JPH0336610B2

JPH0336610B2 -

Info

Publication number: JPH0336610B2
Application number: JP1956689A
Authority: JP
Inventors: Seishichi Oono; Shigeo Katagiri; Makoto Oono
Original assignee: NITSUSHO SEIKO KK
Current assignee: NITSUSHO SEIKO KK
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1991-06-03
Also published as: JPH02200342A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、１台の装置にてリング素材の小径孔
の拡大と、熱間でのリング素材の圧延、鍛造とを
自動的に行えるリング体のロール・ミル熱間鍛造
方法並びに之を実施するための装置、およびロー
ル・ミル熱間鍛造装置における工具自動交換装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば大径歯車の製造に用いられるリン
グ体は、先ずプレス又はハンマーにより鍛造され
た円塊又は方塊を所要の長さに切断し、その後、
この円塊又は方塊を加熱して穿孔機械等により目
抜用の小径孔を略中心に穿設し、その後穿孔機械
とは別のプレス装置等により前記小径孔をさらに
拡大し、リング素材を形成している。そして、再
びリング素材を所定温度まで加熱し、例えばロー
ル等により厚肉小径なリング素材を薄肉大径なリ
ング体に圧延していた。

この際、用いられる圧延装置として従来、例え
ば、ロール・ミル圧延装置がある。

このロール・ミル圧延装置は、加工テーブル上
に大径化された孔を有するリング素材の上下面に
圧接され、リング素材の高さ方向（軸長方向）を
圧延してまたリング素材を大径化するように回転
自在に設けられた上下のアキシヤル・ロールと、
リング素材の横方向（半径方向）の厚さを薄くす
るためにリング素材を内外から挟持して圧延する
ようにリング素材の外周に圧接される回転自在な
駆動ロールと、該駆動ロールと協動してリング素
材を回転駆動するように、リング素材の内周に圧
接されるマンドレルとから成る製造である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来の方法、装置において
は、リング素材の略中心に穿設した小径孔を拡大
するためにプレス装置を必要とし、また小径厚肉
のリング素材を大径化して圧延するためには、例
えば上記構造のロール・ミル圧延装置等を必要と
していた。

すなわち従来は、リング素材の小径孔の拡大作
業と、リング素材の圧延作業には個別な専用の装
置を用いて夫々行われていた。従つて設備費が高
額になり、不経済になるとともに生産能率が低い
という欠点があつた。

また上記従来の方法においては、リング素材に
目抜用の小径孔を穿設する場合と、事後工程にお
いてリング素材のロール圧延を行う場合との２
度、リング素材の加熱を必要とするので、工程数
が増大し、作業能率が悪くリング体の製造に多く
の手間と多額の費用とを必要とし、不経済であつ
た。

本願発明は上述の如き点に鑑みてなされたもの
であり、１台の装置でリング素材の小径孔の拡大
作業と鍛造作業と自動的に行えるようになして小
径厚肉のリング素材から所定径で所定厚みの大径
薄肉のリング体を生産能率よく製造するとともに
加熱工程が１度に省略化され、しかも設備費が安
価で経済的になるリング体のロール・ミル熱間鍛
造方法並びに之を実施するための装置およびロー
ル・ミル熱間鍛造装置における工具自動交換装置
を提供するのにある。

〔課題を解決するための手段〕そこで本願発明は上記目的を達成するために、 (1) 所定の鍛造温度により加熱したリング素材の
略中心に穿孔された小径孔を昇降自在で且つ回
転自在なマンドレルに設けた錐部により拡大す
る工程と、前記リング素材の内周に圧接するよ
うに前記マンドレルに形成された被動ローラ部
および前記リング素材の外周に圧接する駆動ロ
ールとの協動、回動操作により前記リング素材
の内外周面を挾持してリング素材を半径方向に
おいて薄肉に熱間鍛造する工程と、上方および
下方のアキシヤル・ロールを前記リング素材の
上下面に回転自在に圧接することによりリング
素材の高さ方向を薄肉に熱間鍛造する工程を含
むという方法手段のほかに、 (2) 装置として、所定の鍛造温度に加熱したリン
グ素材の上下面に圧接し、上下に回転自在に設
けられたアキシヤル・ロールと、該リング素材
の外周および内周を挾持し、夫々回転自在に設
けられる駆動ロールと、該駆動ロールに対をな
す被動ローラ部が形成されマンドレルとを加工
テーブルに対して備えたリング体のロール・ミ
ル熱間鍛造装置にして、前記マンドレルは、適
宜昇降手段により昇降自在に形成されるととも
に先端に前記リング素材の略中心に予め穿孔さ
れた小径孔を拡大する錐部が形成され、略中間
には前記リング素材の内周に回転自在に圧接す
る被動ローラ部が形成されるという手段を採用
した。

〔実施例〕

以下第１図乃至第８図に従い、本願特定発明の
一実施例を関連発明としてロール・ミル熱間鍛造
装置とともに説明する。

第１図は製造ラインの全装置の配置を概略的に
示した工程的平面図である。

１は長尺な円柱または角柱の鉄棒素材２を所定
の長さに切断して、第３図に示す如くその略中心
に目抜用の小径孔３ａを有するリング素材３を形
成するためのリング素材形成装置部、４は該リン
グ素材形成装置部１にて形成されたリング素材３
を熱間鍛造に要する所定温度まで加熱処理を行う
ためにコンベア５を介して後段に設置された回転
式の加熱炉であり、リング素材３は加熱炉４の入
口側から出口側に所定時間かかつて抜ける際に所
定温度まで加熱される。６は該加熱炉４の後段に
コンベア７を介して設置された本実施例のロー
ル・ミル熱間鍛造装置部、８はさらにロール・ミ
ル熱間鍛造装置部６の後段にコンベア９を介して
設置される移動式の焼鈍炉であり、この焼鈍炉８
に供給する熱は焼エネルギー化のために前記加熱
炉４からの廃熱が利用される。

先ず前記ロール・ミル熱間鍛造装置部６につき
その詳細を説明すると、加工テーブル１０の上下
に前記加熱炉４にて所定温度まで加熱され、第３
図に示す如く、小径孔３ａを有するリング素材３
の上下面に回転自在に圧接される上下（軸長方
向）のアキシヤル・ロール１１，１２と、リング
素材３の横方向（半径方向）の厚みを厚いものか
ら薄いものへと圧延するために、リング素材３の
外周に圧接される駆動ロール１３と、リング素材
３の内周に圧接されるマンドレル１４とを備える
点は公知のロール・ミル圧延装置と同様な構成で
ある。

