JP5581429B1

JP5581429B1 - リングローリングミル

Info

Publication number: JP5581429B1
Application number: JP2013163344A
Authority: JP
Inventors: 正博山下; 幹博山下
Original assignee: 株式会社山下鍛造所
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: JP2015030029A

Abstract

【課題】リングローリングミル１において、比較的簡素な構成でありながら、非対称異形断面リング５０を正確に鍛造整形可能とする。
【解決手段】メインドライブロール２の外周面には周溝２ａが設けられ、周溝２ａの一方内壁面において開口側には斜面２ｂが設けられている。制御系（２１〜２６，３０）は、マンドレル３をスライドさせることにより非対称異形断面リング５０のフランジ部５２の外周面をメインドライブロール２の周溝２ａの底面に当接させるとともに、上下のエッジロール４，５をスライドさせることにより非対称異形断面リング５０の軸方向上端側の小端面５４および軸方向下端側の大端面５５に当接させておいて、メインドライブロール２を一定速度で回転駆動させるとともに、そのときの非対称異形断面リング５０のボス部５１の軸方向中央位置４００の周速を基準として上下のエッジロール４，５の回転速度を個別に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工対象としての非対称異形断面リングを鍛造整形するリングローリングミルに関する。

一般に、リングローリングミルは、加工対象としてのリングの径方向厚みを薄くしながら内外径寸法を拡大するように鍛造整形する構成とされている。

このリングローリングミルは、例えば特許文献１の第３図に示されているように、加圧ロール（３３）、挿通ロール（３５）、上下のエッジロール（３６，３６）などを備えている。

前記加圧ロールは、リングローリングミルのベッド（第３図の３１）の長手方向の一端側に回転駆動されるように取り付けられており、その外周面に加工対象としてのリング（第３図のＷ）の外周面が当接される。

前記挿通ロールは、前記ベッドの上に長手方向にスライド可能に設けられている移動フレーム（第３図の３４）に空転可能に取り付けられており、前記リングの中心孔に挿通される。

前記上下のエッジロールは、円錐形状に形成されており、前記移動フレームにそれぞれ空転可能に取り付けられている。上側のエッジロールは前記リングの軸方向上端側の小端面に当接され、また、下側のエッジロールは前記リングの軸方向下端側の大端面に当接される。

このようなローリングミルの加工動作を簡単に説明する。まず、高温に熱した荒地状態のリングの中心孔に前記挿通ロールを挿通した状態で、この挿通ロールを前記加圧ロール側に近づけることにより、前記リングの外周面を前記加圧ロールの外周面に押し付けるとともに、当該リングの小端面および大端面に前記上側のエッジロールおよび下側のエッジロールを当接させる。

この後、前記加圧ロールを回転駆動することにより前記リングと前記挿通ロールと上下のエッジロールとをそれぞれ従動回転させておいて、前記挿通ロールを前記加圧ロール側に徐々に近づけるようにスライドさせる。これにより、前記リングの径方向厚み（肉厚）が徐々に薄く圧延されるとともに、当該リングの内径寸法および外径寸法が徐々に拡大される。そして、前記上下のエッジロールによって前記リングの小端面および大端面が平に均されるとともに、当該リングの軸方向寸法が調節される。

特許第２８０８０３５号公報

上記特許文献１に係る従来例のリングローリングミルは、加工対象が矩形断面リングに限定されるものであって、例えば図１３に示されるような非対称異形断面リング５０を鍛造整形するようにはなっていない。

非対称異形断面リング５０とは、荒地状態において、円筒形のボス部５１の軸方向一端側に径方向外向きに張り出すフランジ部５２を設けるとともにボス部５１からフランジ部５２へ向けて外径が漸増する傾斜部５３を設けたもののことである。

この非対称異形断面リング５０の鍛造整形を可能とするリングローリングミルとして、例えば図１３に示されるように、マンドレル（前記挿通ロールに相当）６１の中心軸線７１を略水平方向とする横軸支持形態になっていて、このマンドレル６１の中心軸線７１に沿う方向に横並びに配置される左右２つのメインドライブロール６２，６３を個別に回転駆動する形態になっているものが知られている。

左右２つのメインドライブロール６２，６３の回転軸線７２，７３は、マンドレル６１の中心軸線７１に対してそれぞれ傾斜されており、互いに反対向きになっている。

図中の左側のメインドライブロール６２は、非対称異形断面リング５０の小端面５４と傾斜部５３の外周面５３ａとに当接されるようになっており、図中の右側のメインドライブロール６３は、非対称異形断面リング５０の大端面５５とフランジ部５２の平坦な外周面５２ａとに当接されるようになっている。

