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【発明の名称】 冷間転造成形機、及びその成形方法
【発明者】 【氏名】伊藤 寛泰

【氏名】久田 鏡一

【要約】 【課題】

【解決手段】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロール駆動軸に成形ロールが交換可能に取付けられて、当該成形ロールの駆動回転により当該成形ロールの外周の成形面に部分圧接されたリング状のワークを転動回転させるための成形ロール装置と、
前記成形ロールの成形面の両側にロール駆動軸に対して進退可能となって各マンドレルがそれぞれ配設されて、前記各マンドレルが前記ロール駆動軸に対して前進して、前記ワークの内部に挿通された前記マンドレルと前記成形ロールの成形面との間でワークを部分挟圧して転造成形させるために前記成形ロールの両側に配設された左右一対のマンドレル装置と、
前記成形ロールの成形面の両側にそれぞれ配置された各バックアップロールにより前記一対のマンドレル装置の各マンドレルを加圧するための左右一対のバックアップロール装置と、
前記成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形する際に、漸次拡径される各ワークの中心が成形ロールに対してほぼ水平方向に後退移動するように前記各ワークの外周部を保持する複数のセンタリングロールを有するセンタリングロール装置とを備え、
前記成形ロール装置の成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形可能にしたことを特徴とする冷間転造成形機。
【請求項2】
前記センタリングロール装置は、前記成形ロールの軸方向に沿って成形面と異なる部分に第1及び第2の各回動リング板がそれぞれ回動可能に嵌合されて、各回動リング板には、前記成形ロールに対して同一側に配置される2個のセンタリングロールが当該成形ロールの軸心を通る水平線に対して対称配置されるように、前記成形ロールの軸心に対して対称位置に一対一組の第1センタリングロール、及び同様の第2センタリングロールが前記成形ロールの軸方向に配置されてそれぞれ装着され、
前記各回動リング板は、同期歯車装置により互いに同期して逆方向に同一角度だけ回動する構成であることを特徴とする請求項1に記載の冷間転造成形機。
【請求項3】
センタリングロール装置を構成する全てのセンタリングロールは、ブラケットに対して付勢手段を介してワークに対する押圧方向に付勢した状態で支持されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷間転造成形機。
【請求項4】
前記成形ロールの両側に配置される2個のワークの各軸心を、当該成形ロールの軸心に対して直交する水平線に対してそれぞれ同一僅少量だけ上方及び下方に配置して転造成形可能にするために、前記第1及び第2の各センタリングロールの外径を異ならしめたことを特徴とする請求項2又は3に記載の冷間転造成形機。
【請求項5】
前記同期歯車装置は、成形ロールよりも上方に配置されていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の冷間転造成形機。
【請求項6】
前記成形ロール装置の成形ロールの成形面の両側にワークを個別に同時供給するための2台のローダを有するワーク供給装置を備えていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の冷間転造成形機。
【請求項7】
前記成形ロール装置の成形ロールは、ロール駆動軸の端部に片持状となって装着されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の冷間転造成形機。
【請求項8】
前記マンドレル装置は、位置検出機能を備えた油圧シリンダにより成形ロールに対して前後動されて、内部空間にマンドレルが挿通されたワークを成形ロールの成形面との間で僅かの距離をおいた位置で停止可能にしたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の冷間転造成形機。
【請求項9】
前記マンドレル装置は、マンドレルが取付けられて成形ロールの軸方向に移動可能な第1支持体と、前記マンドレルの自由端部を嵌合支持する嵌合孔を備えていて成形ロールの軸方向に移動しない第2支持体とから成り、
前記第1及び第2の各支持体の対向面には、ワークの両端面を保持して当該ワークの成形開始姿勢を保持させるためのワーク保持板が、前記第1及び第2の各支持体に対して成形ロールの軸方向に出入り可能に装着されていることを特徴とする請求項8に記載の冷間転造成形機。
【請求項10】
前記成形ロール、及びマンドレルには、転造成形されるワークの幅を規制する成形規制溝がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項9に記載の冷間転造成形機。
【請求項11】
請求項1に記載の冷間転造成形機を用いてリング状のワークを冷間転造成形する方法であって、
2個のワークを同時成形している途中で各ワークの外径を外径検出センサによりそれぞれ検出して、当該各検出値を各バックアップロール装置を構成するサーボモータにフィードバックさせて、各バックアップロールの送りを調整することにより、同時成形している2個のワークの転造成形による成長を揃えることを特徴とする冷間転造成形方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、軸受の内輪、外輪等のリング状の製品又は部品を所定の外径となるまで冷間転造成形により拡径成形するための成形機、及びその成形方法に関するものである。なお、本明細書で使用される「ワーク」とは成形前の小径のものを指し、「成形品」とは転造により拡径成形されたものを指す。
【背景技術】
【0002】
冷間転造成形機は、例えば特許文献1に記載されているように、ロール駆動軸に成形ロールが交換可能に取付けられて、当該成形ロールの駆動回転により当該成形ロールの外周の成形面に部分圧接されたリング状のワークを転動回転させるための成形ロール装置と、前記成形ロールのロール駆動軸に対して進退して、前記ワークの内部に挿通されたマンドレルと前記成形ロールの成形面との間でワークを部分挟圧して転造成形させるためのマンドレル装置と、前記成形ロールの成形面の側方に配置されたバックアップロールにより前記マンドレルを加圧するためのバックアップロール装置と、前記転造成形により漸次拡径されるワークの中心が成形ロールに対してほぼ水平方向に後退移動するように前記ワークの外周部を保持するためのセンタリングロール装置とを備えている。
【0003】
しかし、従来の冷間転造成形機は、成形ロールの成形面の一方の側に、マンドレル装置、バックアップロール装置及びセンタリングロール装置の各装置が配設された構成であった。よって、ワークの成形完了後に、マンドレル及びバックアップロールを後退させて成形済のワークを取り出し、その後に、ワーク供給装置によりワークを成形位置に供給配置した状態で、前記マンドレルが成形位置のワーク内に挿通されるように前進させることにより、次のワークのセットを行なっていた。このように、従来の冷間転造成形機は、成形ロールの成形面の一方の側にのみワークを配置して転造成形する構成であるために、生産性が低いという問題があった。このため、生産性を高めるには、単純に複数台の成形機を設置せざるを得ず、設置スペースが増大する等の別の問題が発生する。
【0004】