しかしながら本実施例において、前記マンドレ
ル１４は昇降手段としての上部シリンダ１５の駆
動により幾段階か、例えば２段階に昇降自在に駆
動され且つ該上部シリンダ１５のシリンダ・ロツ
ド１５ａの下端にベアリング等の回転支承部材１
６を介して回転自在に支持される。またマンドレ
ル１４は前記リング素材３の略中心に穿孔された
小径孔３ａを拡大するための膨径の錐部１４ａが
先端に形成され、さらに中間部分の、錐部１４ａ
の上部には前記リング素材３の小径孔３ａの内周
に回転自在に圧接されて前記駆動ロール１３と協
動してリング素材３の横方向の厚みを薄く圧延す
るために適宜の小径な被動ローラ部１４ｂが形成
されている。

１７は上方の前記マンドレル１４と対向して加
工テーブル１０の下方に昇降自在に設けられた穿
孔用のマンドレルであり、このマンドレル１７は
昇降手段としての下部シリンダ１８により幾段階
か、例えば２段階に昇降自在に駆動され、シリン
ダ・ロツド１７ａの先端には上方の錐部１４ａよ
りも小径な膨径状の錐部１７ｂが形成されてい
る。

１９は前記回転支承部材１６の下部位置におい
て前記マンドレル１４を回転自在に支持するため
の支持手段であり、この支持手段１９は前記加工
テーブル１０上に図示しないシリンダの駆動によ
り水平方向に進退自在に設けた断面コ字状の支持
枠２０，２０内に回転自在に２個づつ装設された
ローラ２１，２１；２１，２１により周囲から囲
繞するように圧接し、マンドレル１４を回転自在
に支持するようにしている。

２２は前記リング素材３の鍛造時に前記マンド
レル１４が降下して被動ローラ部１４ｂと駆動ロ
ール１３とでリング素材３を内外から挟持して圧
延するように前記マンドレル１４の下方部外周、
例えば錐部１４ａを回転自在に支承するための支
持手段であり、この支持手段２２は前記加工テー
ブル１０上に設けた断面コ字状の支持枠２３内に
装設されたローラ２４，２４；２４，２４により
周囲から錐部１４ａを囲繞するように圧接し、マ
ンドレル１４を回転自在に支持する。すなわち上
方のマンドレル１は、加工テーブル１０にリング
素材３をセツトする時には加工テーブル１０の上
方部位に上昇しているが、リング素材３の略中心
部に予め穿設された小径孔３ａを拡大後に厚肉小
径のリング素材３を熱間鍛造する時には、マンド
レル１４の上方部を回転支承部材１６と前記支持
手段１９とによつて、またマンドレル１４の下方
部を支持手段２２によつて回転自在に支持するよ
うになつている。

２５は上方に前記アキシヤル・ロール１１を昇
降自在とするためのモータであり、このモータ２
５のモータ・キヤフト２５ａに螺子部が形成され
てアキシヤル・ロール１１を回転自在に装設した
保持枠２６内に螺入されることにより、アキシヤ
ル・ロール１１は昇降自在となる。

２７は下側のアキシヤル・ロール１２を回転自
在に駆動するためのモータであり、このモータ２
７はアキシヤル・ロール１２毎、台車２８上に前
後に移動自在に装架している。２９は前記台車２
８を移動自在にするための駆動シリンダであり、
この駆動シリンダ２９のシリンダ・ロツド２９ａ
は前記台車２８に結合されている。

３０は前記駆動ロール１３を回転駆動するため
のモータであり、このモータ３０は減速機３１を
介して回転自在となる駆動シヤフト３２の回転運
動を傘歯車３３，３４を介して回転力を回転軸３
５に伝達して駆動ロール１３を回転するようにな
つている。

３６は前記駆動ロール１３、回転軸３５等を移
動自在に載置した台車である。３７は台車３６を
移動するための駆動手段であり、この駆動手段３
７はパルス・モータ３８により回転自在となるネ
ジ・ロツド３８ａが前記回転軸３５を支持するよ
うに枠体３９の背部に設けた支板３９ａ内に螺入
されることにより前記台車３６を往復移動自在に
水平方向に移動送りする。

４０は鍛造すべきリング素材３の送入側と送り
出側との径の大小に応じてリング素材３を真円に
鍛造するために前記駆動ロール１３を中央に配し
てその左右位置に進退自在になるように設けられ
た矯正ロールであり、この矯正ロール４０は、モ
ータ４１により回転自在となる送りネジ・ロツド
４２の回転により移動されるように先端に設置さ
れる保持枠４３に軸４４により回転自在に支持さ
れている。４５は前記矯正ロール４０とともに保
持枠４３に軸４５ａにより回転自在に支持された
案内ロールである。４６は同じく保持枠４３に案
内ロール４５と反対側に軸４７に設けられた案内
ロールである。このうち案内ロール４５は前記矯
正ロール４０の進出方向の後段に位置して矯正ロ
ール４０とともにリング素材３の外周面に圧接さ
れる。また前記案内ロール４６は前記保持枠４３
を支持板４８に沿つてガタツキなく水平方向に進
出または後退させるために保持枠４３に支持板４
８に接触するように設けられている。

ところで前記矯正ロール４０，４０の進出方向
を第５図につき説明する。

先ず、鍛造されるリング素材３は、駆動ロール
１３とリング素材３の外接点Ｐを相似の中心と
し、鍛造に伴い拡大されるリング素材３の円a₁、
a₂、a₃……の集合と考えられるから、矯正ロール
４０，４０とリング素材３の拡大される円a₁、
a₂、a₃……のそれぞれの接点t₁、t₂、t₃……と、
円a₁、a₂、a₃……のそれぞれの中心O₁、O₂、O₃
……とからなる相似の三角形としてのΔPO₁t₁、
ΔPO₂t₂、ΔPO₃t₃となり、相似形に拡大されてい
く。

