JPH08157142A - 線材搬送路におけるダンサーロール装置及び線材の張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 線材の速度差吸収部としての機能に加え、線
材の張力を自由に調整できる機能を備えたダンサーロー
ル装置を提供する。 【構成】 ダンサーロール装置５は、一組のダンサーロ
ール１３及び１４と弾性部材１５とを備える。ダンサー
ロール１３及び１４は、長手方向に搬送される線材Ｗの
搬送路の途上に互いに接近・離間可能かつ線材Ｗを巡回
させるように設けられ、その搬送路に線材Ｗの溜め部Ｓ
を形成し、上流側と下流側で線材Ｗの搬送速度に差を生
じた場合には、溜め部Ｓの長さが変化して、その速度差
を吸収する。また、弾性部材１５は、それらダンサーロ
ール１３及び１４の接近・離間に対応して伸縮すること
により、その伸縮量に応じた張力を線材に付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伸線機等から搬送され
る線材の搬送路に設けられるダンサーロール装置、及び
それを使用した線材の張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧延機や線引加工機等の伸線機に
より製造された線材を、長手方向に搬送しながら下流側
で巻取機等により巻き取ることが行われている。この場
合、伸線機における加工条件の変動等により、伸線機か
らの線材の供給速度と巻取機による線材の巻取速度に差
が生ずる場合がある。この速度差を吸収するために、線
材の搬送路の中間には通常、図７に示すようなダンサー
ロール装置１０１が設けられることが多い。このダンサ
ーロール装置１０１は、例えば２本のロール１０２及び
１０３を含み、外側から線材Ｗが所定回数巻き付けられ
て溜め部１０４を形成する。下部ロール１０２は位置固
定に設けられた上部ロール１０４に対し接近・離間可能
に設けられており、例えば下流側で線材Ｗの搬送速度が
大きくなった場合には下部ロール１０２が上昇して溜め
部１０４の長さを縮小し速度差を吸収する。ここで、線
材Ｗに付加される張力は、下部ロール１０２に設けられ
た錘部１０５の重量により所定の値に維持されるように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】搬送される線材の張力
は、線材の弛み防止及び巻取り後の線材の状態を考慮し
て適正な値に設定される。この場合、上記張力は線材の
径や材質に応じて適宜設定されるが、従来のダンサーロ
ール装置１０１においては、張力を変更するために下部
ロール１０２に取り付けられる錘部１０５を重量の異な
るものと交換する必要があり、その交換作業が面倒であ
った。また、線材Ｗの線径が搬送中に変動したりする場
合には、その線径の変化等に応じて張力を随時調整する
ことが望ましいが、線材Ｗの搬送中に錘部１０５を交換
することは困難であり、張力の調整は事実上できないの
が現状であった。

【０００４】本発明の課題は、線材の搬送速度差を吸収
する本来の機能に加え、線材の張力を自由にかつ簡単に
調整することができる機能を備えたダンサーロール装
置、及びそれを使用した線材の張力制御装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のダンサーロール
装置は、線材搬送路に設けられるものであって、上記課
題を解決するために下記の要件を備えたことを特徴とす
る。 １組のダンサーロール：長手方向に搬送される線材の
搬送路の途上に互いに接近・離間可能かつ線材を巡回さ
せるように設けられ、その搬送路に線材の溜め部を形成
する。 弾性部材：それらダンサーロールの接近・離間に対応
して伸縮することにより、それらダンサーロールの間隔
に応じた張力を線材に付与する。 線材は、例えば圧延機、線引き加工機等の伸線装置から
供給・搬送される。

【０００６】弾性部材は、ダンサーロールを互いに離間
させて溜め部を大きくする方向の付勢力をダンサーロー
ルに与える状態で設けることができる。また、線材の溜
め部は、例えば線材をダンサーロールに外側から巻き付
けることにより形成することができる。

