JP6588743B2 - ロール鍛造機とそのロール鍛造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被成形材料に一対のロール金型による型成形を行うロール鍛造機とそのロール鍛造方法に関する。更に詳しくは、２台の搬送装置から交互に被成形材料を一対のロール金型に供給し、一対のロール金型による被成形材料の型成形加工を連続して行って生産効率の向上を図ったロール鍛造機とそのロール鍛造方法に関する。

金属部品である鍛工品（鍛造品）を製造する場合、先ずその素材を所望の形状に予備成形した後、所望の製品を鍛造プレス等で成形加工する加工方法が知られている。この予備成形は、荒地加工などとも呼ばれ、このような加工を行う鍛造機の一種としてロール鍛造機（フォージングロールとも称す）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、フォージングロールにおいて、ロール鍛造成形時に衝撃が金属素材に作用しても、その衝撃がロボットハンドに伝達されることを回避することができるフォージングロール用ロボットハンドに関する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、ロボットの第２アームの手首にロボットハンドが設けられている。このロボットは、多関節タイプであり、第１アームと、第２アーム等を備え、ロボット制御部で、ロボットハンドを移動制御させる構成が開示されている。さらに、コストが低く設置スペースも増大せず、サイクルタイムを２倍に向上させ、高価な鍛造プレスを有効に活用できるフォージングロールに関する技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。

特公昭５２−８７８３号公報 特公平１−３３２６２号公報 特開平５−１６９１７６号公報 特許第３４３５３１４号公報

一方、ロール鍛造機では、生産性向上に関する要望が多くある。
しかしながら、特許文献１、２には、ロール鍛造機の構成に関する技術が記載されているが、ロール鍛造機の生産性向上に関する記載はなかった。また、特許文献３にも、ロボットハンドの構成に関する技術が記載されているが、ロール鍛造機をさらに生産性向上させることに関する記載はなかった。さらに、特許文献４には、サイクルタイムを向上させることを目的とするフォージングロールに関する技術が記載されているが、第１ロールと第１マトニング、及び、第２ロールと第２マトニングのようにロール成形を行う部位（ロールセット）が２セット必要であって、従来の１セットのロール鍛造機に比べサイクルタイムを２倍に向上させる技術にすぎず、まだまだ、改良改善の余地が多く残されているものであった。

すなわち、第１プッシャーを転向しビレットを押出し第１マトニングにつかませる工程、第２プッシャーを転向しビレットを押出し第１マトニングにつかませる工程、第１出側コンベア、第２出側コンベア排出する工程等では、ロール鍛造を行っておらず生産性を低下させているという問題点が生じていた。また、この特許文献４の技術では、高価な第１ロールセット、第２ロールセットを必要とし、経済的な問題、成形を行っていないときの保管管理に関する問題等を生じさせるものであった。

本発明は、前述したような問題点を解決するためになされたものであり、次のような目的を達成する。
本発明の目的は、一対のロール金型に対して２台の搬送装置を配置し、２台の搬送装置から交互に被成形材料を一対のロール金型に供給して、一対のロール金型による被成形品の型成形加工を連続して行えるようにして生産性の向上を図ることができるロール鍛造機とそのロール鍛造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、一対のロール金型に対して２台の搬送装置を配置しても、ロボットハンドが干渉を生じさせることがないロール鍛造機とそのロール鍛造方法を提供することにある。

本発明は、前述した目的を達成するために次の手段を採る。
本発明１のロール鍛造機は、
ロール鍛造機本体に回転可能に設けられ、駆動体の駆動により回転する一対のロール駆動軸と、
前記ロール駆動軸に設けられ、型成形を行うための複数の成形型が、所定の間隔を有して形成されている一対のロール金型と、
被成形材料を、被成形材料受取位置、前記一対のロール金型の前記複数の成形型による各々の型成形位置、及び、被成形品搬出位置に移動させるための搬送装置と
を有するロール鍛造機において、
前記搬送装置は、複数の前記型成形位置に対応する位置を結ぶ直線状の成形用移動経路（５１）、及び、前記成形用移動経路（５１）に対して一方の側に所定量離れている位置を移動する第１退避経路（５２）を含むロ字状または略ロ字状の第１移動経路（５０Ａ）上を、ロボットハンド（２５）が移動する第１ロボット（１０）と、
前記成形用移動経路（５１）、及び、前記成形用移動経路（５１）に対して他方の側に所定量離れた位置を移動する第２退避経路を含むロ字状または略ロ字状の第２移動経路（５０Ｂ）上を、ロボットハンド（４５）が移動する第２ロボット（２０）とからなり、
前記第１ロボット（１０）及び前記第２ロボット（２０）は、前記第１ロボット（１０）の前記ロボットハンド（２５）が前記成形用移動経路（５１）を移動しているとき、前記第２ロボット（２０）の前記ロボットハンド（４５）は前記成形用移動経路（５１）以外の前記第２移動経路（５０Ｂ）を移動し、前記第２ロボット（２０）の前記ロボットハンド（４５）が前記成形用移動経路（５１）を移動しているとき、前記第１ロボット（１０）の前記ロボットハンド（２５）が前記成形用移動経路（５１）以外の前記第１移動経路（５０Ａ）を移動するように制御されるものである
ことを特徴とする。

本発明２のロール鍛造機は、本発明１において、
前記成形用移動経路の延長線上に、前記被成形材料受取位置、及び、前記被成形品搬出位置が配置されていることを特徴とする。
本発明３のロール鍛造機は、本発明１または２において、
前記第１ロボット、及び、前記第２ロボットは、多関節ロボットであることを特徴とする。

