JP2012091184A

JP2012091184A - リング成形方法及びリング成形装置

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Publication number: JP2012091184A
Application number: JP2010238554A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kadotani; 秀雄門谷; Yoshiki Kadotani; 佳樹門谷
Original assignee: Kyoei Steel Ltd
Current assignee: Kyoei Steel Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】この発明は、成形時において、リング素材が軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形することができるリング成形方法及びリング成形装置の提供を目的とする。
【解決手段】一対の成形ロール２０Ａ，２０Ｂと一つのマンドレル３０とで拡径されるリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの外径寸法を、外径計測装置４０の外径計測器４１ａ，４１ｂにより個々に計測する。外径計測器４１ａ，４１ｂにより計測されるリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの外径寸法に応じて、モータ２２ａ，２２ｂの駆動を駆動制御装置５０により個々に制御し、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの周速ｖａ，ｖｂを独立して可変する。この結果、成形時において、リング素材Ｗが軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形された異形リングＷＡを製造することができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、テーパベアリングの内輪（インナレース）、外輪（アウタレース）等のリング素材を成形する際に用いられるリング成形方法及びリング成形装置に関する。

上述のリング素材を成形する成形装置として、例えば環状素材を左右の主ロールと中ロールとで圧延する環状物圧延装置用主ロール軸回転駆動装置（特許文献１参照）と、リング状製品を左右の成形ロールとマンドレルとで成形するリングローリング方法（特許文献２参照）が提案されている。

詳述すると、特許文献１の環状物圧延装置用主ロール軸回転駆動装置は、環状素材を、環状物圧延装置に備えられた左右の主ロールと中ロールとで圧延する際、主ロール軸回転駆動装置により左右の主ロールと環状素材との周速を一致させて成形するものである。

しかし、一方の主ロールにより成形される環状素材の一端側外周部よりも、他方の主ロールにより成形される環状素材の他端側外周部の外径が大きいので、外径が小さい一端側外周部よりも、外径が大きい他端側外周部の周速が速くなる。つまり、周速が遅い一端側外周部に比べて、周速が速い他端側外周部の径方向に対する延び率が大きいので、リング状製品が延び率の低い方へ変形しやすいという問題がある。

また、特許文献２のリングローリング方法は、リング状素材を、該文献中の縦型リングローリング装置に備えられた左右の成形ロールとマンドレルとで成形する際、リング状素材の複雑形状部の周速に、控ロールの複雑形状部の周速を合致させ、さらにリング状素材の単純形状部の周速に、控ロールの単純形状部の周速を合致させて成形するものである。

しかし、一方の成形ロールにより成形されるリング状素材の一端側外周部よりも、他方の成形ロールにより成形されるリング状素材の他端側外周部の外径が大きいので、外径が小さい一端側外周部よりも、外径が大きい他端側外周部の周速が速くなる。つまり、周速が遅い一端側外周部に比べて、周速が速い他端側外周部の径方向に対する延び率が大きいので、リング状製品が延び率の低い方へ変形しやすいという問題がある。

特公昭５３−１２２８０号公報特開２００９−２３３７３２号公報

この発明は、成形時において、リング素材が軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形することができるリング成形方法及びリング成形装置を提供することを目的とする。

この発明は、互いに対向して傾斜する一対の成形ロールと、該各成形リングと対向する一つのマンドレルとの相対回転によって、リング素材を所定の形状及び寸法に成形するリング成形方法であって、前記各成形ロールを、該各成形ロールに連結した各駆動手段により同一方向に独立して回転し、前記各成形ロールと前記マンドレルとによって拡径される前記リング素材の外径寸法を外径計測手段により計測するとともに、前記外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、前記各駆動手段の駆動を駆動制御手段により制御し、前記リング素材の外径寸法に応じて前記各成形ロールの周速を独立して可変するリング成形方法であることを特徴とする。

上述のリング成形方法は、一対の成形ロールとマンドレルとの相対回転によって拡径されるリング素材の外径寸法を外径計測手段により計測するとともに、外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、各駆動手段の駆動を駆動制御手段により制御し、リング素材の外径寸法に応じて各成形ロールの周速を独立して可変する。

この結果、成形時において、リング素材が軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形することができる。

また、この発明の態様として、前記外径計測手段を、前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測する一端側外径計測手段と、前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する他端側外径計測手段とで構成し、前記一端側外径計測手段により前記一方の成形ロールと対応する前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測し、前記他端側外径計測手段により前記他方の成形ロールと対応する前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する。

