JP2011240388A - Wire drawing apparatus and wire drawing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、引き抜き、押し出し伸線装置、及び伸線方法に関する。 The present invention relates to a drawing, extrusion drawing apparatus, and drawing method.
引き抜きは、金属の加工方法の一種であり、主に金属線材をそれよりも大きさの小さな孔を有するダイスに通して減面する加工方法である。したがって、前記加工の際に金属線材とダイスとの間に大きな摩擦力が生じるので、ダイスが摩耗する。実際の加工においては、ダイス材質や加工する金属線材等の条件に合わせて、加工時に発生する摩擦力を低下させるために通常潤滑液が使用されている。ここで、ダイスとは、金属線材と接する耐摩耗性のあるダイヤモンドや超硬金属とこれらと一体となったダイスケースと称される複合構造体をいう。本発明では、金属線材と接する耐摩耗性のあるダイヤモンドや超硬金属部分をダイスチップと称する。ステンレス鋼等の材質で構成されるダイスケースとダイスチップは焼きばめ等の嵌合、あるいは金属ろうで接合され、一体化しており、ダイスを構成している。ダイスチップとダイスケースは、焼結金属を介して一体化している場合もある。 Drawing is a kind of metal processing method, and is mainly a method of reducing the surface of a metal wire through a die having a smaller hole. Therefore, a large frictional force is generated between the metal wire and the die during the processing, so that the die is worn. In actual processing, a lubricating fluid is usually used to reduce the frictional force generated during processing in accordance with conditions such as the die material and the metal wire to be processed. Here, the die means a composite structure called a die case integrated with diamond and cemented carbide having wear resistance in contact with a metal wire. In the present invention, a wear-resistant diamond or cemented metal portion in contact with the metal wire is referred to as a die chip. A die case and a die chip made of a material such as stainless steel are integrated by fitting by fitting such as shrink fitting or by metal brazing to constitute a die. The die chip and the die case may be integrated through a sintered metal.
加工時に生じる金属摩耗粉は、金属線材とダイスの隙間から外に速やかに排出されない場合、ダイス孔内に巻き込まれて金属線材の加工された表面を傷つけたり、ダイス摩耗を促進したりする。特に、後述する線材の引き抜き加工では、摩擦力を更に大きくし、加工時に断線する等の悪影響がある。 When the metal wear powder generated during processing is not quickly discharged from the gap between the metal wire and the die, the metal wear powder is caught in the die hole and damages the processed surface of the metal wire, or promotes die wear. In particular, in the wire drawing process described later, there is an adverse effect such as further increasing the frictional force and disconnection during the process.
金属線材の引抜加工機械は、通常、一個のキャプスタンと一個のダイスからなる単頭伸線機と、伸線ライン上に複数のキャプスタンと複数のダイスが並んで連続的に伸線できる連続伸線機とがある。この内、連続伸線機は、更に、スリップ型とノンスリップ型に分類される。 The metal wire drawing machine is usually a single-head wire drawing machine consisting of one capstan and one die, and a continuous drawing that allows multiple capstans and multiple dies to be drawn continuously on the wire drawing line. There is a wire drawing machine. Among these, the continuous wire drawing machines are further classified into a slip type and a non-slip type.
スリップ型伸線機は、通常1台の電動機で、予め定められた断面減少に応じた周速の駆動キャプスタンを回転させ、キャプスタンの周面で線材を送りながら、必要数のダイスを通して線を引抜く機械である。キャプスタンの周速と線の送り速さは一致していることが理想的であるが、ダイス孔の誤差やその摩耗があるため、スリップ型伸線機では、線材とキャプスタンを多少スリップさせながら駆動させる機構になっている。したがって、スリップ型伸線機では、通常、ダイスとキャプスタンは、潤滑液の中に浸かっている場合が多い。潤滑液は、線材の冷却の役割も負っており、伸線液とも呼ぶ。 A slip-type wire drawing machine is usually a single electric motor that rotates a drive capstan at a peripheral speed according to a predetermined cross-section reduction, and feeds wire on the peripheral surface of the capstan while passing the wire through the required number of dies. It is a machine that pulls out. Ideally, the peripheral speed of the capstan should match the feed speed of the wire, but due to errors in the die hole and its wear, the slip-type wire drawing machine slightly slips the wire and the capstan. It is a mechanism to drive while. Therefore, in the slip type wire drawing machine, the die and the capstan are usually often immersed in the lubricating liquid. The lubricating liquid also has a role of cooling the wire, and is also called a wire drawing liquid.
一方、ノンスリップ型伸線機は、線材をキャプスタン駆動面で滑らせないで駆動する型のものである。特に、近年、電子制御技術の向上により、各々のダイスによって減面されていく線の張力をダンサーの変位によってリアルタイムで検出し、駆動キャプスタンの回転速度を極めて短い時間でフィードバックし、キャプスタンの回転速度を逐次制御して、駆動キャプスタンの周速（周速度）と線材の伸線速度とを一致させる新しい型のノンスリップ型の伸線機(特許文献１)が上市され始めている。この新しい型のノンスリップ型伸線機は、平滑な表面性状が必要なボンディングワイヤ等の電子用金属細線の製造にも期待されている。 On the other hand, the non-slip type wire drawing machine is of a type that drives a wire without sliding on the capstan drive surface. In particular, in recent years, with the improvement of electronic control technology, the tension of the line being reduced by each die is detected in real time by the displacement of the dancer, and the rotational speed of the drive capstan is fed back in a very short time. A new type of non-slip type wire drawing machine (Patent Document 1) is beginning to be put on the market by sequentially controlling the rotational speed to match the peripheral speed (peripheral speed) of the drive capstan with the wire drawing speed of the wire rod. This new type of non-slip wire drawing machine is also expected to produce fine metal wires for electronics such as bonding wires that require smooth surface properties.
前記新しい型のノンスリップ型伸線機の特長は、各々のダイス前に設置された変位検出用ダンサーによりダイスに入力する背面張力を制御でき、ダイスに進入する線のばたつきを小さくすることができることである。これにより、極細線の高速伸線が可能になっている。以降、該伸線機を「張力制御型ノンスリップ型伸線機」と称する。 The feature of the new type of non-slip wire drawing machine is that the back tension input to the die can be controlled by the displacement detection dancer installed before each die, and the fluttering of the wire entering the die can be reduced. is there. As a result, high-speed wire drawing of ultrafine wires is possible. Hereinafter, the wire drawing machine is referred to as “tension controlled non-slip type wire drawing machine”.
また、特許文献２には、鋼線等の伸線を行う方法として、ダイスボックス内にダイス及び粉末状の潤滑剤を納め、該潤滑剤中に電極を設けて、該電極と被伸線材との間に２００〜１０００Vの直流電圧を印加することが開示されている。 Further, in Patent Document 2, as a method of drawing a steel wire or the like, a die and a powdery lubricant are placed in a die box, an electrode is provided in the lubricant, and the electrode, the drawn material, It is disclosed that a DC voltage of 200 to 1000 V is applied during the period.
上述の張力制御型ノンスリップ型伸線機の機構上の特徴は、駆動キャプスタンと金属線材との間で滑りが生じないようにこれらの部分が潤滑液（伸線液）に浸漬しておらず、ドライで駆動させることである。尚、これらの間で摩擦力を確保するため、駆動キャプスタンの外周がウレタンライニングされていることもある。 The mechanical features of the tension control type non-slip wire drawing machine described above are that these parts are not immersed in the lubricating liquid (drawing liquid) so that no slip occurs between the drive capstan and the metal wire rod. And drive it dry. In order to secure a frictional force between them, the outer periphery of the drive capstan may be urethane-lined.
現在、唯一市販されている張力制御型ノンスリップ伸線機では、ダイヤモンドのような不導体（絶縁体）のダイスを使用する場合、金属線材は、ダイス及び潤滑液に対して電気的に浮いている形となっている（電気的につながっていない）。また、ダイス、及び潤滑液は、電気的に接地もされていない。金属線、ダイス、及び潤滑液の相対的な電位は、特に制御の必要性がないとされていたことから、これまでは制御されないで伸線されていた。 At present, the only commercially available tension-controlled non-slip wire drawing machine uses a non-conductive (insulator) die such as diamond, and the metal wire is electrically floating with respect to the die and the lubricating liquid. It is shaped (not electrically connected). Further, the die and the lubricating liquid are not electrically grounded. Since the relative potential of the metal wire, the die, and the lubricating liquid was not particularly required to be controlled, the wire has been uncontrolled until now.
ところで、特許文献２は、張力制御型ノンストリップ型伸線機ではないが、ダイスから潤滑剤中の電極を介して被伸線材に電圧を印加しているが、前記電圧の印加は、潤滑剤が粉末状（固体）であることを前提として、該潤滑剤を被伸線材に付着する付着量を増加させるという効果を得るためのものである。 By the way, although patent document 2 is not a tension control type non-strip type wire drawing machine, the voltage is applied to the wire drawing material from the die through the electrode in the lubricant. This is to obtain an effect of increasing the amount of adhesion of the lubricant to the drawn material on the premise that is a powder (solid).
金属線材に伸線方向と反対方向にも張力（背面張力）が与えられる張力制御型ノンスリップ型伸線機を用いた引き抜き加工は利点が多いが、金属線材の材質によっては金属粉がダイス孔部に蓄積し、断線が頻発することがあった。これは、背面張力の印加によって、ダイスに進入する金属線材の直進性が良く、ばたつきが小さいため、削られた金属粉がダイス孔と金属線材との間に滞留しやすいためと考えられる。 Drawing with a tension-controlled non-slip type wire drawing machine that gives tension (backside tension) in the opposite direction to the wire drawing direction has many advantages, but depending on the material of the metal wire, the metal powder may form a die hole. In some cases, wire breakage occurred frequently. This is presumably because the metal wire entering the die has good straightness and the fluttering is small due to the application of the back surface tension, so that the scraped metal powder tends to stay between the die hole and the metal wire.
上述のように、張力制御型ノンスリップ型伸線機の場合には、上記の問題が顕著に現れるものであるが、張力制御型ノンスリップ型伸線機以外の従来のノンスリップ型伸線機やそれ以外の型の伸線装置や伸線方法においても同様の問題を有するものである。特に、ダイス通過後の金属線材の線径が100μm以下の強度が小さい細線の伸線工程において問題が顕著である。 As described above, in the case of the tension control type non-slip type wire drawing machine, the above-mentioned problem appears remarkably, but the conventional non-slip type wire drawing machine other than the tension control type non-slip type wire drawing machine and others This type of wire drawing apparatus and wire drawing method have the same problem. In particular, the problem is remarkable in the wire drawing process of a thin wire having a small strength with a wire diameter of 100 μm or less after passing through a die.
本発明は、上記伸線装置の問題点を解決し、断線の発生を低減し、平滑で清浄な表面を有する金属線を製造する伸線装置、及び伸線方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems of the wire drawing device, to reduce the occurrence of wire breakage, and to provide a wire drawing device and a wire drawing method for producing a metal wire having a smooth and clean surface. .
本発明は、上記従来技術の問題を解決するために鋭意検討した結果、以下の構成を要旨とする。 The present invention is summarized as follows as a result of intensive studies to solve the above-described problems of the prior art.
本発明の請求項１に係る伸線装置は、金属線材を潤滑液に浸漬させる浸漬手段と、前記潤滑液に浸漬した前記金属線材を１つ以上の伸線ダイスに通して走行させる走行手段とを有する伸線装置であって、更に、前記伸線ダイス又は前記潤滑液と、前記金属線材との間のバイアス電圧を制御する電圧制御手段を有することを特徴とする。 The wire drawing device according to claim 1 of the present invention includes dipping means for dipping a metal wire in a lubricating liquid, and traveling means for running the metal wire dipped in the lubricating liquid through one or more drawing dies. The wire drawing apparatus further includes voltage control means for controlling a bias voltage between the wire drawing die or the lubricating liquid and the metal wire.
