JPH01215424A - リング状製品の成形方法及びその装置 - Google Patents

リング状製品の成形方法及びその装置

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JPH01215424A
JPH01215424A JP3946188A JP3946188A JPH01215424A JP H01215424 A JPH01215424 A JP H01215424A JP 3946188 A JP3946188 A JP 3946188A JP 3946188 A JP3946188 A JP 3946188A JP H01215424 A JPH01215424 A JP H01215424A
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ring
roll
mandrel
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pressure roll
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Keiichi Sugiyama
敬一 杉山
Eitoku Saito
栄徳 斉藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J この発明はリング状製品の成形方法及びその装置に関す
るもので、更に詳細には、対峙する一対のロール間に介
在されて延伸成形されるトラック、バスあるいは乗用車
等のように幅が広くかつ傾斜面を持つ車両用ホイールリ
ム等のリング状製品の成形方法及び装置に関するもので
ある。
[従来の技術] 一般に、この種のリング状製品はプレス加工、スピニン
グ加工あるいはリングロール加工と称せられる方法にて
成形されている。この内、上記リングロール加工は、一
般に対峙する駆動ロールと加圧ロールとの間にリング状
素材を介在させ、リング状素材の内周面を駆動ロールに
て回転させた状態で、加圧ロールを駆動ロール側に漸近
移動して素材の外周面に当接させながら延伸成形する方
法として知られている。この場合、リングロール加工に
おいては、・リング状素材の肉厚が薄くなる程すなわち
リング状素材の直径が大きくなる程成形速度が速くなり
、真円度のよい状態でかつ目標径に精度よく成形するこ
とが難しいとされている。
従来の技術としては、■リングロール加工の後にプレス
成形により所定の寸法、形状精度を出し、再びリングロ
ール加工により成形を行う方法(特開昭60−6231
号公報参照)、■圧下ロールの位置を検出してロールギ
ャップすなわちホイールリムの肉厚を制御する方法(特
開昭56−62637号公報、特開昭58−90339
号公報参照)、あるいは、■ホイールリム径が拡大する
に従って圧下O−ルの加圧力を段階的に減圧すると共に
、成形終了直前においては僅かに延伸成形が可能な加圧
力にて成形する方法(特開昭62−263839号公報
参照)等が知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、■リングロール加工とプレス加工とを組
合せる方法においては、プレス加工により寸法が決定で
きるので、リングロール時にはホイールリムの幅方向端
部の外径の相違はある程度許容されることになり、ロー
ルギャップの微調整の必要はないが、加工工数が増える
と共に多くの労力及び時間を要するために量産性には向
かないという欠点がある。■成形の最終段階で圧下ロー
ルの位置を検出して製品径の制御を行うものにおいては
、ロールギャップを制御する方法であるため、加圧ロー
ルの加圧を停止した場合においてもリング状素材の弾性
変形や機械自体の剛性が有限値を持つために生ずる機械
の弾性変形等により素材は延伸成形されて実質的にロー
ルギャップは変化するため、μm単位の制御が必要にな
り、制御が非常に難しくなるという同層がある。また、
■加圧力を段階的に減圧し、成形終了直前に僅かな加圧
力で成形する方法は、先に出願人が開発したもので、真
円度及び寸法精度の向上を図れるようにしたものである
が、この方法のものにおいても加圧力(油圧)の変動、
材料強度の不揃い等のために目標とするリング状製品の
公差範囲(製品径±0.35am+)内に加工すること
は困難であった。
この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、リング状素材の重量の不揃い、加工中
