JPH105919A

JPH105919A - 環状体のローリング加工装置

Info

Publication number: JPH105919A
Application number: JP18268396A
Authority: JP
Inventors: Chuichi Sato; 忠一佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-13
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3692634B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】テーパ状周面の環状体のローリング加工を安
定した状態で行い得る加工装置を提供する。【解決手段】加工を行うときは成形ローラ４１をワー
クＷの外周面に、マンドレル４４を内周面に当接させ
て、ワークを成形ロールとマンドレルの間に挟む。この
場合のマンドレルのワークに対する加工点は、成形ロー
ルの軸と同一高さににある。モータ３４によりカム３３
が回転して、マンドレルがワークを押圧する。モータ４
２により成形ロールが回転すると、摩擦力によりワー
ク、マンドレル、サポートロール４３が回転される。成
形ロールとマンドレルとの回転及びマンドレルの成形ロ
ールへの押圧力によりワークにローリング加工が行われ
る。マンドレルの成形ロールに対する相対角度は、モー
タ３７によりスイベルプレート３６をピボットねじ３５
の垂直軸まわりに、すなわちマンドレルのワークの加工
点のまわりに回転させることにより制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環状体のローリン
グ加工装置、特にテーパ状の周面を有するリングのロー
リング加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の環状体のローリング加工装置にお
いては、環状ワークの外周面を成形ロールで押圧すると
共に当該環状ワークの内周面をサポートロールを介し、
マンドレルで押圧しつつ環状体を回転させて環状体のロ
ーリング加工が行われている。

【０００３】特に内周面がテーパ状の形状を有する環状
ワーク（例えば円錐２３軸受の外輪用のブランク）を加
工する場合、例えば、図１６に示される従来の環状体の
ローリング加工装置におけるローリング加工部（例えば
特開平５−２２８５７１号公報）では、環状ワーク１０
０の外周面は成形ロール１０１で押圧され、環状ワーク
１００のテーパ状の内周面は外周面がテーパ状のマンド
レル１０２で押圧されている。この場合、たとえ環状ワ
ーク１００の内周面がテーパ状であっても成形ロール１
０１の軸線とマンドレル１０２の軸線とは互いに平行で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の環状体のローリング装置におけるローリング加工部
には以下に述べる問題点がある。その問題点を図１６の
装置のローリング加工部の詳細説明図である図１７を参
照しながら説明する。

【０００５】図１７において、環状ワーク１００のロー
リング加工の過程の当初においては、加工完了時のテー
パ角に合わせた形状とされているマンドレル１０２は環
状ワーク１００のＡ点でのみ当接し、環状ワーク１００
への押圧力がＡ点への集中荷重Ｆとなる。また、環状ワ
ーク１００のローリング加工が進むにつれ、環状ワーク
１００の内周面のテーパ角度が刻々変化するので、環状
ワーク１００の姿勢が不安定になる。環状ワーク１００
が傾いたとき、環状ワーク１００の端面と外周面との間
のチャンファの部分が成形ロール１０１に干渉する。ま
た、環状ワークのＡ点近傍の内部に集中荷重に起因する
内部ひずみが残ってしまうという問題もある。

【０００６】上記作用により、環状ワーク１００は図１
８に示されるように成形される。ここで、図１８はロー
リング加工完了前後の環状ワークの形状の説明図であ
り、図１７のＡ点から加工が始まり、反対側まで進行し
た時の状態を表す。図１８では、加工完了直前の環状ワ
ーク１００は二点鎖線で示され、加工前の環状ワーク１
００は実線で示されている。但し、見やすさのため、両
者の平均直径は便宜上ほぼ等しく示してある。

【０００７】図１８において、加工前から加工完了直前
に環状ワーク１００の内周面のテーパ角は、θｉからθ
ｆに減少する。ローリング加工の当初はマンドレル外周
面と環状ワーク内周面のテーパ角が異なるため、両者の
間ではＡ点でのみ（図１７）が加工圧力を受ける。そし
て両者間にすきまがあるため、上述のように環状ワーク
の姿勢が不安定となり、図１７に示すように加工部にお
いて本来加工中密着しているべき成形ロール外周面と環
状ワーク内周面との間にもすきまが生じやすくなる。そ
のため、マンドレル１０２が環状ワーク１００の内周面
全体に当たるときは、環状ワーク１００は図中二点鎖線
で示される形状となる。すなわち、環状ワーク１００の
外周面は一時的にテーパ状となり、そのテーパ角はΔθ
である。その後さらにローリング加工を進めると環状ワ
ーク１００の外周面のテーパが少なくなり、通常、ロー
リング加工仕上げ時には完全にテーパがなくなるのであ
るが、最悪の場合、テーパが残ってしまう場合もある。

【０００８】以上のような従来の環状体のローリング加
工装置が有する問題点を解消するために、図１９に示さ
れるような他の環状体のローリング加工装置のローリン
グ加工部が考えられている（例えば特開平５−２２８５
７１号公報）。図１９の装置では、成形ローラ２０１及
びマンドレル２０２は、軸方向に関して反対に装填され
た２個の環状ワーク２００をローリング加工するように
構成されている。この装置によれば、環状ワーク２００
の断面形状は左右対称のため、上記従来技術の場合のよ
うにモーメント荷重は生じず姿勢を安定化することはで
きるが、加工当初、環状ワークの一部に大きな集中荷重
がかかることに変わりはなく、このため環状ワークに内
部応力に起因する内部ひずみが生じるという問題は解消
できない。さらには、ローリング加工の過程で２個の環
状ワーク２００が互いに姿勢の変化を抑制することによ
る内部応力が発生するという新た問題点が発生する。

