JP2022523374A - 伸線監視システム - Google Patents

Abstract

ダイスボックスの構成要素又はダイスボックスを通って伸線されるワイヤの種々の特性を測定する少なくとも２つのプローブを有する伸線ダイスシステム。このシステムは、多数のプローブが情報をデータ処理ユニットに送信するスマートダイスを備えている。データ処理ユニットは、種々のプローブから情報を採取し、ワイヤ伸線プロセスの種々のパラメータを制御する。１つのスマートダイスは、伸線ダイスホルダーから直接情報を収集するプローブを有している。このスマートダイスは、力センサも備え、ワイヤが伸線される方向と平行の軸に沿ってダイスボックスが移動されることを可能にするように構成されている。データ処理ユニットは、種々のワイヤ伸線パラメータ、例えば、ワイヤ伸線速度、冷却剤圧力、及び冷却剤がシステム内にポンプ送給される流量を制御する。

Description

本発明は、伸線機によって金属ワイヤを製造する分野に関する。更に詳細には、本発明は、このような製造のためのダイス及びダイスホルダー並びに監視システムに関する。

ワイヤの用途は、技術的及び商業的視点からますます要求が厳しくなってきている。これによって、ワイヤ製造業者は、生産速度を高め、これまで以上に厳しい仕上公差及び特定の機械的特性を有するワイヤを最小限の停止時間で伸線することが要求されてきている。いくつかの例として、超高張力鋼ワイヤ、超二相ステンレス鋼ワイヤ、チタンワイヤ、インコネルワイヤ等の製造が挙げられる。

目標とする直径及び機械的特性を有する仕上げワイヤを製造するために、種々の金属合金のワイヤロッドが、その直径を縮小するために又はその形状を変化させるために、専用のワイヤ伸線機に用いられる１つ又は複数のワイヤ伸線ダイスを通して伸線される。必要とされるワイヤ径と機械的特性に到達するために、ワイヤは、わずか１回のステップ又は２７回以上に及ぶ連続ステップによって冷間伸線される。

業界の現在の状況では、殆どのワイヤ伸線ダイスニブは、炭化物又はダイヤモンドのようなニブ材料がその耐用年数を超えて摩滅すると廃棄される鋼又は他の金属ケース内に恒久的に収納されている。摩滅した時点で、ケース及びこれに恒久的に収納されたニブは、廃棄されて再利用される。ワイヤ伸線ダイスニブは、硬質材料の中でも、とりわけ、炭化タングステン、多結晶ダイヤモンド、又は天然又は合成ダイヤモンドから作製されたワイヤ伸線ダイスのコア材料である。いくつかの用途では、ダイスニブは、交換可能である。

伸線プロセスは、伸線システムの種々の構成要素に著しい応力を加えるという結果をもたらす。システムへのこの著しい応力に起因して、システムの構成要素は、通常、それらの予期される有効寿命の前に破損する。システムの物理的特性を測定することは、極めて困難である。種々のプローブ及びセンサをワイヤ伸線機の構成要素の外部に配置する先行技術が知られている。しかし、種々の構成要素の状態を明確に把握してそれらを組み合わせてワイヤ伸線プロセスの種々のパラメータを制御することを可能にする内部センサは、知られていない。

本願は、ワイヤ伸線プロセスの制御を促進するワイヤ伸線監視システム及び構成要素に関する。一実施形態は、伸線ダイスホルダーであって、伸線通路と、伸線ダイスホルダーの外壁から内壁に延在するダイスプローブ通路とを備える、伸線ダイスホルダーである。他の実施形態は、ダイスボックスであって、ダイスボックスの構成要素又はダイスボックスを通って伸線されるワイヤの種々の特性を測定する２つ以上のプローブを有する、ダイスボックスである。更なる実施形態は、ワイヤ伸線ボックスと、制御ユニットとを有するワイヤ伸線監視システムから成るシステムである。ワイヤ伸線ボックスは、ワイヤ伸線装置の２つ以上の特性を測定する２つ以上のプローブを備えている。これらの２つ以上の特性の１つは、ダイスホルダー表面と平行のダイス表面において測定される。２つ以上のプローブは、情報を制御ユニットに送信するようになっている。

本発明の他の及び更なる目的は、本明細書の全体を考察することによって明らかになるだろう。

本発明の上記の及び他の特徴、態様、及び利点について、添付の図面に示される実施形態の以下の記載に関連してより詳細に検討する。

ダイスボックスの正面図である。 ダイスボックスの後方斜視図である。 ダイスの斜視図である。 ダイスのＲＲ軸に沿った断面図である。 ダイスの底面図である。 ２部品ダイスを有するダイスホルダーの断面図である。 ３部品ダイスを有するダイスホルダーの断面図である。 ダイスボックスの正面図である。 ダイスボックスの軸ＡＡに沿った断面図である。 ダイスボックスの軸ＢＢに沿った断面図である。 ダイスボックスの上面図である。 ダイスボックスの軸ＦＦに沿った断面図である。 ダイスボックスの軸ＪＪに沿った断面図である。 軸ＧＧに沿った断面図である。 図６Ａの区域Ｈの拡大図である。 ダイスボックスの後面図である。 ダイスプローブ通路内に充填材料を有する伸線ダイスホルダーの断面図である。 ダイスプローブ通路内に充填材料を有する伸線ダイスホルダーの断面図である。 直接冷却されるダイスボックスの断面図である。 冷却剤流量調整装置を備えるダイスボックスの斜視図である。

