(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のリムワークをリムワーク外周側に配置した第１ロール型とリムワーク内周側に配置した第２ロール型との双方を用いてロール成形するための、自動車用ホイールリムの製造装置であって、
前記第１ロール型を回転駆動する第１駆動機構と、
前記第２ロール型を回転駆動する第２機動機構と、
前記第１ロール型及び前記第２ロール型の少なくとも一方をこれら２つのロール型間の間隔の調整方向に駆動する間隔調整用サーボモータと、
前記第１ロール型及び前記第２ロール型のうちの少なくとも一方のロール型のロール成形初期からの総回転角と前記第１ロール型及び前記第２ロール型間の間隔に関するパラメータとについて予め定められた相関に基づいて、前記パラメータが前記総回転角に応じた目標値になるように前記間隔調整用サーボモータをフィードバック制御する制御装置と、
を含む、自動車用ホイールリムの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、自動車用ホイールリムの製造装置であって、
前記第１駆動機構は、前記第１ロール型と一体回転する第１モータ軸の回転角を検出可能に構成された第１の回転駆動用サーボモータを備え、
前記第２駆動機構は、前記第２ロール型と一体回転する第２モータ軸の回転角を検出可能に構成された第２の回転駆動用サーボモータを備え、
前記制御装置は、前記間隔調整用サーボモータのフィードバック制御の際、前記第１の回転駆動用サーボモータによって検出された前記第１モータ軸の回転角及び前記第２の回転駆動用サーボモータによって検出された前記第２モータ軸の回転角の少なくとも一方を用いて前記総回転角を導出する、自動車用ホイールリムの製造装置。
【請求項３】
環状のリムワークをリムワーク外周側に配置した第１ロール型とリムワーク内周側に配置した第２ロール型との双方を用いてロール成形する工程を含む、自動車用ホイールリムの製造方法であって、
前記ロール成形時に前記第１ロール型及び前記第２ロール型のそれぞれを回転させつつ前記リムワークを前記第１ロール型及び前記第２ロール型によって挟み込んだ状態で前記第１ロール型及び前記第２ロール型の少なくとも一方を間隔調整用サーボモータによってこれら２つのロール型間の間隔の調整方向に駆動するとともに、前記第１ロール型及び前記第２ロール型のうちの少なくとも一方のロール型のロール成形初期からの総回転角と前記第１ロール型及び前記第２ロール型間の間隔に関するパラメータとについて予め定められた相関に基づいて、前記パラメータが前記総回転角に応じた目標値になるように前記間隔調整用サーボモータをフィードバック制御する、自動車用ホイールリムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ホイールリムを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環状のリムワークをリムワーク外周側及びリムワーク内周側のそれぞれに配置したロール型を用いてロール成形する技術が知られている。この種の技術の一例が下記の特許文献１，２に開示されている。特許文献１に開示の技術によれば、リムワーク外周側に配置したトップロール型（単に、「トップロール」ともいう）とリムワーク内周側に配置したボトムロール型（単に、「ボトムロール」ともいう）とを用いたロール成形において、各ロール型の最適な加圧条件及び回転条件に合うように加圧及び回転が制御される。特許文献２に開示の技術によれば、リムワーク外周側に配置したトップロール型とリムワーク内周側に配置したボトムロール型とを用いたロール成形において、ボトムロール型に対するトップロール型の位置に応じて少なくとも一方のロール型の回転数が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−９３５３５号公報
