JP2002066678A

JP2002066678A - 螺旋形波状線材の製造方法

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Publication number: JP2002066678A
Application number: JP2000247549A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Tosano; 邦宏土佐野; Naoji Isoda; 直次礒田
Original assignee: AIWA KOKI KK
Current assignee: AIWA KOKI KK
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】折曲強度が高く、良好な品質の螺旋形波状線
材を安価に連続的に製造することができる螺旋形波状線
材の製造方法を提供する。【解決手段】線材に加圧する加圧面３４を備えた複数
の変位駒３３と、前記複数の変位駒３３を線材の移動方
向に並べて配置し、それらの変位駒３３の固定位置を調
整できる駒固定胴体１２と、駒固定胴体１２を線材の移
動方向と平行な回転中心軸Ｏ回りに回転させる回転装置
と備え、製造しようとする螺旋形波状線材の仕様に基づ
いて、予め各変位駒間のピッチと前記回転中心軸Ｏから
の各変位駒３３の変位量δをそれぞれ設定した後、線材
を所定送り速度で駒固定胴体１２へ移動させつつ、駒固
定胴体１２を所定回転数で回転させて各変位駒３３の加
圧面３４で線材の周面に力を加えることにより、波状に
湾曲し螺旋形の線材をコイル状の線材から連続的に製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波状に湾曲した螺旋
形波状線材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来から、波状線材の製造方法が知られて
いる。例えば、図１１に示すように、特開２０００−０
７９４３４号公報には、線材４１を一対のローラ４２・
４２で挟圧し、線ガイド４３を通して間欠的に送り出す
装置４８と、送り出された線材４１を線ガイド４３の出
口部に配置された上下の金型４４で上下交互に押し曲げ
てジグザグ状に曲げ加工する装置４５により波状線材４
６を製造する方法が開示されている。また、特開平１０
−２５６８０号公報には、周縁部に波付け用のピンを多
数設けた２つの円盤を上下に配設し、それら円盤間に線
材を挿入し、２つの円盤を回転させ、線材を波付け用の
ピンで押し曲げることにより波状線材を製造する方法が
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術であれば下記のような課題がある。（Ａ）上記波状線材を製造する従来方法は、いずれも、
移動する線材に対して上下交互に押し曲げてジグザグ状
に曲げ加工する方法であり、曲げ方向が２次元（所定面
内）に限定されるため、形成された線材の折曲げ強度を
高くできないという課題がある。（Ｂ）また、従来方法では、上下に押し曲げるタイミン
グや強度の設定が難しく、金型の消耗などにより、製造
された波状線材の加工ピッチが変化しやすいという課題
がある。（Ｃ）さらに、従来方法では、加工ピッチ等の異なる仕
様の波状線材を製造するためには、金型の交換などが必
要で、装置の調整に時間がかかる課題がある。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、螺旋
形波状線材の製造方法を提供することにある。具体的な
目的の一例を示すと、以下の通りである。 (ａ)折曲強度が高く、良好な品質の３次元的な螺旋形波
状線材を安価に製造する方法を提供する。 (ｂ)良好な品質の螺旋形波状線材を連続的に製造する方
法を提供する。 (ｃ)加工ピッチ等の異なる仕様の螺旋形波状線材を簡単
に作り分けることができる製造方法を提供する。なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手
段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明す
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明を、例えば、本発
明の実施の形態を示す図１から図１０に基づいて説明す
ると、次のように構成したものである。第１発明は、線
材に加圧する加圧面３４を備えた複数の変位駒３３と、
前記複数の変位駒３３を線材の移動方向に並べて配置
し、それらの変位駒３３の固定位置を調整できる駒固定
胴体１２と、駒固定胴体１２を線材の移動方向と平行な
回転中心軸Ｏ回りに回転させる回転装置とを備え、製造
しようとする螺旋形波状線材の仕様に基づいて、予め各
変位駒間のピッチＬと前記回転中心軸Ｏからの各変位駒
３３の変位量δをそれぞれ設定した後、線材を所定送り
速度Ｖで駒固定胴体１２へ移動させつつ、駒固定胴体１
２を所定回転数Ｎで回転させて各変位駒３３の加圧面３
４で線材の周面に力を加えることにより、波状に湾曲し
螺旋形（３次元的なもの）の線材をコイル状の線材から
連続的に製造することを特徴とする。

【０００６】第２発明は、前記駒固定胴体１２に固定さ
れた複数の変位駒３３のうち、最も上流側の変位駒の変
位量と、最も下流側変位駒の変位量をそれぞれ線材の直
径ｄの１／２に設定したことを特徴とする。第３発明
は、前記駒固定胴体１２に固定された複数の変位駒３３
のうち、上流側から数えて第３番目の変位駒の変位量δ
３を最大に設定したことを特徴とする。第４発明は、各
変位駒３３を線材の挿通孔３２を備えた筒体で構成し、
変位駒３３の加圧面３４を筒体の凸状に湾曲した内面で
構成して、線材に加圧面３４が線材に対して凸に接する
ことにより、線材の加圧面積を小さくしたことを特徴と
する。

