JPH0332419A - ダイレス伸線方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷間加工では極めて加工性が悪い線状体を加
熱と冷却と引取りとによってｍ径するダイレス伸線方法
及び装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 一般に、線状体は、引き抜き（伸線）によつてｍ径加工
されるか、変形能が低く加工硬化し易い材料の場合には
僅かな断面減少の後に焼鈍が必要となり、伸線と焼鈍と
を多数回繰り返す必要がある。この問題は、材料を熱間
加工することによって解決することかできる。しかし、
比較的高価で生産量か少ない材料を加工する場合、熱間
圧延は設備が大きく小回りがきかないので不適当であり
、また熱間伸線はダイスの管理が面倒である上に加工条
件が難しいので不適当であった。

一方、ダイレス伸線は、設備が小さく熱間加工の条件を
相当自重に選択することができるので、冷間加工では極
めて加工性か悪くて変形能か低く変形抵抗が高いが、高
温では変形抵抗が低下し変形能が高くなる金属材料の加
工に有利である。

〔発明が解決しようとする課ＷＵ） このようにダイレス伸線は、低温では加工性が悪いが高
温では加工性が高くなる金属の線状体の加工に適してい
るが、加熱後の冷却を水冷で行なっているため冷却が一
定の条件で行なうことができないのて線径の変動をもた
らし、実用化することができなかった。更に詳細にのべ
ると、線状体の加熱は、電気加熱によって相当程度定常
化することができるが、水冷は冷却水の沸腸を伴なうた
め冷却条件が変動し易い、線状体を低速で伸線する場合
には、線状体の冷却が充分に行なわれるので線径変動が
あってもその変動は許容範囲に抑えられるが、線状体を
高速で伸線する場合には、冷却水の沸随によって加熱さ
れている線状体と冷却水との間の熱伝導率が低下するた
めに変形抵抗が小さいまま冷却領域を通過し、ａ取凌側
の引取りによってこの変形抵抗が低い部分に応力が集中
するので、線状体の断面減少か止まらないでサプイライ
側及び巻取機側の速度比率に関係なく線状体にくびれが
生ずる。尚、線状体のこのくびれは線状体の表面欠陥に
よって加熱領域で局部的に過熱される場合にも生ずる。

本発明の目的は、上記の欠点を同避するために、高速伸
線でも線状体のくびれの促進を可及的に抑制して線径の
変動を防止することかできるダイレス伸線方法及び装置
をａ！供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決するために、高温で変形抵
抗が低下する金属の線状体をそのサプライから所定の繰
出速度で繰り出し、この線状体を局部的に加熱する領域
とその後加熱された線状体を急速に冷却する領域とを通
過して繰出速度より早い所定の引取速度で引取ることに
よって線状体を縮径させるダイレス伸線方法において、
巻取機側の引取機のトルク変動から線状体の張力を検出
し、この張力の変動に応じて線状体を冷却する領域での
冷却条件を調節することによって線状体の変形抵抗をＪ
ｌ整して線状体の線径の変動を防止するように制御する
ことを特徴とするダイレス伸線方法を提供するものであ
る。

本発明は、また、上記の課題を解決するために、高温で
変形抵抗か低下する金属の線状体をそのサプライから所
定の繰出速度で繰り出す繰りｒＨし１段と、この線状体
を局部的に加熱する加熱手段と、このように加熱された
線状体を急速に冷却する冷却手段と、繰出速度より早い
所定の引取速度で線状体を引取って線状体を縮径する引
取り手段とを備えたダイレス伸線装置において、引取り
１段のトルク変動から線状体の張力を検出する張力検出
′ｆ−段と、この張力検出手段によって検出された線状
体の張力の変動に応じて線状体の冷却開始位置が調節さ
れるように冷却手段を線状体の伸線方向に変位する冷却
領域変位手段とを更に備えたことを特徴とするダイレス
伸線装置を提供するものである。

