JPH0741345B2 - 熱間鍛造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （関連産業分野） この発明は、熱間鍛造装置に係り、特にコイル状線材を
巻戻した後矯正し、加熱し、その後熱間鍛造機に供給し
て所要製品に鍛造成形する熱間鍛造装置に関するもので
ある。

（従来技術） 従来、線材からナット等を作る熱間鍛造装置は、直状の
線材を用い、加熱炉出側に設置されたフイードロールに
より間欠的に引抜供給され、先端から切断された切断片
は所定寸法に鍛造加工されるのが一般的であった。この
場合、材料が直状であることからその長さに限度があ
り、次の直状材料との継ぎ目で可成り長い切断廃材が生
じ不経済である。このため冷間鍛造機において行われて
いるように線材をコイル形状とし巻戻し後矯正し、加熱
しその後に熱間鍛造機に供給するような装置があらわれ
ている。その代表的な例として以下の装置を挙げること
ができる。

すなわち、熱間鍛造機の主駆動クランク軸と連動させた
軸に２個のカムを固着し、一方のカムにより連接リン
ク、レバー機構および連動棒を介して加熱装置入側の送
りローラの正逆往復回転駆動を行い、他方のカムにより
レバー伝動棒等を介して当該送りローラの逆転時に上部
ガイドローラと材料とを上方に退避させ、送りローラの
正回転時に上部ガイドローラが降下し、送りローラと協
同し材料を間欠的に鍛造プレスに供給するような材料供
給機構を有する熱間鍛造装置である（特開昭58−38632
号公報）。

しかしこのような装置は、比較的小径の材料の場合実用
可能であるが、材料が大径となった場合コイル巻き戻し
後の矯正機を多段としなければならず、材料の送り力を
付与する送りロール駆動力も必然的に大とする必要があ
り、理論的にみて巨大なレバー、リンク機構を要し実用
的でない。また直状線材を対象とした従来型装置の後段
の熱間鍛造機をそのまゝ利用し、前段に本機構学的手段
を接続することは困難である。これはクランク主軸と機
械的に伝動される軸を付設することが不可能なためであ
る。さらに上記の如く、送りロールの逆転時に矯正後の
材料を上方に退避させるため曲げ変形の恐れがある。ま
た、このような送りロールの作動機構のために、材料矯
正機構に送りロール機能を兼ねさせることは不可能であ
り、矯正装置と、線材引抜供給ロールは別のものとせざ
るを得なかった。

さらにまた、カムリンク、レバー機構による調節制御で
あるため自ずから精度に限界がありストッパーが不可欠
となり、切断長さ制御に際してのストッパー、リンクの
調節が必要でかつ応答性が悪いという問題があった。

本出願人はこのような問題を解決した熱間鍛造装置への
材料供給装置を特許出願した（特願昭60−38903号（特
開昭61−199542号））。この装置は矯正機と送りロール
を別置としたもので、送りロールを大径にすることがで
きるので、大きな圧下力を作用させても材料とロール間
の面圧を低くおさえることができるため、材料の変形を
起すことなく、強力な引抜・送りが可能であるという利
点がある反面、矯正装置の後段に線材引抜供給ロールを
設けた場合、矯正ロールと引抜ロールとの間に引張力が
働き、材料に残留応力が残り引抜ロール通過後材料が変
形してしまう恐れがあること、大きなスペースを要する
こと、設備費用が大となること、矯正機と送りロール間
に張力が間欠的、かつ高サイクルで作用するため、機械
の各部分や基礎の疲労劣化が大であること、さらには材
料所期ヘッド部は矯正機自走により材料送りをするため
無張力であるが、材料の本体胴中部は送りロールによる
大きな張力が作用するので、材料のヘッド部と本体胴中
部で矯正条件が変化して調整が繁雑となること等の問題
がある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上記した従来型装置の問題点を除去するた
めになされたもので、可成り大径の材料でも材料の表面
が比較的滑りにくければ、別段従来設置されていた線材
引抜供給用送りロールを省略しても、例えばその入側に
ピンチロール対を有した送り機能を有する矯正機をもっ
て何等問題なく材料送りが可能であるとの新たな知見を
得、前記線材引抜供給用送りロールを省き、矯正機に材
料供給を兼用させた熱間鍛造装置の提供を主たる目的と
する。

又スペースがより少なくてすみ、設備費用も低減化さ
れ、かつ、矯正のための引張抵抗は内力としてのみ作用
し、従って機械基礎の疲労の少ない熱間鍛造装置を提供
しようとするものである。

