(57)【要約】  マンドレルを折損させる可能性を低減して３つ以上の円筒部材を同時にローリング成形して環状部材を得ることができるローリング加工装置及びローリング加工方法を提供する。そのために、ローリング加工装置（１）は、成形ロール（１０）、サポートロール（２０）、及びマンドレル（３０）を有し、マンドレル（３０）には、複数のワーク（４）がマンドレル（３０）の径方向に互い違いに設置される。そして、ローリング加工方法は、このローリング加工装置を用いて、ワーク（４）をマンドレル（３０）に設置する設置工程と、ローリング工程とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部材の外周面に当接する成形ロール及びサポートロールと、前記円筒部材の内周面に外周面が当接するマンドレルとのそれぞれの回転軸間とを互いに接近可能とされたローリング加工装置において、
前記マンドレルの外周面には、３つ以上の前記円筒部材が前記マンドレルの径方向に互い違いに設置され、
前記成形ロール及び前記サポートロールには円盤状の突出部が、前記円筒部材の数に応じて複数設けられ、
前記成形ロール及び前記サポートロールの前記突出部の少なくとも何れか一方の外周面を、対向する前記円筒部材の外周面に押圧することを特微とするローリング加工装置。
【請求項２】
前記マンドレルの外周面には、前記マンドレルの軸方向に沿って縮径され、３つ以上の前記円筒部材の内周面を前記マンドレルの径方向に互い違いに当接させる第１係合溝が設けられる請求項１に記載のローリング加工装置。
【請求項３】
前記成形ロール及び前記サポートロールの少なくとも何れか一方の外周面には、第１係合溝に対応して、前記円筒部材の外周面及び軸方向の端面に係合する第２係合溝が設けられる請求項２に記載のローリング加工装置。
【請求項４】
第１係合溝が、前記円筒部材の数に応じて複数設けられる請求項１〜３の何れか１項に記載のローリング加工装置。
【請求項５】
軸方向に対向する前記成形ロール及び前記サポートロールに対して回転自在に設けられ、前記円筒部材の軸方向の両端部に対して付勢する１対の回転体が前記成形ロール及び前記サポートロールの少なくとも何れか一方に設けられた請求項１〜４の何れか１項に記載のローリング加工装置。
【請求項６】
円筒部材の外周面に当接する円盤状の突出部をそれぞれ備えた成形ロール及びサポートロールと、前記円筒部材の内周面に外周面が当接するマンドレルとのそれぞれの回転軸間とを互いに接近可能とされたローリング加工装置に前記円筒部材を設置する設置工程と、前記円筒部材を前記成形ロール及び前記マンドレルによって拡径するローリング成形を行って環状部材を得るローリング成形工程とを含むローリング加工方法において、
前記設置工程は、前記マンドレルの外周面に設けられた第１係合溝に対して、３つ以上の円筒部材を、前記マンドレルの径方向に互い違いにそれらの内周面を当接させると共に、前記成形ロール及び前記サポートロールの前記突出部の少なくとも何れか一方の外周面に、対向する前記円筒部材の外周面を当接させて前記マンドレルの軸方向に設置する工程であることを特徴とするローリング加工方法。
【請求項７】
第１係合溝が、前記円筒部材の数に応じて複数設けられる請求項６に記載のローリング加工方法。
【請求項８】
軸方向に対向する前記成形ロール及び前記サポートロールに対して回転自在に設けられ、前記円筒部材の軸方向の両端部に対して付勢する１対の回転体が前記成形ロール及び前記サポートロールの少なくとも何れか一方に設けられた請求項６又は７に記載のローリング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリング加工装置及びローリング加工方法に関し、例えば、転がり軸受等の内輪や外輪に適用される環状部材を得るためのローリング加工装置及びそれを用いたローリング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転がり軸受等の内輪や外輪に適用される環状部材は、例えば、円環状のワークをローリング（圧下）加工して得られる。このようなローリング加工については、特許文献１に開示された方法が挙げられる。従来のローリング加工は、図１６に示すように、サポートロール１０１、成形ロール１０２、及びマンドレル１０３で構成されたローリング加工装置１００が用いられる。そして、ワーク１０４の内周面をマンドレル１０３の外周面に当接させ、ワーク１の外周面を成形ロール１０２の内周面に当接させるようにワーク１０４を設置する。その後、成形ロール１０２の回転軸をマンドレル１０３の回転軸に近づかせながら成形ロール１０２及びマンドレル１０３を回転させてワーク１０４を圧下して環状部材に成形する。
また、このようなローリング加工装置においては、曲げモーメントを相殺し、マンドレル１０３の折損を防止する技術が特許文献２に開示されている。特許文献２では、曲げモーメントを相殺するのに、機械的な構造で対処している。【０００３】
しかし、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、いずれも１回のローリング加工で１つのワークから１つの環状部材を成形する技術であるため、作業効率に改善の余地があった。
そこで、環状部材を成形する生産性をより高めるために、特許文献３には、テーパーベアリング用の２つのワークを１回で冷間ローリングする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１７６６２７号公報
【特許文献２】特開昭５６−１１１５３３号公報
【特許文献３】特開２００６−３２０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に開示された技術は、複数のワークを同時にローリング成形する態様であるものの、用途はテーパーベアリングに限られてしまう。また、特許文献３に開示された技術は、３つ以上のワークを同時にローリング成形する態様に適していなかった。
ここで、３個以上のワークを同時にローリング成形すると、図１７に示すように、成形の荷重も３個分（約３倍）になってしまい、支点間距離Ｄが大きくなってしまう。その結果、マンドレル１０３が折損しやすくなる可能性が高くなる。これは、マンドレル１０３に対して、同じ向きに３個分（約３倍）の成形力がかかり、マンドレル１０３にかかる曲げが大きくなってしまうということが原因である。【０００６】
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、マンドレルを折損させる可能性を低減して３つ以上のワークを同時にローリング成形して環状部材を得ることができるローリング加工装置及びローリング加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためのローリング加工装置のある態様は、円筒部材の外周面に当接する成形ロール及びサポートロールと、上記円筒部材の内周面に外周面が当接するマンドレルとのそれぞれの回転軸間とを互いに接近可能とされたローリング加工装置において、
上記マンドレルの外周面には、３つ以上の上記円筒部材が上記マンドレルの径方向に互い違いに設置され、
上記成形ロール及び上記サポートロールには円盤状の突出部が、上記円筒部材の数に応じて複数設けられ、
上記成形ロール及び上記サポートロールの上記突出部の少なくとも何れか一方の外周面を、対向する上記円筒部材の外周面に押圧する。【０００８】
ここで、上記ローリング加工装置においては、上記マンドレルの外周面には、上記マンドレルの軸方向に沿って縮径され、３つ以上の上記円筒部材の内周面を上記マンドレルの径方向に互い違いに当接させる第１係合溝が設けられてもよい。
また、上記ローリング加工装置においては、上記成形ロール及び上記サポートロールの少なくとも何れか一方の外周面には、第１係合溝に対応して、上記円筒部材の外周面及び軸方向の端面に係合する第２係合溝が設けられてもよい。
また、上記ローリング加工装置においては、第１係合溝が、上記円筒部材の数に応じて複数設けられてもよい。すなわち、複数の第１係合溝が上記円筒部材毎に軸方向に独立して設けられ、上記円筒部材が当接する面が互いに軸方向に連続していない。
また、上記ローリング加工装置においては、軸方向に対向する上記成形ロール及び上記サポートロールに対して回転自在に設けられ、上記円筒部材の軸方向の両端部に対して付勢する１対の回転体が上記成形ロール及び上記サポートロールの少なくとも何れか一方に設けられてもよい。【０００９】
また、上記課題を解決するためのローリング加工方法のある態様は、円筒部材の外周面に当接する円盤状の突出部をそれぞれ備えた成形ロール及びサポートロールと、前記円筒部材の内周面に外周面が当接するマンドレルとのそれぞれの回転軸間とを互いに接近可能とされたローリング加工装置に前記円筒部材を設置する設置工程と、前記円筒部材を前記成形ロール及び前記マンドレルによって拡径するローリング成形を行って環状部材を得るローリング成形工程とを含むローリング加工方法において、
上記設置工程は、上記マンドレルの外周面に設けられた第１係合溝に対して、３つ以上の円筒部材を、上記マンドレルの径方向に互い違いにそれらの内周面を当接させると共に、上記成形ロール及び上記サポートロールの上記突出部の少なくとも何れか一方の外周面に、対向する上記円筒部材の外周面を当接させて上記マンドレルの軸方向に設置する工程である。【００１０】
