JP2721004B2 - 金属線または金属管の連続引抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属線、または金属管の冷間引抜き装置に係
り、特に難加工金属、異形断面金属線、複合線の引抜き
に関するものである。

［従来の技術］ 金属線を連続的に細くするには、所定径を有するダイ
スを通して回転ドラムに巻取る引抜き法が一般的である
が、この方法では20〜30％ずつ減面し素材をより細くす
るためには幾台ものダイスと巻取り機の組合せを並べる
必要があり、操業中に断線を起こすと著しい生産性低下
を余儀なくされると共に設備が複雑で大がかりとなるの
で、作業の調整を行なうには非常な熟練を必要とされ
る。

一方、上記手段より簡単な手段としてアルミニウムの
ような非鉄軟金属を摩擦力を利用して加工する連続押出
し手段であるコンフォーム押出し法が知られているが、
この手段の素材押し付け機構はシューと称する一体もの
の高強度金属材料を用いた部材を主体とするものであ
る。

しかしながら、こうした一体もののシューでは加工や
熱処理が大がかりな上、シューの一部に局部摩耗を起こ
すと全体を交換しなければならず交換が大がかりで煩雑
となる上に、素材の押し付けが接触長さは変えることが
できず不必要に長くなったりする不都合があった。ま
た、一体もののシューは剛性が高く、素材の変動に応じ
て押し付け力が変動して不安定作業となることがある。

さらに従来手段では、素材を押しつぶしてホイール溝
に充満され素材を非常に大きな静水圧下に保つことによ
り発生する摩擦力を利用しているので、素材の降伏応力
に対して十分な押し付け力を与えることが必要となり押
し付け機構が大がかりなものとなる。従って鋼線のごと
く降伏応力に対して十分な押し付け力を与えることの困
難な素材には上記従来手段は応用されていない。また、
従来手段のダイス内には素材溜め部があってこの部分で
デッドメタル、即ち、ダイスに停滞して押し出されない
状態にある素材を形成させ、このデッドメタルとダイス
に流れ込んでくる素材との間に発生する摩擦熱を利用し
て強加工を行なっているが、上記従来ダイスはアルミニ
ウム等の非鉄軟金属について可能であって鋼線の如く素
材の降伏応力に対して十分な押し付け力を与えることの
できない素材についてこれを実施するとダイスおよびシ
ューは耐えられない。

このような事情を考慮して特願昭57−150729号には、
鋼線においてもかかる手段の適用を可能とした引抜機が
示されている。即ち、該発明は、回転駆動されるホイー
ルは外周部に加工鋼線がはまる溝底角が40゜から90゜と
なっているＶ型あるいは台形型のホイール溝を有し、鋼
線を該ホイール溝に押し付けるシューは押し付け機構を
有する複数個のセグメントに分離構成されていると共
に、シューの終端に隣接してダイスを形成し、その前方
に巻取り機を設置せしめホイールの回転とシューの押し
付けによって発生する押し込み力および巻取り機の引抜
き力によって鋼線の連続加工が可能な機構としたことを
特徴とする鋼線の連続引抜き機である。しかるに、該発
明に示されている素材前方の巻取り機は素材に引っ張り
力を与えて、ダイス内の加工を助ける役割を果たすが、
このような設備においては、素材は巻取り機の円筒部に
巻付けられて製品ができあがるので、素材が長いまま使
われる用途、例えば橋梁のケーブルや金網に使われる場
合はそれでよいが、直線状の製品にして適当な長さに切
断して使用される場合は、巻取ってしまったのでは、そ
れを再び直線に直すのは容易でない。このことはことに
高強度を有する素材の場合に顕著に問題となり、巻取り
でついた曲がりクセを取りのは大変な仕事となる。ま
た、素材の断面が円形ではなく、Ｌ型や星型などの異形
断面形状を有する素材を巻取るとその形がゆがんでしま
い、後で断面形状を元に戻すことができなくなることが
ある。このことは、薄肉の金属管の場合にも当てはま
る。