従つて左右の矯正ロール４０，４０の進出方向
は、駆動ロール１３とリング素材３の外接点Ｐ
と、リング素材３の拡大される円a₁、a₂、a₃……
のそれぞれの接点t₁、t₂、t₃……と、円a₁、a₂、
a₃……のそれぞれの中心O₁、O₂、O₃……とから
なる∠PO₁t₁＝∠α（および図示しない∠
P′O₁′t₁′＝∠α′）の２等分線M₁，M₂，M₃に垂直
になる。即ちリング素材３に対する駆動ロール１
３の外接点Ｐを通り、駆動ロール１３の中心Ｏと
円a₁の中心O₁に垂直に引いた外接点Ｐの共通接
点ｌ、l′と1/2∠α（および1/2∠α′）の角度方向の
線Ｑ上に矯正ロール４０，４０を移動すればよ
い。

なお矯正ロール４０，４０の円a₁、a₂、a₃……
の接点t₁、t₂、t₃……は、リング素材３の拡大さ
れた円a₁、a₂、a₃……の中心O₁、O₂、O₃と、駆
動ロール１３の中心Ｏとを結ぶ線に対し、それぞ
れ円a₁、a₂、a₃……の中心O₁、O₂、O₃から角度
αをなして引かれる線と、円a₁、a₂、a₃……との
交点となる。

ところで、前記リング素材形成装置部１は、長
尺な円柱または角柱の鉄棒素材２を移送するため
のコンベア５０と、該コンベア５０上に設けられ
て鉄棒素材２を挟持するための万力等のクランプ
機構部５１と、該鉄棒素材２を所定長さに切断す
るためのバンド・ソウ等の適宜切断手段５２と、
鉄棒素材２の略中心に小径孔３ａを穿設して切断
手段５２により鉄棒素材２を切断してリング素材
３を形成するためのガンドリル等の穿孔具５３と
から形成される。

５４はリング素材３が大径薄肉に熱間鍛造され
た場合に外周に接触してリング素材３が完成され
たことを感知するように、基端側がならい装置
（図示せず）に接触するような伸縮ロツド５５の
先端側に設けられた感知ピンである。

本願関連発明の装置の一実施例は上述の如く構
成からなり、以下本願特定発明の詳細をガン・ド
リル等の穿孔具５３により略中心位置に予め目抜
孔としての小径孔３ａが穿設された第３図に図示
の如く小径厚肉のリング素材３を所定厚さの大径
薄肉のリング体に熱間鍛造する場合につき説明す
る。

先ず第１工程として、略中心にガン・ドリル等
の穿孔具５３により目抜孔としての小径孔３ａが
穿設された第３図に図示の如く小径厚肉のリング
素材３をコンベア５にて加熱炉４内に送り、熱間
鍛造に必要な所定温度まで加熱する。この時、リ
ング素材３の略中心に設けられた小径孔３ａはリ
ング素材３を昇温する場合にその昇温時間を短縮
して加熱エネルギーの省熱化に役立つ。

図示しないタイマー等の信号により、リング素
材３が加熱炉４にて鍛造に要する所定温度まで加
熱されると、リング素材３は加熱炉４から図示し
ない押出機構により排出され、例えばコンベア７
に安定されて加工テーブル１０に滑り落ちる。リ
ング素材３の加工テーブル１０に対する加工位置
の設定は、加工テーブル１０の上面に出没自在と
なる適宜数個のストツパピン（図示せず）によ
り、リング素材３の滑降が停止され、加工テーブ
ル１０上の所定の加工位置にリング素材３はセツ
ト固定される（第１図参照）。リング素材３が加
工テーブル１０にセツト固定されてからタイマー
T₁により設定される所定時間経過後、ストツパ
ピンは加工テーブル１０の下に降下する。

第２工程として、ストツパピンが降下されたこ
とをタイマーT₁からの信号により受けると、下
部シリンダ１８が駆動し、シリンダ・ロツド１７
ａの先端に設けた穿孔具としての錐部１７ｂはス
イツチS₁により検知されるまで下部のマンドレル
１７の第１段階の上昇が行われ、先端の錐部１７
ｂをリング素材３の中心の小径孔３ａに臨ませる
（第６図参照）。

第３工程として、このスイツチS₁からの信号に
より上部シリンダ１５が駆動し、スイツチS₂によ
り検知されるまで上部のマンドレル１４の第１段
階の降下が行われる（第７図参照）。

第４工程としてスイツチS₂からの信号により、
再び下部シリンダ１８が駆動し、シリンダ・ロツ
ド１７ａが伸び下部のマンドレル１７の第２段階
の上昇が行われる。そしてこの第２段階の上昇開
始から１、２秒、経ると、上方のマンドレル１４
の錐部１４ａと下方の穿孔具としてのマンドレル
１７の錐部１７ｂとの軸芯O₁、O₂が一致する状
態を造作する（第８図参照）。

第５工程として上方のマンドレル１４の先端の
錐部１４ａと、穿孔具としての下方のマンドレル
１７の先端の錐部１７ｂとの共働動作により、リ
ング素材３の小径孔３ａの拡大が行われる。

この小径孔３ａの拡大操作は、前記第２工程に
おいて下部シリンダ１８が第２段階の上昇を行つ
て下方の錐部１７ｂが先ず、リング素材３の中心
の小径孔３ａを下方から貫通して拡大することに
より小径孔３ａの第１の拡大作業が行われる。こ
の下方の錐部１７ｂによる小径孔３ａの拡大作業
は、後工程において上方の錐部１４ａによる大規
模な小径孔３ａの貫通拡大作業をし終つた時に、
リング素材３の裏面に圧入によるカエリを生じさ
せないためと、リング素材３の小径孔３ａに対す
る芯出しを正確に行うためである。また下方の錐
部１７ｂによる小径孔３ａの拡大時に、加工テー
ブル１０からの浮き上りを防止するために、図示
しない押圧手段を使用してリング素材３を押圧し
ても良い。次に下方の錐部１７ｂが最上昇位置に
達して上方のマンドレル１４の錐部１４ａに衝突
する直前にスイツチS₃により検知すると、その信
号により下部シリンダ１８が駆動して下方の穿孔
具としての錐部１７ｂの降下動作が行われるとと
もに上方のマンドレル１４の降下動作がスイツチ
S₄により検知されるまで連続的に且つ降下速度が
増加された状態で行われ、小径孔３ａを上方から
錐部１４ａにより貫通して第２の小径孔３ａの拡
大が行われる。

