(57)【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、成形ロールの外周の成形面にリング状のワークを部分圧接させた状態で該ワークを駆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の方向に沿ってマンドレルが進退して、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、
固定配置された前記成形ロール装置の両側に、前記マンドレル装置、前記バックアップロール装置、及び前記センタリングロール装置がそれぞれ配置され、成形ロール装置が共用化されて、成形ロールの両側において転造成形可能な冷間転造成形機であって、
前記センタリングロール装置は、互いに平行に配置されて、成形ロールと同心となり、かつ同期して同一角度だけ逆方向に回動可能であって、成形ロールとマンドレルの各中心を結ぶ線分に対して対称な位置に第１及び第２の各センタリングロールがそれぞれ一体に設けられた一対の回動リング板で構成されることにより共用化され、
前記各回動リング板にそれぞれ一体に設けられた一対の第１センタリングロール又は一対の第２センタリングロールによって、成形ロールの成形面の互いに反対側において転造成形されるワークのセンタリングを行なうことを特徴とする冷間転造成形機。
【請求項２】
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に取付けられてい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】
ロール駆動軸の端部の成形ロールが取付けられる部分はテーパー状に形成されて、成形ロールは、ロール駆動軸にテーパー嵌合により取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷間転造成形機。
【請求項４】
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、
成形ロール装置のロール駆動軸の回転方向を変更することにより、成形ロールの両側のいずれにおいて転造成形する場合でも、ワークの転造成形部において成形ロールが常に下方を向いて回転す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、成形ロールの外周の成形面にリング状のワークを部分圧接させた状態で該ワークを駆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の方向に沿ってマンドレルが進退して、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。即ち、ワークの成形と、成形位置へのワークのセットとは、時間的に別々に行なわれていたために、ワークのセットに多くの時間を費し、生産性が悪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、成形ロールの外周の成形面にリング状のワークを部分圧接させた状態で該ワークを駆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の方向に沿ってマンドレルが進退して、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、固定配置された前記成形ロール装置の両側に、前記マンドレル装置、前記バックアップロール装置、及び前記センタリングロール装置がそれぞれ配置され、成形ロール装置が共用化されて、成形ロールの両側において転造成形可能な冷間転造成形機であって、前記センタリングロール装置は、互いに平行に配置されて、成形ロールと同心となり、かつ同期して同一角度だけ逆方向に回動可能であって、成形ロールとマンドレルの各中心を結ぶ線分に対して対称な位置に第１及び第２の各センタリングロールがそれぞれ一体に設けられた一対の回動リング板で構成されることにより共用化され、前記各回動リング板にそれぞれ一体に設けられた一対の第１センタリングロール又は一対の第２センタリングロールによって、成形ロールの成形面の互いに反対側において転造成形されるワークのセンタリングを行なうことを特徴としている。
【０００７】
請求項１の発明によれば、成形ロール装置が共用化されて、成形ロールの両側において転造成形可能な構成になっているので、成形ロールの成形面の一方においてワークの成形を行なっている間、成形ロールの成形面の他方において次の成形のワークのセット作業を行なえる。よって、成形装置の設置面積の増大に対する成形品（製品）の生産性の増大の割合が高くなり、結局、成形品の生産性が大幅に高められる。また、駆動回転される成形ロールが固定配置されていて、該成形ロールの成形面の両側に配置されたマンドレル及びバックアップロールが成形ロールに対して進退する構成であるため、ワークを安定して転造成形することができて、成形品の成形精度が高められる。
【０００８】
【０００９】
