JP4255991B2 - 環状ワークピースをロール成形する為の成形装置及び成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は環状ワークピースの圧延に関し、詳しくは、圧延されるワークピースの重量を基準とした制御を行う圧延方法及び圧延装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の様々な圧延技術では、種々の圧延パラメータを制御することによって様々な効果を実現している。圧延によって製造される環状の部材に関しては、非常に正確な外径あるいは内径を持たせるか、あるいはこれらの変動を外径と内径に均等に分配するようにすると利点がある。ここで参照されている我々のイギリス国特許公報第1,475,777 号、第1,475,778 号、第1,475,779 号及び第1,475,780 号には、こうした結果の少なくともいくつかを達成するのに有用な圧延技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は少なくとも一方が他方に対して近接及び離隔動できる、対向配置された二つの成形ロールと、これらの成形ロールの動作ラインと直角の動作ラインを有する、対向する２組の成長制御ロールとを有する成形装置において、ワークピースの重量を基準とした制御を行えるようにした成形方法及び成形装置の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、広い意味ではイギリス国特許公報第1,475,777 号に記載されているタイプの技術を目指している。同公報では、圧延装置の成形ロールは圧延されるワークピースの重量に応じて制御されるようになっている。詳しく言えば、この発明は、少なくとも一方が他方に対して近接及び離隔動できる、対向配置された二つの成形ロールと、これらの成形ロールの動作ラインと直角の動作ラインを有する、対向する２組の成長制御ロールと、圧延されるワークピースの重量を測定するための重量測定手段とを有しているタイプの圧延装置を開発するものである。この発明においては、成形ロールと成長制御ロールの両方の前進を、重量測定手段からの信号に応じて制御するための制御手段が設けられている。成長制御ロールの前進は一般にストッパによって制御される。また、両ロール組の前進は、呼びワークピースの重量に対する圧延すべきワークピースの重量に関連して制御される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。図１の圧延装置は対向する二つの成形ロール２、４を有している。成形ロール２、４の間にはマンドレル８上に環状のワークピース６が支持されている。このマンドレルは例えばイギリス国特許公報第1,475,780 号に記載されているようなスプリットマンドレル (split mandrel)でよい。図１に示されている実施の形態においては右側の成形ロール４のみが水平方向に可動であり、ワークピース６に近づいたり遠ざかったりする。しかし、両方の成形ロールが可動になった圧延装置を使用することもできる。これには油圧回路に簡単な変更を加えるだけでよい。成形ロール２、４はそれぞれヨーク１２、１０に支持されている。ヨーク１２は固定されているが、ヨーク１０はシリンダ１６の内部を可動なピストン１４へ連結されている。このピストン１４はピストンロッド１８によってデジタルあるいはアナログのトランスデューサ２０へ連結されている。
【０００６】
対向する二組の成長制御ロール２２、２４が成形ロール２、４と直角に設けられている。成長制御ロール２２、２４は、圧延のときに成形ロール２、４によって生じるワークピース６の楕円率を小さくするためのものである。成長制御ロールは、イギリス国特許公報第1,329,251 号に記載されているような任意の適当な装置によって回転可能に支持されている。
【０００７】
圧延作業を行う前に、圧延すべき環状のワークピース６は重量測定装置２６において重量が測定される。対象としているワークピース６と呼び寸法を有するワークピースとの間の重量の差によって、圧延の間にデジタルあるいはアナログの出力信号が発生される。重量を測定したあと、ワークピース６は圧延作業を開始する準備が整った圧延装置の中に挿入される。このような技法を用いた圧延成形法はイギリス国特許公報第1,475,777 号に開示されている。
【０００８】
成形ロール４を前進させるために、油圧流体が切替バルブ２８に送られ、切替バルブ２８は、流体がピストン１４の背後に送られて成形ロール４を前進させる位置に設定される。油圧流体は切替バルブ２８から別の二つの切替バルブ３０、３２を介してピストン１４の背後に流れ、この結果、ピストン１４が流体圧力によって前進させられる。成形ロール４の初期の前進は比較的速いが、成形ロール４がワークピース６にほぼ接触するまで近づくと、油圧流体が流体制御バルブ３４を通過するように切替バルブ３０が切替えられて、成形ロール４の前進速度は減速される。
成形ロール４が前進するとき、その動きはトランスデューサ２０によって電圧などの信号に変換される。この信号は重量測定装置２６によって発生される信号と適合した形であり、これら二つの信号は装置３６で比較される。トランスデューサ２０と重量測定装置２６からの信号が一致すると、装置３６は切替バルブ２８を切り替えて、油圧流体がピストン１４の背後へ流れ続けるのを防止する。
成形ロール４が完全に前進したとき、成形ロール４は停留時間(dwell time)として知られている時間だけ、その前進した位置に留まる。成形ロール４の前進の量や停留時間は、圧延されているワークピースの重量と呼び寸法を有するワークピースの重量との間の差に依存する。
【０００９】
上述したように、この圧延装置は二組の成長制御ロール２２、２４も有する。成長制御ロール２２、２４は、シリンダ４２、４４の内部を可動なピストン３８、４０へそれぞれ連結されている。圧延の際には、油圧流体が切替バルブ４６を介してピストン３８の背後へ供給される。これによって、ワークピースが付形されるにつれてピストン３８、４０が前進させられ、成長制御ロール２２、２４をワークピース６へその大幅な変形を防止できるように十分な力で接触させる。
成形ロール４が予め決められた圧延深さまで達すると、成長制御ロール２２、２４によって加えられる力が以下のようにして増大される。すなわち、停留時間が完了したあと、切替バルブ２８が切り替えられて、油圧流体がピストン１４の前側に送られて成形ロール４を後退される。成形ロール４が後退することによって油圧流体が切替バルブ３２に流れ、切替バルブ３２は、流体が低速後退制御バルブ４８を流れるように設定される。この制御バルブ４８は成形ロール４が後退できる速度を制限する。圧延されたワークピース６の形状が歪まないように、ロール４は最初はゆっくりと後退する。ワークピース６は成形ロール４の後退が速すぎると歪んでしまう場合が有る。成形ロール４が予め決められた距離だけ後退してしまうと、その後退速度を安全に増大させることができる。これは、切替バルブ３２を切り替えて、油圧流体がチェックバルブ５０を通り、そのあと切替バルブ２８を介して油圧流体貯蔵容器５２に戻るようにすることによって行われる。低速の成形ロール後退については、イギリス国特許公報第1,475,778 号に開示されている。
【００１０】
上述したように、成形ロールが予め決められた圧延深さまで達したとき、成長制御ロール２２、２４によって加えられる力が増大させられる。これはバルブ５４を用いて行われる。成長制御ロール２２、２４は、図２に示されているように調節可能なストッパ５６によってそれ以上の前進が防止されるまで前進する。成長制御ロール２２、２４は、最初の停留時間の間に開いたままになっている切り替バルブ４６によって発生される油圧によって、ストッパ５６への当接状態に保持される。
圧延サイクルがスタートする前に、ストッパ５６の一方あるいは両方をワークピースの重量に応じた位置まで自動的に調節することによって、一定の穴径、一定の外径、一定の平均直径（穴径と外径に容積変動を均等に分配する）を含む様々なタイプの直径制御を実現することが可能である。これらストッパ５６の一方あるいは両方の調節は、ステッピングモータ５８を用いて行われる。ステッピングモータ５８は、上述したようにワークピースの重量信号を受け取る装置３６から制御される。この調節によって二組の成長制御ロール２２、２４の間の距離（図３の距離ｄ）を、呼び距離から、ワークピースの呼び重量の変動に応じた距離（例えば0.04ミリメートル／グラム）だけ変化させる。
【００１１】
図４は、（イギリス国特許公報第1,475,477 号に記載されているように）公差がプラスマイナス5 グラムである400 グラムの呼びワークピース重量と、グラム当り0.02ミリメートルの壁厚み修正係数を用いたときに得られる様々なタイプの制御を表の形で示している。この例においては、（イギリス国特許公報第1,475,778 号に記載されているような）ラウンディングサイクル（rounding cycle) のあと、成長制御ロール修正係数がゼロであると一定の平均直径が得られ、グラム当り0.04ミリメートルの成長制御ロール修正係数では一定の穴径が得られ、グラム当りマイナス0.04ミリメートルの成長制御ロール修正係数では一定の外径が得られることがわかる。
また、これらのストッパ５６の呼び位置を調節することによって、呼びのリング直径を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】環状ワークピース表面を所定の形状に圧延するための圧延装置を、この圧延装置を作動させるための油圧回路とともに示した側面図である。
【図２】図１の成形装置における成長制御ロールを支持する一つの方法を示す詳細断面図である。
【図３】最終的な環状寸法が達成されてはいるが、ラウンディング工程の前の圧延サイクル部分を示す図である。
【図４】支持ロール位置を変化させることによって得られる様々なタイプの直径制御を示す表である。
【符号の説明】
２，４ 成形ロール
６ ワークピース
２２，２４ 成長制御ロール
２６ 重量測定装置

