JPH04742B2

JPH04742B2 -

Info

Publication number: JPH04742B2
Application number: JP62220049A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kadotani
Original assignee: Kyoei Steel Ltd
Current assignee: Kyoei Steel Ltd
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1987-09-01
Publication date: 1992-01-08
Also published as: JPS6462239A; JPH04743B2; DE3824856A1; JPS6462238A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この発明は、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（ワーク）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) 従来の技術従来、上述例の輪体成形装置としては、例え
ば、特願昭61−17329号に記載の装置がある。

すなわち、成形ローラと、マンドレルと、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、上述の成形ローラ
と、サポートローラとのそれぞれに一方向クラツ
チを介設して回転力を伝導したベアリングの輪体
成形装置である。

この輪体成形装置は、加工輪体（ワーク）の周
速が速い時は、この速い周速が成形ローラに伝達
されて、この成形ローラ側の一方向クラツチがフ
リーとなり、また、成形ローラの周速が速い時
は、上述と同様に、サポートローラ側の一方向ク
ラツチがフリーとなり、その結果、加工輪体と成
形ローラとに如何なる周速の変動が生じても、両
者は常に同一の周速となるので、この周速変動に
よる輪体と成形ローラとのスリツプが確実に防止
され、輪体の振動に基づく変形を防止して、品質
の良い輪体の成形を得ることで、さらに、スリツ
プに基づく成形ローラの摩耗をなくして長期の使
用に耐え、生産能率を高めることができ、さらに
また、上述の成形ローラおよびマンドレルをイン
ナレース、アウタレース、ピローに対応した形状
のものに交換するだけで、単一の装置により、上
述の三種の輪体を成形することができる利点があ
る反面、次のような問題点を有していた。

すなわち、上述の従来装置は、原動ギヤにそれ
ぞれ従動ギヤを常時噛合させ、一方の従動ギヤに
一方向クラツチを介して前述の成形ローラを、ま
た他方の従動ギヤに別の一方向クラツチを介して
前述のサポートローラをそれぞれ連動させた同一
駆動源方式による装置であるから、例えば周速差
に起因して一方向クラツチがフリー状態となつた
時、加工輪体としてのワークは成形ローラ側から
のみの一側駆動となつて、ワークが一方からのみ
駆動されて、ワークが駆動側ローラの接線方向に
延びようとするので、真円度が狂い、ワークが変
形する問題点を有していた。

また圧延の繰返しにより、成形ローラ等が摩耗
して、ローラ径が減少しても、該ローラの回転数
はギヤ比で設定された一定回転であるから、充分
な成形精度が得られな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る輪体
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、成形されるワー
クの外径Doを検出するワーク外径検出手段と、
常時一定のワークの体積と成形ローラの送り量か
らワークの内径Diを演算する演算手段と、成形
される輪体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N2を成形ローラの回転数N1
に対応して、N2∝N1×Di／Doとなるように制御する制御手段とを設け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、加工輪体
としての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。

しかも、上述のサポートローラの回転数は前述
の制御手段により輪体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、加工輪体
としてのワークが従来のようにローラの接線方向
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。

(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。

（第１実施例）図面は輪体成形装置を示し、成形用の押圧シリ
ンダ１のピストンロツド２先端にコ字状の可動枠
３を取付け、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、また両側周面に規制面４ｂ，４ｂをそれぞ
れ有する。

上述のピストンロツド２の往復動方向（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を独立駆動する第１の
駆動源としての第１モータ１９を設け、この第１
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、第１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を備えた連結軸２４を
連結し、この連結軸２４の一端をプーリ軸２５に
連動させると共に、このプーリ軸２５には入力プ
ーリ２６を嵌合している。

また上述のサポートローラ１３を独立駆動する
第２の駆動源としての第２モータ２７を設け、こ
の第２モータ２７の回転軸２８に出力軸プーリ２
９を嵌合すると共に、この出力プーリ２９と前述
の入力プーリ２６との間にはＶベルト３０を張架
して、第２モータ２７の回転力を各要素２８，２
９，３０，２６，２５，２４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。

さらに前述のワーク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、この接触式センサ３１でワーク
１４の外径Doを検出すべく構成している。

つまり、このセンサ３１は例えばポテンシヨメ
ータと上述の触子とを備え、触子の変位量を電気
量に変換することで、ワーク１４の外径Doを検
出する。そして、この接触式センサ３１からの入
力に基づいてCPU４０はROM３２に格納したプ
ログラムに従つて押圧シリンダ１、第１モータ１
９、マンドレル移動シリンダ８、インバータ３３
（一定の周波数を有した電源から任意の周波数の
電源を作り出し、これによつてモータの回転数を
自由に変えることができる装置で、詳しくは周波
数変換装置frequency changerという）を駆動制
御し、RAM３４は後述する必要なデータを記憶
する。

