(57)【要約】【課題】コストを安くすると共に、設置スペースを小さくすることのできるノンスリップ型の伸線機の提供。【解決手段】金属線１を通過させて縮径する複数のダイス１０、１１を設ける。金属線１をダイス１０、１１から引き抜く複数のキャプスタン１２、１３を設ける。キャプスタン１２、１３は、外周部に金属線１を滑らせることなく巻き付けて回転する。キャプスタン１２、１３を回転駆動する駆動部１４を設ける。駆動部１４から入力された回転を一対のキャプスタン１２、１３に出力する遊星歯車機構１５を設ける。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線を通過させて縮径する複数のダイスと、前記金属線を外周部に滑らせることなく巻き付けると共に回転して前記ダイスから引き抜く複数のキャプスタンと、該キャプスタンを回転駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部から入力された回転を一対の前記キャプスタンに出力する遊星歯車機構が設けられたことを特徴とする伸線機。
【請求項２】
前記ダイス、一対のキャプスタン、駆動部及び遊星歯車機構によって伸線ユニットが構成され、共通の金属線を段階的に縮径する複数の伸線ユニットが設けられると共に、前記金属線の進行方向に隣接する伸線ユニットの間にダンサーローラが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の伸線機。
【請求項３】
前記ダンサーローラの変位を検出する変位検出部が設けられ、該変位検出部が検出した変位データに基づいて前記駆動部から入力される回転速度が制御されることを特徴とする請求項２に記載の伸線機。
【請求項４】
前記キャプスタンの回転速度を検出する回転検出部が設けられ、該回転検出部が検出した回転データに基づいて前記駆動部から入力される回転速度が制御されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の伸線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タイヤコードを生産する際の金属線の伸線加工に用いられる伸線機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイヤコードなどを生産する際、伸線機を用いた伸線加工により、金属線を引き伸ばしつつ縮径して、所定の径に設定すると共にその強度を増大させ、これをタイヤコードの素線などとして用いている。
【０００３】
伸線機は、金属線をダイスに通して下流側のキャプスタンに巻き付け、このキャプスタンを回転させて、金属線をダイスから強制的に引き出して縮径し、さらに、金属線の進行方向に沿って複数のダイス及びキャプスタンを配置して、金属線を段階的に縮径するようになっている。
【０００４】
この伸線機で伸線加工される金属線は、加工が進むほど進行方向に引き伸ばされて進行速度が速くなるので、キャプスタンの回転速度との間にずれを生じるおそれがあるが、キャプスタンに対して金属線を滑らせながら動摩擦力によって送るスリップ型の伸線機を採用することにより、その速度のずれを吸収することができる。
【０００５】
ただ、スリップ型の伸線機は、キャプスタンに対して金属線を滑らせる分、伸線機の作動に要するエネルギーのロスを大きくしたり、摩擦熱による金属線の脆化などの品質の低下を生じたり、摩擦熱による潤滑液の劣化を生じたりするおそれがある。
【０００６】
これに対して、例えば特許文献１は、伸線ダイス、駆動キャプスタン及びキャプスタン駆動モータを備えた複数の伸線ユニットを連設したノンスリップ型の伸線機を開示している。この伸線機は、駆動キャプスタンと金属線との間の滑りを防止すると共に、駆動キャプスタンを回転させるキャプスタン駆動モータの回転速度を金属線の速度に基づいて制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０３６２３（請求項１、段落番号００２７、００３４、００３７、００５７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１の伸線機は、複数のキャプスタンのそれぞれに駆動モータを設けて回転速度を制御する分、駆動モータや制御部の数が多くなり、伸線機のコストを高くすると共に、伸線機の設置スペースを増大させるおそれがある。
【０００９】
本発明は、コストを安くすると共に、設置スペースを小さくすることのできるノンスリップ型の伸線機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る伸線機は、金属線を通過させて縮径する複数のダイスと、金属線を外周部に滑らせることなく巻き付けると共に回転してダイスから引き抜く複数のキャプスタンと、このキャプスタンを回転駆動する駆動部と、を備えたものであり、その駆動部から入力された回転を一対のキャプスタンに出力する遊星歯車機構を設けたものである。