このようにリング素材３の小径孔３ａの拡大作
業に上方のマンドレル１４の膨出状の錐部１４ａ
を用いるのは、小径孔３ａの拡大作業時における
リング素材３の芯出しを決定するためと、上方の
マンドレル１４の錐部１４ａが小径孔３ａを貫通
し終つた時にリング素材３の小径孔３ａの下面に
プレスによるはねかえりを無くして寸法精度を向
上させるためである。

第６工程としてスイツチS₄により上方の錐部１
４ａの最低降下位置が検知されると、図示しない
シリンダ駆動により、上下の支持手段１９，２２
の支持枠２０，２０；２３，２３を進出させてマ
ンドレル１４の上部および下部はロール２１，２
１，２１，２１；２４，２４，２４，２４にて回
転自在に支持される。この際、リング素材３に対
して上方のマンドレル１４は被動ローラ部１４ｂ
が当接可能な位置まで降下している（第２図参
照）。

第７工程としてスイツチS₂、S₆；S₇、S₈によ
り、上下の支持手段１９，２２のローラ２１，２
１，２１，２１；２４，２４，２４，２４により
マンドレル１４の上部および下部が支持されたこ
とを検知すると、パルス・モータ３８の回転によ
りネジ・ロツド３８ａが回転駆動することによ
り、枠体３９に支持された駆動ロール１３は前進
される。そしてモータ３０の回転により減速機３
１、駆動シヤフト３２が回転され、回転軸３５に
回転が傘歯車３３，３４を介して受動されて駆動
ロール１３は回転される。この際、駆動ロール１
３の前進速度は前記パルス・モータ３８の回転数
を、例えば現状の作業を実測して之を参考にして
作成した計画速度に基ずいて制御する。

而して第８工程として駆動ロール１３が、リン
グ素材３の外周面に接触し、拡大された小径孔３
ａの内周に小径孔３ａの拡大作業に使用されたマ
ンドレル１４の被動ローラ部１４ｂが接触し、上
下が支持手段１９，２２により支持されているマ
ンドレル１４により、リング素材３は内周面およ
び外周面が挟持される。

しかもリング素材３が駆動ロール１３とマンド
レル１４との被動ローラ部１４ｂとで内外より挟
持されたことが図示しないスイツチにより検知さ
れると、モータ２５が回転駆動してモータ・シヤ
フト２５ａが回転することにより上方のアキシヤ
ル・ロール１１がリング素材３の上面に当接する
とともに下方のアキシヤル・ロール１２は、モー
タ２７が回転駆動して減速機２７ａを介して回転
する。そして駆動シリンダ２９の駆動により、シ
リンダ・ロツド２９ａが縮み、台車２８が引かれ
るので、下方のアキシヤル・ロール１２は加熱さ
れたリング素材３の下面に接触し、リング素材３
は圧延される。

そして、小径孔３ａの拡大作業の事前に加熱炉
４にして加熱処理されたままで従来のように鍛造
のために再加熱する必要がなくリング素材３の圧
延、鍛造が進み、小径厚肉のリング素材３は大径
薄肉のリング素材へと鍛造されていく。

またリング素材３は第２図に図示したＡ，Ｂ，
Ｃへと大径薄肉に鍛造が進むと、駆動ロール１３
を中央に位置して左右に進退自在に設置された矯
正ロール４０，４０にリング素材３の外周が圧接
されて回転するので、リング素材３は真円に矯正
される。これは駆動ロール１３とマンドレル１４
の被動ローラ部１４ｂとでリング素材３の内外が
挟持され、上下のアキシヤル・ロール１１，１２
により上下面が圧接されることにより鍛造される
リング素材３は、高さ方向（軸長方向）および横
方向（半径方向）の幅が圧延、鍛造される結果、
駆動ロール１３およびマンドレル１４の被動ロー
ラ部１４ｂに対するリング素材３の回転方向に伴
う送り込み側と送り出し側とに外径寸法の大小の
差が生ずるのに起因して之を矯正するためであ
る。

この際第５図に説明するように、矯正ロール４
０，４０の進出方向を駆動ロール１３とリング素
材３との外接点Ｐを通り、駆動ロール１３の中心
Ｏと例えばリング素材３の圧延、鍛造された円a₁
の中心O₁を通る中心線に垂直に引いた外接点Ｐ
を通る共通接点ｌと1/2∠α（および図示しない1/
２∠α′）の角度の方向に設定すれば良い。

その後第９工程としてリング素材３が圧延、鍛
造されて完成に近ずくと、回転するリング素材３
の外周に伸縮ロツド５５の先端に設けられた感知
ピン５４が軽く接触する。

この際、大径化されるリング素材３の外周面に
接触して後退する感知ピン５４の位置に合わせて
下方のアキシヤル・ロール１２の駆動シリンダ２
９を駆動させて位置調整する。すなわち鍛造初期
においてリング素材３の圧延径が小径の場合にア
キシヤル・ロール１２の先端が使用され、その後
リング素材３が大径化されて接触面積が大きくな
ると、アキシヤル・ロール１２の中間部が使用さ
れて回転スピードが増大され、最終段にはアキシ
ヤル・ロール１２の大径部を含めて全体的にリン
グ素材３の下面に接触して摩耗を防止するためで
ある。その後しばらくの間、鍛造が行われ、拡大
されるリング素材３の外周に感知ピン５４が軽
く、接触しながら伸縮ロツド５５が後退して行
く。そして伸縮ロツド５５が所定位置まで後退し
たことをセンサーS₉が検知すると、このセンサー
S₉からの信号にもとずいてパルス・モータ３８の
回転は停止されて駆動ロール１３の進出は停止さ
れるとともにモータ３０の回転が停止して駆動ロ
ール１３の回転は停止する。これと同時にモータ
２７の回転が停止してアキシヤル・ロール１２の
回転が停止するとともにモータ２５およびモー
タ・シヤフト２５ａが逆転するのでアキシヤル・
ロール１１はリング素材３の上面から離れる。

