JP2006289451A - Ring member manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リング部材の製造方法においてリング部材の圧延工程に関するものである。 The present invention relates to a rolling process for a ring member in a method for manufacturing the ring member.
背景技術として、図10に示すようなリング状部材の圧延装置の発明とその圧延方法の発明についての特許文献が存在する。この特許文献に記載されたリング状部材の圧延方法では、圧延加工前に予め測定したリング状部材Wの板幅や板厚や周長と、圧延加工中のローラ間距離(ローラ111とローラ115の間の距離)に基づき計算した加工中のリング状部材Wの周長をもとに、ローラ115の引張力とローラ114の押圧力とを制御することによりリング状部材を圧延する。
しかしながら、特許文献に記載された発明では、目標とするリング状部材Wの板厚がローラ115の引張力とローラ114の押圧力といった荷重により制御されているにすぎないので、リング状部材Wの寸法について加工前と加工後で厳密な相関がとれないおそれがある。そのため、リング状部材Wの板厚や板幅について全周にわってバラツキが拡大し、外周面の面粗さも悪化してしまう。また、ロードセル128、129には繰返し荷重などがかかり、ひずみゲージの接着状態が経年劣化を起こすので、定期的にロードセル128、129のメンテナンスが必要になってしまう。さらに、リング状部材Wとローラ128、129との摩擦係数や各可動部の摩擦抵抗力、変形抵抗などが関与するため、変形量と荷重値との相関関係が複雑になり、サイズ違いのリング状部材Wに対してはそれぞれ実験により、ローラ115の引張力やローラ114の押圧力といった荷重を設定する必要がある。
However, in the invention described in the patent document, the target plate thickness of the ring-shaped member W is only controlled by a load such as the tensile force of the
そこで本発明は、リング状部材について、全周にわたって板厚を均一にすることができ、全周にわたって外周面の表面粗さを均一にすることができ、製造品ごとの周長を均一にすることができ、サイズ違いのリング状部材の圧延も容易にすることができる圧延工程を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention can make the plate thickness uniform over the entire circumference of the ring-shaped member, make the surface roughness of the outer peripheral surface uniform over the entire circumference, and make the circumference of each manufactured product uniform. An object of the present invention is to provide a rolling process that can facilitate the rolling of ring members having different sizes.
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
(1)本発明は、リング状部材を第1圧延ローラと第2圧延ローラとの間に通し引張ローラにより引っ張りながら第1圧延ローラの軸心から第2圧延ローラの軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材を圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造方法において、第1圧延ローラの圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより、第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する圧延工程を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
(1) The present invention provides a rolling axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller while passing the ring-shaped member between the first rolling roller and the second rolling roller and pulling it by the tension roller. In the method of manufacturing a ring-shaped member having a rolling step of rolling the ring-shaped member by applying a load to the feedback, by feeding back data of a rolling axial position sensor that detects the amount of movement of the first rolling roller in the rolling axial direction, It has the rolling process which calculates the clearance gap between the outer peripheral surface of a 1st rolling roller, and the outer peripheral surface of a 2nd rolling roller, and controls the plate | board thickness of a ring-shaped member.
(2)本発明は、(1)に記載するリング状部材の製造方法において、リング状部材の周長は引張ローラの移動量を検出する引張軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより算出するものであって、リング状部材の周長より算出されるリング状部材の板厚に対応させた第1圧延ローラの軌道に対して、リング状部材の板厚を目標値に仕上げる仕上圧延ステージにて第1圧延ローラと第2圧延ローラの剛性を考慮した押し潰し量を加えた位置まで第1圧延ローラの軌道を修正するものであって、第1圧延ローラと第2圧延ローラと引張ローラの回転速度を上げる加速ステージの開始時では、第2圧延ローラの外周面から前記加速ステージ開始時の圧延加工前の粗材板厚の量と第2圧延ローラの外周面の逆クラウニング量の合計分を離した位置である初期設定位置に第1圧延ローラを設定し、
前記仕上圧延ステージでは、第1圧延ローラの目標位置から前記押し潰し量を加えた位置である目標設定位置にて第1圧延ローラを固定する圧延工程を有することを特徴とする。
(2) According to the present invention, in the method for manufacturing a ring-shaped member described in (1), the circumference of the ring-shaped member is calculated by feeding back data of a tension axial direction position sensor that detects the movement amount of the tension roller. A finishing rolling stage that finishes the plate thickness of the ring-shaped member to a target value with respect to the raceway of the first rolling roller corresponding to the plate thickness of the ring-shaped member calculated from the circumferential length of the ring-shaped member. The trajectory of the first rolling roller is corrected to the position where the crushing amount is added in consideration of the rigidity of the first rolling roller and the second rolling roller, and the first rolling roller, the second rolling roller, and the tension roller At the start of the acceleration stage for increasing the rotation speed, the total amount of the thickness of the rough material before rolling at the start of the acceleration stage and the reverse crowning amount of the outer peripheral surface of the second rolling roller from the outer peripheral surface of the second rolling roller. Set the first rolling roller to the initialization position is apart position,
The finish rolling stage has a rolling step of fixing the first rolling roller at a target setting position that is a position obtained by adding the crushing amount from a target position of the first rolling roller.
(3)本発明は、(2)に記載するリング状部材の製造方法において、初期設定位置は第1圧延ローラを第2圧延ローラへ近づけていき第1圧延ローラがリング状部材に接触する位置であるとする圧延工程を有することを特徴とする。 (3) In the method for manufacturing a ring-shaped member according to (2), the initial setting position is a position where the first rolling roller is brought close to the second rolling roller and the first rolling roller contacts the ring-shaped member. It is characterized by having a rolling process to be.