Claims (7)

1. 少なくとも一方が他方に対して近接及び離隔動できる、対向配置された二つの成形ロールと、これらの成形ロールの動作ラインと直角の動作ラインを有する、対向する２組の成長制御ロールとを有する成形装置において、環状ワークピースをロール成形する方法であって、少なくとも一つの成形ロールを前進させて、ワークピースの重量に依存する壁厚までワークピースをロール成形し、成長制御ロールの前進をまたワークピースの重量に依存する位置に制御する、成形方法。
2. 前記成形ロールと成長制御ロールの前進が、呼びワークピースの重量に対するワークピースの重量との関係で設定される請求項１記載の成形方法。
3. 前記成長制御ロールの最終の位置が、一定の穴径か、一定の外径か、あるいは一定の平均直径が得られるように制御される請求項１記載の成形方法。
4. ラウンディング前のワークピースの外径が成長制御ロールの動作ラインにおいて制御され、ラウンディング前のワークピースの穴寸法が成形ロールの動作ラインにおいて制御される請求項１もしくは請求項２記載の成形方法。
5. 少なくとも一方が他方に対して近接及び離隔動できる、対向配置された二つの成形ロールと、これらの成形ロールの動作ラインと直角の動作ラインを有する、対向する２組の成長制御ロールとを有する、環状ワークピースのための成形装置であって、ワークピースを取り付けるためのマンドレルと、圧延されるワークピースの重量を測定するための重量測定手段と、前記成形ロールと前記成長制御ロールの両方の前進を制御するための制御手段とを有し、前記制御手段が重量測定手段からの信号に関連して設定される成形装置。
6. 前記成長制御ロールの前進を制御する前記制御手段がストッパを有する請求項５記載の成形装置。
7. 前記成長制御ロールの前進を制御する前記制御装置がステッピングモータを有する請求項５もしくは請求項６記載の成形装置。

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