JPS62199216A - 伸線成形加工における冷却装置 - 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、金属線条体（線材、棒材）をダイを用いるこ
となく、熱間引張加工によって、テーパロッド状に伸線
成形し、あるいは大ｉ￥材を細径材伸線成形するに当っ
て用いる冷却装置の改善に関する。

（従来の技術） 金属線条体のダイレス伸線成形ＩＪＩ′Ｉ工技術として
、例えばテーパロットの成形加工手段がある。このロッ
１゛は自動車等に用いるクノンヨン用コイルばねの素材
となるもので、従来は線径一定のロア＋によるコイルば
ねを用いていたのであるが、近来は線径の変化するテー
パロノ１をコイルばねに用いる非線型特性をもつテーパ
コイルばねが多用されており、かかるテーパロットを得
るに当り、第７．８．９各図に例示する加重装置が提示
さねでいる。即ち断面丸棒状の金属線条体１を、第７図
において示す、Ｌうに、一定速度で送り出す１−下口−
ラの−り１以上から成る定連送りローラ装Ｗ　２　］に
よって矢印方向に送出するとともに、熱間塑性変形を可
能とするための加熱装置２２、次いで形状固定のための
冷却装置２３を順次通過さセ、前記定速送りローラ装Ｗ
２１における送り速度より大きな送り速度による１−下
ローラの一対以１−から成る変速テンションローラ装置
２４により金属線条体１を引き出し送出するごとに３）
；っで、テーパロノ１を所望のテーパ形状、外（Ｙ下に
伸線成形加工するものである。かかる熱間塑性変形と引
張りによって金属線条体１をテーパ形状に成形加ニー４
るに当り、最も重要な加工条件は、塑性変形中の線条体
を所定寸法下に精度良く固定することであり、その最大
要因番Ｊいうまでもなく加工材にり１する冷却１能カで
あり、図示した冷却装置２３におしする冷却能力の不足
は、目的とする線条体外ｉ￥の変動、テーパ形］Ｊこの
不良を招来することになる。従来技術における冷Ｊ、１
１装置２；（モオ第８．９図に示すような内容のもので
ある。冷にＩＩ装置２３は金属線条体１が挿ｊｍされる
形状固定用の第１ノスル２５と焼入槽２［ｉとを重要部
材とし、焼入槽２６は第２ノズル２７とこ相」二連設さ
れて金属線条体１の送り方向に長く形成され、冷却液が
充ｌ萬し′（流動される環流部２８とを自１７、第１ノ
スル２５は加熱装Ｗ２２の出ｎ　＋ｌ１ｌＩに近接しで
配置されるとと４）に、これに近接して焼入槽２６例の
第２ノズル２７が位置され、金属線条体１の進行方向に
沿って両考が順列に配置され、両ノスル２５，２７は、
何れも線条体１をめくる環筒＋ＪＦの冷１．；ＩＩ　ｌ
ｆ＞′イ、２５ａ、２７ａ　と、該液室２５ａ、２７ａ
の内周（■す、１；　灼線条体１の進行方向に向って傾
斜した環状の噴出１１２５ｈ。

