KR20060044664A

KR20060044664A - 링 성형 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20060044664A
Application number: KR1020050024387A
Authority: KR
Inventors: 카도야 요시키
Original assignee: 쿄에이 세이코 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-05-16
Also published as: CN1739880A; JP2006055894A; KR100613143B1

Abstract

본 발명은 테이퍼 베어링의 내륜, 외륜이나 그 밖의 링을 소정 형상으로 냉간 압연 가공하여 성형하는 링 성형 방법 및 그 장치로서, 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에, 워크 접촉시의 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층을 설정함으로써 부품 수 증가, 구조의 복잡화를 초래하지 않고 워크의 소손을 방지하는 링 성형 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

테이퍼, 베이링, 워크, 마찰저항, 저항 감소층, 소손, 방지

Description

링 성형 방법 및 그 장치{Method of forming a Ring and it’s apparatus}

도 1은 본 발명의 링 성형 장치를 도시한 평면도,

도 2는 도 1의 A-A선 화살표에서 본 단면도,

도 3은 내륜용 워크의 사이징을 도시한 설명도,

도 4는 사이징후의 워크 압출을 도시한 설명도,

도 5는 사이징 케이스의 부분 확대 단면도,

도 6은 링 성형 장치의 다른 실시예를 도시한 평면도,

도 7은 외륜용 워크의 사이징을 도시한 설명도,

도 8은 링 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 평면도,

도 9는 지지 롤러의 슬라이딩부의 단면도,

도 10은 도 8의 요부 확대 단면도,

도 11은 도 10의 롤러축측의 확대 단면도,

도 12는 크로스 롤러 베어링의 확대 단면도,

도 13은 도 10의 외주측 확대 단면도,

도 14는 도 13의 B-B선에 따른 회전체의 전체 도면,

도 15는 도 14의 C-C선 화살표에서 본 단면도,

도 16은 링 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 전체 도면,

도 17은 도 16의 주요 부분 확대도,

도 18은 3개의 회전 요소를 평면에서 본 도면,

도 19는 성형 초기의 상태를 도시한 단면도,

도 20은 성형 말기의 상태를 도시한 단면도,

도 21은 자기 스케일의 설명도,

도 22는 제어 회로 블록도,

도 23은 단계적 수치 제어의 설명도,

도 24는 NC 제어를 도시한 흐름도,

도 25는 종래의 링 성형 장치를 도시한 평면도.

본 발명은 테이퍼 베어링의 내륜, 외륜이나 그 밖의 링(소위 워크)을 소정 형상으로 냉간 압연 가공하여 성형하는 링 성형 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래 상술한 예의 링 성형 장치로는 도 25에 도시한 바와 같은 구조의 장치가 있다.

즉, 둘레면에 링 성형부(91a)를 형성한 성형 롤러(91)와, 이 성형 롤러(91)에 접근 및 이격 가능하도록 대향되며, 중간부 둘레면에 링 성형부(92a)가, 양측 둘레면에 규제부(92b, 92b)가 각각 형성된 맨드릴(92)과, 상기 맨드릴(92)의 후면 측에 쌍으로 설치되고, 맨드릴(92)의 규제부(92b, 92b)와 쌍을 이루어 접하는 한 쌍의 슬라이딩부(93b, 93b)가 형성된 지지 롤러(93)의 3개의 회전 요소(91, 92, 93)를 회전할 수 있도록 축 지지하여 워크(W)를 성형하도록 구성한 것이다.

도 25에 도시한 종래의 링 성형 장치에 있어서 테이퍼 롤 베이링의 외륜 또는 내륜과 같이 워크 축심선에 대하여 평행하지 않은 내주면 또는 외주면을 갖는 워크(W)(도 25에서는 외륜을 도시하였음)를 성형하는 경우, 워크(W)에는 성형 롤러(91)의 성형 압압력의 분력이 작용하므로 상기 워크(W)는 도 25의 화살표 방향으로 흔들리게 되고, 지지 롤러(93)의 슬라이딩부(93b)의 내측면(한 쌍의 슬라이딩부(93b, 93b)의 대향면)에 워크(W)가 접촉하여 마찰에 의한 소손(burn)이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 주요 목적은 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 워크 접촉시의 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층을 마련함으로써 부품 수 증가, 구조의 복잡화를 초래하지 않고 워크의 소손을 방지할 수 있는 링 성형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용사층, 코팅층 또는 고정층을 이용하여 상기 저항감소층을 구성할 수 있는 링 성형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지지 롤러의 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 저항 감소층이 설정된 링 성형 장치를 이용하여 워크를 성형한 후, 성형후의 워크를 사이징함으로써 성형시의 워크 소손을 방지함과 동시에, 사이징에 의해 워크의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 링 성형 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 외주부 구조에 단차부를 구비한 테이퍼 베어링의 내륜인 경우에도 사이징 케이스의 소직경공과 대직경공에 의해 확실하게 사이징을 행할 수 있고, 내륜의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 링 성형 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 상기 슬라이딩부에 대하여 회전할 수 있는 회전체를 설치함으로써 워크의 소손을 방지할 수 있는 링 성형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 성형 롤러를 성형 압압 방향으로 이동시키는 가동 부재를 마련하고, 상기 가동 부재를 NC 서보 모터에 의해 구동되는 스크류에 의해 나사 이동량을 제어함으로써 백래시(backlash)나 온도차에 영향을 받지 않고 거의 원에 가까운 정밀하고 품질이 양호한 워크 성형을 수행할 수 있는 링 성형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 후술하는 실시예로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예를 아래 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도면은 링 성형 방법 및 그 장치를 도시한 것으로서, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 링 성형 장치의 구성에 대하여 설명한다.

상기 링 성형 장치는, 베어링(1, 1)을 통하여 성형 롤러 축(2)을 축 지지하 고, 상기 성형 롤러 축(2)에는 그 중앙 둘레면에 링 성형부(3a)가 형성된 성형 롤러(3)가 일체 또는 일체적으로 형성되어 있다. 이 성형 롤러(3)에는 모터(4)가 연동되고, 상기 모터(4)에 의해 성형 롤러(3)를 소정 방향(도 2의 화살표 e 방향)으로 회전 구동하도록 구성되어 있다.

성형 롤러(3)에 대하여 접근 및 이격 가능하도록 대향되는 맨드릴(5)을 설치하고, 상기 맨드릴(5)의 중앙부 둘레면에는 링 성형부(5a)가, 양측 둘레면에는 규제부(5b, 5b)가 각각 일체로 형성되며, 상기 맨드릴(5)의 양단부는 베어링(6, 6)에 의해 축 지지되어 있다. 상기 맨드릴(5)은 후술하는 지지 롤러(7)에 의해 도 2의 화살표 g 방향으로 간접 구동된다.

맨드릴(5)은 도 1에 도시한 바와 같이 맨드릴 이동 장치(도시하지 않음)에 의해 성형 압압 방향(화살표 a 방향)과 직교하는 방향(화살표 c 참조)으로 출입 가능하도록 구성되어 있다.

