JP3885626B2 - 増肉ローラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属円板の外周部に素材自体の増肉によりリムを形成する増肉成形用の増肉ローラに関し、特に、増肉過程に用いられる複数の成形型を備えた増肉ローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から金属円板の外周部を歯車やプーリ等のためのリムに形成する増肉成形方法は知られており、例えば、特開平9−66330号公報や特開2001−347331号公報に開示されたものがある。
【0003】
いずれの増肉成形方法においても、増肉過程の初期段階から最終段階までの間に加工の進行に連れて適合する成形型を2ないし3段階に変更して増肉が効果的に行われるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、増肉過程において複数の成形型が各々個別にマンドレル周辺に配置されているため、増肉成形機の構成を複雑化するものであった。また、夫々の成形型についてハンドリングする必要があり、作業性も最適とはいい難いものであった。
【0005】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、増肉過程に対応する複数の成形型を備える増肉ローラを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、中央部分が治具にクランプされ外周部分が前記治具から突出した状態で回転される円板状の金属素材の外周部分を、外周側から押し付けて増肉加工する複数の成形型を回転可能に備えた増肉ローラおいて、前記増肉ローラは、一体に締結された複数のローラを内周側の軸受けにより回転可能に支持して備え、前記複数の成形型の少なくとも一つは、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成されていることを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、第1の発明において、前記インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合していることを特徴とする。
【0008】
第3の発明は、第1、2の発明において、前記複数の成形型は、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成されることを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
したがって、第1の発明では、増肉ローラを一体に締結された複数のローラにより構成し、複数の成形型の少なくとも一つを、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に露出させて配置した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成した。このため、インサートを用いることなく一方のローラに軸方向突起を設けて円周溝の底部とする増肉ローラの場合に生ずる底部の隅部に生ずる応力集中を緩和することができる。
【0010】
また、環状のインサートは、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入して配置しているため、増肉成形時のラジアル荷重をインサートから両ローラの中心側部分に伝達し、両ローラを介して軸受けに受持たせることができる。したがって、インサートの内周側を直接軸受けの外周に支持させる増肉ローラの場合に生ずる軸受けへの偏荷重による軸受けの固着や軸受けの倒れによるインサートの半径方向への微少な移動によりインサート外周側に生ずる隙間へのバリの差し込み等を防止することができる。また、インサートの内周側を直接軸受けの外周に支持させる場合において、軸受けへの偏荷重を緩和すべくインサートの幅を増大させる増肉ローラに生ずる隣接ローラの薄肉化による応力割れ等も防止することができる。
【0011】
第2の発明では、第1の発明の効果に加えて、インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合しているため、隣接する両ローラと一体化し、インサートとローラ間の分割部の口開きが抑制でき、バリの差込みをさらに一層抑制できる。
【0012】
第3の発明では、第1、2の発明の効果に加えて、複数の成形型を、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成したため、成形荷重が最大となる少なくとも一つの成形型に加わるラジアル荷重を内周の軸受けに効率的に受持たせることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
図1は、本発明を適用した増肉ローラの一例を示し、増肉成形の第1〜3工程において使用される第1〜3成形型を組合わせたものである。
【0015】
図1において、増肉ローラ1は、増肉成形の第1工程から第3工程に用いられる夫々の成形型としての円周溝2〜4を複数のローラ5〜7を組合わせて形成している。複数のローラ5〜7は、図中、左側から第1〜3ローラとする。第1ローラ5の第2ローラ6側の軸方向突起8は、第2ローラ6に嵌合している。第2ローラ6の第3ローラ7側には、環状溝9が形成され、環状溝9内には、環状のインサート10がその内外周を係合させて挿入されている。環状のインサート10は、その外周の一部を第3ローラ7に嵌合している。
