JP2691076B2 - テーパ板ばねの圧延装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の懸架用
板ばね等のテーパ板ばねを圧延する際に使用されるテー
パ板ばねの圧延装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テーパ板ばねを圧延する従来装置とし
て、図９に例示するような圧延機１が提案されている。
この圧延機１は、上下一対の圧延ロール２，３の圧下量
を、圧延すべき板ばね（ワークＡ）のテーパ形状に応じ
て、油圧サーボシリンダ４，５によって時々刻々と変化
させるようにしている。上ロール２と下ロール３の間隔
はマグネスケール等のセンサ６，７によって検出され、
その検出値を油圧サーボシリンダ４，５にフィードバッ
クすることで所定のロール間隔に制御される。

【０００３】また、このようなテーパ圧延を行なう装置
にあっては、ワークＡの長手方向位置を正確に把握する
必要があり、そのための測長手段として、図１０に示す
ような接触子８が採用されている。この接触子８は、ワ
ークＡの先端面Ａ1 に当接させられ、圧延の進行に伴っ
てワークＡと一緒に前進するようになっている。従って
この場合、接触子８の位置を検出することにより、ワー
クＡの長手方向の位置を測長することができる。そして
その測長値に応じて、前述のロール間隔制御を行なうよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧延機１の場
合、油圧サーボシリンダ４，５を用いているので、油温
の変化により圧延精度が低下する。また、サーボ系が左
右に独立しているので、サーボ系の僅かな同期のずれに
よって下ロール３に対する上ロール２の平行度が損なわ
れてしまい、ワークＡの板幅方向に厚みの差が生じるこ
とがあり、長尺なワークＡでは反りや板幅方向の曲りが
生じる原因となる。この傾向は、圧延速度が速くなるほ
ど顕著に現われるため、圧延速度を早める上での障害と
なっている。しかも油圧サーボシリンダ４，５は油漏れ
対策に格別な配慮が必要であるばかりでなく、僅かなご
みの混入も許されないなど、作動信頼性と保守性等に難
があった。

【０００５】また、前述した従来の接触子８が採用され
た場合、接触子８の厚み（上下方向の寸法）ｔが薄い
と、ワークＡの先端面Ａ1 から接触子８が外れやすくな
り、測長が不可能になることがある。このため接触子８
の厚みｔをかなり大きくする必要があるが、接触子８を
厚くすると、圧延初期において接触子８の端面８ａをロ
ール２，３間に充分に入り込ませることができなくな
る。その結果、ワークＡの先端から長さＬ0 分は測長不
可能な不感帯となり、長さＬ0 の部分がテーパ圧延をす
ることができず歩留りの悪化につながる。

【０００６】従って本発明の目的は、油圧サーボシリン
ダを用いずにロール間の平行度とロール間隔を正確に保
つことができるとともに、測長用の接触子を充分薄くし
てもワークの先端から外れることがなく、ワークの全長
にわたって所望のテーパ圧延が可能な圧延装置を提供す
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、フレ−ムと、上記フレームに
設けられた上ロールおよび下ロールからなる圧延ロール
対と、上記フレームに設けられていて上ロールの左右両
端部を回転自在に支持しかつ上記フレームに対し上下方
向に移動可能な左右一対の上ロールホルダと、上記フレ
ームに設けられていて下ロールの左右両端部を回転自在
に支持する左右一対の下ロールホルダと、上記上ロール
ホルダにそれぞれ設けられていて上ロールホルダと一体
に上下方向に動くことのできる一対の加圧ラムと、上記
一対の加圧ラムをそれぞれ上下方向に駆動することの可
能な偏心軸部を有しているクランク軸と、上記クランク
軸を回転させるサーボモータを備えた駆動部と、成形す
べきテーパ板ばねのテーパ形状に応じたロール間隔とな
るように上記サーボモータの動きを制御するコントロー
ラと、を具備している。

【０００８】また、測長部は、上記圧延ロール対の幅方
向中央の出口側に設けられていてワークの先端面に接触
させられるとともにワークの長手方向に沿う軸線回りに
回動可能な回転式の接触子と、上記接触子が上ロールと
下ロールとの間のギャップに入り込む位置においてはこ
の接触子を水平方向に倒すことにより接触子をワーク先
端面に沿わせ、かつワークが上記ギャップから送り出さ
れるにつれてこの接触子を上記軸線回りに起こす接触子
回転機構と、上記接触子がワークの長手方向に移動した
位置を検出する検出器とを具備している。