また、請求項１の発明によれば、センタリングロール装置は、互いに同期して同一角度だけ逆方向に回動する一対の回動リング板に第１及び第２の各センタリングロールがそれぞれ取付けられている構成であるため、成形ロールの成形面の両側においてワークのセンタリングを行なう一対の第１センタリングロール、及び一対の第２センタリングロールのセンタリング性能が高まる。よって、この点においても成形品の成形精度が高められる。また、成形ロール装置のみならず、センタリングロール装置も共用化されているため、装置全体が簡素化される。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１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に取付けられていることを特徴としている。
【００１１】
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２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。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、ロール駆動軸の端部の成形ロールが取付けられる部分はテーパー状に形成されて、成形ロールは、ロール駆動軸にテーパー嵌合により取付けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ロール駆動軸と成形ロールとの間の隙間を最小限にすることができて、成形ロールの回転時における「ガタ」がなくなると共に、ロール駆動軸に成形ロールを取付けた状態で、成形ロールの加工を行なうことができる。この結果、成形品の精度が高められる。
【００１４】
また、請求項４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、成形ロール装置のロール駆動軸の回転方向を変更することにより、成形ロールの両側のいずれにおいて転造成形する場合でも、ワークの転造成形部において成形ロールが常に下方を向いて回転することを特徴としている。
【００１５】
当業界においては、成形ロール、マンドレル、及びバックアップロールを使用してリング状のワークを転造成形により拡径する場合には、ワークの転造成形部において、成形ロールは下方に向けて回転する方が、上方に向けて回転するよりも、重力を利用している分だけ、成形品を安定して成形できる。請求項４の発明によれば、成形ロールの成形面のいずれの側において転造成形する場合にも、ワークの転造成形部において成形ロールは下方に向けて回転するために、成形ロールの成形面のいずれの側においてワークを成形する場合でも、重力を利用できるため、ワークを安定して成形できて成形精度が高められる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、リング状のワークを転造により拡径成形させる冷間転造成形機において、成形ロール装置が共用化されて、成形ロールの両側において転造成形可能な構成になっていて、成形ロールの成形面の一方においてワークの成形を行なっている間、成形ロールの成形面の他方において次の成形のワークのセット作業を行なえるので、成形品の生産性が大幅に高められる。また、駆動回転される成形ロールを備えた成形ロール装置が固定配置されていて、前記成形ロールの成形面の両側に配置されたマンドレル及びバックアップロールが成形ロールに対して進退する構成であるため、ワークを安定して転造成形することができて、成形品の成形精度が高められる。更に、センタリングロール装置は、互いに同期して同一角度だけ逆方向に回動する一対の回動リング板に第１及び第２の各センタリングロールがそれぞれ取付けられている構成であるため、成形ロールの成形面の両側においてワークのセンタリングを行なう一対の第１センタリングロール、及び一対の第２センタリングロールのセンタリング性能が高まる。よって、この点においても成形品の成形精度が高められて、成形ロール装置のみならず、センタリングロール装置も共用化されているため、装置全体が簡素化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、成形ロールＦＲを取り外した状態の成形ロール装置Ａの斜視図である。図１ないし図５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１２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Ｄ1,Ｄ2 が成形ロール装置Ａのロール駆動軸１２の軸心Ｌ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Ｄ1,Ｄ2 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Ｃ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Ｄ1,Ｄ2 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１２の軸心Ｌ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Ｄ1,Ｄ2 の各構成は同一であるので、一方のみについて説明する。
【００１８】