の材料の強度あるいは硬度の相違等に対しても目標とす
る製品の真円度、寸法精度が得れるようにしたことを特
徴とするリング状製品の成形方法及びその装置を提供し
ようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この発明は、第1に、対峙
するロールのうちの一方の加圧ロールが他方のマンドレ
ルロールに向って漸近移動する2つのロール間にリング
状素材を介在させてリング状素材を延伸成形するリング
状製品の成形に当って、成形中のリング状素材の幅方向
の両端部の直径を別個に測定してその測定値を比較し、
比較された値の信号をマンドレルロール操作部に送って
マンドレルロールの傾きを左右の直径が同一になるよう
に制御すると共に、上記リング状素材の直径が大きくな
るにつれて加圧ロールの移動速度を予め設定された加工
速度基準値に沿わせて漸次遅くなるように制御しつつリ
ング状製品を成形するようにしたことを特徴とするリン
グ状製品の成形方法を提供し、また、第2に、対峙する
0−ルのうちの一方の加圧ロールが他方のマンドレルロ
ールに向って漸近移動する2つのロール間にリング状素
材を介在させてリング状素材を延伸成形するリング状製
品の成形装置において、上記加圧ロールの移動速度を制
御する加圧ロール制御部と、上記マンドレルロールの傾
きを調整するマンドレルロール操作部と、成形中のリン
グ素材の幅方向め両端部の直径寸法を別個に測定する測
定手段と、この測定手段からの信号を受けて測定値を比
較する比較演算部及び少なくとも一方の測定手段から入
力される信号を予め設定された加工速度基準値と比較す
る速度制御演算部とを有するi制御部とから成り、上記
制御部からの比較信号を上記マンドレルロール操作部に
伝達してマンドレルロールの傾きを調整すると共に、上
記制御部からの速度制御信号を上記加圧ロール制御部に
伝達して加圧〇−ルの移動速度をリング素材の直径が大
きくなるにつれて漸次遅くなるように制御することを特
徴とするリング状製品の成形装置を提供しようとするも
のである。
この発明において、移動速度調整される加圧ロール及び
傾き調整されるマンドレルロールは対峙して一方が他方
に向って漸近移動するものであれば、垂直方向又は水平
方向に互いに相対移動するいずれであってもよい。
上記加圧ロール制御部は加圧ロールの移動速度を制御す
るものであれば任意のものでよいが、好ましくはサーボ
モータの回転をボールネジを介して直線移動に変換する
構造のものである方がよい。
この場合、加圧ロール制御部は加圧ロールの加圧操作部
と別個に設けてもよく、加圧操作部と兼用させる構造の
ものであってもよい。
また、上記マンドレルロール操作部はマンドレルロール
の傾きを調整するものであれば任意のものでよく、例え
ばロールの一側を移動する構造とし、シリンダ装置によ
り直接ロールの一側を移動してもよく、あるいは、シリ
ンダ装置からの運動を「てこの原理」を利用してロール
の位置調整に供するようにする等任意の手段にて行うこ
とができる。
一方、上記測定手段は、リング状素材の外径寸法を検出
するものであればフォトセンサや近接スイッチ等任意の
ものであってもよいが、好ましくは成形中のリング状素
材の外径寸法を計測すべ(リング状素材に追従当接する
検出体である方がよい。
加えて、上記制御部は、測定手段からの信号を受けて測
定値を比較する比較演算機能と、一方の測定手段(装置
)から入力される信号あるいは2つの測定装置から入力
される信号の平均値を予め設定された加工速度基準値と
比較する速度11JIll演算機能とを有するものであ
れば任意のものでよいが、好ましくは比較演算部と速度
制御演算部とを具現化するマイクロコンピュータを使用
する方がよい。この場合、速度制御演算は、例えば予め
実験により求められた加工速度基準特性曲線とリング状
素材の直径寸法の時間的変化とを比較して両者が整合す
るように加工ロールの移動速度を調整する制御方式とす
ることができる。
[作 用] 上記技術的手段は次のように作用する。
対峙する加圧ロールとマンドレルロールの間に介在され
るリング状素材を延伸成形しつつ回転させた状態におい
て、測定手段にてリング状素材の幅方向の両端部の外径
寸法が検出されると共に比較され、両者の値の差が許容
範囲から外れた時にマンドレルロール操作部に信号が送
られて、マンドレルロールの傾きが調整されると共に、
