特許 6245112 リング状部材の製造方法及び製造装置、ラジアル転がり軸受の製造方法及び製造装置、回転機器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6245112

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】リング状部材の製造方法及び製造装置、ラジアル転がり軸受の製造方法及び製造装置、回転機器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21H 1/12 20060101AFI20171204BHJP

【ＦＩ】

   B21H1/12

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-169183(P2014-169183)

(22)【出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2016-43381(P2016-43381A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年6月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 一登

(72)【発明者】

【氏名】安田 裕

【審査官】 塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４０−０１６８９８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０１−１８０７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２４３６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３３４５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４３１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７４２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６２２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４４−０２５２２５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５３−０３４６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｈ １／０６−１／１２

Ｂ２１Ｋ １／０５

Ｂ２１Ｊ ９／０２

Ｆ１６Ｃ ３３／６４

Ｆ１６Ｃ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれの中心軸が互いに偏心した状態で配置された、マンドレルと、外径拘束型とを備え、
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた１対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有しており、このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものであり、前記転造軸部は、その外周面に、この転造軸部に対し中心軸が偏心した状態で配置された円環状の金属素材の内周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第一転造面が形成されており、
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第二転造面が形成されており、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向させた状態で配置されており、
前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事によりリング状部材を形成し、
前記マンドレルを構成する両支持軸部のうちの少なくとも一方の支持軸部が、前記転造軸部と別体で構成され、且つ、前記転造軸部から軸方向に離れる方向に変位可能な別体支持軸部であり、
前記別体支持軸部に前記金属素材から加わる軸方向の押圧力が閾値以下の場合には、この別体支持軸部が前記転造軸部から軸方向に離れる方向に変位する事を阻止し、前記軸方向の押圧力が前記閾値を超えた場合には、前記別体支持軸部が当該方向に変位する事を許容する変位規制手段を備えている、リング状部材の製造装置。

【請求項2】

前記両支持軸部が何れも、前記別体支持軸部である、請求項１に記載したリング状部材の製造装置。

【請求項3】

前記両支持軸部のうちの一方の支持軸部が、前記転造軸部と別体で構成され、且つ、前記金属素材の加工中に軸方向に変位する事を阻止された状態で支持されており、同じく他方の支持軸部が、前記別体支持軸部であり、
前記転造軸部は、前記一方の支持軸部に近付く方向の弾力を付与された状態で支持されており、且つ、前記金属素材の加工中に、前記転造軸部に、この金属素材から前記弾力を上回る軸方向荷重が加わった場合に、この弾力に抗して、前記一方の支持軸部から離れる方向に変位可能である、請求項１に記載したリング状部材の製造装置。

【請求項4】

前記変位規制手段が、前記別体支持軸部を前記転造軸部に対して弾性的に付勢する、付勢手段である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したリング状部材の製造装置。

【請求項5】

請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したリング状部材の製造装置を使用するリング状部材の製造方法であって、
前記別体支持軸部が、前記金属素材から前記閾値を超える軸方向の押圧力を受けた場合に、この別体支持軸部が前記転造軸部から離れる方向に変位する事により、前記金属素材の余肉を、この別体支持軸部側に逃がす、リング状部材の製造方法。

【請求項6】

内周面に外輪軌道を有する外輪と、
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記外輪軌道とこの内輪軌道との間に転動自在に配置された複数個の転動体とを備えるラジアル転がり軸受の製造方法であって、
前記外輪と前記内輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪を、請求項５に記載したリング状部材の製造方法により製造する、ラジアル転がり軸受の製造方法。

【請求項7】

それぞれの中心軸が互いに偏心した状態で配置された、マンドレルと、外径拘束型とを備え、
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた１対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有しており、このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものであり、前記転造軸部は、その外周面に、この転造軸部に対し中心軸が偏心した状態で配置された円環状の金属素材の内周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第一転造面が形成されており、
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第二転造面が形成されており、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向させた状態で配置されており、
前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事により、ラジアル転がり軸受用の内輪又は外輪を形成し、
前記マンドレルを構成する両支持軸部のうちの少なくとも一方の支持軸部が、前記転造軸部と別体で構成され、且つ、前記転造軸部から軸方向に離れる方向に変位可能な別体支持軸部であり、
前記別体支持軸部に前記金属素材から加わる軸方向の押圧力が閾値以下の場合には、この別体支持軸部が前記転造軸部から軸方向に離れる方向に変位する事を阻止し、前記軸方向の押圧力が前記閾値を超えた場合には、前記別体支持軸部が当該方向に変位する事を許容する変位規制手段を備えている、ラジアル転がり軸受の製造装置。

