(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部分が治具にクランプされ外周部分が前記治具から突出した状態で回転される円板状の金属素材の外周部分を、外周側から押し付けて増肉加工する複数の成形型を回転可能に備えた増肉ローラおいて、
前記増肉ローラは、一体に締結された複数のローラを内周側の軸受けにより回転可能に支持して備え、
前記複数の成形型の少なくとも一つは、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成されていることを特徴とする増肉ローラ。
【請求項２】
前記インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合していることを特徴とする請求項１に記載の増肉ローラ。
【請求項３】
前記複数の成形型は、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の増肉ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属円板の外周部に素材自体の増肉によりリムを形成する増肉成形用の増肉ローラに関し、特に、増肉過程に用いられる複数の成形型を備えた増肉ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から金属円板の外周部を歯車やプーリ等のためのリムに形成する増肉成形方法は知られており、例えば、特開平９−６６３３０号公報や特開２００１−３４７３３１号公報に開示されたものがある。
【０００３】
いずれの増肉成形方法においても、増肉過程の初期段階から最終段階までの間に加工の進行に連れて適合する成形型を２ないし３段階に変更して増肉が効果的に行われるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、増肉過程において複数の成形型が各々個別にマンドレル周辺に配置されているため、増肉成形機の構成を複雑化するものであった。また、夫々の成形型についてハンドリングする必要があり、作業性も最適とはいい難いものであった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、増肉過程に対応する複数の成形型を備える増肉ローラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、中央部分が治具にクランプされ外周部分が前記治具から突出した状態で回転される円板状の金属素材の外周部分を、外周側から押し付けて増肉加工する複数の成形型を回転可能に備えた増肉ローラおいて、前記増肉ローラは、一体に締結された複数のローラを内周側の軸受けにより回転可能に支持して備え、前記複数の成形型の少なくとも一つは、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成されていることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合していることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１、２の発明において、前記複数の成形型は、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、第１の発明では、増肉ローラを一体に締結された複数のローラにより構成し、複数の成形型の少なくとも一つを、隣接するローラの外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁と、内周側から前記一対の側壁間に露出させて配置した環状のインサートの外周面で形成した底部とからなる円周溝により構成した。このため、インサートを用いることなく一方のローラに軸方向突起を設けて円周溝の底部とする増肉ローラの場合に生ずる底部の隅部に生ずる応力集中を緩和することができる。
【００１０】
また、環状のインサートは、内周側から前記一対の側壁間に開口させて両ローラ間に設けた環状溝に挿入して配置しているため、増肉成形時のラジアル荷重をインサートから両ローラの中心側部分に伝達し、両ローラを介して軸受けに受持たせることができる。したがって、インサートの内周側を直接軸受けの外周に支持させる増肉ローラの場合に生ずる軸受けへの偏荷重による軸受けの固着や軸受けの倒れによるインサートの半径方向への微少な移動によりインサート外周側に生ずる隙間へのバリの差し込み等を防止することができる。また、インサートの内周側を直接軸受けの外周に支持させる場合において、軸受けへの偏荷重を緩和すべくインサートの幅を増大させる増肉ローラに生ずる隣接ローラの薄肉化による応力割れ等も防止することができる。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明の効果に加えて、インサートは、前記一対の側壁の内周側において隣接する両ローラに外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラに係合しているため、隣接する両ローラと一体化し、インサートとローラ間の分割部の口開きが抑制でき、バリの差込みをさらに一層抑制できる。
【００１２】