このような時には素材をまっすぐ引っ張る事が必要と
なるが、直棒の引抜きに用いられるドローベンチは、あ
る限られた長さに対して直線的に引き抜くことができる
が、素材をつかむチャックを再び素材につけかえなけれ
ばならず、連続的な加工はできない。また、連続的に直
線状に引き抜くことを可能とした装置として、ドイツの
シュマーグ社が開発したものがある。これは引抜き力を
一定にすることができず、二組の素材引張機構を交互に
働かせているものであって、引抜きのようにダイス前方
で引張さえすれば安定した操業が可能であるが、押出し
と引抜きを同時に実施する場合にはダイス前方張力を上
記のような方式で一定にすることは困難であり、引張力
が過大になると加工された素材は断線したり、引張力が
不足すると押出し力が過大となって素材座屈やホイール
と素材間の摩擦の限界を越えて相対すべりを起こして加
工不可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は連続的に線状あるいは管状素材の断面積を大
幅に減じて直線状の製品を作るために、その障害となる
製品断線、素材座屈、寸法不安定、巻きぐせ等の問題点
を解決しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 即ち本発明は、回転駆動されるホイールは外周部に素
材がはまる溝を有し、素材を該ホイール溝に押し付ける
シューは、油圧またはスプリングによって押し付けられ
る複数個のセグメントに分離構成されているとともに、
シューの終端に隣接してダイス半角60度以下のダイスを
形成し、これを通過した素材を、ダイス前方で挟みつけ
て、一定距離移動した後、素材を離して元の位置に戻
り、再び同じことを繰り返す装置を二台有して、それら
が交互に作用することによって、該素材に連続的に引っ
張り力を付与すると共に、該引っ張り力を該素材加工後
の引張り強さの0.2〜0.9倍の範囲の一定に制御する機構
を有する引張り機を設置せしめ、ホイールの回転とシュ
ーの押し付けによって発生する押し込み力および引張機
の引抜き力の組合わせによって、素材の連続加工が可能
な構成としたことを特徴とする、金属線または金属管の
連続引抜き装置である。

以下に本発明を詳細に説明する。

［作 用］ 第１図は本発明に係る引抜き設備の一態様を示すもの
である。アイコイラ２から出てきた素材１は３のガイド
ロールを経由して、ホイール４の外周部とシュー５の間
に入り、油圧シリンダ６で押し付けられた状態でホイー
ル４を回転させると、ダイスガイド７からダイス８に押
し込まれる。さらに素材１はダイス前方で引張機9,9′
のいずれか一方にエアシリンダ10,10′の圧力を受けて
チャック部11,11′を介して把握される。これらエアシ
リンダ10,10′は、別のエアシリンダ12,12′によって、
ガイドレール13,13′に沿って素材前方へ一定距離移動
させられる。これにより、素材には張力がかかることに
なるが、この張力はエアシリンダ12,12′の圧力制御に
よって常に所定の一定値を保持する機構となっている。
引張機を二組保有しているので、一つの引張機が一定距
離素材を引っ張った後、他の引張機が素材を把握して同
じように引っ張る。その時、先に引っ張った方はいち早
く元に戻り、再び引っ張る。この様な作業を繰り返すこ
とにより素材は連続的に引き抜くことが出来る。これら
二組の引張機の内どちらも引っ張っていないという状態
があると、ホイールの回転によって素材後方から与えら
れた押し込み力が急激に高くなって素材を座屈させたり
するので、短時間においては二組の引張機が同時に作用
している状態にするのが望ましい。ただし、その際の両
者の引張力の和が一組の引張機で与えるのと同じ引張力
になるように制御することが望ましい。ここに、引張り
力を素材加工後の引張り強さの0.2〜0.9倍とするのは、
この範囲より小さいと、ダイス後方で与える押し込み力
が高くなって座屈などの問題を引き起こすし、逆にこの
範囲より大きいと断線の危険性が生じるためである。

一方、ホイールのほうは必要な速度で回転しておれ
ば、素材加工に必要な仕事のうち、引き抜きが常に一定
の仕事を分担するので、残りのほぼ一定の仕事を分担す
ることになり、安定した操業が可能となる。

なおエアシリンダ10,10′および12,12′を油圧シリン
ダに置き換えても同様の制御が可能である。この12,1
2′の引張力は、空気圧、油圧のほか、モータの回転を
直線運動に変換する方式で、モータトルクを制御する機
構などや、素材に張力計を押し付けてその測定値を引張
り力を与える動力源にフィードバックするなど種々のや
り方が考えられる。

また素材１を挟むエアシリンダ10,10′としては、二
基保有せずとも一基で反対側に固定されたチャック部に
押し付けることによって挟むことも可能である。このこ
とは素材に引張力を与えるエアシリンダ12,12′につい
ても同様で、それらの内一方だけで引っ張ることもでき
る。

ここで、引張機が一定荷重で素材を引っ張る際、引張
力は素材破断荷重以下の所定の値に設定すればよい。

なお、ホイール外周溝とシューの溝の形状例を第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。ホイールの溝はこれら
の図に示すようにＶ字型をしているが、素材寸法変動に
も追従しやすいが、他の円弧や台形の溝であってもかま
わない。シュー側の溝は素材の形に合わせるのが安定し
た生産が可能となるが、他の形状でもよい。また第２図
（ｃ）はシュー部にロールを素材に接する方向に多数配
列した場合を示し、この方式によれば素材がシューから
受ける摩擦力が大幅に低減できる。

また第３図は引張機のチャック11,11′に素材１が挟
まれた状態を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
円弧面、三角断面、四角断面の製品をそれぞれに適合す
る溝を有するチャックで挟んだ状態を示す。

