(57)【要約】【課題】金属製線材をリールに巻いたまま軟化処理を行う際に、金属製線材になるべく不良が発生しないように金属製線材を軟化できる技術を提供することを目的とする。【解決手段】金属製線材１０の製造方法は、（ａ）線状に形成された金属製線材１０が、一対の鍔状部２４と前記一対の鍔状部２４を結ぶ軸部とを有し、少なくとも前記軸部が前記金属製線材１０と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリール２０の前記軸部周りに巻回されたものを準備する工程と、（ｂ）前記金属製線材１０をリール２０ごと焼鈍する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）線状に形成された金属製線材が、一対の鍔状部と前記一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも前記軸部が前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールの前記軸部周りに巻回されたものを準備する工程と、
（ｂ）前記金属製線材をリールごと焼鈍する工程と、
を備える、金属製線材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属製線材の製造方法であって、
前記リールの前記鍔状部の部分も前記金属製線材と同程度の熱膨張係数で形成されている、金属製線材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の金属製線材の製造方法であって、
前記リールのうち前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する部分の熱膨張係数の値は、前記金属製線材の熱膨張係数の値の９０パーセント〜１１０パーセントの範囲に収まる値である、金属製線材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属製線材の製造方法であって、
前記金属製線材は、複数の素線が撚られた撚線である、金属製線材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属製線材の製造方法であって、
前記リール及び前記金属製線材は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている、金属製線材の製造方法。
【請求項６】
線状に形成された金属製線材と、
一対の鍔状部と前記一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも前記軸部が前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールと、
を備え、
前記金属製線材が前記リールの前記軸部周りに巻回された状態で前記リールごと焼鈍されている、巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製線材を軟化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線を構成する撚線等の金属製線材の製造工程において、金属製線材の柔軟性及び伸び特性を得るために軟化（焼鈍）処理が行われることがある。このような金属製線材の軟化処理を行う装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の軟化炉装置は、開閉可能な扉によって外部から遮断された加熱室を含む処理室と、前記加熱室の室内を加熱する加熱部と、前記加熱室内に雰囲気ガスを送出して前記加熱室内の圧力を外圧より高くする雰囲気ガス送出部と、前記加熱室内に配設された加熱室圧力センサを含む検知部と、前記加熱室圧力センサの出力から得られる前記加熱室内の圧力の前記処理室の外圧に対する差圧が予め設定された閾値より小さい場合にエラー判定する判定部と、を備えるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の軟化炉装置等を用いて金属製線材の軟化処理を行う際に、金属製線材は、リールに巻かれたまま一連の処理が施される場合がある。この場合、軟化処理後の金属製線材に、例えば、金属製線材が複数の素線が撚られた撚線である場合に発生する素線の浮き等の不良が生じることがある。
【０００６】
そこで、本発明は、金属製線材をリールに巻いたまま軟化処理を行う際に、金属製線材になるべく不良が発生しないように金属製線材を軟化できる技術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】
【０００７】
