Arrangement for mounting the contact tip to the shaft of the continuous resistance annealing device for wire, product, and method

本発明は、ワイヤのための連続抵抗焼きなまし装置のシャフトにコンタクトチップを取付けるための配置、生産物、及び方法に関する。 連続抵抗焼きなまし装置はワイヤ製造に必要なものである。

線引きにおいてはたとえば圧延により製造された粗いワイヤが、線引盤や線引ダイスの先細になっている開口部内を線引きされる。 それによりワイヤは長く、細くなる。 ワイヤはしばしば所望の寸法になるまで、断面が円形のワイヤの場合は所望の直径になるまで、段階的に徐々に細くなる開口部内を線引きされる。

工業的製造においては、ワイヤはいわゆるキャプスタンから線引ダイスを通って線引きされる。 ワイヤは、体積が同じであれば線引きされるたびに長く、細くなる。 線引きの間ワイヤ材料は固定されているため、限界値を超えると破断の危険がある。 そのため線引きの程度は制限されている。 熱処理後でないとワイヤのさらなる線引きを行えないことがしばしばである。 ワイヤ線引きの際にワイヤを熱処理するために、いわゆる連続焼きなましが用いられる。 いわゆる高周波焼きなましと、いわゆる抵抗焼きなましとは区別される。

連続的な電気抵抗焼きなましの場合、ワイヤを線引き速度で引き抜くために（導電）熱処理装置が線引機械の直後に後置されるか、または、線引機械内に組み込まれる。 抵抗焼きなましの場合、ワイヤ加熱に用いられる電流は、いわゆるコンタクトディスクを介して、又は、特にマルチワイヤ焼きなましの場合はコンタクトチップを介して、加熱すべきワイヤ部分に供給される。 抵抗焼きなまし用のコンタクトチップはワイヤ製造において、非常に高い負荷がかかる摩耗部品である。 その表面品質は、ワイヤ製造における製品品質に直接的に影響する。 そのため、特に細線ワイヤの最終仕上げにおいては品質管理の理由から、数時間の運転時間ごとにコンタクトチップを交換する必要がある。

コンタクトチップ取付のための通常の構造においては、コンタクトチップが、シャフト上に固定されている２つのフランジの間に取付けられるように構成されている。 そのような構成は特許文献１に記載されている。 これらのフランジは、なるべく導電性が高く、また、なるべく硬度も高い材料でできている必要がある。 機械運転中及びコンタクトチップを通じて電流が流れている場合、コンタクトチップが発熱し、材料特有の線膨張率に応じて伸長する。 このとき、取付けられていた外側の保持フランジが弾性的だけでなく塑性的に変形する可能性があり、するとコンタクトチップの取付けがゆるむ。

本発明の課題は、連続抵抗焼きなまし装置へのコンタクトチップの取付けのためにできるだけ効率的でフレキシブルな解決法を提供することである。

この課題は、独立請求項のうちの一つに記載の配置、生産物、又は方法により解決される。

本発明は、連続抵抗焼きなまし装置のシャフトにコンタクトチップを取付けるための配置を提供する。 このシャフトの一方の端に、シャフトを中心にフランジが取付けられ、このフランジは、シャフトを中心にしてリングをこのフランジに取付けるためのリング取付構造を有している。 このリングは、リングを中心にしてコンタクトチップをこのリングに取付けるためのチップ取付構造、及び、シャフトを中心にしてこのリングをこのフランジに取付けるためのフランジ取付構造を有している。

連続抵抗焼きなまし装置のシャフトにコンタクトチップを取付けるための本発明の方法においては、それに対応する配置が構成される。 そのためにコンタクトチップはチップ取付構造を用いて、リングを中心にしてリングに取付けられる。 次にリングは、リング取付構造及びフランジ取付構造を用いて、シャフトを中心にしてフランジに取付けられる。

本発明の好適な発展形は従属請求項から理解できる。

本発明においては望ましくはチップ取付構造が用いられ、該チップ取付構造は、ほぼ軸方向を向いた複数のボルトによりコンタクトチップがリングに取付けられている、又は、取付け可能なように構成されている。