上述の構成は、一端側外径計測手段と他端側外径計測手段によって、各成形ロールと対応するリング素材の一端側外周部と他端側外周部の外径寸法を個々に計測する。

この結果、リング素材の一端側外周部と他端側外周部の外径寸法を正確に計測することができ、各成形ロールの周速を可変制御する動作が的確に行える。

またこの発明は、互いに対向して傾斜する一対の成形ロールと、該各成形リングと対向する一つのマンドレルとの相対回転によって、リング素材を所定の形状及び寸法に成形するリング成形装置であって、前記各成形ロールを同一方向に独立して回転する各駆動手段と、前記各成形ロールと前記マンドレルとによって拡径される前記リング素材の外径寸法を計測する外径計測手段と、前記外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、前記各駆動手段の駆動を制御するとともに、前記リング素材の外径寸法に応じて前記各成形ロールの周速を独立して可変する駆動制御手段とを備えたリング成形装置であることを特徴とする。

上述のリング成形装置は、一対の成形ロールとマンドレルとの相対回転によって拡径されるリング素材の外径寸法を外径計測手段により計測するとともに、外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、各駆動手段の駆動を駆動制御手段により制御し、リング素材の外径寸法に応じて各成形ロールの周速を独立して可変する。

この発明の態様として、前記外径計測手段を、前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測する一端側外径計測手段と、前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する他端側外径計測手段とで構成することができる。

なお、リング成形方法は、例えば冷間リングローリング工法或いは成形方法等で構成することができる。また、リング成形装置は、例えば冷間リングローリング成形機或いは成形装置等で構成することができる。

この発明によれば、成形時において、リング素材が軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形することができる。これにより、成形精度及び品質の向上を図ることができる。

本実施形態のリング成形装置を上方から見た装置の平面図。マンドレルを取り除いた装置の正面図。成形ロール及びマンドレルの配置を側方から見た装置の側面図。リング素材の加工動作を説明する側面図。リング素材の加工部分を拡大した平面図。リング搬入搬出装置によるリング保持動作を説明する正面図。搬入位置から加工位置へのリング移動動作を説明する正面図。加工位置から搬出位置へのリング移動動作を説明する正面図。リング成形装置のブロック図。主軸の回転数とリング素材の外径寸法との関係を表す説明図。

この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図１は本実施形態のリング成形装置１０を上方から見た装置の平面図、図２はマンドレル３０を取り除いた装置の正面図、成形ロール２０Ａ，２０Ｂ及びマンドレル３０の配置を側方から見た装置の側面図、図４の（ｄ，ｅ，ｆ）はリング素材Ｗの加工動作を説明する側面図、図５はリング素材Ｗの加工部分を拡大した平面図、図６はリング搬入搬出装置６０によるリング保持動作を説明する正面図である。

本実施形態のリング成形装置１０は、互いに対向して傾斜する左右一対の成形ロール２０Ａ，２０Ｂと、成形ロール２０Ａ，２０Ｂと対向する一つのマンドレル３０と、成形ロール２０Ａ，２０Ｂを同一方向（圧延方向Ｃ）に独立して回転するモータ２２ａ，２２ｂと、リング素材Ｗの外径寸法を計測する外径計測装置４０と、外径計測装置４０から出力される計測情報に基づいて、モータ２２ａ，２２ｂの駆動を独立して制御する駆動制御装置５０と、リング素材Ｗを搬入及び搬出するリング搬入搬出装置６０とで構成している。

装置中央部に設定した加工位置ｂの前方側（図１中の上側）には、一対の成形ロール２０Ａ，２０Ｂを、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの成形側外周面（前側外周面）と対向して左右に配置している。

成形ロール２０Ａの外周面には、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａを成形する成形部２０ａを形成している。この成形部２０ａは、成形後の異形リングＷＡの一端側外周部Ｗａと対応する形状及び寸法に形成している。

成形ロール２０Ｂの外周面には、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂを成形する成形部２０ｂを形成している。この成形部２０ｂは、成形後の異形リングＷＡの他端側外周部Ｗｂと対応する形状及び寸法に形成している。

成形ロール２０Ａ，２０Ｂは、図１、図５に示すように、平面から見て上下逆Ｖ字状に交差する軸線Ｘ，Ｙ上で回転する左右の主軸２１ａ，２１ｂの先端に固定している。
主軸２１ａ，２１ｂは、左右に配置した主軸受台２５ａ，２５ｂ上の軸受箱２６ａ，２６ｂにより軸受している。また、主軸２１ａ，２１ｂの基端は、左右の軸受箱２６ａ，２６ｂ上に配置したインバータ型のモータ２２ａ，２２ｂにそれぞれ連結している。

