(57)【要約】【課題】  サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分に、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層を設けることにより、部品点数の増加、構造の複雑化を招くことなく、ワークの焼付きを防止することができる輪体成形装置の提供を目的とする。【解決手段】  周面に輪体成形部３ａを形成した成形ローラ３と、成形ローラ３に接離可能に対向され、中間部周面に輪体成形部５ａが、両側周面に規制部５ｂが形成されたマンドレル５と、マンドレル５の背面側に対設され、マンドレル５の規制部５ｂと対接する摺接部７ｂが形成されたサポートローラ７との３つの回転要素３，５，７を回転可能に軸支してワークＷを成形する輪体成形装置であって、サポートローラ７の摺接部７ｂにおいてワークＷの軸方向の側端面と対向する部分には、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層１１が設けられたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006055894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に輪体成形部を形成した成形ローラと、
上記成形ローラに接離可能に対向され、中間部周面に輪体成形部が、両側周面に規制部が形成されたマンドレルと、
上記マンドレルの背面側に対設され、マンドレルの規制部と対接する摺接部が形成されたサポートローラとの３つの回転要素を回転可能に軸支してワークを成形する輪体成形装置であって、
上記サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分には、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層が設けられた
輪体成形装置。
【請求項２】
上記抵抗低減層は、材料の溶射層、コーティング層、固着層のうち少なくとも１つに設定された
請求項１記載の輪体成形装置。
【請求項３】
成形ローラと、該成形ローラに接離可能に対向されるマンドレルと、マンドレルの背面側に対接されるサポートローラとを備え、該サポートローラのワーク軸方向の側端面と対向する部分に抵抗低減層が設けられた輪体成形装置を用いてワークを成形する成形工程と、
成形後のワークをサイジング装置を用いてサイジングするサイジング工程とを備えた輪体形成方法。
【請求項４】
上記ワークはテーパベアリングの内輪に設定され、
上記サイジング工程において、成形後のワークを、小径孔と大径孔とを備えたサイジングケース内に、その大径孔側から押圧挿入し、サイジング後のワークを小径孔側から挿入される押出し部材にて押出す
請求項３記載の輪体成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テーパベアリングの内輪（インナレース）、外輪（アウタレース）やその他の輪体を所定形状に冷間圧延加工して成形するような輪体成形方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述例の輪体成形装置としては図８に示す構造の装置がある。  
すなわち、周面に輪体成形部９１ａを形成した成形ローラ９１と、この成形ローラ９１に接離可能に対向され、中間部周面に輪体成形部９２ａが、両側周面に規制部９２ｂ，９２ｂがそれぞれ形成されたマンドレル９２と、このマンドレル９２の背面側に対設され、マンドレル９２の規制部９２ｂ，９２ｂと対接する一対の摺接部９３ｂ，９３ｂが形成されたサポートローラ９３との３つの回転要素９１，９２，９３を回転可能に軸支してワークＷを成形するように構成したものである。
【０００３】
図８に示す従来の輪体成形装置においてテーパロールベアリングの外輪または内輪のようなワーク軸芯線に対して非平行な内周面または外周面を有するワークＷ（図８では外輪を示す）を成形する場合、ワークＷには成形ローラ９１の成形押圧力の分力が作用するので、該ワークＷは図８の矢印方向に振れ、サポートローラ９３の摺接部９３ｂの内側面（一対の摺接部９３ｂ，９３ｂの対向面）にワークＷが接触して、摩擦による焼付きが生ずる問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために本出願人は特許文献１に記載の装置を既に発明した。  