また、上記特許文献1に記載の成形機を含めて従来の成形機は、バックアップロール装置を固定配置して、駆動回転される成形ロールを可動配置する構成であるために、成形精度が悪く、後工程における機械加工に手間がかかるという別の問題もあった。
【特許文献1】特開2003−275838号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記構成の冷間転造成形機において、成形機の設置面積を大幅に増大させることなく生産性を高めること、及び成形品の成形精度を高めることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための請求項1の発明は、ロール駆動軸に成形ロールが交換可能に取付けられて、当該成形ロールの駆動回転により当該成形ロールの外周の成形面に部分圧接されたリング状のワークを転動回転させるための成形ロール装置と、前記成形ロールの成形面の両側にロール駆動軸に対して進退可能となって各マンドレルがそれぞれ配設されて、前記各マンドレルが前記ロール駆動軸に対して前進して、前記ワークの内部に挿通された前記マンドレルと前記成形ロールの成形面との間でワークを部分挟圧して転造成形させるために前記成形ロールの両側に配設された左右一対のマンドレル装置と、前記成形ロールの成形面の両側にそれぞれ配置された各バックアップロールにより前記一対のマンドレル装置の各マンドレルを加圧するための左右一対のバックアップロール装置と、前記成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形する際に、漸次拡径される各ワークの中心が成形ロールに対してほぼ水平方向に後退移動するように前記各ワークの外周部を保持する複数のセンタリングロールを有するセンタリングロール装置とを備え、前記成形ロール装置の成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形可能にしたことを特徴としている。
【0007】
請求項1の発明によれば、成形ロール装置の両側に左右一対のマンドレル装置と、左右一対のバックアップロール装置とが配設されて、成形ロール装置を共用化することにより、成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形できるので、成形能率が高められる。また、駆動回転される成形ロールが固定配置されていて、当該成形ロールの成形面の両側において2個のワークを同時に転造成形する構成であって、成形ロールの両側の各バックアップロールによる加圧力は互いに相殺される関係にあるため、軸心と直交する方向に対する成形ロールの歪みがなくなって、ワークの成形精度も高められる。
【0008】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記センタリングロール装置は、前記成形ロールの軸方向に沿って成形面と異なる部分に第1及び第2の各回動リング板がそれぞれ回動可能に嵌合されて、各回動リング板には、前記成形ロールに対して同一側に配置される2個のセンタリングロールが当該成形ロールの軸心を通る水平線に対して対称配置されるように、前記成形ロールの軸心に対して対称位置に一対一組の第1センタリングロール、及び同様の第2のセンタリングロールが前記成形ロールの軸方向に配置されてそれぞれ装着され、前記各回動リング板は、同期歯車装置により互いに同期して逆方向に同一角度だけ回動する構成であることを特徴としている。
【0009】
請求項2の発明によれば、第1及び第2の各回動リング板には、成形ロールの軸心に対して対称位置に一対一組の第1センタリングロール、及び同様の第2センタリングロールがそれぞれ装着されているため、同期歯車装置により第1及び第2の各回動リング板を互いに同期させて逆方向に同一角度だけ回動させることにより、成形ロールの両側で同時成形される2個のワークのセンタリングを同時に行える。
【0010】
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、センタリングロール装置を構成する全てのセンタリングロールは、ブラケットに対して付勢手段を介してワークに対する押圧方向に付勢した状態で支持されていることを特徴としている。
【0011】
請求項3の発明によれば、付勢手段によりワークの押圧方向に沿ってセンタリングロールが付勢された状態にして、同時成形する2個のワークをセンタリングロールでセンタリングできる。よって、同時成形する2個のワークに成長差(外径差)が発生した場合でも、センタリングロールは常にワークに接触して、成長の遅れたワークとセンタリングロールとの間に隙間が発生しなくなる。よって、同時成形する2個のワークに成長差(外径差)が発生しても、成長の遅れた側のワークの成形精度を確保できる。
【0012】
また、請求項4の発明は、請求項2又は3の発明において、前記成形ロールの両側に配置される2個のワークの各軸心を、当該成形ロールの軸心に対して直交する水平線に対してそれぞれ同一僅少量だけ上方及び下方に配置して転造成形可能にするために、前記第1及び第2の各センタリングロールの外径を異ならしめたことを特徴としている。
【0013】
請求項4の発明によれば、一対の第1センタリングロールと一対の第2センタリングロールの各外径差を前記僅少量(オフセット量)のほぼ2倍とすることにより、成形ロールの両側において2個のワークを成形ロールの軸心に対してオフセットさせて転造成形できる。ここで、成形ロールの両側に配置された左右一対のマンドレル、及び左右一対のバックアップロールも同様に成形ロールの軸心に対してオフセットされているため、左右の各バックアップロールの加圧力の作用位置が成形ロールの軸心に対して上下方向に僅かにずれるため、マンドレルが成形ロールの回転方向にずらされなくなってワークの回転がスムーズとなり、この結果成形精度が高められる。
【0014】
また、請求項5の発明は、請求項2ないし4のいずれかの発明において、前記同期歯車装置は、成形ロールよりも上方に配置されていることを特徴としている。
【0015】
請求項5の発明によれば、ワークの表面の黒皮、ワークのエッジ部に付着しているバリ等は、ワークの転造成形時に当該ワークから剥離落下されるが、同期歯車装置は、成形ロールよりも上方に配置されているために、前記黒皮類が歯車群内に絡み込まなくなる。
【0016】
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明において、前記成形ロール装置の成形ロールの成形面の両側にワークを個別に同時供給するための2台のローダを有するワーク供給装置を備えていることを特徴としている。
【0017】
請求項6の発明によれば、成形ロールの成形面の両側にワークを同時に供給できるので、転造成形機の非成形時間を短くできて、成形能率が高められる。
【0018】
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明において、前記成形ロール装置の成形ロールは、ロール駆動軸の端部に片持状となって装着されていることを特徴としている。
【0019】
成形ロールの成形面は、成形回数に比例して磨耗して、成形精度が低下するために、ワークを所定個数成形する毎に成形ロールを交換している。従来の成形機の成形ロールは、ロール駆動軸を指示する軸受の間に取付けられているため、成形ロールの交換には、一方の軸受を取り外す必要があって、成形ロールの交換に多くの時間と手間を要した。しかし、請求項7の発明によれば、成形ロールは、ロール駆動軸の端部に片持状となって取付けられているために、成形ロールの交換のためにロール駆動軸を支持している軸受を取り外す必要がなくなって、成形ロールの交換が容易となる。
