(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンを支持する複数の筒状のフライヤを直列に接続し、最前のフライヤの前端に円錐筒からなるプレフォーム装置を同軸に結合し、各ボビンから引き出した下撚り素線と同数かつ下撚り素線よりも大径の上撚り素線を、フライヤとともに回転するプレフォーム装置の円錐面に沿つてジグザグ状に案内する一方、予め複数の下撚り素線を芯線に下撚り加工してなる下撚り線を、スタンドのボビンから各フライヤの中心軸線に沿つて引き出し、さらに撚り戻し板を経てボイスへ挿通し、前記プレフォーム装置からの上撚り素線を前記撚り戻し板を通過した下撚り素線に平行撚りし、各上撚り素線をボイスを貫通させてフライヤと同期回転する引出しドラムにより引き出すようにし、前記撚り戻し板は円板の周縁部に沿つて周方向等間隔に各下撚り素線を各別に挿通する通孔を設けてなり、かつ前記プレフォーム装置の前端にボイスに対向して支持してなり、前記撚り戻し板で下撚り素線が径外方へ互いに引き離され、下撚り素線とプレフォーム装置で線ぐせを付けられた上撚り素線とがボイスへ近づく時、フライヤの回転に伴つて上撚り素線が下撚り素線に、下撚り素線と同じ方向へ撚り合されることを特徴とする多層撚り線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＣ鋼撚り線に代表される平行撚りの多層撚り線の加工方法と装置に関し、特に筒型高速撚り線機による多層撚り線の加工方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層撚り線は用途により撚り構成が選択されるが、例えばプレストレスト・コンクリート構造体に使用されるＰＣ鋼多層撚り線は、コンクリートに圧縮応力を負荷し、構造体の強度を高めている。ＰＣ鋼多層撚り線は使用上の都合から撚り線径（断面積）が細く、長時間高緊張力下で繰返し荷重を受けるので、引張強度が高く、レラクセーシヨン特性を有するものが要求され、この特性を得るために平行撚りが選択される。
【０００３】
多層撚り線の加工には確実な撚りを得るために、籠型撚り線機かフライヤ数の多い筒型撚り線機が使用される。しかし、籠型撚り線機は機構上から処理速度が遅く、生産性が低い。また、筒型撚り線機は全長（ライン）が長くなり、設備費も高価なものになる。
【０００４】
一般的な筒型撚り線機を使用して多層撚り線を加工する場合、多層撚り線の層数分だけ繰返し撚り加工を行うことになる。この場合、下撚りと上撚りの撚りピツチを合せないと、正常な平行撚りの多層撚り線が得られない。このため、従来は変速歯車を切替えたり、交流サーボモータと差動装置を組み込んだ機械的な制御が考えられる。つまり、下撚りと上撚りを同一条件で処理すると、上撚り後の線径が太くなる分だけ、引取り機での線速が速くなり、下撚りと上撚りの撚りピッチに狂いが生じる。下撚りと上撚りの撚りピッチは撚り線機の回転数と引取り速度で決定される。しかし、プレフォーミングでの撚りピッチの調整は計算通りとはならず、確実な管理が難しい。
【０００５】
上述のように、従来の多層撚り線の加工方法では、正確な平行撚りの多層撚り線を得るには設備費が高価なものとなるだけでなく、多層撚り線の寸法の調整や装置の経時変化などに対する調整に時間を要し、装置の稼働率が低く、調整に使用される材料の損失が多くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、作業性に優れかつ正常な平行撚り加工を可能にした、多層撚り線の加工方法と装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成はボビンを支持する複数の筒状のフライヤを直列に接続し、最前のフライヤの前端に円錐筒からなるプレフォーム装置を同軸に結合し、各ボビンから引き出した下撚り素線と同数かつ下撚り素線よりも大径の上撚り素線を、フライヤとともに回転するプレフォーム装置の円錐面に沿つてジグザグ状に案内する一方、予め複