JPS61206520A - 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非線型特性を持つ
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
、一定線径の金属ロッドに適宜の手段によって温度勾配
を与え、この温度勾配ｃ”−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．　Ｎｎ　２２４　（１９７
９−９）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
等の金属ロッドを所望のテーパ状に機械加工することに
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
くこの面が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
属ロッ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所定の変速サイクルで変速
制御することで金属材料を径方向に拡縮してテーパロッ
ドを軸心方向に連続して形成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）。

上記提案技術は有用性が高く、前述した従来例１〜３の
不具合点を解消できるものである。

ところで、上記のようにして、テーパロッドを軸心方向
に連続して形成した場合には、各テーパロッドの端部位
置を検出して、マーキングし、このマーキングした端部
位置を切断装置で切断して、各テーパロッド毎に切離す
必要がある。

然し乍ら、上記提案技術では、各テーパロッドの端部位
置を正確に検出する技術は何ら開示されておらず、この
ような技術の提案が要望されるところである。

ところで、各テーパロッドの端部位置を検出する装置と
しては、例えば、テーパロッドを計測装置により軸心方
向に関して計測すると共に、テーパロッドのテーパ部の
端部位置を、テーパ部の形状の測定により検出し、テー
パ部の端部位置と、計測装置により計測した値に基き、
テーパロッドの端部位置を演算する装置が考えられる。

然し乍ら、上記のような装置では、テーパ部の端部位置
を、テーパ部の形状の測定により検出するようにしてい
るので、正確に検出できず、その結果として、テーパロ
ッドの端部位置も正確に検出できないと云う問題がある
。

本発明は、前述した従来例１〜３の不具合点を解消する
と共に、各テーパロッドの端部位置を正確に検出できて
、この端部位置にマーキングを施せるテーパロッドの加
工設備を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の特徴とする処は、
金属材料１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２と、該ローラ装置２より金属材料１
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２５を所定の変速サイクルで変速制
御することでテーパロッド８０を軸心方向に連続して形
成する速度制御装置５２と、繰り返される各変速サイク
ルの所定の変速開始時又は変速終了時を夫々計測開始時
とすることで各テーパロッド８０を軸心方向に関して計
測する計測装置１０５と、計測装置１０５により計測さ
れた値から各テーパロッド８０の端部位置を演算する演
算装置Ａと、演算装置Ａにより演算された端部位置に基
き各テーパロッド８０の端部にマーキングするマーキン
グ装置８２とをそれぞれ備えた点にある。

（作　用） 定寸送りローラ装置２によって定速で送り出された金泥
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■２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く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１０ｍ
／ｗｉｎでテンションローラ装置２５の引出速度ｖ２も
同様にｌＱｍ／ｍｉｎ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。

一方第９図（ｂ）に示すように、定速送りローラ装置２
の送り速度Ｖ１　＝１０ｍ／ｆｆ１ｉｎ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ｖ２を約１
１．９ｍ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ｌ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１の断面積
をＡ１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　ＸＶ
Ｉ　＝Ａ２　ｘｖ２が成り立ち、断面積Ａ２は断面積Ａ
１とＶｌ／Ｖ２の積として計算されるからであり、Ｖｌ
とｖ２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（Ｃ１に示すように、送り速度■１を一定（ｌＱｍ
／ｌ１ｌｉｎ）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１２
φであった材料は冷却域において１０φまで絞られる（
減面率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、変速テンジョンローラ装
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、この説明がら、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１０図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Ｒ
ｂ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Ｒ
ｃ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（掩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１日の
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ｖ１を１０ｍ／１１ｌ１ｎ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Ｒｃが冷却点を通過する時には、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■２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部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、材料の外径やチー、　　バ程度等を極
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。

又、計測装置１０５においては、変速テンションローラ
装置２５の繰り返される各変速サイクルの所定の変速開
始時又は変速終了時を夫々計測開始時として、各テーパ
ロッド８０を軸心方向に関して計測する。

この計測装置１０５の計測値から演算装置Ａにより各テ
ーパロッド８０の端部位置を演算する。

そして、演算装置Ａの演算結果に基き、マーキング装置
８２により、各テーパロッド８ｏの端部にマーキングが
施される。

（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、その門弟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バ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、■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能であり、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ｌ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Ｉ５
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ている
。

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／ｓｅｃ　）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１９Ａ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、吹歳出され
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１９＾に対して接線方向に液を供給する供給
口２ＯＡを存している。

