JPS61202723A - テ−パロツドの加工設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テーパロッドの加工設備に係り、より具体的
にはテーパロッドをダイレス方式のもとにおいて連続−
貫して生産することができる精度の高い加工設備に関す
る。

（従来の技術） 近年自動車や鉄道車両等の乗り心地の改善のために、従
来の線径一定のコイルバネに換えて、線径の変化するテ
ーパロッドをコイルバネを用いる所謂亦線型特性を持つ
テーパコイルバネの普及が著しい。

このようなテーパコイルバネに用いるテーパロッドは中
央部が大径で左右両端にいくほど径の小さくなる形状の
ものが用いられている。

斯る形状を有するテーパロッドを製造する技術として切
削加工による技術（従来例１）。

特開昭５８−１６７２８号公報で開示されているように
、一定線径の金属ロンドに適宜の手段によって温度勾配
を与え、この温度勾配に基づく塑性程度の違いを利用す
る塑性加工方法（従来例２）。

組成と加工ＶｏＬ、　２０．　ｋ　２２４　（１９７’
ｌ　　９）の刊行物に記載されているように、線材の一
対のローラと巻取ドラムとの間で把持し、その中間部分
で加熱し前記ドラムの周速をローラの周速よりも高速と
なして、線材に組成加工を施しつつ冷却する連続形ダイ
レス引抜装置（従来例３）。

等々がある。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した従来例１は所定の線径を有する線材或いは棒材
等の金属ロンドを所望のテーパ状に；曳械加工すること
により形成されているために、切削による材料のロスが
大きく、又このようなバネ用線材は圧延状態のままでは
引張強度が非常に高いため、切削バイトの寿命が著しく
短くこの面からもコスト高となる。

これらの対策として素材を軟化焼鈍することも考えられ
るが、かかる工程の付加によるコストアップが著しい。

また、従来例２は従来例１の不具合を解消することがで
きるけれども、この従来例２の方法では材料を停止させ
た状態で材料に温度勾配を与える工程と、同じく材料の
停止状態において材料に引張等による組成加工を施す工
程と、加工された材料を排出するための工程とを順番に
経る必要があり、そのため材料の流れが一旦中断される
所謂バッチ加工となり、その能率が悪いと共に材料内に
おける温度勾配の制御は極めて困難で寸法精度の高い金
属ロンドの製造方法には不向きである。

更に、従来例３にあっては、ローラとドラムとの周速の
比が一定であるため、引き抜かれた線材の線径は常に一
定であり、テーパロッドの加工には不向きであると共に
、巻取ドラムに巻き付けて線材を引き出すため線材と巻
取ドラムとのスリップがない反面、巻取ドラムに巻き取
られた線材に曲がり癖がつき後工程をいたずらに複雑化
すると共に、一定長に切断されたテーパロッドを引抜装
置において直接製造することができず、テーパロッドの
製造装置としては不適当である。

そこで、本件出願人は金属材料を把持して一定速度で送
り出す一対以上の定寸送りローラと、上記定寸送りロー
ラより金属材料の送り方向下流側に設けられた加熱装置
と、 上記加熱装置より更に下流側に設けられた冷却装置と、 上記冷却装置より更に下流側に設けられ、金属材料を把
持して上記定寸送りローラの送り速度以上の速度で金属
材料を送り出す一対以上の変速テンションローラと、 上記変速テンションローラを変速制御する速度制御装置
と を有してなるテーパロッドの加工装置を提案している（
特願昭５８−１６７０４０号）にの提案技術にあっては
、それなりに有用性が認められるけれども次のような点
を改善する必要がある。

すなわち、テーパロッドのように線径が変化するものに
あっては焼入槽ノズルと金属材料とのスキマが変化する
ので次の問題が発生するのである。

この問題は加熱装置による加熱過度、金属材料の送りと
引張速度および焼入状態の三要囚が最も重要であり、こ
の中でも焼入状態が不安定な場合は線径変動が大きいた
め製品にならないのである。

つまり、線径が細（なると焼入槽のノズルから冷却液が
上流側に吹き出し、加熱され変形中の金属材料にかかり
、冷却液がかかった部分は局部的に冷え、径が太くなり
この反動で径の小さいところができることになる。

そこで、焼入槽ノズルの上流側に液噴出を防止する観点
からスチールワイヤを巻付は状に設けることにより、線
径変動幅０．２ｍｍ程度に減少することに成功したけれ
どもスチールワイヤが酸化、変形してくると寸法変動が
大きくなり、長時間の加工は不可能である。

本発明は、前述した従来例１〜３の不具合点を解消する
とともに、前述提案技術の改善すべき点である焼入状態
を改良してより一層すぐれたテーパロッド加工設備を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明が前述の目的を達成するために講じた技術的手段
の特徴とするところは金属材料を把持して一定速度で送
り出す一対以上の定速送りローラ装置と、該ローラ装置
より金属材料の送り方向下流側に設けられた加熱装置と
、該加熱装置より更に下流側に設けられた冷却装置と、
該冷却装置より更に下流側に設けられて金属材料を把持
して前記定速送りローラ装置の送り速度以上の速度で金
属材料を送り出す一対以上の変速テンションローラ装置
と、該変速テンションローラ装置を変速制御する速度制
御装置と、をそれぞれ備えており、前記冷却装置は金属
材料が挿通される形状固定用の第１ノズルと焼入槽とを
有してなり、焼入槽は第２ノズルとこれに連設されて金
属材料の送り方向に長く形成されて冷却液を充満して流
動させる環流部とを有してなり、前記第１ノズルは第２
ノズルに近接されて第２ノズルより上流側に配置され、
更に、第１ノズルは２５〜３５°のノズル角を有して冷
却液を下流側に向って噴出するように設けられている点
にある。

