JPS6319243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ローラ間隙制御機構を有する少なく
とも２組のローラダイスを用いて丸棒、角棒等の
金属素材の長手方向に断面積が漸変する製品の製
造装置に関する、特にローラ成形等の塑性変形に
よつて長手方向に連続的、且つ周期的な断面変化
を有する中間製品を成形し、その中間製品を所定
の部位において切断し単位長さの製品とする装置
に関する。

従来、長手方向に断面形状の変化する長尺材を
成形する方法が知られている。しかし、断面形状
が長手方向に周期的に漸変する長尺材を連続的に
成形し、それを精密な所望の寸法に切断して単位
長さの製品とする方法は未だ知られていない。
かゝる形状の長尺材の走間精密切断は極めて困難
であるからである。

上記材料の走間精密切断の困難性について更に
説明すれば、所望の切断長さが、前記中間製品の
一周期分またはその倍尺である場合に、この中間
製品の切断の基準点つまり切断する点もしくは切
断する点への目標なる点を、例えば径の最も大き
い点又は最も小さい点、或いはその点より所定長
さ移動した点に求めようとしても、径変化が極め
て緩慢であるために掴みどころがなく、その外形
上から明確な基準点を求めることができず従つ
て、もし不明確な基準点より所定の長さを測長し
て切断したのでは希望の正確な形状のものが得ら
れず更にまたこの切断を繰返すことによつて、誤
差が累積して、一層この傾向を強めるという不具
合が生ずる。

また、ロール成形機の成形ライン上において、
成形作業に引続いて切断する「オンライン切断」
では精度の高い切断が不可能であるところから、
成形ラインから外れた場所で切断する「オフライ
ン切断」が行なわれているが、これとても十分な
精度が得られているとは言い得ず、しかも更に精
度を上げることは極めて困難な状態にある。

本発明は、従来技術の上記欠点を解消するため
になされたものであり、その要旨とするところは
長手方向に連続的に移動させられる長尺素材を、
第１組および第２組のローラダイス等によつて断
面形状が周期的に漸変する中間製品を成形し、該
ローラダイスが被加工材の切断すべき部位を成形
した瞬間に、該ローラダイスの制御装置からそれ
を知らせる電気信号を発せしめ、該電気信号に基
づいて該被加工材の移動方向に関して該ローラダ
イスの後方に配置された切断装置を作動させ、該
中間製品を移動中に切断するか、または前記電気
信号に基づいて所望の切断部位にマークを付けた
後、このマークの位置において該中間製品を切断
し単位長さの製品とする点にある。

以下本発明の好ましい実施態様について説明す
る。

本実施例装置は第１図に示すように長手方向に
断面積が漸次変化する円形断面を有するテーパ製
品を製造する装置であつて、第２図に示すように
成形ローラとして、被加工材１の流れの上流側に
はローラの孔型がそれぞれオーバル形状を有する
第１組の横型ローラダイス２と、下流側にはロー
ラの孔型が所望の円形断面を有する第２組の除型
ローラダイス３が第１組のローラダイス２に対し
て90度偏角した位置に配置されている。この成形
ロールは図示しないフレームによつて遊転可能か
つローラ位置を調節可能に支持されている。そし
てこのローラ位置を調節させる圧下装置４，５と
しては第１組のローラダイス２には一対の油圧シ
リンダ４ａ，４ｂが水平方向に対向して取付けら
れており、これに近接して第２組のローラダイス
には別の一対の油圧シリンダ５ａ，５ｂが垂直方
向に対向して取付けられている。

被加工材１を把持して矢印Ｂで示す方向に連続
的に移動させる連続引張装置としては第２図に示
すようにエンドレスの履帯を回転する式の引張装
置６を配置して、第２組のローラダイス２から突
出した被加工材１先端を上、下から把持し、図示
しない駆動装置によりエンドレスの履帯を回転さ
せることにより被加工材に対して連続に推力を与
える構成になつている。

第１組および第２組のローラダイス２，３の各
対のローラ位置およびローラ間隙を測定する距離
測定器２６，２７としては、第２図に示すように
ローラ２ａ，３ａの移動量を測定するローラ位置
測定器２６ａ，２７ａが図示しないフレームとチ
ヨツクの間に取付けられている。

