JPH0147264B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車用車輪リム等のように軸方向
に凹凸を有する円環のロール成形方法とその装置
に関するものである。

［従来の技術］ 自動車用車輪リムのように軸方向に凹凸を有す
る円環を製造するには、帯状平板素材を円環状に
巻き加工し突合せ部を溶接接合して素環を形成し
た後、該素環に外周から外ロールを押付け素環を
回転させながら凹凸の成形を施す。第１図は加工
中の素環１を部分的に示したものであるが、２が
外ロールによるくぼみの加工領域で、素環１の回
転方向を矢印Ａの方向とした場合３は加工済領域
となる。ところで加工領域２では素環１の幅が縮
少されるので、該縮少部には矢印Ｂで示す引張力
が働く。このため加工部２近傍の曲げコーナ部に
は引張力によつて肉厚減少、すなわち肉減りが生
じる。

この肉減りを防止するためには、第２図に示す
ように、素環１の加工領域２に素環軸方向と平行
方向の圧縮力（矢印Ｃにて示す）を加え、引張力
を相殺しながら軸方向圧縮応力のもとで外ロール
を押付け、成形することが効果的である。この圧
縮力を加えた状態下での成形は本特許出願人によ
り先に提案されている（特願昭56−15907号）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、先に提案された円環の成形方法は、第
３図に示すように素環１に互に傾斜された一対の
内ロール４にて円環上部に軸力を負荷しながら一
体型の外ロール３を素環半径方向に押込むだけで
あつたから、素環１のドロツプ部１ａ、フランジ
部１ｂに座掘が生じやすいという問題があつた。

この問題を解消するために、成形時に円環に座
掘が生じる原因を究明すると、次の通りである。
まず、ドロツプ部１ａに生じる座掘についてであ
るが、ドロツプ部１ａの成形は、素環１の直径を
小さくする加工であるから素環ドロツプ部１ａ
は、周方向圧縮力を受け、かつ内ロール４にて軸
方向圧縮力も受けるので、必然的に座掘が生じや
すい状態にある。

このような状態において、内ロール４と共に回
転する素環１の回転力が小さい場合に、外ロール
３が押込まれるとそれが回転に対する抵抗とな
り、素環１と外ロール３間および素環１と内ロー
ル４間にスリツプが起こる。このため、素環１は
局部的に大きな加工を受けるので真円の円環にな
り難い。

さらに、内ロール４の１回転当たりに対する外
ロール３押込み量が大き過ぎる場合に、素環１の
回転力に対する抵抗が大となり、スリツプが生じ
たり、モータ回転数が少なくなる。このため、素
環円周上で局部的に大きな加工を受けて凹凸がで
きる。一度このような凹凸ができると、この後の
ロール成形での修正は無理であり、成形後の製品
ドロツプ部１ａは凹凸となる。

また、軸力を加えながら成形した場合、前記の
円周方向応力に加えて軸方向にも圧縮力を受け
る。このためますますドロツプ部に座掘が生じや
すくなる。さらに、これまでの成形ではドロツプ
部コーナは肉減りを生じており、このためドロツ
プ部の肉がコーナ部に流れるため座掘に対しては
有利であつたが、軸方向に圧縮力を加えた状態で
成形を行なう場合は肉減りが防止されるため、上
記の肉の流れは期待できず、座掘はいつそう生じ
やすくなると考えられる。

また、フランジ部１ｂに生じる座掘について
は、軸力を加えない場合は座掘は生じないが、軸
力を加えるロール成形法ではフランジ部に座掘が
出やすい。

本発明は、肉減りを防止するために軸方向に圧
縮力を加えて成形を行なう円環のロール成形にお
いて、座掘の発生を防止することを目的とするも
のであり、上記の座掘の原因に対処し得る円環の
成形方法とその装置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］ この目的を達成するために、本発明の円環の成
形方法においては、素環に軸方向の圧縮力を加
え、この状態で軸方向に複数個に分割された互に
相対的に半径方向に変位可能な外ロールを素環に
外周側から押付けてくぼみを形成し、かつ素環を
回転させて円環の成形が行なわれる。