本発明の請求項２に係る伸線装置は、前記電圧制御手段が、前記金属線材を接地する接地手段を有することを特徴とする。 The wire drawing device according to claim 2 of the present invention is characterized in that the voltage control means has a grounding means for grounding the metal wire.
本発明の請求項３に係る伸線装置は、前記バイアス電圧が、-100V以上+100V以下であることを特徴とする。 The wire drawing device according to claim 3 of the present invention is characterized in that the bias voltage is -100 V or more and +100 V or less.
本発明の請求項４に係る発明は、前記バイアス電圧が、-1.5V以上+1.5V以下であることを特徴とする。 The invention according to claim 4 of the present invention is characterized in that the bias voltage is not less than −1.5V and not more than + 1.5V.
本発明の請求項５に係る伸線装置は、前記電圧制御手段が、前記伸線ダイス又は前記潤滑液に対して、前記金属線材を負側に制御することを特徴とすることを特徴とする。 The wire drawing device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the voltage control means controls the metal wire to the negative side with respect to the wire drawing die or the lubricating liquid. .
本発明の請求項６に係る伸線装置は、前記走行手段は回転駆動キャプスタンを有し、該回転駆動キャプスタンの周速と、該回転駆動キャプスタンと接する前記金属線材の走行速度とを一致させる速度制御手段と、前記進入部における前記金属線材の進行方向と反対向きの線張力を制御する張力制御手段とを有することを特徴とする。 In the wire drawing device according to claim 6 of the present invention, the travel means has a rotational drive capstan, and the peripheral speed of the rotational drive capstan and the travel speed of the metal wire material in contact with the rotational drive capstan are obtained. It is characterized by having a speed control means for matching, and a tension control means for controlling a line tension in a direction opposite to the advancing direction of the metal wire in the entry portion.
本発明の請求項７に係る伸線装置は、金属線材を潤滑液に浸漬する浸漬工程と、前記潤滑液に浸漬した前記金属線材を１つ以上の伸線ダイスに通して走行させる走行工程とを有する伸線方法であって、前記伸線ダイス又は前記潤滑液と、前記金属線材との間のバイアス電圧を制御しながら伸線することを特徴とする。 A wire drawing device according to claim 7 of the present invention includes an immersion step of immersing a metal wire in a lubricating liquid, and a traveling step of causing the metal wire immersed in the lubricating liquid to pass through one or more wire drawing dies. The wire drawing method has a feature of drawing a wire while controlling a bias voltage between the wire drawing die or the lubricating liquid and the metal wire.
本発明の請求項８に係る伸線方法は、前記走行工程は、回転駆動キャプスタンで前記金属線材を走行させ、前記回転駆動キャプスタンの周速と、前記回転駆動キャプスタンと接する前記金属線材の走行速度を一致するように制御し、かつ、前記バイアス電圧を制御しながら伸線することを特徴とする。 In the wire drawing method according to an eighth aspect of the present invention, in the traveling step, the metal wire is caused to travel by a rotational drive capstan, the peripheral speed of the rotational drive capstan, and the metal wire that is in contact with the rotational drive capstan. The wire speed is controlled so as to coincide with each other, and the wire is drawn while controlling the bias voltage.
本発明は、以上のように構成することにより、金属線材表面の金属粉がダイス孔から速やかに排出されるので、ダイスのリダクション部、ベアリング部への金属粉の巻き込みが抑制され、ダイスと金属線材との間に生じる摩擦力が低下し、金属線材の引抜力を低く出来る。この作用によって、本発明では、断線の発生を低減し、平滑で清浄な表面を有する金属線を得ることができる。 By configuring the present invention as described above, the metal powder on the surface of the metal wire is quickly discharged from the die hole, so that the metal powder is prevented from being caught in the reduction portion and the bearing portion of the die, and the die and metal The frictional force generated with the wire is reduced, and the pulling force of the metal wire can be reduced. By this action, in the present invention, occurrence of disconnection can be reduced, and a metal wire having a smooth and clean surface can be obtained.
本発明の効果が顕著に発現する張力制御型ノンスリップ型伸線機の例を用いながら、発明について説明する。 The invention will be described using an example of a tension control type non-slip type wire drawing machine in which the effects of the present invention are remarkably exhibited.
図1は、伸線装置としての張力制御型ノンスリップ型伸線機（以下、「伸線機」ともいう。）1の概略構成である。この図は、本実施形態を説明するために必要な主要構成を示したものであって、潤滑液の循環機構や断線検出機構等は省略されている。また、図1では、繰出ユニット10、伸線ユニット20、巻取ユニット30が順に一直線状に並んでいる。伸線ユニット20には、ダイス60が１枚設けられている。また、本実施形態に係る伸線機1は、伸線ユニット20が２個設けられており、繰出スプール40から繰出された被加工金属線材である被伸線の金属線材50を2枚の伸線ダイス（以下、「ダイス」という。）60で引抜き、減面させ、巻取スプール70で巻取る連続伸線機を示したものである。ダイス60は、上記した通り、後述するダイスチップと、当該ダイスチップと一体となったダイスケースとで構成される。 FIG. 1 is a schematic configuration of a tension control type non-slip type wire drawing machine (hereinafter also referred to as “wire drawing machine”) 1 as a wire drawing device. This figure shows a main configuration necessary for explaining the present embodiment, and a lubricating fluid circulation mechanism, a disconnection detection mechanism, and the like are omitted. In FIG. 1, the feeding unit 10, the wire drawing unit 20, and the winding unit 30 are arranged in a straight line in order. The wire drawing unit 20 is provided with one die 60. Further, the wire drawing machine 1 according to the present embodiment is provided with two wire drawing units 20, and draws two metal wires 50 to be drawn, which is a metal wire to be processed, fed from the feeding spool 40. This shows a continuous wire drawing machine in which a wire die (hereinafter, referred to as “die”) 60 is drawn, surface-reduced, and taken up by a take-up spool 70. As described above, the die 60 includes a die chip described later and a die case integrated with the die chip.
繰出ユニット10は、伸線機1の最上流側に設けられ、伸線前の金属線材50を、下流側に設けられた伸線ユニット20に繰出スプール40から繰出すように構成されている。巻取ユニット30は、伸線機1の最下流側に設けられ、上流側に設けられた伸線ユニット20から送り出される伸線後の金線を巻取スプール70で巻き取るように構成されている。 The feeding unit 10 is provided on the uppermost stream side of the wire drawing machine 1, and is configured to feed the metal wire 50 before drawing from the drawing spool 40 to the wire drawing unit 20 provided on the downstream side. The winding unit 30 is provided on the most downstream side of the wire drawing machine 1, and is configured to wind up the drawn gold wire fed from the wire drawing unit 20 provided on the upstream side by the winding spool 70. Yes.
伸線ユニット20は、走行手段とダイス60とが図示しない本体に設けられており、当該走行手段により金属線材50をダイス60に通過させ得るように構成されている。走行手段は、ガイドプーリ120A、回転駆動キャプスタン80、ダンサプーリ120B、入側ガイドプーリ120C、ダンサーアーム90を有する。また、伸線ユニット20には、張力手段としての張力コントローラー100が設けられている。これにより、伸線ユニット20は、繰出ユニット10から繰出された金属線材50に対し伸線処理を行い得るように構成されている。 In the wire drawing unit 20, a traveling means and a die 60 are provided in a main body (not shown), and the metal wire 50 can be passed through the die 60 by the traveling means. The traveling means includes a guide pulley 120A, a rotational drive capstan 80, a dancer pulley 120B, an entry-side guide pulley 120C, and a dancer arm 90. Further, the wire drawing unit 20 is provided with a tension controller 100 as a tension means. Thereby, the wire drawing unit 20 is configured to perform a wire drawing process on the metal wire 50 fed from the feeding unit 10.
金属線材50は、伸線ユニット20において、上流側から、ガイドプーリ120A、回転駆動キャプスタン80、ダンサプーリ120B、入側ガイドプーリ120Cへと順に掛架され、進入部からダイス60に通されている。回転駆動キャプスタン80は、回転駆動することにより、上流側から金属線材50を受取って下流側へ送り出すように構成されている。 In the wire drawing unit 20, the metal wire 50 is hung in order from the upstream side to the guide pulley 120A, the rotational drive capstan 80, the dancer pulley 120B, and the entry side guide pulley 120C, and is passed from the entry portion to the die 60. . The rotational drive capstan 80 is configured to receive the metal wire 50 from the upstream side and send it to the downstream side by being rotationally driven.
ダイス60は、入側ガイドプーリ120Cと、ダイス60の下流側の伸線ユニットのガイドプーリ120Aとの間に設けられている。このダイス60には金属線材50が通過するダイス孔（本図には図示しない）が設けられている。金属線材50は、ダイス60の下流側の伸線ユニットの回転駆動キャプスタン80の駆動により引き抜かれる。このようにして金属線材50は、ダイスを通過することにより、伸線される。張力コントローラー100は進入部における金属線材50の進行方向と反対向きの線張力を制御し得るように構成されている。 The die 60 is provided between the entry-side guide pulley 120C and the guide pulley 120A of the wire drawing unit on the downstream side of the die 60. The die 60 is provided with a die hole (not shown in the drawing) through which the metal wire 50 passes. The metal wire 50 is pulled out by driving the rotational drive capstan 80 of the wire drawing unit downstream of the die 60. Thus, the metal wire 50 is drawn by passing through the die. The tension controller 100 is configured to be able to control the line tension in the direction opposite to the traveling direction of the metal wire 50 in the entry portion.
張力制御型ノンスリップ型伸線機1は、金属線材50と回転駆動キャプスタン80を滑らせないで伸線する伸線機であって、流れる金属線材50の速さ（金属線材50の走行速度）と円筒型の回転駆動キャプスタン80の周速を一致させる速度制御手段（図示しない）を有する。速度制御手段は、プーリー付きダンサーアーム90を付した張力コントローラー100で、ダイス背面の張力(バックテンション)が一定になるようにして、ダンサーアームの角度変位をフィードバックすることにより、回転駆動キャプスタン80の回転速度を制御するように構成されている。本図中の矢印110は回転駆動キャプスタン80の回転方向を示す。各回転駆動キャプスタン80は、各伸線ユニット20の伸線状況に応じて、リアルタイムで独立に駆動する。プーリ120は、金属線材50のガイドとして使用され、その数は、装置の形態により、必要に応じて増減される。 The tension control type non-slip type wire drawing machine 1 is a wire drawing machine that draws the metal wire 50 and the rotational drive capstan 80 without sliding, and the speed of the flowing metal wire 50 (the traveling speed of the metal wire 50). And a speed control means (not shown) for matching the peripheral speeds of the cylindrical rotary drive capstan 80 with each other. The speed control means is a tension controller 100 equipped with a dancer arm 90 with a pulley, and feeds back the angular displacement of the dancer arm so that the tension on the back of the die is constant (back tension). It is comprised so that the rotational speed of may be controlled. An arrow 110 in this figure indicates the direction of rotation of the rotary drive capstan 80. Each rotational drive capstan 80 is independently driven in real time according to the drawing condition of each drawing unit 20. The pulley 120 is used as a guide for the metal wire 50, and the number thereof is increased or decreased as necessary depending on the configuration of the apparatus.