ここで、上述のCPU４０は常時一定のワーク
１４の体積と成形ローラ４の送り量（この送り量
は成形ローラ４に例えばスライダツク等の可変抵
抗器を付設することで検出できる）からワーク１
４の内径Diを演算する演算手段と、成形されるワーク１４の圧延による径の変化に
基づいてサポートローラ１３の回転数N2を成形
ローラ４の回転数N1に対応して、 N2∝N1×Di／Doとなるように制御する制御手段とを兼ねる。

つまりワーク１４の内径DiはDi＝Do−2t（但し
ｔは肉厚）の式で求められ、予め未成形のワーク
１４の外径Doと肉厚ｔとをCPU４０にインプツ
トしておくと、成形に際してもワーク１４の体積
は不変であるから、成形ローラ４の送り量によ
り、成形時の肉厚ｔが求められ、上述の接触式セ
ンサ３１からのワーク１４の外径Doに相当する
信号と、成形ローラ４の送り量信号との両者によ
り、現行の外径Doに対して体積一定条件下にお
けるワーク１４の内径Diを演算することができ
る。

なお、ワーク１４の内径Diを別途検出するた
めの触子およびポテンシヨメータを設けてもよい
ことは勿論である。

いま、第２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／Do×Di／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、 Diはワーク内径、 Do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。

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。

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は第１モータ１９を駆動して成
形ローラ４を回転させると共に、インバータ３３
を介して第２モータ２７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は押圧シリンダ１を前進駆動し、
ピストンロツド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。

こ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３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Di／Doが次第に大となり、Di／Doが１に近づ
くが、CPU４０は接触式センサ３１からのワー
ク計測信号に基づいてインバータ３３を制御し、
第２モータ２７の回転数N2を N2∝N1×Di／Do に対応して可変制御するので、サポートローラ１
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が従来例で
述べたように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、第１モータ１９により成形ローラ４
を、また第２モータ２７によりサポートローラ１
３をそれぞれ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るので、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。

また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は互に対応変化す
るので、例えばインバータ３３による周波数を予
めマニユアル設定することで、充分な成形精度を
得ることができる効果がある。

上述のインバータ３３は電源周波数（50もしく
は60Hz）を30〜180Hzまで無段階に可変できるの
で、電源とACモータとの間に上述のインバータ
３３を介設するだけで、複雑なモータ回転数制御
たとえば変速歯車やモータ電極数の切換え等を何
等必要とすることなく、簡単に回転数制御を行な
うことができる。

なお、上記実施例においてはベアリングのアウ
タレースを成形する場合について述べたが、ベア
リングのインナレースやピローあるいは自動車部
品等のゲージ、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。

（第２実施例）第４図はさらに他の実施例を示し、サポートロ
ーラ１３と連動する連結軸２４に排油量可変形
（回転数可変形）の油圧モータ３５の出力軸３６
を連動させ、CPU４０の出力で同油圧モータ３
５に内蔵した斜油や斜板等の回転数可変制御要素
をコントロールし、トルクに相当する圧力Ｐを一
定として、回転数に相当する流量Ｑのみを可変制
御する。

このように第２の駆動源として油圧モータ３５
を用いると、小形軽量で所定の回転トルクを得る
ことができ、また前述の各シリンダ１，８と共通
の油圧源の使用ができるうえ、リリーフ弁を付加
するだけで簡単に機械的損傷防止機能を与えるこ
とができる効果がある。

このように構成しても、先の第１実施例とほぼ
同様の作用・効果を奏するので、第４図におい
て、第１図と同一の部分には同一番号および同一
符号を付してその詳しい説明を省略する。

この発明の構成と、上述の実施例との対応にお
いて、この発明の輪体は、実施例のワーク１４に対応
し、以下同様に、第１の駆動源は、第１モータ１９に対応し、第２の駆動源は、第２モータ２７および油圧モ
ータ３５に対応し、ワーク外径検出手段は、接触式センサ３１に対
応し、演算手段は、CPU４０に対応し、制御手段は、CPU４０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。

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３図は冷間圧延完了時の説明図、
第４図は輪体成形装置の他の実施例を示す系統図
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……第１モータ、２７
……第２モータ、３１……接触式センサ、３５…
…油圧モータ、４０……CPU。

Claims

【特許請求の範囲】１中央周面に輪体成形部４ａを形成した成形ロ
ーラ４と、この成形ローラ４と相対接離可能に対向され、
中央周面に輪体成形部５ａを、両側周面に規制面
５ｂ，５ｂをそれぞれ形成したマンドレル５と、このマンドレル５の背面側に対設され、マンド
レル５の規制面５ｂと対接する摺接面１３ａを形
成したサポートローラ１３との３つの回転要素
４，５，１３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４とサポートローラ１３とをそれぞれ独自に
駆動する第１および第２の駆動源１９，２７と、
成形されるワーク１４の外径Doを検出するワー
ク外径検出手段３１と、常時一定のワーク１４の
体積と成形ローラ４の送り量からワーク１４の内
径Diを演算する演算手段と、成形されるワーク１４の圧延による径の変化に
基づいてサポートローラ１３の回転数N2を成形
ローラ４の回転数N1に対応して、N2∝N1×Di／Do となるように制御する制御手段とを設けた輪体成形装置。