JPS6317004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粒状、粉末状または固形の供給材
料から金属を連続的に押出す装置とその使用方法
に関し、該装置は、(a)作用中に、駆動装置によつ
て回転されるように配置された回転可能でかつそ
の周辺に連続する円周溝をもつ回転式ホイール部
材と、(b)前記ホイール部材の周辺の可成りの部分
を円周方向に繞つて延びかつ溝の側壁から僅かな
作用すき間をもつて前記溝内に半径方向へ部分的
に突出する部分をもちかつ前記ホイール部材の円
周方向に延びる閉鎖通路を前記溝の壁に設けた部
分をもつ協働するシユー部材と、(c)前記通路の入
口端に配置されて供給材料を前記入口端において
前記通路に流入させこれにより反対方向の前記通
路の流出端に向つて回転するとき、前記ホイール
部材と係合しかつ摩擦的に搬送される供給材料の
流入装置と、(d)前記シユー部材に担持されかつそ
の前記流出端において前記通路内に半径方向に突
出し、これにより前記ホイール部材によつて前記
溝内で摩擦的に搬送される供給材料の通過を妨
げ、その結果その前記出口端において前記通路内
に押出し圧力を発生する当接部材と、(e)前記シユ
ー部材上に担持されかつその前記出口端において
前記通路から開口するダイスオリフイスを有しこ
のオリフイスを通して、駆動されるとき、前記ホ
イール部材の回転によつて前記溝内で搬送されか
つ摩擦的に圧縮された供給材料が連続的に圧縮か
つ押出されて前記シユー部材へ出口孔を通つて送
出されるダイス部材を含む。

このような押出装置の作用において、その前記
出口端に隣接する前記通路を形成する部品は、極
めて大きい作用荷重と極めて高い作用温度を受け
る。このように高い応力（機械的および熱的の）
を受ける部品のうち、最も大きい摩耗または損傷
をこうむる部品は、前記静止シユー部材の、また
はこれと組合わされた静止した供給材料係合部
品、特に当接部材上の部品、前記ダイス部材およ
びこれらの諸部品を支持する静止部品である。

摩耗が破損した表面や部品に対して良好な便宜
を与えるために、当接部材、およびダイス部材な
らびにその支持部品は、静止シユー部材に強固
に、しかも取外し可能に取付けられた個別の交換
可能部品として造られる。

このような交換可能部品の作用温度を低下する
ために、これらの部品は内部の冷却通路をもち、
これを通つて冷却水が循環される。しかし、この
ような冷却手段は次の理由から極めて効果がある
とは云えず、即ち、(i)これらの部品はそのサイズ
が小さくしかもそれらが受ける機械的荷重が高い
ので、その中に形成する冷却通路のサイズと、熱
源へのそれら通路の近接が著しく制約されるの
で、冷却水は適切な速度で熱を抜き出すことがで
きず、かつ(ii)このような小型部品に用いられてい
る材料は（例えば高速度鋼のような）比較的に低
い伝熱性をもつからである。

冷却水によつては熱の消散が十分でないので、
当接部材の先端のプラスチツクの流れは、ホイー
ル部材内の溝の底部に接続するその自由端におい
て、当接部材が過度に上昇するために高温とな
る。これによつて当接部材の寿命が苛酷に制限さ
れ、当接部材を交換しなければならない次々に起
る場合の間での、装置の運転時間を著しく制限す
る。これにより、装置が運転できない間の休止時
間のために、製造される押出し製品量を減少させ
る。

また、長時間にわたつて使用する場合、押出し
ダイスがその機械的強度が損われるような高温ま
で過熱してダイスの変形および／または摩耗増大
の危険を起させるおそれが生じた。

特に当接部材における内部冷却通路の種々の異
る配置を用いた実験の結果、極めて満足できる結
果が得られたのは、当接部材の冷却に対して１つ
の全く異る配置によるものであつた。

この発明によれば、この明細書の最初の項にお
いて述べた種類の連続押出し装置において、当接
部材の下流に配置された後方位置（即ち、その上
流または前面に向つて位置する圧縮された流動金
属から遠い方の側）から当接先端部分に直接にノ
ズルから冷却流体の噴流を向ける。

このように、この噴流は摩擦熱の大部分が発生
される近くの当接部材の部分に向けて射出される
から、冷却用流体は、さもなければ最高作用温度
に達するおそれがある当接部材の当該部分の上を
直接に流されかつこれに接触する。このような装
置においては、当接部材の内部に冷却用通路を設
ける必要がないから、この部材に作用する高い機
械的荷重に耐えるこの部材の能力は損なわれな
い。さらに、この当接部材が造られている材料の
伝熱性に対する依存度が大いに減少する。

冷却用流体の噴流はまた、ホイール部材の外側
周辺冷却表面上に部分的に流動され、この冷却表
面は当接部材のすぐ後流部分においてこの冷却用
流体にさらされ、また、もし望むならば、当接部
材の下流に配置されかつその上流に発生された前
記押出し圧力に抗して当接部材を支持する当接支
持部材の上にも部分的に流動されるように構成す
ることが好適である。

冷却用流体噴流は当接支持部材と当接部材を冷
却用流体をもつて覆うことが好ましい。

ホイール部材の前記外側冷却表面上の冷却用流
体の流れは、ホイールの回転、およびホイール部
材の材料内を通る熱伝導によつて当接部材を通つ
て流れる熱を取除くように作用する。

好ましくは、ホイール部材は、その中に同心的
に、良好な熱吸収性と伝熱性をもつ材料の、環状
の伝熱性金属バンドを具備し、前記バンドは、前
記円周溝の境を定めかつ形成するホイール部材の
諸部品と良好な従動関係をもち、かつ前記バンド
は当接部材のすぐ上流の押出し区域内に発生され
た熱を吸収するのに用いられかつ当接部材のすぐ
下流の冷却区域に熱を伝達して前記冷却用流体に
よつてそこで熱を吸収させる。

この発明の他の好適な態様によれば、供給材料
入口装置は、粉末状または粒状で供給材料を導入
する装置を含み、冷却用流体もその前記入口端も
しくは入口端附近において、所望により付加的に
あるいは代替的にその前記入口端と出口端の中間
位置において前記通路に導入され、この位置にお
いて、前記通路内の前記供給材料は前記通路をほ
ぼ充満するが、その中に完全には詰め込まれな
い。

