JP5067673B2 - 伸線材の表面加工方法、その装置および加工した伸線材 - Google Patents

Description

本発明は、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材の表面を平滑化したのち研磨する伸線材の表面加工方法、その装置および加工した伸線材に関する。

一般に引抜或いは圧延により成形された製造直後の伸線材の表面には、成形製造前に存在した局部的な凹凸が、引抜或いは圧延加工によって変形されてその体積が縮小するものの成形製造直後にも残存する。そして、引抜或いは圧延加工時に使用する潤滑剤の量的なムラがある場合には、伸線材表面に新たな凹凸が発生したり、しわとして残存したりして伸線材の表面品質を低下させる。

そのため、従来、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材に対して粉粒体状の研削材を相対的に移動させて伸線材を研磨するようにした伸線材の研磨方法が、本出願人から提案され特開２００３−１７５４５０公報によって公知になっている。
特開２００３−１７５４５０公報

しかし、このような従来の伸線材の研磨方法では、伸線材表面のしわや凹凸を消滅させるには研磨工程を多数回繰り返して行う必要があるため、非常に時間がかかるとともに生産性が悪いなどの問題があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材からしわや凹凸を速やかに除去するとともに伸線材の表面研磨も可能な伸線材の表面加工方法、その装置および加工した伸線材を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明における伸線材の表面加工方法は、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材の表面を平滑化したのち研磨する方法であって、表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝を備えかつ相対向して回転可能に配設されて前記伸線材を圧延可能な２対以上の圧延ロール間に、２対以上の圧延ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記伸線材を通過させて前記伸線材を圧延し、伸線材表面を薄層で塑性流動させながら平滑化するとともに伸線材表面に微細な凹凸を成形する工程と、前記伸線材を狭持可能に配設されかつ回転して粉粒体状で多面体の研削材を前記伸線材に薄膜帯状態に付着させるとともに前記伸線材に対して相対移動させる２対以上の弾性ロール間に、２対以上の弾性ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記圧延ロール間を通った前記伸線材を通過させ、伸線材を研磨する工程と、を含むことを特徴とする。

このように構成された本発明は、表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材を先ず圧延ロールにより圧延して、伸線材表面を薄層で極微少領域にかつ連続して塑性流動させて伸線材表面を平滑化するとともにしわや凹凸を概略消去し、さらに伸線材の表面を微細な凹凸状に成形し、続いて、研磨工程において、粉粒体状で多面体の研削材を伸線材に接触させるとともに伸線材に対して相対移動させて、平滑化しかつ微細な凹凸状を成した伸線材表面から凹凸を効率よくかつ速やかに除去する。

なお、製造直後の伸線材のしわや凹凸の大きさは伸線材の材質鋼種、事前のコーティングの種類、使用する加工用潤滑剤等により異なるが、一般の鋼線において４〜１５μｍの凹部が伸線材表面に残存している。圧延ロールにより伸線材の表面をならしながら均一で微細な凹凸状を成形することは、研磨工程において粉粒体状で多面体の研削材と伸線材表面の局所的な接触面における滑りのムラを減少させ、研削しやすくすることにより安定した研削量を確保することができる。この研削方法と手段により、伸線材の材質鋼種、事前のコーティングの種類、使用する加工用潤滑剤等に関係なく、加工後の表面粗さとして十点平均粗さ Rｚjis２μｍ以下の表面を有することができる。

またなお、本発明における圧延ロールは、伸線材の表面硬度よりも高い硬度の材質を有するものが望ましい。また、溝内表面の微細な突起とは、放電加工やブラスト加工によって成形してあって、鋭角或いは鈍角の山形状を成すものである。
またなお、本発明における圧延ロールの溝の深さは伸線材の半径よりも若干短い寸法であることが望ましい。

またなお、本発明において、圧延ロールの溝間を通過した伸線材を研磨する手段としては、上述した特開２００３−１７５４５０公報で開示されるものの他に、特開２００２−３０７２８８公報、特開２００２−３６１５５０公報および特開２００３−１２７０５９公報で開示されたものがある。