本発明４のロール鍛造機は、本発明１から３において、
前記第１ロボット、及び、前記第２ロボットは、一方が床置き型のロボットであり、他方が天吊り型のロボットであることを特徴とする。
本発明５のロール鍛造機は、本発明１から３において、
前記第１ロボットと前記第２ロボットとは、鉛直方向の異なる高さ位置に設置された床置き型のロボットであることを特徴とする。

本発明６のロール鍛造機は、本発明１から５において、
前記第１ロボットは、前記ロボットハンドが、前記第２ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動するように制御されているものであり、前記第２ロボットは、前記ロボットハンドが、前記第１ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動するように制御されているものであることを特徴とする。

本発明７のロール鍛造機のロール鍛造方法は、
ロール鍛造機本体に回転可能に設けられ、駆動体の駆動により回転する一対のロール駆動軸と、
前記ロール駆動軸に設けられ、型成形を行うための複数の成形型が、所定の間隔を有して形成されている一対のロール金型と、
被成形材料を、被成形材料受取位置、前記一対のロール金型の前記複数の成形型による各々の型成形位置、及び、被成形品搬出位置に移動させるための搬送装置とを有し、
前記搬送装置は、複数の前記型成形位置に対応する位置を結ぶ直線状の成形用移動経路、及び、前記成形用移動経路に対して一方の側に所定量離れている位置を移動する第１退避経路を含むロ字状または略ロ字状の第１移動経路上を、ロボットハンドが移動する第１ロボットと、
前記成形用移動経路、及び、前記成形用移動経路に対して他方の側に所定量離れた位置を移動する第２退避経路を含むロ字状または略ロ字状の第２移動経路上を、ロボットハンドが移動する第２ロボットと
からなるロール鍛造機におけるロール鍛造方法であって、
前記第１ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路上を移動しているときには、前記第２ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路以外の前記第２移動経路を移動し、
前記第２ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路を移動しているときには、前記第１ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路以外の前記第１移動経路を移動し、
前記第１ロボットまたは前記第２ロボットのどちらか一方が、前記一対のロール金型で型成形加工を行う
ことを特徴とする。

本発明８のロール鍛造機のロール鍛造方法は、本発明７において、
前記第１ロボットの前記ロボットハンドは、前記第２ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動し、前記第２ロボットのロボットハンドは、前記第１ロボットのロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動することを特徴とする。

本発明のロール鍛造機は、一対のロール金型を常時回転させ、第１搬送手段（第１ロボット）、または、第２搬送手段（第２ロボット）に把持された被成形材料に、交互に、一対のロール金型で成形加工が行うことができ、生産性の向上を図ることができる。例えば、第１ロボット（または、第２ロボット）は、ロボットハンドが被成形材料受取位置から最初の型成形工程位置（例えば、第１工程位置）に移動するときに、第２ロボット（または、第１ロボット）のロボットハンドが最終の型成形工程位置（例えば、第４工程位置）から被成形品搬出位置に移動するようになっている。このように、第１ロボットと第２ロボットは、ロボットハンドが互いに干渉することなく、かつ、一対のロール金型で常時成形加工を行うようにすることができる。

このロール鍛造機は、２台のロボットをローテーション動作させることにより、従来はロール鍛造機のロスタイムとなる被成形材料の供給動作時間、被成形品の搬出動作時間を、ロスタイムとしない。２つのロボットハンドを上下に配置し、干渉を避けられる構成にして、２つの搬送装置のローテーション動作を可能にしている。このことにより、ロール鍛造機の生産性向上を図ることができる。

また、従来のロール鍛造機は、生産性を向上させるのに、２セットのロール金型を必要とするものであったが、このロール鍛造機は、２セットのロール金型を必要としないため、金型作成経費の削減、金型保管場所の低減、金型交換作業時間の削減などが生じ、経済的効果も大きい。

ロール鍛造機のロール鍛造方法は、一方のロボットが成形用移動経路を移動しているとき、第１退避経路または第２退避経路を移動するように制御してロール鍛造（一対のロール金型による型成形）を行う方法であり、両方のロボットのロボットハンドが干渉することなく、交互に一対のロール金型に被成形材料を供給して成形を行うため、生産性の向上が図れる。

図１は、本発明のロール鍛造機の実施の形態を示す正面図である。 図２は、このロール鍛造機の平面図である。 図３は、ロール鍛造機のロボットハンドを一部断面にして示した正面図である。 図４は、このロボットハンドの側面図である。 図５は、ロール鍛造機のロール金型を模式的に示す説明図である。 図６は、第１ロボットのロボットハンドと第２ロボットのロボットハンドの移動経路を説明するための説明図である。 図７は、第１ロボットのロボットハンド、第２ロボットのロボットハンド、及び、ロール鍛造機の関係を示す動作説明図である。 図８は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図１である。 図９は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図２である。 図１０は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図３である。 図１１は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図４である。

以下、本発明のロール鍛造機の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明のロール鍛造機の実施の形態を示す正面図、 図２は、ロール鍛造機の平面図である。 図３は、ロール鍛造機のロボットハンドを一部断面にして示した正面図、 図４は、ロボットハンドの側面図である。図５は、ロール鍛造機のロール金型を模式的に示す説明図である。図６は、第１ロボットのロボットハンドと第２ロボットのロボットハンドの移動経路を説明するための説明図、図７は、第１ロボットのロボットハンド、第２ロボットのロボットハンド、及び、ロール鍛造機の関係を示す動作説明図である。

図８は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図１、図９は第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図２、図１０は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図３、図１１は、第１ロボットと第２ロボットとの位置関係を模式的に示した説明図４である。

