JPH08309471A - 冷間ロール加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転する被加工軸をワークロールとバックア
ップロールとで挟圧してフイレット部をロール加工する
冷間ロール加工装置において、被加工軸の軸径が大きく
変更されても、常にその軸芯に対して 180°対向する両
側方から挟圧して安定したロール加工を行うことのでき
る冷間ロール加工装置を提供する。 【構成】 コの字状のロールフレーム(3) を、旋回装置
(1) の後側に横方向に移動可能に配したロールフレーム
スタンド(2) に揺動可能に支持させて、該旋回装置(1)
の駆動回転軸芯(S) と直交方向に配する一方、その上方
の先端部(3a)に、下方の先端部(3b)方向に進退する加圧
ヘッド(4a)を有するシリンダ装置(4) を装着し、該加圧
ヘッド(4a)に前後で対のバックアップロール(5) を、下
方の先端部(3b)に対のワークロール(7) を、互いに加圧
ヘッド(4a)の作動中心線(s')上で対向させて、各々のロ
ールホルダ(6),(8) を介して取り付けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク軸等における
軸フイレット部を強化させる冷間ロール加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、応力集中部となる軸フイ
レット部を冷間ロール加工して強化させることは、回転
軸の疲労強度向上に有効な手段であり、自動車エンジン
用の小型クランク軸等には広く適用されている。そし
て、その冷間ロール加工装置としては、例えば、特公平
1-17833号、特公平 4-22641号、特開平 4-52037号等に
示されているように、ペンチ状のロールフレームを備え
たものが広く採用されている。〔図３〕は、この種の冷
間ロール加工装置の代表１例の要部構成を示す概要図で
ある。

【０００３】〔図３〕に示す従来装置では、同 (a)図に
示すように、リンク(22)およびピン軸(23)等の公知手段
を介して中間部を回動可能に結合された対のフレームア
ーム(21a),(21b) からなるペンチ状のロールフレーム(2
1)を備え、また、このロールフレーム(21)は、図示省略
のリンク機構等の公知手段を介して装置本体に揺動可能
に支持されている。また、対のフレームアーム(21a),(2
1b) の後端部間は、その間に配置されたシリンダユニッ
ト(24)で連結されおり、このシリンダユニット(24)が、
該ロールフレーム(21)をペンチ状に動かして、対向する
先端部間を開閉させる。また、対のフレームアーム(21
a),(21b) の一方の先端部には、 (b)図に示すように左
右方向で対のワークロール(25)を保持したロールホルダ
(26)が、他の一方の先端部には、前後方向で対のバック
アップロール(27)を保持したロールホルダ(28)がそれぞ
れ取り付けられている。なお、この装置では、ワークロ
ール(25)のロールヘッド(26)は、上側のフレームアーム
(21a) に複数個連ねて前後方向に移動可能に取り付けら
れると共に、該フレームアーム(21a) に設けられシリン
ダ(29)で移動させられ、これにより適宜交換可能とされ
ている。また、バックアップロール(27)のロールヘッド
(28)は、下側のフレームアーム(21b) に着脱可能に取り
付けられている。