因みに、張力制御型ノンスリップ型伸線機では、回転駆動キャプスタンと金属線材とを滑らせないように駆動する必要があり、その為には一定以上の摩擦力が必要である。したがって、一般的なスリップ型伸線機と異なり、回転駆動キャプスタンは潤滑液（本図には図示しない）に浸漬されていない場合が多い。また、回転駆動キャプスタンにウレタンライナー等が施されている場合もある。伸線部分に潤滑液が必要な場合は、ダイスの部分のみが浸漬されるか、ダイスに入る手前で、金属線材（進入部）に潤滑液をかけるように構成されている。上記した従来の張力制御型ノンスリップ型伸線機では、金属線材、潤滑液、及びダイスは、それぞれ、絶縁された状態となる（電気的につながっていない）。 Incidentally, in the tension control type non-slip type wire drawing machine, it is necessary to drive the rotational drive capstan and the metal wire so as not to slide, and for that purpose, a certain level of frictional force is required. Therefore, unlike a general slip type wire drawing machine, the rotary drive capstan is often not immersed in a lubricating liquid (not shown in the figure). In some cases, the rotational drive capstan is provided with a urethane liner or the like. When a lubricating liquid is necessary for the wire drawing portion, only the portion of the die is immersed, or the lubricating liquid is applied to the metal wire (entrance portion) before entering the die. In the conventional tension control type non-slip type wire drawing machine described above, the metal wire, the lubricating liquid, and the die are in an insulated state (not electrically connected).
これに対し、本実施形態の伸線機1は、図2に示したように、金属線材50と、潤滑液240又はダイス60との間のバイアス電圧を制御する電圧制御手段を備えているのが特徴である。前記電圧制御手段の一つは、金属線材50を接地手段により接地し、潤滑液240とダイス60に正又は負の電圧を印加する構成である。金属線材50は、地球電位と電気的に接続される。潤滑液240とダイス60は、電位制御用リード線230によってバイアス電圧を印加する電源と電気的に接続される。 On the other hand, the wire drawing machine 1 of the present embodiment includes a voltage control means for controlling a bias voltage between the metal wire 50 and the lubricating liquid 240 or the die 60, as shown in FIG. Is a feature. One of the voltage control means has a configuration in which the metal wire 50 is grounded by a grounding means, and a positive or negative voltage is applied to the lubricating liquid 240 and the die 60. The metal wire 50 is electrically connected to the earth potential. The lubricating liquid 240 and the die 60 are electrically connected to a power source that applies a bias voltage by a potential control lead wire 230.
金属線材50は、金属線材50を貯線、あるいは繰出す繰出スプール40（ボビン）を電気導体にすることにより、当該繰出スプール40を通じて電気的に接続され得る。また、金属線材50は、導電性プーリーを新たに設けて、該導電性プーリーを介する形式でも電気的接続が可能である。また、金属線材50は、回転駆動キャプスタン80を導電性とすることにより、該回転駆動キャプスタン80を介する形式でも電気的接続が可能である。また、金属線材50は、平滑な導電性のすり板と金属線材50と接触させ、摺動させる機構でも電気的接続が可能である。このようにして、金属線材50は、繰出スプール40、導電性プーリー、又は回転駆動キャプスタン80を介して電気的に接続され得る。具体的な形態例は後述する。 The metal wire 50 can be electrically connected through the feed spool 40 by using the feed spool 40 (bobbin) for storing or feeding the metal wire 50 as an electrical conductor. Further, the metal wire 50 can be electrically connected even in a form in which a conductive pulley is newly provided and the conductive pulley is interposed. Further, the metal wire 50 can be electrically connected even in a form through the rotational drive capstan 80 by making the rotational drive capstan 80 conductive. Further, the metal wire 50 can be electrically connected by a mechanism in which a smooth conductive sliding plate and the metal wire 50 are brought into contact with each other and slid. In this way, the metal wire 50 can be electrically connected via the supply spool 40, the conductive pulley, or the rotary drive capstan 80. Specific examples will be described later.
電圧を印加する以外の部分で金属線材50と接触する部分は、電流回路の形成を防止して、本発明の効果を効率的に得るために、電気的に絶縁されていることが望ましい。回転駆動キャプスタン80を介して上記電圧を印加する場合には、回転駆動キャプスタン80を駆動するモーター軸と回転駆動キャプスタン80との間で電気的に絶縁する機構を設けることが望ましい。 It is desirable that the portion that is in contact with the metal wire 50 other than the portion where the voltage is applied is electrically insulated in order to prevent the formation of a current circuit and efficiently obtain the effects of the present invention. When the voltage is applied via the rotational drive capstan 80, it is desirable to provide a mechanism that electrically insulates the rotational drive capstan 80 from the motor shaft that drives the rotational drive capstan 80.
上記と逆に、潤滑液240とダイス60とを接地する接地手段を有すると共に、金属線材50に正又は負のバイアス電圧を印加するように構成しても良い。 Contrary to the above, a grounding means for grounding the lubricating liquid 240 and the die 60 may be provided, and a positive or negative bias voltage may be applied to the metal wire 50.
すなわち、本実施形態の伸線機1は、金属線材50の電位を地球電位、周囲の環境電位に対して制御できる機構を設けていれば良い。 That is, the wire drawing machine 1 of the present embodiment may be provided with a mechanism that can control the potential of the metal wire 50 with respect to the earth potential and the surrounding environmental potential.
因みに、上述した背面張力を制御する型の張力制御型ノンスリップ型伸線機の場合、現在市販されているノンスリップ型伸線機では、ダイスを押えるダイスホルダーと金属線材は、どちらも電気的に接地されていない。 By the way, in the case of the tension control type non-slip type wire drawing machine that controls the back surface tension described above, in the non-slip type wire drawing machine that is currently on the market, both the die holder that holds the die and the metal wire are electrically grounded. It has not been.
これに対し、本実施形態に係る伸線機1は、上述のように、前記ダイスホルダー又は金属線材50のいずれかを接地するか、又は、ダイス60若しくは潤滑液240と、金属線材50との間にバイアス電圧を印加する機構を有するものである。 In contrast, the wire drawing machine 1 according to the present embodiment grounds either the die holder or the metal wire 50 as described above, or the die 60 or the lubricating liquid 240 and the metal wire 50. It has a mechanism for applying a bias voltage therebetween.
以下に、ダイス60の詳細、及び、電気的な接続方法の例について述べる。 Hereinafter, details of the die 60 and an example of an electrical connection method will be described.
図2は、ダイス60と金属線材50の関係を表す模式図である。ダイスチップ210は、中心にダイス孔が形成されており、ダイヤモンド、セラミックス、超硬合金等の様々な高硬度の素材で構成されている。ダイス60は、ダイスホルダー250によって浸漬手段としての潤滑液槽260に固定されている。潤滑液槽260には、前記潤滑液240が収容されている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the die 60 and the metal wire 50. The die chip 210 has a die hole formed in the center, and is composed of various high hardness materials such as diamond, ceramics and cemented carbide. The die 60 is fixed to a lubricating liquid tank 260 as an immersion means by a die holder 250. The lubricating liquid tank 260 contains the lubricating liquid 240.
例えば、ダイスホルダー250は、ダイス押え用板ばね250Aと、ダイス高さ調整用金具250Bと、ダイス押え用垂直壁金具250Cとを有し、金属線材50に対してダイス60を垂直に保持する。ダイス押え用板ばね250Aは、一端が潤滑液槽260の底部に固定され、他端がダイス60をダイス押え用垂直壁金具250Cに押し付ける。潤滑液槽260は、ダイス押え用垂直壁金具250Cと一体をなし、潤滑液240を金属線50のダイス進入部の高さまで水位を保持するために設けられる。 For example, the die holder 250 includes a die holding plate spring 250 A, a die height adjusting fitting 250 B, and a die holding vertical wall fitting 250 C, and holds the die 60 perpendicular to the metal wire 50. One end of the die presser leaf spring 250A is fixed to the bottom of the lubricating liquid tank 260, and the other end presses the die 60 against the die presser vertical wall fitting 250C. The lubricating liquid tank 260 is integrated with the die pressing vertical wall fitting 250C, and is provided to maintain the water level of the lubricating liquid 240 up to the height of the die entry portion of the metal wire 50.
ダイス60は、電位制御用リード線230により電気的に接続される。また、当該電位制御用リード線230の代わりに、図示しないバスバーを用いても良い。本実施形態において電位制御用リード線230は、電圧制御手段及び接地手段となり得る、すなわち、電位制御用リード線230は、一端がダイス60に電気的に接続されていると共に、他端がバイアス電圧を印加する電源、又はアースに電気的に接続され得る。 The dice 60 are electrically connected by a potential control lead wire 230. Further, a bus bar (not shown) may be used instead of the potential control lead wire 230. In the present embodiment, the potential control lead wire 230 can be a voltage control means and a grounding means, that is, the potential control lead wire 230 has one end electrically connected to the die 60 and the other end bias voltage. Can be electrically connected to a power source or to ground.
本実施形態に係る潤滑液240への電気的な接続は、潤滑液240と直接接するダイスホルダー250、又は潤滑液槽260を介して行なう形態を取る。また、潤滑液槽260に電極を設ける形態として、潤滑液240に電気的接続をしても良い。 The electrical connection to the lubricating liquid 240 according to the present embodiment takes a form that is performed via the die holder 250 or the lubricating liquid tank 260 that is in direct contact with the lubricating liquid 240. Further, as an embodiment in which an electrode is provided in the lubricating liquid tank 260, the lubricating liquid 240 may be electrically connected.
本発明では、ダイス60及び潤滑液240は、電気的に接地されていた方が、ダイス60への線通し（線がけ）作業を行う際の作業者の安全上、より望ましい。勿論、伸線機1にインターロック機構を設け、人が触れない伸線時にのみ電圧が引加させるような機構を設ければその限りではない。 In the present invention, the die 60 and the lubricating liquid 240 are more preferably electrically grounded from the viewpoint of safety of the operator when performing a wire passing operation to the die 60. Of course, this is not necessarily the case if the wire drawing machine 1 is provided with an interlock mechanism and a mechanism for applying a voltage only at the time of wire drawing not touched by a person.
図3は、図2のダイスチップ210の断面部分を拡大した図であり、典型的なダイス孔の形態である。ダイス孔はその中心軸に対して多段の角度を有してラッパ状に開いており、入線側から順にエントランス610、アプローチ620、リダクション630、ベアリング640、バックリーフ650、エクジット660と呼ばれる部位からなる。ダイヤモンド製のダイスチップ210の場合、それぞれの前記部位の中心軸に対する典型的な角度は、エントランス610では40〜90°、アプローチ620では15〜40°、リダクション630では7〜24°、ベアリング640では0°、バックリーフ650では-10〜-40°、エクジット660では-50〜-90°である。また、それぞれの前記部位の境界は丸みを付けているのが一般的である。但し、必ずしも上記のような構成になっていなくても、本発明の効果を得ることができる。 FIG. 3 is an enlarged view of a cross-sectional portion of the die chip 210 of FIG. 2, and is a typical die hole configuration. The die hole has a multi-stage angle with respect to the central axis and is open in a trumpet shape, and consists of a part called entrance 610, approach 620, reduction 630, bearing 640, back leaf 650, and exit 660 in order from the incoming line side. . For diamond die tips 210, the typical angles for the central axis of each of these sites are 40-90 ° for the entrance 610, 15-40 ° for the approach 620, 7-24 ° for the reduction 630, and 7-24 ° for the bearing 640. 0 °, -10 to -40 ° for the backleaf 650, and -50 to -90 ° for the Exit 660. Moreover, it is common that the boundary of each said site | part is rounded. However, the effects of the present invention can be obtained even if the configuration is not necessarily as described above.
金属線材50と接するのは、通常、リダクション630とベアリング640の部分であり、これらの部分で金属線材50が減面される。したがって、ダイス摩耗が生じるのはこれらの部分である。 The portions that contact the metal wire 50 are usually the portions of the reduction 630 and the bearing 640, and the metal wire 50 is reduced in area at these portions. Therefore, it is these portions where die wear occurs.