【０００９】本発明の目的は、テーパ状の周面を有する
環状体のローリング加工を安定した状態で行い得る環状
体のローリング加工装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１の環状体のローリング加工装置
は、内周面及び外周面の少なくとも一方が軸方向にテー
パ状である環状体の外周面に当接する成形ロールと、前
記成形ロールを回転自在に支持する第１の支持手段と、
軸線が前記成形ロールの軸線を含む平面内にあり、前記
成形ロールと協働して前記環状体を挟圧するように前記
環状体の内周面に当接するマンドレルと、前記マンドレ
ルを回転自在に支持する第２の支持手段とを備える環状
体のローリング加工装置において、前記第１の支持手段
及び前記第２の支持手段の一方が、前記成形ロールの軸
線と前記マンドレルの軸線との相対角度を変えるように
構成されており、前記相対角度を前記環状体の加工段階
に応じた所定の角度に変えるように前記第１の支持手段
及び前記第２の支持手段の一方を制御する相対角度制御
手段を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項１の環状体のローリング加
工装置によれば、第１の支持手段及び第２の支持手段の
一方が、成形ロールの軸線とマンドレルの軸線との相対
角度を変えるように構成されており、相対角度制御手段
が前記相対角度を環状体の加工段階に応じた所定の角度
に変えるように第１の支持手段及び第２の支持手段の一
方を制御するので、加工部においてマンドレル外周面と
環状ワーク内周面、および環状ワーク外周面と成形ロー
ル外周面を加工中常に密着状態に保て、テーパ状の周面
を有する環状体のローリング加工を安定した状態でか
つ、一部に大きな集中荷重がかかることなく行い得る。
本発明の請求項１の環状体のローリング加工装置におい
て、前記相対角度制御手段は、前記環状体の外径寸法を
測定する測定手段と、前記環状体の加工段階に応じた所
定の角度を前記測定された環状体の外径寸法に基づいて
算出する算出手段を含んでもよい。

【００１２】本発明の請求項１の環状体のローリング加
工装置において、前記第１の支持手段又は前記第２の支
持手段が、前記成形ロールの軸線と前記マンドレルの軸
線との間隔を所定間隔だけ変えるように構成されてお
り、前記制御手段は、前記所定間隔と前記相対角度とが
所定の関係となるように前記第１の支持手段又は前記第
２の支持手段を制御するようにしてもよい。

【００１３】前述の目的を達成するために、内周面及び
外周面の少なくとも一方が軸方向にテーパ状である環状
体を回転させながら、前記環状体の幅を実質的に一定に
保ったままで前記環状体の外周面及び前記環状体の内周
面を圧延しつつ前記環状体を拡径する工程を含む環状体
のローリング加工方法において、前記圧延が、前記外周
面と前記内周面との相対角度を前記環状体の加工段階に
応じた所定の角度に変えるように前記環状体の外周面及
び前記環状体の内周面を圧延する工程からなることを特
徴とする環状体のローリング加工方法が提供される。

【００１４】上記環状体のローリング加工方法は、さら
に、前記環状体の外径寸法を測定する工程と、前記環状
体の加工段階に応じた所定の角度を前記測定された環状
体の外径寸法に基づいて算出する工程とを含んでもよ
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す好ましい
実施の形態を参照しながら詳述する。

【００１６】まず、本発明の原理を図１を参照しながら
説明する。

【００１７】図１は、例えば円錐ころ軸受用外輪用のも
ののような内周面がテーパ状の環状ワークのローリング
加工の過程における形状の変化の説明図であり、図１
（Ａ）は加工前の環状ワーク１の縦断面図、図１（Ｂ）
は加工中の環状ワーク１１の縦断面図、図１（Ｃ）は加
工後の環状ワーク２１の縦断面図である。

【００１８】図１（Ａ）の環状ワーク１は、長さＨであ
り、直径Ｄｉの円筒状の外周面２と、テーパ角θｉ、小
径ｄ２ｉ、大径ｄ１ｉであるテーパ状の内周面とを有す
る。図１（Ｂ）の環状ワーク１１は、長さＨであり、直
径Ｄの円筒状の外周面１２と、テーパ角θ、小径ｄ２、
大径ｄ１であるテーパ状の内周面１３とを有する。図１
（Ｃ）の環状ワーク２１は、長さＨであり、直径Ｄｆの
円筒状の外周面２２と、テーパ角θｉ、小径ｄ２ｆ、大
径ｄ１ｆであるテーパ状の内周面２３とを有する。

【００１９】環状ワーク１の軸方向の長さＨを一定値に
なるように規定する本環状体のローリング加工は、切削
加工の場合とは異なり切屑を出さない塑性加工であり、
軸方向に関して環状ワークの部材の移動（塑性流動）が
ないので、軸方向に関する任意の位置において、その位
置における環状ワークの軸に垂直な断面積は加工中ほぼ
一定となる。

【００２０】具体的には、加工前における図１（Ａ）の
環状ワーク１の一方の端面４から軸方向に距離Ｘの位置
Ａにおける環状ワーク１の断面積は、例えば、加工中に
おける図１（Ｂ）の環状ワーク１１の一方の端面１４か
ら軸方向に距離Ｘの位置Ｂにおける環状ワーク１１の断
面積とは等しくなり、全ての距離Ｘについて同様であ
る。

【００２１】よって、図１（Ａ）の環状ワーク１の他方
の端面５、図１（Ｂ）の環状ワーク１の他方の端面２
５、図１（Ｃ）の環状ワーク１の一方の端面２４につい
ての面積は等しく、図１（Ａ）の環状ワーク１の他方の
端面５、図１（Ｂ）の環状ワーク１の他方の端面１５、
図１（Ｃ）の環状ワーク１の他方の端面２５の面積は等
しい。