さらに第10工程として前工程において駆動ロー
ル１３の回転が停止すると、モータ３８が逆転し
てネジ・ロツド３８ａが逆転するので、枠体３９
は後退する。その後、例えば第１図に図示する如
く、係止爪１００ａを先端に有し、シリンダ等の
駆動により伸縮自在となる伸縮アーム１０１を設
けた排出機構１０２が作動して所定の大径薄肉に
鍛造、圧延されたリング素材３の小径孔３ａ内に
係止爪１００ａが係止され、加工テーブル１０上
から後段のコンベア９上にリング素材３は搬出さ
れ、必要に応じて焼鈍炉８に送られて焼鈍がなさ
れ、リング体は完成される。

次に第９図に示すものは本願関連発明の第２実
施例である。

この実施例においては、前記実施例の上方のマ
ンドレル１４と異なり、先端の錐部１４ａの径が
充分に採れずリング素材３の小径孔３ａの拡大が
不充分になる場合に使用されるものであり、圧延
用の第１の被動ローラ部１４ｂの上部にさらに異
径リング鍛造用の第２の被動ローラ部１４ｃを形
成している点が前記実施例と異なる。この実施例
の第２の被動ローラ部１４ｃは、第１の被動ロー
ラ部１４ｂよりも小径に形成されて略中程に環状
の膨出部１４c₁が形成されている。

そしてこの実施例のロール・ミル熱間鍛造装置
を用いて異径なリング体を製造する場合の製造方
法の一実施例を説明する。

この実施例においては、上記実施例の第７工程
において小径厚肉のリング素材３が大径薄肉のリ
ング素材３に熱間鍛造され、なおしばらくの間、
感知ピン５４がリング素材３の外周に接触しなが
ら伸縮ロツド５５が所定位置まで後退したことを
センサーS₉が検知した後に上部シリンダ１５が僅
かに降下し、駆動ロール１３が前進して熱間鍛造
後のリング素材３を駆動ロール１３と第２の被動
ローラ部１４ｃにて一度、熱間鍛造したリング素
材３を内外から挟持して異径なリング体を形成す
るようにした点が前記実施例と異なる。

なお第１図乃至第８図に示す本願特定発明の第
１実施例と、第９図に示す第２実施例のマンドレ
ル１４とは先端の錐部１４ａよりもリング素材３
の熱間鍛造に使用される被動ローラ部１４ｂ，１
４ｃが小径に形成されているが、錐部１４ａより
も被動ローラ部１４ｂ，１４ｃを大径に形成して
リング素材３の熱間鍛造に使用することもできる
ことは云うまでもない。

さらに第１０図乃至第１２図に従い本願他の関
連発明としてのロール・ミル熱間鍛造装置におけ
る工具自動交換装置の一実施例を説明する。

この実施例の装置は、リング素材３の厚さが厚
過ぎて上下のマンドレル１４の錐部１４ａと下方
のマンドレル１７の錐部１７ｂとの穿孔作業では
小径孔３ａの拡大が充分に行えない場合、または
複雑な異径リングを形成する場合、さらには内歯
歯車を割出テーブルとの関係でロール圧延加工す
る場合に工具６０を上部シリンダ１５のシリン
ダ・ロツド１５ａに取付けて選択、使用するもの
である。

之を詳述すると、本実施例は、前記各実施例の
ロール・ミル熱間鍛造装置部６の近傍、例えば後
段のライン上に設置される。そして取付台６１の
上面に進退自在に且つ回転自在に設けられた支持
腕６２の先端に、上下自在な工具交換アーム部６
３を設置した工具選択機構部６４と、該工具選択
機構部６４により選択された工具６０を前記実施
例の上部シリンダ１５のシリンダ・ロツド１５ａ
の回転支承部材１６の下面に設けた工具被着部６
５に取付けたり、または該工具被着部６５に取付
けられた工具６０を自動的に取脱する工具交換機
構部６６とから形成される。

このうち前記工具選択機構部６４は、前記取付
台６１の上面に進退自在に設けられた台車等の移
動ベース６７と、該移動ベース６７を進退自在に
駆動するためにロツド６８ａが移動ベース６７に
結合された駆動手段としてのシリンダ６８と、該
移動ベース６７上に、支持筒６９に収納された軸
受部品７０ａ，７０ｂを介して回転自在に立設さ
れた回転軸７１と、該回転軸７１に固着された支
持腕６２の先端に上下動自在に配置される工具交
換アーム部６３とを有する。

７２は工具交換アーム部６３を前記支持腕６２
に対して上下動自在に取付けるための駆動手段と
してのシリンダであり、このシリンダ７２のロツ
ド７２ａに前記工具交換アーム部６３は取付けら
れている。７３は工具との均衡を保つために工具
交換アーム部６３の後端に設けられたバランス・
ウエイトである。７４，７５は該バランス・ウエ
イト７３と対称的に前記支持腕６２の後方の上下
面に固着されたバランス・ウエイトである。

７６は前記回転軸７１を中心として前記工具交
換アーム部６３を先端に有する支持腕６２を回転
駆動するための回転駆動手段であり、この回転駆
動手段７６はシリンダ７８と、前記支持筒６９の
外周に設けられたピニオン６９ａに噛合自在なラ
ツク７７を内側に有する前記シリンダ７８のシリ
ンダ・ロツド７８ａとから形成される。S₁₁、S₁₂
は前記移動台ベース６７の前進位置および後進位
置を規制するためのスイツチである。

また前記工具交換機構部６６は、前記シリン
ダ・ロツド１５ａの回転支承部材１６の下面に設
けられる工具被着部６５を形成するように、工具
回転用の被動歯車部７９を外周上方に有し、下方
外周の鍔部８０にはロータリー・スイツチ８１が
設けられるとともにベアリング等の軸受部品を介
して回転自在に取付けられた略筒状の上部接手部
材８２と、該上部接手部材８２の下面に固着され
内周には工具６０の上方取付部６０ａを挿入し易
くするための先窄りのテーパ面８３a₁を内周に有
する取付孔８３ａが形成された略筒状の下部接手
部材８３と、前記上部接手部材８２の内部に固定
され、工具６０の上方取付部６０ａに設けたネジ
孔６０a₁内に螺入されるネジ部８４ａをモータ・
シヤフトの外周に有した工具吊上用のモータ８４
とから形成される。