【請求項8】

ラジアル転がり軸受を備える回転機器の製造方法であって、
このラジアル転がり軸受を、請求項６に記載したラジアル転がり軸受の製造方法により製造する、回転機器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば、ラジアル転がり軸受用の軌道輪等のリング状部材の製造方法及びこの製造方法の実施に直接使用できるリング状部材の製造装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

各種回転機器の回転支持部に、図７に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、単列深溝型であって、互いに同心に配置された外輪２と内輪３との間に複数個の玉４、４を設置して成る。このうちの外輪２の内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道５を、内輪３の外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道６を、それぞれ全周に亙って形成している。前記各玉４、４は、保持器７により保持された状態で、前記外輪軌道５と前記内輪軌道６との間に転動自在に配置している。そして、この構成により、前記外輪２と前記内輪３との相対回転を自在としている。

【0003】

上述の様なラジアル玉軸受１を構成する、前記外輪２や前記内輪３等の軌道輪を低コストで造る方法として、例えば特許文献１に記載された方法が知られている。この方法では、図８（Ａ）に示したビレット８の下端部の外径を拘束した状態でこのビレット８を軸方向に押し潰す据え込み加工を施す事により、図８（Ｂ）に示した様な、小径部９と大径部１０とから成る、第一中間素材１１を形成する。次いで、このうちの小径部９に前方押出加工を施してこの小径部９を小径の第二円筒部１２に加工する事により、図８（Ｃ）に示した第二中間素材１３とする。次いで、前記大径部１０に後方押出加工を施して、この大径部１０を大径の第一円筒部１４に加工する事により、図８（Ｄ）に示した第三中間素材１５とする。次いで、この第三中間素材１５に打ち抜き加工を施して、この第三中間素材１５の底板部１６を打ち抜き、図８（Ｅ）に示した第四中間素材１７とする。次いで、図８（Ｆ）に示す様に、この第四中間素材１７に打ち抜き加工を施して、この第四中間素材１７から、前記第二円筒部１２に相当する部分を打ち抜き小径円筒部材１８とする。最後に、図８（Ｇ）に示す様に、前記第一円筒部１４に相当する部分から内向鍔部１９を打ち抜いて、大径円筒部材２０とする。これら小径、大径各円筒部材１８、２０は、何れも特許請求の範囲に記載した円環状の金属素材に相当する部材である。

【0004】

上述の様な工程により得られる小径、大径各円筒部材１８、２０は、前記外輪２又は前記内輪３の素材となるものであり、この状態では、内径寸法、外径寸法、軸方向寸法、及び内外両周面の形状が、前記外輪２又は前記内輪３の寸法及び形状となっていない。そこで、この様な小径、大径各円筒部材１８、２０を、前記外輪２又は前記内輪３の形状に加工する作業を、圧延転造加工により行う事が、前記特許文献１及び特許文献２に記載される等して従来から知られている。以下、前記小径、大径各円筒部材１８、２０等の金属素材を、圧延転造加工により、前記外輪２又は前記内輪３の形状に加工する作業に就いて、図９を参照しつつ簡単に説明する。

【0005】

図９、１０は、特許文献２に記載されたリング状部材の製造装置２１を示している。この製造装置２１は、圧延転造加工により前記小径、大径各円筒部材１８、２０等の金属素材２６を加工後のリング状部材２２｛仕上げ加工（切削加工及び研削加工）前の内輪３の状態｝に加工する為の装置であり、マンドレル２３と、成形ロール２４と、サポートロール２５とを備えている。

【0006】

このうちのマンドレル２３は、外周面の軸方向中間部に形成された、前記金属素材２６の内周面に転造加工を施す為の第一転造面２７と、この第一転造面２７の軸方向両側に設けられた円筒面状の１対のマンドレル側規制面２８、２８とを有している。この様な第一転造面２７は、軸方向中間部が軸方向に関して外径が変化しない円筒面状（断面直線状）であり、軸方向両端寄り部分が、軸方向両端に向かう程、外径が大きくなる断面円弧状に形成されている。この様なマンドレル２３は、軸方向（図９、１０の上下方向）の変位、及び自身の中心軸を中心とした回転を可能な状態で受け台２９に支持されている。

