JPH1110447A

JPH1110447A - 回転体の製造方法

Info

Publication number: JPH1110447A
Application number: JP17534797A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Matsubara; 洋一松原; Yasuo Watanabe; 康男渡辺; Masatsugu Fujita; 正継藤田
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ロール胴部を構成するロール本体の外周面に
スリーブを固定する作業を簡略化してコストダウンを図
る。【解決手段】ロール本体１２の外周面に遊嵌させる寸
法の筒状金属体２１を用意し、その筒状金属体２１をロ
ール本体１２の外周面に遊嵌した状態で、筒状金属体２
１に長手方向の圧縮力を付与し、その状態で環状の加熱
装置２７で筒状金属体２１の短区間を環状に加熱して加
熱部２８を形成し、増肉させてロール本体外周面に嵌着
させると共にその加熱装置２７を筒状金属体２１に沿っ
て移動させ、筒状金属体２１を連続的に増肉させてロー
ル本体外周面に嵌着させてゆき、ロール本体外周面に強
固に固着したスリーブとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール、シャフト
等の回転体の製造方法に関し、特に、製造工程中に、回
転体本体に対して筒状に形成した金属体（筒状金属体と
いう）を嵌着させる工程を含んだ製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種の回転体の製造工程にお
いて、回転体本体に対して筒状金属体を嵌着させること
が行われている。例えば、スリーブ付ロールの製造工程
において、ロール本体（回転体本体）の胴部外周面に筒
状金属体を嵌着してスリーブとすることが行われてい
る。ここで、ロール本体の胴部外周面にスリーブを取り
付ける目的としては、ロール外周面を交換可能なスリー
ブで形成しておき、摩耗等によって交換が必要となった
時に容易に交換できるようにするため、ロール外周面が
摩耗した時に、その外側にスリーブを被せてロールを再
生させるため、或いは、ロール本体の胴部とは異なる物
性のスリーブ（例えば、導電性に優れたもの、硬度、耐
摩耗性等の機械的特性に優れたもの）を取り付け、その
物性を利用するため等である。また、各種ロールの軸
部、或いは各種のシャフト等において、軸部或いはシャ
フトの一部領域の外周に筒状金属体を嵌着して耐摩耗性
に優れた摺動面を形成することも知られている。

【０００３】従来、筒状金属体をロール本体等の回転体
本体に対して嵌着する具体的方法としては、通常焼ばめ
が使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、筒状金
属体の焼ばめには工程が複雑でコストがかかるという問
題点があった。以下、この問題点をスリーブ付ロールの
製造を例にとって説明する。ロール本体の胴部外周面に
筒状金属体を焼ばめしてスリーブを形成するには、ま
ず、ロール本体の胴部外周面を所定の外径寸法、真直
度、真円度、粗度となるように機械加工し、また、筒状
金属体についても、その内周面を所定の内径寸法、真直
度、真円度、粗度となるように機械加工してロール本体
の胴部外周面に焼ばめ可能な寸法、形状に正確に整え、
その後、筒状金属体を変態しない程度の低めの好適温度
に加熱して膨張させた状態で、ロール本体の胴部外周面
に嵌合させるという動作を行っていた。このように、従
来の焼ばめ方式は、ロール本体と筒状金属体の嵌合操作
に先立って、高精度の機械加工を必要とするばかりでな
く、上記嵌合操作においても、筒状金属体を終始好適な
昇温状態に維持して嵌合代を確保し続けることに多大な
注力を要しており、従って、多くの工程を必要とし、し
かも、熟練と注力を要する工程がほとんどであることか
ら、コスト高となっていた。

【０００５】更に、スリーブをロール外周面として使用
するために、そのスリーブ外周面に硬度、耐摩耗性を要
求される場合には、焼ばめする前に、筒状金属体に適当
な熱処理（高周波焼入れ等）を行う必要がある。また、
スリーブを形成するために使用する筒状金属体として
は、鋼板等の金属板を筒状に曲げ加工し、会合した端部
同志を溶接等によって接合したものを用いることが多い
が、その場合、溶接接合部は溶接時の熱履歴によって他
の部分とは強度、伸び等の機械的物性が異なっており、
この機械的物性のむらが問題になる場合には、やはり、
焼ばめ工程に先立って、筒状金属体に適当な熱処理（焼
ならし等）を行う必要がある。このような熱処理が必要
な場合には、焼ばめ工程とは別個に熱処理を行うため、
この点からも工程が多くなり、コストアップの原因とな
っていた。

