(57)【要約】【課題】冷却性能のばらつきを抑制できるキャプスタン装置を提供する。【解決手段】回転軸に支持された円筒体１６と、円筒体１６の内周側に設けられ、円筒体１６へ冷却液を噴射するノズルユニット２４と、ノズルユニット２４の下部に設けられてノズルユニット２４を支持し、両端部に円形の取付孔３２Ａを備えたノズルベース部３２と、ノズルベース部３２が取り付けられると共に、ノズルユニット２４が円筒体１６へ接近する冷却位置及びノズルユニット２４が円筒体１６から遠ざかる退避位置で取付孔３２Ａと連通する複数の円孔を備えた取付部材３６と、を有する【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に支持された円筒体と、
前記円筒体の内周側に設けられ、前記円筒体へ冷却液を噴射するノズルユニットと、
前記ノズルユニットの下部に設けられて前記ノズルユニットを支持し、両端部に円形の取付孔を備えたノズルベース部と、
前記ノズルベース部が取り付けられると共に、前記ノズルユニットが前記円筒体の内周面へ接近する冷却位置及び前記ノズルユニットが前記円筒体の内周面から遠ざかる退避位置で前記取付孔と連通する複数の円孔を備えた取付部材と、
を有するキャプスタン装置。
【請求項２】
前記円孔は、前記ノズルユニットが前記冷却位置にある状態で前記取付孔とそれぞれ連通する第１円孔及び第２円孔と、
前記第１円孔を中心に前記ノズルベース部を前記円筒体から遠ざかる方向へ回転させた前記退避位置で前記取付孔と連通する第３円孔と、
を備えた請求項１に記載のキャプスタン装置。
【請求項３】
前記取付孔は、前記第１円孔、前記第２円孔、及び前記第３円孔より大径に形成されている請求項２に記載のキャプスタン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機構を備えたキャプスタン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
線材を縮径させる伸線工程では、キャプスタン（円筒体）を回転させてダイスから線材を引き抜き、引き抜いた線材を円筒体の外周面に巻き取るキャプスタン装置が用いられている。ここで、生産性を上げるためには線材を引き抜く速度（線速）を上げることが有効であるが、線速を上げると塑性加工や摩擦によるダイス内での発熱量が増大する。このため、発生した熱を除去して線材に熱が蓄積されることを防ぎ、線材が次のダイスに低温で入るようにする必要がある。
【０００３】
下記特許文献１では、円筒体の内周側にノズルを設け、このノズルから冷却液を噴射させて円筒体を冷却することで、円筒体に巻き付けた線材の熱を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ５６７８４４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キャプスタン装置のメンテナンス時や円筒体の交換時には、円筒体を装置本体から取り外す必要がある。このとき、予めノズルを円筒体から遠ざけておき、円筒体を取り付けた後に、ノズルを元の位置へ戻す作業が行われる。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のキャプスタン装置では、ノズルの位置決めを長孔で行っているため、ノズルの位置が定まらずに所望の冷却性能を得られないことがある。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮して、冷却性能のばらつきを抑制できるキャプスタン装置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】
【０００８】
本発明の第１態様に係るキャプスタン装置は、回転軸に支持された円筒体と、前記円筒体の内周側に設けられ、前記円筒体へ冷却液を噴射するノズルユニットと、前記ノズルユニットの下部に設けられて前記ノズルユニットを支持し、両端部に円形の取付孔を備えたノズルベース部と、前記ノズルベース部が取り付けられると共に、前記ノズルユニットが前記円筒体の内周面へ接近する冷却位置及び前記ノズルユニットが前記円筒体の内周面から遠ざかる退避位置で前記取付孔と連通する複数の円孔を備えた取付部材と、を有する。
【０００９】