【００１１】
上記構成によれば、伸線機に遊星歯車機構を設けるので、例えば、駆動部から遊星歯車機構の太陽歯車に入力した回転を、外輪歯車の回転及び遊星歯車の公転を介して、一対のキャプスタンに出力することができ、二つのキャプスタンを一つの駆動部で回転駆動することができる。
【００１２】
ここで、遊星歯車機構は、例えば、太陽歯車を回転させることにより、残りの外輪歯車と遊星歯車とを相対的に回転及び公転させることができる。しかも、太陽歯車を回転させた際の外輪歯車の回転と遊星歯車の公転とは、外輪歯車の回転速度が増大するほど遊星歯車の公転速度が低減し、外輪歯車の回転速度が低減するほど遊星歯車の公転速度が増大する関係となる。これにより、上流側及び下流側のキャプスタンの回転速度を個々に制御することなく、例えば、外輪歯車及び遊星歯車に接続した両キャプスタンの回転速度のバランスを、これらに巻き付けた被加工金属線を介して、自動的に調製することができる。
【００１３】
つまり、下流側のキャプスタンに対して上流側のキャプスタンの回転速度が速すぎる場合には、上流側のキャプスタンが金属線を過度に送り出そうとすることによって、下流側のキャプスタンが金属線から受ける負荷が小さくなる。これにより、下流側のキャプスタンがより速く回転しようとすると共に、その分、上流側のキャプスタンの回転が遅くなって、両キャプスタンの回転速度のバランスが調製される。
【００１４】
一方、上流側のキャプスタンに対して下流側のキャプスタンの回転速度が速すぎる場合には、下流側のキャプスタンが金属線から受ける負荷が大きくなる。これにより、下流側のキャプスタンの回転が遅くなると共に、その分、上流側のキャプスタンの回転が速くなって、両キャプスタンの回転速度のバランスが調製される。
【００１５】
また、ダイス、一対のキャプスタン、駆動部及び遊星歯車機構によって伸線ユニットを構成し、共通の金属線を段階的に縮径する複数の伸線ユニットを設けると共に、金属線の進行方向に隣接する伸線ユニットの間にダンサーローラを設けるようにしてもよい。
【００１６】
この構成によると、伸線ユニットの間にダンサーローラを設けるので、伸線ユニットの二つのキャプスタンの間において、金属線の進行速度のバランスを遊星歯車機構によって自動的に調製しつつ、伸線ユニット間において、金属線の進行速度の変動をダンサーローラで吸収することができる。この場合、伸線ユニットの二つのキャプスタンの間にダンサーローラを設けることなく、隣接する伸線ユニットの間にダンサーローラを設けるので、全てのキャプスタンの間にダンサーローラを設ける場合よりも、ダンサーローラの数を少なくすることができる。
【００１７】
また、ダンサーローラの変位を検出する変位検出部を設け、この変位検出部が検出した変位データに基づいて駆動部から入力される回転速度を制御するようにしてもよい。
【００１８】
この構成によると、伸線ユニットの間に設けたダンサーローラの変位データに基づいて駆動部からの回転入力を制御するので、伸線ユニットの二つのキャプスタンの全体としての回転速度を制御しつつ、両キャプスタンの回転速度のバランスを遊星歯車機構で調製することができる。
【００１９】
また、キャプスタンの回転速度を検出する回転検出部を設け、この回転検出部が検出した回転データに基づいて駆動部から入力される回転速度を制御するようにしてもよい。
【００２０】
この構成によると、キャプスタンの回転データに基づいて駆動部からの回転入力を制御するので、両キャプスタンのうちの一方の回転速度を制御しつつ、両キャプスタンの回転速度のバランスを遊星歯車機構で調製することができる。なお、キャプスタンの回転データに基づく制御は、ダンサーローラの変位データに基づく制御と併用することもでき、また、両キャプスタンの両方の回転データに基づいて、その回転速度を制御することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、本発明によると、遊星歯車機構を用いて、伸線機の二つのキャプスタンを一つの駆動部で回転駆動するようにしているので、ノンスリップ型の伸線機のコストを安くすると共に、その設置スペースを小さくすることができる。
【００２２】
これにより、ノンスリップ型の伸線機を好適に採用して、キャプスタンに対して金属線を滑らせることによるエネルギーのロスや、摩擦熱による金属線の脆化などの品質の低下、摩擦熱による潤滑液の劣化などを抑えることができる。しかも、ノンスリップ型には、スリップ型の伸線機の短所がない分、１ダイス当たりの金属線の減面率（縮径による断面積の減少率）を大きく設定することができ、伸線加工の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る伸線機の正面図
【図２】伸線機の断面図
【図３】（ａ）は金属線セット姿勢を示す図、（ｂ）は伸線加工姿勢を示す図
【図４】伸線機の要部側面図
【図５】伸線機の要部断面図