【０００７】第５発明は、製造された螺旋形波状線材の
加工ピッチＰに対して、前記変位駒のピッチＬとの比率
（Ｌ／Ｐ）が、１．０〜２．０の範囲に設定されている
ことを特徴とする。第６発明は、製造される螺旋形波状
線材の加工ピッチＰ（ｍｍ）とした場合に、前記線材の
送り速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と、前記回転数Ｎ（ｒｐｍ）
の間に、Ｎ＝Ｖ×１０００×η÷Ｐ但し、η＝０．７５〜２．０の関係がある範囲内の条件で製造することを特徴とす
る。

【０００８】第７発明は、前記線材の送り速度Ｖを分速
３ｍから分速５０ｍまでの範囲に設定したことを特徴と
する。第８発明は、駒固定胴体１２の回転数Ｎを３０ｒ
ｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲に設定したことを特徴とす
る。

【０００９】上記第１発明〜第８発明について、さらに
説明する。第１発明において、使用できる線材として
は、鉄鋼材が好ましい。変位駒とは、加圧面３４を備え
た加圧体を言う。駒固定胴体１２に固定される変位駒３
３の個数は奇数個に設定することが好ましい。また、変
位駒の個数を５個に設定することが好ましい。

【００１０】

【作用及び効果】第１発明であれば、製造しようとする
螺旋形波状線材の仕様に基づいて、予め各変位駒間のピ
ッチＬと前記回転中心軸Ｏからの各変位駒の変位量δを
それぞれ設定した後、線材を所定送り速度Ｖで駒固定胴
体へ移動させつつ、駒固定胴体を所定回転数Ｎで回転さ
せて各変位駒の加圧面で線材の周面に力を加えることに
より、波状に湾曲し螺旋形の線材をコイル状の線材から
連続的に製造するので、３次元的に螺旋状になった折曲
強度の高い良好な波状線材を従来の方法に比べて極めて
簡単で安価に生産できる。さらに、各変位駒間のピッチ
Ｌ、前記回転中心軸Ｏからの各変位駒の変位量δ、線材
の送り速度Ｖ、駒固定胴体の回転数Ｎを変化させること
により、製造される螺旋形波状線材の加工ピッチＰなど
の仕様を広範囲に変化させることが可能になるので、複
数種類の螺旋形波状線材を簡単に作り分けることができ
る。

【００１１】第２発明であれば、前記駒固定胴体に固定
された複数の変位駒のうち、最も上流側変位駒の変位量
と、最も下流側変位駒の変位量をそれぞれ線材の直径の
１／２に設定したことにより、回転中心軸Ｏと入口側と
出口側の線材の旋回中心をほぼ一致させることができ、
駒固定胴体へ線材が供給される入口側と出口側における
線材の揺れを抑制して、一定品質の線材を安定して生産
することができる。第３発明であれば、前記駒固定胴体
に固定された複数の変位駒のうち、上流側から数えて第
３番目の変位駒の変位量を最大に設定したことにより、
一定仕様の螺旋形波状線材を簡単にかつ安定して生産で
きる。

【００１２】第４発明であれば、各変位駒を線材の挿通
孔を備えた筒体で構成し、変位駒の加圧面を筒体の凸状
に湾曲した内面で構成して、線材に加圧面が線材に対し
て凸に接することにより、線材の加圧面積を小さくした
ことにより、回転軸回りに各変位駒を回転させたとき
に、線材が周面から加圧される状態を全回転角度域にお
いてほぼ一定状態とすることができる。また、各変位駒
の加圧面で線材が加圧された状態で線材が移動するとき
に生じる引き掻き傷のようなものをできる限り減らすこ
とができる。第５発明であれば、上記比率範囲に設定す
ることにより、螺旋形波状線材の加工ピッチを所定長さ
に製造する場合に、調整作業が行いやすくなり、一定品
質の螺旋形波状線材を安定して製造することができる。

【００１３】第６発明であれば、所望の加工ピッチＰを
得る場合に、上記範囲内の条件で、線材の送り速度Ｖ
と、前記回転数Ｎを調整することにより、高い品質の螺
旋形波状線材を提供することができる。第７発明であれ
ば、前記線材の送り速度を分速３ｍから分速５０ｍまで
の範囲に設定したことにより高い品質の螺旋形波状線材
を提供することができる。第８発明であれば、駒固定胴
体の回転数を３０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲に設定
したことにより高い品質の螺旋形波状線材を提供するこ
とができる。