数の下撚り素線を芯線に下撚り加工してなる下撚り線を、スタンドのボビンから各フライヤの中心軸線に沿つて引き出し、さらに撚り戻し板を経てボイスへ挿通し、前記プレフォーム装置からの上撚り素線を前記撚り戻し板を通過した下撚り素線に平行撚りし、各上撚り素線をボイスを貫通させてフライヤと同期回転する引出しドラムにより引き出すようにし、前記撚り戻し板は円板の周縁部に沿つて周方向等間隔に各下撚り素線を各別に挿通する通孔を設けてなり、かつ前記プレフォーム装置の前端にボイスに対向して支持してなり、前記撚り戻し板で下撚り素線が径外方へ互いに引き離され、下撚り素線とプレフォーム装置で線ぐせを付けられた上撚り素線とがボイスへ近づく時、フライヤの回転に伴つて上撚り素線が下撚り素線に、下撚り素線と同じ方向へ撚り合されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の構成はボビンをそれぞれ支持する複数の筒状のフライヤを直列に接続し、該フライヤの前端に円錐筒からなるプレフォーム装置を同軸に結合し、各ボビンから引き出した上撚り素線をプレフォーム装置の円錐面に沿ってジグザグ状に案内し、かつスタンドからフライヤの中心軸線に沿って引き出した、予め複数の下撚り素線を芯線に下撚り加工してなる下撚り線に平行撚りし、上撚り線をボイスを貫通させてフライヤと同期回転する引出しドラムにより引き出す多層撚り線機において、上撚り加工時に、ボイスに対向するプレフォーム装置の前端に、円板の周縁部に沿って周方向等間隔に下撚り線の各下撚り素線を各別に挿通する通孔を設けてなる撚戻し板を配設したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では一般的な筒型高速撚り線機（ストランダ）を使用し、簡便な方法で処理速度が速く確実な平行撚り加工が得られるようにする。このため、撚り線の撚りピッチは撚り線機の回転数と引取り機の引取り速度で決定する。
【００１２】
下撚りと上撚りの撚り線径が異なる時は、撚り線機の回転数と引取り機の引取り速度を調整する必要がある。引取り速度の調整は下撚り加工時、上撚り素線の線径の２倍分だけ引取り機の引出しドラムの外径を大きくするか、または上撚り加工時、下撚り加工で用いた引取り機の引出しドラムの外径を上撚り素線の線径の２倍分だけ小さくする。
【００１３】
平行撚りをより確実なものにするために、上撚り加工時、下撚り素線をボイスの手前で一時撚り戻し、ボイス部で下撚り素線と上撚り素線とを同時に撚り合せる。上述の方法を繰り返すことにより、平行撚りの多層撚り線の加工が可能になる。下撚り加工時の引取り速度を、上撚り素線の線径分の速度で処理することにより、つまり下撚り加工時の引出しドラム（巻取り釜）の外径を上撚り素線の線径分だけ大きくする。具体的には、引出しドラム（巻取り釜）の外周面に上撚り素線の線径分の厚さの複数のスペーサ（調整板）を配設して段付引出しドラムとし、上撚り素線の線径分だけ大径の段付引出しドラムで処理する。しかし、上撚り加工時の引出しドラムの外径を上撚り素線の線径分だけ小さくしてもよい。上撚り加工時、下撚り素線を１度撚りほぐし、ボイスで下撚り素線と上撚り素線を同時に撚り合せることにより正常な加工ができる。
【００１４】
本発明によれば、筒型撚り線機を使用して、簡便な方法で下撚りと上撚りの撚り方向が同じ多層撚り線を得ることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明をＰＣ鋼多層撚り線（１９本２層撚り線）についての加工方法と装置について説明する。図１，２に示す２層撚り線２０は、まず直径８ｍｍの芯線２の周囲に直径４．０７ｍｍの９本の下撚り素線３を螺旋状に巻き付けて下撚り線（１層撚り線）１０を構成し、次いで、下撚り線１０を芯線として、下撚り線１０の周囲に直径７．２５ｍｍの９本の上撚り素線４を下撚り素線３と同方向に螺旋状に巻き付けて構成される。芯線２と素線３，４の強度は表１に示すとおりであり、また、２層撚り線２０の特性は表２に示すとおりである。
