JP2008110360A - Method and apparatus for manufacturing metal ball, and copper ball anode for plating - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing metal ball, and copper ball anode for plating Download PDF

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英男 瀧澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing metal balls, capable of efficiently manufacturing the metal balls without heating a stock. <P>SOLUTION: The method for manufacturing metal balls enables the molding of the metal balls from a long-shaped material S by cold-rolling the material while using at least a set of molding rolls 30, 30. The material S is arranged so as to elongate along an axial line L. Ball materials are manufactured from the stock S by rotating each of the set of molding rolls 30, 30 on its rotation axis M respectively and further revolving each of the set around the axial line L along the outer peripheral surface of the stock S. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、一組の成形ロールによって転造することにより長尺状の素材からボール材を成形する金属ボールの製造方法及び金属ボールの製造装置に関し、特に、銅の電解メッキにおいて銅原料として使用されるメッキ用アノード銅ボールを製造するのに最適な金属ボールの製造方法、金属ボールの製造装置、及び、この製造方法により製造されたメッキ用アノード銅ボールに関する。   The present invention relates to a metal ball manufacturing method and a metal ball manufacturing apparatus for forming a ball material from a long material by rolling with a set of forming rolls, and particularly used as a copper raw material in electrolytic plating of copper. The present invention relates to a metal ball manufacturing method, a metal ball manufacturing apparatus, and a plating anode copper ball manufactured by this manufacturing method, which are optimal for manufacturing a plated anode copper ball.

従来、プリント配線基板に銅メッキを施す際に用いられるメッキ用アノード銅ボールなどの金属ボールは、例えば特許文献1に開示されているように熱間転造によって製造されている。
この熱間転造においては、長尺の素材を一定長さに切断して加熱し、この加熱した短尺素材を素材の軸線回りに回転させながら一組の成形ロールの間に供給し、成形ロールの外周面に形成された成形溝に沿ってボール材を成形するものである。この方法では、真球度の高い金属ボールを成形することができる。
Conventionally, metal balls such as an anode copper ball for plating used when copper plating is applied to a printed wiring board are manufactured by hot rolling as disclosed in, for example, Patent Document 1.
In this hot rolling, a long material is cut into a certain length and heated, and the heated short material is supplied between a set of forming rolls while rotating around the axis of the material. The ball material is formed along the forming groove formed on the outer peripheral surface of the ball. In this method, a metal ball having a high sphericity can be formed.

一方、例えば特許文献2に開示されているように、金属ボールを冷間鍛造によって製造する方法も提供されている。
この冷間鍛造においては、長尺の素材をボール1個分毎に分割して、半球状のキャビティを有するダイとパンチによって鍛造し、ダイとパンチとで形成される球状の金型の中に金属を充填してボール材を成形するものである。
特開2000−54199号公報 特開2003−181590号公報
On the other hand, as disclosed in Patent Document 2, for example, a method of manufacturing a metal ball by cold forging is also provided.
In this cold forging, a long material is divided for each ball, forged with a die having a hemispherical cavity and a punch, and placed in a spherical mold formed by the die and the punch. A ball material is formed by filling a metal.
JP 2000-54199 A JP 2003-181590 A

ところで、特許文献1に開示された熱間転造においては、転造の際に素材を加熱しているので、金属ボールの結晶粒が粗大化してしまう。このため、熱間転造により製造されたメッキ用アノード銅ボールを使用した場合にスラッジが多く発生するといった問題があった。また、表面に酸化膜が形成されるので、熱間転造後に酸洗等の処理を行う必要があった。
さらには、素材自体を回転させるために素材を短尺に切断して成形ロールの間に供給することになるが、素材の両端はボール状に成形することができないため、製品に対して成形不良品が多く発生してしまう。
By the way, in the hot rolling disclosed in Patent Document 1, since the material is heated at the time of rolling, the crystal grains of the metal balls become coarse. For this reason, there has been a problem that a large amount of sludge is generated when an anode copper ball for plating manufactured by hot rolling is used. In addition, since an oxide film is formed on the surface, it is necessary to perform a treatment such as pickling after hot rolling.
Furthermore, in order to rotate the material itself, the material is cut into short pieces and supplied between the forming rolls, but both ends of the material cannot be formed into a ball shape. Will occur a lot.

一方、特許文献2に開示された冷間鍛造においては、素材を加熱していないので結晶粒の粗大化や酸化膜の形成等の問題はないが、真球度の高い金属ボールを成形することは困難であった。また、球状の金型の中に金属を充填してボール材を成形しているので、素材と金型との接触面積が広く、大きな動力及び設備が必要となる。また、ボール成形時の騒音が大きくなるといった問題があった。   On the other hand, in the cold forging disclosed in Patent Document 2, there is no problem such as coarsening of crystal grains and formation of an oxide film because the material is not heated, but a metal ball with high sphericity is formed. Was difficult. Further, since the ball material is formed by filling a spherical mold with a metal, the contact area between the material and the mold is wide, and large power and equipment are required. Further, there has been a problem that noise during ball forming becomes large.