또한 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 마련되고, 맨드릴(5)의 규제부(5b, 5b)와 쌍을 이루어 접하는 한 쌍의 슬라이딩부(7b, 7b)를 구비한 지지 롤러(7)(소위 받침 롤러)를 설치하고, 상기 지지 롤러(7)의 롤러 축(8, 8)을 베어링(9, 9)에 의해 축 지지함과 동시에, 상기 롤러 축(8)을 모터(4)와 별도의 모터(10)에 의해 소정 방향(도 2의 화살표 f 방향)으로 회전 구동하도록 구성되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 링 성형 장치는 성형 롤러(3)와 맨드릴(5) 및 지지 롤러(7)의 3개의 회전 요소를 회전할 수 있도록(도 2의 화살표 e, g, f 방향 참조) 축 지지하여 워크(W)를 성형하는 것이다.

여기서, 성형 롤러(3)는 가동 프레임에 지지되고, 도 1에 화살표 a로 도시한 성형 압압 방향 및 화살표 b로 도시한 후퇴 방향으로 직선적으로 왕복 구동(NC 제어에 의해 구동)되고, 지지 롤러(7)는 도시하지 않은 고정 프레임에 지지되어 있는데, 이러한 구성 대신 지지 롤러(7)측을 가동 프레임에, 성형 롤러(3)측을 고정 프레임에 지지하는 구조를 채용할 수도 있다.

그런데, 지지 롤러(7)의 한 쌍의 슬라이딩부(7b, 7b)에 있어서 워크(W)의 축방향 측단면과 대향하는 부분, 즉 한 쌍의 슬라이딩부(7b, 7b)의 대향면부에는 워크(W)의 접촉시 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층(11, 11)(소위, 소손 방지층)이 각각 형성되어 있다.

상기 저항 감소층(11)은 용사 재료에 의한 용사층, 코팅 재료에 의한 코팅층, 미리 형성된 저항 감소 피막의 고정(固着)(용착, 접착, 장착 등을 포함)에 의한 고정층(固着層) 중 적어도 하나에 설정된다.

용사층에 의해 저항 감소층(11)을 구성하는 경우에는 금속, 합금(특히 초경화 금속), 세라믹, 서멧(cermet)(세라믹과 금속의 복합 재료) 중에서 마찰 저항을 줄이는 단일 또는 복수의 용사 재료를 선정하여 이용할 수 있는데, Ti(티타늄), TiC(탄화 티타늄), TiN(질화 티타늄), TaC(탄화 탄탈륨), TiC계 서멧, TiN계 서멧이 바람직하다.

코팅층에 의해 저항 감소층(11)을 구성하는 경우에는 초경화 합금 또는 TiC, TiN 등의 티타늄 화합물이나 티타늄 합금, 또는 경도, 강성, 내열성, 인성이 뛰어 난 Al₂O₃ 등의 세라믹을 단층 또는 복수층으로 코팅할 수 있다.

고정층(固着層)에 의해 저항 감소층(11)을 구성하는 경우에는 미리 형성된 티타늄을 주 성분으로 하는 층(예컨대, TiC층, TiC계 서멧층, 티타늄 합금층)이나 TaC층, TiN층, TiN계 서멧층, 초경화 합금층(소위 피막)을 슬라이딩부(7b, 7b)의 대향면부에 고정(용착, 접착, 장착 포함)하여 구성한다.

그리고, 저항 감소층(11)을 설정하는 전처리로서, 필요에 따라 슬라이딩부(7b, 7b)의 대향면부를 거칠게 하여 저항 감소층(11)의 밀착 강도를 향상시킬 수도 있고, Ti 또는 TiC층 표면에 Al₂O₃ 등의 세라믹을 코팅하여 저항 감소층(11)을 구성할 수도 있다.

또한, 저항 감소층(11)으로서 TiC(탄화 티타늄)를 이용한 경우(예컨대, 슬라이딩부(7b)의 대향면에 TiC 코팅 처리를 실시한 경우)에는 워크(W)의 소손을 방지하면서 수 십만 개의 워크(W)를 성형할 수 있다.

그리고 저항 감소층(11)은 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)의 대향면 전체 또는 워크(W)와 접촉하는 대향면의 직경 방향 바깥 영역에 설정된다.

도 3, 도 4 및 도 5는 성형후의 워크(W)를 사이징하는 사이징 장치를 도시한 것으로서, 도 1 내지 도 5의 실시예에서는 워크(W)로서 테이퍼 베어링의 내륜(이너 레이스)을 예시하고 있으므로 상기 사이징 장치는 상기 내륜의 사이징에 대응한 구성을 갖는다.

즉, 사이징 케이스(12)는 소직경공(12a)과 대직경공(12b)(모두 사이징공)과, 이들 둘(12a, 12b) 사이에 위치하며, 워크(W)(이너 레이스)의 외주 테이퍼부에 대응한 테이퍼공(12c)(도 5 참조)을 구비하는 한편, 사이징 케이스(12)의 일측에는 워크(W)를 그 대직경공(12b) 측으로부터 각 구멍으로 눌러 삽입하는 누름 삽입 부재(13)를 가진 유압 실린더(14)를 배치하고, 사이징 케이스(12)의 타측에는 사이징후의 워크(W)를 소직경공(12a)측에서 대직경공(12b) 측으로 압출하는 압출 부재(15)를 가진 유압 실린더(16)를 배치하여 테이퍼 베어링의 내륜(워크(W) 참조)에 대응하는 사이징 장치를 구성한 것이다.

또한, 사이징 케이스(12)는 예컨대 냉간 금형용 합금 공구망으로 구성되며, 워크(W)는 예컨대 고탄소 크롬 베어링 망재로 구성되는데, 이 재질로 한정되는 것은 아니다.

다음, 링 성형 방법에 대하여 설명한다.

워크(W)는 도 1에 도시한 바와 같이, 성형 롤러(3)의 링 성형부(3a)와 맨드릴(5)의 링 성형부(5a) 사이에서 냉간 압연 가공되는데, 테이퍼 베어링의 내륜용 워크(W)는 그 축심선에 대하여 평행하지 않는 외주면을 가지고 있으므로, 압연 가공시 성형 롤러(3)의 성형 압압분의 분력이 작용하여 상기 워크(W)는 도 1의 화살표 d방향으로 흔들리게 된다.

이러한 흔들림에 기인하여 워크(W)의 축방향 측단면이 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 형성된 저항 감소층(11)에 접촉하여도 상기 저항 감소층(11)에 의해 둘(11, W) 사이의 마찰 저항이 저하되므로 워크(W)의 흔들림이 억제됨과 동시에, 워크(W)의 소손을 방지할 수 있고 원활한 링 성형을 행할 수 있다.

