JPS6149022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は転がり軸受の内輪の圧延成形におけ
る圧延の方法に関し、特に特願昭47−18820号
（特許公報昭53−41109号）及び特願昭47−101042
号（特許公報昭55−2136号）の明細書に記載され
た圧延方法の改良に関するものである。

上記出願に記載された圧延方法はいずれも、円
筒状の金属素材から例えば転がり軸受の内輪など
を圧延成形する方法に係り、マンドレルに装着さ
れた円筒状素材に対して、互いに対向している２
個の駆動成形ロールと２個の従動伸び制御ロール
（圧延中に素材の長円化を可及的に防止する）と
を直交線上で素材外周面に作用させる圧延機を用
いている。そして前者の出願では圧延成形品が特
にその幅方向について正確に成形されることを求
めて、素材をマンドレル上に固定せず、軸に沿つ
て若干移動可能に弾力的に保持し、他方、成形ロ
ールには、その両側端部に直径方向外方ほど僅か
に広がる傾斜フランジを低く突出させている。ま
た後者の出願では、許容寸法公差内にある多くの
素材から少なくとも最も高度の直径精度が要求さ
れるボール転動溝の最深部の仕上がりが正確な圧
延成形品を量産するために、圧延作業に際して実
際の各素材と基準となる公称寸法素材との肉厚、
幅、外径に関する寸法差（これは現在では重量差
として検出されるようになつている［特願昭50−
91492号（特許公報昭59−47616号）］）を予め測定
し、この偏差値を基にして各素材毎に成形ロール
の前進量を調整するようになつている。そしてこ
れら両出願における圧延方法では、成形ロール及
び伸び制御ロールを所定の前進位置まで前進させ
て、各出願の目的に適合した圧延操作を実施した
後には、すべてのロールを同時に後退させるのが
一般であつた。しかしながら、その後の研究の結
果、その後退の際、最初成形ロールのみを僅かの
距離だけ低速度で後退させ、それからすべてのロ
ールを速やかに後退させることにより真円度の一
層すぐれた円形リング（例えば内輪）を成形でき
ることがわかつた。すなわち、前記出願の圧延方
法において、成形ロールが必要な圧延深さまで前
進されたときの状態を考えると、マンドレルに装
着されてほぼ圧延を終えた素材は、なお成形ロー
ルに十分な力で押圧されているので、２個の成形
ロールの軸心を結ぶ線上では、環状素材の内腔は
マンドレルに、素材の外周面は成形ロール外周面
にそれぞれ密着している。しかしこれに直交する
２個の伸び制御ロールの軸心を結ぶ線上では、圧
延の当初に円筒状の素材の内径とマンドレルの外
径との間にわずかな間隙が存在したこと及び伸び
制御ロールの押圧力が成形ロールの押圧力より弱
くしてあることなどのために、圧延された素材の
内腔はマンドレルの外周面からわずかに離れ、素
材全体がその軸直角断面において少しく長円形を
なしている。従つてこの状態のもとに成形ロール
と伸び制御ロールとを同時に素材から引き離す
と、圧延成形品は上記のように断面長円形のまま
に仕上がることになる。このような従来欠点を避
けるために、伸び制御ロールは後退させずにその
押圧を続行させ、成形ロールのみを低速度でわず
かに後退させると、上記長円形の素材は引続き回
転し、その長径部分の外周面を低速度で後退中の
成形ロールの外周面に接触して適度に圧迫され、
少しく長円形をなしていた環状素材の形状が回転
とともに円形化し、その長径と短径との平均的直
径を呈して成形品全体がほとんど真円状に仕上が
ることになる。