前述したように要約され、一連の請求項によって規定される本発明は、以下の説明を参照することによって、より良く理解される。以下の説明は、添付の図面と組み合わせて読まれたい。なお、添付の図面において、同様の参照番号は、同様の部品を指すものとする。この実施形態の説明は、本発明の実施を推進しかつ用いることを可能にするために以下に開示されるが、本発明を制限することを意図するものではなく、その特定の例として役立つことを意図するものである。当業者であれば、本発明の同一の目的を達成するように他の方法及びシステムを修正又は設計するための基礎として、開示された概念及び特定の実施形態を容易に用いることができることを理解されたい。また、当業者であれば、このような等価の組合せが、本発明の精神及び範囲からその最も広範な形態において逸脱しないことに留意されたい。

本願は、単一又は多数の伸線機の構成要素の種々の特性を収集し、ワイヤ伸線機の効率を改良し、構成要素の故障による停止時間を軽減し、コストを節約する伸線監視システムを記載するものである。いくつかの実施形態では、ワイヤ伸線監視システムは、本明細書において記載されるようなスマートダイスシステム（Smart Die System）の構成要素を備えている。このシステムは、ワイヤ伸線機の構成要素、例えば、プロセスに用いられる種々のダイス、ダイスホルダー、ダイスボックス、ワイヤ自体の物理的特性を測定する１つ又は複数のプローブから情報を収集する。本明細書において用いられる「プローブ（probe）」という用語は、物理的プローブであろうとどのような形式のセンサーであろうと、システムによって用いられる情報を収集する任意の形式の装置を意味する。いくつかの実施形態では、システムは、ワイヤ伸線機の構成要素の物理的特性を測定する２つ以上のプローブから情報を収集する。いくつかの実施形態では、監視システムは、図１Ａ及び図１Ｂに示されるダイスボックス２００を備えている。

ダイスボックス２００は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるようなダイス１０２を収容する伸線ダイスホルダー１００を有している。業界において知られているように、ダイス１０２は、硬質材料、例えば、炭化タングステン、多結晶ダイヤモンド、天然ダイヤモンド又は任意の他の同様の材料から作製されている。ダイスは、特定の用途において「ニブ（nib）」と呼ばれることもある。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、ダイス１０２は、単一の構造体であってもよいし、又はいくつかの構成要素、例えば、圧力ダイス１２９若しくはニブ、伸線ダイス１２６、又は、二次ダイス１３１から構成されていてもよい。図３Ａは、伸線ダイス１２６と圧力ダイス１２９若しくはニブとを備えた２部品ダイス１０２を収容する伸線ダイスホルダー１００を示している。図３Ｂ及び図３Ｃは、伸線ダイス１２６と圧力ダイス１２９と二次ダイス１３１とを備えた３部品ダイス１０２を収容するダイスホルダーを示している。図３Ｃは、ダイスボックス２００内の３部品ダイス１０２の拡大図である。伸線ダイスホルダー１００は、ワイヤ伸線プロセス中に用いられるダイス１０２の１つ以上の特質又は物理的特性を測定するプローブ１１５を受け入れるように構成されている。伸線ダイスホルダー１００は、ワイヤ伸線プロセス中にダイス１０２を支持する伸線通路１０３を有している。伸線通路１０３は、伸線プロセス中のワイヤの進行方向に沿って長手方向に延在している。伸線ダイスホルダー１００は、伸線ダイスホルダー１００のホルダー外壁１０９からホルダー内壁１１２に延在するダイスプローブ通路１０６も有している。ここに記載されるように、伸線通路１０３は、ダイス外壁１１０と伸線ダイスホルダー１００との間の境界である。伸線通路１０３は、伸線ダイスホルダー１００の内壁によって形成される通路である。伸線通路１０３は、ダイス内壁１１３によって形成される通路であるワイヤ形成通路１０５とは異なり、該ワイヤ形成通路１０５と平行に延在している。

いくつかの実施形態では、ダイスプローブ通路１０６は、伸線通路１０３に対して垂直又は直交している。しかし、他の実施形態では、ダイスプローブ通路１０６は、プローブがダイス１０２にアクセス可能であるなら、伸線通路１０２に対して異なる角度の配向を有することも考慮されている。例えば、もし伸線通路１０３が先細になっていたなら、プローブ通路１０６は、伸線通路１０６に対して必ずしも垂直又は直交することなく、伸線通路１０６から離れる方に向かって垂直方向に延在するようになっていてもよい。

いくつかの実施形態では、ダイス１０２は、伸線ダイスホルダー１００内に収納されている。他の実施形態では、ダイス１０２は、伸線ダイスホルダー１００から分離されていてもよい。伸線ダイスホルダー１００は、いくつかの実施形態では、第１のベース１１８とキャップ１２１とに分割可能である。第１のベース１１８は、第１のベース１１８から取り外し可能な伸線ダイス１２６を保持するものである。他の実施形態では、伸線ダイス１２６は、第１のベース１１８内に収納され、取り外し可能又は交換可能となっていない。伸線ダイスホルダー１００のキャップ１２１は、キャップ１２１から取り外し可能な圧力ダイス１２９又はニブを保持する。いくつかの実施形態では、伸線ダイスホルダー１００は、２つ以上の圧力ダイス１２９を保持する。他の実施形態では、圧力ダイス１２９は、キャップ１２１内に収納され、取り外し可能又は交換可能となっていない。更なる実施形態では、伸線ダイスホルダー１００は、第２のベース１２３を備えている。第２のベース１２３は、取り外し可能又は交換可能な二次ダイス１３１を保持する。他の実施形態では、二次ダイス１３１は、第２のベース１２３内に収納され、取り外し可能又は交換可能となっていない。二次ダイス１３１は、伸線ダイス１２６及び圧力ダイス１２９によって与えられる特性に加えて特別の特性をワイヤに与えるために用いられる追加的なダイスである。いくつかの実施形態では、二次ダイス１３１は、伸線されるワイヤに対して小さなクリアランスを有するようになっている。二次ダイス１３１は、他の実施形態では、ワイヤの更なる縮径をもたらすようになっている。他の実施形態では、伸線ダイス１３１は、ワイヤの外面を硬化させるための小さなスキンパスをもたらすようになっている。