성형후의 워크(W)는 맨드릴(5)로부터 분리된 후에 사이징 장치에서 사이징되는데, 먼저 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 워크(W)는 유압 실린더(14)에서 구동되는 누름 삽입 부재(13)에 의해 사이징 케이스(12)의 대직경공(12b)측으로부터 각 구멍 내로 삽입되고, 워크(W)의 소직경 외주부는 사이징 케이스(12)의 소직경공(12a)에서 사이징되고, 워크(W)의 대직경 외주부는 사이징 케이스(12)의 대직경공(12b)에서 사이징된다.

그리고, 테이퍼 베어링의 내륜용 워크(W)에는 그 소직경 외주부와 대직경 외주부 사이에 테이퍼부가 존재하는데, 사이징 케이스(12)에는 테이퍼공(12c)이 형성되어 있으므로 워크(W)측 테이퍼부가 사이징 케이스(12)와 간섭하는 경우는 발생하지 않는다.

사이징후의 워크(W)는 도 4에 도시한 바와 같이, 사이징 케이스(12) 내에 그 소직경공(12a) 측으로부터 삽입되는 압출 부재(15)에 의해 상기 케이스(12)의 대직경공(12b)측으로 압출된다.

이와 같이 도 1 내지 도 5에서 도시한 링 성형 장치는 둘레면에 링 성형부(3a)를 형성한 성형 롤러(3)와, 성형 롤러(3)에 접근 및 이격 가능하도록 대향되며, 중간부 둘레면에 링 성형부(5a)가, 양측 둘레면에 규제부(5b)가 형성된 맨드릴(5)과, 상기 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 설치되고, 맨드릴(5)의 규제부(5b)와 쌍을 이루어 접촉하는 슬라이딩부(7b)가 형성된 지지 롤러(7)의 3개의 회전 요소(3, 5, 7)를 회전 가능하도록 축 지지하여 워크(W)를 성형하는 링 성형 장치로서, 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 있어서 워크(W)의 축방향 측단면과 대향하는 부분에는 워크 접촉시의 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층(11)이 설정된 것이다.

이와 같은 구성에 따르면, 워크(W) 성형시 워크(W)가 흔들려 상기 워크(W)가 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 형성된 저항 감소층(11)에 접촉하여도 상기 저항 감소층(11)에 의해 마찰 저항이 감소되므로 워크(W)의 소손을 방지할 수 있고, 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 저항 감소층(11)을 설정하도록 구성되어 있으므로 부품 수의 증가, 구조의 복잡화를 초래하지 않고 워크(W)의 소손을 방지할 수 있다.

그리고, 저항 감소층(11)은 재료의 용사층, 코팅층, 고정층 중 적어도 하나에 설정된 것이다. 따라서, 용사층, 코팅층 또는 고정층을 이용하여 상술한 저항 감소층(11)을 구성할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 5에서 도시한 실시예의 링 성형 방법은, 성형 롤러(3)와, 상기 성형 롤러(3)에 접근 및 이격 가능하게 대향되는 맨드릴(5)과, 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 설치되는 지지 롤러(7)를 구비하며, 상기 지지 롤러(7)의 워크(W)의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 저항 감소층(11)이 설정된 링 성형 장치를 이용하여 워크(W)를 성형하는 성형 공정(도 1, 도 2 참조)과, 성형후의 워크(W)를 사이징 장치(특히 사이징 케이스(12) 참조)를 이용하여 사이징하는 사이징 공정(도 3~도 5 참조)을 구비한 것이다.

이와 같은 구성에 따르면, 성형 공정에 있어서 워크(W)를 냉간 압연 가공할 때, 상기 워크(W)가 도 1의 화살표 d 방향으로 흔들려 상기 워크(W)가 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 형성된 저항 감소층(11)에 접촉하여도 상기 저항 감소층 (11)에 의해 마찰 저항이 감소되므로 워크(W)의 소손을 방지할 수 있고, 성형후의 워크(W)는 사이징 공정에 있어서 사이징 장치를 이용하여 사이징되므로 워크(W)의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.

즉, 성형시의 워크(W)의 소손 방지와 워크(W)의 치수 정밀도 향상을 모두 달성할 수 있다.

게다가, 워크(W)는 테이퍼 베어링의 내륜(소위 이너 레이스)에 설정되고, 사이징 공정에 있어서 성형후의 워크(W)를 소직경공(12a)과 대직경공(12b)을 구비한 사이징 케이스(12) 내에 그 대직경공(12b) 측으로부터 눌러 삽입하고, 사이징후의 워크(W)를 소직경공(12a)측으로부터 삽입되는 압출 부재(15)에 의해 압출하는 것이다.

이와 같은 구성에 따르면, 테이퍼 베어링의 내륜(워크(W))은 그 외주부에 서로 다른 직경의 단차부를 갖는데, 이와 같이 외주부 구조에 단차부를 구비한 테이퍼 베어링의 내륜이라도 사이징 케이스(12)의 소직경공(12a)과 대직경공(12b)에 의해 확실하게 사이징을 행할 수 있어 테이퍼 베어링의 내륜(워크(W))의 치수 정밀도 를 향상시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은 링 성형 방법 및 그 장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 5에서 도시한 상기 실시예에 있어서는 테이퍼 베어링의 내륜용 워크(W) 성형, 사이징에 대응한 실시예를 도시하였으나, 상기 도 6 및 도 7에서 도시한 실시예에 있어서는 테이퍼 베어링의 외륜(소위 아우터 레이스)용 워크(W) 성형, 사이징에 대응한 실시예를 도시한 것이다.

따라서, 도 6에 도시한 링 성형 장치의 성형 롤러(3)에는 외륜용 워크(W)의 외주면에 대응한 원기둥형 링 성형부(3a)가 일체로 형성되어 있고, 마찬가지로 맨드릴(5)에는 외륜용 워크(W)의 내주면에 대응한 테이퍼 콘 형상의 링 성형부(5a)가 일체로 형성되어 있다.

게다가, 상술한 실시예와 마찬가지로 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b, 7b) 대향면부에는 저항 감소층(11, 11)이 설정되어 있다.

그리고, 도 7에 도시한 사이징 장치의 사이징 케이스(12)에는 성형후의 외륜용 워크(W)의 외주를 사이징하는 연속 원형 단면의 사이징공(12d)이 형성되고, 상기 사이징 케이스(12)의 워크 입구측에는 워크(W)의 삽입을 원활하게 하기 위한 테이퍼공(12e)이 형성되며, 사이징 케이스(12)는 소위 관통(through) 구조로 구성되어 있다.

또한, 사이징 케이스(12)의 입구측에는 누름 부재(17)를 구비한 유압 실린더(18)가 배치되며, 상기 누름 부재(17)에 의해 성형후의 외륜용 워크(W)를 사이징공(12d)의 입구측으로부터 삽입하고, 도 7에 가상선으로 도시한 바와 같이 워크(W)를 출구측으로 압출함으로써 워크(W)를 사이징하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성하여도 상술한 실시예와 마찬가지로 성형후의 워크(W)의 소손을 방지하고 워크(W)의 치수 정밀도도 향상시킬 수 있으므로, 도 6 및 도 7에서 상기 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다.

