(57)【要約】【課題】装置を簡単かつ小型化することができ、付属機器を小型化できるフォージングロールを提供する。【解決手段】一対のロール軸２，２と、一対のロール軸２，２の外周面に設けられた一対の金型Ｍａ，Ｍｂとを備え、一対のロール軸２，２間において一対の金型Ｍａ，Ｍｂによって被成形材料Ｓを成形する装置であって、一対のロール軸２，２に複数工程の金型対Ｍが設けられており、各ロール軸２の外周面には、複数工程の金型Ｍが、一対のロール軸２，２の外周面における同一円周上に沿って配設されている。同一円周上に複数工程の金型Ｍａ，Ｍｂを設けているので、ロール軸２の軸方向の長さを短くでき、装置をコンパクトにすることができる。ロール軸２の軸方向における同じ位置で成形荷重を受けるので、ロール軸２の軸方向の長さを短くでき、ロール軸２の耐久性を向上させることができる。【選択図】図１
2008238218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のロール軸と、該一対のロール軸の外周面に設けられた一対の金型とを備え、該一対のロール軸間において前記一対の金型によって被成形材料を成形する装置であって、
前記一対のロール軸に複数工程の金型対が設けられており、
各ロール軸の外周面には、前記複数工程の金型が、前記一対のロール軸の外周面における同一円周上に沿って配設されている
ことを特徴とするフォージングロール。
【請求項２】
前記ロール軸の同一円周上に配設されている前記複数工程の金型において、隣接する前記金型同士が互いに間隔を空けた状態で配設されており、
前記被成形材料を、前記一対のロール軸間を通して、該一対のロール軸の両側に設けられた待機位置と成形終了位置との間で移動させる材料移動手段を備えており、
該材料移動手段は、
成形作業時には、前記待機位置から前記成形終了位置に向かって前記被成形材料を移動させ、
前記一対のロール軸間に前記金型が存在していない状態において、前記成形終了位置から前記待機位置に向かって前記被成形材料を移動させる
ことを特徴とする請求項１記載のフォージングロール。
【請求項３】
前記一対のロール軸は、片持ち支持されている
ことを特徴とする請求項１記載のフォージングロール。
【請求項４】
前記一対のロール軸の軸間距離を調節する軸間調整機構を備えている
ことを特徴とする請求項１記載のフォージングロール。
【請求項５】
前記ロール軸を回転させる駆動源がサーボモータであり、
各ロール軸にそれぞれサーボモータが設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のフォージングロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォージングロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォージングロールは、対向した上下一対のロール軸と、この上下一対のロール軸にそれぞれ取り付けられた上下一対の金型を有する装置であり、上下一対のロール軸の円周方向における所定の角度範囲には、同一円周上に一つの金型が取り付けられている。そして、上下一対の金型は、上下一対のロール軸を回転させたときに、上下一対の金型によって一対のロール軸間に被成形材料を噛み込むことができるようにロール軸に取り付けられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
かかるフォージングロールでは、上下一対のロール軸間に被成形材料を配設して、上下一対のロール軸を回転させることにより、一対のロール軸間において、上下一対の金型によって被成形材料を成形する。成形作業は以下の手順で行われる。
【０００４】
まず、図５（Ａ）に示すように、成形時において、被成形材料Ｓは、一対のロール軸101間を挿通され、マニプレータＭと反対側の待機位置に配置される。この待機位置への配置は、一対のロール軸101間に上下一対の金型102が存在しない状態で行われる。
ついで、ロール軸101の回転に合わせて、被成形材料ＳをマニプレータＭと一緒に移動させると、上下一対の金型102によって一対のロール軸101間に被成形材料Ｓが噛み込まれる。すると、被成形材料Ｓは、上下一対の金型102に挟まれながらロール軸101の半径方向に移動されるので、その軸方向に沿って連続して成形される（図５（Ｂ）〜（Ｃ））。
したがって、フォージングロールを利用すれば、被成形材料をその軸方向に沿って所定の断面や所定の軸径に成形することができる。
【０００５】
そして、かかるフォージングロールは、通常、ロール軸の軸方向（図５では紙面に垂直な方向）に沿って複数工程の金型対が並んで取り付けられており、この複数工程の金型対によって被成形材料は順次成形される。
【０００６】
