JP3352732B2 - 温間加工用ダイス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被加工材を温間加工する
時に用いるダイス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属からなる被加工線材などの被加工材
をダイスに通して引き伸ばす伸線加工などの加工の場合
に用いるダイスは、被加工材を通して引き抜く時に大き
な力が加わるために、ダイスの外径に比較して大型のダ
イスホルダによって強固に支持されている。

【０００３】ＷやＭｏなどの難加工性を有する金属から
なる被加工材をダイスに通して伸線加工する場合には、
加工性を高めるために線材を加熱する温間加工が採用さ
れており、この温間加工では線材に合わせてダイスも所
定温度に加熱されている。

【０００４】一般に温間加工においてダイスを加熱する
ためには、ダイスホルダを電気ヒータやガスバーナで加
熱し、このダイスホルダの熱をダイスに伝達してダイス
の温度を上昇させる方法が採用されている。

【０００５】温間加工においてはダイス温度が線材温度
とともに重要な加工条件の一つである。近年は、被加工
材の仕上り線径の許容公差の幅や欠陥の有無などの点で
線材の品質向上を図るための要求が高まりつつあり、被
加工材の温度だけでなくダイスの温度の安定性が求めら
れている。

【０００６】そこで、従来からダイスの温度を制御する
ことが行われている。従来は、熱電対などの温度センサ
を用いてダイスホルダの温度を測定し、この温度に応じ
て電気ヒータやガスバーナがダイスホルダを加熱する程
度を調節して、ダイスホルダの温度を制御することによ
り、結果としてダイスの温度を制御する方法が採用され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】被加工材の直径が太い
（直径１〜３mm) 場合や被加工材の移動速度が速い場合
には、被加工材がダイスを通過する時の変形抵抗や摩擦
熱による発熱が大きい。この被加工材の熱はダイスに伝
達してダイスの温度を上昇させている。そして、被加工
材の熱は、ダイスの温度を制御する上で制御が困難な外
乱要因となっている。

【０００８】また、ダイスホルダの温度は温度センサに
より測定され一定に保たれており、これによりダイスの
温度もダイスホルダの温度の応じた値にある。そこへ被
加工材からの熱が伝達されるためにダイスの温度は容易
に上昇する。

【０００９】ところが、従来は前述のようにダイスホル
ダの温度のみを測定しているので、ダイスホルダの温度
を一定に保つことは可能であるが、被加工材の熱による
ダイスの温度上昇を測定することは困難である。この結
果、ダイスの温度を一定に保持することが難しく、品質
の良い被加工材を得る伸線加工を行うことが困難であっ
た。

【００１０】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、ダイスホルダの温度制御はもとより、被加工材から
ダイスへの熱の伝達に対処してダイスの温度を一定に保
持することができる温間加工用ダイス装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段と作用】本願発明の発明者
は温間加工用ダイス装置におけるダイスおよびダイスホ
ルダの温度制御について種々研究を重ねてきた。

【００１２】発明者は、まず被加工材からダイスへの熱
の伝達に対処してダイスの温度を制御するためには、ダ
イスの温度を直接測定する必要があるという観点から、
ダイスの表面に熱電対などの温度センサを直接取付ける
ことを試みた。

【００１３】しかし、熱電対は棒状をなしているために
ダイスの表面に安定して取付けることが困難である。ま
た、平面的な温度センサは熱電対に比較してダイスの表
面に取付けることが容易であるが、伸線加工時にダイス
に加わる力による面圧に耐えることが困難である。しか
も、ダイスは消耗工具であるから、消耗したダイスを廃
棄する度に温度センサと一緒に廃棄されてしまうことに
なるので大変不経済である。

【００１４】そして、ダイスに取り付けた温度センサは
ダイスの温度を測定することはできるが、ダイスホルダ
の温度を測定することができない。ダイスホルダの温度
を測定できないとなると、ダイスホルダの温度を一定に
保持することが困難となる。そうするとダイスの温度を
制御することが困難になる。

【００１５】そこで、発明者はダイスとダイスホルダと
の中間部、すなわちダイスとダイスホルダの境界部に温
度センサを設けることに着目した。このようにすると温
度センサはダイスまたはダイスホルダの両方の温度を測
定することができる。

【００１６】そして、具体的には、ダイスとダイスホル
ダとの間に両者に部材を配置する、あるいはダイスホル
ダにおいてダイスに面接触する部分に温度センサを設け
るという構成が挙げられることを見出した。本願発明は
前記知見に基づいてなされたものである。

【００１７】第１の発明の温間加工用ダイス装置は、被
加工材を加工するダイスと、このダイスを保持するダイ
スホルダと、このダイスホルダを加熱する加熱装置と、
前記ダイスと前記ダイスホルダとの間に配置された中間
部材と、この中間部材に設けられた温度センサとを具備
することを特徴とする。

