JPH0755333B2 - 金属棒の連続加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ダイス後方で挟み押込みする力を素材金属棒
に負荷する機構と、ダイス前方で挟み引抜きする力を加
工金属棒に付与する機構とを組み合せることにより、金
属棒を連続的に加工する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、金属棒を連続的に細く加工するには、所定径
を有するダイスを通してダイス前方へ引抜きする方法が
一般的であるが、この手段では通常20〜30％ずつ減面す
るので、素材をより細く加工するためには幾台ものダイ
スと引抜き機とを組合せて並べる必要があり、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、例えば特公昭61
−28410号などにより提案されたものが知られている
が、この手段はダイス前方で引抜き力を、後方で押込み
力を与えることによって破断なく高減面加工を可能とし
た鋼線の連続引抜き機であるが、この手段の素材押付け
機構は素材とホイール間の摩擦と、素材とセグメント間
の摩擦、との差によって発生する押込み力を主体とする
ものである。

第５図は上記の如き従来手段に用いられている装置の一
態様例を示す模式図であって、素材金属棒１はガイドロ
ール23,23′を介してホイール21とセグメント22との間
に導入される。セグメント22の終端部22′の接線方向に
押出すために、回転駆動されるホイール21には素材１が
はまる溝を有しており、鋼線を該ホイール溝に押付け
る。セグメント22は押付け機構24を有する複数個のセグ
メント22に分離構成されている。また、セグメント終端
部22′に隣接してテーパ穴を有するダイス６を形成し、
その前方に巻取り機25を設置せしめて、ホイール21の回
転とセグメント22の押付け力によって発生する押込み
力、および巻取り機25の引抜き力によって、加工金属棒
１′の連続加工が可能な機構とした手段が採用されてい
る。

この結果、ホイール21を回転駆動させることによって素
材金属棒１は、ホイール21の半径方向にダイス６を介し
て押出され、その前方で引抜き力を与える巻取り機25に
加工金属棒１′が製品として巻取られる。

また、非鉄金属類の断面減少や異形断面加工として、例
えばWire Jornal 4−1976、P64によりライネックス法と
して知られているが、この手段は（図示していない）平
板状の素材を上下のグリッパーで挟み素材との摩擦力を
利用してダイス穴から円形状の製品を単に押出す加工法
として紹介されているが、この方法では押出し比の比較
的小さい場合に限られ鋼材へは適用されていないのが実
状である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この様な従来手段では、押込み力を得る
ための手段としてホイールとセグメントとの溝を素材の
形状寸法等に合せた加工や熱処理をしなければならず、
特に素材が直線状をなしているものとなるとホイールと
セグメントとの間へ導入することがきわめて困難とな
る。また、ホイールやセグメントの局部に摩耗や疵を生
じたりすると、全体ないしは、一部を交換しなければな
らず大がかりで煩雑となる。

また、鋼線に加工後引抜き力を与えるための巻取り機に
製品として巻取ると、後で直線状にして使用する際に曲
げ癖がそのまま残って矯直する必要性がでてくる。

さらに、上記の様な従来手段によれば素材の加工中に何
等かの状況によって、引抜き力低下が生じると押出し力
優先となり異常な押出し力が素材に加わり、ダイス手前
で素材が座屈し、その結果ダイスとセグメントの間隙部
に素材が入り込むために部材の破損を免れず、降伏応力
の高い素材および、減面率の高い加工が困難となること
があった。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者らは、この様な上記従来手段の欠点を
解消し、難加工金属棒や異形断面金属棒さらには直線状
金属棒においてもかかる手段の適用を可能とすることに
ついて種々検討の結果、加工ダイス穴型中心を軸線とす
る後方において、該軸線と一部平行移動する箇所を設け
て回転駆動する一対の連結シューで加圧保持された素材
金属棒を挟み押込みする機構と、該ダイスの前方で同様
に一部平行移動する箇所を設けて回転駆動する一対の連
結シューにより加圧保持された加工金属棒を挟み引抜き
する機構とを組み合わせた金属棒の連続加工機を用い
て、製品形状、寸法の変化および材質強度に応じて、前
記挟み押込み機構を制御して素材金属棒への押込み力
と、前記挟み引抜き機構を制御することにより加工金属
棒への引抜き力のどちらか一方を一定に保持することに
よって、…金属棒の座屈や破断の生じない高減面加工を
可能とするもので、特に難加工金属棒や異形断面金属棒
の加工に有効な連続加工機を提供するものである。

