WO2018079856A1 - 環状体の製造装置及び環状体の製造方法 - Google Patents

環状体の製造装置及び環状体の製造方法 Download PDF

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wire rod
core
wire
annular body
roll
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一成 八代
文燮 金
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ベンダ工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F15/00—Connecting wire to wire or other metallic material or objects; Connecting parts by means of wire
    • B21F15/02—Connecting wire to wire or other metallic material or objects; Connecting parts by means of wire wire with wire
    • B21F15/06—Connecting wire to wire or other metallic material or objects; Connecting parts by means of wire wire with wire with additional connecting elements or material
    • B21F15/08—Connecting wire to wire or other metallic material or objects; Connecting parts by means of wire wire with wire with additional connecting elements or material making use of soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F37/00—Manufacture of rings from wire

Definitions

  • the internal combustion engine has an annular part called a ring gear.
  • a ring gear In the ring gear, after the annular body is manufactured, teeth are formed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the annular body.
  • the ring gear has various sizes from a large diameter to a small diameter depending on the internal combustion engine, and mechanical strength is required, so that the cross-sectional area is generally large.
  • a method of manufacturing an annular body having a small diameter for example, an inner diameter of 60 mm to 130 mm
  • there is a method of manufacturing an annular body by hollowing out a disk-shaped central portion forging method.
  • JP 2000-42647 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-85883
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and the object of the present invention is to produce an annular body that can produce a small-diameter annular body even when a wire rod is used and can also improve the yield. It is providing the apparatus and the manufacturing method of an annular body.
  • An apparatus for manufacturing an annular body includes: A wire material conveying device for conveying the wire material; A winding device around which the wire rod is wound, The winding device includes a winding core around which the filament material is wound, a guide roll that guides the linear material arranged in order along the traveling direction of the linear material so as to surround the winding core, and the wire A bending roll that bends the strip, and a pressing roll that presses the wire rod against the core;
  • the winding core, the guide roll, the bending roll, and the pressing roll are erected with their respective axes facing the vertical direction,
  • the diameter of the core is 60 to 130 mm;
  • the wire rod having a rectangular cross-section with a width and thickness of 10 to 30 mm and a cross-sectional area of 200 to 600 mm 2 , respectively, by the conveying force by the wire rod conveying device, and the regulation by the guide roll and the bending roll, Wound spirally around the core while bending, It is characterized by that.
  • the guide roll, the bending roll, and the pressing roll may be configured to be separated from and accessible to the core.
  • a cutting device that cuts the wire rod wound around the winding core every turn, and a pop-out prevention device that prevents the cut wire material from jumping out of the winding core
  • the cutting device may have a protruding cutting blade, and the cutting material protrudes toward the notch formed in the winding core and cuts the filament material wound around the winding core.
  • a straightening device for correcting the twist of the wire rod may be provided.
  • the wire rod is bent around a vertical axis and wound around the core by the regulation by the pressing roll that is pressed against the wire, and the force of feeding the wire material, It is characterized by that.
  • wire rod material that is a cold rolled material may be used.
  • a small-diameter annular body can be produced even when a wire rod having a large cross-sectional area is used, and the yield can be improved.
  • an annular body manufacturing apparatus 1 includes a recoiler (not shown), a leveler (not shown), a wire rod conveying device (hereinafter also simply referred to as a conveying device) 10, a winding device 20, and a cutting device 30.
  • a butting device (not shown), a correction device (not shown), a joining device (not shown), a trimming device (not shown), and a control device (not shown).
  • the recoiler 40 is rolled and wound with a long wire rod W having a rectangular or circular cross section in a coil shape.
  • the wire rod W is an annular material, and is mainly formed of a metal material such as an alloy containing iron.
  • the wire rod has a substantially rectangular shape with W, width, and thickness of 10 to 30 mm (for example, width 28 mm, thickness 15 mm), and can have a large cross-sectional area of 200 to 600 mm 2 .
  • not only a hot rolled material but also a cold rolled material can be used as the wire rod W.
  • the leveler is disposed between the recoiler 40 and the transport device 10 and functions to adjust the wire W drawn from the recoiler 40 so as to be guided to the transport device 10 with a predetermined posture.
  • the conveying device 10 is a device that pulls out the wire W wound around the recoiler 40 and conveys it to the winding device 20.
  • the transport apparatus 10 includes two sets of a closed loop chain 12a (12b), a gear gear 11a (11b) for rotating the chain 12a (12b), and a sandwiching portion 13a (13b) fixed to the chain 12a (12b).
  • a motor (not shown) that rotates the gear gears 11a and 11b synchronously is provided.
  • the chain 12a and the chain 12b are disposed so as to face each other, and the holding portions 13a and 13b are disposed on the respective chains 12a and 12b.