最初に、成形ロール装置Ａについて説明する。図６は、図２の主要部（成形ロール装置Ａ、及びその両側のバックアップロールＢＲ1,ＢＲ2 の部分）の拡大図であり、図７は、図６のＵ−Ｕ線断面図である。図５ないし図７において、成形ロール装置Ａのロール駆動軸１２は、前後の各軸受１３，１４を介してハウジング１５に支持されて、駆動モータＴ1 のモータ駆動軸１６とカップリング１７を介して接続されている。ロール駆動軸１２は、ハウジング１５の先端面から所定長だけ突出していて、ロール駆動軸１２の先端部の第１取付部１２ａはテーパー状に形成され、前記第１取付部１２ａには、成形ロールＦＲがテーパー嵌合により取外可能に取付けられ、ロール駆動軸１２の最先端の雄ねじ部１２ｂに袋ナット１８が螺合されることにより前記嵌合が緩まないようにしてある。このように、「テーパー嵌合」によりロール駆動軸１２の先端部の第１取付部１２ａに成形ロールＦＲを取付ける構成であるため、嵌合部の隙間をなくすことができて、成形ロールＦＲの回転時の「ガタ」がなくなり、この結果、成形品の成形精度が高められる。また、ロール駆動軸１２に成形ロールＦＲを組み付けた状態で、成形ロールＦＲの加工が可能となって、ロール駆動軸１２と成形ロールＦＲの同心度が高められ、これによっても成形品の成形精度が高められる。なお、図５及び図７において１９は、成形ロールＦＲと袋ナット１８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１２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、ロール駆動軸１２のハウジング１５の先端面から突出した部分における前記第１取付部１２ａと接続して、該第１取付部１２ａよりも大径の部分は、後述のセンタリングロール装置Ｃが装着される第３取付部１２ｃとなっている。なお、図１、図５及び図７において、２１は、前記ハウジング１５をベース１に固定しているブラケットを示し、２２は、駆動モータＴ1 をベース１に固定しているブラケットを示す。
【００１９】
次に、成形ロール装置Ａの両側にロール駆動軸１２の軸心Ｌ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Ｄ1,Ｄ2 について簡単に説明する。図８は、図６のＶ−Ｖ線断面図である。図１ないし図３、図６及び図８において、ベース１には、前後一対の案内レール３１が左右方向Ｙに配置されていて、一対の案内レール３１により左右方向Ｙに往復移動する移動テーブル３２上にバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)及びマンドレル装置Ｄ1(Ｄ2)が搭載されている。移動テーブル３２に一体に取付けられた平面コの字形のブラケット３３の先端部（成形ロールＦＲの成形面１１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３４が円筒部３５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３６にキー３７を介して一体に取付けられて、前記回転軸３６は、前記ブラケット３３の先端部を構成する一対のロール支持体３８に軸受３９，４１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３８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、案内レール４２に沿って前後方向Ｘに移動可能となっている。
【００２０】
バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)を搭載している移動テーブル３２は、バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)に押圧力を発生させるための押圧力発生装置Ｅ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８に示されるように、押圧力発生装置Ｅは、箱状のハウジング４３と、該ハウジング４３内に軸受４４を介して回転可能に支持された回転円筒体４５と、該回転円筒体４５に一体に設けられたウォームホイール４６と螺合するウォーム４７が一体に取付けられて、前記ハウジング４３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４８と、該駆動軸４８を回転させるために前記ハウジング４３の外側に一体に設けられた油圧モータＴ2 と、前記回転円筒体４５の内周側に一体に組み込まれた雌ねじ筒４９と、該雌ねじ筒４９と螺合されて一端部が前記移動テーブル３２上のブラケット３３に連結された雄ねじ棒５１とを備えている。なお、回転円筒体４５は、内周側に雌ねじ筒４９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、油圧モータＴ2 の回転によりウォーム４７を介してウォームホイール４６を回転させると、回転円筒体４５が高トルクで回転させられる。高トルクの回転円筒体４５の回転力は、雄ねじ棒５１を介してバックアップロールＢＲ1 の大きな押圧力に変換されて、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に対して押圧すると共に、油圧モータＴ2 により回転円筒体４５を上記と逆方向に回転させると、移動テーブル３２は、成形ロールＦＲに対して後退する方向に移動する。
【００２１】