またなお、本発明において、伸線材の圧延手段を研磨手段の前に配置することにより、研磨工程内に供給される伸線材の表面には後工程で有害になる局部的な凹凸が無くなって表面粗さが概略一定であるため、この研磨工程における伸線材の研磨量もほぼ一定になる。

以上の説明から明らかなように本発明における伸線材の表面加工方法は、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材の表面を平滑化したのち研磨する方法であって、表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝を備えかつ相対向して回転可能に配設されて前記伸線材を圧延可能な２対以上の圧延ロール間に、２対以上の圧延ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記伸線材を通過させて前記伸線材を圧延し、伸線材表面を薄層で塑性流動させながら平滑化するとともに伸線材表面に微細な凹凸を成形する工程と、前記伸線材を狭持可能に配設されかつ回転して粉粒体状で多面体の研削材を前記伸線材に薄膜帯状態に付着させるとともに前記伸線材に対して相対移動させる２対以上の弾性ロール間に、２対以上の弾性ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記圧延ロール間を通った前記伸線材を通過させ、伸線材を研磨する工程と、を含むから、製造直後の伸線材表面のしわや凹凸を速やかに除去するとともに伸線材表面の研磨も可能になるなどの優れた実用的効果を奏する。

以下、本発明を適用した伸線材の表面加工装置の一実施例について図１〜図８に基づき詳細に説明する。本伸線材の表面加工装置は、表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝を備えかつ相対向して回転可能に配設されて伸線材を圧延可能な２対の圧延ロールを、２対の圧延ロールの全部で伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして設けて伸線材を圧延し、伸線材表面を薄層で塑性流動させながら平滑化するとともに伸線材表面に微細な凹凸を成形する圧延手段Ａと、この圧延手段Ａの下流に設けられ、伸線材を狭持可能に配設されかつ回転して粉粒体状で多面体の研削材を伸線材に薄膜帯状態に付着させるとともに伸線材に対して相対移動させる２対の弾性ロールを、２対の弾性ロールの全部で伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして設けて伸線材を研磨する研磨手段Ｂと、で構成してある。

まず、圧延手段Ａについて図１〜図５に基づき詳細に述べると、圧延手段Ａは、図１および図２に示すように、伸線材を上下両方向から圧延する１対の第１圧延機構１と、伸線材を左右両方向から圧延する１対の第２圧延機構２と、これら第１圧延機構１および第２圧延機構２を保持する機台３とを備えている。

また、第１圧延機構１および第２圧延機構２のそれぞれにおいて、例えば、第１圧延機構１の上側の場合には、図３および図４に示すように、伸線材を圧延する圧延ロール４が断面逆置Ｕ字形状の可動保持部材５の下端部に回転軸６を介して回転可能に装着してあり、この可動保持部材５は断面逆置Ｕ字形状の固定保持部材７にこれに沿って上下摺動可能にして装着してある。そして、可動保持部材５の上端部には、固定保持部材７の上端部に装着された流体シリンダ８のピストンロッドの下端部が固着してあって、圧延ロール４は流体シリンダ８の伸縮作動により昇降するようになっている。

第１・第２圧延機構１・２における他の圧延ロール４も同様に構成されていて、これら２対の圧延ロール４・４は、４本の流体シリンダ８・８の伸長作動により相互に接近して伸線材を圧延するようになっている（図１および図２参照）。
また、各回転軸６の一端には可動保持部材５に装着された電動機９の出力軸が連結してあって、圧延ロール４は電動機９の駆動により伸線材Ｗを研磨手段Ｂに供給できるよう回転する。なお、圧延ロール4の周速は、図示しない制御装置により、研磨手段Ｂの後方に連結された図示しない巻取り機の伸線材Ｗの巻取り速度に同調可能に速度調整をされる。

また、図５（ｂ）に示すように、各圧延ロール４の外周面には表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝4ａが刻設してある。そして、相対向する一対の圧延ロール４・４の一対の溝４ａ・４ａは相対向するようになっている。

なお、圧延ロール４の微細な突起の高さは被処理材である伸線材Ｗの材質、表面硬度等により変えることが好ましく、流体シリンダ８の加圧力との組合せを選択して使用するのが良い。
またなお、溝4ａの断面における円弧方向の突起の間隔は研削材の平均粒径より短いことが望ましい。
またなお、図５（ｂ）に示すように、溝4ａの断面における円弧面は、断面から見た伸線材Ｗに対して９０度以上の例えば１２０度の接触角を形成して伸線材Ｗと接触できる形状であることが好ましい。