【図６】図５のＡ−Ａ断面図
【図７】遊星歯車の動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る伸線機を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
図１〜図３に示すように、伸線機は、例えば、タイヤコードを生産する際の鋼線などの金属線１の伸線加工に用いられるノンスリップ型の伸線機であり、伸線加工前の金属線１を供給する巻出ローラ２と、共通の金属線１を段階的に縮径する複数の伸線ユニット３と、金属線１の進行方向に隣接する伸線ユニット３の間に設けられたダンサーローラ４と、伸線加工後の金属線１を巻き取る巻取ローラ５と、巻出ローラ２、伸線ユニット３、ダンサーローラ４及び巻取ローラ５を支持する支持箱体６と、潤滑液７を溜めると共に回動軸８を介して支持箱体６を回動自在に支持する液槽９と、を備え、支持箱体６の金属線セット姿勢において（図３（ａ）参照）、伸線ユニット４に金属線１をセットし、伸線加工姿勢において（図３（ｂ）参照）、セットした金属線１を液槽９の潤滑液７に浸した状態で伸線加工を行うようになっている。
【００２６】
図１〜図５に示すように、伸線ユニット３は、金属線１を通過させて縮径する上流側ダイス１０及び下流側ダイス１１と、外周部に金属線１を滑らせることなく複数回巻き付けた状態で回転して上流側ダイス１０及び下流側ダイス１１から金属線１を引き抜く上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３と、上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３を回転駆動する駆動部１４と、駆動部１４から入力された回転を上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３に出力する遊星歯車機構１５と、を備えている。
【００２７】
上流側ダイス１０及び下流側ダイス１１は、金属線１よりも小径のダイス孔を有し、そのダイス孔に金属線１を強制的に通過させて長さ方向に引き伸ばしながら縮径するようになっている。さらに、全ての伸線ユニット３についての複数のダイス１０、１１は、金属線１の進行方向に沿って下流側に位置するダイス１０、１１ほど、そのダイス孔を小径に設定され、金属線１を段階的に縮径するようになっている。
【００２８】
各伸線ユニット３における両ダイス１０、１１は、支持箱体６の正面側に固定されると共に、上流側ダイス１０のダイス孔よりも下流側ダイス１１のダイス孔が前後方向で正面側に位置して、各伸線ユニット３において方向転換する金属線１が互いに干渉するのを阻止している。
【００２９】
上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３は、支持箱体６の正面側に配置されると共に、回転中心線を一致させつつ、上流側キャプスタン１２よりも下流側キャプスタン１３が正面側に位置するように、前後方向に並設されている。
【００３０】
上流側キャプスタン１２は、上流側ダイス１０の直ぐ下流側に位置し、金属線１を複数回巻き付けられた状態で回転することにより、上流側ダイス１０から金属線１を引き出す。また、下流側キャプスタン１３は、下流側ダイス１１の直ぐ下流側に位置し、金属線１を複数回巻き付けられた状態で回転することにより、下流側ダイス１１から金属線１を引き出す。
【００３１】
駆動部１４は、支持箱体６の天板に設置された可変速モータ１６と、可変速モータ１６の回転を遊星歯車機構１５に伝えるベルト伝動機構１７とからなり、可変速モータ１６が制御部で回転速度を制御されつつ、ベルト伝動機構１７を介して、遊星歯車機構１５に回転を入力するようになっている。
【００３２】
図２、図５及び図６に示すように、遊星歯車機構１５は、可変速モータ１６の回転を入力される入力軸１８と、入力軸１８と一体に形成された太陽歯車１９と、太陽歯車１９の外側に位置するリング状の外輪歯車２０と、太陽歯車１９及び外輪歯車２０と噛み合う４つの遊星歯車２１と、外輪歯車２０と一体に設けられると共に上流側キャプスタン１２を支持する第１出力軸２２と、４つの遊星歯車２１を回転自在に支持すると共に下流側キャプスタン１３を支持する第２出力軸２３とから構成される。
【００３３】
入力軸１８は、前端部が支持箱体６の正面板に侵入すると共に、後端部が支持箱体６の背面側に突出する長さの丸棒状とされ、支持箱体６の内部に位置する部位に、太陽歯車１９が形成されている。この入力軸１８は、支持箱体６の背面板に回転自在に支持されると共に、後端部にベルト伝動機構１７が接続され、駆動部１４からの入力によって太陽歯車１９を回転させる。
【００３４】
第１出両軸２２は、後端部で太陽歯車１９を覆う筒状とされると共に、前端部が支持箱体６の正面側に突出する長さに設定され、太陽歯車１９と前後方向の位置を合わせて、外輪歯車２０が設けられている。この第１出両軸２２は、支持箱体６の正面板に回転自在に支持されると共に、前端部に上流側キャプスタン１２を支持し、太陽歯車１９の回転に伴う外輪歯車２０の回転によって上流側キャプスタン１２を回転させる。