【0020】
また、請求項8の発明は、請求項1ないし7のいずれかの発明において、前記マンドレル装置は、位置検出機能を備えた油圧シリンダにより成形ロールに対して前後動されて、内部空間にマンドレルが挿通されたワークを成形ロールの成形面との間で僅かの隙間をおいた位置で停止可能にしたことを特徴としている。
【0021】
請求項8の発明によれば、マンドレル装置を駆動する油圧シリンダが位置検出機能を備えているため、内部空間にマンドレルが挿通されたワークを成形ロールの成形面との間で僅かの隙間が形成された位置で停止させることができ、回転中の成形ロールにワークが接触して連れ廻り回転させられることなく、他の部材との協働により当該ワークの成形開始姿勢を保持させることができる。
【0022】
また、請求項9の発明は、請求項8の発明において、前記マンドレル装置は、マンドレルが取付けられて成形ロールの軸方向に移動可能な第1支持体と、前記マンドレルの自由端部を嵌合支持する嵌合孔を備えていて成形ロールの軸方向に移動しない第2支持体とから成り、前記第1及び第2の各支持体の対向面には、ワークの両端面を保持して当該ワークの成形開始姿勢を保持させるためのワーク保持板が、前記第1及び第2の各支持体に対して成形ロールの軸方向に出入り可能に装着されていることを特徴としている。
【0023】
請求項9の発明によれば、ワーク供給装置のローダに吊下支持されているワークに対してマンドレルを挿通させると共に、当該ワークの両端面を第1及び第2の各ワーク保持板に挟んで保持した成形開始姿勢で、位置検出機能を備えた油圧シリンダにより成形ロールに対してマンドレル装置を前進させて、前記成形開始姿勢のワークを成形ロールの成形面との間に僅かの隙間ができる位置まで近接させて停止させる。次に、センタリング装置の作動により各センタリングロールで前記姿勢のワークを保持すると同時に、前記ワークの両端面を保持している一対のワーク保持板を離間させると共に、バックアップロールを前進させると、前記ワークは成形開始姿勢のままでマンドレルを介して成形ロールの成形面に押し付けられる。このため、ワークの成形開始時において、マンドレルに対してワークが吊り下げられる姿勢となるのを回避できて、ワークの成形当初から当該ワークは成形開始姿勢を維持して成形可能となるため、ワークの転造成形がスムーズに、しかも精度よく行われる。
【0024】
また、請求項10の発明は、請求項9の発明において、前記成形ロール、及びマンドレルには、転造成形されるワークの幅を規制する成形規制溝がそれぞれ形成されていることを特徴としている。
【0025】
成形規制溝が形成された成形ロール、及びマンドレルを使用する場合には、成形当初からワークが正しい成形開始姿勢を保持していないと、成形ロール、及びマンドレルの各軸心に対してワークが傾斜して、成形開始時において成形ロール、及びマンドレルの各成形規制溝にワークが嵌り込まなくなって、ワークの転造成形をスムーズに開始できない。しかし、請求項10の発明によれば、成形ロールに近接したワークは、その両端面が一対のワーク保持板で保持されて成形開始姿勢を保持しているため、当該ワークは、成形開始当初から成形ロール、及びマンドレルの各成形規制溝内に嵌り込む。このため、請求項10の発明のように成形規制溝により幅を規制してワークの拡幅を防止して転造成形を行う場合においては、請求項9の発明は顕著な作用効果を奏する。
【0026】
また、請求項11の発明は、請求項1に記載の冷間転造成形機を用いてリング状のワークを冷間転造成形する方法であって、2個のワークを同時成形している途中で各ワークの外径を外径検出センサによりそれぞれ検出して、当該各検出値を各バックアップロール装置を構成するサーボモータにフィードバックさせて、各バックアップロールの送りを調整することにより、同時成形している2個のワークの転造成形による成長を揃えることを特徴としている。
【0027】
請求項11の発明によれば、成形ロールの両側の各バックアップの送りは、当該成形ロールの両側において同時成形している2個のワークの転造成形による拡径に係る外径が等しくなる(2個のワークの成長が揃う)ように調整されるので、ワークに対する各バックアップロールの加圧を同時に停止させても、2個のワークはいずれも設定外径となって、成形品質が高められる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、成形ロール装置の両側に左右一対のマンドレル装置と、左右一対のバックアップロール装置とが配設されて、成形ロール装置を共用化することにより、成形ロールの成形面の対向部において2個のワークを同時に転造成形できるので、成形能率が高められると共に、駆動回転される成形ロールが固定配置されていて、当該成形ロールの成形面の両側において2個のワークを同時に転造成形する構成であって、成形ロールの両側の各バックアップロールによる加圧力は互いに相殺される関係にあるため、軸心と直交する方向に対する成形ロールの歪みがなくなって、成形能率に加えてワークの成形精度も高められる。
【0029】
また、マンドレル装置は、マンドレルが取付けられて成形ロールの軸方向に移動可能な第1支持体と、前記マンドレルの自由端部を嵌合支持する嵌合孔を備えていて成形ロールの軸方向に移動しない第2支持体とから成り、前記第1及び第2の各支持体の対向面には、ワークの両端面を保持して当該ワークの成形開始姿勢を保持させるためのワーク保持板が、前記第1及び第2の各支持体に対して成形ロールの軸方向に出入り可能に装着された構成に加えて、位置検出機能を備えた油圧シリンダによりマンドレル装置を成形ロールに対して前後動させて、内部空間にマンドレルが挿通されたワークを成形ロールの成形面との間で僅かの隙間をおいた位置で停止可能にすることにより、成形ロールの成形面との間で僅かの隙間を有してワークを停止させた状態で、センタリング装置の作動により各センタリングロールで前記姿勢のワークを保持すると同時に、前記ワークの両端面を保持している一対のワーク保持板を離間させると共に、バックアップロールを前進させてマンドレルを加圧すると、前記ワークは成形開始姿勢のままでマンドレルを介して成形ロールの成形面に押し付けられる。このため、マンドレルに対してワークが吊り下げられる姿勢となるのを回避できて、ワークの成形当初から当該ワークは成形開始姿勢を維持しているため、ワークの転造成形がスムーズに、しかも精度よく行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下、本発明の最良実施形態を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。図1は、本発明に係る冷間転造成形機の全体斜視図であり、図2は、同じく正面図であり、図3は、同じく平面図であり、図4は、同じく右側面図であり、図5は、ワーク供給装置Sを主体に示す右側面図であり、図6は、成形ロール装置Aの斜視図である。図1ないし図6において、ベース1の長手方向の中央部には、成形ロール装置Aが前後方向Xに沿って固定配置されて、そのロール駆動軸2の手前側の端部に成形ロールFRが片持状となって交換可能に取付けられている。成形ロール装置Aの両側には、同一構造の左右一対のバックアップロール装置B1,B2 及び左右一対のマンドレル装置N1,N2 が成形ロール装置Aのロール駆動軸2の軸心C1 に対してそれぞれ対称となって左右方向Yに配置されており、成形ロール装置Aの固定配置構成、並びに一対のバックアップロール装置B1,B2 及び一対のマンドレル装置N1,N2 の対称配置構成が本発明の特徴を構成している。よって、成形ロール装置Aにおける成形ロールFRの取付構造、及び該成形ロール装置Aに一体に組み込まれているセンタリングロール装置Jは、従来の冷間転造成形機に存在しない新規構造であるが、バックアップロール装置B1,B2 及びマンドレル装置N1,N2 の各構成自体は、従来構造のままである。なお、ロール駆動軸2の軸心C1 に対して対称配置された一対のバックアップロール装置B1,B2 及び一対のマンドレル装置N1,N2 の各構成は同一であるので、一方のみについて説明する。