また、この円環の成形方法を実施するための本
発明の円環の成形装置は、素環に軸方向の圧縮力
を加える一対の内ロールと、該一対の内ロールの
中間部の上方に設けられた外ロールとから成つて
いる。そして、外ロールは、軸方向に複数個に分
割されたロール、たとえば外ロールの軸方向に、
素環のドロツプ部を成形するドロツプ部成形ロー
ルとその両側に設けられたフランジ部成形ロール
との３分割構成となつており、これら３ロールは
互に相対的に半径方向に変位可能に構成されてい
る。素環の内周側には内ロールが設けられてお
り、内ロールも外ロールと同様軸方向に分割され
て互に相対的に外ロールに追随して変位すること
が可能に構成されている。

［作 用］ 上記のような円環の成形方法およびその装置に
おいては、内外ロールが軸方向に分割されそれぞ
れの内外ロールギヤツプを適正に保つことによ
り、座掘を強制的に防止できる。この時のギヤツ
プは円環の板厚に等しくするかまたは座掘が生じ
ないような板厚より少し大きいギヤツプとしてお
くことが望まれる。ただし、円環の回転力を増大
することによつて座掘防止に役立てる点からする
と、ギヤツプは板厚と等しくした方がよい。これ
によつて、座掘発生原因で説明した円周方向圧縮
力および軸方向圧縮力によるドロツプ部およびフ
ランジ部の座掘に対処することができる。

また、スリツプを防止し素環回転力を増大する
ため、フレア加工と湾曲リムセクシヨン成形加工
を同一のロール成形機で行ない、すなわち最初に
フレア加工を行ない、内ロールによる素環への回
転伝達力を大きくしておき、その後内外ロールで
成形すれば、素環のスリツプ防止に対して有効で
ある。これは内外ロールを分割タイプにすること
により容易に達成される。これによつて、座掘発
生原因で説明した、素環回転力が小さい場合のス
リツプによる座掘に対処することができる。

さらに座掘原因で説明した外ロール押込み時の
回転抵抗によつてロール回転数が少なくなり、内
ロール１回転あたりに対する外ロール押込み量が
過大となつて座掘が生じることに対処する対策と
しては、ロール回転数を理想的条件、たとえば回
転数一定を達成するように制御することにより対
処することができ、分割ロールにおいて容易に達
成できる。このように、分割ロール成形により前
記目的が達成される。

［実施例］ 以下に、本発明の円環の製造方法を実施する装
置の望ましい実施例を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明においては、外ロールが内ロー
ルの上方にあり、外ロールを内ロールに対して圧
下して円環の成形を行なう場合を説明するが、外
ロールと内ロールとの位置関係は上下に限定され
るものではない。

第４図および第５図は本発明の一実施例に係る
分割型の外ロールを示している。第４図に示すよ
うに、外ロール１０は軸方向に３つのロールに分
割されている。中央のロールは円環のドロツプ部
を成形するためのドロツプ部成形ロール１１であ
り、両側のロールは円環のフランジ部を成形する
ためのフランジ部成形ロール１２，１３である。
ドロツプ部成形ロール１１はフランジ部成形ロー
ル１２，１３に対して相対的に軸方向と直角方向
に圧下可能である。

外ロール１０の圧下機構の一例として、第４
図、第５図は偏心軸を利用した圧下機構を示して
いる。偏心軸１４は偏心部１５と非偏心部１６と
を有しており、ドロツプ部成形ロールは偏心部１
５に、フランジ部成形ロール１２，１３は非偏心
部１６に回転自在に軸支されている。偏心軸１４
自体は円環成形中は外ロール１０とともには回転
せず、固定されている。１７は管軸でフランジ部
成形ロール１２，１３に一体的に接合されてお
り、フランジ部成形ロール１２，１３と一体的に
回転する。１８，１９，２０はそれぞれ回転用の
ベアリングである。管軸１７は回転駆動手段によ
り強制回転され、これによつてフランジ部成形ロ
ール１２，１３は管軸１７とともに回転される。
一方、ドロツプ部成形ロール１１は、成形時に回
転する素環２１に押圧すれば、その時生じる摩擦
力で自由に回転できる。ドロツプ部成形ロール１
１、フランジ部成形ロール１２，１３は、全体的
に第９図のシリンダ２２により上下動される。ま
たドロツプ部成形ロール１１のフランジ部成形ロ
ール１２，１３に対する上下動は、偏心軸１４を
ある角度回動させることにより行なう、すなわち
第５図に示すように、偏心軸１４を角度γ回転さ
せれば、偏心部１５の中心ＤはD′の点に移り、
ドロツプ部成形ロール１１は１１′の位置の回転
から１１″に示した位置の回転に移る。このよう
な偏心軸１４を利用した圧下においては、ドロツ
プ部成形ロール１１の中心Ｄは円弧を描きながら
圧下していくので、直線状に垂直下方には圧下し
ない。