【0007】

又、前記成形ロール２４は、円筒状であり、外周面の軸方向中間部に形成された、前記金属素材２６の外周面に転造加工を施す為の第二転造面３０と、この第二転造面３０の軸方向両側に形成された円筒面状の１対の成形ロール側規制面３１、３１とを有する。このうちの第二転造面３０は、軸方向両端寄り部分が軸方向に関して外径が変化しない円筒面状（断面直線状）であり、軸方向中央寄り部分が、軸方向中央に向かう程外径が大きくなる断面半円弧状に形成されている。前記成形ロール２４は、その中心軸が前記マンドレル２３の中心軸と平行な状態で、前記第二転造面３０を、このマンドレル２３の第一転造面２７と対向させている。この様な成形ロール２４は、回転しながら水平方向（図９、１０の左右方向）に変位（マンドレル２３に遠近動）可能である。

【0008】

又、前記サポートロール２５は、軸方向に関して所定の間隔を設けて配置された１対のローラ３２、３２を備えている。この様なサポートロール２５は、前記マンドレル２３の中心軸に関して前記成形ロール２４と反対側に、その中心軸がこのマンドレル２３の中心軸と平行な状態に設けられている。この状態で、前記両ローラ３２、３２の外周面の一部と、前記両マンドレル側規制面２８、２８とが対向している。尚、前記成形ロール２４の回転軸と、前記サポートロール２５の回転軸とは、同期機構３３により連結されている。従って、これら成形ロール２４とサポートロール２５とは、電動モータ３４の回転運動に基づいて、同期して回転する事ができる。

【0009】

次に、上述の様な構成を有するリング状部材の製造装置２１により、前記金属素材２６に圧延転造加工を施して前記リング状部材２２を造る手順に就いて、図１０を参照しつつ説明する。
先ず、図１０（Ａ）に示す様に、前記金属素材２６の内径側に前記マンドレル２３を挿通した状態で、この金属素材２６の円周方向一部を、このマンドレル２３の第一転造面２７と前記成形ロール２４の第二転造面３０との間に配置する。この状態で前記サポートロール２５を構成する両ローラ３２、３２の外周面の円周方向一部を、前記マンドレル２３の両マンドレル側規制面２８、２８に近接対向させておく。

【0010】

次いで、前記電動モータ３４の回転運動に基づいて、前記成形ロール２４と前記サポートロール２５とを回転駆動した状態で、この成形ロール２４を、前記マンドレル２３に近付く方向（図９、１０の左側）に変位させる。すると、この成形ロール２４が、前記金属素材２６に当接して、この金属素材２６が連れ回される。
次いで、この状態から更に、前記成形ロール２４を、前記マンドレル２３に近付く方向に変位させると、このマンドレル２３が、前記金属素材２６を介して押圧されて、前記サポートロール２５の両ローラ３２、３２に当接する。すると、これら両ローラ３２、３２の回転に伴い、前記マンドレル２３が連れ回される。尚、この状態で、前記サポートロール２５は、このマンドレル２３が、図９、１０の左側に変位しない様にサポートしている。

【0011】

上述の状態から更に、前記成形ロール２４を、前記マンドレル２３に近付く方向に変位させると、この成形ロール２４と、前記サポートロール２５にサポートされた前記マンドレル２３との間で、前記金属素材２６の円周方向一部が押圧されて、この金属素材２６の内周面にこのマンドレル２３の第一転造面２７が、同じく外周面に前記成形ロール２４の第二転造面３０が、それぞれ転造される。又、これに伴い、前記金属素材２６の外径寸法及び軸方向寸法が大きくなる。尚、前記成形ロール２４は、前記両成形ロール側規制面３１、３１が、前記マンドレル２３の両マンドレル側規制面２８、２８に当接すると、このマンドレル２３に向かう方向の変位が停止されて、圧延転造加工が終了する。そして、この様にして造られたリング状部材２２に対して、切削加工及び研削加工等の仕上げ加工を施す事により、前記内輪３とする。