【００１４】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明する。図１は本発明に係る螺旋形波状線材の製造
方法が適用される螺旋形波状線材製造装置を説明するた
めの概略構成図である。図１に示すように、この螺旋形
波状線材製造装置１は、大別すると、線材供給部２と、
線材送り込み部３と、螺旋形波状線材形成部４と、螺旋
形波状線材切断部５とを含んで構成してある。線材供給
部２は、線材６をコイル状に巻き込んだコイルスタンド
７で構成してあり、コイルスタンド７から線材を供給で
きるようにしてある。

【００１５】線材送り込み部３は、コイルスタンド７か
らの線材６を挟み込む上下一対のピンチローラ８を２段
に配列した機構で構成してある。各ピンチローラ８・８
は、モータ９からの動力によって回転され、線材６を挟
み込んだ状態で螺旋形波状線材形成部４に線材６を送り
込むようにしてある。この各ピンチローラ８・８の挟み
こみ作用により、線材６のコイル状の癖を矯正し、おお
よそ直線状にする機能がある。螺旋形波状線材形成部４
は、駒固定胴体１２と、駒固定胴体１２を回転させる回
転装置とを含んで構成してある。回転装置は、基台１０
上に固定された一対の軸受装置２３・２３と駆動手段と
してのモータ２４を含んで構成してあり、前記駒固定胴
体１２を軸受装置２３・２３により回転自在に軸受けし
てある。なお、線材送り込み部３と螺旋形波状線材形成
部４は１つのモータ２４で構成しているため、線材の送
りと回転のずれが出ない同調方式としてある。

【００１６】螺旋形波状線材切断部５は、螺旋形波状線
材形成部４から押し出される螺旋形波状線材１４を導く
ガイド孔１５を備えたガイド部材１６と、そのガイド部
材１６により位置決めされた螺旋形波状線材１４をプレ
ス上刃１７とプレス受刃１９で切断する切断装置１８と
から構成してある。

【００１７】図２は本実施形態の特徴部分である螺旋形
波状線材形成部の詳細構成を説明するための正面図、図
３は図２のIII−III線縦断面図である。螺旋形波状線材
形成部４の駒固定胴体１２は、図２に示すように２枚の
鋼板２０・２０を一定間隔空けて平行に並べた状態で配
置し、それらの鋼板２０・２０の両端を円鋼盤２１・２
１で構成し、円鋼板２１・２１から突設された支軸２２
・２２を前後一対の軸受装置２３・２３によって軸支す
ることで、駒固定胴体１２を回転自在にしてある。そし
て、モータ２４（図１参照）の回転動力を変速機３８を
介して前記支軸２２の一端に設けられたプーリ２５によ
って伝達できるように構成してある。なお、前記支軸２
２・２２と軸受装置２３・２３の軸方向の中心部には線
材を通す挿通孔又は空間が設けられている。

【００１８】２枚の鋼板２０・２０には、変位駒の配設
間隔（ピッチ）となる距離Ｌを空けて、対向する溝２６
が形成してあり、変位駒ホルダー２７をその溝２６に嵌
め込むことにより、変位駒ホルダー２７を図２において
紙面に垂直な方向に（図３においては矢印２８の方向に
相当）にスライドできるように構成してある。なお、図
２においては、第１変位駒〜第５変位駒を使用する実施
形態が示してあるので、５つの溝２６が示してあるが、
５つ以上の変位駒が装着できるように溝２６の数を増や
しても良い。また、変位駒を駒固定胴体１２に装着する
形態は溝には限定されない。さらに変位駒のピッチＬを
自在に変えることができるように構成しても良い。その
ような方法として、多数の溝２６を形成しておいて、適
宜、溝２６を選択して変位駒のピッチＬを変えることが
できるように構成する方法がある。図２では、少なくと
も２種類のピッチＬを造れるように溝２６が形成してあ
る例が示してある。なお、掻く変位駒のピッチＬは第１
変位駒〜第５変位駒間で一定であることが好ましいが、
必要に応じて適宜、異ならせる構成も採用することがで
きる。

【００１９】図３に示すように２枚の鋼板２０・２０に
は両側から挟むように押え板２９・２９が固定ボルト３
０により取り付けられ、その押え板２９・２９の両側か
ら変位駒ホルダー２７の位置を調整する一対の位置調整
ボルト３１・３１が取り付けられている。そして一対の
位置調整ボルト３１・３１により各変位駒３３の位置を
溝２６に沿って移動させることにより、駒固定胴体１２
の回転中心軸Ｏに対しての各変位駒３３の変位量を個別
に設定、維持できるように構成してある。なお、図２に
おいては、第４変位駒のみ押え板２９を取り付けた状態
で示してあるが、実際には第１変位駒〜第３変位駒、第
５変位駒の各押え板も同様に取り付けられる。