（作　用） 定寸送リローラ装置２によって定速で送り出された金属
材料１は加熱装置を通過するうちに加熱され、その出口
部分において最高温度となる。この温度は例えば必要に
応じて、９００℃乃至１０００℃又はそれ以下若しくは
それ以上の高温にまで制御することができ、この時点で
金属材料の引張強度が著しく低下し、変速テンションロ
ーラ装置２５による送り速度ｖ２が定速送りローラ装置
２による送り速度■１よりも速い場合には、この最高温
度になった部分で材料の塑性変形が生じ、その断面積が
減少する。

こうして断面積が減少した金属材料１は、続いて冷却装
置１１内を通ることにより冷却され引張強度が増大する
ため、急激に断面積の変化がな（なり外径が固定されて
いく。

今仮に第９図（ａｌに示す如く、送り速度■１が１０ｓ
／ｌｌ１ｉｎでテンションローラ装置２５の引出速度ｖ
２も同様に１０ｍ／１Ｉｌｉｎの場合、１２φの金属材
料１の外径は変化することなく一定で、加熱装置８内に
おける加熱域及び加熱装置８と冷却装置１１との間の変
形域、更には冷却装置１１内の冷却域において何処を取
っても一定の１２φ一定の径を保つ。

−万事９図（ｂｌに示すように、定速送りローラ装置２
の送り速度ｖｌ　＝１０ｍ／ｍｉｎを一点に保ったまま
、テンションローラ装置２５の引出速度■２を約１１．
９ｍとした場合、冷却装置内の冷却域で冷却された後の
金属材料１の外径は、約１１φに減少（減面率６％）す
る。これは金属材料１の何処を取っても単位時間当たり
に通過する金属材料１の体積が一定に保たれることに起
因するもので、例えば、第１図に示すように定速送りロ
ーラ装置２で把持された部分の金属材料ｌの断面積をＡ
１とし、加熱され塑性加工を受けた後冷却されて塑性変
形がなくなった状態における金属材料１の断面積をＡ２
とすると、断面積がＡ２の部分における金属材料１の走
行速度は変速テンションローラ装置１８の引出速度■２
と一致し、Ａ１における材料の送り量と、Ａ２における
材料の送り量とが一致することにより、ＡＩ　ＸＶ１＝
７ｆｋ−２ＸＶ２が成り立ち、断面積Ａ２は断面積・Ａ
ｌとＶｌ　／Ｖ２の積として計算されるからであり、ｖ
ｌと■２の速度比が大きいほど減面率は低下し、材料が
細くなって引き出されるためである。そのため、例えば
第９図（ｅ）に示すように、送り速度ｖ１を一定（１０
ｍ／ｍ１ｎ）のままで、テンションローラ装置２５の引
出速度ｖ２を１４．４ｍに設定すると、供給側で１２φ
であった材料は冷却域において１０φまで絞られる（ｉ
ｄ面率３０．５％）ことになる。

上記第９図に示したのは、定速送りローラ装置２の送り
速度■１を一定とした状態で、変速テンションローラ装
置２５の引出速度ｖ２を段階的に変化させた場合を示し
たものであるが、この説明から、もし変速テンションロ
ーラ装置２５の引出速度Ｖ２を連続的に変化させた場合
には、それに伴って冷却後の材料の断面積も連続的に変
化し、テーパ付きのロッドを製造し得ることが理解され
る。

第１ｏｒｌ！Ｕはこのようなテーパロッドを製造する際
のテーパ形状に対応するテンションローラ装置２５の引
出速度の変化を示したもので、例えば両端の大径部Ｒａ
及びＲｈの外径が１２φで、両人径部の中央部に１０φ
の小径部Ｒｃ　　（長さＬｏ）を有し、上記大径部Ｒａ
及びＲｃと小径部Ｒｃとの間が一様なテーパ部Ｒｄ及び
Ｒｅ（それぞれ長さはＬ）により構成されたテーパロッ
ドの各部位が冷却装置１１の冷却点（冷却により塑性変
形が停止する点）を通過する際のテンションローラ装置
１８の引出速度ｖ２の変化を示すものであり、定速送り
ローラ装置２の送り速度■１をｌＱｍ／ｍｉｎとした場
合について示している。

ここで前述の説明で明らかな如く、大径部Ｒａ。

Ｒｈ及び小径部Ｒｅが冷却点を通過する特番は、引出速
度■２は１０ｍ及び１４．４ｍ　（一定）に設定され、
その間のテーパ部Ｒｄ及びＲｅが冷却点を通過する時に
、引出速度ｖ２が漸増又は漸減する。