つまり、上述のサポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分に、該摺接部に対して回転自在な回転体を設け、ワークがこの回転体に摺接した時、回転体をワークと同方向に回転して、摩擦による焼付きを防止するように構成した輪体成形装置である。
【０００５】
しかし、上述の回転体をサポートローラの摺接部に回転自在に取付けるには、サポートローラのハブ部にクロスローラベアリング等の軸受ベアリングを介して回転体を取付ける必要があることは勿論、回転体にはローラ軸と、このローラ軸を位置決め固定するボルト等の位置決め部材と、ローラ軸に対して回転自在なローラとの組合せ構造を複数組設ける必要があり、加工工数、組付け工数が大となり、また部品点数が多くなって、構造が複雑化する問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−１８１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分に、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層を設けることにより、部品点数の増加、構造の複雑化を招くことなく、ワークの焼付きを防止することができる輪体成形装置の提供を目的とする。
【０００７】
この発明はまた、サポートローラのワークの軸方向の側端面と対向する部分に抵抗低減層が設けられた輪体成形装置を用いてワークを成形した後に、成形後のワークをサイジングすることにより、成形時のワークの焼付き防止を図ると共に、サイジングによりワークの寸法精度向上を図ることができる輪体成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による輪体成形装置は、周面に輪体成形部を形成した成形ローラと、上記成形ローラに接離可能に対向され、中間部周面に輪体成形部が、両側周面に規制部が形成されたマンドレルと、上記マンドレルの背面側に対設され、マンドレルの規制部と対接する摺接部が形成されたサポートローラとの３つの回転要素を回転可能に軸支してワークを成形する輪体成形装置であって、上記サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分には、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層が設けられたものである。
【０００９】
上記構成によれば、ワークの成形時にワークが振れて、このワークがサポートローラの摺接部に設けられた抵抗低減層に接触しても、該抵抗低減層により摩擦抵抗が低下されるので、ワークの焼付きを防止することができ、しかも、サポートローラの摺接部に抵抗低減層を設ける構成であるから、回転体を回転自在に取付ける構造と異なり、部品点数の増加、構造の複雑化を招くことはなく、ワークの焼付きを防止することができる。
【００１０】
この発明の一実施態様においては、上記抵抗低減層は、材料の溶射層、コーティング層、固着層のうち少なくとも１つに設定されたものである。  
上述の溶射層を形成する溶射材料としては金属、合金（特に超硬合金）、サーメット（セラミックスと金属の複合材料）、セラミックスの中から摩擦抵抗を低減する単一または複数の材料（例えばＴｉ）を選定して用いることができ、コーティング層としてはＴｉＣ（炭化チタン）やＴｉＮ（窒化チタン）またはＡｌ２Ｏ３などの硬度、剛性、耐熱性、靭性に優れるセラミックスを単層または複数層にコーティングして形成してもよく、固着層としては予め形成された超硬合金の層、ＴｉＣの層、ＴａＣ（炭化タンタル）の層、ＴｉＮの層、ＴｉＣ系サーメットの層、ＴｉＮ系サーメットの層を固着、接着または取付けて構成してもよい。
【００１１】
上記構成によれば、溶射層、コーティング層または固着層を用いて上述の抵抗低減層を構成することができる。
【００１２】