【００１６】
表１
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表２
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図３に示すように、下撚り線１０は筒型撚り線機により、芯線２に下撚り素線３を撚り加工して形成され、巻取り機５２の巻取りドラム３１に巻き取つた下撚り線１０を、同じ筒型撚り線機の芯線スタンド１２へ装架し、下撚り線１０を芯線とし、下撚り線１０に上撚り素線４を撚り加工して得る。図３は筒型撚り線機により下撚り線１０を得る工程を示す側面図である。筒型撚り線機は９個の筒状のフライヤ２１の端部フランジを互いに突き合せて直列に接続され、回転駆動されるようになつている。最前（最右側）のフライヤ２１には、円錐筒２２と、３個の円錐筒２２からなるプレフォーム装置２３とが順に接続される。各フライヤ２１には中心軸４１に対してそれぞれ垂直でありかつ回転位相を異にする軸により、ボビン１４が回転可能に支持される。
【００１７】
９個のボビン１４から引き出された下撚り素線３は、互いに軸方向平行かつ周方向等間隔に並ぶように、フライヤ２１の内部を通り、円錐筒２２のフランジ２２ａに周方向等間隔に設けた９個の通孔へ各別に挿通される。円錐筒２２に周方向等間隔に並べられた各下撚り素線３は、プレフォーム装置２３の３個の溝付きローラ４４，４６，４８へジグザグ状に案内される。プレフォーム装置２３はフライヤ２１の中心軸４１のフランジ４２に結合される（図６を参照）。一方、フライヤ２１よりも後方に配設した芯線スタンド１２のドラム１３から、芯線２がフライヤ２１、円錐筒２２、プレフォーム装置２３の中心軸線に沿つて引き出され、不動のボイス２７へ挿通される。
【００１８】
図４に示すように、軸方向に並びかつ外径が次第に小さくなる３つの円錐筒４３，４５，４７の各外周面に、９個の溝付きローラ４４，４６，４８が径方向の軸により周方向等間隔に支持される。各ローラ４４，４６，４８は回転位相を異にして配設され、下撚り素線３がローラ４４，４６，４８を順に通過する時、波形に湾曲される。つまり、線ぐせを付けられてボイス２７を通過するように、引出しドラム２８により定速度で引き出される。この時、フライヤ２１と円錐筒２２とプレフォーム装置２３の一体的な回転に伴い、９本の下撚り素線３が互いに中心（芯線２）へ近づき、芯線２に螺旋状に巻き付けられ、ボイス２７で外周側から絞られて正常な下撚り線１０が形成される。ボイス２７は下撚り線１０の外径とほぼ等しい通孔を有し、該通孔の入口側と出口側の内径は外方へ次第に大きくなつている。
【００１９】
ボイス２７を通過した下撚り線１０は、軸２９により回転駆動される引出しドラム２８に１回または２回巻き付けられた後、下撚り線１０の出口側に配設した巻取りスタンド３０の巻取りドラム３１へ巻き取られる。引出しドラム２８が定速度で回転されるのに対して、巻取りドラム３１は下撚り線１０の巻取り量に応じて回転数が制御される。しかし、滑りクラッチを巻取りドラム３１とこれを駆動する駆動軸との間に備えてもよい。
【００２０】
下撚り線１０の撚りピッチはフライヤ２１の回転数と引出しドラム２８の回転数により決まる。下撚り線１０の撚りピッチが上撚り加工工程での上撚り素線４の撚りピッチと等しくなるように、引出しドラム２８の外周面には多数の当て板ないし調整板３３が、図５に示すように、周方向等間隔に結合される。調整板３３は下撚り線１０の引出し速度つまり引出しドラム２８の周速を調整するものであり、外径が大きくなる２層撚り線２０を引き出す場合には、引出し速度が速くなる。調整板３３の厚さを２層撚り線２０の外径と下撚り線１０の外径との差の１／２とすれば，２層撚り線２０と同じ引出し速度で下撚り線１０を引き出すことができる。
【００２１】