【００２２】よって、図１（Ａ）の環状ワーク１の他方
の端面５と図１（Ｃ）の環状ワーク１の他方の端面２５
とに着目して、以下の式（１）が成り立つ。

【００２３】 π（Ｄｉ²−ｄ１ｉ²）／４＝π（Ｄｆ²−ｄ１ｆ²）／４ …（１）式（１）を変形して、ｄ１ｉ＝（Ｄｉ²−Ｄｆ²＋ｄ１ｆ²）^1/2…（２）が得られる。同様に、、図１（Ａ）の環状ワーク１の一
方の端面４と図１（Ｃ）の環状ワーク１の一方の端面２
４とに着目して、以下の式（３）が成り立つ。

【００２４】 π（Ｄｉ²−ｄ２ｉ²）／４＝π（Ｄｆ²−ｄ２ｆ²）／４ …（３）式（３）を変形して、ｄ２ｉ＝（Ｄｉ²−Ｄｆ²＋ｄ２ｆ²）^1/2…（４）が得られる。

【００２５】また、図１（Ａ）の環状ワーク１における
テーパ角θｉはｔａｎθｉ＝（ｄ１ｉ−ｄ２ｉ）／２Ｈ …（５）である。

【００２６】式（２）と式（４）とから、作りたい環状
体２１の形状（Ｄｆ，ｄ１ｆ，ｄ２ｆ）が決まれば、環
状ワーク１の形状（ｄ１ｉ，ｄ２ｉ，θ）が定まると言
える。

【００２７】同様に、図１（Ｂ）の環状ワーク１の他方
の端面１５と図１（Ｃ）の環状ワーク１の他方の端面２
５とに着目して、以下の式（６）が成り立つ。

【００２８】ｄ１＝（Ｄ²−Ｄｆ²＋ｄ１ｆ²）^1/2…（６）また、図１（Ｂ）の環状ワーク１の一方の端面１４と図
１（Ｃ）の環状ワーク１の一方の端面２４とに着目し
て、以下の式（７）が成り立つ。

【００２９】ｄ２＝（Ｄ²−Ｄｆ²＋ｄ２ｆ²）^1/2…（７）また、図１（Ｂ）の環状ワーク１１におけるテーパ角θ
はｔａｎθ＝（ｄ１−ｄ２）／２Ｈ …（８）である。

【００３０】すなわち、式（６）から式（８）に基づい
て、作りたい環状体２１の形状（Ｄｆ、ｄ１ｆ、ｄ２
ｆ）と、加工中の外径寸法Ｄが決まれば、環状ワーク１
の形状（ｄ１、ｄ２、θ）が定まる。換言すれば、加工
が進み外形Ｄが拡径される従い、式（６）から式（８）
を満たすようにｄ１、ｄ２、θが変化する。一例を後述
の図１１に示す。このように算出されたθ値に合わせて
成形ロールとマンドレルとの相対角度を変化させ、成形
ロールを環状ワーク１１の外周面１２に密着させると共
に、マンドレルを環状ワーク１１の内周面１３に密着さ
せる。

【００３１】以下、図２を参照しながら本発明の冷間ロ
ーリング装置および加工方法の第１の実施の形態を詳述
する。ここで、図２は本発明の第１の実施の形態の概略
構成図である。

【００３２】ベッド３１の一端には支柱３２が設けられ
ている。支柱３２には、カム３３が水平軸のまわりに回
転自在に取り付けられている。カム３３はモータ３４に
より回転される。ベッド３１の他端側にはスイベルプレ
ート３６が垂直なピボットねじ３５により取り付けられ
ており、スイベルプレート３６はピボットねじ３５のま
わりに回転自在であり、その回転はスイベルプレート３
６に設けられたモータ３７により制御される。スイベル
プレート３６には支柱３８が設けられている。

【００３３】支柱３２及びスイベルプレート３６の間に
おいてベッド３１の上にはベッド３１の長手方向に移動
自在にサポートブロック３９が設けられている。支柱３
２の側においてサポートブロック３９には、カム３３に
当接するカムフォロワ４０が水平軸のまわりに回転自在
に取り付けられている。これにより、カム３３のカム面
のプロフィル及びカム３３０の回転角に従ってサポート
ブロック３９はベッド３１の長手方向に並進移動する。

【００３４】サポートブロック３９の側において支柱３
８には、水平軸のまわりに回転自在に成形ロール４１が
取り付けられている。成形ロール４１はモータ４２によ
り回転される。成形ロール４１には後述の図３に示すよ
うに加工中のワークの幅を一定値Ｈに保ち、外径面にテ
ーパを生じないように拘束するための段部が設けてあ
る。

【００３５】一方、支柱３８の側においてサポートブロ
ック３９には、成形ロール４１の軸と同一高さの水平軸
のまわりに回転自在にサポートロール４３が取り付けら
れている。成形ロール４１とサポートロール４３との間
にはマンドレル４４が成形ロール４１の軸と同一高さの
水平軸のまわりに回転自在に配置されている。マンドレ
ル４４及びサポートロール４３とは常に軸心が互いに平
行になるように構成されている。これにより、サポート
ブロック３９の支柱３８に向かう移動に応じてマンドレ
ル４４は成形ロール４１の方向に押圧される。

【００３６】環状体Ｗのローリング加工を行うときは成
形ロール４１を環状ワークＷの外周面に当接させると共
にマンドレル４４を環状ワークＷの内周面に当接させ
て、環状ワークＷを成形ロール４１とマンドレル４４の
間に挟む。この場合のマンドレル４４の環状ワークＷに
対する加工点（後述する図３のＢ点）は、成形ロール４
１の軸と同一高さににあると共に、ピボットねじ３５の
垂直軸上付近にある。

