JPH07185641A - 伸線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は被加工線材の線径管理を自動的且つ精
度良く行うことができる伸線機を提供することを目的と
する。 【構成】被加工線材に引抜力を付与してダイスに通して
引き抜き伸線加工を行う伸線機において、前記ダイスに
通して引き抜かれた前記被加工線材の線径を測定する線
径測定手段と、前記被加工線材の伸線速度を制御する伸
線速度制御手段と、伸線加工による被加工線材の線径目
標値と前記線径測定手段が測定した前記被加工線材の線
径測定値とを比較して前記線径測定値を前記線径目標値
にすべく前記伸線速度制御手段により前記被加工線材に
付与する戦線速度の大きさを制御する制御手段とを具備
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は伸線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工線材に引抜力を付与してダイスに
通して引き抜いて伸線加工を行う伸線機において、被加
工線材の線径はダイス径によって管理されており、ダイ
ス径と被加工線材の線径を一致させるように加工条件で
伸線加工を行っている。

【０００３】また、ある種の難加工性材料からなる被加
工線材については熱間加工を行っている。この熱間加工
とは、被加工材の再結晶の有無にかかわらず、加熱して
加工することをいう。この熱間加工で被加工線材を加熱
する温度は材料固有の温度を有しており、この適性温度
範囲外で伸線加工を行うと、伸線後の被加工線材に欠陥
を生じさせたり、また伸線加工中に被加工線材が断線す
るなどのトラブルを生じることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の伸線方法は、被
加工線材の線径はダイス径によって管理しているため
に、伸線速度、被加工線材温度、減面率、引き抜き力、
ベアリング長さ、ダイス摩耗などの影響により先細り、
先太りの現象が生じて、必ずしもダイス径と被加工線材
の線径が一致せず不良品が生じることがある。

【０００５】例えば、材料の適性温度で被加工線材を伸
線加工すると、ダイス出側の材料温度が高温となり、被
加工線材が先細りとなる現象が生じることがある。この
場合、伸線加工後の線径はダイス径よりも小さくなり寸
法不良となる。

【０００６】請求項１および請求項２の発明は前記事情
に基づいてなされたもので、被加工線材の線径管理を自
動的且つ精度良く行うことができる伸線機を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の伸線機
は、被加工線材に引抜力を付与してダイスに通して引き
抜き伸線加工を行う伸線機において、前記ダイスに通し
て引き抜かれた前記被加工線材の線径を測定する線径測
定手段と、前記被加工線材の伸線速度を制御する伸線速
度制御手段と、伸線加工による被加工線材の線径目標値
と前記線径測定手段が測定した前記被加工線材の線径測
定値とを比較して前記線径測定値を前記線径目標値にす
べく前記伸線速度制御手段により前記被加工線材に付与
する伸線速度の大きさを制御する制御手段とを具備する
ことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明の伸線機は、被加工線材に
引抜力を付与してダイスに通して引き抜いて伸線加工を
行う伸線機において、前記ダイスに通して引き抜かれた
前記被加工線材の線径を測定する線径測定手段と、前記
ダイスに通す前の前記被加工線材に対して前記引抜力と
は反対向きの後方への引張り力を付与する後方張力付与
手段と、伸線加工による被加工線材の線径目標値と前記
線径測定手段が測定した前記被加工線材の線径測定値と
を比較して前記線径測定値を前記線径目標値にすべく前
記後方張力付与手段により前記被加工線材に付与する後
方への引張り力の大きさを制御する制御手段とを具備す
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明の伸線機による作用について説
明する。

【００１０】ダイス出側の被加工線材の温度上昇により
材料の変形抵抗値が減少する。伸線加工での引抜き力に
よる被加工線材の引張り応力が減少した変形抵抗よりも
大きくなった時に、被加工線材は塑性変形して線径減少
または破断が生じる。ダイス出側の被加工線材の温度変
動の原因は、主として被加工線材の加工発熱、摩擦熱に
よる入熱と、ダイスを通じて逃げる熱の収支バランスに
よって決まる。被加工線材の速度が速いと熱がにげにく
く、遅いと逃げやすい。詰まり、被加工線材の伸線速度
を調整することにより、ダイス出側の被加工線材の温度
を調整し、被加工線材の線径を一定に制御できる。

【００１１】請求項２の発明の伸線機による作用につい
て説明する。

【００１２】被加工線材に対して後方へ引張り力を加え
ることにより被加工線材の線径がいかに変化するかを考
える。初等解法（スラブ法）により、被加工線材がダイ
スを通過する前の断面積をＡ0 、直径をｄ0 とし、被加
工線材がダイスを通過した直後の断面積をＡ1 、直径を
ｄ1 とし、被加工線材がダイスを通過して前方へ延ばさ
れた時の断面積をＡ、直径をｄとする。

