JP2008212986A - 線材の圧造機及び圧造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の環境温度に拘わらず、最初に加工される線材であっても、その線材の先端に対する据込みを正確且つ確実に実施できる線材の圧造機及び圧造方法を提供する。
【解決手段】本発明の圧造方法を実施する圧造機は、線材（Ａ）を把持するチャック装置（８）と、圧造パンチ（１６）を含み、チャック装置（８）と協働して線材（Ａ）の先端を据込む据込み装置（４）と、圧造機の稼働に先立ち、圧造パンチ（１６）を予熱する誘導加熱コイル（５０）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、線材の先端を据込んで拡径させる線材の圧造機及びその圧造方法に関する。

この種の線材の圧造機及び圧造方法は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１の圧造機及び圧造方法は、線材の先端を所定の長さだけ突出させてチャックにより把持し、この状態で、圧造パンチにより線材の先端を叩いて据込み、先端の外径を一定に拡径させるようにしている。
特公昭52-476号公報

上述した特許文献１の圧造機及び圧造方法にあっては、圧造パンチによる線材の据込みが所定本数の線材に対して繰り返され、圧造機が定常の動作環境に達した後、線材の先端を規定の外径に拡径させることができるものの、定常の動作環境に達する前の段階にあっては、線材の先端を所望の外径まで拡径させることができず、線材の先端は規定の外径よりも小さい。

それ故、線材に対する据込みが繰り返されるとき、初期の段階では据込み不良の発生を避けることができず、不良の加工品が製造されてしまう。これは圧造機の周囲温度、つまり、室温が低い冬季等にて顕著になる。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは周囲温度に拘わらず、最初の線材に対する据込みから、線材の先端を規定の外径に安定して拡径させることができる線材の圧造機及び圧造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の線材の圧造機は、線材の移送経路に配置され、線材の通過を許容し且つ線材の先端が移送経路の下流側に突出した状態で線材を把持可能なチャック装置と、移送経路にチャック装置よりも下流に位置して配置され、チャック装置により把持された線材の先端を圧造パンチにより据込んで拡径させる据込み装置とを具備し、本発明の場合、据込み装置は圧造パンチを予熱する予熱手段を備えている（請求項１）。

好ましくは、予熱手段は、線材の据込みが所定の回数繰り返して実施された後に圧造パンチの温度が達する定常温度まで圧造パンチを予熱する（請求項２）。
請求項１，２の圧造機によれば、線材に対する据込みが開始されるに先立ち、即ち、圧造機の稼働に先立ち、据込み装置の圧造パンチは予熱手段により予熱され、前述した定常温度まで予め加熱される。

具体的には、予熱手段は、移送経路に配置され、圧造パンチを囲繞可能な誘導加熱コイルを含むことができ（請求項３）、この誘導加熱コイルは、線材の先端を据込み加工温度に加熱するヒータとして兼用されるのが好ましい（請求項４）。この場合、誘導加熱コイルは、圧造パンチの予熱のみならず、線材の先端の加熱にも使用される。
また、本発明は、チャック装置から線材の先端を突出させてチャック装置に前記線材を把持し、この状態で、圧造パンチにより線材の先端を据込んで拡径させる線材の圧造方法をも提供し、本発明の圧造方法では、線材の据込みが繰り返して実施されるに先立ち、圧造パンチを予熱する（請求項５）。

具体的には、前述の圧造機での場合と同様に、圧造パンチの予熱は、線材の据込みが所定の回数繰り返して実施された後に圧造パンチの温度が達する定常温度まで実施される（請求項６）。

請求項１〜６の線材の圧造機及び圧造方法は、線材に対する据込みが繰り返して実施されるに先立ち、即ち、圧造機の稼働に先立ち、据込み装置の圧造パンチを予熱するようにしたから、周囲の環境温度に拘わらず、線材に対する初回の据込みから、その線材の先端を規定の外径まで確実に拡径させることができ、加工不良を効果的に防止することができる。

圧造パンチの予熱がその定常温度に達するまでなされれば、据込み加工後の線材の先端を規定の外径に正確に一致させることができる。
更に、圧造パンチを予熱する誘導加熱コイルが線材の先端の加熱にも使用されれば、圧造機はその構成が簡素なものになる。