また、別の距離測定器として、各組の各対のロ
ーラの間隙を測定するローラ間隙測定器２６ｂ，
２７ｂが図示しないチヨツク間にそれぞれ設けら
れている。

したがつて、本装置の距離測定器２６，２７は
単にローラ間隙を制御するのみならず、実際の各
ローラ間隙の中心点が所定の基準線（例えば加工
中心線）から変位しないように調整することが可
能である。

また、第２組のローラダイス３の下流には、被
加工材１に接触させられてその移動に伴なつて回
転する検知ローラ７ａとその一定回転角度毎にパ
ルスを発生するエンコーダ７ｂとから成る移動量
計測装置７が設けられている。

更にまた移動量計測装置７の下流には、相対す
る一対の鋼製ドラム１１に切断刃１２を固定し、
ドラム一回転毎に切断を行なう切断機１０（ドラ
ムシヤー）が設けられており、切断機１０の下流
には移動量計測装置１３およびピンチローラ１４
が設けられている。

そして前記第１組および第２組のローラダイス
２，３のローラ位置およびローラ間隙は、主制御
装置１５の指令に基づいて制御される。ここに主
制御装置１５は、製品形状から定まる長さ方向位
置とこれに対応する直径との関係を製品の種類に
応じて予め設定することが可能なものであり、こ
の設定された条件と前記移動量計測装置７からの
出力信号とから被加工材１の各長手方向位置に対
応する各組の各対のローラ位置およびローラ間隙
の目標値を計算し、その結果を第１組および第２
組のローラダイス２，３のローラ圧下装置４，５
に向つて出力する。その結果ローラ圧下装置４，
５のサーボ装置８，９によつてローラ位置および
ローラ間隙の実測値と前記目標値との差が零とな
るようローラ位置が変動させられ、ローラ間隙は
主制御装置１５の指令通りに制御されることとな
る。このように制御される第１組および第２組の
ローラダイス２，３は被加工材１の径を長手方向
に連続的にかつ周期的に漸変させ、中間製品２５
であるテーパ丸棒とすることができる。

以上のようにして成形された中間製品２５は、
所望の部位において切断されて、単位長さの製品
とされるのであるが、この中間製品２５の切断に
対する制御について詳述する。

今、中間製品２５の希望の切断部位、例えば最
小直径範囲の中間点において切断しようとすると
き、前記主制御装置１５は、この制御部位に対す
るローラ間隙の目標値をローラ圧下装置５に向け
て出力した瞬間に、切断部位成形信号を発信す
る。そしてこの信号を発した瞬間以後の前記移動
量計測装置７による被加工材１の移動量計測結果
と、切断機１０の切断刃１２の刻々に変化する位
置を検出する刃位置検出装置１８の位置検出結果
とに基づいて切断機制御装置２０は、被加工材１
の切断部位が切断機１０を通過するとき切断刃１
２が被加工材１と同速で移動しつつ切断部位を切
断するように切断機１０の駆動装置１６を制御す
るのである。なお切断機制御装置２０には切断刃
１２の刃先が描く円の周長等の切断条件２２が入
力される。

また、タコジエネレータ２３は、駆動装置１６
の回転速度を制御するために、実際の回転速度を
検出する目的で設けられているものである。

かくして、断面形状が長手方向に周期的に極め
て緩慢に変化する長尺材であつても、切断の基準
点を見出だすことのできない従来の走間精密切断
と異なり、切断部位成形信号を基準として計測し
た移動量計測装置７からの移動量検出信号と、切
断刃の刻々変化する位置を検出する刃位置検出装
置１８からの刃位置検出信号とによつて、切断機
制御装置２０が、一対の鋼製ドラム１１に切断刃
１２を固定しドラム一回転毎に切断を行う切断機
１０の駆動装置１６を制御するので、切断に対す
る明確な基準点、即ち切断部位成形時の成形信号
の出力時点を基準時点とし、この時点以後の移動
量の計測によつて正確な切断位置を定めるのであ
る。従つて被加工材の所望の位置から極めて正確
に切断することが可能となり、しかも移動量計測
装置７は周期的にリセツトされるため、前記切断
部位成形信号の出力時点から毎回新しく計測が開
始され、引続き切断を繰返すことによつて製品に
累積誤差が発生することは全くないのである。