【００３７】なお、ローリング加工中の環状ワークＷを
支えるためにマンドレル４４の上及び下において、環状
ワークＷの外周面に当接するようにバックアップローラ
４５，４６が配置されている。

【００３８】以上の構成により、モータ３４の作動によ
りカム３３が回転することによって、マンドレル４４が
環状ワークＷを所定の押圧力で押圧する。モータ４２の
作動により成形ロール４１が回転すると、成形ロール４
１の回転力がそれぞれの摩擦力により環状ワークＷ、マ
ンドレル４４、サポートロール４３に伝達され。このよ
うな成形ロール４１とマンドレル４４の回転、及びマン
ドレル４４の成形ロール４１への押圧力により環状ワー
クＷにローリング加工が行われる。

【００３９】図２の装置のローリング加工要部の説明図
である図３によれば、マンドレル４４の成形ロール４１
に対する相対角度θの制御は、モータ３７を作動させて
スイベルプレート３６をピボットねじ３５の垂直軸まわ
りに、回転させることにより行う。

【００４０】以下、図４を参照しながらマンドレル４４
の成形ロール４１に対する相対角度θを制御するスイベ
ル機構について詳述する。ここで、図４は、図２の装置
のスイベル機構の説明図であり、図４（Ａ）は図２の装
置のスイベル機構の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の
機構の要部のＣ−Ｃ断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の
機構の要部の下方におけるベッド３１の部分の平面図で
ある。

【００４１】図４において、図２に対応する構成要素に
は同じ参照番号が付されており、これらの構成要素の説
明は図４と同様である。

【００４２】図４（Ａ）において、スイベルプレート３
６は、その一端においてピボットねじ３５によりベッド
３１に取り付けられている。スイベルプレート３６の他
端にはスイベルプレート３６の横方向に伸長する切欠き
部５０が設けられている。切欠き部５０内には送りねじ
棒５１がスイベルプレート３６の横方向に伸長するよう
に配置されており、その両端においてベアリング５２，
５３によりスイベルプレート３６に回転自在に支持され
ている。送りねじ棒５１の一端側はカップリング５４を
介してモータ３７に連結されており、モータ３７はスイ
ベルプレート３６の一側部に固定されている。

【００４３】ベアリング５２，５３の間において、送り
ねじ棒５１にはナット５５が係合しており、ナット５５
はナット支持部材５６に収容されている。ナット支持部
材５６には、ナット５５の半径方向かつ水平方向にそれ
ぞれ水平平板状の突起部５７，５８が設けられており、
かつナット５５の下方に向かって円柱状の突起部５９が
設けられている。

【００４４】ナット支持部５６の突起部５７，５８は、
その対応部においてベッド３１上に固定されたナット回
転止め６２，６３の水平溝６０，６１にそれぞれ受容さ
れている。ナット支持部材５６の突起部５９は、その対
応位置においてベッド３１上に設けられた長穴６４に受
容されている（図４（Ｃ））。長穴６４はスイベルプレ
ート３６の長手方向、すなわち長穴の中心とピボットね
じ３５の中心とを結ぶ直線方向に長く、幅は突起部５９
と同等である。

【００４５】以上の構成により、モータ３７の回転によ
って送りねじ棒５１が回転し、ナット５５がスイベルプ
レート３６の横方向に送られる。この際、長穴６４にナ
ット支持部材５６の突起部５９が上記のように係合して
いることにより、ナット５５がベッド３１に対しそのス
イベルプレート３６の横方向へ移動するのを拘束するの
で、スイベルプレート３６がピボットねじ３５のまわり
に回転する。

【００４６】以下、図５を参照しながら図４のスイベル
機構の変形例を説明する。ここで、図５は図４のスイベ
ル機構の変形例の説明図であり、図５（Ａ）は図４のス
イベル機構の変形例の要部の平面図であり、図５（Ｂ）
は図４のスイベル機構の変形例の要部の部分断面図であ
る。図５において、図４に対応する構成要素には同じ参
照番号が付されており、これらの構成要素の説明は図４
と同様である。

【００４７】図５（Ａ）において、ナット支持部材５６
には、ナット５５の半径方向且つ水平方向の一方にそれ
ぞれに伸長する２枚の板ばね７０が設けられている。２
枚の板ばね７０は、それぞれ垂直に配向されており、ナ
ット５５の軸方向に沿って互いに平行に配置されてい
る。また、ナット支持部材５６には、ナット５５の半径
方向且つ水平方向の他方にそれぞれに伸長する２枚の板
ばね７１が設けられている。２枚の板ばね７１は、それ
ぞれ垂直に配向されており、ナット５５の軸方向に関し
て互いに平行に配置されている。板ばね７０，７１は、
その対応部においてベッド３１上に固定された固定部材
７２，７３にそれぞれ固定されている。本変形例は、上
記図４のスイベル機構と同様の作用を奏するのに加え
て、制御されるべきマンドレル４４の成形ロール４１に
対する相対角度θが微少の場合（例えば後述の図１０に
示す変形例）に適している。

【００４８】以下、図６を参照しながら図４のスイベル
機構の他の変形例について説明する。ここで、図６は、
図４のスイベル機構の他の変形例の説明図であり、図６
（Ａ）は図４のスイベル機構の他の変形例の平面図、図
６（Ｂ）は図６（Ａ）の機構の要部の側面図である。図
６において、図２に対応する構成要素には同じ参照番号
が付されており、これらの構成要素の説明は図２と同様
である。