〔作用） ダイレス伸線は、サプライ側の引取機と巻取機側の引取
機とを線状体の＠商減少率に応じた一定の比率の速度で
駆動し、各引取機に巻き付けられた線状体の張力を働か
せて絞りによって断面減少を生ぜしめるが、加熱領域と
冷却領域との条件を一定にすることによって線径を所望
の値に制御することができる。

本発明では、上記のように、巻取機側の引取機のトルク
変動から線状体の張力の変動を検出するのでこの張力の
変動から線状体のくびれの発生を検出することかでき、
またこの張力の変動に対応して冷却領域の冷却条件を調
節する。

この冷却条件の調節は、次のようにして行なわれる。即
ち、線状体の加熱後の冷却が不充分で変形抵抗が小さく
なると、線状体にくびれが生じて張力が小さくなり、従
って冷却領域の冷却条件は線状体の冷却が充分に行なわ
れるように調節される。冷却が充分に行なわれるように
調節される冷却条件は１例えば、冷却開始位置を線状体
の上流側に変位することとか、冷却領域を長くすること
とか、単位時間当りの冷却１正（冷却水の水量、冷却水
の温度〉を高くすること等がある。このようにして、線
状体のくびれの発生が抑制されると、張力が大きくなる
のでこれを検出して冷却条件を元に戻すことができる未
発ＩＪＩの装置は、この冷却条件の調節を冷却領域の変
位によって行なうために、ｆｉ力検出手段によって検出
された線状体の張力の変動に応じて線状体の冷却開始位
置が調節されるように冷却手段を線状体の伸線方向に変
位する冷却領域変位手段を備えている。従って、線状体
の加熱後の冷却が不充分で変形抵抗か小さくなって線状
体にくびれが生じ張力が小さくなると、冷却−１段が伸
線方向の上流側に変位して線状体の冷却開始が早まるの
で冷却が充分になり、従って、線状体のくびれの発生が
抑制されて張力か大きくなり、この張力の増大か検出さ
れると。

冷却１段は元の位置に戻る。

（￥施例） 本発明の実施例を図面を＃照して詳細に説明すると、第
１図及び第２図は本発明に係るダイレス伸線方法を実施
する伸線装置を系統的に示し、伸線すべき金属の線状体
ｌＯは、サプライ１２からキャプスタン式引取機（１＆
り出し手段）１４を経て電気式加熱手段１６と水冷によ
る冷却手段１８とを通過し、キャプスタン式引取機（引
取り手段〉２０を経て巻取機２２に巻き取られる。

線状体ｌＯは、加熱手段１６で局部的に加熱された後、
水冷による冷却手段１８で急速に冷却されるが、引取ｌ
１２０による引取りを引取機１４による繰出より早い所
定の速度で行なって縮径して伸線される。引取機１４．
２０はモータ２４からベルト伝導機構２６、減速ａ２８
．３０、クラッチ３２．３４を介して駆動される本発明
の方法は、巻取ａ２２側の引取機２０の軸上に取付けら
れたトルク検出！ｌ（張力検出４段）３６によって引取
ａ２０のトルク変動を検出し、このトルク変動に相応す
る線状体ｌＯの張力の変動に対応して線状体ｌＯを冷却
手段１８の冷却条件をｍ節することによって線状体ｌＯ
の変形抵抗をＪｌ！Ｌ、て線状体ｌＯの線径の変動を防
止するように制御する。ａｍされるべき冷却条件として
は、例えば、冷却手段１８の冷却開始位置を線状体ｌＯ
のｈＭＬ側に変位することとか、冷却領域を長くするこ
ととか、単位時間当りの冷却Ｄ１冷却水の水量、冷却水
の温度）を高くすること等がある。