また工具６０としては例えば第１３図および第
１４図に示すものがある。このうち第１３図に示
す工具６０は上方のシリンダ・ロツド１５ａの回
転支承部材１６の工具被着部６５に設けた工具交
換用のモータ８４のモータシヤフトの螺子部８４
ａが螺入される取付孔６０a₁を上方取付部６０ａ
の中心に設けられ、先端には錐部１４′ａ、また
中間に被動ローラ部１４′ｂを設けたマンドレル
１４′である。

また第１４図に示す工具６０は、第１３図に図
示の上方のマンドレル１４′の錐部１４′ａや、下
方の錐部１７ｂの穿孔作業ではリング素材３の小
径孔３ａの拡大が充分に行えない場合に、シリン
ダ・ロツド１５ａに工具被着部６５を介して回転
自在に且つ着脱自在に取付けられ、リング素材３
を圧延するための圧延ローラ部品である。この圧
延ローラ部品は前記モータ・シヤフトの螺子部８
４ａが螺入される取付孔８５ａを中心に設けた取
付基体部８５と、該取付基体部８５の外周下方部
に取付けられるスカート部品８６と、該スカート
部品８６の前記取付基体部８５との間に斜めに配
してその両端部が、架設された軸８７により回転
自在に取付けられるようなテーパ面８８ａを外周
に有する略円錐台状の数個のローラ８８とから形
成される。

また８９は工具６０として例えば穿孔用のマン
ドレル１４′を回転してリング素材３を熱間鍛造
する場合に使用される工具回転用のモータであ
り、このモータ８９の回転はモータ・シヤフト８
９ａに装設された歯車９０に噛合して回転受動す
る受動歯車９１が上端に装設されるとともにベア
リング等の軸受支持部品９２によつて回転自在に
支承され、さらに下端には前記被動歯車部７９に
噛合した駆動歯車９３が装設された回転シヤフト
９４とから形成される。

９５は種類の異なる工具６０を収容するための
保持孔９５ａを有し、回転自在となるトール・ポ
ストである。

この工具自動交換装置の一実施例は上述の如き
構成からなり、以下作用の一例を説明する。例え
ば第１１図に図示する如く、リング素材３の小径
孔３ａの拡径作業を行なつて錐部１４′ａを先端
に有する上方のマンドレル１４′と錐部１７ｂを
先端に有するシリンダ・ロツド１７ａとをそれぞ
れ上部シリンダ１５および下部シリンダ１８の駆
動により上昇又は降下させてリング素材３の小径
孔３ａの拡大を行うが、リング素材３の厚さが厚
過ぎて１回の小径孔３ａの拡大作業ではリング素
材３に充分に大きな孔が形成できない場合に、以
下のような取扱いで自動的に第１１図および第１
３図に示すマンドレル１４′から第１２図および
第１４図に示すような圧延ローラ部品に工具６０
を交換する。

先ず、上方のマンドレル１４′を上昇して復帰
するか、または下方のマンドレル１７を降下して
復帰するかによる信号により、第１０図における
駆動手段としてのシリンダ６８が駆動する。そし
てこのシリンダ６８のシリンダ・ロツド６８ａが
伸びて移動台ベース６７が前進する。この場合、
移動台ベース６７上に設けられた支持腕６２、こ
の支持腕６２の先端に設けられた工具交換アーム
部６３は移動台ベース６７とともに移動し、工具
交換アーム部６３が上方のマンドレル１４′の手
前に来ると、前進は停止される。この停止はスイ
ツチS₁₂により検知される。

このスイツチS₁₂による停止信号にもとずいて
支持腕６２の先端に設けられたシリンダ７２は上
下動され、工具交換アーム部６３は上昇される。
そして工具交換アーム部６３が上昇されたことを
スイツチS₂₁により検知すると、この信号により
シリンダ７８が駆動してシリンダ・ロツド７８ａ
が伸びるので、このシリンダ・ロツド７８ａの内
側に設けたラツク７７にピニオン６９ａが噛合し
ている支持筒６９に支承され且つ該支持筒６９内
に挿入された回転軸７１に取付けられた支持腕６
２は適宜角度、例えば時計方向に約15〜20゜回転
される。支持腕６２が回転されたことはスイツチ
S₂₂により検知される。

スイツチS₂₂からの信号により、シリンダ・ロ
ツド６８ａが再び駆動することにより、移動台ベ
ース６７が僅かに前進し、その前進位置をスイツ
チS₁₃により検知する。このスイツチS₁₃からの信
号により、シリンダ７８が駆動してシリンダ・ロ
ツド７８ａが縮むので、支持腕６２は支持筒６９
内の回転軸７１を中心に旧位に回転し、工具交換
アーム部６３が上方のマンドレル１４′の真下に
位置する。

工具交換アーム部６３がマンドレル１４′の真
下に位置することをスイツチS₂₄が検知すると、
この信号により、工具吊上用のモータ８４が逆方
向に回転するため、リング素材３の小径孔３ａの
拡大作業に使用された上部シリンダ１５のピスト
ン・ロツド１５ａの下端の工具被着部６５におけ
る下部接手部材８３に取付けられた穿孔用のマン
ドレル１４′は工具交換アーム部６２内に先窄り
のテーパ面８３a₁に沿つて落下する。

工具６０が工具交換アーム部６３内に落下され
たことをスイツチS₂₅により検知すると、シリン
ダ７２の途中まで駆動、降下するとともにスイツ
チS₂₅からの信号により前後進用のシリンダ６８
が駆動してシリンダ・ロツド６８ａが縮み、移動
台ベース６７は後退する。

この移動台ベース６７の後退位置をスイツチ
S₂₃′が検知すると、この信号によりシリンダ７８
が駆動してシリンダ・ロツド７８ａが縮むので、
ラツク７７に噛合されているピニオン６９ａを有
する支持筒６９が反時計方向にツール・ポスト９
５の所定の保持孔９５ａまで回転する。