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２ｏを通過してきた金
属材料１に付着した冷媒を金属材料１がら剥離させて回
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７八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
て速度制御されるもので、変速テンションローラ装置２
５が所定の変速サイクルで加減速制御されることで、金
属材料ｌが径方向に縮少される等してテーパロッド８０
が軸心方向に連続して形成される。尚、変速テンション
ローラ装置２５の周速Ｖ２は、定速送りローラ装置２の
周速ｖ１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ランローラ装置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２７Ａ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３３Ａ、３３Ｂにカップリング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にビン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のエンドにはビン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に偏心ビン４６を介して
連結され、更に、偏心ビン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にビン
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３〇への傾きは
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く、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
されるテーパロッド８０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個のローラでテー
バロッド８０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積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。

８１は計尺メータで、テーパロッド８０上を転勤して、
各テーバロッド８０の端部位置を計測するもので、線径
計測器５０の更に下流側に設けられている。

８２はマーキング装置として例示する吹付は装置で、計
尺メータ８１により計測した各テーバ口・ノド８０の端
部位置に塗料を吹付けてマーキングするもので、計尺メ
ータ８１の更に下流側に設けられている。８３ばマーキ
ング部を示す。

第１４図及び第１５図にも示すように、７９はテーバロ
ッド８０を焼鈍する焼鈍炉で、吹付は装置８２の更に下
流側に設けられている。

８４はダンサロール装置で、焼鈍炉７９の更に下流側に
設けられており、架台８５と、架台８５に廻りに揺動す
るアーム８６と、アーム８６の先端部に備えられてテー
パロッド８０上を揺動するロール８７等を有しており、
上記揺動により、軸心方向に連続して形成されたテーバ
ロッド８０の撓み量を計測する。

８８は切断装置で、ダンサロール装置８４の更に下流側
に設けられており、架台８９と、テーバロッド８０を上
下から挟持する一対のピンチロール９０と、パスライン
に沿って走行する台車９１と、台車９１上に備えられて
連続するテーバロッド８０を端部位置で切離す切断部９
２と、ピンチロール９０を駆動し且つ台車９１を電磁ク
ラッチ装置を介して駆動するモータ９３とから成る。

而して、ダンサロール装置８４により測定されたテーバ
ロッド８０のたわみ量の大小によって、ピンチロール９
０の回転速度が増減される。即ち、たわみ量が大となれ
ば、ピンチロール９０の回転速度が増大せしめられ、た
わみ量が小となれば、ピンチロール９０の回転速度が減
少せしめられる。

又、各テーバロッド８０の端部位置が切断部９２に到達
すると、台車９１がテーバロッド８０の送り方向３と同
一方向に走行せしめられ、この状態で、テーバロッド８
０を端部位置で切断する。

このようにして切断されたテーバロッド８０は集積台９
４上に集積される。

尚、テーバロッド８０は、焼鈍炉７９を通さない場合も
あり、この場合は、切断装置８８により、テーパロッド
８０毎に切断処理した後、テーバロッド８０を焼鈍処理
する。

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７．７八からの信号に
応じて変速テンションローラ装置２５の送り速度を制御
する他、製造されたテーバ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
のロッドを排除するべく、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ｌ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パ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図は本発明にがかるテーパロッドの加工装
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。又、９５はマーキング位
置検出器で、切断装置８８の上流側、例えば、ダンサロ
ール装置８４と切断装置８８間に設けられ、テーパロフ
ト８０のマーキング部８３を検出する。

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テーパロッ
ド８０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ランローラ
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、計尺メータ８１は、テーパロフト８０の端部位置を
検出すべく、テーパロッド８０を計測し、これが、パル
スジェネレータ（ＰＬＯ−３）により、パルス信号とし
て、マイクロコンピュータＡに入力される。そして、マ
イクロコンピュータＡは、上記パルス信号と、テーパロ
ッド８０のテーパ度合設定指令とから、テーパロッド８
０の移動長さを演算し、この移動長さに基き、吹付は装
置８２によるテーパロッド８０の吹付は位置を演算する
。この演算に基き、吹付は指令装置９６を介して、吹付
は装置８２が作動せしめられ、テーパロッド８０の端部
位置にマーキングされる。