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、素材を加熱することなく金属ボールを効率良く成形することができる金属ボールの製造方法、これに用いられる金属ボールの製造装置、及びこの金属ボールの製造方法によって製造されたメッキ用アノード銅ボールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a metal ball manufacturing method capable of efficiently forming a metal ball without heating the material, a metal ball manufacturing apparatus used therefor, and It is an object of the present invention to provide an anode copper ball for plating manufactured by this method for manufacturing a metal ball.

この課題を解決するために、本発明に係る金属ボールの製造方法は、少なくとも一組の成形ロールを用いて冷間転造することにより、長尺状の素材からボール材を成形する金属ボールの製造方法であって、前記素材が軸線に沿って延びるように配置され、前記一組の成形ロールは、それぞれの回転軸を中心として自転するとともに、前記軸線を中心として前記素材の外周面に沿って公転することにより、前記素材からボール材を成形することを特徴としている。   In order to solve this problem, a metal ball manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a metal ball that forms a ball material from a long material by cold rolling using at least one set of forming rolls. In the manufacturing method, the material is arranged so as to extend along an axis, and the set of forming rolls rotates around each rotation axis and along the outer peripheral surface of the material around the axis. The ball material is formed from the material by revolving.

また、本発明に係る金属ボールの製造装置は、少なくとも一組の成形ロールを用いて冷間転造することにより、長尺状の素材からボール材を成形する金属ボールの製造装置であって、前記一組の成形ロールと、前記素材を軸線に沿って延びるように支持する素材支持部と、前記一組の成形ロールをそれぞれの回転軸を中心として自転させるロール自転駆動手段と、前記一組の成形ロールを前記軸線を中心として公転させるロール公転駆動手段と、を備えていることを特徴としている。   The metal ball manufacturing apparatus according to the present invention is a metal ball manufacturing apparatus that forms a ball material from a long material by cold rolling using at least one set of forming rolls, The set of forming rolls, a material support portion for supporting the material so as to extend along an axis, roll rotation driving means for rotating the set of forming rolls around respective rotation axes, and the set of sets Roll revolving drive means for revolving the forming roll around the axis.

この構成の金属ボールの製造方法及び金属ボールの製造装置においては、一組の成形ロールがそれぞれの回転軸を中心として自転するとともに、軸線を中心として前記素材の外周面に沿って公転するので、素材を回転させることなくボール材を成形することができる。よって、素材を短く切断する必要がなくなり、例えばコイル状に巻かれた線材を素材として使用することができ、ボール材を効率良く成形することができる。また、長尺素材を予め切断する必要がないので、成形の初期及び終期に発生する成形不良品を少なくすることができる。   In the metal ball manufacturing method and metal ball manufacturing apparatus of this configuration, a set of forming rolls rotates around the respective rotation shafts and revolves along the outer peripheral surface of the material around the axis line. The ball material can be formed without rotating the material. Therefore, it is not necessary to cut the material short, and for example, a wire wound in a coil shape can be used as the material, and the ball material can be efficiently formed. In addition, since it is not necessary to cut the long material in advance, it is possible to reduce defective moldings occurring at the initial and final stages of molding.

また、素材を加熱することなく冷間で転造しているので、結晶粒の粗大化や酸化膜の発生といった問題がない。
さらに、転造によってボール材を成形しているので、素材とロールとの接触面積が鍛造に比べて小さく動力を抑えることができるとともに、真球度の高い金属ボールを成形することができる。
In addition, since the material is rolled cold without heating, there is no problem of coarsening of crystal grains and generation of an oxide film.
Furthermore, since the ball material is formed by rolling, the contact area between the material and the roll is smaller than that of forging, and the power can be suppressed, and a metal ball with high sphericity can be formed.

なお、一組の成形ロールによって素材からボール材を成形するのみでなく、一組の成形ロールを多段に配置して、順次これらの成形ロールへと素材を供給してボール材を成形してもよい。
また、一対の成形ロールの外周面に断面半円形をなすネジ状の成形溝を形成し、これらの自転の回転軸を互いに傾斜させ、素材の回りを公転させてボール材を成形してもよい。
In addition to forming a ball material from a material with a set of forming rolls, a set of forming rolls may be arranged in multiple stages, and the material may be sequentially supplied to these forming rolls to form the ball material. Good.
Alternatively, a ball material may be formed by forming a screw-shaped forming groove having a semicircular cross section on the outer peripheral surface of the pair of forming rolls, inclining the rotation axes of these rotations and revolving around the material. .

ここで、前記成形ロールの外周部によって前記素材の外周面に径方向内側に向けて凹む凹溝を形成するとともに、前記成形ロールを径方向内側に向けて食い込ませながら前記凹溝の溝幅を漸次狭くして前記素材を切断することにより、前記ボール材を成形するように構成してもよい。
この場合、成形ロールの外周部を前記素材の外周面に押し当てながら素材の外周面に沿って公転することで、素材の外周面に凹溝を形成していき、この凹溝の溝深さを深くするにしたがい溝幅を漸次狭くして切断することで、切断した端面を半球状に成形することができる。これを繰り返すことにより、効率良くボール材を成形することができる。
Here, the outer circumferential portion of the forming roll forms a concave groove that is recessed radially inward on the outer peripheral surface of the material, and the groove width of the concave groove is reduced while the forming roll is biting inward in the radial direction. The ball material may be formed by gradually narrowing and cutting the material.
In this case, a concave groove is formed in the outer peripheral surface of the material by revolving along the outer peripheral surface of the material while pressing the outer peripheral portion of the forming roll against the outer peripheral surface of the material. As the depth is increased, the groove end width is gradually narrowed and cut, so that the cut end face can be formed into a hemispherical shape. By repeating this, the ball material can be efficiently formed.