[ロール鍛造機本体]
図１から図５に従って、ロール鍛造機１の構成を説明する。ロール鍛造機１は、ロール鍛造機本体２、第１搬送装置である第１ロボット１０、第２搬送装置である第２ロボット３０等から構成されている。

ロール鍛造機本体２には、第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５が回転可能に支持されている。第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５は、中心軸が互いに平行となるように、一対の構成に配設されている。第１ロール駆動軸３は、両端が、ロール鍛造機本体２に軸受（図示せず）を介して支持されている。同様に、第２ロール駆動軸５も、両端が、ロール鍛造機本体２に軸受（図示せず）を介して支持されている。第１ロール駆動軸３は、サーボモータＳＭの出力が、歯車伝達機構（図示せず）を介して伝達され回転駆動される。第２ロール駆動軸５は、サーボモータ（図示しないが、第１ロール駆動軸３用と同じサーボモータ）の出力が、歯車伝達機構（図示せず）を介して伝達され回転駆動される。言い換えると、上下一対の構成の第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５は、上下一対のサーボモータＳＭによって、各々、回転駆動されるように構成されている。

なお、第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５は、通常、同時に回転、停止するように制御されている。また、第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５は、互いに逆の回転方向（図５におけるＲ方向、Ｒ’方向）に、同じ回転速度で回転するように制御されている。
第１ロール駆動軸３は、外周面に、第１ロール金型４が着脱可能に取り付けられている。第２ロール駆動軸５は、外周面に、第２ロール金型６が着脱可能に取り付けられている。

第１ロール金型４は、ロール鍛造（一対のロール金型による型成形）による型成形を行うための複数の成形型４ａが、所定の間隔を有して形成されている。第２ロール金型６は、ロール鍛造を行うための複数の成形型６ａが、所定の間隔を有して形成されている。第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５が回転したときに、第１ロール金型４、第２ロール金型６は、成形型４ａ、成形型６ａ間に被成形材料ｍを噛み込み、被成形材料ｍに一対のロール金型４、６による型成形（ロール鍛造）加工を行うように構成されている。

[搬送装置]
図１、２に示すように、ロール鍛造機本体２の前部には、被成形材料ｍを成形型４ａ、成形型６ａに供給し、型成形加工を行い、所望の形状に成形された被成形品を搬出するための第１の搬送装置、第２の搬送装置が設けられている。この第１の搬送装置は、多関節ロボットと称されている第１ロボット１０である。また、第２の搬送装置は、多関節ロボットと称されている第２ロボット３０である。第１ロボット１０、第２ロボット３０は、ロボットハンドを、３次元に移動させることができる多関節ロボットとして周知のものであるが、この形態の説明の理解を容易にするための簡単に行う。

[第１ロボット]
第１ロボット１０は、天吊り装置基体７に、吊り下げられるように設置された天吊りタイプのロボットである。天吊り装置基体７は、底板７１上に設けられた３本に支柱７２の上部に天板７３が固定され、天吊り装置の基体を構成しているものである。

天板７３の下面に、第１ロボット１０のロボット基台１１が固定されている。ロボット基台１１と第１旋回台１３の間には、第１旋回機構部１２が設けられている。第１旋回台１３は、基台１１に対して、中心軸線Ｃ１の周り方向（矢印θ１方向）に旋回動作を行い、所望の旋回位置に位置決めされる。第１旋回台１３と第１アーム１５との間には、第１揺動機構部１４が設けられている。第１アーム１５は、第１旋回台１３に対して、中心点Ｃ２を中心として矢印θ２方向に揺動動作を行い、所望の揺動位置に位置決めされる。第１アーム１５と第２アーム１７との間には、第２揺動機構部１６が設けられている。第２アーム１７は、第１アーム１５に対して、中心点Ｃ３を中心にして矢印θ３方向に揺動動作を行い、第２アーム１７は所望の揺動位置に位置決めされる。

第２アーム１７と第３アーム１９との間には、第２旋回機構部１８が設けられている。第３アーム１９は、第２アーム１７に対して、中心軸線Ｃ４の周り方向（矢印θ４方向）に旋回動作を行い、所望の位置に位置決めされる。第３アーム１９と第４アーム２１との間には第３揺動機構部２０が設けられている。第４アーム２１は、第３アーム１９に対して、中心点Ｃ５を中心にして矢印θ５方向に揺動動作を行い、所望の位置に位置決めされる。第４アーム２１には、ロボットハンド２５が取り付けられている。第１ロボット１０は、第１旋回機構部１２、第２旋回機構部１８、第１揺動機構部１４、第２揺動機構部１６、第３揺動機構部２０等が、図示しないサーボモータを駆動、位置決め制御する第１ロボット制御装置（図示せず）により制御されるものである。

[第２ロボット]
第２ロボット１０は、床置型のロボットである。
床面に設置されたベース板の上面に、第２ロボット３０のロボット基台３１が固定されている。ロボット基台３１と第１旋回台３３の間には、第１旋回機構部３２が設けられている。第１旋回台３３は、ロボット基台３１に対して、中心軸線Ｃ１１の周り方向（矢印θ１１方向）に旋回動作を行い、所望の旋回位置に位置決めされる。第１旋回台３３と第１アーム３５との間には、第１揺動機構部３４が設けられている。第１アーム３５は、第１旋回台３３に対して、中心点Ｃ１２を中心として矢印θ１２方向に揺動動作を行い、所望の揺動位置に位置決めされる。第１アーム３５と第２アーム３７との間には、第２揺動機構部３６が設けられている。第２アーム３７は、第１アーム３５に対して、中心点Ｃ１３を中心にして矢印θ１３方向に揺動動作を行い、所望の揺動位置に位置決めされる。