ダイスプローブ通路１０６は、いくつかの実施形態では、第１のベース１１８内に配置されている。伸線ダイス１２６が第１のベース１１８内に恒久的に収納される（これは、伸線ダイス１２６をベース１１８から取り外すことができないことを意味する）実施形態では、ダイスプローブ通路１０６は、伸線ダイスホルダー１００のうち、伸線ダイス１２６を収納する第１のベース１１８の一部であるホルダー内壁１１２まで延在している。伸線ダイス１２６が第１のベース１１８内に収納されずに第１のベース１１８から取り外し可能になっている他の実施形態では、ダイスプローブ通路１２６は、伸線ダイスホルダー１００のうち、伸線ダイス１２６と接触する第１のベース１１８の一部であるホルダー内壁１１２まで延在している。

ダイスプローブ通路１０６は、プローブ１１５を収容している。一実施形態では、プローブ１１５は、ダイス１０２の任意の部分、具体的には、伸線ダイス１２６、圧力ダイス１２９又は二次ダイス１３１のいずれかより情報を収集する。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、ダイスに接触するようになっている。プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、情報をセンサーに送信する変換器である。いくつかの実施形態におけるプローブ１１５は、ダイス１０２、伸線ダイスホルダー１００、又は、伸線ダイスホルダー１００を通って引っ張られたワイヤ、から物理的特性を収集する、温度センサー、振動センサー、圧力センサー、赤外線センサー、パイロメータ、磁場センサー、又は、任意の形式のセンサのうち、１つ以上のための変換器又は情報収集装置である。センサが温度情報を収集するいくつかの実施形態では、温度センサは、熱電対又は赤外線センサであり、プローブ１１５は、温度情報を収集してデータ処理装置２１０に送信するようなセンサの一部である。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、ダイス１０２に物理的に接触するようになっている。他の実施形態では、プローブ１１５は、ダイスプローブ通路１０６を通ってダイス１０２にアクセスし、ダイス１０２と直接接触することなく、ダイス１０２から情報を収集する。

プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、ダイスプローブ通路１０６内に収納され、すなわち、ダイスプローブ通路１０６内に固定されて、ダイスプローブ通路１０６の内外へ摺動できないようになっている。他の実施形態では、プローブ１１５は、ダイスプローブ通路１０６から取り外し可能である。いくつかの実施形態では、バネのような保持具がプローブ１１５をダイス１０２に押し付けるようになっている。

他の実施形態では、図７Ａ，図７Ｂに示されるように、ダイスプローブ通路１０６は、導電性充填材料１４１を含んでいる。導電性充填材料１４１は、物理的特性を容易に伝達するものである。いくつかの実施形態では、導電性充填材料１４１は、ダイス１０２の温度の正確な読取りを可能にするために熱伝導性である。導電性充填材料１４１は、いくつかの実施形態では、ダイスプローブ通路１０６の底部に位置し、ダイス１０２に接触している。プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、導電性充填材料１４１に接触し、ダイス１０２から間接的に情報を収集する。プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、ダイスプローブ通路１０６内に収納され、すなわち、プローブ通路１０６内に固定され、プローブ通路１０６の内外への摺動が許容されず、導電性充填材料に接触している。他の実施形態では、プローブ１１５は、ダイスプローブ通路１０６から取り外し可能である。いくつかの実施形態では、バネのような保持器がプローブ１１５を導電性充填材料１４１に押し付けるようになっている。

プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、ダイス１０２、伸線ダイスホルダー１００又は他の構成要素からの情報をデータ処理装置２１０に送信する。データ処理装置２１０は、いくつかの実施形態では、読取装置、送信機、又はデータロガーである。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、データ処理装置２１０に物理的に接続されている。他の実施形態では、プローブ１１５は、データ処理装置２１、０に無線通信するようになっている。無線通信によって、伸線機の操作中に又はワイヤ伸線の不良が生じた時に物理的な接続部が損傷する可能性、具体的には、高張力下において緩んだワイヤによって有線接続部が損傷する可能性が軽減されることになる。

いくつかの実施形態では、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃに示されるように、伸線ダイスホルダー１００は、ダイスボックス２００内に収容されている。ダイスボックス２００は、ボックスプローブ通路２０３を備えている。ボックスプローブ通路２０３は、ボックス外壁２０６から、（ホルダー外壁１０９に隣接してホルダー外壁１０９と平行に延在する）ボックス内壁２０９に延在している。

ボックスプローブ通路２０３はプローブ１１５を収容している。一実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイスホルダー１００の任意の部分から情報を収集するようになっている。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイスホルダー１００に物理的に接触する。他の実施形態では、プローブ１１５は、ボックスプローブ通路２０３を通って伸線ダイスホルダー１００にアクセスし、伸線ダイスホルダー１００と直接接触することなく、伸線ダイスホルダー１００から情報を収集する。更なる実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイスホルダー１００を貫通し、ダイス１０２と接触し、ダイス１０２から情報を収集する。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイス１２６と接触する。更なる実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイスホルダー１００を貫通するが、ダイス１０２と接触しない。プローブ１１５は、ダイス１０２と直接接触することなく、ダイス１０２から情報を収集する。

プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、ダイスボックスプローブ通路２０３内に収納され、すなわち、ボックスプローブ通路２０３内に固定され、ボックスプローブ通路２０３の内外へ摺動できないようになっている。他の実施形態では、プローブ１１５は、ボックスプローブ通路２０３から取り外し可能である。いくつかの実施形態では、バネのような保持具が、プローブ１１５を伸線ダイスホルダー１００に押し付けるようになっている。

