JPH01313122A - 輪体成形装置 - Google Patents

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】 （イ）発明の分野 この発明は、ベアリングのインナレース、アウタレース
、ピロー等の輸体あるいはケージ、スリーブ等の輪体を
所定形状に冷間圧延加工して成形する輪体成形装置に関
する。

（ロ）従来技術 従来の輪体成形装置としては、米国特許明細書第３８０
３８９０号公報に記載の装置がある。

この装！は、中央のマンドレルに挿通させたワークの外
周面４箇所にロールを配設し、これら４つのロールによ
ってワークを回転可能に支持すると共に、一方の成形ロ
ールを他方に押圧して圧延成形する装置である。

しかし、この従来装置においては、マンドレルを確実に
回転駆動させるためには複雑な機構を別途必要とする問
題点を有していた。

加えて従来の装置においては、圧延効率が悪くなり、真
円度の高いワークを成形することが困誼となる問題点を
有していた。

一方、米国特許明細書第１７２０８３３号公報には、ワ
ーク外周面に所定圧力で転接する一対のバック・アップ
ローラを備えた輪体成形装置が開示されているが、上述
のバックアップローラはハンドホイールによりそれぞれ
別々に手動操作される関係上、２つのバックアップロー
ラによるワーク押圧力が不均一となり真円度の高いワー
クを成形することが不可能で、ワークの成形後にワーク
の内側または外側のうち、規定の寸法が要請される側を
型枠との相互圧入によって規定寸法に仕上げるサイジン
グ処理が必要不可欠となり、特に大径ワークに関しては
サイジング装置が大形化するので、生産性が悪い問題点
を有していた。

（ハ）発明の目的 この発明は、成形ローラとサポートローラとをそれぞれ
別々に独立駆動させ、ワークに成形ローラ側、マンドレ
ル側の両側から回転トルクを与えると共に、ワークの径
変化に応じてサポートローラの回転を成形ローラの回転
に対応させることにより、真円度の高い高精度のワーク
成形を行なうことができ、また上述の独立駆動によりマ
ンドレル、サポートローラ間のスリップをなくしてマン
ドレルの耐久性の向上を図ることができ、しかも、ワー
ク外周に一定圧力で転接する一対のバックアップローラ
を同期連動させることにより、より一層真円度を高めて
、サイジングが一切不要となり、特に大径ワークの成形
に有効な輸体成形装置の提供を目的とする。

（ニ）発明の構成 この発明は中央周面に輸体成形部を形成した成形ローラ
と、この成形ローラと相対接離可能に対向され、中央周
面に輸体成形部を、両側周面に規制面をそれぞれ形成し
たマンドレルと、このマンドレルの背面側に対設され、
マンドレルの規制面と対接する摺接面を形成したサポー
トローラとの３つの回転要素を平面上に平行に配設して
、回転可能に軸支した輸体成形装置であって、上記成形
ローラとサポートローラとをそれぞれ独自に駆動する第
１および第２の駆動源と、ワークの圧延による径の変化
に基づいてサポートローラの回転数を成形ローラの回転
数に対応して制御する制御手段と、成形ローラ側に支持
されてワーク外周面に一定圧力で転接する一対のバック
アップローラと、ワークの上記径変化に追従して上記バ
ックアップローラを同期連動させる連動手段とを備えた
輪体成形装置であることを特徴とする。

（ホ）発明の効果 この発明によれば、上述の第１の駆動源により成形ロー
ラを、また第２の駆動源によりサポートローラをそれぞ
れ独立駆動させるので、ワークには上述の成形ローラ側
からと、サポートローラにより駆動されるマンドレル側
からの両方から回転トルクが与えられる。

このため、マンドレル、サポートローラ間のスリップが
なくなり、マンドレルの耐久性の向上を図ることができ
る効果がある。

加えて、上述のサポートローラの回転数は前述の制御手
段によりワークの径変化に応じて成形ローラ側の回転数
と対応して変化するので、ワークが１コーラの接線方向
に延びるのを防止して真円度の高い高精度のワーク成形
を行なうことができる効果がある。