また、前記成形ロールを、周方向に直交する断面形状が周方向に沿って変化するプロフィールロールとしてもよい。
この場合、一組の成形ロールを素材の外周面に沿って公転させることで、素材を順次ロールの外周面形状に合わせた形状とすることができ、ボールの成形をスムーズに行うことができる。
The forming roll may be a profile roll whose cross-sectional shape orthogonal to the circumferential direction changes along the circumferential direction.
In this case, by revolving a set of forming rolls along the outer peripheral surface of the material, the material can be made into a shape that sequentially matches the shape of the outer peripheral surface of the roll, and the ball can be formed smoothly.

さらに、前記成形ロールの外周面に、径方向外側に向けて突出する1条の成形突条部を形成してもよい。
この場合、前記素材は、成形ロールと1条の成形突条部の先端面及び両側面で接触することになり接触面積が小さくなるので、成形ロールを駆動する動力を小さくすることができる。これにより、成形できる金属ボールの外径を大きくすることができる。
Furthermore, you may form the 1 shaping | molding protrusion part which protrudes toward the radial direction outer side in the outer peripheral surface of the said forming roll.
In this case, since the material comes into contact with the forming roll at the front end face and both side faces of the single forming protrusion, the contact area is reduced, so that the power for driving the forming roll can be reduced. Thereby, the outer diameter of the metal ball which can be shape | molded can be enlarged.

また、金属ボールの製造装置に、前記素材を間欠的に前記一組の成形ロール間に供給する供給手段を設けることが好ましい。
この場合、例えばコイル状に巻かれた長尺素材を切断することなく順次成形ロールに供給することができるので、さらに効率良く金属ボールを成形することができる。
Moreover, it is preferable to provide the metal ball manufacturing apparatus with supply means for intermittently supplying the material between the pair of forming rolls.
In this case, for example, since a long material wound in a coil shape can be sequentially supplied to a forming roll without cutting, a metal ball can be formed more efficiently.

本発明に係るメッキ用アノード銅ボールは、前述の金属ボールの製造方法により製造されたことを特徴としている。
このメッキ用アノード銅ボールは、冷間転造によって成形されているので、結晶粒が粗大化することがなく、スラッジの発生を抑制することができる。さらに、表面に酸化膜が形成されないので、酸洗などの表面処理を行う必要がない。
The anode copper ball for plating according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a metal ball.
Since the anode copper balls for plating are formed by cold rolling, the crystal grains are not coarsened and the generation of sludge can be suppressed. Furthermore, since no oxide film is formed on the surface, it is not necessary to perform surface treatment such as pickling.

本発明によれば、素材を加熱することなく金属ボールを効率良く成形することができる金属ボールの製造方法、これに用いられる金属ボールの製造装置、及びこの金属ボールの製造方法によって製造されたメッキ用アノード銅ボールを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal ball manufacturing method which can shape | mold a metal ball efficiently, without heating a raw material, the metal ball manufacturing apparatus used for this, and the plating manufactured by this metal ball manufacturing method An anode copper ball can be provided.

以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図1及び図2に、本発明の金属ボールの製造装置を示す。また、図3に成形ロールを、図4にボール成形工程の概略を示す。
本実施形態である金属ボールの製造装置10は、直径8〜24mmのメッキ用アノード銅ボールを成形するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a metal ball manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 3 shows a forming roll, and FIG. 4 shows an outline of the ball forming step.
The metal ball manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment forms an anode copper ball for plating having a diameter of 8 to 24 mm.

この金属ボールの製造装置10は、原料となる銅線素材Sを軸線Lに沿って延びるように支持する素材支持部としての支持治具11及びピンチロール12と、金属ボールBを成形するボール成形部20とを備えている。
なお、メッキ用アノード銅ボールの原料となる銅線素材Sは、例えば酸素含有量が20ppm以下の低酸素銅やリン脱酸銅で構成されており、ベルトキャスター式連続鋳造機によって連続的に製出した鋳塊を連続圧延機で圧延することでコイル状に製出されたものである。
This metal ball manufacturing apparatus 10 includes a support jig 11 and a pinch roll 12 as a material support portion for supporting a copper wire material S as a raw material so as to extend along an axis L, and ball forming for forming a metal ball B. Part 20.
The copper wire material S used as the raw material for the anode copper balls for plating is composed of, for example, low oxygen copper or phosphorus deoxidized copper having an oxygen content of 20 ppm or less, and is continuously manufactured by a belt caster type continuous casting machine. The produced ingot is rolled into a coil by a continuous rolling mill.