２７ｈが形成され、冷却液室２５ａ　、　２７ａの周側
接線方向に冷却液供給管体２９．２９がそれぞれ連通状
乙こ設けられることによって、供給管体２９から供給さ
れる冷却媒体は冷）４０液室２５ａ、２７ａ内で旋回流
となって、噴出１．］２５ｂ、２７ｂから線条体Ｉの円
面に向って噴射され、その急速冷却を行なうとともに、
第２ノズル２７側でに１冷冷却体の充満し−（流動する
環流路２８の存在により、所要の焼入処理を行ない、変
速テンションｍｌ−ラ装置２４の引張りによって塑性変
形されたテーパ形状の固定化を行なうようにしているの
である。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術において示した冷却装置２３には、以下の点に
おいて尚解決すべき問題がある。即ち加熱装置２１１！
Ｉｌｌに近接して配置される第１ノズル２５において、
例えば冷却媒体（浦、水、高分子系焼入液等）を冷却液
室２５ａをへて環状噴出口２５ｂより大量に噴出させ、
冷却液口を増大した場合、冷却液が環状噴出口２５ｂか
ら噴出されて線条体１の周側面に衝突して生しる撥ね返
り、更には噴出液の排出不良等によって、冷却液が冷却
ノズル２５の線条体入ｌ−１側から加熱装置ｔ　２２側
へ飛散、逸出するのである。かかる現象を防くために、
第１ノズル２５における環状噴出口２７ｂのノズル角度
（第９図の角度α）ヲ２５°〜３５°の傾斜角に特定し
ているのであるが、冷却液量が増大した場合には必ずし
も有効でなく、また第１ノズル２５における線条体入口
側に飛１１（防１１扱を取付しすることも考えられイ１
が、かかる防１１−坂においても、線条体１のｉｍ通過
孔１開設・Ｕねばならず、線条体１の径刀イズの大小に
応して付は替える面倒が生じるとともに、通過孔と線条
体ｌとの隙間から冷却液の流出することは避けられない
のである。かかる冷却液の力吋へ装置２２側への飛散や
流出は、１ｆｆｉ富７００°Ｃ〜１０００℃程度に加熱
され、かつ変速テンションローラ装置２４側の引張によ
り塑性変形中の線条体ｌに接触し、その部分が局部的に
冷却されることになる。この結果その部分の強度が上昇
して変形不能となり、線ｉ￥が局部的に太くなり線径変
動の大きな原因になるのである。更にこの冷却装置にお
いては、その冷却ノズル２５．２７に対して冷却液を外
部より連続的に供給するに当り、第８図のように、冷却
液室２５ａ、２７ａの室間側における円周接線方向に冷
却水供給管２９．２９が連通開口されることにより、冷
却液は冷却液室２５ａ、２７ａを旋回流となって環状噴
出「１２５ｂ、２７ｂから噴出されるようにしている。

これは冷却液が噴出口２５ｂ、２７ｂに入る前に、線条
体１の間−円周１．を均一・に冷Ｊ、口開始するために
、冷Ｊｉｌ＋　？＆に旋回力を付」）シているのであイ
）が、このため冷１ｉｆｔ　ｆｉＬ力の増大ができない
ことになる。叩ら冷ｊＪＩ能力をｌｔ１大しようとする
場合、その供給液早を増大ずれば、冷却液の旋回力も当
然により大きくなり、液自月に遠心力が（すＩく結果と
なるのであり、このため環状の噴出ｒ−Ｉ　２５ｂ、　
２７ｈから噴出１゛る冷却液の線条体１に当る力が減殺
されるとともに、冷）、ｎ液と線条体ｌとの間に空気を
吸い込むようになるのであり、この結果、冷却液量を増
大しても線条体１にり・１する套タハリ１果を大きくす
ることは困難であり、これらの１ラブルは、塑性変形中
の線条体１を所定寸法に精度良く固定するために、小便
とされる冷却能力におＨる大きな問題点となるのである
。

（問題点を解決するための手段） 不発明番、ｌ、１−記したこの種の伸線成形加工におけ
る問題点を解決するために、冷却装置に用いる冷却ノズ
ルとして、冷Ｊ、ｌ＋　／＆が加熱装Ｗ１（ｌｌＩへ飛
１ｋ、逸出することを確実に防止するとともに、冷却液
供給管当り旋回流方式の代りに直向流方式を用いるごと
により、冷却能力の向上を可能としたもので、具体的に
（，１、冷却装置として、加ダハ済め線条体の円面をめ
くる環状の室内に該室間側より室中心に直角にＩｈ向し
て冷却液の供給される冷却液室、該液室より線条体円面
にり１し進行内向に向き９０度１以下の角度に指向され
る環状噴出口、該噴出１−１に続いて線条体を包囲して
直線状に延びる筒状流路から成る冷却ノズルの１個以上
を、線条体進行方向に沿い線条体の通過可能に設置し、
少なくとも加熱装置に近接する最初の冷却ノズルにおけ
る線条体入口側に、線条体が通過可能にかつ該線条体を
環状にめくるエア噴出室を備えた調圧可能なエアシール
部材を、該エア噴出室が前記ノズル入ＩＴＩと連１ｔｌ
ｉ状に設ｉ′Ｊることにある。