【特許文献２】特開平２−８０１４３号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上記のロール成形では、トップロール型とボトムロール型とによってリムワークの内外周を挟み付けた状態で挟み付ける力を増やす際に、両ロール型間の間隔が徐々に縮まるように両ロール型の位置が制御される。この制御によれば、挟み付ける力が大きくなると各ロール型はリムワークから受ける抵抗によってその回転数が低下することが想定される。従って、各ロール型の回転数が低下したにもかかわらず両ロール型間の間隔が縮まった場合には、リムワークがその周方向に局部的な荷重を受けることによってリムワークの周方向に凹凸が形成される。その結果、リムワーク同士の寸法にバラツキが生じるためリムワークのロール成形を安定して行う妨げに成り得る。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、自動車用ホイールリムの製造において環状のリムワークのロール成形を安定して行うのに有効な技術を提供することである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明にかかる自動車用ホイールリムの製造装置（１００）は、環状のリムワーク（Ｗ）をリムワーク外周側に配置した第１ロール型（１５０）とリムワーク内周側に配置した第２ロール型（１６０）との双方を用いてロール成形するための製造装置である。この製造装置（１００）は、第１駆動機構（１２０）、第２駆動機構（１３０，１４０）、間隔調整用サーボモータ（１１０）及び制御装置（１７０）を備えることを特徴とする。第１駆動機構（１２０）は、第１ロール型（１５０）を回転駆動する。第２機動機構（１３０，１４０）は、第２ロール型（１６０）を回転駆動する。間隔調整用サーボモータ（１１０）は、第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）の少なくとも一方をこれら２つのロール型間の間隔（「距離」或いは「隙間」ともいう）の調整方向に駆動する。制御装置（１７０）は、第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）のうちの少なくとも一方のロール型のロール成形初期からの総回転角と第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）間の間隔に関するパラメータとについて予め定められた相関（ＭＰ１）に基づいて、そのパラメータが総回転角に応じた目標値になるように間隔調整用サーボモータ（１１０）をフィードバック制御する。ここでいう「パラメータ」として典型的には、第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）間の間隔や、第１ロール型（１５０）と第２ロール型（１６０）との相対位置（例えば、第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）の少なくとも一方のロール型の位置）が挙げられる。
【０００７】
上記の製造装置によれば、第１ロール型及び第２ロール型の少なくとも一方のロール型の総回転角に応じて両ロール型間の間隔を適正な値に制御することができる。これにより、両ロール型間の間隔を必要以上に狭くし過ぎることによって、両ロール型の回転数が低下するのを抑制できる。この場合、両ロール型間の間隔が両ロール型の回転数の低下と無関係に縮まることがない。その結果、リムワークがその周方向に局部的な荷重を受けてリムワークの周方向に凹凸が形成されるのを抑制でき、リムワーク同士の寸法のバラツキを抑えることでリムワークのロール成形を安定して行うことが可能になる。
【０００８】
本発明では、上記の第１駆動機構（１２０）は、第１ロール型（１５０）と一体回転する第１モータ軸（１２１）の回転角を検出可能に構成された第１の回転駆動用サーボモータ（１２０）を備え、第２駆動機構（１３０，１４０）は、第２ロール型（１６０）と一体回転する第２モータ軸（１３１，１４１）の回転角を検出可能に構成された第２の回転駆動用サーボモータ（１３０，１４０）を備えるのが好ましい。更に、制御装置（１７０）は、間隔調整用サーボモータ（１１０）のフィードバック制御の際、第１の回転駆動用サーボモータ（１２０）によって検出された第１モータ軸（１２１）の回転角及び第２の回転駆動用サーボモータ（１３０，１４０）によって検出された第２モータ軸（１３１，１４１）の回転角の少なくとも一方を用いて総回転角を導出するのが好ましい。
【０００９】