本発明においては望ましくはリング取付構造が用いられ、該リング取付構造は、ほぼ軸方向を向いた複数のボルトによりコンタクトチップがフランジに取付けられている、又は、取付け可能なように構成されている。 特に好適なリング取付構造は、スタッド及び付属ナットを取付けるための構造を有しているもので、その際、リング及び／又はフランジは、リングに取付けられたコンタクトチップをはめて、次にリングを回転した後に、スタッドがそのリングの細長い孔の中でスライドするように構成されている。

以下、コンタクトチップ、シャフト、フランジ、リング、連続抵抗焼きなまし装置、シャフト中心、リング中心、リング取付構造、チップ取付構造、フランジ取付構造、軸方向を向いたボルト、軸回転、電気的加熱といった、本発明の説明において用いられる概念の意味を詳しく説明する。

本発明の説明において用いられるコンタクトチップとは、まっすぐな円柱、又は、そのような円柱のジャケットの形状に少なくとも部分的にほぼ対応し、少なくとも部分的に導電性の表面を有する、連続焼きなまし装置の構成要素として解釈され、コンタクトチップにより、加熱すべきワイヤ部分に電流が流れたり遮断されたりする。 マルチワイヤ焼きなまし装置においては、コンタクトチップを用いて複数のワイヤも一つの電源に接続することができる。

本発明の説明におけるシャフトとは、回転する機械要素に回転運動又は回転トルクを伝達するための、望ましくはほぼ棒状の、回転軸を中心に回転可能な機械部分である。 さらにシャフトは電気伝達のためにも使用することができる。

フランジとは機械工学において、望ましくはボルト及びナットを用いて、異なるコンポーネントを継ぎ合わせるために用いられる。 フランジの役割としてはしばしば、複数の部品の互いの位置を決めることの他に、運転パワーの伝達も挙げられる。 さらにフランジは電気伝達にも利用することができる。 機械フランジはシャフトのブッシングとして構成されることもあるが、通過部を持たない純粋な取付フランジとして構成することもできる。

本発明の説明におけるリングとは、管状の機械要素、特にコンタクトチップをフランジに接続するのに適するように構成された機械要素として理解される。 この意味におけるリングはしたがって、望ましくは、ほぼ環状又は円盤状に構成された機械要素であり、リングを管状の機械部品に取付けるため、及び、リングをフランジに取付けるために適した取付構造を有している。

連続抵抗焼きなまし装置（以下、抵抗焼きなまし装置又は連続焼きなまし装置とも呼ぶ）とは、抵抗焼きなまし装置内を通過するワイヤを、電流を用いて熱処理するための装置であり、該電流は、通過するワイヤに部分的に、つまり、２つのコンタクトチップの間において流れ、その際、電気抵抗及びそれに関連して起こるワイヤ部分の発熱により、該ワイヤを加熱する。 そのため抵抗焼きなまし装置は電気抵抗加熱の原理に基づいている。

本発明の説明において、シャフトにより回転可能な第１の機械要素は、シャフトを中心にして、第２の回転可能な機械要素に配置されているか、又は、シャフトの回転軸が機械要素の回転軸と同じである場合は、シャフトに配置されている。

そのため、軸を中心に回転可能な機械要素は、軸を中心に回転可能な機械要素の回転軸と、軸を中心に回転可能なリングの回転軸とが同じであれば、軸を中心に回転可能なリングにリングを中心として配置されている。

本発明の説明においてリング取付構造とは、機械要素の構造的特徴を指すものであり、該リング取付構造は、該機械要素、たとえばフランジを、本発明でいうところのリングに取付けること、又は、そのようなリングをこの機械要素に取付けることを可能にする、又は、支援するものである。 リング取付構造は望ましくは複数の貫通孔又は穴であって、その中には取付け手段、望ましくはボルトを通すことができる。