また圧延の繰返しにより成形ローラ等が牽耗しても、上
述の成形ローラとサポートローラとの回転数は互に対応
変化するので、充分な成形精度を得ることができる効果
がある。

しかも、前述の一対のバックアップローラによりワーク
外周面を一定圧力で押圧すると共に、これら一対のバッ
クアップローラはワークの径変化に追従して前述の連動
手段により同期連動させて、これらの各バックアップロ
ーラを常に成形ローラ軸とサポートローラの軸との軸芯
相互を結ぶ線に対して、完全に対称動作させることがで
きるので、２つのバックアップローラによるワーク押圧
力が常に等しくなり、この結果、より一層真円度を高め
ることができて、ワーク成形完了後のサイジング処理が
全く不要となり特に大径ワークの成形に有効である。

（へ）発明の実施例 この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は輪体成形装置を示し、成形押圧手段１のスクリュ
２と螺合し、かつ図示しないガイドに沿って直線的に前
後進するコ字状の可動枠３を設け、この可動枠３には成
形ローラ４を可回動に配設している。

上述の成形ローラ４は中央周面に輸体成形部４ａを、ま
た両側周面に規制面４ｂ、４ｂをそれぞれ有する。

上述のスクリュ２による可動枠３の前後進方向く矢印ａ
方向）と直交する方向（矢印す方向）に可動して、上述
の成形ローラ４と相対接離するマンドレル５を設けてい
る。

このマンドレル５は成形ローラ４の輪体成形部４ａと対
応して、その中央周面に輪体成形部５ａを形成すると共
に、両側周面に規制面５ｂ、５ｂを形成したもので、こ
のマンドレル５の一端軸部５Ｃをメタル６を介して摺動
ブロック７に可回動に取付け、との摺動ブロック７には
マンドレル移動シリンダ８のピストンロッド９を連結し
ている。

また上述のマンドレル５における一端軸部５ｃの端、面
をボルト１０により背面板１１に固定し、上述のボルト
１０を取外すことで、マンドレル５の交換が可能となる
。

一方、コ字状の固定枠１２にはサポートローラ１３を可
回動に配設している。

このサポートローラ１３は前述の成形ローラ４の規制面
４ｂ、４ｂと対向する位置に摺接面１３ａ、１３ａを有
し、マンドレル５の背面側において上述の摺接面１３ａ
、１３ａを同マンドレル５の規制面５ｂ、５ｂと対接し
ている。

そして、前述の成形ローラ４の輪体成形部４ａと、マン
ドレル５の輪体成形部５ａとの間でリング状の加工輪体
としてのワーク１４が冷間圧延加工される。

また、上述の成形ローラ４、マンドレル５、サポートロ
ーラ１３の３つの回転要素は第２図にも示す如く平面上
に平行に配設して、回転可能に軸支している。

ところで、上述の成形ローラ４には、両端にボール自在
継手１５．１５を備えたテレスコープシャフトとしての
連結軸１６を連結し、この連結軸１６の一端をスプロケ
ット軸１７に連動させると共に、このスプロケット軸１
７には入カス１０ケット１８を嵌合している。

また上述の成形ローラ４を独立駆動するモータ１９を設
け、このモータ１９の回転軸２０に出力スプロケット２
１を嵌合すると共に、この出カスブロケット２１と前述
の入力スプロケット１８との間にはチェーン２２を張架
して、モータ１９の回転力を各要素２０，２１．２２，
１８，１７゜１６を介して成形ローラ４に独立伝達すべ
く構成している。

一方、前述のサポートローラ１３には、両端にボール自
在継手２３．２３を備え、かつトルクリミッタ（図示せ
ず）を組込んだ連結軸２４を連結し、この連結軸２４の
一端を第１サーボモータ２５の出力軸２６と連動させて
、この第１サーボモータ２５の回転力を各要素２６．２
４を介してサポートローラ１３に独立伝達すべく構成し
ている。