この製造装置によれば、第１ロール型及び第２ロール型のうちの少なくとも一方のロール型の総回転角を導出するのに、モータ軸の回転角を検出する位置検出手段が搭載された間隔調整用サーボモータを用いるため、位置検出手段を別途設ける必要がなく、構造的にシンプルで且つ装置コストの安価なシステムを構築することが可能になる。また、トップロール型及びボトムロール型の駆動制御に間隔調整用サーボモータを用いることによって、トップロール型及びボトムロール型のそれぞれの回転位置及び回転数を高精度で制御し、且つトップロール型及びボトムロール型のそれぞれについて加減速を速やかに行うことができる。その結果、リムワークのロール成形に要する加工時間（サイクルタイム）を短く抑えることが可能になる。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明にかかる自動車用ホイールリムの製造方法は、環状のリムワーク（Ｗ）をリムワーク外周側に配置した第１ロール型（１５０）とリムワーク内周側に配置した第２ロール型（１６０）との双方を用いてロール成形する工程を含む。この製造方法では、ロール成形時に第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）のそれぞれを回転させつつリムワーク（Ｗ）を第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）によって挟み込んだ状態で第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）の少なくとも一方を間隔調整用サーボモータ（１１０）によってこれら２つのロール型の間隔の調整方向に駆動するとともに、第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）のうちの少なくとも一方のロール型のロール成形初期からの総回転角と第１ロール型（１５０）及び第２ロール型（１６０）間の間隔に関するパラメータとについて予め定められた相関（ＭＰ１）に基づいて、そのパラメータが総回転角に応じた目標値になるように間隔調整用サーボモータ（１１０）をフィードバック制御する。
【００１１】
上記の製造方法によれば、第１ロール型及び第２ロール型の少なくとも一方のロール型の総回転角に応じて両ロール型間の間隔を適正な値に制御することができる結果、リムワークのロール成形を安定して行うことが可能になる。
【００１２】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、自動車用ホイールリムの製造において環状のリムワークのロール成形を安定して行うことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、自動車用ホイールリムの製造装置としてのロール成形装置の概要を模式的に示す図である。
【図２】図２は、トップロール型及びボトムロール型によって挟み込まれたリムワークの断面構造を示す図である。
【図３】図３は、図１中のロール成形装置を用いたロール成形方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の自動車用ホイールリム（以下、単に「ホイールリム」ともいう）を製造するためのホイールリム製造装置の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、当該図面では、ホイールリム製造装置の上下方向（垂直方向）を矢印Ｘで示し、ホイールリム製造装置の左右方向（水平方向）を矢印Ｙで示している。
【００１６】
図１に示されるように、ホイールリム製造装置としてのロール成形装置１００は、複数の構成要素が組み付けられる金属製のフレーム部材１０１を備えている。フレーム部材１０１は、載置面Ｍ上に載置されるベース１０１ａと、ベース１０１ａの上方に配置された上部支持台１０１ｂと、ベース１０１ａと上部支持台１０１ｂとを連結するガイドフレーム１０１ｃと、を備えている。ガイドフレーム１０１ｃは、ベース１０１ａと上部支持台１０１ｂとの間に配置された可動支持台１０２を上下方向Ｘにガイド可能に構成されている。
【００１７】
上部支持台１０１ｂには、第３サーボモータ１１０が固定されている。この第３サーボモータ１１０のモータ軸１１１に固定された駆動ギヤ１１２は、モータ軸１１１と平行状に延在する動力伝達軸１１４に固定された被動ギヤ１１３と係合している。動力伝達軸１１４は、ベアリング１１５を介して上部支持台１０１ｂに軸回り回転可能に支持されている。動力伝達軸１１４の下部には、螺旋状のねじ山からなる雄ネジ部１１６が設けられる一方で、可動支持台１０２の上面に固定されたブラケット１０３の貫通穴には、動力伝達軸１１４の雄ネジ部１１６と螺合する雌ネジ部１０４が設けられている。雌ネジ部１０４及び雄ネジ部１１６は、雌ネジ部１０４と雄ネジ部１１６との間に充填された図示しない複数の鋼球とともに、動力伝達軸１１４をブラケット１０３に対して上下方向Ｘに摺動させる構造、所謂「ボールネジ機構」を構成する。このボールネジ機構によれば、鋼球のころがり運動を利用して摩擦抵抗を抑えることにより動力伝達軸１１４が円滑に摺動する動作を実現することができる。
