ワイヤおよびケーブルの製造に適した撚線機のタイプはどれですか?

メイン 撚り機 ワイヤおよびケーブルの製造で使用されるタイプには、チューブラー撚り機、遊星撚り機、剛体撚り機、バンチングマシン、およびスキップ撚り機があり、それぞれが特定の導体構造、ワイヤゲージ範囲、生産速度要件に合わせて設計されています。 間違ったタイプを選択すると、レイの一貫性が低下し、過剰なスクラップが発生し、コストのかかるダウンタイムが発生します。このガイドでは、各タイプの撚線機の機能、どこが優れているか、および生産ラインに適切な構成を選択する方法について説明します。

撚り機とは何ですか?タイプの選択がなぜ重要ですか?

撚り機は、複数の個別のワイヤを撚り合わせて単一の導体またはケーブル コアにするケーブル製造装置の一部であり、機械のタイプによって、達成可能な撚り長さ、ピッチ精度、生産速度、および最終製品の構造品質が決まります。

撚り線（複数のワイヤを中心コアの周りに螺旋状に巻き付けるプロセス）は、柔軟で導電性があり、機械的に堅牢なケーブルを製造するための基本です。導体の撚りが不十分だと電気抵抗が増加し、柔軟性が低下し、引張強度が低下します。国際電気標準会議 (IEC) 規格 IEC 60228 によると、導体の構造 (撚線クラスを含む) が導体の柔軟性定格を直接決定し、最終用途に適合する必要があります。クラス 1 ～ クラス 6 の導体はそれぞれ異なる撚り線構成を必要とし、それらの構成は特定の撚線機タイプに直接対応します。

Grand View Research (2024) によると、世界のワイヤおよびケーブル製造装置市場は 2023 年に約 48 億米ドルと評価され、2030 年まで 5.2% の CAGR で成長すると予測されています。撚線機はケーブル工場において最大の設備投資の 1 つであり、技術面と財務面の両方の観点から情報に基づいたタイプの選択が重要になります。

主な撚線機の種類は何ですか?完全な概要

産業用に使用される撚線機には、チューブラー (ドラム ツイスター)、プラネタリー、リジッド (クレードル)、バンチング、およびスキップ撚り機の 5 つの主要なタイプがあります。それぞれは、特定のワイヤ タイプと導体クラスへの適合性を決定する根本的に異なる機械原理で動作します。

1. 管状撚り機（ドラムツイスター）

チューブラー撚り機は、ケーブル業界で最も広く使用されている撚り機タイプで、正確な撚り長さと高い張力ワイヤ数が必要な中規模から大型の導体断面積 (10 mm² ～ 1,000 mm² 以上) に適しています。

管状撚線機では、ワイヤペイオフボビンが回転チューブ (または一連の入れ子のチューブ) 内に収容されています。チューブが回転すると、ワイヤが前方に送られ、中心コアの周りにねじれます。中心コア自体は回転せず、チューブ アセンブリのみが回転します。この設計により、リール全体の回転から生じる機械的ストレスを感じることなく、大きくて重いボビンを使用することができます。

管状撚り機の主な特徴は次のとおりです。

• ワイヤカウント容量: チューブの構成に応じて、通常は 1 回のパスで 7 ～ 91 本のワイヤを使用します。
• 速度: チューブの回転速度は 60 ～ 300 RPM で、一般的な導体断面の線形生産速度は 20 ～ 120 m/min になります。
• 層の長さの制御: 正確かつ一貫性のあるもの。ギアボックスまたはサーボ駆動のレイプレートを介して調整可能
• 指揮者のクラス: IEC 60228 クラス 1 (単線) からクラス 2 (撚線) — 主に電力ケーブル、架空線、および接地ケーブル用
• 線径範囲: 通常、個々のワイヤあたり 0.5 mm ～ 5.0 mm

管状撚り機は、銅およびアルミニウムの電力ケーブル導体、ACSR (アルミニウム導体鋼強化) ケーブル、および海底ケーブルの撚り合わせに標準的に選択されています。非常に大きなリール サイズ (大型機械ではボビンあたり最大 2,500 kg) を処理できるため、リール交換のダウンタイムが最小限に抑えられ、シフトごとの生産量が最大化されます。

2. 遊星座礁機

遊星撚り機は、柔軟性の高い導体、外装ケーブル、または各ワイヤ層が独立して一貫した撚り方向を維持する必要がある多層構成を撚り合わせるときに推奨される撚り機タイプです。