ここで、上記ローリング加工方法においては、第１係合溝が、上記円筒部材の数に応じて複数設けられてもよい。
また、上記ローリング加工方法においては、軸方向に対向する上記成形ロール及び上記サポートロールに対して回転自在に設けられ、上記円筒部材の軸方向の両端部に対して付勢する１対の回転体が上記成形ロール及び上記サポートロールの少なくとも何れか一方に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、マンドレルを折損させる可能性を低減して３つ以上のワークを同時にローリング成形して環状部材を得ることができるローリング加工装置及びローリング加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態においてワークを設置した状態（設置工程）を示す断面図である。
【図２】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態においてワークの片側のローリング成形が終了したときの状態（ローリング工程）を示す断面図である。
【図３】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図である。
【図４】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態の他の態様においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図である。
【図５】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態の他の態様においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図であり、（ａ）はワークの数を２つとした場合、（ｂ）はワークの数を４つとした場合である。
【図６】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態においてワークを設置した状態（設置工程）を示す断面図である。
【図７】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態においてワークの片側のローリング成形が終了したときの状態（ローリング工程）を示す断面図である。
【図８】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図である。
【図９】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態の他の態様においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図である。
【図１０】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態の他の態様においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図であり、（ａ）はワークの数を２つとした場合、（ｂ）はワークの数を４つとした場合である。
【図１１】（ａ）はローリング加工装置及びローリング加工方法の第３実施形態においてワークを設置した状態（設置工程）を示す断面図であり、（ｂ）は要部拡大図である。
【図１２】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第３実施形態の他の態様においてワークを設置した状態（設置工程）を示す断面図であり、（ａ）はワークの数を２つとした場合、（ｂ）はワークの数を４つとした場合である。
【図１３】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第４実施形態においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図である。
【図１４】図１３の要部拡大図である。
【図１５】ローリング加工装置及びローリング加工方法の第４実施形態の他の態様においてワークへのローリング成形が終了したときの状態を示す断面図であり、（ａ）はワークの数を２つとした場合、（ｂ）はワークの数を４つとした場合である。
【図１６】従来のローリング加工装置においてワークをローリング加工したときの態様を示す断面図である。
【図１７】従来のローリング加工装置において３つ以上のワークをローリング加工したときの態様を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１４】
以下、本発明に係るローリング加工装置及びローリング加工方法の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第１実施形態においてワークをセットした状態を示す断面図である。
【００１５】
＜ローリング加工装置＞
図１に示すように、本実施形態のローリング加工装置１は、成形ロール１０と、サポートロール２０と、マンドレル３０とを有する。成形ロール１０、サポートロール２０、及びマンドレル３０は、それぞれ、互いに平行に設置された回転軸１１，２１，３１を有し、これら回転軸１１，２１，３１を軸として回転可能に設置されている。
【００１６】
［成形ロール］
成形ロール１０には、回転軸１１に、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。すなわち、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの間隔を上記のように設定した本実施形態のローリング加工装置は、ローリング成形工程においてワーク４が軸方向に拡がらないように制限する機能をも有する。なお、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうち、突出部１２Ｂは、ワーク４の外周面４ｂに当接する。したがって、突出部１２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面を押圧する。成形ロール１０は、その突出部１２Ｂがワーク４を介してマンドレル３０と当接し、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。突出部１２は回転軸１１と一体に形成されていることが望ましいが、突出部１２を別体としてねじ止め、溶接または接着等の方法により回転軸１１に固定してもよい。一体成形であれば強度や剛性の高い成形ロール１０となるが、大径の円柱状素材から切削加工もしくは鍛造によって製造するため、製造コストが高くなる可能性がある。それに対して突出部１２を別体として回転軸１１と溶接により接合する構成であれば、一体成形よりも強度や剛性は若干下がるが、材料コストや加工コストを低滅させることができる。またねじ止めであれば使用中に成形ロール１０の一部が破損した場合でも、破損部分のみを交換することで使用を続けることができ、さらには回転軸１１に対して様々な大きさの突出部１２を組み付けることもできるので多品種に対応することが可能となり、環状部材の製造コストを下げることができる。
【００１７】
［マンドレル］
マンドレル３０は、ワーク４の内径よりも小さい外径をなす円柱形状の本体部３０Ａを有する。なお、図１では、マンドレル３０の回転軸３１が本体部３０Ａを兼ねている。
【００１８】
マンドレル３０は、後述するように、本体部３０Ａに３つ以上のワーク４の内周面４ａがマンドレル３０の径方向に互い違いに当接されて、それらのワーク４を介して成型ロール１０と共に回転可能とされる。
【００１９】
［サポートロール］
サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。これら突出部２２Ａ，２２Ｂはいずれも、ワーク４の外周面４ｂに当接しつつ、回転軸２１と共に回転可能に設置される。突出部２２は回転軸２１と一体に形成されていることが望ましいが、突出部２２を別体としてねじ止め、溶接または接着等の方法により回転軸２１に固定してもよい。一体成形もしくは別体とした場合のそれぞれの効果は成形ロール１０におけるものと同様である。成形ロール１０とサポートロール２０は必要に応じて、それぞれの突出部１２，２２を一体成形としても良く、別体としても良い。
【００２０】
ここで、複数の突出部１２及び複数の突出部２２は、ワーク４の数に応じて複数設けられる。例えば、ワーク４の数をｎ個、突出部１２の数をｍ個、突出部２２の数をｋ個とすると、ｎ＋２＝ｍ＋ｋを満たすように突出部１２及び突出部２２が設けられる。
このように構成されたサポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面に当接して、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。
【００２１】
＜ローリング加工方法＞
次に、上述したローリング加工装置１を用いたローリング加工方法の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ローリング加工装置１は、成形ロール１０及びサポートロール２０がいずれか一方の位置が固定され、他方が固有の駆動源を有して能動的に並進運動が可能とされる。そして、マンドレル３０はワーク４の変形に伴って受動的に並進及び回転可能に設置されている。なお、成形ロール１０及びサポートロール２０はそれぞれ能動的に回転させるための図示しない駆動源を有している。