【０００６】これらの問題点は、ロール本体の胴部外周
面に筒状金属体を焼ばめする場合に限らず、ロール本体
の他の部分、例えば軸部に筒状金属体を焼ばめする場合
にも生じており、また、ロール以外のシャフト等の、他
の回転体において回転体本体に対して筒状金属体を焼ば
めする場合にも生じていた。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みて為された
もので、ロール本体等の回転体本体に対して筒状金属体
を嵌着した構造の回転体を製造するに際し、その回転体
本体に対して筒状金属体を、従来の焼ばめ方式よりも低
コストで容易に被せることを可能とする回転体の製造方
法を提供することを目的とする。また、回転体本体に嵌
着した筒状金属体に対する熱処理を、回転体本体に対し
て筒状金属体を被せる工程とリンクして行うことを可能
とした回転体の製造方法を提供することも目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の焼ばめ
を行う場合の問題点を解決するため、回転体本体に嵌着
する筒状金属体を、回転体本体に対して遊嵌しうる寸法
に作製しておき、その筒状金属体を回転体本体に遊嵌し
た後、その筒状金属体に熱間据込み加工を施して少なく
とも回転体本体側に増肉させ、前記回転体本体に嵌着さ
せることを特徴とする。ここで、「筒状金属体に熱間据
込み加工を施して少なくとも回転体本体側に増肉させ、
前記回転体本体に嵌着させる」とは、筒状金属体に熱間
据込み加工を施した後、常温まで冷却した時に、筒状金
属体が回転体本体に適当な締付力で固定された状態とな
るように加工することを意味している。従って、筒状金
属体を回転体本体の外周面に嵌着する場合のように、筒
状金属体の熱収縮が回転体本体への嵌着に有効に作用す
る場合には、筒状金属体に熱間据込み加工を施した直後
の、まだ高温状態の時には筒状金属体が回転体本体に対
して必ずしも確実に嵌合している必要はなく、両者間に
小さい隙間が残った状態であっても、その後の冷却に伴
う熱収縮によって筒状金属体が回転体本体に対して固定
される程度であれば、支障はない。なお、本発明は、筒
状金属体を回転体本体の外周面に嵌着する場合に限ら
ず、回転体本体の内周面（例えば、ロールの胴部内周面
等）に嵌着する場合にも適用可能であり、この場合に
は、筒状金属体に対する熱間据込み加工による増肉時
に、その後の冷却に伴う熱収縮があっても、必要な嵌着
状態が確保されるよう、筒状金属体を回転体本体に強固
に嵌着させておけばよい。

【０００９】本発明では上記したように、筒状金属体に
熱間据込み加工を施して増肉させ、その増肉を利用して
回転体本体に嵌着させているので、筒状金属体を回転体
本体に対して遊嵌した状態から、その筒状金属体を回転
体本体に固定することができる。また、筒状金属体は回
転体本体に遊嵌すればよいので、筒状金属体と回転体本
体との間隙を大きくとることができ、このため、回転体
本体と筒状金属体の互いに向かい合う面に、焼ばめを行
う時のような高度な機械加工を必要とせず、また、焼ば
めのように嵌合操作に多大な注力を要することもない。
かくして、工程を簡略且つ難度の低いものとしてコスト
ダウンを図ることができる。更には、筒状金属体は熱間
据込みのために、通常の熱処理よりも高い温度に加熱す
るので、熱間据込みを行った後、その加熱された部分を
冷却する時の冷却速度をコントロールすることで所望の
熱処理を同時に行うことができ、従って、熱間据込み工
程で同時に熱処理を行うことができ、また、上記熱間据
込みを終えた後で別途熱処理を施す場合でも、熱間据込
み加工の余熱を適宜利用することができるという点でも
同じく工程の簡略化によるコストダウンを図ることがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、回転体本体に筒状金属
体を遊嵌し、その筒状金属体に熱間据込み加工を施して
少なくとも前記回転体本体側に増肉させ、その回転体本
体に嵌着させることを特徴とする回転体の製造方法であ
る。

【００１１】本発明の適用対象となる回転体は、回転体
本体に筒状金属体を嵌着した構成を備えたものであれば
任意であり、例えば、各種のロール、シャフト等を挙げ
ることができる。ここで、回転体本体とは、筒状金属体
を嵌着する対象となる部材を総称したものであり、種々
な形態を採ることができ、また、その回転体本体に嵌着
する筒状金属体も、種々な形態のものとすることができ
る。図５は、本発明の適用対象となる回転体並びにその
回転体に設けている筒状金属体の代表的な例を示すもの
である。図５（ａ）に示す回転体１Ａは、胴部２ａとそ
の両端の軸部２ｂを備えたロール本体（即ち回転体本
体）２の胴部２ａの外周面に、筒状金属体を嵌着してス
リーブ３とした構成のスリーブ付ロールであり、このス
リーブ３の取付に本発明を適用しうる。