【００１３】被加工線材に後方への引張り力が加わって
いない時に被加工線材に加わる引抜力は、 Ｐz ＝Ａ1 Ｙm ［｛（１＋１／( μcot α）｝｛１ー
（Ａ1 ／Ａ0 ）^{μcot α}｝］：式１ である。

【００１４】ここで、Ｙm は平均変形抵抗、μは摩擦係
数、αはダイスの角度を夫々示している。

【００１５】これに被加工線材に後方への引張り力ＰB
を加えた時の引抜力ＰZBは、 ＰZB＝ＰB ＋（Ａ1 ／Ａ0 ）^{1+μcot α}：式２ であ
る。

【００１６】次に伸線直後の被加工線材の断面積Ａ1 、
直径ｄ1 、長さＬ1 が引抜力ＰZBによって断面積Ａ、直
径ｄ、長さＬ2 に伸ばされることを考えると、歪みは、
ε＝ΔＬ／Ｌ1 ＝Ｌ／Ｌ1 ー１、体積一定としてＡ1 Ｌ
1 ＝ＡＬ，よって＝Ａ1 ／Ａー１、Ａ＝１/ （１＋ε）
Ａ1 ：式３ である。

【００１７】被加工線材を完全塑性体と考えると、σ＝
σy ＋Ｆε、よってε＝（σーσy）／Ｆ：式４ とな
る。

【００１８】式４を式３に代入すると、Ａ＝｛Ｆ／（Ｆ
＋σーσy ）｝Ａ1 ：式５ この式は伸線後の被加工線材が引き抜き力により、断面
積がＡ1 からＡになることを示している。式５に式２Ｐ
B ／Ａ1 を代入すると、 Ａ＝（ＦＡ1 ）／［Ｆ＋（ＰZ ／Ａ1 ）＋｛（ＰB ／Ａ
1 ）（Ａ1 ／Ａ0 ）^{1+μcot α}｝ーσy ］となる。

【００１９】よってＡはＰB の関数であり、ＰB を制御
することで目標値Ａが得られることが分かる。

【００２０】参考に具体的計算例を示す。ｄ0 ＝１．５
mm、ｄ1 ＝１．２２mm、α＝１２°、μ＝０．１、伸線
後の材料σy ＝１００Ｋｇｆ／mm² 、Ｆ＝１００Ｋｇｆ
／mm² とする。これよりＹm ＝８６Ｋｇｆ／mm² とな
る。

【００２１】以上の数値を使い後方引張り力ＰB を１０
０Ｋｇｆから１５０Ｋｇｆまで変えた時の線径ｄの値を
求める。図３の線図によりｄ＝１．１５位なら約１４０
Ｋｇｆの後方引張り力を被加工線材に与えれば良い事が
分かる。

【００２２】

【実施例】本願発明の実施例について図面を参照して説
明する。

【００２３】請求項１の発明の一実施例について図１、
図２および図３を参照して説明する。この実施例では被
加工線材を加熱する熱間加工が採用されている。

【００２４】伸線機の構成について図１を参照して説明
する。図中１は被加工線材Ｗを通すダイス、２は被加工
線材Ｗをダイス１に通す前に加熱する加熱装置、３はこ
の加熱装置２の加熱温度を制御する温度制御装置、４は
加熱装置２の加熱温度を測定する温度計、５はコイル状
の被加工線材Ｗを保持して繰り出すアンワインダー、６
はこのアンワインダー５を回転駆動するモータ、７はこ
のモータ６の回転数を制御するインバータ、８はダイス
１を通過して伸線加工された被加工線材Ｗを巻き取るワ
インダー、９はワインダー８を回転駆動するモータ、１
０はこのモータ９の回転数を制御するインバータであ
る。アンワインダー５は伸線速度付与手段の一例であ
る。

【００２５】１１はダイス１を通過して伸線加工された
被加工線材Ｗの線径を測定する線径測定装置である。１
２は伸線速度制御手段である制御装置（プログラマブル
コントローラ）であり、１３は制御装置１２に情報を入
力する制御パネルである。ここで、制御装置１２は温度
計４、線径測定装置１１および制御パネル１３からの情
報が入力され、またインバータ５、インバータ９および
温度制御装置３に対して制御指示情報を出力するもので
ある。また、制御装置１２は、入力された伸線加工によ
る被加工線材Ｗの線径目標値と、線径測定装置１１が測
定した被加工線材Ｗの線径測定値とを比較して線径測定
値を線径目標値にすべく伸線速度制御手段により被加工
線材Ｗに付与する伸線速度の大きさを制御する。