本実施形態では、サポートロール２０の回転軸２１の位置が固定され、成形ロール１０の回転軸１１が上記駆動源によって並進運動が可能なように設置され、マンドレル３０はワーク４の変形に伴って受動的に回転し、かつマンドレル３０の回転軸３１はワーク４の変形に伴って受動的に並進可能に設置されているものとして説明する。このような構成により、位置制御するのが成形ロール１０のみで済むため、ローリング加工装置１の構成がシンプルになる。なお、他の態様として、マンドレル３０を固定して、成形ロール１０及びサポートロール２０がマンドレル３０に向かって並進移動する態様を採用してもよい。
このような態様においては、成形ロール１０及びサポートロール２０をそれぞれ独立して駆動させてもよく、どちらか一方を回転させる制御を行い、他のロール及びマンドレルを従属的に回転させる態様としてもよい。
本実施形態のローリング加工方法は、少なくとも設置工程と、ローリング工程とを含み、必要に応じてその他の工程を含んでもよい。本実施形態は、この設置工程に特別な技術的特徴を有する。
【００２２】
＜設置工程＞
上記設置工程は、図１に示すように、マンドレル３０に挿通された複数のワーク４の外周面４ｂに成形ロール１０の突出部１２及びサポートロール２０の突出部２２のそれぞれの端面が当接するように複数（例えば３つ）のワーク４を設置する工程である。
【００２３】
ここで、本実施形態の設置工程は、マンドレル３０の本体部３０Ａに対して、複数（例えば３つ）のワーク４の内周面４ａをマンドレル３０の径方向に互い違いになるように、ワーク４の外周面４ｂが突出部１２及び突出部２２の外周面に当接するように設置する工程である。
【００２４】
このとき、図１に示すように、突出部２２Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の一方の端面に当接するようにワーク４Ａ及びワーク４Ｂが設置される。また、図１に示すように、突出部２２Ｂの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂと、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の他方の端面に当接するようにワーク４Ｂ及びワーク４Ｃが設置される。すなわち、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００２５】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ａに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、ワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【００２６】
＜ローリング工程＞
上記ローリング工程は、内周面４ａがマンドレル３０の本体部３０Ａの外周面３０ａに互い違いに当接されたワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃを、成形ロール１０の移動によって拡径するローリング成形を行って環状部材２を得る工程である。
具体的には、図示しない駆動源によって、成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを回転させながら、マンドレル３０の回転軸３１と成形ロール１０の回転軸１１との距離を縮める方向に上記駆動源によって成形ロール１０を移動させる。これによってワーク４Ｂは成形ロール１０の突出部１２Ｂとマンドレル３０の外周面３０ａとに狭持され、ワーク４Ｂは圧下される。
【００２７】
ワーク４Ｂの圧下が完了すると成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｃがマンドレル３０の外周面３０ａに当接する。その後、図２に示すようにさらに成形ロール１０を並進運動させて成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｃがマンドレル３０を押圧することによって、マンドレル３０は受動的に回転と並進運動を行い、そのマンドレル３０の外周面３０ａとサポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂとに挟持されたワーク４Ａ，４Ｃが圧下されていく。
本実施形態においては、成形ロール１０からの圧下力Ｆは、成形ロール１０→ワーク４Ｂ→マンドレル３０→ワーク４Ａ，４Ｃ→サポートロール２０の経路で伝わる。すなわち、ワーク４Ｂには圧下力Ｆが加わり、ワーク４Ａ，４Ｃには、それぞれに圧下力Ｆ／２が加わる。そのため、ワーク４Ｂがワーク４Ａ，４Ｃよりも速く変形する。その後、突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによる圧下を進行させ、ワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃの径方向の厚さが所定の厚さに達したことを契機にワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃのローリング成形が終了する（図３参照）。
【００２８】
このように、本実施形態においてワーク４をマンドレル３０に対して径方向に互い違いに配置することによって、マンドレル３０には図３に示すように交互に力が働くようになり、ワーク４を成形するとともに、マンドレル３０に発生する曲げを低減させることができる。これは、一般的なローリング加工装置の構成において、サポートロール（マンドレルを押すロール）の役割を、ワークの成形が担っているということである。
また、サポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂの支点間距離Ｄは、ワーク４が１個だけのローリング加工の場合の支点間距離とほぼ同じである。すなわち、本実施形態における複数のワーク４の配置によって、１個のワーク４をローリング成形する場合とほぼ同等の力がマンドレル３０にかかることになることになるので、マンドレル３０の折損を防ぎ、より多くのワーク４を同時にローリング成形することができる。
【００２９】
ここで、本実施形態の他の態様として、図４に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を増やすことも可能であり、例えば、図４に示すように５個のワーク４を同時にローリング成形することも可能である。さらに多くのワーク４を同時に成形しても、図４に示すように、互い違いに配置されたワーク４に対して圧下するため、マンドレル３０にかかる曲げを抑制することができる。その結果として、マンドレル３０の折損の心配なく、より多くのワーク４を同時にローリング成形することができる。
【００３０】
また、従来のローリング加工装置では、マンドレルの支持を突出部にさせようとすると、幅方向にかなりのスペースが必要になるが、本実施形態のようにワークの成形力でマンドレルを支持するようにすれば、多数個を同時にローリング成形する反面、とてもコンパクトなローリング加工装置を提供することができる。
【００３１】
また、本実施形態の他の態様として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を奇数個ではなく偶数個にすることも可能である。例えば、図５（ａ）に示すように、２個のワーク４Ａ，４Ｂを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、突出部２２Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の一方の端面に当接するようにワーク４Ａ及びワーク４Ｂが設置される。また、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の他方の端面に当接するようにワーク４Ｂが設置される。すなわち、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００３２】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ａに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動きが制限される。
【００３３】
また、図５（ｂ）に示すように、４個のワーク４Ａ〜４Ｄを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。