既にのべたように、サプライ１２側の引奴機１４と巻取
＠２２＠の引取機２０とを線状体ｌＯの断面減少率に応
じた一定の比率の速度て駆動し、各引取＠１４，２０に
巻き付けられた線状体ｌＯの張力を働かせて絞りによっ
て断面減少な生ぜしめることによってダイレス伸線が行
なわれるが、伸線された線状体ｌＯの線径は加熱領域と
冷却領域との条件を一定にすることによって所望の値に
１ｔＪｌｌｌされる。

しかし、冷却手段１８か水冷式であると、この冷却手段
１８内での冷却水の沸騰によって線状体ｌＯと冷却水と
の間の熱伝達率の低下による冷却の不充分に起因して線
状体ｌＯにくびれが発生する。従って、このくびれの促
進を防止するには冷却手段１８内での冷却状態を監視す
る必要があるか、冷却状態の変動は、１／１０秒のオー
ダーで起きるのでその間の温度変動を冷却条件を変えな
いで有効に検出することができない、このため、本発明
は、線状体１０のくびれによって線状体ｌＯの張力が低
下することから線状体の張力の変動を巻取機２２側の引
取機のトルク変動から検出して線状体ｌＯのくびれ、即
ち冷却状態の悪化を検出している。尚。

線状体ｌのくびれは、その他に例えば、加熱手段１６内
で線状体ｌＯの表面欠陥等に熱が集中して加熱か進みす
ぎても発生するが、この場合もそのくびれを線状体ｌＯ
の張力変動で検出することができる。また、本発明の方
法ではこの張力の変動に対応して冷却領域の冷却条件を
調節する。既にのべたように、線状体ｌＯの加熱後の冷
却が不充分で変形抵抗が小さくなると。

線状体ｌＯにくびれが生じて張力が小さくなり、従って
冷却領域の冷却条件は線状体ｌＯの冷却が充分に行なわ
れるように調節される。即ち、冷却手段１８の冷却開始
位置を線状体ｌＯの上流側に変位したり、冷却手段１８
の冷却領域を長くしたり、冷却手段１８内の単位時間当
りの冷却水の水量を多くしたり、冷却水の温度を高くし
たりして冷却が充分に行なわれるようにする。このよう
にして、線状体ｌＯのくびれの発生が抑制されると、線
状体ｌＯの張力が大きくなるのでこれを検出して冷却条
件を元に戻す、尚、線状体１０のくびれか線状体ｌＯの
表面欠陥によって過熱されて生ずる場合にも冷却が促進
されるように冷却条件が調節されるのでこのような原因
によるくびれも抑制されることは理解されることと思う
。

線状体ｌＯの張力は、トルク検出２１３６によって巻取
機２２側の引取機２０の軸上でのトルク変動から検出し
ているが、このようにすると、引取ａ１２０の＃ｌ径が
小さすぎない限り、またトルクが過大でない限り線状体
のくびれによる張力の小さな変動を高い精度で容易に検
出することができる。線径の変動はｌ／１０秒のオーダ
ーの短時間内に起きるが、　ａＩｔｌｔ機２２側の引取
機２０のトルクは時間遅れなく線径の変動に応答し、従
って線径の変動を直ちに検出することができる。

第３図は冷却手段１８の冷却条件を調節するために冷却
手段１８の水冷ジャケット３８を線状体１０の伸線方向
に変位する冷却領域変位手段４０の一例を示す、この冷
却領域変位手段４０は、水冷ジャケット３８が支持され
た可動架台４２と、この架台４２にベアリング４４を介
して貫通する１対のガイド棒（一方のガイド棒のみが図
示されている）４６と、ステップモータ４８と、このス
テップモータ４８の出力軸に接続された減速機５０から
延び架台４２の突出片４２ａがねじ係合するスクリュー
軸５２とから成っている。第４図はステップモータ４８
を駆動する駆動手段５４を示し、このＷＩＡ！ｊ１手段
５４は、トルク検出器３６の出力を増幅する増鴨器５６
と、この増幅３１５６の出力からね却手段１８の冷却条
件をｍ節する方向と大きさとを演算する制御回路５８と
から威り、この制御回路５８の出力かステップモータ４
８を所定の方向に所定の角度で回転駆動する。