このような左右２つのメインドライブロール６２，６３を用いるリングローリングミルの場合、非対称異形断面リング５０の外周面において最小外径位置と最大外径位置とで周速が異なることを考慮し、左側のメインドライブロール６２の回転速度と右側のメインドライブロール６３の回転速度とを個別に制御できるようにしている。このようなリングローリングミルでは、左右２つのメインドライブロール６２，６３が必要でメインドライブロールの数が多くなるとともに、その外形形状が非常に複雑になる他、その回転駆動の制御形態が煩雑になるなど、製造コストが嵩むことが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、円筒形のボス部の軸方向一端側に径方向外向きに張り出すフランジ部を設けるとともに前記ボス部から前記フランジ部へ向けて外径が漸増する傾斜部を設けた非対称異形断面リングを鍛造整形するためのリングローリングミルにおいて、比較的簡素な構成でありながら、非対称異形断面リングを正確に鍛造整形可能とすることを目的としている。

本発明は、円筒形のボス部の軸方向一端側に径方向外向きに張り出すフランジ部を設けるとともに前記ボス部から前記フランジ部へ向けて外径が漸増する傾斜部を設けた非対称異形断面リングを鍛造整形するためのリングローリングミルにおいて、次のような構成を有することに特徴を有している。

本発明に係るリングローリングミルは、中心軸線が上下方向に沿う姿勢とされかつ前記非対称異形断面リングの外周面の円周上の１ヶ所が当接されるメインドライブロールと、中心軸線が上下方向に沿う姿勢とされかつ前記非対称異形断面リングの中心孔に挿通された状態で当該非対称異形断面リングの外周面を前記メインドライブロールに押し付けるためのマンドレルと、それぞれ中心軸線が前記メインドライブロールの中心と前記マンドレルの中心とを通過する仮想直線に対して側面視で斜め姿勢とされて平面視で合致する姿勢にされているとともに前記マンドレルを中心として前記メインドライブロールの１８０度反対側に配置された状態で前記非対称異形断面リングの軸方向上端側の小端面および軸方向下端側の大端面に当接される円錐形のアッパーエッジロールおよびロアーエッジロールと、前記メインドライブロール、前記アッパーエッジロールならびに前記ロアーエッジロールを個別に回転駆動するとともに、前記マンドレル、前記アッパーエッジロールならびに前記ロアーエッジロールを個別にスライドさせるための制御系とを備えた構成になっている。

また、本発明に係るリングローリングミルに備える前記メインドライブロールの外周面には、加工の初期段階から途中段階にかけて、前記非対称異形断面リングの前記フランジ部が嵌り込むとともに当該フランジ部の外周面が当接可能とされる底面を有する周溝が設けられ、かつ前記周溝の一方内壁面において開口側には、前記加工の進展に伴い前記非対称異形断面リングの前記フランジ部から前記傾斜部への材料流動量が増加することにより前記傾斜部が当接される斜面が設けられている。

さらに、本発明に係るリングローリングミルに備える前記制御系は、前記マンドレルをスライドさせることにより前記非対称異形断面リングの前記フランジ部の外周面を前記メインドライブロールの前記周溝底面に当接させるとともに、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールをスライドさせることにより前記非対称異形断面リングの軸方向上端側の小端面および軸方向下端側の大端面に当接させておいて、前記メインドライブロールを一定速度で回転駆動させるとともに、それに伴い従動する前記非対称異形断面リングの前記ボス部の軸方向中央位置の周速を基準として前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に制御するものである。

このような本発明の構成により奏する作用を説明する。

まず、加工の初期段階から途中段階にかけて前記非対称異形断面リングの前記フランジ部のみを前記メインドライブロールの前記周溝底面に当接させるようにして、加工の進展に伴い前記非対称異形断面リングの前記傾斜部をメインドライブロールの斜面に当接させるようにしているから、前記非対称異形断面リングの加工過程において前記フランジ部の外周における周速と前記傾斜部の外周における周速とに差が発生するものの、前記フランジ部の外周面と前記傾斜部の外周面とが同時に前記メインドライブロールに当接する期間が可及的に短くなる。これにより、前記メインドライブロールと前記非対称異形断面リングとの間の広域で滑りが発生することが抑制または防止されるようになる。

しかも、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールを従来のように従動体にせずに駆動体にしたうえで、それらの回転速度を前記非対称異形断面リングの前記ボス部の軸方向中央位置の周速を基準として個別に制御するようにしている。これにより、前記非対称異形断面リングの加工の進展に伴いボス部の軸方向中央位置での周速が逐一変化するものの、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールが前記非対称異形断面リングとの当接部分で滑りが発生することが抑制または防止されるようになる。