モータ２２ａ，２２ｂは、左側のプーリ２７ａ，２８ａ及びベルト２９ａと、右側のプーリ２７ｂ，２８ｂ及びベルト２９ｂを介して、軸受箱２６ａ，２６ｂに回転力を伝達するとともに、軸受箱２６ａ，２６ｂに内蔵した減速機（図示せず）により減速して、左右の成形ロール２０Ａ，２０Ｂを独立して圧延方向Ｃに回転する(図５参照)。

左右の主軸受台２５ａ，２５ｂは、左右に配置した２組のレール２５ｃ，２５ｃに対し前後移動自在に取り付けている。また、主軸受台２５ａ，２５ｂは、装置の前方側（図１中の上側）に配置したサーボモータ型の送り用モータ２６ｃにより、加工位置ｂに供給されたリング素材Ｗの成形側外周面に対し成形ロール２０Ａ，２０Ｂが押し付けられる前進方向と、該リング素材Ｗの成形側外周面から成形ロール２０Ａ，２０Ｂが離間される後退方向とに一括して前後移動する。

また、リング素材Ｗの成形側外周面に押し付けられた成形ロール２０Ａ，２０Ｂは、リング素材Ｗの拡径変化に追従して後退方向に向けて徐々に移動可能に設けている。

さらに、主軸受台２５ａ，２５ｂは、平面から見て装置の両側部に配置した開閉シリンダ（図示せず）により、加工位置ｂに供給されたリング素材Ｗの成形側外周面に対し成形ロール２０Ａ，２０Ｂが押し付けられる閉位置と、該リング素材Ｗの成形側外周面から成形ロール２０Ａ，２０Ｂが離間される開位置とに左右移動する。また、リング素材Ｗの成形側外周面に対する成形ロール２０Ａ，２０Ｂの押し付け角度を可変調節自在に設けている。

加工位置ｂの前方側（図３中の右側）には、図３、図４に示すように、一対のバックアップロール２３，２３を、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの成形側外周面の上位側外周面及び下位側外周面にそれぞれ対向して上下に配置している。

加工位置ｂの後方側（図３中の左側）には、一対のバックアップロール２４，２４を、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの非成形側外周面の上位側外周面及び下位側外周面にそれぞれ対向して上下に配置している。

バックアップロール２３，２３は、上下に配置した支持アーム２３ａ，２３ａの対向端部に対し自由回転可能に軸受している。また、支持アーム２３ａ，２３ａは、リング素材Ｗの成形側外周面の上位側外周面及び下位側外周面に対しバックアップロール２３，２３が押し付けられる方向に油圧式の付勢手段により付勢され、リング素材Ｗの拡径変化に追従して該リング素材Ｗの拡径が許容される方向に後退移動自在に設けている。

すなわち、バックアップロール２３，２３は、リング素材Ｗの成形側外周面に対し成形ロール２０Ａ，２０Ｂが押し付けられた際、該成形側外周面に沿って上下方向に移動し、その成形ロール２０Ａ，２０Ｂが押し付けられたリング素材Ｗの成形側外周面の上位側外周面及び下位側外周面にそれぞれ押し付けられる。成形時において、リング素材Ｗが上下に変位或いは振動するのを抑える。

バックアップロール２４，２４は、左右に配置した上下一対のロール支持部２４ａ，２４ａの対向面に対し自由回転可能に軸受している。また、リング素材Ｗの非成形側外周面の上位側外周面及び下位側外周面に対し押し付けられる方向に油圧式の付勢手段により付勢され、リング素材Ｗの拡径変化に追従して該リング素材Ｗの拡径が許容される方向に後退移動自在に設けている。

つまり、バックアップロール２３，２３，２４，２４は、リング素材Ｗの全体を径方向に起立した姿勢に保持する(図２、図４参照)。また、バックアップロール２４，２４の後退位置は、リング素材Ｗの最大外径位置に設定している。

加工位置ｂの後方側（図１中の下側）には、一つのマンドレル３０を、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの非成形側外周面（後側外周面）と対向して配置している。

マンドレル３０の外周面には、リング素材Ｗの内周面を成形する成形部３０ａを形成している。この成形部３０ａは、成形後のリング素材Ｗの内周面と対応する形状及び寸法に形成している(図５参照)。