【００１８】
このボールネジ機構によれば、第３サーボモータ１１０が駆動ギヤ１１２及び被動ギヤ１１３を介して動力伝達軸１１４を軸回転させることによって、可動支持台１０２が上下方向Ｘに移動する。例えば、モータ軸１１１が所定方向に回転するように第３サーボモータ１１０が制御された場合に可動支持台１０２が上昇動作する。これに対して、モータ軸１１１が所定方向と逆方向に回転するように第３サーボモータ１１０が制御された場合に可動支持台１０２が下降動作する。即ち、第３サーボモータ１１０による駆動ギヤ１１２の回転運動は、被動ギヤ１１３及び動力伝達軸１１４を介して、可動支持台１０２の上下方向Ｘの直線的な昇降運動に変換される。
【００１９】
第３サーボモータ１１０は、モータ軸１１１の回転角（モータ回転位置）の検出が可能なエンコーダ１１０ａを搭載したサーボ機構式の電動モータとして構成されている。従って、第３サーボモータ１１０は、エンコーダ１１０ａによる検出情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって駆動制御される。具体的には、第３サーボモータ１１０の開始及び停止のタイミング、回転方向、回転速度等の制御パラメータが制御装置１７０によって制御される。制御装置１７０は、検出信号や制御信号の入出力のための出力手段、情報の演算を行うための演算処理手段（ＣＰＵ）、入力信号や演算結果を記憶するための記憶手段（メモリ）等を備える既知の制御装置として構成される。この制御装置１７０が本発明の「制御装置」に相当する。制御装置１７０は、駆動ギヤ１１２と被動ギヤ１１３とのギヤ比、及びねじ山１１６のピッチ間距離、第３サーボモータ１１０の回転角と後述のトップロール型１５０の上下方向Ｘの昇降位置との相関を示す初期情報を予め記憶しておくことによって、第３サーボモータ１１０のモータ回転角からトップロール型１５０の昇降位置を一義的に導出することができる。要するに、第３サーボモータ１１０のエンコーダ１１０ａは、トップロール型１５０の昇降位置を間接的に導出して制御装置１７０に出力する機能を果たす。
【００２０】
可動支持台１０２の下面には、第１ロール型であるトップロール型（単に、「トップロール」ともいう）１５０の回転軸１５１を軸回り回転可能に支持する支持アーム１０５と、回転軸１５１に同軸状に連結されたモータ軸１２１を備える第１サーボモータ１２０と、が固定されている。モータ軸１２１は、トップロール型１５０と一体回転するように構成されており、第１サーボモータ１２０が作動することによってトップロール型１５０がモータ軸１２１とともに軸回り回転する。第１サーボモータ１２０は、トップロール型１５０を回転駆動する回転駆動用サーボモータであり、本発明の「第１駆動機構（第１の回転駆動用サーボモータ）」を構成している。この第１サーボモータ１２０は、第３サーボモータ１１０と同様に、モータ軸１２１の回転角（モータ回転位置）の検出が可能なエンコーダ１２０ａを搭載したサーボ機構式の電動モータとして構成されている。従って、第１サーボモータ１２０は、エンコーダ１２０ａによる検出情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって駆動制御される。トップロール型１５０は、環状のリムワークＷのロール成形に用いる円柱状の金属部材であり、リムワークＷのリムワーク外周側に配置される。リムワークＷは、ホイールリムが形成される前の円筒状の金属部材であり、典型的には金属板片を環状に丸めた後の板両端を突き合わせて溶接することによって形成される。
【００２１】
ベース１０１ａの上面には、第２Ａサーボモータ１３０を左右方向Ｙにスライド可能に支持する可動装置１３２と、第２Ｂサーボモータ１４０を左右方向Ｙにスライド可能に支持する可動装置１４２と、が互いに左右方向Ｙに離間した状態で設けられている。可動装置１３２は、第２Ａサーボモータ１３０の左右方向Ｙのスライド位置に関する情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって第２Ａサーボモータ１３０を左右方向Ｙに駆動する。この可動装置１３２によれば、第２Ａサーボモータ１３０が図１中の第１位置（実線で示されるロール加工位置）と第２位置（二点鎖線で示される退避位置）との間で直線的に移動することができる。可動装置１４２は、可動装置１３２と同様に、第２Ｂサーボモータ１４０の左右方向Ｙのスライド位置に関する情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって第２Ｂサーボモータ１４０を左右方向Ｙに駆動する。この可動装置１４２によれば、第２Ｂサーボモータ１４０が図１中の第１位置（実線で示されるロール加工位置）と第２位置（二点鎖線で示される退避位置）との間で直線的に移動することができる。