潤滑液240は、通常、リダクション630まで満たされている。しかしながら、ダイスチップ210と金属線材50の摩擦によって金属粉が発生したり、前の工程や前の伸線ユニットのダイス60から、金属線材50に巻き込まれた金属粉が潤滑液240に持ち込まれる。これらの金属粉が滞留すると、潤滑液240が減面部（例えば、リダクション630まで）まで満たされなくなり、摩擦力が増加し、健全な引抜加工が出来なくなる。場合によっては、引き抜き抵抗の増加による断線の原因となる。この現象は、入線時の伸線のばたつきが小さい、背面張力を制御できる伸線機（張力制御型ノンスリップ型伸線機）で生じ易い。また、前記現象は、伸線される金属線材50が金やニッケルのような軟質材で生じやすい。滞留した金属粉が金属線材50の表面とダイス孔の間に噛み込んだ場合、該金属線材50の金属表面性状を悪化させる。この問題は、金属線材50が炭素鋼、ステンレス鋼、パラジウム等の比較的硬質材で顕著となる。 The lubricating liquid 240 is normally filled up to the reduction 630. However, metal powder is generated by the friction between the die chip 210 and the metal wire 50, or the metal powder caught in the metal wire 50 is brought into the lubricating liquid 240 from the die 60 of the previous process or the previous wire drawing unit. If these metal powders stay, the lubricating liquid 240 will not be filled up to the reduced surface area (for example, up to the reduction 630), the frictional force will increase, and sound drawing will not be possible. In some cases, it may cause disconnection due to an increase in pull-out resistance. This phenomenon is likely to occur in a wire drawing machine (tension control type non-slip type wire drawing machine) that can control the back surface tension with small fluttering of wire drawing at the time of wire entry. In addition, the phenomenon is likely to occur when the drawn metal wire 50 is a soft material such as gold or nickel. When the staying metal powder is caught between the surface of the metal wire 50 and the die hole, the metal surface property of the metal wire 50 is deteriorated. This problem becomes significant when the metal wire 50 is a relatively hard material such as carbon steel, stainless steel, or palladium.
これら上記の問題を抑制させるために、本実施形態に係る伸線機1は、ダイス60又は潤滑液240と、金属線材50との間のバイアス電圧を制御する電圧制御手段が設けられている。 In order to suppress these problems, the wire drawing machine 1 according to the present embodiment is provided with voltage control means for controlling the bias voltage between the die 60 or the lubricating liquid 240 and the metal wire 50.
一般的に、金属線材とダイスとの摩擦によって生じる金属粉は、微細であり帯電する。したがって、本実施形態では、金属粉の電位に対して反対の電位を金属線材50に与えることによって、該金属粉が、金属線材50から離脱し、ダイス外部に出ることを促進するように構成されている。このようにして伸線機1は、金属粉のダイス60への詰まりを防止することができる。 Generally, metal powder generated by friction between a metal wire and a die is fine and charged. Therefore, in the present embodiment, the metal powder 50 is configured to promote separation from the metal wire 50 and to the outside of the die by giving the metal wire 50 a potential opposite to the potential of the metal powder. ing. Thus, the wire drawing machine 1 can prevent clogging of the metal powder into the die 60.
前記金属粉が正負のどちらの極に帯電するかは、該金属粉の表面に吸着するイオン、すなわち潤滑液240の電解質成分やｐＨ（酸性又は塩基性の度合い）で異なる。従って、前記のように印加するバイアス電圧の極も正負の両方の場合があり、該極は、前記金属粉の帯電極に合わせて、金属粉が金属線材50から離脱するような極にするのが望ましい。また、ダイス60通過後の金属線材50の線径が20μm程度の極細線である場合には、絶対値で0.5V（｜±0.5｜Ｖ）の小さな電圧（-0.5V以上+0.5V以下の電圧）を電源（図示しない）から印加することにより、本発明の効果が顕著に認められる。連続伸線機のような引抜加工機の場合、濡れ手で線がけする作業があることから、安全上、絶対値で100V以下（-100V以上+100V以下の電圧）の電圧であることが望ましい。勿論、安全上の十分なインターロックが施されるならば、この限りではない。金属線材50に電圧を印加して特定のバイアス電圧を保つという点を考慮すると、ダイスチップ210は、ダイヤモンドのような絶縁体により構成することが好ましい。尚、上記バイアス電圧に関し、ダイス60と金属線材50とをつないだ回路とした場合には、導体でつながった回路内にダイヤモンドのような絶縁体により構成されたダイスチップ210を介して回路が構成されているので、電源電圧がダイス60と金属線材50との間のバイアス電圧とみなすことができる。潤滑液240と金属線材50とをつないだ回路とした場合には、導体でつながった回路内に電気抵抗が高く絶縁体に近い潤滑液240を介して回路が構成されているので、電源電圧が潤滑液240と金属線材50との間のバイアス電圧とみなすことができる。 Whether the metal powder is positively or negatively charged differs depending on the ions adsorbed on the surface of the metal powder, that is, the electrolyte component and pH (degree of acidity or basicity) of the lubricating liquid 240. Therefore, there are cases where the pole of the bias voltage to be applied is both positive and negative as described above, and the pole is made so that the metal powder is separated from the metal wire 50 in accordance with the band electrode of the metal powder. Is desirable. In addition, when the wire diameter of the metal wire 50 after passing through the die 60 is an extra fine wire of about 20 μm, the absolute value is a small voltage of 0.5V (| ± 0.5 | V) (-0.5V or more + 0.5V or less) The effect of the present invention is remarkably recognized by applying a voltage) from a power source (not shown). In the case of a drawing machine such as a continuous wire drawing machine, there is an operation of drawing with a wet hand, so it is desirable that the voltage is 100 V or less (-100 V or more +100 V or less) in absolute value for safety. . Of course, this does not apply as long as a sufficient safety interlock is provided. Considering that a specific bias voltage is maintained by applying a voltage to the metal wire 50, the die chip 210 is preferably made of an insulator such as diamond. In addition, regarding the bias voltage, when the circuit is formed by connecting the die 60 and the metal wire 50, the circuit is configured through the die chip 210 formed of an insulator such as diamond in the circuit connected by the conductor. Therefore, the power supply voltage can be regarded as a bias voltage between the die 60 and the metal wire 50. In the case of a circuit in which the lubricating liquid 240 and the metal wire 50 are connected, the circuit is configured through the lubricating liquid 240 having a high electrical resistance and close to the insulator in the circuit connected by the conductor, so that the power supply voltage is It can be regarded as a bias voltage between the lubricating liquid 240 and the metal wire 50.
上記で述べた張力制御型ノンスリップ型伸線機1では、金属線材50のバイアス電圧を制御しない場合、潤滑液240等の周囲環境によって、伸線時の金属粉が詰まりやすい環境になる場合がある。この場合、金属線材50を電気的に接地するだけで、金属粉の詰まりを抑制できる効果が得られる。 In the tension control type non-slip type wire drawing machine 1 described above, when the bias voltage of the metal wire 50 is not controlled, the surrounding environment such as the lubricating liquid 240 may easily clog the metal powder during wire drawing. . In this case, the effect of suppressing clogging of the metal powder can be obtained by simply grounding the metal wire 50 electrically.
本実施形態の伸線方法は、上述の伸線機1を用いて、以下のように伸線する。 The wire drawing method of the present embodiment uses the wire drawing machine 1 described above to perform wire drawing as follows.
金属線材50を潤滑液（伸線液）240に浸漬する浸漬工程と、該金属線材50をダイス60に通して走行させ、前記金属線材50に対し引抜加工（減面加工）する走行工程とを有して、少なくとも前記走行工程を繰り返して連続伸線する。即ち、前記走行工程を複数回行うものである。更に、前記走行工程において、前記ダイス60又は前記潤滑液240と、前記金属線材50との間のバイアス電圧を制御しながら引抜加工する（伸線する）。 A dipping step of immersing the metal wire 50 in a lubricating liquid (drawing solution) 240 and a running step of running the metal wire 50 through a die 60 and drawing the metal wire 50 (reducing area). And at least repeating the running step to perform continuous wire drawing. That is, the traveling process is performed a plurality of times. Further, in the running process, drawing (drawing) is performed while controlling a bias voltage between the die 60 or the lubricating liquid 240 and the metal wire 50.
上述のバイアス電圧は、伸線機1の停止中から印加しても良い。また、該バイアス電圧は、伸線時のみ印加しても良い。また、該バイアス電圧の印加に関し、伸線速度に応じて、電圧を可変して印加する機構としても良い。ダイス60が電気伝導体（導体）の場合、該ダイス60を介して電流が流れ、ジュール熱を発生する場合があるため、停止時のダイス60近傍での局所的な加熱を避ける点から、伸線速度に応じて電圧を可変して印加する機構を有していることが望ましい。 The bias voltage described above may be applied while the wire drawing machine 1 is stopped. The bias voltage may be applied only during wire drawing. In addition, regarding the application of the bias voltage, a mechanism for applying the voltage in a variable manner according to the wire drawing speed may be employed. When the die 60 is an electric conductor (conductor), current flows through the die 60 and Joule heat may be generated. Therefore, it is possible to avoid local heating in the vicinity of the die 60 when stopped. It is desirable to have a mechanism for changing and applying the voltage according to the linear velocity.
また、金属線材50を潤滑液240に浸漬する浸漬工程と、該金属線材50をダイス60に通して走行させ、前記金属線材50に対し引抜加工（減面加工）する走行工程において、該金属線材50を回転駆動キャプスタン80で走行させ、少なくとも前記走行工程を繰り返して連続伸線する方法であってもよい。更に、伸線機1は前記回転駆動キャプスタン80の周速と、前記回転駆動キャプスタン80と接する前記金属線材50の走行速度を一致するように制御する。これによって、ダイス60に進入する線のばたつきを小さくすることができ、極細線の高速伸線が可能になる。更に、前記走行工程において、前記ダイス60又は前記潤滑液240と、前記金属線材50との間のバイアス電圧を制御しながら引抜加工する（伸線する）。 Further, in the dipping step of immersing the metal wire 50 in the lubricating liquid 240 and the running step of running the metal wire 50 through the die 60 and drawing (reducing) the metal wire 50, the metal wire A method may be used in which 50 is run by a rotational drive capstan 80 and at least the running process is repeated for continuous wire drawing. Further, the wire drawing machine 1 controls the peripheral speed of the rotary drive capstan 80 and the traveling speed of the metal wire 50 in contact with the rotary drive capstan 80 to coincide with each other. As a result, flapping of the wire entering the die 60 can be reduced, and high-speed wire drawing of an ultrafine wire becomes possible. Further, in the running process, drawing (drawing) is performed while controlling a bias voltage between the die 60 or the lubricating liquid 240 and the metal wire 50.
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。たとえば、上記実施形態では、繰出ユニット10、伸線ユニット20、巻取ユニット30が順に一直線状に並んでいる場合について説明したが、本発明は、これに限られない。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the feeding unit 10, the wire drawing unit 20, and the winding unit 30 are arranged in a straight line in order has been described, but the present invention is not limited to this.
また、金属線材50にバイアス電圧を印加する方法、あるいはアースを取る手法として、例えば図4〜図6のような方法が挙げられる。 Further, examples of a method for applying a bias voltage to the metal wire 50 or a method for grounding include the methods as shown in FIGS.
図4は、通電シュー310上を、金属線材50をすべらせながらバイアス電圧を印加して制御する方式である。通電シュー310と金属線材50との接触面は、金属線材50の表面の傷を防止するために、平滑で、摩耗を防止するため硬質であるのが好ましい。 FIG. 4 shows a system in which a bias voltage is applied and controlled on the energizing shoe 310 while sliding the metal wire 50. The contact surface between the energizing shoe 310 and the metal wire 50 is preferably smooth to prevent scratches on the surface of the metal wire 50 and hard to prevent wear.