また、マンドレル装置Ｄ1(Ｄ2)は、移動テーブル３２上に搭載されていて、マンドレルＭ1(Ｍ2)の一端部を挿入して支持するための固定構造の第１支持体５２と、マンドレルＭ1(Ｍ2)の他端部を支持していて、前記第１支持体５２に対して接近・離隔するように移動する第２支持体５３とで構成され、第１及び第２の各支持体５２，５３は、いずれも支柱体５４，５５の上端部における成形ロールＦＲの成形面１１と対向する面に左右方向Ｙに沿って僅かにフローティング可能となって取付けられている。第２支持体５３は、アクチュエータ（図示せず）によって、移動テーブル３２に前後方向Ｘに沿って取付けられた案内レール５６に沿って移動する。マンドレルＭ1(Ｍ2)は、中央部の押圧部が両端部の支持部よりも僅かに大径となった軸状を呈している。上記したマンドレルＭ1(Ｍ2)のフローティング構造によって、転造成形時には、図１５ないし図１７に示されるように、マンドレルＭ1(Ｍ2)は、成形ロールＦＲとバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)の双方に圧接して、ワークＷの転造成形を可能にしていると共に、ワークＷの転造成形を終了して、成形ロールＦＲに対してバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)が後退すると、バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)に対してマンドレルＭ1(Ｍ2)がフローティング量に対応した分だけ離間して、バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)と摺接することなく、拡径成形された成形品Ｋの内部からマンドレルＭ1(Ｍ2)を抜き出すことが可能となる。
【００２２】
次に、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Ｃについて説明する。図９は、センタリングロール装置Ｃの正面図であり、図１０は、同じく分解斜視図であり、図１１は、図７のセンタリングロール装置Ｃの部分拡大図であり、図１２は、図６のＺ−Ｚ線断面図であり、図１３（イ），（ロ）は、それぞれマンドレルＭ1 及びバックアップロールＢＲ1 を使用してワークＷのセンタリングを行なっている状態を示す第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の正面図であり、図１４（イ），（ロ）は、それぞれマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 を使用してワークＷのセンタリングを行なっている状態を示す第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の正面図である。
【００２３】
センタリングロール装置Ｃは、図５、図７、図９〜図１１に示されるように、成形ロール装置Ａのロール駆動軸１２の第３取付部１２ｃに、成形ロールＦＲの内側に配置された状態で装着され、ロール駆動軸１２の第３取付部１２ｃ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、第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 を互いに同期して逆方向に同一角度だけ回動させるための同期歯車装置Ｒと、第１回動リング板Ｐ1 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 は、いずれも外周面の所定中心角の部分にフランジ部６２，６３が一体に設けられて、各フランジ部６２，６３に、それぞれ第１及び第２の各センタリングロールＣＲ1,ＣＲ2 が、各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の軸心と平行となって片持状に支持されている。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１２の上記部分に軸受６４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６５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リングスペーサ６６及び押えリング６７によりロール駆動軸１２の軸方向への移動が阻止されている（図１１参照）。
【００２４】
また、第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 には、取付状態で下端部となる部分にそれぞれ部分歯車（セクタギア）ＳＧ1,ＳＧ2 が一体に取付けられていて、各部分歯車ＳＧ1,ＳＧ2 は、同期歯車装置Ｒの各歯車Ｇ1,Ｇ2 と互いに噛合している（図１３及び図１４参照）。第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の各部分歯車ＳＧ1,ＳＧ2 が同期歯車装置Ｒの各歯車Ｇ1,Ｇ2 と噛合した状態において、第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 に取付けられた第１及び第２の各センタリングロールＣＲ1,ＣＲ2 は、成形ロール装置Ａのロール駆動軸１２の軸心Ｌを通る水平線に対して対称位置に配置されていると共に、前記各部分歯車ＳＧ1,ＳＧ2 は、前記ロール駆動軸１２の軸心Ｌを通る垂直線に対して対称位置に配置されている（図１３及び図１４参照）。また、第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 に取付けられた第１及び第２の各センタリングロールＣＲ1,ＣＲ2 は、いずれも成形ロール装置Ａの成形ロールＦＲの成形面１１の外側に該成形面１１との間に僅かの間隔をおいて配置されるために、第１回動リング板Ｐ1 の第１及び第２の各センタリングロールＣＲ1,ＣＲ2 を支持する支持軸６８の長さは、第２回動リング板Ｐ2 の対応する支持軸６９の長さよりも長くなっている。