マンドレル３０の一端側は、加工位置ｂの一側部（図１中の左側）に配置した一端側支持台３１で軸受している。また、マンドレル３０の他端側は、加工位置ｂの他側部（図１中の右側）に配置した他端側支持台３２で軸受する。

また、一端側支持台３１は、マンドレル移動装置（図示せず）により加工位置ｂに供給されたリング素材Ｗの軸方向と平行する方向に水平移動され、マンドレル３０がリング素材Ｗの内側に挿入される挿入方向と、該マンドレル３０がリング素材Ｗの内側から抜き取られる抜き取り方向とに水平移動する。

他端側支持台３２は、加工位置ｂに供給されたリング素材Ｗの内側に対しマンドレル３０が一方から挿入された際、該リング素材Ｗの他方に突出されたマンドレル３０の他端側を軸受する。

加工位置ｂの後方側両側部(図１中の下側)には、一対の規制板３３，３３を、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの両側端面と対向して配置している。規制板３３，３３は、成形時においてリング素材Ｗの両側端面に当接され、リング素材Ｗが軸方向に変位或いは振動するのを抑える。

規制板３３，３３の間には、外径計測装置４０を、加工位置ｂに供給されるリング素材Ｗの非成形側外周面と対向して配置している。

外径計測装置４０は、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ（図５中の左端側外周部）の外径寸法を計測する外径計測ロール４０ａ及び外径計測器４１ａと、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂ（図５中の右端側外周部）の外径寸法を計測する外径計測ロール４０ｂ及び外径計測器４１ｂとで構成している。

なお、外径計測器４１ａ，４０ｂは、例えばマグネスケール、センサースケール等の測定器で構成している。

外径計測ロール４０ａ，４０ｂは、リング素材Ｗの非成形側外周面（後方側外周面）、すなわち、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂにそれぞれ対向して並列に配置している。

外径計測ロール４０ａ，４０ｂは、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂにそれぞれ押し当てられ、該リング素材Ｗの拡径変化に追従して後退移動可能に設けている。

また、外径計測ロール４０ａ，４０ｂの後退側には、該外径計測ロール４０ａ，４０ｂの移動量を計測する外径計測器４１ａ，４１ｂを配置している。外径計測器４１ａ，４１ｂは、外径計測ロール４０ａ，４０ｂの移動量をそれぞれ計測し、その計測情報を後述する駆動制御装置５０に出力する。

成形時において、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂに押し当てられた外径計測ロール４０ａ，４０ｂは、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの拡径変化に追従して独立して後退する。

外径計測器４１ａ，４１ｂは、外径計測ロール４０ａ，４０ｂの移動量を随時計測し、その計測した計測情報を後述する駆動制御装置５０に出力する。

加工位置ｂの上方（図１中の上側）には、リング搬入搬出装置６０を、装置左側部に設定した搬入位置ａの上方と、装置右側部に設定した搬出位置ｃの上方とに跨って配置している。

図６はリング搬入搬出装置６０によるリング保持動作を説明する正面図、図７は搬入位置ａから加工位置ｂへのリング移動動作を説明する正面図、図８は加工位置ｂから搬出位置ｃへのリング移動動作を説明する正面図である
リング搬入搬出装置６０は、未成形のリング素材Ｗを装置左側部に設定した搬入位置ａから装置中央部に設定した加工位置ｂに搬入する搬入ユニット６１ａと、成形済みの異形リングＷＡを装置中央部の加工位置ｂから装置右側部に設定した搬出位置ｃに搬出する搬出ユニット６１ｂとで構成している。

搬入ユニット６１ａは、未成形のリング素材Ｗを保持する保持アーム６２ａ，６２ａを備えている。また、搬出ユニット６１ｂは、成形済みの異形リングＷＡを保持する保持アーム６２ｂ，６２ｂを備えている。

保持アーム６２ａ，６２ｂは、油圧式の開閉シリンダ（図示せず）によりリング素材Ｗと異形リングＷＡを保持する閉状態と、その保持が解除される開状態とに開閉する。

搬入位置ａ及び加工位置ｂの上方に移動した搬入ユニット６１ａと、加工位置ｂ及び搬出位置ｂの上方に移動した搬出ユニット６１ｂは、保持アーム６２ａ，６２ｂを、ラック・ピニオン、サーボモータからなる昇降装置（図示せず）によりリング素材Ｗと異形リングＷＡの保持が許容される下降位置と、リング素材Ｗと異形リングＷＡの水平移動が許容される上昇位置とに昇降する。