連続式押出し装置の高度に満足できる作用は、
当接部材および当接部材に隣接するこの装置の他
の部分を冷却するこの方法を、内部冷却通路の使
用を含む従来型当接部材冷却装置で遂行されるよ
りも可成り長い時間をかけて適用した後に達成さ
れる。

この発明の第２の態様によれば、この明細書の
当初に述べたような装置の作用方法は、次の段階
を含み、即ち、(i)ほぼ一定速度で前記ホイール部
材を回転し、(ii)前記押出しダイスオリフイスを通
して連続した製品を押出すのに十分な速度で供給
材料を前記通路の前記入口端に供給し、(iii)少くと
も前記当接部材の外側冷却表面に冷却流体を向
け、この冷却表面は前記当接部材の下流側に露出
されかつ該下流側から接近可能である。

好ましくは、前記冷却流体はまた、その一部を
ホイール部材の外側周辺冷却表面上に流動され、
この冷却表面は、当接部材のすぐ下流にこの冷却
のために露出され、かつ要望により、当接部材の
下流に配置されかつ当接部材の上流に発生された
前記押出し圧力に抗して当接部材を支持する当接
支持部材上にもその一部を流動させる。

この発明による連続押出し装置は、要望によ
り、押出し製品処理装置と組合わせて用いられて
連続式押出しシステムを形成し、このシステムに
おいて、前記押出し装置から生産される高温の連
続押出し製品は前記処理装置に受入れられかつこ
の装置内で処理されて、前記製品が製品収集およ
び保管装置に送達される前に所望の方法で製品の
１つ以上の所定特性に変えられる。この押出し後
の処理は、連続押出し製品が押出し工程中に製品
になされた仕事によつてまだ高温を保つている間
に実施される。

このような処理装置は、その中を通る前記押出
し製品が処理され前記押出し装置から張力を受け
つつ引出される押出し製品処理装置と、前記押出
し製品が前記押出し装置から押出されるとき該装
置から前記処理装置を通つて前記押出し製品を連
続的に引出す緊張装置を含む。前記処理装置は、
例えば、押出し製品の横断面のサイズおよび／ま
たは形状を変更するためのダイスまたは他の手段
を含むことができる。

このような製品処理装置の作用中には、処理装
置から送出される処理済製品に加えられる張力
が、高すぎるレベルに増大したために製品が押出
し装置から送出されるときに処理装置に入る押出
し製品を破損したりその性質を損なわないことを
保証するために十分な注意を払わなければならな
い。特に、高温押出し製品の降伏応力は押出し装
置から出るときの押出し製品の温度によつて左右
されるから、制御の困難さの問題が生じ、この温
度はそれ自身押出し製品が押出し装置から送出さ
れる速度と、押出し装置の全般的な作用温度によ
つて定まる。

この発明の他の従属的な態様によれば、つぎの
ような連続押出しシステムが提供され、(1)押出し
製品が連続押出し装置を離れるとき押出し製品の
温度を検知しかつ押出し製品の検知された温度に
よる温度基準温度を提供する温度検知装置、(2)押
出し装置と処理装置間に延びる押出し製品の長さ
にわたつての張力を検知し、かつ押出し製品の長
さにわたつて検知された張力による張力フイード
バツク信号を提供するように配置された張力検知
装置と、(3)前記緊張装置を制御するため前記温度
基準信号と前記張力フイードバツク信号に応答し
かつ前記押出し製品の前記長さにわたる検知され
た張力が、押出し製品が押出し装置をはなれると
きに検知された温度において前記押出し製品の降
伏応力よりも小さい予め定めた安全値を超えない
ように自動的に前記緊張装置を制御するように配
置された制御装置を具備する。

この発明のさらに他の態様によれば、連続押出
し装置から出る連続金属押出し製品の処理方法が
提供され、該方法は、(i)押出し製品処理装置を通
して、前記押出し装置から送出される前記押出し
製品を通過させ、(ii)前記処理装置から前記押出し
製品が送出されるときに連続的に張力を作用しこ
れによつて前記押出し製品を前記処理装置を通つ
て引出しかつ前記押出し製品の長さにわたつて張
力を誘起させて前記押出し装置と前記処理装置間
で流動しつつ延ばし、(iii)押出し製品が前記押出し
装置をはなれるとき前記押出し製品の温度を検知
して、感知された温度による温度基準信号を発生
し、(iv)前記押出し製品の前記長さにわたる張力を
検知して、検知された張力による張力フイードバ
ツク信号を発生し、(v)前記温度基準信号を、前記
検知された温度の値と、検知された温度における
前記製品に対する降伏応力を超えずに前記押出し
製品の前記長さにわたつて誘起される安全張力の
値に関する予め定めた関数に従つて変換し、(vi)前
記張力基準信号と前記張力フイードバツク信号を
比較し、かつそれから前記張力基準信号によつて
定まる値からの前記張力フイードバツク信号の偏
差による差異信号を発生し、(vii)前記検知された張
力が前記安全張力値を超えるのを防止するように
前記差異信号によつて前記処理装置から送出され
る前記押出し製品に加えられた前記張力を制御す
る段階を含む。

この発明の他の従属的な態様によれば、前記ホ
イール部材は、前記溝の各側に少くとも１つの歯
部材を具備し、該歯部材は前記ホイール部材の回
転中に廃材が溝に隣接する前記すき間から押出さ
れるのを防止するように位置づけかつ配置され、
この廃材が前記溝から予め定めた距離まで延びる
程に生長したときは、前記歯部材によるこのよう
な廃材の阻止は破断または引裂きを起させて前記
廃材の一部を装置から離脱させる。

また、この発明の他の従属的な態様によれば、
前記溝内に半径方向へ部分的に延びる前記シユー
部材部分は、前記溝の底部に面するその表面をも
ちかつその形状は、前記溝の底面（前記当接部材
によつて形成される）からの前記表面の半径方向
の距離が、少くとも前記当接部材に隣接する予め
定めた区域にわたつて前記通路の前記出口端に向
つて漸次に減少しこの区域において前記供給材料
は完全に固められた状態で空間をもたない状態に
なるように定められる。

