JP2010064134A - ローリングミル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、小型のローリングミル装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ローリングミル装置１は、自身の軸周りに回転可能な単一のメインロール６０と、メインロール６０の径方向外側に配置されリング状のワークＷ２が環装される複数のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒと、を備える。ローリングミル装置１は、メインロール６０とマンドレル６１Ｌ、６１Ｒとの間隔を狭めることにより、ワークＷ２の径方向肉厚を薄くする。ワークＷ２の加工時において、複数のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒは不動である。ローリングミル装置１は、さらに、複数のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒの各々に対して、メインロール６０を近接させるメインロール移動装置３を備えることを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、小径厚肉のリング状のワークを大径薄肉の製品に加工するローリングミル装置に関する。

例えば、特許文献１には、リングギアの製造に用いるローリングミル装置が開示されている。ローリングミル装置は、一対のスライドテーブルと、一対のマンドレルと、メインロールと、を備えている。一対のマンドレルおよびメインロールの回転軸は、垂直方向に延在している。一対のスライドテーブルおよび一対のマンドレルは、メインロールを挟んで、水平方向両側に配置されている。言い換えると、スライドテーブルとマンドレルとの組が、メインロールを挟んで、水平方向両側に、一対配置されている。マンドレルはスライドテーブルの上に配置されている。マンドレルは、スライドテーブルと共に、不動のメインロールに対して離接可能である。ワークは、小径厚肉のリング状を呈している。ワークは、テーブルに載置されている。ワークの径方向内側には、マンドレルが挿入されている。

ワークにマンドレルが挿入された状態で、スライドテーブルを回転するメインロールに近づけると、ワークは、径方向内側からマンドレルにより、径方向外側からメインロールにより、それぞれ押圧されることになる。このため、ワークの側周壁の肉厚は薄くなる。また、ワークは大径化する。このようにして、小径厚肉のワークを圧延し、大径薄肉のリングギアの中間製品を作製する。
特開昭５８−２５８３４号公報

しかしながら、同文献記載のローリングミル装置によると、不動のメインロールに対して、水平方向両側から、一対のマンドレルを、交互に近接させている。このため、一対のマンドレルの各々に対して、マンドレルをメインロールに近接させるための、マンドレル移動装置が必要になる。すなわち、一対のマンドレル移動装置が必要になる。したがって、ローリングミル装置の構造が複雑になる。また、マンドレル移動方向の全長が長くなるので、ローリングミル装置が大型化する。

本発明のローリングミル装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、構造が簡単で小型のローリングミル装置を提供することを目的とする。

以下の括弧内の番号は、請求項の番号に対応している。

（１）上記課題を解決するため、本発明のローリングミル装置は、自身の軸周りに回転可能な単一のメインロールと、該メインロールの径方向外側に配置されリング状のワークが環装される複数のマンドレルと、を備えてなり、該メインロールと該マンドレルとの間隔を狭めることにより該ワークの径方向肉厚を薄くするローリングミル装置であって、前記ワークの加工時において、複数の前記マンドレルは不動であり、さらに、複数の該マンドレルの各々に対して、前記メインロールを近接させるメインロール移動装置を備えることを特徴とする。

特許文献１に記載のローリングミル装置の場合、ワークを加工する際、不動のメインロールに対して、マンドレル移動装置により、マンドレルを近接させている。このため、マンドレルの配置数分だけ、マンドレル移動装置を配置する必要がある。

これに対して、本発明のローリングミル装置の場合、ワークを加工する際、不動のマンドレルに対して、メインロール移動装置により、メインロールを近接させている。このため、マンドレルの配置数に因らず、メインロール移動装置の配置数は一つで済む。したがって、本発明のローリングミル装置によると、複数のマンドレル移動装置を有する従来のローリングミル装置と比較して、構造が簡単になる。また、メインロール移動方向の全長が短くなり、ローリングミル装置を小型化できる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記メインロールの回転軸および複数の前記マンドレルは、略水平方向に延在しており、前記ワークの軸方向両端のうち、少なくとも一方は、外部に開放されている構成とする方がよい。

特許文献１に記載のローリングミル装置の場合、圧延時において、ワークがスライドテーブルの上に載置されている。すなわち、ワークの孔の下端開口は、スライドテーブルにより封止されている。このため、圧延の過程でワーク内周面から剥がれ落ちるスケール（酸化粉）が、ワークの径方向内側に堆積してしまう。ワークの径方向内側にスケールが堆積すると、当該スケールがマンドレルとワーク内周面との間に噛み込まれるおそれがある。そして、噛み込まれたスケールが、マンドレルにより、ワーク内周面にスタンプされてしまうおそれがある。すなわち、本来、加工面であるワーク内周面に、スケールによる圧痕が、形成されるおそれがある。

これに対して、本構成のローリングミル装置の場合、圧延時において、ワークの軸芯が、マンドレルにより、略水平方向に支持される。本構成のローリングミル装置によると、圧延時においてワークの径方向内側に発生するスケール、金属粉、塵埃などは、ワークの軸方向両端の開口のうち少なくとも一方から、外部に排出される。このため、ワークの径方向内側に、スケールなどが堆積しにくい。したがって、スケールなどが、マンドレルとワーク内周面との間に噛み込まれにくい。よって、ワークの内周面に圧痕が形成されにくい。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記メインロールの回転軸と複数の前記マンドレルとは、略水平方向に並んで配置されている構成とする方がよい。ワークの径方向内側において発生するスケールなどは、直接、ワークの開口からワーク外部に排出される。あるいは、スケールなどは、一旦ワーク内周面の下側部分に落下し、ワークの回転に伴って軸方向に移動し、ワークの開口からワーク外部に排出される。