他の実施形態では、ダイスボックスプローブ通路２０３は、導電性充填材料１４１を含んでいる。導電性充填材料１４１は、いくつかの実施形態では、ボックスプローブ通路２０３の底部にあり、伸線ダイスホルダー１００に接触している。プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、導電性充填材料１４１に接触し、伸線ダイスホルダー１００から間接的に情報を収集する。プローブ１１５は、いくつかの実施形態では、ボックスプローブ通路２０３内に収納され、すなわち、ボックスプローブ通路２０３内に固定され、ボックスプローブ通路２０３の内に又はボックスプローブ通路２０３の外に摺動することができず、導電性充填材料１４１に接触している。他の実施形態では、プローブ１１５は、ボックスプローブ通路２０３から取り外し可能である。いくつかの実施形態では、バネのような保持具が、プローブ１１５を導電性充填材料１４１に押し付けるようになっている。

例示的な実施形態では、ダイスボックス２００は、ダイスプローブ通路１０６を備える伸線ダイスホルダー１００を収容している。ボックスプローブ通路２０３とダイスプローブ通路１０６とが互いに真っすぐに並ぶ図４Ｂのダイスボックスでは、プローブ１１５は、両方の通路を貫通することができる。いくつかの実施形態では、ダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００は、位置合せ要素２１３を有している。位置合せ要素２１３は、ダイスボックスプローブ通路２０３とダイスプローブ通路１０６とが適切に互いに真っすぐに並ぶのを助長する。いくつかの実施形態では、この位置合せは、半径方向において行われる。半径方向の位置合せのための位置合せ要素２１３は、いくつかの実施形態では、２つの構成要素、すなわち、位置合せピン２１６と位置合せピン２１６に適合する凹部２１９とを有している。いくつかの実施形態では、位置合せピン２１６は、ダイスボックス２００の一部であり、凹部２１９は、伸線ダイスホルダー１００にある。他の実施形態では、位置合せピン２１６は、伸線ダイスホルダー１００の一部であり、凹部２１９は、ダイスボックス２００の一部である。

図５Ｂに示されるように、ダイスボックス２００は、ダイスボックス位置合せ通路２２２を有している。ダイスボックス位置合せ通路２２２は、いくつかの実施形態では、ダイスボックスプローブ通路２０３と平行である。ダイスボックス通路２２２は、ダイスプローブ通路１０６とも平行である。いくつかの実施形態では、位置合せ通路２２２の第１の部分２２５は、伸線ダイスホルダー１００にあり、ダイスボックス位置合せ通路２２２の第２の部分２２８は、伸線ダイスホルダー１００に隣接している。位置合せ通路２２２の第１の部分２２５は、位置合せ通路２２２の第２の部分２２８に組み合わされ、位置合せピン２１６を収容する単一の位置合せ通路を形成する。いくつかの実施形態では、位置合せ通路の第１の部分２２５は、矩形又は不規則な形状を有している。他の実施形態では、ダイスボックス位置合せ通路２２２の第２の部分２２８も、矩形又は不規則な形状を有している。

いくつかの実施形態では、ダイスボックス２００は、伸線ダイスホルダー１００の間接冷却のためのジャケット２３４を有している。ここで説明される間接冷却は、伸線ダイスホルダー１００が冷却剤通路を備えたジャケット２３４によって取り囲まれて、その冷却剤通路を冷却剤が流れてジャケット２３４から熱を除去し、これによって、伸線ダイスホルダー１００から熱を除去する、という冷却形式を意味している。ジャケット２３４は、いくつかの実施形態では、冷却剤ジャケットであり、いくつかの実施形態では、冷却剤は、水である。ジャケット２３４は、伸線ダイスホルダー１００を支持している。ジャケット２３４は、冷却剤通路２３７を更に備え、これによって、伸線ダイスホルダー１００及びダイス１０２を間接冷却する。

ダイスボックス２００は、いくつかの実施形態では、ジャケット２３４を貫通するボックス位置合せ通路２２２の第３の部分を備えている。ボックス位置合せ通路１２２の第３の部分２４０は、ボックス位置合せ通路２２２の第１の部分２２５及び第２の部分２２８と真っすぐに並んでいる。位置合せピン２１６は、いくつかの実施形態では、ボックス位置合せ通路１２２の第１の部分２２５、第２の部分２２８、及び第３の部分２４０を貫通している。

ダイスボックス２００は、取り外し可能な安全ブロック２４６を備える上面２４３を有している。取り外し可能な安全ブロック２４６は、「オーバーセンター（over center）」ラッチ式トグルクランプ２５２によってダイスボックス２００に押し付けられている。いくつかの実施形態では、ダイスボックス２００の取り外し可能な安全ブロック２４６は、ジャケット２３４の上、すなわち、ダイスボックス２００の上面２４３上に配置されている。いくつかの実施形態では、ピン２１６が、取り外し可能な安全ブロック２４６に取り外し可能に取り付けられている。ラッチ式トグルクランプ２５２が係止位置に作動されると、取り外し可能な安全ブロック２４６及びピン２１６が固定される。ラッチ式トグルクランプ２５２が解除位置に作動されると、安全ブロック２４６及びピン２１６は、ダイスボックス２４６から自在に取り外し可能になる。場合によっては、ピン２１６及び安全ブロック２４６の少なくとも一方が陳腐化して、ダイスボックス２００から取り外す必要がある。このような場合には、多くの取り外し選択枝がある。

