二重撚り撚り機とは何ですか?またケーブル製造をどのように改善しますか?

A 二重撚り撚り機 は、弓の 1 回転ごとに導体を 2 回完全に撚り、撚り長さとストランドの張力を厳密に制御しながら、生産量を効果的に 2 倍にする高速ケーブル製造システムです。この技術は、柔軟性や電気的性能を犠牲にすることなく、より高いスループットを求めるケーブル業界の需要に直接対応します。従来の単撚り撚り機の回転慣性制限を取り除くことにより、二重撚り原理により、メーカーは銅、アルミニウム、光ファイバーの撚り線強度部材を毎分 300 メートルを超えるライン速度で製造できるようになり、現代のワイヤおよびケーブル製造工場では不可欠な資産となっています。

二重撚り撚り機とは何ですか?

A 二重撚り撚り機 は、メイン ローターまたはバウが 1 回転するごとに材料に 2 回のねじれを与えることにより、複数の個別のワイヤのより線を同心の導体に組み立てる回転装置ユニットです。 ペイオフ ボビンが機械とともに回転するシングル ツイスト ストランダーとは異なり、ダブル ツイスト設計では通常、回転クレードルの内部または隣接して配置された固定ペイオフ ボビンが使用されます。ワイヤは中空シャフトを通って供給され、回転する弓に沿って案内され、巻き取り点から出ます。最初のねじれはワイヤが回転する弓を通過するときに発生し、2 番目のねじれはワイヤが中心軸に向かって戻るときに発生します。この幾何学的配置により、ローター サイクルごとに 2 つの異なるレイ反転が生じ、これは機械の生産性方程式を根本的に再定義する偉業です。

この設計は、管状ストランダー、弓型ストランダー、敏感な構造用の遊星型バージョンなど、いくつかの構成で利用できます。ただし、中心となるコンセプトは同じです。つまり、材料は最初のセクションで 360 度のねじれを受け、締め金型に入る前に逆方向にさらに 360 度のねじれが加えられます。これにより、個々のワイヤの逆撚りが相殺され、ねじりバランスの取れた撚り導体が得られます。これは、柔軟なロボット ケーブルや高周波データ伝送ラインでは重要な特性です。 Wire Journal International がまとめた 2023 年の撚線技術レビューのデータによると、現在、2 重撚り機は、断面積 0.15 mm² ～ 6 mm² の裸導体製造用の新規撚線設備の 60% 以上を占めています。

二重撚り撚り機はどのように動作するのですか?

この機械は、固定スプールからワイヤーを取り出し、回転する弓にワイヤーを通すことで動作します。これにより、ワイヤーが中央の閉鎖ダイに入る前にワイヤーを一方向にねじり、その後、出口ですぐに反対方向に再度ねじり、完全な 2:1 のねじれと回転の比率を作り出します。 システムの中心となるローターは、細いワイヤーの場合、多くの場合 5,000 RPM 以上に達する速度で回転します。ワイヤ経路は対称です。ペイオフボビンからストランドはローター軸に沿って移動し、次に弓アームに沿って半径方向外側に移動し、再び内側に向かってダイに移動します。ワイヤーは弓の経路を通過するため、弓が固定点に対して回転するたびにねじれを受けます。その結果、巻き取りキャプスタンは 2 回撚られたストランドを認識し、一方、繰り出しボビンは静止したままになり、重くて完全に装填されたスプールを高速で回転させる必要がなくなります。

この静止ペイオフ原理により、回転質量が大幅に減少します。シングルツイストストランダでは、速度が変化するたびにボビン負荷全体を加速および減速する必要があり、かなりのエネルギーを消費し、最高速度が制限されます。ダブルツイストストランダーでは、船首と軽量クレードルベアリングセットのみが回転します。業界のベンチマークによると、400 mm のボビン フランジを使用した一般的な 19 ワイヤのより線作業では、回転慣性の低減が 75% にも達し、同等のシングル ツイスト ユニットの半分未満の時間で機械が動作速度に達することが可能になります。この操作応答性により、エネルギーが節約されるだけでなく、加速および減速ランプ中の材料の無駄も最小限に抑えられます。

二重撚り撚り機はケーブル製造をどのように改善しますか?