第３の発明では、第１、２の発明の効果に加えて、複数の成形型を、円周溝の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝により形成され、前記成形型の少なくとも一つは、増肉ローラの軸方向中央部に配置した最も深さが深く幅の狭い円周溝に形成したため、成形荷重が最大となる少なくとも一つの成形型に加わるラジアル荷重を内周の軸受けに効率的に受持たせることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用した増肉ローラの一例を示し、増肉成形の第１〜３工程において使用される第１〜３成形型を組合わせたものである。
【００１５】
図１において、増肉ローラ１は、増肉成形の第１工程から第３工程に用いられる夫々の成形型としての円周溝２〜４を複数のローラ５〜７を組合わせて形成している。複数のローラ５〜７は、図中、左側から第１〜３ローラとする。第１ローラ５の第２ローラ６側の軸方向突起８は、第２ローラ６に嵌合している。第２ローラ６の第３ローラ７側には、環状溝９が形成され、環状溝９内には、環状のインサート１０がその内外周を係合させて挿入されている。環状のインサート１０は、その外周の一部を第３ローラ７に嵌合している。
【００１６】
第１工程の円周溝２は、前記インサート１０の外周を溝の底部とし、第２、３ローラ６、７の外周側の対向する縁６Ａ、７Ａ同士を側壁として構成している。第２工程の円周溝３は、第１ローラ５の軸方向突起８の外周を溝の底部とし、第１、２ローラ５、６の外周側の対向する縁５Ｂ、６Ｂ同士を側壁として構成している。第３工程の円周溝４は、第３ローラ７の外周に円周方向に形成した溝７Ｂにより底部および側壁を構成している。
【００１７】
第１〜３ローラ５〜７およびインサート１０はボルト１１により一体に締結され、一体となって回転可能であり、対向するテーパローラ軸受け１２Ａ、１２Ｂを介して保持具１３のスピンドル１４に回転自在に支持される。保持具１３は、ピストンロッド１５先端に固定され、増肉成形時に、図示しない油圧シリンダによって図示しないマンドレル側に押圧付勢され、増肉ローラ１の円周溝２〜４のいずれかをマンドレルに保持した金属円板の外周に押し付けるよう機能する。
【００１８】
前記インサート１０の内周側と第２ローラ６の環状溝９とは、クリアランスが、例えば、−０．０２ｍｍ（圧入）〜０ｍｍの中間嵌めの嵌め合いとしている。即ち、インサート１０と第２ローラ６間では圧入状態としてクリアランスをほぼ無くして第２ローラ６とインサート１０の嵌め合いが保証される。
【００１９】
また、前記インサート１０の外周側と第２ローラ６の環状溝９および第３ローラ７の内周とは、クリアランスが、例えば、０ｍｍ〜０．０１ｍｍの中間嵌めとしている。即ち、組立性を阻害することなくバリ差込み難さを確保するようにしている。
【００２０】
図２は、上記構成の増肉ローラ１による増肉成形時の加工状態を示す。金属円板Ｗは、増肉成形される外周部を露出させて主軸を兼ねる治具としてのマンドレルＭの対向した端部に挟持され、マンドレルＭによって回転される。
【００２１】
第１工程においては、増肉ローラ１はその第１円周溝２を金属円板Ｗの外周部に合致させて軸方向に位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド１５および保持具１３によりマンドレルＭに接近移動される。第１円周溝２が金属円板Ｗの外周に係合すると増肉ローラ１も金属円板Ｗにより回転される。増肉ローラ１の更なる接近によって、第１円周溝２の底部（インサート１０の外周部）に当接すると、金属円板Ｗの外周部が第１円周溝２に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ１のマンドレルＭへの接近により進行し、増肉ローラ１の第２、３ローラ６、７の外周がマンドレルＭの外周に接触した段階で、第１円周溝２での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ１が初期位置に後退される。金属円板Ｗの外周は、図３（Ａ）に示すように、第１円周溝２の断面形状に増肉され、軸方向に少し厚みを増加している。
【００２２】
上記第１工程において、金属円板Ｗの増肉作用により、第１円周溝２の側壁６Ａ、７Ａには軸方向に離間させる開き力が作用し、第１円周溝２の底部を構成するインサート１０にはラジアル荷重が作用する。前記開き力は互に相殺するよう作用し、インサート１０の外周に作用するラジアル荷重は、インサート１０内周に係合した第２ローラ６に伝達され、対向するテーパローラ軸受け１２Ａ、１２Ｂに受持たれる。このため、インサート１０の外周と第２ローラ６との嵌合部および第３ローラ７との嵌合部の隙間は、その間隔が増加することが抑制される。このため、金属円板Ｗの外周部の増肉時にバリ等の差込みを抑制できる。第１〜３ローラ５〜７およびインサート１０を一体化させている締結ボルト１１は、これらが一体となって対向するテーパローラ軸受け１２Ａ、１２Ｂに支持されるよう機能する。
【００２３】
第２工程においては、第２円周溝３が金属円板Ｗの外周位置に位置するよう増肉ローラ１の軸方向位置が位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド１５および保持具１３によりマンドレルＭに接近移動される。第２円周溝３が金属円板Ｗの外周に係合すると増肉ローラ１も金属円板Ｗにより回転される。増肉ローラ１の更なる接近によって、第２円周溝３の底部（第１ローラ５の軸方向突起８の外周）に当接すると、金属円板Ｗの外周部が第２円周溝３に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ１のマンドレルＭへの接近により進行し、増肉ローラ１の第１、２ローラ５、６の外周がマンドレルＭの外周に接触した段階で、第２円周溝３での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ１が初期位置に後退される。金属円板Ｗの外周は、図３（Ｂ）に示すように、第２円周溝３の断面形状に増肉され、その外径が小さくなる一方、軸方向の厚みは更に増している。