この漸増又は漸減の度合は引出速度ｖ２が減面率（塑成
変形前後の材料の直径の二乗に反比例）に反比例するも
のであるから、はぼ二次曲線的に変化するものである。

上記のような冷却開始点を何処に求めるか、換言すれば
変形域をどの程度の距離として確保するかは、材料の特
性、使用する加熱装置の種類、材料の外径、到達する最
高温度等によって種々の対応が考えられるが、原則的に
は第１１図に示したグラフによって説明される。

即ち第１１図は走行する材料の加熱域、変形域、冷却域
における各場所に対応する材料の温度及び引張強度の関
係を示しもので、実線は材料の表面における温度及び引
張強度、破線は材料の中心部における温度及び引張強度
、一点鎖線は両者の平均的な引張強度を示すもので、加
熱装置８による加熱は表面より始まることにより、図示
の如く表面温度の変化と中心骨における温度の変化との
間には遅れを生じ、表面温度が最高温度を過ぎた後、変
形域に入ると徐々に低下するのに対して、中心温度は変
形域においても徐々に上昇し、両者の温度が一致した時
点から冷却を開始することにより、材料に一様な焼入が
・施されるようにすることが望ましい。

焼入開始時点を上記のような表面と中心部の温度の一致
点に選ぶことにより、材料の引張強度が一様となった時
点、即ち最も一様な塑性変形が得られる時点を選んで塑
性加工を行うことにより、変形後の材料の断面形状を真
円状に保つことが可能となる。

又この方法では変速テンションローラ装置２５の引出速
度の制御のみによって、材料のテーパ程度を制御するこ
とができるので、材料の外径やテーパ程度等を極めて高
精度に維持することができ、又引出速度ｖ２を適宜に変
化させることにより任意の断面変化を材料に発生させる
ことができ、しかも材料の送り、排出、加熱を完全な連
続状態下において達成することができるので、生産能率
を最高度まで向上させることが可能となり、且つ機械的
な切削に頼るものではないから材料の歩留りや工具の歩
留りについても、従来のテーパロッドの製造方法と比べ
て比較にならない低コスト化を達成し得るものである。

ここで、第２図から第４図を参照して冷却装置１１の作
用を説明する。

加熱装置８で加熱された金属材料１は形状固定用の第１
ノズル１４から噴出される冷却液によってまず均一に冷
却し形状の変化が停止される。

このさい、冷却液は加熱装置８側に噴出されないように
そのノズル角は２５°〜３５°とされている。

このときの冷却液の量は少なすぎると金属材料１の表面
で液が沸騰し、加熱装置８側に吹き出すし、逆に冷却液
の量が多すぎると冷却能が大となりすぎて金２材料１の
表面と内部との温度差が大きくなりすぎ焼き割れを招く
ことになる。

そこで、金属材料１が線径１２ｔａφの高炭素鋼線材で
加熱温度９５０℃±５０℃、線材送り速度０．５ｍ／ｍ
ｉｎ　、冷却液温度３０〜３５℃で合成高分子系（濃度
２０〜２５％残り水）を用いて、第４図を参照してその
作用−例を説明する。

第４図において、Ｌは加熱装置８と第１ノズル１４まで
の距離、αは第１ノズル１４の角度、Ａは同ノズルの開
孔面積、Ｑｌは第１ノズル１４の冷却液流量、Ｑ２は第
２ノズル１９の冷却液の流量である。

（次　葉） （実施例） 本発明の好ましい実施例を図示を参照して以下、詳述す
る。

本発明に係るテーパロッドの加工装置は線材、棒材その
他のあらゆる円形断面金属材料を加工する場合に適用す
ることができ、その肉筆１図に示したものは円筒コイル
バネに使用することのできるテーパロッドを製造するた
めの装置の一例である。

第１図において、１は金属材料で、一対以上の定速送り
ローラ装置２によって把持されつつ、一定の送り速度で
矢示３方向へ送られる。

定速送りローラ装置２は圧下ローラ４と受はローラ５と
からなり、圧下ローラ４は加圧装置６で押付けられ、把
持力を確保可能とされている。

定速送りローラ装置２は図では２対が示されているがこ
れは一対でも３対でもよく、２対以上としたとき、例え
ば適当角度分位相を変えて複数対使用することにより、
その把持力を増大させることも可情であり、金属材料１
に対する把持力を増大させるため、ローラ４，５の外周
面を金属材料１の円形断面の外周円弧に等しい半径の円
弧溝を形成したものを使用することが望ましい。

なお、加圧装置６は液圧伸縮形シリンダの他、バネ材、
ネジジヤツキ等に代替することもできる。

前記の定速送りローラ装置２によって送り出された金属
材料１は、続いて金属材料１の送り速度を検出する計尺
メータ７を経て定速送りローラ装置２の材料送り方向下
流側に設けられた加熱装置８内へ誘導される。

図に示した加熱装置８は、ワークコイル９及び該ワーク
コイル９を励磁する高周波発振器１０等よりなる高周波
加熱装置であるが、かかる加熱装置は上記のような高周
波加熱装置ばかりでなく、例えば誘導加熱装置その他の
非接触形加熱装置を用いることができる。但しこの発明
では金属材料１を連続的に走行させた状態で加熱するも
のであるため、前記従来技術（特開昭５７−１９９５１
７号公報参照）に記載されたような通電形の接触式加熱
装置は不適当である。