両ロールの°平行度が調整されて、リング状素材の幅方
向端部の外径が均一に成形される。また、リング状素材
の直径が大きくなるにつれて加圧ロールの移動速度を予
め設定された加工速度基準値に沿わせて制御することに
より、リング状素材の重量の不揃い、加工中の材料の強
度あるいは硬度の相違に拘らず目標とする真円度、寸法
精度を有するリング状製品が得られる。
〔実施例] 以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する
◎第−実施例 第1図はこの発明に係るリング状製品の成形装置の第一
実施例を示す正面図、第2図はその側面図を示すもので
ある。
この発明の成形装置は、基盤10上に立設されるフレー
ム12の上部に突設されるシリンダブラケット14に装
着される加圧ロール昇降及び制御用のサーボモータ16
と、このサーボモータ16の駆動側のボールねじ16a
を介して昇降可能に支持される回転可能な加圧ロール1
8と、シリンダブラケット14に枢支される軸受アーム
20の下端部とフレーム12との間に軸受部22.22
を介して回転自在に支持されると共に軸受アーム20に
より位置調整可能に支持されるマンドレルロール24と
、垂直方向において対峙する上記加圧ロール18とマン
ドレルロール24との間に介在されるリング状素材Aの
外径寸法を測定すべく素材Aの左右の下端部に追従当接
する2つの外径測定装置26.26から成る測定手段2
8と、測定手段28からの信号を受けて測定値を比較演
算すると共に一方の外径測定袋@26からの信号あるい
は2つの外径測定装置26.26からの信号の平均値と
予め設定された加工速度基準値とを比較する制御部30
と、この制御部30からの信号を受けて上記マンドレル
ロール24の傾き調整を司るマンドレルロール操作部3
2と、上記加圧ロール18に回転駆動を伝達する駆動モ
ータ34とで主要部が構成されている。
上記加圧ロール18は、サーボモータ16のボールねじ
16aのナツト部に取付けられた加圧ロールケース13
内に配設されており、そして、上記制御部30からの信
号を受けて制御されるサーボモータ16の回転がボール
ねじ16aを介して昇降運動に変換されて昇降移動速度
が制御されるようになっている。また、この加圧ロール
18の回転を司る加圧ロール軸15にはユニバーサルジ
ヨイント17及び減速機19を介して駆動モータ34の
出力側が連結されている。
一方、上記マンドレルロール24は、第3図及び第4図
に示すように、フレーム12及び軸受アーム20に対し
て回転可能に枢着される軸受部22.22にて支持され
るマンドレルロール軸24aに装着されている。この場
合、軸受部22は、ビン21をもってフレーム12又は
軸受アーム20に枢支される軸受ケーシング23内にベ
アリング25を介して回転自在に内在されるテーパスリ
ープ21を有しており、このテーパスリープ21内にマ
ンドレルロール軸24aの端部に形成されたテーパ部2
4bが嵌挿されている。
また、マンドレルロール軸24aはフレーム12側にお
いて押え板29と固定ボルト29a及び29bによって
テーパスリープ27と連結され、また、軸受アーム20
側においてテーパスリ・−ブ27とは係脱可能に嵌合さ
れている。なお、マンドレルロール24は、マンドレル
ロール軸24aと一体に作ってもよいことは勿論である
上記軸受アーム2Gは、シリンダブラケット14に枢着
される支点軸36によって垂直方向に回転可能に軸支さ
れており、その上端部には上記フレーム12の上端面に
立設された移動軸受シリンダ用ブラケット31にビン3
3をもって揺動可能に支持される油圧式の移動軸受用シ
リンダ38のピストンロッド38aがジヨイントビン3
8bを介して連結され、移動軸受用シリンダ38の伸縮
動作によって軸受アーム20が成形時の使用位置とリン
グ状素材Aの取外し時の不使用位置とに開閉されるよう
になっている。また、軸受アーム20の下端部には、マ
ンドレルロール軸24aに係脱可能に連結するマンドレ
ルロール軸駆動用モータ35がラチェット機構37を介
して装着されいる。
一方、上記マンドレルロール操作部32は、上記支点軸
36の同軸上に形成される偏心部(図示せず)から上方
に向って突設されるリフトアーム40と、このリフトア
ーム40の回転を司る油圧式のパワーシリンダ42とで
構成されている。この場合、パワーシリンダ42は、上
記フレーム12の上端面に立設されたパワーシリンダ用
ブラケット41にビン43をもって揺動可能に支持され
