JPH04319036A - 丸棒材料の端部成形装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば巻ばねなどに用
いられる丸棒材料の端部をテーパ状に成形する際に使用
される端部成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に例示した自動車の懸架用巻ばね１
のように、端末座巻部の座面２が平坦状に成形されるも
のにおいて、平坦な座面２を得るための手段として、従
来は、巻ばね１をコイリングしたのちにグラインダ等に
よって機械研削する方法と、図１０に示すようにコイリ
ング前の直線状の丸棒材料Ａの端部に予めテーパ圧延を
行ってからコイリングを実施する方法とがある。

【０００３】上記方法のうち、前者のグラインダによる
機械研削は作業環境が悪くなり、しかも作業能率や材料
歩留りも良くないため、後者すなわち、予め丸棒材料Ａ
の端部をテーパ状に成形しておく方法が望ましく効率的
でもある。このようなテーパ圧延を実施するための従来
装置として、いわゆる偏心ダイス式のテーパ圧延装置が
ある。この従来装置は、真円ではない一対の偏心ロール
（偏心ダイス）と、この偏心ロールの近傍に設けられた
幅寄せプレスとを備えている。

【０００４】上述した偏心ダイス式の従来装置の場合、
丸棒材料Ａの端部を偏心ロールによって１パスあるいは
複数パスで所望のテーパ形状に圧延したのち、幅広がり
となったテーパ圧延部の両側面Ｃを、幅寄せプレスによ
って両側から押圧することにより、幅広がり量を抑制し
つつ、矩形断面のテーパ圧延部Ｂを成形するようにして
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】偏心ロールと幅寄せプ
レスを用いた従来のテーパ圧延装置では、テーパ圧延部
Ｂの矩形断面の直角度不良を生じやすく、形状がくずれ
ることがある。また、特殊な形状の偏心ロールを用いて
いるために、偏心ロールの互換性に乏しい。従って、圧
延すべき材料端部のテーパ勾配が変更されたりすると、
偏心ロールを交換しなければならないなど、作業段取り
に労力と時間を要する。また、圧延可能なテーパ長に限
界があり、長いテーパ部を圧延することに困難を伴う。

【０００６】従って本発明の目的は、精度の高い断面形
状をもつテーパ圧延部を能率良く成形することができ、
しかも種々のテーパ長や勾配のテーパ圧延部に対しても
容易に対応できるような丸棒材料の端部成形装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明装置は、少なくとも一対の真円ロール
を備えかつロール間の間隔を変化させることの可能な圧
延ロール対と、材料をつかむことができかつ材料の長手
方向に移動可能でしかも材料の軸回りに回転可能なチャ
ックユニットを備えたチャッキング装置と、上記チャッ
クユニットを材料の長手方向に往復移動させる材料送り
手段と、上記チャックユニットを材料の軸回りに所望の
角度範囲で回転させる回動手段と、上記材料の圧延時に
おける長手方向移動量を検出するとともにその移動量に
関連して上記圧延ロール対の圧下量を予め設定されたデ
ータに基づいて変化させる指令を出す制御部を備えたサ
ーボ機構とを具備している。

【０００８】

【作用】端部が加熱された丸棒材料は、チャックユニッ
トによって拘束され、材料送り手段によって長手方向に
送られることにより、材料の端部が圧延ロール対に挿入
される。この圧延ロール対によってテーパ圧延が行われ
る際に、サーボ機構によって圧延ロール対の圧下量制御
がなされる。サーボ機構をＮＣ制御するためのコンピュ
ータを用いた制御部には、所望のテーパ形状に関するデ
ータが予め入力されている。圧延が行われる際に、材料
の長手方向の移動量に関連した信号が連続的に送出され
るとともに、この信号に関連して圧延ロール対の圧下量
が時々刻々と変化させられることにより、材料の端部が
所望のテーパ形状に圧延される。

【０００９】上記圧延工程が少なくとも１回行われたの
ち、チャックユニットが材料をつかんだまま軸回りに９
０°回転させられる。そして再び材料の端部が上記の圧
延ロール対に送られ、今度はこの圧延ロール対によって
テーパ圧延部の両側面の幅寄せ工程が実施されることに
より、テーパ圧延部の幅広がりが抑制される。この幅寄
せ工程と前記圧延工程とが必要に応じて繰返されること
により、精度の良い、所望の断面形状のテーパ圧延部が
真円ロールによって成形される。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図１ない
し図８を参照して説明する。図２に示された丸棒材料の
端部成形装置１０は、巻ばねなどに用いられる丸棒材料
Ａを、結束の解かれたばら積み状態から所定の姿勢に１
本ずつ分離して整列させる分離整列装置１１と、この分
離整列装置１１によって供給された材料Ａの端部を端部
加熱装置１２に送り込む搬送装置１３を備えている。