【０００４】この従来装置では、 (b)図に示すように、
旋回装置(20)により回転軸芯中心に回転させられるクラ
ンク軸(C) のジャーナル(J) またはピン(P) を、ワーク
ロール(25)とバックアップロール(27)とで挟むと共に、
ロールフレーム(21)を介するシリンダユニット(24)の押
力によって対向する両側方から挟圧することで、その両
側のフイレット部に対のワークロール(25)を押圧してロ
ール加工する。なお、ピン(P) のフイレット部をロール
加工する場合には、ロールフレーム(21)を該ピン(P) の
スイング回転に追従して揺動させる。また、同 (b)図で
は図示を省略したが、この種の従来装置では、その代表
１例の要部構成配置を示す上断面図である〔図４〕に示
すように、各ジャーナル(J)およびピン(P) ごとに、そ
れぞれ専用のロールフレーム(21)を配置すると共に、各
ピン(P) 用のロールフレーム(21)は、その配筒角に一致
させる倣い方式で揺動させて、回転するクランク軸(C)
の各ジャーナル(J) およびピン(P) のフイレット部を同
時にロール加工している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記に類する従来の冷
間ロール加工装置は、自動車エンジン用の小型クランク
軸において、多年にわたり良好な実績を得ている。しか
しながら、その利点は、自動車用クランク軸のように、
同一型式での数量が多く、また軸径が比較的小さくて各
型式間での軸径変動範囲も小さいものを対象とした場合
に得られたもので、例えば、大型ディーゼル機関用のク
ランク軸のように、同一型式での数量が少なく、また軸
径が大きくて各型式間での軸径変動範囲も大きなものを
対象とした場合、その構成上の制約から適用範囲が狭く
なり、実用的ではなくなる。すなわち、上記従来装置で
は、被加工軸を挟圧するワークロール(25)とバックアッ
プロール(27)が、ピン軸(22)を支点としてペンチ状に開
閉するロールフレーム(21)の先端部に取り付けられてい
るので、被加工軸の軸径(D) が大きく変更されると、
〔図３〕の (c)図中の一点鎖線で示すように、その軸芯
に対して 180°で対向する両側方から加圧できなくなっ
て、安定した加圧条件が得られなくなるため、クランク
軸の各型式の軸径に対応した形状のロールフレームを準
備する必要が生じる。また、被加工軸の軸径(D) が大き
くなると、先端の挟圧部の開口間隔を大きくするため
に、該挟圧部と支点との間の距離を大きくする必要があ
り、また、それに伴い、支点と後端部との間の距離を大
きくするか、ないしは後端部に配置するシリンダユニッ
トの容量を大きくして、先端の挟圧部における押圧力を
確保する必要がある。そのため、ロールフレームが全長
が比較的長い大きなものとなり、また、それに伴い、該
ロールフレームを装置本体に揺動可能に支持するリンク
機構や倣い機構等も強化大型化する必要が生じ、装置全
体が大掛かりとなり、しかも適用範囲が制約されて、実
用的ではなくなる。更にまた、各ジャーナルおよびピン
のフイレットを同時にロール加工する場合、それらジャ
ーナルおよびピン専用のロールフレームを、クランク軸
の型式が変わる都度に位置決めする必要があり、その変
更設定に時間を要するだけでなく、相互間の位置決めや
倣い機構の設定の精度が劣ると、各ロールフレームがク
ランク軸の不可避的な芯振れや偏心に追従できず、適切
なロール加工ができなくなる可能性がある。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためのもので、被加工軸の軸径が大きく変更されて
も、常にワークロールとバックアップロールとを被加工
軸の軸芯に対して 180°で対向する両側方から相対的に
押圧させて、安定したロール加工を行うことができ、そ
の適用範囲が広く、しかも、装置構成をより簡易なもの
とすることが可能な冷間ロール加工装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る冷間ロール加工装置は、フイレット部を有す
る被加工軸を回転軸芯中心に回転させる旋回装置と、該
旋回装置の後側に配設されたロールフレーム支持部と、
該ロールフレーム支持部に揺動可能に支持される一方、
ロールホルダに保持されたワークロールとバックアップ
ロールとを対向させて相対的に進退可能に支持したロー
ルフレームとを備え、前記被加工軸をワークロールとバ
ックアップロールとで挟圧することでフイレット部をロ
ール加工する冷間ロール加工装置において、前記ロール
フレームが、前方を開口させたコの字状に形成されて、
被加工軸の回転軸芯に直交する方向に配されると共に、
コの字状に開口して対向する２先端部のいずれか一方
に、他方の先端部内側面に直交する線に沿って該他方の
先端部方向に進退する加圧ヘッドを有するシリンダ装置
を設けてなり、かつ、前記ワークロールとバックアップ
ロールとが、前記加圧ヘッドの中心線上で対向させられ
て、前記ロールフレームの反加圧ヘッド側の先端部の内
側面ないしは該加圧ヘッドに各々のロールホルダを介し
て着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