これにより、自由形態の粒状または粉末状の供
給材料が前記通路に供給されるとき、前記区域内
において固形の供給材料の場合と極めてよく似た
金属流動様態が得られる。

この発明の他の態様と利点は本文における以下
の説明と特許請求の範囲の記載内容から明らかに
なるであろう。

附図を参照しつつ連続式押出し装置の実施例に
ついて以下にこの発明を説明する。

第１図および第２図、第１１図において、図示
の装置は、軸受（図示せず）内に担持されかつ連
動装置（図示せず）を介して電動モータ（図示せ
ず）に結合され、これにより０から20RPMの範
囲内の選択された速度（これより大きい速度も許
容される）で、作用中に、駆動されるように電気
駆動モータ（図示せず）に連動装置（図示せず）
を介して結合されて軸受（図示せず）内に担持さ
れた回転式ホイール部材１０を含む。

このホイール部材は、その周辺を繞つて溝１２
が設けられ、この溝の半径方向断面を第２図に示
す。溝の深い部分は、平行な環状側部１４を有
し、これは溝の半径状の底面１６と連結する。前
記溝の先細り形状の口部分１８は逆向き截頭円錐
面２０，２２を形成する。

下方旋回ピン２６上に担持された静止シユー部
材２４は、ホイール部材１０の周辺のほぼ1/4を
繞つて延びかつこれと接近して協働する。シユー
部材は引抜き可能な停止部材２８によつて第１図
に示す作用位置に保持される。

シユー部材は、中心方向に（軸方向に）円周方
向に延びる突出部分３０を含み、該部分はその両
側に僅かな軸方向または横方向すき間３２，３４
をもつてホイール部材１０の溝１２内に部分的に
突出する。この突出部分３０は、一部は一連の交
換可能な挿入体によつて構成され、かつ半径方向
に向いた当接部材３６と、当接部材の下流の当接
部材支持部３８と、当接部材の上流のダイスブロ
ツク４０（延長ダイス４２を有する）と、前記ダ
イスブロツク上流の弧形耐摩部材４４を含む。部
材４４の上流にはシユー部の一体形成入口部４６
が弧形通路４８を完成し、該通路は当接部材３６
の前面５４まで下流へ、供給材料ホツパ５２の下
方に配置された垂直に向いた供給材料入口通路５
０から、ホイール部材を繞つて延びる。この通路
は、第２図において環状側壁１４と溝１２の底面
１６とシユー部材２４の中心突出部分３０の内側
面５６によつて形成された半径方向断面をもつ。

前記当接部材３６と、ダイスブロツク４０と、
ダイス４２と、弧形部材４４は、すべて高速度鋼
のような、適正な硬質、耐摩性金属で造られる。

シユー部材は、ダイスブロツク４０に形成され
た対応する孔と整合する出口孔５８を有し、この
孔を通つてダイス４２のオリフイスから押出され
た送出金属製品６１（例えば丸ワイヤ）が送出さ
れる。

ホイール部材１０が回転すると、入口通路５０
を経てホツパ５２から前記弧形通路４８の入口端
に導入された粉末状供給材料は、ホイール部材の
移動する溝面によつて前記弧形通路４８の長さに
沿つて第１図において反時計方向に搬送され、か
つ塊に形成、固められ、前記ダイスブロツク４０
に隣接する通路の下方部分にすき間のない固形金
属塊を形成する。この金属固形塊は移動する溝面
の摩擦抵抗によつて当接部材に対し大きい圧力で
連続的に押動される。この圧力は、押出しダイス
のオリフイスを通して前記金属塊を押出すのに十
分な大きさで、これによりシユー部材とダイスブ
ロツクの孔５８と６０を通つて排出される押出さ
れた生産製品を提供する。特別な場合には、この
生産製品は、前記供給材料を構成する小形の切断
されたワイヤ片からつくられた輝いた銅ワイヤを
含む。

シユー部材２４の下端まわりに取付けられた水
パイプ６２は、ホイール部材１０に隣接して位置
するシユー部材の側部に位置しかつ固定された出
口ノズル６４をもつ。このノズルはパイプが冷却
水で供給されるとき、ホイール部材１０の溝１２
内に位置しかつこれと当接する当接部材の下流部
分へ直接に水の噴流を向けるように整合される。
よつて、当接部材の自由端の先端（ここは作用中
大部分の熱が発生する場合である）とホイール部
材の接合表面と溝は、これらに向けられた噴流か
らのそれらの上に掛けられる水流によつて直接に
冷却される。

ダイスブロツク４０は、内部の水通路（図示せ
ず）およびダイスを離れる生産製品を封じかつこ
の製品に保有される若干の熱を抽出するための冷
却水の供給部をもつ。しかし、当接部材にはこの
ような内部通路は設けられない。よつて、この部
材の強度は、該部材を冷却するために内部水冷却
手段を設けるために減ぜられない。

もし望むならば、この装置の冷却は、粉末状供
給材料と共に前記精密な通路４８内に或る量の冷
却水を給送するように、ホツパ５２上に冷却水散
水器６５を設けることによつて増進される。

第２図において、ダイスブロツク４０に隣接す
る押出し区域内の固まつた金属塊は６６で示され
る。この金属塊から、生産製品がこの区域内の圧
力によつて押出しダイス４２から押出される。こ
の圧力はまた、溝の側壁とダイスブロツクと当接
部材の各対向表面との間を通つて或る量の金属を
押出すように作用する。この押出された金属は、
漸次、廃材金属片または「ばり」を形成するよう
に半径方向に累積される。これらの廃材金属片が
取扱い或は制御するにはあまりに大きく生長する
のを防ぐために、複数の横方向に向いた歯７０
が、溝１２の前記口部１８を構成する末広がり状
の壁２０，２２に固定される。これらの歯はホイ
ール部材のまわりに均等間隔で配置され、１つの
壁に設けられた歯は反対側の壁の歯と向合つて配
置される。もし望むならば、一方の壁の歯を他方
の壁の歯と交互に喰違いに配置してもよい。

動作について述べれば、ダイスブロツク４０の
傾斜面７２は、押出された廃材片６８を、各組の
移動歯７０の経路内で斜めに偏向する。移動歯に
よるこの廃材片６８の阻止はこの廃材片をすき間
部内で押出された金属を切断または細断させる。
よつて、これらの廃材片は、移動歯によつて阻止
されて半径方向に十分離れて移動すると直ちに除
去される。このようにして「ばり」が管理不能な
大きさに達するのを防止される。