第２アーム３７と第３アーム３９との間には、第２旋回機構部３８が設けられている。第３アーム３９は、第２アーム３７に対して、中心軸線Ｃ１４の周り方向（矢印θ１４方向）に旋回動作を行い、所望の位置に位置決めされる。第３アーム３９と第４アーム４１との間には第３揺動機構４０が設けられている。第４アーム４１は、第３アーム３９に対して、中心点Ｃ１５を中心にして矢印θ１５方向に揺動動作を行い、所望の位置に位置決めされる。第４アーム４１には、ロボットハンド４５が取り付けられている。第２ロボット３０は、第１旋回機構部３２、第２旋回機構部３８、第１揺動機構部３４、第２揺動機構部３６、第３揺動機構部４０等が、図示しないサーボモータを駆動、位置決め制御する第２ロボット制御装置（図示せず）により制御されるものである。

[ロボットハンド]
第１ロボット１０のロボットハンド２５、第２ロボット３０のロボットハンド４５について、図３、４に基づいて説明を行う。なお、ロボットハンド２５とロボットハンド４５とは、構成が同一の構成のものであり、この形態の説明では、ロボットハンド２５を例に説明を行う。

ロボットハンド２５は、ロボットハンド基体（以下、ハンド基体と記載）２５３が第４アーム２１または第４アーム４１に取り付けられている。ハンド基体２５３には、軸受２５５、２５５で回転可能に支持されたロボットハンド回転軸（以下、ハンド回転軸と記載）２５４が設けられている。ハンド回転軸２５４の前部には、被成形材料ｍを把持するための一対の把持爪２５１、２５１が設けられている。ハンド回転軸２５４の後部には、一対の把持爪２５１、２５１を開閉動作させるためのロボットハンド開閉駆動部（以下、ハンド駆動部と記載）２５２が設けられている。ハンド駆動部２５２と一対の把持爪２５１、２５１との間には、連結ロッド（図示せず）と、ハンド開閉用リンク機構（図示せず）が設けられている。ハンド駆動部２５２は、連結ロッドをロボットハンド基体２５３の長手方向（図３に示す中心軸線Ｃ６と平行な方向）に進退移動させる。ハンド開閉用リンク機構は、連結ロッドの進退移動動作を、一対の把持爪２５１、２５１の開閉動作に変換するものである。

言い換えると、一対の把持爪２５１、２５１は、連結ロッド、ハンド開閉用リンク機構を介して、ハンド駆動部２５２の作動により開閉動作を行う。ハンド駆動部２５２には、連結ロッドを後部側に後退移動させて一対の把持爪２５１、２５１を閉動作させるためのクランプ用バネ（図示せず）が設けられている。また、ハンド駆動部２５２には、圧力流体（例えば、圧油）が供給されたとき、クランプ用バネに抗して、連結ロッドを前部側に前進移動させるためのシリンダ２５２ａが設けられている。シリンダ２５２ａによる連結ロッドの前進移動動作は、ハンド開閉用リンク機構を介して一対の把持爪２５１、２５１を開動作させる。そして、クランプ用バネは、シリンダ２５２ａへの圧力流体の供給が停止されたとき、その付勢力により連結ロッドを後退移動させる。クランプ用バネによる連結ロッドの後退移動動作は、ハンド開閉用リンク機構を介して一対の把持爪２５１、２５１を閉動作させる。ハンド駆動部２５２及び連結ロッドの進退移動動作は、開閉動作検出部２５２ｂにより検出することができる。このようなハンド駆動部２５２、ハンド開閉用リンク機構、連結ロッド等からなるロボットハンド開閉装置は周知な装置であり、この実施の形態では詳細な説明を省略する。

ハンド基体２５３には、ハンド回転軸２５４を中心軸線Ｃ６の周り方向（図３に示す矢印θ６方向）に回転させるためのロボットハンド回転位置決め用サーボモータ２６１（以下、回転軸用サーボモータと記載）が取り付けられている。回転軸用サーボモータ２６１の出力軸とハンド回転軸２５４との間には、歯付プーリ・歯付ベルト機構が設けられている。すなわち、回転軸用サーボモータ２６１の出力軸には一方の歯付プーリが取り付けられている。また、ハンド回転軸２５４には、他方の歯付プーリ２６２が取り付けられている。歯付ベルトが、一方の歯付プーリと他方の歯付プーリ２６２との間に掛け渡されている。ハンド回転用サーボモータ２６１と歯付プーリ・歯付ベルト機構で、ロボットハンド回転位置決め装置（以下、ハンド回転装置と記載）２６が構成される。このハンド回転装置２６を備えていることにより、例えば、ハンド回転軸２５４は、中心軸線Ｃ６の周り方向に、９０度向きを変えてロール鍛造（一対のロール金型による型成形）を行うことができる。なお、歯付プーリ・歯付ベルト機構は、歯車機構等他の回転力伝達機構であってもよい。

[一対のロール金型]
図５、６に従って、一対のロール金型４、６による型成形（ロール鍛造）加工に関して説明を行う。このロール鍛造機１では、図６に示すような移動経路をロボットハンド２５、ロボットハンド４５が移動する。一方、ロール鍛造機１は、第１ロール金型４と、第２ロール金型６とに４つの成形型４ａ、成形型６ａが形成されている。そして、成形型４ａと成形型６ａとが、一対の成形型を構成する。具体的には、成形型４ａ１と成形型６ａ１とで第１成形型Ｆ１が構成される。同様に、成形型４ａ２と成形型６ａ２とで第２成形型Ｆ２、成形型４ａ３と成形型６ａ３とで第３成形型Ｆ３、成形型４ａ４と成形型６ａ４とで第４成形型Ｆ４が構成される（図５参照）。