（作　　用） 本発明の技術的手段に、Ｌれば、第１図および第２図に
示すように、図面では加熱装置２２に近接し−ｒ設ける
冷却ノズルの場合を示しているが、冷ノ、１１ノスル２
は、加タハ装置２２を出た加熱済み線条体１の周面をめ
くる同心固状の環状の液室の周側面に、図例では１８０
度文・Ｉ称位置に室中心に向って直角に指向する冷却液
供給管４．４が連通開口された冷却液室３と、該液室３
の内周面から線条体１に向って図例では傾斜状に指向す
る環状の噴出口５がノズル部として設けられるとともに
、この環状噴出「１５に続いて、線条体１を包囲する冷
却筒６が所要区さにかつ直線状に設ＬＪられることによ
り、噴出「１５からの噴出冷却液が充満状に流れる筒状
流路７を設けたものであり、また該冷却ノズル２におけ
る線条体ｌの入ＩＴＩ　ｔｉｌｌには、加熱装置２２が
ら出た線条体ｌの内面を環状にめくるエア噴出室８を備
えるとともに、該噴出室８への加圧エアｍ給管９を周側
に具備し、エア噴出室８の後面ば通孔１０によって加熱
装置２２例に連ｊｍシ、ｉｉｉ＋面はｊｍ孔１１によっ
て前記冷却ノズル２の環状噴出■−１５側に連通状とさ
れたエアシール部材１２を一体に取イ］けることによっ
て、以下の作用を営むことができる。即・ちこの冷却ノ
ズル２によれば、４ｈ、水または高分子系焼入液その他
の冷却媒体を、冷却液として冷却液供給管４．４より加
圧供給することにより、冷却液は冷却液室３内に直向流
として圧入され、ｉＫ来のように冷ＪＪＩ　／＆室３に
沿って旋回することなく、旋回力を発生することなく液
室内に充満し、環状噴出口５より加Ｔ：１５済み線条体
１の全周面に噴出され、直向流であるため、冷却液量を
増大してもこれによる遠心力の発生はなく、液量用人に
応じた強い噴射が線条体１に向って量、質ともに強力に
両性され、その冷却の急速と引張りにより得られたテー
バ形状の迅速、正確な固定が容易にｉｌＩられることに
なる。このさい冷却／＆量を増大し、た時、線条体ｌの
線径が元の径より小さくなり、冷却ノズル２と線条体１
との）ｍ退陣間が拡大した場合、噴出する冷却液一部が
加熱装置２２側へ流出するおそれは、エアソール部＋４
１２におＪｌる適当に加圧されたエアを、供給管９より
環状のエア噴出室８より噴出させるごとによって、ｌ夜
の加熱装置２２　ｔｉｌｌへの流出や噴出は確実容易に
遮断、Ｖ旧トされるごとになる。従って線条体ｌは従来
よりも冷却液体供給量を増大して、その冷却能力を向上
さ−Ｕ、塑性変形された線条体１の形状固定を安定Ｇ４
行なえるとともに、寸法精度の向」−が可能となるので
あり、従来のように冷却液が加熱装置側へ流出すること
や、冷却能力の増大困ゲＶを解決できるのめならず、更
にばかがる冷却ノズル２を線条体１の進行方向に沿って
第１ノズル、第２ノズルのように多段に列設することに
より、より高度の冷却内容を得ることができる。即ちエ
アシール部材Ｉ２においては、その供給する加圧空気の
圧力、供給量を自由に調節して供給することが出来るの
で、空気けを多くすることによって、冷却ノズル２にお
ける環状噴出口５側への空気流入量を増加さセ、冷１．
［１液と空気の混合状態を２１：成することが可能であ
り、これによって冷却ノズル２内での冷却作用を、冷却
液のみによる強冷却から、液と空気の混合に、Ｌるミス
ト状の緩い冷却、更には空気のめによる緩冷却まで自由
に調整することができる。例えば第１図に示したエアシ
ール部材１２を有する冷却ノズル２を第１ノズルとし、
次にエアシール部材１２を除いた冷却ノズル２を第２ノ
ズルとして並設すれば、第１ノスルにおいて緩冷却を行
なって形状固定温度までの温度勾配をつｉＪ、第２ノズ
ルで（，１形状固定のための急冷却を強力に行な・う等
の冷却ＩＩＬ力を発揮できるし、あるいはエアシール部
材１２をす備した冷却ノズル２を、第１、第２ノズル、
第３ノズルのように列設すれば、各ノズルにおいてその
冷却能力をそれぞれ自在にｇｌｌ　ｆ％　Ｌ、目的の線
条体１の材質、ライズ、大小形状に応じた適切な段階的
冷ｔａｎ処理内容が得られることも、本発明の冷却ノズ
ル２、エアシール部材Ｉ２による新しい作用である。