この点、本構成のローリングミル装置によると、ワークは、マンドレルとメインロールとにより、略水平方向両側から、挟持される。このため、マンドレルとワーク内周面との圧接部分が、スケールなどが落下するワーク内周面の下側部分から、離間している。したがって、スケールなどが、マンドレルとワーク内周面との間に噛み込まれるおそれが、さらに小さい。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、熱間鍛造に用いられる構成とする方がよい。本構成のローリングミル装置によると、加熱されたワークに対して圧延が行われる。このため、圧延時におけるワークの変形抵抗が小さくなる。したがって、ワークの加工性が向上する。

本発明によると、構造が簡単で小型のローリングミル装置を提供することができる。

以下、本発明のローリングミル装置の実施の形態について説明する。

＜リングギアの製造方法＞
まず、熱間鍛造によるリングギアの製造方法について簡単に説明する。図１に、リングギアの製造方法の工程図を示す。図１に示すように、リングギアの製造方法は、加熱工程Ｓ１と、荒地プレス工程Ｓ２と、圧延工程Ｓ３と、仕上げプレス工程Ｓ４と、を有している。

加熱工程Ｓ１においては、高周波加熱炉により、円柱状のビレットＷ１を、約３分程度で約１２００℃の温度まで加熱する。荒地プレス工程Ｓ２においては、まず、ビレットＷ１を軸方向から圧縮し、円板状とする。次いで、円板状のビレットＷ１に軸方向に孔を穿設し、ワークＷ２を作製する。圧延工程Ｓ３においては、ワークＷ２に圧延処理を施すことにより大径化させ、中間第一製品Ｗ３を作製する。仕上げプレス工程Ｓ４では、中間第一製品Ｗ３の軸方向両端面に所定の形状を付与し、中間第二製品Ｗ４を作製する。その後、中間第二製品Ｗ４の内周面あるいは外周面に、所定のギア形状を付与し、リングギアを作製する。

本実施形態のローリングミル装置は、上記一連の工程のうち、圧延工程Ｓ３を実行するために用いられる。すなわち、本実施形態のローリングミル装置は、小径厚肉のワークＷ２を大径薄肉の中間第一製品Ｗ３に加工するために用いられる。

＜ローリングミル装置の構成＞
次に、本実施形態のローリングミル装置の全体構成について説明する。以下の図において、左右方向に対応している部材は、数字の末尾にＬ（左）またはＲ（右）を付した符合で示す。図２に、本実施形態のローリングミル装置の斜視図を示す。図３に、同ローリングミル装置の上面図を示す。図４に、同ローリングミル装置の透過斜視図を示す。図５に、同ローリングミル装置の分解斜視図を示す。図２〜図５に示すように、ローリングミル装置１は、フレーム２と、メインロール移動装置３と、メインロール回転装置４と、一対のワーク支持装置５Ｌ、５Ｒと、メインロール６０と、一対のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒと、二対のガイドロールと、を備えている。

［フレームの構成］
図６に、本実施形態のローリングミル装置のフレームの斜視図を示す。図６に示すように、フレーム２は、基部２０と、一対の棚部２１Ｌ、２１Ｒと、一対のビーム２２、２３と、一対の揺動軸支持ブロック２４と、を備えている。

基部２０は、鋼製であって、矩形枠体状を呈している。基部２０は、図示しない工場の床面に配置されている。棚部２１Ｒは、鋼製であって、基部２０の上面に配置されている。棚部２１Ｒは、基部２０の右縁に沿って配置されている。棚部２１Ｒは、短軸角筒状を呈している。棚部２１Ｒの開口軸は、左右方向に延在している。棚部２１Ｒの筒内には、前後一対の仕切壁２１０Ｒ、２１１Ｒが配置されている。前方の仕切壁２１０Ｒは、前壁２１２Ｒと近接している。仕切壁２１０Ｒ、前壁２１２Ｒの左縁には、各々、切欠部が形成されている。当該切欠部には、シリンダ収容部２１３Ｒが配置されている。棚部２１Ｒの左縁には、上下一対のガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒが配置されている。一対のガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒは、互いに略平行に、前後方向に延在している。

棚部２１Ｌは、鋼製であって、基部２０の上面に配置されている。棚部２１Ｌは、基部２０の左縁に沿って配置されている。棚部２１Ｌは、棚部２１Ｒと左右対称に配置され、棚部２１Ｒと同様の構造を有している。

ビーム２２は、鋼製であって、左右一対の棚部２１Ｌ、２１Ｒの上壁間に架設されている。ビーム２２は、棚部２１Ｌ、２１Ｒの前縁に沿って配置されている。ビーム２３は、鋼製であって、ビーム２２と同様に、左右一対の棚部２１Ｌ、２１Ｒの上壁間に架設されている。ビーム２３は、棚部２１Ｌ、２１Ｒの後縁に沿って配置されている。

一対の揺動軸支持ブロック２４は、鋼製であって、基部２０の上面に配置されている。一対の揺動軸支持ブロック２４は、基部２０の前後縁の左右方向略中央に配置されている。一対の揺動軸支持ブロック２４は、前後方向に対向している。揺動軸支持ブロック２４には、支持孔２４０が穿設されている。支持孔２４０は、揺動軸支持ブロック２４を前後方向に貫通している。

［メインロール移動装置の構成］
図７に、本実施形態のローリングミル装置のメインロール移動装置およびメインロール回転装置の斜視図を示す。図７に示すように、メインロール移動装置３は、ブラケット３０と、ボールねじ機構部３１と、揺動部３２と、を備えている。