これに対応するように、第１ロボット１０、第２ロボット３０は、第１成形型Ｆ１に対応する第１工程位置Ｐ２、第２成形型Ｆ２に対応する第２工程位置Ｐ３、第３成形型Ｆ３に対応する第３工程位置Ｐ４、第４成形型Ｆ４に対応する第４工程位置Ｐ５にロボットハンド２５、ロボットハンド４５を移動させる。例えば、ロール鍛造機１は、第１工程位置Ｐ２において成形型４ａ１、成形型６ａ１により、被成形材料を所望の形状に型成形する。言い換えると、第１ロール金型４ａを図５で示すＲ方向に、第２ロール金型６をＲ’方向に回転させ、ロボットハンド２５、４５に設けられた一対の把持爪２５１、２５１に把持された被成形材料ｍにロール鍛造（一対のロール金型による型成形）加工を行う。

この第１成形型Ｆ１、第２成形型Ｆ２、第３成形型Ｆ３、第４成形型Ｆ４は、一般的に、次のように使用される。第１工程位置Ｐ２の第１成形型Ｆ１では、被成形材料ｍを潰す。第２工程位置Ｐ３の第２成形型Ｆ２では、ハンド回転装置２６により、第１成形型Ｆ１で潰した被成形材料ｍを中心軸線Ｃ６の周り方向に９０度回転させて、第１成形型Ｆ１で潰されて幅広くなった部分を矯正成形する。第３工程位置Ｐ４の第３成形型Ｆ３では、ハンド回転装置２６により、被成形材料ｍを中心軸線Ｃ６の周り方向に９０度戻して潰す。第４工程位置Ｐ５の第４成形型Ｆ４では、第３成形型Ｆ４で潰されて幅広くなった部分を矯正成形し、最終の形状である断面略円形で細い凹凸形状の被成形品を成形する。

[ロール鍛造方法]
図６から図１１に基づいて、このロール鍛造機１のロール鍛造方法について説明を行う。
このロール鍛造機１の第１ロール金型４、第２ロール金型６は、所定の回転速度で回転している。また、第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５は、サーボモータＳＭにより回転制御されており、回転位置が同期している。

図６に示すように、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、被成形材料供給装置（図示せず）から、所定の温度に加熱された被成形材料ｍを受け取るための被成形材料受取位置（以下、受取位置と記載）Ｐ１、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５、被成形品搬出装置８に被成形品を搬出するための被成形品搬出位置（以下、搬出位置と記載）Ｐ６、退避位置Ｐ７、被成形材料受取前位置（以下、受取前位置と記載）Ｐ８の順序で移動する第１移動経路５０Ａが形成されている。被成形材料ｍを型成形加工するための成形用移動経路５１には、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５が直線状に配置されている。また、この成形移動経路５１の延長線上に、受取位置Ｐ１、搬出位置Ｐ６が配置されている。すなわち、ロボットハンド２５は、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５からなる成形用移動経路５１を含み、受取位置Ｐ１から搬出位置Ｐ６までが直線状に配置された移動経路と、成形用移動経路５１から一方の方向（例えば、この形態では下方向）に所定量離れた第１退避経路５２を含むボックス状（ロ字状または略ロ字状）の第１移動経路５０Ａを移動する。

第２ロボット３０のロボットハンド４５は、受取位置Ｐ１、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５、搬出位置Ｐ６、退避位置Ｐ１７、被成形材料受取前位置（以下、受取前位置と記載）Ｐ１８の順序で移動するように第２移動経路５０Ｂが形成されている。すなわち、ロボットハンド４５は、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５からなる成形用移動経路５１を含み、受取位置Ｐ１から搬出位置Ｐ６までが直線状に配置された移動経路と、成形用移動経路５１から他方の方向（例えば、この形態では上方向）に所定量離れた第２退避経路５３を含むボックス状（ロ字状または略ロ字状）の第２移動経路５０Ｂを移動する。

第１ロボット１０、第２ロボット３０の動作を、ロール鍛造機本体２側の動作と関連させて説明を行う。
ロール鍛造機本体２側では、第１ロール駆動軸３、第２ロール駆動軸５が所定の回転速度で回転している。図７の「動作の流れ」に沿ってさらに説明を行う。
第１ロボット１０のロボットハンド２５は、第３工程位置Ｐ４から第４工程位置Ｐ５に移動する。このとき、第２ロボット３０は、受取前位置Ｐ１８から受取位置Ｐ１に移動する（図９参照）。第１ロボット１０は、第４工程位置Ｐ５に移動後、第４成形型Ｆ４で型成形加工を行う。第２ロボット３０は、受取位置Ｐ１で被成形材料供給装置から被成形材料ｍをロボットハンド４５が把持して受け取る（ステップＳ１）。

被成形材料ｍを受け取った第２ロボット３０のロボットハンド４５が受取位置Ｐ１から第１工程位置Ｐ２に移動する。このとき、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、第４工程位置Ｐ５から搬出位置Ｐ６に移動し、被成形品を把持解除し、被成形品搬出装置８に受け渡す。第２ロボット３０は、第１工程位置Ｐ２に移動後、ロボットハンド４５が把持している被成形材料ｍに、第１成形型Ｆ１で型成形加工を行う（ステップＳ２）。
第２ロボット３０のロボットハンド４５が第１工程位置Ｐ２から第２工程位置Ｐ３に移動する。このとき、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、搬出位置Ｐ６から退避位置Ｐ７に移動する。第２ロボット３０は、第２工程位置Ｐ３に移動後、ロボットハンド４５が把持している被成形材料ｍに、第２成形型Ｆ２で型成形加工を行う（ステップＳ３）。