前記歯は鋭利な形状とする必要はなく、例えば
溶接などにより、ホイール部材１０上に任意好適
な方法で固定される。

第３図と第４図は、前記ホイール部材１０の他
の形式の適正な表面に同様な方法で固定された他
の歯を示す。

これらの別種装置において、ホイール部材１０
の外側表面は、協働するシユー部材２４の対応し
て形状づけられた表面と協働し、これによつて特
別な所望方法でばりの制御を行なう。第３図にお
いて、ばりは、半径方向に突出する歯によつて阻
止されるまで純粋に横方向または軸方向に生長さ
れ、ここにおいて関連すき間内に押出された金属
から細断される。

第４図において、フラツシユは、斜め方向に生
長されるが（第２図の場合と同様に）、ホイール
部材１０の表面から半径方向に突出する歯によつ
て阻止される。

後述の説明から明らかな種々の理由により、上
記の連続押出し装置からの押出し製品（ワイヤ６
１）を製品収集および保管装置へ送達するのに先
立つて、押出し製品処理装置内で処理することが
望ましく、時により必要でさえある。そのうえ、
押出し製品が生産された連続押出し工程から、高
温状態に保たれている間に、押出し製品を処理す
ることが望ましく或は効果的である。

このような処理装置は、例えば、優良な、また
は種々の表面仕上げ状態（例えば引出し仕上げ）
で、および／または一層均等な外径またはゲージ
をもつ押出し製品を提供することができる。この
ような処理装置はまた、異る時点で、種々のゲー
ジおよび／または公差の仕上り製品を、同一の連
続押出し製品から提供するのに用いられる。この
ような目的のために、前記処理装置は単一の引抜
きダイスを含み、このダイスから前記押出し製品
がまず通過され、次いで張力をかけるために引張
られて、所望のサイズ、公差および／または品質
の前記仕上り製品を提供する。押出し製品を処理
するためにこのような処理装置を使用すること
は、連続押出し装置の連続押出しダイス４２を使
用中に摩耗によつてそのダイス孔が過度に拡大す
るために廃棄されるまでに長期間の使用に活用可
能にさせる。さらに、このような処理装置は、そ
のダイスを容易にかつ迅速に交換できるから、
種々のゲージ、公差および／または品質の生産製
品を互いの代りに製造することができる。

連続押出し装置と押出し製品処理装置を組合わ
せた連続押出しシステムの１例について第５図を
参照しつつ以下に述べる。

第５図に示すシステムは、上記の連続押出し装
置１００を含み、これはもし望むならば、後述す
るように変形することも可能であり、この装置に
よつて生産された銅ワイヤ１０２は緊張滑車装置
１０６によつてサイジングダイス１０４（そのゲ
ージを所望の低い値に減少する）を通して引抜か
れ、ワイヤは前記緊張滑車装置のまわりを蓄積装
置１０８を経てコイル巻き機１１０に通過するま
でに複数回通過する。

滑車装置１０６は、電気式トルクモータ１１２
の出力軸に結合され、このモータの付勢は制御装
置１１４によつて提供かつ制御される。制御装置
は、(a)押出し装置１００とサイジングダイス１０
４間の位置においてワイヤ１０２と係合し、かつ
押出し装置１００から出るときのワイヤ１０２の
もつ張力による電気信号を信号として提供するワ
イヤ張力検知装置１１８から得られる第１電気信
号１１６に応答し、かつ(b)押出し装置１００をワ
イヤ１０２が離れるときの温度を測定する温度検
知器１２２から得られる第２電気信号１２０に応
答する。

制御装置１１４は、前記第２（温度）信号１２
０に応答してその出力回路において、前記第２
（温度）信号によつてあらわされた特定温度にお
いて、特定のワイヤ１０２に対する降伏応力張力
をあらわす第３電気信号を提供する関数発生器１
２４を具備する。第３電気信号１２６は基準信号
として比較器１２８（これも前記制御装置の部分
を構成する）に送られ、ここにおいて、前記第１
（張力）信号１１６は前記第３信号（降伏応力張
力）と比較される。比較器の出力信号は、トルク
モータの付勢を制御するための信号を構成する。

動作について述べれば、トルクモータは、特定
のワイヤが押出し装置１００を離れるときの特定
温度において、この特定のワイヤに対する降伏応
力張力以下の予め定めた大きさの値に押出し装置
を離れるワイヤの張力を維持するに十分な大きさ
まで付勢される。

上述の説明では当接部材先端を冷却するために
水噴流を使用する構造を述べたが、他の冷却液の
噴流（さらには冷却ガス）も水の代りに使用でき
る。また適正な液化ガスも使用できる。

上述の説明におけるばり除去用歯７０に関し
て、次の諸事項が考えられ、即ち(a)各歯の前縁
（切断または破断縁部）の形状は所望のばり除去
機能が遂行できれば良く、重要ではなく、(b)各歯
７０の先端と静止シユー部材２４の隣接対向面間
の作用間隔も大して重要ではなく、この寸法は装
置の個有設計によつて１mmから２mmを超えない程
度であり、(c)ホイール部材１０の各側まわりに間
隔を保つて配設された歯の数が多い程、各歯から
除去される「ばり」の長さは小さくなり、(d)これ
らの歯は例えば工具鋼のような任意好適な材料で
造られ、(e)ホイール部材に歯を固定するには任意
の一般的方法が用いられる。

ばら積粒状または粉末状の供給材料から受入可
能な生産製品を送出するこの装置の能力は、当接
部材３６の前方の面５４よりすぐ前方に（上流
に）位置する圧力発生区域内で弧形通路４８の半
径方向深さ（または高さ）を、ホイール部材１０
の回転方向へ適切な方法で比較的急激に消去させ
る（図に示すような方法で）ことにより可成り向
上できる。

取外し可能なダイスブロツク４０は、その区域
と円周方向に同範囲に配置され、かつ弧形通路の
半径方向深さの前記漸次減少形状は、ホイール部
材１０の溝１２の底部に面するダイスブロツクの
表面４０Ａの適切な形状づけによつて達成され
る。

ダイスブロツクの当該表面４０Ａは、この装置
が作用するとき、前記区域に、固形状の供給材料
を代りに用いるときに達成されるものと極めて類
似した供給材料金属流れパターンを得るように好
適に形状づけられる。附図に示す好適実施例にお
いて、この表面４０Ａは、当接部材３６とその前
面５４において接触するその点において溝１２の
底部と接線をなす適正に小さい角度で傾斜する平
面状の表面を含む。