【００２６】次に伸線加工を行う方法について図３を参
照して説明する。

【００２７】制御パネル１２により線径目標値を制御装
置１１に設定入力するとともに、制御パネル１２により
加熱装置２の加熱温度を制御装置１１に設定入力する
（Ｓ１）、（Ｓ２）。コイル状の被加工線材Ｗをアンワ
インダー５にセットし、その被加工線材Ｗを引き出して
ワインダー８にセットする（Ｓ３）。次いで、伸線機を
起動し（Ｓ４）、制御装置１２がインバータ１０に指令
を出力してモータ９を回転駆動してワインダー８を被加
工線材巻き取り方向に回転させ（Ｓ５）、また制御装置
１１がインバータ７に指令を出力してモータ６を回転駆
動してアンワインダー５を被加工線材払い出し方向に回
転させる（Ｓ６）。ここで、制御装置１２は、被加工線
材Ｗを線径目標値を目標として伸線加工するために、ワ
インダー８およびアンワインダー５を線径目標値に応じ
た回転速度で回転するようにインバータ１０、７に回転
数制御の指令を出力してモータ９、６の回転数を制御す
る。

【００２８】被加工線材Ｗはアンワインダー５の回転に
より払い出されてワインダー８およびアンワインダー５
の回転数に応じた速度で移動して加熱装置２を通過す
る。ここで、制御装置１２は、被加工線材Ｗを線径目標
値を目標として伸線加工するために、制御装置１２は制
御パネル１３より設定された温度を温度制御装置３に指
令し、さらに温度制御装置３は加熱装置２の被加工線材
Ｗを加熱する温度を設定温度にセットする。

【００２９】加熱装置２で加熱された被加工線材Ｗはダ
イス１を通って引き抜かれる伸線加工される。伸線加工
された被加工線材Ｗは回転するワインダー５により巻き
取られる。ここで、線径測定装置１１はダイス１を通っ
て引き抜かれ他被加工線材１１の線径を測定し、測定し
た線径値を制御装置１２に出力する（Ｓ７）。制御装置
１２では、制御パネル１３より設定入力された線径目標
値と、線径測定装置１１から入力された被加工線材Ｗの
線径測定値とを比較して、線径測定値が線径目標値と一
致するか、否かを判断する（Ｓ８）。線径測定値が線径
目標値と一致しない場合には、その差の量に基づいて線
径測定値を線径目標値にすべくアンワインダー５の最適
な速度を算出する。この算出結果に基づいてアンワイン
ダー操作量を求めてインバータ７に出力する。インバー
タ７は線径測定値を線径目標値にするためにアンワイン
ダー５の最適な速度を得るようにモータ６の回転数を制
御する。このため、アンワインダー５から払い出される
被加工線材Ｗは線径測定値を線径目標値にするための最
適な大きさの速度で移動して伸線加工され、この結果被
加工線材Ｗの伸線加工後の被加工線材Ｗの線径が制御さ
れる（Ｓ９）。

【００３０】このようにして伸線加工後の被加工線材の
線径の大きさに応じて被加工線材Ｗの伸線速度を増減す
ることにより、被加工線材Ｗの線径を自動的に精度良く
管理することができ、品質の安定した線材を得ることが
できる。また、このことは伸線速度の増加、高圧下率伸
線加工への対応も、熱間加工および冷間加工の両方とも
可能となる。

【００３１】また、温度計４は測定した加熱装置３の測
定温度値を制御装置１２に出力する。制御装置１２はこ
の情報を受けて、被加工線材Ｗの伸線速度の増減によ
り、被加工線材の加熱後の温度が変化しないように加熱
装置２の温度を可変すべく温度制御装置３に指令を出力
する（Ｓ１０）、（Ｓ１１）、（Ｓ１２）。このため、
被加工線材Ｗの伸線速度の増減による被加工線材Ｗの温
度の変動が少なく線径の仕上げを一定にすることができ
る。

【００３２】次に請求項２の発明の実施例について図１
および図２を参照して説明する。

【００３３】この実施例の伸線機では、被加工線材に対
して後方への引張り力を付与する手段として、アンワイ
ンダーの回転数を増減する方法が採用されている。ま
た、この実施例では被加工線材Ａを加熱する熱間加工が
採用されている。

【００３４】この実施例では図１に示すように請求項１
の発明の伸線機の実施例と同じ構成の伸線機を用いる。
このため、伸線機の構成および動作についての説明を省
略する。

【００３５】本発明の特徴とする点について説明する。

【００３６】ここでは、被加工線材Ｗを伸線加工するに
際して、制御装置１２は、被加工線材Ｗを線径目標値を
目標として伸線加工するために、ワインダー８およびア
ンワインダー５を線径目標値に応じた回転速度で回転す
るようにインバータ１０、７に回転数制御の指令を出力
してモータ９、６の回転数を制御する。