［作用及び実施例］ すなわち本発明は、加工ダイス穴型中心を軸線とする後
方において、該軸線と一部平行移動する箇所を設けて回
転駆動する一対の連結シューで加圧保持された素材金属
棒を挟み押込みする機構と、該ダイスの前方で同様に一
部平行移動する箇所を設けて回転駆動する一対の連結シ
ューにより加圧保持された加工金属棒を挟み引抜きする
機構とを組み合わせたことを特徴とする、金属棒の連続
加工機であって、 該ダイス後方で挟み押込み力を素材金属棒に負荷する機
構と、ダイス前方で挟み引抜力を加工金属棒に付与する
機構の一例としては、加工ダイス穴型中心の軸線と一部
平行移動する箇所を設けて回転駆動する一対の連結シュ
ーの外面に該軸線で素材金属棒がはまる溝を有し、その
一対の連結シューの一方がローラーコンベアーを介して
複数個に分離したブラケットで油圧シリンダーまたは、
スプリングによって押し付け、他方はローラーコンベア
ーを介して反力板で支えて、該素材金属棒或は加工金属
棒を加圧保持可能なような構成が考えられ、 さらに、ダイス後方での挟み押込みする力、あるいは、
ダイス前方での挟み引抜きする力を一定に制御し、任意
の軸力を金属棒に与えることを特徴とする、金属棒の連
続加工機である。

以下に本発明を詳述する。

第１図は本発明において、加工ダイス２の穴型中心軸線
３とする後方において、挟み押込み機構６と、前方の挟
み引抜き機構７の構成を示す模式図、また第２図は本発
明における加工ダイス２の穴型中心軸線３と一部平行移
動する一対の連結シュー８、８′とローラーコンベアー
との一態様例を示す模式図、第３図は本発明における連
結シュー８、８′とスプロケット17、17′との一態様例
を示す模式図、第４図は本発明における連結シュー８、
８′とローラーコンベアー11、11′との一態様例の矢視
Ａ−Ａ′線に沿う断面図を示すものである。

第１図において、素材金属棒１はガイドロール23、23′
を介し、軸線３と一部平行移動する箇所を設けて回転駆
動する一対の相互に向かい合った連結シュー８で加圧保
持されてダイスガイド５に導入される。この場合の連結
シュー８の一例は、第４図に示す如く加工ダイス２の穴
型中心軸線３に平行にしてしかも、素材金属棒１を面で
把握するような溝10を有する。また、この場合の、加圧
保持は、第２図に示す如く一対の相互に向かい合った連
結シュー８の一方がローラーコンベアー11を介して複数
個に分離したブラケット12で油圧シリンダー13によって
押し付けられ、他方はやはりローラーコンベアー11を介
して反力板14で支えられる構造になっている。第１図に
示すように、該素材金属棒１を加圧保持することによっ
て、加工ダイス２の後方から挟み押込みする力を負荷す
る機構としてある。この場合の推進力は、第１、３図に
示すように駆動モーター20のエネルギーが減速機19、伝
達歯車18、スプロケット17を介して一対の連結シュー８
を軸線３と一部平行移動する箇所を設けて回転駆動する
ことによって素材金属棒１に与えられる。従って、素材
金属棒１と一対の連結シュー８の溝10との間に発生する
摩擦力により、加工ダイス２の穴型中心との同一軸線３
上において後方の押出し圧力が該素材金属棒１に与えら
れるため、該軸線３に沿って移動する。

