(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き胴とその両端の崩れ防止部分からなるリールの前記巻き胴上へ層状に巻き付けられた、コーナを有する異形断面線材であって、該線材の巻き層内の最終巻きループは、自身とその直前の巻きループとの間と、自身と前記崩れ防止部分との間に、自身の内周を経て連なる幅方向の広がりを有するテープ材を介在されて、前記直前の巻きループおよび崩れ防止部分との直接接触を防止されていることを特徴とする巻き線材。
【請求項２】
線材は、ピストンリング用異形断面線材である請求項１の巻き線材。
【請求項３】
コーナを有する異形断面線材を巻き胴とその両端の崩れ防止部分からなるリールの前記巻き胴上へ層状に巻き付ける方法において、巻き層内の最終巻きループを、テープ材をその一方の縁部が同一層内の既に巻き付けられた線材の巻きループの外周に巻回され、他方の縁部が前記崩れ防止部分と接してその摩擦方向に折り曲げ変形し、または変形するように巻き付けるとともに、そのテープの上方から前記既に巻き付けられたループと隣合うごとく巻き付け、前記他方の縁部を前記最終巻きループと前記崩れ防止部分との間に介在させることを特徴とする線材の巻き付け方法。
【請求項４】
線材はピストンリング用焼入れ焼戻し熱処理線材であり、該線材の表面に潤滑剤を適用する請求項３の線材の巻き付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に軟質の、鋭利な角部(以下コーナと記す)を有する断面異形の線材がリールの特に最端部で、巻き付けや巻き出しに伴って外傷が生じ易いことを見出したことから、該外傷の発生を防止した巻き線材および線材の巻き付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
線材は、製造工程間、流通段階等での運搬、保管等において、一般には束状で扱われることが多いが、外傷やもつれの発生、塵埃の付着、発錆等の防止の点から巻き胴上へ巻き付けた状態で取り扱われることが多い。一般には巻きループの崩れを防止するため、リール（本発明で巻き胴とその両端のフランジ等の崩れ防止用部分からなるものをリールと記す）上へ層状に整列して巻き付けられるが、その際リールの端部で巻き層が上層へ移ると共に、巻き付けに伴うループの配列方向が反転（以下ターンと記す）するごとくして、複数層に巻き付けられる。
【０００３】
特開平５−３９１６８号は、被巻き付け線材がＨ字形断面形状のオイルリング（ピストンリングの一種）用材に対して、巻き層間にシート材を介在させて層状整列巻きを確実化することを提案している。
この提案の方法ではシート材を介在させるために、ターンの直前で巻き付けを停止し、人手によってシート材を敷き詰めることを必要とするという欠点を有する。
軟質材または鋭利なコーナを有する異形断面線等では、特にリールの巻き胴上への巻き付け、または巻き胴からの巻き出しに伴って外傷が発生する危険が高い。
【０００４】
特開昭６２−１２５８０号は、炭素繊維や炭化珪素繊維等の脆弱な繊維束をボビンに多層状に巻き取る際に、上層の繊維束が下層側の繊維層に陥没し、この陥没した繊維束が巻き出し時に容易に下層側から抜け出せず、またこれにより糸切れ、ケバ立ち等を生ずることに対し、巻取り厚み方向に重なり合う繊維同士間に離型部材（テープまたはシート状）を介在させることを提案している。
また、特開昭５３−１０３５８２号は、防食層の外面に導電性塗料を塗布したケーブルが出荷ドラムの特に下層部で、相互の接触圧力や輸送中の高温のために塗料の粘性が増加し、防食層同士が接着してケーブルの巻き出し時に亀裂を生ずることを防止するため、非粘着性の長帯シートをケーブルに縦添えすることを提案している。
【０００５】