これらの相乗作用によって、加工過程における前記非対称異形断面リングの回転変動を可及的に抑制または防止できるようになるので、加工過程において回転している前記非対称異形断面リングの中心が前記仮想直線の左右にずれ動きにくくなる。その結果、加工過程において前記非対称異形断面リングの挙動が安定するようになるので、前記非対称異形断面リングの鍛造整形を正確に行うことが可能になる。しかも、本発明のリングローリングミルでは、図１３の従来例で説明したように左右２つのメインドライブロールを用いていないので、構成が比較的簡素になり、製造コストの上昇を抑制できるようになる。

好ましくは、前記制御系は、前記制御系は、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に可変制御するためのデータテーブルを記憶するプログラムメモリを備え、前記データテーブルは、前記非対称異形断面リングにおける前記ボス部の軸方向中央位置の初期外径と、前記非対称異形断面リングの加工終了時における前記ボス部の軸方向中央位置の目標外径とを少なくとも予め決定しておいて、前記メインドライブロールを一定速度で回転駆動させて前記非対称異形断面リングを加工する過程において加工初期から加工終了までの前記軸方向中間位置の周速の時間経過に伴う変化を調べ、その結果に基づいて作成されるものとすることができる。

この構成では、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度の制御形態について、加工過程で例えば前記軸方向中間位置の周速をリアルタイムで逐一検出しながら当該検出結果に応じて制御する形態にせずに、予め作成した前記データテーブルに基づいて制御する形態にしているので、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度の制御形態を比較的簡素化することが可能になる。

好ましくは、前記リングローリングミルは、前記非対称異形断面リングの外周面において前記メインドライブロール寄りの半周領域の左右対称位置にそれぞれ押し付けられるレフトガイドロールおよびライトガイドロールと、先端側に前記レフトガイドロールおよびライトガイドロールが個別に支持されかつ基端側が前記仮想直線の両側に旋回可能に支持されるレフトアームおよびライトアームと、前記レフトアームおよび前記ライトアームを互いに近づける側へ弾性的に付勢する付勢部材とをさらに備え、前記制御系は、加工過程において前記両アームの前記仮想直線に対する傾き角に基づいて前記仮想直線に対する前記非対称異形断面リングの中心のずれを調べるとともに、前記ずれが発生した場合に当該ずれを補正するように前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に制御する、ことを特徴としている。

この構成では、加工過程において非対称異形断面リングが好ましい位置からずれることを抑制するためのガイドロールを設けたうえで、このガイドロールのアームの傾き角に基づいて前記非対称異形断面リングのずれを調べて、当該ずれに応じて補正するようにしている。

これにより、比較的簡易な形態で前記非対称異形断面リングの鍛造整形をより正確に行うことが可能になる。

本発明に係るリングローリングミルは、比較的簡素な構成でありながら、非対称異形断面リングを正確に鍛造整形することが可能になる。

本発明に係るリングローリングミルの一実施形態で、その構成を模式的に示す側面図である。図１のリングローリングミルの主要部を模式的に示す平面図である。図１のリングローリングミルの主要部を模式的に示す斜視図である。図１のリングローリングミルによる加工初期段階の状態を示す斜視図である。図１のリングローリングミルによる加工終了時の状態を示す斜視図である。加工対象としての非対称異形断面リングの加工前の荒地状態と加工後の打ち上げ状態とを対比して示す断面図である。図１のリングローリングミルによる加工の初期段階において、メインドライブロールに対する加工対象としての非対称異形断面リングの当接状態を示す部分的な側面図である。図７に続く加工途中段階において、メインドライブロールに対する加工対象としての非対称異形断面リングの当接状態を示す部分的な側面図である。図８の続く加工終了段階において、メインドライブロールに対する加工対象としての非対称異形断面リングの当接状態を示す部分的な側面図である。図１のリングローリングミルによる加工過程において加工対象としての非対称異形断面リングが仮想直線の左側にずれ動いたときの様子を示す部分的な平面図である。図１のリングローリングミルによる加工過程において加工対象としての非対称異形断面リングが仮想直線の右側にずれ動いたときの様子を示す部分的な平面図である。本発明に係るリングローリングミルのメインドライブロールの他実施形態を示す側面図である。従来例に係るリングローリングミルの構成を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図１１に、本発明の一実施形態を示している。図中、１はリングローリングミルの全体を示している。