(4)本発明は、(1)乃至(3)に記載するいずれか一つのリング状部材の製造方法において、加速ステージから仕上圧延ステージにかけては圧下軸方向位置センサにより第1圧延ローラの位置を検出するものであって、加速ステージの前工程であるリング状部材組み付けステージおよび仕上圧延ステージの後工程であるリング状部材取り外しステージではサーボモータにより第1圧延ローラの位置を検出する圧延工程を有することを特徴とする。 (4) In the method for manufacturing a ring member according to any one of (1) to (3), the present invention sets the position of the first rolling roller from the acceleration stage to the finish rolling stage by a reduction axial position sensor. The ring-shaped member assembly stage, which is a pre-process of the acceleration stage, and the ring-shaped member removal stage, which is a post-process of the finish rolling stage, have a rolling process of detecting the position of the first rolling roller by a servo motor. It is characterized by that.
(5)本発明は、リング状部材を第1圧延ローラと第2圧延ローラとの間に通し引張ローラにより引っ張りながら第1圧延ローラの軸心から第2圧延ローラの軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材を圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造装置において、第1圧延ローラの圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサと、移動量をフィードバックさせて第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する制御部を有することを特徴とする。 (5) The present invention provides a rolling axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller while the ring-shaped member is passed between the first rolling roller and the second rolling roller and pulled by the tension roller. In a ring-shaped member manufacturing apparatus having a rolling process for rolling a ring-shaped member by applying a load to the rolling shaft, a reduction axial position sensor that detects a movement amount of the first rolling roller in the reduction axial direction, and a feedback of the movement amount It has the control part which calculates the clearance gap between the outer peripheral surface of a 1st rolling roller, and the outer peripheral surface of a 2nd rolling roller, and controls the plate | board thickness of a ring-shaped member.
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用および効果が得られる。
(1)本発明は、リング状部材を第1圧延ローラと第2圧延ローラとの間に通し引張ローラにより引っ張りながら第1圧延ローラの軸心から第2圧延ローラの軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材を圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造方法において、第1圧延ローラの圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより、第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する圧延工程を有するので、検出した第2圧延ローラの外径と第1圧延ローラの外径との隙間量をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材の板厚を検出することからリング状部材の全周にわたって板厚を均一にすることができ、サイズ違いのリング状部材であっても第1圧延ローラの動きを簡単に設定し直すだけでサイズ違いのリング状部材の圧延も容易にすることができる効果が得られる。
The present invention having such features can obtain the following operations and effects.
(1) The present invention provides a rolling axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller while passing the ring-shaped member between the first rolling roller and the second rolling roller and pulling it by the tension roller. In the method of manufacturing a ring-shaped member having a rolling step of rolling the ring-shaped member by applying a load to the feedback, by feeding back data of a rolling axial position sensor that detects the amount of movement of the first rolling roller in the rolling axial direction, Since it has the rolling process which calculates the clearance gap between the outer peripheral surface of a 1st rolling roller, and the outer peripheral surface of a 2nd rolling roller, and controls the plate | board thickness of a ring-shaped member, the detected outer diameter of a 2nd rolling roller and 1st Since the thickness of the ring-shaped member is detected in real time by feeding back the gap with the outer diameter of the rolling roller, the plate thickness can be made uniform over the entire circumference of the ring-shaped member. Effects that can be easily rolled in different sizes of the ring-shaped member by simply resetting easily the movement of even the first rolling roller a grayed-shaped member is obtained.
(2)本発明は、(1)に記載するリング状部材の製造方法において、リング状部材の周長は引張ローラの移動量を検出する引張軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより算出するものであって、リング状部材の周長より算出されるリング状部材の板厚に対応させた第1圧延ローラの軌道に対して、リング状部材の板厚を目標値に仕上げる仕上圧延ステージにて第1圧延ローラと第2圧延ローラの剛性を考慮した押し潰し量を加えた位置まで第1圧延ローラの軌道を修正するものであって、第1圧延ローラと第2圧延ローラと引張ローラの回転速度を上げる加速ステージの開始時では、第2圧延ローラの外周面から前記加速ステージ開始時の圧延加工前の粗材板厚の量と第2圧延ローラの外周面の逆クラウニング量の合計分を離した位置である初期設定位置に第1圧延ローラを設定し、
前記仕上圧延ステージでは、第1圧延ローラの目標位置から前記押し潰し量を加えた位置である目標設定位置にて第1圧延ローラを固定する圧延工程を有するので、(1)に記載する効果に加えて、検出した引張ローラの位置をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材の周長を検出することから製造品ごとの周長を均一にすることができ、仕上圧延ステージでは第1圧延ローラの位置を固定させながら第1圧延ローラを回転させることにより全周にわたって外周面の表面粗さを均一にすることができる効果が得られる。
(2) According to the present invention, in the method for manufacturing a ring-shaped member described in (1), the circumference of the ring-shaped member is calculated by feeding back data of a tension axial direction position sensor that detects the movement amount of the tension roller. A finishing rolling stage that finishes the plate thickness of the ring-shaped member to a target value with respect to the raceway of the first rolling roller corresponding to the plate thickness of the ring-shaped member calculated from the circumferential length of the ring-shaped member. The trajectory of the first rolling roller is corrected to a position where the crushing amount is added in consideration of the rigidity of the first rolling roller and the second rolling roller, and the first rolling roller, the second rolling roller, and the tension roller At the start of the acceleration stage for increasing the rotation speed, the total amount of the thickness of the rough material before rolling at the start of the acceleration stage and the reverse crowning amount of the outer peripheral surface of the second rolling roller from the outer peripheral surface of the second rolling roller. Set the first rolling roller to the initialization position is apart position,
The finishing rolling stage has a rolling step of fixing the first rolling roller at a target setting position that is a position obtained by adding the crushing amount from the target position of the first rolling roller. Therefore, the effect described in (1) In addition, since the circumference of the ring-shaped member is detected in real time by feeding back the detected position of the tension roller, the circumference of each manufactured product can be made uniform. In the finish rolling stage, the position of the first rolling roller The effect that the surface roughness of the outer peripheral surface can be made uniform over the entire circumference is obtained by rotating the first rolling roller while fixing.