上記課題を解決するため、第１の態様に係る金属製線材の製造方法は、（ａ）線状に形成された金属製線材が、一対の鍔状部と前記一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも前記軸部が前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールの前記軸部周りに巻回されたものを準備する工程と、（ｂ）前記金属製線材をリールごと焼鈍する工程と、を備える。
【０００８】
第２の態様に係る金属製線材の製造方法は、第１の態様に係る金属製線材の製造方法であって、前記リールの前記鍔状部の部分も前記金属製線材と同程度の熱膨張係数で形成されている。
【０００９】
第３の態様に係る金属製線材の製造方法は、第１又は第２の態様に係る金属製線材の製造方法であって、前記リールのうち前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する部分の熱膨張係数の値は、前記金属製線材の熱膨張係数の値の９０パーセント〜１１０パーセントの範囲に収まる値である。
【００１０】
第４の態様に係る金属製線材の製造方法は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る金属製線材の製造方法であって、前記金属製線材は、複数の素線が撚られた撚線である。
【００１１】
第５の態様に係る金属製線材の製造方法は、第１〜第４のいずれか１つの態様に係る金属製線材の製造方法であって、前記リール及び前記金属製線材は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている。
【００１２】
第６の態様に係る巻線は、線状に形成された金属製線材と、一対の鍔状部と前記一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも前記軸部が前記金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールと、を備え、前記金属製線材が前記リールの前記軸部周りに巻回された状態で前記リールごと焼鈍されている。
【発明の効果】
【００１３】
第１〜第５の態様に係る金属製線材の製造方法によると、（ａ）線状に形成された金属製線材が、一対の鍔状部と一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも軸部が金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールの軸部周りに巻回されたものを準備する工程を備えるため、金属製線材をリールごと焼鈍する際に、リールにより金属製線材が押さえつけられること、又は、リールと金属製線材との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、軟化した金属製線材に不良が発生しにくくなる。
【００１４】
特に、第２の態様に係る金属製線材の製造方法によると、リールの鍔状部の部分も金属製線材と同程度の熱膨張係数で形成されているため、軸部の軸心方向での鍔状部による押さえつけ、又は、金属製線材と鍔状部との間の隙間も生じにくくなる。これにより、軟化した金属製線材に不良が発生しにくくなる。
【００１５】
特に、第３の態様に係る金属製線材の製造方法によると、リールのうち金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する部分の熱膨張係数の値は、金属製線材の熱膨張係数の値の９０パーセント〜１１０パーセントの範囲に収まる値であるため、リールが金属製線材を押さえつける強さ、又は、リールと金属製線材との隙間の寸法をより確実に抑えることができる。これにより、金属製線材に不良が発生することをより確実に抑えることができる。
【００１６】
特に、第４の態様に係る金属製線材の製造方法によると、金属製線材は複数の素線が撚られた撚線である。この場合でも、リールによる金属製線材の押さえつけ、又は、金属製線材とリールとの間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、撚線を構成する素線が一部で浮き上がるなどの不良が発生することを抑えることができる。
【００１７】
特に、第５の態様に係る金属製線材の製造方法によると、リール及び金属製線材は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている。この場合でも、リールによる金属製線材の押さえつけ、又は、金属製線材とリールとの間に隙間が生じることを抑制することができる。
【００１８】