所定の保持孔９５ａまで支持腕６２が回転され
たことをスイツチS₂₆が検知すると、上下動用の
シリンダ７２のシリンダ・ロツド７２ａが降下
し、工具交換アーム部６３から第１１図および第
１３図のマンドレル１４′は解放される。シリン
ダ７２のシリンダ・ロツド７２ａが降下され工具
６０を解放したことをスイツチS₂₇が検知すると、
この信号により支持腕６２が回転軸７１を中心に
時計方向に約30度回転し、之に対向してツール・
ポスト９５が次期の工具交換位置まで回転して停
止する。この回転、停止位置をスイツチS₂₈によ
り検知すると、支持腕６２が反時計方向に回転し
ながらシリンダ７２が工具交換の所定の高さまで
上昇する。

所定の高さまでに持上げられた工具交換アーム
部６３は所定位置にある交換工具としての圧延ロ
ーラ部品まで回転し、停止する。この回転、停止
はスイツチS₂₈′に検知される。このスイツチ
S₂₈′からの信号にもとずいてシリンダ７２により
工具交換アーム部６３は交換すべき圧延ローラ部
品を把持して約10mm程度、持ち上げられる。之を
スイツチS₂₇′にて検知する。このスイツチS₂₇′か
らの信号により、シリンダ７８が駆動し、シリン
ダ・ロツド７８ａが伸びるため、該シリンダ・ロ
ツド７８ａの内側に形成されたラツク７７に噛合
しているピニオン６９ａを介して回転軸７１を中
心に支持腕６２が180゜時計方向に回転される。之
と同時にシリンダ７２が駆動しシリンダ・ロツド
７２ａが伸び、工具交換アーム部６２は所定高さ
まで駆動する。所定高さまで交換工具としての圧
延ローラ部品が移動されたことをスイツチS₂₁に
より検知すると、前後進用のシリンダ６８がシリ
ンダ・ロツド６８ａが伸びることによつて工具交
換アーム部６３に把持された圧延ローラ部品は前
進される。その前進をスイツチS₂₉により検知す
ると、その信号により、再びシリンダ６８が駆動
してシリンダ・ロツド６８ａが伸びることによ
り、ラツク７７、之に噛合しているピニオン６９
ａを介して回転軸７１を中心に支持腕６２が約15
〜20゜時計方向にさらに回転されて回転の終了を
スイツチS₂₃″にて検知される。この回転終了をス
イツチS₂₃″にて検知すると、シリンダ６８が駆動
して、回転軸７１を中心に支持腕６２は工具交換
アーム部６３に工具を把持したまま反時計方向に
前記操作とは逆方向に回転し、工具としての穿孔
用のマンドレル１４′の真下まで回転し、その回
転位置をスイツチS₂₄にて検知する。

スイツチS₂₄がこの位置を検知すると、上下動
用のシリンダ７２が働らき、工具交換アーム部６
２に把持されている交換工具としての圧延ローラ
部品は上昇されて上方取付部６０ａを上部シリン
ダ１５のシリンダ・ロツド１５ａの下方に形成さ
れた工具被着部６５の取付孔８３ａ内に挿入させ
る。交換工具として圧延ローラ部品の上方取付部
８５a₁が工具交換被着部６５の取付孔８３ａ内に
嵌入されたことをスイツチS₂₅により検知すると、
モータ８４が回転駆動することによつて取付用の
ネジ部８４ａが圧延ローラ部品の取付孔８５ａ内
に螺入することにより圧延ローラ部品はシリン
ダ・ロツド１５ａの回転支承部材１６の下方の工
具被着部６５に取付けられる（第１２図参照）。

この場合、圧延ローラ部品の上方取付部８５a₁
の上方外周には円錐状のテーパ周面８５a₂が形成
されてシリンダ・ロツド６５ａの下方の回転支承
部材１６の工具交換被着部６５の取付孔８３ａの
内周には前記テーパ周面８５a₂と合致するテーパ
周面８３a₁が形成されているので、圧延ローラ部
品は上方のシリンダ・ロツド１５ａ対して自然に
取付中心が位置決めされて嵌入される。モータ８
４の回転が停止されたことをスイツチS₂₅が検知
すると、この信号にもとずいてシリンダ７２が降
下すると同時にシリンダ７２が駆動して支持腕６
２が回転軸７１を中心に約15〜20゜回転すること
によつてピストン・ロツド１５ａに取付けた圧延
ローラ部品に衝突するのを逃げるようにしてか
ら、前後進用のシリンダ６８が駆動してピスト
ン・ロツド６８ａが縮んで移動台ベース６７が引
張られるので、支持腕６２は所定位置まで後退さ
れる。

この時、支持腕６２は途中スイツチS₃₀の検知
により、シリンダ７８が駆動してシリンダ・ロツ
ド７８ａが縮むことにより、前記操作とは逆の反
時計方向に回転する。

本実施例の工具選択機構部６４がスイツチS₃₁
により旧位に復したことを検知すると、上部シリ
ンダ１５が駆動してシリンダ・ロツド１５ａが伸
びるため工具としての圧延ローラ部品は降下して
行く。この時、工具６０の降下信号と工具６０の
種類とを判別する信号とにより工具回転用のモー
タ８９が回転駆動するため、このモータ８９のモ
ータ・シヤフト８９ａに装設された歯車９０、こ
の歯車９０に噛合する受動歯車９１に順次回転力
が受動され、ベアリング等の軸受部品９２に支承
された回転シヤフト９４はそれぞれ前記モータ８
９からの回転を受動して回転され、この回転シヤ
フト９４に装設された受動歯車９３を介してこの
受動歯車９３に噛合されている被動歯車部７９に
動力は伝達され、シリンダ・ロツド１５ａの下方
に回転支承部材１６を介して取付けられている圧
延ローラ部品は回転される。

そして圧延ローラ部品は、小径孔３ａを有する
厚みのあるリング素材３、または中心に円形の凹
部が形成されたリング素材（図示せず）に当接さ
れ、熱間にて大径薄肉に圧延される。

リング素材３が圧延ローラ部品により、大径薄
肉に圧延されると、再び工具交換の後、本願関連
発明の各実施例に説明した操作手順に従い上方の
マンドレル１４′の錐部１４′ａと下方のマンドレ
ル１７の錐部１７ｂにより、リング素材３の小径
孔３ａは充分に拡大作業が行われるとともにその
後駆動ローラ１３と上方のマンドレル１４′の被
動ローラ部１４′ｂにより、リング素材３の内外
周面を、またリング素材３の上下面をアキシヤ
ル・ロール１１，１２により挟持され、大径薄肉
のリング素材３に熱間鍛造される。