【００１２】本発明の適用対象となるスリーブ付ロール
は任意の用途に使用可能であり、例えば、圧延ロール、
金属厚板や薄板等の搬送ロール、紙、フィルム等のウェ
ブの搬送ロール、搬送中の板材やウェブに対する加熱、
冷却等を行う加熱或いは冷却ロール、搬送中の板材に対
して通電するためのコンダクタロール等として使用でき
る。ロール本体にスリーブを取り付ける目的も、従来の
スリーブ付ロールと同様であって、例えば、ロール外周
面を交換可能なスリーブで形成しておき、摩耗等によっ
て交換が必要となった時に容易に交換できるようにする
ため、又はロール外周面が摩耗した時に、その外側にス
リーブを被せてロールを再生させるため、或いはロール
本体の胴部よりも幅広のスリーブを取り付けてロールの
可使幅を拡大するため、更には、ロール本体の胴部とは
異なる物性のスリーブ（例えば、導電性に優れたもの、
硬度、耐摩耗性等の機械的特性に優れたもの）を取り付
け、その物性を利用するため、等である。

【００１３】ロール本体の構造、材質は任意であり、ロ
ールの用途に応じて適宜定めればよい。すなわち、図５
（ａ）では、ロール本体の構造例として、中空の胴部２
ａの両端に軸部２ｂを一体に固定した中空構造のものを
示しているが、これに限らず、、例えば、胴部とその両
端の軸部とを一体に備えた中実構造のもの、通し軸に対
して直接或いは適当な取り付け部材を介して着脱可能に
固定される胴部のみからなるもの、通し軸に対して直接
或いは適当な支持部材を介して回転自在に保持される胴
部のみからなるもの等としてもよい。また、ロール本体
の胴部の材質としては、鋳鉄、鋳鋼、鋼材、銅、銅合
金、アルミニウム合金等を挙げることができる。

【００１４】ロール本体２の胴部２ａの外周面に被せた
スリーブ３は、そのスリーブの外周面がそのままロール
の胴部の外周面となるものであってもよいし、スリーブ
の外周面に更に他の材料の層をライニング、メッキ、溶
接、更には第二のスリーブの嵌合等で形成し、その層の
表面がロールの胴部の外周面となるように使用されるも
のであってもよい。また、スリーブの材質は、スリーブ
の用途に応じて適宜定めればよい。例えば、スリーブ付
ロールが搬送ロールであって、スリーブがロールの胴部
の外周面を形成するように使用され、高硬度、耐摩耗性
が要求される場合には、そのスリーブの材質としては、
多くの場合鋼材が使用される。また、スリーブ付ロール
が、搬送する材料に対して通電するためのコンダクタロ
ールの場合には、スリーブには導電性に優れた材料、例
えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、
ニッケル合金等が使用される。この場合、スリーブの外
周面が直接、搬送する材料に接触する構成としてもよい
が、その構成とすると耐摩耗性ないしは硬度が不足する
問題が生じることがあるので、必要に応じてスリーブの
外周面に、耐摩耗性の材料をライニング或いはコーティ
ングし、更には第二のスリーブを嵌合させて用いるとよ
い。なお、上記第二のスリーブの嵌合も、本発明方法を
適用し、熱間据込み方式にて行ってよい。

【００１５】再び、図５を参照すると、図５（ｂ）に示
す回転体１Ｂは、胴部４ａとその両端の軸部４ｂを備え
たロール本体（即ち回転体本体）４の軸部４ｂに、筒状
金属体を嵌着してスリーブ５とした構成のロールであ
り、このスリーブ５の取付に本発明を適用しうる。ここ
で、スリーブ５を取り付けた目的は、軸部５に耐摩耗性
の高い材料のスリーブを取り付けて、耐摩耗性に優れた
摺動面を形成するため、摩耗の発生しやすい場所に交換
可能なスリーブを取り付け、必要時に容易に交換しうる
ようにするため、或いは軸部のジャーナル部外周面が摩
耗した時にその外側にスリーブを被せて再生させるた
め、等である。図５（ｃ）に示す回転体１Ｃは、シャフ
ト本体（即ち回転体本体）６の長手方向の所望位置に、
筒状金属体を嵌着してスリーブ７とした構成のシャフト
であり、このスリーブ７の取付に本発明を適用しうる。
このスリーブ７の取付目的も、図５（ｂ）に示すロール
１Ｂの軸部４ｂに設けたスリーブ５と同様である。

【００１６】図５（ｄ）に示す回転体１Ｄは、円筒状に
形成された胴部８の両端内面に、軸付のボス９を接合し
て構成したロールであり、このボス９に対する胴部８の
取付に本発明を適用できる。この場合、ボス９が回転体
本体となり、それに取り付けられる胴部８が筒状金属体
となる。