(3)本発明は、(2)に記載するリング状部材の製造方法において、初期設定位置は第1圧延ローラを第2圧延ローラへ近づけていき第1圧延ローラがリング状部材に接触する位置であるとする圧延工程を有するので、(1)または(2)に記載する効果に加えて、リング状部材の剛性変形や熱膨張などの影響を除去してリング状部材について全周にわたって板厚を均一にすることができる効果が得られる。 (3) In the method for manufacturing a ring-shaped member according to (2), the initial setting position is a position where the first rolling roller is brought close to the second rolling roller and the first rolling roller contacts the ring-shaped member. Therefore, in addition to the effects described in (1) or (2), the thickness of the ring-shaped member is removed over the entire circumference by removing the influence of rigidity deformation and thermal expansion of the ring-shaped member. The effect that can be made uniform is obtained.
(4)本発明は、(1)乃至(3)に記載するいずれか一つのリング状部材の製造方法において、加速ステージから仕上圧延ステージにかけては圧下軸方向位置センサにより第1圧延ローラの位置を検出するものであって、加速ステージの前工程であるリング状部材組み付けステージおよび仕上圧延ステージの後工程であるリング状部材取り外しステージではサーボモータにより第1圧延ローラの位置を検出する圧延工程を有するので、(1)乃至(3)に記載する効果に加えて、第1圧延ローラの位置を正確に検出してリング状部材について全周にわたって板厚を均一にすることができる効果が得られる。 (4) In the method for manufacturing a ring member according to any one of (1) to (3), the present invention sets the position of the first rolling roller from the acceleration stage to the finish rolling stage by a reduction axial position sensor. The ring-shaped member assembly stage, which is a pre-process of the acceleration stage, and the ring-shaped member removal stage, which is a post-process of the finish rolling stage, have a rolling process of detecting the position of the first rolling roller by a servo motor. Therefore, in addition to the effects described in (1) to (3), there is an effect that the position of the first rolling roller can be accurately detected and the thickness of the ring-shaped member can be made uniform over the entire circumference.
(5)本発明は、リング状部材を第1圧延ローラと第2圧延ローラとの間に通し引張ローラにより引っ張りながら第1圧延ローラの軸心から第2圧延ローラの軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材を圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造装置において、第1圧延ローラの圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサと、移動量をフィードバックさせて第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する制御部を有するので、検出した第2圧延ローラの外径と第1圧延ローラの外径との隙間量をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材の板厚を検出してリング状部材の全周にわたって板厚を均一にすることができ、サイズ違いのリング状部材であっても第1圧延ローラの動きを簡単に設定し直すだけでサイズ違いのリング状部材の圧延も容易にすることができる効果が得られる。 (5) The present invention provides a rolling axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller while the ring-shaped member is passed between the first rolling roller and the second rolling roller and pulled by the tension roller. In a ring-shaped member manufacturing apparatus having a rolling process for rolling a ring-shaped member by applying a load to the rolling shaft, a reduction axial position sensor that detects a movement amount of the first rolling roller in the reduction axial direction, and a feedback of the movement amount Since it has a control part which controls the plate | board thickness of a ring-shaped member by calculating the clearance gap between the outer peripheral surface of a 1st rolling roller, and the outer peripheral surface of a 2nd rolling roller, the detected outer diameter of a 2nd rolling roller and 1st The thickness of the ring-shaped member can be detected in real time by feeding back the amount of clearance with the outer diameter of the rolling roller, and the plate thickness can be made uniform over the entire circumference of the ring-shaped member. The Rolling can also facilitate the effect of different sizes of the ring-shaped member by simply re easily set the movement of the first rolling roller is obtained.
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、本発明の圧延方法を実現する圧延装置1の構造について説明する。ここで、図1は圧延装置1の上面図を、図2は圧延装置1の側面図を、図3は小圧延ローラ11の部分を拡大した側面図を示す。図1に示すように、圧延装置1は、リング状部材Wに接触させて圧延を行なう小圧延ローラ11と大圧延ローラ12を備えている。そして、小圧延ローラ11に回転駆動を与える小サポートローラ13と大サポートローラ14を備えている。大サポートローラ14を移動させるためにボールねじ25とサーボモータ23が配置されている。図2に示すように小サポートローラ13と大サポートローラ14は同じベースに配置されて一体になっている。小サポートローラ13は2つ備えており(13a,13b)、それぞれ図2に示す側面図で見たときに、リング状部材Wを上下に挟むような形状を有している。これらのローラはそれぞれベアリングにて回転自由に圧延装置1に保持され、ベースに対して高精度に垂直度を保った状態で保持されている。図3に示すように、小圧延ローラ11は、ベアリングを介してベース31に回転自由に固定されている。そして、ベース31は機械ベース32と抑え32a、32bで浮き上がりを防止しながら、図1における左右方向に移動自由な状態で配置されている。また、大圧延ローラ12の下の部分には圧下軸方向位置センサ21が設置されている。
Examples of the present invention will be described below.