도 8 내지 도 15는 링 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에 있어서는 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 있어서 워크(W)의 축방향 측 단면과 대향하는 부분에는 상기 슬라이딩부(7b)에 대하여 회전할 수 있는 회전체(19)를 설치한 것이다.

또한, 도 8 내지 도 15에서 상기 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 구체적인 설명을 생략하였다.

본 실시예의 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)와 롤러 축(8)은 도 9에 도시한 바와 같이 키(20)에 의해 끼워져 고정되는 한편, 슬라이딩부(7b)에는 경량화를 위하여 복수의 개구부(21…)가 형성되어 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 링 성형 장치도 성형 롤러(3)와 맨드릴(5)과 지지 롤러(7)의 3가지 회전 요소를 회전가능하도록 축 지지하여 워크(W)를 성형하는 것이다.

도 10 내지 도 15를 참조하여 상술한 회전체(19)의 설치 구조에 대하여 설명하기로 한다.

도 8의 주요 부분 단면도를 도 10에 도시하였고, 도 10의 주요 부분을 도 11에 확대하여 도시한 바와 같이, 회전체(19)의 내주측을 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)의 베이스부 외주에 베어링 수단인 크로스 롤러 베어링(22) 및 걸림 부재(23, 24)를 통하여 설치하였다.

크로스 롤러 베어링(22)은 도 12에 확대하여 도시한 바와 같이 하나의 내륜(25)과 2개의 외륜(26, 27)과 복수의 롤러(28)를 가지며, 이들 복수의 롤러(28)를 교대로 수직으로 배열한 것이다.

즉, 하나의 롤러(28)를 내륜 및 외륜(25, 26, 27) 사이에 축심선(α)을 따라 회전할 수 있도록 배치하였을 때, 상기 롤러(28)에 인접하는 다음 롤러는 축심선(α)과 직교하는 축심선(β)을 따라 회전할 수 있도록 배치하고, 이하 동일하게 복수의 각 롤러(28)를 축심선(α, β)을 따르도록 교대로 배열한 것이다.

상기 크로스 롤러 베어링(22)은 롤러(28)의 내주측에 내륜(25)이 위치하고, 롤러(28)의 외주측에 두 개의 외륜(26, 27)이 위치하며, 이들 두 개의 외륜(26, 27)은 원주 상에 동일 간격의 복수 지점에서 도시하지 않은 리벳에 의해 분할되지 않도록 체결되어 있다.

그리고, 도 11에 도시한 바와 같이 슬라이딩부(7b)의 베이스부에는 내륜(25)을 끼워 결합하는 끼움부(29)를 형성하는 한편, 회전체(19)에는 두 개의 외륜(26, 27)을 일체적으로 끼워 결합하는 끼움부(19a)와 일측 외륜(26)의 슬라이딩부(7b)측 측단면(26a)(도 12 참조)을 유지하도록 지름 방향 안쪽으로 돌출하는 링형 유지부(19b)를 일체로 형성하고, 상술한 끼움부(29, 19a) 사이에 크로스 롤러 베어링(22)을 설치하였다.

그리고, 회전체(19)의 반 슬라이딩부측에는 크로스 롤러 베어링(22)을 누르는 누름 부재 배치용 오목부(19c)를 링 형상으로 형성하고, 상기 오목부(19c)에 복수의 볼트(30)에 의해 체결 고정한 링 형상 누름 부재(31)에 의해 크로스 롤러 베어링(22)의 타측 외륜(27)의 반 슬라이딩부측 측단면(27a)(도 12 참조)을 유지하고 있다.

또한, 슬라이딩부(7b)의 베이스부에는 도 11에 도시한 바와 같이 걸림 부재(23, 24) 설치용 오목부(32, 33)를 형성하고, 이들 각 오목부(32, 33)에 걸림 부재 (23, 24)를 배설함으로써 크로스 롤러 베어링(22)가 빠지는 것을 방지하여 슬라이딩부(7b)의 베이스부에 대하여 회전체(19)를 회전할 수 있도록 설치하였다.

그리고 걸림 부재(23)로는 링형 강성 부재를 사용할 수 있고, 걸림 부재(24)로는 C링(C형 고정 링) 또는 E링 (E형 고정 링)을 사용할 수 있다.

도 13은 도 10의 외주 부분의 확대 단면도, 도 14는 도 13의 B-B선에 따른 회전체(19)의 전체 도면, 도 15는 도 14의 C-C선 화살표에서 본 단면도로서, 회전체(19)의 외측부에서 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)와 대향하는 측의 면에는 원주 상에 등간격으로 복수의 원호형 오목부(34)를 형성하고, 슬라이딩부(7b)와 대향하는 측이 개구된 오목부(34)의 개구 가장자리에 볼트(35)로 위치 결정 고정된 롤러 축(36)을 설치하며, 상기 롤러 축(36)에는 칼라(37, 38)를 통하여 회동 부재인 원통 형상의 롤러(39)를 회전할 수 있도록 설치하였다.

상기 롤러(39)는 그 둘레면 일부가 오목부(34)로부터 슬라이딩부(7b)측으로 돌출되고, 이 돌출된 부분이 슬라이딩부(7b)에 회전 가능하도록 구름 접촉하는 것으로서, 워크(W) 성형시 회전체(19)의 외주에 작용하는 모멘트를 슬라이딩부(7b)에 전달하는 역할을 한다.

이러한 구성의 링 성형 장치를 이용하여 도 8에 도시한 바와 같은 회전축(워크 가상 회전축)에 대하여 평행하지 않은 내주면을 가진 워크(W)(예컨대, 테이퍼 롤 베어링의 외륜)를 성형하는 경우, 이러한 압연 가공시에 워크(W)가 도 8의 화살표 방향으로 흔들려 상기 워크(W)의 축방향 측단면이 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 설치된 회전체(19)에 접촉하여도 상기 회전체(19)는 슬라이딩부(7b)에 대하 여 회전할 수 있으므로 워크(W)와 동일한 방향으로 회전하여 둘(W, 19)의 마찰에 의한 소손을 방지할 수 있고, 따라서 원활한 링 성형을 할 수 있다.

이와 같이 도 8 내지 도 15에서 도시한 실시예의 링 성형 장치는 둘레면에 링 성형부(3a)를 형성한 성형 롤러(3)와, 상기 성형 롤러(3)에 접근 및 이격 가능하도록 대향되며, 중간부 둘레면에 링 성형부(5a)가, 양측 둘레면에 규제부(5b, 5b)가 형성된 맨드릴(5)과, 상기 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 설치되며, 맨드릴(5)의 규제부(5b, 5b)와 쌍을 이루어 접촉하는 슬라이딩부(7b, 7b)가 형성된 지지 롤러(7)의 3개의 회전 요소(3, 5, 7)를 회전가능하도록 축 지지하여 워크(W)를 성형하는 링 성형 장치로서, 상기 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 있어서 워크(W)의 축방향 측단면과 대향하는 부분에는 상기 슬라이딩부(7b)에 대하여 회전할 수 있는 회전체(19)가 설치된다.