本発明の第１態様に係るキャプスタン装置によれば、円筒体が回転軸に回転可能に支持されており、この円筒体の内周側に冷却液を噴射するノズルユニットが設けられている。また、ノズルユニットの下部にはノズルユニットを支持するノズルベース部が設けられており、このノズルベース部の両端部には円形の取付孔が設けられている。ここで、ノズルベース部は、取付部材に取り付けられており、冷却位置及び退避位置で取付部材に設けられた複数の円孔とノズルベース部の取付孔とが連通するようになっている。これにより、取付孔と円孔にボルトを挿通して固定することで、従来の長孔を用いた構造と比較して、冷却位置のばらつきを抑制できる。また、冷却位置の位置決めを短時間で行うことができる。
【００１０】
本発明の第２態様に係るキャプスタン装置は、第１態様に係るキャプスタン装置であって、前記円孔は、前記ノズルユニットが前記冷却位置にある状態で前記取付孔とそれぞれ連通する第１円孔及び第２円孔と、前記第１円孔を中心に前記ノズルベース部を前記円筒体から遠ざかる方向へ回転させた前記退避位置で前記取付孔と連通する第３円孔と、を備えている。
【００１１】
本発明の第２態様に係るキャプスタン装置によれば、第１円孔と取付孔とを連通しているボルト等を取り外さなくても、第１円孔を中心にノズルベース部を回転させるだけでノズルユニットを冷却位置から退避位置へ移動できる。また、ノズルユニットを円筒体の回転方向に沿って揺動させることができるので、円筒体の径方向に移動させる場合と比較して、冷却液の跳ね返りを抑制できる。
【００１２】
本発明の第３態様に係るタイヤは、第２態様に係るキャプスタン装置であって、前記取付孔は、前記第１円孔、前記第２円孔、及び前記第３円孔より大径に形成されている。
【００１３】
本発明の第３態様に係るキャプスタン装置によれば、取付孔とボルトとの隙間を利用してノズルユニットの位置を微調整できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記の構成としたので、キャプスタン装置の冷却性能のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るキャプスタン装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線で切断した断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るノズルを示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るノズルを示す正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る取付部材を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るノズルが退避位置にある状態を示す、キャプスタン装置を上から見た断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るノズルが冷却位置にある状態を示す、キャプスタン装置を上から見た断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るノズルと円筒体との位置関係を示す、キャプスタン装置の要部拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（キャプスタン装置１０の構成）
図を参照しながら、本発明の実施形態に係るキャプスタン装置１０について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るキャプスタン装置１０は、基部となる装置ベース１２と、この装置ベース１２に回転可能に設けられた回転軸１４に支持された円筒体１６と、を含んで構成されている。
【００１７】
回転軸１４は、図２に示すように、装置ベース１２にベアリング１００を介して回転可能に設けられており、回転軸１４の下端部には、図示しない駆動手段が接続されている。駆動手段としては、サーボモータやステッピングモータ等が用いられる。また、回転軸１４の上端部には、円筒体１６が支持されている。円筒体１６は、主として、周壁部１８と、天井板２０と、を含んで構成されており、本実施形態では、一例として、円筒体１６をジュラルミンで形成しているが、これに限らず、ジュラルミン以外の材質で形成してもよい。なお、熱伝導率の高い材質で形成するのが好ましい。
【００１８】
円筒体１６の周壁部１８は、上端及び下端が開口した略筒状に形成されており、周壁部１８の外周面には、線材が巻き付けられる耐摩耗層１８Ａが形成されている。耐摩耗層１８Ａは、周壁部１８の上端部を除く領域に形成されており、本実施形態では、一例として、ピアノ線材を溶射することで耐摩耗層１８Ａを形成しているが、これに限らず、他の金属やセラミックス等を溶射した溶射層で耐摩耗層を形成してもよい。また、周壁部１８の全面に耐摩耗層１８Ａを形成してもよい。