一般に断面異形線材とは円形断面線材以外のすべてのものが含まれる。線材が共擦れにより傷つけあう場合の傷は、接触部の圧力、したがって接触部の曲率に比例すると考えられるから、曲率の大きい部分ほど該コーナ同士が接触したとき大きく傷つけ合うことになる。一般にコーナ部は丸線から異形形状への形成過程で、ロールやダイスと接触する機会が少なく、長さ方向に引き伸ばされた部分であるから、非常に肌荒れしており、したがって、このようなコーナ同士が特に大きい角度で接触した時は、微視的に見てやや誇張して述べると、あたかも鋸刃同士が接触するように傷つけ合い易い。また、コーナを結ぶ対角線が線材の断面の中心を通るようなコーナ同士は相隣る巻きループ同士間で強く傷つけ易い。
【０００６】
内燃機関用のピストンリングは、焼入れ焼戻し熱処理済みの高硬度の鋼線材をカーリング（螺旋状に曲げ成形）する工程を経て製造され、これに用いる線材は圧力リングの場合、０．８×１．５ないし４．０×６．０ｍｍ程度の長方形断面で各コーナは０．３ｍｍ（面とり状）以下の高い鋭利性が要求されている。
これらの線材は線材メーカーで、全長に亘って、通常は渦流探傷法で外傷も含め検査された後出荷される。特にコーナ部では渦流探傷器の感度以下の外傷でも、また該探傷後、出荷のためのリールへの巻き付けや、前記ピストンリングメーカのカーリング工程での巻き出しに伴う外傷の発生でも折損が生じること、また特に大断面寸法のものほど腰が強いため外傷が発生し易いこと等がわかった。
【０００７】
前記リールへの層状整列巻きに際して端部は非定常部であり、巻線が相互に、または崩れ防止部分との接触で外傷が発生し易く、またターンのタイミングが不適当であると外傷が発生し易いことがわかった。すなわち、タイミングが早過ぎると線材が入る余地（スペース）が残存することになり、このスペースに上記上層のさらに一層だけ上の層のターン時の線材が、最悪の場合、落ち込んで、以後整列巻きが乱れて落ち込みが繰り返され、その落ち込み時やそこからの抜け出し時に線材相互が強い接触圧力で摩擦するため、またタイミングが遅過ぎると、巻き付け中のループが一巻き前に巻き付けられたループとリールのフランジ等との間に大きな接触圧力で割り込み、または抜け出しに際して摩擦し、また線材が巻き込み直前に崩れ防止部分と摩擦するからである。
このターンのタイミングを制御して外傷の発生を防止することは一般に容易でない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コーナを有する異形断面線材のリールの巻き胴上への巻き付けにおいて、特にリールの端部での巻き付け、巻き出しの際の外傷の発生を防止された線材および外傷の発生を防止する巻き付け方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特にリールの端部で外傷が発生し易いことを見出したことから、この外傷を完全に防止するために、種々考察の上テストした結果、被巻き付け線材の巻きループがその直前のループと、およびリールの崩れ防止部分と直接接触しないように適当な物を介在させればよいとの結論から、その介在させるべき最適な物の形態と介在形態、およびいかにして介在させるかについて検討し、本発明をなした。
【００１０】
本発明の線材は、巻き胴とその両端の崩れ防止部分からなるリールの前記巻き胴上へ層状に巻き付けられた、コーナを有する異形断面線材であって、該線材の巻き層内の最終巻きループは、自身とその直前の巻きループとの間と、自身と前記崩れ防止部分との間に、自身の内周を経て連なる幅方向の広がりを有するテープ材を介在されて、前記直前の巻きループおよび崩れ防止部分との直接接触を防止されていることを特徴とする巻き線材、ならびにコーナを有する異形断面線材を巻き胴とその両端の崩れ防止部分からなるリールの前記巻き胴上へ層状に巻き付ける方法において、巻き層内の最終巻きループを、テープ材をその一方の縁部が同一層内の既に巻き付けられた線材の巻きループの外周に巻回され、他方の縁部が前記崩れ防止部分と接してその摩擦方向に折り曲げ変形し、または変形するように巻き付けるとともに、そのテープの上方から前記既に巻き付けられたループと隣合うごとく巻き付け、前記他方の縁部を前記最終巻きループと前記崩れ防止部分との間に介在させることを特徴とする線材の巻き付け方法である。
【００１１】