【００１８】第２の発明の温間加工用ダイス装置は、被
加工材を加工するダイスと、このダイスを保持するダイ
スホルダと、このダイスホルダを加熱する加熱装置と、
前記ダイスホルダにおける前記ダイスに接触する部分に
設けられた温度センサとを具備することを特徴とする。

【００１９】すなわち、第１の発明の場合には中間部材
の温度が、第２の発明の場合にはダイスに接触するダイ
スホルダの部分の温度が、ダイス温度とダイスホルダの
温度の中間的な温度になる。温度センサはこの温度を測
定する。

【００２０】そして、第１の発明の場合には、温度セン
サの測定結果に基づいて中間部材の温度が一定になるよ
うに加熱装置によるダイスホルダに対する加熱を調整す
ると、ダイスおよびダイスホルダの温度を一定に調整す
る。

【００２１】第２の発明の場合には、温度センサの測定
結果に基づいてダイスに接触するダイスホルダの部分の
温度が一定になるように加熱装置によるダイスホルダに
対する加熱を調整すると、ダイスおよびダイスホルダの
温度を一定に調整する。

【００２２】

【実施例】第１の発明の一実施例について説明する。図
１および図２はこの実施例のダイス装置を示している。
図中１はダイス、２はダイスホルダ、３は中間部材であ
る。ダイス１は超硬合金などの耐摩耗材で形成されてお
り、中央部にダイス孔４が形成されている。

【００２３】ダイスホルダ２はステンレス鋼などで形成
されている。ダイスホルダ２はダイス１を載せる水平部
２ａと、中間部材３を介してダイス１を受ける垂直部２
ｂとを有するＬ字形のブロックをなしている。そして、
ダイスホルダ２は図示しない架台により強固に保持固定
される。

【００２４】ダイスホルダ２の水平部２ａには複数のヒ
ータ保持孔５が被加工材移動方向に沿って形成されてお
り、各保持孔５にはカートリッジ形の電気ヒータ６が挿
通されている。また、ダイスホルダ２の垂直部２ｂに
は、ダイス１のダイス孔４のベアリング部より大きな直
径の被加工材通し孔７が水平に形成されている。

【００２５】ダイス１はダイスホルダ２の水平部２ａに
おいて垂直部２ｂと所定間隔（中間部材３が介在される
間隔）を存してこれと平行に配置されている。この場
合、ダイス１のダイス孔４と垂直部２ｂの被加工材通し
孔７とが対向し、且つダイス孔４の被加工材導出部が垂
直部２ｂ側となるようにダイス１の向きが設定されてい
る。

【００２６】中間部材３は例えば熱伝達性に優れた金
属、例えば銅系高強度合金などで形成され、例えばダイ
ス１およびダイスホルダ２における被加工材移動方向と
は直角な方向の長さと同じ長さと、所定の厚さとを持っ
た板状をなしている。中間部材３にはダイス１のダイス
孔４およびダイスホルダ２の被加工材通し孔７とに対応
した位置に被加工材通し孔８が形成されている。

【００２７】中間部材３にはその長さ方向に貫通して熱
電対保持孔９が形成され、この保持孔９には温度センサ
の一例である熱電対１０が挿通保持されている。この熱
電対１０は金属シースの内部に絶縁粉末を介して一対の
熱電対素子を埋設した構成をなしている。

【００２８】そして、ダイス１の長さ方向に沿う側面
と、この側面に対面するダイスホルダ２の長さ方向に沿
う側面との間に中間部材３は配置され、これらダイス１
とダイスホルダ２にボルトなどの部材によって固定され
ている。中間部材３の一方の側面はダイス１の側面に当
接され、他方の側面はダイスホルダ２の側面に当接され
ている。

【００２９】このようにして中間部材３はダイス１とダ
イスホルダ２とに夫々面接触して、ダイス１の熱とダイ
スホルダ２の熱が夫々良好に伝達できる状態にある。熱
電対１０は中間部材３の温度を測定する。

【００３０】熱電対１０は温度制御回路１１に接続され
ている。この温度制御回路１１は、あらかじめ中間部材
３の保持すべき温度を入力するとともに、熱電対１０の
測定温度情報を受けて、両者を比較して温度制御信号を
ヒータ制御回路１２に出力する機能をもったものであ
る。ヒータ制御回路１２は電気ヒータ６に対してオンー
オフ制御またはＰＩＤ制御（比例＋積分＋微分動作）を
行う機能を有するものである。このように構成されたダ
イス装置においてダイス１およびダイスホルダ２の温度
制御について説明する。原則的に、伸線を行っている時
には電気ヒータ６による加熱を行い、伸線を行っていな
い時には電気ヒータ６による加熱を停止する場合につい
て説明する。