そして、突出部２２Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂに当接し、突出部２２Ｂの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の一方の端面に当接してワーク４Ａ及びワーク４Ｂが設置される。また、突出部２２Ｂの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂに当接し、突出部２２Ｂの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の他方の端面に当接してワーク４Ｂ及びワーク４Ｃが設置される。また、突出部２２Ｂの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂに当接し、突出部２２Ｃの軸方向の一方の端面がワーク４Ｄの軸方向の一方の端面に当接してワーク４Ｃ及びワーク４Ｄが設置される。
すなわち、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、ワーク４Ｄは、突出部２２Ｂと突出部２２Ｃとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００３４】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの軸方向の一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ａに当接し、その軸方向の一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。また、突出部１２Ｃは、その外周面がワーク４Ｄの外周面４ａに当接し、その軸方向の一方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。
これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、ワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【００３５】
なお、このように同時にローリング成形するワーク４が奇数個ではなく偶数個とした場合、マンドレル３０を傾斜させるモーメントに耐えるようにマンドレル３０の剛性や支持剛性を設定することで、マンドレル３０にかかる曲げを抑制することができる。その結果として、マンドレル３０の折損の心配なく、より多くのワーク４を同時にローリング成形することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のローリング加工装置及びローリング加工方法によれば、マンドレルを折損させる可能性を低減して３つ以上の円筒部材を同時にローリング成形して環状部材を得ることができる。その結果、従来とほとんど同じ加工時間で複数個の円筒部材の成形ができるようになり、生産性を大幅に向上させることができる。また、本実施形態によれば、マンドレルの折損を心配することなく多数個のワークを同時にローリング成形できる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６は、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第２実施形態においてワークをセットした状態を示す断面図である。
＜ローリング加工装置＞
図６に示すように、本実施形態のローリング加工装置１は、成形ロール１０と、サポートロール２０と、マンドレル３０とを有する。成形ロール１０、サポートロール２０、及びマンドレル３０は、それぞれ、互いに平行に設置された回転軸１１，２１，３１を有し、これら回転軸１１，２１，３１を軸として回転可能に設置されている。
【００３８】
［成形ロール］
成形ロール１０には、回転軸１１に、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。すなわち、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの間隔を上記のように設定した本実施形態のローリング加工装置は、ローリング成形工程においてワーク４が軸方向に拡がらないように制限する機能をも有する。なお、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうち、突出部１２Ｂは、ワーク４の外周面４ｂに当接する。したがって、突出部１２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面を押圧する。成形ロール１０は、その突出部１２Ｂがワーク４を介してマンドレル３０と当接し、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。
【００３９】
［マンドレル］
マンドレル３０は、ワーク４の内径よりも小さい外径をなす円柱形状の本体部３０Ａと、マンドレル３０の回転軸３１の軸方向に沿って縮径された第１係合溝３２とを有する。なお、図６では、マンドレル３０の回転軸３１が本体部３０Ａを兼ねている。
【００４０】
マンドレル３０は、後述するように、第１係合溝３２に３つ以上のワーク４の内周面４ａがマンドレル３０の径方向に互い違いに当接されて、それらのワーク４を介して成型ロール１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと共に回転可能とされる。
【００４１】
［サポートロール］
サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。これら突出部２２Ａ，２２Ｂはいずれも、ワーク４の外周面４ｂに当接しつつ、回転軸２１と伴に回転可能に設置される。
【００４２】
また、突出部２２Ａ，２２Ｂの外周面には、第１係合溝３２に対応して、ワーク４の外周面４ｂ及び軸方向の端面に係合する第２係合溝２３Ａ，２３Ｂがそれぞれ設けられている。
【００４３】
ここで、複数の突出部１２及び複数の突出部２２は、ワーク４の数に応じて複数設けられる。例えば、ワーク４の数をｎ個、突出部１２の数をｍ個、突出部２２の数をｋ個とすると、ｎ＋２＝ｍ＋ｋを満たすように突出部１２及び突出部２２が設けられる。
このように構成されたサポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面に当接して、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。
【００４４】
＜ローリング加工方法＞
次に、上述したローリング加工装置１を用いたローリング加工方法の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ローリング加工装置１は、成形ロール１０及びサポートロール２０がいずれか一方の位置が固定され、他方が固有の駆動源を有して能動的に並進運動が可能とされる。そして、マンドレル３０はワーク４の変形に伴って受動的に回転及び並進運動が可能に設置されている。
本実施形態では、サポートロール２０の回転軸２１の位置が固定されており、成形ロール１０の回転軸１１が上記駆動源によって並進運動が可能なように設置され、マンドレル３０はワーク４の変形に伴って受動的に回転及び並進運動が可能に設置されているものとして説明する。このような構成により、位置制御するのが成形ロール１０のみで済むため、ローリング加工装置１の構成がシンプルになる。なお、他の態様として、マンドレル３０の位置を固定して、成形ロール１０及びサポートロール２０がマンドレル３０に向かって並進移動する態様を採用してもよい。このような態様においては、成形ロール１０及びサポートロール２０をそれぞれ独立して駆動させてもよく、どちらか一方を回転させる制御を行い、他のロール及びマンドレルを従属的に回転させる態様としてもよい。
本実施形態のローリング加工方法は、少なくとも設置工程と、ローリング工程とを含み、必要に応じてその他の工程を含んでもよい。本実施形態は、この設置工程に特別な技術的特徴を有する。
【００４５】
＜設置工程＞
上記設置工程は、図６に示すように、マンドレル３０に挿通された複数のワーク４の外周面４ｂに成形ロール１０の突出部１２及びサポートロール２０の突出部２２のそれぞれの端面が当接するように複数（例えば３つ）のワーク４を設置する工程である。
【００４６】
ここで、本実施形態の設置工程は、マンドレル３０の第１係合溝３２に対して、複数（例えば３つ）のワーク４の内周面４ａをマンドレル３０の径方向に互い違いになるように、ワーク４の外周面４ｂが突出部１２及び突出部２２の外周面に当接するように設置する工程である。
【００４７】
このとき、図６に示すように、突出部２２Ａの外周面に第２係合溝２３Ａを設けた態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の一方の端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。また、図６に示すように、突出部２２Ｂの外周面に第２係合溝２３Ｂを設けた態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面に係合するように、ワーク４Ｃが設置される。
また、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００４８】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ａに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、その一方の端面がワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【００４９】