図１は、一実施例の線材の圧造機を概略的に示す。
圧造機は線材Ａの移送経路２を備え、この移送経路２は水平に延びている。ここで、線材ＡはＰＣ（プレストレストコンクリート）鋼棒からなり、その外周面に複数状の螺旋溝（図示しない）を有する。
移送経路２の下流端には据込み装置４が配置され、そして、この据込み装置４の上流側には線材Ａの移送装置が配置されている。なお、図１中、移送装置は一対のピンチローラ６のみで示されている。これらピンチローラ６は移送経路２を挟んで配置されているとともに互いに接離可能であり、線材Ａが移送装置により移送経路２に沿って往復的に移送される際、その移送を案内する。即ち、線材Ａは据込み装置４に対して進退可能となっている。

更に、一対のピンチローラ６と据込み装置４との間にはチャック装置８が配置されており、このチャック装置８については後述する。
据込み装置４はシリンダブロック１０を備え、このシリンダブロック１０は移送経路２と同軸のシリンダボア１２を有する。このシリンダボア１２にはプランジャ１４が摺動自在に嵌合され、プランジャ１４はシリンダボア１２からチャック装置８に向けて突出している。プランジャ１４の突出端には圧造パンチ１６が取り付けられ、この圧造パンチ１６は移送経路２上に位置付けられている。

一方、シリンダボア１２には複動型の圧造シリンダ１８が接続されており、この圧造シリンダ１８はシリンダボア１２内に進入するピストンロッド２０を有する。
更に、シリンダブロック１０にはシリンダボア１２と平行なシリンダボア２２が形成されており、このシリンダボア２２内に複動型の寸出しシリンダ２４のピストンロッド２６が摺動自在に嵌合されている。ピストンロッド２６はシリンダブロック１０からチャック装置８に向けて突出し、プランジャ１４及びピストンロッド２６の突出端部は互いにアーム２８を介して連結されている。

より詳しくは、アーム２８はプランジャ１４に固定されているものの、ピストンロッド２６に対しては図１に示す状態から右方のみに移動可能となっている。即ち、ピストンロッド２６の突出端部はその先端側が小径部として形成され、この小径部との境界に段差面を有する。それ故、図示の状態にあるとき、アーム２８はピストンロッド２６の段差面に当接した状態にある。

一方、ピストンロッド２６の先端にはばね座３０が設けられ、このばね座３０とアーム２８との間に圧縮コイルばね３２が架け渡されている。この圧縮コイルばね３２はピストンロッド２６の段差面に向けてアーム２８を押圧付勢している。
更に、アーム２８にはラック３４が取り付けられており、このラック３４にはピニオン３６を介してロータリエンコーダ３８に接続されている。なお、ロータリエンコーダ３８はシリンダブロック１０側に固定されている。

上述した圧造シリンダ１８及び寸出しシリンダ２４は図１に示す油圧回路４０からの圧油の供給を受けて作動する。具体的には、油圧回路４０は油圧源４２を備え、この油圧源４２はモータ駆動の油圧ポンプ４３を含む。油圧源４２と圧造シリンダ１８との間には電磁方向切換弁４４，４６が配置され、これら電磁方向切換弁４４，４６はそれらの切換作動により圧造シリンダ１８に対する圧油の給排を制御し、圧造シリンダ１８のピストンロッド２０を往復動させる。

また、油圧源４２と寸出しシリンダ２４との間にも電磁方向切換弁４８が配置され、この電磁方向切換弁４８はその切換作動により寸出しシリンダ２４に対する圧油の給排を制御し、寸出しシリンダ２４のピストンロッド２６を往復動させる。
更に、前述した圧造パンチ１６とチャック装置８との間には誘導加熱コイル５０が設けられており、この誘導加熱コイル５０は移送経路２と同心にして配置され、図１から明らかなように移送経路２に沿って延びている。誘導加熱コイル５０はリード線を介して給電源（図示しない）に電気的に接続され、この給電源から給電を受けることができる。

図１に示す状態にあるとき、圧造パンチ１６はその先端部が誘導加熱コイル５０内に進入しており、この際、誘導加熱コイル５０に給電されると、この誘電加熱コイル５０は圧造パンチ１６を誘導加熱し、これにより、圧造パンチ１６の予熱がなされる。
次に、前述したチャック装置８について説明する。
図１の下部に示したチャック装置８から明らかなように、チャック装置８は一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒを備えている。これらチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒは移送経路２を挟んで移送経路２の両側にそれぞれ配置され、移送経路２と平行な軸線を有する。チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒはこれらの外周面を部分的に覆う受け部材５３にそれらの軸線回りに回転自在に支持され、また、チャック円筒５２_Ｌに対し、チャック円筒５２_Ｒはその受け部材５３を介して移送経路２を横断する方向に接離自在となっている。即ち、この実施例の場合、チャック円筒５２_Ｒは水平方向に移動自在となっている。