しかるに、従来のフォージングロールでは、複数工程の金型対がロール軸の軸方向に沿って並んで取り付けられているので、金型対の取り付け場所を設けるために、ロール軸を長くせざるをえず、ロール軸の長さに伴って装置の幅も長くなってしまう。
しかも、ロール軸方向において、ロール軸に対して成形荷重が加わる位置が、成形する工程によってそれぞれ変化することになる。すると、ロール軸の強度剛性を確保するためには、ロール軸の両端を支持する構造を取らざるを得ず、必然的に装置も大型化してしまうという問題があった。
また、複数工程の金型対がロール軸の軸方向に沿って並んで設けられているので、被成形材料を次工程の金型に供給するには、被成形材料を金型に向かって進退させるだけでなく、ロール軸方向にも移動させなければならない。このため、マニプレータは被成形材料を進退させる機構だけでなく、被成形材料をロール軸方向に移動させる機構も備えなければならず、マニプレータが大型化する上フォージングロール用に専用設計された装置を使用する必要があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７２５３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、装置を簡単かつ小型化することができ、付属機器も小型化できるフォージングロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明のフォージングロールは、一対のロール軸と、該一対のロール軸の外周面に設けられた一対の金型とを備え、該一対のロール軸間において前記一対の金型によって被成形材料を成形する装置であって、前記一対のロール軸に複数工程の金型対が設けられており、各ロール軸の外周面には、前記複数工程の金型が、前記一対のロール軸の外周面における同一円周上に沿って配設されていることを特徴とする。
第２発明のフォージングロールは、第１発明において、前記ロール軸の同一円周上に配設されている前記複数工程の金型において、隣接する前記金型同士が互いに間隔を空けた状態で配設されており、前記被成形材料を、前記一対のロール軸間を通して、該一対のロール軸の両側に設けられた待機位置と成形終了位置との間で移動させる材料移動手段を備えており、該材料移動手段は、成形作業時には、前記待機位置から前記成形終了位置に向かって前記被成形材料を移動させ、前記一対のロール軸同士の間に前記金型が存在していない状態において、前記成形終了位置から前記待機位置に向かって前記被成形材料を移動させることを特徴とする。
第３発明のフォージングロールは、第１発明において、前記一対のロール軸は、片持ち支持されていることを特徴とする。
第４発明のフォージングロールは、第１発明において、前記一対のロール軸の軸間距離を調節する軸間調整機構を備えていることを特徴とする。
第５発明のフォージングロールは、第１発明において、前記ロール軸を回転させる駆動源がサーボモータであり、各ロール軸にそれぞれサーボモータが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、同一円周上に複数工程の金型を設けているので、一対のロール軸を回転させれば、各工程の金型によって、被成形材料を順次成形することができる。しかも、各工程の金型がロール軸の同一円周上に沿って配設されているので、複数の金型を取り付けてもロール軸の軸方向の長さを短くでき、装置をコンパクトにすることができる。また、成形する金型が変わっても、ロール軸はその軸方向における同じ位置で成形荷重を受けるので、ロール軸の軸方向の長さを短くでき、ロール軸の剛性が高くなり耐久性も向上させることができる。
第２発明によれば、一対のロール軸間に金型が存在しないときには、一対のロール軸間の空間が広くなるから、ここの空間を通して成形終了位置から待機位置に被成形材料を移動させることができる。すると、被成形材料を待機位置に配設させるときに、被成形材料に直線的な動きだけをさせればよいので、材料移動装置等の構成を簡単にできる。しかも、被成形材料を直線的に移動させるだけであり、被成形材料の移動時間を短縮できるから、作業時間を短縮することができ、サイクルタイムを短くすることができる。
第３発明によれば、ロール軸はその軸方向における同じ位置で成形荷重を受けるため、成形荷重の加わる位置とロール軸の支持位置とを近づけておけば、片持ち支持としても成形荷重を受けたときの撓み等を抑えることができる。片持ち支持とすれば、ロール軸における一方の端部を支持する構造物が不要となるから、装置をコンパクトな構成とすることができる。そして、金型への接近性も向上するので、金型の交換作業を容易にすることができる。
第４発明によれば、一対のロール軸の軸間距離を調節することができるので、最適な軸間距離が異なる金型でも、同一円周上に配設することができる。