【００２０】図４は変位駒によって線材が加圧される様
子を模式的に示した変位駒の断面図である。図３、図４
に示すように変位駒ホルダー２７には、内部に線材の挿
通孔３２を備えた変位駒３３が固定してあり、その変位
駒３３は工具鋼又は超硬で構成してある。図４に示すよ
うに、各変位駒３３は略円筒形の工具鋼又は超硬で構成
してあり、線材の挿通孔３２は、円筒の中心部の内径が
小さく、円筒の端部に向かうにつれて内径が徐々に大き
くなるような凸状に湾曲した内面（図４において鼓形の
挿通孔３２で示される）を有している。このように加圧
面３４を線材６に対して凸に当接させることにより、線
材６の加圧面積を小さくして加圧状態を一定にし、各変
位駒３３の加圧面３４で線材６が加圧された状態で線材
６が移動するときに生じる引き掻き傷のようなものをで
きる限り減らして、製造された螺旋形波状線材１４（図
１参照）を良好なものとすることができる。

【００２１】図５は駒固定胴体における変位駒と、挿通
孔を流れる線材との関係を示す概略図である。この実施
形態では、前記したように、線材の流れる上流側から第
１変位駒Ｋ１、第２変位駒Ｋ２、第３変位駒Ｋ３、第４
変位駒Ｋ４、第５変位駒Ｋ５が設けられている。各変位
駒の変位量は回転中心軸Ｏからの変位量δで設定する。
各変位駒からの変位量δが大きくなれば、その変位駒の
加圧面３４で受ける力は大きくなる。

【００２２】変位駒の最も上流側の第１変位駒Ｋ１と最
も下流側の第５変位駒Ｋ５は入口と出口に相当するの
で、駒固定胴体１２の回転中心軸Ｏと、第１変位駒Ｋ１
と第５変位駒ｋ５の加圧面３４により保持された線材６
の中心ができるだけ一致するように、第１変位駒Ｋ１と
第５変位駒Ｋ５の加圧面３４は、線材の直径ｄの半分だ
け一方向側（第２基準面３６側）に変位した状態で固定
される。これに対して、第２変位駒Ｋ２、第３変位駒Ｋ
３、第４変位駒Ｋ４は、線材を螺旋形に蛇行させて変形
させる機能を主とするもので、第３変位駒Ｋ３は図５に
おける第１基準面３５側へ線材を変位させることができ
るように、回転中心からの変位量δ３を最大に設定して
ある。また、第２変位駒Ｋ２・第４変位駒Ｋ４は、第３
変位駒で受ける力の方向と逆方向になるように、第２基
準面３６側へ変位量δ２，δ４を設定してある。但し、
図４及び図５に示される変位量δ１〜δ５の設定は、一
例に過ぎず、製造しようとする螺旋形波状線材の湾曲に
応じて、適宜、最適な値が設定される。

【００２３】図８はこの螺旋形波状線材の製造方法にお
ける、製造の考え方を説明するための図である。また、
以下に螺旋形波状線材の製造に関して使用している公式
を記す。これらの公式の一部は実験式である。

【００２４】

【数１】

【００２５】上記数式１〜数式７で使用されている各記
号は以下の通りである。ｄ＝線材の直径（ｍｍ） σｙ＝線材の降伏点応力（Ｋｇｆ／ｍｍ²） σｙ
＝σＢ×０．７ σＢ＝線材の抗張力（Ｋｇｆ／ｍｍ²）Ｖ＝線材の送り速度（ｍ／ｍｉｎ） δ＝変位駒の中心線からの変位量（ｍｍ）ｈ＝製品の偏芯量（ｍｍ）山から次の山までの高
さの差（図６（Ｂ）参照）Ｐ＝製品のピッチ（ｍｍ）山から次の山までの距
離（図６（Ａ）参照）Ｌ＝変位駒のピッチ（ｍｍ）（図２及び図８参
照） μ＝変位駒と線材間に生じる摩擦係数（なお、μ＝０．
３を超えると線材は送り力により座屈する、但し、線材
の表面形状によりμの値は多少変化する。）

【００２６】上記数式１〜数式７について説明する。数
式１は線材の断面係数（断面二次モーメント）を示す式
である。数式２は線材の曲げモーメントを示す式であ
る。数式３は中央部の変位駒（例えば、第３変位駒）の
反力を示す式である。数式４は中央部の変位駒のすべる
力を示す式である。なお、μは許容摩擦係数であり、μ
＝０．１〜０．３の範囲にすることが好ましい。数式５
は変位駒ピッチＬと加工ピッチＰの関係を示す実験式で
ある。なお、αは許容範囲変数で、α＝１．０〜２．０
の範囲の値を取る。数式６は螺旋形波状加工に要する回
転数の可能範囲変数であり、上記の範囲を取る。なお、
この範囲でさらに好ましい範囲は、η＝１．０〜１．２
５である。数式７は螺旋形波状加工に必要な回転数Ｎ
を、線材の送り速度Ｖと、ηと、製品ピッチＰの関数で
示した実験式である。