【0031】
最初に、成形ロール装置Aについて説明する。図7は、成形ロール装置Aの分解斜視図であり、図8は、図3のU−U線断面図であり、図9は、図8の符号(20)の部分拡大図である。図6ないし図9において、成形ロール装置Aのロール駆動軸2は、前後の各軸受3,4を介してハウジング5に支持されて、駆動モータQ1 のモータ駆動軸(図示せず)とカップリング6を介して接続されている。ロール駆動軸2は、ハウジング5の先端面から所定長だけ突出していて、ロール駆動軸2の先端部の第1取付部2aはストレート状に形成され、前記第1取付部2aには、成形ロールFRがすきまばめ嵌合により取外し可能に取付けられ、ロール駆動軸2の最先端の小径の第2取付部2bに袋体7が嵌合体8及び固定ボルト9により固定されることにより前記嵌合が緩まないようにしてある。なお、図7及び図8において11は、成形ロールFRと袋体7との間に介装されたスペーサを示す。この構造により、成形ロールFRは、ロール駆動軸2の最先端部に片持状となって嵌合されているため、従来構造と異なり軸受を取り外すことなく、成形ロールFRの交換が可能となる。また、成形ロールFRは第1取付部2aに対してすきまばめ嵌合により取外し可能に取付けられているので、第1取付部2aに対する成形ロールFRの交換が容易となる。また、ロール駆動軸2のハウジング5の先端面から突出した部分における前記第1取付部2aよりも基端側の大径の部分は、後述のセンタリングロール装置Jが装着される第3取付部2cとなっている。なお、図7及び図8において、12a〜12cは、前記ハウジング5をベース1に固定しているブラケットを示す。
【0032】
次に、成形ロール装置Aの両側にロール駆動軸2の軸心C1 に対して対称配置された同一構造の一対のバックアップロール装置B1,B2 及び一対のマンドレル装置N1,N2 について簡単に説明する。図10は、図2のV−V線断面図である。図1ないし図3、図8及び図10において、ベース1には、前後一対の案内レール13が左右方向Yに配置されていて、一対の案内レール13により左右方向Yに往復移動する移動テーブル14上にバックアップロールBR1(BR2)が搭載されている。移動テーブル14に一体に取付けられた平面コの字形のブラケット15の先端部(成形ロールFRの成形面10と対向する側の端部)には、所定間隔をおいて2枚のロール円板16が円筒部17に一体に連結された構成のバックアップロールBR1(BR2)が回転可能に支持されている。即ち、バックアップロールBR1(BR2)は回転軸18にキー19を介して一体に取付けられて、前記回転軸18は、前記ブラケット15の先端部を構成する一対のロール支持体21に軸受23a,23bを介して回転可能に支持されている。一対のロール支持体21の一方は、磨耗したバックアップロールBR1(BR2)の交換のために、取外し可能となっている。
【0033】
バックアップロールBR1(BR2)を搭載している移動テーブル14は、バックアップロールBR1(BR2)に加圧力を発生させるための加圧力発生装置E1,E2 によって左右方向Yに往復移動可能になっている。図1及び図10に示されるように、加圧力発生装置E1,E2 は、箱状のハウジング22と、該ハウジング22内に軸受23a,23bを介して回転可能に支持された回転円筒体24と、該回転円筒体24に一体に設けられたウォームホイール25と螺合するウォーム26が一体に取付けられて、前記ハウジング22を貫通した状態で軸受(図示せず)により回転可能に支持された駆動軸27と、該駆動軸27を回転させるために前記ハウジング22の外側に一体に設けられたサーボモータQ21,Q22と、前記回転円筒体24の内周側に一体に組み込まれた雌ねじ筒28と、該雌ねじ筒28と螺合されて一端部が前記移動テーブル14上のブラケット15に連結された雄ねじ棒29とを備えている。なお、回転円筒体24は、内周側に雌ねじ筒28を組込み可能とすべく、軸方向に沿って2分割構造となっている。よって、サーボモータQ21,Q22の回転によりウォーム26を介してウォームホイール25を回転させると、回転円筒体24が高トルクで回転させられる。高トルクの回転円筒体24の回転力は、雄ねじ棒29を介してバックアップロールBR1 の大きな加圧力(推力)に変換されて、マンドレルM1(M2)を介してワークWの転造成形部を成形ロールFRに対して加圧すると共に、サーボモータQ21,Q22により回転円筒体24を上記と逆方向に回転させると、移動テーブル14は、成形ロールFRに対して後退する方向に移動する。
【0034】
次に、図1ないし図4、及び図11を参照してマンドレル装置N1(N2)について説明する。図11は、マンドレル装置N1 の斜視図である。マンドレル装置N1(N2)は、前記案内レール13により左右方向に移動する移動テーブル31に搭載されていて、当該移動テーブル31には、前後方向Xに沿って一対の案内レール32が設けられている。マンドレル装置N1(N2)は、前記案内レール32に案内されて前後方向Xに移動する第1支持体33と、当該第1支持体33と対向配置されて、前記移動テーブル31に固定された第2支持体34とで構成され、第1支持体33の対向面にはマンドレルM1(M2)が前後方向Xに沿って突出して水平に固定されており、第2支持体34の対向面における前記マンドレルM1(M2)と対応する部分には、マンドレル嵌合孔35が形成されている。第1支持体33は、第2支持体34の側に固定されたシリンダ36のロッド36aに連結され、当該シリンダ36のロッド36aの出入りにより前後方向Xに沿って移動する。また、第1及び第2の各支持体33,34には、ワークWの成形開始姿勢を保持するためのワーク保持板37,38が前記マンドレルM1(M2)及びマンドレル嵌合孔35に近接して対向して設けられており、各支持体33,34は、シリンダ39,41により前後方向Xに沿って出入りする。
【0035】
また、各マンドレル装置N1(N2)の移動テーブル31は、停止位置検出機能を備えた油圧シリンダ42,43(図1及び図11参照)により設定ストロークで左右方向に移動される。即ち、各油圧シリンダ42,43のロッド42a,43aは、連結ロッド44,45を介して移動テーブル31に連結されている。各油圧シリンダ42,43は、ロール駆動軸2に対して同一側に配置されているため、ワークWの転造成形時には、油圧シリンダ42のロッド42aは突出すると共に、油圧シリンダ43のロッド43aは引っ込む。
【0036】
図12は、各マンドレル装置N1(N2)の移動テーブル31、即ちマンドレルM1(M2)を停止位置検出機能を備えた前記各油圧シリンダ42,43により移動させて、ワークWを成形ロールFRの成形面10との間で僅かの隙間を有した状態で停止可能にさせた油圧回路図である。なお、停止位置検出機能を備えた前記各油圧シリンダ42,43とは、ロッド42a,43aの移動中において当該ロッド42a,43aの特定点の位置を検出することにより信号を発して油圧シリンダ42,43を停止させる構成の公知のシリンダを示す。図12において、各油圧シリンダ42,43には、それぞれ4ポート3位置切換弁46,47に接続されていると共に、各油圧シリンダ42,43のピストンに対して互いに反対側の部分が開閉弁48,49で接続され、ポンプ圧の作用しない油路51と、各油圧シリンダ42,43のピストンの両側の各シリンダ室に接続する油路52a,52b,53a,53bとは、それぞれ逆止弁54a,54b,55a,55bで接続されて、低圧となったシリンダ室が油タンク56から油を吸引することにより停止位置を確保する構成となっている。