【００３５】
第２出力軸２３は、後側が第１出両軸２２を覆う筒状とされて、入力軸１８と第１出両軸２２との間に介在すると共に、前端部が第１出両軸２２の前端部から正面側に突出する長さの円棒状とされ、太陽歯車１９及び外輪歯車２０と前後方向の位置を合わせて、４つの遊星歯車２１を回転自在に支持している。この第２出両軸２３は、入力軸１８及び第１出両軸２２に回転自在に支持されると共に、前端部に下流側キャプスタン１３を支持し、太陽歯車１９の回転に伴う４つの遊星歯車２１の公転によって下流側キャプスタン１３を回転させる。
【００３６】
第２出力軸２３には、下流側キャプスタン１３の回転速度を検出する回転検出部としてのエンコーダ２４が設けられ、このエンコーダ２４が検出した回転データに基づいて、制御部が、駆動部１４から入力する回転速度を制御する。
【００３７】
ダンサーローラ５は、シリンダー２５による負荷を受けつつ揺動自在なアーム２６に支持され、上下動することによって、これに掛けた金属線１の進行速度の変動を吸収するようになっている。
【００３８】
アーム２６の揺動軸には、ダンサーローラ５の変位を検出する変位検出部としてのエンコーダ２７が設けられ、エンコーダ２７が検出した変位データに基づいて、制御部が、駆動部１４から入力する回転速度を制御する。
【００３９】
次に、伸線機を用いて金属線１に伸線加工を施す様子を説明する。
【００４０】
まず、支持箱体６をその正面板が正面側に向くように回動させて金属線セット姿勢にし、巻出ローラ２及び巻取ローラ５と、各伸線ユニット３の上流側ダイス１０、下流側ダイス１１、上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３と、ダンサーローラ４と、を正面側に露出させる（図３（ａ）参照）。
【００４１】
この金属線セット姿勢において、巻出ローラ２から引き出した金属線１を、上流側ガイドローラ２８に掛け、上流側ダイス１０に通し、上流側キャプスタン１２に複数回巻き付け、下流側ガイドローラ２９に掛け、下流側ダイス１１に通し、下流側キャプスタン１３に複数回巻き付け、ダンサーローラ４に掛けて、最初の伸線ユニット３への金属線１のセットが完了する。
【００４２】
次いで、ダンサーローラ４に掛けた金属線１を、最初の伸線ユニット３にセットしたのと同様の手順で、２番目以降の複数の伸線ユニット３にセットし、最後の伸線ユニット３では、金属線１をダンサーローラ４に掛けることなく巻取ローラ５で巻き取るようにして、伸線機への金属線１のセットが完了する。
【００４３】
金属線１をセットした後、支持箱体６をその正面板が下方に向くように回動させて伸線加工姿勢にし、各伸線ユニット３の上流側ダイス１０、下流側ダイス１１、上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３と、ダンサーローラ４と、を液槽９の潤滑液７に浸す（図３（ｂ）参照）。
【００４４】
伸線加工姿勢において、伸線機を作動させることにより、制御部が可変速モータ１６を回転駆動させ、その回転が遊星歯車機構１５の入力軸１８に入力されて、太陽歯車１９が回転する。
【００４５】
図７に示すように、太陽歯車１９が回転することにより（図７（ａ）参照）、外輪歯車２０と４つの遊星歯車２１とが相対的に回転又は公転し（図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）、外輪歯車２０を一体に設けた第１出力軸２２が上流側キャプスタン１２を回転させ、４つの遊星歯車２１を回転自在に支持する第２出力軸２３が下流側キャプスタン１３を回転させる。
【００４６】
上流側キャプスタン１２が回転することにより、金属線１が上流側ダイス１０から強制的に引き出され、下流側キャプスタン１３が回転することにより、金属線１が下流側ダイス１１から強制的に引き出される。
【００４７】
外輪歯車２０の回転と遊星歯車２１の公転とは、外輪歯車２０の回転速度が速くなるほど遊星歯車２１の公転速度が遅くなる関係にあり、両者の負荷が釣り合うように各々の公転速度又は回転速度が定まる。図７において、（ｂ）は遊星歯車２１の公転を止めて外輪歯車２０を高速回転させた状態であり、（ｃ）は遊星歯車２１の公転と外輪歯車２０の回転とをバランスさせた状態であり、（ｄ）は外輪歯車２０の回転を止めて遊星歯車２１を高速公転させた状態である。
【００４８】
外輪歯車２０及び遊星歯車２１が受ける負荷は、上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３が巻き付けた金属線１から受ける負荷であり、各伸線ユニット３において、上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３の回転速度のバランスを自動的に調整して、金属線１の断線や弛みが生じるのを防止する。