＜ローリング工程＞
上記ローリング工程は、内周面４ａがマンドレル３０の第１係合部３２の外周面３０ａに互い違いに当接されたワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃを、成形ロール１０の移動によって拡径するローリング成形を行って環状部材２を得る工程である。
具体的には、図示しない駆動源によって、成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを回転させながら、マンドレル３０の回転軸３１と成形ロール１０の回転軸１１との距離を縮める方向に上記駆動源によって成形ロール１０を移動させる。これによってワーク４Ｂは成形ロール１０の突出部１２Ｂとマンドレル３０の外周面３０ａとに狭持され、ワーク４Ｂは圧下される。
【００５０】
ワーク４Ｂの圧下が完了すると成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｃがマンドレル３０の外周面３０ａに当接する。その後、図７に示すように、さらに成形ロール１０を並進運動させて成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｃがマンドレル３０を押圧することによって、マンドレル３０は受動的に回転と並進運動を行い、そのマンドレル３０の外周面３０ａとサポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂとに挟持されたワーク４Ａ，４Ｃが圧下されていく。
本実施形態においては、成形ロール１０の突出部１２Ｂは、その外周面でワーク４Ｂの外周面を直接押圧し、ワーク４Ｂを圧下する。このとき、成形ロール１０からの圧下力Ｆは、成形ロール１０→ワーク４Ｂ→マンドレル３０→ワーク４Ａ，４Ｃ→サポートロール２０の経路で伝わる。すなわち、ワーク４Ｂには圧下力Ｆが加わり、ワーク４Ａ，４Ｃには、それぞれに圧下力Ｆ／２が加わる。そのため、ワーク４Ｂがワーク４Ａ，４Ｃよりも速く変形する。その後、突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによる圧下を進行させ、ワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃの径方向の厚さが所定の厚さに達したことを契機にワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃのローリング成形が終了する（図８参照）。
【００５１】
このように、本実施形態においてワーク４をマンドレル３０に対して径方向に互い違いに配置することによって、マンドレル３０には図８に示すように交互に力が働くようになり、ワーク４を成形するとともに、マンドレル３０に発生する曲げを低減させることができる。これは、一般的なローリング加工装置の構成において、サポートロール（マンドレルを押すロール）の役割を、ワークの成形が担っているということである。
また、サポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂの支点間距離Ｄは、ワーク４が１個だけのローリング加工の場合の支点間距離とほぼ同じである。すなわち、本実施形態における複数のワーク４の配置によって、１個のワーク４をローリング成形する場合とほぼ同等の力がマンドレル３０にかかることになることになるので、マンドレル３０の折損を防ぎ、より多くのワーク４を同時にローリング成形することができる。
【００５２】
ここで、本実施形態の他の態様として、図９に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を増やすことも可能であり、例えば、図９に示すように５個のワーク４を同時にローリング成形することも可能である。
このとき、成形ロール１０の突出部１２Ａ，１２Ｃには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ａ，４Ｅの外周面４ｂ及び軸方向の一方の端面に係合する第２係合溝１３Ａ，１３Ｃが設けられている。ここで、第２係合溝１３（２３）は、加工するワーク４の数によってどの突出部１２（２２）に設けられるかが選択される。
このように、さらに多くのワーク４を同時に成形しても、図９に示すように、互い違いに配置されたワーク４に対して圧下するため、マンドレル３０にかかる曲げを抑制することができる。その結果として、マンドレル３０の折損の心配なく、より多くのワーク４を同時にローリング成形することができる。
【００５３】
また、従来のローリング加工装置では、マンドレルの支持を突出部にさせようとすると、幅方向にかなりのスペースが必要になるが、本実施形態のようにワークの成形力でマンドレルを支持するようにすれば、多数個を同時にローリング成形する反面、とてもコンパクトなローリング加工装置を提供することができる。
【００５４】
また、本実施形態の他の態様として、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を奇数個ではなく偶数個にすることも可能である。例えば、図１０（ａ）に示すように、２個のワーク４Ａ，４Ｂを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、突出部２２Ａの外周面に第２係合溝２３Ａを設けた態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の一方の端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。
また、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００５５】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ａに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動きが制限される。また、突出部１２Ｂには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ｂの外周面４ｂ及び軸方向の他方の端面に係合する第２係合溝１３Ｂが設けられている。これによりワーク４Ｂの他方（下）の向きへの動きが制限される。
【００５６】
また、図１０（ｂ）に示すように、４個のワーク４Ａ〜４Ｄを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。
そして、突出部２２Ａには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ａの外周面４ｂ及び軸方向の一方の端面（例えば上端面）に係合する第２係合溝２３Ａが設けられている。
【００５７】
また、成形ロール１０には、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。突出部１２Ｃの外周面には、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ｄの外周面４ｂ及び軸方向の他方の端面（例えば下端面）に係合する第２係合溝１３Ｃが設けられている。
【００５８】
このような態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の一方の端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。ここで、ワーク４Ａは、突出部１２Ａと突出部１２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、ワーク４Ｃは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、第２係合溝１３Ｃの外周面がワーク４Ｄの外周面４ｂと、第２係合溝１３Ｃの軸方向端面がワーク４Ｄの軸方向の他方の端面と係合するように、ワーク４Ｄが設置される。ここで、ワーク４Ｄは、突出部２２Ｂと突出部２２Ｃとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００５９】
ここで、偶数個のワーク４を同時にローリング成形する場合、図１０（ａ），（ｂ）を参照して上述した態様以外に、最大で収容可能なワークの数が奇数個のローリング加工装置を用いてワークの数を１つ減らして加工してもよい。例えば、図９を参照して上述した「ワークの数を５個としたローリング加工装置」を用いてワークの数を１つ少ない４個のワークを同時にローリング成形することも可能である。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のローリング加工装置及びローリング加工方法によれば、マンドレルを折損させる可能性を低減して３つ以上の円筒部材を同時にローリング成形して環状部材を得ることができる。その結果、従来とほとんど同じ加工時間で複数個の円筒部材の成形ができるようになり、生産性を大幅に向上させることができる。また、本実施形態によれば、マンドレルの折損を心配することなく多数個のワークを同時にローリング成形できる。
【００６１】