ところで、前述の成形抑圧手段１は、第２サーボモータ
２７の出力軸２８に嵌合した原動ギヤ２９と、前述のス
クリュ２に嵌合した従動ギヤ３０とを常時噛合させ、上
述の第２サーボモータ２７の回転を各ギヤ２９．３０を
介してスクリュ２に伝達し、このスクリュ２によって前
述の可動枠３を前後進すべく構成している。

一方、前述のワーク１４における圧延によって径が大き
くなる側の外周面には接触式センサ３１の触子を当接し
、このセンサ３１の基部にポテンションメータ等を配設
する一方、この接触式センサ３１をエンコーダ（ｅｎｃ
ｏｄｅｒ　）　３２を介してＣＰＵ４０に入力すべく構
成している。

上述のＣＰＵ４０は第２サーボモータ２７およびエンコ
ーダ３２からの入力に基づいてＲＯＭ３３に格納された
プログラムに従って、マンドレル移動シリンダ８、モー
ター９、第２サーボモータ２５および後述する油圧シリ
ンダ５９を駆動制御し、ＲＡＭ３４は次に述べる各種デ
ータを記憶する。

ここで、上述のエンコーダ３２としてはアブソリュート
型のロータリエンコーダを用い、接触式センサ３１から
のワーク外径値をコード化してＣＰＵ４０に入力する。

いま、第３図に示すように成形ローラ４の回転数をＮ　
、サポートローラー３の回転数をＮ２とするとき、両者
の間には次式が成立する。

ここに、Ｄｌは成形ローラ輪体成形部４ａの径、Ｄ２は
サポートローラ摺接面１３ａの径、Ｄ３はマンドレル輸
体成形部５ａの径、Ｄ４はマンドレル規制面５ｂの径、 Ｄ・はワーク内径、 Ｄｏはワーク外径。

そして、前述のＲＡＭ３４は上述のＮ、Ｄｌ、Ｄ　　、
Ｄ　　、Ｄ４に相当する各種データを記憶する。

ところで、第２図示す如く、ワーク１４の外周面には、
成形ローラ軸４Ｃとマンドレル５との軸心相互を結ぶ線
に対して、互に等しい角度だけ開角させた一対のバック
アップローラ４１．４２を一定圧力で転接させている。

ここで、一方のバックアップローラ４１は、成形ローラ
軸４Ｃにスペーサ４３を介して可回動に配設した第１ア
ーム４４の軸４５に嵌合したベアリングで構成し、他方
のバックアップローラ４２も同様に成形ローラ軸４Ｃに
スペーサ４３を介して可回動に配設した第２アーム４６
の軸４７に嵌合したベアリングで構成している。

また、上述の第１アーム４４のスクリュ２側の円弧面に
は第１ギヤ４８を形成すると共に、第２アーム４６のス
クリュ２側の円弧面にも第２ギヤ４９を形成している。

さらに、前述の可動枠３に各ギヤ軸５０，５１゜５２．
５３を組付け、これらの各ギヤ軸５０〜５３には互いに
噛合する第３ギヤ５４、第４ギヤ５５、第５ギヤ５６、
第６ギヤ５７を嵌合すると共に、上述の第３ギヤ５４を
円弧状の第１ギヤ４８に噛合させ、また上述の第６ギヤ
５７を円弧状の第２ギヤ４９に噛合させている。

さらにまた、前述の軸４５配設位置における第１アーム
４４下面には、リンク５８を介して油圧シリンダ５９の
ピストンロッド６０を連結し、この油圧シリンダ５９に
よりバックアップローラ４１．４２に一定押圧力を付加
すると共に、前述の各要素４４〜５７で、ワーク１４の
径変化に追従して一対のバックアップローラ４１，４２
を同期連動させる連動Ｒ梢６１を構成している。