すなわち、本発明は、このような認識に基づい
て実施条件を設定されており、互いに対向する２
個の成形ロールと２個の伸び制御ロールとをマン
ドレルを中心として直交線上に有する圧延機で、
マンドレルに装着された円筒状の素材から転がり
軸受の内輪を圧延成形する方法において、成形ロ
ールを必要な圧延深さが得られるまで前進させ、
その必要な圧延深さまで前進した位置で成形ロー
ルの前進を停止し、次いでこの最前進位置に停止
しているときの互いに対向する両成形ロールの環
状突条の頂上間における間隔と、圧延成形された
内輪が成形ロールの後退に伴つて真円度を向上し
て最終的に示すその軌道溝の最深部における外径
との差に相当する距離だけは、前進した成形ロー
ルを低速度で相対的に後退させ、その後は前記の
すべてのロールを急速度で後退して成形された内
輪から離脱させることを特徴とした圧延方法を提
供するものである。

成形ロールの後退速度は、素材の種類や形状
（例えば直径や半径方向の肉厚）により経験的に
選定される（後記実施例参照）。基本的なこと
は、内輪のような環状体の成形中、成形ロールが
環状の素材となお作動接触しているときには、成
形ロールの後退はゆつくりとされるべきだという
ことである。

このようにして定めた低速後退距離を通過する
と、成形ロールの後退速度は高めてよく、同時に
伸び制御ロールも成形環状体から速やかに離脱さ
れる必要がある。

このようにして初期の後退状況を規制すること
によつて、仕上がり圧延品の真円度を例えば内径
40mmの内輪において、従来方法の場合の0.381mm
から0.0178mmまで減少させることができる。なお
内径に対する半径方向の肉厚の割合が大きいと、
真円度の改善される程度が少なくなるので、後退
速度をより低速にしてこれを補うことが望まし
い。

次に添附の図面により本発明を詳細に説明す
る。

第１図に示す圧延機は２個の一直線上で対向し
た成形ロール２，４を有する。マンドレル８に装
着された環状の素材６がこれらの成形ロール２，
４間にはさまれている。マンドレル８には同一出
願人による特願昭50−091495号（特許公報昭59−
18140号）に記載されている軸方向に分割可能の
マンドレルなどが使用される。第１図に示した実
施例では右側の成形ロール４のみを素材６に対し
て前進、後退させ得るが、両方の成形ロールを移
動可能にしたものがより一般的である。これは図
示右側の成形ロールの移動機構を左右対称的に使
用することによつて容易に達成される。これらの
成形ロール２，４は各々左右のロール把持器１
２，１０に取り付けられている。左側ロール把持
器１２は固設されているが、右側ロール１０はシ
リンダ１６内を摺動可能なピストン１４に連結さ
れている。このピストン１４はピストンロツド１
８を介してデジタル式若しくはアナログ式変換器
２０に接続されている。

成形ロール２，４に対して90゜をなす方向に一
対の対向した伸び制御ロール２２，２４が設けら
れており、圧延時に成形ロール２，４によつても
たらされる素材６の長円形化を極力防止する。こ
れらの伸び制御ロール２２，２４は特許願昭47−
18820号（特許公報昭53−41109号）に記載されて
いるような適当なシリンダ装置のピストンロツド
に回転可能に取り付けられている。なお、一方の
成形ロールの位置が不動の場合には、マンドレル
は情況に合わせて、図示左右方向に適宜従動可能
になつており、マンドレル及びその上の成形リン
グは両方の成形ロールに関して適正な中間位置を
取る。

軸受の内輪のように高度の直径精度が要求され
る圧延成形の場合には、使用する素材の初期寸法
は正確なものでなければならない。何故なら実際
に使用する個々の素材に多少の寸法差があると、
圧延された内輪の仕上り寸法にかなりの偏差が生
じる。圧延される素材の当初の寸法公差を一層小
さく設定して上記の欠点を防ぐことが考えられる
が、各素材は通常、長い円筒状の素材を一定長に
切断して量産されるので、当初の寸法公差を小さ
くするには素材の製作に相当の費用がかかる。そ
こで通常の許容公差の寸法を有する多くの素材か
ら内輪を圧延成形する場合、各素材の主要測定寸
法と基準とする公称寸法との差を検出して、所定
の圧延深さに到達するための実際の成形ロール前
進量を前進量の基準値に対して調整することがす
でに行なわれている。このように基準の公称寸法
との寸法差に基づいて調整する方法は同一出願人
による前記特願昭47−101042（特許公報昭55−
2136号）の明細書に記載されており、その後、寸
法差の測定をより簡便な重量差の測定に改良した
圧延方法は、同じく特願昭50−91492号（特許公
報昭59−47616号）の明細書に説明されており、
後者には前進量の補正値が代数式によつて例示さ
れている。本発明の実施例は、この技術を利用す
るものとして説明する。