（実施例） 本発明による冷却装置実施例を、第１図乃至第４図に汀
って説示する。第１．２図に示した実施例は、先に第８
図以下において説示したテーパロッドの伸線加Ｔ成形装
置Ｇにおいて用いるものの１例を示したものであること
ｌＪいうまでもないか、本発明の冷却装置は、かかるテ
ーパｏ　、、　ｌ加工のみならず、単に金属線条体を大
径より細径に伸線成形するものに対しても、充分に適用
可能である。

第１．２図において、冷却ノズル２における冷却液室３
は図示のように全体が中空のディスク形態とされ、その
線条体１の入口側は中心に通孔１３が開設され、線条体
１の出口側は通孔１３と同心の冷却筒６が直交状に一体
に形成される。前記通孔１３の冷却筒６に向う一端が冷
却液室３の内周面に続く勾配面１４とされ、これと対応
する冷却筒６の１＆端が同様の勾配面１５とされること
により、両勾配面１４．１５によって線条体１の円面を
囲む環状の噴出口５が形成されることになる。この図例
は噴出口５が線条体１の進行方向に向いて前傾状の傾斜
開口とされているが、本発明における環状噴出口５にお
けるノズル角度としては、第４図に例示するように角度
αは９０°以下に設定する。エアシールの存在によって
直角、即ち９０°のノズル角度を採用しても、冷却液の
加熱装ＦＩＺ　２２側への流出は全くなく、直角のノズ
ル角度とすれば冷却効果はより強化できる。冷却液室３
内への冷却液供給管４．４は室間側において中１１弓こ
向って直角に指向し、旋回流を起生ぜず、直向流とする
のであるが、このさい冷却液供給管４の数は、２本以上
とし第３図に例示するように、２本、３本、４本等、２
本以上ならば自由に増加できるが、何れも冷却液室３の
外周側において円周等分状にかつ直角状に挿設される。

エアシール部材１２は、ディスク状の主体中心に、前後
に通孔１１，１０を備えたエア噴出室１２を形成し、こ
のさい通孔１０は第１図示のように部材１２に螺合した
ガイドプレート１６に設けである。エア噴出室１２の周
側には通孔１７が設けられ、同通孔１７が部）Ａ１２の
外周側に付設したエア供給管９に連通されることによっ
て、外部から加圧エアが供給される。

加圧エアは例えばコンプレッサ等の供給源からバルブ等
を介して、その供給量、圧力が可調整に供給されること
になる。このエアシール部材１２と冷却ノズル２との一
体化は、第１図および第１２図に示すように、部材１２
および冷却液室３の接合面内側に複数の取付フランジ１
８．１９を設け、ボルト、ナンド等の締結具２０によっ
て着脱自在に連結する。

勿論両者の着脱自在の連結構造は図例以外でも同リｊで
ある。また冷却ノズル２において一体に形成している冷
却筒６は、これを冷却液室３の中心側に例えば螺合その
他によって進退自在とし、その勾配面１５の位置を可変
とすることもできる。