【００２７】図８を参照しつつ、螺旋形波状線材を製造
する場合に取ることが好ましい設定手順について説明す
る。（設定１）まず、使用する線材のパラメータとして、線
材の直径ｄ、線材の抗張力σＢを与える。そして、製造
しようとする製品のパラメータとして、螺旋形波状線材
の加工ピッチＰ、偏芯量ｈを、仕様として与える。例え
ば、ｄ＝９ｍｍ、Ｐ＝１００ｍｍ、σＢ＝４０Ｋｇｆ／
ｍｍ²、ｈ＝５ｍｍ、とする。

【００２８】（設定２）次に、線材の送り速度Ｖを想定
する。仮にＶ＝１０ｍ／ｍｉｎとする。（設定３）次に、変位駒のピッチＬを想定する。例え
ば、数式５においてα＝１．２５とすると、Ｌ＝１．２
５×１００＝１２５ｍｍに設定すればよいことにな
る。（設定４）次に、加工回転数Ｎを想定する。数式６にお
いてη＝１．０と仮定すると、Ｎ１．０＝１０×１００
０×１．０÷１００＝１００（ｒｐｍ）となる。

【００２９】（設定５）上記（設定１）〜（設定４）の
条件にて機械を設定して運転を行う。このとき、第１変
位駒から第５変位駒の旋回中心は、回転中心軸Ｏの中心
上に合わせるようにする。（設定６）運転状態の結果を参照しつつ、第２変位駒、
第３変位駒、第４変位駒を調整しながら、得ようとする
製品の仕様に合わせるようにする。このとき、線材の直
径ｄに対する各変位駒の変位量δの上限は以下の通りで
ある。第２変位駒 δ２＝ｄ×±０．５以内第３変位駒 δ３＝ｄ×３以内（但し、線材が座屈
しない範囲とする）第５変位駒 δ２＝ｄ×±０．５以内基本的な設定の仕方として第３変位駒で加工ピッチＰを
調整し、第４変位駒で偏芯量ｈを調整する。但し、第２
変位駒と第４変位駒間には、一方を変化させると他方も
変化するという相互関係がある。

【００３０】図９は主に、数式７の意味するところを、
グラフに示した図である。この図では、横軸に線材の送
り速度Ｖを取り、縦軸に加工回転数Ｎを取っており、η
＝１．０の場合が示してある。各直線のＰは製造された
螺旋形波状線材の加工ピッチＰを示し、加工ピッチＰが
大きくなるほど、加工回転数Ｎを小さくすることが必要
であると分かる。また、数式６において、η＝１．０と
し、加工ピッチＰが１００ｍｍとすると、Ｎ１．０＝１
０×１０００×１．０÷１００＝１００（ｒｐｍ）とな
り、加工回転数を１００ｒｐｍと設定すれば、好ましい
螺旋形波状線材を製造できることになる。

【００３１】次に、本実施形態の製造方法と、直線切断
機との違いについて説明する。直線切断機は、コイル状
の線材が持つ癖（大曲り、小曲り）を、回転する矯正駒
が細かなピッチで繰り返し癖を除去することにより直線
化する機械である。従って、例えば、製造された直線線
材の任意の地点間で１００ｍｍに着目すると、矯正駒は
その間を７〜１０回、約１４ｍｍから１０ｍｍの狭い距
離を回転して癖をとっている。つまり、直線切断機の回
転矯正部は高速回転であり、回転軌跡ピッチが狭い。ま
た、一般的に直線切断機の線材送り速度は、高速であ
る。例えば、Ｖ＝１０〜６０ｍ／ｍｉｎであり、最大で
２００ｍ／ｍｉｎ程度であり、良く使用される範囲は、
Ｖ＝１５〜４０ｍ／ｍｉｎ程度である。

【００３２】これに対して、本実施形態に係る螺旋形波
状線材の製造方法は、コイル状の線材が持つ癖（大曲
り、小曲り）を入口の矯正ローラで大まかに癖を取り、
直線化された線材を螺旋形波状線材形成部において螺旋
形波状線材に加工する機械である。従って、完成された
螺旋形波状線材には、わずかながら小曲りの残滓が付く
ことがある。また、例えば、製造された螺旋形波状線材
の任意の地点間で１００ｍｍに着目すると、変位駒はそ
の間を１．０〜１．５回、約１００ｍｍから６６ｍｍの
広い距離を回転して螺旋形波状を形成している。螺旋形
波状線材形成部は低速回転であり、回転軌跡ピッチが広
い。また、一般的に螺旋形波状線材加工機の線材送り速
度は低速である。例えば、Ｖ＝２．５〜５０ｍ／ｍｉｎ
である。このうち、良く使用される範囲は、Ｖ＝５〜１
５ｍ／ｍｉｎ程度である。