圧延作業が施される前に被圧延素材６の重量が
計量器２６で測定される。この素材６と公称寸法
の基準素材との重量差は圧延作業中に公知の手段
によつて、成形ロール４の所要前進量に関するデ
ジタル若しくはアナログ出力信号に変換される。
重量を測定後、素材６は圧延機のマンドレル８に
取りつけられて圧延作業が開始される。

成形ロール４を前進させるために、作動油が切
換弁２８に送られ、この切換弁２８は作動油をピ
ストン１４の背後に送つて成形ロール４を前進さ
せる。すなわち作動油を切換弁２８から別の２つ
の切換弁３０，３２を介してピストン１４の背後
に送り、作動油の圧力によりピストン１４を前進
させる。成形ロール４は最初は比較的急速に前進
するが、素材６に極く接近すると切換弁３０が切
換えられて作動油が流量制御弁３４を通過するた
め、前進速度が低下する。

この成形ロール４の前進移動距離は変換器２０
により電圧などに信号化される。この信号は計量
器２６により発信される前進量についての補整信
号と同種類のものであり、これらの２つの信号は
比較器３６内で比較される。両者からの信号が一
致すると比較器３６が作動して切換弁２８を切換
えて作動油がピストン１４の背後に流れるのを停
止させる。

成形ロール４は最前進位置まで前進すると、回
転を継続したままその位置において「静止時間」
と言われる時間だけ停止する。静止時間とは成形
ロールを素材に対して所定量前進させて後、その
前進を停止し回転のみさせて一定の時間保持し、
圧延成形を確実に仕上げるための時間の長さを言
い、通常成形品が数回転される程度の短い時間で
ある。

上述のように圧延機には一対の伸び制御ロール
２２，２４が設けられている。伸び制御ロール２
２，２４は各々シリンダ４２，４４内を摺動可能
なピストン３８，４０に連結されている。圧延作
業中作動油が切換弁４６を介して２つのピストン
３８，４０の背後に送られ、これらのピストン３
８，４０を前進させる。このようにして伸び制御
ロール２２，２４を素材６に圧接して素材６に歪
みが発生するのを防止している。伸び制御ロール
は加工素材の長円化を可及的に防止するが、その
押圧力が強すぎると、素材の回転を抑制する結
果、成形ロールと素材との間にすべりを生じ、圧
延成形を悪くするので、伸び制御ロールによる押
力は成形ロールの押力ほど強くされない。しかし
伸び制御ロールによる押力は圧延の進行とともに
増加されるのが一般である。

成形ロール４が所定の圧延深さに達すると、伸
び制御ロール２２，２４も前進を規制される。伸
び制御ロール２２，２４の前進量は可動ストツパ
５６により調節されるが、ストツパについては同
一出願人による特願昭50−091494号（特許公報昭
59−18139号）に詳細に記載されている。

所定の静止時間が経過したら、切換弁２８を切
換えて作動油をピストン１４の前方に送り、成形
ロール４を後退させる。成形ロール４が後退する
とピストン１４の後部の作動油が切換弁３２へ流
れるが、この切換弁３２は作動油が後退速度制御
弁４８へ流れるように切換えておく。この制御弁
４８は成形ロール４の後退速度を低速度に制御す
るためのものであり、これより成形ロール４は最
初徐々に後退するため、急速に後退して素材から
離れた場合に圧延した素材に残る長円形の歪みを
防止することができる。