  • the holding portions 13a and 13b firmly hold the wire W by driving a pressing device such as a hydraulic cylinder (not shown). Then, by driving the gear gears 11 a and 11 b, the chains 12 a and 12 b are rotated, and the wire rod W held between the holding portions 13 a and 13 b is conveyed to the winding device 20.
  • a pressing device such as a hydraulic cylinder (not shown).
  • the holding portions 13a and 13b release the holding of the wire rod W by releasing the driving of the pressing device.
  • the gear gears 11a and 11b are driven in the reverse direction to the above, the chains 12a and 12b rotate in the opposite direction, and the holding portions 13a and 13b return in the opposite direction.
  • the winding device 20 includes a winding core 21, a guide roll 22, a bending roll 23, pressing rolls 24 and 26, and an inclined member 25. These are installed on a base (not shown) with their axes standing vertically.
  • the winding core 21 is fixed so as not to move on the base and does not rotate. A part of the cylindrical shape of the winding core 21 is cut out so as not to come into contact with the protruding cutting blade 31 when a pressing blade 31 of a cutting device 30 described later protrudes.
  • the winding core 21 is fixed to the base by a fastener 21a and can be replaced with a winding core 21 having various diameters.
  • the core 21 is configured to be replaceable with a different diameter. This makes it possible to produce annular bodies of various diameters.
  • the diameter of the core 21 is, for example, 60 mm to 130 mm, and an annular body having an inner diameter of about 60 mm to 130 mm can be manufactured. Note that the diameter of the core 21 is not necessarily limited to the above range, and may be smaller or larger than the above range.
  • the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 are arranged on the base so as to surround the core 21.
  • a guide roll 22, a bending roll 23, and pressing rolls 24 and 26 are arranged in this order along the direction of travel of the wire rod W.
  • the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 are all cylindrical.
  • the pressing roll 26 is configured not to interfere with an inclined member 25 described later.
  • the guide roll 22 has a function of passing the wire rod W between the guide roll 22 and the core 21 and guiding it to the bending roll 23, and the wire rod in cooperation with the core 21 and the bending roll 23. It has a function of bending W.
  • the bending roll 23 has a function of bending the wire rod W in cooperation with the winding core 21 and the guide roll 22. Further, the pressing rolls 24 and 26 maintain the state in which the wire rod W is bent to wind the wire rod W around the core 21 and cut the wire rod W by a push-off method as will be described later. When doing, it has the function to press the wire W against the core 21.
  • the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 are configured to be separated from and accessible to the core 21, as indicated by arrows. As will be described later, the wire rod W passes between the guide roll 22, the bending roll 23 and the press rolls 24 and 26 and the core 21, but is different depending on the thickness of the wire rod W to be used.
  • the space between the core 21 and the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 can be adjusted in accordance with the production of annular bodies having various diameters by replacing the core 21 with a diameter.
  • the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 can be fixed so as not to move at the moved positions, or the wire rod W is directed toward the core 21 by a hydraulic cylinder or the like. Configured to be energizable.
  • the inclined member 25 is a member that is fixed to the base and is inclined so as to become higher in the traveling direction of the wire rod W. As will be described later, the inclined member 25 moves the wire W wound around the core 21 in the axial direction of the core 21 and spirally winds around the core 21 without causing the wire W to interfere. Demonstrate the function
  • the cutting device 30 is a device that cuts the wire W wound around the core 21 every round. As shown in FIGS. 2A and 2B, the cutting device 30 has a protruding cutting blade 31, and the pressing blade 31 protrudes toward the cutout of the core 21.
  • the abutting device is a device that abuts the cut surfaces at both ends of the wire material W in a cut and curled state, as will be described later.
  • the straightening device is a device that eliminates the twist of the wire rod W whose cut surfaces are abutted with each other.
  • the joining device is a device that welds and joins the cut surfaces of the wire material W with which the cut surfaces are butted together.
  • the control device controls driving of the butting device, the correction device, the joining device, and the like in addition to the driving of the transport device 10 and the cutting device 30 described above.
  • the wire rod W is sent toward the winding device 20 by the transport device 10.
  • the wire rod W first passes between the winding core 21 and the guide roll 22 and contacts the bending roll 23.
  • the wire rod W which contacted the bending roll 23 since the front-end
  • FIG. 3 (A) the push-in force due to causes the winding core 21 to bend and wind around.
  • the wire rod W passes the core 21 and the press roll 24 in order between the core 21 and the press roll 24.
  • FIG. By providing two pressing rolls 24 and 26, higher-precision bending is realized.
  • the tip of the wire rod W advances while moving upward by the action of the inclined member 25 as shown in FIGS. 3 (B) and 3 (C). And the front-end
  • the wire rod W is cut.