第６の態様に係る巻線によると、一対の鍔状部と一対の鍔状部を結ぶ軸部とを有し、少なくとも軸部が金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリールを備え、金属製線材がリールの軸部周りに巻回された状態でリールごと焼鈍されているため、焼鈍の際に、リールにより金属製線材が押さえつけられること、又は、リールと金属製線材との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、軟化した金属製線材に不良が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】巻線を示す斜視図である。
【図２】リールを示す斜視図である。
【図３】単線が伸線されると共に、リールに巻付けられる様子を模式的に説明する図である。
【図４】金属製線材を軟化する処理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態に係る巻線１及び金属製線材１０の製造方法について説明する。図１は、巻線１を示す斜視図である。図２は、リール２０を示す斜視図である。図３は、単線が伸線されると共に、リール２０に巻付けられる様子を模式的に説明する図である。図４は、金属製線材１０を軟化する処理を示す説明図である。
【００２１】
実施形態に係る巻線１は、金属製線材１０とリール２０とを備える。金属製線材１０は、リール２０に巻回されている。
【００２２】
金属製線材１０は、銅又はアルミニウム等の金属を材料として線状に形成されている。ここでは、金属製線材１０として、複数の素線が撚り合わされた撚線が用いられている例で説明するが、金属製線材１０はこれに限られるものではない。例えば、金属製線材１０は、１本の素線のみで構成されていてもよい。また、ここでは、素線は、１本の単線であるものとして説明するが、素線は、複数本の単線から成るものであってもよい。
【００２３】
金属製線材１０には、焼鈍が施される。以降、金属製線材１０において、焼鈍の前後で特に区別が必要な場合、焼鈍される前のものを金属製線材１０ａと称し、焼鈍された後のものを金属製線材１０ｂと称する。金属製線材１０ａを焼鈍する際に、まずは、金属製線材１０ａがリール２０に巻回されたものを準備する。
【００２４】
リール２０は、一対の鍔状部２４と軸部２２とを有する。
【００２５】
一対の鍔状部２４は、ここでは、それぞれ、円板状に形成されている。一対の鍔状部２４は、金属製線材１０が軸部２２に巻かれた状態を保つことができるように設けられている。
【００２６】
軸部２２は、一対の鍔状部２４を結ぶように棒状に設けられている。軸部２２の周りに金属製線材１０が巻回されている。
【００２７】
ここでは、複数の素線が撚り合わされた撚線がリール２０に巻取られることで、金属製線材１０ａがリール２０に巻回された状態となる。
【００２８】
次に、金属製線材１０ａは、リール２０に巻回された状態で、図４のように、焼鈍装置４０によってリール２０ごと焼鈍される。ここで、金属製線材１０ａを焼鈍する焼鈍装置４０及びその動作について説明する。
【００２９】
ここでは、焼鈍装置４０は、処理室４１と複数の扉４７〜５２とを含む。処理室４１は、その内部で扉４８〜５１によって、焼鈍工程上流側から下流側にかけて、前室４２、加熱室４３、第１冷却室４４、第２冷却室４５、及び、後室４６の順に区切られている。また、扉４７、５２によって、処理室４１と外部とも区切られている。また、焼鈍装置４０は、リール２０を載せたトレー６０を処理室４１内の各室に順次送る駆動機構部５４と、処理室４１内の各室に雰囲気ガスを送る雰囲気ガス送出部５３とを含む。ここでは、処理室４１内（特に加熱室４３内）に酸素が流入し、金属製線材１０の表面が酸化することを防ぐために、前室４２、後室４６、及び雰囲気ガス送出部５３が設けられている。
【００３０】
まずは、処理室４１の外部で金属製線材１０ａが巻回された複数のリール２０がトレー６０に載せられ、トレー６０が駆動機構部５４上に載せられる。この後、処理室４１の扉４７が開かれて、トレー６０が前室４２内に移動される。
【００３１】
トレー６０が前室４２内に配設された状態で、扉４７が閉じられる。そして、雰囲気ガス送出部５３により送出される雰囲気ガスが、徐々に前室４２内に溜められ、扉４７が閉じられてから所定時間経過後に前室４２内に充満する。
【００３２】
扉４７が閉じられた状態で扉４８が開けられ、トレー６０が駆動機構部５４により前室４２から加熱室４３内に移動される。そして、トレー６０が加熱室４３内に配設された状態で、雰囲気ガス送出部５３又は加熱ヒータ５５により加熱室４３内が加熱される。
【００３３】
所定時間加熱後、扉４８が閉じられた状態で扉４９が開けられ、トレー６０が駆動機構部５４により加熱室４３から第１冷却室４４内に移動される。ここで、加熱室４３で加熱を行う加熱時間は、金属製線材１０ａの軟化が完了する時間に設定されている。例えば、加熱時間は、２〜３時間に設定されるとよい。
【００３４】
トレー６０が第１冷却室４４内に配設された状態で、扉４９が閉じられ、冷却機構部５６により第１冷却室４４内を冷却してトレー６０上の複数の金属製線材１０を冷却する。