更に、マーキング位置検出器９５により、テーパロッド
８０のマーキング部８３が検出されて、マイクロコンピ
ュータＡに入力されて、テーパロフト８０の切断位置が
演算される。この演算結果に基き、切断指令装置９７を
介して切断装置８８が作動せしめられ、テーパロッド８
０毎に切断処理が行われる。

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００Ｍ−２に印加される。ＤＣモータ００
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にフィードバックされる。

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００Ｍ−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、ｔ１１が演算され、この
ｔ１１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
望のテーバ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５４Ａ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、変速テンシランローラ装置
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７Ａ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ッ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の直流電源装置６１に送り込み、
この直流電源装置６１によってＤＣモータ００Ｍ−１が
所定の基準速度で回転され、定速送りローラ装置２が金
属材料ｌ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Ｏ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００
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か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の入力側を連
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が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Ｃαｔ１１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αｔｌ＋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＋αｔ１１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
きテーパロッド８０のテーバ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、αｔ１１又はＣαｔｌ＋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ＰＬＯ−１及びＰ
ＬＯ−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
バッ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。

ところで、第４図に示すように、テーパロッド８０は、
その軸心方向中央部に位置する大径部９８と、大径部９
日の両端から延設され且つ先端に向うに従って漸次小径
となる一対のテーパ部９９．１００と、各テーパ部９９
．１００の先端から延設された一対の小径部１０１，１
０２とから成る。

次に、テーパロッド８０の端部位置の計測方法を詳細に
説明すれば、今、第２図において、テーパロッド８０の
下流側テーパ部１００、各小径部１０１゜１０２、大径
部９８、上流側テーパ部９９の各軸心方向長さをＬｌ、
Ｌ２／２、Ｌ３　、Ｌ４とする。

今、第１６図において、計測方法を説明すると、まず、
テーパロッド８０のテーバ度合が設定されて、Ｌ　１　
、Ｌ２　、Ｌ３　、Ｌ４が決定され、この決定に基き、
変速テンションローラ装置２５の加速開始、加速完了、
減速開始、減速完了パターンが決定され、この決定によ
り、変速テンションローラ装置２５のＤＣモータ（ＤＣ
Ｍ−２）に対する速度指令が速度制御装置５２に入力さ
れ、ＤＣモータ（ＤＣＭ−２）が速度制御される。

そして、引張開始指令により、変速テンションローラ装
置２５の加圧装置２９が作動して、金属材料１が変速テ
ンションローラ装置２５により引張られて、テーバロッ
ド８０が軸心方向に連続して形成される。

ところで、変速テンションローラ装置２５の両ローラ２
７．２８の加速開始により、金属材料１の径が漸次小径
となって、下流側テーパ部１００が形成され、そして、
両ローラ２７．２８が所定回転速度まで加速されて、そ
の速度が維持されることで、小径部１０１，１０２が形
成される。次に、両ローラ２７．２８が減速されること
により、上流側テーパ部９９が形成され、そして、両ロ
ーラ２７．２８が所定回転速度まで減速されて、その速
度が維持されることで大径部９８が形成され、上記変速
サイクルが繰り返されることで、テーバロッド８０が軸
心方向に連続して形成される。

ところで、計尺メータ８１はテーパロッド８０を軸心方
向に関して計測し、この計測に基き、パルスジェネレー
タ（ＰＬＯ−３）がパルスを発信し、このパルスがパル
スアンプ１０３により増幅されて、パルスカウンター０
４へ送られる。

そして、両ローラ２７．２８の加速開始指令により、パ
ルスカウンター０４はパルスのカウントを開始して、各
テーバロッド８０の端部位置を演算するのであり、計尺
メータ８１により計測した長さＸが、第１図に示すよう
に、 となった時に、吹付は装置８２の電磁弁が励磁せしめら
れて、テーパロフト８０の端部位置にマーキングが施さ
れる。