また、移送経路２でみて、一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒの上流側の端面は端板５５にてそれぞれ支持されており、この端板５５は図１の上部に描いたチャック装置８に明瞭に示されている。
図１の下部に描かれているチャック装置８から明らかなように、チャック円筒５２_Ｒの側方にはチャックシリンダ５４が配置されており、このチャックシリンダ５４はチャック円筒５２_Ｒに対向するピストン５６を含む。ピストン５６はチャック円筒５２_Ｒに向けて露出した先端面を有し、この先端面は押圧部材（図示しない）を介してチャック円筒５２_Ｒと組みをなす受け部材５３に当接されている。

更に、チャックシリンダ５４はプルロッド６０を備えており、このプルロッド６０はチャック円筒５２_Ｒの受け部材５３にねじ込まれた内端５８と、チャックシリンダ５４の外筒を形成する端壁から外側に突出した外端とを有し、この外端と外筒との間に圧縮コイルばねからなるプルスプリング６２が架け渡されている。このプルスプリング６２はピストン５６をチャック円筒５２_Ｒから離間する方向に付勢している。

一方、チャックシリンダ５４もまた前述した油圧回路４０に接続され、油圧源４２とチャックシリンダ５４との間には電磁方向切換弁６４及びブーストシリンダ６６が油圧源４２側から順次配置されている。電磁方向切換弁６４はその切換作動によりブーストシリンダ６６に対する圧油の給排を制御し、ブーストシリンダ６６を作動させる。
休止位置から作動位置（図示の位置）への電磁方向切換弁６４の切り換え作動を受けて、ブーストシリンダ６６が作動したとき、ブーストシリンダ６６はチャックシリンダ５４に高圧の圧油を供給し、これにより、チャックシリンダ５４のピストン５６は押圧部材及び受け部材５３を介し、チャック円筒５２_Ｒをその休止位置からチャック円筒５２_Ｌに向けて押圧する。それ故、受け部材５３に連結されているプルロッド６０はプルスプリング６２の付勢力に抗し、このプルスプリング６２を収縮させながら受け部材５３とともにチャック円筒５２Ｌ側に移動される。

一方、電磁方向切換弁６４が休止位置に戻されると、プルロッド６０はプルスプリング６２の付勢力を受けて引き戻され、これに伴い、受け部材５３はチャック円筒５２_Ｒを伴って引き戻され、これにより、チャックシリンダ５４のピストン５６、そして、ブーストシリンダ６６のピストンもまた休止位置に戻される。
チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒは同一の構造を有しているので、以下には、一方のチャック円筒５２_Ｌに着目し、その構造を説明する。

チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒはそれらの外周面に複数のチャック溝を有し、これらチャック溝はそのチャック円筒５２の周方向に等間隔を存して配置されている。なお、図１中には、チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒにおける１個ずつのチャック溝のみが示されている。
チャック円筒５２の各チャック溝は断面円弧形状をなし、チャック円筒５２の全長に亘り、その軸線に沿って延びているが、それらのサイズは互いに異なる。

図１の下部に描いたチャック装置８から明らかなように、チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒのチャック溝は線材Ａの径に応じて、同一のサイズ同士が移送経路２を挟んで互いに対向し、これらチャック溝間にて線材Ａの挟持通路７８が形成され、この挟持通路７８は移送経路２上に配置されている。
図１の挟持通路７８は開いた状態にあり、移送経路２に沿って線材Ａが移送されてきたとき、線材Ａは挟持通路７８を通過することができる。この後、前述したチャックシリンダ５４がそのピストン５６を押し出すと、一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒの軸線間隔が狭められることから、挟持通路７８が閉じ、この挟持通路７８を形成する一対のチャック溝６８間にて線材Ａは強固に締付けられる。

一方、一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒは回転装置８０に接続されており、この回転装置８０について以下に説明する。
回転装置８０は、駆動源としての排出シリンダ８２を備えている。この排出シリンダ８２は一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒの下方に配置され、これらチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒに向けて上方に延びるピストンロッド８４を有する。ピストンロッド８４の上端にはロッドエンド８６が取り付けられ、このロッドエンド８６は左右一対ずつリンクアーム８８，９０を介して対応する側のチャック円筒５２に接続されている。

より詳しくは、上側のリンクアーム９０は軸９２に取り付けられており、この軸９２は対応する側のチャック円筒５２に複数の連結ボルト（図示しない）を介して連結されている。
図示の状態から、排出シリンダ８２のピストンロッド８４が収縮されると、ロッドエンド８６は下降し、この下降は左右一対ずつのリンクアーム８８，９０を介して対応するチャック円筒５２の回転に変換される。この場合、一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒは挟持通路７８を形成する一対のチャック溝が上方に向けて移動するべく互いに逆向きに回転する。それ故、これらチャック溝は互いに離れ、これにより、挟持通路７８が開かれることになる。