第６図ないし第８図は外ロール１０の独立圧下
機構の他の例を示している。図中、２３はドロツ
プ部成形ロール１１、フランジ部成形ロール１
２，１３を全体的に上下動させるシリンダであ
り、２４がドロツプ部成形ロール１１をフランジ
部成形ロール１２，１３に対して相対的に上下動
させるシリンダである。ドロツプ部成形ロール１
１の圧下にあたつてはドロツプ部成形ロール１１
が横方向に逃げないように第７図に示したような
バツクアツプ２５とベアリング２６によつて押し
付けられるか、または第８図に示したような一対
のバツクアツプロール２７によつて押し付けられ
る。このような独立圧下機構では、ドロツプ部成
形ロール１１は垂直下方に直線状に圧下できる。

第９図は、円環の成形装置の全体を示してい
る。図中、外ロール１０は枠体２８によつて支え
られており、シリンダ２２によつて上下動され
る。２９は偏心軸１４に連結されて偏心軸１４を
回動させるシリンダである。したがつて、ドロツ
プ部成形ロール１１はシリンダ２９を作動させる
ことにより、フランジ部成形ロール１２，１３に
対して独立に圧下される。

一方、素環２１の軸方向両側には、素環２１を
挾持するための一対の加圧手段としての内ロール
３０，３１が互に対向して進退自在に設けられて
いる。外ロール１０は内ロール３０，３１の中間
部の上方に位置する。内ロール３０，３１の少な
くとも一方には（図示例では一方の内ロール３０
の場合を示しているが両方であつてもよい）、モ
ータ３２が連結されており、内ロール３０をその
軸芯まわりに強制的に回転駆動する。モータ３２
および内ロール３０は可動台５０に支持されてお
り、可動台５０は可動台５０に連結されたシリン
ダ３３によつて軸方向に往復動可能となつてい
る。

また、モータ３２およびシリンダ３３を載置す
る台３４は、２つの上下方向シリンダ３５，３６
によつて支持されており、シリンダ３５，３６を
作動させることにより、内ロール３０の水平線か
らの軸方向角度αを任意に設定できるようになつ
ている。このように２つのシリンダ３５，３６を
設けて角度αを調整することにより、シリンダ３
３を作動させて内ロール３０を素環２１に対して
進退させても、作動点Ｅの高さを一定に調整する
ことができる。

また、２つの上下方向シリンダ３５，３６は共
通の可動台３７の上に固定されており、該可動台
３７は支軸３８を中心に水平面内に回動可能とな
つている。可動台３７は、シリンダ３９に連結さ
せることにより水平面内に回動される。これによ
つて内ロール３０の素環２１の加圧部位を素環２
１の円周方向に変えることができ、第２図におけ
る圧縮力Ｃの分布を変化させることができる。

一方、内ロール３０，３１は第１０図に示すよ
うに、素環２１を挾持したときに素環２１のフラ
ンジ部に対応する位置にフレア加工部を有してお
り、該部分で素環２１のフランジ部を拡径すると
ともにフランジ部に圧接され、スリツプが防止さ
れる。内ロール３０，３１の先端は角落しされて
該部位にウレタンゴム等の弾性材４２が円周方向
に装着されている。この内ロール構造により、内
ロール３０，３１は、フレア加工を行なうことの
できるフランジ部成形ロール４３，４４と、その
中間のドロツプ部成形ロール４５とから実質上構
成されることになる。そして、内ロール３０，３
１側のドロツプ成形ロール４５は、第１０図に示
すように、その外周部が弾性材４２から成るの
で、外ロール１０のドロツプ部成形ロール１１の
圧下に追随して、内ロール３０，３１のフランジ
部成形ロール４３，４４に対して表面が相対動で
きる。したがつて、内ロール３０，３１も実質的
に軸方向に３分割された作動のできるロールとな
つている。なお、内ロール３０，３１側の３分割
ロールは外ロール１０と同様に３つに完全に切離
されたロールとしてもよい。また、外ロール１０
と内ロール３０，３１の間隙は、ドロツプ部成形
ロール１１、フランジ部成形ロール１２，１３共
間隙が素環２１の板厚に調整されるようになつて
いる。なお内ロール３０，３１のドロツプ部成形
部に弾性材４２を用いる場合は、間隙調整は弾性
材４２の変形によつて自動的に行なわれる。