この発明の輪体成形方法は、成形ローラと、該成形ローラに接離可能に対向されるマンドレル、マンドレルの背面側に対接されるサポートローラとを備え、該サポートローラのワーク軸方向の側端面と対向する部分に抵抗低減層が設けられた輪体成形装置を用いてワークを成形する成形工程と、成形後のワークをサイジング装置を用いてサイジングするサイジング工程とを備えたものである。
【００１３】
上記構成によれば、成形工程においてワークを冷間圧延加工する時、このワークが振れて、該ワークがサポートローラの摺接部に設けられた抵抗低減層に接触しても、該抵抗低減層により摩擦抵抗が低下されるので、ワークの焼付きを防止することができ、成形後のワークはサイジング工程においてサイジング装置を用いてサイジングされるので、ワークの寸法精度の向上を図ることができる。つまり、成形時のワークの焼付き防止と、ワークの寸法精度向上との両立を図ることができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、上記ワークはテーパベアリングの内輪に設定され、上記サイジング工程において、成形後のワークを、小径孔と大径孔とを備えたサイジングケース内にその大径孔側から押圧挿入し、サイジング後のワークを小径孔側から挿入される押出し部材にて押出すものである。
【００１５】
上記構成によれば、テーパベアリングの内輪はその外周部の異径段部を有するが、このように外周部構造に段部を備えたテーパベアリングの内輪であっても、上述のサイジングケースの小径孔と大径孔とによって確実にサイジングを行なうことができ、内輪の寸法精度向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分に、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層を設けたので、部品点数の増加、構造の複雑化を招くことなく、ワークの焼付きを防止することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
部品点数の増加、構造の複雑化を招くことなく、ワークの焼付きを防止するという目的を、サポートローラの摺接部においてワークの軸方向の側端面と対向する部分に、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層を設けるという構成にて実現した。
【実施例】
【００１８】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は輪体成形方法およびその装置を示すが、まず、図１、図２を参照して輪体成形装置の構成について説明する。
【００１９】
図１、図２において、この輪体成形装置は、軸受１，１を介して成形ローラ軸２を軸支し、この成形ローラ軸２には、その中央周面に輪体成形部３ａが形成された成形ローラ３が一体または一体的に形成されている。この成形ローラ３にはモータ４が連動され、このモータ４で成形ローラ３を所定方向（図２の矢印ｅ方向）に回転駆動すべく構成している。
【００２０】
上述の成形ローラ３に対して接離可能に対向されるマンドレル５を設け、このマンドレル５の中央部周面には輪体成形部５ａが、両側周面には規制部５ｂ，５ｂがそれぞれ一体形成され、このマンドレル５の両端部は軸受６，６で軸支されている。このマンドレル５は次に述べるサポートローラ７で図２の矢印ｇ方向に間接駆動される。
【００２１】
上述のマンドレル５は図１に示すようにマンドレル移動装置（図示せず）により、成形押圧方向（矢印ａ方向）と直交する方向（矢印ｃ参照）に出し入れ可能に構成されている。
【００２２】
また図１、図２に示すように、上述のマンドレル５の背面側に対設され、マンドレル５の規制部５ｂ，５ｂと対接する一対の摺接部７ｂ，７ｂを備えたサポートローラ７（いわゆる受けローラ）を設け、このサポートローラ７のローラ軸８，８を軸受９，９で軸支すると共に、該ローラ軸８を上述ののモータ４とは別体のモータ１０で所定方向（図２の矢印ｆ方向）に回転駆動すべく構成している。
【００２３】
図１、図２に示すように、この輪体成形装置は成形ローラ３と、マンドレル５と、サポートローラ７との３つの回転要素を回転可能（図２の矢印ｅ，ｇ，ｆ方向参照）に軸支してワークＷを成形するものである。
【００２４】