이와 같은 구성에 따르면, 압연 가공시에 워크(W)가 흔들려 상기 워크(W)가 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)에 설치된 회전체(19)에 접촉하여도 상기 회전체(19)는 슬라이딩부(7b)에 대하여 회전할 수 있으므로, 워크(W)와 동일한 방향으로 회전하여 마찰에 의한 소손이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 나아가 워크(W)의 블랭크(소재)에 제조 오차가 있어도 회전체(19)로 규제할 수 있다.

또한, 성형 롤러(3)와 지지 롤러(7) 사이에 중간 롤러를 필요로 하지 않고, 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)의 사공간(dead space)(구체적으로는 한 쌍의 슬라이딩부(7b, 7b)의 대향면의 사공간)에 회전체(19)를 설치할 수 있으므로 장치가 커지지 않는다.

그리고, 회전체(19)는 플랜지 형상으로 형성되고, 상기 회전체(19)의 내주측이 슬라이딩부(7b)의 베이스부에 크로스 롤러 베어링(22) 및 걸림 부재(23, 24)를 통하여 설치된다.

이러한 구성에 따르면, 슬라이딩부(7b) 베이스부에 설치하는 크로스 롤러 베어링(22) 및 걸림 부재(23, 24)에 의해 회전체(19)를 슬라이딩부(7b)에 대하여 확실하게 지지할 수 있고, 회전체(19)를 플랜지 형상으로 형성하였으므로 워크(W)의 축방향 측면부에 대하여 받침면을 넓게 확보할 수 있다.

나아가, 회전체(19)의 외주측에는 상기 회전체(19)의 외주에 작용하는 모멘트를 슬라이딩부(7b)에 전달하는 회동 부재(롤러(39) 참조)가 설치된다.

이러한 구성에 따르면, 워크(W) 가공시 작용하는 모멘트를 회전체(19) 및 회동 부재(롤러(39))를 통하여 지지 롤러(7)의 슬라이딩부(7b)로 받을 수 있다.

나아가, 베어링(22)은 내륜(25)과 외륜(26, 27) 사이에 복수의 롤러(28)가 교대로 수직으로 배열된 크로스 롤러 베어링에 설정된다.

이러한 구성에 따르면, 회전체(19)를 크로스 롤러 베어링(22)으로 회전가능하게 지지하므로 회전체(19)를 훨씬 확실하게 지지할 수 있고, 크로스 롤러 베어링(22)에서는 그 내부의 롤러(28)가 교대로 수직으로 배열되어 있으므로 다른 방향으로부터 하중을 받아도 이러한 입력 하중에 대한 지지 강성을 향상시킬 수 있으므로, 내하중성이 뛰어나다.

도 16 내지 도 24는 링 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에 있어서는 성형 롤러를 성형 압압 방향으로 이동시키는 가동 부재를 설치 하고, 상기 가동 부재를 NC 서보 모터에 의해 구동되는 스크류로 나사 이동량을 제어하도록 구성한 것이다.

또한, 도 16 내지 도 24에 있어서 상기 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙였다.

본 실시예의 링 성형 장치는 도 16에 도시한 바와 같이 베이스(40) 상에 구조물(架構)(41), 레일(42), 고정(固定) 부재(43)를 고정하고 있다.

또 하부에 가이드(44, 44)를 구비한 가동 부재(45)를 설치하고, 상기 가동 부재(45)의 나사공(45a)을 스크류(46)에 백래시가 없도록 나사 결합하며, 상기 스크류(46)(소위 나사 부재)의 베이스부는 감속기(47)의 출력축(48)에 장착되어 있다.

감속기(47)에는 NC 서보 모터(50)가 장착되고, 상기 서보 모터(50)의 회전축(51)을 구동함으로써 감속기(47), 출력축(48)을 통하여 스크류(46)를 회전시키며, 상기 스크류(46)에 나사 결합된 가동 부재(45)를 워크(W)의 성형 압압 방향(도면에서 좌측)으로 이동시키도록 구성되어 있다.

상기 가동 부재(45)의 이동시에는 상기 부재(45)와 일체적으로 고정된 가이드(44, 44)가 레일(42)을 따라 슬라이딩한다. 여기서, 스크류(46), 출력축(48), 감속기(47) 및 NC 서보 모터(50)는 일직선상으로 직접 연결되어 있어 소위 나사 이동량 직결형 NC 서보 기구를 구성하고 있다.

한편, 가동 부재(45)를 걸치도록 하여 2개의 대(52, 53)를 설치하고, 이들 대(52, 53)의 상방부에는 앞이 낮고 뒤가 높게 경사진 슈트(chute; 54)를 설치하 여, 상기 슈트(54)에 미가공 워크(W)를 끌어당기도록 구성함과 동시에, 슈트(54) 경사 하단부에는 스토퍼(55)를 형성하였다.

또 지지 기둥(56, 56)을 세워 설치하고, 이들 지지 기둥(56, 56) 사이에는 프레임(57)을 횡방향으로 설치하였다.

프레임(57)에는 베어링(58)과 베어링 및 커플링(59)을 장착하고, 이들 둘(58, 59) 사이에는 X축 스크류(60)를 축 지지함과 동시에, 상기 X축 스크류(60)를 서보 모터(61)로 구동하도록 구성되어 있다.

X 스크류(6)의 회전에 의해 전진 및 후퇴하는 슬라이더(6)를 설치하고, 상기 슬라이더(6)의 하단에는 워크(W)를 클램핑 및 클램핑 해제하는 발톱(63)(도면에서는 간단하게 도시되어 있지만, 좌우 방향으로 한 쌍의 개폐 가능한 발톱을 가지고 있음)을 설치함과 동시에, 상기 슬라이더(62)를 서보 모터(64)에 의해 구동되는 Y축 스크류(65)에 의해 상하이동시키도록 구성되어 있다.

각 요소(57~65)에 의해 워크 반입 로더(66)를 구성하고, 각 서보 모터(61, 64)를 서보 제어함으로써 도 16에 가상선으로 도시한 슈트(54)가 단부의 워크(W)를 발톱(63)으로 클램핑하고, 슬라이더(62)의 상승, 전진, 하강에 의해 워크(W)를 도 16에 실선으로 도시한 가공 위치에 위치 결정 공급하고, 맨드릴(5)의 워크(W) 내에 대한 삽입후 발톱(63)이 워크(W)를 클램핑 해제하여 슬라이더(62)를 도 16에 가상선으로 도시한 원래 위치로 복귀시키도록 구성되어 있다.

도 17은 도 16의 요부 확대도, 도 18은 도 17의 부분 평면도로서, 가동 부재(45)의 좌우 측벽(45b, 45b) 사이에는 베어링(1, 1)을 통하여 성형 롤러 축(2)이 축 지지되고, 상기 성형 롤러 축(2)에는 그 중앙 둘레면에 링 성형부(3a)가 형성된 성형 롤러(3)가 일체로 형성되어 있다. 상기 성형 롤러(3)에는 모터(4)가 연동되고, 상기 모터(4)에 의해 성형 롤러(3)를 소정 방향(도 19, 도 20의 화살표 방향)으로 회전 구동하도록 구성되어 있다.