取り外し可能な安全ブロック２４６は、いくつかの実施形態では、安全ブロックが動かなくなった時に安全ブロックをこじ開けるための一次取り外し装置２４９を有している。一次取り外し装置２４９は、いくつかの実施形態では、取り外し可能な安全ブロック２４６の底面２６１上の平坦な通路２５８である。通路２５８は、いくつかの実施形態では、取り外し可能な安全ブロック２４６を第１の側から第２の側に貫通している。他の実施形態では、安全通路は、取り外し可能な安全ブロック２４６の全長を貫通せずに、各側に１つずつ設けられた２つの長孔から構成されている。これらの長孔は、安全ブロック２４６をダイスボックスの上面から離れる方にこじ開けるための間隙を設けるために、取り外し可能な安全ブロック２４６にフライス加工によって形成されている。他の例示的な実施形態では、ユーザーがダイスボックス２００から位置合せピン２１６を取り外すのを更に支援するために、二次取り外し装置２６４が用いられる。例示的な実施形態では、二次取り外し装置２６４は、ネジである。このネジを回転させることによって、該ネジがジャケットを押し、取り外し可能な安全ブロックをダイスボックス２００から分離することになる。更に他の実施形態では、三次取り外し装置が、ダイスボックス底面２７９からボックス位置合せ通路１２２に向かって延在する取り外し通路２７６を備えている。取り外し通路２７６は、位置合せピン２１６の直径よりも小さい直径を有している。取り外しピン（図示せず）が取り外し通路２７６内に挿入され、これによって、位置合せピン２１６をダイスボックス２００の外に押し出すことができる。

一実施形態では、ダイス１０２又は伸線ダイスホルダー１００が取り外される間に安全ブロックが落下するのを防ぐために、安全ブロックの下に摺動することができる摺動可能な支持体２６７が設けられている。

他の実施形態では、伸線ダイスホルダー１００は、軸平面内においてダイスボックス２００内に位置合せされる。いくつかの実施形態では、軸方向の位置合せは、先細のダイスボックス伸線通路１０５を介して達成される。伸線通路１０５の先細形状は、伸線通路１０５の一端の直径が伸線通路１０５の第２の端の直径と異なることを意味している。

１つの例示的な実施形態では、ダイスボックス２００は、力変換器３０３を備えている。いくつかの実施形態では、力変換器３０３は、無負荷状態にある。力変換器３０３の無負荷状態を達成するために、ダイスボックス２００は、ダイスボックス２００が伸線通路１０３と平行な軸に沿って移動することを可能にするガイドロッド３０６を有している。ダイスボックス２００は、他の実施形態では、複数のガイドロッド３０６を備えている。ダイスボックス２００は、１つ又は複数のリニア軸受３０９、又は複数のリニア軸受３０９を有しているとよい。

間接冷却が用いられる一実施形態では、ダイスボックス２００は、バックプレート２７０に接続されたジャケット２３４を備えている。力伝達プレート４０１が力変換器３０３に接続されている。力変換器３０３は、バックプレート２７０によって保持され、バックプレート２７０の耐久性は、力変換器３０３とバックプレート２７０との間に位置する硬化ワッシャ４０３によって強化されている。力変換器３０３は、保持リング４０２によって適所に保持されている。保持リング４０２が力変換器３０３の外側リングに圧力を加え、バネ圧が保持クリップ４０５によって保持された波形ワッシャー４０４によってもたらされる。この構成によって、力変換器３０３が予め負荷が加えられていない状態にあることが確実になる。スライドプレート３３０によって、力伝達プレート４０１の半径方向の位置合せが確実になり、これによって、ワイヤ伸線中に、ジャケット２３４によって直線移動が必要に応じて力変換器を圧縮することが可能になる。

ジャケット２３４は、１つ又は複数のガイドロッド３０６又は複数のガイドロッド３０６によってバックプレート２７０に接続されている。他の実施形態では、ダイスボックス２００は、ジャケット２３４とバックプレート２７０との間にスライドプレート３３０を有している。力変換器３０３は、スライドプレート３３０とバックプレート２７０との間に配置されている。他の実施形態では、力伝達プレート３３０が、力変換器３０３とジャケット２３４との間に配置されている。

ダイスボックス２００は、いくつかの実施形態では、直接冷却される。直接冷却の実施形態は、図８に示されている。ここで検討される直接冷却は、冷却剤が伸線ダイスホルダー１００にアクセスすることができることを意味している。直接冷却をもたらすために、ダイスボックス２００は、伸線ダイスホルダー１００の直接冷却を可能にするダイスホルダーＯリング３０９及びダイスボックスＯリング３１２を備えている。冷却剤が、冷却剤入口８０３から伸線ダイスホルダー１００と直接接触する冷却通路８００に送達される。前述したように、ダイスボックス２００内の伸線ダイスホルダー１００は、直接冷却されてもよいし、又は間接冷却されてもよい。いずれの冷却形式においても、ダイスボックスは、図９に示されるような冷却剤流量調整装置３２７に接続されている。冷却剤流量調整装置３２７は、ホルダー１２６を特定の温度に冷却するためにシステム内に押し出される冷却剤の流量を変更するものである。ここに記載される種々のセンサからの情報を利用して、流量調整装置３２７の出力を調整することになる。

ダイスボックス２００は、いくつかの実施形態では、伸線通路１０３と平行の軸に沿った伸線ダイスホルダー１００の移動を拘束するダイスボックスナット３１５を備えている。いくつかの実施形態では、ダイスボックスナット３１５の設置は、設置時の軸方向予負荷を避けるように構成されている。直接冷却が適用される場合、ダイスボックスナット３１５は、伸線ダイスホルダー空間を移動させることによって、力変換器３０３の負荷を阻止する所定位置までしかダイスボックス２００内に進入しないようになっている。このような実施形態では、伸線ダイスホルダー１００は、ワイヤ伸線軸に沿って移動することが可能である。伸線ダイスホルダー１００は、ワイヤが伸線されない時、力変換器への予負荷、すなわち、加圧を回避するのに十分な距離だけ移動することが可能である。