なお、移動量計測装置１３およびピンチローラ
１４は、中間製品２５の最後の切断部位の切断の
際に、中間製品２５が短小となつて第２組のロー
ラダイス３および移動量計測装置７に接触しなく
なつたときもなお中間製品２５を連続引張装置６
により移動させ、且つ移動量を計測するためのも
のであり、これによつて中間製品２５の最後の一
個まで製品とすることができる。なお、最後の中
間製品２５の長さが連続引張装置６とピンチロー
ラ１４の間の距離よりも短い場合は、連続引張装
置６とピンチローラ１４を近接して配置するか、
あるいはピンチローラ１４自体により被加工材を
送り出すようにしても良い。

次に、本発明の別の実施例を示す図面に基づい
て説明する。

本実施例装置の一つは、第２図の装置から切断
機１０を取除き、代りにマークを刻印するマーキ
ング具１２′を有するマーキング装置１０′を設け
るとともに、切断機制御装置２０の代りにマーキ
ング制御装置２０′を設けた装置であつて、中間
製品２５はこの装置によつて被加工材１の希望切
断部位にマークＫを付けたものである。このマー
ク刻印工程までの作業は通常熱間で行なわれる。

第３図に示す装置は、マークＫを付した中間製
品２５を該マーク位置から正確に切断し、所望の
単一製品とする装置であつて、通常冷間で、換言
すれば前実施例の被加工材１の流れとは切り離さ
れた別のラインで作業が行なわれる。

ここに、マーキング具１２′およびマークＫに
ついては、刃物による条痕であつてもよくポンチ
による打痕でも、塗料の画線でも差支えない。ま
たマーキング装置１０′としては、第２図に示す
ドラムシヤーに類似の構造でもよく、瞬間に打痕
を与える他の装置であつてもよい。

更にまた、マーキング装置１０′は、前の実施
例と同様に、一対の鋼製ドラム１１にマーキング
具１２′を固定しドラム一回転毎にマーキングを
行うマーキング装置１０′を用い、移動量計測装
置７からの移動量検出信号と、マーキング具１
２′の刻々変化する位置を検出するマーキング具
位置検出装置１８からのマーキング具位置検出信
号とによつて、マーキング装置制御装置２０′が、
マーキング装置１０′の駆動装置１６を制御する
ようにして被加工材１と同速で移動しつつ被加工
材１にマークを付けるタイプ（フライングタイ
プ）であることが望ましいが、マーキングが瞬間
的な刻印作業であるために位置固定された装置で
あつても差支えない。

なお、移動量計測装置１３およびピンチローラ
１４は前述の中間製品の切断の場合と同様に中間
製品２５が第２組のローラダイス３および移動量
計測装置７に接触しなくなつたときもなお中間製
品２５を移動させ、且つマークを付けるためのも
のであり、これによつて中間製品２５の最後の一
個までマーキングすることが可能となる。

そしてこの中間製品２５は、第３図に示す装置
にかけられて切断機３０の上流側に配設されたピ
ンチローラ３１によつて矢印Ｃで示す方向に連続
的に移動させられ、また同じく切断機３０の上流
側に設けられた移動量計測装置３２によつて移動
量を計測される。

更にまた、移動量計測装置３２の下流側には、
中間製品２５の表面に投光し、マークの存在によ
る反射光量の変化によつて、マークを検知する光
電式等のマーク検知器３５が設けられており、そ
の下流側にペンジユラムシヤー等公知の切断機３
０が配設されており、更にその下流側に移動量計
測装置３６およびピンチローラ３７がそれぞれ設
けられている。

