JPS5947616B2 - 環状素材の仕上がり直径を重量測定により制御する圧延成形方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は環状素材の仕上がり直径を重量測定により制
御する圧延成形方法及び装置に関するものである。

同一出願人による昭和４７年特許願第１０１０４２号（
特許公告公報昭和５５年第２１３６号）において、被圧
延素材の実際の寸法とその基準となる公称寸法（呼び寸
法とも言われる）との偏差を測定した後、この偏差の程
度に従ってリングの圧延深さを調節するか、若しくは圧
延深さは一定に保って後述する静止時間（ｄｗｅｌ Ｉ
ｔ ｉｍｅ ）を調節することによって高い寸法精度
を有するリングを形成する方法が述べられている。

なお、この明細書において、「静止時間」とは、成形部
材（ロール）を素材に対して所定量前進させた後、その
前進を停止させて回転のみさせて一定の時間保持し、圧
延成形を仕上げるだめの一定時間の長さをいう。

また上記の方法を実施する圧延機については特許願昭４
７−１８８２０号（特許公告公報昭５３−４１１０９号
）及び昭４７−１０１０４２号（特許公告公報昭５５−
２１３６号）に述べられている。

実際に使用する素材と公称寸法の素材とにおける必要な
静止時間の差は、実際に使用する素材と公称寸法の素材
とにおける肉厚、幅及び平均直径の差に関する代数式に
よって決定される。

事実この方法は実際の素材と公称寸法の素材とにおける
寸法の差を測定し、その差に基いて圧延作動を規制する
ことによって圧延品の直径制御を確実にする一方法であ
る。

この発明と特許願昭４７−１０１０４２号（特許公告公
報昭５５−２１３６号）の発明との相違点は、この発明
では実際の素材と公称寸法の素材との上記のような寸法
差を測定する代わりに、それら素材の重量差を測定して
、これを直径制御に利用することにある。

この発明によれば所定の許容公差内の寸法を有する環状
の被圧延素材を所定の形状に圧延成形する方法が提供さ
れ、この方法においては実際に使用する素材と公称寸法
の素材との重量差を測定した後、被圧延素材は少なくと
も２つの回転成形部材の間にはさまれて所定の形状に圧
延成形される。

この場合、回転成形部材は少なくとも一方が前進して互
いに接近し所定の圧延深さに到達するその最前進位置ま
で前進し、その位置で一定時間（静止時間）回転のまま
停止して素材を所定の形状に圧延成形するが、この場合
、成形部材の適正な前進量を素材の実際の重量とその公
称寸法の基準素材の重量との差に応じて公称寸法の素材
に対する前進量の基準値から調節することにより、仕上
り圧延品の平均直径が成形部材の基準どおりの前進量す
なわち圧延深さにより圧延された公称寸法の基準素材か
ら仕上げられた基準成形品の平均直径とほぼ正確に同一
となる。

同じ材質の素材において重量は容積に正比例する。

一般に圧延して軸受を成形するだめの素材は１本の円筒
状の素材を一定の長さに切断して求められるが、その肉
厚のばらつきは仕上がり圧延品の平均直径に対して決定
的な影響を及ぼす。

特許願昭４７−１０１０４２号（特許公告公報昭５５−
２１３６号）の明細書に記載されているように、各基準
値に対する圧延品の平均直径の偏差と素材の肉厚の偏差
との比率は８：１のオーダーにもなる。

すなわち素材の肉厚が０．０２５８増大し、しかも成形
部材の前進量を限定するストッパが偏差ゼロの位置に設
定されたままであるとすれば、圧延品の平均直径は０．
２０ｔｒｒｍ増大することになる。

また被圧延素材の所定の許容公差内において、重量偏差
に最も大きい影響を与えるものは肉厚のばらつきである
ことが計算により明らかである。

すなわち、素材の平均直径や幅が圧延後の製品の平均直
径に及ぼす影響は肉厚に比べれば相当に小さく、従って
直径や幅寸法のばらつきに起因する重量偏差は、肉厚の
ばらつきに因る重量偏差とともに一括考慮され、これと
まとめて全重量差として自動的に査定される。