図5は、自由に回転する導電性プーリーを介して、バイアス電圧を印加して制御する方法である。導電性プーリー410とリード線230は、電気的に接続されている。よって、例えば、該プーリーの材質は、金属や金属めっきされた材質で導電性を有するものである。また、使用するベアリングも電気的接触を良くするために、金属のような導電体とする。更に該ペアリング部は、オイルレス、もしくは導電性グリスを使用するのが望ましい。 FIG. 5 shows a method in which a bias voltage is applied and controlled via a freely rotating conductive pulley. The conductive pulley 410 and the lead wire 230 are electrically connected. Thus, for example, the pulley is made of metal or metal-plated material and has conductivity. Also, the bearing used is made of a conductor such as metal in order to improve electrical contact. Further, it is desirable that the pairing part uses oilless or conductive grease.
図6は、回転駆動キャプスタン80にバイアス電圧を印加して制御する機構を設けたものである。張力制御型ノンスリップ伸線機1では、金属線材50と回転駆動キャプスタン80の摩擦力を大きくするために接触長を長く取る必要がある。振り分けプーリー510は、回転駆動キャプスタン80に金属線材50を複数回巻きつけた時に金属線材50が重ならないように整列するよう振り分けるためのプーリー（ローラー）である。このように、回転駆動キャプスタン80と金属線材50は十分な接触を取っていることから、回転駆動キャプスタン80に導電性のあるものを使用し、図のようにリード線230に接続した板ばね520を回転駆動キャプスタン80に接触させることにより、十分な電気的接続を得ることができる。したがって、比較的高い電圧を印加する場合に有効である。板ばね520と回転駆動キャプスタン80との接触部は、図6では円筒面で有るが、導通のある部位で有れば、回転駆動キャプスタン80のどの場所でも良い。また、板ばね520の代わりに電気ブラシを利用しても良い。リード線側をアースに取るのでなければ、通常アースが取られるモーター軸と回転駆動キャプスタン80とは絶縁する。図6のように振り分けプーリー510を使用する場合は、振り分けプーリー510を導電性のある材料とし、図5の導電性プーリーを用いてバイアス電圧を印加して制御する機構としてもよい。 FIG. 6 shows a mechanism in which a bias voltage is applied to the rotational drive capstan 80 for control. In the tension-controlled non-slip wire drawing machine 1, it is necessary to increase the contact length in order to increase the frictional force between the metal wire 50 and the rotary drive capstan 80. The distribution pulley 510 is a pulley (roller) for distributing the metal wire 50 so that the metal wire 50 does not overlap when the metal wire 50 is wound around the rotational drive capstan 80 a plurality of times. As described above, since the rotation drive capstan 80 and the metal wire 50 are in sufficient contact, a conductive plate is used for the rotation drive capstan 80, and the plate connected to the lead wire 230 as shown in the figure. A sufficient electrical connection can be obtained by bringing the spring 520 into contact with the rotational drive capstan 80. Therefore, it is effective when a relatively high voltage is applied. The contact portion between the leaf spring 520 and the rotational drive capstan 80 is a cylindrical surface in FIG. 6, but may be any location on the rotational drive capstan 80 as long as it is a conductive part. Further, an electric brush may be used instead of the leaf spring 520. Unless the lead wire side is grounded, the motor shaft that is normally grounded and the rotary drive capstan 80 are insulated. In the case of using the sorting pulley 510 as shown in FIG. 6, the sorting pulley 510 may be made of a conductive material, and the mechanism may be controlled by applying a bias voltage using the conductive pulley of FIG.
上記は、代表的な例を示したものであり、例示したような方法以外にも金属線材50と導通を取ることができれば、上記の方法に限定されるものではない。金属を巻きつけるスプールが導電性のものであれば、スプールから図6のようにして導通と取ることも可能である。また、金属線材50の導通を取る個所は、伸線ライン上のどこでもよく、複数個所取ってもよい。 The above is a representative example, and the present invention is not limited to the above method as long as it can be electrically connected to the metal wire 50 in addition to the exemplified method. If the spool around which the metal is wound is conductive, it can be made conductive from the spool as shown in FIG. Further, the location where the metal wire 50 is conducted may be anywhere on the wire drawing line, or a plurality of locations may be taken.
スリップ型伸線機の場合、通常潤滑液槽内に回転駆動キャプスタンが入っており、これらにアースを取ることが通常であるから、金属線材のバイアス電圧を制御する方法としては、図4、図5、あるいはスプール材質が導電性のものに限定されるが、スプールを通じで導通を取る方法が取られる。 In the case of a slip type wire drawing machine, there are usually rotational drive capstans in the lubricating liquid tank, and it is normal to take a ground to these, so as a method of controlling the bias voltage of the metal wire, FIG. Although the spool material is limited to that shown in FIG. 5 or the conductive material, a method of taking conduction through the spool is used.
上記実施形態では、張力制御型ノンスリップ型伸線機の場合について説明したが本発明はこれに限らず、スリップ型伸線機にも適用することができる。スリップ型伸線機の場合、回転駆動キャプスタンが潤滑液に浸漬しているので、潤滑液槽にアースが取られていることが通常であるから、金属線材側にバイアス電圧を印加することになる。 Although the case of the tension control type non-slip type wire drawing machine has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this and can be applied to a slip type wire drawing machine. In the case of a slip-type wire drawing machine, since the rotational drive capstan is immersed in the lubricating liquid, it is normal that the lubricating liquid tank is grounded, so that a bias voltage is applied to the metal wire side. Become.
また、伸線機は伸線ユニットが２個設けられている場合について説明したが本発明はこれに限らず、伸線ユニットを３個以上繰り返し並べることによって、ダイス枚数を増やすことが可能である。 Moreover, although the wire drawing machine demonstrated the case where two wire drawing units were provided, this invention is not limited to this, It is possible to increase the number of dies by repeatedly arranging three or more wire drawing units. .
本発明を、以下の実施例で説明する。
（実施例１）
本実施例では、半導体実装用金線の伸線を行なった。金属線材50の素材は、99.999mass％の原料金に20mass ppmのカルシウムを添加した99.99 mass％の金合金線である。始めに原料金とカルシウムを、ゾーンメルト炉で溶解、凝固させ、直径6mm、長さ150mmのインゴットを製造した。その後、溝型圧延機で直径1.5mm程度にまで減面した。その後、単結晶ダイヤモンド製のダイスチップ210を含むダイス60を使用して、36.2μmまで伸線した。前記伸線は通常のスリップ型伸線機を使用し、平均各回減面率は８％で行なった。線径100μm以下の領域で金属線材の走行速度は300m/min.である。
The invention is illustrated in the following examples.
Example 1
In this example, the wire for semiconductor mounting was drawn. The material of the metal wire 50 is a 99.99 mass% gold alloy wire in which 20 mass ppm of calcium is added to the original charge of 99.999 mass%. First, the raw material and calcium were melted and solidified in a zone melt furnace to produce an ingot with a diameter of 6 mm and a length of 150 mm. Thereafter, the surface was reduced to about 1.5 mm in diameter by a grooved rolling mill. Thereafter, using a die 60 including a die tip 210 made of single crystal diamond, the wire was drawn to 36.2 μm. For the wire drawing, a normal slip type wire drawing machine was used, and the average area reduction rate was 8%. In the region where the wire diameter is 100 μm or less, the traveling speed of the metal wire is 300 m / min.
その後、極細線用ノンスリップ伸線機を使用して、22.7μmまでの伸線を試みた。伸線は、エフ・エー電子製の張力制御型のノンスリップ型伸線機（型式D3FLT）を使用した。 After that, using a non-slip wire drawing machine for ultrafine wire, we tried wire drawing up to 22.7μm. For wire drawing, a tension control type non-slip type wire drawing machine (model D3FLT) manufactured by FE Electronics was used.
前記ノンスリップ型伸線機1は、伸線ユニットが連続して９個設けられており、9枚までのダイス60を設置可能な連続伸線機である。伸線ユニットは、各々のダイス60の後方にダンサーを呼ばれる変位検出部を有し、検出した変位情報を、独立して駆動する金属線材50を送る回転駆動キャプスタン80の回転速度にリアルタイムでフィードバックする方式を取っている。回転駆動キャプスタン80と金属線材50がスリップしないことから、従来のスリップ型の伸線機におけるスリップ率の変動による線張力の不安定性が排除され、高速の連続伸線を可能にしている。また、ダンサーによってダイス60に入線する金属線材50の張力（背面張力）を制御することができるため、ダイス60に入線する金属線材50の振動を小さくすることが出来る。 The non-slip type wire drawing machine 1 is a continuous wire drawing machine in which nine wire drawing units are continuously provided and up to nine dies 60 can be installed. The wire drawing unit has a displacement detector called a dancer behind each die 60, and feedbacks the detected displacement information in real time to the rotational speed of the rotational drive capstan 80 that sends the metal wire 50 that is driven independently. The method to do is taken. Since the rotational drive capstan 80 and the metal wire 50 do not slip, the instability of the line tension due to the fluctuation of the slip ratio in the conventional slip type wire drawing machine is eliminated, and high-speed continuous wire drawing is possible. Further, since the tension (back surface tension) of the metal wire 50 entering the die 60 can be controlled by the dancer, the vibration of the metal wire 50 entering the die 60 can be reduced.
図7は、前記ノンスリップ型伸線機1の一部であり、9つの伸線ユニットの第5ユニットである。金属線材50は、本図の矢印270に示す方向に流動され、回転駆動キャプスタン80、プーリー付ダンサー90を通ってダイス60に入線する。回転駆動キャプスタン80はアルミニウム製であるが、スリップしないよう周部にウレタンライナーが施されている。更に、スリップ防止のため、回転駆動キャプスタン80と振り分けローラー510に３周金属線材50を巻いた後、金属線材50を送り出す。振り分けローラー510は、金属線材50を多重に巻いた時、回転駆動キャプスタン80周上で金属線材50が重ならないようにするためのテーパーのついたローラーである。 FIG. 7 is a part of the non-slip type wire drawing machine 1 and is a fifth unit of nine wire drawing units. The metal wire 50 is flowed in the direction indicated by the arrow 270 in the drawing, and enters the die 60 through the rotary drive capstan 80 and the dancer 90 with pulley. The rotational drive capstan 80 is made of aluminum, but a urethane liner is applied to the peripheral portion so as not to slip. Further, in order to prevent slipping, the metal wire 50 is sent out after the three-round metal wire 50 is wound around the rotational drive capstan 80 and the sorting roller 510. The sorting roller 510 is a roller with a taper for preventing the metal wire 50 from overlapping on the circumference of the rotational drive capstan 80 when the metal wire 50 is wound in multiple layers.
ダイス60は、天然単結晶ダイヤモンド製のダイスチップ210を使用し、ステンレス製ダイスケースにマウントされている。 The die 60 uses a die chip 210 made of natural single crystal diamond and is mounted on a stainless steel die case.
金属線材50は、第5ダイスへの入線時の線径が、第４ダイスの孔径にほぼ等しく、29.0μmである。孔径27.7μmの第5ダイスを通すことによって、金属線材50は断面積で約8.8％減面される。ダンサーによって、金属線材50の張力は一定に制御されるため、ダイス60後方の張力（背面張力）は一定に制御される。各々のダイス60へ入線する金属線材50の背面張力fb(mN)は、ダイス60の孔径によってfb＝10×（D/20）2の式に従って設定した。ここで、Dはダイス孔の直径（μm）である。したがって、第5ダイス前の設定背面張力は、19mNである。 The wire diameter of the metal wire 50 when entering the fifth die is approximately equal to the hole diameter of the fourth die and is 29.0 μm. By passing the fifth die having a hole diameter of 27.7 μm, the metal wire 50 is reduced in surface area by about 8.8%. Since the dancer controls the tension of the metal wire 50 to be constant, the tension behind the die 60 (back tension) is controlled to be constant. The back tension f b (mN) of the metal wire 50 entering each die 60 was set according to the formula f b = 10 × (D / 20) 2 depending on the hole diameter of the die 60. Here, D is the diameter (μm) of the die hole. Accordingly, the set back tension before the fifth die is 19 mN.