、ピストンロッド42aがジヨイントビン42bを介し
てリフトアーム40の上端部に連結されている。したが
って、パワーシリンダ42の伸縮動作によってリフトア
ーム40が回転すると、リフトアーム40と偏心部とに
おける「てこの原理」によって軸受アーム20が垂直方
向に移動し得るようになっている。ここで、リフトアー
ム40の支点軸36とパワーシリンダ42の枢支部との
距離を50#l#Iとし、偏心部の偏心部を1履とする
と、パワーシリンダ42のピストンロッド42aが50
am移動するのに対し、軸受アーム20が1顛移動して
、マンドレルロール24の位fil!整が行えるように
なっている。この場合、パワーシリンダ42はモータ4
4の回転を直線運動に変える機構(図示せず)を有する
と共に、その伸縮移動量を正確にすべく台形ねじ(図示
せず)を使用している。
なお、上記マンドレルロール24の両側方のフレーム1
2の側部には、リング状素材Aの水平及び垂直方向の振
れを防止する一対の側方支持ロール50゜50が径の変
化に追従可能に配設されている。
上記測定手段28は、上記加圧O−ル18とマンドレル
ロール24との間に介在されて延伸成形されるリング状
素材Aの下端両側の測定位置に当接される測定ロール2
6aと、この測定ロール26aを回転可能に支承する一
対のブラケット26b 、 26bとを立設する支持板
26cと、この支持板26cを垂直方向に移動可能に支
持する垂直移動シリンダ26dとから成る2つの測定装
置26.26とで構成されており、上記垂直移動シリン
ダ26dに所定の空気圧を付与することにより、測定ロ
ール26aがリング状素材への延伸成形による垂直変位
に追従できるようになっている。このように構成される
測定手段28のデータは制御手段である1blJ 8部
30にて比較演算され、その信号が上記マンドレルロー
ル操作部32のパワーシリンダ42のモータ44に電気
的に伝達されるようになっている。
一方、上記制御部30は、測定手段28の両外径測定装
926.26からの信号を受けて測定値を比較演算する
比較演算部と一方の外径測定装置26からの信号あるい
は2つの外径測定装置26.26から入力される信号の
平均値と予め設定された加工速度基準値とを比較する速
度制御演算部とを有するマイクロコンピュータにて形成
されており、比較演算部からの信号をマンドレルロール
操作部32に送り、また、速度制御演算部からの信号を
サーボモータ16に送るようになっている。
上記のように構成される装置によって、リング状製品を
成形するには、まず、移動軸受用シリンダ38を収縮し
て軸受アーム20を開放してマンドレルロール24にリ
ング状素材Aを挿入した後、移動軸受用シリンダ38を
伸長して軸受アーム20を閘じる。次に、駆動モータ3
4を駆動して加圧ロール18を駆動すると同時に、加圧
ロール操作用サーボモータ16を回転すると、ボールね
じ16aを介して加圧ロール18が下降(無負荷(加工
開始前)15〜30m/sec、加工開始時1〜2 a
wz/5ec) L/てリング状素材Aの外周面に当接
し、マンドレルロール24との間でリング状素材Aの回
転延伸を行う。
この際、駆動開始時にマンドレルロール軸駆動用モータ
35を駆動してラチェット機構37を介してマンドレル
ロール24を補助的に駆動することにより、始動時の運
転がスムースになる。この場合、加圧O−ル18の回転
によるマンドレルロール24の回転速度が、マンドレル
軸駆動用モータ35による回転速度より速くなると、ラ
チェット機構37によりマンドレル軸駆動用モータ35
からの動力は伝達せずに空回りする。また、マンドレル
ロール軸駆動用モータ35も図示しないタイマによって
一定時間後停止するようになっている。
加圧ロール18とマンドレルロール24の回転により素
材Aが延伸成形される状態において、測定手段28によ
って素材Aの左右の外径寸法が測定され、その測定値が
制御手段30にて比較演算されて、左右において許容差
以上の変位差があると、その信号がパワーシリンダ42
のモータ44に伝達され、パワーシリンダ42の作動に
より軸受アーム20を介してマンドレルロール24の傾
きが調整される。例えば、第2図において、左側の外径
が大きい場合には、左側が多く圧下されているので、左
側の加圧ロール18とマンドレルロール24間の寸法を
広くする信号すなわち軸受アーム20を下げる作動が指
令されて、パワーシリンダ42は収縮動作する。また、
逆に左側の外径が小さい場合には、左側の加圧ロール1