ブラケット３０は、一対のモータ収容箱支持ブロック３００、３０１を備えている。一対のモータ収容箱支持ブロック３００、３０１は、鋼製であって、図２〜図５に示すように、フレーム２の棚部２１Ｌの上壁左縁の後方に固定されており、前後方向に所定間隔だけ離間して配置されている。

図７に戻って、ボールねじ機構部３１は、モータ３１０と、モータ収容箱３１１と、ボールねじ部３１２と、ナット部３１３と、を備えている。モータ収容箱３１１は、鋼製であって、上方および左方に開口する直方体箱状を呈している。モータ収容箱３１１は、モータ収容箱揺動軸３１１ａ、３１１ｂを介して、ブラケット３０に揺動可能に支持されている。モータ３１０は、モータ収容箱３１１に収容されている。モータ３１０の駆動軸３１０ａは、左右方向に延在している。ボールねじ部３１２は、鋼製であって、左右方向に延在する丸棒状を呈している。ボールねじ部３１２は、駆動軸３１０ａに接続されている。ナット部３１３は、鋼製であって、直方体状を呈している。ナット部３１３は、ボールねじ部挿通孔３１３ａと、一対の揺動部揺動軸３１３ｂと、を備えている。ボールねじ部挿通孔３１３ａは、ナット部３１３を、左右方向に貫通している。ボールねじ部３１２は、ボールねじ部挿通孔３１３ａに挿通されている。ボールねじ部３１２は、ボール（図略）を介して、ボールねじ部挿通孔３１３ａと、螺合している。一対の揺動部揺動軸３１３ｂは、短軸円柱状を呈している。一対の揺動部揺動軸３１３ｂは、ナット部３１３の前後面から突設されている。

揺動部３２は、一対の連結ブロック３２０ａ、３２０ｂと、揺動アーム３２１と、揺動軸３２２と、を備えている。揺動軸３２２は、鋼製であって、前後方向に延在する丸棒状を呈している。図２〜図５に示すように、揺動軸３２２は、前後方向に対向する一対の揺動軸支持ブロック２４間に架設されている。揺動軸３２２の前後方向両端は、一対の支持孔２４０に、揺動可能に支持されている。

図７に戻って、揺動アーム３２１は、鋼製であって、上下方向に延在する角柱状を呈している。揺動アーム３２１は、揺動軸固定孔３２１ａと、回転軸挿通孔３２１ｂと、を備えている。揺動軸固定孔３２１ａは、揺動アーム３２１の下端に配置されている。揺動軸固定孔３２１ａは、揺動アーム３２１を前後方向に貫通している。揺動軸固定孔３２１ａには、揺動軸３２２が挿通され、固定されている。回転軸挿通孔３２１ｂは、揺動アーム３２１の上下方向略中央に配置されている。回転軸挿通孔３２１ｂは、揺動アーム３２１を前後方向に貫通している。

一対の連結ブロック３２０ａ、３２０ｂは、鋼製であって、各々、矩形板状を呈している。一対の連結ブロック３２０ａ、３２０ｂは、揺動アーム３２１の上端に配置されている。連結ブロック３２０ａの後面および連結ブロック３２０ｂの前面には、各々、凹部が形成されている。一対の凹部には、ナット部３１３の一対の揺動部揺動軸３１３ｂが、揺動可能に収容されている。すなわち、ナット部３１３および一対の連結ブロック３２０ａ、３２０ｂを介して、ボールねじ機構部３１と揺動部３２とは、揺動可能に連結されている。

［メインロール回転装置の構成］
図７に示すように、メインロール回転装置４は、ブラケット４０と、モータ４１と、ギアボックス４２と、回転軸４３と、を備えている。ブラケット４０は、鋼製であって、板状を呈している。ブラケット４０は、揺動アーム３２１の回転軸挿通孔３２１ｂ下部から、後方に突設されている。モータ４１は、ブラケット４０の上面の左後隅に配置されている。ギアボックス４２は、ブラケット４０の上面における、モータ４１の前方に配置されている。モータ４１の駆動軸４１ａは、ギアボックス４２内部の減速ギア（図略）と噛合している。回転軸４３は、ギアボックス４２から前方に突出している。回転軸４３は、鋼製であって、ギアボックス４２内部の減速ギアに連結されている。回転軸４３は、揺動アーム３２１の回転軸挿通孔３２１ｂに、回転可能に挿通されている。メインロール６０は、略水平方向に延在した回転軸４３の前端（回転軸挿通孔３２１ｂからの突出端）に、回転面が略垂直となるように固定されている。

［ワーク支持装置の構成］
図８に、本実施形態のローリングミル装置の一対のワーク支持装置の分解斜視図を示す。図８に示すように、ワーク支持装置５Ｒは、固定部材５０Ｒと、可動部材５１Ｒと、ガイドロール駆動部５２Ｒと、を備えている。

固定部材５０Ｒは、一対の係合部５００Ｒ、５０１Ｒと、マンドレル収容凹部５０２Ｒと、を備えている。一対の係合部５００Ｒ、５０１Ｒは、固定部材５０Ｒの上下縁に沿って配置されている。上下一対の係合部５００Ｒ、５０１Ｒは、前後方向に延在している。上下一対の係合部５００Ｒ、５０１Ｒは、図２〜図５に示すように、上下一対のガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒの後部に、固定されている。すなわち、固定部材５０Ｒは、フレーム２に対して不動である。マンドレル収容凹部５０２Ｒは、固定部材５０Ｒの前面に配置され、前方に開口している。