図示の如く加熱装置８のワークコイル９内を通過した金
属材料１は、前記加熱装置８の更に下流側に設けた冷却
装置１１内へ引き込まれる。

この冷却装置１１は冷媒として油や水を使用するものが
用いられ、前段の焼入槽１２と後段の冷媒回収部１３と
を有するとともに、焼入槽１２の入側には形状固定用の
第１ノズル１４を有する。

すなわち、焼入槽１２には第１ノズル１４のホルダ１５
が第２図で示す如くボルト１６によって取付けられてお
り、該第１ノズル１４はそのノズル角度は２５゜〜３５
°とされて金属材料の送り方向に向って指向されたリン
グ形状とされている。

また、ノズル室１７に対して冷却液が供給されるが、そ
の供給口１８は第３図で示す如く接線方向とされでいる
。

これによって、冷却液は旋回されつつ第１ノズル１４か
ら０．８〜２．２の範囲の流速（ｍ／ｓｅｅ　）で噴出
されるようにされている。

焼入槽１２は金属材料１の方向へ冷却油等を吹き付ける
第２ノズル１９と、吹き付けられた冷媒を冷媒回収部１
３に向かって還流させる略円筒状の還流部２０と、前記
第１ノズル１９へ送り込む冷媒を一時的に貯溜するため
の一時貯溜部１９八とによって概略構成され、前記第２
ノズル１９は第１ノズル１４と同心とされ、吹き出され
た冷媒が還流部２０の方向へ全て流出してここを充満す
るようにされている。

なお、第１図において、２１は冷却液の循環ポンプであ
り、貯溜部１９Ａに対して接線方向に液を供給する供給
口２ＯＡを有している。

加熱装置８を出た金属材料１は前記形状固定用の第１ノ
ズル１４及び焼入用の第２ノズル１９の中心を通り、更
に還流部２０を貫通して冷媒回収部１３内を通り抜ける
。

冷媒回収部１３は還流部２０から流出する冷媒を底部２
２内に一時貯溜すると共に還流部２０を通過してきた金
属材料１に付着した冷媒を金属材料ｌから剥離させて回
収するためのもので、金属材料１はこの冷媒回収部１３
内に設けた合成ゴム等よりなる鍔２３に当接することに
より、この鍔２３によってその表面に付着した冷媒が機
械的に掻き取られ、底部２２へ回収されると共に更に鍔
２３の下流側に設けた空気ノズル等よりなるエアワイパ
２４内を通過することにより、その表面に付着した微量
の冷媒が圧縮エアによって吹き飛ばされて底部２２へ回
収される。

上記冷却装置１１を通り越した金属材料１は前記計尺メ
ータ７と同様の計尺メータ７Ａによって冷却後の走行速
度が検出され、更に冷却装置１１の下流側に設けた一対
以上の変速テンションローラ装置２５に把持され、前記
矢印３で示される送り方向に送り出される。

変速テンションローラ装置２５はＤＣモータ２６によっ
て速度制御され、送り出される金属材料１に形成される
テーパ度合に応じて変速制御され、その周速Ｖ２は定速
送りローラ装置２の周速７１以上の速度に制御される。

前記変速テンションローラ装置２５は冷却装置１１を通
過する時に、その外径が固定されたテーパロッドとして
の金属材料１を把持して強制的に送り出すものであるか
ら、対となった圧下ローラ２７と受はローラ２８の中心
間の距離は通過する金属材料１の外径に応じて変化させ
る必要があるため、圧下ローラ２７はローラ軸方向と直
交する方向に摺動自在とされて加圧装置２９によって金
属材料１の方向に付勢され、一方、受はローラ２８は固
定され金属材料１の中心が常に一定の位置を通過するよ
うに構成されている。

第５図〜第８図を参照して変速テンションローラ装置２
５について詳述する。

圧下ローラ２７は軸受３０で、受はローラ２８は軸受３
１でそれぞれ機枠３２に片持支持されており、本実施例
では金属材料１のパスラインを含む上下鉛直面上に配置
されている。なお、この配置は鉛直面上である限り、左
右でもよく、又、２対以上のときは上下左右交互にして
もよい。

受はローラ２８の軸受３１はその軸受箱３１Ａが機枠３
２に固定されており、そのローラ軸２８Ａにはモータ２
６に連動される減速機３３に伝動軸３４を介して連結さ
れている。

圧下ローラ２７の軸受３０はその軸受箱３０Ａが機枠３
２に上下方向として形成されたスライド溝３５に摺動自
在に嵌合されてかつ軸方向には不動として装着されてお
り、そのローラ軸２７＾には前記減速機３３に自在接手
軸３６を介して連結されており、３６Ａは対の自在部で
ある。

なお、伝動軸３４と自在接手軸３６はいずれも減速機３
３の出力軸３３＾、３３Ｂにカンプリング３７．３８を
介して連動連結されている。

加圧装置２９は加圧駆動体３９と圧下体４０とからなり
、本例では加圧駆動体３９は伸縮シリンダで、圧下体４
０はピストンであり、加圧駆動体３９は機枠３２の上部
に取付けられたブラケット４１にピン４２を介して枢着
され、圧下体４０は圧下ローラ２７のローラ幅方向中央
と合致されて該ローラ２７の上方に配置されている。