遊星 (またはケージ) 撚線機では、ワイヤ繰り出しボビンは回転ケージ (「遊星」) に取り付けられ、逆回転機構によってボビンが入ってくるワイヤに対して同じ平面に配向されます。この逆回転は、プラネタリー タイプの特徴です。これにより、個々のワイヤが敷設されるときにそれぞれの軸を中心にねじれることがなくなり、丸い断面が維持され、より緊密で均一な梱包が可能になります。

遊星撚り機の主な特徴は次のとおりです。

• マルチレイヤー機能: 層ごとに独立した撚り方向制御により、2 ～ 6 層を順番に撚り合わせることができます
• 指揮者のクラス: IEC 60228 クラス 2 およびクラス 5 — 電力ケーブル、フレキシブル ケーブル、鉱山ケーブル
• サポートされているワイヤのタイプ: 銅、アルミニウム、鋼鉄外装ワイヤー、光ファイバー（適応あり）
• 速度: ケージの回転は通常 20 ～ 120 RPM。生産速度 5 ～ 60 m/min（導体サイズに応じて）
• フットプリント: ケージ構造により同等の出力に対してチューブラーマシンよりも大型

遊星撚線機は、装甲電力ケーブル (SWA - 装甲鋼線)、鋼鉄または銅の装甲層を備えた海底電力ケーブル、機械的堅牢性と厳密な敷設精度が必須となる鉱山ケーブルの製造の標準です。スチールワイヤーロープやOPGW（光接地線）ケーブルの製造にも幅広く使用されています。

3. リジッド（クレードル）撚線機

この硬質撚線機 (クレイドル撚線機とも呼ばれる) は、ACSR (アルミニウム導体鋼鉄強化) やボビンの重量により管状設計が現実的ではない大断面の架空送電ケーブルなどの大型の硬質導体を撚り合わせるために特別に設計されています。

剛性撚線機では、ペイオフ リールは中心導体の周囲に円形パターンで配置された固定クレードルに取り付けられます。クレードル アセンブリ全体が製造軸の周りを回転し、ワイヤをコア上にらせん状に置きます。ボビン自体はクレードルに対して静止したままであり、遊星機械のように逆回転しません。つまり、ワイヤ経路を慎重に設計することでワイヤのねじれを管理する必要があります。

リジッド撚り機の主な特徴は次のとおりです。

• ボビン容量: 非常に大型のリールに対応 - 耐久性の高い構成でボビンあたり最大 5,000 kg
• ワイヤーゲージ範囲: 個々のワイヤ直径は 1.5 mm ～ 6.0 mm。導体断面積最大 2,000 mm²
• 速度: チューブラーマシンよりも遅い。クレードルの回転は通常 10 ～ 60 RPM
• 主な用途: ACSR、AAC（全アルミニウム導体）、AAAC架空送電線、海底アンビリカル
• レイ長範囲: 広範囲、通常 50 mm ～ 3,000 mm

4. バンチングマシン（ボウ・ストランダー）

バンチング マシン (ボウ ストランダーまたはツイスト バンチャーとも呼ばれます) は、高速で細いワイヤの取り扱いが主な要件である、細くて柔軟な導体 (通常は断面積 16 mm² 未満) を製造するための正しいタイプの撚り機です。

バンチングマシンでは、複数の細いワイヤが固定ペイオフスプールから引き出され、回転する弓 (湾曲したアームまたはフライヤー) に通され、束にまとめられます。ねじれは弓の回転によって適用され、管状または遊星型の機械とは異なり、個々のワイヤの撚り長さを正確に制御することはできません。結果として得られる導体はランダムな撚り構造を持ち、(より線ではなく) 束になった導体として分類されます。

バンチングマシンの主な特徴は次のとおりです。

• 線径範囲: 個々のワイヤあたり 0.05 mm ～ 1.0 mm — 細線用に特別に設計
• 速度: 弓の回転は 500 ～ 3,000 RPM。引取り速度は100～1,000m/minでリニア出力の撚線機としては最速タイプです。
• 指揮者のクラス: IEC 60228 クラス 5 およびクラス 6 (高い柔軟性)
• アプリケーション: フックアップワイヤー、フレキシブルコード、スピーカーケーブル、自動車用低圧配線、データケーブル導体
• 制限: 正確な撚り長さの制御はありません。ランダムな撚り線は、真のより線機と比較して電気抵抗の変動が大きいことを意味します

