、金属線２０はこのような周回を複数繰り返している。

【0042】

図２に、ロール５および６のそれぞれを、図１の右側から観察した場合の側面図を示す。つまり、図２に示す金属線２０は、図２の奥側からロール５および６から成る第１キャプスタン２に入線し、金属キャプスタン２に巻き付いた後、図２の手前側に出線する。図２では、ロール５、６のそれぞれの回転軸を破線で示している。また、図２では、金属線２０の進行方向を矢印で示している。

【0043】

図２に示すように、ロール５の回転軸は水平方向に沿っているのに対し、ロール６の回転軸は、水平方向に対して下方に角度θの傾きを有している。言い換えれば、ロール６の回転軸は、ロール５の回転軸に対して下方に角度θの傾きを有している。なお、ロール６の回転軸の傾きは、角度θを最大で３．０°程度とすることが好ましく、角度θを０°より大きく２．５°以下とすることがより好ましい。ロール５、６のそれぞれは、モータにより同じ速度で回転する。ロール５、６に複数回巻かれた金属線２０は、１周目の金属線２０は、２周目の金属線２０と接触しないように、互いに離間してロール５、６に巻かれている。このように、第１キャプスタン２に巻かれている金属線２０は、自身に接することなく第１キャプスタン２から送り出される。

【0044】

すなわち、下段のロール６の中心軸が上段のロール５の中心軸に対してずれている（傾いている）ことにより、金属線２０が一対のロール５、６に複数回巻き付けられている場合に、巻き付けられている金属線２０同士が絡まる不具合などを防止しつつ、金属線２０をストレスなくスムーズに走行させることができる。なお、図２では第１キャプスタン２から出線する箇所の金属線２０についてのみ断面を示している。

【0045】

図１に示すように、ロール５とロール６との間を移動する金属線２０はロール５の表面とロール６の表面との間で一直線に張られておらず、ロール５、６の相互間の領域に対し外側に膨らんで撓んでいる。言い換えれば、伸線ダイス３の上流に設けられた第１キャプスタン２では、金属線（線材、銅線）２０が撓む状態で第１キャプスタン２の周上を走行する。

【0046】

これは、上記のように第１キャプスタン２と金属線２０との間で滑りが生じているためである。金属線２０の運搬中にはこの撓みが存在するため、ロール５の表面とロール６の表面との間で金属線２０を一直線に張って、ロール５、６の周囲に金属線２０を１周させる場合の金属線２０の巻き付き長に比べ、本実施の形態の伸線機の稼働中にロール５、６の周囲に巻き付く金属線２０の１周の巻き付き長は大きい。

【0047】

次に、第１キャプスタン２から送られた金属線２０が伸線ダイス３を通過することで金属線２０は引き伸ばされ、かつ、金属線２０の断面形状はより矩形に近付く。つまり、金属線２０の断面の角部の丸みは小さくなる。伸線ダイス３には、金属線２０との摩擦を低減するため潤滑油が供給されるが、金属線２０が伸線ダイス３を通過することで金属線２０の表面からは潤滑油が除去される。伸線ダイス３により引き伸ばされた金属線２０は、伸線ダイスから第２キャプスタン４に送られ、第２キャプスタン４に巻き付いて運搬される。つまり、金属線２０は、第２キャプスタン４により伸線ダイス３から引き抜かれる。伸線ダイス３の下流に設けられた第２キャプスタン４の表面には、潤滑油は塗布されていない。

【0048】

第２キャプスタン４は、例えば、金属製のロールの表面をゴムで覆ったロール（キャプスタン）７および金属製のロールの表面をゴムで覆ったロール（キャプスタン）８から成るゴムキャプスタンなどで構成される。つまり、ゴムキャプスタンから成る第２キャプスタン４の表面には、ゴムから成る膜が巻かれている。金属線２０は、互いに離間する一対のロール７、８の周囲を周回するように巻き付けられる。駆動されて回転するロール７、８のそれぞれとの摩擦により、金属線２０は運搬される。つまり、金属線２０はロール７、８のそれぞれに巻き付いて運搬される。金属線２０は、上側のロール７と、下側のロール８とをそれぞれ約半周回って一対のロール７、８の周囲を１周している。第２キャプスタン４に金属線２０が複数回巻き付けられている場合は、金属線２０はこのような周回を複数繰り返している。