【００１７】次に、本発明の方法を、代表的な適用対象
であるスリーブ付ロールに適用する場合を例にとって詳
細に説明する。本発明では、まず、スリーブを形成する
ための筒状金属体を、ロール本体の胴部外周面に遊嵌さ
せうる寸法に作製し、それをロール本体の胴部外周面に
遊嵌させ、その状態で筒状金属体に熱間据込み加工を施
して少なくとも内面側に増肉させ、前記胴部外周面に嵌
着させてスリーブとする。ここで使用する筒状金属体
は、ロール本体の胴部に遊嵌しうる寸法の筒状のもので
あれば任意であり、継目無しのものでも、継目ありのも
のでもよい。具体的な筒状金属体としては、金属板を筒
状に曲げ加工し、会合した端部同志を溶接、ろう付け、
拡散接合等によって冶金的に接合する板巻き法によって
製作したもの、リング鍛造法で製作したもの、遠心鋳造
で製作したもの、削り出しで製作したもの等を挙げるこ
とができるが、中でも、板巻き法によって製作したもの
がコスト的に有利である。例えば、鋼製のスリーブを形
成する場合には、鋼板を筒状に曲げ加工し、会合した端
部同志を溶接、拡散接合等によって冶金的に接合して形
成した筒状金属体を用いることが好ましい。この筒状金
属体には継目があるが、本発明方法の実施にとって何ら
支障はない。筒状金属体の厚さは、スリーブに必要とさ
れる厚さ、熱間据込み加工の作業性等を考慮して定めら
れるものであり、筒状金属体の材質や直径によっても異
なるが、通常、３〜３０ｍｍ程度に選定される。

【００１８】筒状金属体はロール本体の胴部に対して遊
嵌させるものであるので、その内面を精密に機械加工す
る必要はなく、大きな歪みをなくし、さびや汚れ等を除
去する程度の内面加工を施しておけばよい。また、継目
ありの筒状金属体の場合には、継目の部分にばりが生じ
ることが多いので、そのばりは除去しておく。一方、ロ
ール本体の胴部の外周面は、筒状金属体を被せる工程に
先立って、所定の外径寸法となるように機械加工を施し
ておくが、その際にも外周面を高精度の仕上げ面となる
ように機械加工する必要はなく、大雑把な仕上げ加工で
よい。このように、本発明では、焼ばめを行っていた従
来方法に比べると、ロール本体の胴部の外周面及び筒状
金属体の内周面の機械加工の程度を大幅に低減できる。

【００１９】本発明では、ロール本体の胴部の外周面に
筒状金属体を遊嵌した後、その筒状金属体に熱間据込み
加工を施して少なくとも内面側に増肉させ、前記ロール
本体の胴部の外周面に嵌着させてスリーブとする。ここ
で、熱間据込み加工とは、増肉加工すべき領域を塑性変
形容易な温度、例えば赤熱状態に加熱し且つ長手方向
（軸線方向）の圧縮力を加えて増肉させる加工方法を意
味しており、その具体的方法としては、筒状金属体の
長手方向に圧縮力を加えた状態で長手方向の短区間を環
状に赤熱させて増肉させ、増肉部を直後に冷却する操作
を筒状金属体の所望長さに亘り移動方式で適用して行う
連続移動方法、筒状金属体の長手方向の短区間を環状
に赤熱させ、長手方向に圧縮力を付与して赤熱した短区
間を増肉させ、その後、増肉部を冷却し、次いで隣接し
た短区間に同様の操作を繰り返し適用して逐次増肉を行
ってゆく逐次移動方法、増肉加工すべき領域全体を赤
熱状態とし、その状態で長手方向の圧縮力を加えて全体
に一度に増肉を生じさせる方法等を挙げることができ
る。このうち、、の連続的に或いは逐次に増肉を行
う方法は、短区間を対象とした小規模な設備により、ま
た、型具を用いることなく、安定して均一な増肉を行う
ことができる利点がある。一方、の一度に増肉させる
方法は、外面規制用の外型具を用いることが必要である
が、加工時間が短くて良いという利点がある。なお、
、の方法においても、外型具により外面の形状、寸
法を規制するようにしてもよい。

【００２０】本発明における筒状金属体内周面とロール
本体の胴部外周面の間に設けておく間隙ｇ及び筒状金属
体に施す熱間据込み加工の増肉比ηは、たとえば、次の
ような方針で設定するとよい。まず、本発明において
は、上記ｇを、筒状金属体のロール本体胴部への遊嵌が
容易に行える範囲でなるべく小さくして、嵌着に必要な
増肉量Δｔ、ひいては増肉比η〔＝ｔ₁／ｔ₀＝（ｔ₀
＋Δｔ）／ｔ₀〕が小さくて済むようにするのが、熱間
据込み加工の作業性の点で通常は得策となる。

【００２１】因に、従来の焼ばめは、２００〜３００°
Ｃ前後の温度に加熱して行うことから、嵌合代は０．１
ｍｍオーダーであり、このため嵌合操作が前述のように
難しいものとなっている。即ち、嵌合作業性の点では、
前記ｇは、筒状金属体の径にもよるが、多くの場合、１
ｍｍ前後もあれば十分である。一方、筒状金属体に、内
外面を拘束しない状態で熱間据込み加工を施した場合、
内面側、外面側にほぼ等しい増肉が生じるので、１０ｍ
ｍ厚さの筒状金属体に対して片側１ｍｍの増肉量を生じ
させる際の増肉比は、 η＝（１０＋１×２）／１０＝１．２であり、熱間据込み加工において極めて容易に実現しう
るレベルである。