【００４９】
また、エンコーダ２４、２７からのデータに基づいて制御部が可変速モータ１６の回転速度を制御するので、伸線ユニット３間においても、金属線１の断線や弛みが生じるのを防止する。
【００５０】
金属線１が各ダイス１０、１１を通過することにより、段階的に引き伸ばされながら縮径されて、所望の径の金属線１に伸線加工される。可変速モータ１６を止めた後、支持箱体６を金属線セット姿勢に戻して加工後の金属線１を取り外し、伸線加工が完了する。
【００５１】
上記構成によれば、各伸線ユニット３において、遊星歯車機構１５を用いて上流側キャプスタン１２及び下流側キャプスタン１３の回転速度を調整するので、伸線機全体の可変速モータ１６の数を半減しつつ、金属線１の加工伸びによる進行速度の変動を調製することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、金属線１は、タイヤコードに限らず、どのような用途に用いるものであってもよい。また、遊星歯車機構１５は、太陽歯車１９に回転を入力して、外輪歯車２０の回転と４つの遊星歯車２１の公転を出力するだけでなく、外輪歯車２０又は遊星歯車２１に回転又は公転を入力して、残りの歯車から出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１      金属線
２      巻出ローラ
３      伸線ユニット
４      ダンサーローラ
５      巻取ローラ
６      支持箱体
７      潤滑液
８      回動軸
９      液槽
１０    上流側ダイス
１１    下流側ダイス
１２    上流側キャプスタン
１３    下流側キャプスタン
１４    駆動部
１５    遊星歯車機構
１６    可変速モータ
１７    ベルト伝動機構
１８    入力軸
１９    太陽歯車
２０    外輪歯車
２１    遊星歯車
２２    第１出力軸
２３    第２出力軸
２４    エンコーダ
２５    シリンダー
２６    アーム
２７    エンコーダ
２８    上流側ガイドローラ
２９    下流側ガイドローラ
【図１】
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【図２】
2015128775.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015128775.tif 000007
【図６】
2015128775.tif 000008
【図７】
2015128775.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月8日(2015.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線を通過させて縮径する複数のダイスと、前記金属線を外周部に滑らせることなく巻き付けると共に回転して前記ダイスから引き抜く複数のキャプスタンと、該キャプスタンを回転駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部から入力された回転を一対の前記キャプスタンに出力する遊星歯車機構が設けられたことを特徴とする伸線機。
【請求項２】
前記ダイス、一対のキャプスタン、駆動部及び遊星歯車機構によって伸線ユニットが構成され、共通の金属線を段階的に縮径する複数の伸線ユニットが設けられると共に、前記金属線の進行方向に隣接する伸線ユニットの間にダンサーローラが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の伸線機。
【請求項３】
前記ダンサーローラの変位を検出する変位検出部が設けられ、該変位検出部が検出した変位データに基づいて前記駆動部から入力される回転速度が制御されることを特徴とする請求項２に記載の伸線機。
【請求項４】
前記キャプスタンの回転速度を検出する回転検出部が設けられ、該回転検出部が検出した回転データに基づいて前記駆動部から入力される回転速度が制御されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の伸線機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の伸線機を用いて金属線を伸線加工する方法であって、
伸線加工前の金属線を上流側ダイスに通して上流側キャプスタンに巻き付け、さらに、前記金属線を下流側ダイスに通して下流側キャプスタンに巻き付け、その後、駆動部から遊星歯車機構に回転を入力して上流側キャプスタン及び下流側キャプスタンに回転を出力することにより、金属線を上流側ダイスから強制的に引き出した後、さらに下流側ダイスから強制的に引き出して伸線加工することを特徴とする金属線の加工方法。