特に、本実施形態では、マンドレル３０に設けられた第１係合溝３２、及び成形ロール１０及びサポートロール２０の少なくとも何れか一方に設けられた第２係合溝１３（２３）によってワーク４の変形の過程でその幅が拡がることを防ぐことができる。
また、第１係合溝３２及び第２係合溝１３（２３）が設けられることによって、上記設置工程においてワーク４をマンドレル３０にセットする際の作業性が向上すると共に、ワーク４の軸方向の位置決め精度が向上する。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第３実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、マンドレルに設けられた第１係合溝と成形ロール及びサポートロールに設けられた第２係合溝の態様が第２実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略することがある。図１１（ａ），（ｂ）は、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第３実施形態における環状部材の加工概要を示す断面図である。
【００６３】
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、第１係合溝３２が、ワーク４の数に応じて複数設けられている。具体的には、ワーク４Ａ，４Ｂ，４Ｃの全ての内周面４ａが当接する第１係合溝３２が軸方向に面一の一つの溝形状ではなく、本体部３０Ａに複数の縮径された第１係合溝３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃがそれぞれ独立して設けられている。
【００６４】
また、成形ロール１０の突出部１２Ｂには、第１係合溝３２Ｂに対応し、ワーク４Ｂの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝１３Ｂが設けられている。
また、サポートロール２０の突出部２２Ａ，２２Ｂには、第１係合溝３２Ａ，３２Ｃに対応し、ワーク４Ａ，４Ｃの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝２３Ａ，２３Ｂが設けられている。
【００６５】
本実施形態は、ローリング条件によっては、ワーク４が拡径だけでなく、軸方向にも伸びてきてしまうことがあり、それを解決する態様である。
すなわち、本実施形態のように第２係合溝１２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂが設けられることにより、ワーク４の軸方向への伸びを抑制することができる。したがって、支点間距離Ｄも小さいまま、より高い精度で複数個のワークを同時にローリング成形するローリング加工装置及びそれを用いたローリング加工方法を提供することができる。
【００６６】
また、本実施形態の他の態様として、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を奇数個ではなく偶数個にすることも可能である。例えば、図１２（ａ）に示すように、２個のワーク４Ａ，４Ｂを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、第１係合溝３２が、ワーク４の数に応じて複数設けられている。具体的には、ワーク４Ａ，４Ｂの全ての内周面４ａが当接する第１係合溝３２が軸方向に面一の一つの溝形状ではなく、本体部３０Ａに複数の縮径された第１係合溝３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ独立して設けられている。
【００６７】
また、成形ロール１０の突出部１２Ｂには、第１係合溝３２Ｂに対応し、ワーク４Ｂの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝１３Ｂが設けられている。
また、サポートロール２０の突出部２２Ａには、第１係合溝３２Ａに対応し、ワーク４Ａの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝２３Ａが設けられている。なお、サポートロール２０の突出部２２Ｂには、図１１に示したような第２係合溝２３Ｂは設けられない。
【００６８】
また、図１２（ｂ）に示すように、４個のワーク４Ａ〜４Ｄを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。
そして、突出部２２Ａには、第１係合溝３２Ａに対応し、ワーク４Ａの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝２３Ａが設けられている。また、突出部２２Ｂには、第１係合溝３２Ｃに対応し、ワーク４Ｃの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝２３Ｂが設けられている。
【００６９】
また、成形ロール１０には、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。突出部１２Ｂの外周面には、第１係合溝３２Ｂに対応し、ワーク４Ｂの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝１３Ｂが設けられている。また、突出部１２Ｃの外周面には、第１係合溝３２Ｄに対応し、ワーク４Ｄの外周面４ｂ及び軸方向の両端面に係合する第２係合溝１３Ｃが設けられている。
【００７０】
このような態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の両端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。ここで、ワーク４Ａは、突出部１２Ａと突出部１２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００７１】
また、第２係合溝１３Ｂの外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂと、第２係合溝１３Ｂの軸方向端面がワーク４Ｂの軸方向の両端面と係合するように、ワーク４Ｂが設置される。ここで、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００７２】
また、第２係合溝２３Ｂの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ｂの軸方向端面がワーク４Ｃの軸方向の両端面と係合するように、ワーク４Ｃが設置される。ここで、ワーク４Ｃは、突出部１２Ｂと突出部１２Ｃとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００７３】
また、第２係合溝１３Ｃの外周面がワーク４Ｄの外周面４ｂと、第２係合溝１３Ｃの軸方向端面がワーク４Ｄの軸方向の両端面と係合するように、ワーク４Ｄが設置される。ここで、ワーク４Ｄは、突出部２２Ｂと突出部２２Ｃとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【００７４】
ここで、偶数個のワーク４を同時にローリング成形する場合、図１２（ａ），（ｂ）を参照して上述した態様以外に、最大で収容可能なワークの数が奇数個のローリング加工装置を用いてワークの数を１つ減らして加工してもよい。例えば、「ワークの数を５個としたローリング加工装置」を用いてワークの数を１つ少ない４個のワークを同時にローリング成形することも可能である。
【００７５】
（第４実施形態）
次に、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第４実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、回転体を設けた点が第２実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略することがある。図１３，図１４は、ローリング加工装置及びローリング加工方法の第４実施形態における環状部材の加工概要を示す断面図である。
【００７６】
図１３，図１４に示すように、本実施形態では、ワーク４の軸方向の両端面に対して付勢する１対の回転体５０が成形ロール１０及びサポートロール２０に設けられている。これらの回転体５０はそれぞれに回転軸を有し、軸方向に対向する突出部１２及び突出部２２の軸方向端面に放射状に、回転自在に配置されている。なお、回転体５０は、成形ロール１０及びサポートロール２０の少なくとも何れか一方に設けられればよいが、成形ロール１０及びサポートロール２０に設けられることが好ましい。
【００７７】
本実施形態は、第３実施形態と同様、ローリング条件によっては、ワーク４が拡径だけでなく、軸方向にも伸びてきてしまうことがあり、それを解決する態様である。以下、ワーク４Ｂを例として具体的に説明する。図１４に示すように、ワーク４Ｂは、その内周面４ａがマンドレル３０の第１係合溝の３２の外周面に当接している側で突出部１２Ｂの外周面に径方向に挟持されている。また、ワーク４Ｂは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部２２Ａ，２２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ｂ，５０Ｂに挟持されている。