【０００７】ダンサーロールは、より具体的には、線材
の下側に位置固定に設けられた上部ロールと、さらにそ
の下側に昇降可能に設けられた下部ロールとを含むよう
に構成することができる。この場合、弾性部材は、下部
ロールを上部ロールから離間する方向に付勢する状態で
設けることができる。また、下部ロールに作用する重力
の一部又は全部を相殺するバランスウェイト部を設ける
こともできる。

【０００８】上記ダンサーロール装置には、弾性部材の
変位を検出し、その変位に基づいて前記線材に付与され
た張力を検出する張力検出部を設けることができる。

【０００９】上述のダンサーロール装置を用いて、線材
の張力制御装置を構成することができる。その具体的な
構成として、例えば、上記張力検出部の検出する張力値
に基づいて、線材の張力を調整する張力制御部を含むも
のを例示することができる。

【００１０】張力制御部は、搬送される線材の上流側及
び下流側の少なくとも一方において、線材の搬送速度を
調整するものとすることができる。この場合、上流側に
位置する伸線装置から線材を上記ダンサーロール装置に
供給し、下流側の巻取装置により巻き取ることによりそ
の線材を搬送する一方、張力制御部は、少なくとも巻取
装置における線材の巻取速度を調整することにより、そ
の搬送速度を調整するものとすることができる。

【００１１】

【発明の作用及び効果】本発明のダンサーロール装置
は、ダンサーロールの接近・離間に対応して伸縮する弾
性部材が設けられており、ダンサーロールの間隔を調整
することにより、その間隔に応じた張力が線材に付与さ
れるので、張力の調整を簡単に行うことができる。ま
た、線材搬送中における張力値の変更も容易である。弾
性部材は、ダンサーロールを互いに離間させて溜め部を
大きくする方向の付勢力をダンサーロールに与える状態
で設けることにより、構造が単純でしかも上記効果が顕
著なダンサーロール装置を得ることができる。

【００１２】ダンサーロールを、位置固定の上部ロール
と昇降可能な下部ロールとにより構成する場合、下部ロ
ールに作用する重力の一部又は全部を相殺するバランス
ウェイト部を設けることにより、下部ロールの自重に基
づく張力が抑制されるので、その調整可能な張力の範囲
を小張力側へ拡大することができる。

【００１３】また張力検出部を備えた構成によれば、線
材に付与される張力を簡単に知ることができる。そし
て、その張力検出部の検出する張力値に基づいて、線材
の張力を調整する張力制御部を設けることにより、構造
の簡単な張力制御装置を構成することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１は、本発明のダンサーロール装置を用いた伸
線・熱処理システムの一例を模式的に示すものである。
原料線材Ｗ0は、線材圧延装置４において圧延され、所
定の線径を有する線材Ｗとされる。圧延された線材Ｗ
は、本発明のダンサーロール装置５を介してルーパー６
により巻き取られる。ルーパー６は、図１に示すよう
に、線材Ｗが上側から挿通されると共に直流モータ８に
より回転駆動され、その外側下部に設けられた複数のタ
ーンロールを介して自身の外側下部に線材Ｗを巻き付け
てループ部を形成する。図２に示すように、形成された
ループ部Ｌはルーパ６の下側に配置されたコンベア１２
上に順次落下し、コンベア１２の駆動に伴い互いにずれ
た状態で積層されて熱処理炉７へ搬送される。線材Ｗ
は、コンベア１２により搬送されながら熱処理炉７内に
おいて歪除去等のための所定の熱処理を施された後、次
工程へ回される。ここで、線材Ｗは、搬送中の張力が不
足していると、図２に破線で示すように、ループ部Ｌが
コンベア１２上で立ち上がり、熱処理炉７の入り口部等
と干渉して搬送が妨げられたりすることがある。従っ
て、線材Ｗに付与される張力は、例えば上述のような現
象が起こらないような範囲で設定することが望ましいと
いえる。