また、ブラケット12の油圧シリンダー13等による圧力を
任意に制御することによって、素材金属棒１と連結シュ
ー８との間に押出しに必要な摩擦力を与えることも可能
である。

一方、第１図において、加工ダイス２を通過した素材金
属棒１′は、軸線３と一部平行で相互に向かい合った一
対の連結シュー８′で加圧保持され、しかも、該連結シ
ュー８′が回転駆動することによって加工のための前方
張力が与えられる。この場合の、連結シュー８′は、一
例として第４図に示す如く加工ダイス２の穴型中心軸線
３に平行にしてしかも、加工金属棒１′を面で把握する
ように円弧溝10′などで形成されている。

また、この場合の、加圧保持は、第２図に示す如く一対
の相互に向かい合った連結シュー８′の一方がローラー
コンベアー11′を介して複数個に分離したブラケット1
2′で油圧シリンダー13′によって押し付けられ、他方
もやはりローラーコンベアー11′を介して反力板14′で
支えられる構造になっている。該加工金属棒１′を加圧
保持することによって、第１図に示すように加工ダイス
２の前方から挟み引抜きする力を付与する機構としてあ
る。この場合の推進力は、第１、３図に示すように駆動
モーター20′のエネルギーが減速機19′、伝達歯車1
8′、スプロケット17′を介して一対の連結シュー８′
を軸線３と一部平行移動する箇所を設けて回転駆動する
ことによって加工金属棒１′に与えられる。従って、加
工金属棒１′と一対の連結シュー８′の溝10′との間に
発生する摩擦力により、加工ダイス２の穴型中心との同
一軸線３上において前方の引抜き応力が該加工金属棒
１′に与えられたため、該軸線３に沿って移動する。ま
た、ブラケット12′の油圧シリンダー13′等による圧力
を任意に制御することによって、加工金属棒１′と連結
シュー８′との間に引抜きに必要な摩擦力を与えること
も可能である。

ここに、素材金属棒１を挟み押込みする機構６と加工金
属棒１′を挟み引抜きする機構７とを組み合わせて、挟
み押込み機構６はダイス後方圧力を素材金属棒１の降伏
応力の10％〜90％を与え、つまり素材金属棒１に座屈を
生じさせない範囲、また、挟み引抜き機構７は素材金属
棒１の降伏応力の10％〜150％を与え、つまり加工金属
棒１′に断線を生じさせない範囲で、どちらか一方を制
御して金属棒に任意の軸力を付与することが考えられ
る。例えば、挟み押込み機構６の方は、適当な速度で連
結シュー８を移動させるため駆動モーター20を速度制御
し、挟み引抜き機構７の方は、金属棒加工に必要な仕事
のうち、任意の仕事を分担させるので駆動モータ20′を
トルク制御することになり、安定した加工が可能とな
る。

また、第１図において、２はテーパ穴を有する加工ダイ
ス、５は後方押出し力によって素材金属棒１の座屈を防
止する為のダイスガイド、４はダイス６の反力盤となる
ダイスブロックである。

この場合、ダイス後方の挟み押込み機構６の中心と、ダ
イス前方の挟み引抜き機構７の中心が加工ダイス２の穴
型中心の同一軸線３上としたことによって、従来法第５
図に示されている、素材金属棒１とホイール21との接触
面に摩擦力を発生させて押込み力を得て素材金属棒１を
セグメント22の内面に沿って移動させ、且つ巻取り機25
により加工金属棒１′に引抜き力を与える従来手段と比
較して、素材金属棒１および加工金属棒１′が直線状を
なしているものや、加工金属棒１′において曲げ癖をき
らう製品、特に異形断面金属棒等では極めて有効な手段
となる。