【００３１】伸線を行っていない時にダイスホルダ２お
よびダイス１を加熱して温度を上昇させるのは、伸線を
行う時に直に温間加工に対処できるよう待機するためで
ある。

【００３２】このようなダイスホルダ２およびダイス１
に対する加熱制御は、被加工材Ｗの直径が1mm〜３mmと
いう大きい値あり、または被加工材Ｗの移動速度が速
く、被加工材Ｗがダイス2を通過する時の変形抵抗や摩
擦熱により発生する熱がダイス2に作用する度合が高い
場合に特に有効である。まず、被加工材Ｗの伸線を行っ
ていない場合について説明する。

【００３３】ヒータ制御回路１２からの指令により電気
ヒータ６に通電され、電気ヒータ６が発熱する。電気ヒ
ータ６の発熱によりダイスホルダ２が加熱されて温度上
昇し、ダイスホルダ６の熱はダイス１に伝達されてダイ
ス１が温度上昇する。

【００３４】中間部材３はダイスホルダ２とダイス１の
熱が伝達されて温度が上昇する。ただし、ダイスホルダ
２は電気ヒータ６に直接加熱されているので、ダイス１
に比較して温度が高い。このため、中間部材３はダイス
ホルダ２の温度とダイス１の温度との中間的な温度にな
る。

【００３５】熱電対１０は中間部材３の温度を測定し
て、その測定情報を温度制御回路１１に出力する。温度
制御回路１１では予め中間部材３が維持すべき設定温度
の情報が入力されている。なお、中間部材３が維持すべ
き設定温度は、ダイスの適性温度、線径、伸線温度、伸
線速度などの条件によって決定される。熱電対１０から
の測定温度情報と設定温度情報とが比較され、その差に
基づいて温度制御回路１１からヒータ制御回路１２に向
けて制御信号が出力される。

【００３６】すなわち、中間部材３の測定温度が設定温
度より高くなった場合には、温度制御回路１１からヒー
タ制御回路１２に向けて電気ヒータ６の通電を停止する
旨の信号が出力される。電気ヒータ６は通電が停止され
ダイスホルダ２に対する加熱が停止する。このため、ダ
イスホルダ２は自然冷却して温度低下する。

【００３７】中間部材３の測定温度が設定温度より低く
なった場合には、温度制御回路１１からヒータ制御回路
１２に向けて電気ヒータ６を通電する旨の信号が出力さ
れる。電気ヒータ６は通電が行われダイスホルダ２を加
熱する。

【００３８】このようにして熱電対１０の中間部材3の
温度を検出し、この温度情報に基づいて電気ヒータ6に
よるダイスホルダ2への加熱を制御することにより、ダ
イスホルダ２の温度を一定に維持することができる。こ
の結果、ダイス１の温度を一定に維持することができ
る。従って、ダイス１は一定の温度に保持されて被加工
材Ｗの伸線加工を待機できる。次に被加工材Ｗの伸線加
工を行う場合について述べる。

【００３９】被加工材Ｗは図示しない装置に引かれてダ
イス１のダイス孔４を通して引き抜かれる。ここで、被
加工材Ｗの直径が太い（直径１〜３ｍｍ）場合や被加工
材の移動速度が速い場合には、被加工材Ｗがダイス１を
通過する時の変形抵抗や摩擦熱による発熱が大きい。こ
の被加工材Ｗの熱はダイス１に伝達されてダイス１の温
度が上昇する。これによりダイス１の温度がダイスホル
ダ２の温度より高くなることがある。このため、中間部
材３はダイス１およびダイスホルダ２からの熱を受ける
が、ダイス１の温度上昇に伴い維持すべき温度より中間
部材３の温度が上昇する。

【００４０】熱電対１０は中間部材３の温度を測定して
温度制御回路１１に出力する。温度制御回路１１では、
熱電対１０の測定温度が設定温度より高いために、ヒー
タ制御回路１２に電気ヒータ６の通電を停止する旨の信
号が出力される。ヒータ制御回路１２からの指令により
電気ヒータ６への通電が停止され、ダイスホルダ２への
加熱が停止される。

【００４１】このため、ダイスホルダ２は自然冷却によ
り温度が低下する。ここで、中間部材３は一方で熱がダ
イスホルダ２に伝達されて冷却され、他方でダイス１側
から熱が伝達されて加熱される。

【００４２】この結果、中間部材３はダイス１の温度と
ダイスホルダ２の温度との中間的な温度に落ち着くこと
になる。そして、熱電対１０は中間部材３の温度を測定
した信号を温度制御回路１１に出力する。それ以降は前
述した動作によって、中間部材３が予め設定した温度に
維持される。これによりダイスホルダ２およびダイス１
は予め設定した温度に維持される。