また本発明の重量基準による方法は特許願昭４７−１０
１０４２号（特許公告公報昭５５−２１３６号）に記載
された寸法基準による方法では考慮されなかった表面仕
上げ及び面取りについてのばらつきもおのずと考慮の対
象に入っている。

さらに重量偏差はアナログ計算機又はデジタル計算機に
よる制御のための計算が寸法偏差に対する場合よりも容
易である。

重量の測定には荷重セル又はアベ’） （Ａｖｅｒｙ
）載荷重量測定装置のような直読式計量装置が使用さ
れる。

圧延工程前に公称寸法の基準素材の容積がそれに相当す
る重量値に変換され、また同様な変換作業が実際に圧延
される環状素材についても行なわれ、両者の差がパルス
モータに送られ、このパルスモータが調節可能なストッ
パを回転させて、成形部材（ロール）に必要な圧延深さ
が得られる正確な位置まで回動させる。

上記の圧延深さを調節するのにストッパを用いる代わり
に成形ロール付近に変換器を設けてもよい。

この変換器は成形ロールの頭部の移動量を電圧若しくは
パルス信号などに変換し、この電圧若しくはパルス信号
が実際に圧延される素材と公称寸法の基準素材との重量
差に対応して決められた値に達するとロールの前進が停
止されるものである。

上記の重量差に応じて圧延深さを調節する代わりに、圧
延深さを変えないで、所定の圧延深さに達して後の圧延
部材（ロール）の静止時間を調節してもよい。

このような２つの直径制御方法を重量差によらないで寸
法差に基いて行なうのが特許願昭４７−１０１０４２号
（特許公告公報昭５５−２１３６号）に記載されている
従来技術である。

本発明の利点は、従来の主要寸法測定方法では面取り、
表面仕上げ、テーパ加工など細部が無視されてきたのに
対して、重量から容積を算出する方法においては容積に
影響する全ての要因が考慮されていることである。

また、本発明においては特許願昭４７−１０１０４２号
（特許公告公報昭５５−２１３６号）に記載された発明
と同様に成形品の内周に生ずる波状の歪みを避けること
ができる。

この内周の歪みは押圧量が最大になる個所で成形ロール
によって与えられる力が最大になるために起こる現象で
あるが、本発明の方法もこの歪みの発生を有効如防止す
る。

本発明の別の利点は成形品の側面における膨出量が相当
に減少して一定に保たれることである。

次に添付の図面により本発明の方法を実施するだめの圧
延装置について詳細に説明する。

第１図に示す圧延機は２個の一直線上で対向した成形ロ
ール２，４を有する。

マンドレル８に装着された環状の素材６がこれらの成形
ロール２゜４間にはさまれている。

マントルシル８には同一出願人による同時提出の特許願
４（特許公開公報昭５ｌ−３７０７５）に記載されてい
る軸方向に分割可能なマンドレルなどが使用される。

第１図に示しだ実施例では右側の成形ロール４のみを素
材６に対して前進、後退させ得るが、両方の成形ロール
を移動可能にしてもよく、これは油圧回路をわずかに変
更することによって達成される。

これらのロール２，４は各々左右のロール把持器１２゜
１０に取り付けられている。

左側ロール把持器１２は固設されているが、右側ロール
把持器１０はシリンダ１６内を摺動可能なピストン１４
に連結されている。

このピストン１４は後側のピストンロッド１８を介して
デジタル変換器若しくはアナログ変換器２０に接続され
ている。

成形ロール２，４０対向方向に対して９０度をなす方向
に一対の対向した伸び制菌ロール２２゜２４が設けられ
ており、圧延時に成形ロール２゜４によってもたらされ
る素材６の長円形化を防止する。

これらの伸び制御ロール２２．２４は特許願昭４７−１
８８２０号（特許公告公報昭５３−４１１０９号）に記
載されているような適当な装置（後述）に回転可能に取
り付けられている。