リングローリングミル１は、加工対象としての非対称異形断面リング５０を鍛造整形するものであって、主として、メインドライブロール２、マンドレル３、アッパーエッジロール４、ロアーエッジロール５、レフトガイドロール６、ライトガイドロール７、第１〜第６駆動装置２１〜２６、制御装置３０などを備えている。

加工対象となる荒地状態の非対称異形断面リング５０は、図４および図６の左側に示すように、円筒形のボス部５１の軸方向一端側に径方向外向きに張り出すフランジ部５２が設けられているとともに、ボス部５１からフランジ部５２へ向けて外径が漸増する傾斜部５３が設けられている。

メインドライブロール２は、その中心軸線１０１が上下方向に沿う姿勢となるように左右一対のベースフレーム１１に相対的にスライド不可能となる状態で搭載されており、その外周面には、非対称異形断面リング５０の外周面が当接されるようになっている。

このメインドライブロール２は、第１駆動装置２１により回転駆動されるようになっている。この第１駆動装置２１は、図示していないが、例えば適宜のモータならびに減速機などを含んでいる。

そして、メインドライブロール２は、図１に示すように、その外周面の軸方向中間領域に周溝２ａが設けられている。この周溝２ａは、加工の初期段階から途中段階にかけて非対称異形断面リング５０のフランジ部５２が嵌り込むものであって、その際に周溝２ａの底面にフランジ部５２の外周面が当接するようになっている。この周溝２ａの上側内壁面および下側内壁面は、それらの間隔を径方向外向きに漸次大きくするように傾斜されている。この傾斜は、非対称異形断面リング５０のフランジ部５２の抜くときの抜き勾配として設けられている。

この周溝２ａの上側内壁面（一方内壁面）において開口側には、斜面２ｂが設けられている。この斜面２ｂは、加工の進展に伴い非対称異形断面リング５０のフランジ部５２から傾斜部５３への材料流動量が増加することによって傾斜部５３が当接されるものである。この斜面２ｂの外周面において小径側領域には、円筒面２ｃが設けられている。

マンドレル３は、その中心軸線１０２が上下方向に沿う姿勢で第１移動フレーム１２に相対的にスライド不可能となる状態でかつ空転可能となる状態で取り付けられている。このマンドレル３は、第２駆動装置２２によって、その中心軸線１０２の方向（上下方向）に沿って昇降駆動されるようになっており、必要に応じて非対称異形断面リング５０の中心孔に挿通または抜き出しされるようになっている。

第１移動フレーム１２は、ベースフレーム１１にその長手方向に沿って相対的にスライド可能となるように搭載されている。つまり、第１移動フレーム１２を第３駆動装置２３によってスライドさせることによってマンドレル３が下記する仮想直線３００に沿う方向でメインドライブロール２に対して接近または離隔するように直線的にスライドさせられるようになる。この第２、第３駆動装置２２，２３は、図示していないが、例えば油圧シリンダなどとされる。

そして、第１移動フレーム１２には、加工対象としての非対称異形断面リング５０を搭載する搭載台１３が一体に取り付けられている。つまり、この搭載台１３は第１移動フレーム１２と一体になってスライドされるようになっている。

アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５は、共に円錐形に形成されており、アキシャルロールなどとも言われるものである。

アッパーエッジロール４は、その円錐形外周面が非対称異形断面リング５０の軸方向上端側の小端面５４に当接されるようになっている。一方、ロアーエッジロール５は、その円錐形外周面が非対称異形断面リング５０の軸方向下端側の大端面５５に当接されるようになっている。

アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５は、その両中心軸線１０３，１０４がメインドライブロール２の中心２０１とマンドレル３の中心２０２とを通過する仮想直線３００に対して側面視で斜め姿勢（図１参照）とされかつ平面視で合致する姿勢（図２参照）にされているとともにマンドレル３を中心としてメインドライブロール２の１８０度反対側に配置されている。

アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５は、第４、第５駆動装置２４，２５により個別に回転駆動されるようになっている。この第４、第５駆動装置２４，２５は、図示していないが、例えば適宜のモータならびに減速機などを含んでいる。

さらに、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５は、第２移動フレーム１４に個別に回転可能な状態で搭載されている。第２移動フレーム１４は、ベースフレーム１１に対してその長手方向に沿って相対的にスライド可能となるように搭載されている。

つまり、第２移動フレーム１４を第６駆動装置２６によりスライドさせることによってアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５が下記する仮想直線３００に沿う方向でマンドレル３に対して接近または離隔するように直線的にスライドさせられるようになっている。この第６駆動装置２６は、図示していないが、例えば油圧シリンダなどとされる。