（問題点の解決手段） 熱間鍛造装置を、線材コイル巻き戻し装置と、線材送り
機能を有する矯正装置と、加熱装置と、熱間鍛造機とを
順次連設して鍛造ラインを構成するとともに、矯正装置
の線材送り駆動手段を制御する制御手段を有し、この制
御手段は材料供給タイミングを決める同期信号を発生す
る鍛造機回転位置検出器と、材料の供給量を予め設定す
る供給量設定器と、矯正装置内の線材送り駆動用モータ
の回転量を検出するパルスジェネレータと、モータ運転
制御部に材料の送り量制御信号を送ることにより線材送
り駆動用モータの速度及び通電時間を制御して材料の送
り位置を指令する位置指令用演算器とからなり、 該位置指令用演算器に、絶縁鍛造機回転位置検出器の発
生する同期信号を読み込む手段と、絶縁供給量設定器に
設定された供給量を読み込む手段と、前記パルスジェネ
レータで検出された回転量を読み込む手段と、設定され
た供給量と検出された回転量を比較し、この比較結果に
よる増減分に見合う材料の送り量制御信号を前記同期信
号に対応してモータ運転制御部に送る手段とを設けた構
成とする。

また、油圧駆動源としたときは、制御手段が、材料供給
タイミングを決める同期信号を発生する鍛造機回転位置
検出器と、材料の供給量を予め設定する供給量設定器
と、矯正装置内の線材送り駆動用油圧モータの回転量を
検出するパルスジェネレータと、サーボ増幅器に材料の
送り量制御信号を送ることにより線材送り駆動用油圧モ
ータの速度及び回転時間を制御して材料の送り位置を指
令する位置指令用演算器とからなり、 該位置指令用演算器に、前記鍛造機回転位置検出器の発
生する同期信号を読み込む手段と、前記供給量設定器に
設定された供給量を読み込む手段と、前記パルスジェネ
レータで検出された回転量を読み込む手段と、設定され
た供給量と検出された回転量を比較し、この比較結果に
よる増減分に見合う材料の送り量制御信号を前記同期信
号に対応してサーボ増幅器に送る手段とを設けた構成と
する。

（発明の第１実施例） 以下、図面に基づきこの発明の一実施例を説明する。

第１図と第２図は本装置の概略組立図を示す側面図と平
面図であって、図中１は熱間自動鍛造機、２は線材加熱
装置、３はコイル状線材を加熱装置２内を通過させるた
めに曲げ必要な曲り度まで矯正するその入側にピンチロ
ール対３′を有すると共にその後段に曲げ矯正ロール
３″,3″…が連設された矯正機であり、縦矯正機構及び
横矯正機構をもつ。この場合、矯正機３内の前記ピンチ
ロール対３′は線材引抜供給用ロールである。４は矯正
装置内の前記線材送り駆動用モータ、４″は曲げ矯正ロ
ール３′…の駆動用モータである。５は巻き戻し装置で
あり、巻き戻し・巻き取り駆動機構及び簡易矯正機能を
もっている。

次の供給装置の電気的な駆動制御について述べる。

本装置の制御構成を第３図に示す。制御装置は次のもの
から構成されている。すなわち、供給量設定器11と位置
指令用演算器12と、矯正装置内の線材送り駆動用モータ
４のモータ運転制御部13及びモータ電源部14と、矯正装
置内の線材送り駆動用モータ４の回転量を検出するパル
スジェネレータ（Ｐ・Ｇ）16と、鍛造機回転位置検出器
17とからなる。なお、図示省略したが、曲げ矯正ロール
３″…の駆動用モータ４″も同様にこれに同期制御する
ものである。

（第１実施例の作用） 本発明の構成は以上の通りであってその作用は、鍛造機
回転位置検出器17からの同期信号により材料供給タイミ
ングが決定される。供給可能なタイミングは鍛造機の一
回転のうち一部分（例えば360°のうち100°）となる。
鍛造機回転位置検出器17は例えば鍛造機メインシャフト
に設けた扇形の鉄片17aとこれに近接して設けた磁気式
近接スイッチ17bとにより構成され、近接スイッチ17bが
鉄片17aを検出したときに供給可能を意味する同時信号
が発生する。同期信号に合せて、矯正装置内の線材送り
駆動用モータ４が駆動を開始し、供給量設定器11により
指示される供給を行ない前記モータ４は停止する。