圧延作業が施される前に被圧延素材６の重量が計量器２
６で測定される。

この素材６と公称寸法の基準素材との重量差は、圧延作
業中にデジタル若しくはアナログ出力信号に変換される
。

重量を測定後、素材６は圧延機のマンドレル８に取りつ
けられて圧延作業が開始される。

成形ロール４を前進させるために、作動油が切換弁２８
に送られ、この切換弁２８は作動油をピストン１４の背
後に送って成形ロール４を前進させる。

すなわち作動油を切換弁２８から別の２つの切換弁３０
．３２を介してピストン１４の背後に送り、作動油の圧
力によりピストン１４を前進させる。

成形ロール４は最初は比較的急速に前進するが、素材６
に極く接近すると切換弁３０が切換えられて作動油が流
量制御弁３４を通過するため前進速度が低下する。

この成形ロール４の前進移動は変換器２０により電圧な
どに信号化される。

この信号は計量器２６により発信される信号と同種類の
ものであり、これらの２つの信号は比較器３６内で比較
される。

両者からの信号が一致すると比較器３６が作動して切換
弁２８を切換えて作動油がピストン１４の背後に流れる
のを停止させる。

かくて成形ロール４は所定の圧延深さの最前進位置に達
する。

成形ロール４は最前進位置まで前進すると、その位置に
おいて「静止時間」と言われる時間だけ回転したまま停
止する。

成形ロール４の前進量は被圧延素材と公称寸法の標準素
材との重量差に対応して決定される。

適正な前進量は素材の材質にも関連するので、画一式に
求めることはできないが、前進量の補整値ｔは、片側の
成形ロールについて一例として次式によって求めうる。

ここにＤ＝マンドレルと成形ロールフランクとの中点に
おける圧延されるリン グの直径間 Ｗ＝Ｄと同じ点における圧延されるリ ングの幅間 Ｇ−材料の比重ｇ／８ ｍ 今、Ｄ＝４６叫、Ｗ＝ １８ｍｍ１Ｇ＝ ０．００７８
も−の場合を試算すると、Ａ ＃ ０．０５ Ｍ！ｙｇ
となる。

すなわちこの例の場合、実際に圧延される素材と公称寸
法の基準素材との重量差をこのｔの値に掛けた長さが一
方の成形ロールの前進量を補整する値となる。

さらに静止時間を実験に基づいて変化させることも可能
であるが、通常、静止時間は一定に保って成形ロールの
前進量を補整する方が、正確な所求の仕上がり平均直径
を得るうえで効果的である。

また上述のように圧延機には一対の伸び制御ロール２２
．２４が設けられている。

伸び制御ロール２２．２４は各々シリンダ４２，４４内
を摺動可能なピストン３８．４０に連結されている。

圧延作業中作動油が切換弁４６を介して２つのピストン
３８．４０の背後に送られ、これらのピストン３８．４
０を前進させる。

このようにして伸び制御ロール２２，２４を素材６に圧
接して素材６に長円化の歪みが発生するのを防止してい
る。

成形ロール４が所定の圧延深さに達すると、伸び制御ロ
ール２２．２４も前進を停止する。

伸び制御ロール２２，２４の前進量は可動ストッパ５６
により調節されるが、ストッパについては同一出願人に
よる同時提出の特許願３（特許公開公報昭５１−３７０
７４号）に詳細に記載されている。

所定の静止時間が経過したら、切換弁２８を切り換えて
作動油をピストン１４の前方に送り、成形ロール４を後
退させる。

成形ロール４が後退するとピストン１４の後部の作動油
が切換弁３２へ流れるが、この切換弁３２は作動油が後
退速度制御弁４８へ流れるように切り換えておく。

この制御弁４８は成形ロール４の後退速度を低速度に制
御するためのものであり、これにより成形ロール４は最
初徐々に後退するため、急速に後退した場合に起こりが
ちな圧延した素材の歪みを防止することができる。