【００２２】
第２Ａサーボモータ１３０のモータ軸１３１には、第２ロール型であるボトムロール型（単に、「ボトムロール」ともいう）１６０の左側領域を構成する左側分割ボトムロール１６１が固定されている。同様に、第２Ｂサーボモータ１４０のモータ軸１４１にはボトムロール型１６０の右側領域を構成する右側分割ボトムロール１６２が固定されている。第２Ａサーボモータ１３０がその第２位置にあるとき、左側分割ボトムロール１６１は、モータ軸１３１によって片持状に支持される。第２Ｂサーボモータ１４０がその第２位置にあるとき、右側分割ボトムロール１６２は、モータ軸１４１によって片持状に支持される。これに対して、可動装置１３２，１４２によって左側分割ボトムロール１６１及び右側分割ボトムロール１６２が互いに近接してそれぞれの第１位置に設定されると、対向面同士が突き合せられて係合することによってトップロール型１５０に対向配置されるボトムロール型１６０が形成される。この場合、ボトムロール型１６０は、左右分割式（左右分離式）のロール型であり、モータ軸１３１及びモータ軸１４１の双方によって両持状に支持される。モータ軸１３１，１４１は、ボトムロール型１６０と一体回転するように構成されており、サーボモータ１３０，１４０が作動することによってボトムロール型１６０がモータ軸１３１，１４１とともに軸回り回転する。第２Ａサーボモータ１３０及び第２Ｂサーボモータ１４０は、ボトムロール型１６０を回転駆動する回転駆動用サーボモータであり、本発明の「第２駆動機構（第２の回転駆動用サーボモータ）」を構成している。ボトムロール型１６０は、リムワークＷのロール成形に用いる円柱状の金属部材であり、リムワークＷのリムワーク内周側に配置される。
【００２３】
サーボモータ１３０，１４０は、前記のサーボモータ１１０，１２０と同様に、それぞれがモータ軸１３１，１４１の回転角（モータ回転位置）の検出が可能なエンコーダ１３０ａ，１４０ａを搭載したサーボ機構式の電動モータとして構成されている。このため、第２Ａサーボモータ１３０は、エンコーダ１３０ａによる検出情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって駆動制御される。同様に、第２Ｂサーボモータ１４０は、エンコーダ１４０ａによる検出情報を制御装置１７０に出力するとともに、制御装置１７０から出力される制御信号によって駆動制御される。
【００２４】
リムワークＷのロール成形時においては、左側分割ボトムロール１６１及び右側分割ボトムロール１６２が互いに同方向且つ同速度で回転するように、第２Ａサーボモータ１３０及び第２Ｂサーボモータ１４０が制御される。この場合、第３サーボモータ１３０のエンコーダ１３０ａによって検出された回転数と第２Ｂサーボモータ１４０のエンコーダ１４０ａによって検出された回転数との双方が一致するように、第２Ａサーボモータ１３０及び第２Ｂサーボモータ１４０がフィードバック制御される。これにより、左側分割ボトムロール１６１及び右側分割ボトムロール１６２によって形成されたボトムロール型１６０が回転する、更に、リムワークＷのロール成形時において、トップロール型１５０がボトムロール型１６０と逆方向且つ同速度で回転するように第１サーボモータ１２０が制御される。この場合、例えば第２Ａサーボモータ１３０のエンコーダ１３０ａによって検出された回転数と第１サーボモータ１２０のエンコーダ１２０ａによって検出された回転数との双方が一致するように、第１サーボモータ１２０がフィードバック制御される。
【００２５】
次に、上記構成のロール成形装置１００を用いたホイールリムの製造方法について図１に加えて図２及び図３を参照しつつ説明する。この製造方法には、フレア加工を行う工程と、複数段階（典型的には三段階）のロール成形（「ロール加工」ともいう）を行う工程とが含まれている。フレア加工は、公知の加工技術であり詳細な説明は省略するが、金属製の円筒形素体の両端開口縁を切頭円錐形状の一対のフレア加工型によって挟み込んで加圧する技術である。このフレア加工によって得られた環状のリムワークＷに複数段階のロール成形が施されることによって、徐々にホイールリム形状が整えられて板ヒケやシワ等の発生が抑制される。