  • the push cutting blade 31 protrudes from the cutting device 30 toward the cutout of the winding core 21. Since the lower-stage wire rod W wound around the core 21 is pressed against the core 21 by the pressing roll 24 and fixed, the protruding blade 31 protrudes, so that at the notch portion of the core 21. Disconnected. Thereby, the curled filament material W for one round is obtained.
  • FIG. 5 (A) and (B) it is preferable to provide the pop-out prevention apparatus 32.
  • FIG. The pop-out preventing device 32 is disposed above the core 21 such as a movable plate disposed above the core 21 when the wire W is cut, and the cut wire W jumps upward. Any mechanism can be used as long as it can prevent the above.
  • the pop-out preventing device 32 is disposed above the core 21, whereby the cut wire rod W can be prevented from jumping out of the core 21.
  • the wire material W for one round that has been cut and curled is carried to the abutting device by a transfer robot (not shown).
  • the wire rod W is in the state shown in FIG. 6, and the cut surfaces are separated from each other, so that the cut surfaces at both ends of the wire rod W are butted together by the butting device.
  • the inner diameter of the wire rod W is expanded and a force is applied in the direction shown by the white arrow.
  • the cut surfaces of the wire rod W are abutted to form an annular body P.
  • the abutting device may be configured to perform the above-described operation.
  • a plurality of rods can be moved radially, the inner diameter of the wire rod W is expanded as indicated by the black arrow in FIG.
  • the structure etc. which press in the direction of a white arrow with a member are mentioned.
  • the annular body P is carried to the correction device by the transfer robot. Since the wire rod W is twisted during winding, the twist remains in the annular body P that has been abutted, as shown in FIG. In the correction device, by applying a force as shown by an arrow in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the twisted body P is corrected as shown in FIG. 8.
  • the correction device includes two gripping portions that grip both ends, and each gripping portion is movable in a direction indicated by an arrow in FIG.
  • the corrected annular body P is carried to the joining device by the transport robot. Then, the joined portions are welded and joined by the joining device.
  • the annular body P is carried to the trimming device.