【００３３】図１０は、一般的な軟鋼線材を選び、横軸
に線材の送り速度Ｖ、縦軸に回転数Ｎを取ったときの運
転可能域の一例を示す図である。図１０において上側の
広い斜線域が直線切断機の加工回転数範囲を示し、下側
の狭い斜線領域が本実施形態の螺旋形波状線材の加工回
転数範囲を示している。なお、螺旋形波状線材の加工回
転数範囲を区画する直線３９は加工限界の区画線であ
り、好ましくは、第７発明、第８発明で説明したよう
に、線材送り速度Ｖが分速３ｍ〜５０ｍで、回転数Ｎが
３０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの領域で使用することが好
ましい。このように本実施形態で運転される条件は、直
線切断機の運転域とは異なる範囲で行われるものであ
る。

【００３４】次に、図１を参照しつつ、螺旋形波状線材
製造装置の全体的な作用について説明する。まず、螺旋
形波状線材製造装置１への線材の取り付け作業について
説明する。図１に示すように、コイルスタンド７から供
給される線材６をピンチローラ８・８で挟みこんで、螺
旋形波状線材形成部４の駒固定胴体１２の上流側入口か
ら線材６を挿入し、駒固定胴体１２の下流側出口から線
材６を出して、螺旋形波状線材切断部５のガイド部材１
６へ挿通する。この状態から図４及び図５に示すよう
に、第２変位駒Ｋ２、第３変位駒Ｋ３、第４変位駒ｋ４
を位置調整ボルト３１・３１（図３参照）によって押し
込む。このとき、押し込み量が大きくなりすぎると、図
８に示す角度θが大きくなり、線材６を送る時の抵抗が
大きくなるので注意が必要である。これで線材６の取り
付け作業は終了する。

【００３５】そして、螺旋形波状線材の生産において
は、図１に示すように上記状態でピンチローラ８・８に
よって線材を螺旋形波状線材形成部４へ所定送り速度Ｖ
で送り込むとともに駒固定胴体１２を所定回転数Ｎで回
転させることより、線材６を螺旋形波状線材１４に変化
させて螺旋形波状線材切断部５へ送り出す。送り込む速
度Ｖと駒固定胴体１２の回転数が安定状態になるまで
は、生産される螺旋形波状線材１４の加工ピッチＰも不
安定であるが、送り込む速度Ｖと駒固定胴体１２の回転
数Ｎが設定した値になったときは、加工ピッチＰ、偏芯
量ｈ（図６（Ａ）（Ｂ）参照）が一定の高品質な螺旋形
波状線材１４が、線材６の送り速度Ｖに応じて連続的に
生産できる。

【００３６】このようにして生産された螺旋形波状線材
は、図６（Ａ）に示すように線材の延びる方向３７に対
して、螺旋状にねじれ、平面視において線材の延びる方
向に対して垂直方向に交互に波打つような螺旋形の波状
線材が形成される。これは、図６（Ｂ）に示すように変
位駒が回転することにより、線材６の偏芯量ｈが線材の
延びる方向に対して螺旋形に変化することにより行われ
るためである。

【００３７】本発明者が行った実験では、各変位駒の変
位量δ、駒ピッチＬを所定値に設定した状態で、駒固定
胴体の回転数Ｎを増加させると螺旋形波状線材の加工ピ
ッチＰは小さくなり、また、回転数を減少させると加工
ピッチＰは大きくなることが分かっている。したがっ
て、製造される螺旋形波状線材の加工ピッチＰは回転数
Ｎに反比例する。図７は回転数Ｎを３０ｒｐｍ〜１５０
ｒｐｍまで順次増加させた時に、横軸に回転数Ｎを取
り、製造された螺旋形波状線材の加工ピッチＰを縦軸に
取ったものである。この図７に示すように、３０ｒｐｍ
から１５０ｒｐｍまでの低い回転数領域において、製造
された螺旋形波状線材の加工ピッチＰを自在に変えるこ
とができることが分かる。しかも、この実験で製造され
た螺旋形波状線材は、各回転数において再現性良く、か
つ良好な品質の螺旋形波状線材を形成することができ
た。

【００３８】本実施形態の上記螺旋形波状線材の製造方
法によれば、以下のような優れた作用効果を有する。（１）本製造方法によって、製造される螺旋形波状線材
は、線材の延びる方向に対して、螺旋状（３次元）にね
じれ、平面視において線材の延びる方向に対して垂直方
向に交互に波打つような線材であるから、従来例で示し
た波状線材に比べて曲げ強度を高くできる。例えば、螺
旋形波状線材を図９に示すような斜面の崖面、地面等に
打ち込む補強杭４７として使用する場合、本実施例に係
る螺旋形波状線材であれば強度を高めた補強杭を極めて
安価に提供することができる。なお、上記補強杭に使用
する鋼材の直径ｄは、通常の場合、５ｍｍ〜３０ｍｍで
あり、９ｍｍ〜１６ｍｍのものが多く使用される。