このような構成において、中間製品２５は、ピ
ンチローラ３１によつて送り出されて、そのマー
ク部位がマーク検知機３５を通過するとき、マー
ク検知機３５はマーク通過信号を発信する。この
信号の発信の瞬間以降の移動量計測装置３２によ
る移動量計測結果と切断機３０の刃位置検出装置
３９の位置検出結果とに基づいて、切断機制御装
置３８は、切断時に装置刃が中間製品２５と同速
で移動しつつ切断部位を切断するように切断機３
０の駆動装置（モータＭ、減速機R₁およびこれ
に駆動される減速機R₂等）を制御するものであ
る。

なお、移動量計測装置３６およびピンチローラ
３７は、中間製品２５の最終の切断部位の切断の
際、中間製品２５が短小となつて、ピンチローラ
３１および移動量計測装置３２に接触しなくなつ
たときもなお、中間製品２５を移動させ且つ測長
するためのものであり、これによつて最後の一個
まで製品とすることができるのである。

またこのような冷間の切断では、熱間の切断に
比して切断部位の変形が少なく、寸法が正確で、
商品価値の高い製品を得ることができる特有の効
果を有する。

以上説明した実施例においては、被加工材にマ
ークＫを付けるまでの作業を熱間で行ない、切断
作業を冷間で行なう説明をしたが、最終工程まで
熱間または冷間の一貫作業とすることも勿論可能
である。また切断機は自動であつても手動であつ
てもよい。

また移動量計測装置７，１３，３２，３６はイ
メージセンサ等を利用した非接触式のものを使用
することが可能であり、更に他の構成要素につい
ても本発明の趣旨を逸脱することなく種々の代替
手段を採用することができる。