この機械は、生産速度を向上させ、導体の同心性とより線の張力の均一性を高め、より線ケーブル 1 キロメートルあたりの製造コストを大幅に削減することにより、ケーブルの製造を改善します。 材料費と人件費が支配的な業界では、品質を維持または向上させながら生産速度を 2 倍にできるテクノロジーは、収益性に変革的な影響を与えます。ダブルツイスト原則は、製造の三角形の 3 つの要素 (スピード、品質、コスト) をすべて同時に解決するものであり、一方を他方とトレードするのではありません。

スループットと生産性の大幅な向上

1 回転あたり 2 つの撚りを生成することにより、二重撚り撚り機は、シングル撚り撚り機と比較して、半分のローター速度で同じ撚り長さを生産でき、同じローター速度で 2 倍のライン速度を生産できます。 たとえば、25 mm の撚り長さを生成する一般的なシングルツイスト ストランダーは 3,000 RPM で動作し、毎分 75 メートルのライン速度を達成します。同じ 25 mm レイ要件の二重撚り機は 3,000 RPM で動作し、毎分 150 メートルの速度を供給できます。ワイヤおよびケーブル業界のシンポジウムで発表されたケーススタディによると、7 ストランド 1.5 mm² 導体の単撚りから二重撚りに切り替えた場合の平均生産性向上は、弓のバランスとワイヤの品質に応じて 85% ～ 110% です。現在、多くの最新の機械は細線で日常的に 5,500 RPM で動作し、ライン速度に換算すると毎分 275 メートルを超え、古い単撚り線の出力の 2 倍以上になります。

優れたストランド品質と均一な張力制御

二重撚り撚り機の固有の逆撚りキャンセル効果により、非常に一貫した撚り線間の張力を備えたねじりバランスのとれた完全な円形の導体が得られ、内部応力が軽減され、ケーブルの曲げ疲労寿命が向上します。 シングルツイストストランダでは、ワイヤペイオフボビンが回転するため、ボビンの質量が移動したりベアリングが摩耗したりするため、張力が変動する可能性があります。固定ペイオフを備えたダブルツイストシステムでは、非回転スプールに作用する正確な磁気またはスプリング式ブレーキシステムによって張力が制御されます。国際ワイヤ＆ケーブル会議 (IWCC) で発表された技術論文のデータによると、よく調整された二重撚り機では張力の変動が設定値のプラスまたはマイナス 3% 以内に抑えられるのに対し、従来の単撚り装置ではプラスまたはマイナス 8% 以内に抑えられることが示されています。これにより、クロスオーバーやハイスポットのないストランド束が得られ、電気抵抗異常が 15% ～ 20% 減少し、後続の押出プロセスでの絶縁同心性が目に見えるほど改善されました。

床面積とエネルギー消費量の削減

ダブルツイストストランダーは、コンパクトな設計と低い回転慣性により、工場の床面積要件を削減し、製造ケーブル 1 キロメートルあたりのエネルギー消費量を削減します。 この機械は同じ設置面積で 2 倍の撚りを供給できるため、プラントでは 2 本の単撚りラインを 1 台の二重撚り機に置き換えることができ、それでも以前の生産量を上回ることができます。 2.5 mm² 撚線導体を製造するミッドレンジの 400 mm 二重撚りユニットのエネルギー測定では、1 キロメートルあたり約 0.12 kWh の消費量が示されましたが、同等の単撚り線の消費量は 1 キロメートルあたり 0.21 kWh で、43% 削減でした。消費エネルギーの低減により、工場の空調システムの熱負荷も軽減され、これは見落とされがちな二次的な節約になります。さらに、固定ペイオフ設定によりボビンの装填が簡素化され、オペレータの交代時間が最大 30% 短縮されます。

シングルツイストとダブルツイスト撚り機: 詳細な比較

2 つの技術を並べて比較すると、二重撚り撚り機はスループット、エネルギー効率、張力の安定性において単撚り設計よりも優れていますが、非常に大きな断面の処理や、巻き戻しを厳密に避ける必要がある場合には、依然として一撚り撚り機が優位性を保っています。 この 2 つのどちらを選択するかは、多くの場合、ケーブルのタイプと生産量によって決まりますが、広大な中間範囲のワイヤおよびケーブル製品では、ダブルツイストが明らかに現代の標準です。以下の表は、重要な違いを示しています。

技術仕様とモデル選択パラメータ

適切な二重撚り撚り機を選択するには、ボビンのサイズ、撚り線の直径範囲、およびローターの最大速度を工場の特定のケーブル製品ポートフォリオに適合させる必要があります。 メーカーはさまざまなサイズを提供しており、通常は巻き取りボビン フランジの最大直径によって指定されます。次の表は、公的に入手可能な技術パンフレットおよび仕様書に基づいて、業界で一般的に見られる小型、中型、および大型の二重撚り撚り機の一般的な仕様範囲を示しています。

ワイヤーおよびケーブル製造における主な用途

二重撚り撚り機は、自動車用の極細ワイヤから中電圧の電力ケーブル コアやデータ通信ケーブルに至るまで、幅広い導体の製造に適した技術です。 その多用途性は、レイの長さとボビン構成を素早く変更できることに由来します。この装置が不可欠となっている主な応用分野は次のとおりです。