【0016】
第1工程の円周溝2は、前記インサート10の外周を溝の底部とし、第2、3ローラ6、7の外周側の対向する縁6A、7A同士を側壁として構成している。第2工程の円周溝3は、第1ローラ5の軸方向突起8の外周を溝の底部とし、第1、2ローラ5、6の外周側の対向する縁5B、6B同士を側壁として構成している。第3工程の円周溝4は、第3ローラ7の外周に円周方向に形成した溝7Bにより底部および側壁を構成している。
【0017】
第1〜3ローラ5〜7およびインサート10はボルト11により一体に締結され、一体となって回転可能であり、対向するテーパローラ軸受け12A、12Bを介して保持具13のスピンドル14に回転自在に支持される。保持具13は、ピストンロッド15先端に固定され、増肉成形時に、図示しない油圧シリンダによって図示しないマンドレル側に押圧付勢され、増肉ローラ1の円周溝2〜4のいずれかをマンドレルに保持した金属円板の外周に押し付けるよう機能する。
【0018】
前記インサート10の内周側と第2ローラ6の環状溝9とは、クリアランスが、例えば、−0.02mm(圧入)〜0mmの中間嵌めの嵌め合いとしている。即ち、インサート10と第2ローラ6間では圧入状態としてクリアランスをほぼ無くして第2ローラ6とインサート10の嵌め合いが保証される。
【0019】
また、前記インサート10の外周側と第2ローラ6の環状溝9および第3ローラ7の内周とは、クリアランスが、例えば、0mm〜0.01mmの中間嵌めとしている。即ち、組立性を阻害することなくバリ差込み難さを確保するようにしている。
【0020】
図2は、上記構成の増肉ローラ1による増肉成形時の加工状態を示す。金属円板Wは、増肉成形される外周部を露出させて主軸を兼ねる治具としてのマンドレルMの対向した端部に挟持され、マンドレルMによって回転される。
【0021】
第1工程においては、増肉ローラ1はその第1円周溝2を金属円板Wの外周部に合致させて軸方向に位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド15および保持具13によりマンドレルMに接近移動される。第1円周溝2が金属円板Wの外周に係合すると増肉ローラ1も金属円板Wにより回転される。増肉ローラ1の更なる接近によって、第1円周溝2の底部(インサート10の外周部)に当接すると、金属円板Wの外周部が第1円周溝2に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ1のマンドレルMへの接近により進行し、増肉ローラ1の第2、3ローラ6、7の外周がマンドレルMの外周に接触した段階で、第1円周溝2での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ1が初期位置に後退される。金属円板Wの外周は、図3(A)に示すように、第1円周溝2の断面形状に増肉され、軸方向に少し厚みを増加している。
【0022】
上記第1工程において、金属円板Wの増肉作用により、第1円周溝2の側壁6A、7Aには軸方向に離間させる開き力が作用し、第1円周溝2の底部を構成するインサート10にはラジアル荷重が作用する。前記開き力は互に相殺するよう作用し、インサート10の外周に作用するラジアル荷重は、インサート10内周に係合した第2ローラ6に伝達され、対向するテーパローラ軸受け12A、12Bに受持たれる。このため、インサート10の外周と第2ローラ6との嵌合部および第3ローラ7との嵌合部の隙間は、その間隔が増加することが抑制される。このため、金属円板Wの外周部の増肉時にバリ等の差込みを抑制できる。第1〜3ローラ5〜7およびインサート10を一体化させている締結ボルト11は、これらが一体となって対向するテーパローラ軸受け12A、12Bに支持されるよう機能する。
【0023】
第2工程においては、第2円周溝3が金属円板Wの外周位置に位置するよう増肉ローラ1の軸方向位置が位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド15および保持具13によりマンドレルMに接近移動される。第2円周溝3が金属円板Wの外周に係合すると増肉ローラ1も金属円板Wにより回転される。増肉ローラ1の更なる接近によって、第2円周溝3の底部(第1ローラ5の軸方向突起8の外周)に当接すると、金属円板Wの外周部が第2円周溝3に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ1のマンドレルMへの接近により進行し、増肉ローラ1の第1、2ローラ5、6の外周がマンドレルMの外周に接触した段階で、第2円周溝3での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ1が初期位置に後退される。金属円板Wの外周は、図3(B)に示すように、第2円周溝3の断面形状に増肉され、その外径が小さくなる一方、軸方向の厚みは更に増している。
【0024】
