(57)【要約】【課題】表面性状に優れる軟材を生産性よく製造できるシーブ、及び連続軟化装置を提供する。【解決手段】走行する金属線をジュール熱によって加熱する連続軟化装置に備えられて、加熱状態の前記金属線を案内するものであり、その少なくとも一部がカーボン材から構成されるシーブ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する金属線をジュール熱によって加熱する連続軟化装置に備えられて、加熱状態の前記金属線を案内するものであり、その少なくとも一部がカーボン材から構成されるシーブ。
【請求項２】
環状の一体成形体である請求項１に記載のシーブ。
【請求項３】
複数の円弧状の分割片を組み合わせた組物である請求項１に記載のシーブ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシーブを備える連続軟化装置。
【請求項５】
前記シーブによって案内された前記加熱状態の金属線を冷却する冷却液槽を備える請求項４に記載の連続軟化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーブ、及び連続軟化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅線などの金属線を連続的に軟化する連続軟化装置として、特許文献１では、走行する金属線に直接電流を流してジュール熱を発生させ、このジュール熱によって加熱する軟化装置を開示する。特許文献１の軟化装置では、金属線のうち、二つの通電用シーブに架け渡された部分が通電される。通電用シーブは、所定の電圧を金属線に印加できるように金属から構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０８７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表面性状に優れる軟材を生産性よく製造できることが望まれている。
【０００５】
軟材の生産性を向上するために、例えば、連続軟化装置への金属線の供給速度を大きくする（線速を速くする）ことが考えられる。しかし、例えば、線速を１５００ｍ／分以上などとすると、金属製のシーブでは、加熱されて柔らかい状態にある金属線の表面に疵をつけるなどして、軟材の表面性状の劣化を招く。
【０００６】
そこで、表面性状に優れる軟材を生産性よく製造できるシーブ、及び連続軟化装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のシーブは、
走行する金属線をジュール熱によって加熱する連続軟化装置に備えられて、加熱状態の前記金属線を案内するものであり、その少なくとも一部がカーボン材から構成される。
【０００８】
本開示の連続軟化装置は、
上記の本開示のシーブを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記のシーブ、及び上記の連続軟化装置は、表面性状に優れる軟材を生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１の連続軟化装置を示す概略構成図である。
【図２】分割型のシーブを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るシーブは、
走行する金属線をジュール熱によって加熱する連続軟化装置に備えられて、加熱状態の前記金属線を案内するものであり、その少なくとも一部がカーボン材から構成される。
【００１２】
上記のシーブは、等方性黒鉛などのカーボン材といった自己潤滑性に優れる材料から構成される。そのため、例えば１５００ｍ／分以上といった高速走行する金属線を案内する場合でも、上記のシーブは、加熱されて柔らかい状態にある金属線を疵つけ難い。かつ、等方性黒鉛などのカーボン材は導電性を有するため、上記のシーブを接地部材などの通電部材に利用できる。従って、上記のシーブによれば、表面性状に優れる軟材を生産性よく製造することに寄与する。更に、等方性黒鉛などのカーボン材は耐熱性、剛性にも優れるため、上記のシーブは、加熱状態の金属線との接触によって上記シーブが高温になったり、上述のような高速の金属線を案内したりする場合でも、変形し難く、案内部材として良好に利用できる。
【００１３】
（２）上記のシーブの一例として、
環状の一体成形体である形態が挙げられる。
【００１４】
上記形態は、加熱状態の金属線との接触によってシーブが高温になっても、熱膨張量のばらつきなどが生じ難く、このばらつきに起因する軟材の線径変動などを低減できる（後述の試験例参照）。従って、上記形態は、表面性状に優れる上に、寸法精度、形状精度にも優れる軟材を生産性よく製造できる。
【００１５】