さらに第４図に示す如く、連結シュー８の溝断面形状の
一例として、素材金属棒１の断面と同一円弧溝の場合に
おいては、素材金属棒１表面と連結シュー８の外面９に
設けた溝10との接触面において圧力を均一に作用させる
ことができ、その効果はより一層向上する。また、素材
金属棒１の材質強度や寸法形状の変化に応じて、より大
きな押し込み圧力を与える必要のある場合には、連結シ
ュー８の外表面溝10に適正な粗さを与えることが望まし
く例えば、金属あるいは、非金属の溶射、ショットブラ
スト、ローレット等と組合わせて使用すれば、その効果
はさらに向上する。

また、本発明において、ダイス後方の挟み押込み機構６
とダイスガイド５とが同一軸線で合った状態において、
一対の連結シュー８の外表面溝10の断面形状がダイスガ
イド５の穴型とほぼ相似形状とし、さらに押込み機構６
の終端連結シューとを密着状態とすることによって、ダ
イス後方圧力が素材金属棒１の降伏応力を越えてダイス
後方圧力を主体とした加工法をするような場合でも素材
金属棒１が座屈する様な問題はなく、高減面率加工が可
能となる。

また、第２図における挟み押込み機構６の連結シュー８
と挟み引抜き機構の連結シュー８′を各々一部平行移動
する箇所を設けているが、特に難加工鋼線の高減面率加
工時において、押込み応力や引抜き応力を大きくするこ
とが必要となる場合には、加圧保持する連結シューを複
数個設置することにより一個当りの加圧保持力を軽減す
ることも可能である。

さらには、第１図において挟み引抜き機構７の前方に、
異形断面鋼線のように直線状でしかも規定の長さとして
製品とする場合には切断機を配置するし、また通常のコ
イル形状で製品とする場合には巻取り機を配置すること
が望ましい。

また、ガイドロール23、23′に替えて矯正ロールを配置
し、コイル状態の素材金属棒にも対処することも可能で
ある。

以下適用例により本発明の効果をさらに具体的に示す。
第１表に示す諸元で、難加工鋼線を加工した。素材とし
ては外径10mm、長さ20mの高張力棒鋼で降伏応力70kgf/m
m²である。本発明例においては回転駆動する一対の連結
シューは外表面に半径10mmの円弧溝を設けて、該円弧溝
表面に溶射材を施して素材金属棒を加圧保持する。

挟み押込み機構の一対の連結シューの一方に100mm間隔
でローラコンベアーを介して５個の油圧シリンダーを設
置した。他方にも100mm間隔でローラーコンベアーを介
して５個の反力板を設けた。連結シューは一枚の寸法が
軸線方向の長さを50mm、幅を70mmとして、60枚をそれぞ
れピンで連結する構造とし、しかも、駆動モーターから
の推進力をスプロケットを介して連結シューに伝えるた
め、スプロケットの歯が入る溝が設けてある。また、油
圧シリンダーの押付け力は１個あたり最大で1.0tonfと
した。また、連結シューに推力を与える駆動用モーター
は3.0KWとし、素材金属棒の送り速度が初期加工時30m/m
inで、定常加工時には70m/minに制御できる機構にし
た。

挟み押込み機構には、上記条件の一部である素材の外
径、降伏応力と、素材の送り速度および加工ダイス出口
径を設定することにより、素材に与える押込み応力をモ
ーターでトルク制御して素材に降伏応力の150％まで負
荷した。