【0012】

上述の様な製造方法によれば、前記金属素材２６に鍛造加工を施して前記リング状部材２２を造る場合と比べて、加工装置の小型化を図る事ができると共に、後の仕上げ加工（切削、旋削加工）の際の取り代を小さくできる為、設備コスト及び材料コストの低減を図る事ができる。但し、上述の製造方法の場合、前記リング状部材２２の外径寸法を規制する手段が設けられていない。この為、前記金属素材２６の寸法形状のばらつき、又は、転造装置へのこの金属素材２６の組み付け状態のばらつき等によって、前記リング状部材２２の形状（外径寸法及び軸方向寸法）にばらつきが生じる可能性がある。この様なばらつきが生じると、仕上げ加工（切削加工及び研削加工）が面倒になり、製造コストが嵩んでしまう可能性がある。

【0013】

一方、特許文献３には、転造加工後のリング状部材の外径寸法及び軸方向寸法を規制できる金型を用いた圧延転造加工に関する技術が記載されている。この技術によれば、リング状部材の形状にばらつきが生じる事の防止を図れる。但し、使用する金属素材の体積が所定値よりも大きい場合には、成形ロールによる押圧が終了するよりも早い段階で、前記金型の成形空間が前記金属素材により満たされて、この金属素材の内部応力が高くなり過ぎてしまい、マンドレルに損傷が生じ易くなってしまう可能性がある。又、マンドレルが損傷しない場合でも、前記金型の成形空間内で行き場のない金属素材が歪んでしまい、加工後のリング状部材の真円度が悪化してしまう可能性がある。尚、この様な問題は、金型の温度変化に基づく、前記金属素材の体積変化によっても生じる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２００９−２７９６１１号公報

【特許文献2】特開昭５９−２１２１４２号公報

【特許文献3】特開平７−２７５９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、マンドレルに損傷が生じる事を防止すると共に、金属素材の体積のばらつきに拘わらず、加工後のリング状部材の形状の精度の向上を図れるリング状部材の製造方法及び製造装置を実現するものである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明のリング状部材の製造方法及び製造装置のうち、請求項１に記載したリング状部材の製造装置は、それぞれの中心軸が互いに平行な状態で配置された、マンドレルと、外径拘束型とを備えている。
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた１対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有している。
このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものである。
又、前記転造軸部は、その外周面に、円環状の金属素材の内周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第一転造面が形成されている。
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に円周方向の全周及び軸方向の全長に亙り転造加工を施す為の第二転造面が形成されている。この様な外径拘束型は、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向した状態で配置されている。
上述の様なリング状部材の製造装置は、前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの前記第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の前記第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事によりリング状部材を形成するものである。

【0017】

特に本発明のリング状部材の製造装置に於いては、前記マンドレルを構成する両支持軸部のうちの少なくとも一方の支持軸部である別体支持軸部が、前記転造軸部と別体で構成されている。
又、前記別体支持軸部が、前記転造軸部から軸方向に離れる方向に相対変位可能である。
更に、前記別体支持軸部に前記金属素材から加わる軸方向の押圧力が閾値以下の場合には、この別体支持軸部が前記転造軸部から軸方向に離れる方向に変位する事を阻止し、前記軸方向の押圧力が閾値を超えた場合には、前記別体支持軸部が当該方向に変位する事を許容する変位規制手段（例えば、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等のアクチュエータ、サーボモータ等）を備える。

【0018】

本発明のリング状部材の製造装置を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記両支持軸部を何れも、前記転造軸部と別体で構成され、且つ、前記金属素材から前記閾値を超える軸方向の押圧力を受けた場合に、前記転造軸部から軸方向に離れる方向に相対変位可能な別体支持軸部とする。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記両支持軸部のうちの一方の支持軸部を、前記転造軸部と別体で構成し、且つ、前記金属素材の加工中に軸方向に変位する事を阻止された状態で支持する。同じく他方の支持軸部を、前記別体支持軸部とする。更に、前記転造軸部を、前記一方の支持軸部に近付く方向の弾力を付与された状態で支持する。そして、前記金属素材の加工中に、前記転造軸部に、この金属素材から前記弾力を上回る軸方向荷重が加わった場合に、この転造軸部が、この弾力に抗して、前記一方の支持軸部から離れる方向に変位可能となる様に構成する。