次に成形ロールが低速度で後退すべき距離を、
単一の転がり軸受の内輪について示された第３図
及び第４図によつて説明する。これらの図におい
て両方の成形ロール２，４は中央のマンドレル８
の軸線に関して対称的に水平移動するものとし、
図は成形ロール２，４が必要な圧延深さから算定
された最前進位置に停止している状態を示してい
る。この時点において圧延成形をほぼ終了した環
状素材６、すなわち転がり軸受の内輪は、２個の
成形ロール２，４の軸心を結ぶ線上では、素材の
内腔をマンドレル８に、素材の外周面を成形ロー
ル２，４の外周面にそれぞれ密着している。しか
しこれに直交する２個の伸び制御ロール２２，２
４の軸心を結ぶ線上では、素材の内腔はマンドレ
ル８の外周面からわずかに離れ、素材全体がその
軸直角断面において少しく長円形をなしている。
この軸直角断面を圧延された素材すなわち軸受内
輪における最深部７′〔具体的には軌動溝７（ボ
ール転動面）の底中央〕を通る面（第３図−
）において考え、その長円形外周での短径をｄ
１とし、長径をｄ２とする。ここにｄ１は、実際
の素材と公称寸法の基準素材との重量差に基づい
て、成形ロールの前進距離が予め定められた基準
前進距離が補正されるので、両成形ロール２，４
間の最大突出部５′，５′間の間隔として算出可能
である。また、各伸び制御ロール２２，２４の支
持ロツドにはストツパ５６が調整可能に設けられ
ており、多くの圧延成形において得られた経験に
基づいて、ストツパは予め位置調整され、その設
定位置まで伸び制御ロールは前進可能で、この設
定位置からｄ２は１対の伸び制御ロールの外周面
間の間隔として求められる。なお伸び制御ロール
の外周面の断面形状は、成形ロールのそれと両側
端の傾斜フランジが備えられていない点を除き、
ほとんど同じである。一方、この軌道溝７の最深
部７′に密着している２個の成形ロール２，４の
最大突出部５′，５′〔具体的にはその環状突条５
の頂上〕間の最小的間隔をｌとすれば、当然に
d1＝ｌである。伸び制御ロール２２，２４を前
記設定位置に位置させたままで、成形ロールのみ
をその最前進位置から低速度でわずかに後退させ
ると、上記長円形の成形素材は引続き回転し、そ
の長径部分の外周面を低速度で後退中の成形ロー
ルの外周面に接触して適度に圧迫され、その長円
形が回転とともに円形化し、長径ｄ２と短径ｄ１
との平均的直径ｄを呈して成形品全体がほとんど
真円状に仕上がることになる。

ここに、ｄ−d1＝ｄ−ｌ＝2l′とすれば、成形
ロールはその最前進位置から素材６の片側につき
l′に相当する距離だけは少なくとも低速度で後退
させることが必要となる。このようにして真円と
なつた同断面における素材外周線を第４図に一点
鎖線７″で示してある。

すなわち、本発明において成形ロールが低速度
で後退すべき距離は、必要な圧延深さから算定さ
れる最前進位置に成形ロールが停止しているとき
の互いに対向する成形ロール２，４の環状突条５
における最大突出部５′，５′間の最小的間隔ｌ
と、圧延成形された内輪が成形ロールの後退に伴
つて最終的に示すその軌道溝７の最深部７″にお
ける外径ｄとの差に相当し、少なくともこの距離
だけは２つの成形ロールが相対的に低速度で後退
しなければならない。なお、ここに少なくともこ
の距離だけは、としたのは成形ロールが圧延素材
に作用的に接触している間は後退速度は低くされ
ることを意味する。上記真円直径ｄの値は結果的
には内輪成形品の溝底の仕上がり寸法に該当す
る。なお、少なくともこの距離だけ成形ロールを
低速度で後退させるには、例えばシリンダ１６か
ら制御弁４８を通つて流れる作動油量を同時に計
測して、ピストン１４及び成形ロール４の後退移
動距離をこれに相関して規制すればよく、あるい
は精密な近接スイツチ等をピストンロツドの一定
点に対設して位置または移動距離の規制を行なつ
てもよい。