5.スキップ撚り機

スキップ撚り機は、ミリケン導体と EHV (超高電圧) ケーブル用の大きなセグメント導体を製造する特殊な撚り機タイプで、個別に敷設されたワイヤではなく、複数の事前に成形されたワイヤ セグメントから丸い断面を実現する必要があります。

スキップ撚り（セクター撚りまたはミリケン撚りとも呼ばれます）では、個々のワイヤセグメントを湾曲または扇形の形状に事前成形し、撚り方向を交互にして中心軸の周りに螺旋状に組み立てて、大きく、本質的に円形の複合導体を製造します。この技術により、大型単層導体の通電容量を制限する表皮効果の問題が解消されます。

スキップストランダー機の主な特徴は次のとおりです。

• 導体断面積: 通常は 500 mm² ～ 2,500 mm² — 電力ケーブル製造における最大の導体断面積
• セグメント数: 通常、導体ごとに 5 つまたは 6 つのミリケン セグメント
• アプリケーション: EHV地中ケーブル(220kV～500kV)、HVDC海底ケーブル導体
• 速度: 比較すると非常に遅い - 1 ～ 10 m/分 - プロセスの複雑さを反映
• 費用: すべての撚線機タイプの中で最も資本コストが高い。通常、特定のプロジェクト用にカスタム構築される

5 つの撚線機タイプをどのように比較しますか?並べて分析

撚線機のタイプを比較すると、管状機はほとんどの電力ケーブル用途に対して速度、多用途性、導体品質のバランスが最も優れており、細線導体の出力速度では結束機が優れています。

表 1: 用途、ワイヤゲージ、導体クラス、速度、撚り精度、および相対資本コストにわたる 5 つの主要な撚線機タイプの並べて比較。データは業界標準の機器仕様に基づいています。実際の数値はメーカーや構成によって異なります。

生産ラインに適した撚線機のタイプを選択する方法

正しい撚線機タイプを選択するには、必要な IEC 導体クラス、線径範囲、目標断面積範囲、必要な生産速度、利用可能な床面積と資本予算という 5 つの重要なパラメータを評価する必要があります。

次の意思決定フレームワークを順番に検討してください。

ステップ 1: ターゲットの IEC 導体クラスを特定する

IEC 60228 導体クラスは、どの撚線機タイプが必要な導体構造を技術的に製造できるかを直接決定するため、唯一の最も重要な選択基準です。

• クラス 1 (固体): より線機は不要 - 単一の単線伸線
• クラス 2 (より線、柔軟性が低い): 管状、剛性/クレードル、または遊星機械
• クラス 5 (フレキシブル): 細いワイヤーを使用した遊星またはバンチングマシン
• クラス 6 (柔軟性が高い): 高速バンチングマシン
• セグメント/ミリケン: スキップ撚り機のみ

ステップ 2: ワイヤの直径と導体断面積の範囲を決定する

撚り合わされる個々のワイヤの直径によって、どの機械機構が過剰な張力、破損、またはボビン重量の問題を発生させることなく材料を物理的に処理できるかが決まります。

細いワイヤー (0.5 mm 未満) には、精密なワイヤー張力制御を備えたバンチングマシンが必要です。中程度のワイヤ (0.5 mm ～ 3.0 mm) は、管状または遊星型の機械で扱うのが最適です。太いワイヤ (3.0 mm 以上)、特に架空送電線の場合、大きくて重いボビンを振動なく支持できる剛性/クレードル機械が必要です。

ステップ 3: 必要な生産速度と生産量を評価する

大量の細線生産作業では、速度の利点を考慮してバンチング機械を優先する必要があります。大量の中間セクションの電力ケーブルの運用では、速度と敷設精度の組み合わせから管状機械を優先する必要があります。

参考までに: 50 mm² の銅導体を生産する標準的な 19 ワイヤ管状撚線機は、60 m/min で 1 シフトあたり約 4 ～ 6 トンを生産できます。同じ断面の同等の遊星機械は、25 m/min でシフトごとに 1.5 ～ 3 トンを出力しますが、より柔軟で正確に撚られた導体を生成します。どちらを選択するかは、直接的な生産量と品質のトレードオフになります。

ステップ 4: 防御と多層の要件を検討する

製品範囲に外装ケーブル (SWA、STA (スチールテープ外装)、またはワイヤ編組外装ケーブル) が含まれている場合、プラネタリータイプのみが正しい張力と交互の撚り方向で外装層を適用できるため、下層のケーブルコアにねじり応力を導入することなく、遊星より線機が不可欠です。

どの撚線機のタイプがどのケーブル製品に適合しますか?