この後、排出シリンダ８２のピストンロッド８４が伸長されると、一対のチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒはそれぞれ逆向きに回転されることから、前記チャック溝は移送経路２を挟み、挟持通路７８を再び形成する。
上述した排出シリンダ８２のピストンロッド８４を伸縮させるため、排出シリンダ８２もまた前述した油圧回路４０に接続されており、油圧源４２と排出シリンダ８２との間に電磁方向切換弁９４が配置されている。この電磁方向切換弁９４はその切換作動により排出シリンダ８２に対する圧油の給排を制御し、排出シリンダ８２のピストンロッド８４を伸縮させる。

なお、必要に応じて、ピストンロッド８４の近傍には近接スイッチ９６が配置され、一方、ロッドエンド８６には近接スイッチ９６をオンオフ作動させる被検出子９８が取り付けられる。これら近接スイッチ９６及び被検出子９８は、圧造機の自動運転が実施される場合、排出シリンダ８２の作動、つまり、チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒの回転を検出するために使用される。

次に、前述した圧造機を使用して実施される線材Ａの圧造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。
なお、図２及び図３中、作図上の都合から回転装置８０及び一対のピンチローラ６の姿勢は実際の姿勢とは異なる状態で示されている。
先ず、圧造機が稼働する前、圧造機は図２に示す予熱動作を実施する。

この予熱動作では、前述した寸出しシリンダ２４が伸長され、圧造パンチ１６は据込み装置４のプランジャ１４とともにアーム２８を介して前述した誘導加熱コイル５０に向けて移動され、この誘導加熱コイル５０内の所定位置まで進入される。この状態で、給電源から誘導加熱コイル５０に通電され、誘導加熱コイル５０は圧造パンチ１６を予熱する。ここでの予熱温度は、図３に示す後述の据込み動作が所定本数の線材Ａに対して繰り返して実施された後、圧造パンチ１６の温度が達する定常温度である。具体的には、定常温度は４００℃程度であって、それ故、圧造パンチ１６は４００℃程度まで予熱される。

圧造パンチ１６の予熱が完了すると、誘導加熱コイル５０への通電は停止され、図３に示す据込み動作が実施可能となる。
この据込み動作では、先ず、図３（ａ）に示されるように、線材Ａが移送装置より据込み装置４に向けて移送され、この線材Ａはチャック装置８の挟持通路７８を通過した後、その先端が圧造パンチ１６の先端に当接される。即ち、線材Ａの移送はその先端が圧造パンチ１６の先端に当接した時点で停止され、この際、線材Ａの先端部は挟持通路７８から一定の長さだけ突出し、そして、圧造パンチ１６とともに前述した誘導加熱コイル５０に囲まれた状態にある。

そして、圧造パンチ１６に線材Ａの先端が当接した時点で、チャックシリンダ５４が作動される一方、寸出しシリンダ２４が収縮され、そして、給電源から誘導加熱コイル５０に再び通電され、線材Ａの先端部は所定の据込み加工温度まで急速に加熱される（図３（ｂ））。ここでの据込み加工温度は７００℃程度であり、誘導加熱コイル５０は前述した圧造パンチ１６の予熱のみならず、線材Ａの先端部を据込み加工温度まで加熱するヒータとしても機能する。

前述したようにチャックシリンダ５４はチャック円筒５２_Ｒをチャック円筒５２_Ｌに向けて押し出すことから、挟持通路７８内の線材Ａは、挟持通路７８を形成する一対のチャック溝間にて締付けられ、チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒ間に強固にチャックされる。
線材Ａの先端部が据込み加工温度に達すると、寸出しシリンダ２４は圧造パンチ１６を線材Ａの先端に当接させる（図３ｃ）。この後、圧造シリンダ１８は伸長作動し、そのピストンロッド２０を介してプランジャ１４が圧造パンチ１６とともに線材Ａの一端に向けて急速に押し出される。この結果、圧造パンチ１６が線材Ａの先端部に叩き付けられることで、線材Ａの先端部は据込み加工を受け、拡径した据込み端Ｂに形成される（図３（ｄ））。この際、圧造パンチ１６の押込みは寸出しシリンダ２４の圧縮コイルばね３２を収縮させ、そして、エンコーダ３８は、圧造パンチ１６が線材Ａの先端に当接した後の押し込み量、即ち、据込み量を計測する。