【００１１】上記加熱装置１２は、材料Ａの端部すなわ
ち圧延すべき箇所を含む領域を高周波誘導等によって所
定温度まで急速加熱するものである。この加熱装置１２
は、圧延すべき材料端部のテーパ長に応じて、加熱長さ
を自動的に調整する機能を有している。

【００１２】両端角度位置決め装置１５は、材料Ａの両
端部を片側ずつテーパ圧延する場合に使用されるもので
あって、この位置決め装置１５は、一端側のテーパ圧延
が終了したのちに他端側のテーパ圧延部の位相が一端側
のテーパ圧延部に対して所定の相対角度となるように、
材料Ａの回転方向の位置決めをなす。

【００１３】更にこの端部成形装置１０は、材料挿入・
取出し装置１６と、チャッキング装置１７と、圧延機１
８と、可動ストッパ１９と、テーパ圧延終了後の材料Ａ
を蓄えるストック台２０と、パーソナルコンピュータ等
を用いた制御部２１などを備えて構成されている。

【００１４】材料挿入・取出し装置１６は、フィードロ
ーラとピンチローラなどからなり、これらローラによっ
て挟まれた状態の材料Ａを、材料Ａの長手方向に前進あ
るいは後退させるように構成されている。可動ストッパ
１９は、材料Ａが所定の位置まで前進した時にそれ以上
の前進を阻止する位置と、前進を許容する退避位置とに
わたって、移動できるようにしてある。

【００１５】圧延機１８は、ロール間隔を可変設定可能
な一対の真円ロール２５，２６を備えた圧延ロール対２
７と、この圧延ロール対２７を回転駆動する駆動機構２
８と、ロール圧下用ＡＣサーボモータ３０，３１と、圧
下量制御用ロータリエンコーダ３２，３３と、ロール絶
対高さ検出用ロータリエンコーダ３４，３５などを備え
て構成されている。これらからなるサーボ機構３７は、
圧延ロール対２７の圧下量を数値制御する制御部２１（
図４参照）に接続されている。

【００１６】チャッキング装置１７は、図５ないし図８
に示されるようなチャックユニット３９を備えている。 チャックユニット３９のハウジング４０は、材料Ａを挿
通させることの可能な中空孔４１と、テーパ状の内面４
２，４３と、軸受部４４，４５を有している。

【００１７】上記軸受部４４，４５にガイド５０，５１
が挿入され、ハウジング４０がガイド５０，５１の軸線
方向に移動自在に案内されるようにしている。ガイド５
０，５１は、フレーム５２に取付けられている。フレー
ム５２は、材料Ａの軸回りに回転自在であり、回動手段
の一例としての直角回転駆動機構５５によって回転させ
ることができるようになっている。

【００１８】チャックユニット３９のハウジング４０に
、複数（図示例では一対）のチャック片６０，６１と、
リターンばね６２が収容されている。チャック片６０，
６１の内面側に、材料Ａと対向するクランプ面６３，６
４が設けられている。チャック片６０，６１の外面側に
、ころ６５等の適宜の摩擦力軽減手段を介して、ハウジ
ング４０のテーパ状内面４２，４３に支持されるテーパ
面６６，６７が設けられている。

【００１９】従ってこのチャック片６０，６１は、図５
に示されるようにハウジング４０から突き出る方向に変
位した時には、クランプ面６３，６４の距離が狭まる方
向に動くことになり、材料Ａを挾持可能なクランプ状態
となる。逆に、チャック片６０，６１が図７に示される
ようにハウジング４０の内部に引っ込む方向に動くと、
クランプ面６３，６４は材料Ａから離れる方向、すなわ
ち開方向に変位することにより、材料Ａを解放するアン
クランプ状態になる。