従って、既にのべたように、トルク検出器３６が線状体
ｌＯの張力が小さくなったことを検出して線状体ｌＯの
くびれの発生を検出すると、制御回路５８はステップモ
ータ４８を冷却ジャケット３８が伸線方向の上流側に変
位する方向に駆動する。このようにすると、加熱手段１
６で加熱された線状体ｌＯは、加熱後直ちに水冷ジャケ
ット３８内に入って冷却が早く開始されるので、線状体
ｌＯの過熱を抑制すると共に線状体ｌＯのくびれか始ま
っている部分が冷却手段１Ｂの冷却水の沸膿が起きてい
ないで冷却能が充分な領域（冷却手段の奥の領域）に早
く送り込んでくびれの進行を抑制することができる。こ
のようにしてくびれの進行がおさまった段階で線状体ｌ
Ｏの張力が大きくなると、制御回路５８はステップモー
タ４８を反対方向に回転して水冷ジャケット３８を元の
位置に戻して定常のダイレス伸線が行なわれる。

第５図乃至第７図は冷却手段１８の冷却条件を調節する
他の具体的な手段を示す。

第５図の手段は、冷却手段１８が複数（５つ）の水冷ジ
ャケット３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ１３８Ｄ、３８Ｅから
成り、下流側の３つの水冷ジャケット３８Ｃ乃至３８Ｅ
は常時冷却ａ＊を有するように冷却水を貫流させ、上流
側の２つの水冷ジャケット３８Ａ、３８Ｂはバルブ３９
Ａ、３９Ｂを介して冷却水源に接続して選択的に使用す
ることができるようにしている。この第５図の手段では
、線状体１０の張力が小さくなったことが検出された時
に、その張力の変動に応じて上流側の１つまたは２つの
水冷ジャケット３８Ｂまたは３８Ｂ及び３８Ａのバルブ
３９Ｂまたは３９Ｂ及び３９Ａを開いて冷却水を貫流さ
せて第３図の実施例と回し機能をもたせることができる
。尚、この実施例の場合には、冷却領域が長くなるので
冷却性能が向上し、ｊＭ時間で定常の冷却状態に戻すこ
とができる。

第６図は水冷ジャケット３Ｂ内に可動仕切壁６０か設け
られた冷却条件を調節する本発す１の他の実施例による
手段を示し、この仕切壁６０４゜はステップモータ４Ｂ
からスクリュー軸・＝２がねじ係合するねじ環６２を右
する。この実施例の手段も線状体ｌＯの張力の変動に応
じて可動仕切壁６０を変位して水冷ジャケット３８の冷
却開始位置を調節すると共に冷却領域が伸縮するように
容積が３１１ｔｉされるので第３図及び第５図の実施例
と同様に冷却条件をｍ節することができる。

第７図の手段は、乃却手段１８が複数（６つ）の冷却水
噴射ノズル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ，６４Ｄ、６４Ｅ、
６４Ｆから成り、下流側の３つの冷却水噴射ノズル６４
Ｄ乃至６４Ｆは常時冷却機能を有するように冷却水を噴
射させ、上流側の３つの冷却水噴射ノズル６４Ａ、６４
Ｂ、６４Ｃはそれぞれバルブ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを
介して冷却水源に接続して選択的に使用することができ
るようにしている。この第７図の実施例の機能は第５図
の実施例の機能とほぼ同じである。