この場合、上方のマンドレル１４′の錐部１
４′ａによる小径孔３ａの拡大作業と、圧延ロー
ラ部品との圧延操作が不充分である場合には、錐
部１４′ａ，１７ｂの昇降による拡大作業とリン
グ素材３の圧延操作を繰返して行うことにより、
リング素材３の小径孔３ａの拡大操作が容易に行
えるようにリング素材３を大径薄肉に調整すれば
よい。

〔発明の効果〕

以上のように本願各発明は、１台の装置でリン
グ素材の小径孔の拡大作業と、鍛造作業とを自動
的に行え、小径厚肉のリング素材から所定径で所
定厚みのリング体を生産能率よく製造でき、設備
が小規模化し、設備費および製品コストが安価に
なるとともにリング素材への加熱工程が１度で済
むから、設備費および燃料費が節約される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の製造ラインの全装置を概略的に
示した工程的平面図、第２図は本願関連発明の一
実施例を示す断面図、第３図は本実施例の装置に
て熱間鍛造すべきリング素材を示す斜面図、第４
図は本実施例の要部を示す斜視図、第５図は本実
施例を構成する矯正ロールの移動方向を示す説明
図、第６図乃至第８図は本実施例において上方の
マンドレルと下方の錐部との作動状態を示す工程
図、第９図は本願関連発明の第２実施例を示す断
面図、第１０図イは本願第３発明の工具自動交換
装置の一実施例を示す断面図、第１０図ロはその
工具交換アーム部の一例を示す下面図、第１１図
は同じく１つの工具の使用状態を示す断面図、第
１２図は同じく他の工具の使用状態を示す断面
図、第１３図は工具の一例を示す部分断面図、第
１４図は工具の他例を示す部分断面図である。１……加工テーブル、３……リング素材、３ａ
……小径孔、１１，１２……アキシヤル・ロー
ル、１３……駆動ロール、１４，１４′……マン
ドレル、１４ａ，１４′ａ，１７ｂ……錐部、１
４ｂ，１４ｃ……被動ローラ部、１４c₁……環状
突条、１５……上部シリンダ、１５ａ……シリン
ダ・ロツド、１６……回転支承部材、１７ａ……
シリンダ・ロツド、１８……下部シリンダ、６０
……工具、６３……工具交換アーム部、６４……
工具選択機構部、６５……工具被着部、８４……
工具交換用のモータ。

Claims

【特許請求の範囲】１所定の鍛造温度により加熱したリング素材の
略中心に穿孔された小径孔を昇降自在に且つ回転
自在なマンドレルに設けた錐部により拡大する工
程と、前記リング素材の内周に圧接するように前
記マンドレルに形成された被動ローラ部および前
記リング素材の外周に圧接する駆動ロールとの協
動、回動操作により前記リング素材の内外周面を
挾持してリング素材を半径方向において薄肉に熱
間鍛造する工程と、上方および下方のアキシヤ
ル・ロールを前記リング素材の上下面に回転自在
に圧接することによりリング素材の高さ方向を薄
肉に熱間鍛造する工程とを含むことを特徴とした
リング体のロール・ミル熱間鍛造方法。２所定の鍛造温度に加熱したリング素材の上下
面に圧接し、上下に回転自在に設けられたアキシ
ヤル・ロールと、該リング素材の外周および内周
を挾持し、夫々回転自在に設けられる駆動ロール
と、該駆動ロールに対をなす被動ローラ部が形成
されたマンドレルとを加工テーブルに対して備え
たリング体のロール・ミル熱間鍛造装置にして、
前記マンドレルは、適宜昇降手段により昇降自在
に形成されるとともに先端に前記リング素材の略
中心に予め穿孔された小径孔を拡大する錐部が形
成され、略中間には前記リング素材の内周に回転
自在に圧接する被動ローラ部が形成されることを
特徴としたリング体のロール・ミル熱間鍛造装
置。３リング素材の前記小径孔を拡大する錐部を先
端に有する穿孔用のマンドレルを加工テーブルに
対し昇降自在に上下１対、設けたことを特徴とす
る請求項第２項記載のロール・ミル熱間鍛造装
置。４前記マンドレルは第１の被動ローラ部の上方
位置に異径内周加工用の環状突条を突設した第２
の被動ローラ部が形成されたことを特徴とする請
求項第２項記載のロール・ミル熱間鍛造装置。５上方のマンドレルの先端に設けた錐部と下方
のマンドレルの先端に設けた錐部とが相互に衝突
しないように前記上方のマンドレルと前記下方の
マンドレルとを昇降自在に制御することを特徴と
した請求項第２項記載のロール・ミル熱間鍛造装
置。６所定の鍛造温度に加熱したリング素材の上下
面に当接し、上下に回転自在に設けられたアキシ
ヤル・ロールと、該リング素材の外周および内周
を挾持し、夫々回転自在に設けられる駆動ロール
と、該駆動ロールと対をなす被動ローラ部が形成
されたマンドレルとを加工テーブルに備えたリン
グ体のロール・ミル熱間鍛造装置における工具自
動交換装置にして、上部シリンダのシリンダ・ロ
ツドの下方に回転支承部材を介して略筒状の管手
部材を回転自在に設け、前記管手部材の真下に交
換すべき工具が位置したことを検知するスイツチ
手段を設け、該スイツチ手段の検知により回転駆
動する工具吊上用のモータを前記管手部材内に内
蔵し、該管手部材内に工具の上方取付部を挿脱可
能に挿入するとともに該上方取付部に係入自在に
なる適宜係止手段を前記モータのモータシヤフト
に設けることにより前記管手部材に自動的に工具
を着脱自在に言付けることを特徴としたロール・
ミル熱間鍛造装置における工具自動交換装置。７前記工具が、前記リング素材の小径孔を拡大
する錐部を先端に設け、中間には該小径孔に圧接
される被動ローラ部を設けた穿孔用のマンドレル
であることを特徴とする請求項第６項記載のロー
ル・ミル熱間鍛造装置における工具自動交換装
置。８前記工具が、前記リング素材を圧延する圧延
ローラ部品であることを特徴とした請求項第６項
記載のロール・ミル熱間鍛造装置における工具自
動交換装置。