（３）上記のシーブの一例として、
複数の円弧状の分割片を組み合わせた組物である形態が挙げられる。
【００１６】
上記形態は、一体成形体である場合に比較して、各分割片を小さくできて、分割片を製造し易い。
【００１７】
（４）本発明の一態様に係る連続軟化装置は、
上記（１）から上記（３）のいずれか一つに記載のシーブを備える。
【００１８】
上記の連続軟化装置は、上述のように自己潤滑性に優れる上記のシーブを備えるため、加熱されて柔らかい状態にある金属線、更に高速走行する金属線を案内する場合でも、金属線を疵つけ難い。また、上述のように上記のシーブは導電性を有するため、例えば上記のシーブを接地部材とし、別途、誘導加熱部などを備えることで軟化処理を安定して行える。このような上記の連続軟化装置は、表面性状に優れる金属線を生産性よく製造できる。
【００１９】
（５）上記の連続軟化装置の一例として、
前記シーブによって案内された前記加熱状態の金属線を冷却する冷却液槽を備える形態が挙げられる。
【００２０】
上記形態は、カーボン材から構成される上記のシーブが冷却液槽に充填される冷却液に実質的に接触しないため、冷却液との接触や吸収などによる上記のシーブの劣化を防止できる。
【００２１】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的に説明する。
【００２２】
［実施形態１］
＜シーブ＞
（概要）
実施形態１のシーブ１は、図１に示すような連続軟化装置２に備えられて、金属線１００（太実線で示す）を所定の方向に案内する案内部材であり、その少なくとも一部がカーボン材から構成される。シーブ１の一例として、図１に示すように円環状の一体成形体であり、その全体がカーボン材から構成される一体型のシーブ１Ａが挙げられる。シーブ１の別例として、図２に示すように複数の円弧状の分割片１０を組み合わせた組物であり、各分割片１０がカーボン材から構成される分割型のシーブ１Ｂが挙げられる。
以下、詳細に説明する。
【００２３】
（構成材料、特性）
シーブ１を構成するカーボン材は、代表的には、黒鉛粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によって成形したＣＩＰ材（一般に、等方性黒鉛と呼ばれる）が挙げられる。等方性黒鉛は、自己潤滑性に優れる、耐熱性に優れる、剛性が高い、導電性を有する、などという特性を有する。このような等方性黒鉛などのカーボン材から構成されるシーブ１は、加熱状態にある金属線１００との接触によって高温になっても変形し難く（耐熱性、剛性）、加熱されて柔らかい状態の金属線１００を案内する際に金属線１００の表面などを疵つけ難い（自己潤滑性）。また、シーブ１は、高速走行する金属線１００を安定して案内できる（剛性）。
【００２４】
（形状、大きさ）
一体型のシーブ１Ａは、その外周面に、その周方向に連続する円環状の溝部（図２、溝部１１参照）を設けた円環体である。円環状の溝部を金属線１００の案内溝とする。シーブ１Ａ、後述する分割型のシーブ１Ｂ（組物）の内径、外径、厚さ、溝部の深さなどは、金属線１００の大きさ（線径など）や許容曲げ半径などに応じて適宜選択できる。
【００２５】
分割型のシーブ１Ｂでは、分割数を適宜選択できる。図２に示すシーブ１Ｂは、１２個の分割片１０の組物である。分割数を２個以上１１個以下、又は１３個以上とすることができる。分割数が多いほど、各分割片１０を小さくし易く、分割片１０の製造性に優れる。
【００２６】
各分割片１０の外周面には、その周方向に連続する溝部１１が設けられている。これらの溝部１１は、複数の分割片１０を円環状に組み合わせた組物において、組物の周方向に連続する円環状の溝を形成する。この円環状の溝を金属線１００の案内溝とする。
【００２７】
各分割片１０における円弧の中心角を異ならせて、各分割片１０を異なる形状、大きさとすることができる。この例に示すように各分割片１０を同じ形状、大きさとすると、即ち、円環体を等分割したものとすると、分割片１０の製造性に優れる上に、組物を構築し易い。
【００２８】
複数の分割片１０の組物は、例えば、一対の円板状の支持板１２，１４によって挟持することで、一体に組み付けられた状態を維持する構成とすることが挙げられる。例えば、組物を支持板１２，１４で挟み、この積層物をボルトなどの締付部材（図示せず）で締め付ける。締結部材は、組物の内周面よりも内側に配置する。こうすることで、締付部材が邪魔にならず、組物の外周面に設けられる溝部１１に金属線１００を架け渡すことができる。支持板１２，１４の中心には、回転軸（図示せず）が挿通される軸孔が設けられる。
【００２９】
＜連続軟化装置＞
（概要）