なお、上記装置においては、内ロール３０，３
１の軸方向移動はシリンダ３３によつて行なうよ
うにしたが、第１２図に示すように、水平方向の
回動シリンダ３９を載せる台４６を可動台とし、
該可動台４６にシリンダ４７を連結し、該シリン
ダ４７によつて軸方向に移動させるようにしても
よい。

つぎに、本発明の円環の製造方法の一実施例
を、前記実施例装置を用いて実施する場合を一例
にとつて、説明する。

まず、素環２１を用意する。素環２１は通常金
属平板を環状に曲げて、突合せ部を溶接接合した
ものから成る。素環２１を一対の加圧手段である
内ロール３０，３１によつて挾持する。この場
合、内ロール３０，３１の軸方向は第１０図に示
すように水平線上にある。内ロール３０，３１は
互に接近する方向に加圧されることにより、フレ
ア加工部４０，４１により素環２１の両側を拡径
する。このフレア加工により素環２１は内ロール
３０，３１に密着し、回転時のスリツプが防止さ
れる。続いて、内ロール３０，３１はシリンダ３
５，３６を作動させることにより、その軸心を傾
斜され、素環２１の上部に大きな圧縮力がかけら
れる。このとき、シリンダ３９が作動して内ロー
ル３０，３１を水平面内に傾け、加工部の素環回
転方向前側に圧縮力領域を若干移し、以下の成形
を容易にする。

続いて、外ロール１０が圧下される。このとき
ドロツプ部成形ロール１１の中心は第５図のＤの
位置にあるので、素環２１はまずフランジ部成形
ロール１２，１３により両端部を挾圧される。外
ロール１０のフランジ部成形ロール１２，１３は
強制回転されるが、内ロール３０，３１のフラン
ジ部成形ロール４３，４４と周速が同じになるよ
うに回転速度が制御され、フランジ部に無理な荷
重がかからないようにされる。つぎにシリンダ２
９を作動させて偏心軸１４を回動させ、偏心部１
５を回動させてドロツプ成形ロール１１をフラン
ジ部成形ロール１２，１３に対して相対的に圧下
させる。これによつて素環２１にドロツプ部が成
形され始める。ドロツプ部成形ロール１１は、素
環２１が内ロール３０，３１の回転につれて回転
しているので、素環２１に押し付けられてつれま
わりする。偏心軸１４を徐々に回動させて素環２
１のドロツプ部の成形を深めていく。このとき内
ロール３０，３１のドロツプ部成形ロールは、弾
性材４２の変形によつて外ロール１０のドロツプ
部成形ロール１１との間隙を自動的に素環板厚に
保ちながら変形する。したがつて、本成形におい
ては、素環２１は、内外ロールの間隙を調整され
ながら成形が遂行される。したがつて、成形中に
座掘は生じ得ない。また、内ロール３０，３１の
傾斜によつて素環２１の上部に圧縮力が加えられ
た状態は維持されているので、素環２１の肉減り
も生じない。このようにして、円環の成形が達成
される。

［発明の効果］ したがつて、本発明の円環の成形方法およびそ
の装置によるときは、つぎのような効果が得られ
る。

まず、外ロールが軸方向に分割されて内外ロー
ルのギヤツプを適正に保ちつつ円環の成形が行な
われるので、座掘が強制的に防止できる。すなわ
ち、軸方向に圧縮力を加えてドロツプ部加工時に
生じる引張力を相殺しつつ成形する加工において
は、軸方向圧縮力およびドロツプ部の縮径による
円周方向圧縮力により、必然的に座掘が生じ易い
状態にあつたものが、成形時にドロツプ部、フラ
ンジ部ともに内外ロールの間隙が調整されるの
で、座掘の発生が未然に防止できる。