ダイス60は、ステンレス製ダイスホルダー250で固定され、ダイス入線側に設けた潤滑液槽に潤滑液240が一時的に貯蔵され、潤滑される。潤滑液槽は、小さな空間であるが、ニードルバルブ710を通じて、一定の流量でフィルターを通った潤滑液240が供給され、潤滑液槽260からあふれた潤滑液240が潤滑液回収トレー720に設けられた回収孔730を通じて回収され、循環される循環ラインを有する構造となっている。 The die 60 is fixed by a stainless steel die holder 250, and the lubricating liquid 240 is temporarily stored in a lubricating liquid tank provided on the die entry line side and lubricated. Although the lubricating liquid tank is a small space, the lubricating liquid 240 that has passed through the filter at a constant flow rate is supplied through the needle valve 710, and the lubricating liquid 240 overflowing from the lubricating liquid tank 260 is provided in the lubricating liquid recovery tray 720. It has a structure having a circulation line that is collected and circulated through the collection hole 730.
第１ダイスから第８ダイスまでは、同じ伸線ユニットが繰り返されている。最終ダイスである第９ダイスが設けられた伸線ユニットのみ、駆動原理は同じであるが、構造が異なっている。図8に第９ダイスが設けられた伸線ユニットと引抜力測定部の構成図を示す。前記伸線ユニットは金属線材50の進入部にノズル810から潤滑液240を噴射して、金属線材50を潤滑液240に浸漬する構造になっている。潤滑液240の循環ラインは、他の伸線ユニットのものと同一である。 The same wire drawing unit is repeated from the first die to the eighth die. Only the wire drawing unit provided with the ninth die, which is the final die, has the same driving principle but a different structure. FIG. 8 shows a configuration diagram of a wire drawing unit provided with a ninth die and a drawing force measuring unit. The wire drawing unit has a structure in which the lubricating liquid 240 is sprayed from the nozzle 810 to the entry portion of the metal wire 50 and the metal wire 50 is immersed in the lubricating liquid 240. The circulation line of the lubricating liquid 240 is the same as that of other wire drawing units.
本実施例において、第９ダイス、第８ダイスのダイス径は、22.7μm、23.5μmである。したがって、第９ダイスにおける減面率は6.7％、第９ダイスの背面張力は、13mNである。 In the present embodiment, the die diameters of the ninth die and the eighth die are 22.7 μm and 23.5 μm. Therefore, the area reduction rate of the ninth die is 6.7%, and the back tension of the ninth die is 13 mN.
第９ダイスを出た後、ロードセル820に接続されたプーリー830にかかる荷重を測定することによって、第９ダイスで金属線材50を引き抜くための引抜力を測定することができる。 By measuring the load applied to the pulley 830 connected to the load cell 820 after leaving the ninth die, the pulling force for pulling the metal wire 50 with the ninth die can be measured.
本伸線機1では、繰り出しから巻き取りまでの回転駆動キャプスタン80を含む10個のモーター（図示しない）は、外筒と、当該外筒にベアリングを介して軸支された駆動軸とを有し、前記外筒が電気的に接地されている。しかし、駆動軸は、ベアリングを介してアースと電気的に接続されているが、ブラシ等を用いて積極的にアース（接地）されているわけではない。そのため、駆動軸は、アースに対する電気抵抗が高く、電気的に十分接地されている状態とはいえいない。更に、繰り出し、巻き取りのためのスプールは、アルマイト加工されており、回転駆動キャプスタン80はウレタンライナー加工されているため、金属線材50とモーターの駆動軸とは完全に絶縁されている。また、途中のダンサプーリを含む全てのプーリは、非導電性のプラスチック製である。ダイスホルダーはステンレス製であるが、第1ダイスから、第９ダイスまで電気的に接地されていない。また、ダイス60は、ダイヤモンド製であることから、金属線材50は、アースから電気的に完全に絶縁された状態にある（接地されていない）。 In the present wire drawing machine 10, ten motors (not shown) including a rotational drive capstan 80 from feeding to winding take up an outer cylinder and a driving shaft pivotally supported by the outer cylinder via a bearing. And the outer cylinder is electrically grounded. However, the drive shaft is electrically connected to the ground via a bearing, but is not actively grounded (grounded) using a brush or the like. For this reason, the drive shaft has a high electrical resistance to the ground and cannot be said to be in a state of being sufficiently grounded electrically. Further, the spool for feeding and winding is anodized, and the rotational drive capstan 80 is urethane liner processed, so that the metal wire 50 and the drive shaft of the motor are completely insulated. All pulleys including the dancer pulley on the way are made of non-conductive plastic. The die holder is made of stainless steel, but is not electrically grounded from the first die to the ninth die. Further, since the die 60 is made of diamond, the metal wire 50 is in a state of being completely electrically insulated from the ground (not grounded).
上記の構成を有する連続伸線機1を使用して、金属線材50の伸線を行なった。等速運転時の伸線速さ（伸線の走行速度）は、800m/min。加減速の加速度は、2000ｍ/（min）2とした。潤滑液240は市販のポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分とした非イオン性界面活性剤をイオン交換水で0.0002mass％に希釈したものを使用した。 The metal wire 50 was drawn using the continuous wire drawing machine 1 having the above configuration. The drawing speed during constant speed operation (running speed) is 800m / min. The acceleration of acceleration / deceleration was 2000 m / (min) 2 . As the lubricating liquid 240, a nonionic surfactant mainly composed of commercially available polyoxyethylene alkyl ether diluted to 0.0002 mass% with ion-exchanged water was used.
しかし、上記条件で伸線を行った結果、伸線量が1000ｍに達する前に断線する現象が繰り返し生じた。断線箇所は、ダイス部であり、9つのダイスにランダムに起こった。断線部をSEM（Scanning Electron Microscope； 走査型電子顕微鏡）で観察したところ、図9に示すように、断線部のダイス入り口側の金属線材先端にコーン状の金属粉910が詰まっていることが観察された。この部分を拡大するとこの金属粉は、直径が1μm以下、長さが数μmから数十μmの繊維状の金属粉体の集合体であり、EDS（エネルギー分散型X線分光分析法）で分析した結果、ほぼ100％の金であることがわかった。コーンが破断部先端にあること、コーンの角度がダイス60のリダクション角とほぼ一致することから、金線表面からカンナ屑状に削れた金属粉がリダクション部に滞留し、摩擦力が大きくなった結果、線を引き抜く力が大きくなり、金線が耐えられなくなり、断線に至ったものと断定された。 However, as a result of wire drawing under the above conditions, the phenomenon of wire breakage before the wire drawing dose reached 1000 m repeatedly occurred. The disconnection point was a die part, which occurred randomly on nine dice. When the disconnection portion was observed with a scanning electron microscope (SEM), as shown in FIG. 9, it was observed that the metal wire 910 at the die entrance side of the disconnection portion was clogged with cone-shaped metal powder 910. It was done. When this part is enlarged, this metal powder is an aggregate of fibrous metal powders with a diameter of 1 μm or less and a length of several μm to several tens of μm, and analyzed by EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy). As a result, it was found that it was almost 100% gold. Since the cone is at the tip of the fractured part and the angle of the cone almost coincides with the reduction angle of the die 60, the metal powder shaved from the surface of the gold wire stays in the reduction part and the frictional force increases. As a result, the force to pull out the wire was increased, the gold wire could not withstand, and it was determined that the wire was broken.
上記現象は、インゴットロット、ダイスロットによって発生しない場合もあったが、特定の頻度で再現よく起こり、工業的には歩留まり低下や生産性低下という問題を引き起こすものであった。 Although the above phenomenon may not occur due to ingot lots and die slots, it frequently occurs at a specific frequency, and industrially causes problems such as a decrease in yield and productivity.
次に、上記伸線機1の電気系統に変更を施した。第一に、繰出スプール及び巻取スプールを本体に軸支する軸に金属ブラシを接触させ、当該金属ブラシを接地した。金線を巻き取る巻取スプールをアルミニウム製とした。このことによって、金属線材は電気的に接地された。このように構成した伸線機1を使用して、同様な試験を実施した。 Next, the electrical system of the wire drawing machine 1 was changed. First, a metal brush was brought into contact with a shaft that pivotally supports the supply spool and the take-up spool on the main body, and the metal brush was grounded. The take-up spool for winding the gold wire was made of aluminum. As a result, the metal wire was electrically grounded. A similar test was performed using the wire drawing machine 1 configured as described above.
その結果、前述の伸線に比べて、等速伸線中は安定して伸線ができるようになった。減速して停止直前、あるいは停止直後に断線することは稀に生じたが、前述の伸線に比べて頻度は極めて少なく、等速伸線中は断線することは全く無かった。稀に生じた断線部の金線性状は、電気的な接地機構を有しない伸線機で伸線した場合（上述の伸線）と同じであった。すなわち、金属粉詰まりは僅かに発生したが、軽微になっている。停止直前、あるいは停止中に断線する理由は、動摩擦係数が静止摩擦係数より大きいためと考えられる。 As a result, compared to the above-mentioned wire drawing, wire drawing can be stably performed during constant-speed wire drawing. Although disconnection occurred rarely immediately before or after stopping after deceleration, the frequency was extremely low compared to the above-mentioned wire drawing, and there was no wire break during constant-speed wire drawing. The gold wire property of the disconnection part which occurred rarely was the same as the case where the wire was drawn by a wire drawing machine having no electrical grounding mechanism (the above-mentioned wire drawing). That is, although metal powder clogging occurred slightly, it became minor. The reason for disconnection immediately before or during the stop is considered to be because the dynamic friction coefficient is larger than the static friction coefficient.
以上説明したように、本実施例で使用した金属線材の伸線において、金属線材を電気的に接地する機構が設けられていない伸線機を使用した場合、金属粉の詰まりが頻発し、工業的には歩留まりが低く、生産性の低いものであったが、本実施例である、金属線材を電気的に接地する機構が設けられている伸線機1を使用した場合、停止直前の断線は稀に認められたが、伸線中の停止は無く工業的に歩留まりが著しく向上し、生産性が極めて向上することが確認できた。
（実施例２）
次に、実施例１で示したノンスリップ型伸線機の電気構成を変更し、バイアス電圧を制御した場合の影響を調べた。
As described above, in the wire drawing of the metal wire used in this example, when a wire drawing machine without a mechanism for electrically grounding the metal wire is used, clogging of the metal powder frequently occurs, In general, the yield was low and the productivity was low, but when using the wire drawing machine 1 provided with a mechanism for electrically grounding the metal wire according to the present embodiment, the disconnection immediately before stopping Although it was rarely observed, there was no stop during wire drawing, and it was confirmed that the yield was significantly improved industrially and the productivity was extremely improved.
(Example 2)
Next, the electrical configuration of the non-slip type wire drawing machine shown in Example 1 was changed, and the influence when the bias voltage was controlled was examined.
まず、巻き取り軸のアースを非接続とし、金線を巻き取るスプールをアルマイトコーティングしたものに変更し、アースから絶縁させた。次に、繰り出された金属線材に曲率40mmの外周を鏡面研磨したアルミニウム円筒の外周を接触させ、定電圧直流電源に接続した。ついで、9つのダイスを押えているステンレス製ダイスホルダーを全て接地した。ダイスホルダーは、ダイスと接触しているため、定電圧直流電源から電圧を加えることによって、金属線材はダイスに対してバイアス電圧が印加できるように構成されている。 First, the grounding of the winding shaft was disconnected, and the spool for winding the gold wire was changed to an anodized coating so that it was insulated from the ground. Next, the outer circumference of an aluminum cylinder having a mirror-polished outer circumference with a curvature of 40 mm was brought into contact with the drawn metal wire and connected to a constant voltage DC power source. Next, all the stainless steel die holders holding the nine dies were grounded. Since the die holder is in contact with the die, the metal wire is configured so that a bias voltage can be applied to the die by applying a voltage from a constant voltage DC power source.