成形ロール４が所定の距離後退すると、後退速
度は高められ、速やかに圧延品から成形ロールは
離脱される。このために切換弁３２をさらに切り
換えて作動油を逆止め弁５０、切換弁２８を介し
て油槽５２へ戻す回路を開くことにより作動油が
急速に油槽５２へ還流するため成形ロール４の後
退速度が増大する。これと同時に切換弁４６も切
換えられて伸び制御ロール２２，２４も後退も開
始し、すべてのロールが成形された内輪から離脱
する。

成形ロールの後退を低速度で行なうべき距離
は、概略的にはマンドレルの直径と仕上がり圧延
品（内輪）の最終的内径との差にほぼ対応する。
これをわかりやすく限定された一例で説明すれ
ば、マンドレルの直径が39mm、それに嵌まる圧延
成形された内輪の内径が39.5mmであるとすれば、
両側の成形ロールを相対的に少なくとも0.5mmの
距離だけは低速度で後退させるとしてもよい。

なお、成形ロールの後退速度などの具体例を２
つの寸法の素材について次表に示す。

外 径 mm 100 46 内 径 mm 83 30 半径方向の肉厚 mm 8.5 8.0 内径対肉厚比 9.76：１ 3.75：１ 素材の回転速さ r/min 175 400 後退速度 mm/min 30 120 後退速度 mm/rev（素材） 0.17 0.3 仕上り真円度 mm 0.05 0.015 仕上り真円度 inch 0.002 0.0006 一般的に後退速度が低速であるほど真円度は改
良され、内径対肉厚比の大きいほど後退速度を小
さくすることが望ましい。上記２つの素材に対し
て成形ロールの低速後退が従来のように実施され
なかつた場合、その真円度は上記２例のいずれに
おいても0.2mm（0.008″）より大きくなつたであ
ろう。すなわち、本発明を転がり軸受の内輪の圧
延成形に適用すれば、成形品の真円度を従来の値
の1/4（＝0.05／0.2）〜1/14（＝0.015／0.2）の
値まで減少できることがわかる。さらに本発明の
方法を最もよい条件で行なえば、真円度の値を従
来の1/20にもすることができた。

第２図は軸受用内輪の内側に歪みのある断面を
示したものである。その軌道溝７の最深点２００
と外周面両肩の面取り部分２０１に最大圧延成形
力が加えられるため、それらの裏面２０２，２０
３に歪みが発生する。この歪みは0.01mm以下では
あるが、それによる影響は無視できない。本発明
による方法によれば、この「内径歪み」現象が減
少し、ときには全く見られない。かくて本発明の
圧延方法によれば、軸受の内輪がその内径及び外
径に関してきわめて真円度の高い成形品として得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる圧延機の一実施例をそ
の油圧回路とともに示した側面図、第２図は内径
歪みを生じた圧延成形による内輪の一部断面図、
第３図は成形ロールが最前進位置にある状態にお
ける圧延素材の水平断面図、第４図は第３図の
−線を通る鉛直断面で圧延素材を示した圧延状
態説明図である。 ２，４……成形ロール、５……環状突条、５′
……環状突条の最大突出部、６……素材（内
輪）、７……軌道溝、７′……軌道溝の最深部、８
……マンドレル、２２，２４……伸び制御ロー
ル、ｌ……環状突条における最大突出部間の間
隔、ｄ……軌道溝最深部における内輪の最終直
径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに対向する２個の成形ロールと２個の伸
   び制御ロールとをマンドレルを中心として直交線
   上に有する圧延機で、マンドレルに装着された円
   周状の素材から転がり軸受の内輪を圧延成形する
   方法において、成形ロールを必要な圧延深さが得
   られるまで前進させ、その必要な圧延深さまで前
   進した位置で成形ロールの前進を停止し、次いで
   この最前進位置に停止しているときの互いに対向
   する両成形ロールの環状突条の頂上間における間
   隔と、圧延成形された内輪が成形ロールの後退に
   伴つて真円度を向上して最終的に示すその軌道溝
   の最深部における外径との差に相当する距離だけ
   は、前進した成形ロールを低速度で相対的に後退
   させ、その後は前記のすべてのロールを急速度で
   後退して成形された内輪から脱離させることを特
   徴とした圧延方法。