【０００８】また、上記ロールフレーム支持部が、旋回
装置の駆動回転軸芯と平行に移動可能に配設されていて
も良い。

【０００９】また、上記ロールフレーム支持部が、旋回
装置の駆動回転軸芯と平行に移動可能な台車と、該台車
上に前記旋回装置の駆動回転軸芯と直交する方向に摺動
移動可能に配され、ロールフレームを揺動可能に支持す
る摺動支持台とを備えてなるものとされても良い。

【００１０】また、上記バックアップロールのロールホ
ルダと加圧ヘッドとの間に球面軸受が介装されていても
良い。

【００１１】

【作用】本発明では、ロールフレームを、前方を開口さ
せたコの字状に形成すると共に、その２先端部のいずれ
か一方に、他方の先端部内側面に直交する線に沿って該
他方の先端部方向に進退する加圧ヘッドを有するシリン
ダ装置を設けると共に、ワークロールとバックアップロ
ールとを、その加圧ヘッドの中心線上で対向させて、ロ
ールフレームの反加圧ヘッド側の先端部の内側面ないし
は該加圧ヘッドに各々のロールホルダを介して取り付け
ているので、このワークロールとバックアップロールと
をシリンダ装置の押力で相対的に押圧させて被加工軸を
挟圧することで、該被加工軸のフイレット部にワークロ
ールを押し付けて強化させることができる。また、ワー
クロールとバックアップロールとは、そのいずれか一方
を押圧する加圧ヘッドの中心線上で対向させているの
で、被加工軸の軸径が変更されても、常にその軸芯に対
して 180°で対向する両側方から挟圧して、安定したロ
ール加工を行うことができる。更にまた、被加工軸の挟
圧は、前記従来装置のようにロールフレームをぺンチ状
に開閉動させことなく、シリンダ装置の押力で直接的に
行うので、そのロールフレームを一体に形成して、構造
を簡易化できると共に構造強度を高めてよりコンパクト
なものとすることができる。

【００１２】また、ロールフレームを揺動可能に支持す
るロールフレーム支持部を、旋回装置の駆動回転軸芯と
平行に移動可能に配設することで、例えば、クランク軸
のジャーナルおよびピンをロール加工する場合、該ロー
ルフレーム支持部の移動により、ロールフレームをクラ
ンク軸の回転軸芯方向に移動させて各ジャーナルおよび
ピンを順次個別にロール加工することができる。従っ
て、従来装置のように各ジャーナルおよびピンごとに専
用のロールフレームを配置することなく、１つのロール
フレームにて各ジャーナルおよびピンをロール加工で
き、これによって装置構成をより簡易なものとすること
ができる。

【００１３】また、ロールフレームを揺動可能に支持す
るロールフレーム支持部を、旋回装置の駆動回転軸芯と
平行に移動可能な台車と、該台車上に前記旋回装置の駆
動回転軸芯と直交する方向に摺動移動可能に配され、ロ
ールフレームを揺動可能に支持する摺動支持台とを備え
てなるものとすることで、例えば、クランク軸のジャー
ナルおよびピンをロール加工する場合、該ロールフレー
ム支持部の台車の移動にて、１つのロールフレームをク
ランク軸の回転軸芯方向に移動させて各ジャーナルおよ
びピンを順次個別にロール加工できると共に、摺動支持
台の移動によりロールフレームのクランク軸の回転軸芯
に直交する方向の位置を変更調整することで、加工対象
のクランク軸のピンのスイング半径の変更に対応でき
て、回転軸芯に対してスイング回転するピンのロール加
工を安定化させることができる。