ここで、上述の成形ローラ３は図示しない周知構造の可動フレームに支持されて、図１に矢印ａで示す成形押圧方向および矢印ｂで示す後退方向に直線的に往復駆動（望ましくはＮＣ制御により駆動）され、サポートローラ７は図示しない固定フレームに支持されているが、この構成に代えて、サポートローラ７側を可動フレームに、成形ローラ３側を固定フレームに支持する構造を採用してもよい。
【００２５】
ところで、上述のサポートローラ７の一対の摺接部７ｂ，７ｂにおいてワークＷの軸方向の側端面と対向する部分、つまり、一対の摺接部７ｂ，７ｂの対向面部には、ワークＷの接触時における摩擦抵抗を低減する抵抗低減層１１，１１（いわゆる焼付き防止層）がそれぞれ設けられている。
【００２６】
この抵抗低減層１１は、溶射材料による溶射層、コーティング材料によるコーティング層、予め形成された抵抗低減被膜の固着（溶着、接着、取付けを含む）による固着層のうち少なくとも１つに設定される。
【００２７】
上述の溶射層により抵抗低減層１１を構成する場合には、金属，合金（特に超硬合金），セラミックス，サーメット（セラミックスと金属の複合材料）の中から摩擦抵抗を低減する単一または複数の溶射材料を選定して用いることができるが、Ｔｉ（チタン），ＴｉＣ（炭化チタン），ＴｉＮ（窒化チタン），ＴａＣ（炭化タンタル），ＴｉＣ系サーメット，ＴｉＮ系サーメットが望ましい。
【００２８】
上述のコーティング層により抵抗低減層１１を構成する場合には、超硬合金または、ＴｉＣ，ＴｉＮなどのチタン化合物やチタン合金、または硬度、剛性、耐熱性、靱性に優れるＡｌ２Ｏ３などのセラミックスを単層または複数層にコーティングすることができる。
【００２９】
上述の固着層により抵抗低減層１１を構成する場合には、予め形成されたチタンを主成分とする層（例えばＴｉＣの層，ＴｉＣ系サーメットの層，チタン合金の層）や、ＴａＣの層，ＴｉＮの層，ＴｉＮ系サーメットの層，超硬合金の層（いわゆる皮膜）を摺接部７ｂ，７ｂの対向面部に固着（溶着、接着、取付けを含む）して構成する。  
また、抵抗低減層１１を設ける前処理として、必要に応じて、摺接部７ｂ，７ｂの対向面部を粗面化して、抵抗低減層１１の密着強さを向上させてもよく、ＴｉまたはＴｉＣの層の表面にＡｌ２Ｏ３などのセラミックスをコーティングして抵抗低減層１１を構成してもよい。
【００３０】
なお、上述の抵抗低減層１１としてＴｉＣ（炭化チタン）を用いた場合（例えば摺接部７ｂの対向面にＴｉＣコーティング処理を施した場合）には、ワークＷの焼付きを防止しつつ数１０万個のワークＷ成形が可能となる。  
また上述の抵抗低減層１１はサポートローラ７の摺接部７ｂにおける対向面の全面またはワークＷと接触する対向面の径方向外方領域に設けられる。
【００３１】
図３、図４、図５は成形後のワークＷをサイジングするサイジング装置を示すが、図１〜図５の実施例においてはワークＷとしてテーパベアリングの内輪（インナレース）を例示しているので、このサイジング装置は該内輪のサイジングに対応した構成を有する。
【００３２】
すなわち、サイジングケース１２は小径孔１２ａと、大径孔１２ｂ（いずれもサイジング孔）と、これら両者１２ａ，１２ｂ間に位置し、かつワークＷ（インナレース参照）の外周テーパ部に対応したテーパ孔１２ｃ（図５参照）とを備える一方、サイジングケース１２の一側にはワークＷをその大径孔１２ｂ側から各孔に押圧挿入する押圧挿入部材１３をもった油圧シリンダ１４を配設し、サイジングケース１２の他側にはサイジング後のワークＷを、小径孔１２ａ側から大径孔１２ｂ側へ押出す押出し部材１５をもった油圧シリンダ１６を配設して、テーパベアリングの内輪（ワークＷ参照）に対応するサイジング装置を構成したものである。
【００３３】
なお、上述のサイジングケース１２は例えば冷間金型用合金工具鋼（具体的にはＳＫＤ１１）にて構成され、ワークＷは例えば高炭素クロム軸受鋼鋼材（具体的にはＳＵＪ２）にて構成されるが、この材質に限定されるものではない。
【００３４】
次に、輪体成形方法について説明する。  
ワークＷは図１に示すように成形ローラ３の輪体成形部３ａと、マンドレル５の輪体成形部５ａとの間で、冷間圧延加工されるが、テーパベアリングの内輪用のワークＷはその軸芯線に対して非平行な外周面をもっているので、圧延加工時に成形ローラ３の成形押圧力の分力が作用して、該ワークＷは図１の矢印ｄ方向に振れる。