ここで、（ＬＭ）及び（Ｙ）は別途設定されるもので、
ＬＭは、冷却装置１１の焼入槽１２で金属材料１の形状
が固定される位置から、吹付は装置８２までの距離であ
る。

又、Ｙは、吹付は装置８２の電磁弁に励磁信号を与えて
、塗料がテーバロッド８０の端部位置に塗布されるまで
に、テーバロッド８０の進む距離である。

Ｙの値はテーバロッド８０の引張速度■３により変化す
るので、引張速度Ｖ３に応じて、下記のようなデータケ
ーブルをシーケンス内に持たせて、使用する。

又、吹付は装置８２による吹付は時間も、引張速度■３
に応じて変るので、合せて、下記に示す。

但し、マーキング位置検出器９５が検出するのは、マー
キング部８３の先端である。

尚、上記表では、動作遅れ時間を０．５秒として、Ｙを
算出し、マーキング部８３の長さを１０ｎｍとして、Ｔ
を算出している。

而して、パルスカウンタ１０４によりカウントされたパ
ルス数により、その他の演算も行われるのであり、計尺
メータ８１により計測した長さＸ２がＸ２　＝ｔ、ｉ　
＋Ｌ２　＋［、。

となった際には、変速テンションローラ装置２５におい
て、加圧装置２９による加圧が解除される。

又、計尺メータ８１により計測した長さＸ３が、Ｘ３　
＝Ｌ１　＋Ｌ２　＋Ｌ３　＋Ｌ４となった際には、パル
スカウンタ１０４がリセットとされて、零となる。

そして、上記動作が繰り返されるのである。

尚、計尺メータ８１、パルスジェネレータ（ＰＬＯ−３
）、パルスアンプ１０３、パルスカウンタ１０４等によ
り計測装置１０５が構成される。

上記のように、変速テンションローラ装置２５の加圧開
始時、即ち、各テーバロッド８０の上流側テーパ部９９
が形成される時からパルスカウンタ１０４によるカウン
トを開始するようにしているので、上流側テーパ部９９
の大径部側端部位置を正確に把握できて、該位置から各
テーバロッド８０の端部位置を正確に演算できる。

又、繰り返される各変速サイクルの各加速開始時を、夫
々、パルスカウンタ１０４によるカウント開始時として
いるので、累積誤差がない。

尚、実施例では、各変速サイクルの各加速開始時を、計
測開始時としたが、加速終了時、減速開始時、減速終了
時を計測開始時としてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べた如く、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、上記定速
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所定の変速
サイクルで変速制御することでテーパロッドを軸心方向
に連続して形成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形成され、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
よいテーパロフトを製造できる。

又、計測装置と、演算装置とにより、各テーパロッドの
端部位置を検出できると共に、この検出した端部位置に
、マーキング装置によりマーキングを施すことができる
。更に、計測装置においては、変速テンションローラ装
置の変速サイクルの変速開始時又は変速終了時を計測開
始時としているので、テーパロッドのテーパ部の端部位
置を正確に把握できて、該端部位置から各テーパロッド
の端部位置を正確に演算できる。又、繰り返される各変
速サイクルの変速開始時は変速終了時を計測装置の計測
開始時としているので、累積誤差がない。本発明は上記
利点を有し、実益大である。

【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図はテーパロッドの説明図
、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
ロン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
コンビ二−タ内の信号の流れを示すブロック図、第１４
図は切断装置等の側面図、第１５図は同平面図、第１６
図はテーパロッドの端部位置を計測する手順を示す流れ
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、２〇−環流部
、２５・−・−変速テンションローラ装置、５２・−制
御装置、８ｏ・−テーパロッド、８２・−吹付は装置（
マーキング装置）、１０５−ｔｔ測詰装置Ａ・−・・マ
イクロコンピュータ（演算装置）。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所代　理　人
　弁理士　　安　１）敏　雄　１゛。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属材料１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２と、該ローラ装置２より金属材
   料１の送り方向下流側に設けられた加熱装置８と、該加
   熱装置８より更に下流側に設けられた冷却装置１１と、
   該冷却装置１１より更に下流側に設けられて金属材料１
   を把持して前記定速送りローラ装置２の送り速度以上の
   速度で金属材料１を送り出す一対以上の変速テンション
   ローラ装置２５と、該変速テンションローラ装置２５を
   所定の変速サイクルで変速制御することでテーパロッド
   ８０を軸心方向に連続して形成する速度制御装置５２と
   、繰り返される各変速サイクルの所定の変速開始時又は
   変速終了時を夫々計測開始時とすることで各テーパロッ
   ド８０を軸心方向に関して計測する計測装置１０５と、
   計測装置１０５により計測された値から各テーパロッド
   ８０の端部位置を演算する演算装置Ａと、演算装置Ａに
   より演算された端部位置に基き各テーパロッド８０の端
   部にマーキングするマーキング装置８２とをそれぞれ備
   えたことを特徴とするテーパロッドの加工設備。