ダイスボックス２００は、いくつかの実施形態において、以下のセンサ、すなわち、振動センサ３１８、磁気センサ３２１、ホール効果センサ３２４、及び任意の他のセンサのいずれかを備えている。ダイスボックス２００がいくつかの実施形態において回転ダイスホルダーを備えることも考慮されている。回転ダイスホルダーは、ワイヤが伸線される時に回転することが可能である。回転ダイスホルダーは、無線によってダイスホルダーから制御ユニットに収集された情報を送達するセンサを備えている。

ダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００は、伸線システムの一部である。伸線システムは、２つ以上のプローブ及び制御ユニットを備えている。２つ以上のプローブは、ダイスボックス２００、伸線ダイスホルダー１００、ダイス１０２、及びワイヤ伸線システムの他の構成要素の２つ以上の物理的特性を測定し、これらのプローブの少なくとも１つは、ダイスホルダー表面と平行のダイス表面において特性を測定するようになっている。本明細書に用いられる「物理的特性（physical properties）」という用語は、ダイスボックス２００、伸線ダイスホルダー１００、ダイス１２０、又はワイヤの測定可能な品質を意味している。このような「物理的特性」は、ダイスボックス２００の構成要素、伸線ダイスホルダー１００、ダイス１０２、及びワイヤを作製する材料の準永続的な特性、例えば、温度、導電率、等である。本明細書に用いられる他の「物理的特性」は、ワイヤ伸線プロセスに基づいて変化する測定可能な品質を意味している。例えば、伸線ダイスホルダー１００又はダイス１０２の温度、ダイスボックス２００の振動、及び他の同様の品質である。２つ以上のプローブは、情報を制御ユニットに送信する。次いで、制御ユニットは、情報をグラフィカルユーザーインターフェイスに送信する。グラフィカルユーザーインターフェイスは、ユーザーが評価するために用いられ、又は特定の作動を行うために機械のパラメータを管理するプログラムのために用いられる。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、情報を処理し、特定のワイヤ伸線パラメータに対する自動調整を行う。例えば、制御ユニットは、いくつかの実施形態では、種々のプローブから収集された情報を組合せ、プロセスの伸線速度、ダイスボックスに供給される冷却剤の流量、及び他の同様のパラメータを自動的に調整する。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、ダイスボックスにおける冷却剤流量調整装置によって供給される冷却剤の流量を制御する。本明細書に記載されるシステムの１つの利点は、システムを停止させることなく、ワイヤ伸線プロセスの調整を行うことを可能にするために、「実時間（real time）」で、すなわち、ワイヤが機械を通して伸線されている間に、プローブが情報を制御ユニット又はデータ処理装置２１０に送信することにある。

いくつかの実施形態では、システムは、複数のプローブ及びセンサを有する複数のダイスボックス２００を備えている。複数のプローブ及びセンサは、情報を単一の制御ユニットに送信し、次いで、単一の制御ユニットが、ワイヤ伸線機のパラメータを調整する。システムは、ダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００においてプローブ１１５から収集された情報に基づき、機械のパラメータを調整する。システムの複数のダイスボックス２００は、いくつかの実施形態では、単一のワイヤ伸線機内に配置されている。いくつかの実施形態では、複数のダイスボックス２００は、同時に作動する多数のワイヤ伸線機内に配置されていてもよい。制御ユニットは、各ダイスボックス２００の実時間の読取値に基づき種々の機械の種々のパラメータを変化させるように設計されている。

ワイヤ伸線監視システムは、ワイヤ伸線装置の２つ以上の特性を測定する２つ以上のプローブを備えるワイヤ伸線ボックスを有している。前述したように、これらの２つ以上の特性の１つは、ダイスホルダー表面と平行のダイス表面において測定される。システムは、制御ユニットも有し、２つ以上のプローブは、情報をこの制御ユニットに送信する。ワイヤ伸線システムは、伸線ダイスホルダーも備えている。ワイヤ伸線システムは、２つ以上のプローブから情報を受信しかつ処理するように構成される制御ユニットを有している。ワイヤ伸線システムは、いくつかの実施形態では、２つ以上のワイヤ伸線ボックスを備えている。

本システムは、前述したようにダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００においてプローブから収集された情報に基づきワイヤ伸線機のパラメータを制御する方法を実施する。この方法の第１のステップでは、１つ又は複数のダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００におけるプローブ及びセンサを有するワイヤ伸線機が、伸線ダイスホルダー１００を通るワイヤ伸線を開始する。第２のステップでは、情報が、伸線ダイスホルダー１００及びダイスボックス２００におけるプローブ１１５から収集される。いくつかの実施形態では、プローブ１１５は、伸線ダイスホルダー１００内にある。プローブ１１５は、ダイス１０２に接触し、他のプローブ又はセンサは、ダイスボックス２００及び伸線ダイスホルダー１００から直接追加的な情報を収集する。第３のステップでは、情報が、データ処理装置２１０に送信される。データ処理装置２１０は、種々のプローブから受信したデータを収集しかつ処理するようにプログラム化された処理ユニット又はコンピュータを備えている。更なるステップでは、収集された情報が処理される。更に他のステップでは、データ処理装置２１０は、ダイスボックス２００又は伸線ダイスホルダー１００における伸線機の種々のパラメータを制御する。

