JP4379371B2

JP4379371B2 - リング部材の製造方法

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Publication number: JP4379371B2
Application number: JP2005114875A
Authority: JP
Inventors: 清伊賀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
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Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2009-12-09
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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。

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。
国際公開番号ＷＯ２００４／０５０２７０Ａ１（第８，９頁、第１図）国際公開番号ＷＯ２００４／０５０２７４Ａ１（第５，６頁、第１図）

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

本発明の圧延装置の上面図である。本発明の圧延装置の側面図である。本発明の小圧延ローラの部分の側面図である。本発明の圧延装置において、小サポートローラ、大サポートローラを退避させた状態の図である。時間軸に対する引張ローラの位置を示す図である。時間軸に対する小圧延ローラの位置を示す図である。時間軸に対する大圧延ローラの位置を示す図である。大圧延ローラの逆クラウニング形状を示す図である。トルク指令と小圧延ローラの関係を示す図である。特許文献１、２に記載された圧延装置の上面図である。

符号の説明

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

Claims

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し、
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。
請求項１に記載するリング状部材の製造方法において、
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。
請求項１または請求項２に記載するリング部材の製造方法において、
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。