この角度は、理想的には、(a)押出し圧力で供給
金属材料にさらされる当接部材の区域の、(b)前記
区域の入口端における通路４８の半径方向断面積
（即ちダイスブロツク４０の上流端に隣接する半
径方向断面において）に対する比は、(i)その前記
入口端における該区域に入る供給材料の見かけの
密度の、(ii)当接部材３６の前面５４に隣接して位
置する十分に固められた供給材料の密度に対する
比に等しい。

１好適実施例において、ダイスブロツクの前記
平面状表面４０Ａは、押出圧力で供給金属材料に
さらされる当接部材の前記面積は前記区域の入口
端（即ちダイスブロツクの上流端）における通路
４８の前記半径方向断面積の1/2に等しいような
角度をもつて傾斜されている。

もし望むならば、別の実施例においては、溝１
２底部に面するダイスブロツクの表面は、上述の
方法で、ダイスブロツクの前記上流端から延びる
溝の円周方向長さの大部分のみにわたつて傾斜さ
れ、ここに前面５４とすぐ隣接して位置するダイ
スブロツクの部分は溝の底部と平行（またはほぼ
平行）に位置する表面をもつ。

前述の表面４０Ａの前記形状づけによつて得ら
れる溝１２内へのダイスブロツク４０の大きい進
入は、またすき間３２を通るばり形成金属の望ま
しくない押出しに対して増大された物理的抵抗を
提供するから、このようなばりを形成しようとす
る供給金属材料の量は大いに減ぜられる。さら
に、溝１２内へのダイスブロツクの進入は、(a)供
給材料に作用する総仕事、(b)発生したばりの量、
および(c)圧力金属によつて当接部材に加わる曲げ
モーメントを減少させる。さらに、ダイスブロツ
クに対する平面状の作用面４０Ａの選択は、ダイ
スブロツクの製造費を低下する。

上述の説明では、ホイール部材１０は、規定さ
れた範囲内の速度で電気駆動モータによつて駆動
されるが、他の同様に作用する連続押出し機で
は、油圧駆動装置を用い、適正な運転速度で作用
する。

散水装置６５、ホツパ５２および通路５０を介
して通路４８内へ付加冷却水を導入する代りに、
このような付加冷却水は、前記通路が粒状供給材
料で満たされるがしかも完全には固まつていない
位置において該通路内に（例えばシユー部材２４
に形成された通路６７を介して）導入される。

この発明によつて提供された高度に有効な冷却
効果は、次の事実に大いに起因し、即ち当接部材
の上流の囲われた押出し区域内の高温金属と一時
的に隣接して位置するホイール部材の１部分によ
つて吸収された熱は、この高温区域から当接部材
の下流に位置する冷却区域に運ばれ（ホイール部
材の熱伝導と回転の両方の作用により）、この冷
却区域において、冷却流体が多量に供給されてこ
の冷却区域を通過するホイール部材の比較的に大
きい面積上に流動されるから、高温押出し区域内
のホイール部材によつて吸収された熱の高い割合
をそこから引出す。

この冷却区域において、ホイール部材への接近
は余り制約されず、この部材の比較的に大きい表
面が冷却目的として自由に利用される。これは、
この押出し区域を境する前記シユー部材の部品に
おいて押出し区域と直接に隣接して設けられる極
度に小さくかつ囲われた冷却表面（即ち、ダイス
ブロツクと当接部材）への直接接触によるもので
ある。

既述のように、これらの部品がもつ冷却表面
は、これらの部品の機械的強度を保持しかつこれ
らの部品に作用する押出し圧力に対して安全に耐
えられる必要から、厳密に制限される。

ホイール部材によつて吸収された熱の、前記冷
却区域への伝送は、良好な伝熱性と良好な比熱
（単位体積当り）をもつ金属の前記ホイール部材
を用いることによつて大きく向上される。しか
し、前記ホイール部材は、適正な機械的強度上の
理由から物理的に強い金属（例えば工具鋼）で造
られるから、それは比較的に熱伝導性に乏しい。
よつて、ホイール部材が前記冷却区域に熱を運ぶ
能力は、前記ホイール部材に、例えば銅バンドな
どの良好な熱吸収性と熱伝導性をもつ金属の環状
バンドを密接に装着することによつて大いに増加
される。

このような伝熱性バンドは、前記ホイール部材
の周辺に固定した環状バンドによつて構成するこ
とが好適で、このバンドは少くともその一部は前
記円周方向溝が前記通路４８を提供する（シユー
部材とによつて）ように形成された前記ホイール
部材の部分を構成することが好適である。

この機械の押出し製品が適切に良好な熱特性を
もつ金属で造られている場合、前記伝熱性バンド
は、押出し製品と同一金属（例えば銅）で造られ
る。

他の場合には、前記伝熱性バンドは、第２環状
バンド内に埋込まれ、またはその上にかぶせら
れ、この第２環状バンドは、この機械の押出し製
品と同一材料で造られかつ前記当接部材の先端部
分と接触され、これらの２つのバンドはその材料
を異にする。

前記伝熱バンドに用いる金属は、工具鋼より高
い、導熱性と単位体積当りの比熱との積をもつよ
うに選択され、かつ次の材料を含み、（ここに上
位のもの程、上記の積が高い）、即ち、銅、銀、
ベリリウム、金、アルミニウム、タングステン、
ロジウム、イリジウム、モリブデン、ルテニウ
ム、亜鉛および鉄である。

このような伝熱性バンドによつて押出し区域か
ら冷却区域に運ばれる熱は、バンドの半径方向断
面積によつて決まり、かつこの断面積の増加につ
れて増加する。よつて、ホイール部材の円周の横
断方向に測つた所与の断面寸法に対しては、前記
バンドの半径方向深さが大きい程、ホイール部材
によつて熱が冷却区域に運ばれる速度は大きい。