【００２６】
複数段階のロール成形のうちのそれぞれにおいて、特に図２が参照されるように、リムワークＷをリムワーク外周側に配置したトップロール型１５０とリムワーク内周側に配置したボトムロール型１６０（左側分割ボトムロール１６１及び右側分割ボトムロール１６２によって一体状に形成されたボトムロール型）との双方によって挟み込んだ状態でトップロール型１５０及びボトムロール型１６０のそれぞれを逆方向に回転させる。このとき、図２中の矢印で示されるように、トップロール型１５０をボトムロール型１６０に近づけるように第３サーボモータ１１０によってこれら２つのロール型１５０，１６０間の間隔（「距離」或いは「隙間」ともいう）の調整方向（上下方向Ｘ）に駆動する。第３サーボモータ１１０はトップロール型１５０を両ロール型１５０，１６０間の間隔（ロール型間隔）ｄの調整方向（上下方向Ｘ）に駆動する間隔調整用の電動モータであり、可動支持台１０２が下降動作するように第３サーボモータ１１０が制御されることによって間隔ｄが徐々に小さくなるように調整される。ここでいう第３サーボモータ１１０が本発明の「間隔調整用サーボモータ」に相当する。この場合、リムワークＷは、そのリムワーク外周面Ｗａがトップロール型１５０の型表面の形状に倣い、且つそのリムワーク内周面Ｗｂがボトムロール型１６０の型表面の形状に倣うようにして圧延される。その結果、所望の形状寸法に整えられたホイールリムが得られる。
【００２７】
各ロール成形では、トップロール型１５０とボトムロール型１６０とによってリムワークＷのリムワーク外周面Ｗａ及びリムワーク内周面Ｗｂを挟み付けた状態で挟み付ける力を増やす際には、両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄが徐々に縮まるようにトップロール型１５０の位置が制御される。或いは、挟み付ける力を減らす際には、両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄが徐々に増えるようにトップロール型１５０の位置が制御される。
【００２８】
ところで、間隔ｄを縮める制御によれば、挟み付ける力が大きくなると各ロール型はリムワークＷから受ける抵抗によってその回転数（単位時間当たりの回転角の変化量）が低下する。従って、各ロール型の回転数が低下したにもかかわらず両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄが縮まった場合には、リムワークＷがその周方向に局部的な荷重を受けることによってリムワークＷに周方向の凹凸が形成される。その結果、リムワークＷのロール成形を安定して行う妨げに成り得る。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、制御装置１７０は、ロール成形時に各ロール型の回転数を適正回転数に調整するために、先ずトップロール型１５０のロール成形開始時からの総回転角（トップロール型１５０の絶対回転角）と両ロール型１５０，１６０間の適正な間隔ｄに関するパラメータとの相関を予め設定する。そして、制御装置１７０は、適正な間隔ｄに対応したパラメータの目標値が実現されるように第３サーボモータ１１０をフィードバック制御する。ここでいう「適正な間隔ｄ」とは、ロール成形初期にトップロール型１５０をボトムロール型１６０に向けて下降させる際にトップロール型１５０の回転数がボトムロール型１６０に比べて大幅に低下したり、ロール成形後期にトップロール型１５０をボトムロール型１６０から離すように上昇させる際にトップロール型１５０の回転数がボトムロール型１６０に比べて大幅に上昇したりする現象を抑制するのに有効な間隔として定義される。または、ここでいう「適正な間隔ｄ」とは、ロール成形初期にトップロール型１５０をボトムロール型１６０に向けて下降させる際にトップロール型１５０の回転数が予め想定している回転数に比べて大幅に低下したり、ロール成形後期にトップロール型１５０をボトムロール型１６０から離すように上昇させる際にトップロール型１５０の回転数が予め想定している回転数に比べて大幅に上昇したりする現象を抑制するのに有効な間隔として定義される。このときのロール成形方法の一例を、図３を参照しつつ説明する。尚、以下の説明では、便宜上、制御主体である制御装置１７０の記載を省略している。
【００３０】