【００２０】リターンばね６２は、チャック片６０，６
１を上記クランプ方向に付勢している。チャック片６０
，６１の先端面と対向する位置に、アンクランプ部材７
０が設けられている。アンクランプ部材７０は、図示し
ないアクチュエータによって、材料Ａの軸線方向に移動
可能としてあり、チャック片６０，６１の先端面を、ば
ね６２の弾力に抗して前記アンクランプ方向に押圧でき
るようになっている。

【００２１】ハウジング４０は送り機構７５によって、
材料Ａの軸線方向に往復移動できるようにしてある。送
り機構７５は、ＡＣサーボモータ７６等のアクチュエー
タによって正逆回転させられる駆動軸７７を有している
。駆動軸７７には、所定値以上のトルクが負荷された時
にスリップするようなスリップ機構７８が設けられてい
る。図３に示されるように、送り機構７５に、材料Ａの
長手方向位置を検出するためのチャッキング位置検出用
ロータリエンコーダ７９が設けられている。

【００２２】次に、上記実施例装置１０の作用について
説明する。図２に示される搬送装置１３によって加熱装
置１２に送り込まれた丸棒材料Ａの端部は、加熱装置１
２によって熱間状態に加熱される。本実施例の加熱装置
１２は、高周波誘導加熱等による急速加熱を行うことに
より、脱炭やスケールの付着あるいは結晶粒の粗大化等
が回避される。

【００２３】端部が熱間状態に加熱された材料Ａは、材
料挿入・取出し装置１６によって、初期状態にあるチャ
ッキング装置１７に送り込まれる。この初期状態におい
て、チャックユニット３９は後退位置（後退端）で待機
しており、アンクランプ部材７０がチャック片６０，６
１の先端面に押し当てられていることにより、チャック
片６０，６１が開放状態（アンクランプ状態）にある。 この時、圧延ロール対２７のロール２５，２６は、互い
の間隔が材料Ａの外径よりも広がった状態にある。

【００２４】材料挿入・取出し装置１６によって圧延ロ
ール対２７の方向に前進させられた材料Ａは、チャック
片６０，６１の間と、ハウジング４０の中空孔４１を通
って、ストッパ１９の方向に前進し、最終的にストッパ
１９に突き当たった位置で停止する。

【００２５】そののち、アンクランプ部材７０が後退し
、チャック片６０，６１に対する押圧が解除されること
によって、チャック片６０，６１が閉方向（クランプ方
向）に移動し、材料Ａが拘束される。また、ストッパ１
９が上昇するとともに、送り機構７５が作動して、チャ
ックユニット３９が前進することにより、材料Ａの端部
が、圧延ロール対２７に対する所定の位置、すなわちテ
ーパ圧延を開始する位置まで前進させられる。

【００２６】そののち、材料Ａは図１中の矢印Ｆ方向に
引き戻され、その時に、圧延ロール対２７によるテーパ
圧延工程が実施される。すなわち、予め制御部２１に入
力されていた圧延形状等に関するデータに基づいて、所
望のテーパ形状が得られるように、ロール２５，２６の
圧下量がサーボ機構３７によって数値制御されつつ、駆
動機構２８によってロール２５，２６が回転させられて
圧延が行われる。圧延されるテーパ勾配やテーパ長は、
入力するデータに応じて適宜に設定することができ、材
料Ａごとにテーパ勾配やテーパ長を変更する際にも作業
段取りが容易である。

【００２７】テーパ圧延を実行する際に、材料Ａの端部
とチャックユニット３９によるチャッキング位置との間
に生じる移動量のずれは、スリップ機構７８が働くこと
によって吸収されるため、圧延中に材料Ａが座屈したり
引き細りを生じるといった不具合が回避される。

【００２８】上記圧延工程が１パスあるいは複数パス実
施される。そののち、材料Ａのテーパ圧延部Ｂが圧延ロ
ール対２７から引出された時点で、チャック片６０，６
１によって材料Ａがクランプされた状態のまま、回転駆
動機構５５が作動することにより、チャックユニット３
９が材料Ａの軸回りに９０°回転させられ、幅寄せ工程
の準備がなされる。

【００２９】そして再び材料Ａが送り機構１５によって
所定位置まで前進させられ、圧延ロール対２７によって
、テーパ圧延部Ｂの両側面Ｃ（図１０参照）の幅寄せ工
程が実施されることにより、テーパ圧延部Ｂの幅広がり
が抑制されて所定幅に仕上げられる。