【０００９】

【作用】成形すべきテーパ板ばねの形状に応じてサーボ
モータが回転させられる。サーボモータによってクラン
ク軸が回動させられると、クランク軸の偏心軸部の偏心
量に応じて左右一対の加圧ラムが互いに同期して上下動
し、上ロールホルダが上下方向に動かされることによっ
て、圧延ロール対のロール間隔が変化する。このロール
間隔を時々刻々と変化させることで、ワークが所望のテ
ーパ形状に圧延される。

【００１０】圧延開始前は接触子が上ロールと下ロール
との間のギャップに入り込んでいる。圧延が開始する
と、ワークが圧延ロール対から出てくるにしたがって、
接触子が押されて移動してゆき、その位置が検出器によ
って検出される。この接触子は、ワークが圧延ロール対
から出てくるにつれて、ワークの長手方向に沿う軸線回
りに回動し、水平なワーク先端面に対して傾いた姿勢と
なるから、接触子先端面が薄くてもワークの先端面から
外れるようなことがなく、しかもこの接触子はワークの
幅方向中央部に確実に接触する。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図１ない
し図７を参照して説明する。本実施例の圧延装置１０
は、鋼製のワーク（被圧延物としての板ばね）Ａを、そ
の厚み方向に圧延することによって所望のテーパ形状に
成形するものであり、図２ないし図３に示される圧延機
本体部１１と、図４ないし図６に示される測長部１２を
備えて構成されている。

【００１２】まず圧延機本体部１１の構成について以下
に説明する。圧延機本体部１１の基体としてのフレーム
１５に、上ロール１６と下ロール１７とからなる圧延ロ
ール対１８が設けられている。上ロール１６と下ロール
１７は、ロール駆動機構１９（図１参照）によって、互
いに同期して圧延方向に回転駆動される。ロール駆動機
構１９は、モータ２０とパルス発生機２１とを備えてい
る。

【００１３】上ロール１６は、フレーム１５に設けられ
た左右一対の上ロールホルダ２２，２３によって回転自
在に支持されている。下ロール１７は左右一対の下ロー
ルホルダ２５，２６によって、フレーム１５に支持され
ている。

【００１４】下ロールホルダ２５，２６は、ロール１
６，１７の平行度を合わせるために、高さ調整機構３
０，３１によって、上下方向の位置を互いに独立して微
調整できるようになっている。高さ調整機構３０，３１
は、水平方向に移動自在なテーパー矢３２，３３と、テ
ーパー矢３２，３３の上面側に摺接するテーパー受け材
３５，３６と、テーパー矢３２，３３を上記方向に駆動
する駆動手段３７，３８等を備えている。駆動手段３
７，３８は、減速機付モータ４１，４２によって回転さ
せられるねじ棒４３，４４を備えており、ねじ棒４３，
４４の回転方向と回転量に応じて、テーパー矢３２，３
３が水平方向に所望量だけ移動するようになっている。
テーパー矢３２，３３が水平方向に動かされると、下ロ
ールホルダ２５，２６の高さが変化する。

【００１５】下ロールホルダ２５，２６に、上下方向に
作動するロールバランスシリンダ４７，４８が設けられ
ている。ロールバランスシリンダ４７，４８は、上ロー
ルホルダ２２，２３を上昇させる方向に付勢している。

【００１６】上ロールホルダ２２，２３の上部に、加圧
ラム５１，５２が設けられている。この加圧ラム５１，
５２は、上ロールホルダ２２，２３と一体に上下動でき
るように、フレーム１５に上下動自在に保持されてい
る。この加圧ラム５１，５２は、クランク機構５３によ
って、上下方向に動かされる。

【００１７】クランク機構５３の構成は以下に述べる通
りである。図３に示されるように、加圧ラム５１，５２
の上部に、矩形状の孔の上下の水平面を利用したガイド
部５５，５６が設けられている。このガイド部５５，５
６に、矩形のスライダ５７，５８が接している。スライ
ダ５７，５８の長さＬ1 は、ガイド部５５，５６の長さ
Ｌ2 よりも短く、またスライダ５７，５８の高さＨはガ
イド部５５，５６の高さよりも僅かに小さい寸法として
ある。従ってこのスライダ５７，５８は、ガイド部５
５，５６に対し水平方向（図３において左右方向）にの
み相対移動可能であり、かつ上下方向への動きは拘束さ
れる。

【００１８】スライダ５７，５８に円形の孔６１，６２
が設けられている。この孔６１，６２に、クランク軸６
３の偏心軸部６４，６５が回転自在に挿通させられてい
る。クランク軸６３の主軸部６６，６７は、フレーム１
５に回転自在に支持されている。図２に示されるよう
に、偏心軸部６４，６５の中心Ｃ2 は、主軸部６６，６
７の回転中心Ｃ1 に対して、それぞれΔｄだけ偏心して
いる。従ってクランク軸６３が回転すると、偏心軸部６
４，６５がΔｄの半径で偏心回転する。