【００１４】また、上記バックアップロールのロールホ
ルダと加圧ヘッドとの間に球面軸受が介装することで、
例えば、クランク軸のピンのように、回転軸芯に対して
スイング回転する被加工軸をロール加工する場合でも、
該被加工軸の動きに対してバックアップロールを円滑に
沿わせて追従動させ、対向するワークロールとの間の被
加工軸の挟圧を確実なものとすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る冷間ロール加工装置の実
施例を図面を参照して説明する。〔図１〕は、本発明の
実施例の概要構成を示す図面であって、 (a)図は正面
図、 (b)図は (a)図のＡ−Ａ矢視側面図、 (c)図は要部
構成を示す断面図である。

【００１６】〔図１〕において、(1) は旋回装置であっ
て、この旋回装置(1) は、大型旋盤に類似のもので、そ
の駆動回転軸芯(S) と被加工軸としてのクランク軸(C)
の回転軸芯中心とが合致するようにセンタリングして、
該クランク軸(C) を回転させる構成とされている。ま
た、(2) はロールフレームスタンドであって、このロー
ルフレームスタンド(2) は、旋回装置(1) の後側におい
て、該旋回装置(1) の駆動回転軸芯(S) と平行に移動可
能に配設されている。なお、ここでは図示を省略した
が、このロールフレームスタンド(2) には、該ロールフ
レームスタンド(2)を移動させる駆動機構が内設されて
いる。

【００１７】(3) はロールフレームであって、このロー
ルフレーム(3) は、前方を開口させたコの字状に形成さ
れ、旋回装置(1) の駆動回転軸芯(S) と直交する方向に
配されると共に、その後部の連結アーム(3c)および図示
省略のリンク機構等の公知の連結手段を介して、ロール
フレームスタンド(2) に揺動可能に支持されている。ま
た、このロールフレーム(3) のコの字状に開口して対向
する２先端部の内の上方の先端部(3a)には、下方の先端
部(3b)内側面に直交する線に沿って該下方の先端部(3b)
方向に進退する加圧ヘッド(4a)を有するシリンダ装置
(4) を装着している。そして、このロールフレーム(3)
の上方の先端部(3a)に装着された油圧シリンダ(4) の加
圧ヘッド(4a)には、ロールホルダ(6) に回転自由に保持
された前後方向で対のバックアップロール(5) が、ま
た、下方の先端部(3b)の内側面上には、ロールホルダ
(8) に回転自由に保持された左右方向で対のワークロー
ル(7)が、互いに加圧ヘッド(4a)の作動中心線(S')上で
対向させられて、各々のロールホルダ(6),(8) を介して
着脱可能に取り付けられている。更にまた、加圧ヘッド
(4a)に取り付けられたバックアップロール(5) のロール
ホルダ(6) と該加圧ヘッド(4a)との間には、 (c)図に示
すように、球面軸受(9)が介装されている。

【００１８】上記構成の本実施例装置では、 (b)図に示
すように、旋回装置(1) により回転軸芯中心に回転させ
られるクランク軸(C) のジャーナル(J) またはピン(P)
を、ロールフレーム(3) のバックアップロール(5) とワ
ークロール(7) とで挟むと共に、油圧シリンダ(4) によ
りバックアップロール(5) を圧下させてワークロール
(7) との間で挟圧することで、その両側のフイレット部
に対のワークロール(7)を押圧してロール加工する。そ
して、ロールフレームスタンド(2) を移動させること
で、該ロールフレーム(3) をクランク軸(C) の回転軸芯
方向に移動させて各ジャーナル(J) およびピン(P) を順
次個別にロール加工する。なお、ピン(P) のフイレット
部をロール加工する場合には、ロールフレーム(3) を該
ピン(P) のスイング回転に追従して揺動させる。