巻取りドラム３１に巻き取られた下撚り線１０は、図３に示す芯線スタンド１２へ移され、筒型撚り線機により下撚り加工と同様の方法で、下撚り線１０を芯線とし、下撚り線１０の周囲に９本の上撚り素線４を螺旋状に巻き付けられる。この場合、図６に示すように、プレフォーム装置２３は溝付きローラ４４，４６，４８を溝幅の広いものに交換し、また、２層撚り線２０の外径に対応したボイス２７ａに交換する。上撚り加工工程では、プレフォーム装置２３の軸部から前方へ延びる複数の支持部材４９の先端に、撚り戻し板５０が支持される。また、上撚り加工工程では引出しドラム２８から調整板３３を取り外す。
【００２２】
各フライヤ２１には上撚り素線４を巻き付けたボビン１４が支持される。プレフォーム装置２３の中心軸部から引き出された下撚り線１０は、撚り戻し板５０に周方向等間隔に設けた９個の通孔へ挿通されて、下撚り線１０の下撚り素線３が径外方へ互いに引き離される。そして、下撚り素線３とプレフォーム装置２３で線ぐせを付けられた上撚り素線４とがボイス２７ａへ近づく時、フライヤ２１の回転に伴つて上撚り素線４が下撚り素線３に、下撚り素線３と同じ方向へ撚り合される。上撚り素線４と下撚り素線３がボイス２７ａを通過すると、図１に示すような正常に撚り合された２層撚り線２０が形成される。上撚り加工時、フライヤ２１は下撚り加工の時と同じ回転数で回転され、引出しドラム２８も調整板３３を取り除かれて下撚り加工の時と同じ回転数で回転され、下撚り線１０と同じ撚りピッチで上撚り加工が達せられる。
【００２３】
［具体的実施例］
既存の筒型高速撚り線機を使用して、ＰＣ鋼多層撚り線（１９本撚り、外径２８．６ｍｍ、ＪＩＳ  Ｇ３５３６）の処理を行つた。撚り線用線材には表１に示す伸線加工材を使用した。処理条件は下撚りと上撚りの引取り速度を５０ｍ／ｍｉｎで行つた。下撚り加工時、引取り機の引出しドラム２８の外径を上撚り素線４の線径の２倍分だけ大きくし、上撚り加工時、引取り機の引出しドラム２８の外径を元に戻し（引出しドラムの外径を上撚り素線の線径の２倍分だけ小さくし）、ボイス２７ａの手前で撚り戻し板５０により下撚り素線３の撚りを戻し、下撚り素線３と上撚り素線４を同時に撚り合せた。
【００２４】
１条６０００ｋｇ（長さ１．４１８ｋｍ）を処理して、途中でトラブルがなく加工できた。撚り加工後、多層撚り線にテンパ処理を行つた。得られた多層撚り線の特性は、規格を満足するものであつた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、多層撚り線加工で平行撚りを行う場合に、上撚り加工時下撚り素線をボイスの手前で撚り戻し、下撚り素線を上撚り素線と同時に撚り合せることにより、下撚りと上撚りが確実に平行な撚りになる。
【００３０】
籠型撚り線機に比べて、筒型撚り線機では繰返し処理になるが、処理速度が速く生産性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層撚り線の正面断面図である。
【図２】多層撚り線を得るための下撚り線の正面断面図である。
【図３】筒型撚り線機の全体構成を示す側面図である。
【図４】同筒型撚り線機の下撚り加工時の要部を拡大して示す側面図である。
【図５】下撚り加工時の引取り機の引出しドラムの外径を調整する調整板の装着状態を示す側面図である。
【図６】同筒型撚り線機の上撚り加工時の要部を拡大して示す側面図である。
【符号の説明】
２：芯線  ３：下撚り素線  ４：上撚り素線  １０：下撚り線  １１：フライヤ
１２：芯線スタンド  １３：ドラム  １４：ボビン  ２０：２層撚り線  ２１：フライヤ  ２２：円錐筒  ２３：プレフォーム装置  ２７，２７ａ：ボイス
２８：引出しドラム  ２９：軸  ３０：巻取りスタンド  ３１：巻取りドラム
３３：調整板  ４２：フランジ  ４３：円錐筒  ４４：ローラ  ４５：円錐筒
４６：ローラ  ４７：円錐筒  ４８：ローラ  ４９：支持部材  ５０：撚戻し板
５２：巻取り機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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