成形ロール４が所定の位置まで後退すると、後退速度が
高められても支障はない。

そこで切換弁３２をさらに切り換えて作動油を逆止め弁
５０、切換弁２８を介して油槽５２へ戻す回路を開くこ
とにより作動油が急速に油槽５２へ還流するため成形ロ
ール４の後退速度が増大する。

第２図は軸受用リングの断面を示したものである。

リングの鞍部の頂点２００に最大圧延成形力が加えられ
るため、その裏面２０２に歪みが発生する。

この歪みは幾十分の１ミリではあるが、それによる影響
は無視できない。

本発明による方法によれば、この「内径歪み」現象が減
少し、時には全く見られない。

次にこの発明の実施の態様を示す。

（１）成形ロールが圧延品に所定の平均直径を出すのに
必要な位置まで前進したら、それ以上前進しないように
阻止する可動ストッパを被圧延素材と公称寸法の基準素
材との重量差に応じて補整された位置にあらかじめ位置
させて成形ロールによる圧延成形を行なうことを特徴と
する圧延方法。

（２）所定の圧延深さで成形ロールの前進を停止させる
ため、被圧延素材と公称寸法の基準素材との重量差に応
じてあらかじめ位置決めが行なわれる可動ストッパを１
つ又はそれ以上のシリンダに取りつけたことを特徴とす
る圧延成形装置。

本発明は、被圧延素材がその公称寸法の基準素材に対し
て寸法的に若干の偏差を有する場合、画素材の重量差に
応じて成形部材の最前進位置までの前進量を基準値に対
して補整するようにしたので、従来のように素材の肉厚
、幅及び平均直径の差のみに基づいて前進量を補整した
のに比べて、一層正確な仕上がり平均直径を圧延品に得
ることができる。

また素材の各部寸法差を求めるより重量差を求める方が
操作、装置ともに簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧延成形装置の実施例をその油圧
回路とともに示した側面図、第２図は内径歪みを生じた
圧延されたリングの断面図である。 ２．４・・・・・・成形ロール、６・・・・・・素材、
１４．３８・・・・・・ピストン、２０・・・・・・変
換器、２２，２４・・・・・・伸び制御ロール、２６・
・・・・・計量器、３６・・・・・・比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の許容公差内の寸法を有する環状の被圧延素材
   を所定の形状に圧延成形する方法において、被圧延素材
   とその公称寸法の基準素材との重量差を測定し、少なく
   とも２つの回転成形部材の間に被圧延素材を配置し、成
   形部材の少なくとも一つを他の一つの成形部材に向けて
   前進させて素材を圧延し、前進する成形部材を前記重量
   差に対応して決定される所要の圧延深さに到達する最前
   進位置で回転のまま停止させて、一定の静止時間、該位
   置に保持して成形を完了し、次いで成形部材を後退させ
   、この間仕上がり圧延品の平均直径を公称寸法の基準素
   材が基準の最前進位置まで前進されかつ一定の静止時間
   保持される場合に仕上がる基準成形品の平均直径とほぼ
   正確に同一になるように前記重量差に応じて成形部材の
   最前進位置を制御して行なうことを特徴とする圧延成形
   方法。 ２ 少なくとも２つの回転可能の成形部材と、少なくと
   も１つの成形部材を他の１つの成形部材に向けて進退さ
   せかつ停止させるピストンシリンダと、被圧延素材の重
   量を測定する計量装置と、被圧延素材とその公称寸法の
   基準素材との重量差を算出可能に前記計量装置と連係さ
   れた比較器と、この比較器と前記ピストンとに連係され
   比較器によって算出された重量差に応じて少なくとも１
   つの成形部材の最前進位置を制御する変換器とを含んで
   成り、仕上がり圧延品の平均直径を公称寸法の基準素材
   が基準の最前進位置まで前進されかつ一定の静止時間保
   持される場合に仕上がる基準成形品の平均直径とほぼ正
   確に同一となるように、前記重量差に応じて成形部材の
   最前進位置を制御して圧延成形を行なうことを特徴とす
   る圧延成形装置。