First, the structure of the
図3に示すように、ベース31には接触部31aが設けられ、圧下軸方向位置センサ21のセンサヘッド21aが接触することにより、小圧延ローラ11の位置を測定する。ここで、圧延工程後のリング状部材Wの板厚のバラツキは全周にわたって、数μm単位の範囲内であることが要求されるため、小圧延ローラ11の位置を極めて高精度に測定する必要がある。そのため、圧下軸方向位置センサ21は光学式測長センサであって分解能が0.1μm単位程度のものを使用することが望ましい。なお、小圧延ローラ11の位置をより正確に検出するために、圧下軸方向位置センサ21は出来るだけ小圧延ローラ11に近い位置に配置している。
As shown in FIG. 3, the
また、図1に示すように、大サポートローラ14を大圧延ローラ12側に圧下させる圧下軸方向と垂直な方向には、リング状部材Wの目標周長を得るため、引張ローラ15が配置されている。そして、この引張ローラ15を移動させるためにボールねじ26とサーボモータ24が配置されている。また、この引張ローラ15の位置を検出するために引張軸方向位置センサ22が配置されている。そして、引張軸方向位置センサ22により引張ローラ15の位置を検出し、その検出される引張ローラ15の位置と小圧延ローラ11位置との距離を算出する。そこで、算出する当該距離と小圧延ローラ11の外径とからリング状部材Wの周長を算出することができる。前記のように、圧延工程後のリング状部材Wの板厚のバラツキは全周にわたって、数μm単位の範囲内を要求されるため、リング状部材Wの周長を高精度に検出するため引張ローラ15の位置を極めて高精度に検出する必要がある。そのため、引張軸方向位置センサ22は磁気センサなどの高精度センサを使用することが望ましい。
In addition, as shown in FIG. 1, in order to obtain a target circumferential length of the ring-shaped member W, a
このように、本発明に使用する圧下軸方向位置センサ21はその先端部が21aがベース31の接触部31aに繰返し接触するものであるが、その構造上ボールベアリングを有しており、繰返し動作に対し非常に高い耐久性を有している。また、引張軸方向位置センサ22は磁気センサなどの非接触式のセンサであるので、引張軸方向位置センサ22に直接サーボモータ24などの荷重がかかることはない。そのため、作業者は圧下軸方向位置センサ21や引張軸方向位置センサ22のメンテナンスの負担が軽減される。
As described above, the rolling
次に、以上のような構成を有する圧延装置1を使用した本発明の圧延方法の概要について説明する。まず、加工前のリング状部材Wの板厚を圧延装置1に併設している測定装置により予め測定しておく。次に、図4のようにリング状部材Wを楕円状にして、両端を小圧延ローラ11と引張ローラ15とに取り付ける。次に、サーボモータ23とボールねじ25の作用により、大サポートローラ14を大圧延ローラ12側に移動させていく。すると、大サポートローラ14に接触する小サポートローラ13a、13bが小圧延ローラ11に接触する。さらに大サポートローラ14を大圧延ローラ12側に移動させていくと、小圧延ローラ11に取り付けられたリング状部材Wが大圧延ローラ12に接触する。そして、図1に示すように、大サポートローラ14の押し付け力が、小サポートローラ13a、13bを介して小圧延ローラ11に伝達され、小圧延ローラ11と大圧延ローラ12との間に挟み込まれるリング状部材Wの板厚を加工することになる。なお、モータに直結された大圧延ローラ12を回転させて、小圧延ローラ11、大圧延ローラ12、小サポートローラ13、大サポートローラ14を回転させることによりリング状部材Wを周回させる。一方、引張ローラ15を引張軸方向位置センサ22でその位置を測定しながらサーボモータ24とボールねじ26でリング状部材Wを引っ張り、リング状部材Wの周長を加工することになる。
Next, the outline | summary of the rolling method of this invention which uses the rolling
小圧延ローラ11と引張ローラ15が圧下軸方向位置センサ21や引張軸方向位置センサ22により目標の位置に来たことを検出すると、加工を停止する。そして、小サポートローラ13、大サポートローラ14を退避させて、引張ローラ15を小圧延ローラ11側に近づけてリング状部材Wを取り出す。
When it is detected that the small rolling
なお、圧下軸方向位置センサ21は分解能が優れた高精度のセンサを用いるので検出範囲に限界がある。そこで、圧下軸方向位置センサ21の検出範囲外における小圧延ローラ11の位置の検出については、サーボモータ23に内蔵されるエンコーダ(不図示)の情報を用いて行なうことにする。具体的には、図1に示すような状態にある圧延加工時(後述する加速ステージ、粗圧延ステージ、減速ステージ、仕上圧延ステージ、周長測定ステージ)においては、圧下軸方向位置センサ21の情報を用い、図4に示すような状態にあるリング状部材の取り付けまたは取り外し時においては、サーボモータ23に内蔵されるエンコーダ(不図示)の情報を用いる。
Note that the down-axis
次に、図5〜図8を用いて引張ローラ15、小圧延ローラ11、大圧延ローラ12の具体的な時間と位置の関係を説明する。図5は時間当たりの引張ローラ15の位置を、図6は時間当たりの小圧延ローラ11の位置を、図7は時間当たりの大圧延ローラ12の位置を示している。図5〜図7に示すように、本発明のリング状部材Wの圧延工程は、加速ステージ(加速ST)、粗圧延ステージ(粗圧延ST)、減速ステージ(減速ST)、仕上圧延ステージ(仕上圧延ST)、周長測定ステージ(周長測定ST)で構成される。ここで、加速ステージは、加工にあたって引張ローラ15、小圧延ローラ11、大圧延ローラ12の各ローラの回転数を上げていくステージである。粗圧延ステージは、リング状部材の粗圧延を行なうステージである。減速ステージは、加工の仕上げを行なうにあたって引張ローラ15、小圧延ローラ11、大圧延ローラ12の各ローラの回転数を下げていくステージである。仕上圧延ステージは、リング状部材の外周面の表面粗さを整えるための仕上げを行なうステージである。周長測定ステージ(周長測定ST)は、圧延加工後のリング状部材Wの周長を測定するステージである。また、図8は大圧延ローラ12の逆クラウニング量δ1とリング状部材Wの関係を示す図である。図8に示すように、大圧延ローラ12の圧延面には半径Rで示される形状(逆クラウニングの形状)が形成されている。
Next, specific relationship between time and position of the
まず、図5を用いて時間当たりの引張ローラ15の位置を具体的に説明する。図5は横軸に時間を取り、縦軸に引張ローラ15の位置を取ることにより、時間当たりの引張ローラ15の位置を示したものである。図5に示すように、引張ローラ15は初期の設置位置(初期位置)から、加速ステージ、粗圧延ステージ、減速ステージ、仕上圧延ステージを経由して、目標位置まで移動する。
First, the position of the
この引張ローラ15の各ステージにおける時間割りは次のようにして設定している。まず、リング状部材Wの所定の製造量を確保するために、加速ステージから仕上圧延ステージまでに要することのできる加工時間を予め定める。そして、最もリング状部材Wの圧延が進められる粗圧延ステージでは、引張軸方向位置センサ22により引張ローラ15の位置をリアルタイムに把握しながら、経験上リング状部材Wの圧延に適したとして認識される一定の速度に引張ローラ15の移動速度を維持することとする。このとき、図5においては軌道51の上を移動することになる。また、リング状部材Wの外周面の表面粗さなどを均一にするなど、仕上げが行なわれる仕上圧延ステージでも、引張軸方向位置センサ22により引張ローラ15の位置をリアルタイムに把握しながら、経験上リング状部材Wの仕上げに適したとして認識される一定の速度に引張ローラの移動速度を維持することとする。このとき、図5においては軌道52の上を移動することになる。そのため、粗圧延ステージと仕上圧延ステージに割り当てられる加工時間は、経験上定まるものとなる。そして、加速ステージから仕上圧延ステージまでに要することのできる加工時間から、この粗圧延ステージと仕上圧延ステージに割り当てられる加工時間を差し引き、加速ステージと減速ステージとの加工時間を定める。