【００３５】
また、扉４９が閉じられた状態で扉５０が開けられ、トレー６０が駆動機構部５４により第１冷却室４４から第２冷却室４５内に移動される。そして、トレー６０が第２冷却室４５内に配設された状態で、扉５０が閉じられ、冷却機構部５６により第２冷却室４５内を冷却してトレー６０上の複数の金属製線材１０をさらに冷却する。
【００３６】
次に、扉５０が閉じられた状態で扉５１が開けられ、トレー６０が駆動機構部５４により第２冷却室４５から後室４６内に移動される。そして、トレー６０が後室４６に配設された状態で、扉５１が閉じられる。
【００３７】
次に、扉５１が閉じられた状態で扉５２が開けられ、トレー６０が駆動機構部５４により後室４６から処理室４１の外部に退出移動され、金属製線材１０ａの焼鈍が完了する。
【００３８】
もっとも、焼鈍装置４０の構成は上記したものに限られない。焼鈍装置４０は、少なくとも、金属製線材１０ａをリール２０ごと焼鈍可能な加熱室４３を含んでいればよい。
【００３９】
焼鈍された金属製線材１０ｂは、不図示の押出装置に送られ、その周囲に樹脂等が押し出される。これにより、金属製線材１０ｂを導体芯線として、導体芯線の周囲に絶縁被覆が設けられた電線が形成される。
【００４０】
金属製線材１０ａを焼鈍する目的は、金属製線材１０ａを軟化させるためである。具体的には、金属製線材１０を構成する単線には、図３のように、伸線装置３０にて伸線加工が施されることがある。ここで、伸線加工とは、大径の線材に対してその断面積が減少する加工を施すことで小径の線材を得る加工をいう。線材は、通常、この伸線加工が施されると硬化する。線材が硬化すると、伸線加工よりも後の工程で、線材をパスラインに通しにくくなるなどして、加工性が悪くなる。このように硬化した線材を軟化させるために金属製線材１０ａは焼鈍される。ここでは、上述したように伸線加工が施された単線から成る素線を複数本、撚り合せて撚線となった金属製線材１０ａを焼鈍している。
【００４１】
この焼鈍の際に、従来、金属製線材をリールに巻回して、リールごと焼鈍すると、焼鈍後の金属製線材に不良が生じる場合があることが確認されている。不良としては、例えば、金属製線材が複数の素線が撚られた撚線である場合に、一部の素線が浮く、つまり、一部で撚線の撚りがほつれることなどがある。
【００４２】
焼鈍後の金属製線材に上記のような不良が生じると、金属製線材の周囲に樹脂を押し出す工程で、素線が切れてしまう、或いは、被覆電線となった際に素線が浮いた部分が出っ張ってしまうなどの不良が生じてしまう。このような押出工程での不良等を抑制するためにも、焼鈍工程での金属製線材に生じる不良を抑制することが求められている。
【００４３】
発明者らがこの不良の原因を追究していくと、焼鈍する際の加熱の工程中において、リールに巻回された金属製線材とリールとが熱膨張する際に、金属製線材とリールとの間に隙間が生じていることが分かった。ここで、加熱工程の後は冷却工程に移る。冷却工程では、金属製線材とリールとを冷却することによって、熱膨張していたものが元に戻るように収縮する。この際に、熱膨張時に隙間に入り込んだ金属製線材の一部が収縮時に抜けないままであることが、その部分の素線が浮くことの一因となっていることが分かった。特に、リールのうち軸部と金属製線材との間の隙間に入り込んだ、素線が抜けにくいことが分かった。つまり、発明者らは、不良の原因の１つは、金属製線材とリールとが熱膨張する際に、金属製線材とリールとの間に隙間が生じていることだと発見した。
【００４４】
さらに、発明者らは、隙間が生じる原因は、金属製線材とリールとの熱膨張係数の違いにあることを突き止めた。即ち、金属製線材の熱膨張係数の方がリールの熱膨張係数よりも大きい場合に、金属製線材とリールとが熱膨張した際に、両者の間の隙間が生じることが分かった。両者の熱膨張係数の差が大きくなるほど、この隙間が大きくなることが分かった。また、逆に、金属製線材の熱膨張係数の方がリールの熱膨張係数よりも小さい場合には、金属製線材とリールとが熱膨張した際に、リールが金属製線材を押すことが分かった。
【００４５】
ここで、熱膨張係数とは、温度の上昇によって物体の長さ又は体積が膨張（熱膨張）する割合を、１Ｋ当たりで示したものである。熱膨張係数を示す値としては、線膨張率が用いられる。線膨張率は、単位長さ当たりにおける、温度による長さの変化率として定義される。線膨張率は物質固有の数値であり、温度等によって変化する。また、線膨張率は、物質固有の数値であるため、合金等、複数の物質が混ざった物質は、その組成によって異なる数値を示す。例えば、鉄の線膨張率は、１１．７（１／Ｋ）であり、銅は、１６．８（１／Ｋ）、アルミニウムは、２３（１／Ｋ）である。また、炭素が０．４パーセント含まれる炭素鋼（Ｓ４０Ｃ相当）の線膨張率は、１１．２（１／Ｋ）であり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）は、１７．３（１／Ｋ）である。