レフトガイドロール６およびライトガイドロール７は、レフトアーム６ａおよびライトアーム７ａの先端側に相対的にスライド不可能となる状態かつ空転可能となる状態で取り付けられている。このレフトガイドロール６およびライトガイドロール７は、バックアップロールとも言われる。

レフトアーム６ａおよびライトアーム７ａの基端側は、ベースフレーム１１に対してそれぞれ水平方向に旋回可能となるように取り付けられており、非対称異形断面リング５０の外周面に付勢部材８，８によってそれぞれ押し付けられるように弾性的に付勢されている。この付勢部材８は、詳細に図示していないが、例えばスプリングあるいは油圧ダンパなどとされる。

レフトガイドロール６およびライトガイドロール７は、平面視で前記仮想直線３００の左右両側に当該仮想直線３００に対して遠近変位可能に配置されており、仮想直線３００に対するレフトアーム６ａおよびライトアーム７ａの各傾き角は、第１、第２角度センサ２７，２８により個別に検出されるようになっている。

そして、前記した第１〜第６駆動装置２１〜２６の動作は制御装置３０により個別に制御される。この制御装置３０の図示していないプログラムメモリには、非対称異形断面リング５０の外形の各部サイズや鍛造整形（打ち上げ）条件に応じて適宜に第１〜第６駆動装置２１〜２６の動作を制御するためのプログラムが格納されている。つまり、第１〜第６駆動装置２１〜２６および制御装置３０が、特許請求の範囲に記載している制御系に相当する。

具体的に、制御装置３０が実行する前記プログラムの一例としては、搭載台１３上に搭載される非対称異形断面リング５０の中心孔内にマンドレル３を挿通するように下降させる処理と、メインドライブロール２を一定速度で回転駆動させる処理と、マンドレル３をメインドライブロール２側に近づけるように一定速度でスライドさせる処理と、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を非対称異形断面リング５０の軸方向上端側の小端面５４および軸方向下端側の大端面５５に当接させるようにスライドさせる処理と、前記プログラムメモリに格納されているデータテーブル（またはマップ）に基づいてアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度を個別に可変制御する処理と、非対称異形断面リング５０の加工の進展に伴いその外径寸法が目標値に到達したときに加工を終了する処理とを適宜に実行するプログラムがある。

なお、前記データテーブルは、予め、非対称異形断面リング５０における初期（荒地状態）の各部寸法（内径、フランジ部５２の外径、ボス部５１の軸方向中央位置４００の外径、軸方向幅など）と、当該非対称異形断面リング５０における目標（打ち上げ状態）の各部寸法（内径、フランジ部５２の外径、ボス部５１の軸方向中央位置４００の外径、軸方向幅など）とを決定しておき、メインドライブロール２を一定速度で回転駆動させて非対称異形断面リング５０を加工する過程において加工初期から加工終了までの時間経過に伴う前記軸方向中間位置４００の外径の変化を計測するとともに前記軸方向中間位置４００の周速の変化を算出し、その計測結果ならびに算出結果に基づいて適宜に作成される。

つまり、このデータテーブルは、加工開始から加工終了までの時間経過と、加工過程において非対称異形断面リング５０におけるボス部５１の軸方向中間位置４００の周速の変化との相関関係を示すものであって、加工開始から加工終了までにおける前記軸方向中間位置４００の周速の変化に対応するアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の各回転速度を抽出するためのデータが書き込まれている。

また、制御装置３０が実行する前記プログラムの他例としては、加工過程において、第１、第２角度センサ２７，２８の各出力に基づいて仮想直線３００に対する両アーム６ａ，７ａの傾き角θ１，θ２に基づいて仮想直線３００に対する非対称異形断面リング５０の中心２０３のずれの有無ならびにずれ量ΔＸを調べるとともに、前記ずれが発生した場合に当該ずれを補正するようにアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度を第４，第５駆動装置２４，２５により個別に制御するためのプログラムもある。

このような構成のリングローリングミル１の動作を説明する。

概要としては、メインドライブロール２とマンドレル３との間に高温に加熱した荒地状態の非対称異形断面リング５０（図６の左側参照）の円周上の所定領域を径方向内外から挟むとともに、その非対称異形断面リング５０において前記所定領域の１８０度対向する所定領域をアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５で軸方向両側から挟んだ状態で、メインドライブロール２を回転駆動させながらマンドレル３をメインドライブロール２側に徐々に近づけるようにスライドさせることにより非対称異形断面リング５０の径方向寸法（肉厚）Ｈを薄くしながら内外径寸法Ｒ１，Ｒ２を拡大するとともに、軸方向寸法Ｗを調節し、打ち上げ状態の非対称異形断面リング５０（図６の右側参照）を得る。