搬入ユニット６１ａ及び搬出ユニット６１ｂは、図２に示す正面から見て油圧式の移動用シリンダ（図示せず）により装置の左右方向に対し一体的に水平移動する。また、搬入ユニット６１ａは、搬入位置ａ上方と加工位置ｂ上方とに水平移動し、搬出ユニット６１ｂは、油加工位置ｂ上方と搬出位置ｃ上方とに水平移動する。

保持アーム６２ａ，６２ｂは、各位置の上方に移動する際、リング素材Ｗと異形リングＷＡの水平移動が許容される上昇位置に上昇する。
保持アーム６２ａは、搬入位置ａ上方に移動した際、リング素材Ｗの保持が許容される下降位置に下降する。また、加工位置ｂ上方に移動した際、リング素材Ｗに対しマンドレル３０の挿入が許容される下降位置に下降する。

保持アーム６２ｂは、加工位置ｂ上方に移動した際、成形済みの異形リングＷＡの保持が許容される下降位置に下降する。また、搬出位置ｃ上方に移動した際、異形リングＷＡの放出が許容される下降位置に下降する。

次に、リング成形装置１０の制御系統を図９、図１０を用いて説明する。
図９はリング成形装置１０のブロック図、図１０は主軸２１ａ，２１ｂの回転数とリング素材Ｗの外径との関係を表す説明図である。
駆動制御装置５０に内蔵されたＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納されたプログラムに沿って、モータ２２ａ，２２ｂ及び送り用モータ２６ｃと、外径計測装置４０の外径計測器４１ａ，４１ｂと、リング搬入搬出装置６０の搬入ユニット６１ａ及び搬出ユニット６１ｂとを制御する。

また、ＲＡＭ５３には、回転数検出器（図示せず）により検出されるモータ２２ａ，２２ｂの回転数情報と、外径計測器４１ａ，４１ｂにより計測されるリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの計測情報と、その計測情報に基づいてＣＰＵ５１により算出されるリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの外径寸法情報とを関連付けて随時記録する。

ＣＰＵ５１は、図５に示すように、外径計測器４１ａ，４１ｂから出力される計測情報に基づいて算出した一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの外径φＤ_１，φＤ_２と、その一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの回転数ｄ_１，ｄ_２
ｒｐｍとに基づいて、一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの周速ｖｄ_１，ｖｄ_２を、後述する数式３，４を用いて個々に算出する。

また、リング素材Ｗの周速ｖｄ_１，ｖｄ_２を、モータ２２ａ，２２ｂの回転を制御する制御動作にフィードバックして、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの径方向に対する延び率が一定となるようにモータ２２ａ，２２ｂの回転を独立して制御する。

上述のリング成形装置１０により軸方向の断面形状が非対称の異形リングＷＡを成形するリング成形方法を説明する。
先ず、図６に示すように、搬入位置ａの上方に待機するリング搬入搬出装置６０の搬入ユニット６１ａを下降して、搬入ユニット６１ａにより搬入位置ａに供給された未成形のリング素材Ｗを径方向に起立した姿勢に保持する。

保持完了後、搬入ユニット６１ａを上昇して、未成形のリング素材Ｗを加工位置ｂの上方に移動する。この時、搬出ユニット６１ｂは、加工位置ｂの上方から搬出位置ｃの上方へ移動する。

搬入ユニット６１ａを下降して、未成形のリング素材Ｗを加工位置ｂに供給した後、マンドレル３０をマンドレル移動装置（図示せず）により水平移動して、リング素材Ｗの内側に対し一端側（図１中の左側）から挿入する(図３参照)。同時に、リング素材Ｗの他端側（図１中の右側）に突出されたマンドレル３０を他端側支持台３２で軸受する。

次に、成形ロール２０Ａ，２０Ｂ及びバックアップロール２３，２３の全体を、送り用モータ２６ｃによりリング素材Ｗの成形側外周面（前方側外周面）と対向する方向に移動する(図４の（ｄ）参照)。

成形ロール２０Ａ，２０Ｂが、リング素材Ｗの成形側外周面（前方側外周面）に押し付けられる直前、バックアップロール２３，２３を、リング素材Ｗの成形側外周面に押し当てながら上下方向に相対移動させ、該リング素材Ｗの上位側外周面と下位側外周面とにそれぞれ押し当てる。続いて、成形ロール２０Ａ，２０Ｂをリング素材Ｗの成形側外周面に押し付ける(図４の（ｅ）参照)。