맨드릴(5)은 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이 맨드릴 장치(67)에 설치되고, 성형 롤러(3)에 대하여 접근 및 이격 가능하도록 대향됨과 동시에, 맨드릴(5)의 중앙부 둘레면에는 링 성형부(5a)가, 양측 둘레면에는 규제부(5b, 5b)가 각각 일체로 형성되고, 상기 맨드릴(5)의 양 단부는 베어링(6, 6)에 의해 축 지지되어 있다. 상기 맨드릴(5)은 지지 롤러(7)에 의해 간접 구동된다.

도 18에 도시한 바와 같이, 상술한 맨드릴(5)은 맨드릴 장치(67)에 의해 상기 도면에 화살표 a로 도시한 성형 압압 방향과 직교하는 방향(화살표 c 참조)으로 출입 가능하도록 구성되어 있다.

또 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이, 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 설치되어 맨드릴(5)의 규제부(5b, 5b)와 쌍을 이루어 접촉하는 슬라이딩부(7b, 7b)를 가진 지지 롤러(7)(소위 받침 롤러)를 설치하고, 상기 지지 롤러(7)의 롤러 축(8)을 베어링(9, 9)으로 축 지지함과 동시에, 상기 롤러 축(8)을 상술한 모터(4)와 별도의 모터(10)로 소정 방향(도 19, 도 20의 화살표 방향)으로 회전 구동하도록 구성되어 있다.

지지 롤러(7)의 롤러축(8)은 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이 축방향의 브래킷(68)을 통하여 상술한 구조물(41)에 회전할 수 있도록 설치되어 있다.

즉, 상기 링 성형 장치는 성형 롤러(3)와 맨드릴(5) 및 지지 롤러(7)의 3개의 회전 요소를 회전할 수 있도록 축 지지한다.

도 19는 대기 상태의 도 17의 요부를 확대하여 도시한 워크 성형 초기의 확대도, 도 20은 워크 성형 말기의 확대도로서, 가동 부재(45)의 전방 공간에는 유압 실린더와 같은 액츄에이터(69)에 의해 전진 및 후퇴 구동되는 가동판(70)이 설치되어 있다.

상기 가동판(70)의 전방에는 지지축인 핀(71) 및 링크(72)를 통하여 백업 롤러(73, 73)가 상하 대칭이 되도록 장착되어 있다.

여기서, 각 링크(72)는 백업 롤러(73)가 성형 롤러(3) 측으로 탄성 가압되도록 유압되어 있고, 워크(W)가 성형에 의해 차차 커짐에 따라 워크(W)에 구름 접촉하는 상하부 백업 롤러(73, 73)가 상하 대칭 및 동일 각도로 동기 연동하고, 이들 두 개의 백업 롤러(73, 73)에 의해 워크(W)의 대략 중앙부 외주면을 동일한 유압력으로 유압하여 워크(W)를 거의 원에 가깝게 성형하도록 구성된다.

그런데, 지지 롤러(7)의 브래킷(68) 측에는 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이 워크(W)의 지름 변화를 검출하는 위치 검출 수단인 자기 스케일(74)이 배치되어 있다.

상기 자기 스케일(74)은 가동 아암(75)과 고정 스케일(76) 및 가동 아암(75)에 장착된 자기 헤드(77)(자속 응답형 재생 헤드)를 구비하며, 가동 아암(75)이 워크(W)의 외주면에 맞닿아 워크(W)의 지름 변화에 따르도록 구성되어 있다.

고정 스케일(76)은 도 21에 그 일부분을 확대하여 도시한 바와 같이 스케일 기반(78) 상에 자기 매체(79)를 형성하고, 상기 도면에 도시한 바와 같은 자계(H)가 얻어지도록 구성한 것이다. 또한, 도 21에서는 정현파 자계(H)를 도시하였으나, 사각파일 수도 있다.

즉, 상기 자기 스케일(74)은 워크(W)의 지름 변화에 따라 자기 헤드(77)가 고정 스케일(76) 상을 이동함으로써 워크(W)의 외경 치수 변화를 검출하도록 구성되어 있다.

도 22는 링 성형 장치의 제어 회로를 도시한 것으로서, 제어 수단인 PLC(80)(프로그래머블 로직 컨트롤러, 소위 시퀀서)가 설치되어 있다. 상기 PLC(80)는 그 내부에 CPU, ROM, RAM을 가지며, 펄스 판독부(81), 입력 모드 등에 의해 구성되는 입력부(82), 출력 카드 등에 의해 구성되는 출력부(83), 펄스 출력부(84)를 가지는 것으로서, 상기 PLC(80)는 가동 부재(45)를 NC 서보 모터(50)에 의해 구동되는 스크류(46)로 나사 이동량을 제어하는 것이다.

그리고, 자기 스케일(74)의 자기 헤드(77)에는 검출기인 디텍터(85)를 연결하고, 상기 디텍터(85)로부터의 검출 신호를 PLC(80)의 펄스 판독부(81)에 입력하도록 구성되어 있다.

펄스 출력부(84)에는 증폭기(86)를 통하여 NC 서보 모터(50)를 연결하고, 상기 NC 서보 모터(50)에는 그 회전 수에 따라 펄스를 출력하는 인코더(87)를 설치하고, 상기 인코더(87)를 라인(88), 증폭기(86), 라인(89)을 통하여 펄스 판독부(81)에 연결하였다.

펄스 출력부(84)는 증폭기(86)에 대하여 펄스를 출력하고, 펄스 판독부(81) 는 인코더(87)의 출력 펄스를 판독한다.

여기서, 펄스 출력부(84) 및 펄스 판독부(81)는 NC 서보 모터(50)가 한 번 회전하였을 때 인코더(87)가 증폭기(86)에 대하여 출력하는 펄스 수와, 증폭기(86)의 파라미터와, 감속기(47)의 감속비와 스크류(46)의 나사 피치를 고려하여 적절하게 NC 제어(Numerical Control, 수치 제어)를 수행하도록 설정되어 있다.

PLC(80)는 자기 스케일(74)의 자기 헤드(77)에서 검출되는 워크(W)의 지름 변화의 검출 출력(검출 결과)에 따라 NC 서보 모터(50)를 통하여 성형 롤러(3)의 이동 속도를 수치 제어하는데, 본 실시예에서는 도 23에 도시한 바와 같이 워크(W)의 지름, 즉 외경 변화에 대한 성형 롤러(3)의 이동 속도가 단계적으로 수치 제어된다.