ピンチロール12は、長尺の銅線素材Sを一方側(図1において右側)からボール成形部20へと挿入するとともに銅線素材Sを支持する。また、支持治具11は、ボール成形部20の他方側(図1において右側)に配置され、一方側を向く面が他方側に向けて凹む凹曲面状に形成されている。なお、この支持治具11は、軸線L方向に進退可能に構成されている。
また、この支持治具11よりも一方側部分には、銅線素材Sの振れを防止するための振れ止めロール13が設けられている。
The pinch roll 12 supports the copper wire material S while inserting the long copper wire material S from one side (right side in FIG. 1) into the ball forming unit 20. Further, the support jig 11 is disposed on the other side (right side in FIG. 1) of the ball molding portion 20, and is formed in a concave curved surface shape in which a surface facing one side is recessed toward the other side. The support jig 11 is configured to be able to advance and retract in the direction of the axis L.
Further, an anti-swaying roll 13 for preventing the copper wire material S from shaking is provided on one side of the support jig 11.

ボール成形部20は、ハウジング21と、ハウジング21の内部に収容され、前記軸線Lに沿って延びる円筒状をなすリングフレーム22と、を備えている。
このリングフレーム22の内周面には、少なくとも一組の成形ロール30が配設されており、本実施形態では、図1及び図2に示すように、一対の成形ロール30が互いに対向するように配設されている。
The ball forming unit 20 includes a housing 21 and a cylindrical ring frame 22 that is accommodated in the housing 21 and extends along the axis L.
At least one set of forming rolls 30 is disposed on the inner peripheral surface of the ring frame 22. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the pair of forming rolls 30 face each other. It is arranged.

これら成形ロール30は、成形ロール30の側面から突出した支持軸部31が円筒状をなすリングフレーム22の内周面から径方向内側に向けて突出した軸受支持部23によって支持され、回転軸M回りに回転可能とされている。そして、これら成形ロール30は、それぞれの回転軸Mが、互いに平行に、かつ、前記軸線Lに対しても平行となるように配置されるとともに、前記軸線Lを挟んで互いに対向するように配置されている。   These forming rolls 30 are supported by a bearing support portion 23 in which a support shaft portion 31 protruding from the side surface of the forming roll 30 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the cylindrical ring frame 22. It can be rotated around. These forming rolls 30 are arranged so that the respective rotation axes M are parallel to each other and parallel to the axis L, and are opposed to each other with the axis L interposed therebetween. Has been.

また、これら成形ロール30の支持軸部31の一方側端部には、外周面にギア歯が形成された回転ギア32がそれぞれ配設されている。
この回転ギア32には、内周面に内歯を有するリングギア24が歯合されている。このリングギア24の内歯には、第1駆動モータ25の動力軸に配設された第1駆動ギア25Aが歯合されており、この第1駆動モータ25によってリングギア24を前記軸線Lを中心として回転させることができるように構成されている。
第1駆動モータ25によってリングギア24を回転させると、リングギア24に歯合された回転ギア32が回転して、一対の成形ロール30を同時にそれぞれの回転軸M回りに回転させることができる。つまり、前記第1駆動モータ25及びリングギア24が、成形ロール30をそれぞれの回転軸M回りに自転させるロール自転駆動手段26を構成しているのである。
In addition, a rotation gear 32 having gear teeth formed on the outer peripheral surface is disposed at one end of the support shaft portion 31 of the forming roll 30.
A ring gear 24 having internal teeth on the inner peripheral surface is meshed with the rotary gear 32. A first drive gear 25A disposed on the power shaft of the first drive motor 25 is engaged with the inner teeth of the ring gear 24, and the ring gear 24 is connected to the axis L by the first drive motor 25. It is comprised so that it can be rotated as a center.
When the ring gear 24 is rotated by the first drive motor 25, the rotation gear 32 meshed with the ring gear 24 rotates, and the pair of forming rolls 30 can be rotated around the respective rotation axes M at the same time. That is, the first drive motor 25 and the ring gear 24 constitute a roll rotation drive means 26 that rotates the forming roll 30 around the respective rotation axes M.

また、リングフレーム22の外周面には、ギア歯が形成されており、第2駆動モータ27の動力軸に配設された第2駆動ギア27Aが歯合されている。これにより、リングフレーム22は第2駆動モータ27によって軸線Lを中心として回転可能とされている。ここで、リングフレーム22が回転すると、リングフレーム22の内周面から突設された軸受支持部23によって支持されている成形ロール30も軸線Lを中心として公転することになる。つまり、第2駆動モータ27及びリングフレーム22が、成形ロール30を軸線L回りに公転させるロール公転駆動手段28を構成しているのである。
ここで、第1駆動モータ25及び第2駆動モータ27の回転数は、銅線素材Sを回転させるようなトルクが生じないように調整されている。
Further, gear teeth are formed on the outer peripheral surface of the ring frame 22, and the second drive gear 27 </ b> A disposed on the power shaft of the second drive motor 27 is engaged. Thereby, the ring frame 22 can be rotated around the axis L by the second drive motor 27. Here, when the ring frame 22 rotates, the forming roll 30 supported by the bearing support portion 23 protruding from the inner peripheral surface of the ring frame 22 also revolves around the axis L. That is, the second drive motor 27 and the ring frame 22 constitute roll revolving drive means 28 for revolving the forming roll 30 around the axis L.
Here, the rotation speeds of the first drive motor 25 and the second drive motor 27 are adjusted so as not to generate torque that rotates the copper wire material S.