  • the trimming device the unevenness of the welded portion of the annular body P is processed by grinding or the like, and finished to a smooth surface.
  • the annular body P is obtained. Moreover, in the conveying apparatus 10, the holding
  • a long wire rod W can be used, and since it is bent from the tip of the wire rod W, useless portions as in Patent Documents 1 and 2 do not occur. And there is no restriction
  • the wire W is bent using the transport force of the transport device 10 instead of rotating the core 21. Furthermore, the winding core 21, the guide roll 22, the bending roll 23, and the pressing rolls 24 and 26 are vertically installed on the base, and the wire W is bent around the vertical axis. Yes.
  • a very large force is required, and, of course, a considerable load is applied to the base in addition to the core 21 and the guide roll 22.
  • a larger load is applied.
  • the material W is bent, even the wire W having a cross-sectional area of 200 to 600 mm 2 can be bent with a small curvature, and a small-diameter annular body P having an inner diameter of 60 to 130 mm is manufactured with high accuracy. Has realized.
  • the wire rod W can be cut by the push-off method. Thereby, it is not necessary to rotationally drive the winding core 21, and the small-diameter bending of the wire material W having a large cross-sectional area that is difficult to process is realized.
  • the obtained annular body P may form gear teeth on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface by a known method. Thereby, for example, a ring gear used for an engine is obtained.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

環状体の製造装置（１）は、線条材（Ｗ）を搬送する線条材搬送装置（１０）と、線条材（Ｗ）が巻き付く巻き付け装置（２０）と、を備え、巻き付け装置（２０）は、線条材（Ｗ）が巻き付く巻芯（２１）、並びに、巻芯（２１）を取り囲むように線条材（Ｗ）の進行方向に沿って順に配置されたガイドロール（２２）、曲げロール（２３）及び押圧ロール（２４、２６）を有する。巻芯（２１）、ガイドロール（２２）、曲げロール（２３）及び押圧ロール（２４、２６）はそれぞれの軸が垂直方向を向いて立設し、巻芯（２１）の径が６０～１３０ｍｍである。幅及び厚みがそれぞれ１０～３０ｍｍで断面積が２００～６００ｍｍ２の断面矩形状の線条材（Ｗ）を線条材搬送装置（１０）による搬送力、並びに、ガイドロール（２２）及び曲げロール（２３）による規制によって曲げながら巻芯（２１）に螺旋状に巻き付ける。

Description

環状体の製造装置及び環状体の製造方法
　本発明は、環状体の製造装置及び環状体の製造方法に関する。
　内燃機関にはリングギアと呼ばれる環状の部品がある。リングギアは環状体が製造された後、環状体の外周面或いは内周面に歯が形成される。リングギアは内燃機関に応じて径の大きいものから小さいものまで種々のサイズがあり、機械的強度が要求されるため、一般的に断面積が大きい。このうち、径の小さい（例えば、内径６０ｍｍ～１３０ｍｍ）環状体を製造する方法として、円盤形状の中央部分をくり抜いて環状体を製造する方法（鍛造法）がある。
　また、鍛造法では歩留まりが低下することから、線条材を巻芯に螺旋状に巻き取り、巻き取った線条材を一周回毎に切断し、一周回分の線条材の両端部を接合して環状体を製造する方法（特許文献１、２）がある。
特開２０００－４２６４７号公報 特開平１０－８５８８３号公報
　特許文献１、２の製造装置では、巻芯自身を回転駆動させ、その力で線条材を巻き取っている。断面積が大きく線条材を小径に曲げるためには大きな力が必要である。巻芯を回転駆動させて線条材を小径に巻き取る場合、巻芯の径を小さくせざるを得ないが、巻芯の径を小さくすると、これに応じて巻芯の強度が低下するため、線条材を小径に曲げ得る力を加えることは困難である。このため、巻芯を回転駆動させて線条材から小径の環状体を製造することに問題があった。