据込みが完了すると、チャックシリンダ５４の作動解除を受け、一対の円筒チャック５２_Ｌ，５２_Ｒによる線材Ａの締付けが解放され、この後、圧造シリンダ１８は更に作動し、圧造パンチ１６を介して線材Ａの据込み端Ｂを一対の円筒チャック５２_Ｌ，５２_Ｒに向けて押し戻す（図３（ｄ））。このような据込み端Ｂの押し込みは、据込み端Ｂを誘導加熱コイル５０から逃がす。

この後、図３（ｅ）に示されるように回転装置８０、即ち、その排出シリンダ８２が作動され、チャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒは互いに逆向きに回転される。それ故、挟持通路７８が前述したように開かれ、線材Ａはチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒから解放され、据込み端Ｂ側の線材Ａの部位はチャック円筒５２の上方に持ち上げられる。
この後、前述したピンチローラ６を作動させれば、線材Ａはその据込み端Ｂがチャック円筒５２_Ｌ，５２_Ｒと干渉することなく、移送経路２に沿って引き戻される（図３（ｆ））。

ここで、図３（ｆ）に示されるように、移送装置はその一対のピンチローラ６の直上流にひげ状の被検出子１５２及びリミットスイッチ１５４を備えており、線材Ａの据込み端Ｂが被検出子１５２を通過すると、被検出子１５２は線材Ａから解放され、リミットスイッチ１５４をオン作動させる。このオン作動を受け、図３（ｇ）に示されるように一対のピンチローラ６は据込み端Ｂの通過を許容すべく互いに離間する。これにより、これらピンチローラ６の存在に拘わらず、線材Ａは所定の位置まで更に引き戻され、一方、圧造シリンダ１が復動することで、圧造機は図３（ａ）に示す状態に復帰する。

なお、図３（ａ）から明らかなように、線材Ａがチャック装置８に向けて移送され、一対のピンチローラ６を通過した時点で、線材Ａは被検出子１５２と当接して、被検出子１５２をリミットスイッチ１５４から離間させ、リミットスイッチ１５４をオフ作動させている。
また、加工済みの線材Ａは移送経路２上から後段のステージ（図示しない）に向けて移送され、この後、圧造機は新たな線材Ａの供給を受け、この新たな線材Ａに対して上述の図３（ａ）〜（ｇ）の据込み動作が繰り返される。

本発明は、上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、本発明の圧造機の具体的な構造は、本発明の要旨を逸脱することなく任意に変更可能である。例えば、圧造パンチ１６の予熱と線材Ａの先端部の加熱とを別個に配置した誘導加熱コイルで行うようにしてもよい。また、線材もＰＣ鋼棒に限られるものでもない。

一実施例の圧造機を概略的に示す図である。 圧造パンチの予熱動作を説明するための図である。 線材Ａの先端部に対する据込み動作を、（ａ）〜（ｇ）の順序で示した図である。

符号の説明

２ 移送経路
４ 据込み装置
８ チャック装置
１６ 圧造パンチ
５０ 誘導加熱コイル（予熱手段）

Claims (6)

1. 線材の移送経路に配置され、前記線材の通過を許容し且つ前記線材の先端が前記移送経路の下流側に突出した状態で前記線材を把持可能なチャック装置と、
   前記移送経路に前記チャック装置よりも下流に位置して配置され、前記チャック装置により把持された前記線材の前記先端を圧造パンチにより据込んで拡径させる据込み装置と
   を具備し、
   前記据込み装置は、前記圧造パンチを予熱する予熱手段を備えることを特徴とする線材の圧造機。
2. 前記予熱手段は、線材の据込みが所定の回数繰り返して実施された後に前記圧造パンチの温度が達する定常温度まで前記圧造パンチを予熱することを特徴とする請求項１に記載の線材の圧造機。
3. 前記予熱手段は、前記移送経路に配置され、前記圧造パンチを囲繞可能な誘導加熱コイルを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の線材の圧造機。
4. 前記誘導加熱コイルは、前記線材の前記先端を据込み加工温度に加熱するためのヒータを兼用していることを特徴とする請求項３に記載の線材の圧造機。
5. チャック装置から線材の先端を突出させて前記チャック装置に前記線材を把持し、この状態で、圧造パンチにより前記線材の先端を据込んで拡径させる線材の圧造方法において、
   前記線材の据込みが繰り返して実施されるに先立ち、前記圧造パンチを予熱することを特徴とする線材の圧造方法。
6. 前記圧造パンチの予熱は、線材の据込みが所定の回数繰り返して実施された後に前記圧造パンチの温度が達する定常温度まで実施されることを特徴とする請求項５に記載の線材の圧造方法。

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