次に挟み引抜き機構を述べる。加工金属棒は外径4.0mm
として予め加工ダイスを通して50mmの長さを連結シュー
に加圧保持させる。本発明例においては回転駆動する一
対の連結シューは外表面に半径1.5mmの溝を設けて、ウ
レタンゴムを施して素材金属棒を加圧保持する。挟み引
抜き機構の一対の連結シューの一方に100mm間隔でロー
ラーコンベアーを介して５個の油圧シリンダーを設置し
た。他方にも100mm間隔でローラーコンベアーを介して
５個の反力板を設けた。連結シューは一枚の寸法が軸線
方向の長さを50mm、幅を70mmとして、60枚をそれぞれピ
ンで連結する構造とし、しかも、駆動モーターからの推
力をスプロケットを介して連結シューに伝えるため、ス
プロケットの歯が入る溝が設けてある。また、油圧シリ
ンダーの押付け力は１個あたり最大で500kgfとした。ま
た、連結シューに推力を与える駆動用モーターは2.0KW
とし、加工金属棒の引抜き速度が初期加工時30m/min
で、定常加工時には70m/minに制御できる機構にした。

この結果、加工金属棒を外径4.0mmの丸棒に加工でき、
この時の減面率はほぼ85％に達した。これは、従来の引
抜きのみの鋼線加工の減面率20％、あるいは、最近鋼線
に適用され始めている前記（特公昭61−28410号）連続
引抜き機の実施例中に述べられている減面率80％を凌
ぐ、高減面率加工を可能としたものである。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明は従来手段のダイス前方の巻取
り機による引抜き力と、ダイス後方のホイールとシュー
との摩擦による押込み力とを単に素材に与えることによ
って生じる座屈や断線等の問題と、直棒状をなしている
鋼線を連続加工する際の欠点を克服して、金属棒特に、
難加工材や異形断面材の高減面加工を連続的に行うこと
を可能としたものであるが、加工素材は中実材に限らず
中空材は勿論、管内部に非金属物質あるいは、異種金属
を充填したものでも適用可能であり、工業的に価値が大
きいことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す模式図、第２図は第１図に
おける一対の連結シューとローラーコンベアーとの一態
様例を示す模式図、第３図は第１図における連結シュー
とスプロケットとの一態様例を示す模式図、第４図は第
２図における連結シューとローラーコンベアーとの矢視
Ａ−Ａ′線に沿う断面図、第５図は最近鋼線等に採用さ
れ始めている従来手段の態様例を示す模式図である。 １…素材金属棒、１′…加工金属棒、２…加工ダイス、
３…軸線、４…ダイスブロック、５…ダイスガイド、６
…挟み押込み機構、７…挟み引抜き機構、8,8′…連結
シュー、9,9′…連結シュー外面、10,10′…連結シュー
溝、11,11′…ローラーコンベアー、12,12′…ブラケッ
ト、13,13′…油圧シリンダー、14,14′…反力板、16,1
6′…チェン、17,17′…スプロケット、18,18′…伝達
歯車、19,19′…減速機、20,20′…駆動モーター、21…
ホイール、22,22′…セグメント、23,23′…ガイドロー
ル、24…押付け機構、25…巻取り機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工ダイス穴型中心を軸線とする後方にお
   いて、該軸線と一部平行移動する箇所を設けて回転駆動
   する一対の連結シューで加圧保持された素材金属棒を挟
   み押込みする機構と、該ダイスの前方で同様に一部平行
   移動する箇所を設けて回転駆動する一対の連結シューに
   より加圧保持された加工金属棒を挟み引抜きする機構と
   を組み合せ、どちらか一方の機構を制御して金属棒に任
   意の軸力を与えることを特徴とする金属棒の連続加工
   機。
2. 【請求項２】加工ダイス穴型中心の軸線と一部平行移動
   する箇所を設けて回転駆動する一対の連結シューの外面
   に金属棒がはまる溝を有し、その一対の連結シューの一
   方がローラーコンベアーを介して複数個に分離した支持
   部で油圧シリンダーまたはスプリングによって押し付け
   られ、他方はローラーコンベアーを介して反力板で支え
   られ、該金属棒を加圧保持することによって、ダイス前
   方或いは後方で挟み金属棒に軸力を与える機構で構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の金属棒と連続
   加工機。