8とマンドレルロール24間の寸法を狭くする信号すな
わち軸受アーム20を上げる作動が指令されて、パワー
シリンダ42は伸長する。この場合、移動軸受アーム2
0が下へ移動した場合は、油圧力により移動軸受シリン
ダ38のピストンロッド38aが軸受アーム20側に押
圧される。また、逆に軸受アーム20が上に移動した場
合には、軸受アーム20からの圧力が移動軸受用シリン
ダの油圧に勝るので、移動軸受用シリンダ38内にピス
トンロッド38aが引込むことになり、結局、油圧系統
全体の中で加圧力は吸収される。したがって、軸受アー
ム20及びマンドレルロール24の位置の移動は、移動
軸受用シリンダ38のピストンロッド38aの移動と移
動軸受用シリンダ38がピン33によって枢着されてい
ることによる回転角によって吸収されることになる。
また、上記制御部30は、測定手段28の2つの外径測
定装置26.26からの信号を受けると共にその一方の
信号あるいは2つの信号の平均値を予め設定された加工
速度基準値と比較して、リング状素材Aの直径が大きく
なった場合にその信号を加圧ロール制御用サーボモータ
16に送って、このサーボモータ16の回転を遅(する
と共に、加圧ロール18の移動速度を遅くして、リング
状素材Aの成形を行う。この場合、加工速度基準値は、
予め実験によって得られたデータに基づいて得られるも
ので、例えばリング状素材A(JIS5154のアルミ
ニウム合金)を呼び径406.4m(外径442.4a
l+)に成形する場合は、第5図に示すように加工速度
基準特性曲線と外径測定装置26.26からの信号(ど
ちらか一方の信号あるいは両者の平均値)により求めら
れる実際の加工速度曲線とが整合するように加圧ロール
18の移動速度を制御するようになっている。具体的に
は、目標直径の90〜95%を過ぎた時点で移動速度の
制御が開始され、その速度を成形終了直前において0.
2〜0.1 s/sec (リング状素材Aの直径に対
して4/10,000〜2/10,000)とする。な
お、加圧ロール18の移動速度は製品の直径、肉厚等に
よって影響を受けるので、それぞれの製品に対して加工
速度基準値である特性曲線を予め用意しておく必要があ
る。
上記のようにしてリング状素材Aを成形するにはリング
状素材Aを複数段階に分けてリング状製品を成形すると
共に、最終段階において加圧ロール18の移動速度を制
御すれば目標とする精度寸法が得られるが、好ましくは
各段階において加圧ロール18の移動速度を制御するこ
とにより、−層寸法精度のよい製品を得ることが可能に
なる。例え−ば、外径:192jw+、肉厚:11.5
m、幅:254履のリング状素材Aを呼び径:406.
4履、幅:203.2JIlの製品に仕上げるには、以
下のようにして成形する。
第1段階:外径を約290mに成形する。
第2段階:外径を約380.wに成形する。
第3段階(最終段階):呼び径406.4Mに仕上げる
◎第二実施例 第6図及び第7図はこの発明の成形装置の第二実施例を
示す平面図及びその正面図で、加圧ロールとマンドレル
ロールとを水平方向に対峙させると共に、マンドレルロ
ールの傾き調整を可能にした場合である。すなわち、基
盤10上に立設されるフレーム12の側部から上方に向
って突設されたシリンダブラケット14に装着される加
圧ロール制御用サーボモータ16のボールねじ16aに
加圧ロールケース13を介して加圧ロール18を水平方
向に回転可能に形成し、シリンダブラケット14に枢支
される軸受アーム20の自由端部とフレーム12との間
に軸受部22.22を介してマンドレルロール24を水
平方向に回転自在に支持すると共に、軸受アーム20に
より傾きの調整を可能に支持し、そして、水平方向にお
いて対峙する上記加圧ロール18とマンドレルロール2
4との間にリング状素材Aを介在させて、延伸加工する
ようにした場合である。この場合、リング状素材Aを水
平状態に支持する必要があるので、フレーム12の測定
手段28側下部に素材Aの下端を支持する一対の支持ロ
ール52.52を配設すると共に、マンドレルロール2
4に関して支持ロール52.52と直交する方向の対称
位置に側方支持ロールso、 soを配設する。なおこ
の場合、支持ロール52と側方支持ロール50はリング
状素材Aの形状、寸法に対応して移動調整可能に形成さ
れている。
なお、第ニー実施例においてその他の部分は基本的には