【００１９】
周壁部１８の内周面は、上端部を除いて波状に形成されており、波の凸部及び凹部が周方向に沿って延びている。また、周壁部１８の下端部は、周壁部１８の外周側へ張り出して鍔部１８Ｂが形成されており、波状の内周面は、この鍔部１８Ｂが形成された周壁部１８の下端部まで一様に形成されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、周壁部１８を熱伝導率の高いジュラルミンで形成しているため、鍔部１８Ｂの厚みが他の部分の厚みより厚くても周壁部１８の外周面内の温度差を小さくできる。一方、周壁部１８をジュラルミンより熱伝導率の低い材料で形成する場合は、外周麺内の温度差を小さくするために、周壁部１８の内周面の下端部に切込みを形成し、鍔部１８Ｂの肉厚が他の部分と同じ厚みとなるようにしてもよい。
【００２１】
周壁部１８の上端部には、天井板２０が取り付けられており、周壁部１８の上端の開口を覆っている。天井板２０は、図示しないボルトで周壁部１８に締結された円形の板状部材であり、天井板２０の周縁部は、周壁部１８より外周側へ延出されている。
【００２２】
ここで、天井板２０の中央部には、挿通孔２０Ａが形成されており、この挿通孔２０Ａに回転軸１４が挿通されて回転軸１４と天井板２０とが固定されている。これにより、回転軸１４の回転に伴って、円筒体１６が回転軸１４の軸心Ｓ回りに回転する。
【００２３】
また、天井板２０には、挿通孔２０Ａを挟んで２つの窓部２０Ｂが開口している。窓部２０Ｂにはそれぞれ蓋２２が取り付けられており、この蓋２２を取り外すことで、窓部２０Ｂから円筒体１６の内部を確認できるようになっている。また、この窓部２０Ｂから作業者が手を入れて後述するノズルユニット２４の位置を調節できるようになっている。なお、本実施形態では、一例として、２つの窓部２０Ｂを設けたが、これに限らず、さらに多くの窓部２０Ｂを形成してもよい。また、窓部２０Ｂの寸法は、作業者の手が入る程度の寸法で形成されていれば特に大きさを限定しない。
【００２４】
円筒体１６の内周側には、ノズルユニット２４が設けられている。ノズルユニット２４は、主として、ノズル本体２６と、噴射部２８と、傾斜板３０と、ノズルベース部３２と、を含んで構成されており、本実施形態では、一例として、２つのノズルユニット２４が設けられているが、これに限らず、１つのノズルユニット２４だけでもよい。また、３つ以上のノズルユニット２４を設けてもよい。
【００２５】
ノズルユニット２４を構成するノズル本体２６は、図３及び図４に示すように、幅方向両端部が屈曲した平板状に形成されており、円筒体１６に沿って上下方向に延びている（図２参照）。また、ノズル本体２６の上端部には、円筒体１６へ冷却液を噴射するための噴射部２８が設けられている。噴射部２８は、主として、噴射孔２８Ａと、ガイド板２８Ｂと、を含んで構成されており、図２に示すように、冷却液を供給するホース１０２が接続されている。なお、本実施形態では、冷却液として水（冷却水）を用いているが、これに限らず、他の液体を用いてもよい。
【００２６】
噴射孔２８Ａは、ノズル本体２６の上端部に形成されており、ノズル本体２６を板厚方向に貫通している。また、図３に示すように、ノズル本体２６から表面側へ向かってガイド板２８Ｂが斜めに延びている。噴射孔２８Ａから噴射された冷却液は、このガイド板２８Ｂに衝突して所定の噴射方向に噴射されるように構成されている。
【００２７】
図４に示すように、ノズル本体２６の表面には、複数の傾斜板３０が設けられている。本実施形態では、一例として、５つの傾斜板３０が設けられているが、これに限らず、さらに多くの傾斜板３０を設けてもよい。また、傾斜板３０を４つ以下としてもよい。
【００２８】
傾斜板３０は、上下方向に等間隔に設けられており、ノズル本体２６の幅方向一端部から他端部へ向かって緩やかに傾斜している。また、傾斜板３０の縁部は、円筒体１６の円弧に対応するように略円弧状に形成されている。これにより、噴射孔２８Ａから噴射された冷却液は、傾斜板３０に沿って螺旋状に流れ落ちる。ノズルユニット２４の下端部まで流れ落ちた冷却液は、図示しない循環路を通って所定の温度まで冷やされ、再びホース１０２を通って噴射孔２８Ａから噴射される。
【００２９】
ノズル本体２６の下端部には、ノズル本体２６を支持するノズルベース部３２が形成されている。ノズルベース部３２は、ノズル本体２６より広幅の板状に形成されており、ノズルベース部３２の円筒体１６側の縁部の形状は、傾斜板３０と同様に略円弧状に形成されている。