【0019】

本発明のリング状部材の製造装置を実施する場合には、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記変位規制手段を、前記別体支持軸部を前記転造軸部に対して弾性的に付勢する、付勢手段（例えば、バネ等の機械式、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等）とする。

【0020】

本発明のリング状部材の製造方法及び製造装置のうち、請求項５に記載したリング状部材の製造方法で使用するリング状部材の製造装置は、上述の様な本発明のリング状部材の製造装置である。

【0021】

特に本発明のリング状部材の製造方法に於いては、前記別体支持軸部が、この金属素材から前記閾値を超える軸方向の押圧力を受けた場合に、この別体支持軸部を前記転造軸部から離れる方向に変位させる事により、前記金属素材の余肉を、この別体支持軸部側に逃がす。

【発明の効果】

【0022】

上述の様な構成を有する本発明によれば、マンドレルに損傷が生じる事を防止すると共に、金属素材の体積のばらつきに拘わらず、加工後のリング状部材の形状の精度の向上を図れる。
即ち、本発明の場合、前記マンドレルを構成する別体支持軸部が、金属素材から閾値を超える軸方向の押圧力を受けた場合に、この別体支持軸部が、転造軸部から軸方向に離れる方向に変位できる様に構成している。この為、加工中に、成形空間内の金属素材の内部応力が高くなった場合でも、前記別体支持軸部が前記転造軸部から離れる方向に変位して、前記成形空間内のこの別体支持軸部側を解放する事により、当該部分から前記金属素材の余肉を逃がす事ができる。この結果、成形空間内での前記金属素材の内部応力が低くなり、前記マンドレルに加わる応力を小さくできる。
又、上述の様に、加工中の金属素材の内部応力を解放する事ができる為、成形空間内で金属素材が歪む事を防止できる。この結果、加工後のリング状部材の真円度が悪化する事を防止できる。
尚、上述の様に、加工中に、成形空間内の金属素材の内部応力が高くなる場合とは、金属素材の体積のばらつきに基づいて、この金属素材の体積が所定の大きさ（目標とするリング状部材の体積）よりも大きい場合が考えられる。本発明は、この様な場合に、前記金属素材の内部応力を低くして（金属部材の余肉を別体支持軸部側に逃がして）、前記マンドレルに加わる応力を小さくすると共に、成形空間内で金属素材が歪む事を防止する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態の第１例のリング状部材の製造装置を示す断面図。

【図2】図１のＡ部に相当する拡大断面図。

【図3】本発明の実施の形態の第２例を示す、マンドレルの一部を示す断面図。

【図4】同第３例を示す、図１と同様の図。

【図5】同第４例を示す、図１と同様の図。

【図6】同第５例を示す、図１と同様の図。

【図7】本発明の製造方法の対象となる外輪及び内輪を組み込んだ転がり軸受の１例を示す、部分切断斜視図。

【図8】従来から知られている、円環状の金属素材を形成する工程の１例を示す断面図。

【図9】従来から使用されている転造装置を示す図。

【図10】従来構造の転造装置を使用して金属素材をリング状部材に加工する手順を説明する為の図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１、２により説明する。尚、本例のリング状部材の製造方法及び製造装置の特徴は、加工後のリング状部材３５の外径寸法を規制する構造、及び、金属素材２６の余肉を特定の軸方向に逃がす事ができる構造を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図９、１０に示した従来の製造方法及び製造装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、本例は、本発明を、前記金属素材２６に圧延転造加工を施して外輪用のリング状部材を造る為の製造方法及び製造装置に適用した例を示している。但し、本発明のリング状部材の製造方法、及び製造装置は、前述した図９、１０に示した従来構造と同様に、内輪用のリング状部材を対象とする事もできる。

【0025】

本例のリング状部材の製造装置２１ａは、マンドレル２３ａと、外径拘束型３６と、成形ロール２４ａと、サポートロール２５ａとを備えている。
このうちの、マンドレル２３ａは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた１対の金属製（例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金等）の支持軸部３７ａ、３７ｂと、軸方向に関してこれら両支持軸部３７ａ、３７ｂ同士の間に同心に設けられた金属製（例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金等）の転造軸部３８とを有している。