成形ロール30は、径方向外側に向けて突出して円周方向に沿って延びる1条の成形突条部33を備えており、図3に示すように、成形突条部33の突出高さが円周方向で漸次変化するように構成されている。なお、本実施形態においては、図4に示すように、成形突条部33の幅も円周方向で漸次変化し、成形突条部33の突出高さが高くなるとともに幅が狭くなるように構成されている。また、成形突条部33の側面は、円周方向に直交する断面が凹曲線状をなしており、成形突条部33の最も高く突出された部分では1/4円弧状をなしている。
そして、成形突条部33の最も高く突出された部分では、一対の成形ロール30、30同士の成形突条部33が互いに接触するように構成されている。
The forming roll 30 includes one forming protrusion 33 that protrudes radially outward and extends along the circumferential direction. As shown in FIG. 3, the protrusion height of the forming protrusion 33 is high. It is configured to gradually change in the circumferential direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the width of the molding ridge 33 also gradually changes in the circumferential direction so that the projection height of the molding ridge 33 becomes higher and the width becomes narrower. It is configured. Further, the side surface of the forming ridge 33 has a concave curve in the cross section orthogonal to the circumferential direction, and the highest protruding portion of the forming ridge 33 has a ¼ arc shape.
And in the part protruded most highly of the shaping | molding protrusion 33, it is comprised so that the shaping | molding protrusion 33 of a pair of forming rolls 30 and 30 may mutually contact.

次に、ボール成形部20における金属ボールBの成形工程を説明する。まず、他方側端部が半球状に成形された銅線素材Sをピンチロール12によってボール成形部20へと挿入し、支持治具11に銅線素材Sの他方側端部を当接させる。これにより、銅線素材Sの軸線が軸線Lに一致するように配置される。
ここで、成形ロール30をそれぞれの回転軸M回りに自転させながら、軸線Lを中心として銅線素材Sの外周面に沿って公転させる。
Next, a process for forming the metal ball B in the ball forming unit 20 will be described. First, the copper wire material S whose other side end is formed into a hemispherical shape is inserted into the ball forming unit 20 by the pinch roll 12, and the other end of the copper wire material S is brought into contact with the support jig 11. Thereby, it arrange | positions so that the axis line of the copper wire raw material S may correspond to the axis line L. FIG.
Here, the roll 30 is revolved along the outer peripheral surface of the copper wire material S around the axis L while rotating the forming roll 30 around each rotation axis M.

すると、銅線素材Sの外周面に成形ロール30の成形突条部33が押し当てられ、銅線素材Sの外周面に径方向内側に向けて凹む凹溝が形成される。成形突条部33の突出高さが次第に高くなっているので、成形突条部33が銅線素材Sの外周面に食い込んでいき銅線素材Sを塑性変形させる。ここで、成形突条部33の幅が突出高さが高くなるに連れて狭くなり成形突条部33の側面が凹曲面状をなしているので、銅線素材Sの外周面に形成された凹溝は、溝深さが深くなるにしたがい漸次溝幅が狭くなるように変形し、成形突条部33の側面がなす凹曲面に沿うような形状となる。   Then, the shaping | molding protrusion part 33 of the shaping | molding roll 30 is pressed on the outer peripheral surface of the copper wire raw material S, and the ditch | groove recessed toward the radial inside is formed in the outer peripheral surface of the copper wire raw material S. Since the protruding height of the forming protrusion 33 is gradually increased, the forming protrusion 33 bites into the outer peripheral surface of the copper wire material S and plastically deforms the copper wire material S. Here, since the width of the forming protrusion 33 becomes narrower as the protrusion height increases, and the side surface of the forming protrusion 33 has a concave curved surface, it is formed on the outer peripheral surface of the copper wire material S. The concave groove is deformed so that the width of the groove gradually becomes narrower as the groove depth becomes deeper, and has a shape that follows the concave curved surface formed by the side surface of the forming ridge 33.

成形突条部33の突出高さが最も高くなる部分では、それぞれの成形ロール30の成形突条部33が互いに接触することになり、銅線素材Sが切断される。成形突条部33の最も高く突出された部分では、成形突条部33の側面の円周方向に直交する断面が1/4円弧状をなしているので、銅線素材Sの切断端面がそれぞれ半球状に形成される。このようにして、メッキ用アノード銅ボール(金属ボールB)が成形される。その後、支持治具11を他方側に向けて移動して金属ボールBを外部に排出し、支持治具11を所定位置に戻す。   In the part where the protrusion height of the forming protrusion 33 becomes the highest, the forming protrusions 33 of the respective forming rolls 30 come into contact with each other, and the copper wire material S is cut. Since the cross section orthogonal to the circumferential direction of the side surface of the molding ridge 33 has a ¼ arc shape at the highest protruding portion of the molding ridge 33, the cut end surfaces of the copper wire material S are respectively It is formed in a hemispherical shape. In this way, the anode copper ball for plating (metal ball B) is formed. Thereafter, the support jig 11 is moved toward the other side, the metal ball B is discharged to the outside, and the support jig 11 is returned to a predetermined position.

