伸線の工程は、実質的には何年も前からほとんど変わっていない。 ダイスと一連のダイスの組み合わせを使用して、選択したゲージにワイヤーを伸線します。 伸線されたワイヤは、電線やテレビケーブルのような通常考えられる用途以外にも、多くの用途に使用されています。 例えば、あらゆる種類のバネは線引きされたワイヤーで作られていますし、世界中の建築に使用されている鉄筋もそうです。 クリップやホッチキスも細い線材でできています。 車輪のスポーク、ワイヤーブラシ、金属製のハンドルも伸線材から作られています。 文字通り、何千もの完成品が伸線加工されたワイヤーに依存しているのだ。 このように増え続けるニーズを満たすために、金属加工会社では年間何百万マイルもの線材が引かれている。 このような理由から、伸線加工は長年にわたって変わらないプロセスでありながら、非常にコストに敏感で競争の激しい市場となっている。 そのため、伸線装置や伸線周辺の加工装置を製造する企業は、生産性や効率性の面で有利になることがあれば、それを利用することにしています。 その主要なメリットの1つが、ACインバータの使用である。 インバータは、従来の設計よりもはるかに効率的で、部品点数も少なく、生産性を高めることができます。

以下に示す一般的な図は、伸線工程を示したものである。 複数のダイスを使用する場合は、必要な断面積になるまで順次連結していく。 線材が機械内を通過するとき、張力と速度を一定に保つことが極めて重要である。 これは、一貫した断面を保証します。

ワイヤ伸張の背後にある科学

Metallurgy は、金属と金属プロセスの研究である。 金属が操作されているときに、温度の範囲にわたって張力と強度に基づく金属の特性の変化の割合が定義されています。 線引きは、一連のダイスを通して引っ張ることにより、ワイヤーの断面を小さくするために使用される金属加工プロセスである。 この工程は、鍛造の一種である。 鍛造とは、金属の形状を塑性変形させることであり、永久的なものである。 鍛造は、高温、低温、温間で行うことができる。 金属は温度によって性質が異なるため、温度が上がれば金属そのものの性質を変えることができる。 線材を伸線する場合、常温で伸線する。 その時点で「冷間加工」による鍛造を行っている。 金属の冷間加工とは、金属の特性を変えずに常温で塑性変形させることを指す言葉である。 伸線加工では、金属の特性は変化せず、形だけが変化する。

伸線加工の工程

工程そのものは、実はとてもシンプルである。 伸線工程を開始するには、まず、機械の先頭にスプールに巻かれた線材を置く。 それを機械に通すために、ワイヤーの端を切ったり、平らにしたりする必要があります。 それは、その最終的な断面積を達成するために、マシンと一連のダイスを介して供給されます。 機械の先端には通常、スプールやコイラーがあり、完成品は所望の断面積のワイヤのコイルとなる。 また、最終工程では、バレルを置き、ターンテーブルを使用してコイル状のワイヤーを直接バレルに巻き取るバレルパッカーである場合もあります。

機械の温度が高くなりすぎないこと（主に金属の変形中に放出されるエネルギーによって引き起こされる）と、ワイヤーが一連のダイスの中を移動するときに一定の張力と速度を持つことが極めて重要である。 歴史的には、これは機械的な手段のみによって達成されていた。 しかし、DCドライブが使われ始め、必要な金属や断面に応じて一定のレベルでモーターを作動させることができるようになった。 技術の進歩に伴い、巻取り機用のソフトウェアが追加され、材料を適切な速度と張力で動かし、良品を確保するようになりました。 これにより、メカニックの一部が取り除かれ、電子技術に移行したのです。 ソフトウェア用の強力なプロセッサを備えた高性能/高効率ACドライブの導入により、機械への依存度は大幅に減少しています。

ドライブと伸線プロセス

上で述べたように、ACインバータはワインダーに非常に似ているため、伸線機の幅広い機能に使用することができます。 電子ラインシャフト、ベクトル制御、シリアル通信は、これらの最新の機械の多くで使用されています。