こうした装置によって、押し込み力と引き抜き力の組
合せで大減面加工が可能となるので、素材の変形による
発熱や、素材と工具間の摩擦による発熱が無視できなく
なる。このような場合はダイスやホイール内に水冷用の
配管をするのが望ましい。

素材は加工を施された後、ほとんど直線状になってい
るが、より高精度の直線性を必要とされる場合は、引き
続いて連続矯正機を通せばよい。さらに、ある限られた
長さに切断する必要が有れば、フライングシャーを備え
ればよい。

第１図でダイス８に入る手前にダイスガイド７を設置
すれば、素材の導入がしやすくなる。なお、ダイス角度
を60度以下とするのは、ダイス入口で素材径が大きくな
ったり、加工中にデッドメタルを形成して、加工が困難
になることを避けるためである。

［実施例］ 素材は直径10mmの円形断面を有する中実S45C圧延線材
のコイルを用い、潤滑には燐酸塩被膜に金属石鹸を上乗
せした。ホイール半径は250mm、ホイール溝断面形状は
溝底角60度のＶ型、シューが素材に接触する部分のホイ
ール中心に対する中心角は180度とし、シューは４個の
ダイス鋼にバナジウムの炭化物による被膜を施したセグ
メントで構成した、シューの押し付け機構には油圧シリ
ンダを用い、押し付け力は、素材入り側からダイス入り
側に近づくほど高くして、2.0,2.8,3.6,3.6 tonfとし
た。ホイールの回転速度は20rpmとした。引き抜き力は
油圧シリンダの作用により1.6tonfに制御した。

素材は二台の引張り機を交互に作用させて連続的に引
き抜き、2mの定尺に切断した。この結果素材は直径5.5m
mに加工できた。この時の減面率は70％に達した。これ
に対し、従来の引き抜き工程では３回繰り返さなければ
加工できなかったし、３回目の引き抜きでカッピークラ
ックを発生して製品を作ることができなかった。このよ
うに本発明により３倍もの能率向上はもとより、従来の
技術では加工できなかった製品を作ることも可能となっ
た。

［発明の効果］ 金属線または金属管の断面積を減少させる場合、本発
明によれば、素材後方の押込み荷重の作用により引張り
荷重が軽減されるので、引張り破断が防止され、押込み
荷重と、引張り荷重の重畳により、大きな断面積減少率
を与えることが出来る。これにより、従来伸線機を用い
て繰返し引抜きしていたのに比べて、はるかに少ない回
数で加工できるので、焼鈍、スケール落とし、先付け、
ダイス交換などの作業を大幅に節減でき、生産性が著し
く向上する。また加工中の材料に発生する応力が圧縮応
力主体となるのでできあがった製品の材質は引き抜きを
繰り返した場合に比べてはるかに優れた物となる。

また、引き抜き荷重が一定の値になるように制御して
いるので、押し込み荷重も安定し、素材座屈はもちろ
ん、製品の寸法変動もほとんど起こらない。さらに、本
発明によれば加工時の断面積減少率を高くとれるので、
複雑形状をした異形断面棒の形状が出やすく、従来引抜
きを繰返して製造していたようなものを、はるかに少な
い工程で製造できるとともに、これまで製造できないと
されていた複雑な形状のものまで製造可能になる。さら
に、外層と内部が異なる材料から構成される複合材の断
面積を縮小するときに用いれば、生産性が高いのみなら
ず、断面積減少率が高いので、接合面に強い圧力が作用
し強固な結合力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一態様例を示す図、第２図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明に用いられるホイール、シュ
ー、チャック断面の態様例を示す図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は引張機のチャックに素材が挟まれた状
態を示す図である。 １……金属線または金属管、 ２……アンコイラ、３……ガイドロール、 ４……ホイール、５……シュー、 ６……油圧シリンダ、７……ダイスガイド、 ８……ダイス、9,9′……引張り機、 10,10′……エアシリンダ、 11,11′……チャック、 12,12′……エアシリンダ、 13,13′……ガイドレール、 14……シューロール。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動されるホイールは外周部に素材が
   はまる溝を有し、素材を該ホイール溝に押し付けるシュ
   ーは、油圧またはスプリングによって押し付けられる複
   数個のセグメントに分離構成されているとともに、シュ
   ーの終端に隣接してダイス半角60度以下のダイスを形成
   し、これを通過した素材を、ダイス前方で挟みつけて、
   一定距離移動した後、素材を離して元の位置に戻り、再
   び同じことを繰り返す装置を二台有して、それらが交互
   に作用することによって、該素材に連続的に引っ張り力
   を付与すると共に、該引っ張り力を該素材加工後の引張
   り強さの0.2〜0.9倍の範囲の一定に制御する機構を有す
   る引張り機を設置せしめ、ホイールの回転とシューの押
   し付けによって発生する押し込み力および引張機の引抜
   き力の組合わせによって、素材の連続加工が可能な構成
   としたことを特徴とする、金属線または金属管の連続引
   抜き装置。