第５発明によれば、サーボモータによってロール軸を駆動しているので、ロール軸を所望のタイミングで回転停止させることができる。すると、各工程の成形が終了するたびにロール軸の回転を停止させれば、ロール軸の回転が停止している間に被成形材料の移動や軸間距離を調製できるので、これらの作業が容易になる。しかも、ロール軸を所望の速度で回転させることができるので、要求されるロール軸の回転速度が異なる金型でも、同一円周上に配設することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態のフォージングロール１の概略側面図である。図２は本実施形態のフォージングロール１の概略平面図である。図３は図１のIII−III線概略断面図である。
【００１２】
図１および図２において符号１は、本実施形態のフォージングロールを示している。このフォージングロール１は、上下一対のロール軸２，２を備えている。この上下一対のロール軸２，２は、中心軸同士が互いに平行となるように配設されており、その基端がフォージングロール１のフレーム５に回転可能に取り付けられている。
【００１３】
図３に示すように、この上下一対のロール軸２，２の基端にはそれぞれ歯車２ａが設けられており、各歯車２ａは、上下一対のサーボモータ３，３の主軸に取り付けられている歯車とそれぞれ噛み合っている。つまり、上下一対のサーボモータ３，３によって、上下一対のロール軸２，２は、それぞれ独立して駆動できるように構成されているのである。
【００１４】
なお、上下一対のロール軸２，２を、上下一対のサーボモータ３，３の主軸に直接連結して駆動してもよい。
さらになお、上下一対のサーボモータ３は、通常、同時に作動停止かつ互いに逆方向に同じ回転速度で回転するように制御されているが、上下一対のサーボモータ３，３は必ずしも同時に作動停止させたり同じ回転速度で作動させたりする必要はない。つまり、上下一対のサーボモータ３，３を、異なるタイミングで作動停止させたり異なる回転速度で作動させることも可能である。
【００１５】
図１に示すように、上下一対のロール軸２，２の外周面には、複数の金型対Ｍ１〜Ｍ４が取り付けられており、上方のロール軸２には各金型対Ｍ１〜Ｍ４における上方の金型Ｍａ１〜Ｍａ４が取り付けられており、下方のロール軸２には各金型対Ｍ１〜Ｍ４における下方の金型Ｍｂ１〜Ｍｂ４が取り付けられている。
【００１６】
図１に示すように、複数の金型対Ｍ１〜Ｍ４における上下の金型Ｍａ，Ｍｂは、それぞれ各ロール軸２において同一の円周上に沿って配設されている。
そして、上下の金型Ｍａ，Ｍｂは、一対のロール軸２が回転したときに、対になる上下の金型Ｍａ，Ｍｂ同士の間に被成形材料を噛み込むように上下一対のロール軸２，２に取り付けられている。
【００１７】
以上のごとき構成であるから、本実施形態のフォージングロール１は、一対のロール軸２，２間に被成形材料が配置されている状態において一対のロール軸２，２を回転させれば、各工程の金型対Ｍ１〜Ｍ４によって、被成形材料を順次成形することができる。
【００１８】
また、本実施形態のフォージングロール１は、従来のフォージングロールと異なり、各工程の上下の金型Ｍａ，Ｍｂが各ロール軸２の同一円周上に沿って配設されている。このため、両ロール軸２は複数の金型を取り付ける場合であっても金型の幅程度の長さがあればよいので、両ロール軸２の軸方向の長さを短くできる。そして、両ロール軸２が短くなれば装置の幅（図３では左右方向）も短くできるので、装置をコンパクトにすることができる。
【００１９】
しかも、各ロール軸２は、どの工程の金型対Ｍ１〜Ｍ４が成形する場合でも、その軸方向における同じ位置で成形荷重を受けることになる。すると、各ロール軸２の軸方向において、成形荷重の加わる位置、つまり、上下の金型Ｍａ，Ｍｂが取り付けられる位置と、各ロール軸２がフレーム５によって支持される位置とを近づけることができる。そして、各ロール軸２に対し成形荷重が加わったときにおいて、各ロール軸２に撓み等が発生することを抑えることができるから、各ロール軸２の耐久性を向上させることができ、各ロール軸２を片持ち支持とすることも可能になる。
【００２０】
また、図２および図３に示すように、各ロール軸２を片持ち支持すれば、各ロール軸２における先端を支持する構造物が不要となるから、装置をよりコンパクトな構成とすることができる。
そして、上記のごとき構造物がなくなれば、各ロール軸２に取り付けられている上下の金型Ｍａ，Ｍｂへの接近性も向上するので、上下の金型Ｍａ，Ｍｂの交換作業を容易にすることができる。
とくに、図３に示すように、フレーム５においてロール軸２の基端部を２つの軸受部５ａで支持するような構成とすれば、その２つの軸受部５ａ間の距離Ｌ１よりも、先端側の軸受部５ａからロール軸２の軸方向における金型Ｍの中心までの距離Ｌ２を短くできる。すると、片持ち支持構造とした場合でも、ロール軸２の剛性を確保しやすくなり、ロール軸２の耐久性や安定性をより高くすることができる。