Definition of Electronic Lineshaft Software

Electronic Line shaft Softwareは、1つまたは複数の駆動モーターをマスター・エンコーダ信号に同期させることができるようにするものです。 マスタ・エンコーダは、フォロワにパルス・リファレンスを提供し、その結果、フォロワは特定のシャフト位置を維持するためにそのモータに命令を出します。 フォロワドライブは、マスタエンコーダと自身のエンコーダからのパルスフィードバックを監視します。 フォロワはモータの出力速度を調整することで位置誤差を補正し、システムマスターとフォロワモータの間のアライメントをほぼ完璧なものにします。 位置誤差が蓄積されないので、常にアライメントが保たれます…

ワイヤドロアでは、メインドライブを使用し、残りはフォロワードライブとなります。 ソフトウェア定義にはさらに次のように書かれています：

フォロワはまた、電子ギアリング機能を有している。 これにより、あたかも両者がベルトや歯車を介して機械的に結合されているかのように、フォロワーがマスターの比率で動作することができます。 本ソフトウェアは、Modbus通信機能を搭載しています。 レジストレーションコントロール機能により、フォロワドライブは移動する製品からレジストレーションマークを受け取り、その角度位置を調整することができます。 これは、包装機、フライング・カットオフ、ラベル…

ELS ソフトウェアは、巻取り機のような特性で、ワイヤーが既知の連続したテンションと速度で動く必要があるため、ワイヤー引き出し機に最適です。 そのため、エラーとトラッキングを継続的に調整する必要があります。

ACドライブの導入は、非常に優れた性能を提供するだけでなく、摩耗しやすい機械部品に依存しないという利点をユーザーにもたらしました。

伸線アプリケーションの課題は次のとおりです。

• 高速プロセス時間
• 高トルクおよび速度制御
• テンションを失わずに速度への素早い加速とゼロ速度への再減速。
• 材料によって異なる速度範囲とトルク要件。
• プロセスはほとんどダウンタイムに悩まされることはありません。

カッター

線引き装置を提供している多くの企業は、周辺機器も提供しています。 伸線した後、一定の長さに切断する要求がある。 電子ラインシャフト付きVFDはこの機能を非常によく果たしています。 切断ホイールの後に閉ループのメインドライブとフォロワードライブがあります。 メインドライブはフォロワードライブと連動して正確な張力と速度を維持する必要があります。

バレルパッカー

ワイヤーバレルパッカーは、ワイヤー引き出しから直接置かれるか、またはコイル状のワイヤーが別のステーションに持ち込まれるアセンブリーである。 バレルパッカーの機能は、バレルが回転するターンテーブルの上に置かれます。 ワイヤーがバレルの底に連続的に供給され、巻き取られます。 バレルパッカーには通常、ワイヤーを並べるためのモーターとターンテーブルを回転させるためのモーターの2つが搭載されています。 この工程ははるかに遅く、張力には依存しませんが、速度には適度に依存するため、小型のオープンループ駆動とターンテーブル用のクローズドループベクトル駆動が組み合わされています。 このアセンブリには、ターンテーブルのみのバージョンもあります。 その場合、1台のACドライブが搭載されるだけです。

コイラーとスプーラー

スプーラーは、しばしば伸線機の端に見られるものである。 コイラは、さまざまなゲージや強度の線材や最終製品を巻き取る別の機械です。 その唯一の目的は、出荷のために最終製品を巻く、またはスプールすることです。 コイラーは、非常に大きなケーブルを高速で巻き取ることができ、1000馬力のものまであります。 スプーラーはもっと小さく、50馬力を超えることはないようだ。 同じ機能でありながら、スプーラーはコイラーよりも小型に見え、業界ではこのように呼ばれています。

アプリケーション要件

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伸線工程に適した駆動機能

Wire Drawer, Coiler, Spoolerの操作中に応用できる機能は巻取り機に非常に似ています。 下の表は、巻線アプリケーションでVFDを使用する際の機能と利点を表示しています。

Yaskawa Americaに関する詳細情報につきましてはwww.Yaskawa America,Incをご覧ください。yaskawa.com.

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