上記本発明の線材において、最も擦り傷の多い巻き層内の最終巻きループは、その直前の巻きループとの間および崩れ防止部分との間にテープ材を介在されて直接接触が防止されているから、線材の巻き付けおよび巻き出しの過程でこれらとの直接摩擦が防止され、外傷が発生することがない。
但し、巻き層内の最終巻きループ自身とその直前のループとの間および該自身と崩れ防止部分との間にテープをうまく介在させ、または介在させたまま巻き出しするためには、テープは一条としてその幅方向中央部が巻きループの内周を経て両部分間を連絡するものとする。
【００１２】
本発明の巻き線材において、リールがプラスチックス等被巻き付け線材より十分に低硬度の場合は、最終巻きループと崩れ防止部分との間に特にテープ材を介在している必要性は少ない。しかし、軟質リールでは、表面が荒れており、鋭利なコーナを有する線材では引掛かりが生じ易く、円滑な巻き付け巻き出しが困難となり、またこれにより曲りも発生し易く、また荒れ部分に硬質の塵埃等が付着していることが多いから、この部分でもテープ材が介在しておればこれらが防止される。
【００１３】
また、前述のようにピストンリング用焼入れ焼戻し熱処理線材は外傷が発生し易く、かつこの外傷による弊害は大きいから、本発明は該線材に好適である。
次に本発明の線材の巻き付け方法では、巻き層内の最終巻きループは、テープ材がその一方の縁部を既に巻き付けられたループの外周に、他方の縁部が崩れ防止部分に接してその摩擦方向に変形し、または変形するように巻き付けるとともに、そのテープの上方から巻き込まれるから、該最終ループは、テープにより樋状に取り囲まれ、したがって直前のループとの間および崩れ防止部分との間に確実にテープ材を介在して巻き込まれることができる。
【００１４】
本発明に使用するテープ材の材質としては、紙、布、合成樹脂等が適当であり、破断や破れを生じ難いものが望ましく、このためには材質的に伸び性を有する合成樹脂製のものがよい。また、テープ材の厚みは破れを生じない程度のものがよい。
また、本発明に用いるテープ材の幅寸法は、被巻き付け線材の断面の半周以上とするとよいが、さらに余裕のある寸法とすると自動巻き付けや外傷防止の完全化の点でよい。
また、本発明者らは、上記の発明に至る過程で被巻き付け線材がピストンリング用線材である場合、その表面に潤滑剤を塗布して併用することが外傷防止上有効であることを知見した。
【００１５】
すなわち、鋭利なコーナを有する線材同士が乾燥状態でテープ材を介して大きな角度で接触する場合、テープ材が破れる可能性が高まり、破れた場合、前述のように微視的にみると鋸刃同士が噛み合うごとく、両材質の物体同士の接触での摩擦係数より大幅に高い摩擦係数を示して大きく傷を付け合うが、潤滑油塗布によりテープの破れが抑制され、またテープが破れた場合のコーナ相互の摩擦も低減される。
一般に断面異形線とは、円形断面以外のものの全てが含まれる。このうち、巻き胴上に巻き付けられるものは比較的小断面寸法のものであって、この内には、長方形断面（圧力リング用線材、バイメタル鋸刃材等）ないし八角形状のものや、略正六角形状のもの、さらに最終部品形状に対応した各種の特異な形状のもの（例：油掻きピストンリング製造用Ｈ字形断面線等）等がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のリール巻き線材の巻き付け形態を特定の巻き層に着目して説明する図である。但し、図１で被巻き付け線材は作図の簡便性の点から長方形断面で表した。
図１でリール３は、左右のフランジ部３ａ，３ｂと巻き胴部３ｃからなる。
被巻き付け線材は、（イ）が巻き始めループであり、（ロ）が巻き層内の最終巻きループである。
【００１７】
図２は巻取り装置の概略図で、リール３は矢印３ｅの方向に回転してテープ２を下層に線材１を上層にして巻き取り、それぞれ２ｔ，１ｔが巻き始め点である。テープ材はポリプロピレン等適当な伸び特性を有するものが適当であり、これを適当な張力で巻き付けると、リール端部で一方の縁部がリールのフランジ部に接触すると、該縁部は、フランジ部の矢印３ｅ方向の摩擦によって、推し上げられ、断面が折れ曲げ状に変形し（２ａ）、巻胴上ではフランジ状２ｂとなる。