【００１９】上記クランク軸６３は、駆動部７０によっ
て回動させられるようになっている。駆動部７０は、サ
ーボモータ７１を備えている。このサーボモータ７１の
回転力は、減速機７２とカップリング７３を介して一次
側駆動軸７４に伝達される。一次側駆動軸７４は、ジョ
イント機構７６を介して二次側駆動軸７７に連結されて
いる。ジョイント機構７６は、下記ギヤ８０〜８３によ
るクランク軸６３への動力伝達を左右均等化するため、
駆動軸７４，７７の回転方向の相対位置を合わせること
ができるようになっている。

【００２０】上記駆動軸７４，７７にそれぞれ駆動ギヤ
８０，８１が取付けられている。駆動ギヤ８０，８１
に、被動ギヤ８２，８３が噛合っている。被動ギヤ８
２，８３は、クランク軸６３の主軸部６６，６７に取付
けられている。従ってサーボモータ７１が回転すると、
その回転方向と回転量に応じて、偏心軸部６４，６５が
偏心回転し、それに伴ってスライダ５７，６８が偏心運
動する。

【００２１】すなわち、クランク軸６３が回転する時の
偏心軸部６４，６５の上下方向の運動成分によって、加
圧ラム５１，５２がスライダ５７，５８と一緒に上下方
向に移動する。また、偏心軸部６４，６５の水平方向の
運動成分によって、スライダ５７，５８がガイド部５
５，５６に対し水平方向に移動する。

【００２２】サーボモータ７１の回転角は、パルス発生
器等を用いたエンコーダ８５によって検出することがで
きるようになっている。サーボモータ７１は、コンピュ
ータ数値制御コントローラ（ＣＮＣ）８６によって制御
される。

【００２３】次に、測長部１２について説明する。図１
および図４に示されるように、圧延ロール１６，１７の
下流側に、接触子９０が設けられている。接触子９０
は、キャリッジ９１の端部に支軸９２を中心に回転自在
に支持されている。支軸９２は、圧延ロール１６，１７
のギャップＧの幅方向中央の延長線上に位置している。
支軸９２にレバー９３が設けられている。キャリッジ９
１は、ガイド部材９４に沿って、水平方向すなわちワー
クＡの移動方向に移動できるようにしてある。ガイド部
材９４はフレーム１５ａに設けられている。

【００２４】レバー９３の先端にローラ９５が回転自在
に取付けられている。このローラ９５は、溝カム９６に
入り込むようになっている。溝カム９６は、図示しない
フレームにしっかりと固定されている。溝カム９６のカ
ム面は、図５に示すようにワークＡの移動方向に対し斜
めに延びている。この溝カム９６は、ワークＡの圧延が
開始された初期においてローラ９５が溝カム９６の前部
に転接している間は、接触子９０が水平状態に保たれる
ようにレバー９３を保持する。圧延が進んでローラ９５
が溝カム９６の後部に転接するにつれて、接触子９０が
立ってくるようにレバ−９３を動かす形状に作られてい
る。上記レバー９３やローラ９５、溝カム９６は、接触
子９０をワークＡの長手方向に沿う軸線回りに回転させ
るための接触子回転機構９８を構成する。

【００２５】上記レバー９３は、ばね１００によってス
トッパ１０１の方向に付勢されている。このストッパ１
０１は、ローラ９５が溝カム９６から抜ける位置まで移
動した時に、ローラ９５が再び溝カム９６に入り込める
ような位置にレバー９３を止めておけるように設けられ
ている。そしてレバー９３がストッパ１０１に当ってい
る状態においては、接触子９０は図７に２点鎖線で示さ
れるように水平面に対して斜めに傾いた状態が維持され
るようになっている。

【００２６】接触子９０は、付勢機構１０５によってロ
ール１６，１７間のギャップＧに向かって押圧されてい
る。付勢機構１０５の一例は、プーリ１０７，１０８に
巻掛けられたベルト１０９と、接触子９０を上記ギャッ
プＧに向かって押圧する力をプーリ１０７に与えるエア
モータ１１２などを備えて構成されている。

【００２７】接触子９０の先端面９０ａは、ワークＡの
圧延が始まる前の状態において、ワークの先端面Ａ1 に
沿う水平な姿勢をとっており、図４に示されるようにロ
ール１６，１７間のギャップＧ内の基準位置まで入り込
むことができる。ここでいう基準位置とは、一例として
ロール１６，１７の中心を結ぶ線分上である。接触子９
０は、ワークＡが圧延される直前までその先端面９０ａ
が上記基準位置に待機させられる。