　また、特許文献１、２の製造装置では、巻芯の長さには限界があることから、巻芯の長さに応じ、巻き取れるだけの長さの線条材を利用しなければならないという制約がある。そして、線条材の先端部分を巻芯に固定してから線条材を巻き取っていくことになるので、線条材の先端部分を曲げることができないとともに、後端部分も曲げることが困難であることから、用いる線条材の両端部には直線部分が生じてしまう。この直線部分は環状体の素材にならず無駄になってしまうので、歩留まりが低いという問題がある。
　本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、線条材を用いても小径の環状体を製造可能であるとともに、歩留まりの向上も可能な環状体の製造装置、及び、環状体の製造方法を提供することにある。
　本発明の第１の観点に係る環状体の製造装置は、
　線条材を搬送する線条材搬送装置と、
　前記線条材が巻き付く巻き付け装置と、を備え、
　前記巻き付け装置は、前記線条材が巻き付く巻芯、並びに、前記巻芯を取り囲むように前記線条材の進行方向に沿って順に配置された前記線条材を誘導するガイドロール、前記線条材を曲げる曲げロール、及び、前記線条材を前記巻芯に押し付ける押圧ロールを有し、
　前記巻芯、前記ガイドロール、前記曲げロール及び前記押圧ロールはそれぞれの軸が垂直方向を向いて立設しており、
　前記巻芯の径が６０～１３０ｍｍであり、
　幅及び厚みがそれぞれ１０～３０ｍｍで断面積が２００～６００ｍｍ２の断面矩形状の前記線条材を、前記線条材搬送装置による搬送力、並びに、前記ガイドロール及び前記曲げロールによる規制によって、曲げながら前記巻芯に螺旋状に巻き付ける、
　ことを特徴とする。
　また、径が異なる前記巻芯に取り換え可能に構成されているとともに、前記巻芯に対して前記ガイドロール、前記曲げロール及び前記押圧ロールが離間、接近可能に構成されていてもよい。
　また、前記巻芯に巻き回された前記線条材を一周回毎に切断する切断装置と、切断された前記線条材が前記巻芯から飛び出すことを防止する飛び出し防止装置と、を備え、
　前記切断装置は突出する押し切り刃を有し、前記巻芯に形成されている切り欠きへ向けて前記押し切り刃が突出し前記巻芯に巻き付いている前記線条材を切断してもよい。
　また、切断されてカールしている前記線条材の両端面を合わせる突き合わせ装置を備えていてもよい。
　また、前記線条材の捻りを矯正する矯正装置を備えていてもよい。
　また、前記線条材の両端を接合する接合装置を備えていてもよい。
　本発明の第２の観点に係る環状体の製造方法は、
　軸が垂直方向を向いて立設して固定された外径６０～１３０ｍｍの巻芯に向けて、幅及び厚みが１０～３０ｍｍであり断面積が２００～６００ｍｍ２の断面矩形条の線条材を送り、
　前記巻芯を取り囲むように前記線条材の進行方向に沿って順に配置された前記線条材を誘導するガイドロール、前記線条材を曲げる曲げロール、及び、前記線条材を前記巻芯に押し付ける押圧ロールによる規制、並びに、前記線条材を送る力によって、前記線条材を垂直軸回りに曲げて前記巻芯に巻き付ける、
　ことを特徴とする。
　また、冷間圧延材である前記線条材を用いてもよい。
　本発明に係る環状体の製造方法では、断面積が大きい線条材を用いても小径の環状体を製造可能であるとともに、歩留まりの向上も可能である。
環状体の製造装置の概略構成を示す平面図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は切断装置の動きを示す斜視図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）は線条材が巻芯に巻き付く様子を示す平面図であり、図３（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｇ）はそれぞれ図３（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）における状態を紙面左から見た図である。 図４（Ａ）は線条材を切断する様子を示す平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）における状態を紙面左から見た図である。 図５（Ａ）、（Ｂ）は飛び出し防止装置の動作を示す図である。 切断された線条材を示す斜視図である。 切断面同士が突き合わされた状態の環状体を示す斜視図である。 矯正された状態の環状体を示す斜視図である。
　図１に示すように、環状体の製造装置１は、リコイラー（不図示）、レベラー（不図示）、線条材搬送装置（以下、単に搬送装置ともいう）１０、巻き付け装置２０、切断装置３０、突き合わせ装置（不図示）、矯正装置（不図示）、接合装置（不図示）、トリミング装置（不図示）、制御装置（不図示）を備える。
　リコイラー４０には、圧延されて断面矩形状や円形状の長尺な線条材Ｗがコイル状に巻き回されている。線条材Ｗは、環状体の材料であり、主として鉄を含有する合金等の金属材料から形成されている。線条材はＷ、幅及び厚みがそれぞれ１０～３０ｍｍの略矩形状（例えば、幅２８ｍｍ、厚み１５ｍｍ）であり、断面積が２００～６００ｍｍ２の大断面積のものでも使用可能である。また、線条材Ｗとして熱間圧延材だけでなく、冷間圧延材であっても使用可能である。
　レベラーは、リコイラー４０と搬送装置１０との間に配置されており、リコイラー４０から引き出される線条材Ｗを搬送装置１０に所定の体勢で誘導されるように調整する機能を果たす。
　搬送装置１０は、リコイラー４０に巻き回されている線条材Ｗを引き出して、巻き付け装置２０へと搬送する装置である。搬送装置１０は、閉ループのチェーン１２ａ（１２ｂ）、チェーン１２ａ（１２ｂ）を回転させるギア歯車１１ａ（１１ｂ）、チェーン１２ａ（１２ｂ）に固定された狭持部１３ａ（１３ｂ）を２組備える。そして、ギア歯車１１ａ、１１ｂを同期させて回転させるモータ（不図示）を備える。