成形ロール２０Ａ，２０Ｂとバックアップロール２３，２３との押し付け力によって、リング素材Ｗの全体を後側へ偏心させ、リング素材Ｗの成形側内周面をマンドレル３０の外周面に押し付ける。

同時に、リング素材Ｗの非成形側外周面（後方側外周面）の上位側外周面及び下位側外周面を、一対のバックアップロール２４，２４に押し付ける。また、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂを、外径計測装置４０の外径計測ロール４０ａ，４０ｂにそれぞれ押し付ける(図５参照)。

これにより、リング素材Ｗの全体を、成形ロール２０Ａ，２０Ｂと、マンドレル３０と、バックアップロール２３，２３，２４，２４とで径方向に起立した姿勢に保持する。

リング素材Ｗの保持完了後、搬入ユニット６１ａを上昇して搬入位置ａの上方に復帰移動する。同時に、搬出ユニット６１ｂを加工位置ｂの上方に移動する。
成形ロール２０Ａ，２０Ｂを、モータ２２ａ，２２ｂにより圧延方向Ｃ（図４中の（ｆ）に示す矢印方向）に独立して回転するとともに、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの回転力によって、リング素材Ｗの成形側内周面に押し付けられたマンドレル３０を圧延方向Ｃに従動回転させる。

成形ロール２０Ａ，２０Ｂとマンドレル３０との相対回転によってリング素材Ｗを径方向に圧延するとともに、成形ロール２０Ａ，２０Ｂをリング素材Ｗの拡径寸法に応じて後退移動させ、リング素材Ｗを所定の形状及び寸法に拡径成形する。これにより、軸方向の断面形状が非対称の異形リングＷＡを成形する(図４の（ｃ）参照)。

成形時において、リング素材Ｗの拡径変化に追従して、バックアップロール２３，２３，２４，２４及び外径計測装置４０の外径計測ロール４０ａ，４０ｂが径方向に後退する。

外径計測ロール４０ａ，４０ｂがリング素材Ｗの拡径変化に追従して径方向に移動する際、外径計測ロール４０ａ，４０ｂの移動量を外径計測器４１ａ，４１ｂによりそれぞれ計測し、その計測情報を駆動制御装置５０に出力する。

ＣＰＵ５１は、外径計測器４１ａ，４１ｂから出力される計測情報に基づいて、図５に示すリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａの外径φＤ_１と他端側外周部Ｗｂの外径φＤ_２を個々に算出するとともに、その外径φＤ_１，φＤ_２の寸法からリング素材Ｗの一端側外周部Ｗａの周速ｖｄ_１と、これと対応する成形ロール２０Ａの成形部２０ａの周速ｖａとを、後述する数式１，３を用いて算出する。

また、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂの周速ｖｄ_２と、これと対応する成形ロール２０Ｂの成形部２０ｂの周速ｖｄとを、後述する数式２，４を用いてそれぞれ算出する。

リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａの外径φＤ_１と、これと対応する成形ロール２０Ａの成形部２０ａの外径φＤａは、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａと、成形ロール２０Ａの成形部２０ａとの対向面に設定された対向部Ｐ_１を基準として設定している。

また、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂの外径φＤ_２と、これと対応する成形ロール２０Ｂの成形部２０ｂの外径φＤｂは、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂと、成形ロール２０Ｂの成形部２０ｂとの対向面に設定された対向部Ｐ_２を基準として設定している。

成形ロール２０Ａの周速ｖａは、下記の数式１で求められる（成形ロール２０Ａの外径：φＤａ主軸２１ａの回転数：ａｒｐｍ周速：ｖａ）。
φＤａ×ａｒｐｍ＝ｖａ数式１
成形ロール２０Ｂの周速ｖｄは、下記の数式２で求められる（成形ロール２０Ｂの外径：φＤｂ主軸２１ｂの回転数：ｂｒｐｍ周速：ｖｂ）。
φＤｂ×ｂｒｐｍ＝ｖｂ数式２
リング素材Ｗの周速ｖｄ_１は、下記の数式３で求められる（リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａの外径：φＤ_１回転数：ｄ_１ｒｐｍ周速：ｖｄ_１）。
φＤ_１×ｄ_１ｒｐｍ＝ｖｄ_１数式３
リング素材Ｗの周速ｖｄ_２は、下記の数式４で求められる（リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂの外径φＤ_２回転数：ｄ_２ｒｐｍ周速：ｖｄ_２）。
φＤ_２×ｄ_２ｒｐｍ＝ｖｄ_２数式４
周速：ｖａ＝ｖｂ＝ｖｄ_１＝ｖｄ_２が一定とするならば、
対向部Ｐ_１におけるリング素材Ｗの周速ｖｄ_１と成形ロール２０Ａの周速ｖａとの関係は、下記の数式５で求められる。
φＤａ×Ｘａｒｐｍ＝φＤ_１×ｄ_１ｒｐｍ数式５
対向部Ｐ_２におけるリング素材Ｗの周速ｖｄ_２と成形ロール２０Ｂの周速ｖｄとの関係は、下記の数式６で求められる。
φＤｂ×Ｘｂｒｐｍ＝φＤ_２×ｄ_２ｒｐｍ数式６
Ｘａｒｐｍは主軸２１ａの回転数、Ｘｂｒｐｍは主軸２１ｂの回転数である。