【００２５】
また、図９、図１０及び図１２に示されるように、同期歯車装置Ｒは、成形ロールＦＲの直下に配置されて、歯車Ｇ1 が取付けられた第１軸７１と、歯車Ｇ2 が取付けられた第２軸７２とが互いに平行に配置されて、歯車箱７３の対向側壁部７４，７５にそれぞれ支持され、第１及び第２の各軸７１，７２にそれぞれ取付けられた各歯車Ｇ3,Ｇ4 が互いに噛合された構成である。なお、歯車Ｇ1 と同Ｇ2 の歯数は等しく、歯車Ｇ3 と同Ｇ4 の歯数は等しい。また、駆動シリンダ６１のシリンダ本体６１ａは、成形ロール装置Ａのハウジング１５にブラケット７６を介して回動可能に連結され、駆動シリンダ６１のロッド６１ｂは、第１回動リング板Ｐ1 のフランジ部６２に連結されている。
【００２６】
図１５（イ），（ロ）は、本発明の転造成形機を用いたワークの加工順序を示す作用説明図であり、図１６（イ），（ロ）は、成形ロールＦＲとマンドレルＭ1 との間でワークを挟圧する順序を示す作用説明図であり、図１７は、ワークＷの拡径に応じて一対のセンタリングロールＣＲ1 がロール駆動軸１２の軸心Ｌを中心にして回動する状態を示す作用説明図である。そして、駆動シリンダ６１により第１回動リング板Ｐ1 を回動させると、前記同期歯車装置Ｒによって第２回動リング板Ｐ2 が互いに同期して逆方向に同一角度だけ回動される。即ち、水平線〔成形ロールＦＲの軸心ＬとマンドレルＭ1(Ｍ2)の中心Ｍ0 とを結ぶ線分〕と、成形ロールＦＲの軸心Ｌと一対のセンタリングロールＣＲ1(ＣＲ2)とを結ぶ各線分のなす角度α（β）は、常に等しい（図１７参照）。このため、マンドレルＭ1 及びバックアップロールＢＲ1 を使用する場合には、駆動シリンダ６１のロッド６１ｂに僅かな突出力を付与させて、転造成形部が成形ロールＦＲとマンドレルＭ1 で挟圧されたワークＷの外周面を外側から一対のセンタリングロールＣＲ1 により保持しながら、前記ワークＷを転造により拡径成形すると、該ワークＷの中心は成形ロールＦＲから離れるように水平方向に移動し、ワークＷの拡径により一対のセンタリングロールＣＲ1 が押圧力に抗して移動させられて、ワークＷがセンタリングされながら拡径成形される（図１３参照）。一方、マンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 を使用する場合には、駆動シリンダ６１のロッド６１ｂに僅かな引き力を付与させて、ワークＷをセンタリングしながら拡径成形を行なう（図１４参照）。
【００２７】
次に、図２ないし図４を参照して、転造成形機にワークＷを供給するワーク供給装置Ｆについて簡単に説明する。ワーク供給装置Ｆは、ベース１の後端部に立設した左右一対の支柱８１の前面に上下方向に所定間隔をおいて水平に取付けられた一対の案内レール８２と、該案内レール８２に案内された左右方向Ｙに往復移動するように前記案内レール８２の前面側に装着された移動体８３と、該移動体８３の前面に上下動可能に装着されて、下端部にワークＷを把持するチャック８４を備えたワーク把持アーム８５とを備えている。移動体８３は、モータＴ3 により駆動される第１ボールねじ機構８６により左右方向Ｙに往復移動し、ワーク把持アーム８５は、モータＴ4 により駆動される第２ボールねじ機構８７により上下方向に移動する。ベース１の側方には、多数のワークＷをストックさせておくための傾斜構造のワークストック台８８が設けられ、ワークストック台８８にストックされたワークＷをワーク把持アーム８５の下端に取付けられたチャック８４により把持した後に、水平移動と上下移動との組み合わせによって、成形ロールＦＲの左右両側のワーク供給位置に交互にワークＷを供給する。図１６に示されるように、ワークＷの供給時には、マンドレルＭ1(Ｍ2)は、後退端まで後退した状態で、一方の支持体５５が手前側に移動することにり、成形ロールＦＲの成形面１１の側方から退避しており、ワークＷがワーク供給位置に供給された後に、マンドレルＭ1(Ｍ2)が前進して、ワークＷの中空部を挿通して、他方の支持体５４の軸受で支持される。これにより、ワークＷは、マンドレルＭ1(Ｍ2)に吊り下げられる。
【００２８】
また、成形品Ｋは、マンドレルＭ1(Ｍ2)の後退端において、該マンドレルＭ1(Ｍ2)が手前側に移動して、成形品Ｋの中空部から抜き去られることにより、その場で落下して、ベース１に設けられた左右一対のいずれかの排出樋８９を通って手前側に排出される。なお、図１において、９１は、ベース１の上面に開口して排出樋８９に通じる成形品落下口を示す。
【００２９】
また、移動テーブル３２の上面に一体に取付けられたブラケット３３の上面には、ワークＷを拡径成形した成形品の外径を検出するための外径センサ９２がブラケット３３に対して左右方向に調整可能に取付けられている。