　チェーン１２ａとチェーン１２ｂが対向するように配置され、それぞれのチェーン１２ａ、１２ｂに狭持部１３ａ、１３ｂが配置されている。
　狭持部１３ａ、１３ｂは、不図示の油圧シリンダ等の押圧装置の駆動により、線条材Ｗを強固に狭持する。そして、ギア歯車１１ａ、１１ｂの駆動により、チェーン１２ａ、１２ｂが回転し、狭持部１３ａ、１３ｂに狭持された線条材Ｗが巻き付け装置２０へと搬送される。
　また、押圧装置の駆動の解除により、狭持部１３ａ、１３ｂは線条材Ｗの狭持を解除する。そして、ギア歯車１１ａ、１１ｂが上記とは逆回転で駆動すると、チェーン１２ａ、１２ｂが上記とは逆向きに回転し、狭持部１３ａ、１３ｂが上記とは逆方向へ戻る。
　巻き付け装置２０は、巻芯２１、ガイドロール２２、曲げロール２３、押圧ロール２４、２６及び、傾斜部材２５を備える。これらはその軸が垂直方向を向いて立設して不図示の基台に設置されている。
　巻芯２１は、基台に動かないよう固定されており、回転しない構成である。巻芯２１は円柱形状の一部が、後述する切断装置３０の押し切り刃３１が突出した際、突出した押し切り刃３１に接触しないよう切り欠かれた形状をしている。巻芯２１は、締結具２１ａによって基台に固定されており、種々の径の巻芯２１に交換可能な構成である。
　また、巻芯２１は、異なる径のものに取り換え可能に構成されている。これにより、種々の径の環状体を製造することを可能にしている。巻芯２１の径は、例えば、６０ｍｍ～１３０ｍｍであり、内径が凡そ６０ｍｍ～１３０ｍｍの環状体を製造することができる。なお、巻芯２１の径は、必ずしも上記範囲に限られるものではなく、上記範囲よりも小さい径であっても大きい径であってもよい。
　ガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６は、巻芯２１を取り囲むようにして基台に配置されている。線条材Ｗの進行方向に沿って、ガイドロール２２、曲げロール２３、押圧ロール２４、２６の順に配置されている。ガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６は、いずれも円柱形状をしている。なお、押圧ロール２６は、後述の傾斜部材２５と干渉しないよう構成されている。
　ガイドロール２２は、線条材Ｗをガイドロール２２と巻芯２１との間を通過させて、曲げロール２３へと誘導する機能、並びに、巻芯２１及び曲げロール２３と共同して線条材Ｗを曲げる機能を有する。曲げロール２３は、巻芯２１及びガイドロール２２と共同して線条材Ｗを曲げる機能を有する。また、押圧ロール２４、２６は、線条材Ｗが曲げられた状態を維持させて線条材Ｗを巻芯２１に巻き付かせるとともに、後述するように、線条材Ｗを押し切り式により切断をする際、線条材Ｗを巻芯２１に押し付けておく機能を有する。
　ガイドロール２２、曲げロール２３、押圧ロール２４、２６は、それぞれ矢印にて示すように、巻芯２１に対して離間、接近可能に構成されている。後述するように、線条材Ｗがガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６それぞれと巻芯２１との間を通過するが、用いる線条材Ｗの厚みに応じて、また、異なる径の巻芯２１に取り換えて種々の径の環状体を製造する際に応じて、ガイドロール２２、曲げロール２３、押圧ロール２４、２６それぞれと巻芯２１との間隔を調整することができる。
　そして、ガイドロール２２、曲げロール２３、押圧ロール２４、２６は、それぞれ移動されたた位置で動かないよう固定可能であるか、或いは、油圧シリンダ等により巻芯２１へ向けて線条材Ｗを付勢可能であるように構成される。
　傾斜部材２５は、基台に固定されており、線条材Ｗの進行方向に向けて高くなるよう傾斜した部材である。傾斜部材２５は、後述するように、巻芯２１に巻き付いていく線条材Ｗを巻芯２１の軸方向へ移動させ、線条材Ｗを干渉させることなく螺旋状に巻芯２１に巻き付かせる機能を発揮する。
　切断装置３０は、巻芯２１に巻き付いた線条材Ｗを一周回毎に切断する装置である。切断装置３０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、突出する押し切り刃３１を有しており、押し切り刃３１が巻芯２１の切り欠きへ向けて突出する構成である。
　突き合わせ装置は、後述するように、切断されてカールした状態の線条材Ｗの両端部の切断面同士を突き合わせる装置である。
　矯正装置は、切断面同士が突き合わされた線条材Ｗについて、ねじれを解消する装置である。
　接合装置は、後述するように、切断面同士が突き合わされた線条材Ｗの切断面同士を溶接して接合する装置である。
　制御装置は、上述した搬送装置１０、切断装置３０の駆動のほか、突き合わせ装置、矯正装置、接合装置などの駆動を制御する。
　続いて、環状体の製造装置１を用いた環状体の製造方法について説明する。
　搬送装置１０により、線条材Ｗが巻き付け装置２０の方へ送られる。線条材Ｗは、まず、巻芯２１とガイドロール２２との間を通過し、曲げロール２３に接触する。
　曲げロール２３に接触した線条材Ｗは、先端部が曲げロール２３で方向が規制されるとともに、先端部の後方が巻芯２１とガイドロール２２で挟まれ規制されているので、搬送装置１０による押し込みの力によって、図３（Ａ）に示すように、巻芯２１に巻き付くように曲がりながら進む。そして、線条材Ｗが巻芯２１と押圧ロール２４の間、巻芯２１と押圧ロール２４を順に通過していく。押圧ロール２４、２６を２つ備えることにより、より高精度の曲げ加工が実現される。