第２ロボット３０のロボットハンド４５が第２工程位置Ｐ３から第３工程位置Ｐ４に移動する。このとき、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、退避位置Ｐ７から受取前位置Ｐ８に移動する（図１０参照）。第２ロボット３０は、第３工程位置Ｐ４に移動後、ロボットハンド４５が把持している被成形材料ｍに、第３成形型Ｆ３で型成形加工を行う（ステップＳ４）。

第２ロボット３０のロボットハンド４５が第３工程位置Ｐ４から第４工程位置Ｐ５に移動する。このとき、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、受取前位置Ｐ８から受取位置Ｐ１に移動する（図１１参照）。第２ロボット３０は、第４工程位置Ｐ５に移動後、ロボットハンド４５が把持している被成形材料ｍに、第４成形型Ｆ４で型成形加工を行う。第１ロボット１０では、ロボットハンド２５が被成形材料供給装置から被成形材料ｍを把持して受け取る（ステップＳ５）。

第２ロボット３０のロボットハンド４５が第４工程位置Ｐ５から搬出位置Ｐ６に移動する。このとき、第１ロボット１０のロボットハンド２５は、受取位置Ｐ１から第１工程位置Ｐ２に移動する。第１ロボット１０は、第１工程位置Ｐ２に移動後、ロボットハンド２５が把持している被成形材料ｍに、第１成形型Ｆ１で型成形加工を行う。第２ロボット３０は、搬出位置Ｐ６において、ロボットハンド４５を把持解除し、被成形品搬出装置８に被成形品を受け渡す（ステップＳ６）。

第１ロボット１０のロボットハンド２５が第１工程位置Ｐ２から第２工程位置Ｐ３に移動する。このとき、第２ロボット３０のロボットハンド４５は、搬出位置Ｐ６から退避位置Ｐ１７に移動する。第１ロボット１０は、第２工程位置Ｐ３に移動後、ロボットハンド２５が把持している被成形材料ｍに、第２成形型Ｆ２で型成形加工を行う（ステップＳ７）。

第１ロボット１０のロボットハンド２５が第２工程位置Ｐ３から第３工程位置Ｐ４に移動する。このとき、第２ロボット３０のロボットハンド４５は、退避位置Ｐ１７から受取前位置Ｐ１８に移動する（図８参照）。第１ロボット１０は、第３工程位置Ｐ４に移動後、ロボットハンド２５が把持している被成形材料ｍに、第３成形型Ｆ３で型成形加工を行う。（ステップＳ８）。
ステップＳ１に戻り、被成形材料ｍに型成形を行い被成形品にする動作を繰り返す。

なお、図６、前述した形態の説明では、受取位置Ｐ１、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５、搬出位置Ｐ６を直線状に配置した例で説明を行っているが、受取位置Ｐ１、搬出位置Ｐ６は、成形用移動経路５１の延長線上に配置されていなくてもよい。例えば、受取位置Ｐ１、搬出位置Ｐ６は、第１退避経路または第２退避経路上に配置されていてもよい。また、受取位置Ｐ１、搬出位置Ｐ６は、成形用移動経路と、第１退避経路または第２退避経路との中間に配置されていてもよい。

言い換えると、第１ロボット１０と第２ロボット３０とが、第１工程位置Ｐ２、第２工程位置Ｐ３、第３工程位置Ｐ４、第４工程位置Ｐ５の成形用移動経路５１に重なって位置して同時に型成形加工を行わない構成であればよい。

このロール鍛造機１は、一対のロール駆動軸３、５に取り付けられた一対のロール金型４、６を常時回転させ、第１ロボット１０と第２ロボット３０とが交互にローテーションして一対のロール金型４、６による型成形（ロール鍛造）加工を行うことができるようにしている。従って、このロール鍛造機１は、被成形材料ｍの受け取り、被成形品の受け渡しの際に、一対のロール金型４、６による型成形加工が停止することがなく生産性の向上を図ることができる。例えば、第１ロボット１０のロボットハンド２５（または、第２ロボット３０のロボットハンド４５）が受取位置Ｐ１に位置しているときには、第２ロボット３０のロボットハンド４５（または、第１ロボット１０のロボットハンド２５）は第４工程位置Ｐ５に位置している。また、第１ロボット１０のロボットハンド２５（または、第２ロボット３０のロボットハンド４５）が搬出位置Ｐ６に位置しているときには、第２ロボット３０のロボットハンド４５（または、第１ロボット１０のロボットハンド２５）は第１工程位置Ｐ２に位置している。このように、第１ロボット１０と第２ロボット３０は、ロボットハンド２５とロボットハンド４５とが互いに干渉することなく、かつ、一対のロール金型４、６では、常時、型成形加工を行っていることにより、ロール鍛造機１の生産性向上を図ることができる。

また、第１ロボット１０と第２ロボット３０とは、第１ロボット１０が第１移動経路５０Ａの成形用移動経路５１を移動して第１工程位置Ｐ２から第４工程位置Ｐ５において成形加工を行っているとき、第２ロボット３０は、第２移動経路５０Ｂの成形用移動経路５１以外の第２退避経路５３を含む移動経路を移動するように制御されている。逆に、第２ロボット３０が第２移動経路５０Ｂの成形用移動経路５１を移動して第１工程位置Ｐ２から第４工程位置Ｐ５において型成形加工を行っているとき、第１ロボット１０は、第１移動経路５０Ａの成形用移動経路５１以外の第１退避経路５２を含む移動経路を移動するように制御されている。第１ロボット１０の第１退避経路５２と、第２ロボット３０の第２退避経路５３とは、成形用移動経路５１を挟んで、上下方向に所定量離れた移動経路になるように設けられている。そのため、第１ロボット１０のロボットハンド２５と、第２ロボット３０のロボットハンド４５とは、干渉することなく移動することができる。