ごの実施例によれば、力吋ハ装置２２によって７００°
Ｃ〜１０００’ｃ程度に力吋熟された線条体Ｉ　Ｌｉ、
図示省略しであるが輻射温度計等でその温度を測定され
たｉ衿、第７図において示した変速テンソヨンローラ装
置２４例の引張り加工により、熱間塑性変形されて先ず
エアシール部材１２を通過するとともに、次いで冷却ノ
ズル２を通過するごとに。Ｌっで、該ノズル２の冷却液
室３内に旋回性を有することなく直自流として（Ｉｔ給
された冷却液の環状噴出口５よ的の噴射を受け、更に冷
却液が充満して流出する筒状流路７を通過することによ
って、その形状の固定化、更に焼入処理を受けることに
なる。このさい使用される冷却媒体としての冷却液は、
例えば浦、水、高分子系焼入液であり、作用の項で述べ
たようにエアシール部材１２のエアシールによる加熱装
置２２側への冷却液のはね返りｆ！散や流出を防１卜シ
、また冷却ノズル２における冷却１１に供給量の増大に
よって、安定かつ正確な形状固定化と迅速な冷却加圧処
理が得られることになる。またエアシール部材１２と冷
却ノズル２との組合せの有無、冷却ノズル２の多段設置
によって、従来の棺なる冷却液処理よりも冷却内容の高
度な冷却を自由に加えることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、従来の伸線加工成形の冷却処理として
次の点において優れた特徴を持つものである。即ち本発
明では、その冷却装置として直向流方式による冷却ノズ
ル２と、エアシール部材１２を用いることによって、従
来の旋回流方式による冷却液のみによる冷却ノズルを用
いるものにり４し、従来技術における冷却液の加熱装置
側への流出、接触による問題点、更に冷却能力増大のだ
めの冷却液量増大による問題点を解消できるもので、第
５．６図は本発明方式と第７図に示した方式とによる冷
却液量と細径平行部における線ｉ￥変動幅の比較を示し
たもので、第６図は細径平行部線径変動部の説明図、第
５図は比較グラフ図であり、第５図において横軸は冷却
／＆量、縦軸は線（￥変動幅を示し、図示の曲線Ａは、
第８図に示した従来の旋回流方式の冷却ノズル２５．２
７によるもの、曲線Ｂは本発明の直向流方式の冷却ノズ
ル２によるものを示し、図示で明らかなように、本発明
によれば、従来技術に比し、その線径変動幅は３／４〜
１／２のように小さく、形状固定能力が優れ、より精度
の高い固定が得られるのである。しかも本発明によれば
、冷却ノズル２とエアシール部材１２との組合せ、配列
によって、従来技術よりも高度な冷却内容を得られるの
であり、必要構造としても複雑化のおそれなく、１ｌｌ
ｌｉｌの冷却ノズル２とエアシール部材１２とのみによ
って、優れた形状固定を行なえるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置実施例の縦断正面図、第２図は同側
面図、第３図は冷却液供給管設置側の説明図、第４図は
同冷却ノズル角の説明図、第５．６図は本発明方式と従
来方式によるものの線ｉ￥変動部の比較グラフ図および
説明図、第７図は従来技術としてのテーパロッド加工設
備１例の説明図、第８．９図は同冷却装置の各説明図で
ある。 １・・・金属線条体、２・・・冷却ノズル、３・・・冷
却液室、４・・・冷却液供給管、５・・・環状噴出口、
６・・・冷却筒、７・・・筒状流路、８・・・エア噴出
口、９・・・エア供給管。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所魔慟蘂ａｓ
”Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属線条体を定速送りローラ装置によって送出す
   るとともに加熱装置および冷却装置を順次通過させ、前
   記定速送りローラ装置よりもその送り速度を大とした変
   速テンションローラ装置より引出すことにより、所要形
   状、外径下に伸線成形加工を行うものにおいて、前記冷
   却装置として、加熱済み線条体の周面をめくる環状の室
   内に該室周側より室中心に直角に指向して冷却液の供給
   される冷却液室、該液室より線条体周面に対し進行方向
   に向き９０度以下の角度に指向される環状噴出口、該噴
   出口に続いて線条体を包囲して直線状に延びる筒状流路
   から成る冷却ノズルの１個以上を、線条体進行方向に沿
   い線条体の通過可能に設置し、少なくとも加熱装置に近
   接する最初の冷却ノズルにおける線条体入口側に、線条
   体が通過可能にかつ該線条体を環状にめくるエア噴出室
   を備えた調圧可能なエアシール部材を、該エア噴出室が
   前記ノズル入口と連通状に設けることを特徴とする伸線
   成形加工における冷却装置。