位置指令用演算器12は供給量設定器11からの供給量と矯
正装置内の線材送り駆動用モータ４の回転量を検出する
パルスジェネレータ（Ｐ・Ｇ）16からの回転量を比較
し、この比較結果による供給量に対する回転量の増減分
に見合う材料の送り量制御信号を鍛造機回転位置検出器
17の同期信号に対応してモータ運転制御部13に送る。モ
ータ運転制御部13はこの材料の送り量制御信号によりモ
ータ電源部14へ矯正装置内の線材送り駆動用モータ４の
制御に適した波形の速度指令を与える。

この速度指令により、例えば直流モータを静止レオナー
ド制御方式または界磁電流制御方式で速度制御する。

同期信号、速度指令、材料の動き関係を第４図に示す。

（発明の第２実施例） この第２実施例は第１実施例における矯正装置内の線材
送り駆動用モータ４を油圧モータ４′にて駆動する場合
の例である。その油圧による駆動例について第５図を参
照して説明する。

本装置の制御構成は次のものから構成されている。すな
わち、供給量設定器11と位置指令用演算器12と矯正装置
内の線材送り駆動用油圧モータ４′のサーボ増幅器20及
び油圧源18と電油サーボ弁19と、油圧モータ４′の回転
量を検出するパルスジェネレータ（Ｐ・Ｇ）16と、鍛造
機回転位置検出器17とからなる。なお、またこの場合に
も第１実施例同様に、図示省略するが、曲げ矯正ロール
３″・・・の駆動用モータ４″をこれに同期制御するも
のである。

（第２実施例の作用） 第２実施例の構成は以上の通りであってその作用は、鍛
造機回転位置検出器17からの同期信号により材料供給タ
イミングが決定される。供給可能なタイミングは鍛造機
の１回転のうち一部分（例えば360°のうち100°）とな
る。鍛造機回転位置検出器17は例えば鍛造機メインシャ
フトに設けた扇形の鉄片17aとこれに近接して設けた磁
気式近接スイッチ17bとにより構成され、近接スイッチ1
7bが鉄片17aを検出したときに供給可能を意味する同期
信号が発生する。

同期信号に合せて、矯正装置内の線材送り駆動用油圧モ
ータ４′が駆動を開始し、供給量設定器11により指示さ
れる供給を行ない油圧モータ４′は停止する。

位置指令用演算器12は供給量設定器11からの供給量と油
圧モータ４′の回転量を検出するパルスジェネレータ
（Ｐ・Ｇ）16からの回転量を比較し、この比較結果によ
る供給量に対する回転量の増減分に見合う材料の送り量
制御信号を鍛造機回転位置検出器17の同期信号に対応し
てサーボ増幅器20に送る。サーボ増幅器20はこの材料の
送り量制御信号により電油サーボ弁19へ油圧モータ４′
の制御に適した波形の速度指令を与える。

この速度指令により、例えばギヤ式油圧モータを直動式
油圧サーボ弁等で速度制御する。

なお、前記第１および第２実施例においては、矯正装置
がその入側にピンチロール対を備えるものである場合に
ついて説明したが、矯正装置は千鳥配置された曲げ矯正
ロール群にても送り機能を有するものであるから、前記
ピンチロールを備えないものであっても勿論よく、この
場合にはその曲げ矯正ロール群の駆動用モータ４″に対
してのみ制御信号を発することとすればよい。

（発明の効果） 矯正機を材料送り機能をするローラ矯正機とし、その鍛
造ラインを線材引抜供給用送りロールを省略して構成し
たので、材料送り駆動制御を矯正装置のロールの駆動装
置に対して行えばよく、設置スペース的にも、設備費的
にも非常に有利となった。さらには、矯正機後段の送り
ロールを省略したから引張抵抗がなく、矯正のための引
張抵抗は矯正機内の内力としてのみ作用するので、機械
基礎の疲労が少くてすむ等の有利性を有している。

電気計装装置を付随的に設けるだけで、機構学的制御手
段を有するストッパ付設備と同等もしくはそれ以上の供
給精度を得ることができ、ストッパ設置による悪影響
（例えばストッパで停止した後材料に反発力がかかり鍛
造後返りバリを生じたり、熱間鍛造機直前のローラ摺動
により材料に傷が生じたりすること）を避けることがで
きる。また、この発明の主たる対象である比較的大径
（50mm径位）の材料でも矯正ロールにより巻き戻し、矯
正用の動力を賄うことができ、このための巨大なリンク
レバー機構も一切不要である。