【００３０】なお、上記幅寄せ工程後に、前記圧延工程
を再度実施するようにしてもよい。その場合には、再び
回転駆動機構５５によって、チャックユニット３９を材
料Ａと共に９０°回転させてから、圧延ロール対２７に
よる圧延を実施する。

【００３１】上述の圧延工程と幅寄せ工程を適宜回数繰
返すことにより、材料Ａの一端側のテーパ圧延が終了す
る。材料Ａの他端側にも同様のテーパ圧延を行う必要が
ある場合には、一端側のテーパ圧延が終了したのちに、
両端角度位置決め装置１５によって、双方のテーパ圧延
部の位相が互いに所定の角度関係となるように、材料Ａ
の軸回り方向の位置決めがなされた状態で、他端側のテ
ーパ圧延が上記と同様に行われる。

【００３２】こうして所定形状にテーパ圧延された材料
Ａは、チャックユニット３９の後退端において停止し、
アンクランプ部材７０によってチャック片６０，６１が
押されてアンクランプ状態となったのちに、材料挿入・
取出し装置１６によってチャッキング装置１７から取出
され、自動的にストック台２０に移される。

【００３３】

【発明の効果】本発明装置によれば、テーパ圧延部にお
ける圧延工程と幅寄せ工程を、共通の真円ロールを用い
て実施することができ、種々のテーパ勾配やテーパ長に
も容易に対処できる。そして圧延後の形状精度が高く、
高品質のテーパ圧延部を成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す端部成形装置の一部の
概略斜視図。

【図２】図１に示された装置の全体を概念的に示す平面
図。

【図３】図１に示された装置のサーボ機構系を概念的に
示す側面図。

【図４】図１に示された装置の制御部の構成を示すブロ
ック図。

【図５】図１に示された装置におけるチャックユニット
を示す断面図。

【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ　線に沿う断面図。

【図７】図１に示された装置におけるチャックユニット
の作動態様を示す断面図。

【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ　線に沿う断面図
。

【図９】巻ばねの一例を示す斜視図。

【図１０】テーパ圧延が実施された丸棒材料の一例を示
す斜視図。

【符号の説明】

Ａ…丸棒材料、Ｂ…テーパ圧延部、１０…端部成形装置
、１６…材料挿入・取出し装置、１７…チャッキング装
置、１８…圧延機、２１…制御部、２５，２６…真円ロ
ール、２７…圧延ロール対、３０，３１…ロール圧下用
サーボモータ、３２，３３…圧下量制御用エンコーダ、
３７…サーボ機構、３９…チャックユニット、４０…ハ
ウジング、４１…中空孔、４２，４３…テーパ状の内面
、５０，５１…ガイド、５５…回転駆動機構、６０，６
１…チャック片、６２…ばね、７０…アンクランプ部材
、７５…送り機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　丸棒材料の端部をテーパ状に成形する
   装置であって、少なくとも一対の真円のロールを備えか
   つロール間の間隔を変化させることの可能な圧延ロール
   対と、上記材料をつかむことができかつ材料の長手方向
   に移動可能でしかも材料の軸回りに回転可能なチャック
   ユニットを備えたチャッキング装置と、上記チャックユ
   ニットを材料の長手方向に往復移動させる材料送り手段
   と、上記チャックユニットを材料の軸回りに所望の角度
   範囲で回転させる回動手段と、上記材料の圧延時におけ
   る長手方向移動量を検出するとともにその移動量に関連
   して上記圧延ロール対の圧下量を予め設定されたデータ
   に基づいて変化させる指令を出す制御部を備えたサーボ
   機構と、を具備したことを特徴とする丸棒材料の端部成
   形装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載された丸棒材料の端部
   成形装置において、上記チャッキング装置は、上記材料
   を挿通させる中空孔およびテーパ状の内面を有しかつ材
   料の軸回りに回転自在に設けられたハウジングと、材料
   の長手方向に沿って配置され上記ハウジングが丸棒材料
   の長手方向に移動するようにハウジングを案内するガイ
   ドと、上記ハウジングに材料の長手方向に移動自在に収
   容されかつ上記テーパ状内面に対する相対位置に応じて
   開方向と閉方向に動く複数のチャック片と、上記チャッ
   ク片を閉方向に付勢するばねと、上記チャック片を上記
   ばねの弾力に抗して開方向に押圧可能なアンクランプ部
   材とを具備している。