【００４９】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、モー
タ３７はベッド３１の他端における側部に回転軸が垂直
になるように固定されている。モータ３７の回転軸には
減速機７５を介してピニオン歯車７６が取り付けられて
いる。一方、ピボットねじ３５のまわりに回転自在なス
イベルプレート３６の他端における側部には半径Ｒの大
歯車に相当する歯７７が形成されており、歯７７はピニ
オン歯車７６に係合している。

【００５０】以上の構成により、モータ３７の回転によ
り、スイベルプレート３６は適宜に回転し、マンドレル
４４の成形ロール４１に対する相対角度θが制御され
る。

【００５１】以下、図７を参照しながら、マンドレル４
４の成形ロール４１に対する相対角度θの制御機構を説
明する。ここで、図７は、図２の装置のマンドレル４４
の成形ロール４１に対する相対角度θの制御機構の概略
図である。図７において、図２に対応する構成要素には
同じ参照番号が付されており、これらの構成要素の説明
は図２と同様である。

【００５２】図７において、スイベルプレート３６上に
は、スイベルプレート３６の長手方向に伸長するように
リニアスケール８０が設けられている。リニアスケール
８０には接触子８１の一端が摺動自在に取り付けられて
おり、接触子８１の他端は上方に伸長し、かつ成形ロー
ル４１の反対側において環状ワークＷ（図３においてえ
はＥ点で示す位置）に接している。リニアスケール８０
は、リニアスケール８０上の接触子８１の移動量を測定
する。すなわち、Ｅ点と、加工中リニアスケールに対し
不動の図３に示すＧ点との距離（外径Ｄ）を測定できる
ように構成されている。

【００５３】一方、本制御機構は、制御装置８２を有し
ており、制御装置８２は、コントローラ８３と、コント
ローラ８３に接続されたドライバ８４とを備える。コン
トローラ８３はリニアスケール８０に接続されており、
ドライバ８４はモータ３７に接続されている。コントロ
ーラ８３は、リニアスケール８０で測定された環状ワー
クＷの外径Ｄのデータを取り込み、その外形Ｄのデータ
と作られるべき環状体の形状データ（Ｄｆ、ｄ１ｆ、ｄ
２ｆ）に基づいて前述の式（６）から式（８）による演
算により、マンドレル４４の成形ロール４１に対する相
対角度θを算出する。ドライバ８４は、マンドレル４４
の成形ロール４１に対する相対角度がコントローラ８３
から受け取った相対角度θとなるようにスイベルプレー
ト３６を回転させるべく、スイベル機構を作動させる。

【００５４】以下、図８を参照しながら図２の冷間ロー
リング加工装置の作動を説明する。ここで、図８は、図
２の装置の作動のフローチャートである。

【００５５】まず、環状ワークＷを図２のローリング加
工装置にセットし（ステップＳ１）、次いで、成形ロー
ル４１が回転を開始しすると共にカム３３の回転により
サポートブロック３９及びマンドレル４４の送りを開始
して、ローリング加工装置は加工を開始する（ステップ
Ｓ２）。次に、コントローラ８３は、リニアスケール８
０で測定された環状ワークＷの外径Ｄのデータを取り込
み、その外形Ｄのデータと作られるべき環状体の形状デ
ータ（Ｄｆ、ｄ１ｆ、ｄ２ｆ）に基づいて前述の式
（６）から式（８）による演算により、マンドレル４４
の成形ロール４１に対する相対角度θを算出する（ステ
ップＳ３）。さらに、ステップＳ３で算出された相対角
度θの指令値をドライバ８４に送出し、ドライバ８４
は、マンドレル４４の成形ロール４１に対する相対角度
がコントローラ８３から受け取った相対角度θとなるよ
うにスイベルプレート３６を回転させるべく、スイベル
機構を作動させる（ステップＳ４）。

【００５６】ステップＳ５で、外形Ｄのデータが加工さ
れるべき環状体の外径寸法Ｄｆに等しいか否かを判別す
る。ステップＳ５で、外径寸法Ｄのデータが加工される
べき環状体の外形Ｄｆに等しくなければ、ステップＳ３
に戻り、ステップＳ３がらＳ５を繰り返す。

【００５７】ステップＳ５で、外径寸法Ｄのデータが加
工されるべき環状体の外径寸法Ｄｆに等しくなれば、ス
テップＳ６に進み、加工終了動作を行って、本作動を終
了する。

【００５８】以下、図９を参照しながら、図７の制御機
構の変形例を説明する。ここで、図９は、図７の制御機
構の変形例の概略図である。図９において、図２に対応
する構成要素には同じ参照番号が付されており、これら
の構成要素の説明は図２と同様である。

【００５９】図９において、本制御機構は、制御装置８
５を有しており、制御装置８５は、コントローラ８６
と、コントローラ８６に接続されたドライバ８７とを備
える。ドライバ８７はモータ３４及びモータ３７に接続
されている。

【００６０】以下、コントローラ８６の作動を説明す
る。

【００６１】前述の通り、式（６）から式（８）によ
り、作りたい環状体２１の形状（Ｄｆ、ｄ１ｆ、ｄ２
ｆ）と、加工中の外形Ｄから、環状ワーク１の形状
（Ｄ、ｄ１、ｄ２、θ）を算出する。

【００６２】この関係は、例えば図１１のＤに対するｄ
１、ｄ２及びθの関係を示すグラフに示されるように、
外形Ｄと相対角度θとの関係を予め図示しない記憶部に
格納しておき、この記憶部から外形Ｄについての相対角
度θを求めてもよい。