ここで、重要な点は上述のバックアップローラ４１．４
２が、成形ローラ軸４Ｃとサポートローラ１３の軸との
軸芯相互を結ぶ線に対して、完全に対称する動作を行な
う点であり、第４ギヤ５５、第５ギヤ５６を省略し、第
３ギヤ５４と第６ギヤ５７とが直接噛合する構成にして
もよいことは勿論である。

図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。

予め油圧シリンダ５９の操作により一対のバックアップ
ローラ４１，４２をワーク外周面から離間する位置に同
期後退させた状態で、図示しないワーク供給装置より成
形ローラ４とサポートローラ１３との間にワーク１４が
供給されると、ＣＰＵ４０によりマントル移動シリンダ
８が待機位置から第１図の成形位置に前進して、マンド
レル５はワーク１４の孔部を挿通して、輪体成形部５ａ
がワーク１４を介して成形ローラ４の輸体成形部４ａと
対向する位置まで送り出される。

次にＣＰＵ４０はモータ１９を駆動して成形ローラ４を
回転させると共に、第１サーボモータ２５を駆動して、
サポートローラ１３およびマンドレル５を駆動制御する
。

次にＣＰＵ４０は第２サーボモータ２７を駆動し、スク
リュ２を介して成形ローラ４をサポートローラ１３側に
移動すると共に、ＣＰＵ４０は油圧シリンダ５９を駆動
して、一対のバックアップローラ４１，４２をワーク１
４の外周面に同期前進させ、ワーク１４の外周面に均等
な一定圧力を付加する。

上述の移動で成形ローラ４の輸体成形部４ａはワーク１
４の外周面に接してワーク１４は回転される。

さらに成形ローラ４が押圧されると、ワーク１４は成形
ローラ４の輸体成形部４ａとマンドレル５の輪体成形部
５ａとによって回転しながら圧延が行なわれ、ワーク１
４は第４図、第５図に示す如く所定寸法に圧延される。

ところで、上述の圧延初期から圧延完了にかけてり、／
Ｄ　　が次第に大となり、Ｄ、／Ｄ　　が１に近づくが
、ＣＰＵ４０は接触式センサ３１およびエンコーダ３２
からのワーク外径計測信号と、第２サーボモータ２７か
らの押圧量信号（ネジ送り量信号との両信号）に基づい
て第３図に示すワーク１４の厚みｔおよびワーク外径り
。を演算し、この演算結果からり、／Ｄｏを算出 （Ｄ、＝Ｄ。−２ｔ）！、た後に、第１サーボモーり２
５の回転数を の方程式に一致させるように可変制御するので、サポー
トローラー３の回転数Ｎ２はワーク１４の径変化に応じ
て成形ローラ４側の回転数Ｎ１と対応して上式に符合す
るように変化しながら、ワーク１４には各要素４，５の
双方から回転トルクが与えられるので、ワーク１４がロ
ーラの接線方向に延びるのを防止して真円度の高い高精
度のワーク成形を行なうことができる効果がある。

しかも、ワーク１４が第２図の状態から第４図に示す状
態に順次大径になるのに追従して、このワーク１４によ
り油圧シリンダ５９のピストンロッド６０がヘッド側に
押圧されると共に、第１乃至第６の各ギヤ４８，４９，
５４．５５，５６゜５７が第４図の矢印方向へ駆動し、
一対のバックアップローラ４１，４２を同期連動させ、
これらの各バックアップローラ４１，４２を常に成形ロ
ーラ軸４ｃとサポートローラ１３の軸との軸芯相互を結
ぶ線に対して、完全に対称動作させることができ、２つ
のバックアップローラ４１．４２によるワーク押圧力を
常に等しくするので、より一層真円度を高めることがで
きて、ワーク成形後の後処理としてのサイジングが全く
不要となる。