【００３９】（２）図７に示すように、変位駒のピッチ
Ｌが一定で、線材の送り速度Ｖが一定でも駒固定胴体の
回転数Ｎを変えることにより、製造される螺旋形波状線
材の加工ピッチＰを再現性良く変化させることができ、
加工ピッチＰの異なる複数種類の螺旋形波状線材を簡単
に作り分けることができる。

【００４０】

【実施例】以下、具体的な実施例を示す。（実施例１）鋼材として線径ｄ＝１３ｍｍ、σＢ＝４０
Ｋｇｆ／ｍｍ²のものを使用し、変位駒のピッチＬ＝１
６５ｍｍ、第２変位駒の変位量δ＝−１ｍｍ（−の符号
はこの変位が回転中心軸Ｏを超えて第３変位駒の変位の
方向と逆方向であることを示す）、第３変位駒の変位量
δ＝１８５ｍｍ、第３変位駒の変位量δ＝−１．５ｍｍ
とし、η＝１．０９と設定したときに、線材の送り速度
Ｖ＝７．５２（ｍ／ｍｉｎ）、加工回転数Ｎ＝８２ｒｐ
ｍとして運転を行ったところ、加工ピッチＰ＝１００ｍ
ｍの良好な品質の螺旋形波状線材を製造することができ
た。

【００４１】（実施例２）鋼材として線径ｄ＝９．０ｍ
ｍ、σＢ＝４０Ｋｇｆ／ｍｍ²を使用し、各変位駒のピ
ッチＬ＝１１０ｍｍ、第２変位駒の変位量δ＝−１．５
ｍｍ、第３変位駒の変位量δ＝２０５ｍｍ、第３変位駒
の変位量δ＝２．５ｍｍとし、η＝１．０８５と設定し
たときに、線材の送り速度Ｖ＝７．２９（ｍ／ｍｉ
ｎ）、加工回転数Ｎ＝１１３ｒｐｍとして運転を行った
ところ、加工ピッチＰ＝７０ｍｍの良好な品質の螺旋形
波状線材を製造することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る螺旋形波状線材の製造方法
が適用される螺旋形波状線材製造装置を説明するための
概略構成図である。

【図２】図２は本実施形態の特徴部分である螺旋形波状
線材形成部の詳細構成を説明するための正面図である。

【図３】図３は図２のIII−III線縦断面図である。

【図４】図４は変位駒によって線材が加圧される様子を
模式的に示した変位駒の断面である。

【図５】図５は駒固定胴体における変位駒と、挿通孔を
流れる線材との関係を示す概略図である。

【図６】図６（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ縦軸に製造された
螺旋形波状線材を説明するための図である。

【図７】図７は横軸に回転数を取り、縦軸に製造された
螺旋形波状線材の加工ピッチを取り、回転数を変化させ
たときの加工ピッチの変化を示した図である。

【図８】図８はこの螺旋形波状線材の製造方法におけ
る、製造の考え方を説明するための図である。

【図９】図９は数式６と数式７の意味するところを、グ
ラフに示した図である。

【図１０】図１０は、一般的な軟鋼線材を選び、横軸に
線材の移動速度、縦軸に回転数を取ったときの本製造方
法の一例の加工回転数が、直線切断機とどれくらい回転
数が異なるかを示したグラフである。

【図１１】図１１は従来の波状線材の製造方法を説明す
るための図である。

【図１２】図１２は補強杭の使用方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１２…駒固定胴体、３２…挿通孔、３３…変位駒（Ｋ１
〜ｋ５）、３４…加圧面、Ｏ…回転中心軸Ｏ。Ｌ…変位
駒間のピッチ、δ…変位駒の変位量、Ｖ…線材送り速
度、Ｎ…駒固定胴体の回転数、ｄ…線材の直径、Ｐ…製
造された螺旋形波状線材の加工ピッチ。

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年９月５日（２０００．９．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】（設定５）上記（設定１）〜（設定４）の
条件にて機械を設定して運転を行う。このとき、第１変
位駒から第５変位駒の旋回中心は、回転中心軸Ｏの中心
上に合わせるようにする。（設定６）運転状態の結果を参照しつつ、第２変位駒、
第３変位駒、第４変位駒を調整しながら、得ようとする
製品の仕様に合わせるようにする。このとき、線材の直
径ｄに対する各変位駒の変位量δの上限は以下の通りで
ある。第２変位駒 δ２＝ｄ×±０．５以内第３変位駒 δ３＝ｄ×３以内（但し、線材が座屈
しない範囲とする）第４変位駒 δ４＝ｄ×±０．５以内基本的な設定の仕方として第３変位駒で加工ピッチＰを
調整し、第４変位駒で偏芯量ｈを調整する。但し、第２
変位駒と第４変位駒間には、一方を変化させると他方も
変化するという相互関係がある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】