【００６３】また、Ｄに対する環状ワーク１のテーパ状
の内周面上の代表位置、例えば図１（Ｂ）でＸ＝Ｈ／２
の位置における環状ワーク１の厚さＴも相対角度θに対
して一義的に定まる。この関係を利用して、予めサポー
トブロック３９の変位量ｆ（Ｔ）（環状ワーク１の厚さ
Ｔに比例する）と、相対角度θとの関係を求めることが
できる。コントローラ８６は、予め求めておいた上記関
係を満たしたサポートブロック３９の変位量ｆ（Ｔ）と
相対角度θをドライバ８７に送出する。

【００６４】ドライバ８７は、サポートブロック３９の
変位量がコントローラ８３から受け取った変位量ｆ
（Ｔ）になるようにカム３３を回転させるべく、モータ
３４を作動させる。また、マンドレル４４の成形ロール
４１に対する相対角度がコントローラ８３から受け取っ
た相対角度θとなるようにスイベルプレート３６を回転
させるべく、スイベル機構を作動させる。

【００６５】以下、図１２を参照しながら図９の制御装
置８５の作動を説明する。ここで、図１２は、図９の制
御装置８５の作動のフローチャートである。

【００６６】まず、環状ワークＷを図２のローリング加
工装置にセットし（ステップＳ１１）、次いで、成形ロ
ール４１が回転を開始し、ローリング加工装置は加工を
開始する（ステップＳ１２）。次に、コントローラ８６
は、予め求めておいた上記関係を満たしたサポートブロ
ック３９の変位量ｆ（Ｔ）と相対角度θをドライバ８７
に送出し、ドライバ８４は、サポートブロック３９の変
位量がコントローラ８３から受け取った変位量ｆ（Ｔ）
になるようにカム３３を回転させて、サポートブロック
３９を送るべく、モータ３４を作動させる。また、マン
ドレル４４の成形ロール４１に対する相対角度がコント
ローラ８３から受け取った相対角度θとなるようにスイ
ベルプレート３６を回転させるべく、スイベル機構を作
動させる（ステップＳ１３）。

【００６７】次いで、ステップＳ１４で、環状ワークＷ
の加工が続行中か否かを判別する。ステップＳ１４で、
環状ワークＷの加工が続行中の場合は、ステップＳ１３
に戻り、ステップＳ１３及びＳ１４を繰り返す。ステッ
プＳ１４で、環状ワークＷの加工が続行中でなければ、
ステップＳ１５に進み、加工終了動作を行って、本作動
を終了する。

【００６８】以上説明した本発明の第１の実施の形態で
は、スイベル機構が成形ロール４１の角度を変えるの
で、内周面が軸方向にテーパ状である環状ワークＷの加
工に適している。

【００６９】以下、図１０を参照しながら、図７の制御
機構の他の変形例を説明する。ここで、図１０は図７の
制御機構の他の変形例の説明である。図１０において、
図２に対応する構成要素には同じ参照番号が付されてお
り、これらの構成要素の説明は図２と同様である。この
変形例は、円筒度の精度の比較的悪い円筒状のワーク
を、特に外径面の円筒度を精度良く仕上げる必要のある
場合に適用できる。

【００７０】本変形例は、制御装置９０を有しており、
制御装置９０は、コントローラ９１と、コントローラ９
１に接続されたドライバ９２とを有する。また、環状ワ
ークＷの外形Ｄを測定する手段として、環状ワークＷの
一方の端面側において環状ワークＷの外周面に配置され
た接触子９３と、環状ワークＷの他方の端面側において
環状ワークＷの外周面に配置された接触子９４とが設け
られている。接触子９３と接触子９４とは距離ｈだけ離
間している。接触子９３は環状ワークＷの一方の端面側
における環状ワークＷの外径寸法Ｄ１を測定し、接触子
９４は環状ワークＷの他方の端面側における環状ワーク
Ｗの外径寸法Ｄ２を測定する。

【００７１】接触子９３及び接触子９４はコントローラ
９１に接続されている。ドライバ９２は、モータ３４及
びモータ３７に接続されている。

【００７２】コントローラ９１は、接触子９３及び接触
子９４から受容した外径寸法Ｄ１及び外径寸法Ｄ２とか
ら外径寸法Ｄ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２を算出し、この外径
寸法Ｄ値に基づいて、前述のようにマンドレル４４の成
形ロール４１に対する相対角度θを算出する。

【００７３】コントローラ９１は、また、接触子９３及
び接触子９４から受容した外径寸法Ｄ１及び外径寸法Ｄ
２と、予め設定された環状ワークＷの幅Ｈとから、変位
量θ１＝（Ｄ１−Ｄ２）／Ｈを算出する。コントローラ
９１は、これらの算出された値θ及びθ１をドライバ９
２に送出する。

【００７４】ドライバ９２は、マンドレル４４の成形ロ
ール４１に対する相対角度がθになるように、また、上
記変位量θ１が０になるようにスイベルプレート３６を
回転させるべく、スイベル機構を作動させる。これによ
り、上記の変位量θ１を０にすることにより環状ワーク
Ｗの外径面の円筒度を０にすることができる。

【００７５】以下、図１３を参照しながら本発明の第２
の実施の形態を説明する。ここで、図１３は本発明の第
２の実施の形態の概略構成図である。図１３において、
図２に対応する構成要素には同じ参照番号が付されてお
り、これらの構成要素の説明は図２と同様である。

【００７６】図２の装置においては、成形ロール４１が
取り付けられた支柱３８がベッド３１の一端側に設けら
れたスイベルプレート３６に固定されているが、本実施
の形態においては、スイベルプレート３６がベッド３１
の一端側に垂直なピボットねじ３５により取り付けられ
ており、スイベルプレート３６はピボットねじ３５のま
わりに回転自在であり、その回転はスイベルプレート３
６に設けられたモータ３７により制御される。支柱３８
はベッド３１に固定されており、支柱３２はスイベルプ
レート３６に固定されている。また、サポートブロック
３９はスイベルプレート３６上にスイベルプレート３６
の長手方向に摺動自在に取り付けられている。リニアス
ケール８０および接触子８１よりなる環状ワークの外径
測定機構（不図示）は支柱３８またはベッド３１上に固
定されている。