そして、他方側端部が半球状に成形された銅線素材Sを他方側に向けて送り込み、ボール成形部20へと挿入し、支持治具11に銅線素材Sの他方側端部を当接させる。これを繰り返すことにより、コイル状に巻かれた長尺の銅線素材Sから金属ボールBを連続的に成形する。なお、このボール成形では、銅線素材Sが半径方向に盛り上がるように変形するため、銅線素材Sの初期外径よりも成形された金属ボールBの外径は大きくなる。   Then, the copper wire material S with the other side end formed into a hemispherical shape is fed toward the other side, inserted into the ball forming unit 20, and the other end of the copper wire material S is applied to the support jig 11. Make contact. By repeating this, the metal ball B is continuously formed from the long copper wire material S wound in a coil shape. In this ball molding, since the copper wire material S is deformed so as to rise in the radial direction, the outer diameter of the formed metal ball B becomes larger than the initial outer diameter of the copper wire material S.

図5に銅線素材Sと成形ロール30との位置関係を示す。リングフレーム22の公転角度をθ1、銅線素材Sの無すべり位置半径をr1、成形ロール30の自転角度をθ2、成形ロール30の無すべり位置半径をr2とすると、成形ロール30と銅線素材Sとは転がり接触するので、θ1×r1=θ2×r2であり、リングフレーム22の公転角度θ1は、θ1=(r2/r1)×θ2となる。
本実施形態においては、成形ロール30が一回転したときに金属ボールBが1個成形されるので、リングフレーム22が(r2/r1)回転したときに金属ボールBが1個成形される。
FIG. 5 shows the positional relationship between the copper wire material S and the forming roll 30. When the revolution angle of the ring frame 22 is θ1, the non-slip position radius of the copper wire material S is r1, the rotation angle of the forming roll 30 is θ2, and the non-slip position radius of the forming roll 30 is r2, the forming roll 30 and the copper wire material Since it is in rolling contact with S, θ1 × r1 = θ2 × r2, and the revolution angle θ1 of the ring frame 22 is θ1 = (r2 / r1) × θ2.
In the present embodiment, since one metal ball B is formed when the forming roll 30 rotates once, one metal ball B is formed when the ring frame 22 rotates (r2 / r1).

ここで、成形ロール30の半径r2と銅線素材Sの半径r1の比は、成形ロール30の軸剛性を考慮した場合、通常、(r2/r1)=5〜10程度とされる。このことから、本実施形態においては、リングフレーム22が軸線L中心に5〜10回転することで、1個の金属ボールBが成形されることになる。なお、この半径比r2/r1は、成形する金属ボールの材質やボール半径などを考慮して適宜設定することができる。   Here, the ratio of the radius r2 of the forming roll 30 and the radius r1 of the copper wire material S is normally set to about (r2 / r1) = 5 to 10 when the axial rigidity of the forming roll 30 is taken into consideration. From this, in this embodiment, the ring frame 22 rotates 5-10 centering on the axis L, and the one metal ball | bowl B is shape | molded. The radius ratio r2 / r1 can be appropriately set in consideration of the material of the metal ball to be molded, the ball radius, and the like.

このような構成とされた金属ボールの製造装置10においては、一対の成形ロール30が、それぞれの回転軸Mを中心として自転するとともに、軸線Lを中心として銅線素材Sの外周面に沿って公転するように構成されているので、銅線素材Sを回転させることなく銅線素材Sの外周面に加工を施して金属ボールBを成形することができる。このため、銅線素材Sを予め短尺に切断する必要がなく、コイル状に巻かれた長尺の銅線素材Sから金属ボールBを連続的に成形することができる。
また、本実施形態においては、成形の初期及び終期に半球状の成形不良品が発生することになるが、長尺の銅線素材Sを予め切断することなくボール成形部20に挿入することができるので、成形不良品の発生量を抑えることができる。
In the metal ball manufacturing apparatus 10 having such a configuration, the pair of forming rolls 30 rotate around the respective rotation axes M and along the outer peripheral surface of the copper wire material S around the axis L. Since it is configured to revolve, the metal ball B can be formed by processing the outer peripheral surface of the copper wire material S without rotating the copper wire material S. For this reason, it is not necessary to cut the copper wire material S into short pieces in advance, and the metal balls B can be continuously formed from the long copper wire material S wound in a coil shape.
Moreover, in this embodiment, although hemispherical defective molding occurs at the initial stage and the final stage of molding, it is possible to insert the long copper wire material S into the ball molding unit 20 without cutting in advance. As a result, the amount of defective molding can be reduced.