　線条材Ｗが更に送られると、線条材Ｗの先端は、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、傾斜部材２５の作用により、上方へ移動しながら進行する。そして、線条材Ｗの先端部が再度、巻芯２１とガイドロール２２の間を通過し、巻芯２１を一周する。このとき、図３（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、線条材Ｗの先端部は、一周回する前の線条材Ｗの上に載ることになる。
　更に、図３（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、線条材Ｗの先端がおよそ半周回すると、搬送装置１０は線条材Ｗの搬送を停止する。
　続いて、線条材Ｗの切断が行われる。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、切断装置３０から押し切り刃３１が巻芯２１の切り欠きの方へと突出する。巻芯２１に巻き付いている下段側の線条材Ｗは、押圧ロール２４で巻芯２１に押し付けられて固定されているので、押し切り刃３１が突出することにより、巻芯２１の切り欠き箇所で切断される。これにより、一周回分のカールした線条材Ｗが得られる。
　なお、押し切り方式による切断時には、線条材Ｗに非常に強い力が掛かることから、切断された瞬間、衝撃で線条材Ｗが跳ね上がり、巻芯２１から飛び出してしまい、周囲の作業者や装置等へ危害を加えるおそれがある。このため、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、飛び出し防止装置３２を備えていることが好ましい。飛び出し防止装置３２は、線条材Ｗの切断時に、巻芯２１の上方に配置される可動式の板材等、巻芯２１の上方に配置され、切断された線条材Ｗが上方に飛び上がることを防止可能な機構であればよい。線条材Ｗの切断時には、飛び出し防止装置３２が巻芯２１の上方に配置されることによって、切断された線条材Ｗが巻芯２１から飛び出すことを防止できる。
　切断されてカールした一周回分の線条材Ｗは、不図示の搬送ロボットにより、突き合わせ装置へ運ばれる。この線条材Ｗは例えば図６に示す状態であり、切断面同士が離れているので、突き合わせ装置により、線条材Ｗの両端部の切断面同士が突き合わされる。具体的には、図６に示すように、黒矢印に示すように、線条材Ｗの内径を広げ、白抜き矢印で示す方向に力を加える。これにより、図７に示すように、線条材Ｗの切断面同士が突き合わされ、環状体Ｐとなる。なお、突き合わせ装置は、上記の動作を行い得る構成であればよく、例えば、複数本の棒体が放射状に移動可能で線条材Ｗの内径を図６の黒矢印のように広げるとともに、押圧部材で白抜き矢印の方向に押圧する構成などが挙げられる。
　更に、搬送ロボットによって、環状体Ｐが矯正装置へと運ばれる。巻き付けの際に線条材Ｗにはねじれが生じるため、突き合わせを行った環状体Ｐには、図７に示すように、ねじれが残存している。矯正装置では、図７中、矢印にて示すように力を加えることで、図８に示すように、上記のねじれが矯正された環状体Ｐとする。矯正装置は、例えば、両端部をそれぞれ把持する２つの把持部を有し、それぞれの把持部が図７中の矢印にて示す方向に可動する構成が挙げられる。
　矯正された環状体Ｐは、搬送ロボットにより、接合装置へ運ばれる。そして、接合装置によって、突き合わされた箇所が溶接され接合される。
　その後、環状体Ｐはトリミング装置へ運ばれる。トリミング装置により、環状体Ｐの溶接箇所の凹凸が研削等で処理され、滑らかな表面に仕上げられる。
　以上のようにして、環状体Ｐが得られる。また、搬送装置１０においては、狭持部１３ａ、１３ｂによる線条材Ｗの狭持を解除して、１周回分ほど狭持部１３ａ、１３ｂを後退させる。そして、再度狭持部１３ａ、１３ｂで線条材Ｗを狭持し、一周回分ほど線条材Ｗを搬送し、順次、線条材Ｗの巻芯２１への巻き付け、切断を行い、矯正、突き合わせ、接合、トリミングを行うことで、連続的に環状体Ｐを製造することができる。
　特許文献１、２のように巻芯を回転駆動させて線条材を巻き取る手法では、巻芯の長さに限度があり、巻芯の長さに巻き付けられる所定長さの線条材を利用しなければならないという制約がある。線条材の先端部を巻芯に固定し、巻芯を回転させることによって、線条材を巻き取ることから、先端部分を曲げることができないとともに、後端部分の曲げも困難である。このため、線条材の両端部分は、環状体に形成されない箇所になり、無駄が生じ、歩留まりの低下をきたしている。
　本実施の形態においては、長尺な線条材Ｗを用いることができるとともに、線条材Ｗの先端部から曲げられるので、特許文献１、２のような無駄な箇所が生じない。そして、用いる線条材Ｗの長さに制限もない。したがって、線条材Ｗにほぼ無駄な箇所が生じないので、歩留まりを大きく向上させることができる。
　また、特許文献１、２のように、従来では螺旋状に形成された線条材をカッターで切断して一周回ごとのカールした線条材を得ている。カッターで切断すると、線条材はカッターの刃の厚み分だけ削られるので、その分だけ線条材に無駄が生じる。本実施の形態においては、押し切りにより線条材を切断しているので、カッターで切断する場合に生じる無駄な部分が生じない。これにより、更なる歩留まりの向上を実現している。