詳しくは、まず、高温に加熱した非対称異形断面リング５０を搭載台１３上に配置して、第２駆動装置２２によりマンドレル３を下降させることにより非対称異形断面リング５０の中心孔に挿通する。

この後、第１駆動装置２１によりメインドライブロール２を一定速度で回転駆動させるとともに、第３駆動装置２３によりマンドレル３をメインドライブロール２側へスライドさせることにより非対称異形断面リング５０の円周上の１ヶ所をメインドライブロール２の外周面に当接させる。

それと同時に、第６駆動装置２６によりアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を非対称異形断面リング５０に近づけるようにスライドさせることにより、非対称異形断面リング５０の軸方向上端側の小端面５４および軸方向下端側の大端面５５にアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の円錐形外周面をそれぞれ当接させるとともに、第４，第５駆動装置２４，２５によりアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を個別に回転駆動する。

このようにしておいて、第３駆動装置２３によりマンドレル３をメインドライブロール２側に徐々に近づけるようにスライドさせることにより、非対称異形断面リング５０の径方向寸法（肉厚）Ｈを薄く圧延しながら内外径寸法Ｒ１，Ｒ２を拡大させるとともに、軸方向寸法Ｗを調節する。

こうして、制御装置３０が図示していない非接触式計測センサ（例えばレーザ式測長センサなど）からの検出信号に基づいて、非対称異形断面リング５０の径方向寸法（肉厚）Ｈおよび内外径寸法Ｒ１，Ｒ２が予め規定した目標値に到達したことを検知すると、加工を終了する。

この加工終了時には、マンドレル３のスライドおよびメインドライブロール２の回転をそれぞれ停止して、第６駆動装置２６によりアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を非対称異形断面リング５０から引き離す方向にスライドさせるとともに第２駆動装置２２によりマンドレル３を非対称異形断面リング５０の中心孔から抜き出す方向に上昇させる処理とを適宜に実行する。

このような加工形態において初期段階から途中段階にかけては、非対称異形断面リング５０のフランジ部５２が、図７に示すように、メインドライブロール２の周溝２ａ内に嵌り込むとともに、フランジ部５２の外周面が周溝２ａの底面に当接するようになる。

そして、前記加工の進展に伴い非対称異形断面リング５０のフランジ部５２から傾斜部５３への材料流動量が増加することになるが、それによって非対称異形断面リング５０の傾斜部５３が塑性変形しながら、図８に示すように、周溝２ａの斜面２ｂに当接することになるので、この斜面２ｂに非対称異形断面リング５０の傾斜部５３の形状が倣うように転写されることになる。

さらに、前記加工の終了段階では、非対称異形断面リング５０のフランジ部５２から傾斜部５３へのさらなる材料流動に伴い、図９に示すように、フランジ部５２の外周面が周溝２ａの底面から離れるようになる（材料の「ひけ」とも言う）とともに、ボス部５１の外周面における小径端側領域がメインドライブロール２の円筒面２ｃに倣うように円筒面５６に形成されるようになる。

この実施形態のリングローリングミル１による加工形態では、加工過程において、非対称異形断面リング５０の外周形状が逐一変化することによって、当該非対称異形断面リング５０のフランジ部５２の外周面における周速と傾斜部５３の外周面の軸方向各位置における周速との間に大きな差が生じることになる。

この点を考慮し、この実施形態では、非対称異形断面リング５０のフランジ部５２の外周面と傾斜部５３の外周面とが同時にメインドライブロール２の外周面に当接する期間を可及的に短くさせるようにしている。これにより、メインドライブロール２と非対称異形断面リング５０との間の広域で滑りが発生することが抑制または防止されるようになる。

しかも、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を従動体にせずに駆動体にしたうえで、それらの回転速度を非対称異形断面リング５０のボス部５１の軸方向中央位置４００の周速を基準として個別に制御するようにしている。これにより、非対称異形断面リング５０の加工の進展に伴いボス部５１の軸方向中央位置４００での周速が逐一変化するものの、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５が非対称異形断面リング５０との当接部分で滑りが発生することが抑制または防止されるようになる。

これらの相乗作用によって、加工過程における非対称異形断面リング５０の回転変動を可及的に抑制または防止できるようになるので、加工過程において回転している非対称異形断面リング５０の中心２０３が仮想直線３００の左右にずれ動きにくくなる。その結果、加工過程において非対称異形断面リング５０の挙動が安定するようになるので、非対称異形断面リング５０の鍛造整形を正確に行うことが可能になる。