可動部材５１Ｒは、一対の被ガイド部５１０Ｒ、５１１Ｒと、ブラケット５１２Ｒと、油圧シリンダ５１５Ｒと、を備えている。一対の被ガイド部５１０Ｒ、５１１Ｒは、可動部材５１Ｒの上下縁に沿って配置されている。上下一対の被ガイド部５１０Ｒ、５１１Ｒは、図２〜図５に示すように、上下一対のガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒの前部に、摺動可能に係合している。すなわち、可動部材５１Ｒは、フレーム２に対して前後方向に摺動可能である。ブラケット５１２Ｒは、鋼製であって、矩形板状を呈している。ブラケット５１２Ｒは、可動部材５１Ｒの右面から右方に突設されている。ブラケット５１２Ｒの上面には、一対のシリンダ支持ブロック５１３Ｒ、５１４Ｒが立設されている。一対のシリンダ支持ブロック５１３Ｒ、５１４Ｒは、前後方向に所定間隔だけ離間して配置されている。油圧シリンダ５１５Ｒは、シリンダ本体５１６Ｒと、ピストンロッド５１７Ｒと、エンド部材５１８Ｒと、を備えている。油圧シリンダ５１５Ｒは、図２〜図５に示すように、フレーム２の棚部２１Ｒの前壁２１２Ｒと、可動部材５１Ｒの前面と、の間を連結している。図８に戻って、シリンダ本体５１６Ｒは、前後方向に延在している。シリンダ本体５１６Ｒは、可動部材５１Ｒの前面に固定されている。ピストンロッド５１７Ｒは、鋼製であって、前後方向に延在している。ピストンロッド５１７Ｒの後端は、シリンダ本体５１６Ｒに収容されている。ピストンロッド５１７Ｒの前端は、エンド部材５１８Ｒに固定されている。エンド部材５１８Ｒは、直方体箱状を呈している。エンド部材５１８Ｒは、図２〜図５に示すように、フレーム２のシリンダ収容部２１３Ｒを前方から塞いでいる。図８に戻って、マンドレル６１Ｒは、可動部材５１Ｒの後面から、後方に向かって突設されている。マンドレル６１Ｒは、マンドレル収容凹部５０２Ｒに、前後方向に対向している。マンドレル６１Ｒの先端は、マンドレル収容凹部５０２Ｒに、出入り可能である。マンドレル６１Ｒには、ワークＷ２が環装される。

ガイドロール駆動部５２Ｒは、可動部材５１Ｒの後面に配置されている。ガイドロール駆動部５２Ｒは、油圧シリンダ５２０Ｒと、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒと、下方ガイドロール用アーム５２２Ｒと、連結アーム５２３Ｒと、を備えている。油圧シリンダ５２０Ｒは、前後一対のシリンダ揺動軸５２４Ｒ、５２５Ｒを備えている。前後一対のシリンダ揺動軸５２４Ｒ、５２５Ｒは、可動部材５１Ｒの前後一対のシリンダ支持ブロック５１３Ｒ、５１４Ｒに、揺動可能に支持されている。

上方ガイドロール用アーム５２１Ｒは、鋼製であって、直線状を呈している。上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの上端には、ガイドロール６２Ｒが空転可能に支持されている。また、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの上端は、油圧シリンダ５２０Ｒのピストンロッドに接続されている。上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの下端は、可動部材５１Ｒの後面から突設されたボス部に、揺動可能に支持されている。

下方ガイドロール用アーム５２２Ｒは、鋼製であって、Ｊ字状を呈している。下方ガイドロール用アーム５２２Ｒは、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの右側に配置されている。下方ガイドロール用アーム５２２ＲのＪ字先端には、ガイドロール６３Ｒが空転可能に支持されている。ガイドロール６３Ｒは、ガイドロール６２Ｒと、上下方向に対向している。下方ガイドロール用アーム５２２Ｒの上端は、可動部材５１Ｒの後面から突設されたボス部に、揺動可能に支持されている。連結アーム５２３Ｒは、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒと下方ガイドロール用アーム５２２Ｒとを、連結している。ワーク支持装置５Ｌは、ワーク支持装置５Ｒと左右対称に配置され、ワーク支持装置５Ｒと同様の構造を有している。

＜メインロール移動装置の動き＞
次に、メインロール移動装置の動きについて説明する。図９に、本実施形態のローリングミル装置の透過模式前面図を示す。なお、説明の便宜上、ビーム２２、２３は省略して示す。また、ワーク支持装置５Ｌについては固定部材５０Ｌの前面を、ワーク支持装置５Ｒについては可動部材５１Ｒの後面およびガイドロール駆動部５２Ｒを、それぞれ示す。

まず、図９に一点鎖線で示すように、揺動部３２を、右側（時計回り方向）に揺動させる場合について説明する。まず、モータ３１０を駆動し、ボールねじ部３１２を軸周りに回転させる。ナット部３１３は、ボールを介して、ボールねじ部３１２と螺合している。このため、ボールねじ部３１２を回転させると、ナット部３１３が右側に移動する。ナット部３１３の揺動部揺動軸３１３ｂは、揺動部３２の連結ブロック３２０ａに、揺動可能に支持されている。また、揺動部３２は、揺動軸３２２を介して、揺動軸支持ブロック２４に、揺動可能に支持されている。このため、ナット部３１３が右側に移動すると、揺動部３２が、揺動軸３２２を中心に、右側に揺動する。したがって、揺動部３２に支持されたメインロール６０が、ワーク支持装置５Ｒに支持されたマンドレル６１Ｒに近接する。なお、揺動部３２の揺動に伴い、ボールねじ機構部３１も、モータ収容箱揺動軸３１１ａを中心に、時計回り方向に揺動する。