【0049】

図２に示すロール５、６と同様に、ロール７の回転軸は、水平方向に沿っているのに対し、ロール８の回転軸は、水平方向に対して下方に角度θの傾きを有している。言い換えれば、ロール７の回転軸は、ロール８の回転軸に対して下方に角度θの傾きを有している。ロール７、８のそれぞれは、モータにより同じ速度で回転する。また、第２キャプスタン４に巻かれている金属線２０は、自身に接することなく第２キャプスタン４から送り出される。なお、ロール８の回転軸の傾きは、ロール６と同様に、角度θを最大で３．０°程度とすることが好ましく、角度θを０°より大きく２．５°以下とすることがより好ましい。また、ロール８の回転軸の傾きは、ロール６の回転軸の傾きと同じでも異なっていてもよい。さらに、ロール６、８の回転軸は、水平方向に対して下方に角度θの傾きを有している構成を説明したが、この構成に限定されない。ロール６、８の回転軸は、例えば、水平方向に対して平行な方向（図２の手前側）に角度θの傾きを有している構成であってもよい。

【0050】

図１に示すように、ロール７とロール８との間を移動する金属線２０はロール７の表面とロール８の表面との間で一直線に張られており、撓んでいない。言い換えれば、伸線ダイス３の下流に設けられた第２キャプスタン４では、金属線（線材、銅線）２０が撓まない状態で第２キャプスタン４の周上を走行する。これは、第２キャプスタン４に送られる金属線２０は、伸線ダイス３を通過することで潤滑油が除去されており、かつ、金属線２０に接する箇所における第１キャプスタン２の表面を構成する材料（金属）と金属線２０との摩擦係数が、金属線２０に接する箇所における第２キャプスタン４の表面を構成する材料（ゴム）と金属線２０との摩擦係数よりも小さいためである。このように、ここでは第１キャプスタン２において金属線２０のスリップを起こしているのに対し、第２キャプスタン４ではスリップは起きない。ここでいう材料と金属線との摩擦係数とは、潤滑油がない場合の静摩擦係数を指す。

【0051】

静摩擦係数の測定方法としては、例えば、第１キャプスタン２の表面に金属線を配置し、金属線の法線方向から金属線に一定荷重Ｆｐをかけながら一定速度で送り出したときに、第１キャプスタン２の表面の金属線が第１キャプスタンの表面を滑り始めるときの最大荷重Ｆｓを求め、荷重Ｆｐに対する最大荷重Ｆｓの比によって第１摩擦係数が算出される。また、第２摩擦係数は、例えば、第２キャプスタン４の表面に金属線を配置し、金属線の法線方向から金属線に一定荷重Ｆｐをかけながら一定速度で送り出したときに、第２キャプスタン４の表面の金属線が第２キャプスタンの表面を滑り始めるときの最大荷重Ｆｓを求め、荷重Ｆｐに対する最大荷重Ｆｓの比によって算出される。

【0052】

本願でいう水平方向は、重力方向に対して垂直な方向である。本願でいう垂直方向は、水平方向に対して垂直な方向である。ロール５、６は、互いに垂直方向に並んでいるが、ロール５、６のそれぞれの回転軸は、図２に示すように並行ではない。ロール７、８は、互いに垂直方向に並んでいるが、図２に示すロール５、６と同様に、ロール７、８のそれぞれの回転軸は、互いに並行ではない。例えば、ロール５、７のそれぞれの回転軸は互いに並行であり、ロール６、８のそれぞれの回転軸は互いに並行である。つまり、第１キャプスタン２と第２キャプスタン４とは、互いに並列（並行）に配置されている。また、第１キャプスタン２および第２キャプスタン４は、いずれも２つのロールで金属線を挟んで金属線を駆動するものではない。ロール５、６、７および８のそれぞれは、第２キャプスタン４の表面のゴム部分を含めて同じ直径を有しており、ロール５、６の相互間の距離と、ロール７、８の相互間の距離とは、互いに同じである。また、ロール５～８のそれぞれの回転軸の位置は固定されている。つまり、ロール５、６のそれぞれの間の距離と、ロール７、８のそれぞれの間の距離とは、互いに同じである。