【００７７】第１の実施の形態においては、相対角度θ
を変えるのに成形ロール４１の向きを変えているが、本
実施の形態では、相対角度θを変えるのにマンドレル４
４の向きを変えている。その他の構成、及び制御機構の
作動は第１の実施の形態に準ずる。

【００７８】以上説明した本発明の第２の実施の形態で
は、スイベル機構がサポートロール４３及びマンドレル
の角度を変えるので、内周面が軸方向にテーパ状である
環状ワークＷの加工に適している。

【００７９】以下、図１４を参照しながら本発明の第３
の実施の形態を説明する。ここで、図１４は本発明の第
３の実施の形態の概略構成図である。図１４において、
図２に対応する構成要素には同じ参照番号が付されてお
り、これらの構成要素の説明は図２と同様である。

【００８０】図２の装置においては、成形ロール４１が
取り付けられた支柱３８がベッド３１の一端側に設けら
れたスイベルプレート３６に固定されているが、本実施
の形態においては、ベッドの一端側に設けられたスイベ
ルプレート３６には、サポートロール４３が取り付けら
れたサポートブロック３９が固定されている。また、成
形ロール４１が取り付けられた支柱３８はベッド３１に
ベッド３１の長手方向に摺動自在に取り付けられてい
る。

【００８１】第１の実施の形態においては、相対角度θ
を変えるのに成形ロール４１の向きを変えているのに対
して、本実施の形態では、相対角度θを変えるのにマン
ドレル４４及びサポートロール４３の向きを変えてい
る。また、第１の実施の形態においては、成形ロール４
１とマンドレル４４との間隔の調整をサポートブロック
３９の移動により行っているのに対して、本実施の形態
では、成形ロール４１とマンドレル４４との間隔の調整
を支柱３８の移動により行っている。外径測定機構（上
記実施の形態と同様の構成）は支柱３８上に固定されて
おり、支柱３８とともに移動する。この実施の形態で
は、加工の開始から終了まで常に図３のＢ点に相当する
マンドレルの加工点位置はピボットねじ３５の垂直軸上
に保たれるようにすることができる。その他の構成、及
び制御機構の作動は第１の実施の形態に準ずる。

【００８２】以上説明した本発明の第３の実施の形態で
は、スイベル機構がサポートロール４３及びマンドレル
４４の角度を変えるので、内周面が軸方向にテーパ状で
ある環状ワークＷの加工に適している。

【００８３】以下、図１５を参照しながら本発明の第４
の実施の形態を説明する。ここで、図１５は本発明の第
４の実施の形態の概略構成図である。図１５において、
図２に対応する構成要素には同じ参照番号が付されてお
り、これらの構成要素の説明は図２と同様である。

【００８４】図２の装置においては、成形ロール４１が
取り付けられた支柱３８がベッド３１の一端側に設けら
れたスイベルプレート３６に固定されているが、本実施
の形態においては、スイベルプレート３６がベッド３１
の一端側に垂直なピボットねじ３５により取り付けられ
ており、スイベルプレート３６はピボットねじ３５のま
わりに回転自在であり、その回転はスイベルプレート３
６に設けられたモータ３７により制御される。支柱３９
はベッド３１に固定されており、不図示の支柱３２はス
イベルプレート３６に固定されている。また、サポート
ブロック３９はスイベルプレート３６上にスイベルプレ
ート３６の長手方向に摺動自在に取り付けられている。

【００８５】第１の実施の形態においては、相対角度θ
を変えるのに成形ロール４１の向きを変えているのと同
様、本実施の形態では、相対角度θを変えるのに成形ロ
ール４１の向きを変えている。また、第１の実施の形態
においては、成形ロール４１とマンドレル４４との間隔
の調整をサポートブロック３９で行っているが、本実施
の形態においては、成形ロール４１とマンドレル４４と
の間隔の調整を支柱３８の移動により行っている。外径
測定機構（上記各実施の形態のものと同様の構成）が支
柱３８上に固定されており、また、図３のＢ点に相当す
るマンドレルの加工点位置がピボットねじ３５の垂直軸
上に保たれることは上記第３の実施の形態と同様であ
る。その他の構成、及び制御機構の作動は第１の実施の
形態に準ずる。

【００８６】以上説明した本発明の第４の実施の形態で
は、スイベル機構が成形ロール４１及びマンドレル４４
の角度を変えるので、内周面が軸方向にテーパ状である
環状ワークＷの加工に適している。

【００８７】また、以上説明した本発明の第１から第４
の実施の形態におけるローリング加工は、冷間加工を例
にとり説明したが、冷間又は熱間加工の双方に適用でき
る。また、本発明の第１及び第２の実施の形態におい
て、サポートブロック３９の移動は油圧シリンダ等の他
の機構によって行ってもよい。本発明の第３及び第４の
実施の形態において支柱３８の移動は油圧シリンダ等の
他の機構で行ってもよい。

【００８８】さらに、上記第１〜第４の実施の形態は、
いずれも内周面が軸方向にテーパ状である環状ワークＷ
の加工装置および方法を示したが、環状ワークＷの幅を
一定に保ち、テーパを生じないように環状ワークを拘束
する段部を成形ロール４１に設ける代わりにマンドレル
４４に設けることにより、いずれの場合も、外周面が軸
方向にテーパ状である環状ワークの加工をすることがで
きる。