【００２２】但し、ここで、筒状金属体を板巻き法によ
って製作する場合など、肉厚の薄いものの方が素材が入
手しやすく板巻き加工も容易であるという場合がある。
よって、２０ｍｍを越えるような厚肉のスリーブを形成
する場合や、筒状金属体の直径／肉厚比が小さい場合に
は、熱間据込み加工が容易に行える範囲で増肉比をなる
べく大きく取った方が有利となるケースも出てくる。増
肉比１．５程度までの熱間据込み加工は通常容易に行え
るので、上記のようなケースにおいては、このような大
き目の増肉比に設定するのが良い。この場合も、前記ｇ
は高々５ｍｍ程度である。

【００２３】筒状金属体とロール本体の胴部との間隙ｇ
及び筒状金属体に対する増肉比については、上記大枠の
設定方針に加えて、筒状金属体のロール本体胴部に対す
る締付け力を過不足のない好適レベルとするために、ｇ
とηの量関係を実験的に微調整することが望ましい。こ
れは、本発明においては、上記締付け力が主として筒状
金属体の熱間据込み加工の際の１０００°Ｃ前後の高温
からの冷却による、焼ばめよりもはるかに大きい熱収縮
によって生じることから、締付け力が過大とならないよ
うにｇとηの関係を微調整するものである。

【００２４】本発明は上記したようにロール本体の胴部
外周面に筒状金属体を嵌着させており、ロール本体の胴
部外周面と筒状金属体との固定は、増肉並びに熱収縮に
よるかしめ効果を利用している。しかしながら、ロール
本体の胴部外周面と筒状金属体との固定は、このかしめ
効果のみの利用に限らず、ロール本体の胴部外周面と筒
状金属体との間に冶金的接合を生じさせ、その冶金的接
合力を併用してもよい。冶金的接合力を併用する場合に
は、かしめ効果による締付力を小さくしうる。ここで使
用可能な冶金的接合の１例として、液相拡散接合を挙げ
ることができる。液相拡散接合を行う場合には、予め胴
部外周面に液相拡散接合用のインサート材料、例えばア
モルファス合金の層を形成しておく。インサート材料の
層の形成は、インサート材料を溶射する方法、インサー
ト材料の箔を貼り付ける方法等により行うことができ
る。このようなインサート材料の層をロール本体の胴部
外周面に形成した状態で、それに遊嵌した筒状金属体の
熱間据込み加工を行うと、胴部外周面に嵌着した筒状金
属体は赤熱状態であるので、液相拡散接合が行われる。
この際、必要ならロール本体の胴部を適当に加熱するよ
うにしてもよい。また、この工程のみでは液相拡散接合
が不十分な場合には、筒状金属体の熱間据込み加工を終
わった後、筒状金属体のロール本体胴部との接合面を液
相拡散接合に適した温度に加熱、保持すればよい。ま
た、上記インサート材の代わりに、ろう材を適用して上
記と同様の操作を行うことにより、ロール本体の胴部と
筒状金属体の密着性を向上させることもできる。更に
は、ロール本体の胴部外周面を粗いブラスト加工や機械
加工によって粗面化ないしは凹凸面化し、あるいはビッ
ドやキー溝を適宜方向に設けておくことにより剪断方向
の拘束性が増す。粗面ないしは凹凸面にろう材を併用し
て上記作用を増強してもよい。

【００２５】本発明において、熱間据込みを行う際の加
熱温度は、筒状金属体が容易に塑性変形しうる温度とす
るものであり、昇温に要するエネルギーや昇温時間、塑
性変形抵抗等を考慮して適宜設定すればよく、例えば、
鋼材に対しては、９００〜１３００°Ｃ程度に設定する
ことが好ましい。熱間据込みによる増肉を生じた後は、
単に冷却して固化させてもよいが、冷却時の冷却速度を
コントロールすることで所望の熱処理、例えば、焼入
れ、焼戻し、焼ならし等を行うことができる。冷却速度
のコントロールは、冷却のために吹き付ける冷却媒体の
種類、流量等によって行うことができ、例えば、急速な
冷却を行うには、冷却媒体として水、油等の液体を使用
し、ゆっくりした冷却を行うには、冷却媒体として、気
体或いはミストを用いることが好ましい。また、必要な
熱処理の内容によっては熱間据込みを、その熱処理に好
都合な加熱温度で行うことも有効である。このように、
熱間据込み時の冷却速度をコントロールすることで所望
の熱処理を行う構成とすると、別工程で熱処理を行う必
要がなくなり、工程を簡略化してコストダウンを図るこ
とができる。なお、熱間据込み加工後に別途熱処理工程
を設けても無論差支えなく、この場合も、熱間据込みの
余熱を利用して熱処理のための入熱あるいは加熱時間を
低減できるというコストメリットが得られる。特に、筒
状金属体として、前記板巻き方によるものを用いた場
合、接合部に大なり少なり特性むらを内蔵しているが、
熱間据込み時の冷却速度コントロール等による熱処理で
上記溶接部の特性むらを解消できる利点が得られる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明をロール胴部に適用した場合の
実施例を説明する。図４は、本発明方法によって製造し
たスリーブ付ロールの１例を示す概略断面図である。全
体を参照符号１１で示すスリーブ付ロールは、全体がほ
ぼ筒状をしたロール本体１２と、そのロール本体１２の
外周面に被せられたスリーブ１３と、ロール本体１２の
内側に取り付けた支持部材１４と、その支持部材１４に
取り付けた軸１５等を備えている。この実施例では、ロ
ール本体１２として鋳鉄製のものを用い、スリーブ１３
は鋼材としている。