도 23은 워크(W)의 지름(D)에 대한 성형 롤러(3)의 이동 속도(V)의 NC 제어의 내용을 도시한 것으로서, 가로축은 워크(W)의 지름(D), 세로축은 성형 롤러(3)의 이동 속도(V)를 나타낸다. 여기서, 도시한 값은 V₅＞V₄＞V₃＞V₂＞V₁＞V₀ 및 D₁＜D₂＜D₃＜D₄＜D₅＜D₆으로 설정되며, D₆은 목표값, D₅는 목표값에 대하여 약 99％ 성형된 상태의 워크 외경이다.

이와 같이 구성된 링 성형 장치의 작용을 도 24에 도시한 흐름도를 참조하여 상세하게 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 도 16에 도시한 워크 반입 로더(66)에 의해 슈트(54) 상의 미가공 워크(W)를 도 16에 실선으로 도시한 소정 위치에 NC 제어에 의해 위치 결정 공급한 다. 워크(W) 공급시에는 맨드릴(5)이 후퇴되어 있다가 워크(W) 공급후에 맨드릴(5)이 전진하며, 이 전진 후에 발톱(63)이 워크(W)를 클램핑 해제하고, 그 후 워크 반입 로더(66)의 슬라이더(62)는 도 16에 가상선으로 도시한 원래의 위치로 복귀한다.

다음, 단계 S1에서 서보 모터(50)를 구동한다. 서보 모터(50)가 구동되면 감속기(47), 출력축(48)을 통하여 스크류(46)가 회전하므로, 도 17에 도시한 대기 상태의 가동 부재(45)가 전진하여 성형 롤러(3)가 워크(W)와 맞닿는 성형 초기 상태로 된다(도 19 참조).

다음, 단계 S2에서 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₅)가 되도록 펄스를 출력한다.

성형 롤러(3)와 맨드릴(5)에 의해 워크(W)가 압연되면 워크(W)의 외경(D)이 차차 커지므로, 다음 단계 S3에서 현재의 워크 지름(D)이 소정값(D₁)이 되었는지 여부를 판정한다. 워크(W)의 지름(D)은 자기 스케일(74)에 의해 검출되므로, 자기 헤드(77)로부터의 신호로부터의 신호가 디텍터(85)를 통하여 PLC(80)에 항상 피드백 입력됨으로써 상기 판정을 실행할 수 있다.

그리고, 단계 S3에서 NO로 판정되었을 때에는 단계 S2로 돌아가고, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S4로 진행한다.

상기 단계 S4에서, 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₄)가 되도록 펄스를 출력하고, 다음 단계 S5에서 현재의 워크 지름(D)이 소정값(D₂)이 되었는지 여부를 판정하여 NO로 판정되었을 때에는 단계 S4로 돌아가는 한편, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S6으로 진행한다.

상기 단계 S6에서, 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₃)이 되도록 펄스를 출력하고, 다음 단계 S7에서 현재의 워크 지름(D)이 소정값(D₃)이 되었는지 여부를 판정하여 NO로 판정되었을 때에는 단계 S6으로 돌아가는 한편, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S8로 진행한다.

상기 단계 S8에서, 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₂)가 되도록 펄스를 출력하고, 다음 단계 S9에서 현재의 워크 직경(D)이 소정값(D₄)이 되었는지 여부를 판정하여 NO로 판정되었을 때에는 단계 S8로 돌아가는 한편, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S10으로 진행한다.

상기 단계 S10에서, 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₁)가 되도록 펄스를 출력하고, 다음 단계 S11에서 현재의 워크 지름(D)이 소정값(D₅)이 되었는지 여부를 판정하여 NO로 판정되었을 때에는 단계 S10으로 돌아가는 한편, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S12로 진행한다.

상기 단계 S12에서, 성형 롤러(3)의 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도(V)가 속도(V₀)가 되도록 펄스를 출력하고, 다음 단계 S13에서 현재의 워크 지름(D)이 소정값(D₆)이 되었는지 여부를 판정하여 NO로 판정되었을 때에는 단계 S12로 돌 아가는 한편, YES로 판정되었을 때에는 다음 단계 S14로 진행한다.

상기 실시예에서는 단계 S12의 이동 속도(V₀)를 0으로 설정하고, 워크 지름(D₅)에서 워크 지름(D₆)으로의 성형은 밴딩(bending)에 의해 수행하고 있다. 즉, 워크 성형 압압 방향으로의 이동 속도를 0으로 하고, 워크 지름(D₁) ~ 워크 지름(D₅)까지의 범위의 압압력이 각 부분에 작용, 축적되어 있는 구부림 반력을 이용하여 워크 지름(D₅)에서 워크 지름(D₆)으로의 성형을 실행함으로써, 장치 전체의 내구성이 향상되면서도 워크 지름의 목표값(D₆ 참조)을 얻도록 구성되어 있다.

그리고, 워크(W) 성형 도중부터 워크 성형 종료시까지의 동안에는 액츄에이터(69)의 작용에 의해 상하 한 쌍의 백업 롤러(73, 73)가 워크(W)의 외주면에 구름 접촉하므로, 사이징을 하지 않아도 되도록 성형되어 있다.

상술한 단계 S14에서, PLC(80)는 가동 부재(45) 등의 각 요소를 도 16에 도시한 원래의 위치로 복귀시킨 다음 성형을 종료한다. 또한, 성형후의 워크(W)는 예컨대, 슬라이더(62)의 동작에 의한 발톱(63)으로 클램핑되어 반출된다.

이와 같이 도 16 내지 도 24에서 도시한 실시예의 링 성형 장치는 중앙 둘레면에 링 성형부(3a)를 형성한 성형 롤러(3)와, 상기 성형 롤러(3)에 상대적으로 접근 및 이격가능하도록 대향되며, 중앙 둘레면에 링 성형부(5a)가, 양측 둘레면에 규제부(5b)가 형성된 맨드릴(5)과, 상기 맨드릴(5)의 후면측에 쌍으로 설치되고, 맨드릴(5)의 규제부(5b)와 쌍을 이루어 접촉하는 슬라이딩부(7b)가 형성된 지지 롤 러(7)의 3개의 회전 요소(3, 5, 7)를 회전가능하도록 축 지지한 링 성형 장치로서, 상기 성형 롤러(3)를 성형 압압 방향으로 이동시키는 가동 부재(45)를 설치하고, 상기 가동 부재(45)를 NC 서보 모터(50)에 의해 구동되는 스크류(46)로 나사 이동량을 제어하는 제어 수단((PLC(80) 참조)을 구비한다.

이와 같은 구성에 따르면, 제어 수단(PLC(80))은 가동 부재(45)를 NC 서보 모터(50)에 의해 구동되는 스크류(46)로 나사 이동량을 제어(서보 제어)하고, 성형 롤러(3)는 가동 부재(45)에 의해 워크(W)의 성형 압압 방향으로 이동하여 워크(W)를 성형한다.

이에 따라, 백래시나 온도차에 영향을 받지 않고 거의 원에 가까운 정밀하고 품질이 양호한 워크를 성형할 수 있다.