また、内外ロールが実質的に軸方向に分割さ
れ、素環のフランジ部を内外ロールで挾持して素
環を回転できるので、素環と内外ロールとの間の
スリツプが防止され、スリツプによる座掘の発生
が防止される。

また、内外ロールによつて素環のフランジ部が
挾持されてスリツプな素環が回転されるので、ロ
ール回転数をたとえば一定にすることにより素環
の回転数も一定となり、内ロール１回転あたりの
外ロール押込み量も均等化されて外ロールのドロ
ツプ部成形ロールの押込み量が過大になることが
防止され、外ロールの押込み量過大による座掘発
生も防止される。

このように、座掘発生原因がことごとく解決さ
れるので、本発明の円環の製造方法およびその装
置によるときは、既に提案した円環成形時の肉減
り防止効果を維持しつつ従来の問題の座掘の発生
を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は円環の加工部近傍の平面図、第２図は
第１図の円環に軸方向圧縮力をかけたときの平面
図、第３図は既に提案した円環の成形装置の部分
断面図、第４図は本発明の円環の製造方法および
その装置に係る外ロールの断面図、第５図は第４
図の外ロールの側面図、第６図は第４図および第
５図とは別の例に係る外ロール圧下機構の断面
図、第７図は第６図の外ロールの側面図、第８図
は第７図とは別の例に係る第６図の外ロールの側
面図、第９図は本発明に係る円環の成形装置の全
体概略斜視図、第１０図は第９図の製造において
内ロールが素環に嵌入したときの断面図、第１１
図は第１０図の状態からさらに内ロール軸が水平
線から傾斜されかつ外ロールが圧下してドロツプ
部を成形している状態の断面図、第１２図は第９
図とは別の例に係る装置の部分斜視図、である。 １０……外ロール、１１，４５……ドロツプ部
成形ロール、１２，１３，４３，４４……フラン
ジ部成形ロール、１４……偏心軸、１５……偏心
部、１６……非偏心部、１７……管軸、２１……
素環、２２，２３，２４，２９，３３，３５，３
６，３９，４７……シリンダ、３０，３１……内
ロール、３２……モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 素環に進退可能な一対の内ロールにより円周
   上局部的に軸方向の圧縮力を加え、この状態で、
   軸方向にドロツプ部成形ロールとフランジ部成形
   ロールとに分割された互に半径方向に変位可能な
   外ロールを、ドロツプ部成形ロールのフランジ部
   成形ロールに対する突出量を順次変化させつつ、
   前記素環の軸方向圧縮力の加圧部に外周側から押
   しつけることにより素環に円周上局部的に半径方
   向のくぼみを形成しつつ、素環を回転させて円環
   の成形を行なう円環の成形方法。 ２ 前記外ロールを、１個のドロツプ部成形ロー
   ルとその両側の一対のフランジ部成形ロールとの
   ３分割ロールから構成し、該外ロールを前記素環
   に押しつけて円環の成形を行なう特許請求の範囲
   第１項記載の円環の成形方法。 ３ 素環に軸方向に圧縮力を加える一対の内ロー
   ルを設け、該一対の内ロールの中間部の上方に外
   ロールを設け、該外ロールを外ロールの軸方向に
   分割構成とし分割されたロールを互いに相対的に
   半径方向に変位可能としたことを特徴とする円環
   の成形装置。 ４ 前記外ロールをドロツプ部成形ロールとその
   両側に設けたフランジ部成形ロールとの３分割ロ
   ールから構成し、ドロツプ部成形ロールおよびフ
   ランジ部成形ロールを前記一対の内ロールの中間
   部に対し進退可能に設けた偏心軸の偏心部と非偏
   心部とにそれぞれ回転自在に軸支した特許請求の
   範囲第３項に記載の円環の成形装置。 ５ 前記外ロールをドロツプ部成形ロールとその
   両側に設けたフランジ部成形ロールとの３分割ロ
   ールから構成し、ドロツプ成形ロールをその半径
   方向に変位させるシリンダをフランジ部成形ロー
   ルを半径方向に変位させるシリンダとは別体に設
   けた特許請求の範囲第３項に記載の円環の成形装
   置。