【0053】

よって、仮に、ロール５の表面とロール６の表面との間で金属線２０を一直線に張って、ロール５、６の周囲に金属線２０を１周させる場合の金属線２０の巻き付き長は、ロール７の表面とロール８の表面との間で金属線２０を一直線に張って、ロール７、８の周囲に金属線２０を１周させる場合の金属線２０の巻き付き長と同じである。これに対し、本実施の形態の伸線機の稼働中においては、ロール５、６の相互間で金属線２０に撓みが生じる。つまり、ロール５、６の相互間の金属線２０は、ロール５、６の相互間の領域に対して外側に弧を描いて膨らむ。したがって、ロール５、６（第１キャプスタン２）の周囲に巻き付く金属線２０の１周の巻き付き長は、ロール７、８（第２キャプスタン４）の周囲に巻き付く金属線２０の１周の巻き付き長より大きい。なお、ロール５、６、７および８は、いずれも図１において時計回りに回転する。

【0054】

第２キャプスタン４により送り出された金属線２０は、例えばロールに巻かれ、または、次の工程（例えば、エナメル線を形成するための被膜工程）に進む。以上のようにして、本実施の形態の伸線機による伸線が行われる。本実施の形態で伸線された金属線２０は、例えばリアクトル、または、電気自動車の駆動モータ用のコイルなどに用いられる。

【0055】

ここで、金属線２０は、伸線ダイス３を通過する前よりも、伸線ダイス３を通過した後の方が細く長く引き伸ばされている。よって、伸線ダイス３に入線する前の金属線２０の運搬される速度よりも、伸線ダイス３から出線した後の金属線２０の運搬される速度の方が速くなる。言い換えれば、伸線ダイス３から出線した後において、単位時間当たりに運搬される金属線２０の長さは、伸線ダイス３に入線する前において、単位時間当たりに運搬される金属線２０の長さよりも大きい。

【0056】

具体的には、伸線ダイス３による金属線２０の減面率が２０％である場合、伸線ダイス３から出線した金属線２０の速度（運搬速度）は、１０ｍ／ｍｉｎであり、伸線ダイス３に入線する金属線２０の速度（運搬速度）は、８～９ｍ／ｍｉｎである。なお、金属線２０の速度は、例えば毎分数百～数千ｍであってもよい。

【0057】

本実施の形態では、第１キャプスタン２に潤滑油を供給し、第１キャプスタン２の表面の摩擦を低減しており、第１キャプスタン２において意図的にスリップを起こしている。これにより、伸線ダイス３に一定の速度で金属線２０を送ることができる。図３に示す比較例のゴムキャプスタン１１では、金属線２０から潤滑油を除去した場合、および、意図的に金属線２０に潤滑油を塗布した場合のいずれにおいても、本実施の形態のように金属線２０を一定のスピードで伸線ダイス３に送ることは困難である。

【0058】

ただし、第１キャプスタン２における滑りの微小な変化、または、伸線ダイス３に入線する金属線２０の引っかかりなどに起因して、伸線ダイス３に入線する金属線２０の速度が変動する場合がある。このような場合であっても、第１キャプスタン２においては金属線２０が撓んでいるため、第１キャプスタン２における金属線２０の貯線量は自動的に調整される。これにより、第１キャプスタン２から伸線ダイス３に送られる金属線２０の速度を安定させることが可能である。

【0059】

すなわち、伸線ダイス３に対する入線側の金属線２０の速度が過度に低下した場合、ロール５、６の相互間の金属線２０の撓みは自動的に小さくなる。これにより、金属線２０の貯線量は小さくなり、金属線２０の速度は上昇する。つまり、金属線２０の速度は所望の速度に調整される。また、伸線ダイス３に対する入線側の金属線２０の速度が過度に増大した場合、ロール５、６の相互間の金属線２０の撓みは自動的に大きくなる。これにより、金属線２０の貯線量は大きくなり、金属線２０の速度は低下する。つまり、金属線２０の速度は所望の速度に調整される。