前記構成の連続伸線機を使用して、金属線材の伸線を行なった。バイアス電圧を印加した以外の伸線条件は、実施例１と同じ条件で行なった。また、第９ダイスを通じて引き抜くための引抜力の測定を実施した。表１にその結果をまとめたものを示す。断線の評価は、10000mの伸線中、及び減速停止時を通して断線しなかった場合を◎、10000mの伸線中には断線しなかったが、停止時に断線が認められた場合を○、伸線中に断線が生じた場合を×とした。 Using the continuous wire drawing machine having the above configuration, the metal wire was drawn. The wire drawing conditions other than the application of the bias voltage were the same as those in Example 1. In addition, the pulling force for pulling through the ninth die was measured. Table 1 summarizes the results. The evaluation of disconnection is ◎ when the wire is not disconnected during 10000m wire drawing and during deceleration stop, ◎, when the wire is not disconnected during wire drawing of 10000m, but when wire break is recognized at the time of stop, ○, wire drawing The case where disconnection occurred inside was set as x.
表１に示したように、ダイスに対する金属線材のバイアス電圧を制御した伸線機を使用した場合は、伸線中には断線が認められず、安定した伸線が可能であった。バイアス電圧を0V又はプラス側に取った場合は、停止直前、あるいは停止した後、稀に断線が見られ、図9に示したような金属粉詰まりが認められた。しかし、実施例1で示した金属線材の電位を制御する機構の無い伸線機を使用して伸線した場合に比較して、断線する頻度が格段に少なく、大きく改善することがわかった。 As shown in Table 1, when a wire drawing machine in which the bias voltage of the metal wire relative to the die was controlled was used, no wire breakage was observed during wire drawing, and stable wire drawing was possible. When the bias voltage was set to 0 V or the positive side, disconnection was rarely seen immediately before or after stopping, and metal clogging as shown in FIG. 9 was observed. However, it was found that the frequency of disconnection was significantly less than that in the case where the wire drawing machine without a mechanism for controlling the potential of the metal wire shown in Example 1 was used, and it was greatly improved.
更に、本実施例の条件では、ダイスに対する金属線材の電位をマイナス（負）にした場合において、金属粉詰まりによる断線が全く見られなくなり、より大きな効果が得られた。 Furthermore, under the conditions of this example, when the potential of the metal wire relative to the die was negative (negative), no disconnection due to metal clogging was observed, and a greater effect was obtained.
第９ダイスを通過させるための引抜力は、-0.1Vのバイアス電圧で低下が見られ始め、更に-1.0Vまでバイアス電圧が絶対値で大きくなるに従って、小さくなった。本実施例で使用した伸線機では、金属線材の背面張力が制御でき、第９ダイス後方への張力は、13mNである。したがって、金属線材と接触しているダイスチップのリダクション、ベアリングの面からの力は、引抜力から背面張力を引いた値になる。引抜力の低下は、金属線材とダイスの摩擦力の減少を意味し、これは金属粉がリダクションから速やかに排出され、潤滑が良くなる作用と、接触面積の減少、金属粉のベアリングへの食い込みが減少する作用によるものである。
（実施例３）
次に、金線より硬質なステンレス鋼線の伸線試験を実施し、ダイス摩耗と表面性状に対するバイアス電圧を制御した伸線機の有用性を検証した。
The pulling force for passing the ninth die began to decrease at a bias voltage of -0.1 V, and further decreased as the bias voltage increased in absolute value to -1.0 V. In the wire drawing machine used in this example, the back tension of the metal wire can be controlled, and the tension behind the ninth die is 13 mN. Accordingly, the reduction of the die tip that is in contact with the metal wire and the force from the bearing surface are obtained by subtracting the back surface tension from the pulling force. A decrease in drawing force means a reduction in the frictional force between the metal wire and the die, which means that the metal powder is quickly discharged from the reduction, improving the lubrication, reducing the contact area, and biting the metal powder into the bearing. This is due to the action of decreasing.
(Example 3)
Next, a wire drawing test was performed on a stainless steel wire harder than a gold wire, and the usefulness of the wire drawing machine with controlled bias voltage for die wear and surface properties was verified.
伸線する金属線材は、線径37.4μmのSUS304製の線材であり、25.0μmまでの伸線を試みた。伸線は、実施例１と同じエフ・エー電子製の張力制御型のノンスリップ伸線機（型式D3FLT）を使用した。ダイスチップは、人造単結晶ダイヤモンド製であり、ステンレスケース内にマウントされている。ダイス摩耗を比較するため、ダイス孔の中心線の直交面を〈111〉に揃えたものを使用した。 The metal wire to be drawn was a SUS304 wire with a wire diameter of 37.4 μm, and wire drawing up to 25.0 μm was attempted. For wire drawing, the same tension control type non-slip wire drawing machine (model D3FLT) manufactured by FA Electronics as in Example 1 was used. The die chip is made of artificial single crystal diamond and mounted in a stainless steel case. In order to compare the die wear, the ones with the surface perpendicular to the center line of the die hole aligned to <111> were used.
各々のダイスへ入線する金属線材の背面張力fb(mN)は、ダイスの孔径によってfb＝20×（D/20）2の式に従って設定した。ここで、Dはダイス孔の直径（μm）である。ただし、上限は50mNとし、背面張力がこれを超える場合は、50mNとした。 The back tension f b (mN) of the metal wire that enters each die was set according to the formula f b = 20 × (D / 20) 2 depending on the hole diameter of the die. Here, D is the diameter (μm) of the die hole. However, the upper limit was 50 mN, and when the back tension exceeded this, it was 50 mN.
本実施例において、９個のダイスの内、第９ダイス、第８ダイスのダイス径は、25.0μm、26.3μmである。したがって、第９ダイスにおける減面率は9.7％、第９ダイスの背面張力は、31mNである。 In the present embodiment, of the nine dies, the diameters of the ninth die and the eighth die are 25.0 μm and 26.3 μm. Therefore, the area reduction rate of the ninth die is 9.7%, and the back tension of the ninth die is 31 mN.
金属線材とダイスのバイアス電圧が調整できない現行の連続伸線機を使用して、ステンレス鋼線の伸線を行なった。等速運転時の伸線速さ（金属線材の走行速度）は、1000m/min.で、加減速の加速度は、2000ｍ/（min.）2とした。潤滑液は、両性界面活性剤を9％、アニオン系界面活性剤3％、還元剤22％、消泡剤1％、メタノール22％を含有し、残部（溶媒）が水である（水溶液）市販の潤滑液を、イオン交換水で0.3％に希釈したものを使用した。 Stainless steel wire was drawn using the current continuous wire drawing machine that cannot adjust the bias voltage of metal wire and die. The wire drawing speed (traveling speed of the metal wire) during constant speed operation was 1000 m / min., And the acceleration / deceleration acceleration was 2000 m / (min.) 2 . Lubricating liquid contains 9% amphoteric surfactant, 3% anionic surfactant, 22% reducing agent, 1% antifoaming agent, 22% methanol, and the balance (solvent) is water (aqueous solution) Used was diluted to 0.3% with ion exchange water.
金線と異なり、伸線中、停止時の断線は発生せず、安定的な伸線が可能であった。ステンレスは金に比較して硬質であるため、金属粉の変形によるダイスチップのリダクションにおける物理的堆積が起こり難いためと考えられる。等速運転時の第９ダイスの引抜力は、平均引抜力が145mNであり、背面張力を引いて求められるダイス摩擦を含むステンレス鋼線とダイスに作用する力は114mNであった。 Unlike gold wire, there was no disconnection during stopping during wire drawing, and stable wire drawing was possible. Since stainless steel is harder than gold, it is considered that physical deposition hardly occurs in the reduction of the die chip due to deformation of the metal powder. The pulling force of the ninth die during constant speed operation was an average pulling force of 145 mN, and the force acting on the stainless steel wire and the die including die friction obtained by pulling back tension was 114 mN.
試験した範囲で断線は生じなかったが、伸線巻取り量が30000mを超えたところから金属線材の表面性状が悪くなり、伸線された線の表面をSEMで観察したところ、表面に伸線方向に沿って疵が入っていることがわかった。 Wire breakage did not occur in the tested range, but the surface properties of the metal wire deteriorated when the amount of wire drawing exceeded 30000m, and the surface of the drawn wire was observed with SEM. It turns out that there is a wrinkle along the direction.
図10は、ステンレス鋼線の総引抜長さが69250mの時の入線側から見たダイスリダクション部のSEM写真である。典型的なダイス摩耗であるリング摩耗1030に加え、リダクション部が著しく摩耗していることが観察された。ステンレス鋼線表面に観察された疵は、リダクション、及びベアリングが摩耗して生じたダイスマークである。これは、生じた鉄粉が速やかにダイスの外に排出されず、ベアリングへ硬質な鉄粉の食い込みが頻繁に起きたためと考えられる。 FIG. 10 is an SEM photograph of the die reduction part viewed from the incoming line side when the total drawing length of the stainless steel wire is 69250 m. In addition to ring wear 1030, which is typical die wear, it was observed that the reduction part was significantly worn. The wrinkles observed on the surface of the stainless steel wire are reductions and die marks generated by wear of the bearings. This is presumably because the generated iron powder was not quickly discharged out of the die, and the hard iron powder bite into the bearing frequently.
次に、第１ダイスの手前のプーリーの一つを、導電性を有するプーリーに変更し、定電圧直流電源に接続した。ついで、9つのダイスを押えているステンレス製ダイスホルダーを全て接地し、金属線材にバイアス電圧を印加できる機構を伸線機に施した。 Next, one of the pulleys in front of the first die was changed to a conductive pulley and connected to a constant voltage DC power source. Next, all of the stainless steel die holders holding the nine dies were grounded, and a mechanism that can apply a bias voltage to the metal wire was applied to the wire drawing machine.
前記伸線機を使用して、導電性プーリーを介してステンレス鋼線に-1.5Vの電圧を印加し、同じ条件で伸線を行なった。同じ条件での最終ダイスの引抜力は133mNであり、金属線材の背面張力を引いて求められるダイス摩擦を含むステンレス鋼線とダイスに作用する力は102mNと、ステンレス鋼線の電位を制御していない場合に比較して約10％減少した。これは、鉄粉が、ダイスの外に速やかに排出され、リダクションへの鉄粉の付着、これによる潤滑液周りの悪化、及び、ベアリング部へ鉄粉の食い込みによる摩擦力の上昇が抑制されたためである。 Using the wire drawing machine, a voltage of -1.5 V was applied to the stainless steel wire through a conductive pulley, and wire drawing was performed under the same conditions. The pulling force of the final die under the same conditions is 133mN, and the force acting on the stainless steel wire including the die friction required by pulling back tension of the metal wire and the die is 102mN, controlling the potential of the stainless steel wire. Compared to the case without it, it decreased by about 10%. This is because the iron powder was quickly discharged out of the die, and the iron powder adhered to the reduction, the deterioration around the lubricating liquid, and the increase in frictional force due to the iron powder biting into the bearing part were suppressed. It is.
引抜量100000mを超えてもステンレス鋼線に大きな疵は殆ど生じず、入線側からダイスを観察しても僅かなリング摩耗は認められたが、リダクション、ベアリングの孔は真円に保たれていた。 Even when the drawing amount exceeded 100,000 m, there was almost no large wrinkle on the stainless steel wire, and even when observing the die from the incoming wire side, slight ring wear was observed, but the reduction and bearing holes were kept in a perfect circle. .