またなお、断面が円形以外の矩形或いは鈍角を成す多角形の伸線材Ｗの場合、圧延ロール４の溝の断面形状は通線、処理する伸線材の断面形状に倣うものにする。
またなお、第１・第２圧延機構１・２における圧延ロール４の直前には、伸線材Ｗの挿入ガイド装置（図示せず）を圧延ロール４に接触しないようにして配設してあって、伸線材Ｗの溝４ａへの挿入を確実かつ容易に行うことができるようにする。

次に、研磨手段Ｂについて図６〜図８に基づき詳細に述べると、研磨手段Ｂは、図６に示すように、前後方向へ延びる回転軸５１・５１・５２・５２を相互に平行させ相対向して軸支されて対を成しそれぞれの対が上下方向へ適宜の間隔をおいて配置されて伸線材Ｗを挟持可能でありかつ伸線材Ｗの移動方向または反対方向へ回転可能な２対の弾性ロール５３・５３・５４・５４と、対を成す弾性ロール５３・５３・５４・５４を相互に接近・離隔する４組の接近離隔手段５５・５５と、弾性ロール５３・５３・５４・５４を回転させる回転手段５６・５６（図８参照）と、対を成す弾性ロール５３・５３または５４・５４間に粉粒体状の研削材を投入する研削材投入手段（図示せず）と、弾性ロール５３・５３・５４・５４を加湿する加湿手段５７・５７（図７参照）と、で構成してある。

そして、接近離隔手段５５・５５のそれぞれは、図７に示すように、回転軸５１・５１・５２・５２にそれぞれ環装された軸受部材５８・５８・５９・５９と、軸受部材５８・５８・５９・５９にリンク機構６０・６０・６１・６１を介して連結された横向きのシリンダ６２・６２・６３・６３と、で構成してあり、シリンダ６２・６２・６３・６３の各後部は箱体状の支持フレーム６４の左右外側面に装着されたブラケット６５・６５の上下両端に上下動自在にピン支持してあり、支持フレーム１４は固定配設してある。さらに、軸受部材５８・５８・５９・５９は上下のもの同士がリンク機構６６・６６を介して連結してある。

また、図８に示すように、回転軸５１・５１・５２・５２の後部には回転手段５６・５６の一部を構成するギヤユニットが装着してあり、ギヤユニットは回転軸５１・５１・５２・５２にそれぞれ嵌着されたギヤ６７・６７・６８・６８と、ギヤ６７・６８・６７・６８間にそれざれ位置されたピニオン６９・６９と、出力軸に一方のピニオン６９が嵌着された電動機（図示せず）とで構成してあり（図示せず）、ピニオン６９・６９は噛み合っていて、電動機の駆動により弾性ロール５３・５３・５４・５４は所定方向へ回転するようになっている。

また、図８に示すように、回転軸５１・５１・５２・５２の後端には支持フレーム６４に装着された加湿手段５７・５７が連結してあり、各加湿手段５７は弾性ロール５３・５３・５４・５４にそれぞれ透設された多数の細孔と回転軸５１・５１・５２・５２に形成されて一端が前記細孔に連通し他端が導管７０を介して液体供給源７１に接続する貫通孔（図示せず）とで構成してある。

次に、引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材Ｗを、上述した伸線材の表面加工装置を用いて表面加工する手順について説明する。まず、第１圧延機構１および第２圧延機構２の電動機９・９を駆動して圧延機構１および第２圧延機構２の圧延ロール４・４を所要方向へ回転させながら、図示しない伸線材Ｗの挿入ガイド装置を介して圧延ロール４・４の溝４・４間に伸線材Ｗを挿入するとともに流体シリンダ８・８を伸長作動して圧延ロール４・４を相互に接近させる。すると、伸線材Ｗは、圧延ロール４・４によって圧延されて表面が薄層で塑性流動してのしわや凹凸が縮小あるいは消滅されるとともに表面に微細な凹凸が形成されて２対の圧延ロール４・４から送り出される。