【００８９】この場合、外径の代わりに加工中のワーク
の内径ｄを測定するようにすれば、内径テーパ状の場合
と同様の仮定（加工中ワーク幅Ｈは一定かつ、軸方向の
塑性流動がないとする）に基づき、ｄおよび加工完了後
の内径、および大径側外径、小径側外径により、加工中
の大径側外径Ｄ₁、および小径側外径Ｄ₂を式で表すこと
ができる。従ってこれらのＤ₁およびＤ₂とワーク幅Ｈと
から対応する加工中の外周面の傾斜角θを算出できるの
で上記実施の形態と同様な構成（図７（但し、外径の代
わりに内径測定とする）、または図９）によりスイベル
角θを制御することにより、外周面が軸方向にテーパ状
である環状ワークの加工ができる。

【００９０】この場合、加工中のθは、ｄを用いなくて
も、Ｄ₁，Ｄ₂の少なくとも一方、加工完了後の大径側外
径Ｄ₁、小径側外径Ｄ₂の少なくとも一方、およびワーク
幅Ｈにより表すことができるので、内径ｄを測定する代
わりにＤ₁値，Ｄ₂値の少なくとも一方を測定するように
してもよい。また、２つの測定子を用い、Ｄ₁値、Ｄ₂値
を測定するようにしてもよい。加工終了点はこれらの測
定値をもとに、例えば平均外径（Ｄ₁＋Ｄ₂）／２、内径
ｄ等から選ばれる所望の寸法値が予め定められた値に達
した時点とする。

【００９１】さらにまた、外径寸法を２つの測定子を用
いて幅方向の２ケ所で測定するような構成は上記内周面
が軸方向にテーパ状態である環状ワークの加工にも適用
することができる。このようにすることにより、外径寸
法Ｄは２つの測定値の平均値とするので、より信頼性が
高まる。

【００９２】さらに、本発明の第１の実施の形態におけ
る、マンドレル４４の成形ロール４１に体する相対角度
θの制御機構の変形例（図９、図１０）は、本発明の第
２から第３の実施の形態に適用できる。

【００９３】

【発明の効果】本発明の請求項１の環状体のローリング
加工装置によれば、第１の支持手段及び第２の支持手段
の一方が、成形ロールの軸線とマンドレルの軸線との相
対角度を変えるように構成されており、相対角度制御手
段が前記相対角度を環状体の加工段階に応じた所定の角
度に変えるように第１の支持手段及び第２の支持手段の
一方を制御するので、テーパ状の周面を有する環状体の
ローリング加工を安定した状態で行い得る。

【００９４】さらに、円筒状の環状体の場合に、外周面
の円筒度を精度よく仕上げるのに用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】環状ワークのローリング加工の過程における形
状の変化の説明図であり、（Ａ）は加工前の環状ワーク
１の縦断面図、は加工中の環状ワーク１１の縦断面図、
（Ｃ）は加工後の環状ワーク２１の縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図３】図２の装置のローリング加工要部の説明図であ
る。

【図４】図２の装置のスイベル機構の説明図であり、
（Ａ）は図２の装置のスイベル機構の平面図、（Ｂ）は
図４（Ａ）の機構の要部のＣ−Ｃ断面図、（Ｃ）は図４
（Ａ）の機構の要部の下方におけるベッド３１の部分の
平面図である。

【図５】図４のスイベル機構の変形例の説明図であり、
（Ａ）は図４のスイベル機構の変形例の要部の平面図で
あり、（Ｂ）は図４のスイベル機構の変形例の要部の部
分断面図である。

【図６】図４のスイベル機構の他の変形例の説明図であ
り、（Ａ）は図４のスイベル機構の他の変形例の平面
図、（Ｂ）は図６（Ａ）の機構の要部の側面図である。

【図７】マンドレル４４の成形ロール４１に対する相対
角度θの制御機構の概略図である。

【図８】図７の制御装置８２の作動のフローチャートで
ある。

【図９】図７の制御機構の変形例の概略図ある。

【図１０】図７の制御機構の他の変形例の概略図であ
る。

【図１１】Ｄに対するｄ１、ｄ２及びθの関係を示すグ
ラフ

【図１２】図１０の制御装置８５の作動のフローチャー
トである。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図１５】本発明の第４の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図１６】従来の環状体のローリング加工装置の要部の
説明図である。

【図１７】図１６の装置のローリング加工部の詳細説明
図である。

【図１８】ローリング加工前後の環状ワークの形状の説
明図であり、

【図１９】従来の他の環状体のローリング加工装置の要
部の説明図である。

【符号の説明】

３１ベッド３２支柱３３カム３６スイベルプレート３７モータ３８支柱３９サポートブロック４１成形ロール４３サポートロール４４マンドレル４５，４６バックアップローラＷ環状ワーク１００環状ワーク１０１成形ロール１０２マンドレル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面及び外周面の少なくとも一方が軸
方向にテーパ状である環状体の外周面に当接する成形ロ
ールと、前記成形ロールを回転自在に支持する第１の支
持手段と、軸線が前記成形ロールの軸線を含む平面内に
あり、前記成形ロールと協働して前記環状体を挟圧する
ように前記環状体の内周面に当接するマンドレルと、前
記マンドレルを回転自在に支持する第２の支持手段とを
備える環状体のローリング加工装置において、前記第１
の支持手段及び前記第２の支持手段の一方が、前記成形
ロールの軸線と前記マンドレルの軸線との相対角度を変
えるように構成されており、前記相対角度を前記環状体
の加工段階に応じた所定の角度に変えるように前記第１
の支持手段及び前記第２の支持手段の一方を制御する相
対角度制御手段を備えることを特徴とする環状体のロー
リング加工装置。