また、成形ロール30に、径方向外側に向けて突出して円周方向に沿って延びる1条の成形突条部33が設けられ、この成形突条部33の突出高さが円周方向で漸次変化するように、かつ、成形突条部33の幅も円周方向で漸次変化し、成形突条部33の突出高さが高くなるとともに幅が狭くなるように構成され、成形突条部33の側面が円周方向に直交する断面において凹曲線状をなしているので、一対の成形ロール30の外周面を銅線素材Sに押し当てて塑性変形させることで、金属ボールBを成形することができる。   Further, the forming roll 30 is provided with a single forming protrusion 33 that protrudes radially outward and extends along the circumferential direction, and the protrusion height of the forming protrusion 33 gradually increases in the circumferential direction. The width of the molding ridge 33 is gradually changed in the circumferential direction so as to change, and the projection ridge 33 is configured such that the projection height of the molding ridge 33 becomes higher and the width becomes narrower. The metal ball B is formed by pressing the outer peripheral surfaces of the pair of forming rolls 30 against the copper wire material S and plastically deforming the side surfaces thereof in a cross section perpendicular to the circumferential direction. Can do.

さらに、成形ロール30に、1条の成形突条部33が設けられているので、銅線素材Sは、成形ロール30と、成形突条部33の先端面及び両側面で接触することになり、接触面積を小さくすることができる。これにより、成形ロール30を駆動する第1駆動モータ25、第2駆動モータ27の出力を小さくすることができ、比較的大径の金属ボールBを成形することが可能となる。   Furthermore, since the forming roll 30 is provided with one forming protrusion 33, the copper wire material S comes into contact with the forming roll 30 on the tip surface and both side surfaces of the forming protrusion 33. The contact area can be reduced. Thereby, the output of the 1st drive motor 25 which drives the forming roll 30, and the 2nd drive motor 27 can be made small, and it becomes possible to shape | mold the comparatively large diameter metal ball B. FIG.

また、銅線素材Sを支持するピンチロール12が、銅線素材Sを間欠的にボール成形部20に供給する供給手段として作用するので、銅線素材Sを順次成形ロール30に供給でき、効率良く金属ボールBを成形することができる。
さらに、本実施形態では、銅線素材Sの他方側端部を支持する支持治具11が備えられているので、銅線素材Sの軸線L方向位置が安定し、真球度の高い金属ボールBを成形することができる。これに加えて、銅線素材Sの振れを防止する振れ止めロール13が配設されているので、一層精度良く金属ボールBを成形することができる。
Moreover, since the pinch roll 12 that supports the copper wire material S acts as a supply means for intermittently supplying the copper wire material S to the ball forming unit 20, the copper wire material S can be sequentially supplied to the forming roll 30. The metal ball B can be molded well.
Furthermore, in this embodiment, since the support jig 11 that supports the other end of the copper wire material S is provided, the position of the copper wire material S in the direction of the axis L is stable, and a metal ball having a high sphericity. B can be molded. In addition, since the steady roll 13 for preventing the copper wire material S from shaking is disposed, the metal ball B can be formed with higher accuracy.

さらに、この金属ボールの製造装置10により成形されたメッキ用アノード銅ボールは、銅線素材Sを加熱することなく冷間で転造しているので、結晶粒が粗大化することがなく、スラッジの発生を抑制することができる。さらに、表面に酸化膜が形成されないので、酸洗などの表面処理を行う必要がない。   Furthermore, the anode copper ball for plating formed by the metal ball manufacturing apparatus 10 is rolled in the cold without heating the copper wire material S, so that the crystal grains are not coarsened and sludge is produced. Can be suppressed. Furthermore, since no oxide film is formed on the surface, it is not necessary to perform surface treatment such as pickling.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、成形ロールに1条の成形突条部を設け、この成形突条部の突出高さが円周方向に1周にわたって漸次変化するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図6に示すように、2つの成形突条部を円周方向に縦列するように形成してもよい。この場合、この成形ロールが回転軸M回りに半回転するたびに金属ボールが1個成形されることになる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, the forming roll is provided with one forming protrusion, and the protrusion height of the forming protrusion is described as gradually changing over the circumference in the circumferential direction, but is not limited thereto. As shown in FIG. 6, you may form so that two shaping | molding protrusions may be longitudinally arranged in the circumferential direction. In this case, one metal ball is formed each time the forming roll is rotated halfway around the rotation axis M.

また、銅線素材からメッキ用アノード銅ボールを成形するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の金属ボールの成形にも適用することができる。
さらに、直径8〜24mmのメッキ用アノード銅ボールを成形するものとして説明したが、金属ボールの材質に合わせてボール径を変更することが好ましい。
Moreover, although demonstrated as what shape | molds the anode copper ball for plating from a copper wire raw material, it is not limited to this, It can apply also to shaping | molding of another metal ball.
Further, although it has been described that the anode copper ball for plating having a diameter of 8 to 24 mm is formed, it is preferable to change the ball diameter according to the material of the metal ball.

また、一対の成形ロールを備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、成形ロールを多段に配置して、これらの成形ロールに順次素材を供給するものであってもよい。
また、一対の成形ロールの外周面に断面半円形をなすネジ状の成形溝を形成し、これらの自転の回転軸を互いに傾斜させ、素材の回りを公転させる構成としてもよい。
Moreover, although demonstrated as what was provided with a pair of forming roll, it is not limited to this, A forming roll may be arrange | positioned in multiple steps and a raw material may be supplied to these forming rolls one by one.
Moreover, it is good also as a structure which forms the screw-shaped shaping | molding groove | channel which makes a cross-sectional semicircle in the outer peripheral surface of a pair of shaping | molding roll, inclines the rotating shaft of these rotations mutually, and revolves around the raw material.