次いで、図９に点線で示すように、揺動部３２を、左側（反時計回り方向）に揺動させる場合について説明する。まず、モータ３１０を駆動し、ボールねじ部３１２を軸周りに回転させる。なお、回転方向は、揺動部３２を右側に揺動させる場合の回転方向に対して、逆方向である。ボールねじ部３１２を回転させると、ナット部３１３が左側に移動する。ナット部３１３が左側に移動すると、揺動部３２が、揺動軸３２２を中心に、左側に揺動する。したがって、揺動部３２に支持されたメインロール６０が、ワーク支持装置５Ｌに支持されたマンドレル６１Ｌに近接する。なお、揺動部３２の揺動に伴い、ボールねじ機構部３１も、モータ収容箱揺動軸３１１ａを中心に、時計回り方向に揺動する。

＜メインロール回転装置の動き＞
次に、メインロール回転装置の動きについて説明する。まず、図７に示すように、モータ４１を駆動し、駆動軸４１ａを軸周りに回転させる。駆動軸４１ａは、ギアボックス４２内部の減速ギア（図略）と噛合している。また、減速ギアは、回転軸４３に連結されている。このため、回転軸４３からは、駆動軸４１ａの回転数およびトルクに対して、低速かつ高トルクの回転力が出力される。当該回転力により、回転軸４３に固定されたメインロール６０を回転させる。なお、メインロール回転装置４は、揺動部３２に固定されている。このため、揺動部３２が揺動する際、メインロール回転装置４も揺動部３２と共に揺動する。

＜ワーク支持装置の動き＞
次に、ワーク支持装置の動きについて説明する。まず、可動部材の動きについて説明する。図１０に、本実施形態のローリングミル装置の左側から見た前後方向断面図を示す。なお、切断面は、右側のワーク支持装置５Ｒの左側である。

図１０に一点鎖線で示すように、可動部材５１Ｒを前方に移動させる場合は、油圧シリンダ５１５Ｒのピストンロッド５１７Ｒをシリンダ本体５１６Ｒに、相対的に没入させる。シリンダ本体５１６Ｒは、可動部材５１Ｒの前面に固定されている。ピストンロッド５１７Ｒは、エンド部材５１８Ｒに固定されている。このため、ピストンロッド５１７Ｒをシリンダ本体５１６Ｒに没入させると、エンド部材５１８Ｒにシリンダ本体５１６Ｒが近接する。すなわち、可動部材５１Ｒが、ガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒに沿って、前方に摺動する。

図１０に実線で示すように、可動部材５１Ｒを後方に移動させる場合は、油圧シリンダ５１５Ｒのピストンロッド５１７Ｒをシリンダ本体５１６Ｒから、相対的に突出させる。ピストンロッド５１７Ｒをシリンダ本体５１６Ｒから突出させると、エンド部材５１８Ｒからシリンダ本体５１６Ｒが離間する。すなわち、可動部材５１Ｒが、ガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒに沿って、後方に摺動する。

ところで、可動部材５１Ｒを前方に移動させると、マンドレル６１Ｒがマンドレル収容凹部５０２Ｒから抜き出される。図８に示すように、ワークＷ２をセットする場合は、まず、マンドレル収容凹部５０２Ｒから抜き出されたマンドレル６１Ｒに、ワークＷ２を環装する。次いで、可動部材５１Ｒを後方に移動させる。そして、マンドレル６１Ｒの先端（後端）を、マンドレル収容凹部５０２Ｒに挿入する。このようにして、ワークＷ２のセットを行う。

続いて、ガイドロール駆動部５２Ｒの動きについて説明する。図１１に、図９の枠ＸＩ内の拡大図を示す。図１１に点線で示すように、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、マンドレル６１Ｒから離間させる場合は、油圧シリンダ５２０Ｒのピストンロッド５２７Ｒをシリンダ本体５２６Ｒ内部に没入させる。ここで、シリンダ本体５２６Ｒは、ブラケット５１２Ｒに接続されている。一方、ピストンロッド５２７Ｒは、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの上端に、接続されている。このため、ピストンロッド５２７Ｒをシリンダ本体５２６Ｒ内部に没入させると、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒが、下端（図１１中にハッチングで示す。）を中心に、時計回り方向に揺動する。したがって、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの上端に接続されたガイドロール６２Ｒも、右上方に移動する。ここで、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒと下方ガイドロール用アーム５２２Ｒとは、連結アーム５２３Ｒを介して、左右方向に連結されている。このため、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒが時計回り方向に揺動すると、下方ガイドロール用アーム５２２Ｒが、上端（図１１中にハッチングで示す。）を中心に、反時計回り方向に揺動する。したがって、下方ガイドロール用アーム５２２ＲのＪ字端に接続されたガイドロール６３Ｒも、右下方に移動する。このようにして、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、マンドレル６１Ｒから離間させる。

図１１に実線で示すように、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、マンドレル６１Ｒに近接させる場合は、油圧シリンダ５２０Ｒのピストンロッド５２７Ｒをシリンダ本体５２６Ｒから突出させる。ピストンロッド５２７Ｒをシリンダ本体５２６Ｒから突出させると、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒが、下端を中心に、反時計回り方向に揺動する。したがって、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒの上端に接続されたガイドロール６２Ｒも、左下方に移動する。上方ガイドロール用アーム５２１Ｒが反時計回り方向に揺動すると、下方ガイドロール用アーム５２２Ｒが、上端を中心に、時計回り方向に揺動する。したがって、下方ガイドロール用アーム５２２ＲのＪ字端に接続されたガイドロール６３Ｒも、左上方に移動する。このようにして、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、マンドレル６１Ｒに近接させる。なお、左側のワーク支持装置５Ｌの動きも、上述した右側のワーク支持装置５Ｒの動きと同様である。