好ましい実施形態を参照して、本発明について説明してきた。本発明の概念を説明するために特定の値、関係、材料、及びステップについて述べたが、当業者であれば、概括的に述べた本発明の基本概念及び操作原理の精神又は範囲から逸脱することなく、多くの変更形態及び／又は修正形態が特定の実施形態に示される本発明に対してなされ得ることを理解するだろう。上記の示唆に照らして、当業者がここに示唆される本発明から逸脱することなくこれらの詳細を修正することができることを認識されたい。好ましい実施形態及び本発明の概念のいくつかの修正形態を十分に説明してきたが、このような概念に精通する当業者であれば、種々の他の実施形態及び本明細書に図示かつ記載される実施形態のいくつかの変更形態及び修正形態を当然なし得ることだろう。このような修正形態、代替形態、及び他の実施形態は、いずれもそれらが添付の請求項又はその等価物の範囲内にある限り、本発明に含まれることが意図されている。従って、本発明が明細書において具体的に述べた以外にも実施され得ることを理解されたい。それ故、本実施形態は、あらゆる点において、単なる例示であって制限的ではないと見なされるべきである。

本発明は、伸線機によって金属ワイヤを製造することに関する。更に具体的には、本発明は、業界において用いられるこのような製造のためのダイス及びダイスホルダー並びに監視システムに関する。

Claims (80)