実施形態１の連続軟化装置２は、走行する金属線１００をジュール熱によって加熱して軟化し、軟材１１０を連続的に製造する装置であり、金属線１００の案内部材として、実施形態１のシーブ１を備える。この例の連続軟化装置２は、誘導加熱部２０２，２０４を備える誘導加熱装置であり、金属線１００を誘導電流に基づくジュール熱によって加熱する。また、この例の連続軟化装置２は、誘導加熱部２０２，２０４を備える軟化部２０と、加熱状態にある金属線１００を冷却する冷却部２２とを備える。特にこの例では、軟化部２０と冷却部２２とを金属線１００の進行方向にみて、前後に並ぶように（図１では左右に横並びするように）に備える。軟化部２０は、接地用シーブと絶縁用シーブ２０１との二つのシーブを備え、接地用シーブとして、実施形態１のシーブ１を備える。以下、詳細に説明する。
【００３０】
（軟化部）
軟化部２０は、接地用シーブ（実施形態１のシーブ１）と、絶縁用シーブ２０１と、離間される両シーブ１，２０１間に介在される誘導加熱部２０２，２０４とを備える。接地用シーブには、接地線２１が接続される。絶縁用シーブ２０１は、セラミックスなどの電気絶縁性材料で構成される案内部材である。誘導加熱部２０２，２０４は、筒状のコイル（図示せず）を備える。各コイルは、電源（図示せず）からコイルに供給される通電電流に応じた磁束を発生する。
【００３１】
軟化部２０に、以下のように金属線１００を配置して、金属線１００に誘導電流を流し、この誘導電流によって金属線１００にジュール熱を発生させる。金属線１００は、離間されたシーブ１，２０１にループを描くように架け渡される。この例では、軟化部２０に導入された金属線１００は、接地用シーブ（実施形態１のシーブ１）から絶縁用シーブ２０１を経て（白抜き矢印参照）、シーブ１に戻り、シーブ１から冷却部２２に進行するように配置される（黒塗潰し矢印参照）。金属線１００のうち、両シーブ１，２０１間に配置される部分は、誘導加熱部２０２，２０４に備える筒状のコイルを挿通するように配置される。そのため、金属線１００におけるコイル内の部分には、コイルからの鎖交磁束によって誘導電流が生じる。誘導電流は、ループ状に配置される金属線１００に沿って流れる。絶縁用シーブ２０１は、この誘導電流に対して電気的に絶縁される。
【００３２】
この例では、接地用シーブ（実施形態１のシーブ１）と絶縁用シーブ２０１とを上下に並ぶように配置しているが、左右に並ぶように配置することもできる。また、この例では、カーボン材製であり、軽量なシーブ１を上側に配置し、セラミックス製の絶縁用シーブ２０１を下側に配置しているが、上下を入れ替えることもできる。この例のように、二つのシーブ１，２０１を上下に並べ、かつ後述する冷却部２２も縦長な構成とすることで、水平方向の長さを短くし易く、連続軟化装置２の設置面積を小さくし易い。
【００３３】
（冷却部）
冷却部２２は、シーブ１によって案内された加熱状態の金属線１００を冷却する冷却液２２Ｌが充填された冷却液槽２２０を備える。この例の冷却部２２は、Ｕ字状の冷却液槽２２０と、冷却液槽２２０内に配置される槽内シーブ２２１と、シーブ１から冷却液槽２２０に金属線１００を案内する導入シーブ２２３と、冷却液槽２２０から冷却部２２外に金属線１００を案内する排出シーブ２２５とを備える。カーボン材製のシーブ１と冷却液槽２２０間に導入シーブ２２３が介在されて、カーボン材製のシーブ１から冷却液槽２２０がある程度離れて配置されることで、カーボン材製のシーブ１に冷却液２２Ｌが実質的に接触しない。更に、この例の冷却部２２は、冷却液槽２２０を経た金属線１００を乾燥する乾燥部２２７も備える。
【００３４】
冷却液槽２２０は、加熱状態にある金属線１００を冷却液２２Ｌに浸漬させて冷却し、所定の軟材１１０とする。冷却液槽２２０は、所定の温度に金属線１００を冷却するために、金属線１００の通過距離がある程度長いこと（冷却液２２Ｌとの接触時間を長くできること）が求められる場合がある。この場合、冷却液槽２２０を直方体状の容器とすると、長い容器が必要となり、設置面積が大きくなり易い。この例のようにＵ字状の冷却液槽２２０とすると、設置面積を小さくしつつ、十分な長さの通過距離を確保し易い。冷却液２２Ｌには、水などの公知のものが利用できる。槽内シーブ２２１、導入シーブ２２３、排出シーブ２２５には、公知のものが利用できる。乾燥部２２７はエアワイパなどを備えることが挙げられる。
【００３５】
＜金属線＞
金属線１００は、代表的には、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属から構成される長尺な線材が挙げられる。また、金属線１００は、単一の線材（代表的には丸線）、複数の素線（代表的には丸線）を撚り合わせた撚線などが挙げられる。
【００３６】
（主要な効果）