すなわち、圧下体４０は圧下ローラ２７の鉛直面延長上
にあり、ここに、荷重点Ｆと反力点Ｆ１とが同一鉛直面
にあるようにされている。

さらに、圧下体４０のエンドにはピン４３を介して第ル
バー４４の一端が連結され、該レバー４４の他端は機枠
３２に固定したブラケット４５に偏心ピン４６を介して
連結され、更に、偏心ピン４６に一端が連結された第２
レバー４７の他端が軸受箱３０Ａのボス部３０Ｂにピン
４８を介して連結され、ここに、第ルバー４４、第２レ
バー４７はリンク部材４９を構成している。

ここで、圧下体４０と軸受箱３０Ａとをリンク部材４９
とで連結することにより、そのリンク比による倍力機構
が構成されて加圧駆動体３９の加圧力が小さいときでも
、所定の圧下刃を圧下ローラ２７に付与可能とされるの
である。

また、前述した荷重点Ｆと反力点Ｆ１とが同一平面上に
あることから、軸受箱３０Ａを傾けることなくスライド
溝３５に沿って円滑正確に摺動され、これが延いては、
圧下ローラ２７と受はローラ２８との所謂口開き現象を
おさえ、両ローラ２７．２８による金属材料１の把持力
が変動すくなくスリップ防止に寄与される。

すなわち、前記の荷重点Ｆと反力点Ｆ１とが異なるとき
には曲げモーメントが異なることを意味し、軸受箱３０
Ａの傾きの可能性があるも、前述した通り荷重点Ｆと反
力点Ｆ１とが同一であることから軸受箱３０＾の傾きは
防止される訳である。

なお、図示例では、変速テンションローラ装置２５は２
対設けているけれどもこれは一対の圧下ローラと受はロ
ーラであってもよく、２対以上設けたときはいずれの対
も上下に配してもよいけれど、例えば上下左右に交互に
配してもよい。

更に、加圧駆動体３９はシリンダ形式の他、ネジジヤツ
キ形式等であってもよ＜、要は、伸縮形であればよいも
のである。

こうして変速テンションローラ装置２５によって送り出
される金属材料１の外径は、該変速テンションローラ装
置２５よりも更に下流側に設けられた線径計測器５０を
経て下流側に送られる。この線径計測器５０　（形状測
定器）は第１図で示すような２個のローラで金属材料１
を挟み込み、両ローラの軸間距離を検出するタイプのも
のであってもよく、又光センサ等を用いて線径を検出す
るもの等種々の接触又は非接触式のセンサが使用される
と共に、その検出位置（取付位置）は冷却装置１１と加
熱装置８との間であってもよい。

前記線径計測器５０を通った金属材料は必要に応じて焼
戻炉５１へ送られ、焼戻処理を経た後所定の位置で切断
されるか又は線径計測器５０を経た後すぐに切断された
後、焼戻処理が行われる。

加熱装置８に′入る前及び冷却装置１１から出た後の金
属材料１の送り量は前記計尺メータ７及び７Ａによって
測定され、電気信号に変換されて速度制御装置５２へ送
られる。この速度制御装置５２は金属材料１に所定のテ
ーパ角度を与えるべく、計尺メータ７．７Ａからの信号
に応じて変速テンシコンローラ装置２５の送り速度を制
御する他、製造されたテーパロッドの外径を検出する線
径計測器５０からの信号を入力し、その値が異常なもの
であれば、加工装置全体を停止したり、又はその異常部
分のロンドを排除するべく、後工程のカッタ等へ排除信
号を送出する等加工装置全体の運転状態の制御を司るも
のである。

又、前記加熱装置８の出口部分には、加熱装置８を出た
直後の金属材料の温度を測定する輻射形の温度計５３が
設けられており、この温度計５３に接続された温度制御
装置５４によって温度計５３からの出力が一定となるよ
うに（即ち加熱装置８から出た直後の金属材料の温度が
一定となるように）高周波発振器１０を制御して、ワー
クコイル９によって金属材料１に与えられる熱量を制御
する。

続いて第１２図及び第１３図に示したブロック図を参照
して本発明に係るテーバロッドの加工装置の制御装置に
ついて説明する。

ここに第１２図は本発明にかかるテーバロッドの加工装
置の制御回路全体のブロック図、第１３図は同制御回路
に用いることの出来る演算装置部分の信号の流れを説明
する為のブロック図である。

尚第１図に示した構成要素と共通する要素には同一の符
号を使用する。但しこの場合線径測定器５０は、加熱装
置８と冷却装置１１との間に設けられ、冷却点によって
金属材料１の外径を測定する。第１図に示した速度制御
装置５２は第１２図におけるマイクロコンピュータＡ及
びこれによって駆動される後記の速度パターン測定部と
を含むものである。

マイクロコンピュータＡは、内部に周知の中央処理ユニ
ットＣＰＵ、プログラム内蔵用のリードオンリーメモリ
ＲＯＭ、一時記憶装置ＲＡＭ、入出力インターフェース
回路等によって構成され、ＣＰＵに接続された出力イン
ターフェース回路には基準速度発生器５５と、係数設定
器５６、時間関数発生器５７、及び切換器５８．５９が
それぞれ接続されている。