なお、対向部Ｐ_１におけるリング素材Ｗの周速ｖｄ_１と成形ロール２０Ａの周速ｖａは同一である。また、対向部Ｐ_２におけるリング素材Ｗの周速ｖｄ_２と成形ロール２０Ｂの周速ｖｄは同一である。

以上により、
主軸２１ａの回転数Ｘａ
ｒｐｍは、下記の数式７で求められる。
Ｘａｒｐｍ＝φＤ_１×ｄ_１ｒｐｍ／φＤａ数式７
主軸２１ｂの回転数Ｘｂ
ｒｐｍは、下記の数式８で求められる。
Ｘｂｒｐｍ＝φＤ_２×ｄ_２ｒｐｍ／φＤｂ数式８
すなわち、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの主軸２１ａ，２１ｂに直結されたモータ２２ａ，２２ｂの駆動を駆動制御装置５０により制御するとともに、主軸２１ａ，２１ｂを、上述の数式７，８を用いて算出した回転数Ｘａ，Ｘｂｒｐｍにより独立して回転する。

つまり、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａの外径φＤ_１と他端側外周部Ｗｂの外径φＤ_２とに応じて、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａと対応する成形ロール２０Ａの成形部２０ａの周速ｖａと、リング素材Ｗの他端側外周部Ｗｂと対応する成形ロール２０Ｂの成形部２０ｂの周速ｖｄとを独立して可変する。

例えば図１０に示すように、成形開始時において、リング素材Ｗの外径φＤ_１，φＤ_２を拡径する際、主軸２１ａ，２１ｂの回転数Ｘａ，Ｘｂｒｐｍが速くなるようにモータ２２ａ，２２ｂを増速回転して、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの周速ｖａ，ｖｂが速くなるように制御する。

また、リング素材Ｗの外径φＤ_１，φＤ_２が所望する外径寸法に近くなるほど、主軸２１ａ，２１ｂの回転数Ｘａ，Ｘｂｒｐｍが安定するようにモータ２２ａ，２２ｂを定速回転させ、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの周速ｖａ，ｖｂが一定となるように制御する。

これにより、リング素材Ｗの一端側外周部Ｗａ及び他端側外周部Ｗｂの径方向に対する延び率が一定となるように成形することができる。

以上のように、上述のリング成形装置１０を用いてリング素材Ｗの成形作業を行うので、成形時において、リング素材Ｗが軸方向に変形するのを防止しつつ、所定の形状及び寸法に成形することができる。これにより、軸方向の断面形状が非対称の異形リングＷＡを容易に成形することができるとともに、成形精度及び品質の向上を図ることができる。

また、リング素材Ｗの全体を、バックアップロール２３，２３，２４，２４により径方向に起立した姿勢に保持したまま、成形ロール２０Ａ，２０Ｂ及びマンドレル３０の回転により径方向に圧延して拡径するので、成形時において変形や歪み等が生じるのを防止することができる。この結果、成形される異形リングＷＡの真円度を向上させ、成形品の歩留まりを上げることができる。

また、リング搬入搬出装置６０により未成形のリング素材Ｗを搬入する作業と、成形済み異形リングＷＡを搬出する作業とを行うので、搬入及び搬出が容易に行え、作業時間を短縮することができる。

また、左右の成形ロール２０Ａ，２０Ｂを独立して回転制御するとともに、未成形のリング素材Ｗを径方向に起立したまま成形するので、図５に示すような軸方向の断面形状が非対称の異形リングＷＡも容易に製造することができ、所望する形状及び寸法に成形する際の自由度が向上する。さらに、加工時に発生するリング素材Ｗの微量の金属粉が加工位置ｂの下方に堆積するので、金属粉回収の効率化が図れる。