有効直径233mmをもつ前記ホイール部材に対し
かつその回転速度が10RPMであり、前記伝熱性
バンドがＵ形の半径方向断面形をもつ銅製であ
り、ホイール部材によつて押出し区域から前記冷
却区域えの伝熱率を「Ｒ」とし、この回転のみに
よつて、ホイール部材と協働する前記当接部材３
６がこの銅バンド内に突入する半径方向深さまた
は距離の変化につれて、即ち前記円周方向溝１２
の底部に残る銅バンドの半径方向厚さ「Ｔ」の変
化につれて変化するものとして計算を実施した。
これらの計算は、ホイール部材の隣接部品（工具
鋼）と半径方向断面で見て一般に円形の界面をも
つ前記銅バンドを基礎としている。よつて、銅バ
ンドの半径方向断面積「Ａ」は前記溝１２の底部
における銅の前記半径方向厚さ「Ｔ」によつて非
線形的に変化する。

Ｔ（mm） Ａ（mm²） Ｒ（kW） 1.0 18.0 5.1 1.5 22.7 6.4 2.0 27.4 7.7 2.5 32.1 9.1 3.0 36.8 10.4 前記溝１２の底部における前記銅バンドの半径
方向の厚さＴが２mmで、このようなホイール部材
をもつ１実施例において、前記ホイール部材の回
転速度でかつ1.4mm直径のワイヤを150m／ｓの速
度で押出す場合、4l／minのような低い速度で流
動する冷却水によつて10kWの速度でホイール部
材と当接部材から、前記冷却区域において熱が抽
出され、前記冷却区域内で冷却される表面にほぼ
800m／minの噴流速度を提供する。

この伝熱率は、前記伝熱バンドを介して伝導さ
れた結果としてほぼ2.3kWの伝熱率で冷却区域、
隣接するホイール部材の部品および当接部材を介
して、押出し区域と冷却区域間に存在する温度勾
配によつて生じた熱の伝導の結果として、ほぼ
2.3kWの伝熱率で冷起区域に到達した。

冷却区域内を流動する冷却水による熱のこの測
定された抽出速度は、従来の方法で、当接部材内
に形成された内部冷却通路を通つて冷却水を流動
させて得られたほぼ1.9kWの最大伝熱率と極めて
好対照を示す。

第６図は、前記冷却区域内のホイール部材と当
接部材からの伝熱率がこの区域に供給される冷却
水の流速の変化につれて変動することを示すグラ
フである。

附図を参照して上述した押出し機は、前記の銅
製伝熱バンドを用いて実際に試験され、このバン
ドを第１０図の７４で示し、第２図では便宜上破
線で示した。（第２図はさらに、銅バンド７４が
実線で示された場合、第１０図の線―に沿つ
てとられた横断面を示すことが判る）。第２図の
７４で示すように、前記銅バンドはＵ形の半径方
向断面をもち、このバンドは円周方向溝１２の丸
形底部１６とこの溝の平行な側壁の途中まで延び
る。

第７図は、第２図と類似で、ホイール部材１０
の変形実施例を示す。この実施例において、ほぼ
長方形の半径方向断面を有する銅製の実体環状バ
ンド７６が、前記ホイール部材の協働する鋼製ほ
お部材７８間に取付けかつ締付けられ、これによ
り、前記ほお部材が担持された駆動軸が前記駆動
モータによつて駆動されるとき前記ほお部材によ
つて駆動される。バンド７６は、少くとも最初
は、２つのほお部材７８間で緊密接合部にわたる
小さい内部溝７６Ａをもつ。この溝は、ホイール
部材１０の組立中に、前記バンド７６のどのよう
な金属もこれらほお部材間に入るのを防ぐ。前記
バンドとほお部材それぞれ上の補合截頭円錐面７
６Ｂと７８Ｂは、ホイール部材１０のこれらの部
品の組立および分解を容易にさせる。

円周溝１２が回転式ホイール部材１０の周辺に
向つてその旋回ピン２６まわりにシユー部材２４
を旋回進行させることによつて銅バンドに形成さ
れ、これにより当接部材３６の先端を銅バンドと
接触状態にさせ、それにより銅バンドを漸次に深
く加工させてその中に前記溝１２を形成する。

第８図は、前記第７図のものの変形例で、熱伝
導性バンドは、複合環状バンド８０を含み、この
場合、良好な熱特性をもつ金属（銅のような）の
内側芯材８２が、この機械によつて押出されるも
のと同一の金属（亜鉛のような）のさや材８４と
良好な熱関係をもつてこの金属に包囲されてい
る。

第９図は第７図の前記変形実施例の別の変形例
を示し、ここにおいては、熱伝導性バンドは、複
合バンド８６を含み、その半径方向内方の環状部
品８８は良好は熱特性をもつ金属（例えば銅のよ
うな）で造られかつこの機械によつて押出される
ものと同一の金属の半径方向外方の環状部品９０
によつて、良好な熱関係をもつて取巻かれてい
る。