【0060】

このようにして、金属線２０から伸線ダイス３に送られる金属線２０の速度が所望の速度から変動することを防ぐことができる。つまり、比較例のようにダンサーを設けなくても、金属線２０を第１キャプスタン２から第２キャプスタン４へ一定の速度で送ることができるため、金属線２０の異常な伸びおよび断線を防ぐことができる。

【0061】

上記のように伸線ダイス３に対する入線側の金属線２０の運搬速度の変動を防ぐことができるため、比較例のように、リアルタイムで金属線２０の速度を制御する複雑で高価な制御回路を用いる必要はない。すなわち、本実施の形態では、伸線ダイス３による金属線２０の減面率に応じて、入線側の金属線２０の運搬速度の下限を設定（決定）すればよい。伸線ダイス３による減面率が２０％である場合、伸線ダイス３により減面される前の断面積Ｓ１と、伸線ダイス３により減面された後の断面積Ｓ２との関係は、Ｓ１×０．８＝Ｓ２で表される。また、減面前の金属線２０の体積Ｖ１と、減面後の金属線２０の体積Ｖ２とは、Ｖ１＝Ｖ２で表される。ここで、第１キャプスタン２から出線する金属線２０の速度（線速）Ｖｅ１と、第２キャプスタン４から出線する金属線２０の速度（線速）Ｖｅ２との関係は、Ｖｅ２＞Ｖｅ１≧Ｖｅ２×０．８で表される。

【0062】

本実施の形態では、このように、減面率に応じて、伸線ダイス３に対する入線側（上流）の金属線２０の速度と、伸線ダイス３に対する出線側（下流）の金属線２０の速度との関係を設定する。具体的には、伸線ダイス３に対する出線側の金属線２０の速度、つまり、要求される伸線の製造速度を基準として、伸線ダイス３に対する出線側の金属線２０の運搬速度の下限を設定（決定）する。

【0063】

言い換えれば、第２キャプスタン４から送り出される金属線２０の速度Ｖｅ２（第２速度）に対する、第１キャプスタン２と伸線ダイス３との間で運搬される金属線２０の速度Ｖｅ１（第１速度）の比は、断面積Ｓ１（第１断面積）に対する断面積Ｓ２（第２断面積）の比以上の大きさである。このことは、以下の式１により表される。

【0064】

Ｖｅ１／Ｖｅ２≧Ｓ２／Ｓ１・・・（式１）
ここで、伸線ダイス３に対する入線側および出線側のそれぞれの線速を、完全に減面率に応じた速さとする場合ことも考えられる。つまり、伸線により金属線２０の断面積が４／５になる場合、速度Ｖｅ１の値を、速度Ｖｅ２と４／５の逆数である５／４との積の値とすれば、安定して伸線を行うことができるようにも思える。ただし、実際には各キャプスタンおよび伸線ダイス３などにおいて金属線２０の微細な速度変化が起こり得るため、金属線２０の断線などを防ぐ観点から、伸線ダイス３に対する入線側および出線側のそれぞれの線速を、完全に減面率に応じた速さとすることができない場合もある。

【0065】

よって、ここでは、例えば減面率が２０％とし、出線側の速度Ｖｅ２が１０ｍ／ｍｉｎである場合には、入線側の速度Ｖｅ１の下限を８ｍ／ｍｉｎとし、実際には、速度Ｖｅ１を例えば８．５ｍ／ｍｉｎに設定して伸線機を稼働させる。具体的には、速度Ｖｅ２の設定値を１０ｍ／ｍｉｎとする。これにより、第２キャプスタン４から出線する金属線２０の速度の実測値は、ほぼ１０ｍ／ｍｉｎとなる。さらに、速度Ｖｅ１の設定値を８．５ｍ／ｍｉｎとする。これにより、第１キャプスタン２から出線する金属線２０の速度の実測値は、変動はあるが、ほぼ８．５ｍ／ｍｉｎとなる。