【００４３】このようにしてダイス１とダイスホルダ２
との間に、これらに面接触して配置される中間部材３に
設けられた温度センサにより、ダイス１とダイスホルダ
２との間の中間的な温度を測定することにより、伸線加
工時において被加工材Ｗ側に熱によるダイス１の温度上
昇を回避してダイス１を必要とする温度に保持すること
ができる。

【００４４】従って、ダイス１およびダイスホルダ２の
温度を夫々確実に行い、品質に良い被加工材Ｗを作製す
る伸線加工を行うことができる。また、中間部材３も無
理することなく確実にダイス１およびダイスホルダ２に
取り付けることができる。

【００４５】なお、被加工材Ｗがダイス１のダイス孔４
を通過する時に、ダイス１は被加工材Ｗによってダイス
ホルダ２に向けて押し付けられるので、中間部材３はダ
イス１およびダイスホルダ２に充分接触することができ
る。

【００４６】例えば直径２．５〜３mmの被加工材を温間
加工した場合、従来ではダイスの温度上昇が約２００℃
であったが、本発明を採用した場合にはダイスの温度上
昇が約１２０℃と減少した。

【００４７】また、直径１mmの被加工材を温間加工した
場合、従来ではダイスの温度変動幅（伸線加工時と加熱
のみの伸線休止時の温度差）が約１００℃であったが、
本発明を採用した場合にはダイスの温度変動幅が約３０
℃と縮小した。第２の発明の一実施例について説明す
る。図３はこの実施例のダイス装置を示している。図１
と同じ部分は同じ符号を付して説明する。

【００４８】ダイスホルダ２１は水平部２１ａと垂直部
２１ｂとを有するＬ字形をなしており、水平部２１ａに
はダイス１が垂直部２１ｂに直接当接して配置されてい
る。水平部２１ａには電気ヒータ６を保持する保持孔２
２が形成され、垂直部には被加工材Ｗを挿通する挿通孔
２３が形成されている。また、垂直部２１ｂにおいてダ
イス１に面接触する部分には熱電対１０を挿通する保持
孔２４が形成されている

【００４９】ダイスホルダ２１の垂直部２１ｂにおける
ダイス１に面接触する部分は、ダイス１とダイスホルダ
２１の温度変化に応じてダイス１の温度とダイスホルダ
２１の温度の中間的の温度になる。熱電対１０はこの部
分の温度を測定する。

【００５０】熱電対１０の測定結果に基づいてダイス１
に接触するダイスホルダ２１の部分の温度が一定になる
ように、電気ヒータ６による加熱をダイスホルダ２１に
対する制御する。これによりダイス１およびダイスホル
ダ２１の温度を一定に制御する。なお、本発明は前述し
た実施例に限定されずに、種々変形して実施することが
できる。

【００５１】例えば温度センサは熱電対に限定されず
に、測温抵抗体など使用することもできる。また、ダイ
スホルダ２を加熱する手段は、電気ヒータに限定されず
に例えばガスバーナを用いてガス炎でダイスホルダ２を
加熱することもできる。

【発明の効果】

【００５２】以上説明したように第１の発明の温間加工
用ダイス装置は、ダイスとダイスホルダとの間に温度セ
ンサを備えた中間部材を配置したものである。また、第
２の発明によれば、ダイスホルダにおけるダイスに接触
する部分に温度センサを設けたものである。

【００５３】従って、第１の発明および第２の発明の温
間加工用ダイス装置は、ダイスホルダの温度制御はもと
より、被加工材からダイスへの熱の伝達に対処してダイ
スの温度を一定に保持することができ、高い品質の被加
工材を得る温間加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例におけるダイス装置を示
す断面図。

【図２】同実施例におけるダイス装置を示す正面図。

【図３】第２の発明の一実施例におけるダイス装置を示
す断面図。

【符号の説明】

１…ダイス、２…ダイスホルダ、３…中間部材、６…電
気ヒータ、１０…熱電対、１０…熱電対。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材を加工するダイスと、このダイ
   スを保持するダイスホルダと、このダイスホルダを加熱
   する加熱装置と、前記ダイスと前記ダイスホルダとの間
   に配置された中間部材と、この中間部材に設けられた中
   間部材の温度を測定する温度センサとを具備することを
   特徴とする温間加工用ダイス装置。
2. 【請求項２】 被加工材を加工するダイスと、このダイ
   スを保持するダイスホルダと、このダイスホルダを加熱
   する加熱装置と、前記ダイスホルダにおける前記ダイス
   に接触する部分に設けられた前記ダイスホルダの温度を
   測定する温度センサとを具備することを特徴とする温間
   加工用ダイス装置。