次いで、圧延手段Ａを通った伸線材Ｗを二対の弾性ロール５３・５３・５４・５４間に順次に通過させるとともに、シリンダ６２・６２・６３・６３を伸長作動して４個の弾性ロール５３・５３・５４・５４を相互に接近させて、弾性ロール５３・５３・５４・５４により伸線材Ｗを所要の大きさの力で挟持する。次いで、回転手段６・６の減速機付き電動機を駆動して弾性ロール５３・５３・５４・５４の周縁速度を伸線材Ｗの移動速度より速くまたは遅くなるようにして、弾性ロール５３・５３・５４・５４をピニオン１９・１９およびギヤ１７・１７・１８・１８を介して回転させ、かつ、弾性ロール５３・５３および５４・５４間に研削材投入手段（図示せず）から粉粒体状の研削材を薄層になるように吹き込む。

すると、弾性ロール５３・５３・５４・５４は、周縁のうち相互に接触する部分が変形して伸線材Ｗの形状に順応し、これに伴い、弾性ロール５３・５３・５４・５４が伸線材Ｗに対して比較的長く覆い被さる状態になり、しかも、加湿手段７・７による弾性ロール５３・５３・５４・５４の加湿によって研掃材の弾性ロール５３・５３・５４・５４への付着が確実に行われ、この結果、弾性ロール５３・５３・５４・５４によって研削材は伸線材Ｗに対して相対的に移動され伸線材Ｗを摩擦し、表面加工することとなる。なお、弾性ロール５３・５３・５４・５４に付着する研削材の総厚は研削材の平均粒の５０倍までを目処に構成する。

本発明における圧延手段の一実施例を示す一部切欠き正面図である。 図１の右側面図である。 図１における主要部の正面図である。 図３の右側面図である。 図１における圧延ロールの拡大詳細図であって、正面図（ａ）と、正面図（ａ）のＡ部拡大詳細図（ｂ）とがある。 本発明における研磨手段の一実施例を示す一部断面正面図である。 図６の右側面図である。 図６の背面図である。

符号の説明

Ａ 圧延手段
Ｂ 研磨手段

Claims (3)

1. 引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材の表面を平滑化したのち研磨する方法であって、
   表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝を備えかつ相対向して回転可能に配設されて前記伸線材を圧延可能な２対以上の圧延ロール間に、２対以上の圧延ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記伸線材を通過させて前記伸線材を圧延し、伸線材表面を薄層で塑性流動させながら平滑化するとともに伸線材表面に微細な凹凸を成形する工程と、
   前記伸線材を狭持可能に配設されかつ回転して粉粒体状で多面体の研削材を前記伸線材に薄膜帯状態に付着させるとともに前記伸線材に対して相対移動させる２対以上の弾性ロール間に、２対以上の弾性ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして前記圧延ロール間を通った前記伸線材を通過させ、伸線材を研磨する工程と、
   を含むことを特徴とする伸線材の表面加工方法。
2. 引抜或いは圧延により成形されて表面にしわや凹凸が存在する製造直後の伸線材の表面を平滑化したのち研磨する装置であって、
   表面に微細な突起を有する断面円弧形状の溝を備えかつ相対向して回転可能に配設されて前記伸線材を圧延可能な２対以上の圧延ロールを、２対以上の圧延ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして設けて前記伸線材を圧延し、伸線材表面を薄層で塑性流動させながら平滑化するとともに伸線材表面に微細な凹凸を成形する圧延手段と、
   この圧延手段の下流に設けられ、前記伸線材を狭持可能に配設されかつ回転して粉粒体状で多面体の研削材を前記伸線材に薄膜帯状態に付着させるとともに前記伸線材に対して相対移動させる２対以上の弾性ロールを、２対以上の弾性ロールの全部で前記伸線材の少なくとも全円周外面を囲むようにして設けて伸線材を研磨する研磨手段と、
   を具備したことを特徴とする伸線材の表面加工装置。
3. 請求項１に記載の伸線材の表面加工方法または請求項２に記載の伸線材の表面加工装置よって表面が加工されて十点平均粗さがRｚjis２μｍ以下の表面を有することを特徴とする伸線材。