The time schedule in each stage of the
また、引張ローラ15の位置の軌道は図5に示すとおり、仕上圧延ステージにおいて目標位置に対しリング状部材Wのスプリングバック量を考慮した位置まで引張ローラ15を移動させることにしている。
Further, as shown in FIG. 5, the trajectory of the position of the
次に、図6を用いて時間当たりの小圧延ローラ11の位置を具体的に説明する。図6は横軸に時間を取り、縦軸に小圧延ローラ11の位置を取ることにより、時間当たりの小圧延ローラ11の位置を示したものである。図6に示すように、小圧延ローラ11は初期設置位置から、加速ステージ、粗圧延ステージ、減速ステージ、仕上圧延ステージを経由して、目標位置まで移動する。
Next, the position of the small rolling
この小圧延ローラ11の各ステージにおける位置の軌道は次のようにして設定している。まず、予め圧延加工前のリング状部材Wの板厚を測定する。この測定したリング状部材Wの板厚のデータを元に粗材板厚位置を定める。具体的にこの粗材板厚位置とは、大圧延ローラ12の外周面から圧延加工前のリング状部材Wの板厚の量だけ離れた位置である。
The trajectory of the position of each small rolling
そして、この粗材板厚位置から目標板厚位置まで、リング状部材Wの体積が一定で、かつ板幅も一定あるとの前提のもと、引張ローラ15の位置から算出される周長をもとに、時間ごとのリング状部材Wの板厚の狙い値を求める。そして、この時間ごとのリング状部材の板厚の狙い値を実現するための小圧延ローラ11の位置を基本軌道として算出する。この基本軌道を表したものが図6における点線で示される曲線61である。この基本軌道の上を、小圧延ローラ11を移動させていくことにより、圧延加工時においてはリング状部材Wの塑性変形に対応しながら板厚を管理することができるので、リング状部材Wの全周にわたり板厚を均一にすることができる。
From the rough material plate thickness position to the target plate thickness position, the circumference calculated from the position of the
しかし、実際の圧延加工においては、圧延加工後に必要とされるリング状部材の断面形状や小圧延ローラ11や大圧延ローラ12などの各ローラの剛性や各ローラに取り付けられるベアリングの剛性などを考慮しなければならない。そこで、本発明では、この基本軌道をもとに実際の小圧延ローラ11の軌道を定める点に特徴を有している。具体的には、次のように定めている。まず、圧延加工の開始時における小圧延ローラ11の位置とする初期設定位置を次のように定める。図8のように大圧延ローラ12の外周面の断面形状には内径側にRが形成された形状(以下、逆クラウニング形状という。)が形成されている。このように逆クラウニング形状を形成しているのは、圧延加工後にリング状部材Wの断面を図8(b)のように形成する必要があるためである。そこで、リング状部材Wを取り付けた小圧延ローラ11を圧下軸方向に移動して、リング状部材Wを大圧延ローラ12に接触させたときには、図8(a)のようにリング状部材Wと大圧延ローラ12の外周面の間に隙間(以下、逆クラウニング量δ1という。)が生じる。より具体的には、逆クラウニング量δ1とは、リング状部材Wの外周面が大圧延ローラ12の外周面に接したときのリング状部材Wの外周面と大圧延ローラ12の外周面の間の最大隙間量をいう。このように、逆クラウニング量δ1が存在するので、小圧延ローラ11の初期設定位置は上記の基本軌道における粗材板厚位置に対して逆クラウニング量δ1を積み上げた位置とする。なお、逆クラウニング量δ1は数μm程度の非常に小さい量であるが、図8では説明上、この逆クラウニング量δ1を誇張して表現していることに注意されたい。
However, in the actual rolling process, the cross-sectional shape of the ring-shaped member required after the rolling process, the rigidity of each roller such as the small rolling
ここで、大圧延ローラ12にリング状部材Wを接触させて小圧延ローラ11を大圧延ローラ12側へ押し付けながらリング状部材Wの圧延を行なう際には、小圧延ローラ11や大圧延ローラ12などの各ローラの剛性や各ローラに取り付けられるベアリングの剛性やリング状部材Wの材質などによっては、小圧延ローラ11の押付量を吸収してしまい、リング状部材Wに小圧延ローラ11の押付量が十分に伝わらないおそれがある。そのため、リング状部材Wの板厚が目標とする値に達しないおそれがある。そこで、目標板厚位置よりさらに、各ローラの剛性や各ローラに取り付けられるベアリングの剛性やリング状部材Wの材質などを考慮した押し潰し量を積み上げた位置を、小圧延ローラ11の目標位置とする。この押し潰し量は、加工実績をもとに定められる量であり、図6においてはδ2が押し潰し量に該当する。
Here, when rolling the ring-shaped member W while bringing the ring-shaped member W into contact with the large-rolling
そして、仕上圧延ステージでは、小圧延ローラ11を目標位置に固定してリング状部材Wの外周面を全周にわたって満遍なく仕上げ加工を行なう。これにより、リング状部材Wの板厚や外周面の面粗さが全周にわたり均一になる効果が得られる。
In the finish rolling stage, the small rolling
このように、基本軌道における粗材板厚位置に対して逆クラウニング量δ1を積み上げた初期設定位置と、目標板厚位置よりさらに押し潰し量δ2を積み上げた位置である目標位置との間を、前記の基本軌道の曲線に沿うように3次曲線で繋いだ軌道を小圧延ローラ11の実際の軌道とする。そして、本発明では圧下軸方向位置センサ21により小圧延ローラ11の位置をリアルタイムに把握しながら、この小圧延ローラ11の実際の軌道を実現する。
Thus, between the initial setting position where the reverse crowning amount δ1 is accumulated with respect to the rough material plate thickness position in the basic track, and the target position where the crushing amount δ2 is further accumulated from the target plate thickness position, The track connected by the cubic curve so as to follow the curve of the basic track is set as the actual track of the small rolling