【００７８】
このように設置されたワーク４Ｂは、ローリング工程によって、マンドレル３０の外周面３０ａに当接している側が軸方向に伸びた場合、マンドレル４０の回転に伴ってその部分が１対の回転体５０Ｂ，５０Ｂに挟持される側に移動した際、１対の回転体５０Ｂ，５０Ｂが元の軸方向の寸法までワーク４Ｂを軸方向に押し戻すように付勢する。
また、図１３に示すように、本実施形態によれば、回転体５０を設けることによって、ワーク４の端面と突出部１２及び突出部２２の端面との間に作用する摩擦力を低減させることができるので、成形ロール１０とサポートロール２０の回転がスムーズになり、ローリング加工に必要なエネルギーを削減することができる。さらに、ワーク４と突出部１２及び突出部２２に焼き付いたりする障害を防ぐことができる。
【００７９】
また、本実施形態の他の態様として、図示はしないが、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を奇数個ではなく偶数個にすることも可能である。例えば、図１５（ａ）に示すように、２個のワーク４Ａ，４Ｂを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ）が軸方向に所定の間隔を有して２つ設けられている。
そして、突出部２２Ａには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ａの外周面４ｂ及び軸方向の一方の端面（例えば上端面）に係合する第２係合溝２３Ａが設けられている。
また、成形ロール１０には、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ）が軸方向に所定の間隔を有して２つ設けられている。
【００８０】
このような態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の一方の端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。ここで、ワーク４Ａは、突出部１２Ａと突出部１２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、ワーク４Ａは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部１２Ａ，１２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ａ，５０Ａに挟持されている。
【００８１】
また、ワーク４Ｂは、その内周面４ａがマンドレル３０の第１係合溝の３２の外周面に当接している側で突出部１２Ｂの外周面に径方向に挟持されている。また、ワーク４Ｂは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部２２Ａ，２２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ｂ，５０Ｂに挟持されている。
【００８２】
また、図１５（ｂ）に示すように、４個のワーク４Ａ〜４Ｄを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、サポートロール２０には、円盤形状の突出部２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。
そして、突出部２２Ａには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ａの外周面４ｂ及び軸方向の一方の端面に係合する第２係合溝２３Ａが設けられている。
【００８３】
また、成形ロール１０には、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して３つ設けられている。
ここで、ワーク４の軸方向の両端面に対して付勢する１対の回転体５０（５０Ａ〜５０Ｄ）が成形ロール１０及びサポートロール２０に設けられている。これらの回転体５０はそれぞれに回転軸を有し、軸方向に対向する突出部１２及び突出部２２の軸方向端面に放射状に、回転自在に配置されている。なお、回転体５０は、成形ロール１０及びサポートロール２０の少なくとも何れか一方に設けられればよいが、成形ロール１０及びサポートロール２０に設けられることが好ましい。
【００８４】
このような態様においては、第２係合溝２３Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、第２係合溝２３Ａの軸方向端面がワーク４Ａの軸方向の一方の端面と係合するように、ワーク４Ａが設置される。ここで、ワーク４Ａは、突出部１２Ａと突出部１２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。また、ワーク４Ａは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部１２Ａ，１２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ａ，５０Ａに挟持されている。
【００８５】
また、ワーク４Ｂは、その内周面４ａがマンドレル３０の第１係合溝の３２の外周面に当接している側で突出部１２Ｂの外周面に径方向に挟持されている。また、ワーク４Ｂは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部２２Ａ，２２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ｂ，５０Ｂに挟持されている。
【００８６】
また、ワーク４Ｃは、その内周面４ａがマンドレル３０の第１係合溝の３２の外周面に当接している側で突出部２２Ｂの外周面に径方向に挟持されている。また、ワーク４Ｃは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部２２Ａ，２２Ｂの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ｃ，５０Ｃに挟持されている。
【００８７】
また、ワーク４Ｄは、その内周面４ａがマンドレル３０の第１係合溝の３２の外周面に当接している側で突出部１２Ｃの外周面に径方向に挟持されている。また、ワーク４Ｄは、第１係合溝３２の外周面に当接している側と径方向の反対側では、軸方向の両端面が、対向する突出部２２Ｂ，２２Ｃの軸方向の内面側に設けられた１対の回転体５０Ｄ，５０Ｄに挟持されている。
【００８８】
ここで、偶数個のワーク４を同時にローリング成形する場合、図１５（ａ），（ｂ）を参照して上述した態様以外に、最大で収容可能なワークの数が奇数個のローリング加工装置を用いてワークの数を１つ減らして加工してもよい。例えば、「ワークの数を５個としたローリング加工装置」を用いてワークの数を１つ少ない４個のワークを同時にローリング成形することも可能である。
【００８９】
以上、本発明に係るローリング加工装置及びローリング加工方法について説明したが、本発明に係るローリング加工装置及びローリング加工方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、マンドレルに第１係合溝を設けたが、この第１係合溝がなくても複数のワークの保持が可能であれば、第１係合溝は必ずしも設けられなくともよい。
【００９０】
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。
【符号の説明】
【００９１】
１      ローリング加工装置
２      環状部材
４      円筒部材（ワーク）
１０    サポートロール
１１    回転軸
１２    突出部
１３    第２係合溝
２０    成形ロール
２１    回転軸
２２    突出部
２３    第２係合溝
３０    マンドレル
３１    回転軸
３２    第１係合溝
５０    回転体
【図１】
2015136911.tif 000003
【図２】
2015136911.tif 000004
【図３】
2015136911.tif 000005
【図４】
2015136911.tif 000006
【図５】
2015136911.tif 000007
【図６】
2015136911.tif 000008
【図７】
2015136911.tif 000009
【図８】
2015136911.tif 000010
【図９】
2015136911.tif 000011
【図１０】
2015136911.tif 000012
【図１１】
2015136911.tif 000013
【図１２】
2015136911.tif 000014
【図１３】
2015136911.tif 000015
【図１４】
2015136911.tif 000016
【図１５】
2015136911.tif 000017
【図１６】
2015136911.tif 000018
【図１７】