【００１５】次に、ダンサーロール装置５は、図３に示
すように、ダンサーロールとしての上部ロール１３及び
下部ロール１４、圧縮ばね１５等を備える。上部ロール
１３はフレーム１６に位置固定に設けられた回転軸１３
ａにより回転可能に支持されている。また、下部ロール
１４の回転軸１４ａの一方の端部にはロールガイド部材
１４ｂが設けられている。ロールガイド部材１４ｂの両
側部には、部材１４ｂを上下に貫通するガイド孔１４ｃ
が形成され、ガイド棒１７ａが挿通されるとともに、下
部ロール１４はこのガイド棒１７ａに沿って昇降するよ
うになっている。そして、線材Ｗはガイドロール１８を
介して上方へ導かれ、上部ロール１３及び下部ロール１
４に外側から１回ないしそれ以上の適宜の回数巻き付け
られて溜め部Ｓを形成した後、下流側へ搬送されるよう
になっている。そして、上流側と下流側において線材Ｗ
の搬送速度に差が生じた場合（例えば線材圧延装置４の
供給速度とルーパ６の巻取速度に差が生じた場合）に
は、下部ロール１４が適宜昇降して溜め部Ｓの長さを変
化させ、その速度差を吸収する。

【００１６】次に、図３に示すように、２本のガイド棒
１７ａの外側には圧縮ばね１５が挿入されており、それ
ぞれ下端部がロールガイド部材１４ａに、上端部がばね
固定部材１５ｂに固定されている。ばね固定部材１５ｂ
はクレーム１６に対しその高さ方向中間部にほぼ水平に
取り付けられており、下側からガイド棒１７ａの上端部
が連結されている。これにより圧縮ばね１５は、下部ロ
ール１４を下向きに（すなわち上部ロール１３から離間
する方向に）付勢するとともに、下部ロール１４の昇降
に伴い伸縮し、その変位（すなわち上部及び下部ロール
１３及び１４の間隔）に応じた張力を線材Ｗに付与す
る。その伸縮のストロークの範囲は、圧縮ばね１５の長
さに応じ、フックの法則をほぼ満たす範囲内で適宜設定
される。このように、ダンサーロール装置５は、本来の
ダンサーロールとしての機能の他に、線材Ｗに付与され
る張力を調整する張力調整装置としての機能も備えるこ
ととなる。この場合、下部ロール１４の位置を変化させ
るだけで張力を変化させることができ、従来のダンサー
ロールのような錘部の交換等も不要である。

【００１７】一方、下部ロール１４のロールガイド部材
１４ａにはバランスウェイト部１９がワイヤ、チェーン
等の線状部材２０を介して連結されている。このバラン
スウェイト部１９は、下部ロール１４に作用する重力の
一部又は全部を相殺するようにその重量が設定されてい
る。また、上部ロール１３の上方には滑車２１が設けら
れ、線状部材２０が掛け渡されて下部ロール１４の昇降
に伴い回転するようになっている。この滑車２１の回転
角度は、そのシャフトに取り付けられたロータリエンコ
ーダ等の角度検出器２２により検出され、この回転角度
から下部ロール１４の位置が検出される。そして、下部
ロール１４の位置から圧縮ばね１５の変位、ひいては線
材Ｗに付与される張力の値を検出することが可能とな
る。すなわち、上記角度検出器２２が張力検出部を構成
していると見ることができる。なお、角度検出器２２に
代えてリニアエンコーダ等の距離検出器を用いることに
より、上部及び下部ロール１３及び１４の距離を直接検
出するようにしてもよい。

【００１８】上記ダンサーロール装置５に対し、張力検
出部の検出する張力値に基づいて線材Ｗの張力を調整す
る張力制御部を設けることにより、張力制御装置を構成
することができる。その一例を以下に説明する。図４に
そのブロック図を示す張力制御装置２３は、ダンサーロ
ール装置５と、張力制御部２９とを含む。また、張力制
御部２９は、キーボード等の入力部２４、制御司令部２
５、乗算器２６及びルーパ側速度制御部２７等を備え
る。入力部２４からは、線材圧延機３からの線材Ｗの供
給速度Ｖや、線材Ｗの目標張力値Ｔ0等の設定パラメー
タが入力される。制御司令部２５はこの入力を受けて上
記供給速度Ｖが得られるように、インバータ付き交流電
源装置３１に信号を送り、線材圧延機３を駆動する交流
モータ３０の回転速度を交流電流の周波数により制御す
る。一方、線材Ｗの張力Ｔは、前述の通りダンサーロー
ル装置５に設けられた角度検出部２２により圧縮ばね１
５の変位として検出され、ルーパ側速度制御部２７に送
られる。