このロール鍛造機１は、一対のロール金型４、６を常時回転させ、第１ロボット１０と第２ロボット３０とが交互に一対のロール金型４、６で型成形加工が行うことができ、生産性の向上を図ることができる。例えば、第１ロボット１０のロボットハンド２５（または、第２ロボット３０のロボットハンド４５）が受取位置Ｐ１から第１工程位置Ｐ２に移動するときに、第２ロボット３０のロボットハンド４５（または、第１ロボット１０のロボットハンド２５）が第４工程位置Ｐ５から搬出位置Ｐ６に移動するようになっている。このように、第１ロボット１０と第２ロボット３０とは、ロボットハンド２５とロボットハンド４５とが互いに干渉することなく、かつ、一対のロール金型４、６で、常時、型成形加工を行うようにすることができる。

また、このロール鍛造機１は、２台のロボット１０、３０をローテーション動作させることにより、従来はロール鍛造機１のロスタイムとなる被成形材料の供給動作時間、被成形品の搬出動作時間を、ロスタイムとしない。２つのロボットハンド２５、４５を上下に配置し、干渉を避けられる構成にして、２つのロボット１０、３０のローテーション動作を可能にしている。このことにより、ロール鍛造機１の生産性向上を図ることができる。

さらに、従来のロール鍛造機は、生産性を向上させるのに、２セットのロール金型を必要とするものであったが、このロール鍛造機は、２セットのロール金型を必要としないため、金型作成経費の削減、金型保管場所の面積低減、金型交換作業時間の削減などが生じ、大きな経済的効果も生じる。

このように移動制御されるロール鍛造機１は、サイクルタイムを短くすることができ、被成形材料の温度変化が少なくなり、製品品質の向上が図れる。また、ロール鍛造機１は、同一回転方向で回転することができ、負荷がかかる方向が同一であるので、正転、逆転方向に回転させるロール鍛造機に比べロール鍛造機１の製品寿命の向上が図れる。さらに、同じロール金型で連続的に成形できることにより、形状のばらつきが抑えられ製品品質の向上が図れる。

ロール鍛造機のロール鍛造方法は、一方のロボットのロボットハンドが成形用移動経路を移動しているとき、他方のロボットのロボットハンドが成形用移動経路以外の第１退避経路または第２退避経路を含む移動経路を移動するように制御してロール鍛造を行う方法であり、両方のロボットのロボットハンド２５、４５が干渉することなく、交互に、一対のロール金型４、６に被成形材料を供給してロール鍛造（一対のロール金型による型成形）を行うため、生産性の向上が図れる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、搬送装置は、３軸方向に移動可能な直交座標型のロボット等であってもよい。すなわち、ロボットハンドを３次元方向に移動制御することができる搬送装置であればよい。水平面内の移動に加え、水平面に対して直交する方向に移動可能な構成にして、一方のロボットハンドが成形用移動経路を移動して第１工程位置から第４工程位置にあるとき、他方のロボットハンドが成形用移動経路以外の移動経路（例えば、成形用移動経路から所定量離れた第１退避経路または第２退避経路）を移動できるように制御でき、２つのロボットハンドの干渉を避けることができる搬送装置であればよい。また、多関節ロボットは、他の構成、他の軸数の多関節ロボットであってもよい。ロボットハンドを３次元方向に移動制御することができる構成のものであればよい。

さらに、この実施の形態では、成形型が４つ成形された一対のロール金型の例で説明を行っているが、一対のロール金型は複数の成形型（例えば、２つ、６つ）形成されている一対のロール金型であってもよい。また、この実施の形態では、型成形加工工程を４工程で行う例で説明を行っているが、型成形加工工程は、６工程でも、２工程でもよく、被成形品が成形できれば何工程であってもよい。

さらに、搬送装置を天吊り型のロボット（搬送装置）と床置型のロボット（搬送装置）として説明を行っているが、搬送装置を設置するための設置面（床面）に高さ方向の差を設け、床置型の搬送装置を２台設けた構成のものであってもよい。例えば、一方の搬送装置を床置する設置床面から所定量掘り下げたピットの底面を他方の搬送装置の設置面とし、このピット内の設置面に他方の搬送装置を設置した構成のものであってもよい。

１…ロール鍛造機
２…ロール鍛造機本体
３…第１ロール駆動軸
４…第１ロール金型
５…第２ロール駆動軸
６…第２ロール金型
７…天吊り装置基体
１０…第１ロボット
１１…第１ロボット基台
１２…第１旋回機構部
１３…第１旋回台
１４…第１揺動機構部
１５…第１アーム
１６…第２揺動機構部
１７…第２アーム
１８…第２旋回機構部
１９…第３アーム
２０…第３揺動機構部
２１…第４アーム
２５、４５…ロボットハンド
２５１…一対の把持爪
２５２…ロボットハンド開閉駆動部
２５３…ロボットハンド基体
２５４…ロボットハンド回転軸
２６…ロボットハンド回転位置決め装置
２６１…ロボットハンド回転位置決め用サーボモータ
３０…第２ロボット
３１…第２ロボット基台
３２…第１旋回機構部
３３…第２ロボット旋回台
３４…第１揺動機構部
３５…第１アーム
３６…第２揺動機構部
３７…第２アーム
３８…第２旋回機構部
３９…第３アーム
４０…第３揺動機構部
４１…第４アーム
５０Ａ…第１移動経路
５０Ｂ…第２移動経路
５１…成形用移動経路
５２…第１退避経路
５３…第２退避経路
Ｐ１…被成形材料受取位置
Ｐ２…第１工程位置
Ｐ３…第２工程位置
Ｐ４…第３工程位置
Ｐ５…第４工程位置
Ｐ６…被成形品搬出位置
Ｐ７、Ｐ１７…退避位置
Ｐ８、Ｐ１８…被成形材料受取前位置