【００３０】
そして、図１６（イ）に示されるように、マンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 の後退端位置であって、しかもマンドレルＭ2 が成形位置から手前側に退避した状態において、バックアップロールＢＲ2 の各ロール円板３４と成形ロールＦＲの成形面１１とで形成される空間部にワークＷが供給された状態で、マンドレルＭ2 を前進させてワークＷの中空部に挿通させた後に、ワーク把持アーム８５のチャック８４を開放すると、ワークＷは、マンドレルＭ2 に吊り下げられる。次に、押圧力発生装置ＥによってマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 を前進させて、ワークＷが成形ロールＦＲに当接する直前において、センタリングロール装置Ｃの駆動シリンダ６１のロッド６１ｂを引っ込めて、ワークＷの外周面に一対のセンタリングロールＣＲ2 を当接させることによりセンタリングを行いながら、バックアップロールＢＲ2 の押圧力によりマンドレルＭ2 を介してワークＷを成形ロールＦＲに押圧させる。
【００３１】
上記の状態で、成形ロールＦＲを駆動回転させると、ワークＷは、従動回転されるマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 により部分的に押圧されると共に、センタリングロール装置Ｃにより常にセンタリングされながら、成形ロールＦＲと逆方向に従動回転されて転造成形により徐々に薄肉化されることにより拡径される。ワークが設定外径まで拡径成形されて、その外周面が外径センサ９２に当接すると、成形ロールＦＲの駆動回転が停止されて、ワークＷの転造成形が終了する。その後に、マンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ1 を後退端まで戻して、マンドレルＭ2 を転造成形位置から退避させると、マンドレルＭ2 に吊り下げられていた成形品Ｋは、そのまま落下して排出樋８９を通ってベース１の手前側に排出される。
【００３２】
上記のようにして、成形ロールＦＲの成形面１１の一方側に配置されたマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 によりワークＷの成形を行なっている間において、成形ロールＦＲの成形面１１の他方側に配置されたマンドレルＭ1 及びバックアップロールＢＲ1 は後退端まで後退していて、マンドレルＭ1 に次の成形のワークＷが供給されて吊り下げられている〔図１５（イ）〕。そして、成形ロールＦＲの成形面１１の一方側に配置されたマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 によりワークＷの成形が終了した後において、他方の側のマンドレルＭ1 及びバックアップロールＢＲ1 により、連続して次のワークＷの成形が行なわれる〔図１５（ロ）〕。
【００３３】
ここで、図１７に示されるように、成形ロールＦＲが正面から見て右回転している場合において、成形ロールＦＲの正面から見て右側に配置されたバックアップロールＢＲ2 の回転軸心Ｎ2 及びマンドレルＭ2 の回転軸心（中心）Ｍ0 は、成形ロールＦＲの軸心Ｌよりも僅かな値（ΔＨ）だけ高い位置に配置されている。これは、成形ロールＦＲの軸心Ｌに対してバックアップロールＢＲ2 の回転軸心Ｎ2 を高さ方向に沿ってずらすことにより（成形ロールＦＲの軸心Ｌに対して成形ロールＦＲの回転方向に沿って上流側の位置において、バックアップロールＢＲ2 によりマンドレルＭ2 を押圧することにより）、バックアップロールＢＲ2 によりマンドレルＭ2 が大きな押圧力により押圧されても、マンドレルＭ2 の回転を可能にし、かつマンドレルＭ2 が成形ロールＦＲの回転方向に逃げないようにするためであって、成形精度の向上に寄与している。逆に、成形ロールＦＲの回転方向が一定の場合には、成形ロールＦＲの正面から見て左側に配置されたバックアップロールＢＲ1 の回転軸心Ｎ1 は、成形ロールＦＲの軸心Ｌよりも僅かな値（ΔＨ）だけ低い位置に配置されている。
【００３４】
このように、成形ロールＦＲの成形面１１の一方においてワークＷの成形を行なっている間、成形ロールＦＲの成形面の他方において次の成形のワークＷのセット作業を行なえるので、成形品Ｋの生産性が大幅に高められる。また、駆動回転される成形ロールＦＲが固定配置されていて、成形ロールＦＲの成形面１１に対してマンドレルＭ1(Ｍ2)及びバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)が接近・離隔するように移動する構成であるので、ワークＷを安定して転造成形することができて、成形品Ｋの成形精度が高められる。
【００３５】
また、上記実施例では、成形ロールＦＲは、いずれのマンドレルＭ1(Ｍ2)及びバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)を使用する場合においても、回転方向は同一の構成であるが、駆動モータＴ1 を交互に逆回転させて、成形ロールＦＲの両側のいずれにおいて転造成形する場合でも、ワークＷの転造成形部において成形ロールＦＲが常に下方を向いて回転させる成形方法も可能である。成形ロールＦＲ、マンドレルＭ1(Ｍ2)、及びバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)を使用してリング状のワークＷを転造成形により拡径する場合には、ワークＷの転造成形部において、成形ロールＦＲは下方に向けて回転する方が、上方に向けて回転するよりも、重力を利用している分だけ、成形品の成形が安定すると考えられており、この考えを実現できる。