また、銅線素材をベルトキャスター式連続鋳造機と連続圧延機とで製造されるもので説明したが、これ以外の方法で製造されていても良く、例えばビレット材を高温押し出しすることで長尺の銅線素材を製造してもよい。   In addition, although the copper wire material has been described as being manufactured by a belt caster type continuous casting machine and a continuous rolling mill, it may be manufactured by other methods, for example, by extruding a billet material at a high temperature. The copper wire material may be manufactured.

本発明の実施形態である金属ボールの製造装置の側面概略図である。1 is a schematic side view of a metal ball manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す金属ボールの製造装置の軸線に直交する断面の概略図である。It is the schematic of the cross section orthogonal to the axis line of the manufacturing apparatus of the metal ball | bowl shown in FIG. 図1に示す金属ボールの製造装置に備えられた成形ロールの説明図である。It is explanatory drawing of the forming roll with which the manufacturing apparatus of the metal ball shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す金属ボールの製造装置によって金属ボールを成形する様子を示す工程図である。It is process drawing which shows a mode that a metal ball is shape | molded with the manufacturing apparatus of the metal ball shown in FIG. 成形ロールと素材との接触状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the contact state of a forming roll and a raw material. 成形ロールの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of a forming roll.

符号の説明Explanation of symbols

10 金属ボールの製造装置
11 支持治具(素材支持部)
12 ピンチロール(素材支持部/供給手段)
26 ロール自転駆動手段
28 ロール公転駆動手段
30 成形ロール
33 成形突条部
10 Metal Ball Manufacturing Equipment 11 Support Jig (Material Support Section)
12 Pinch roll (material support / feeding means)
26 Roll rotation driving means 28 Roll revolution driving means 30 Forming roll 33 Forming protrusion

Claims (7)

少なくとも一組の成形ロールを用いて冷間転造することにより、長尺状の素材からボール材を成形する金属ボールの製造方法であって、
前記素材が軸線に沿って延びるように配置され、
前記一組の成形ロールは、それぞれの回転軸を中心として自転するとともに、前記軸線を中心として前記素材の外周面に沿って公転することにより、
前記素材からボール材を成形することを特徴とする金属ボールの製造方法。
By cold rolling using at least one set of forming rolls, a metal ball manufacturing method for forming a ball material from a long material,
The material is arranged so as to extend along an axis;
The set of forming rolls rotates around each rotation axis and revolves along the outer peripheral surface of the material around the axis,
A method of manufacturing a metal ball, comprising forming a ball material from the material.
前記成形ロールの外周部によって前記素材の外周面に径方向内側に向けて凹む凹溝を形成するとともに、前記成形ロールを径方向内側に向けて食い込ませながら前記凹溝の溝幅を漸次狭くして前記素材を切断することにより、前記ボール材を成形することを特徴とする請求項1に記載の金属ボールの製造方法。   The outer periphery of the forming roll forms a concave groove that is recessed radially inward on the outer peripheral surface of the material, and the groove width of the concave groove is gradually narrowed while the forming roll is biting inward in the radial direction. The metal ball manufacturing method according to claim 1, wherein the ball material is formed by cutting the material. 少なくとも一組の成形ロールを用いて冷間転造することにより、長尺状の素材からボール材を成形する金属ボールの製造装置であって、
前記一組の成形ロールと、
前記素材を軸線に沿って延びるように支持する素材支持部と、
前記一組の成形ロールをそれぞれの回転軸を中心として自転させるロール自転駆動手段と、
前記一組の成形ロールを前記軸線を中心として公転させるロール公転駆動手段と、
を備えていることを特徴とする金属ボールの製造装置。
A metal ball manufacturing apparatus for forming a ball material from a long material by cold rolling using at least one set of forming rolls,
The set of forming rolls;
A material support for supporting the material so as to extend along the axis;
Roll rotation driving means for rotating the set of forming rolls around the respective rotation axes;
Roll revolving drive means for revolving the set of forming rolls about the axis;
An apparatus for producing a metal ball, comprising:
前記成形ロールは、周方向に直交する断面形状が周方向に沿って変化するプロフィールロールであることを特徴とする請求項3に記載の金属ボールの製造装置。   The said forming roll is a profile roll from which the cross-sectional shape orthogonal to a circumferential direction changes along a circumferential direction, The manufacturing apparatus of the metal ball | bowl of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 前記成形ロールの外周面には、径方向外側に向けて突出する1条の成形突条部が形成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の金属ボールの製造装置。   5. The metal ball manufacturing apparatus according to claim 3, wherein one forming protrusion that protrudes radially outward is formed on an outer peripheral surface of the forming roll. 前記素材を間欠的に前記一組の成形ロール間に供給する供給手段が備えられていることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれかに記載の金属ボールの製造装置。   The metal ball manufacturing apparatus according to any one of claims 3 to 5, further comprising supply means for intermittently supplying the material between the pair of forming rolls. 請求項1または請求項2に記載の金属ボールの製造方法により製造されたことを特徴とするメッキ用アノード銅ボール。   An anode copper ball for plating produced by the method for producing a metal ball according to claim 1 or 2.
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