【００２１】
また、本実施形態のフォージングロール１は、被成形材料を供給する材料移動手段１０を備えている。この材料移動手段１０は、先端に被成形材料を把持する把持部１１ａを有する移動部材１１を備えており、この移動部材１１は、上下一対のロール軸２，２間の空間に向かって直線的に進退するように設けられている。
【００２２】
図１に示すように、各ロール軸２に取り付けられている上下の金型Ｍａ，Ｍｂは、ロール軸２の円周に沿った方向において、互いに間隔Ｄを空けた状態となるようにロール軸２に取り付けられている。そして、この間隔Ｄは、そのロール軸２の外周に沿った方向における中間点が、上下一対のロール軸２，２の中心軸同士を結ぶ線ＣＬ（以下、単に中心線ＣＬという）付近に位置したときに（図１の状態）、上下一対のロール軸２，２間に、被成形材料および移動部材１１の把持部１１ａを挿通できる程度の広さに形成されている。
【００２３】
すると、間隔Ｄが上下一対のロール軸２，２間に位置しているときに、移動部材１１を上下一対のロール軸２，２間に向けて移動させれば、上下一対のロール軸２，２間に被成形材料および移動部材１１の把持部１１ａを挿通させることができる。
よって、被成形材料を、材料移動手段１０によって、一対のロール軸２，２を挟んで材料移動手段１０と反対側の位置（以下、待機位置という、図４（Ａ）参照）に配置することができる。
そして、被成形材料を待機位置に配置した状態から、移動部材１１を材料移動手段１０に向かって移動させれば、被成形材料を、材料移動手段１０によって、上下一対のロール軸２，２に対して材料移動手段１０側の位置（以下、成形終了位置という、図４（Ｃ）参照）に配置することができる。
【００２４】
上記のごとき構成を有する本実施形態のフォージングロール１による成形作業を説明する。
図４は本実施形態のフォージングロール１による成形作業の説明図である。同図（Ａ）に示すように、成形を開始するときには、被成形材料Ｓは、材料移動手段１０に支持された状態で待機位置に配置される。そして、この状態から上下一対のサーボモータ３を作動すれば、一対のロール軸２，２は図中矢印に示す方向に所望の回転速度で回転する。
このとき、材料移動手段１０によって、被成形材料Ｓを材料移動手段１０に向かって、一対のロール軸２，２に設けられている上下の金型Ｍａ１，Ｍｂ１による成形速度に対応した速度で移動させる。すると、被成形材料Ｓは上下の金型Ｍａ１，Ｍｂ１に挟まれて、所望の断面形状に成形される（図４（Ｂ））。
【００２５】
やがて成形が終了し、被成形材料Ｓは上下一対のロール軸２，２間から離脱する。そして、上下一対のロール軸２，２に対して材料移動手段１０側の成形終了位置まで被成形材料Ｓが移動すると、材料移動手段１０による被成形材料Ｓの移動が停止される。
一方、上下一対のロール軸２，２は、金型対Ｍ１と金型対Ｍ２との間の間隔Ｄ１が上下一対のロール軸２，２の中心軸を結ぶ中心線ＣＬ上に位置する角度まで回転すると、上下一対のサーボモータ３が停止し上下一対のロール軸２，２の回転も停止する（図４（Ｃ））。
【００２６】
上下一対のロール軸２，２の回転も停止すると、材料移動手段１０が作動し、被成形材料Ｓは一対のロール軸２，２間の空間を通して成形終了位置から待機位置まで移動される（図４（Ｄ））。
【００２７】
そして、被成形材料Ｓが待機位置に配置されると、上下一対のサーボモータ３を作動し再び上下一対のロール軸２，２が回転を開始する。同時に、材料移動手段１０が作動して、被成形材料Ｓも、次工程の金型対Ｍ２（Ｍａ２，Ｍｂ２）による成形速度に対応した速度で、成形終了位置に向かって移動される。すると、被成形材料Ｓは、次工程の上下一対の金型Ｍａ２，Ｍｂ２によって挟まれて成形される。
【００２８】
上記工程を繰り返すことによって、金型対Ｍ１〜Ｍ４によって順次被成形材料Ｓを成形することができ、被成形材料Ｓを所望の形状に成形することができる。
【００２９】
以上のごとく、材料移動手段１０は、上下一対のロール軸２，２間に被成形材料Ｓを直線的に移動させるだけで被成形材料Ｓを成形でき、成形終了位置から待機位置に配設させることができる。すると。従来のフォージングロールのように、成形終了位置から待機位置に被成形材料Ｓを移動させるときにロール軸２の軸方向に被成形材料Ｓを移動させる必要がない。よって、材料移動手段１０の構成を簡単にすることができ、しかも、被成形材料Ｓの移動時間も短縮できるから、作業時間を短縮することができ、サイクルタイムを短くすることができる。