【００１９】ルーパ側速度制御部２７はこれを受けてサ
イリスタ直流電源装置３２に信号を送り、張力Ｔが目標
張力値Ｔ0に近づくように、ルーパ６を駆動する直流モ
ータ８の回転速度を直流電流の電流値Ｉにより制御す
る。すなわち、張力Ｔが目標値Ｔ0よりも小さい場合に
は、電流値Ｉを下げて直流モータ８の回転速度（すなわ
ちルーパ６による巻取速度）を上げ、逆に目標値Ｔ0よ
りも大きい場合にはモータ８の回転速度を下げるように
制御が行われる。なお、直流電源装置３２に送られる電
流値Ｉは電流検出器３５により検出される。また、線材
圧延機３を駆動する交流モータ３０の回転速度はロータ
リエンコーダ等の角度検出器３３により検出され、その
検出値に基づいてモータ３０の駆動がフィードバック制
御されるようになっている。一方、ルーパ６を駆動する
直流モータ８も同様に、タコジェネレータ等の角度検出
器３４により回転速度が検出されて、その駆動がフィー
ドバック制御される。

【００２０】ここで、張力Ｔが目標値Ｔ0に速く到達・
維持されるように、以下に述べる制御機構を採用するこ
とができる。まず、制御司令部２５に入力された供給速
度Ｖには、乗算器２６により１より大きい所定の乗数Ｃ
が乗算され、ルーパ６による線材Ｗの初期巻取速度Ｖ’
（＝ＣＶ）としてルーパ側速度制御部２７に送信され
る。ルーパ側速度制御部２７はこれを受けて、直流電源
装置３２を介し直流モータ８を上述の速度Ｖ’で回転さ
せようとする。ここで、Ｃは１よりも大きいので、線材
Ｗは圧延器３からの供給速度Ｖよりも大きな速度でルー
パ６に巻き取られることとなり、線材Ｗの張力Ｔは急激
に大きくなる。それによる負荷増大に伴い、モータ８の
回転速度は低下しようとするが、上述のフィードバック
制御により、直流電源装置３２はモータ８の回転速度を
一定に保持しようとして電流Ｉを増大させる。この電流
Ｉの値は電流検出器３５により検出されて、ルーパ側速
度制御部２７に送られる。

【００２１】ここで、ルーパ側速度制御部２７には、電
流検出部３５からの電流Ｉの値を受けて直流電源装置３
２に送信される電流設定値Ｉ’を変化せせる回路部が設
けられている。この回路部は、入力される電流Ｉに対し
て垂下特性を有する電流設定値Ｉ’を出力するように構
成されており、電流Ｉが増加しようとすると電流設定値
Ｉ’を下げるように制御を行う。これにより、直流モー
タ８の回転速度は減少しながら、目標張力値Ｔ0 に対応
する平衡速度に速やかに近づくこととなる。

【００２２】なお、上述の実施例においては張力Ｔの調
整は、ルーパ６による線材の巻取速度を調整することに
より行っていたが、圧延装置３側の線材Ｗの供給速度Ｖ
（すなわち交流モータ３０の回転速度）を調整すること
により行ってもよい。ダンサーロール装置５は、図５に
示すように弾性部材として、下部ロール１４と床面等の
設置面Ｇとの間に配置される引張ばね４０を含むもので
あってもよい。また、図６に示すように、上部及び下部
ロール１３及び１４に加え、線材Ｗの溜め部Ｓに対し側
方から接近・離間可能な第三のロール４１を設けること
もできる。この場合、弾性部材として、ロール４１を上
部及び下部ロール１３及び１４に対し接近する方向に付
勢する圧縮ばね４２を設けることができる。