【００２８】接触子９０はエアモータ１１２または図示
しないエアシリンダや電動モータ、あるいはパウダーク
ラッチ等のように力のリリーフ機構を備えていればよ
い。この力のリリーフ機構によってワークＡの移動方向
とは逆方向に付勢されているが、その付勢力はワークＡ
が移動する力に比べて小さいため、圧延が開始されたの
ちは、ロール１６，１７から出てくるワークＡの先端面
Ａ1 によって押戻されるようになる。従って、接触子９
０の端面９０ａは、ワークＡの端面Ａ1 に常時接した状
態に保持され、ワークＡと一緒に移動する。

【００２９】接触子９０の移動量を検出するための検出
手段１２０は、プーリ１２１，１２２に巻掛けられた索
条体１２３と、この索条体１２３に接触子９０を連結す
るジョイント部材１２５と、プーリ１２１の回転量を検
出するロータリエンコーダ等の検出器１２６を備えて構
成されている。なお、エンコーダの代りにマグネスケー
ル等のような直線運動検出器が採用されてもよい。

【００３０】上記検出器１２６の出力信号は、コントロ
ーラ８６に入力される。このコントローラ８６には、成
形すべきテーパ板ばねの形状に関する情報、すなわちテ
ーパ板ばねの長手方向各部の位置とその位置における板
厚に関するデータが予めインプットされている。

【００３１】次に上記実施例装置１０の作用について説
明する。熱間状態に加熱されたワークＡは、ロール１
６，１７によって圧延が開始されると、それまでロール
１６，１７間のギャップＧのところに待機していた接触
子９０の先端面９０ａが、ロール１６，１７から送り出
されてくるワーク先端面Ａ1 に押されながら移動してゆ
く。ワーク先端面Ａ1 が接触子９０を押しながら移動す
ると、接触子９０のローラ９５が溝カム９６に沿って移
動する。ローラ９５の移動は、レバー９３を介して接触
子９０の回転運動に変換され、図７に示すように接触子
９０の先端面９０ａが徐々に水平状態から立ち上がる方
向に傾いてゆく。

【００３２】溝カム９６の形状は、接触子９０が上記の
ように移動しながら回転しても接触子９０がロール１
６，１７に接触しないように設定されており、しかもこ
の接触子９０はワ−クＡの板厚よりも薄くしてあるか
ら、接触子９０をロール１６，１７間のギャップＧの所
定位置まで充分入り込ませることができる。そしてこの
接触子９０は、圧延開始後はワ−ク先端面Ａ1 に対して
斜めに傾いた状態となるから、ワークＡに押されながら
移動する過程でワーク先端面Ａ1 の位置が上下方向にず
れても、接触子９０の先端面９０ａがワーク先端面Ａ1
から外れることがなくなり、しかも接触子９０はワーク
Ａの幅方向中央部に接触することができる。このため、
この接触子９０を使って、ワークＡの全長にわたる正確
な測長が可能である。

【００３３】接触子９０の移動量は検出器１２６によっ
て検出され、コントローラ８６に入力される。そして、
予めコントローラ８６に入力されていた板ばねのテーパ
形状に関するデータに基づいて、サーボモータ７１が駆
動されることによってロール１６，１７の間隔が時々刻
々と変化させられる。

【００３４】すなわち、サーボモータ７１の回転力は駆
動ギヤ８０，８１と被動ギヤ８２，８３を介してクラン
ク軸６３に伝達され、偏心軸部６４，６５が偏心運動す
るとともに、その偏心運動がスライダ５７，５８に伝達
される。そして偏心軸部６４，６５の上下方向の運動成
分によって、スライダ５７，５８と加圧ラム５１，５２
が一体となって上下方向に互いに同期して同じ量だけ移
動する。

【００３５】加圧ラム５１，５２が上下方向に移動する
と、その移動量に応じて、上ロールホルダ２２，２３が
互いに同じ量だけ同期して上下方向に移動する。従って
上ロール１６が下ロール１７に対して平行度が保たれた
状態で上下方向に動き、これによってロール間隔が時々
刻々と変化し、ロール間隔の変化に応じて所望のテーパ
板ばねが成形される。こうして１枚分のワークＡが所定
のテーパ形状に圧延されたのちに、新たなワークＡがロ
ール１６，１７の入口側に運ばれてくるとともに、接触
子９０が再びロール１６，１７間のギャップのところに
戻り、新たな圧延サイクルが繰返される。