なお、リング状部材Wの生産性を考慮すれば、本発明の圧延工程(加速ステージから周長測定ステージ)に要することのできる時間は数秒間だけとなる。また、リング状部材Wの外周面の表面粗さを全周にわたってより均一にする必要があるので、リング状部材Wの回転数は出来る限り多くする必要があるので、本実施例ではリング状部材Wの回転数は1分間当たり数千回(数千rpm)としている。そして、この条件下でリング状部材Wの板厚のバラツキは、全周にわたって数μmの範囲内にする必要がある。そのため、リング状部材Wの板厚の測定ポイントを出来る限り確保して、リング状部材Wの全周にわたって板厚をより正確に測定しようとするには、圧下軸方向位置センサ21のサンプリング時間を出来る限り短くして、リング状部材Wの板厚の測定を短時間うちに出来るだけ多くの回数を行なう必要がある。そこで、前記のように、圧延工程に要することのできる時間はわずかに数秒間であって、かつリング状部材Wの回転数は数千rpmという条件を満たすために、サンプリング時間が数msecである圧下軸方向位置センサ21を使用することが望ましい。
In consideration of the productivity of the ring-shaped member W, the time required for the rolling process (acceleration stage to circumference measurement stage) of the present invention is only a few seconds. Moreover, since it is necessary to make the surface roughness of the outer peripheral surface of the ring-shaped member W more uniform over the entire circumference, it is necessary to increase the number of rotations of the ring-shaped member W as much as possible. The rotation speed of W is several thousand times per minute (several thousand rpm). And under this condition, the thickness variation of the ring-shaped member W needs to be within a range of several μm over the entire circumference. Therefore, in order to secure the measurement point of the plate thickness of the ring-shaped member W as much as possible and to more accurately measure the plate thickness over the entire circumference of the ring-shaped member W, the sampling time of the rolling
次に、図7を用いて時間当たりの大圧延ローラ12の位置を具体的に説明する。図7は横軸に時間を取り、縦軸に大圧延ローラ12の回転速度を取ることにより、時間当たりの大圧延ローラ12の回転速度を示したものである。粗圧延ステージでは大圧延ローラ12の周回数が多いほど圧延力や引張力を小さくできるので、出来る限り大圧延ローラ12の周回数が多くなるように大圧延ローラ12の回転速度を決定する。なお、検証の結果、本実施例では大圧延ローラ12の周回数は18回以上を推奨値とする。
Next, the position of the
また、仕上圧延ステージでは大圧延ローラ12の周回数が少なすぎるとリング状部材Wの面粗度が悪化し、多すぎるとリング状部材Wの端部が反り返るおそれがある。そこで、大圧延ローラ12の適度な周回数が得られるように、仕上圧延速度を決定する。なお、検証の結果、本実施例では大圧延ローラ12の周回数は2回以上6回以下を推奨値とする。
Further, in the finish rolling stage, if the number of rotations of the
また、本発明では、前記のように小圧延ローラ11の位置を圧下軸方向位置センサ21,22でリアルタイムに検出しながら圧延加工を行なう。そのため、リング状部材Wのサイズが変更されても、小圧延ローラ11の初期設定位置と目標位置を定めれば、その間の小圧延ローラ11の軌道をリング状部材Wのサイズに適合させながら実現することが出来る。従って、サイズ違いのリング状部材であっても小圧延ローラの動きを簡単に設定し直すだけでサイズ違いのリング状部材の圧延も容易にすることができる効果が得られる。
In the present invention, as described above, the rolling process is performed while the position of the small rolling
また、圧延工程に入るにあたって、圧下軸方向にトルク指令を行い大サポートローラ14を大圧延ローラ12側に近づけていく際には、小圧延ローラ11がリング状部材Wを介して大圧延ローラ12に接することにより小圧延ローラ11の移動が止まった位置を小圧延ローラ11の初期設定位置とする。このようにすることで、ボールねじやローラの剛性や熱膨張の影響を受けないので、圧延工程以外の外乱をできるだけ除去することができる。以上の動作を図に表すと、図9のようになる。図9に示すように、小圧延ローラ11の位置の変化が止まったタイミングで圧下軸方向のトルクを一定にし、同時に小圧延ローラ11の位置を圧下軸方向位置センサ21で検出して制御しながら圧延加工を開始する。
Further, when entering the rolling process, when the torque command is issued in the direction of the rolling down axis and the
以上のような実施例により以下の効果が得られる。
(1)本発明は、リング状部材Wを小圧延ローラ11と大圧延ローラ12との間に通し引張ローラ15により引っ張りながら小圧延ローラ11の軸心から大圧延ローラ12の軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材Wを圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造方法において、小圧延ローラ11の圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサ21のデータをフィードバックすることにより、小圧延ローラ11の外周面と大圧延ローラ12の外周面との隙間量を算出してリング状部材Wの板厚を制御する圧延工程を有するので、検出した大圧延ローラ12の外径と小圧延ローラ11の外径との隙間量をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材Wの板厚を検出することからリング状部材Wの全周にわたって板厚を均一にすることができ、サイズ違いのリング状部材Wであっても小圧延ローラ11の動きを簡単に設定し直すだけでサイズ違いのリング状部材Wの圧延も容易にすることができる効果が得られる。
The following effects are acquired by the above examples.
(1) In the present invention, the ring-shaped member W is passed between the small rolling