次に、本発明の具体例をのべると、直径が５．５ｍｍの
ステンレス線を図面の引取ａｌ１４゜２０にそれぞれ５
ターン巻き付け、両引取ａｔ４．２０間の加熱手段１６
としての誘導加熱コイルによってステンレス線を所定の
湿度に加熱し、そのすぐ下流で冷却手段１８によって加
熱されたステンレス線を水冷し、ｓｅａ側の引取速度８
　ｍ　／分、サプライ側の引取（繰出）速度４ｍ／分（
減面率約５０％）でダイレス伸線した。目標線径は３．
９ｍｍであった０巻取機側の引取機のトルクをトルク検
出器で検出し、その設定値からの変動に基いてサプライ
側の引取機の駆動トルクが目標値からずれないように制
御しつつ第３図に示す手段によって水冷ジャケットを伸
線方向の上流側に変位した。この方法によって制御され
たステンレス線の線径は目標値から±０．０５ｍｍを越
えることはなかった一方、他の条件は全く同じで本発明
の制御を行なわなかった場合には、線径の変動は最大０
．３ｍｍであった。

本発明の他の具体例では、ステンレス線の代りに、外径
５．５ｍｍ、肉Ｊ’Ｊ１．２ｍｍの５ＵＳ３０４を被加
工材料として本発明の方法で制御したが、この場合も外
径の変動は±０．０５ｍｍを越えることはなかった。一
方、他の条件は全く同じで本発明の制御を行なわなかっ
た場合には、線径の変動は最大０．３５ｍｍであった。

（発明の効果） 本発明によれば、上記のように、線状体の伸線加工時の
くびれの発達による線径の変動を防＋Ｌすることができ
、またこの線径の変動を防出するのに必要な線状体の張
力の変動を巻取ａｉｍの引取機のトルク変動から検出す
るのでその検出手段は張力を直接検出する場合に比べて
簡単である上に小さな変動でも高い精度で検出すること
ができ、従って線径の変動を高い精度で抑制することが
できる実益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係るダイレス伸線方法の実
施に用いられる装置の概略系統図。 第３図は本発明に用いられる冷却条件を調節する手段の
１つの具体例の断面図、第４図は第３図の実施例の調節
に用いられる制御系統の１！鴫糸系統、第５図乃至第７
図は本発明に用いられる冷却条件を調節する他の具体的
な手段の異なる実施例の概略断面図である。 １０−−−−一線状体、１２−−−−−サプライ、１４
．２０−−−−一引取機、１６−−−−−加熱手段、ｌ
　８−−−−一冷却手段、２〇−−−−巻取機、３６−
−−−−トルク検出器、３Ｂ−−−−一木冷ジャケット
、４０−−−−−冷却領域変位手段、４Ｂ−−−−−ス
テップモータ、５８−−−−一制御回路。 特許出舶人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温で変形抵抗が低下する金属の線状体をそのサ
   プライから所定の繰出速度で繰り出し、前記線状体を局
   部的に加熱する領域とその後加熱された線状体を急速に
   冷却する領域とを通過して前記繰出速度より早い所定の
   引取速度で引取ることによって前記線状体を縮径させる
   ダイレス伸線方法において、巻取機側の引取機のトルク
   変動から前記線状体の張力を検出し、前記張力の変動に
   応じて前記冷却する領域での冷却条件を調節することに
   よって前記線状体の変形抵抗を調整して前記線状体の線
   径の変動を防止するように制御することを特徴とするダ
   イレス伸線方法。
2. （２）高温で変形抵抗が低下する金属の線状体をそのサ
   プライから所定の繰出速度で繰り出す繰り出し手段と、
   前記線状体を局部的に加熱する加熱手段と、このように
   加熱された線状体を急速に冷却する冷却手段と、前記繰
   出速度より早い所定の引取速度で前記線状体を引取って
   前記線状体を縮径する引取り手段とを備えたダイレス伸
   線装置において、前記引取り手段のトルク変動から前記
   線状体の張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出
   手段によって検出された線状体の張力の変動に応じて前
   記線状体の冷却開始位置が調節されるように前記冷却手
   段を前記線状体の伸線方向に変位する冷却領域変位手段
   とを更に備えたことを特徴とするダイレス伸線装置。