又温度検出器５３からの温度信号は温度制御装置５４に
フィードバックされると共に変換装置Ｂを経てマイクロ
コンピュータＡへ伝達される。温度制御装置５４は加熱
装置８への入力電流等を制御するための電源装置６０に
接続されており、上記温度制御装置５４はマイクロコン
ピュータＡの出力インターフェース回路に接続されてい
ることにより、マイクロコンピュータＡから送出される
温度設定値により加熱装置８の温度が適切に制御される
。

例えば速度検出装置７及び７Ａからの速度信号に応じて
加熱装置の加熱度合を調整し金属材料の可塑度合を調整
し、最適のテンション条件を得たり、後記する変速テン
ションローラ装置の送り速度の調整を行って金属材料の
テーパ度合を所定の値に調整する等の制御を行うことが
出来る。

更に前記したように金属材料の外径は外径測定器５０に
よって検出され、その値がマイクロコンピュータＡに入
力されることにより、マイクロコンピュータＡは金属材
料の外径に変化に応じて後述のようにテンションローラ
装置２５の増速度を変化させ、製品としての金属材料の
外径及びテーパ度合を任意に調整することが可能である
。

又基準速度発生器５５の出力側は、第１の自動速度調整
器ＡＳＲ及び第１の自動電流調整器ＡＣＲを経て第１の
直流電源装置６１に接続され、この第１の直流電源装置
６１の出力端は定速送りローラ装置２を駆動するＤＣモ
ータのＤＣＭ−１に接続されており、ＤＣモータＤＣＭ
−１の回転速度は第１のパルスジェネレータＰＬＯ−１
により検出され、第１のＦ／Ｖコンバータ６２を経て第
１の自動速度調整器ＡＳＲの入力側にフィードバックさ
れている。

又、前記基準速度発生器５５の出力信号は加減算器６３
に伝達され、後述する掛算器６４又は前記切換器５９か
らの信号に加算され、第２の自動速度調整器ＡＳＲ−２
及び第２の自動電流調整器ＡＣＲ−２を経て、第２の直
流電源装置６５に伝達され、この第２の直流電源装置６
５の出力信号は変速テンションローラ装置２５を駆動す
るＤＣモータＤＣＭ−２に印加される。ＤＣモータＤＣ
Ｍ−２の回転数は第２のパルスジェネレータＰＬＯ−２
により検出され、第２のＦ／Ｖコンバータ６６を経て加
減算器６３にフィードバンクされる。

前記基準速度発生器４７は以上の説明で明白な如く、定
速送りローラ装置２を駆動するＤＣモータＤＣＭ−１を
定速回転させるための基準設定値Ｃを発生させるための
もので、前記係数設定器５６は定速送りローラ装置２に
対する変速テンションローラ装置２５の増速度合を決定
する係数αを設定するもので、該係数設定器５６からの
出力信号は掛算器６７及び６８に入力される。

一方時間関数発生器５７は時間関数ｔを発生させるもの
で、その出力信号ｔは前記掛算器６７に入力されると同
時に掛算器６９に入力されて、ｔｌｌが演算され、この
ｔｌｌの信号が掛算器６８に入力されることにより、掛
算器６８の出力信号はαｔｌ＋となり、且つ掛算器６７
からの出力信号はαｔｌ＋となる。

この発明では前記の温度制御装置５４、基準速度発生器
５５、係数設定器５６及び時間関数発生器５７をマイク
ロコンピュータＡが駆動することにより、加熱装置８に
よる加熱程度や定速送りローラ装置２及び変速テンショ
ンローラ装置２５の送り速度を、マイクロコンピュータ
ＡのＲＯＭに内蔵されたプログラムに従って設定し、所
望のテーパ形状を得ることができるものであるが、さら
に各数値を手動によってキーボード等から与えてやるこ
とも可能なように構成しておくことが望ましい。第１２
図における設定器はこれら手動による数値設定のための
機能を有するキーボード等を表し、温度制御装置５４に
は手動設定器５４＾が、基準速度発生器５５には手動設
定器５５Ａ、係数設定器５６には手動設定器５６Ａが、
時間関数発生器５７には手動設定器５７Ａがそれぞれ接
続されている。

尚時間関数発生器５７には、変速テンションローラ装置
２５の送り速度を定速送りローラ装置２の送り速度より
も、加速するか減速するかの指令を与えるための加減速
指令器７０が連続されている。

従って前記温度検出器５３からの温度情報、外径検出器
５０からの外径情報、速度検出器７及び７＾からの速度
情報を入力したマイクロコンピュータＡはこれらの情報
から適切な指令情報を基準速度発生器５５、温度制御装
置５４、切換器５８．５９、係数設定器５６、時間関数
発生器５７に送り、変速テンションローラ装置２５の増
速度合を調整して金属ロンドのテーパ度合を所定の値に
調整する。