本発明の説明においてチップ取付構造とは、たとえば本発明でいうところのリングといった機械要素の構造的特徴を指すものであって、該チップ取付構造は、この機械要素をコンタクトチップに取付けること、又は、そのようなコンタクトチップをこの機械要素に取付けることを可能にする、又は、支援するものである。 チップ取付構造は望ましくは複数の貫通孔又は穴であって、その中には取付手段、望ましくはボルトを通すことができる。

本発明の説明においてフランジ取付構造とは、たとえば本発明でいうところのリングといった機械要素の構造的特徴を指すものであって、該フランジ取付構造は、この機械要素をフランジに取付けること、又は、そのようなフランジをこの機械要素に取付けることを可能にする、又は、支援するものである。 フランジ取付構造は望ましくは複数の貫通孔又は穴であって、その中には取付手段、望ましくはボルトを通すことができる。

軸方向を向いたボルトの回転軸は、このボルトが取付けられている、又は取付けられる機械要素の回転軸にほぼ平行に構成されている。

機械要素の軸回転とは、この機械要素がその回転軸を中心に回転することを指す。 その場合、３６０度未満又は３６０度以上の任意の角度、又は３６０度の倍数の角度での回転が可能である。

本発明でいうところの電気的加熱とは、電流を流された材料の電気抵抗に基づく発熱からの熱供給を指す。

抵抗焼きなまし装置内にコンタクトチップを取付けるための既知の構造を示した斜視図である。

図１ａに示された装置の部分断面を示した図である。

抵抗焼きなまし装置内にコンタクトチップを取付けるための本発明の望ましい実施例を示した斜視図である。

図２ａに示された装置の部分断面を示した図である。

以下、本発明について、望ましい実施形態を用いて、図を参照しながら詳細に説明する。

導電法によるワイヤ連続焼きなましにおいては、電流はコンタクトディスクを介して（マルチワイヤ焼きなまし装置においてはコンタクトチップを介して）ワイヤに伝達される。 このとき電流は焼きなまし装置背面のスリップリングを介して、シャフトを通じてコンタクトチップに伝達される。 マルチワイヤ焼きなましにおいては、コンタクトチップは望ましくは銅、純ニッケル、又は表面がニッケルメッキされたスチールの管のものが使用される。 コンタクトチップ材料は高導電性、及び、摩擦及び腐食による摩耗に対して高耐摩耗性を有するべきである。

構造に関してはさらに以下の要件がある：
−ワイヤ振動を回避するために高い同心回転品質。
−高回転数を実現できるように低質量。
−コンタクトチップは摩耗部品であるため、コンタクトチップの交換が容易であること。

図１は、抵抗焼きなまし装置内にコンタクトチップを取付けるための既知の構造を示した図である。 この構造においてコンタクトチップ１２は、シャフト１４が中心を通る後フランジ１３と、シャフト１４が中心を通る前カバー１１との間に案内される。 シャフト内にねじ込まれているセンターボルト１５を締付けることにより、前カバー１１が軸方向に変形し、チップがしっかりと固定される。 前カバーの変形は、ストッパ１６を介して、材料の弾性領域において所定通りに起こる。

図２は、抵抗焼きなまし装置内にコンタクトチップを取付けるための本発明の構造の望ましい実施例を図示したものである。 コンタクトチップ２１は望ましくはリング２４にボルト止めされている。 リングは、シャフト２６に中心を合わせて取付けられたフランジ２５に中心が合わせられている。 本発明のこの実施形態においては、リングが取付けられたコンタクトチップをフランジにかぶせ、リングが取付けられたコンタクトチップを軸方向にフランジに押しつけてひねる。 このようなバヨネット式の取付方法により、同様の実施形態においては取付けが特に簡単になる。 リングをフランジに取付けるために望ましくはスタッド２２及びナット２３が用いられる。 この場合スタッド２２はナット２３と一緒にリングの細長い穴２７内をスライドして、リングが取付けられたコンタクトチップをフランジに固定する。 フランジ内に固定されたスタッドにナットをはめて締付けることにより、リングが取付けられたコンタクトチップがフランジに取付けられる。