なお、従来装置の対象材料である比較的小径（25mm径
位）のものを同ラインで処理することも可能である。こ
の場合、矯正機のピンチロールの駆動力を例えば110Kw
から70Kwに下げるだけでよく、このとき余分な曲げ矯正
ロールは退避位置まで上昇或いは下降させればよい。こ
のことからさらに発展させ、各種径を有する材料の送り
量および矯正段数をコンピュータにより設定し、それに
適合するよう制御することも可能である。

また、実施例の如き近接スイッチ等を利用すれば特別機
械的伝動手段を使用せずにすみ、既設ラインにそのまゝ
発明の材料供給装置を組込むことができ、コスト的に大
きな利点を有する。

加熱手段の上流側より熱間鍛造機の動作に同期させて材
料を押し込むようにしているので熱間鍛造機が高速作動
される場合にも、材料に張力をかけないで確実かつ正確
に鍛造機に供給することができるものであり、鍛造品質
を向上できる大なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略側面図。 第２図は同上概略平面図。 第３図は第１実施例の駆動制御機構ブロック図。 第４図は同期信号、速度指令、材料の動き関係線図であ
る。 第５図は第２実施例の駆動制御機構ブロック図。 図において； １……熱間自動鍛造機、２……線材加熱装置 ３……矯正機、４……モータ ４′……油圧モータ、５……巻き戻し装置 11……供給量設定器、12……位置指令用演算器 13……モータ運転制御部、14……モータ電源部 16……パルスジェネレータ（Ｐ・Ｇ） 17……鍛造機回転位置検出器、18……油圧源 19……電油サーボ弁、20……サーボ増幅器

フロントページの続き (72)発明者 緒方 俊治 福岡県北九州市小倉北区大字許斐町１番地 住友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 横山 正章 福岡県北九州市小倉北区大字許斐町１番地 住友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 富工 雅人 福岡県北九州市小倉北区大字許斐町１番地 住友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 山田 恒夫 大阪府大阪市東区北浜５丁目15番地 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩三 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 明星 豊茂 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (56)参考文献 特開 昭51−65069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−38632（ＪＰ，Ａ) 実公 昭59−22902（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線材コイル巻き戻し装置と、線材送り機能
   を有する矯正装置と、加熱装置と、熱間鍛造機とを順次
   連設して鍛造ラインを構成するとともに、矯正装置の線
   材送り駆動手段を制御する制御手段を有し、この制御手
   段は材料供給タイミングを決める同期信号を発生する鍛
   造機回転位置検出器（17）と、材料の供給量を予め設定
   する供給量設定器（11）と、矯正装置内の線材送り駆動
   用モータ（４）の回転量を検出するパルスジェネレータ
   （16）と、モータ運転制御部（13）に材料の送り量制御
   信号を送ることにより線材送り駆動用モータ（４）の速
   度及び通電時間を制御して材料の送り位置を指令する位
   置指令用演算器（12）とからなり、 該位置指令用演算器（12）に、前記鍛造機回転位置検出
   器（17）の発生する同期信号を読み込む手段と、前記供
   給量設定器（11）に設定された供給量を読み込む手段
   と、前記パルスジェネレータ（16）で検出された回転量
   を読み込む手段と、設定された供給量と検出された回転
   量を比較し、この比較結果による増減分に見合う材料の
   送り量制御信号を前記同期信号に対応してモータ運転制
   御部（13）に送る手段とを設けたことを特徴とする熱間
   鍛造装置。
2. 【請求項２】制御手段が、材料供給タイミングを決める
   同期信号を発生する鍛造機回転位置検出器（17）と、材
   料の供給量を予め設定する供給量設定器（11）と、矯正
   装置内の線材送り駆動用油圧モータ（４′）の回転量を
   検出するパルスジェネレータ（16）と、サーボ増幅器
   （20）に材料の送り量制御信号を送ることにより線材送
   り駆動用油圧モータ（４′）の速度及び回転時間を制御
   して材料の送り位置を指令する位置指令用演算器（12）
   とからなり、 該位置指令用演算器（12）に、前記鍛造機回転位置検出
   器（17）の発生する同期信号を読み込む手段と、前記供
   給量設定器（11）に設定された供給量を読み込む手段
   と、前記パルスジェネレータ（16）で検出された回転量
   を読み込む手段と、設定された供給量と検出された回転
   量を比較し、この比較結果による増減分に見合う材料送
   り量制御信号を前記同期信号に対応してサーボ増幅器
   （20）に送る手段とを設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱間鍛造装置。