【００３７】そして、被加制御装置１２は、被加工線材
Ｗを伸線加工するに際して、制御パネル１３より設定入
力された線径目標値と、線径測定装置１１から入力され
た被加工線材Ｗの線径測定値とを比較して、線径測定値
が線径目標値と一致するか、否かを判断する。線径測定
値が線径目標値と一致しない場合には、その差の量に基
づいて線径測定値を線径目標値にすべく被加工線材Ｗに
対する後方への引張り力の大きさをを算出する。

【００３８】この算出結果に基づいてアンワインダー操
作量を求めてインバータ７に出力する。インバータ７は
線径測定値を線径目標値にするために被加工線材Ｗに対
して最適な大きさの後方への引張り力を付加するように
モータ６の回転数を制御する。 このため、アンワイン
ダー５から払い出される被加工線材Ｗには、線径測定値
を線径目標値にするために最適な大きさの後方への引張
り力が付加される。

【００３９】この実施例ではアンワインダー５は後方張
力付与手段の一例であり、制御装置１２は制御手段の一
例である。

【００４０】このようにして伸線加工後の被加工線材の
線径の大きさに応じて被加工線材Ｗに適切な大きさの後
方へ引張り力を付加して、外乱により変動しやすい被加
工線材Ｗの線径の変動を抑制して、線径を自動的に精度
良く管理することができ、品質の安定して線材を得るこ
とができる。また、このことは伸線速度の増加、高圧下
率伸線加工への対応も、熱間加工および冷間加工の両方
とも可能となる。

【００４１】特に熱間加工の場合、伸線加工後の被加工
線材温度が上昇し、先細りなどの線径の安定化が困難
で、伸線速度を遅くするなどの処置が必要であるので、
本発明は有効である。

【００４２】なお、請求項１の発明の伸線機と同様に加
熱装置３の温度を制御することは同様に有効である。

【００４３】また、被加工線材Ｗに対して後方への引張
り力を付加する手段としては、実施例の他に被加工線材
Ｗに対して制動部材により制動力を加えるなどの方法が
ある。 なお、本発明は前述した実施例に限定されずに
種々変形して実施することができる。例えば請求項１お
よび請求項２の発明の伸線機は熱間加工による伸線加工
に限定されずに、冷間加工による伸線加工も対象にする
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、伸線加工後の被加工線材の線径の大きさに応じて
被加工線材の伸線速度を制御することにより、被加工線
材の線径を自動的に精度良く管理することができ、品質
の安定して線材を得ることができる。

【００４５】請求項２の発明によれば、伸線加工後の被
加工線材の線径の大きさに応じて被加工線材に後方への
引張り力を付与することにより、被加工線材の線径を自
動的に精度良く管理することができ、品質の安定して線
材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１および請求項２の発明にかかわる伸線
機の一実施例の概略的構成を示す図。

【図２】請求項１および請求項２の発明にかかわる伸線
機における制御手順を示すフローチャート。

【図３】請求項２の発明における被加工線材に付与する
後方引っ張り力と線径の関係を示す線図。

【符号の説明】

１…ダイス、 ２…加熱装置、３…温度制
御装置、 ４…温度計、５…アンワインダー、
８…ワインダー、１１…制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工線材に引抜力を付与してダイスに
   通して引き抜き伸線加工を行う伸線機において、前記ダ
   イスに通して引き抜かれた前記被加工線材の線径を測定
   する線径測定手段と、前記被加工線材の伸線速度を制御
   する伸線速度制御手段と、伸線加工による被加工線材の
   線径目標値と前記線径測定手段が測定した前記被加工線
   材の線径測定値とを比較して前記線径測定値を前記線径
   目標値にすべく前記伸線速度制御手段により前記被加工
   線材に付与する伸線速度の大きさを制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする伸線機。
2. 【請求項２】 被加工線材に引抜力を付与してダイスに
   通して引き抜いて伸線加工を行う伸線機において、前記
   ダイスに通して引き抜かれた前記被加工線材の線径を測
   定する線径測定手段と、前記ダイスに通す前の前記被加
   工線材に対して前記引抜力とは反対向きの後方への引張
   り力を付与する後方張力付与手段と、伸線加工による被
   加工線材の線径目標値と前記線径測定手段が測定した前
   記被加工線材の線径測定値とを比較して前記線径測定値
   を前記線径目標値にすべく前記後方張力付与手段により
   前記被加工線材に付与する後方への引張り力の大きさを
   制御する制御手段とを具備することを特徴とする伸線
   機。