さらに、上記加工過程において、仮に、平面視で非対称異形断面リング５０の中心２０３が仮想直線３００の右側（図１０参照）または左側（図１１参照）にずれたとすると、このずれの発生およびずれ量ΔＸを制御装置３０が第１、第２角度センサ２７，２８の各出力に基づいて検知し、この検知したずれを補正するようにアッパーエッジロール４の回転速度とロアーエッジロール５の回転速度とに差をつけることにより、非対称異形断面リング５０の中心２０３を仮想直線３００上に戻すように制御するようになっている。なお、図１０および図１１では前記ずれ量ΔＸを誇張して示している。

ちなみに、非対称異形断面リング５０の回転方向を平面視で反時計方向（図４の矢印方向）とすると、アッパーエッジロール４の回転速度をロアーエッジロール５の回転速度よりも速くした場合には、非対称異形断面リング５０の中心２０３が図２において仮想直線３００の右側へ変位させられることになる一方、例えばアッパーエッジロール４の回転速度をロアーエッジロール５の回転速度よりも遅くした場合には、非対称異形断面リング５０の中心２０３が図２において仮想直線３００の左側へ変位させられることになる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、メインドライブロール２の外形形状を非対称異形断面リング５０の鍛造整形予定となる形状に対応する形状にしているだけであって、図１３に示す従来例のように左右２つのメインドライブロール６２，６３を用いていないから、リングローリングミル１を比較的簡素な構成として製造コストの上昇を抑制しながら、非対称異形断面リング５０の鍛造整形を正確に行うことが可能になる。

特に、この実施形態では、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５を従来のように従動体にせずに駆動体にしたうえで、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度の制御形態について、加工過程で例えば軸方向中間位置４００の周速をリアルタイムで逐一検出しながら当該検出結果に応じて制御する形態にせずに、予め作成した前記データテーブルに基づいて制御する形態にしているから、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度の制御形態を比較的簡素化することが可能になる。

また、この実施形態では、非対称異形断面リング５０の加工過程において中心２０３が左右方向にずれ動いたときに、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転駆動力を個別に制御するだけで簡単に前記ずれを補正するようにしているから、比較的簡易な形態で非対称異形断面リング５０の鍛造整形をより正確に行ううえで有利になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）図１２にメインドライブロール２の外形形状の他例を示している。このメインドライブロール２では、その斜面２ｂにおいて外径側に、段付き部２ｄを設けている。この段付き部２ｄは、加工過程において非対称異形断面リング５０のフランジ部５２から傾斜部５３への流動する材料の範囲を規制するために設けられている。

（２）上記実施形態では、マンドレル３をスライドさせる場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図示していないが、メインドライブロール２をスライドさせる形態とすることも可能である。

（３）上記実施形態では、アッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度制御を予め作成したデータテーブル（マップ）に基づいて行う場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

本発明は、例えばメインドライブロール２を一定速度で回転駆動させて非対称異形断面リング５０を加工する過程において加工初期から加工終了までの前記軸方向中間位置４００の周速の時間経過に伴う変化をリアルタイムで検出するとともに、その検出結果に応じてアッパーエッジロール４およびロアーエッジロール５の回転速度を個別に制御するようにしてもよい。

本発明は、中心軸線が上下方向に沿う姿勢のメインドライブロールとマンドレルとの間に加工対象としての非対称異形断面リングの円周上の所定領域を径方向内外から挟むとともに、前記非対称異形断面リングにおいて前記所定領域の１８０度対向する所定領域を円錐形のアッパーエッジロールおよびロアーエッジロールで軸方向両側から挟んだ状態とし、前記メインドライブロールを一定速度で回転駆動しながら当該メインドライブロールまたは前記マンドレルの少なくともいずれか一方を相手側に徐々に近づけるようにスライドさせることにより前記非対称異形断面リングの径方向肉厚を薄くしながら内外径寸法を拡大するとともに、軸方向寸法を調節するリングローリングミルに好適に利用することが可能である。