＜圧延工程におけるローリングミル装置の動き＞
次に、本実施形態のローリングミル装置の圧延工程における動きについて説明する。図１に示すように、圧延工程Ｓ３においては、ワークＷ２に圧延処理を施すことにより大径化させ、中間第一製品Ｗ３を作製する。

図１２（ａ）に、圧延工程前期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式前面図を示す。図１２（ｂ）に、圧延工程後期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式前面図を示す。図１３に、圧延工程後期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式斜視図を示す。

本工程においては、まず、図１２（ａ）に示すように、ワークＷ２を、ローリングミル装置にセットする。すなわち、ワークＷ２の径方向外側にメインロール６０および一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒが、ワークＷ２の径方向内側にマンドレル６１Ｒが、それぞれ配置されるように、ワークＷ２をローリングミル装置にセットする。

具体的には、まず、図１０に示すように、油圧シリンダ５１５Ｒを駆動し、可動部材５１Ｒを前方に動かす。すなわち、可動部材５１Ｒを、固定部材５０Ｒから離間させる。次いで、マンドレル６１Ｒに、ワークＷ２を環装する。それから、油圧シリンダ５１５Ｒを駆動し、可動部材５１Ｒを後方に動かす。そして、マンドレル６１Ｒの先端（後端）を、マンドレル収容凹部５０２Ｒに挿入する。

続いて、図１１に示すように、油圧シリンダ５２０Ｒを駆動し、上方ガイドロール用アーム５２１Ｒを、反時計回り方向に揺動させる。並びに、下方ガイドロール用アーム５２２Ｒを、時計回り方向に揺動させる。そして、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、ワーク（図１１のマンドレル６１Ｒに環装されている）外周面に当接させる。

また、図７に示すように、モータ４１を駆動し、回転軸４３つまりメインロール６０を回転させる。それから、図９に示すように、モータ３１０を駆動し、ナット部３１３を右方に移動させる。そして、揺動部３２つまりメインロール６０を、揺動軸３２２を中心に、右側（時計回り方向）に揺動させ、メインロール６０をワークＷ２外周面に当接させる。このようにして、図１２（ａ）に示す位置関係になるように、ワークＷ２をセットする。モータ４１によるメインロール６０の回転に伴い、ワークＷ２、マンドレル６１Ｒ、一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒも、従動的に回転する。

それから、揺動部３２つまりメインロール６０を、さらに右側（時計回り方向）に揺動させる。メインロール６０を揺動させると、メインロール６０とマンドレル６１Ｒとの間隔Ｃが狭くなる。このため、ワークＷ２の径方向肉厚は、徐々に薄くなる。並びに、ワークＷ２は、徐々に大径化する。ここで、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒは、ワークＷ２外周面に圧接するように、図１１に示す油圧シリンダ５２０Ｒにより、約１ｔｏｎの荷重で付勢されている。一方、メインロール６０は、ワークＷ２外周面に圧接するように、図９に示すモータ３１０により、約２０ｔｏｎの荷重で付勢されている。このように、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒと、メインロール６０と、は共にワークＷ２外周面に圧接しているものの、その付勢力には差がある。このため、図１２（ｂ）に示すように、ワークＷ２の大径化に伴い、上下一対のガイドロール６２Ｒ、６３Ｒは、油圧シリンダ５２０Ｒの付勢力に抗して、右側に移動する。

図１２（ｂ）、図１３に強調して示すように、圧延工程においては、ワークＷ２の径方向内側に、ワークＷ２内周面から剥がれたスケールＳなどが発生する。しかしながら、ワークＷ２の軸方向は、前後方向（水平方向）を向いている。並びに、ワークＷ２の軸方向両端の開口Ｗ２０、Ｗ２１は、前後方向に開放されている。このため、発生したスケールＳなどは、開口Ｗ２０、Ｗ２１を介して、速やかにワークＷ２の径方向内側から外部に放出される。

並びに、図１２（ｂ）に示すように、スケールＳなどが堆積しがちなワークＷ２下側部分Ａ１から、ワークＷ２の圧接部分Ａ２は、上方に離間している。このため、圧接部分Ａ２（具体的にはマンドレル６１Ｒ外周面とワークＷ２内周面との間）にスケールＳなどが噛み込まれにくい。

本工程においては、このようにして、ワークＷ２から中間第一製品Ｗ３を作製する。なお、以上の説明においては、右側のマンドレル６１Ｒとメインロール６０とを用いてワークＷ２を圧延する場合について説明した。しかしながら、左側のマンドレル６１Ｌとメインロール６０とを用いてワークＷ２を圧延する場合も、メインロール６０の揺動方向が左側（反時計回り方向）になる以外は、同様である。

右側のマンドレル６１Ｒとメインロール６０とを用いてワークＷ２を圧延している間、左側のマンドレル６１ＬにワークＷ２をセットすることができる。あるいは、左側のマンドレル６１Ｌから中間第一製品Ｗ３を払い出すことができる。反対に、左側のマンドレル６１Ｌとメインロール６０とを用いてワークＷ２を圧延している間、右側のマンドレル６１ＲにワークＷ２をセットすることができる。あるいは、右側のマンドレル６１Ｒから中間第一製品Ｗ３を払い出すことができる。このため、ローリングミル装置は、継続的にワークＷ２を圧延し続けることができる。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のローリングミル装置の作用効果について説明する。本実施形態のローリングミル装置１によると、図９に示すように、不動の一対のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒに対して、単一のメインロール６０を、交互に近接させている。このため、不動のメインロールに対して一対のマンドレルを近接させる場合と比較して、マンドレル６１Ｌ、６１Ｒとメインロール６０との間隔を狭めるために必要な移動装置が、一つで済む。すなわち、単一のメインロール移動装置３により、マンドレル６１Ｌ、６１Ｒとメインロール６０との間隔を交互に狭めることができる。したがって、複数の移動装置（特許文献１の場合だとマンドレル移動装置）を有する従来のローリングミル装置と比較して、構造が簡単になる。また、メインロール移動方向の全長が短くなり、ローリングミル装置１を小型化できる。