【0037】
このため、転造成形時において、成形ロールFRに対して各マンドレルM1(M2)を近接させて加圧させる際には、各油圧シリンダ42,43の4ポート3位置切換弁46,47は、ピストンに対して互いに逆のシリンダ室に圧油を流入させて、一方の油圧シリンダ42のロッド42aを突出させると共に、他方の油圧シリンダ43のロッド43aを引っ込めるようなポートが選択され、各油圧シリンダ42,43が個別に停止信号を発すると、当該停止信号により各切換弁46,47は、閉止位置に切り換えられる。これにより、各油圧シリンダ42,43のピストンの両側の各シリンダ室のうち、高圧側のシリンダ室の圧油は、逆止弁54a,55a(54b,55b)のいずれか一方により逆流を阻止されると共に、低圧側のシリンダ室には、他の逆止弁54b,55b(54a,55a)を通して油タンク56からの油を吸引することにより、ピストンの移動が阻止されて、停止位置を保持する。一方、各マンドレルM1(M2)に圧油が作用しないようにするには、各切換弁46,47を閉止位置に切り換えると共に、成形時において各開閉弁48,49を開位置に切り換えると、各油圧シリンダ42,43は、ピストンに対して互いに反対のシリンダ室の間において自由に油が流れて、各油圧シリンダ42,43は、外力に従動することになる。なお、図12において、57はポンプを示す。
【0038】
次に、図6ないし図9、及び図13ないし図15を参照して、転造成形部が成形ロールFRとマンドレルM1(M2)との間で挟圧された状態で転造成形(拡径成形)中のワークWの中心が水平方向に移動するように、前記ワークWを外側から規制するセンタリングロール装置Jについて説明する。図13は、センタリングロール装置Jの正面図であり、図14は、同期歯車装置Rの平面図であり、図15は、一対一組となった計4個のセンタリングロールCR1,CR2 によるセンタリング作用を示す図である。図6ないし図9において、センタリングロール装置Jは、成形ロール装置Aのロール駆動軸2の第3取付部2cに回動可能に嵌合される第1及び第2の各回動リング板P1,P2 と、当該第1及び第2の各回動リング板P1,P2 を互いに同期させて逆方向に同一角度だけ回動されるための同期歯車装置Rと、ラック・ピニオン機構を介して当該同期歯車装置Rを駆動させるための駆動シリンダ61とを備えている。第1及び第2の各回動リング板P1,P2 には、いずれも外周面の所定中心角の部分にセクタギア(部分歯車)SG1 ,SG2 が周方向に一体に設けられていると共に、回動中心(装着状態においてロール駆動軸2の軸心C1)に対して対称位置に一対のセンタリングロールCR1 ,CR2 がそれぞれ各回動リング板P1,P2 の軸心と平行となるように片持ち状に設けられている。各センタリングロールCR1 ,CR2 は、いずれも回動リング板P1,P2 の外周部のブラケット62に支持されている。また、図9に示されるように、第1及び第2の各回動リング板P1,P2 は、それぞれ成形ロール装置Aのロール駆動軸2の第3取付部2cに軸受63を介して回動可能に嵌合され、第1及び第2の各回動リング板P1,P2 の間隔は第1リングスペーサ64により定められ、第1及び第2の各回動リング板P1,P2 は、第2及び第3のリングスペーサ65,66並びに押えリング67によりロール駆動軸2の軸方向への移動が阻止されている。
【0039】
また、図6、図7、図13及び図14に示されるように、同期歯車装置Rは、ロール駆動軸2の直上に配置され、当該同期歯車装置Rの歯車駆動軸68は、ハウジング(歯車箱)69に前後方向Xに沿って水平に支持されていて、前記歯車駆動軸68の基端部の歯車G10と、駆動シリンダ61のロッド71の下面に形成されたピニオン72とが噛合している。前記歯車駆動軸68の先端部には、第1回動リング板P1 のセクタギアSG1 と噛合する歯車G1 と、歯車駆動軸68の回転を歯車従動軸73に伝達させる歯車G3 とが取付けられている。歯車駆動軸68には、第2回動リング板P2 のセクタギアSG2 と噛合する歯車G2 と、歯車駆動軸68に取付けられた前記歯車G3 と等歯数であって、当該歯車G3 と噛合する歯車G4 とが取付けられている。この結果、駆動シリンダ61のロッド71が出入りすると、同期歯車装置Rによって、第1及び第2の各回動リング板P1 ,P2 は、互いに同期して逆方向に同一角度だけ回動する。また、同期歯車装置Rは、その全体がロール駆動軸2の直上に配置されているため、転造成形時にワークWから分離される黒皮、バリ等が同期歯車装置Rを構成する各歯車G1 〜G4 及びセンタリングロール装置Jの各セクタギアSG1 ,SG2 に付着しなくなる。
【0040】
そして、転造成形には、図16(イ)に示されるように、マンドレルM1 及びバックアップロールBR1 の各軸心C2 ,C3 の高さを、成形ロールFRの軸心C1 の高さと同一にして行う方法と、同(ロ)に示されるように、マンドレルM1 及びバックアップロールBR1 の各軸心C2 ,C3 の高さを、成形ロールFRの軸心C1 に対して上下のいずれかにオフセットさせて(ずらして)行う方法とがある。後者の方法によると、マンドレルM1 及びバックアップロールBR1 の各軸心C2,C3 は、成形ロールFRの軸心C1 に対してオフセットされているため、左右の各バックアップロールBR1 の加圧力の作用位置が成形ロールFRの軸心C1 に対して上下方向に僅かにずれるため、マンドレルM1 がバックアップロールBR1 の回転方向にずれるのを阻止できると共に、バックアップロールBR1 の押圧力による成形ロールFRの回転抵抗を小さくできるため、ワークの回転がスムーズとなって、成形精度が高められる利点がある。
【0041】
実施例は、後者の転造成形方法を実施するために、図15及び図16(ロ)に示されるように、左右の各マンドレルM1(M2)の軸心C2 及び各バックアップロールBR1(BR2)の軸心C3 は、成形ロールFRの軸心C1 に対して上下方向に沿って互いに反対側に僅少量(ΔH)だけオフセットして配置されている。このため、センタリングロール装置Jを構成する一対一組のセンタリングロールCR1 の各軸心を結ぶ線分L1 及び別の一対一組のセンタリングロールCR2 の各軸心を結ぶ線分L2 と、成形ロールFRの軸心C1 と直交する水平線L0 との交差角度(θ)は等しい。また、一対一組のセンタリングロールCR1 の外径D1 はほぼ(D10+2ΔH)になると共に、一対一組のセンタリングロールCR2 の外径D2 はほぼ(D10−2ΔH)になる(但し、D10は、オフセットしない場合の各センタリングロールCR1,CR2 の外径である)。これにより、左右一対のマンドレルM1(M2)の軸心C2 及び同様のバックアップロールBR1(BR2)の軸心C3 を成形ロールFRの軸心C1 に対してオフセットさせた場合でも、転造成形中のワークWの軸心は、成長に応じてマンドレルM1(M2)の軸心C2 を通る水平線に沿って成形ロールFRに対して後退する。
【0042】