【実施例】以下、具体的な実施例を示す。（実施例１）鋼材として線径ｄ＝１３ｍｍ、σＢ＝４０
Ｋｇｆ／ｍｍ²のものを使用し、変位駒のピッチＬ＝１
６５ｍｍ、第２変位駒の変位量δ＝−１ｍｍ（−の符号
はこの変位が回転中心軸Ｏを超えて第３変位駒の変位の
方向と逆方向であることを示す）、第３変位駒の変位量
δ＝１８．５ｍｍ、第４変位駒の変位量δ＝−１．５ｍ
ｍとし、η＝１．０９と設定したときに、線材の送り速
度Ｖ＝７．５２（ｍ／ｍｉｎ）、加工回転数Ｎ＝８２ｒ
ｐｍとして運転を行ったところ、加工ピッチＰ＝１００
ｍｍの良好な品質の螺旋形波状線材を製造することがで
きた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】（実施例２）鋼材として線径ｄ＝９．０ｍ
ｍ、σＢ＝４０Ｋｇｆ／ｍｍ²を使用し、各変位駒のピ
ッチＬ＝１１０ｍｍ、第２変位駒の変位量δ＝−１．５
ｍｍ、第３変位駒の変位量δ＝２０．５ｍｍ、第４変位
駒の変位量δ＝２．５ｍｍとし、η＝１．０８５と設定
したときに、線材の送り速度Ｖ＝７．２９（ｍ／ｍｉ
ｎ）、加工回転数Ｎ＝１１３ｒｐｍとして運転を行った
ところ、加工ピッチＰ＝７０ｍｍの良好な品質の螺旋形
波状線材を製造することができた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線材に加圧する加圧面３４を備えた複数
の変位駒(３３)と、前記複数の変位駒(３３)を線材の移動方向に並べて配置
し、それらの変位駒(３３)の固定位置を調整できる駒固
定胴体(１２)と、駒固定胴体(１２)を線材の移動方向と平行な回転中心軸
(Ｏ)回りに回転させる回転装置とを備え、製造しようとする螺旋形波状線材の仕様に基づいて、予
め各変位駒間のピッチ(Ｌ)と前記回転中心軸(Ｏ)からの
各変位駒(３３)の変位量(δ)をそれぞれ設定した後、線材を所定送り速度(Ｖ)で駒固定胴体(１２)へ移動させ
つつ、駒固定胴体(１２)を所定回転数(Ｎ)で回転させて
各変位駒(３３)の加圧面(３４)で線材の周面に力を加え
ることにより、波状に湾曲し螺旋形の線材をコイル状の
線材から連続的に製造することを特徴とする、螺旋形波
状線材の製造方法。
【請求項２】前記請求項１に記載の螺旋形波状線材の
製造方法において、前記駒固定胴体(１２)に固定された
複数の変位駒(３３)のうち、最も上流側の変位駒の変位
量と、最も下流側変位駒の変位量をそれぞれ線材の直径
(ｄ)の１／２に設定した、螺旋形波状線材の製造方法。
【請求項３】請求項１ないし請求項２のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、前記駒固
定胴体(１２)に固定された複数の変位駒(３３)のうち、
上流側から数えて第３番目の変位駒の変位量(δ３)を最
大に設定した、螺旋形波状線材の製造方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、各変位駒
(３３)を線材の挿通孔(３２)を備えた筒体で構成し、変
位駒(３３)の加圧面(３４)を筒体の凸状に湾曲した内面
で構成して、線材に加圧面(３４)が線材に対して凸に接
することにより、線材の加圧面積を小さくした、螺旋形
波状線材の製造方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、製造され
た螺旋形波状線材の加工ピッチ(Ｐ)に対して、前記変位
駒のピッチ(Ｌ)との比率（Ｌ／Ｐ）が、１．０〜２．０
の範囲に設定されている、螺旋形波状線材の製造方法。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、製造され
る螺旋形波状線材の加工ピッチ(Ｐ)（ｍｍ）とした場合
に、前記線材の送り速度(Ｖ)（ｍ／ｍｉｎ）と、前記回
転数(Ｎ)（ｒｐｍ）の間に、Ｎ＝Ｖ×１０００×η÷Ｐ但し、η＝０．７５〜２．０の関係がある範囲内の条件で製造する、螺旋形波状線材
の製造方法。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、前記線材
の送り速度(Ｖ)を分速３ｍから分速５０ｍまでの範囲に
設定した、螺旋形波状線材の製造方法。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれか１項
に記載の螺旋形波状線材の製造方法において、駒固定胴
体(１２)の回転数(Ｎ)を３０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの
範囲に設定した、螺旋形波状線材の製造方法。