このような調整はマイクロコンピュータＡにより自動的
に行うこともできるが、手動設定器により手動で行うこ
とも可能である。

例えばマイクロコンピュータＡ又は手動設定器５５Ａか
ら基準速度発生器５５に基準速度指令信号が与えられる
と、基準速度発生器５５は基準設定値信号Ｃを、第１の
自動速度調整器ＡＳＲ−１及び第１の自動電流調整器Ａ
ＣＲ−１を経て、第１の直流電源袋Ｗ１６１に送り込み
、この直流電源装置６１によってＤＣモータＤＣＭ−１
が所定の基準速度で回転され、定速送りローラ装置２が
全屈材料１を所望の一定の設定速度で加熱装置８、冷却
装置１１を経て変速テンションローラ装置２５に向けて
送り出す。

今例えばマイクロコンピュータＡが係数設定器５６を駆
動していない状態では切換器５８及び５９から発生する
信号は０レベルであるため、掛算器６４又は切換器５９
から加減算器６３に伝達される信号はＯレベルであり、
基準速度発生器５５から送出される基準設定値Ｃがその
まま加減算器６３を経て第２の自動速度調整器ＡＳＲ−
２に伝達され、更に第２の自動電流調整器ＡＣＲ−２を
経て、第２の直流電源装置６５に伝達される。　゛ 従ってこの場合ＤＣモータＤＣＭ−２もＤＣモータＤＣ
Ｍ−１と同一速度で回転され、変速テンションローラ装
置２５の送り速度と定速送りローラ装置２の送り速度と
が同一となるため金属材料１は塑成加工を受けず、加熱
冷却の前後における外径が一定のまま送り出すことにな
る。

次にマイクロコンピュータＡ又は手動設定器５６Ａから
係数指令信号を係数設定器５６に送出して、係数設定器
５６が所望の係数設定値信号αを掛算器６７、６８に送
り出し、又マイクロコンピュータＡ又は手動設定器５７
Ａがら与えられる指令信号によって時間関数発生器５７
が時間関数ｔを掛算器６７、６８及び６９に送出してい
る状態を考える。

ここで例えばマイクロコンピュータＡが切換器５８を駆
動して、掛算器６７の出力側と掛算器６４の入力端を連
結し掛算器６８の出力側と掛算器６４の入力側を遮断し
且つマイクロコンピュータＡからの信号によって切換器
５９をＯＦＦ状態とすると、時間関数発生器５７からの
時間関数信号ｔと係数設定器５６からの係数値信号αと
が、掛算器６７で掛は合わされαｔの信号となり切換器
５８を経て掛算器６４に伝達され、ここで基準設定値Ｃ
と上記αｔが掛は合わされ、速度指令信号Ｃαｔが加減
算器６３に伝達される。

加減算器６３には基準速度発生器５５からの基準設定値
信号Ｃが伝達されており、これが速度指令信号Ｃαｔと
加算され、Ｃ＋Ｃαｔの速度指令信号が第２の自動速度
調整器ＡＳＲ−２及び第２の自動電流調整器ＡＣＲ−２
を経て第２の直流電源装置６５に伝達され、変速テンシ
ョンローラ装置２５を定速送りローラ装置２に対してＣ
αの分だけ増速駆動し、加熱前の金属材料の外径に対し
て加熱冷却後の金属材料の外径を縮小させる。

この場合切換器５８を切り換えて掛算器６８と掛算器６
４とを接続する如くなせば、加減算器６３に伝達される
速度指令信号はＣαｔｌ＋となり、テーパ部分の形状パ
ターンが変化する。同様に切換器５８を遮断しマイクロ
コンピュータＡからの切り換え信号によって、切換器５
９を切り換えて掛算器６７と加減算器６３を接続した場
合には、掛算器６７からの出力αｔが切換器５９を経て
加減算器６３に伝達され、変速テンションローラ装置２
５がＣ＋αｔの送り速度で駆動される。又マイクロコン
ピュータＡからの信号によって切換器５９を切り換え、
掛算器６８と加減算器６３とを接続すると掛算器６８か
らの出力α゛ｔｌ＋が加減算器６３に伝達され、変速テ
ンションローラ装置２５がＣ＋αｔｌ＋で駆動される。

上記のように切換器５８及び６４を操作することにより
、定速送りローラ装置２の速度を一定に保ったまま、変
速テンションローラ装置２５の送り速度を種々に変化さ
せることが可能となり、このような速度パターンに基づ
き金属材料のテーパ度合を種々に制御することができる
。

例えば加速（又は減速）度合をαを又はＣαｔとした場
合、Ｃやαの値によって程度は異なるがテーパ部の断面
形状は２次曲線となり、αｔｌ＋又はＣｃＸｔｌｌとし
た場合は直線状となる。

こうして種々のパターンに基づき変速テンションローラ
を駆動することにより、金属材料のテーパ度合を一定に
、又は任意に調整することが可能となる。

尚第１及び第２のパルスジェネレータＰＬＧ−１及びＰ
ＬＧ−２からの信号が、それぞれ第１及び第２の自動速
度調整器ＡＳＲ−１及びＡＳＲ−２の入力側にフィード
バンクされることにより第１及び第２のＤＣモータＤＣ
Ｍ−１及びＤＣＭ−２の急速な速度変動が防止される。