【００２７】図１は、本発明方法の実施に用いる連続式
の熱間据込み装置（増肉加工装置）の１例を示す概略断
面図、図２は図１の装置で増肉加工を行っている部分を
拡大して示す概略断面図である。２１はロール本体１２
の外周面に遊嵌された筒状金属体、２３はロール本体１
２を軸１５を介して所定位置に保持すると共に、筒状金
属体２１をロール本体１２に対して同心状に固定、保持
する固定装置である。なお、ロール本体１２を所定位置
に保持するには必ずしも軸１５を用いる必要はなく、ロ
ール本体１２のみを適当な支持手段を用いて所定位置に
保持する構成としてもよい。２４は筒状金属体２１の反
対端を把持して筒状金属体２１の長手方向（軸線方向）
に移動可能な可動保持部材、２５はその可動保持部材２
４を押圧して筒状金属体２１に長手方向の圧縮力を作用
させる油圧シリンダ等の圧縮装置、２７は、筒状金属体
２１の長手方向の短区間を環状に加熱して赤熱状態の加
熱部２８とすることの可能な環状の加熱装置であり、こ
こでは誘導加熱コイルが使用されている。この加熱装置
２７は、筒状金属体２１に沿って矢印Ａ方向に移動する
際に冷却水等の冷却媒体３０を加熱部２８の移動方向に
関して後側となる部分に吹き付ける冷却装置３１を備え
ている。３３は加熱装置２７及び冷却装置３１を筒状金
属体２１に沿って所望の速度で移動させる移動装置であ
る。移動装置３３としては、モータと送りねじを用いた
もの、モータと送り用チェーンを用いたもの、油圧シリ
ンダを用いたもの等任意である。

【００２８】次に、図１、図２により、図４に示すスリ
ーブ付ロール１１を製造する方法を説明する。まず、ロ
ール本体１２、支持部材１４、軸１５を作製し、そのロ
ール本体１２の外周面をスリーブ１３を被せるのに適し
た寸法及び表面状態となるように機械加工しておく。ま
た、スリーブ１３を形成するための筒状金属体２１を作
製し、その内面をロール本体１２の外周面に嵌着させる
のに適した表面状態となるように加工しておく。ここ
で、ロール本体１２の外周面と筒状金属体２１との内周
面とは、ロール本体１２に筒状金属体２１を遊嵌するこ
とができる寸法に形成しておけばよく、このため、正確
な寸法精度に加工する必要はない。また、ロール本体１
２と筒状金属体２１の互いに嵌合する面の表面状態とし
ても、高度に平滑な仕上げを行う必要はなく、大きな歪
みやさび、汚れを除去する程度の加工でよい。筒状金属
体２１の作製は、鋼板を筒状に曲げ加工し、会合した端
部同志を溶接接合することにより、容易に実施できる。

【００２９】次に、図１に示すように、ロール本体１
２、支持部材１４、軸１５を組み立て、その軸１５を利
用してロール本体１２を固定装置２３に保持させる。な
お、ロール本体１２を、支持部材１４及び軸１５とは別
の適当な支持手段を用いて固定装置２３に保持させても
よい。次に、ロール本体１２の外側に筒状金属体２１を
遊嵌し、その一端を固定装置２３に固定、保持させると
共に、その反対端を可動保持部材２４に保持させる。次
いで、油圧シリンダ等の圧縮装置２５で可動保持部材２
４を押圧して筒状金属体２１に圧縮力を作用させる。こ
の状態で、加熱装置２７によって筒状金属体２１の長手
方向の短区間を環状に加熱して、塑性変形容易な赤熱状
態の加熱部２８とし、その加熱部２８に圧縮力による増
肉を生じさせながら、その加熱装置２７を筒状金属体２
１に沿って矢印Ａ方向に移動させ、同時に冷却装置３１
から冷却媒体３０を加熱部２８の後端部分に吹き付けて
増肉直後の部分を冷却、固化する。これにより筒状金属
体２１が長手方向に連続的に増肉させられてゆき、内面
側に増肉した部分はロール本体１２の外周面に嵌着され
る。かくして、加熱部２８をロール本体１２の固定装置
２３側の端部から、反対側の端部まで移動させ、筒状金
属体２１の増肉加工を行うことにより、ロール本体１２
の外周面全長に、増肉した筒状金属体が密着嵌合するこ
ととなる。その後、ロール本体１２を増肉加工装置から
取り外し、外周面に嵌着している筒状金属体の両端を、
ロール本体１２の両端に揃うように機械加工し、且つ筒
状金属体の外周面を所定寸法に機械加工する。これによ
り、図４に示すように、ロール本体１２の外周面にスリ
ーブ１３を被せた構成のスリーブ付ロール１１が製造さ
れる。