そして、本実施形態のフォージングロール１では、材料移動手段１０は成形材料を直線的に移動させればよいので、従来のようにフォージングロール専用の装置を設けなくてもよく、一般的な産業用ロボットを材料移動手段１０として採用することができる。すると、材料移動手段１０の構成を簡単かつコンパクトな構成とすることができ、フォージングロール１全体の構成を簡単かつコンパクトな構成とすることもできる。
【００３０】
また、フォージングロール１には、上下一対のロール軸２，２の軸間距離を調節する軸間調整機構２０が設けられている。軸間調整機構２０は必ずしも設けなくてもよいのであるが、かかる軸間調整機構２０を設けておけば、各金型対Ｍによる成形を行う前に（例えば、図４（Ｃ）と図４（Ｄ）との間の期間）、上下一対のロール軸２，２の軸間距離を最適な距離に調整することができる。すると、最適な軸間距離が異なる金型対Ｍでも、同一円周上に配設することができるので、好適である。
【００３１】
軸間調整機構２０は、例えば、以下のような構成とすることができる。
図３に示すように、上下一対のロール軸２，２のうち、下方のロール軸２と各軸受部５ａとの間には、軸間調整機構２０の偏心部材２１がそれぞれ設けられている。各偏心部材２１は、略円筒状であって前記軸受部５ａに取り付けられる軸状部を有する部材であり、その軸方向（図３（Ａ）では左右方向）を貫通する貫通孔２１ｈを有している。この貫通孔２１ｈは、その中心Ｏ２が偏心部材２１の中心Ｏ１から偏心した状態となるように形成されている（図３（Ｂ））。
【００３２】
各偏心部材２１における軸方向の一端部の外周面には、歯車部２１ｂが設けられている。各偏心部材２１の歯車部２１ｂには、それぞれピニオン２２ａが噛み合っており、各ピニオン２２ａは、回転軸２２ｂに取り付けられており、この回転軸２２ｂがサーボモータ等の偏心部材回転手段２２の主軸に取り付けられている。
このため、偏心部材回転手段２２を作動させれば、各ピニオン２２ａを介して、各偏心部材２１の歯車部２１ｂに回転力が伝達され、各偏心部材２１は同じだけ回転する。すると、偏心部材２１の貫通孔２１ｈに取り付けられているロール軸２は、偏心部材２１の回転にともなって、上方のロール軸２と平行に上下に移動するから、上下一対のロール軸２，２間の距離を変化させることができる。
【００３３】
なお、上下一対のロール軸２，２の軸間距離を調節する機構は上記のごとき機構に限られない。例えば、シリンダ機構やウエッジ機構などによって軸受部５ａとともにロール軸２を昇降させる構成としてもよく、上下一対のロール軸２，２が互いに平行に保たれたまま昇降できる機構であればよく、とくに限定されない。
【００３４】
上記の実施形態では、ロール軸２を駆動する駆動源としてサーボモータ３を使用する場合を記載したが、駆動源はサーボモータ３に限られない。しかし、サーボモータ３を使用すれば、ロール軸２を所望のタイミングで回転停止させることができる。すると、各工程の成形が終了するたびにロール軸２の回転を停止させれば、この停止期間中に被成形材料の移動や軸間距離の調整を行うことができるという利点がある。
また、サーボモータ３を使用すれば、ロール軸２の回転速度を容易に変更することができるので、ロール軸２の最適な回転速度が異なる金型でも、同一円周上に配設することができる。
【００３５】
さらになお、上記の例では上下一対のロール軸２，２に４組の金型対Ｍを設けた場合を例示しているが、上下一対のロール軸２，２に取り付ける金型対Ｍの数は３組以下でもよいし、５組以上でもよい。そして、各ロール軸２はその直径を大きくすれば円周が長くなるから、各ロール軸２の直径を大きくすれば取り付けることができる金型対Ｍの数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態のフォージングロール１の概略側面図である。
【図２】本実施形態のフォージングロール１の概略平面図である。
【図３】（Ａ）は図１のIII−III線概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。
【図４】本実施形態のフォージングロール１による成形作業の説明図である。
【図５】従来のフォージングロールによる成形作業の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１        フォージングロール
２        ロール軸
３        サーボモータ
１０        材料移動手段
Ｍ        金型対
Ｍａ      上方の金型
Ｍｂ      下方の金型
Ｂ        被成形材料
【図１】
2008238218.tif 000003
【図２】
2008238218.tif 000004
【図３】
2008238218.tif 000005
【図４】
2008238218.tif 000006
【図５】
2008238218.tif 000007