그리고, 상기 성형 롤러(3)와 맨드릴(5)에 의해 압연되는 워크(W)의 지름 변화를 검출하는 검출 수단(자기 스케일(74) 참조)을 설치하고, 상기 제어 수단(PLC(80))은 검출 수단(자기 스케일(74) 참조)의 출력에 따라 성형 롤러(3)의 이동 속도를 수치 제어한다.

이와 같은 구성에 따르면, NC 제어되는 서보 모터(50)에 의해 스크류(7) 및 가동 부재(45)를 통하여 성형 롤러(3)를 누름 방향으로 이동시켜 워크(W)를 성형하면서 워크(W)의 지름 변화(전조 수치)를 검출 수단(자기 스케일(74))로 검출하여 제어 수단(PLC(80))에 피드백하고, 상기 검출 수단의 출력에 따라 성형 롤러(3)의 이동 속도를 수치 제어하므로, 더욱 품질이 높은 워크를 성형할 수 있다.

또한, 상기 검출 수단을 자기 스케일(74)로 설정하였으므로, 10μm 단위의 정밀한 위치 검출을 할 수 있다. 그리고, 자기 스케일의 이론적인 최소 분해능은 0.1μm 정도이다. 따라서, 워크 지름(D)을 정밀하게 검출할 수 있으므로 적정한 제어에 의해 성형 롤러(3)의 이동 속도(V)를 수치 제어할 수 있다.

또한, 상기 워크 지름(D)의 변화에 대한 성형 롤러(3)의 이동 속도(V)는 단계적으로 수치 제어되므로, 워크(W)의 높은 정밀도를 유지하면서 입력 설정을 용이하게 할 수 있어 특히 제어 수단으로서 PLC(80)를 이용하는 경우에 효과적이다. 그리고, 성형 롤러(3)의 이동 속도를 무단계 또는 무단계에 가까운 다단계(도 23의 세선 x 참조)로 설정하는 경우에는 입력 설정이 복잡해질 뿐만 아니라, 신호의 전송 속도와 NC 서보 모터의 속도를 원활하게 변경할 수 없게 된다.

그리고, 가공전의 워크(W)를 가공 위치에 공급하는 X축 스크류(60) 및 서보 모터(61)와 Y축 스크류(65) 및 서보 모터(64)를 구비하여 이들 각 서보 모터(61, 64)가 서보 제어되므로, 워크(W)도 각 서보 모터(61, 64)에 의해 구동되는 스크류(60, 65)에 의해 이동 공급된다. 따라서 가공 위치에 대한 워크(W)의 공급 위치 정밀도가 향상되어 워크(W)를 정확하게 위치 결정 공급할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 링성형 장치는 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 워크 접촉시의 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층을 마련함으로써 부품 수 증가, 구조의 복잡화를 초래하지 않고 워크의 소손을 방지하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 링 성형 방법은 지지 롤러의 워크의 축방향 측단면과 대 향하는 부분에 저항 감소층이 설정된 링 성형 장치를 이용하여 워크를 성형한 후, 성형후의 워크를 사이징함으로써 성형시의 워크 소손을 방지함과 동시에, 사이징에 의해 워크의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 링 성형장치는 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축방향 측단면과 대향하는 부분에 상기 슬라이딩부에 대하여 회전할 수 있는 회전체를 설치함으로써 워크의 소손을 방지하고, 성형 롤러를 성형 압압 방향으로 이동시키는 가동 부재를 마련하고, 상기 가동 부재를 NC 서보 모터에 의해 구동되는 스크류에 의해 나사 이동량을 제어함으로써 백래시(backlash)나 온도차에 영향을 받지 않고 거의 원에 가까운 정밀하고 품질이 양호한 워크 성형을 수행할 수 있게 하였다.

Claims

둘레면에 링 성형부를 형성한 성형 롤러와;

상기 성형 롤러에 접근 및 이격 가능하도록 대향되고, 중간부 둘레면에 링 성형부가, 양측 둘레면에 규제부가 형성된 맨드릴; 및

상기 맨드릴의 후면측에 쌍으로 설치되며, 맨드릴의 규제부와 쌍을 이루어 접촉하는 슬라이딩부가 형성된 지지 롤러;의 3개의 회전 요소를 회전가능하게 축 지지하여 워크를 성형하는 링 성형 장치로서,

상기 지지 롤러의 슬라이딩부에서 워크의 축 방향의 측단면과 대향하는 부분에는 워크 접촉시의 마찰 저항을 줄이는 저항 감소층이 설정된 링 성형 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 저항 감소층은 재료의 용사층, 코팅층, 고정층(固着層) 중 적어도 하나에 설정된 링 성형 장치.
성형 롤러와, 상기 성형 롤러에 접근 및 이격 가능하도록 대향되는 맨드릴과, 맨드릴의 후면측에 쌍으로 접촉하는 지지 롤러를 구비하며, 상기 지지 롤러의 워크축 방향의 측단면과 대향하는 부분에 저항 감소층이 설정된 링 성형 장치를 이용하여 워크를 성형하는 성형 공정과,

성형후의 워크를 사이징 장치를 이용하여 사이징하는 사이징 공정을 구비한 링 형성 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 워크는 테이퍼 베어링의 내륜에 설정되고,

상기 사이징 공정에 있어서 성형후의 워크를 소직경공과 대직경공을 구비한 사이징 케이스 내에 그 대직경공측으로부터 눌러 삽입하고, 사이징후의 워크를 소직경측으로부터 삽입되는 압출 부재로 압출하는 링 성형 방법.
둘레면에 링 성형부를 형성한 성형 롤러;

상기 성형 롤러에 접근 및 이격 가능하도록 대향되며, 중간부 둘레면에 링 성형부가, 양측 둘레면에 규제부가 형성된 맨드릴; 및

상기 맨드릴의 후면측에 쌍으로 설치되며, 맨드릴의 규제부와 쌍으로 접촉하는 슬라이딩부가 형성된 지지 롤러;의 3개의 회전 요소를 회전가능하게 축 지지하여 워크를 성형하는 링 성형 장치로서,

상기 지지 롤러의 슬라이딩부에 있어서 워크의 축 방향의 측단면과 대향하는 부분에는 상기 슬라이딩부에 대하여 회전할 수 있는 회전체가 설치된 링 성형 장치.
둘레면에 링 성형부를 형성한 성형 롤러;

상기 성형 롤러에 접근 및 이격 가능하도록 대향되며, 중간부 둘레면에 링 성형부가, 양측 둘레면에 규제부가 형성된 맨드릴; 및

상기 맨드릴의 후면측에 쌍으로 설치되고, 맨드릴의 규제부와 쌍으로 접촉하는 슬라이딩부가 형성된 지지 롤러;의 3개의 회전 요소를 회전 가능하도록 축 지지한 링 성형 장치로서,

상기 성형 롤러를 성형 압압 방향으로 이동시키는 가동 부재를 설치하고,

상기 가동 부재를 NC 서보 모터에 의해 구동되는 스크류로 나사 이동량을 제어하는 제어 수단을 구비한 링 성형 장치.