また、本実施形態のローリングミル装置１によると、図１３に示すように、マンドレル６１Ｒにより、前後方向（水平方向）にワークＷ２を支持している。このため、スケールＳなどを、開口Ｗ２０、Ｗ２１を介して、ワークＷ２の径方向内側から外部に放出することができる。したがって、ワークＷ２の径方向内側に、スケールＳなどが堆積しにくい。すなわち、スケールＳなどが、マンドレル６１ＲとワークＷ２内周面との間に噛み込まれにくい。よって、ワークＷ２の内周面に圧痕が形成されにくい。

また、本実施形態のローリングミル装置１によると、ワークＷ２は、マンドレル６１Ｒとメインロール６０とにより、左右方向（水平方向）両側から、挟持される。このため、図１２（ｂ）に示すように、スケールＳなどが堆積しがちなワークＷ２下側部分Ａ１から、ワークＷ２の圧接部分Ａ２が、上方に離間している。したがって、この点においても、スケールＳなどが、マンドレル６１ＲとワークＷ２内周面との間に噛み込まれにくい。

また、本実施形態のローリングミル装置１によると、図９に示すように、左右一対のマンドレル６１Ｌ、６１Ｒに対して、メインロール６０を、交互に近接させることができる。このため、一方のマンドレル６１Ｌ（６１Ｒ）とメインロール６０とでワークＷ２を圧延する間に、他方のマンドレル６１Ｒ（６１Ｌ）に、ワークＷ２をセットすることができる。あるいは、他方のマンドレル６１Ｒ（６１Ｌ）から、中間第一製品Ｗ３を払い出すことができる。したがって、ワークＷ２のセット、あるいは中間第一製品Ｗ３の払い出しに伴うダウンタイムを、削減することができる。

また、本実施形態のローリングミル装置１によると、図１に示すように、加熱工程Ｓ１を経て加熱されたワークＷ２に対して、圧延工程Ｓ３が実行される。このため、圧延工程Ｓ３におけるワークＷ２の変形抵抗が小さくなる。したがって、ワークＷ２の加工性が向上する。

また、本実施形態のローリングミル装置１には、上下一対のガイドロール６２Ｌ、６３Ｌ、６２Ｒ、６３Ｒが配置されている。このため、ワークＷ２の上下方向のおどりを抑制することができる。また、ワークＷ２の前後方向のぶれを抑制することができる。

また、本実施形態のローリングミル装置１によると、ボールねじ機構部３１がワークＷ２の上方に配置されている。このため、ワークＷ２からボールねじ機構部３１に、スケール等が落下するおそれがなく、ボールねじ機構部３１に不具合が発生しにくい。

＜その他＞
以上、本発明のローリングミル装置１の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態のローリングミル装置１においては、メインロール６０の回転軸４３、マンドレル６１Ｌ、６１Ｒを、前後方向（水平方向）に沿って配置した。しかしながら、メインロール６０の回転軸４３、マンドレル６１Ｌ、６１Ｒを、上下方向（垂直方向）に沿って配置してもよい。この場合であっても、従来のローリングミル装置と比較して、構造が簡単になる。また、メインロール移動方向の全長が短くなり、ローリングミル装置１を小型化できる。

また、上記実施形態のローリングミル装置１においては、メインロール６０を挟んで、左側にマンドレル６１Ｌ、ガイドロール６２Ｌ、６３Ｌを、右側にマンドレル６１Ｒ、ガイドロール６２Ｒ、６３Ｒを、それぞれ配置した。しかしながら、マンドレル、ガイドロールの配置数は特に限定しない。メインロール、マンドレルを、上下方向に沿って配置する場合、メインロールを中心とする円弧上に、略１２０°ずつ離間して三つのマンドレルを配置してもよい。あるいは、メインロールを中心とする円弧上に、略９０°ずつ離間して四つのマンドレルを配置してもよい。

また、ガイドロール６２Ｌ、６３Ｌ、６２Ｒ、６３Ｒの構造、駆動機構は、上記実施形態の構造、駆動機構に限定しない。また、メインロール６０、ガイドロール６２Ｌ、６３Ｌ、６２Ｒ、６３ＲのワークＷ２に対する付勢荷重は、ワークＷ２の仕様（寸法など）に応じて適宜変更可能である。

また、上記実施形態のローリングミル装置１においては、一対のガイドレール２１４Ｒ、２１５Ｒに対して、可動部材５１Ｒだけを摺動可能とした。並びに、一対のガイドレール２１４Ｌ、２１５Ｌに対して、可動部材５１Ｌだけを摺動可能とした。しかしながら、可動部材５１Ｒ、５１Ｌのみならず、固定部材５０Ｒ、５０Ｌを摺動可能としてもよい。また、ワークＷ２の軸方向両端を成形するために、エッジロールを配置してもよい。また、上記実施形態においては、リングギア製造用として本発明のローリングミル装置１を用いた。しかしながら、本発明のローリングミル装置１は、リング状のあらゆる鍛造品を製造するのに用いることができる。