本発明は以上詳記したように、長手方向に断面
形状の変化する製品を製造するにあたつて、まず
第１組および第２組のローラダイスを用いて目的
とする製品の連続した長尺の中間製品を成形し、
それを成形したローラダイスを制御する装置自体
の指令に基づいてその中間製品を切断し、目的の
製品とすることとしたものであるため、目的とす
る製品を連続的に能率よく成形し、しかもこれを
累積誤差のおそれなく常に正確な位置で切断して
極めて精度の高い製品を安価に製造することを可
能とする優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はローラダイスにより製造された中間製
品の形状を示す斜視図、第２図は本発明の第１実
施例を示す説明図であり、第３図は同じく第２実
施例を示す説明図である。 １：被加工材、２，３：ローラダイス、４，
５：圧下装置、６：連続引張装置、７，１３，３
２，３６：移動量計測装置、８，９：サーボ装
置、１０，３０：切断機、１０′：マーキング装
置、１１：鋼製ドラム、１２：切断刃、１２′：
マーキング具、１４，３１，３７：ピンチロー
ラ、１５：主制御装置、１６：駆動装置、１８，
３９：刃位置検出装置、２０，３８：切断機制御
装置、２０′：マーキング制御装置、２２：切断
条件、２３：タコジエネレータ、２５：中間製
品、２６，２７：距離測定器、３５：マーク検知
器、Ｋ：マーク、Ｍ：モータ、R₁，R₂：減速機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 被加工材の流れの上流側に配設された所
   定の断面形状の凹溝を有する遊転可能な一対の
   ローラを一平面において互に対向して移動し得
   る第１組のローラダイス２と、該第１組のロー
   ラダイス２に対して直角で、別異の凹溝を有す
   る同様配設された第２組のローラダイス３との
   少なくとも２組を含む多連式ローラダイスと、 (b) 被加工材を把持して一定の方向に連続して移
   動させる力を与える連続引張装置６と、 (c) 前記各組の各対のローラ位置を制御しつつロ
   ーラ間〓を変動させるための圧下装置４，５
   と、 (d) 前記各組の各対のローラ間〓を測定する距離
   測定器２６，２７と、 (e) 少なくとも最終組の前記のローラダイスの出
   口側に配設されて被加工材の移動量を計測する
   移動量計測装置７と、 (f) 前記移動量計測装置７によつて計測された被
   加工材の移動量と予め定められた条件とから前
   記各組のローラの間〓の目標値を計算し、それ
   を前記各組のローラダイスのサーボ装置８，９
   に対して指令すると同時に、被加工材の予め定
   められた切断部位を成形すべきことを指令する
   切断部位成形信号を発する主制御装置１５と、 (g) 該距離測定器２６，２７により得られた実測
   値と前記主制御装置１５より出力された目標値
   とを比較してその差を零とするように前記圧下
   装置４，５を稼動せしめる該ローラ間〓を制御
   するサーボ装置８，９と、 (h) 前記最終組のローラダイスの下流に配設さ
   れ、駆動装置１６に駆動されて被加工材の移動
   方向に回転しつつ被加工材を切断する切断刃１
   ２を備えた切断機１０と、 (i) 該切断機１０の切断刃１２の刻々変化する位
   置を検出する刃位置検出装置１８と、 (j) 前記主制御装置１５が前記切断部位成形信号
   を発した瞬間以後の前記移動量計測装置７によ
   る被加工材の移動量計測結果と、前記刃位置検
   出装置１８による切断刃１２の位置検出結果と
   に基づいて、前記被加工材の切断部位が前記切
   断機１０を通過するとき該切断機１０の切断刃
   １２が被加工材と同速で回転しつつ該切断部位
   を切断するように該切断機１０の前記駆動装置
   １６を制御する切断機制御装置２０と、 を含むことを特徴とする長手方向に断面形状の変
   化する製品の製造装置。 ２ 前記移動量計測装置７が前記最終組のローラ
   ダイスの出口側および前記切断機１０より下流側
   に配設された特許請求の範囲第１項記載の長手方
   向に断面形状の変化する製品の製造装置。 ３ (a) 被加工材の流れの上流側に配設された所
   定の断面形状の凹溝を有する遊転可能な一対の
   ローラを一平面において互に対向して移動し得
   る第１組のローラダイス２と、該第１組のロー
   ラダイス２に対して直角で、別異の凹溝を有す
   る同様配設された第２組のローラダイス３との
   少なくとも２組を含む多連式ローラダイスと、 (b) 被加工材を把持して一定の方向に連続して移
   動させる力を与える連続引張装置６と、 (c) 前記各組の各対のローラ位置を制御しつつロ
   ーラ間〓を変動させるための圧下装置４，５
   と、 (d) 前記各組の各対のローラ間〓を測定する距離
   測定器２６，２７と、 (e) 少なくとも最終組の前記のローラダイスの出
   口側に配設されて被加工材の移動量を計測する
   移動量計測装置７と、 (f) 前記移動量計測装置７によつて計測された被
   加工材の移動量と予め定められた条件とから前
   記各組のローラの間〓の目標値を計算し、それ
   を前記各組のローラダイスのサーボ装置８，９
   に対して指令すると同時に、被加工材の予め定
   められた切断部位を成形すべきことを指令する
   切断部位成形信号を発する主制御装置１５と、 (g) 該距離測定器２６，２７により得られた実測
   値と前記主制御装置１５より出力された目標値
   とを比較してその差を零とするように前記圧下
   装置４，５を稼動せしめる該ローラ間〓を制御
   するサーボ装置８，９と、 (h) 前記最終組のローラダイスの下流に配設さ
   れ、被加工材にマークを付けるマーキング具１
   ２′を備えたマーキング装置１０′と、 (i) 前記主制御装置１５が前記切断部位成形信号
   を発した瞬間以後の前記移動量計測装置７によ
   る被加工材の移動量計測結果に基づいて、 前記被加工材の切断部位が前記マーキング装
   置１０′を通過するとき該マーキング装置１
   ０′のマーキング具１２′が該切断部位にマーク
   を付けるように該マーキング装置１０′の作動
   を制御するマーキング制御装置２０′と、 (j) 該被加工材に付けられたマークを読み取る読
   取装置３５と、 (k) 該読取装置３５のマーク読取り信号に基づい
   て該切断部位を切断する切断機３０と、 を含むことを特徴とする長手方向に断面形状の変
   化する製品の製造装置。 ４ 前記移動量計測装置７が前記最終組のローラ
   ダイスの出口側および前記マーキング装置２０′
   より下流側に配設された特許請求の範囲第３項記
   載の長手方向に断面形状の変化する製品の製造装
   置。