（発明の効果） 本発明は以上述べた如く、金属ロンドを把持して一定速
度で送り出す一対以上の定速送りローラ装置と、上起定
速送りローラ装置より材料の送り方向下流側に設けられ
た加熱装置と、上記加熱装置より更に下流側に設けられ
た冷却装置と、上記冷却装置より更に下流側に設けられ
、材料を把持して上記定速送りローラ装置の送り速度以
上の速度で材料を送り出す一対以上の変速テンションロ
ーラ装置と、上記変速テンションローラ装置を変速制御
する速度制御装置とを有しているから、テーパロッドが
連続的に接続され、従来のようにバッチ式の製造装置で
ないので極めて能率がよく、しかもテーパの程度を厳密
に制御することが出来るので寸法精度のよいテーパロッ
ドを製造できる。

また、加熱装置の下流側に設けられる冷却装置は、焼入
槽を有し、この焼入槽の第２ノズルに連設されて金属材
料の送り方向に長く形成された環流部を有し、この環流
部に冷却液を充満して流動させるものであるから、加熱
された金属材料の焼入れは確実にできる。

そして、この焼入槽の上流側近くに形状固定用の第１ノ
ズルを設けて、このノズルによって前記第２ノズルから
噴出しようとする冷却液を封止しているので、テーパロ
ッド加工にさいして形状変動は少なく均一なテーパ形状
にすることができる。

しかも、この第１ノズルはそのノズル角が２５゜〜３５
′とされて金属材料の送り方向に指向されているので、
線径が変化しても同一円周上で冷却開始がなされるばか
りでなく、液の噴出もれも少なく、ここに、良品質のテ
ーパロッドを加工することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は加工設備全体
の構成図、第２図は冷却装置の要部断面図、第３図は第
２図の正面（前面）図、第４図は冷却装置の作動状態を
示す説明図、第５図は変速テンションローラ装置の正面
図、第６図は第５図Ａ−Ａ線矢示図、第７図は第５図Ｂ
−Ｂ線矢示図、第８図は第５図Ｃ−Ｃ線矢示図、第９図
ａ、　　ｂ。 Ｃは本発明の詳細な説明するための引張速度と製造され
たロッド径との関係を示すグラフ、第１０図はテーパロ
ッドを形成するための引張速度の時間的変化を示すグラ
フ、第１１図は製造中のロッドの軸方向の距離に対する
温度及び引張強度の関係を示すグラフ、第１２図は上記
実施例に係る加工装置の制御回路の概略を示すブロック
図、第１３図は同制御回路に用いることのできるマイク
ロコンピュータ内の信号の流れを示すブロック図である
。 １−金属材料、２一定速送りローラ装置、８−加熱装置
、１１−・−冷却装置、１２−・−焼入槽、１４−第１
ノズル、１９−・−第２ノズル、２０−・環流部、２５
・−テンションローラ装置、５２−・制御装置。 手続補正書（自発］ 昭和６０年４月２５日 １、事件の表示 昭和６０年　特　許　願第４４１５２　　号２・′ｆ＠
　　　明　　の名称 テーパロッドの加工設備 ３、補正をする者 事件との関係　特許１１５願人 （１０１）株式会比神戸製鋼所 ４、代理人　・５７７ ５　拒絶理由通知の日付（補正命令の日付）・ｒ抹消７
、　補正の内容 ＋１＋　　明細書第３１６行目に「組成と加工」とある
金「塑性と加工」に補正する。 （２）　　同書第４頁８行目に「組ｅ、加工」とあるを
「塑性Ｗ工」に補正する。 （３）　　同書第４頁２０行目に「複雑化する」とある
全訳の通り補正する。 「複雑化する。また、高炭素鋼線では焼入れによって靭
性がないため、１〜２Ｍ径のドラムに巻取ることは線材
が折損するので不可能である」 １４）　　同書第６頁４行目に「２１１ｏ熱過度」とあ
るを「力無温度」に１正する。 （５）　　同書第１１頁２０行目に「塑改変杉」とある
ｔ「層性変形」に補正する。 （６］　　同書第１２頁１１行目に「示しもので」とあ
るを「示したもので」に補正する。 （７）　　同書第１３頁４行目に「一致点に選ぶ」とあ
るを「一致点を選ぶ」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属材料を把持して一定速度で送り出す一対以上の
   定速送りローラ装置と、該ローラ装置より金属材料の送
   り方向下流側に設けられた加熱装置と、該加熱装置より
   更に下流側に設けられた冷却装置と、該冷却装置より更
   に下流側に設けられて金属材料を把持して前記定速送り
   ローラ装置の送り速度以上の速度で金属材料を送り出す
   一対以上の変速テンションローラ装置と、該変速テンシ
   ョンローラ装置を変速制御する速度制御装置と、をそれ
   ぞれ備えており、前記冷却装置は金属材料が挿通される
   形状固定用の第１ノズルと焼入槽とを有してなり、焼入
   槽は第２ノズルとこれに連設されて金属材料の送り方向
   に長く形成されて冷却液を充満して流動させる環流部と
   を有してなり、前記第１ノズルは第２ノズルに近接され
   て第２ノズルより上流側に配置され、更に、第１ノズル
   は２５〜３５°のノズル角を有して冷却液を下流側に向
   って噴出するように設けられていることを特徴とするテ
   ーパロッドの加工設備。