成形完了後、モータ２２ａ，２２ｂの駆動を停止し、成形ロール２０Ａ，２０Ｂの回転を停止した後、加工位置ｂの上方に待機する搬出ユニット６１ｂを下降して成形済みの異形リングＷＡを保持する。同時に、搬入位置ａの上方に待機する搬入ユニット６１ａを下降して未成形のリング素材Ｗを保持する。

成形ロール２０Ａ，２０Ｂ及びバックアップロール２３，２３の全体を、リング素材Ｗの成形側外周面から離間される方向に後退させて、リング素材Ｗの保持を解除した後、マンドレル３０を抜き取り方向へ水平移動(図１中の左側)させて、成形済みの異形リングＷＡから抜き取る。

搬出ユニット６１ｂを上昇して、成形ロール２０Ａ，２０Ｂとマンドレル３０との間から抜き取った成形済みの異形リングＷＡを搬出位置ｃの上方へ移動する。同時に、搬入ユニット６１ａで保持した未成形のリング素材Ｗを加工位置ｂの上方へ移動する。

搬出ユニット６１ｂを下降して、異形リングＷＡを搬出位置ｃに放出し次工程へ供給する。同時に、搬入ユニット６１ａを下降して、未成形のリング素材Ｗを加工位置ｂに供給する。

上述のように、未成形のリング素材Ｗを搬入位置ａから加工位置ｂに順次供給し、成形済みの異形リングＷＡを加工位置ｂから搬出位置ｃへ順次搬出して、異形リングＷＡの成形作業を続いて行う。

なお、成形済みの異形リングＷＡは、所定の寸法精度に仕上げ加工するためのサイジング装置（図示せず）によりサイジング加工してもよい。

この発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の駆動手段は、実施形態のモータ２２ａ，２２ｂに対応し、
以下同様に、
外径計測手段は、外径計測装置４０に対応し、
一端側外径計測手段は、外径計測器４１ａに対応し、
他端側外径計測手段は、外径計測器４１ｂに対応し、
制御手段は、駆動制御装置５０に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。

Ｗ…リング素材
ＷＡ…異形リング
１０…リング成形装置
２０Ａ，２０Ｂ…成形ロール
２１ａ，２１ｂ…主軸
２２ａ，２２ｂ…モータ
３０…マンドレル
４０…外径計測装置
４０ａ…外径計測ロール
４０ｂ…外径計測ロール
５０…駆動制御装置
６０…リング搬入搬出装置
６１ａ…搬入ユニット
６１ｂ…搬出ユニット

Claims

互いに対向して傾斜する一対の成形ロールと、該各成形リングと対向する一つのマンドレルとの相対回転によって、リング素材を所定の形状及び寸法に成形するリング成形方法であって、
前記各成形ロールを、該各成形ロールに連結した各駆動手段により同一方向に独立して回転し、
前記各成形ロールと前記マンドレルとによって拡径される前記リング素材の外径寸法を外径計測手段により計測するとともに、
前記外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、前記各駆動手段の駆動を駆動制御手段により制御し、前記リング素材の外径寸法に応じて前記各成形ロールの周速を独立して可変する
リング成形方法。
前記外径計測手段を、前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測する一端側外径計測手段と、前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する他端側外径計測手段とで構成し、
前記一端側外径計測手段により前記一方の成形ロールと対応する前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測し、
前記他端側外径計測手段により前記他方の成形ロールと対応する前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する
請求項１に記載のリング成形方法。
互いに対向して傾斜する一対の成形ロールと、該各成形リングと対向する一つのマンドレルとの相対回転によって、リング素材を所定の形状及び寸法に成形するリング成形装置であって、
前記各成形ロールを同一方向に独立して回転する各駆動手段と、
前記各成形ロールと前記マンドレルとによって拡径される前記リング素材の外径寸法を計測する外径計測手段と、
前記外径計測手段から出力される計測情報に基づいて、前記各駆動手段の駆動を制御するとともに、前記リング素材の外径寸法に応じて前記各成形ロールの周速を独立して可変する駆動制御手段とを備えた
リング成形装置。
前記外径計測手段を、
前記リング素材の一端側外周部の外径寸法を計測する一端側外径計測手段と、
前記リング素材の他端側外周部の外径寸法を計測する他端側外径計測手段とで構成した
請求項３に記載のリング成形装置。