図３に示されるように、ステップＳ１０１においてロール成形の開始を検出したことを条件にしてステップＳ１０２にすすむ。ステップ１０２では、トップロール型１５０の総回転角θを検出する。この場合、トップロール型１５０の総回転角θは、第１サーボモータ１２０のエンコーダ１２０ａを用いて検出されたモータ軸１２１の回転角から導出される。ステップＳ１０３では、ステップ１０２で検出した総回転角θに対応した、トップロール型１５０の適正な昇降位置、即ち目標とするべき目標昇降位置Ｐｔを、制御装置１７０の記憶手段（メモリ）に記憶された所定のマップＭＰ１に基づいて決定する。このマップＭＰ１は、トップロール型１５０の総回転角とトップロール型１５０の昇降位置との間の相関を示すものである。このマップＭＰ１は、運転条件等に応じて複数のマッピングデータの中から最適なものが適宜に抽出される。このマップＭＰ１によれば、トップロール型１５０の回転角の変化に連動（「同期」ともいう）してトップロール型１５０の昇降位置が変化する。この場合、トップロール型１５０の昇降位置は、第２Ａサーボモータ１３０のモータ軸１３１或いは第２Ｂサーボモータ１４０のモータ軸１４１の位置に対する第１サーボモータ１２０のモータ軸１２１の位置となる。本実施の形態のロール成形装置１００では、上下方向Ｘについてはボトムロール型１６０の位置が固定されており、トップロール型１５０及びボトムロール型１６０のうちトップロール型１５０のみの昇降位置が調整される。従って、トップロール型１５０の昇降位置は、両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄに対応しており、当該間隔ｄに関するパラメータである。
【００３１】
マップＭＰ１において、ステップＳ１０３で検出した総回転角が例えばθａであるときに目標昇降位置がＰｔａに決定される。この場合、目標昇降位置Ｐｔａは、総回転角がθａであるときの両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄの最適値ｄａに対応している。従って、トップロール型１５０の総回転角θがわかっている状態でトップロール型１５０の昇降位置を目標昇降位置Ｐｔａに制御することができれば、両ロール型１５０，１６０間の間隔ｄを適正に制御できる。目標昇降位置Ｐｔａは、トップロール型１５０の総回転角θと最適な間隔ｄとの関係について予め設定された第１の相関、及び間隔ｄとトップロール型１５０の昇降位置Ｐとの関係について予め設定された第２の相関の双方に基づいて定められる。例えば、総回転角θａに対応した最適な間隔ｄａを第１の相関に基づいて導出する。次に、この間隔ｄａに対応したトップロール型１５０の昇降位置Ｐａを第２の相関に基づいて導出する。導出したトップロール型１５０のこの昇降位置Ｐａが目標昇降位置Ｐｔａとなる。
【００３２】
ステップＳ１０４では、トップロール型１５０の実際の昇降位置Ｐを検出する。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で検出した昇降位置Ｐと目標昇降位置Ｐｔとを比較し、ステップＳ１０６において昇降位置Ｐが目標昇降位置Ｐｔに一致するように第３サーボモータ１１０を駆動制御する。この制御によれば、昇降位置Ｐが目標昇降位置Ｐｔに一致するまでステップＳ１０４からステップＳ１０６までの一連の処理が繰り返される。即ち、トップロール型１５０の昇降位置Ｐが総回転角θに応じた目標値である目標昇降位置Ｐｔに追従するように第３サーボモータ１１０がフィードバック制御される。トップロール型１５０の昇降位置Ｐは、制御装置１７０の記憶手段（メモリ）に予め記憶された前述の初期情報を用いることによって、第３サーボモータ１１０のエンコーダ１１０ａによって検出された回転数から間接的に導出される。この場合、第３サーボモータ１１０を用いたフィードバック制御を実行することによってマップＭＰ１に対する追従性を向上させることができる。
【００３３】
以上説明した本実施形態のロール成形装置１００及びロール成形方法によれば、トップロール型１５０の総回転角に応じて両ロール型１５０，１６０間の間隔を適正な値に制御することができる。これにより、ロール成形初期にトップロール型１５０を必要以上に下降させ過ぎて、即ち両ロール型１５０，１６０間の間隔を必要以上に狭くし過ぎることによって、トップロール型１５０の回転数が低下するのを抑制できる。この場合、両ロール型１５０，１６０間の間隔がトップロール型１５０の回転数の低下と無関係に縮まることがない。その結果、リムワークＷがその周方向に局部的な荷重を受けてリムワークＷの周方向に凹凸が形成されるのを抑制でき、リムワークＷ同士の寸法のバラツキを抑えることでリムワークＷのロール成形を安定して行うことが可能になる。また、ロール成形後期にトップロール型１５０を必要以上に上昇させ過ぎて、即ち両ロール型１５０，１６０間の間隔を必要以上に増やし過ぎることによって、トップロール型１５０が空回りするのを抑制できる。