リングギアの製造方法の工程図である。 本発明の一実施形態となるローリングミル装置の斜視図を示す。 同ローリングミル装置の上面図である。 同ローリングミル装置の透過斜視図である。 同ローリングミル装置の分解斜視図である。 同ローリングミル装置のフレームの斜視図である。 同ローリングミル装置のメインロール移動装置およびメインロール回転装置の斜視図である。 同ローリングミル装置の一対のワーク支持装置の分解斜視図である。 同ローリングミル装置の透過模式前面図である。 同ローリングミル装置の左側から見た前後方向断面図である。 図９の枠ＸＩ内の拡大図である。 （ａ）は圧延工程前期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式前面図である。（ｂ）は圧延工程後期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式前面図である。 圧延工程後期のメインロールとマンドレルと一対のガイドロールとワークとの模式斜視図である。

符号の説明

１：ローリングミル装置、２：フレーム、３：メインロール移動装置、４：メインロール回転装置、５Ｌ：ワーク支持装置、５Ｒ：ワーク支持装置。
２０：基部、２１Ｌ：棚部、２１Ｒ：棚部、２２：ビーム、２３：ビーム、２４：揺動軸支持ブロック、３０：ブラケット、３１：ボールねじ機構部、３２：揺動部、４０：ブラケット、４１：モータ、４１ａ：駆動軸、４２：ギアボックス、４３：回転軸、５０Ｌ：固定部材、５０Ｒ：固定部材、５１Ｌ：可動部材、５１Ｒ：可動部材、５２Ｌ：ガイドロール駆動部、５２Ｒ：ガイドロール駆動部、６０：メインロール、６１Ｌ：マンドレル、６１Ｒ：マンドレル、６２Ｌ：ガイドロール、６２Ｒ：ガイドロール、６３Ｌ：ガイドロール、６３Ｒ：ガイドロール。
２１０Ｌ：仕切壁、２１０Ｒ：仕切壁、２１１Ｌ：仕切壁、２１１Ｒ：仕切壁、２１２Ｌ：前壁、２１２Ｒ：前壁、２１３Ｌ：シリンダ収容部、２１３Ｒ：シリンダ収容部、２１４Ｌ：ガイドレール、２１４Ｒ：ガイドレール、２４０：支持孔、３００：モータ収容箱支持ブロック、３１０：モータ、３１０ａ：駆動軸、３１１：モータ収容箱、３１１ａ：モータ収容箱揺動軸、３１２：ボールねじ部、３１３：ナット部、３１３ａ：ボールねじ部挿通孔、３１３ｂ：揺動部揺動軸、３２０ａ：連結ブロック、３２０ｂ：連結ブロック、３２１：揺動アーム、３２１ａ：揺動軸固定孔、３２１ｂ：回転軸挿通孔、３２２：揺動軸、５００Ｌ：係合部、５００Ｒ：係合部、５０１Ｌ：係合部、５０１Ｒ：係合部、５０２Ｌ：マンドレル収容凹部、５０２Ｒ：マンドレル収容凹部、５１０Ｌ：被ガイド部、５１０Ｒ：被ガイド部、５１１Ｌ：被ガイド部、５１１Ｒ：被ガイド部、５１２Ｌ：ブラケット、５１２Ｒ：ブラケット、５１３Ｌ：シリンダ支持ブロック、５１３Ｒ：シリンダ支持ブロック、５１４Ｌ：シリンダ支持ブロック、５１４Ｒ：シリンダ支持ブロック、５１５Ｌ：油圧シリンダ、５１５Ｒ：油圧シリンダ、５１６Ｌ：シリンダ本体、５１６Ｒ：シリンダ本体、５１７Ｌ：ピストンロッド、５１７Ｒ：ピストンロッド、５１８Ｌ：エンド部材、５１８Ｒ：エンド部材、５２０Ｌ：油圧シリンダ、５２０Ｒ：油圧シリンダ、５２１Ｌ：上方ガイドロール用アーム、５２１Ｒ：上方ガイドロール用アーム、５２２Ｌ：下方ガイドロール用アーム、５２２Ｒ：下方ガイドロール用アーム、５２３Ｌ：連結アーム、５２３Ｒ：連結アーム、５２４Ｌ：シリンダ揺動軸、５２４Ｒ：シリンダ揺動軸、５２５Ｌ：シリンダ揺動軸、５２５Ｒ：シリンダ揺動軸、５２６Ｒ：シリンダ本体、５２７Ｒ：ピストンロッド。
Ａ１：下側部分、Ａ２：圧接部分、Ｃ：間隔、Ｓ：スケール、Ｓ１：加熱工程、Ｓ２：荒地プレス工程、Ｓ３：圧延工程、Ｓ４：仕上げプレス工程、Ｗ１：ビレット、Ｗ２：ワーク、Ｗ２０：開口、Ｗ２１：開口、Ｗ３：中間第一製品、Ｗ４：中間第二製品。

Claims (4)

1. 自身の軸周りに回転可能な単一のメインロールと、該メインロールの径方向外側に配置されリング状のワークが環装される複数のマンドレルと、を備えてなり、該メインロールと該マンドレルとの間隔を狭めることにより該ワークの径方向肉厚を薄くするローリングミル装置であって、
   前記ワークの加工時において、複数の前記マンドレルは不動であり、
   さらに、複数の該マンドレルの各々に対して、前記メインロールを近接させるメインロール移動装置を備えることを特徴とするローリングミル装置。
2. 前記メインロールの回転軸および複数の前記マンドレルは、略水平方向に延在しており、
   前記ワークの軸方向両端のうち、少なくとも一方は、外部に開放されている請求項１に記載のローリングミル装置。
3. 前記メインロールの回転軸と複数の前記マンドレルとは、略水平方向に並んで配置されている請求項２に記載のローリングミル装置。
4. 熱間鍛造に用いられる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のローリングミル装置。

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