【００３６】
また、上記実施例では、ウォーム・ウォームホイール機構を利用した機械的構成により押圧力発生装置Ｅによって、バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)に押圧力を発生させているが、サーボモータによりバックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)を進退させて、ほぼ停止状態で発生するサーボモータの回転トルクにより、バックアップロールＢＲ1(ＢＲ2)に押圧力を発生させることも可能である。サーボモータを利用すると、発生トルクの調整が容易に行なえて、ワークの転造成形部の押圧力を微妙に調整できて、成形品の精度を高められる。
【００３７】
また、上記実施例においては、成形ロールＦＲの成形面１１の両側において転造成形される各ワークＷのセンタリングを同一のセンタリングロール装置Ｃにより行なえて、成形ロール装置Ａのみならず、センタリングロール装置Ｃも共用化されているため、転造成形機の全体の構成を一層に簡素化できるが、成形ロール装置Ａの両側に、公知のセンタリングロール装置を個別に設ける構成も可能である。
【００３８】
更に、上記実施例では、成形ロールＦＲは、ロール駆動軸１２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１２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１２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】
【００３９】
【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】成形ロールＦＲを取り外した状態の成形ロール装置Ａの斜視図である。
【図６】図２の主要部（成形ロール装置Ａ、及びその両側のバックアップロールＢＲ1,ＢＲ2 の部分）の拡大図である。
【図７】図６のＵ−Ｕ線断面図である。
【図８】図６のＶ−Ｖ線断面図である。
【図９】センタリングロール装置Ｃの正面図である。
【図１０】同じく分解斜視図である。
【図１１】図７のセンタリングロール装置Ｃの部分拡大図である。
【図１２】図６のＺ−Ｚ線断面図である。
【図１３】（イ），（ロ）は、それぞれマンドレルＭ1 及びバックアップロールＢＲ1 を使用してワークＷのセンタリングを行なっている状態を示す第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の正面図である。
【図１４】（イ），（ロ）は、それぞれマンドレルＭ2 及びバックアップロールＢＲ2 を使用してワークＷのセンタリングを行なっている状態を示す第１及び第２の各回動リング板Ｐ1,Ｐ2 の正面図である。
【図１５】（イ），（ロ）は、本発明の転造成形機を用いたワークの加工順序を示す作用説明図である。
【図１６】（イ），（ロ）は、成形ロールＦＲとマンドレルＭ1 との間でワークを挟圧する順序を示す作用説明図である。
【図１７】ワークＷの拡径に応じて一対のセンタリングロールＣＲ1 がロール駆動軸１２の軸心Ｌを中心にして回動する状態を示す作用説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ：成形ロール装置
Ｂ1,Ｂ2 ：バックアップロール装置
ＢＲ1,ＢＲ2 ：バックアップロール
Ｃ：センタリングロール装置
ＣＲ1,ＣＲ2 ：センタリングロール
Ｄ1,Ｄ2 ：マンドレル装置
ＦＲ：成形ロール
Ｋ：成形品
Ｌ：成形ロールの軸心
Ｍ1,Ｍ2 ：マンドレル
Ｎ1,Ｎ2 ：バックアップロールの回転軸心
Ｐ1 ：第１回動リング板
Ｐ2 ：第２回動リング板
Ｗ：ワーク
Ｗ0 ：ワークの軸心（中心）
１１：成形ロールの成形面
１２：ロール駆動軸
【図１】
0004837999.tif 000002
【図２】
0004837999.tif 000003
【図３】
0004837999.tif 000004
【図４】
0004837999.tif 000005
【図５】
0004837999.tif 000006
【図６】
0004837999.tif 000007
【図７】
0004837999.tif 000008
【図８】
0004837999.tif 000009
【図９】
0004837999.tif 000010
【図１０】
0004837999.tif 000011
【図１１】
0004837999.tif 000012
【図１２】
0004837999.tif 000013
【図１３】
0004837999.tif 000014
【図１４】
0004837999.tif 000015
【図１５】
0004837999.tif 000016
【図１６】
0004837999.tif 000017
【図１７】
0004837999.tif 000018