実施形態１のシーブ１は、等方性黒鉛などのカーボン材といった自己潤滑性に優れる材料から構成されるため、例えば１５００ｍ／分以上といった高速走行する金属線１００を案内する場合でも、金属線１００を疵つけ難い。従って、実施形態１のシーブ１は、表面性状に優れる軟材１１０を生産性よく製造することに寄与する。特に、一体型のシーブ１Ａであれば（図１）、軟材１１０の線径変動などを低減して、寸法精度、形状精度に優れる軟材１１０を製造できる。これらの効果を試験例１で具体的に説明する。
【００３７】
実施形態１の連続軟化装置２は、自己潤滑性に優れる実施形態１のシーブ１を備えるため、加熱されて柔らかい状態にある金属線１００や高速走行する金属線１００を案内する場合でも、金属線１００を疵つけ難い。従って、連続軟化装置２は、表面性状に優れる軟材１１０を生産性よく製造できる。特に、カーボン材製のシーブ１を槽内シーブ２２１とせず、冷却液槽２２０外に配置されて、冷却液２２Ｌに実質的に接触しない構成とすれば、冷却液２２Ｌとの接触、吸収などに起因するシーブ１の劣化を防止できる。
【００３８】
［試験例１］
カーボン材から構成されるシーブを接地用シーブとして備える連続軟化装置を用いて、金属線を軟化し、得られた軟材の線径変化を調べた。
【００３９】
（Ｎｏ．１−１）
試料Ｎｏ．１−１のシーブは、等方性黒鉛から構成される円環状の一体成形体である。
（Ｎｏ．１−２）
試料Ｎｏ．１−２のシーブは、等方性黒鉛から構成される複数の円弧状の分割片を組み合わせて一つの円環体となる組物である。この試験では、１２個の分割片の組物とし、各分割片の形状、大きさを等しくした。各分割片の中心角は３０°である。組物の外径、厚さは、試料Ｎｏ．１−１の一体型のシーブと実質的に等しい。
【００４０】
この試験では、試料Ｎｏ．１−１のシーブを備える装置Ｎｏ．１と、試料Ｎｏ．１−２のシーブを備える装置Ｎｏ．２という二つの連続軟化装置を用意した。ここでの連続軟化装置の基本的構成は、上述の実施形態１の連続軟化装置２（図１）と同様であり、誘導加熱式のものであって、接地用シーブ及び絶縁用シーブと誘導加熱部とを備える軟化部と、冷却液槽を備える冷却部とを備える（詳細は省略）。金属線として、横断面形状が円形である丸線であって、線径２．０ｍｍの銅線を用意した。各装置を用いて、連続的に軟材を製造し、得られた軟材の線径を測定した。線速は、１５００ｍ／分とし、線径の測定は、０．２ミリ秒ごとに１回の分解能を有する市販の測定装置を利用した。この例では、５ｍｍ間隔で線径を測定することができる。測定した軟材の長さは約１５００ｍ（約４０ｋｇ）である。平均径（ｍｍ）、最大径（ｍｍ）、最小径（ｍｍ）、標準偏差を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2018135178.tif 000003
【００４２】
装置Ｎｏ．１，Ｎｏ．２によって製造した軟材の表面性状を調べたところ（ここでは目視確認）、目視確認可能な疵が無く、表面性状に優れていた。いずれの装置Ｎｏ．１，Ｎｏ．２も、接地用シーブが冷却液に実質的に接触しない構成としたことで、接地用シーブが冷却液を吸収するなどして劣化することを防止できたことからも、軟材を疵つけ難かったと考えられる。
【００４３】
表１に示すように、一体型のシーブを備える装置Ｎｏ．１では、軟材の線径の標準偏差が０．００１であり、分割型のシーブを備える装置Ｎｏ．２に比較して、軟材の線径変動が小さいことが分かる。このような結果が得られた理由の一つとして、以下のように考えられる。分割型のシーブでは、分割片の熱膨張量のばらつきなどによって、隣り合う分割片において、微小な段差や微小な隙間が生じて、溝部の形成面が滑らかな連続面とならず、加熱されて柔らかい状態にある金属線がこのような溝部の形成面に倣うことで、軟材の線径が変動し易くなったと考えられる。一体型のシーブでは、溝部の形成面が滑らかな連続面を維持できることで、軟材の線径が実質的に変動し難かったと考えられる。
【００４４】
上記の試験から、等方性黒鉛などのカーボン材から構成されるシーブを利用することで、表面性状に優れる軟材を生産性よく製造できることが示された。特に、一体型のシーブを利用することで、寸法精度、形状精度により優れる軟材を製造できることが示された。
【００４５】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１Ｂ  シーブ
１０  分割片
１１  溝部
１２，１４  支持板
２  連続軟化装置
２０  軟化部
２１  接地線
２０１  絶縁用シーブ
２０２，２０４  誘導加熱部
２２  冷却部
２２０  冷却液槽
２２Ｌ  冷却液
２２１  槽内シーブ
２２３  導入シーブ
２２５  排出シーブ
２２７  乾燥部
１００  金属線
１１０  軟材
【図１】
2018135178.tif 000004
【図２】
2018135178.tif 000005