【００４６】
そこで、本実施形態で用いられるリール２０のうち少なくとも軸部２２は、金属製線材１０と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されている。さらに、ここでは、軸部２２と一対の鍔状部２４とが金属製線材１０と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されている。
【００４７】
ここでは、金属製線材１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている。また、リール２０もアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている。そして、ここでは、金属製線材１０とリール２０とが同じ材料で形成されていることにより、金属製線材１０の熱膨張係数と、リール２０の熱膨張係数とは同じ値となっている。
【００４８】
もっとも、金属製線材１０とリール２０とが同じ材料で形成されていることは必須ではなく、例えば、金属製線材がアルミニウムを材料として形成され、リールがアルミニウム合金を材料として形成されるなど、異なる材料で形成されていてもよい。この場合、リールのうち金属製線材と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されている部分の熱膨張係数の値は、金属製線材の熱膨張係数の値の９０パーセント〜１１０パーセントの範囲に収まる値であればよい。この際に、金属製線材とリールとは同じ熱膨張係数を有しているとより好ましい。
【００４９】
金属製線材１０とリール２０とが同程度の熱膨張係数を有する材料でそれぞれ形成されることで、焼鈍する際の加熱工程中で金属製線材１０とリール２０とが熱膨張を起こした際に、両者の間に生じる隙間が小さくなる、また、リール２０が金属製線材１０を押す力が小さくなる。
【００５０】
実施形態に係る巻線１及び金属製線材１０の製造方法によると、線状に形成された金属製線材１０が、一対の鍔状部２４と一対の鍔状部２４を結ぶ軸部２２とを有し、少なくとも軸部２２が金属製線材１０と同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されているリール２０の軸部２２周りに巻回されたものを準備する工程を備えるため、金属製線材１０をリール２０ごと焼鈍する際に、リール２０により金属製線材１０が押さえつけられること、又は、リール２０と金属製線材１０との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、軟化した金属製線材１０に不良が発生しにくくなる。
【００５１】
また、リール２０の鍔状部２４の部分も金属製線材１０と同程度の熱膨張係数で形成されているため、軸部２２の軸心方向での鍔状部２４による押さえつけ、又は、金属製線材１０と鍔状部２４との間の隙間も生じにくくなる。これにより、軟化した金属製線材１０に不良が発生しにくくなる。
【００５２】
また、リール２０のうち金属製線材１０と同程度の熱膨張係数を有する部分の熱膨張係数の値は、金属製線材１０の熱膨張係数の値の９０パーセント〜１１０パーセントの範囲に収まる値であるため、リール２０が金属製線材１０を押さえつける強さ、又は、リール２０と金属製線材１０との隙間の寸法をより確実に抑えることができる。これにより、金属製線材１０に不良が発生することをより確実に抑えることができる。
【００５３】
また、金属製線材１０は複数の素線が撚られた撚線である。この場合でも、リール２０による金属製線材１０の押さえつけ、又は、金属製線材１０とリール２０との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、撚線を構成する素線が一部で浮き上がるなどの不良が発生することを抑えることができる。
【００５４】
また、リール２０及び金属製線材１０は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として形成されている。この場合でも、リール２０による金属製線材１０の押さえつけ、又は、金属製線材１０とリール２０との間に隙間が生じることを抑制することができる。
【００５５】
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５６】
１  巻線
１０  金属製線材
２０  リール
２２  軸部
２４  鍔状部
３０  伸線装置
４０  焼鈍装置
【図１】
2016043383.tif 000003
【図２】
2016043383.tif 000004
【図３】
2016043383.tif 000005
【図４】
2016043383.tif 000006