• フレキシブル建築用ワイヤー (THHN/THWN): 0.5 mm² ～ 6 mm² のサイズの銅線を 7、19、または 37 本撚り合わせます。張力バランスにより、最終的な絶縁ワイヤは絶縁体がよじれることなく電線管内で容易に曲がります。
• 自動車の一次ワイヤとバッテリーケーブル: 高屈曲用途向けに極細ストランド (0.10 mm ～ 0.30 mm) を加工します。ダブルツイストストランダーは、自動圧着プロセスに重要な完全な円形の束形状を維持しながら、一度に最大 140 本のワイヤを束ねることができます。
• LAN、同軸、およびデータ ケーブル コア: カテゴリ 6A およびカテゴリ 8 イーサネット ケーブル用の集合導体または同心撚り導体の製造。バックツイストキャンセルにより、ワイヤーのスパイラルによって引き起こされる信号位相の歪みが最小限に抑えられます。
• 光ファイバー強度部材: ファイバー内で信号減衰を引き起こす可能性のある過度のねじれを引き起こすことなく、アラミド糸またはガラス強化プラスチックロッドを撚り合わせます。
• 接地導体と接地導体: 高い柔軟性と耐食性が必要とされる変電所の接地グリッド用の軟アニール銅撚線導体を製造します。

二重撚り撚り機に関するよくある質問

二本撚り機で達成可能な最大ライン速度はどれくらいですか?

細線用に設計された最新の二重撚り線機は、毎分 400 メートルのライン速度に達しますが、標準的な 7 芯 1.5 mm² 導体の実際の生産速度は、通常、毎分 200 ～ 300 メートルの間に収まります。 絶対最大値は、ローターの動的バランス、ボビンのサイズ、ワイヤーの機械的強度によって決まります。展示会での高速ストランダーテストの業界記録では、0.12 mm ワイヤで 450 m/min での安定した動作が実証されていますが、その速度での継続的な動作には、非常によく準備されたボビンと環境制御された張力システムが必要となる場合があります。

二本撚り機は絶縁電線や被覆電線にも対応できますか?

はい。ただし、二重撚りプロセスではワイヤが弓の回転ごとに 2 回の屈曲サイクルを受けるため、表面の状態と曲げ半径には細心の注意が必要です。 薄壁の絶縁ワイヤを撚る場合、絶縁体の摩耗を防ぐために、研磨されたセラミック ガイドとより大きな直径のプーリーを機械に装備する必要があります。多くの機械は、デリケートな構造物向けに減速モードを提供しています。モーター巻線に使用される重いエナメル マグネット ワイヤの場合、逆撚りキャンセルはワイヤの撚り戻りを防ぎ、ボンド コーティングを維持するため有益です。

弓やローターのメンテナンスはどのくらいの頻度で必要ですか?

通常の 3 交代勤務では、2,000 時間の運転時間ごとにカーボンファイバーまたはスチール製のバウ アームの摩耗を検査し、500 時間のスケジュールに従ってベアリング アセンブリにグリースを塗布する必要があります。 カーボンファイバー弓はスチールよりも軽く、振動が少ないため、高速ユニットの標準となっていますが、ワイヤーの断線による損傷を受けやすくなっています。致命的な船首の故障は、不均衡が事前に設定されたしきい値を超えたときに自動的に緊急停止を引き起こす振動監視センサーを統合することで防止できます。この機能は現在、ヨーロッパ製の機械で一般的です。

二本撚り機への投資の一般的な回収期間はどれくらいですか?

ほとんどのケーブル メーカーは、省力化、生産量の増加、スクラップの削減により、単撚り線を二重撚り線に置き換えた場合の回収期間は 14 ～ 24 か月であると報告しています。 Wire & Cable Technology International 誌に掲載された詳細なコスト モデルによると、2.5 mm² のより線を年間 1,000 万メートル生産する中型の二重撚り機は、単一撚りの代替品と比較して、エネルギー、労働力、および材料コストを合わせて年間約 85,000 ドルから 120,000 ドル節約できることが示されています。正確な回収額は地域の電気料金とシフトパターンによって異なりますが、ほとんどの工業経済において財務状況は引き続き非常に良好です。

結論

の 二重撚り撚り機 は、より線導体の電気的および機械的品質を向上させながら、同じ設置面積で 2 倍の生産性を実現することにより、ケーブル製造を根本的に再構築しました。その定常的なペイオフ原理により、エネルギーの無駄が削減され、生産量の増加が加速され、ワイヤおよびケーブル分野における無駄のない製造の基礎となっています。自動車、電気通信、再生可能エネルギー業界全体で、より細く、より柔軟で、高性能のケーブルに対する需要が高まり続けるにつれ、二重撚り技術の精度と効率はますます重要になり、競争力のあるケーブル製造業者にとって不可欠なツールとしての役割が強固になります。