【００２３】なお、伸線装置は線材圧延機３ではなくダ
イス式の線引き加工機であってもよい。また、線材の熱
処理を行わない場合等においては、巻取装置はルーパ６
に代えて他の形式のもの、例えばボビン等に線材を巻き
取る形式のものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダンサーロール装置を使用した線材の
圧延・熱処理システムの構成を示す概念図。

【図２】線材Ｗに形成されたループ部がコンベアにより
搬送される状態を示す説明図。

【図３】本発明のダンサーロール装置の一例を示す側面
模式図。

【図４】本発明の張力制御装置の構成例を示すブロック
図。

【図５】本発明のダンサーロール装置の変形例を示す模
式図。

【図６】同じく別の変形例を示す模式図。

【図７】従来のダンサロール装置を示す模式図。

【符号の説明】

４ 線材圧延装置（伸線装置） ５ ダンサーロール装置 ６ ルーパ（巻取装置） １３ 上部ロール（ダンサーロール） １４ 下部ロール（ダンサーロール） １５、４２ 圧縮ばね（弾性部材） １９ バランスウェイト部 ２３ 張力制御装置 ２９ 張力制御部 ４０ 引張ばね（弾性部材）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に搬送される線材の搬送路の途
   上に互いに接近・離間可能かつ前記線材を巡回させるよ
   うに設けられ、前記搬送路に前記線材の溜め部を形成す
   る１組のダンサーロールと、 それらダンサーロールの接近・離間に対応して伸縮する
   ことにより、それらダンサーロールの間隔に応じた張力
   を前記線材に付与する弾性部材と、 を含むことを特徴とする線材搬送路におけるダンサーロ
   ール装置。
2. 【請求項２】 前記弾性部材は、前記ダンサーロールを
   互いに離間させて前記溜め部を大きくする方向の付勢力
   を前記ダンサーロールに与える状態で設けられている請
   求項１記載のダンサーロール装置。
3. 【請求項３】 前記線材は前記ダンサーロールに外側か
   ら巻き付けられることにより、前記溜め部を形成する請
   求項１又は２に記載のダンサーロール装置。
4. 【請求項４】 前記線材は、圧延機、線引き加工機等の
   伸線装置から供給・搬送されるものである請求項１ない
   し３のいずれかに記載のダンサーロール装置。
5. 【請求項５】 前記ダンサーロールは、前記線材の下側
   に位置固定に設けられた上部ロールと、さらにその下側
   に昇降可能に設けられた下部ロールとを含むものとされ
   る一方、 前記弾性部材は、前記下部ロールを前記上部ロールから
   離間する方向に付勢する状態で設けられている請求項１
   ないし４のいずれかに記載のダンサーロール装置。
6. 【請求項６】 前記下部ロールに作用する重力の一部又
   は全部を相殺するバランスウェイト部が設けられている
   請求項１ないし５のいずれかに記載のダンサーロール装
   置。
7. 【請求項７】 前記弾性部材の変位を検出し、その変位
   に基づいて前記線材に付与された張力を検出する張力検
   出部を備える請求項１ないし７のいずれかに記載のダン
   サーロール装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のダンサーロール装置と、 前記張力検出部の検出する張力値に基づいて、前記線材
   の張力を調整する張力制御部と、 を含むことを特徴とする線材の張力制御装置。
9. 【請求項９】 前記張力制御部は、搬送される前記線材
   の上流側及び下流側の少なくとも一方において、該線材
   の搬送速度を調整するものである請求項８記載の張力制
   御装置。
10. 【請求項１０】 前記線材は、その上流側に位置する前
    記伸線装置から前記ダンサーロール装置に供給され、下
    流側の巻取装置により巻き取られることにより、搬送さ
    れるものとされる一方、 前記張力制御部は、少なくとも前記巻取装置における前
    記線材の巻取速度を調整することにより、前記搬送速度
    を調整するものとされる請求項９記載の張力制御装置。