1. 伸線ダイスホルダーであって、
   伸線通路と、
   前記伸線ダイスホルダーの外壁から内壁に延在するダイスプローブ通路と、
   を備える、伸線ダイスホルダー。
2. 前記ダイスプローブ通路は、前記伸線通路と直交している、請求項１に記載の伸線ダイスホルダー。
3. 前記伸線ダイスホルダーは、第１のベース及びキャップを更に備える、請求項１に記載の伸線ダイスホルダー。
4. 前記伸線ダイスホルダーは、第１のベース及びキャップを更に備える、請求項２に記載の伸線ダイスホルダー。
5. 第２のベースを更に備える、請求項３に記載の伸線ダイスホルダー。
6. 前記ダイスプローブ通路は、前記第１のベース内に位置している、請求項３に記載の伸線ダイスホルダー。
7. 第２のベースを更に備える、請求項４に記載の伸線ダイスホルダー。
8. 前記ダイスプローブ通路は、前記第１のベース内に位置している、請求項４に記載の伸線ダイスホルダー。
9. 前記ダイスプローブ通路内に収容されたプローブを更に備える、請求項１に記載の伸線ダイスホルダー。
10. 前記プローブは、温度センサ、振動センサ、圧力センサ、赤外線センサ、パイロメーター、磁場センサの１つ又は複数である、請求項９に記載の伸線ダイスホルダー。
11. 前記温度センサは、熱電対である、請求項１０に記載の伸線ダイスホルダー。
12. ダイスを備える、請求項９に記載の伸線ダイスホルダー。
13. 前記ダイスは、圧力ダイス、伸線ダイス、及び二次ダイスの１つ又は複数である、請求項１２に記載の伸線ダイスホルダー。
14. 前記プローブは、前記ダイスに接触している、請求項１２に記載の伸線ダイスホルダー。
15. 前記プローブを前記ダイスに押し付けるバネを更に備える、請求項１２に記載の伸線ダイスホルダー。
16. 前記プローブは、前記ダイスプローブ通路内において固定位置にあるか又は摺動可能になっている、請求項９に記載の伸線ダイスホルダー。
17. 前記ダイスプローブ通路は、導電性充填材料を含む、請求項９に記載の伸線ダイスホルダー。
18. 前記導電性充填材料は、ダイスに接触している、請求項１７に記載の伸線ダイスホルダー。
19. 前記プローブは、前記導電性充填材料に接触している、請求項１８に記載の伸線ダイスホルダー。
20. 前記プローブを前記導電性充填材料に押し付けるバネを更に備える、請求項１８に記載の伸線ダイスホルダー。
21. 前記プローブは、前記ダイスプローブ通路内において固定位置にあるか又は摺動可能になっている、請求項１８に記載の伸線ダイスホルダー。
22. 前記プローブは、ダイスに接触することなく前記ダイスから情報を収集するように構成されている、請求項９に記載の伸線ダイスホルダー。
23. 前記プローブは、前記プローブが収集する情報をデータ処理装置に送信するように構成されている、請求項２２に記載の伸線ダイスホルダー。
24. 前記データ処理装置は、読取装置、送信機、又はデータロガーである、請求項２３に記載の伸線ダイスホルダー。
25. ダイスボックスであって、
    前記ダイスボックスの構成要素又は前記ダイスボックスを通って伸線されるワイヤの種々の特性を測定する２つ以上のプローブを備える、ダイスボックス。
26. 伸線ダイスホルダーを更に備える、請求項２５に記載のダイスボックス。
27. ボックスプローブ通路及びダイスプローブ通路を更に備える、請求項２６に記載のダイスボックス。
28. 前記ボックスプローブ通路及び前記ダイスプローブ通路は、互いに真っすぐに並んでいる、請求項２７に記載のダイスボックス。
29. 前記ダイスボックス及び前記伸線ダイスホルダーは、位置合せ要素を備える、請求項２８に記載のダイスボックス。
30. 前記ボックスプローブ通路及び前記ダイスプローブ通路は、半径方向において互いに真っすぐに並んでいる、請求項２９に記載のダイスボックス。
31. 前記位置合せ要素は、前記ダイスボックスの凹部に適合する前記伸線ダイスホルダーのピンである、請求項３０に記載のダイスボックス。
32. ボックス位置合せ通路を更に備える、請求項３０に記載のダイスボックス。
33. 前記ボックス位置合せ通路は、前記ボックスプローブ通路と平行である、請求項３２に記載のダイスボックス。
34. 前記ボックス位置合せ通路の第１の部分は、前記伸線ダイスホルダー内にあり、前記ボックス位置合せ通路の第２の部分は、前記伸線ダイスホルダーに隣接している、請求項３３に記載のダイスボックス。
35. 前記ボックス位置合せ通路の前記第１の部分は、矩形又は不規則形状を有する、請求項３４に記載のダイスボックス。
36. ジャケットを貫通する前記ボックス位置合せ通路の第３の部分を更に備える、請求項３４に記載のダイスボックス。
37. 前記ボックス位置合せ通路の前記第３の部分は、前記ボックス位置合せ通路の前記第１の部分及び前記第２の部分と真っすぐに並んでいる、請求項３６に記載のダイスボックス。
38. 前記ボックス位置合せ通路の前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分を貫通する位置合せピンを更に備える、請求項３７に記載のダイスボックス。
39. 前記ジャケットの上面に位置する取り外し可能な安全ブロックを更に備える、請求項３８に記載のダイスボックス。
40. 前記位置合せピンは、前記取り外し可能な安全ブロックに取り外し可能に取り付られている、請求項３９に記載のダイスボックス。
41. 一次取り外し装置を更に備える、請求項３９に記載のダイスボックス。
42. 前記一次取り外し装置は、枢動可能なレバーを備える、請求項４１に記載のダイスボックス。
43. 二次取り外し装置を更に備える、請求項３９に記載のダイスボックス。
44. 前記二次取り外し装置は、前記取り外し可能な安全ブロックの底側の通路である、請求項４３に記載のダイスボックス。
45. 三次取り外し装置を更に備える、請求項３９に記載のダイス装置。
46. 前記三次取り外し装置は、回転する時に前記ジャケットを押して前記取り外し可能な安全ブロックを分離するネジである、請求項４５に記載のダイスボックス。
47. 摺動可能な支持体を更に備える、請求項３９に記載のダイスボックス。
48. 前記ボックスプローブ通路及び前記ダイスプローブ通路は、軸方向において位置合せされるようになっている、請求項２８に記載のダイスボックス。
49. 前記伸線ダイスホルダーは、先細の伸線通路を有する、請求項４８に記載のダイスボックス。
50. 力変換器を更に備える、請求項２５に記載のダイスボックス。
51. 前記力変換器は、非負荷状態にある、請求項５０に記載のダイスボックス。
52. 前記伸線ダイスホルダーの間接冷却のためのジャケットを更に備える、請求項２６に記載のダイスボックス。
53. 前記ジャケットは、水ジャケットである、請求項５２に記載のダイスボックス。
54. 前記ジャケットは、前記伸線ダイスホルダーを支持するようになっている、請求項５２に記載のダイスボックス。
55. 前記ジャケットは、水通路を備える、請求項５２に記載のダイスボックス。
56. 前記ダイスボックスは、前記ダイスボックスが前記伸線ダイスホルダー内の伸線通路と平行の軸に沿って移動することを可能にするガイドロッドを備える、請求項５２に記載のダイスボックス。
57. 前記ダイスボックスは、複数のガイドロッドを備える、請求項５５に記載のダイスボックス。
58. リニア軸受を更に備える、請求項５６に記載のダイスボックス。
59. 複数のリニア軸受を更に備える、請求項４６のダイスボックス。
60. 前記伸線ダイスホルダーは、直接冷却されるようになっている、請求項２６に記載のダイスボックス。
61. 前記伸線ダイスホルダーの直接冷却を可能にするダイスホルダーＯリング及びダイスボックスＯリングを備える、請求項６０に記載のダイスボックス。
62. ダイスボックスナットを更に備える、請求項６０に記載のダイスボックス。
63. 前記ダイスボックスナットは、前記伸線ダイスホルダー内の伸線通路と平行の軸に沿った前記伸線ダイスホルダーの移動を可能にする、請求項６２に記載のダイスボックス。
64. 前記ダイスボックスナットは、設置時の軸方向予負荷を回避するように構成されている、請求項６３に記載のダイスボックス。
65. 振動センサを更に備える、請求項５２に記載のダイスボックス。
66. 振動センサを更に備える、請求項６０に記載のダイスボックス。
67. 磁場センサ又はホール効果センサを更に備える、請求項５２のダイスボックス。
68. 磁場センサ又はホール効果センサを更に備える、請求項６０のダイスボックス。
69. 冷却剤流量調整装置を更に備える、請求項２５のダイスボックス。
70. 前記ジャケットは、バックプレートに接続されている、請求項５３のダイスボックス。
71. 前記ジャケットは、摺動体によって前記バックプレートに接続されている、請求項７０に記載のダイスボックス。
72. 前記ジャケットは、複数の摺動体によって前記バックプレートに接続されている、請求項７１に記載のダイスボックス。
73. 前記ジャケットは、４つの摺動体によって前記バックプレートに接続されている、請求項７１に記載のダイスボックス。
74. 前記ジャケットと前記バックプレートとの間にスライドプレートを更に備える、請求項７０に記載のダイスボックス。
75. 前記スライドプレートと前記バックプレートとの間に力センサを更に備える、請求項７４に記載のダイスボックス。
76. 前記力センサと前記ジャケットとの間に力伝達プレートを更に備える、請求項７５に記載のダイスボックス。
77. ワイヤ伸線監視システムであって、
    ワイヤ伸線装置の２つ以上の特性を測定する２つ以上のプローブを備えるワイヤ伸線ボックスであって、前記２つ以上の特性の１つは、ダイスホルダー表面と平行のダイス表面において測定されるようになっている、ワイヤ伸線ボックスと、
    制御ユニットであって、前記２つ以上のプローブが情報を前記制御ユニットに送信するようになっている、制御ユニットと、
    を備える、ワイヤ伸線監視システム。
78. 前記ワイヤ伸線ボックスは、伸線ダイスホルダーを備える、請求項７７のワイヤ伸線監視システム。
79. 前記制御ユニットは、前記２つ以上のプローブから前記情報を受信し、かつ処理するように構成されている、請求項７７に記載のワイヤ伸線監視システム。
80. ２つ以上のワイヤ伸線ボックスを更に備える、請求項７７に記載のワイヤ伸線監視システム。

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