また、モータ１９で成形ローラ４を独立駆動させ、第１
サーボモータ２５でサポートローラ１３を独立駆動させ
るので、ワーク１４には上述の成形′ローラ４１１１Ｊ
からと、サポートローラ１３により駆動されるマンドレ
ル５側からの双方から回転トルクが与えられ、この結果
、マンドレル５、サポートローラ１３間のスリップがな
くなり、マンドレル５の耐久性の向上を図ることができ
る効果がある。

さらに、圧延の繰返しにより成形ローラ４等が摩耗した
際や或は異径成形ローラによる異径ワークの成形に際し
ても、上述の成形ローラ４とサポートローラ１３との回
転数Ｎ１．Ｎ２はＮＣ制御により互に前述の方程式に対
応して変化するので、充分な成形精度を得ることができ
る効果がある。

加えて、上述の各サーボモータ２５．２７は慣性が小さ
く追従性が良好なので、高精度の回転数制御ができるう
え、上述のＮＣ制御はアブソリュート方式であって、プ
ログラム原点としての機械原点位置を記憶するものであ
るから、−旦、電源をＯＦＦにしても、再び良好なＮＣ
制御ができ、この結果、段取り替えが極めて容易となる
効果がある。

なお、上記実施例においてはベアリングのインナレース
を成形する場合について述べたが、ベアリングのアウタ
レースやピローあるいは自動車部品としてのケージ、ス
リーブその他に対応するマンドレルおよび成形ローラを
用いることで単一の装置により、これら多様の輪体を成
形することができるのは勿論である。

また、前述のモーター９に代えてサーボモータを用い、
回転数Ｎ、Ｎ２を共に可変制御することで、より一層高
精度のＮＣ制御を行なうように構成してもよいことは勿
論である。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明の第１の駆動源は、実施例のモーター９に対応
し、 以下同様に、 第２の駆動源は、第１サーボモータ２５に対応し、 制御手段は、ＣＰＵ４０に対応し、 連動手段は、各ギヤ４８，４９，５４，５５゜５６．５
７による連動機構６１に対応するも、この発明は、上述
の実施例の構成のみに限定されるものではない。

例えば、前述のスクリュ２としてはポールスクリュを用
いることが推奨される。

また、上記構成の輸体成形装置によりａ造された輸体の
偏肉をとってもよく、プレス加工された輪体の径の拡大
に用いてもよいことは勿論である。

さらに、上述の各作業時にはマンドレル５の両端を回動
支持することは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は軸木成形装置を示す系統図、 第２図は軸木成形装置の要部の平面図、第３図は３つの
回転要素およびワークの多径と回転数との関連を示すた
めの説明図、 第４図は冷間圧延完了時の要部の平面図、第５図は冷間
圧延完了時の要部の側面図である。 ４・・・成形ローラ　　　　４ａ・・・輸体成形部５・
・・マンドレル　　　　５ａ・・・輸体成形部５ｂ・・
・規制面　　　　　１３・・・サポートローラ１３ａ・
・・摺接面　　　　１４・・・ワーク１９・・・モータ ２５・・・第１サーボモータ ４０・・・ＣＰＵ ４１．４２・・・バックアップローラ ６１・・・連動機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央周面に輪体成形部を形成した成形ローラと、 この成形ローラと相対接離可能に対向され、中央周面に
   輪体成形部を、両側周面に規制面をそれぞれ形成したマ
   ンドレルと、 このマンドレルの背面側に対設され、マンドレルの規制
   面と対接する摺接面を形成したサポートローラとの３つ
   の回転要素を平面上に平行に配設して、回転可能に軸支
   した輪体成形装置であつて、 上記成形ローラとサポートローラとをそれぞれ独自に駆
   動する第１および第２の駆動源と、 ワークの圧延による径の変化に基づいてサポートローラ
   の回転数を成形ローラの回転数に対応して制御する制御
   手段と、 成形ローラ側に支持されてワーク外周面に一定圧力で転
   接する一対のバックアップローラと、 ワークの上記径変化に追従して上記バックアップローラ
   を同期連動させる連動手段とを備えた 輪体成形装置。