【0066】

伸線により金属線２０が減面され、速度Ｖｅ２は速度Ｖｅ１より速くなるのだから、速度Ｖｅ１（第１速度）の上限は、速度Ｖｅ２（第２速度）未満である。ロール５、６のそれぞれの回転速度と、ロール７、８のそれぞれの回転速度とを制御することで、伸線ダイス３に対する入線側の金属線２０を速度Ｖｅ１で運搬し、伸線ダイス３に対する出線側の金属線２０を速度Ｖｅ２で運搬することができる。伸線ダイス３を、減面率の異なるもの、または、金属線の断面形状の異なるものなどに交換する場合には、それに応じてロール５、６のそれぞれの回転速度と、ロール７、８のそれぞれの回転速度との設定を変更すればよい。ここでは、ロール５、６は、ロール７、８よりも遅く回転させる。

【0067】

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、上記のように、リアルタイムで金属線２０の速度を制御する複雑で高価な制御回路を用いる必要はなく、減面率に応じて伸線ダイス３に対する入線側および出線側のそれぞれの線速を設定することで、金属線２０における過度な張力の発生、過度な伸びおよび断線を防ぎつつ、伸線機を使用することができる。また、ダンサーを省略することができる。よって、伸線機の信頼性を低下させることなく、伸線機を構成する設備を簡略化し、伸線機の小型化、伸線機のライン長の短縮、および、伸線機の設備コストの低下を実現させることができる。

【0068】

すなわち、ダンサーを用いなくても、潤滑油が供給され、表面の摩擦係数が小さい第１キャプスタン２を伸線ダイス３の入線側に設けることで、伸線ダイス３の入線側の金属線２０を安定した速度で運搬することができる。また、金属線２０が第１キャプスタン２において撓むことで、金属線２０の微小な速度変化を防ぎ、線速を一定に調整することができる。これにより、複雑な制御回路を用いなくても、上記のように単純な速度比の比率設定により伸線機を使用することができる。ここでは、ダンサーがないため、伸線ダイス３と第２キャプスタン４との間で運搬される金属線２０の速度は一定である。

【0069】

また、第１キャプスタン２で意図的に金属線２０をスリップさせることで、成形ロール１と第１キャプスタン２との間に洗浄装置および乾燥装置、または、シールダイスを配置する必要がない。つまり、成形ロール１と第１キャプスタン２との間を運搬される金属線２０の表面から潤滑油を除去する洗浄部は設けられていない。これにより、伸線機を構成する設備を簡略化し、伸線機の小型化、伸線機のライン長の短縮、および、伸線機の設備コストの低下を実現させることができる。

【0070】

例えば、金属線２０を伸ばし、続いて金属線２０に絶縁体を塗布してエナメル線を製造する装置などに本実施の形態の伸線機（インライン伸線機）を組み込んだ場合には、当該装置を小型化する効果を得ることができる。

【0071】

また、伸線機のランニングコストの低下を実現することができる。すなわち、洗浄装置でポンプを使用するための電気代および水代などが不要となり、乾燥装置でブロワを使用するための電気代が不要となる。また、シールダイスの定期交換も不要である。また、第１キャプスタン２は殆ど摩耗しないため、ゴムキャプスタン１１（図３参照）の表面のゴム部分のように、定期的な部品交換は不要である。このように、比較例に比べ、本実施の形態では、伸線機を継続して使用するためのコストを低減させることができる。

【0072】

よって、上述した改善の余地に記載した問題を解消することができ、伸線機の小型化、および、金属線を伸線して製造するときの製造原価の低減を実現することができる。

【0073】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【0074】

例えば、平角伸線を行う場合に限られず、伸線後の金属線の断面形状は、どのような形状であってもよい。例えば、伸線された金属線の断面形状は円形であってもよい。

【符号の説明】

【0075】

１ 成形ロール
２ 第１キャプスタン
３ 伸線ダイス
４ 第２キャプスタン
２０ 金属線

【図1】

【図2】

【図3】