【００３０】
また、図３に示すように、ノズルベース部３２の幅方向中央部には、ホース１０２を通すための切込部３２Ｂが形成されている。さらに、ノズルベース部３２の幅方向両端部には、円形の取付孔３２Ａが形成されており、この取付孔３２Ａへボルト等の締結部材を挿通してノズルユニット２４を装置ベース１２へ固定できるようになっている。なお、本実施形態では、一例として、取付孔３２Ａを直径１０ｍｍの円孔としているが、これに限らず、楕円状の孔であってもよい。
【００３１】
図２に示すように、ノズルユニット２４は、取付部材３６を介して装置ベース１２へ取り付けられている。図５に示すように、取付部材３６は、主として、装置ベース１２に接する円弧板３８と、円弧板３８の上面に設けられたブロック部材４０と、を含んで構成されている。円弧板３８は、平面視で略円弧状に形成された板状部材であり、円弧板３８の中央部には、円弧板３８の幅方向に凹ませた凹部３８Ｂが形成されている。
【００３２】
また、円弧板３８の両端部には、取付孔３８Ａが形成されており、この取付孔３８Ａにボルト等を挿通して円弧板３８を装置ベース１２へ固定できるようになっている。なお、本実施形態では、２つの取付孔３８Ａを形成しているが、これに限らず、３つ以上の取付孔３８Ａを設けてもよい。
【００３３】
円弧板３８の上面には、ブロック部材４０が設けられている。ブロック部材４０は、平面視で略Ｕ字形状の部材であり、円弧板３８の中央部に円弧板３８と一体に形成されている。また、ブロック部材４０の中央部には、円弧板３８に形成された凹部３８Ｂと対応する凹部４０Ｄが形成されている。さらに、ブロック部材４０の凹部３８Ｂが形成された側と反対側（図中下側）の縁部は、円弧に対応するように略円弧状に形成されている（図６参照）。
【００３４】
ここで、ブロック部材４０の上面には、第１円孔４０Ａ、第２円孔４０Ｂ、及び第３円孔４０Ｃが形成されている。第１円孔４０Ａは、ブロック部材４０の一端部に形成されており、第２円孔４０Ｂ及び第３円孔４０Ｃは、ブロック部材４０の他端部に形成されている。また、第３円孔４０Ｃは、第１円孔４０Ａを中心に第２円孔４０Ｂを回転させた回転軌道上に形成されている。
【００３５】
第１円孔４０Ａ、第２円孔４０Ｂ、及び第３円孔４０Ｃは、ノズルベース部３２に形成された取付孔３２Ａより小径であり、本実施形態では、一例として、第１円孔４０Ａ、第２円孔４０Ｂ、第３円孔４０Ｃを直径８ｍｍで形成しているが、これに限らず、他の寸法で形成してもよい。また、第１円孔４０Ａ、第２円孔４０Ｂ、及び第３円孔４０Ｃの孔壁には、図示しないネジ溝が形成されており、ボルト等を捩じ込んでノズルユニット２４を取付部材３６に締結できるように構成されている。
【００３６】
なお、本実施形態では、ブロック部材４０に３つの円孔を形成したが、これに限らず、４つ以上の円孔を形成してもよい。この場合、巻き付ける線材の材質や線径に応じて、冷却位置を変更することができる。
【００３７】
（作用及び効果）
次に、本実施形態のキャプスタン装置１０の作用及び効果について説明する。初めに、キャプスタン装置１０の動作について説明する。円筒体１６の外周面に線材を巻き付けた状態でキャプスタン装置１０の中心に位置する回転軸１４を図示しない駆動手段が回転させると、円筒体１６が装置ベース１２に対して回転する。これにより、キャプスタン装置より上流側に位置する図示しないダイスを通った線材は、キャプスタン装置１０に引張られて耐摩耗層１８Ａに巻き付けられる。本実施形態では、図２に示す耐摩耗層１８Ａの下端部から順に線材が巻き付けられる。また、耐摩耗層１８Ａの上端部まで移動した線材は、キャプスタン装置１０より下流側に位置する別のキャプスタン装置に引張られて次のダイスへ搬送される。
【００３８】
ここで、回転する円筒体１６に対してノズルユニット２４から冷却液が噴射することで、線材の熱を間接的に除去している。具体的には、ノズルユニット２４の噴射孔２８Ａから円筒体１６の内周面へ冷却液を噴射させる。これにより、冷却液は、ガイド板２８Ｂにガイドされて円筒体１６の回転方向に沿った方向へ噴射される（図８参照）。そして、円筒体１６へ噴射された冷却液は、円筒体１６と共に回転しながら傾斜板３０を伝って螺旋状に流れ落ちる。このように円筒体１６を冷却することで、円筒体１６の温度を下げて間接的に線材の熱を除去できる。
【００３９】
ここで、円筒体１６の内周面が波状に形成されているので、冷却液と接する接触面積を大きくすることができ、より冷却効率を上げることができる。さらに、本実施形態では、熱伝導率の高いジュラルミンで円筒体１６を形成しているので、円筒体１６の面内で温度差が生じるのを抑制できる。このため、肉厚の鍔部１８Ｂに熱が籠ることもない。