また、図1、図2及び図15に示されるように、成形ロールFRの両側において同時成形される各ワークWの外径は、第1及び第2の各外径検出装置F1,F2 により常時検出される。外径検出装置F1(F2)は、左右方向Yに沿って水平に固定配置されるシリンダ81と、当該シリンダ81のロッド82の先端部に、成形ロールFRの成形面10との間でワークWを挟むようにして垂直に取付けられたセンサバー83とで構成されて、ワークWの成長により前記センサバー83が成形ロールFRに対して後退することにより、前記ロッド82の移動長を検出して当該ワークWの外径を常時検出する構成である。そして、第1及び第2の各外径検出装置F1,F2 により個別に検出される成形ロールFRの両側の各ワークWの外径の検出信号は、第1及び第2の各バックアップロール装置B1 ,B2 の各バックアップロールBR1,BR2 を回転駆動させるための各サーボモータQ21,Q22に伝達されて、左右の各ワークWの成長が揃うように当該各サーボモータQ21,Q22の回転速度が制御されている。
【0043】
ここで、2個同時成形する成形ロールFRの両側の各ワークWの成長(時間に対する外径の増大量)を揃えることにより、転造成形後における2個の各ワークWの外径を同一にできて、成形品の品質が高められる。この実現手段は種々存在するが、3つの代表例を挙げる。第1の制御方法は、図17に示されるように、未成形のワークWから成形品Kとなるまでの間において複数の異なる外径D1 〜D6 に至る測定点を選択しておいて、センサバー83により連続して検出される両側の各ワークWの成長を比較して、早く成長した側のバックアップロールBR1(BR2)の送りを一時的に停止させて、測定点に係る各外径D1 〜D6 において成長を揃えながら、転造成形する方法である。なお、図17ないし図19において、D0 は、ワークWの外径を示し、図17において、T1 は、最初に停止する側のワークの加工停止時間を示し、T2 は、2個のワークWの成形終了時間差を示す。
【0044】
また、第2の制御方法は、図18に示されるように、隣接する各測定点に係る外径D1 〜D6 の中間部において、両側の各ワークWの成長を比較して、次に到達する各測定点に係る外径D2 〜D6 において各ワークWが同一径となるように、成長の早い側のワークWのバックアップロールBR1(BR2)の送りを小さくして、各測定点に係る外径D1 〜D6 毎に、両側の各ワークWの成長を同一にする方法である。図示の例では、隣接する測定点に係る外径D1 〜D6 の中間の外径に達した時点で、2個のワークWの外径差を検出して制御している。更に、第3の制御方法は、図19に示されるように、一方側のワークWを成形基準にすると共に、他方側のワークWの成形を成形基準側のワークWの成長と同期するように従動させるものである。即ち、成形ロールFRの両側の2個のワークWの外径は常時センサバー83により検出されているため、各時点における従動側のワークWと基準側のワークWの外径差(外径偏差量)〔ΔD〕を検出した場合には、基準側のワークWの外径に近付くように従動側のワークWのバックアップロールBR1(BR2)の送り速度を変更させて、従動側のワークWの外径を基準側のワークWの外径に近付けながら転造成形する方法である。バックアップロールBR1(BR2)の送り速度の変更は、第1及び第2の各加圧力発生装置E1,E2 のサーボモータQ21,Q22を制御して行う。なお、上記した第1ないし第3の各制御方法は、併用することも可能である。
【0045】
次に、図1ないし図5を参照して、成形ロールFRの両側の所定位置にワークWを供給するためのワーク供給装置Sについて説明する。ワーク供給装置Sは、制御用モータQ3 及びボールネジ装置84により一対のガイドレール85に案内されて前後方向Xに前後動する前後動フレーム86と、制御用モータQ4 及びボールネジ装置87によりガイドレール90に案内されて昇降するように、前記前後動フレーム86の前面に装着された昇降フレーム88と、水平配置された左右一対のシリンダ89により左右方向Yに移動可能なように前記昇降フレーム88に装着された左右一対のローダ91とからなって、前記各ローダ91の下端部には、リング状のワークWの両端面を把持する把持具92が取付けられている。制御用モータQ3 及びボールネジ装置84により前後動フレーム86を前進端まで移動させておくと共に、各シリンダ89により左右一対の各ローダ91をボールネジ装置87に対して外側の移動端に配置した状態において、制御用モータQ4 及びボールネジ装置87により各ローダ91の下端部の把持具92で把持された各ワークWの軸心が成形ロールFRの軸心C1 と一致する位置まで昇降フレーム88を下降させると、成形ロールFRの両側の所定位置にそれぞれワークWが配置される。また、成形ロールFRよりも後方であって、しかも当該成形ロールFRの軸心C1 に対して第1バックアップロール装置B1 が配置された側には、投入された多数のワークWを保持するワークシュート93が傾斜姿勢で左右方向Yに配置されている。ワークシュート93からワークWを取り出すには、ローダ91が左右方向Yにおいてワークシュート93の傾斜下端部に配置されるように、一対のシリンダ89を個別に作動させて各ローダ91毎に、ワークシュート93からワークWを取り出す。
【0046】
次に、図20ないし図24を参照して、左右一対の各マンドレルM1,M2 及びバックアップロールBR1,BR2 が成形ロールFRの軸心C1 に対して反対の側にΔHだけオフセットして配置された状態でワークWを転造成形する順序について説明する。まず、ワーク供給装置Sの左右の各ローダ91を前後方向Xに沿ってワークシュート93の位置まで前進させ、この状態で一方のシリンダ89の作動により正面視で左側のローダ91を左右方向Yに沿ってワークシュート93の斜下端部の直上に配置する。次に、昇降フレーム88を下降させて、その下降端において把持具92によりワークWを把持した後に、昇降フレーム88を上昇させる。全く同様にして、正面視において右側のローダ91の把持具92によって別のワークWを把持させる。その後に、各シリンダ89を作動させて各ローダ91の把持具92により把持された各ワークWを成形ロールFRの軸心C1 に対して対称な所定位置に配置した状態で、前後動フレーム86を成形ロールFRに対応する位置まで前進させた後に、昇降フレーム88を下降させることにより、図20に示されるように、成形ロールFRの両側の所定位置に2個のワークWをそれぞれ配置する。上下方向Zに沿ったワークWの軸心C0 の位置は、マンドレルM1 の軸心C2 とほぼ同一高さであると共に、左右方向Yに沿ったワークWの軸心位置は、当該ワークWの内部空間にマンドレルM1 を挿通した場合に、ワークWの成形ロールFR側の内周面とマンドレルM1 との隙間(ΔY1)が可能な限り小さくなるような位置に定めてある(図21参照)。
【0047】
次に、図20に示されるように、左右の各マンドレル装置N1,N2 の各シリンダ36により可動側の第1支持体33を固定側の第2支持体34に近接するように移動させて、把持具92に吊下姿勢で把持されているワークWの内部空間にマンドレルM1(M2)を挿通して、当該マンドレルM1(M2)の先端部を第2支持体34のマンドレル嵌合孔35に嵌合させて、マンドレルM1(M2)を両端支持させる。その後に、シリンダ39,41により第1及び第2の各支持体33,34にそれぞれ設けられたワーク保持板37,38を互いに近接させることにより、各ワーク保持板37,38によりワークWの両端面を保持する。なお、各ワーク保持板37,38によるワークWの両端面の保持と、ワークWの中空部に対するマンドレルM1(M2)の挿通とは、いずれを先に行ってもよいし、また同時に行ってもよい。ワークWの両端面を各ワーク保持板37,38で保持した後に、当該ワークWを把持している把持具92を開放させて、各ローダ91を原位置に復帰させた後に、ワークシュート93に待機している次のワークWの取出しを行う。これにより、ワークWの転造成形中において、次のワークWのセットの準備が行えて、成形能率が高められる。なお、図21に示されるマンドレルM1(M2)の位置は、後退端位置である。