(2)本発明は、(1)に記載するリング状部材の製造方法において、リング状部材の周長は引張ローラの移動量を検出する引張軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより算出するものであって、リング状部材の周長より算出されるリング状部材の板厚に対応させた小圧延ローラ11の軌道に対して、リング状部材Wの板厚を目標値に仕上げる仕上圧延ステージにて小圧延ローラ11と大圧延ローラ12の剛性を考慮した押し潰し量を加えた位置まで小圧延ローラ11の軌道を修正するものであって、小圧延ローラ11と大圧延ローラ12と引張ローラ15の回転速度を上げる加速ステージの開始時では、大圧延ローラ12の外周面から前記加速ステージ開始時の圧延加工前の粗材板厚の量と大圧延ローラ12の外周面の逆クラウニング量の合計分を離した位置である初期設定位置に小圧延ローラ11を設定し、仕上圧延ステージでは、小圧延ローラ11の目標位置から前記押し潰し量を加えた位置である目標設定位置にて小圧延ローラ11を固定する圧延工程を有するので、(1)に記載する効果に加えて、検出した引張ローラ15の位置をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材Wの周長を検出することから製造品ごとの周長を均一にすることができ、仕上圧延ステージでは小圧延ローラ11の位置を固定させながら小圧延ローラ11を回転させることにより全周にわたって外周面の表面粗さを均一にすることができる効果が得られる。
(2) According to the present invention, in the method for manufacturing a ring-shaped member described in (1), the circumference of the ring-shaped member is calculated by feeding back data of a tension axial direction position sensor that detects the movement amount of the tension roller. A finishing rolling stage for finishing the plate thickness of the ring-shaped member W to a target value with respect to the track of the small rolling
(3)本発明は、(2)に記載するリング状部材の製造方法において、初期設定位置は小圧延ローラ11を大圧延ローラ12へ近づけていき小圧延ローラ11がリング状部材に接触する位置であるとする圧延工程を有するので、(1)または(2)に記載する効果に加えて、リング状部材Wの剛性変形や熱膨張などの影響を除去してリング状部材Wについて全周にわたって板厚を均一にすることができる効果が得られる。
(3) In the method for manufacturing a ring-shaped member according to (2), the initial setting position is a position where the small rolling
(4)本発明は、(1)乃至(3)に記載するいずれか一つのリング状部材の製造方法において、加速ステージから仕上圧延ステージにかけては圧下軸方向位置センサにより小圧延ローラ11の位置を検出するものであって、加速ステージの前工程であるリング状部材組み付けステージおよび仕上圧延ステージの後工程であるリング状部材取り外しステージではサーボモータにより小圧延ローラ11の位置を検出する圧延工程を有するので、(1)乃至(3)に記載する効果に加えて、小圧延ローラ11の位置を正確に検出してリング状部材Wについて全周にわたって板厚を均一にすることができる効果が得られる。
(4) In the present invention, in any one of the ring-shaped member manufacturing methods described in (1) to (3), the position of the small rolling
(5)本発明は、リング状部材Wを小圧延ローラ11と大圧延ローラ12との間に通し引張ローラ15により引っ張りながら小圧延ローラ11の軸心から大圧延ローラ12の軸心への圧下軸方向に荷重を加えてリング状部材Wを圧延する圧延工程を有するリング状部材の製造装置において、小圧延ローラ11の圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサ21と、移動量をフィードバックさせて小圧延ローラ11の外周面と大圧延ローラ12の外周面との隙間量を算出してリング状部材Wの板厚を制御する制御部を有するので、検出した大圧延ローラ12の外径と小圧延ローラ11の外径との隙間量をフィードバックさせてリアルタイムにリング状部材Wの板厚を検出してリング状部材Wの全周にわたって板厚を均一にすることができ、サイズ違いのリング状部材Wであっても小圧延ローラ11の動きを簡単に設定し直すだけでサイズ違いのリング状部材Wの圧延も容易にすることができる効果が得られる。
(5) In the present invention, the ring-shaped member W is passed between the small rolling
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
1 圧延装置
11 小圧延ローラ
12 大圧延ローラ
13 小サポートローラ
14 大サポートローラ
15 引張ローラ
21 圧下軸方向位置センサ
22 引張軸方向位置センサ
23 サーボモータ
24 ボールねじ
25 サーボモータ
26 ボールねじ
W リング状部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第1圧延ローラの前記圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより、第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する圧延工程を有することを特徴とするリング状部材の製造方法。 While the ring-shaped member is passed between the first rolling roller and the second rolling roller and pulled by the pulling roller, a load is applied in the reduction axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller to form a ring shape. In the method for producing a ring-shaped member having a rolling process for rolling the member,
By feeding back the data of the down-axis direction position sensor that detects the amount of movement of the first rolling roller in the down-axis direction, the amount of clearance between the outer peripheral surface of the first rolling roller and the outer peripheral surface of the second rolling roller is calculated. And a rolling process for controlling the plate thickness of the ring-shaped member.