上述のように押出し機によつて押出すことがで
きる金属は、銅とその合金、アルミニウムとその
合金、亜鉛、銀および金である。

特許請求の範囲には言及していないこの開示記
述の種々の特徴は、同一の２つの英国特許出願第
8309836号（1983年４月12日提出）および第
8302951号（1983年２月３日提出）から同様に優
先権を主張する別の同権利をもつて提出された特
許出願の各特許請求の範囲の要旨を構成すること
を知るべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この装置の本質的な作用部分を通つ
てとられた中間、垂直断面図で、この断面は第２
図で―として示され、第２図は、第１図にお
いて線―に沿つてとられた横断面図、第３図
および第４図は、第２図の断面と類似しかつこれ
とは異る２つの配置を示す別種構造図、第５図
は、第１図および第２図の装置を具体化するシス
テムの概略ブロツク線図、第６図は、この発明に
よる１装置の試験から得られた冷却水流速の変化
に伴う伝熱率の変化をあらわすグラフでこの発明
による１装置に対する試験から得られたもの、第
７図〜第９図は、第２図と類似し、前記装置に用
いられたホイール部材の種々の変形例、第１０図
は第１図と第２図に示す装置の１変形例を示す第
１図と類似の図、第１１図は第１図の部分拡大図
である。 １０…回転式ホイール部材、１２…溝、１４…
側部、１６…底面、１８…口部分、２０，２２…
截頭円錐面、２４…シユー部材、２６…旋回ピ
ン、２８…停止部材、３０…突出部分、３２，３
４…すき間、３６…当接部材、３８…当接支持部
材、４０…ダイスブロツク、４２…押出しダイ
ス、４６…入口部分、４８…弧形通路、５０…流
入通路、５２…ホツパ、５４…前面、５６…内側
面、５８…流出孔、６０…孔、６１…押出し製
品、６２…水パイプ、６４…ノズル、６５…散水
装置、６６…押出し区域、６８…ばり、７０…
歯、７２…傾斜面、７４…銅バンド、７６…環状
バンド、７６Ａ…内側溝、７６Ｂ…截頭円錐面、
７８…ほお部材、７８Ａ……接合部、７８Ｂ…截
頭円錐面、８０…複合バンド、８２…内側芯材、
８４…さや、８６…複合バンド、８８…環状部
分、９０…環状部分、１００…システム、１０２
…装置、１０４…サイジングダイス、１０６…緊
張滑車装置、１０８…蓄積装置、１１０…コイル
巻き機、１１２…トルクモータ、１１４…制御装
置、１１６…第１電気信号、１１８…ワイヤ張力
検知装置、１２０…第２電気信号、１２２…温度
検知装置、１２４…関数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒状、粉末状または固形の供給材料から金属
   の連続押出しを行なう装置において、(a)作用中は
   駆動装置によつて回転されるように配置されかつ
   連続する円周方向の溝１２が周辺に形成された回
   転式ホイール部材１０と、(b)前記ホイール部材の
   周辺の可成りの部分を円周方向にわたつて延びか
   つ前記溝の側壁１４から小さい作用すき間をもつ
   て前記溝内に半径方向へ部分的に突出する部分３
   ０をもちかつ前記溝の壁とによつて前記ホイール
   部材の円周方向に延びる包囲された通路４８をも
   つ協働するシユー部材２４と、(c)前記通路４８の
   流入端に配置されて前記流入端において供給材料
   を前記通路に流入させ、これにより回転時に前記
   通路の反対の流出端に向けて前記ホイール部材と
   係合しかつこれによつて搬送される供給材料流入
   装置５０，５２と、(d)前記シユー部材２４上に担
   持されかつその前記流出端において前記通路４８
   内へ半径方向に突出し、これにより該端において
   前記通路を実質的に閉鎖して前記ホイール部材に
   よつて前記溝１２内に摩擦的に搬送される供給材
   料の通過を阻止し、これによりその前記流出端に
   おいて前記通路内に押出し圧力を発生する当接部
   材３６と、(e)前記シユー部材に担持されかつその
   前記流出端において前記通路４８からのダイスオ
   リフイス開口４２をもち、駆動時に前記ホイール
   部材１０の回転によりこのオリフイスから前記溝
   内に搬送されかつ摩擦圧縮された供給材料が連続
   的に圧縮かつ押出されて流出口６０，５８を介し
   て前記シユー部材２４から送出されるダイス部材
   ４０，４２と、(f)該当接部材の下流にのみ配置さ
   れた液体冷却装置６２，６４であつて、該冷却装
   置は、押出し装置が作動時に、供給源から圧力を
   もつ冷却流体を、前記ホイールの溝１２に対し実
   質的に切線方向が上流方向において、一方で該溝
   １２の底および側部１６，１４によりまた他方で
   当接部材３６の自由端の対向面（先端）により形
   成された集中冷却域へ向けるように配置され、そ
   れにより冷却装置６２，６４における温度の冷却
   液は、該当接部材およびその他の冷却域表面１
   ６，１４，３６より低い温度で作動する他の面上
   を最初に流れることなく、該当接部材およびその
   他の冷却域表面１６，１４，３６の表面に接触す
   るように運ばれる該液体冷却装置６２，６４を含
   む、金属の押出し装置。 ２ 該集中冷却域はさらに、シユー部材２４によ
   り該当接部材３６の下流で支持されまた上部で発
   生した押出圧力に対して該当接部材３６を支持す
   る当接支持部材３８により限定され、その支持部
   材３８の自由面は前記ホイール溝１２の底面１６
   に対向している特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記液体冷却装置は、液体を連続噴流とし
   て、前記集中冷却域へ向わせるノヅル６４を含む
   特許請求の範囲第１または２項記載の装置。 ４ 前記ノヅル６４は溝１２内へ突出し、またシ
   ユー部材２４に取付けられた冷却液供給用パイプ
   ６２の吹き出し端部において支持される特許請求
   の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記ホイール部材１０が、良好な熱吸性と伝
   熱性をもつ金属製の環状の熱伝導性バンド７４を
   同心的にその内部に具備し、前記バンドが前記円
   周方向溝１２を境界しかつ形成する前記ホイール
   部材１０の部分と良好な従動関係を保ち、かつ前
   記バンドが前記当接部材３６の上流に近接する押
   出し区域内に発生した熱を吸収するように作用し
   てこの熱を前記当接部材の下流に近接する冷却区
   域に伝達し、ここにおいて冷却流体によつて熱を
   吸収する特許請求の範囲第１ないし５項のいずれ
   か１項記載の金属の連続押出し装置。 ６ 前記熱伝導性バンド７４が前記円周方向溝１
   ２を境界しかつ形成する前記ホイール部材の前記
   部分を構成し、かつ前記バンドが前記供給材料の
   金属と同一の金属で造られる特許請求の範囲第５
   項記載の金属の連続押出し装置。 ７ 前記熱伝導性バンドは熱伝導性内側芯材８２
   であつて該熱伝導性内側芯材８２がさや材８４内
   に包囲され、該さや材が前記円周方向溝１２を境
   界しかつ形成する前記ホイール部材の前記部分を
   構成し、かつさや材が前記熱伝導性内側芯材８２