【００４０】
次に、本実施形態のキャプスタン装置１０における円筒体１６の取外手順と取付手順について説明する。図７に示すように、キャプスタン装置１０を運転する際には、ノズルユニット２４は冷却位置に設置される。
【００４１】
冷却位置は、ノズルユニット２４が円筒体１６に最接近する位置であり、この冷却位置では、ノズルベース部３２の一端部に形成された取付孔３２Ａと取付部材３６の第１円孔４０Ａとが連通されており、ボルト１０４（１０８）で締結されている。また、ノズルベース部３２の他端部に形成された取付孔３２Ａと第２円孔４０Ｂとが連通されており、ボルト１０２（１０６）で締結されている。なお、本実施形態では、一例として、ノズルユニット２４と円筒体１６との間の隙間は、最も狭い部分で２〜３ｍｍに設定されている。
【００４２】
ここで、キャプスタン装置１０のメンテナンス時や、円筒体１６を交換する場合は、円筒体１６とノズルユニット２４とが干渉するのを避けるため、円筒体１６を取り外す前にノズルユニット２４を円筒体１６から遠ざける。具体的に説明すると、円筒体１６の天井板２０に形成された窓部２０Ｂから作業者が手を入れて、ノズルベース部３２の取付孔３２Ａと取付部材３６の第２円孔４０Ｂとを挿通しているボルト１０２（１０６）を取り外す。また、必要に応じて、取付孔３２Ａと第１円孔４０Ａとを挿通しているボルト１０４（１０８）を緩めてノズルユニット２４を回転できる状態にしておく。
【００４３】
そして、第１円孔４０Ａを中心としてノズルユニット２４を平面視で反時計回り（図中矢印の方向）に回転させる。これにより、ノズルユニット２４を冷却位置から退避させて円筒体１６の取外時に円筒体１６がノズルユニット２４に干渉するのを抑制できる。ここで、退避位置では、図６に示すように、取付孔３２Ａと第３円孔４０Ｃとが連通している。これにより、ボルト１０２（１０６）でノズルユニット２４を退避位置に固定できる。
【００４４】
続いて、円筒体１６を装置ベース１２に取り付けた後に、ノズルユニット２４を退避位置から冷却位置へ戻す場合は、上記の手順と逆の手順を行う。すなわち、図６の状態からボルト１０２（１０６）を取り外して取付孔３２Ａと第３円孔４０Ｃとの締結状態を解除する。また、必要に応じて、ボルト１０４（１０８）を緩める。そして、第１円孔４０Ａを中心としてノズルユニット２４を平面視で時計回りに回転させ、取付孔３２Ａと第２円孔４０Ｂとを連通させてボルト１０２（１０６）で締結する。
【００４５】
以上のように、取付孔３２Ａが連通する円孔（第２円孔４０Ｂ、第３円孔４０Ｃ）を変更することで冷却位置の位置決めを行うことができるので、長孔をスライドさせて位置決めする場合と比較して、冷却位置がばらつくのを抑制できる。特に、作業者の間でノズルユニット２４の位置決め精度が異なる不具合を解消できる。
【００４６】
また、本実施形態では、取付孔３２Ａは、第１円孔４０Ａ、第２円孔４０Ｂ、及び第３円孔４０Ｃより大径に形成されているので、ノズルユニット２４の位置を微調整することができる。
【００４７】
さらに、一方の取付孔３２Ａを中心にノズルユニット２４を回転させて冷却位置に移動しているので、ノズルユニット２４を円筒体１６の径方向にスライドさせる場合などと比較して、より噴射孔２８Ａを円筒体１６に近付けることができ、冷却性能を向上できる。特に、本実施形態のように、円筒体１６の回転方向に合わせてノズルユニット２４を揺動できるように配置しているので、円筒体１６へ噴射された冷却液が跳ね返るのを抑制できる。
【００４８】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１０：キャプスタン装置、  １４：回転軸、  １６：円筒体、  ２４：ノズルユニット、  ３２：ノズルベース部、  ３２Ａ：取付孔、  ３６：取付部材、  ４０Ａ：第１円孔（円孔）、  ４０Ｂ：第２円孔（円孔）、  ４０Ｃ：第３円孔（円孔）
【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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【図７】
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【図８】
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