【００３４】
また、本実施形態では、トップロール型１５０の総回転角を導出するのに、モータ軸１２１の回転角を検出するエンコーダ（位置検出手段）１２０ａが搭載された第１サーボモータ１２０を用いるため、位置検出手段を別途設ける必要がなく、構造的にシンプルで且つ装置コストの安価なシステムを構築することが可能になる。また、トップロール型１５０及びボトムロール型１６０の駆動制御にサーボモータを用いることによって、トップロール型１５０及びボトムロール型１６０のそれぞれの回転位置及び回転数を高精度で制御し、且つトップロール型１５０及びボトムロール型１６０のそれぞれについて加減速を速やかに行うことができる。その結果、リムワークＷのロール成形に要する加工時間（サイクルタイム）を短く抑えることが可能になる。
【００３５】
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００３６】
上記の実施形態では、ロール成形時にトップロール型１５０及びボトムロール型１６０のうちトップロール型１５０のみの昇降位置を調整する場合について記載したが、本発明では、トップロール型及びボトムロール型のうちの少なくとも一方のロール型の昇降位置を調整する構造を採用することができる。
【００３７】
上記の実施形態では、両ロール型１５０，１６０間の間隔に関するパラメータ（図３中のマップＭＰ１の縦軸）としてトップロール型１５０の昇降位置を用いる場合について記載したが、本発明では、このパラメータとしてトップロール型１５０の昇降位置以外のパラメータを用いることもできる。例えば、トップロール型１５０及びボトムロール型１６０のうちボトムロール型１６０のみの昇降位置が調整される構造では、当該パラメータとしてボトムロール型１６０の昇降位置を用いることができる。トップロール型１５０及びボトムロール型１６０の双方の昇降位置が調整される構造では、当該パラメータとして両ロール型１５０，１６０のそれぞれの昇降位置を用いることができる。また、当該パラメータとして両ロール型１５０，１６０間の間隔自体を用いることもできる。
【００３８】
上記の実施形態では、ロール成形時にトップロール型１５０の総回転角を検出して第３サーボモータ１１０のフィードバック制御に用いる場合について記載したが、本発明では、トップロール型１５０の総回転角に代えてボトムロール型１６０の総回転角を検出して第３サーボモータ１１０のフィードバック制御に用いる構造を採用することもできる。
または、本発明では、ロール成形時にトップロール型１５０の総回転角及びボトムロール型１６０の総回転角を共に検出して第３サーボモータ１１０のフィードバック制御に用いる構造を採用することもできる。
【００３９】
上記の実施形態では、トップロール型１５０及びボトムロール型１６０を共にサーボモータによって回転駆動する場合について記載したが、本発明では、これらトップロール型１５０及びボトムロール型１６０をサーボモータ以外の電動モータによって回転駆動する構造を採用することもできる。
【００４０】
上記の実施形態では、ボトムロール型１６０として左側分割ボトムロール１６１及び右側分割ボトムロール１６２によって構成された左右分割式のロール型を用いる場合について記載したが、本発明では、ボトムロール型として１つのロール型を用いることもできる。また、本発明では、ボトムロール型として左右分割式のロール型を用いる場合、左右の分割ロールのそれぞれにサーボモータを割り当てる代わりに、左右の分割ロールのうちのいずれか一方のみにサーボモータを割り当てる構造を採用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００…ロール成形装置、１１０…第３サーボモータ、１２０…第１サーボモータ、１３０…第２Ａサーボモータ、１４０…第２Ｂサーボモータ、１５０…トップロール型、１６０…ボトムロール、１６１…左側分割ボトムロール、１６２…右側分割ボトムロール、１７０…制御装置、Ｗ…リムワーク  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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