　そして、本実施の形態においては、巻芯２１を回転させるのではなく、搬送装置１０の搬送力を利用して線条材Ｗを曲げている。更には、巻芯２１、ガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６が、垂直方向に立設して基台に設置されており、線条材Ｗを垂直軸回りに曲げ加工している。断面積の大きい線条材Ｗを小径に曲げ加工する場合、非常に大きな力が必要であり、当然ながら、これらの巻芯２１やガイドロール２２等の他、基台にも相当の負荷がかかる。特に、断面積の大きい線条材Ｗを内径６０～１３０ｍｍの小径に曲げ加工する場合、より大きな負荷がかかる。更に、押し切り方式による線条材Ｗの切断では、切断時にも、巻芯２１の他、基台にも強い負荷がかかる。仮に、巻芯２１やガイドロール２２等のロールがその軸を水平方向に向いて基台に設置されている場合では、これらの負荷に対応することは、相当な機械的強度を持たせる必要があり、力学上不利である。本実施の形態では、上記のように、線条材搬送装置１０の搬送力、及び、垂直方向に立設された巻芯２１やガイドロール２２等のロールを利用し、垂直軸回りに線条材Ｗを曲げ加工しているので、断面積が２００～６００ｍｍ２の線条材Ｗであっても、小さい曲率で曲げ加工でき、内径６０～１３０ｍｍの小径の環状体Ｐを高い精度で製造することを実現している。そして、押し切り方式による線条材Ｗの切断をも可能にしている。これにより、巻芯２１を回転駆動させる必要がなく、加工が困難であった大断面積の線条材Ｗの小径の曲げが実現される。
　更には、異なる径の巻芯２１に取付可能であるとともに、ガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６は巻芯２１に対して移動可能であるため、種々の径の環状体Ｐの製造ができる利点がある。また、ガイドロール２２、曲げロール２３及び押圧ロール２４、２６は巻芯２１に対して移動可能であることから、種々の厚みの線条材Ｗを利用することもできる。
　また、得られた環状体Ｐは、内周面或いは外周面に公知の手法でギア歯を形成してもよい。これにより、例えば、エンジンに利用されるリングギアが得られる。
　なお、本発明は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
　本出願は、２０１６年１０月３１日に出願された日本国特許出願２０１６－２１２７８８号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願２０１６－２１２７８８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　　１　　環状体の製造装置
　１０　　線条材搬送装置
　１１ａ、１１ｂ　ギア歯車
　１２ａ、１２ｂ　チェーン
　１３ａ、１３ｂ　狭持部
　２１　　巻芯
　２１ａ　締結具
　２０　　巻き付け装置
　２２　　ガイドロール
　２３　　曲げロール
　２４　　押圧ロール
　２５　　傾斜部材
　２６　　押圧ロール
　３０　　切断装置
　３１　　押し切り刃
　３２　　飛び出し防止装置
　４０　　リコイラー
　　Ｗ　　線条材
　　Ｐ　　環状体

Claims (8)

  1. 　線条材を搬送する線条材搬送装置と、
    　前記線条材が巻き付く巻き付け装置と、を備え、
    　前記巻き付け装置は、前記線条材が巻き付く巻芯、並びに、前記巻芯を取り囲むように前記線条材の進行方向に沿って順に配置された前記線条材を誘導するガイドロール、前記線条材を曲げる曲げロール、及び、前記線条材を前記巻芯に押し付ける押圧ロールを有し、
    　前記巻芯、前記ガイドロール、前記曲げロール及び前記押圧ロールはそれぞれの軸が垂直方向を向いて立設しており、
    　前記巻芯の径が６０～１３０ｍｍであり、
    　幅及び厚みがそれぞれ１０～３０ｍｍで断面積が２００～６００ｍｍ２の断面矩形状の前記線条材を、前記線条材搬送装置による搬送力、並びに、前記ガイドロール及び前記曲げロールによる規制によって、曲げながら前記巻芯に螺旋状に巻き付ける、
    　ことを特徴とする環状体の製造装置。
  2. 　径が異なる前記巻芯に取り換え可能に構成されているとともに、前記巻芯に対して前記ガイドロール、前記曲げロール及び前記押圧ロールが離間、接近可能に構成されている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の環状体の製造装置。
  3. 　前記巻芯に巻き回された前記線条材を一周回毎に切断する切断装置と、切断された前記線条材が前記巻芯から飛び出すことを防止する飛び出し防止装置と、を備え、
    　前記切断装置は突出する押し切り刃を有し、前記巻芯に形成されている切り欠きへ向けて前記押し切り刃が突出し前記巻芯に巻き付いている前記線条材を切断する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環状体の製造装置。
  4. 　切断されてカールしている前記線条材の両端面を合わせる突き合わせ装置を備える、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の環状体の製造装置。
  5. 　前記線条材の捻りを矯正する矯正装置を備える、
    　ことを特徴とする請求項３又は４に記載の環状体の製造装置。
  6. 　前記線条材の両端を接合する接合装置を備える、
    　ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の環状体の製造装置。
  7. 　軸が垂直方向を向いて立設して固定された外径６０～１３０ｍｍの巻芯に向けて、幅及び厚みが１０～３０ｍｍであり断面積が２００～６００ｍｍ２の断面矩形状の線条材を送り、
    　前記巻芯を取り囲むように前記線条材の進行方向に沿って順に配置された前記線条材を誘導するガイドロール、前記線条材を曲げる曲げロール、及び、前記線条材を前記巻芯に押し付ける押圧ロールによる規制、並びに、前記線条材を送る力によって、前記線条材を垂直軸回りに曲げて前記巻芯に巻き付ける、
    　ことを特徴とする環状体の製造方法。
  8. 　冷間圧延材である前記線条材を用いる、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の環状体の製造方法。
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