第3工程においては、第3円周溝4が金属円板Wの外周位置に位置するよう増肉ローラ1の軸方向位置が位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド15および保持具13によりマンドレルMに接近移動される。第3円周溝4が金属円板Wの外周に係合すると増肉ローラ1も金属円板Wにより回転される。増肉ローラ1の更なる接近によって、第3円周溝4の底部に当接すると、金属円板Wの外周部が第3円周溝4に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ1のマンドレルMへの接近により進行し、増肉ローラ1の第3ローラ7の外周がマンドレルMの外周に接触した段階で、第3円周溝4での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ1が初期位置に後退される。金属円板Wの外周は、図3(C)に示すように、第3円周溝4の断面形状に増肉され、その外径がさらに小さくなる一方、軸方向の厚みは更に増し、金属円板Wの外周にリムRが形成される。マンドレルMの一方が軸方向に後退して、金属円板Wの保持を解除して、離脱した金属円板Wは、次工程に搬送される。以上の工程を順次繰返すことで外周部にリブRを備えた金属円板Wを製造することができる。
【0025】
以上説明した実施形態にあっては、以下に記載した効果を奏することができる。即ち、増肉ローラ1を一体に締結された複数のローラ5〜7により構成し、複数の成形型である円周溝2〜4の少なくとも一つを、隣接するローラ5、7の外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁6A、7Aと、内周側から前記一対の側壁6A、7A間に露出させて配置した環状のインサート10の外周面で形成した底部とからなる円周溝2により構成した。このため、図4の比較例に示すように、インサートを用いることなく一方のローラ6に軸方向突起20を設けて円周溝2の底部とする場合における、底部の隅部(A)に増肉加工時の応力が繰り返し集中することによる破線のような破断が生ずることが防止できる。
【0026】
また、環状のインサート10は、内周側から前記一対の側壁6A、7A間に開口させて両ローラ6、7間に設けた環状溝9に挿入して配置しているため、増肉成形時のラジアル荷重をインサート10から両ローラ6、7の中心側部分に伝達し、両ローラ6、7を介して軸受け12A、12Bに受持たせることができる。したがって、図5の比較例に示すように、インサート10の内周側を直接軸受け12A、12Bの外周に支持させる場合に増肉加工時のラジアル荷重が軸受け12A、12Bへの偏荷重として作用し、軸受け12A、12Bの固着や軸受け12A、12Bの倒れによるインサート10の半径方向への微少な移動によりインサート10外周側に生ずる隙間へのバリの差し込み等を防止することができる。また、インサート10の内周側を直接軸受け12A、12Bの外周に支持させる場合において、軸受け12A、12Bへの偏荷重を緩和すべく、図6の比較例に示すように、インサート10の幅を増大させる時生ずる隣接ローラ7の薄肉化による応力割れBも防止することができる。なお、図4〜6の比較例において、増肉ローラの全幅は同一に形成しており、全幅が増加する場合にはワークやマンドレル等との干渉が生じることがある。
【0027】
インサート10は、前記一対の側壁6A、7Aの内周側において隣接する両ローラ6、7に外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラ6に係合しているため、隣接する両ローラ6、7と一体化し、インサート10とローラ6、7間の分割部の口開きが抑制でき、バリの差込みをさらに一層抑制できる。
【0028】
複数の成形型としての円周溝2〜4を、円周溝2〜4の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝2〜4により形成され、前記成形型としての円周溝2〜4の少なくとも一つは、増肉ローラ1の軸方向中央部に配置された深さが最も深く幅が最も狭い円周溝2に形成したため、成形荷重が最大となる少なくとも一つの成形型としての円周溝2に加わるラジアル荷重を内周の軸受け12A、12Bに効率的に受持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す増肉ローラの断面図。
【図2】同じく増肉ローラによる増肉成形時の加工状態を示す断面図。
【図3】増肉ローラによる成形過程を(A)〜(C)に示す金属円板の外周部の断面図。
【図4】本発明の増肉ローラの第1の比較例を示す断面図。
【図5】本発明の増肉ローラの第2の比較例を示す断面図。
【図6】本発明の増肉ローラの第3の比較例を示す断面図。
【符号の説明】
M 治具としてのマンドレル
W 金属円板
1 増肉ローラ
2〜4 円周溝
5〜7 第1〜3ローラ
8、20 軸方向突起
9 環状溝
10 インサート
11 ボルト
12A、12B テーパローラ軸受け
13 保持具
14 スピンドル
Claims (3)
- 中央部分が治具にクランプされ外周部分が前記治具から突出した状態で回転される円板状の金属素材の外周部分を、外周側から押し付けて増肉加工する複数の成形型を回転可能に備えた増肉ローラおいて、
前記増肉ローラは、一体に締結された複数のローラを内周側の軸受けにより回転可能に支持して備え、
前記複数の成形型の少なくとも一つは、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成されていることを特徴とする増肉ローラ。 - 前記インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合していることを特徴とする請求項1に記載の増肉ローラ。
- 前記複数の成形型は、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の増肉ローラ。
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