【００３０】ここで、前記したように、増肉加工前の筒
状金属体２１の内周面とロール本体１２の外周面との間
隙ｇは、筒状金属体２１をロール本体１２に遊嵌しうる
ように定めている。一方、筒状金属体２１の増肉加工は
増肉量Δｔが、間隙ｇの２倍程度となり、且つ増肉加工
し、冷却した後に適度の締付力が生じるように前記増肉
比ηを定めて行っている。かくして、増肉加工により形
成された厚肉部が、ひいては形成されたスリーブ１３が
確実にロール本体１２の外周面に密着嵌合することとな
る。

【００３１】ところで、上記したように、筒状金属体２
１を長手方向に圧縮して増肉させる際の増肉比η〔＝ｔ
₁／ｔ₀＝（ｔ₀＋Δｔ）／ｔ₀〕は、加熱部２８の移
動速度及びその加熱部２８に向かって押し込まれる筒状
金属体２１の未増肉部分の速度によって決まる。いま、
図１において、加熱部２８の後ろに位置する厚肉部２１
ａに対する加熱部２８の移動速度をＷ、加熱部２８の前
の未増肉部分２１ｂの移動速度をＶとすると、増肉比η
は、 η＝（Ｖ＋Ｗ）／Ｗで表される。ここで、この実施例では、厚肉部２１ａ及
びその後ろの非増肉部分は固定装置２３によって移動し
ないように構成されているため、上記した加熱部２８の
移動速度Ｗは、加熱装置２７の移動速度に等しく、ま
た、未増肉部分２１ｂの移動速度Ｖは圧縮装置２５が筒
状金属体２ｌの端部を押し込む速度に等しくなってい
る。従って、例えば、加熱装置２７の移動速度Ｗを一定
に保ち且つ圧縮装置２５による押し込み速度Ｖを一定に
保つなどして、加熱装置２７の移動速度Ｗと圧縮装置２
５による押し込み速度Ｖの比を一定に保つことにより、
一定増肉比での増肉加工を行うことができる。ここで、
圧縮装置２５による押し込み速度を一定に保つには、圧
縮装置２５による圧縮力を一定に保ち且つ加熱部２８の
温度を一定に保つ（これにより加熱部２８の平均変形抵
抗を一定に保つ）方法、圧縮装置２５として押し込み速
度を制御可能なもの（例えば、油圧シリンダとサーボ機
構等を備えたもの）を用い、圧縮装置２５の制御により
一定の押し込み速度に保持する方法等を用いることがで
きる。

【００３２】図３は本発明方法の他の実施例を示す図２
と同一部分の概略断面図である。図３に示す実施例で
は、加熱装置２７の後ろ側に加熱装置２７と一緒に移動
するように外面用成形ダイス４０が配置されている。こ
の外面用成形ダイス４０は、増肉よって外側に変形する
管壁の外面位置を規制するダイス面４０ａを有すると共
に、内部を冷却媒体で冷却する構成となっており、その
ダイス面４０ａに接触した筒状金属体２１を冷却可能で
ある。従って、この実施例では外面用成形ダイス４０
が、筒状金属体２１の加熱部２８の後端を冷却する冷却
装置を構成する。なお、この外面用成形ダイス４０の後
ろに冷却媒体を筒状金属体２１に噴射して冷却する冷却
装置を配置してもよい。

【００３３】この外面用成形ダイス４０と、筒状金属体
２１の内側に配置されたロール本体１２との間隔は、増
肉加工によって形成する厚肉部２１ａの厚さｔ₁に概ね
等しく設定されている。外面用成形ダイス４０と筒状金
属体２１の外面との間隙ｇ′は、通常、筒状金属体２１
が増肉により外面側に増肉する量よりも小さく、すなわ
ち、ｇ′＜（ｔ₁−ｔ₀）／２に設定されている。従って、この場合には、筒状金属体
２１とロール本体１２との間隙ｇは、ｇ＞（ｔ₁−ｔ₀）／２となっている。その他の構成は上記した実施例と同様で
ある。