すなわち、ステンレス鋼線のバイアス電圧を制御した伸線機では、金属線材を伸線する時のダイス孔近傍での金属粉の滞留を抑制し、引抜抵抗増加、断線、金属線の表面疵を抑制し、またダイス摩耗の低減に有用であることがわかった。 In other words, in a wire drawing machine that controls the bias voltage of a stainless steel wire, the metal powder stays in the vicinity of the die hole when drawing the metal wire, and the increase in drawing resistance, wire breakage, and surface flaws on the metal wire are suppressed. It was also found useful for reducing die wear.
同様な実験を同じ線径のパラジウム線で実施した。線速が300m/min.である以外は同じ条件で実施したところ、ダイス摩耗がステンレス鋼線の1/10の量で発生する等、顕著な摩耗が発生したが、金属線材にバイアス電圧を制御した伸線機で伸線したものの方が、伸線時のダイス孔近傍での金属粉の滞留を抑制され、引抜抵抗増加、断線、金属線の表面疵を抑制し、またダイス摩耗の低減に有用であることが確認された。
（実施例4）
次に、ニッケル被覆された銅線の伸線試験を実施し、ダイス摩耗に対するバイアス電圧を制御した伸線機の有用性を検証した。実施例１で示したノンスリップ型伸線機を用い、バイアス電圧を制御した場合の影響を調べた。
Similar experiments were performed with palladium wires of the same wire diameter. When it was carried out under the same conditions except that the wire speed was 300 m / min., Remarkable wear occurred, for example, die wear occurred in an amount 1/10 that of stainless steel wire, but the bias voltage was controlled on the metal wire. The wire drawn by the drawn wire drawing machine suppresses the accumulation of metal powder in the vicinity of the die hole during wire drawing, suppresses an increase in drawing resistance, breakage, surface flaws on the metal wire, and reduces die wear. It was confirmed that it was useful.
(Example 4)
Next, a wire drawing test of a nickel-coated copper wire was performed, and the usefulness of a wire drawing machine that controlled the bias voltage against die wear was verified. Using the non-slip type wire drawing machine shown in Example 1, the influence of controlling the bias voltage was examined.
ニッケル被覆銅線の繰り出し、巻き取りを行う繰出スプール及び巻取スプールはアルマイトコーティングしたものを使用し、アースから絶縁させた。次に、回転駆動キャプスタンのうち、最も下流にある回転駆動キャプスタンの周面を硬質クロムメッキし、鏡面し仕上げた金属製のものとし、図５のような形態でリード線を付した板ばねを接触させ、リード線を通じてニッケル被覆銅線に定電圧直流電源から通電できるようにした。モーターの駆動軸と回転駆動キャプスタンは絶縁した。残りの回転駆動キャプスタンの周面はウレタンライニングされたものを使用し、ニッケル被覆銅線とは絶縁されている。 The feeding spool and the winding spool for feeding and winding the nickel-coated copper wire were anodized and insulated from the ground. Next, among the rotational drive capstans, the peripheral surface of the rotational drive capstan located at the most downstream side is made of hard chrome-plated metal with a mirror finish, and is provided with lead wires in the form as shown in FIG. A spring was brought into contact so that a nickel-coated copper wire could be energized from a constant voltage DC power source through a lead wire. The motor drive shaft and rotary drive capstan were insulated. The peripheral surface of the remaining rotary drive capstan is urethane-lined and insulated from the nickel-coated copper wire.
一方、9つのダイスを押えているステンレス製ダイスホルダーを全て接地した。したがって、定電圧直流電源に電圧を加えることによって、ダイスに対するバイアス電圧を金属線材に印加できるように構成されている。 On the other hand, all the stainless steel die holders holding the nine dies were grounded. Therefore, the bias voltage for the die can be applied to the metal wire by applying a voltage to the constant voltage DC power supply.
このように構成された連続伸線機を使用して、直径100μmのニッケル被覆銅線の伸線を行なった。ダイスは人造単結晶タイヤモンド製であり、摩耗を比較するために〈111〉面方位が伸線方向になるものにした。各回減面率は約8％で、9つのダイスを用いて引き抜いた仕上がり線径は、70μmである。ダイス摩耗を強調して調べるために、潤滑液は純水とし、巻き取り速さは1000m/min.とした。 Using the thus-configured continuous wire drawing machine, a nickel-coated copper wire having a diameter of 100 μm was drawn. The die is made of artificial single crystal tire Mond, and the <111> plane orientation is the wire drawing direction for comparison of wear. Each reduction in area is about 8%, and the finished wire diameter drawn with nine dies is 70 μm. In order to emphasize and examine the die wear, the lubricating liquid was pure water and the winding speed was 1000 m / min.
接地されたダイスに対するニッケル被覆銅線の電位を-0.5V、-1.0V、-1.3V、-1.5V、-2.0Vに変えて、各電圧を引加しながら50000m伸線した。比較のために、上記の電気的な措置をとらず、ニッケル被覆銅線とダイスの両方共、接地させず電位制御しなかった場合についても同じ条件で伸線を行った。 The potential of the nickel-coated copper wire with respect to the grounded die was changed to -0.5V, -1.0V, -1.3V, -1.5V, and -2.0V, and 50,000 m was drawn while applying each voltage. For comparison, wire drawing was performed under the same conditions in the case where the above electrical measures were not taken and both the nickel-coated copper wire and the die were not grounded and the potential was not controlled.
50000mの伸線を行った後、走査型電子顕微鏡を使用して、ダイス孔径が100μmのダイスと70μｍダイスのリダクション部の摩耗の程度を調べた。その結果を表２に示した。 After wire drawing of 50000 m, the scanning electron microscope was used to examine the degree of wear of the die having a die hole diameter of 100 μm and the reduction part of the 70 μm die. The results are shown in Table 2.
ニッケル被覆銅線、ダイスとも電位を制御しなかった場合は、著しいダイス摩耗が生じていた。一方、バイアス電圧を引加した場合のダイス摩耗は、軽微であり、許容できるものであった。特に、ニッケル被覆銅線のダイスに対する電位が、孔径が70μmダイスでは-1.0V以下、孔径が100μmダイスでは-1.5V以下の電圧を引加して伸線した場合、ダイス摩耗は、認められなかった。また、前記バイアス電圧を-100V又は+100Vとした場合も、同様の効果が得られた。 When the potential of both the nickel-coated copper wire and the die was not controlled, significant die wear occurred. On the other hand, the die wear when the bias voltage was applied was slight and acceptable. In particular, if the nickel-coated copper wire has a potential of -1.0 V or less for a 70 μm hole diameter and -1.5 V or less for a 100 μm hole diameter, no die wear is observed. It was. The same effect was obtained when the bias voltage was set to -100V or + 100V.
以上、説明したように金属線材のバイアス電圧を制御することによって、金属粉の詰まりによる断線やダイス摩耗が効果的に抑制されることが分かった。特に、線径100μm以下の金属線材を伸線する場合に有効であり、細線の伸線に対しては、小さな電圧で十分な効果があることが分かった。 As described above, it has been found that by controlling the bias voltage of the metal wire, wire breakage and die wear due to clogging of metal powder are effectively suppressed. In particular, it is effective in drawing a metal wire having a wire diameter of 100 μm or less, and it has been found that a small voltage has a sufficient effect for drawing a thin wire.
1 伸線機（伸線装置）
10 繰出ユニット
20 伸線ユニット
30 巻取ユニット
40 繰出スプール
50 金属線材
60 ダイス
70 巻取スプール
80 回転駆動キャプスタン（走行手段）
90 プーリー付きダンサーアーム
100 張力コントローラー（張力制御手段）
110 駆動部の回転方向
120 プーリ
120A ガイドプーリ（走行手段）
120B ダンサプーリ（走行手段）
120C 入側ガイドプーリ（走行手段）
210 ダイスチップ
220 ダイスケース
230 電位制御用リード線（電圧制御手段）
240 潤滑液
250 ダイスホルダー
250A ダイス押え用板ばね
250B ダイス高さ調整用金具
250C ダイス押え用垂直壁金具
260 潤滑液槽（浸漬手段）
270 伸線方向
310 通電シュー
410 導電性プーリー
510 振り分けローラー（振り分けプーリー）
520 通電用板ばね
610 エントランス
620 アプローチ
630 リダクション
640 ベアリング
650 バックリリーフ
660 エクジット
710 潤滑液供給ニードルバルブ
720 潤滑液受けトレー
730 潤滑液回収孔
810 潤滑液噴射ノズル
820 引抜測定用ロードセル
830 引抜力測定用プーリー
910 断線部先端の金属粉
1010 ダイヤモンドダイス
1020 リング摩耗部
1030 リダクション摩耗部
1 Wire drawing machine (wire drawing equipment)
10 Feeding unit
20 Wire drawing unit
30 Winding unit
40 Feed spool
50 metal wire
60 dice
70 Take-up spool
80 Rotation drive capstan (traveling means)
90 Dancer arm with pulley
100 Tension controller (Tension control means)
110 Drive direction of rotation
120 pulley
120A guide pulley (traveling means)
120B dancer pulley (traveling means)
120C Inlet guide pulley (traveling means)
210 Dice chip
220 Dice case
230 Lead wire for potential control (voltage control means)
240 Lubricant
250 Dice holder
250A Die presser leaf spring
250B Die height adjustment bracket
250C Vertical wall bracket for die presser
260 Lubricant bath (immersion means)
270 Drawing direction
310 Current shoe
410 conductive pulley
510 Sorting roller (sorting pulley)
520 Energizing leaf spring
610 Entrance
620 approach
630 reduction
640 bearings
650 Back relief
660 exit
710 Lubricant supply needle valve
720 Lubricant tray
730 Lubricant recovery hole
810 Lubricating liquid injection nozzle
820 Pull cell for load measurement
830 Pulling force measurement pulley
910 Metal powder at disconnection tip
1010 Diamond Dice
1020 Ring wear part
1030 Reduction wear part
Claims (8)
前記潤滑液に浸漬した前記金属線材を１つ以上の伸線ダイスに通して走行させる走行手段と
を有する伸線装置であって、
更に、前記伸線ダイス又は前記潤滑液と、前記金属線材との間のバイアス電圧を制御する電圧制御手段を有することを特徴とする伸線装置。 Immersion means for immersing the metal wire in the lubricating liquid;
A wire drawing device having running means for running the metal wire immersed in the lubricating liquid through one or more wire drawing dies,
The wire drawing apparatus further comprises voltage control means for controlling a bias voltage between the wire drawing die or the lubricating liquid and the metal wire.
該回転駆動キャプスタンの周速と、該回転駆動キャプスタンと接する前記金属線材の走行速度とを一致させる速度制御手段と、
前記進入部における前記金属線材の進行方向と反対向きの線張力を制御する張力制御手段と
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸線装置。 The traveling means has a rotary drive capstan,
Speed control means for matching the peripheral speed of the rotational drive capstan with the traveling speed of the metal wire in contact with the rotational drive capstan;
5. The wire drawing apparatus according to claim 1, further comprising a tension control unit that controls a linear tension opposite to a traveling direction of the metal wire in the entry portion.
前記潤滑液に浸漬した前記金属線材を１つ以上の伸線ダイスに通して走行させる走行工程と
を有する伸線方法であって、
前記伸線ダイス又は前記潤滑液と、前記金属線材との間のバイアス電圧を制御しながら伸線することを特徴とする伸線方法。 An immersion step of immersing the metal wire in the lubricating liquid;
A wire drawing method having a running step of running the metal wire immersed in the lubricating liquid through one or more wire drawing dies,
A wire drawing method comprising drawing wire while controlling a bias voltage between the wire drawing die or the lubricating liquid and the metal wire.
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