【００２４】
第３工程においては、第３円周溝４が金属円板Ｗの外周位置に位置するよう増肉ローラ１の軸方向位置が位置決めされ、油圧シリンダによりピストンロッド１５および保持具１３によりマンドレルＭに接近移動される。第３円周溝４が金属円板Ｗの外周に係合すると増肉ローラ１も金属円板Ｗにより回転される。増肉ローラ１の更なる接近によって、第３円周溝４の底部に当接すると、金属円板Ｗの外周部が第３円周溝４に倣って軸方向に増肉される。前記増肉は増肉ローラ１のマンドレルＭへの接近により進行し、増肉ローラ１の第３ローラ７の外周がマンドレルＭの外周に接触した段階で、第３円周溝４での増肉工程は終了する。油圧シリンダにより増肉ローラ１が初期位置に後退される。金属円板Ｗの外周は、図３（Ｃ）に示すように、第３円周溝４の断面形状に増肉され、その外径がさらに小さくなる一方、軸方向の厚みは更に増し、金属円板Ｗの外周にリムＲが形成される。マンドレルＭの一方が軸方向に後退して、金属円板Ｗの保持を解除して、離脱した金属円板Ｗは、次工程に搬送される。以上の工程を順次繰返すことで外周部にリブＲを備えた金属円板Ｗを製造することができる。
【００２５】
以上説明した実施形態にあっては、以下に記載した効果を奏することができる。即ち、増肉ローラ１を一体に締結された複数のローラ５〜７により構成し、複数の成形型である円周溝２〜４の少なくとも一つを、隣接するローラ５、７の外周部近傍の対向する面により形成した一対の側壁６Ａ、７Ａと、内周側から前記一対の側壁６Ａ、７Ａ間に露出させて配置した環状のインサート１０の外周面で形成した底部とからなる円周溝２により構成した。このため、図４の比較例に示すように、インサートを用いることなく一方のローラ６に軸方向突起２０を設けて円周溝２の底部とする場合における、底部の隅部（Ａ）に増肉加工時の応力が繰り返し集中することによる破線のような破断が生ずることが防止できる。
【００２６】
また、環状のインサート１０は、内周側から前記一対の側壁６Ａ、７Ａ間に開口させて両ローラ６、７間に設けた環状溝９に挿入して配置しているため、増肉成形時のラジアル荷重をインサート１０から両ローラ６、７の中心側部分に伝達し、両ローラ６、７を介して軸受け１２Ａ、１２Ｂに受持たせることができる。したがって、図５の比較例に示すように、インサート１０の内周側を直接軸受け１２Ａ、１２Ｂの外周に支持させる場合に増肉加工時のラジアル荷重が軸受け１２Ａ、１２Ｂへの偏荷重として作用し、軸受け１２Ａ、１２Ｂの固着や軸受け１２Ａ、１２Ｂの倒れによるインサート１０の半径方向への微少な移動によりインサート１０外周側に生ずる隙間へのバリの差し込み等を防止することができる。また、インサート１０の内周側を直接軸受け１２Ａ、１２Ｂの外周に支持させる場合において、軸受け１２Ａ、１２Ｂへの偏荷重を緩和すべく、図６の比較例に示すように、インサート１０の幅を増大させる時生ずる隣接ローラ７の薄肉化による応力割れＢも防止することができる。なお、図４〜６の比較例において、増肉ローラの全幅は同一に形成しており、全幅が増加する場合にはワークやマンドレル等との干渉が生じることがある。
【００２７】
インサート１０は、前記一対の側壁６Ａ、７Ａの内周側において隣接する両ローラ６、７に外周部が係合し内周部が少なくとも一方のローラ６に係合しているため、隣接する両ローラ６、７と一体化し、インサート１０とローラ６、７間の分割部の口開きが抑制でき、バリの差込みをさらに一層抑制できる。
【００２８】
複数の成形型としての円周溝２〜４を、円周溝２〜４の深さが三段階に浅くなり幅が三段階に増加する三個の円周溝２〜４により形成され、前記成形型としての円周溝２〜４の少なくとも一つは、増肉ローラ１の軸方向中央部に配置された深さが最も深く幅が最も狭い円周溝２に形成したため、成形荷重が最大となる少なくとも一つの成形型としての円周溝２に加わるラジアル荷重を内周の軸受け１２Ａ、１２Ｂに効率的に受持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す増肉ローラの断面図。
【図２】同じく増肉ローラによる増肉成形時の加工状態を示す断面図。
【図３】増肉ローラによる成形過程を（Ａ）〜（Ｃ）に示す金属円板の外周部の断面図。
【図４】本発明の増肉ローラの第１の比較例を示す断面図。
【図５】本発明の増肉ローラの第２の比較例を示す断面図。
【図６】本発明の増肉ローラの第３の比較例を示す断面図。
【符号の説明】
Ｍ  治具としてのマンドレル
Ｗ  金属円板
１  増肉ローラ
２〜４  円周溝
５〜７  第１〜３ローラ
８、２０  軸方向突起
９  環状溝
１０  インサート
１１  ボルト
１２Ａ、１２Ｂ  テーパローラ軸受け
１３  保持具
１４  スピンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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