図面 (/)

技術 伸線機

出願人 株式会社東芝
発明者 田中隆中村裕二
出願日 1993年12月28日 (26年11ヶ月経過) 出願番号 1993-349527
公開日 1995年7月25日 (25年5ヶ月経過) 公開番号 1995-185641
状態 未査定
技術分野 測定手段を特定しない測長装置 金属の引抜加工
主要キーワード 完全塑性体 測定温度値 ダイス摩耗 スラブ法 難加工性材料 ダイス出側 ベアリング長 変形抵抗値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

本発明は被加工線材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。

概要

背景

被加工線材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。

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。

概要

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。

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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

被加工線材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。

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。

技術分野

0001

本発明は伸線機に関する。

背景技術

0002

被加工線材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。

発明が解決しようとする課題

0004

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、ダイス出側材料温度高温となり、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。

課題を解決するための手段

0007

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

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 L1 =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2PB /A1 を代入すると、
A=(FA1 )/[F+(PZ /A1 )+{(PB /A1 )(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 =1.5mm、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

以上の数値使い後方引張り力PB を100Kgf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140Kgf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

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、10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。12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。

発明の効果

0044

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

0046

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。

--

0047

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。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