【００１９】ここで本実施例装置では、ワークロール
(7) とバックアップロール(5) とを、該バックアップロ
ール(5) を押圧する加圧ヘッド(4a)の作動中心線(s')上
で対向させているので、被加工軸の軸径が変更されて
も、常にその軸芯に対して 180°で対向する両側方から
挟圧して、安定したロール加工を行うことができる。更
に、バックアップロール(5) のロールホルダ(6) と加圧
ヘッド(4a)との間に球面軸受(9) を介装しているので、
スイング回転するクランク軸(C) のピン(P) を加工する
場合、そのピン(P) の動きに対して対のバックアップロ
ール(5) を円滑に沿わせて追従動させ、対向するワーク
ロール(7) との間のピン(P) の挟圧を確実なものとする
ことができる。また、本実施例装置における被加工軸の
挟圧は、前記従来装置のようにロールフレームをぺンチ
状に開閉動させることなく、油圧シリンダの押力で直接
的に行うので、そのロールフレームを一体に形成するこ
とができ、これにより構造を簡易化できると共に構造強
度を高めてよりコンパクトなものとすることができ、更
には、該ロールフレームを揺動可能に支持するリンク機
構等に対する負荷を軽減して装置全体の簡素化も図るこ
とができる。また、クランク軸のジャーナルおよびピン
をロール加工する場合、前記従来装置のように各ジャー
ナルおよびピンごとに専用のロールフレームを配置する
ことなく、１つのロールフレームにて各ジャーナルおよ
びピンをロール加工できるので、装置構成をより簡易な
ものとすることができる。

【００２０】〔図２〕は、本発明の冷間ロール加工装置
の別の実施例の要部の概要構成を示す図面であって、
(a)図は正面図、 (b)図は (a)図のＡ−Ａ矢視側面図で
ある。なお、本実施例の冷間ロール加工装置は、ロール
フレームスタンドの構成が異なる点を除いて前記実施例
と同じであるので、ここでは要部のみを図示すると共に
〔図１〕と等価な各部に同符号を付して説明を省略し、
その差異点のみを要約して説明するものとする。

【００２１】〔図２〕に示す本実施装置では、ロールフ
レーム(3) を支持するロールフレームスタンド(10)は、
旋回装置(1) の後側に敷設されたレール(14)上に配設さ
れ、旋回装置(1) の駆動回転軸芯(S) と平行に走行する
台車(11)と、この台車(11)上に旋回装置(1) の駆動回転
軸芯(S) と直交する方向に摺動移動可能に配され、ロー
ルフレーム(3) を揺動可能に支持する摺動支持台(12)と
を備えてなる。また、台車(11)は、ここでは図示を省略
した駆動モータを内蔵しており、その駆動モータによっ
て寸動可能に走行移動させられ、一方、摺動支持台(12)
は、その後部に配置されたネジシリンダ(13)によって微
動可能に進退させられる。

【００２２】上記構成の本実施例装置では、クランク軸
のジャーナルおよびピンをロール加工する場合、ロール
フレーム支持部の台車の走行移動にて、前記実施例と同
様に、１つのロールフレームにて各ジャーナルおよびピ
ンを加工できると共に、摺動支持台の進退にて、ロール
フレームのクランク軸の回転軸芯に直交する前後方向の
位置を変更・微調整することで、加工対象のクランク軸
のピンのスイング半径の変更に対応できて、回転軸芯に
対してスイング回転するピンのロール加工を安定化させ
ることができ、よって各型式のクランク軸を安定かつ効
率良くロール加工することができる。