上記第一実施例と同様であるので、同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。
[発明の効果] この発明は、上記のように構成されているので、以下の
ような効果が得られる。
1)リング状素材の幅方向の両端部の外径直径の差分に
応じてマンドレルロールの傾きを調整するので、リング
状製品の左右の直径が同一に成形できる。
2)成形加工されるリング状素材の重量、強度、硬度及
び目標直径に最適な設定速度基準値に沿ってリング状素
材の直径が大きくなるにつれて加工速度が漸次遅くなる
ように制御するので、素材重量、強度等の不揃いなもの
に対しても、その誤差を吸収することができ、真円度及
び寸法精度のよいリング状製品を成形することができる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るリング状製品の成形装置の第一
実施例を示す正面図、第2図はその側面図、第3図は第
一実施例におけるマンドレルロールの取付は状態を示す
要部断面図、第4図はマンドレルロールの要部を示す斜
視図、第5図はこの発明におけるリング状素材の直径と
加工時間との関係を示す特性曲線図、第6図はこの発明
の第二実施例を示す平面図、第7図はその正面図である
。 符号説明 (16)・・・加圧ロール制御用サーボモータ(16a
)・・・ボールねじ (18)・・・加圧ロール (20)・・・軸受アーム (21)・・・ビン (22)・・・軸受部 (24)・・・マンドレルロール (26)・・・外径測定装置 (28)・・・測定手段 (30)・・・制御部 (32)・・・マンドレルロール操作部(38)・・・
移動軸受用シリンダ (39)・・・位置調整用シリンダ (40)・・・リフトアーム (42)・・・パワーシリンダ 特 許 出 願 人 日本軽金属株式会社代  理  
人  弁理士  中  村  智  jl(外3名)第
7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対峙するロールのうちの一方の加圧ロールが他方
    のマンドレルロールに向つて漸近移動する2つのロール
    間にリング状素材を介在させてリング状素材を延伸成形
    するリング状製品の成形に当つて、成形中のリング状素
    材の幅方向の両端部の直径を別個に測定してその測定値
    を比較し、比較された値の信号をマンドレルロール操作
    部に送ってマンドレルロールの傾きを左右の直径が同一
    になるように制御すると共に、上記リング状素材の直径
    が大きくなるにつれて加圧ロールの移動速度を予め設定
    された加工速度基準値に沿わせて漸次遅くなるように制
    御しつつリング状製品を成形するようにしたことを特徴
    とするリング状製品の成形方法。
  2. (2)対峙するロールのうちの一方の加圧ロールが他方
    のマンドレルロールに向つて漸近移動する2つのロール
    間にリング状素材を介在させてリング状素材を延伸成形
    するリング状製品の成形装置において、上記加圧ロール
    の移動速度を制御する加圧ロール制御部と、上記マンド
    レルロールの傾きを調整するマンドレルロール操作部と
    、成形中のリング素材の幅方向の両端部の直径寸法を別
    個に測定する測定手段と、この測定手段からの信号を受
    けて測定値を比較する比較演算部及び少なくとも一方の
    測定手段から入力される信号を予め設定された加工速度
    基準値と比較する速度制御演算部とを有する制御部とか
    ら成り、上記制御部からの比較信号を上記マンドレルロ
    ール操作部に伝達してマンドレルロールの傾きを調整す
    ると共に、上記制御部からの速度制御信号を上記加圧ロ
    ール制御部に伝達して加圧ロールの移動速度をリング素
    材の直径が大きくなるにつれて漸次遅くなるように制御
    することを特徴とするリング状製品の成形装置。
JP3946188A 1988-02-24 1988-02-24 リング状製品の成形方法及びその装置 Granted JPH01215424A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190099634A (ko) * 2018-02-19 2019-08-28 주식회사 제이투시스 금속링 단조 장치

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