【００３５】
この振れに起因して、ワークＷの軸方向側端面がサポートローラ７の摺接部７ｂに設けられた抵抗低減層１１に接触しても、該抵抗低減層１１により両者１１，Ｗ間の摩擦抵抗が低下されるので、ワークＷの振れが抑制されると共に、ワークＷの焼付きを防止することができ、円滑な輪体成形を行なうことができる。
【００３６】
成形後のワークＷはマンドレル５から取外された後に、サイジング装置にて、サイジングされるが、まず、図３に示すように、このワークＷは油圧シリンダ１４で駆動される押圧挿入部材１３によりサイジングケース１２の大径孔１２ｂ側から各孔内に挿入され、サークＷの小径外周部はサイジングケース１２の小径孔１２ａにてサイジングされ、ワークＷの大径外周部はサイジングケース１２の大径孔１２ｂにてサイジングされる。  
またテーパベアリングの内輪用のワークＷにはその小径外周部と大径外周部との間にテーパ部が存在するが、サイジングケース１２にはテーパ孔１２ｃが形成されているので、ワークＷ側のテーパ部がサイジングケース１２と干渉することはない。
【００３７】
サイジング後のワークＷは図４に示すように、サイジングケース１２内にその小径孔１２ａ側から挿入される押出し部材１５により同ケース１２の大径孔１２ｂ側へ押し出される。
【００３８】
このように上記実施例の輪体成形装置（図１、図２参照）は、周面に輪体成形部３ａを形成した成形ローラ３と、上記成形ローラ３に接離可能に対向され、中間部周面に輪体成形部５ａが、両側周面に規制部５ｂが形成されたマンドレル５と、上記マンドレル５の背面側に対設され、マンドレル５の規制部５ｂと対接する摺接部７ｂが形成されたサポートローラ７との３つの回転要素３，５，７を回転可能に軸支してワークＷを成形する輪体成形装置であって、上記サポートローラ７の摺接部７ｂにおいてワークＷの軸方向の側端面と対向する部分には、ワーク接触時の摩擦抵抗を低減する抵抗低減層１１が設けられたものである。
【００３９】
この構成によれば、ワークＷの成形時にワークＷが振れて、このワークＷがサポートローラ７の摺接部７ｂに設けられた抵抗低減層１１に接触しても、該抵抗低減層１１により摩擦抵抗が低下されるので、ワークＷの焼付きを防止することができ、しかも、サポートローラ７の摺接部７ｂに抵抗低減層１１を設ける構成であるから、従来構造のように回転体を回転自在に取付ける構造とは異なり、部品点数の増加、構造の複雑化を招くことなく、ワークＷの焼付きを防止することができる。
【００４０】
また、上記抵抗低減層１１は、材料の溶射層、コーティング層、固着層のうち少なくとも１つに設定されたものである。  
この構成によれば、溶射層、コーティング層または固着層を用いて上述の抵抗低減層１１を構成することができる。
【００４１】
一方、上記実施例の輪体成形方法（図１〜図５参照）は、成形ローラ３と、該成形ローラ３に接離可能に対向されるマンドレル５と、マンドレル５の背面側に対設されるサポートローラ７とを備え、該サポートローラ７のワークＷの軸方向の側端面と対向する部分に抵抗低減層１１が設けられた輪体成形装置を用いてワークＷを成形する成形工程（図１、図２参照）と、成形後のワークＷをサイジング装置（特にサイジングケース１２参照）を用いてサイジングするサイジング工程（図３〜図５参照）とを備えたものである。
【００４２】
この構成によれば、成形工程においてワークＷを冷間圧延加工する時、このワークＷが図１の矢印ｄ方向に振れて、該ワークＷがサポートローラ７の摺接部７ｂに設けられた抵抗低減層１１に接触しても、該抵抗低減層１１により摩擦抵抗が低下されるので、ワークＷの焼付きを防止することができ、成形後のワークＷはサイジング工程においてサイジング装置を用いてサイジングされるので、ワークＷの寸法精度の向上を図ることができる。  
つまり、成形時のワークＷの焼付き防止と、ワークＷの寸法精度向上との両立を図ることができる。
【００４３】
しかも、上記ワークＷはテーパベアリングの内輪（いわゆるインナレース）に設定され、上記サイジング工程において、成形後のワークＷを、小径孔１２ａと大径孔１２ｂとを備えたサイジングケース１２内に、その大径孔１２ｂ側から押圧挿入し、サイジング後のワークＷを小径孔１２ａ側から挿入される押出し部材１５にて押出すものである。