ケーブル製品のタイプと撚線機のタイプを一致させることは、設備への投資で最初から正しい導体構造を確実に生み出すための最も直接的な方法です。

表 2: ケーブル製品カテゴリ、電圧レベル、導体断面積の範囲、および IEC 60228 導体クラスのターゲットに一致する推奨撚線機タイプ。

撚線機の性能を定義する技術パラメータは何ですか?

撚線機のタイプを評価するための 5 つの最も重要な技術パラメータは、ワイヤの数 (ボビン数)、回転速度 (RPM)、撚り長さの範囲と精度、ライン速度 (m/min)、および巻取り能力です。

• ボビン数（ワイヤー数）： 1 つのパスに組み込むことができるワイヤの最大数を決定します。標準的な管状撚り機は、7、12、19、24、37、48、61、または 91 個のボビンの構成で構築されています。ボビン数が増えると、より複雑で密に詰まった導体が生成されますが、より大きな機械フレームとより複雑なワイヤ管理システムが必要になります。
• 回転速度(RPM): 回転要素 (チューブ、ケージ、バウ、またはクレードル) の速度は撚り速度を直接制御し、引き取り速度と組み合わせて撚り長さを決定します。 RPM が高くなると、撚り長さが短くなり、生産速度が速くなりますが、細いワイヤの断線のリスクも高まります。最新のサーボ駆動機械は、巻き取りリールの直径が変化しても、一定の撚り長さを維持するために、RPM を動的に変化させることができます。
• レイ長範囲: ミリメートル単位で表される、これは外側ワイヤー層の完全な螺旋一回転の軸方向の距離です。 IEC 60228 では、各導体クラスの最大撚り長制限が指定されています。撚り長さの範囲が狭い機械は汎用性が劣りますが、より高い精度を実現します。最新の管状および遊星機械のサーボ制御のレイプレート システムにより、1 台の機械で 20 ～ 1,000 mm の範囲にわたる連続調整が可能になります。
• ライン速度(m/min): 撚線機から出る完成した導体の線速度。これによりシフトあたりの生産トン数が増加し、ボトルネックを避けるために下流プロセス (押出ライン、テーピングヘッド、外装機械) に合わせる必要があります。
• 巻き取り能力: 機械が完成した導体を巻き取ることができる最大のリール サイズ (直径と重量)。巻取り容量が大きいのでリール交換頻度が減り、ライン効率が向上します。自動化ラインでは、クイックチェンジシステムを備えた大型フランジリールが標準です。

撚り機のタイプに関するよくある質問

重要なポイント: より線機のタイプを製造要件に適合させる

撚線機の種類を理解することは学術的な作業ではありません。ワイヤやケーブルの製造作業において、製品の品質、生産効率、資本利益を直接決定するものです。 5 つの主要な撚線機タイプはそれぞれ、次のような異なる技術的ニッチを占めています。

• 管状撚り機 は業界の主力製品であり、汎用性が高く、高速で、大部分の電力ケーブルの導体断面に適しています。
• 遊星撚り機 最高の敷設精度を実現し、外装ケーブル、柔軟な採掘ケーブル、多層導体構造に不可欠です。
• リジッド/クレードル撚り機 架空送電線製造用の最も重いワイヤゲージと最大のボビンを扱います。
• 結束機 細い柔軟な導体のスループットを最大化し、自動車、家電製品、低電圧の柔軟なコードの製造に最適です。
• スキップ/ミリケン撚り機 他の機械タイプでは必要な導体形状を製造できない、狭いながらも技術的に要求の高い EHV および HVDC ケーブル製造セグメントに対応します。

Wire Association International (WAI) によると、機器の選択の不一致は、ケーブル製造の新興企業における品質不適合の原因のトップ 5 に入っています。導体クラス、ワイヤゲージ、および生産量の要件に正確に適合する、最初から正しい撚線機タイプに投資することは、ケーブル プラントのセットアップまたは拡張プロジェクトにおいて最大の利益をもたらす決定です。