【００３６】なお、図８に示されるようにロ−ル１６，
１７の下流側にサポ−トローラ１３０，１３１を設ける
ことによって、圧延後のワークＡの先端部が上下方向に
変位することを防止するようにしてもよい。サポートロ
ーラ１３０，１３１は、ばね１３２，１３３によってワ
ークＡに押圧されている。サポートローラ１３２，１３
３にエアシリンダまたは油圧シリンダが適用されてもよ
い。このようなサポ−トローラ１３０，１３１を用いる
ことによって、接触子９０がワークＡから外れることを
更に確実に防止できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明装置によれば、圧延機本体部に油
圧サーボシリンダを用いることなく上ロールと下ロ−ル
の平行度とロール間隔を正確に制御できる。本発明では
メカニカルなクランク機構を用いているのでメインテナ
ンス等も容易である。測長部においては、回転式の接触
子を採用したことにより接触子がワーク先端面から外れ
なくなり、ロール間ギャップに充分入り込ませることの
できる薄い接触子を採用できるので、ワークを圧延開始
直後から全長にわたって正確に測長することができ、テ
ーパ板ばねを正確な形状に成形する上で大きな効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による圧延装置の全体を概略
的に示す図。

【図２】図１に示された圧延装置における圧延機本体部
を一部断面で示す正面図。

【図３】図１に示された圧延装置における圧延機本体部
を一部断面で示す側面図。

【図４】図１に示された圧延装置の測長部を一部断面で
示す側面図。

【図５】図４に示された測長部の平面図。

【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ線方向から見た測長部の背
面図。

【図７】図４に示された測長部における接触子とワーク
との関係を示す図。

【図８】サポートローラを備えた圧延装置の一部の側面
図。

【図９】従来の圧延装置の断面図。

【図１０】従来の圧延装置の測長部の一部を示す側面
図。

【符号の説明】

Ａ…ワーク、１０…圧延装置、１１…圧延機本体部、１
２…測長部、１６…上ロール，１７…下ロール、１８…
圧延ロール対、２２，２３…上ロールホルダ、２５，２
６…下ロールホルダ、３０，３１…高さ調整機構、５
１，５２…加圧ラム、５３…クランク機構、６３…クラ
ンク軸、６４，６５…偏心軸部、７０…駆動部、７１…
サーボモータ、８０，８１…駆動ギヤ、８２，８３…被
動ギヤ、８６…コントローラ、９０…接触子、１２６…
検出器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレ−ムと、 上記フレームに設けられた上ロールおよび下ロールから
   なる圧延ロール対と、 上記フレームに設けられていて上ロールの左右両端部を
   回転自在に支持しかつ上記フレームに対し上下方向に移
   動可能な左右一対の上ロールホルダと、 上記フレームに設けられていて下ロールの左右両端部を
   回転自在に支持する左右一対の下ロールホルダと、 上記上ロールホルダにそれぞれ設けられていて上ロール
   ホルダと一体に上下方向に動くことのできる一対の加圧
   ラムと、 上記一対の加圧ラムをそれぞれ上下方向に駆動すること
   の可能な偏心軸部を有しているクランク軸と、 上記クランク軸を回転させるサーボモータを備えた駆動
   部と、 成形すべきテーパ板ばねのテーパ形状に応じたロール間
   隔となるように上記サーボモータの動きを制御するコン
   トローラと、上記圧延ロール対の幅方向中央の出口側に設けられてい
   てワークの先端面に接触させられるとともにワークの長
   手方向に沿う軸線回りに回動可能な回転式の接触子と、 上記接触子が上ロールと下ロールとの間のギャップに入
   り込む位置においてはこの接触子を水平な姿勢に倒すこ
   とにより接触子をワーク先端面に沿わせ、かつワークが
   上記ギャップから送り出されるにつれてこの接触子を上
   記軸線回りに動かして接触子を起こす接触子回転機構
   と、 上記接触子がワークの長手方向に移動した位置を検出す
   る検出器と 、 を具備したことを特徴とするテーパ板ばねの圧延装置。
2. 【請求項２】上記加圧ラムに水平方向のガイド部が設け
   られており、このガイド部にスライダが水平方向に摺動
   自在に接しており、上記スライダに上記クランク軸の偏
   心軸部が回転自在に嵌合させられている請求項１記載の
   圧延装置。
3. 【請求項３】上記一対の下ロールホルダは、水平方向に
   移動可能なテーパー矢を有する高さ調整機構によって、
   各々昇降可能に支持されている請求項１記載の圧延装
   置。
4. 【請求項４】上記圧延ロール対の出口側に、圧延後のワ
   ークを支えるサポートローラが設けられている請求項１
   記載の圧延装置。