【００４４】
この構成によれば、テーパベアリングの内輪（ワークＷ参照）はその外周部に異径段部を有するが、このように外周部構造に段部を備えたテーパベアリングの内輪であっても、上述のサイジングケース１２の小径孔１２ａと大径孔１２ｂとによって確実にサイジングを行うことができ、テーパベアリングの内輪（ワークＷ参照）の寸法精度向上を図ることができる。
【００４５】
図６、図７は輪体成形方法およびその装置の他の実施例を示す。  
図１〜図５で示した実施例においてはテーパベアリングの内輪（いわゆるインナレース）用のワークＷの成形、サイジングに対応した実施例を示したが、この図６、図７で示す実施例においてはテーパベアリングの外輪（いわゆるアウタレース）用のワークＷの成形、サイジングに対応した実施例を示すものである。
【００４６】
このため図６に示す輪体成形装置の成形ローラ３には外輪用のワークＷの外周面に対応した円柱状の輪体成形部３ａが一体形成されており、同様にマンドレル５には外輪用のワークＷの内周面に対応したテーパコーン状の輪体成形部５ａが一体形成されている。
【００４７】
しかも、先の実施例と同様にしてサポートローラ７の摺接部７ｂ，７ｂ対向面部には抵抗低減層１１，１１が設けられている。
【００４８】
また図７に示すサイジング装置のサイジングケース１２には、成形後の外輪用ワークＷの外周をサイジングする連続円形断面のサイジング孔１２ｂが形成され、このサイジングケース１２のワーク入口側には、ワークＷの挿入円滑化を図る目的でテーパ孔１２ｅが形成され、サイジングケース１２は所謂スルー構造に構成されている。
【００４９】
さらに上述のサイジングケース１２の入口側には、押圧部材１７を備えた油圧シリンダ１８が配設され、この押圧部材１７で成形後の外輪用ワークＷをサイジング孔１２ｄの入口側から挿入し、図７に仮想線で示すようにワークＷを出口側へ押し出すことにより、ワークＷをサイジングすべく構成している。
【００５０】
このように構成しても先の実施例と同様にして、成形後のワークＷの焼付き防止し、ワークＷの寸法精度向上との両立を図ることができるので、図６、図７において前図と同一の部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００５１】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、  
この発明のワークＷは、実施例のテーパベアリング（詳しくはテーパロールベアリング）の内輪（インナレース）または外輪（アウタレース）に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、ワークとしてはテーパベアリングの内輪、外輪の他に、ワーク軸芯線に対して非平行となるようなテーパ状の外周面または内周面をもったベアリング以外のワークであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の輪体成形装置を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図３】内輪用のワークのサイジングを示す説明図
【図４】サイジング後のワーク押出しを示す説明図
【図５】サイジングケースの部分拡大断面図
【図６】輪体成形装置の他の実施例を示す平面図
【図７】外輪用ワークのサイジングを示す説明図
【図８】従来の輪体成形装置を示す平面図
【符号の説明】
【００５４】
３…成形ローラ
３ａ…輪体成形部
５…マンドレル
５ａ…輪体成形部
５ｂ…規制部
７…サポートローラ
７ｂ…摺接部
１１…抵抗低減層
１２…サイジングケース
１２ａ…小径孔
１２ｂ…大径孔
１５…押出し部材
Ｗ…ワーク
【図１】
2006055894.tif 000003
【図２】
2006055894.tif 000004
【図３】
2006055894.tif 000005
【図４】
2006055894.tif 000006
【図５】
2006055894.tif 000007
【図６】
2006055894.tif 000008
【図７】
2006055894.tif 000009
【図８】
2006055894.tif 000010