   を前記溝およびその中に配置された供給材料から
   絶縁し、かつ前記供給材料の金属と同一の金属で
   造られ、前記熱伝導性内側芯材８２の金属が前記
   供給材料の前記金属と異る特許請求の範囲第５項
   記載の金属の連続押出し装置。 ８ 前記熱伝導性バンドは熱伝導性環状部品であ
   つて該熱伝導性環状部品８８が半径方向外方の環
   状部品９０によつてかぶせられ、該半径方向外方
   の環状部品９０が前記円周溝１２を境界しかつ形
   成する前記ホイール部材の前記部分を構成し、か
   つ半径方向外方の環状部品９０が前記溝およびそ
   の中に配置された供給材料から前記熱伝導性環状
   部品８８を絶縁し、かつ前記供給材料の金属と同
   一の金属で造られ、前記熱伝導性環状部品８８の
   金属が前記供給材料の前記金属と異る特許請求の
   範囲第５項記載の金属の連続押出し装置。 ９ 前記円周方向溝１２が、前記環状バンド７
   ４，７６，８４，９０に機械加工によつて、前記
   当接部材３６を、前記シユー部材２４（またはこ
   れと同等のもの）内に担持されたとき前記バンド
   の金属内に漸進的に深く押動することにより前記
   溝を形成するように、前記バンドの金属が除去さ
   れて形成される特許請求の範囲第６項から第８項
   のいずれか１項記載の金属の連続押出し装置。 １０ 前記冷却装置がまた、冷却流体を供給源か
   ら前記通路４８内にその前記流入端またはその附
   近において、導入するように配置された冷却流体
   導入装置６５，６７を含む特許請求の範囲第１項
   ないし第９項のいずれか１項記載の金属の連続押
   出し装置。 １１ 前記供給材料流入装置５０，５２が前記通
   路４８にその前記流入端において粒状または粉末
   状のみの供給材料を導入するように配置された装
   置を含み、かつ前記冷却流体導入装置６５が前記
   通路内に、前記流入端において前記粒状または粉
   末状供給材料を導入するように配置された装置を
   含む特許請求の範囲第１０項記載の金属の連続押
   出し装置。 １２ 前記供給材料流入装置５０，５２が前記通
   路４８にその前記流入端において粒状または粉末
   状のみの供給材料を導入するように配置された装
   置を含み、かつ前記冷却流体導入装置が前記シユ
   ー部材に配置されかつこれを貫通する流体通路６
   ７を含み、前記通路が前記シユー部材突出部分３
   ０を介して前記流体源から前記通路４８内にその
   流入端と流出端の中間位置において冷却流体を導
   入するように位置しかつ配置され、前記位置にお
   いて前記通路内の前記供給材料が前記通路をほぼ
   充たすがその中で完全には固められない特許請求
   の範囲第１０項記載の金属の連続押出し装置。 １３ 粒状、粉末状または固形の供給材料から金
   属の連続押出しを実施する装置の使用方法におい
   て、前記装置が、(a)駆動装置によつて作用すると
   き回転するように配置されかつその周辺に連続し
   た円周方向溝１２を形成する回転式ホイール部材
   １０と、(b)前記ホイール部材の周辺の可成りの部
   分の円周方向にわたつて延びかつ前記溝の側壁１
   ４から小さい作用間隙をもつて前記溝内へ半径方
   向へ部分的に突出する部分３０をもちかつ前記溝
   の壁とによつて前記ホイール部材の円周方向に延
   びる包囲された通路４８をもつ協働するシユー部
   材２４と、(c)前記通路４８の流入端に配置されて
   前記流入端において供給材料を前記通路に流入さ
   せ、これにより回転時に前記通路の反対の流出端
   に向けて前記ホイール部材と係合しかつこれによ
   つて搬送される供給材料流入装置５０，５２と、
   (d)前記シユー部材２４上に担持されかつその前記
   流出端において前記通路４８内へ半径方向に突出
   し、これにより該端において前記通路を実質的に
   閉鎖して前記ホイール部材によつて前記溝１２内
   に摩擦的に搬送される供給材料の通路を阻止し、
   これによりその前記流出端において前記通路内に
   押出し圧力を発生する当接部材３６と、(e)前記シ
   ユー部材に担持されかつその前記流出端において
   前記通路４８からのダイスオリフイス開口４２を
   もち、駆動時に前記ホイール部材１０の回転によ
   りこのオリフイスから前記溝内に搬送されかつ摩
   擦圧縮された供給材料が連続的に圧縮かつ押出さ
   れて流出口６０，５８を介して前記シユー部材２
   ４から送出されるダイス部材４０，４２を含み、
   前記方法が、(i)ほぼ一定の速度で前記ホイール部
   材１０を回転し、(ii)前記押出しダイスオリフイス
   ４２を通つて連続押出し製品を押出すのに十分な
   速度で前記通路４８の前記流入端に供給材料を供
   給し、(iii)圧力のある供給源からの冷却液を方向づ
   け、そこでは(a)該当接部材の下流に配置された位
   置から上流方向において、その方向は実質的に該
   ホイール溝１２に対に切線状であり、また(b)一方
   で該溝１２の底および側部１６，１４によりまた
   他方で当接部材３６の自由端の対向面（先端）に
   より形成された集中冷却域へ、向けるように方向
   づけられ、それにより冷却装置６２，６４におけ
   る温度の冷却液は、該当接部材およびその他の冷
   却域表面１６，１４，３６より低い温度で作動す
   る他の面上を最初に流れることなく、該当接部材
   およびその他の冷却域表面１６，１４，３６の表
   面に接触するように運ばれる。段階を含む金属の
   連続押出し方法。 １４ 該集中冷却域はさらに、シユー部材２４に
   より該当接部材３６の下流で支持されまた上部で
   発生した押出圧力に対して該当接部材３６を支持
   する当接支持部材３８により限定され、その支持
   部材３８の自由面は前記ホイール溝１２の底部１
   ６に対向している特許請求の範囲第１３項記載の
   方法。 １５ 前記液体冷却装置は、液体を連続噴流し
   て、前記集中冷却域へ向わせるノヅル６４を含む
   特許請求の範囲第１３または１４項記載の方法。 １６ 前記ノヅル６４は溝１２内へ突出し、また
   シユー部材２４に取付けられた冷却液供給用パイ
   プ６２の吹き出し端部において支持される特許請
   求の範囲第１５項記載の方法。 １７ 冷却流体が前記通路４８内にその前記流入
   端またはその附近において導入される特許請求の
   範囲第１３項から第１６項のいずれか１項記載の
   金属の連続押出し方法。 １８ 前記供給材料が粒状または粉末状のものの
   みであり、かつ前記冷却流体が前記通路４８の前
   記流入端において前記粒状または粉末状供給材料
   をもつて前記通路内に導入される特許請求の範囲
   第１７項記載の金属の連続押出し方法。 １９ 前記供給材料が粒状または粉末状のものの
   みであり、かつ追加の冷却流体が前記通路４８内
   にその前記流入端と流出端の中間の位置において
   導入され、前記位置において前記通路内の前記供
   給材料が前記通路をほぼ充たすが完全にはその中
   で詰め込まれない特許請求の範囲第１７項記載の
   金属の連続押出し方法。