JPH0331534B2 - - Google Patents

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、ピロー等の輪体あるいはケージ、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3803890号公報に記載の装置がある。

この装置は、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
つのロールによつ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難
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ツク
アツプローラを備えた輪体成形装置が開示されて
いるが、上述のバツクアツ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つのバツクアツ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つ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ツプをなくしてマン
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ツ
クアツ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輪体成形装
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ツクアツプローラ
と、ワークの上記径変化に追従して上記バツクア
ツ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
リツプがなくなり、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。

また圧延の繰返しにより成形ローラ等が摩耗し
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、前述の一対のバツクアツプローラによ
りワーク外周面を一定圧力で押圧すると共に、こ
れら一対のバツクアツ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、これらの各バツクアツ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つのバツクアツ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。

(ヘ) 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
スクリユ２と螺合し、かつ図示しないガイドに沿
つ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は中央周面に輪体成形部４
ａを、また両側周面に期制面４ｂ，４ｂをそれぞ
れ有する。

上述のスクリユ２による可動枠３の前後進方向
（矢印ａ方向）と直交する方向（矢印ｂ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を介して摺動ブロツク７に可回動
に取付け、この摺動ブロツク７にはマンドレル移
動シリンダ８のピストンロツド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１３
ａ，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
ヤフトとしての連結軸１６を連結し、この連結軸
１６の一端をスプロケツト軸１７に連動させると
共に、このスプロケツト軸１７には入力スプロケ
ツト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
スプロケツト２１を嵌合すると共に、この出力ス
プロケツト２１と前述の入力スプロケツト１８と
の間にはチエーン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
ミツタ（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２
５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２６，２４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、前述の成形押圧手段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２
９と、前述のスクリユ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を介してスクリユ２に
伝達し、このスクリユ２によつて前述の可動枠３
を前後進すべく構成している。

一方、前述のワーク１４における圧延によつて
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
シヨ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（encoder）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ROM３
３に格納されたプログラムに従つて、マンドレル
移動シリンダ８、モータ１９、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
リユ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N₁、サポートローラ１３の回転数をN₂とす
るとき、両者の間には次式が成立する。

N₂＝N₁×D₁／D₀×D_i／D₄×D₃／D₂ ここに、D₁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はマンドレル輪体成形部５ａの径、 D₄はマンドレル規制面５ｂの径、 D_iはワーク内径、 D₀はワーク外径。

そして、前述のRAM３４は上述のN₁、D₁、
D₂、D₃、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
角させた一対のバツクアツプローラ４１，４２を
一定圧力で転接させている。

ここで、一方のバツクアツプローラ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、他方のバツクアツプローラ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４３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のスクリユ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のスクリユ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５０，５
１，５２，５３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のピストンロツド６０を連結し、こ
の油圧シリンダ５９によりバツクアツプローラ４
１，４２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
して一対のバツクアツプローラ４１，４２を同期
連動させる連動機構６１を構成している。

ここで、重要な点は上述のバツクアツプローラ
４１，４２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５
５、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ツ
クアツプローラ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によりマンドレル移動シリンダ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の輪体
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２
５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、スクリユ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、一対のバツクアツプ
ローラ４１，４２をワーク１４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の輪体成形部４ａは
ワーク１４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１
４は成形ローラ４の輪体成形部４ａとマンドレル
５の輪体成形部５ａとによつて回転しながら圧延
が行なわれ、ワーク１４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D_i／D₀が次第に大となり、D_i／D₀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１
４の厚みｔおよびワーク外径D₀を演算し、この
演算結果からD_i／D₀を算出（D_i＝D₀−2t）した
後に、第１サーボモータ２５の回転数を N₂＝N₁×D₁／D₀×D_i／D₄×D₃／D₂ 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１３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
ツド６０がヘツ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、一対のバツク
アツプローラ４１，４２を同期連動させ、これら
の各バツクアツプローラ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つのバツクアツプローラ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４側からと、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間のスリツプがなくなり、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制御はアブソリユ
ート方式であつて、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、一旦、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１９に代えてサーボモータ
を用い、回転数N₁、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１
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，
５６，５７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、前述のスクリユ２としてはボールスク
リユを用いることが推奨される。

また、上記構成の輪体成形装置により鍛造され
た輪体の偏肉をとつてもよく、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
端を回転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図は輪
体成形装置を示す系統図、第２図は輪体成形装置
の要部の平面図、第３図は３つの回転要素および
ワークの各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……輪体成形部、５…
…マンドレル、５ａ……輪体成形部、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
……バツクアツプローラ、６１……連動機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ツクアツプローラと、 ワークの上記径変化に追従して上記バツクアツ
   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。