フランジ２５は本発明のリング取付構造を有しており、該リング取付構造により、このフランジをリングに又はリングをフランジに取付けることが可能になる又は支援される。 該リング取付構造は望ましくは貫通孔又は穴であり、その中に取付手段、特にボルトを通すことができる。 ボルトとナットの代わりに、フランジ２５又はリング２４内の、適切なネジ山が設けられたボアに噛み合うネジ山を持つボルトを用いることもできる。 その他の可能な取付け手段は、当業者がそれぞれの使用における要件に合わせて必要に応じて選択することができる。

リング２４は一般的にチップ取付構造を有しており、該チップ取付構造によりリングのコンタクトチップへの取付、又は、その逆が可能になる又は支援される。 チップ取付構造は望ましくは貫通孔又は穴であり、その中には取付手段、特にボルトを通すことができる。 その場合これらボルトにはネジ山が設けられており、コンタクトチップ２１のスリーブ内の、望ましくは適切なネジ山が設けられた穴にかみ合う。

リング２４はさらにフランジ取付構造２７も有しており、該フランジ取付構造２７によりリングをフランジに取付けること、もしくは、その逆が可能になる又は支援される。 フランジ取付構造は望ましくは貫通孔又は穴であり、その中には取付手段、特にボルトを通すことができる。 ボルトとナットの代わりに、フランジ２５又はリング２４内の、適切なネジ山が設けられたボア内に噛み合うネジ山を持つボルトを用いることもできる。 その他の可能な取付け手段は、当業者がそれぞれの使用における要件に合わせて必要に応じて選択することができる。

本発明のいくつかの実施形態は、従来の解決法に比較して、以下のようなさまざまな長所を有する；
−温度上昇によるコンタクトチップの線膨張が阻害されずに起こり、機械的な負荷が発生しない。 したがってこれらの実施形態においては、熱による構造の変形が大幅に除外される。
−センターボルトに比較して、ナットを締めつけるのが容易である。 ナットの締付トルクが小さく、締付時に保持するのが容易である。 これらの理由からしばしば、一人の人員での組立が可能となる。
−ベアリングに向かう方向に質量がスライドすること、及び、それによりシャフトが有効に（ダイナミックに）短くなることにより、シャフトの臨界回転数が高まる。

本発明の構成は、望ましいいくつかの実施形態において、コンタクトチップが取付けられるのが一方の側のみであるため、発熱による線膨張が起こっても不都合な結果にならないという特徴がある。 これらの実施形態においては、構成要素の熱変形による不均衡は大幅に排除される。 適切に選択された質量配分においては、片持ちアームが短くなる。 それにより、高い許容回転数が達成可能である。 これら実施形態の同心回転品質も保証される。 そのため本発明のこれらの実施形態に関しては、コンタクトチップのための材料としてたとえばアルミニウムなど、膨張率が高いが同時に高導電性で低比重の材料を使用することができる。

取付手段としてボルトとナットを用いる、本発明のいくつかの実施形態は、特に、コンタクトチップが素早く交換可能であるという要件をサポートするものである。 さらに、一方では、図２に図示されたように、コンタクトチップの一方の端をオープンにしておくという可能性もある。 もう一方では、コンタクトチップの、シャフトに接続されていない自由な端にフタをかぶせるという可能性もある。 その場合、本発明の配置のこれらの実施形態が図１に図示された既知の解決法に似ているように見えるかもしれない。 しかし、これらの実施形態は、フタがシャフトにねじ込まれていないという点で、既知の解決法とは異なる。 図示されていないこれらの本発明の実施形態により、これら本発明の実施形態の長所に、図１に図示された既知の実施形態を統合することが可能である。

１１ 前カバー １２ コンタクトチップ １３ 後フランジ １４ シャフト １５ センターボルト １６ ストッパ ２１ コンタクトチップ ２２ スタッド ２３ ナット ２４ リング ２５ フランジ ２６ シャフト ２７ フランジ取付構造