【００１８】
図１において、ループ（イ）部のテープの一方の縁部２ｃは、このようにしてフランジ状となった部分であり、また、以降のループ部でのテープの２ｅ部は一方の縁部が既に巻き込まれたループの外周上で長さ方向に伸ばされたまま巻き付けられた部分である。以上のように順次右方に巻き込まれ、遂に最終巻きループ（ロ）となる。該ループ（ロ）は、そのループ自身とその直前の巻きループとの間と、自身と崩れ防止部分３ａとの間とを、自身の内周を経て連なる幅方向の広がりを有するテープ材を介在して直前のループおよび崩れ防止部分との直接接触を防止されている。テープの他方の端部２ｆは前述のようにフランジ状となった部分である。
【００１９】
テープ材を紙等伸びが小さい材料とした場合、テープ材および線材がそれぞれが巻き込まれる部分２ｔと１ｔとの間を近く、または同一点としておけば、上記伸びを有する場合と同様にテープ材は、樋状となって（しわを有する場合もある）最終巻きループとその直前のループや崩れ防止部分との間にうまく介在し得ることが確認されている。
【００２０】
【実施例】
３ｍｍ×５ｍｍの長方形断面の圧力リング用焼入れ焼戻し熱処理済みの、硬さがＨＲＣ４０〜４１の鋼線を、従来のリール巻き付け装置にテープ材供給装置および潤滑油塗布装置を付加した図２の装置により、巻き胴直径８００ｍｍでフランジを両側に有する鉄製リールに、巻き付け速度３ｍ／分で巻取りテストを行なった。この時のトラバースピッチは、前記鋼線の幅寸法に１ｍｍを加えた６ｍｍ／ｒｅｖ．とした。テープ材は強度の高いポリプロピレン、テープ材幅寸法は、線材との幅方向関係位置のずれを考慮して２０ｍｍのものを使用した。但し、潤滑剤はテープ材に塗布してもよい。
【００２１】
テストは潤滑剤の有無、テープ材の有無の組合せについて行ない、いずれも所定長さの線材を自動で巻き付けた後、巻き戻しして共擦れによる外傷の数を、渦流探傷法によるよりも高感度である、爪による擦過と目視を組合せて計数した。なお、潤滑油は６３ｃＳｔの引抜油を使用した。巻き付け作業自体はいずれも順調であった。表１にテスト結果を線材１００ｍ当りに発見された外傷の発生頻度で示す。このうち、（    ）はターンの近傍に発生したものである。
線材全長のうち、ターンに関係するループは、巻き層内の最終巻きループとその直前のループの占める割合は約６％の長さの部分であるが、表１から、潤滑剤を用いたＮｏ．３では外傷の５０％（４／８）、潤滑剤を用いないＮｏ．４では約５９％（２０／３４）がターン部で発生していることから、該部での外傷発生率が高いことがわかる。
【００２２】
【表１】
0003642448.tif 000002
【００２３】
表１に示す通り、テープ材を使用する本発明では、潤滑剤の塗布の有無に係わらず共擦れ外傷の発生はなく良好な結果が得られた。
Ｎｏ．３の潤滑剤の塗布のみでも従来の何も用いないものの外傷３４箇所に比し、約１／４以下の８箇所に低下しており、有効であることがわかる。
なお、潤滑剤の適用とテープ材の巻き付けとの併用により、テープ材が万一破損した際の補助機能としても有効である。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の巻き層内の最終巻きループを、テープ材を介在して、それ自身とその直前のループと、自身と崩れ防止部分との直接接触を防止する方法は、従来、コーナを有する異形断面線材の整列巻きの最終巻きループ部で特に生じ易かった外傷を完全に防止できると共に、一層毎にシート材を挿入する人手も不要であり、品質、生産性の両面で大きなメリットが生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リール上に巻き付けられた線材とテープ材との関係位置の例を示す断面図である。
【図２】テープ材供給装置ならびに潤滑剤塗布装置を具備した巻取装置の概略図である。
【符号の説明】
１  線材、２  テープ材、３  リール、４  ローラーガイド、５  潤滑剤
【図１】
0003642448.tif 000003
【図２】
0003642448.tif 000004