【００２３】なお、上記２実施例においては、１つのロ
ールフレームを配設し、これを被加工軸としてのクラン
ク軸の回転軸芯方向に移動させてジャーナルおよびピン
を順次個別にロール加工するものとしたが、このロール
フレームは旋回装置の長手方向に複数配設されて良いこ
とは言うまでもない。また、上記２実施例では、ロール
フレームの上方の先端部に油圧シリンダを装着し、その
油圧シリンダの加圧ヘッドにバックアップロールを取り
付けると共に、対向する下方の先端部にワークロールを
固定的に取り付けたが、これは一例であって、それらバ
ックアップロールとワークロールとは逆転して取り付け
られても良く、また、スペース的な制約がない限り、そ
の油圧シリンダを、下方の先端部に装着して下方から押
圧する構成あるいは双方の先端部に装着して上下方向か
ら押圧する構成とされて良いことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る冷間
ロール加工装置では、被加工軸の軸径が大きく変更され
ても、常にワークロールとバックアップロールとを被加
工軸の軸芯に対して 180°で対向する両側方から挟圧し
て安定したロール加工を行うことができ、その適用範囲
が広く、例えば、大型ディーゼル機関用のクランク軸の
ように、同一型式での数量が少なく、また軸径が大きく
て各型式間での軸径変動範囲も大きなものにも容易に対
応でき、しかも、装置構成の簡易化も図れるという優れ
た効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷間ロール加工装置の実施例の概要構
成を示す図面であって、 (a)図は正面図、 (b)図は (a)
図のＡ−Ａ矢視側面図、 (c)図は要部構成を示す断面図
である。

【図２】本発明の冷間ロール加工装置の別の実施例の要
部の概要構成を示す図面であって、 (a)図は正面図、
(b)図は (a)図のＡ−Ａ矢視側面図である。

【図３】従来の冷間ロール加工装置の代表１例の要部構
成を示す概要図である。

【図４】従来の冷間ロール加工装置の代表１例の要部構
成配置を示す上断面図である。

【符号の説明】

(1) --旋回装置 (2) --ロールフレームスタンド (3) --ロールフレーム (3a)--上方先端部 (3b)--下方先端部 (2c)--連結アーム (4) --油圧シリンダ (4a)--加圧ヘッド (5) --バックアップロール (6) --ロールホルダ (7) --ワークロール (8) --ロールホルダ (9) --球面軸受 (S) --駆動回転軸芯 (S')--作動中心線 (C) --クランク軸 (J) --ジャーナル (P) --ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高見 元彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 井▲崎▼ 正義 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フイレット部を有する被加工軸を回転軸
   芯中心に回転させる旋回装置と、該旋回装置の後側に配
   設されたロールフレーム支持部と、該ロールフレーム支
   持部に揺動可能に支持される一方、ロールホルダに保持
   されたワークロールとバックアップロールとを対向させ
   て相対的に進退可能に支持したロールフレームとを備
   え、前記被加工軸をワークロールとバックアップロール
   とで挟圧することでフイレット部をロール加工する冷間
   ロール加工装置において、前記ロールフレームが、前方
   を開口させたコの字状に形成されて、被加工軸の回転軸
   芯に直交する方向に配されると共に、コの字状に開口し
   て対向する２先端部のいずれか一方に、他方の先端部内
   側面に直交する線に沿って該他方の先端部方向に進退す
   る加圧ヘッドを有するシリンダ装置を設けてなり、か
   つ、前記ワークロールとバックアップロールとが、前記
   加圧ヘッドの中心線上で対向させられて、前記ロールフ
   レームの反加圧ヘッド側の先端部の内側面ないしは該加
   圧ヘッドに各々のロールホルダを介して着脱可能に取り
   付けられていることを特徴とする冷間ロール加工装置。
2. 【請求項２】 ロールフレーム支持部が、旋回装置の駆
   動回転軸芯と平行に移動可能に配設されている請求項１
   記載の冷間ロール加工装置。
3. 【請求項３】 ロールフレーム支持部が、旋回装置の駆
   動回転軸芯と平行に移動可能な台車と、該台車上に前記
   旋回装置の駆動回転軸芯と直交する方向に摺動移動可能
   に配され、ロールフレームを揺動可能に支持する摺動支
   持台とを備えてなる請求項１記載の冷間ロール加工装
   置。
4. 【請求項４】 バックアップロールのロールホルダと加
   圧ヘッドとの間に球面軸受が介装されている請求項１、
   ２または３記載の冷間ロール加工装置。