2015136911.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月4日(2016.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来より、転がり軸受等の内輪や外輪に適用される環状部材は、例えば、円環状のワークをローリング（圧下）加工して得られる。このようなローリング加工については、特許文献１に開示された方法が挙げられる。従来のローリング加工は、図１６に示すように、サポートロール１０１、成形ロール１０２、及びマンドレル１０３で構成されたローリング加工装置１００が用いられる。そして、ワーク１０４の内周面をマンドレル１０３の外周面に当接させ、ワーク１０４の外周面を成形ロール１０２の内周面に当接させるようにワーク１０４を設置する。その後、成形ロール１０２の回転軸をマンドレル１０３の回転軸に近づかせながら成形ロール１０２及びマンドレル１０３を回転させてワーク１０４を圧下して環状部材に成形する。
また、このようなローリング加工装置においては、曲げモーメントを相殺し、マンドレル１０３の折損を防止する技術が特許文献２に開示されている。特許文献２では、曲げモーメントを相殺するのに、機械的な構造で対処している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
［成形ロール］
成形ロール１０には、回転軸１１に、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。すなわち、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの間隔を上記のように設定した本実施形態のローリング加工装置は、ローリング工程においてワーク４が軸方向に拡がらないように制限する機能をも有する。なお、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうち、突出部１２Ｂは、ワーク４の外周面４ｂに当接する。したがって、突出部１２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面を押圧する。成形ロール１０は、その突出部１２Ｂがワーク４を介してマンドレル３０と当接し、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。突出部１２は回転軸１１と一体に形成されていることが望ましいが、突出部１２を別体としてねじ止め、溶接または接着等の方法により回転軸１１に固定してもよい。一体成形であれば強度や剛性の高い成形ロール１０となるが、大径の円柱状素材から切削加工もしくは鍛造によって製造するため、製造コストが高くなる可能性がある。それに対して突出部１２を別体として回転軸１１と溶接により接合する構成であれば、一体成形よりも強度や剛性は若干下がるが、材料コストや加工コストを低滅させることができる。またねじ止めであれば使用中に成形ロール１０の一部が破損した場合でも、破損部分のみを交換することで使用を続けることができ、さらには回転軸１１に対して様々な大きさの突出部１２を組み付けることもできるので多品種に対応することが可能となり、環状部材の製造コストを下げることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
マンドレル３０は、後述するように、本体部３０Ａに３つ以上のワーク４の内周面４ａがマンドレル３０の径方向に互い違いに当接されて、それらのワーク４を介して成形ロール１０と共に回転可能とされる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
このとき、図１に示すように、突出部２２Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の一方の端面に当接するようにワーク４Ａ及びワーク４Ｂが設置される。また、図１に示すように、突出部２２Ｂの外周面がワーク４Ｃの外周面４ｂと、突出部２２Ｂの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の他方の端面に当接するようにワーク４Ｂ及びワーク４Ｃが設置される。すなわち、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、ワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、本実施形態の他の態様として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、同時にローリング成形するワーク４の個数を奇数個ではなく偶数個にすることも可能である。例えば、図５（ａ）に示すように、２個のワーク４Ａ，４Ｂを同時にローリング成形することも可能である。具体的には、突出部２２Ａの外周面がワーク４Ａの外周面４ｂと、突出部２２Ａの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の一方の端面に当接するようにワーク４Ａ及びワーク４Ｂが設置される。また、突出部２２Ｂの軸方向の一方の端面がワーク４Ｂの軸方向の他方の端面に当接するようにワーク４Ｂが設置される。すなわち、ワーク４Ｂは、突出部２２Ａと突出部２２Ｂとに軸方向に挟まれて軸方向の移動が制限されるように設置される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動きが制限される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの軸方向の一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂに当接し、その軸方向の一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。また、突出部１２Ｃは、その外周面がワーク４Ｄの外周面４ｂに当接し、その軸方向の一方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。
これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、ワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
［成形ロール］
成形ロール１０には、回転軸１１に、円盤形状の突出部１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）が軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている。この所定の間隔とは、ローリング成形する対象の円筒部材（ワーク）４の加工完了時における軸方向の厚さ寸法とほぼ同じ寸法であることが好ましい。すなわち、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの間隔を上記のように設定した本実施形態のローリング加工装置は、ローリング工程においてワーク４が軸方向に拡がらないように制限する機能をも有する。なお、これら突出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうち、突出部１２Ｂは、ワーク４の外周面４ｂに当接する。したがって、突出部１２Ｂは、ワーク４を介してマンドレル３０の外周面を押圧する。成形ロール１０は、その突出部１２Ｂがワーク４を介してマンドレル３０と当接し、マンドレル３０と共に回転可能に設置される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
マンドレル３０は、後述するように、第１係合溝３２に３つ以上のワーク４の内周面４ａがマンドレル３０の径方向に互い違いに当接されて、それらのワーク４を介して成形ロール１０と共に回転可能とされる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に、その他方の端面がワーク４Ｃの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動き、及びワーク４Ｃの一方（上）の向きへの動きが制限される。同様に、突出部１２Ｃは、その一方の端面がワーク４Ｃの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接してワーク４Ｃの他方（下）の向きへの動きを制限するように設置される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
一方、成形ロール１０は、成形ロール１０の突出部１２Ａの一方の端面が、ワーク４Ａの軸方向の一方の端面（例えば上端面）に当接してワーク４Ａの一方（上）の向きへの動きを制限するように設置される。また、突出部１２Ｂは、その外周面がワーク４Ｂの外周面４ｂに、その一方の端面がワーク４Ａの軸方向の他方の端面（例えば下端面）に当接するよう設置される。これによりワーク４Ａの他方（下）の向きへの動きが制限される。また、突出部１２Ｂには、第１係合溝３２に対応し、ワーク４Ｂの外周面４ｂ及び軸方向の他方の端面に係合する第２係合溝１３Ｂが設けられている。これによりワーク４Ｂの他方（下）の向きへの動きが制限される。
【国際調査報告】
2015136911.tif 000020
2015136911.tif 000021
2015136911.tif 000022
2015136911.tif 000023