【００３４】図３の実施例においては、筒状金属体２１
に圧縮力を作用させた状態で、加熱装置２７が筒状金属
体２１を局部的に加熱して加熱部２８とし、且つ筒状金
属体２１に沿って矢印Ａ方向に移動する。これにより、
加熱部２８に増肉が生じ且つその後端が外面用成形ダイ
ス４０で冷却、固化されながら、その加熱部２８が筒状
金属体２１の長手方向に移動し、連続的に増肉が行われ
る。この際、増肉によって外面側に増肉しようとする加
熱部２８の外周面が外面用成形ダイス４０によって抑制
され、その分内面側に大きい増肉が生じる。かくして、
外面側の寸法を外面用成形ダイス４０で規制しながら、
厚肉部２１ａが形成され且つ内部に配置したロール本体
１２に密着嵌合され、スリーブ１３（図４参照）が形成
される。

【００３５】以上に、スリーブ付ロールにおいて、ロー
ル本体の胴部外周面にスリーブを取り付ける場合を例に
とって本発明を説明したが、上記したように、本発明は
この場合に限らず、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す
構成の回転体１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ等にも適用可能であり、
スリーブ付ロールについて説明したのと同様にして、ス
リーブ５、７或いは胴部８の取付を行うことができる。
なお、図５（ｄ）に示す構成の回転体１Ｄの製造におい
て、円筒状の胴部８をボス９に嵌着する際に、胴部８に
熱間据込み加工を施すが、その熱間据込み加工を施す領
域はボス９に嵌着する領域のみとしてもよいし、全体と
してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、回転
体本体に対して、予め筒状に作製した筒状金属体を遊嵌
し、その筒状金属体に熱間据込み加工を施して少なくと
も回転体本体側に増肉させ、前記回転体本体に嵌着させ
るという構成を採用したことにより、回転体本体と筒状
金属体の、互いに嵌合する面をあらかじめ高精度に機械
加工する必要がなく、しかも、遊嵌した筒状金属体を所
望の強度で回転体本体に嵌着することができ、筒状金属
体を嵌着した構成の回転体を、例えば、スリーブ付ロー
ルを、従来の焼ばめ方式に比べて低コストで作製できる
という効果を有している。

【００３７】また、筒状金属体の熱間据込みを行った
後、加熱された部分を冷却する時の冷却速度をコントロ
ールする構成とすることで、熱間据込みを行った筒状金
属体に所望の熱処理を行うことができ、従って、熱間据
込み工程で同時に熱処理を行うことができ、また、後熱
処理も熱間据込み加工の余熱を利用して有利に行うこと
ができて、熱処理を施した筒状金属体を備えた回転体を
低コストで作製できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる熱間据込み装置（増
肉加工装置）の１例を示す概略断面図

【図２】図１の実施例における増肉加工部分の拡大断面
図

【図３】本発明の他の実施例における増肉加工部分の拡
大断面図

【図４】本発明方法によって作製したスリーブ付ロール
の１例を示す概略断面図

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、
本発明の対象となる回転体の例を示す概略断面図又は部
分断面側面図

【符号の説明】

１Ａスリーブ付ロール（回転体）１Ｂロール（回転体）１Ｃシャフト（回転体）１Ｄロール（回転体）２ロール本体（回転体本体）２ａ胴部２ｂ軸部３スリーブ（筒状金属体）４ロール本体（回転体本体）５スリーブ（筒状金属体）６シャフト本体（回転体本体）７スリーブ（筒状金属体）８胴部（筒状金属体）９ボス（回転体本体）１１スリーブ付ロール（回転体）１２ロール本体１３スリーブ１４支持部材１５軸２１筒状金属体２３固定装置２４可動保持部材２５圧縮装置２７加熱装置２８加熱部３０冷却媒体３１冷却装置３３移動装置４０外面用成形ダイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体本体に筒状金属体を遊嵌し、その
筒状金属体に熱間据込み加工を施して少なくとも前記回
転体本体側に増肉させ、その回転体本体に嵌着させるこ
とを特徴とする回転体の製造方法。
【請求項２】前記回転体本体がロール胴部を備えたロ
ール本体であり、前記筒状金属体が前記ロール本体のロ
ール胴部外周に嵌着されてスリーブを形成する、請求項
１記載の回転体の製造方法。
【請求項３】前記熱間据込み加工を、前記筒状金属体
の長手方向に圧縮力を加えた状態で長手方向の短区間を
環状に赤熱させて増肉させ、増肉部を直後に冷却する操
作を筒状金属体の所望長さに亘り移動方式で適用して行
う、請求項１又は２記載の回転体の製造方法。
【請求項４】前記筒状金属体として、金属板を筒状に
曲げ加工し、会合した端部同志を冶金的に接合したもの
を用いる、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転
体の製造方法。
【請求項５】前記熱間据込み加工において前記筒状金
属体を加熱した後、加熱された部分の冷却速度をコント
ロールすることにより、回転体本体に嵌着した筒状金属
体の熱処理を行う、請求項１から４のいずれか１項に記
載の回転体の製造方法。
【請求項６】請求項１から４のいずれか１項に記載の
方法を実施し、更に回転体本体に嵌着した筒状金属体に
後熱処理を施す、回転体の製造方法。