１リングローリングミル
２メインドライブロール
２ａメインドライブロールの周溝
２ｂメインドライブロールの斜面
３マンドレル
４アッパーエッジロール
５ロアーエッジロール
６レフトガイドロール
６ａレフトアーム
７ライトガイドロール
７ａライトアーム
８付勢部材
２１第１駆動装置
２２第２駆動装置
２３第３駆動装置
２４第４駆動装置
２５第５駆動装置
２６第６駆動装置
２７第１角度センサ
２８第２角度センサ
３０制御装置
５０非対称異形断面リング
５１非対称異形断面リングのボス部
５２非対称異形断面リングのフランジ部
５３非対称異形断面リングの傾斜部
１０１メインドライブロール２の中心軸線
１０２マンドレル３の中心軸線
１０３アッパーエッジロール４の中心軸線
１０４ロアーエッジロール５の中心軸線
２０１メインドライブロール２の中心
２０２マンドレル３の中心
２０３非対称異形断面リング５０の中心
３００仮想直線
４００ボス部５１の軸方向中央位置

Claims

円筒形のボス部の軸方向一端側に径方向外向きに張り出すフランジ部を設けるとともに前記ボス部から前記フランジ部へ向けて外径が漸増する傾斜部を設けた非対称異形断面リングを鍛造整形するためのリングローリングミルであって、
中心軸線が上下方向に沿う姿勢とされかつ前記非対称異形断面リングの外周面の円周上の１ヶ所が当接されるメインドライブロールと、
中心軸線が上下方向に沿う姿勢とされかつ前記非対称異形断面リングの中心孔に挿通された状態で当該非対称異形断面リングの外周面を前記メインドライブロールに押し付けるためのマンドレルと、
それぞれ中心軸線が前記メインドライブロールの中心と前記マンドレルの中心とを通過する仮想直線に対して側面視で斜め姿勢とされて平面視で合致する姿勢にされているとともに前記マンドレルを中心として前記メインドライブロールの１８０度反対側に配置された状態で前記非対称異形断面リングの軸方向上端側の小端面および軸方向下端側の大端面に当接される円錐形のアッパーエッジロールおよびロアーエッジロールと、
前記メインドライブロール、前記アッパーエッジロールならびに前記ロアーエッジロールを個別に回転駆動するとともに、前記マンドレル、前記アッパーエッジロールならびに前記ロアーエッジロールを個別にスライドさせるための制御系とを備え、
前記メインドライブロールの外周面には、加工の初期段階から途中段階にかけて、前記非対称異形断面リングの前記フランジ部が嵌り込むとともに当該フランジ部の外周面が当接可能とされる底面を有する周溝が設けられ、かつ前記周溝の一方内壁面において開口側には、前記加工の進展に伴い前記非対称異形断面リングの前記フランジ部から前記傾斜部への材料流動量が増加することにより前記傾斜部が当接される斜面が設けられ、
前記制御系は、前記マンドレルをスライドさせることにより前記非対称異形断面リングの前記フランジ部の外周面を前記メインドライブロールの前記周溝底面に当接させるとともに、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールをスライドさせることにより前記非対称異形断面リングの軸方向上端側の小端面および軸方向下端側の大端面に当接させておいて、前記メインドライブロールを一定速度で回転駆動させるとともに、それに伴い従動する前記非対称異形断面リングの前記ボス部の軸方向中央位置の周速を基準として前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に制御する、ことを特徴とするリングローリングミル。
請求項１に記載のリングローリングミルにおいて、
前記制御系は、前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に可変制御するためのデータテーブルを記憶するプログラムメモリを備え、
前記データテーブルは、前記非対称異形断面リングにおける前記ボス部の軸方向中央位置の初期外径と、前記非対称異形断面リングの加工終了時における前記ボス部の軸方向中央位置の目標外径とを少なくとも予め決定しておいて、前記メインドライブロールを一定速度で回転駆動させて前記非対称異形断面リングを加工する過程において加工初期から加工終了までの前記軸方向中間位置の周速の時間経過に伴う変化を調べ、その結果に基づいて作成されるものである、ことを特徴とするリングローリングミル。
請求項１または２に記載のリングローリングミルは、
前記非対称異形断面リングの外周面において前記メインドライブロール寄りの半周領域の左右対称位置にそれぞれ押し付けられるレフトガイドロールおよびライトガイドロールと、
先端側に前記レフトガイドロールおよびライトガイドロールが個別に支持されかつ基端側が前記仮想直線の両側に旋回可能に支持されるレフトアームおよびライトアームと、
前記レフトアームおよび前記ライトアームを互いに近づける側へ弾性的に付勢する付勢部材とをさらに備え、
前記制御系は、加工過程において前記両アームの前記仮想直線に対する傾き角に基づいて前記仮想直線に対する前記非対称異形断面リングの中心のずれを調べるとともに、前記ずれが発生した場合に当該ずれを補正するように前記アッパーエッジロールおよび前記ロアーエッジロールの回転速度を個別に制御する、ことを特徴とするリングローリングミル。