Claims (8)

1. ロール鍛造機本体に回転可能に設けられ、駆動体の駆動により回転する一対のロール駆動軸と、
   前記ロール駆動軸に設けられ、型成形を行うための複数の成形型が、所定の間隔を有して形成されている一対のロール金型と、
   被成形材料を、被成形材料受取位置、前記一対のロール金型の前記複数の成形型による各々の型成形位置、及び、被成形品搬出位置に移動させるための搬送装置と
   を有するロール鍛造機において、
   前記搬送装置は、複数の前記型成形位置に対応する位置を結ぶ直線状の成形用移動経路（５１）、及び、前記成形用移動経路（５１）に対して一方の側に所定量離れている位置を移動する第１退避経路（５２）を含むロ字状または略ロ字状の第１移動経路（５０Ａ）上を、ロボットハンド（２５）が移動する第１ロボット（１０）と、
   前記成形用移動経路（５１）、及び、前記成形用移動経路（５１）に対して他方の側に所定量離れた位置を移動する第２退避経路（５３）を含むロ字状または略ロ字状の第２移動経路（５０Ｂ）上を、ロボットハンド（４５）が移動する第２ロボット（２０）とからなり、
   前記第１ロボット（１０）及び前記第２ロボット（２０）は、前記第１ロボット（１０）の前記ロボットハンド（２５）が前記成形用移動経路（５１）を移動しているとき、前記第２ロボット（２０）の前記ロボットハンド（４５）は前記成形用移動経路（５１）以外の前記第２移動経路（５０Ｂ）を移動し、前記第２ロボット（２０）の前記ロボットハンド（４５）が前記成形用移動経路（５１）を移動しているとき、前記第１ロボット（１０）の前記ロボットハンド（２５）が前記成形用移動経路（５１）以外の前記第１移動経路（５０Ａ）を移動するように制御されるものである
   ことを特徴とするロール鍛造機。
2. 請求項１に記載されたロール鍛造機において、
   前記成形用移動経路の延長線上に、前記被成形材料受取位置、及び、前記被成形品搬出位置が配置されている
   ことを特徴とするロール鍛造機。
3. 請求項１または２に記載されたロール鍛造機において、
   前記第１ロボット、及び、前記第２ロボットは、多関節ロボットである
   ことを特徴とするロール鍛造機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載されたロール鍛造機において、
   前記第１ロボット、及び、前記第２ロボットは、一方が床置き型のロボットであり、他方が天吊り型のロボットである
   ことを特徴とするロール鍛造機。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載されたロール鍛造機において、
   前記第１ロボット、及び、前記第２ロボットは、鉛直方向の異なる高さ位置に設置された床置き型のロボットである
   ことを特徴とするロール鍛造機。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載されたロール鍛造機において、
   前記第１ロボットは、前記ロボットハンドが、前記第２ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動するように制御されているものであり、
   前記第２ロボットは、前記ロボットハンドが、前記第１ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動するように制御されているものである
   ことを特徴とするロール鍛造機。
7. ロール鍛造機本体に回転可能に設けられ、駆動体の駆動により回転する一対のロール駆動軸と、
   前記ロール駆動軸に設けられ、型成形を行うための複数の成形型が、所定の間隔を有して形成されている一対のロール金型と、
   被成形材料を、被成形材料受取位置、前記一対のロール金型の前記複数の成形型による各々の型成形位置、及び、被成形品搬出位置に移動させるための搬送装置とを有し、
   前記搬送装置は、複数の前記型成形位置に対応する位置を結ぶ直線状の成形用移動経路、及び、前記成形用移動経路に対して一方の側に所定量離れている位置を移動する第１退避経路を含むロ字状または略ロ字状の第１移動経路上を、ロボットハンドが移動する第１ロボットと、
   前記成形用移動経路、及び、前記成形用移動経路に対して他方の側に所定量離れた位置を移動する第２退避経路を含むロ字状または略ロ字状の第２移動経路上を、ロボットハンドが移動する第２ロボットと
   からなるロール鍛造機におけるロール鍛造方法であって、
   前記第１ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路上を移動しているときには、前記第２ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路以外の前記第２移動経路を移動し、
   前記第２ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路を移動しているときには、前記第１ロボットのロボットハンドが、前記成形用移動経路以外の前記第１移動経路を移動し、
   前記第１ロボットまたは前記第２ロボットのどちらか一方が、前記一対のロール金型で型成形加工を行う
   ことを特徴とするロール鍛造機におけるロール鍛造方法。
8. 請求項７に記載されたロール鍛造機におけるロール鍛造方法において、
   前記第１ロボットの前記ロボットハンドは、前記第２ロボットの前記ロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動し、
   前記第２ロボットのロボットハンドは、前記第１ロボットのロボットハンドが最終の型成形工程位置から搬出工程位置に移動するとき、受取工程位置から最初の型成形工程位置に移動する
   ことを特徴とするロール鍛造機におけるロール鍛造方法。

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