【0048】
次に、図22に示されるように、位置検出機能を備えた前記各油圧シリンダ42,43を作動させて、回転中の成形ロールFRと第1及び第2の各支持体33,34で両端面を保持されたワークWとの間に僅かの隙間 (ΔY2)が形成される位置まで、案内レール32の案内によりマンドレル装置N1(N2)を成形ロールFRの側に設定量だけ移動させて停止させる。この状態では、ワークWは、当該ワークWの成形ロールFR側の内周面とマンドレルM1(M2)との間には僅かの隙間 (ΔY1)が形成されていると共に、成形ロールFRとワークWとの間には僅かの隙間 (ΔY2)が形成された状態で、第1及び第2の各支持体33,34により両端面が保持されて停止している。また、センタリングロール装置Jを構成する一対一組となった二組の各センタリングロールCR1,CR2 は、上記状態で停止しているワークWの斜上方及び斜め下方に待機している。
【0049】
その後に、ワークWを保持している各ワーク保持板37,38を離間させた直後に、油圧シリンダ42,43を作動させて成形ロールFRに対してマンドレルM1(M2)を僅少量(ΔY1 +ΔY2 )だけ前進させると共に、センタリングロール装置Jを作動させて各センタリングロールCR1(CR2 )によりワークWの外周面をセンタリングすると、ワークWは、各ワーク保持板37,38で保持されていた姿勢が殆ど崩されることなく、そのまま成形ロールFRに圧接させられ、その後にバックアップロールBR1(BR2)が前進して、ワークWは、マンドレルM1(M2)を介してバックアップロールBR1(BR2)により駆動回転中の成形ロールFRに加圧されることにより、当該成形ロールFRと逆方向に従動回転(転動回転)されながら徐々に薄肉化されて拡径される(転造成形される)。このように、転造成形の初期において、ワークWは、成形当初から成形ロールFRに対して正しい成形開始姿勢(ワークWの軸心が成形ロールFRの軸心と平行な状態)を保持しているため、マンドレルM1(M2)に対して僅かに吊下げ姿勢となることにより成形ロールFRに対して成形姿勢からずらされて配置されたワークが、成形開始直後に成形開始姿勢に正されるようなことがなくなって、成形当初から成形開始姿勢によりスムーズに成形される。また、成形中においては、上記したように、成形ロールFRの両側の2個のワークの成長が揃うように、各サーボモータQ21,Q22の各回転数の制御により、各バックアップロールBR1,BR2 の送りが制御されて、同時成形している2個のワークWの外径が同一の成形品Kが同時に成形される。また、成形ロールFRは、その両側から各バックアップロールBR1,BR2 により同時に押し付けられて、2個のワークWを同時に成形する構成であって、成形ロールFRに両側から作用する押付け力は、互いに相殺される関係にある。このため、各バックアップロールBR1,BR2 の押付け力による成形ロールFRの歪みが殆どなくなって、成形品Kの成形品質が高まる。
【0050】
そして、成形終了後には、図24に示されるように、各バックアップロールBR1,BR2 を後退端まで後退させ、一対一組のセンタリングロールCR1,CR2 で成形品Kを仮保持した状態で、当該成形品Kの内部空間に挿通されているマンドレルM1(M2)を後退させることにより引き抜き、その後に、成形品Kに対して前記各センタリングロールCR1,CR2 を退避させると、当該成形品Kは、支持を失って落下される。ここで、図1及び図2に示されるように、成形ロールFRの直下には、成形品排出樋94が僅かに傾斜した状態で左右方向Yに配置されているため、成形ロールFRの両側方から直下に落下した2個の成形品Kは、前記成形品排出樋94を通って転造成形機の側方に排出される。
【0051】
また、上記実施例では、ワークWは、当該ワークWの成形ロールFR側の内周面とマンドレルM1(M2)との間には僅かの隙間 (ΔY1)が形成されていると共に、成形ロールFRとワークWとの間には僅かの隙間 (ΔY2)が形成された状態で、第1及び第2の各支持体33,34により両端面が保持されて停止させた後に、ワークWを保持している各ワーク保持板37,38を離間させた直後に、油圧シリンダ42,43を作動させて成形ロールFRに対してマンドレルM1(M2)を僅少量(ΔY1 +ΔY2 )だけ前進させると共に、センタリングロール装置Jを作動させて各センタリングロールCR1(CR2 )によりワークWの外周面をセンタリングして、ワークWを成形ロールFRに圧接させているが、図25に示されるように、各油圧シリンダ42,43の停止位置の設定を変更させて、マンドレルM1(M2)によりワークWを成形ロールFRに当接するまで、前進させることも可能である。この場合には、ワークWが成形ロールFRに当接する直前に一対のワーク保持板37によりワークWの保持が開放されると共に、ワークWが成形ロールFRに当接するとほぼ同時に各センタリングロールCR1(CR2 )によりワークWの外周面をセンタリングする。その後に、バックアップロールBR1(BR2)が前進して、ワークWは、マンドレルM1(M2)を介してバックアップロールBR1(BR2)により駆動回転中の成形ロールFRに加圧される。なお、バックアップロールBR1(BR2)がマンドレルM1(M2)を加圧する直前において、各開閉弁48,49を開いて、油圧シリンダ42(43)の作動を停止させる。
【0052】
また、転造成形には、上記したように外周面に「カリバー」と称される成形規制溝が形成されていない成形ロールFR、及びマンドレルM1,M2 を使用する場合と、図25に示されるように、拡幅を防止して成形品Kを成形するために、外周面にそれぞれ成形規制溝95,96が形成された成形ロールFR、及びマンドレルM1,M2 を使用する場合とがある。このような成形規制溝95,96を有する成形ロールFR、及びマンドレルM1,M2 を使用する場合には、成形ロールFRに対して成形開始当初から正しい成形姿勢を維持していないと、ワークWが成形ロールFRの成形規制溝95及びマンドレルM1,M2 の成形規制溝96に挿入されない。このため、上記したように、ワーク保持板37,38で両端面を保持したワークWを成形ロールFRに近接して停止させた状態で、ワーク保持板37,38を開放した直後に一組のセンタリングロールCR1,CR2 でワークWの外周を支持すると、ワークWは成形開始姿勢を保持しているため、ワークWは前記各成形規制溝95,96に確実に嵌り込むため、成形開始からスムーズにワークWを成形できる。
【0053】
また、上記したセンタリングロール装置Jを構成する計4個の各センタリングロールCR1,CR2 は同期歯車装置Rにより同期して移動するので、一つの成形ロールFRの対向部に2個のワークWを同時に加圧させて、2個のワークWを同時成形する場合には、2個のワークWの成長が揃わない場合には、成長の遅れた外径の小さなワークWと各センタリングロールCR1,CR2 との間には、僅かの隙間が発生して、完全にセンタリングされない状態で、成長の遅れた側のワークWが成形されることになって、成長の遅れた外径の小さなワークWの成形精度が低下する。
【0054】