リング状部材の周長は引張ローラの移動量を検出する引張軸方向位置センサのデータをフィードバックすることにより算出するものであって、
リング状部材の周長より算出されるリング状部材の板厚に対応させた第1圧延ローラの軌道に対して、リング状部材の板厚を目標値に仕上げる仕上圧延ステージにて第1圧延ローラと第2圧延ローラの剛性を考慮した押し潰し量を加えた位置まで第1圧延ローラの軌道を修正するものであって、
第1圧延ローラと第2圧延ローラと引張ローラの回転速度を上げる加速ステージの開始時では、第2圧延ローラの外周面から前記加速ステージ開始時の圧延加工前の粗材板厚の量と第2圧延ローラの外周面の逆クラウニング量の合計分を離した位置である初期設定位置に第1圧延ローラを設定し、
前記仕上圧延ステージでは、第1圧延ローラの目標位置から前記押し潰し量を加えた位置である目標設定位置にて第1圧延ローラを固定する圧延工程を有することを特徴とするリング状部材の製造方法。 In the manufacturing method of the ring-shaped member according to claim 1,
The circumference of the ring-shaped member is calculated by feeding back the data of the tension axis direction position sensor that detects the movement amount of the tension roller,
The first rolling roller in a finishing rolling stage that finishes the plate thickness of the ring-shaped member to the target value with respect to the track of the first rolling roller corresponding to the plate thickness of the ring-shaped member calculated from the circumferential length of the ring-shaped member And correcting the trajectory of the first rolling roller to a position where the amount of crushing is added in consideration of the rigidity of the second rolling roller,
At the start of the acceleration stage that increases the rotation speed of the first rolling roller, the second rolling roller, and the tension roller, the amount of the rough material plate thickness before the rolling process at the start of the acceleration stage from the outer peripheral surface of the second rolling roller and the first The first rolling roller is set at an initial setting position that is a position separated from the total amount of reverse crowning on the outer peripheral surface of the two rolling rollers,
The finishing rolling stage has a rolling step of fixing the first rolling roller at a target setting position that is a position obtained by adding the crushing amount from a target position of the first rolling roller. Method.
前記初期設定位置は第1圧延ローラを第2圧延ローラへ近づけていき第1圧延ローラがリング状部材に接触する位置であるとする圧延工程を有することを特徴とするリング状部材の製造方法。 In the manufacturing method of the ring-shaped member according to claim 2,
A method for manufacturing a ring-shaped member, comprising: a rolling step in which the initial setting position is a position where the first rolling roller is brought close to the second rolling roller and the first rolling roller contacts the ring-shaped member.
前記加速ステージから前記仕上圧延ステージにかけては前記圧下軸方向位置センサにより第1圧延ローラの位置を検出するものであって、
前記加速ステージの前工程であるリング状部材組み付けステージおよび前記仕上圧延ステージの後工程であるリング状部材取り外しステージではサーボモータにより第1圧延ローラの位置を検出する圧延工程を有することを特徴とするリング部材の製造方法。 In the manufacturing method of any one ring member described in Claim 1 thru | or 3,
From the acceleration stage to the finish rolling stage, the position of the first rolling roller is detected by the reduction axial position sensor,
The ring-shaped member assembly stage, which is a pre-process of the acceleration stage, and the ring-shaped member removal stage, which is a post-process of the finish rolling stage, have a rolling process of detecting the position of the first rolling roller by a servo motor. Manufacturing method of ring member.
第1圧延ローラの前記圧下軸方向の移動量を検出する圧下軸方向位置センサと、
前記移動量をフィードバックさせて第1圧延ローラの外周面と第2圧延ローラの外周面との隙間量を算出してリング状部材の板厚を制御する制御部を有することを特徴とするリング状部材の製造装置。 While the ring-shaped member is passed between the first rolling roller and the second rolling roller and pulled by the pulling roller, a load is applied in the reduction axial direction from the axis of the first rolling roller to the axis of the second rolling roller to form a ring shape. In the manufacturing apparatus of a ring-shaped member having a rolling process for rolling the member,
A down-axis direction sensor that detects a movement amount of the first rolling roller in the down-axis direction;
A ring-shaped device having a control unit for controlling the plate thickness of the ring-shaped member by calculating the amount of clearance between the outer peripheral surface of the first rolling roller and the outer peripheral surface of the second rolling roller by feeding back the amount of movement. Manufacturing equipment for members.
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