そこで、図27ないし図29に示されるセンタリングロールユニット100を使用すると、上記不具合を解消できる。図27は、一部を破断した使用状態のセンタリングロールユニット100の側面図であり、図28は、同様の状態の平面図であり、図29は、同様の状態の斜視図である。センタリングロールユニット100のブラケット101は分割構造になっていて、ブラケット本体102と、当該ブラケット本体102にボルト103を介して一体に組み付けられる一対のサイドブラケット104とで構成されて、センタリングロールCR1,CR2 のロール軸105は、前記一対のサイドブラケット104で支持される。ロール軸105の両端部は角軸状に形成されて、各角軸部105aは、サイドブラケット104に貫通して形成された角軸部支持孔106にセンタリングロールCR1,CR2 の押圧方向に沿って僅かにスライド可能に支持されている。各サイドブラケット104には、前記角軸部支持孔106と直交し、且つ当該角軸部支持孔106に臨んで付勢部材挿入孔107が形成されている。付勢部材挿入孔107における角軸部支持孔106に臨む部分と反対側に形成された雌ねじ部108にボルト部材109が螺合され、当該ボルト部材109に頭付ピン110がスライド可能に挿通され、頭付ピン110の頭部110aとボルト部材109の端面との間に介装された皿バネ群111が前記付勢部材挿入孔107に介装された構造となっている。なお、図28において、112は、ロール軸105に対してセンタリングロールCR2 を支持するための一対の軸受を示し、図27ないし図29において、114は、ブラケット101を第1又は第2の回動リング板P1,P2 に対して支持している支持軸を示す。
【0055】
このため、センタリングロール装置Jの駆動シリンダ61によりセンタリングロールCR1,CR2 をワークWの外周面に対して押圧した状態にすると、前記皿バネ群111が圧縮されて、センタリングロールCR1,CR2 がブラケット101に対して僅かに後退した状態となって、角軸部支持孔106の内側面106aと角軸部105aとの間に僅かの隙間113が形成される。
【0056】
このため、センタリングロール装置Jを構成する計4個のセンタリングロールCR1,CR2 を全て上記構成にすると、同時成形する2個のワークWの成長が揃わない場合においては、前記隙間113に差が発生する(成長の遅れたワークWにおいて隙間113が大きくなる)ことにより、2個のワークWの成長差が発生しても、計4個の各センタリングロールCR1,CR2 は、ワークWの外周面との間に隙間が発生することなく、常に接触してセンタリングを行いながら成形可能となる。よって、2個のワークWの成長差があっても、ワークWの成形精度を維持できる。
【0057】
更に、上記実施例では、成形ロールFRは、ロール駆動軸2の軸端に片持状に取付けられているために、成形ロールFRが所定量だけ磨耗した後における成形ロールFRの交換において、ロール駆動軸2を支持している軸受を取り外すことなく行なえる利点があるが、成形ロールFRは、ロール駆動軸2の両端支持部の間に取付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明に係る冷間転造成形機の全体斜視図である。
【図2】同じく正面図である。
【図3】同じく平面図である。
【図4】同じく右側面図である。
【図5】ワーク供給装置Sを主体に示す右側面図である。
【図6】成形ロール装置Aの斜視図である。
【図7】成形ロール装置Aの分解斜視図である。
【図8】図3のU−U線断面図である。
【図9】図8の符号(20)の部分拡大図である。
【図10】図2のV−V線断面図である。
【図11】マンドレル装置N1 の斜視図である。
【図12】マンドレルM1(M2)を停止位置検出機能を備えた各油圧シリンダ42,43により移動させて、ワークWを成形ロールFRの成形面10との間で僅かの隙間を有した状態で停止可能にさせた油圧回路図である。
【図13】センタリングロール装置Jの正面図である。
【図14】同期歯車装置Rの平面図である。
【図15】一対一組となった計4個のセンタリングロールCR1,CR2 によるセンタリング作用を示す図である。
【図16】(イ),(ロ)は、それぞれオフセットなし、及びオフセットありの場合の転造成形の原理を示す図である。
【図17】各測定点に係る到達外径D1 〜D6 において、先に到達外径に達した側のワークWに対するバックアップロールBR1(BR2)の送りを停止させて、2個のワークWの外径を同一にして成形する制御方法を示す図である。
【図18】各測定点に係る到達外径D1 〜D6 において、隣接する各測定点D1 〜D6 の中間において成長差を検出して、成長の速い側のワークWに対するバックアップロールBR1(BR2)の送りを遅くして、2個のワークWの外径を同一にして成形する制御方法を示す図である。
【図19】従動側のワークWの成長と基準側のワークWの成長とが外径偏差量を超えた場合には補正を行って、2個のワークWの外径を同一にして成形する制御方法を示す図である。
【図20】(イ),(ロ)は、それぞれ成形ロールFRの成形面10の両側に2個のワークWを配置した状態の平面図、及び正面図である。
【図21】(イ),(ロ)は、それぞれ成形ロールFRの成形面10の両側に配置された2個のワークWの内部空間にマンドレルM1(M2)を挿通した状態の平面図、及び正面図である。
【図22】(イ),(ロ)は、それぞれマンドレル装置N1(N2)により、内部空間にマンドレルM1(M2)を挿通された各ワークWを成形ロールFRとの間に僅かの隙間(ΔY2)が形成される位置まで前進させて停止させた状態の平面図、及び正面図である。
【図23】(イ),(ロ)は、それぞれマンドレル装置N1(N2)を更に前進させて成形が開始された直後の状態の平面図、及び正面図である。
【図24】(イ),(ロ)は、それぞれ成形を終えて成形品Kを落下させる状態の平面図、及び正面図である。
【図25】(イ),(ロ)は、それぞれワークWに挿通されたマンドレルM1(M2)により当該ワークWを成形ロールFRの直前で停止させることなく、そのまま成形ロールFRに押圧して成形を開始する状態の平面図、及び正面図である。
【図26】成形規制溝95,96を備えた成形ロールFR及びマンドレルM1(M2)によりワークWを成形する直前の状態の平面図である。
【図27】一部を破断した使用状態のセンタリングロールユニット100の側面図である。
【図28】同様の状態の平面図である。
【図29】同様の状態の斜視図である。
【符号の説明】
【0059】
A:成形ロール装置
1,B2 :バックアップロール装置
BR1,BR2 :バックアップロール
0 :ワークの軸心
1 :成形ロールの軸心
2 :マンドレルの軸心
3 :バックアップロールの軸心
CR1,CR2 :センタリングロール
1,F2 :外径検出装置
FR:成形ロール
ΔH:マンドレルのオフセット量
J:センタリングロール装置
K:成形品
1,M2 :マンドレル
1,N2 :マンドレル装置
1 :第1回動リング板
2 :第2回動リング板
S:ワーク供給装置
W:ワーク
2:ロール駆動軸
10:成形ロールの成形面
33:第1支持体
34:第2支持体
37,38:ワーク保持板
42,43:位置検出機能を備えた油圧シリンダ
91:ローダ
95,96:成形規制溝
100:センタリングロールユット
101:ブラケット
111:皿バネ群(付勢手段)
【出願人】 【識別番号】000149505
【氏名又は名称】大同マシナリー株式会社
【出願日】 平成19年6月15日(2007.6.15)
【代理人】 【識別番号】100083655
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 哲寛


【公開番号】 特開2008−307578(P2008−307578A)
【公開日】 平成20年12月25日(2008.12.25)
【出願番号】 特願2007−158177(P2007−158177)