【0026】

前記両支持軸部３７ａ、３７ｂのうち、一方（図１の上方）の支持軸部３７ａは、その中心に軸方向両端が開口した中心孔３９ａを有する中空軸状である。この中心孔３９ａのうち、軸方向一端（図１の上端）寄り部分は、ねじ孔４０ａが形成されている。一方、この中心孔３９ａのうち、軸方向他端（図１の下端）寄り部分には、軸方向中間部よりも大径な嵌合孔４１ａが形成されている。又、前記一方の支持軸部３７ａの外周面のうち、軸方向一方側半部には、軸方向他方側半部よりも小径で軸方向に関して外径が変化しない小径円筒部４２ａが形成されている。又、本例の場合、前記一方の支持軸部３７ａの外周面のうち、他方側半部をマンドレル側規制面４３ａとしている。尚、上述の中心孔３９ａは、後述する転造軸部３８を前記一方の支持軸部３７ａから取り外す際に、杆状のノックアウト治具を挿通する為に利用する事もできる。

【0027】

又、前記両支持軸部３７ａ、３７ｂのうちの、他方（図１の下方）の支持軸部３７ｂは、上述の一方の支持軸部３７ａと図１の上下方向に関して対称な形状としている。
即ち、前記他方の支持軸部３７ｂは、その中心に軸方向両端に開口した中心孔３９ｂを有する中空軸状である。又、この中心孔３９ｂのうち、軸方向一端（図１の上端）寄り部分には、軸方向中間部よりも大径な嵌合孔４１ｂが形成されている。一方、前記中心孔３９ｂのうち、軸方向他端寄り部分には、ねじ孔４０ｂが形成されている。更に、前記他方の支持軸部３７ｂの外周面のうち、軸方向他方側半部には、軸方向一方側半部よりも小径で軸方向に関して外径が変化しない小径円筒部４２ｂが形成されている。又、本例の場合、前記他方の支持軸部３７ｂの外周面のうち、軸方向一方側半部をマンドレル側規制面４３ｂとしている。
尚、上述の様な支持軸部３７ａ、３７ｂは、例えば、超硬合金等の様な剛性が高い金属製とするのが好ましい。又、前記両支持軸部３７ａ、３７ｂの外径寸法は、適宜設定する事ができる。これら両支持軸部３７ａ、３７ｂの外径寸法を小さくした場合には、割れ難い鋼製（例えば、ダイス鋼、ハイス鋼）とするのが好ましい。

【0028】

又、前記転造軸部３８は、上述の両支持軸部３７ａ、３７ｂよりも軸方向寸法が小さく、中実状の杆状部材であり、軸方向両端寄り部分に設けられた１対の嵌合部４４ａ、４４ｂと、軸方向に関してこれら両嵌合部４４ａ、４４ｂ同士の間に設けられた転造面部４５とから成る。このうちの両嵌合部４４ａ、４４ｂは、それぞれが軸方向に関して外径が変化しない円柱状である。この様な両嵌合部４４ａ、４４ｂのうち、一方の嵌合部４４ａの外径寸法は、前記一方の支持軸部３７ａの嵌合孔４１ａの内径寸法よりも僅かに大きい。一方、前記両嵌合部４４ａ、４４ｂのうち、他方の嵌合部４４ｂの外径寸法は、前記他方の支持軸部３７ｂの嵌合孔４１ｂの内径寸法よりも僅かに小さい。

【0029】

又、前記転造面部４５は、外周面に、前記金属素材２６の内周面に転造加工を施す為の第一転造面４６が形成されている。
この第一転造面４６は、前記金属素材２６に圧延転造加工を施して得られるリング状部材３５の内周面の形状に見合った形状を有しており、軸方向中間部に形成された軌道形成部４７と、この軌道形成部４７の軸方向両側に形成された１対の円筒面部４８、４８と、軸方向両端寄り部分に形成された溝形成部４９、４９とから成る。
このうちの軌道形成部４７は、前記金属素材２６の内周面に外輪軌道を形成（転造）する為のものであり、前記マンドレル２３ａの中心軸を通る仮想平面に関する断面形状（母線形状）が、軸方向中央部に向かう程外径が大きくなる断面半円弧状である。又、前記両溝形成部４９は、前記金属素材２６の内周面の軸方向両端寄り部分にシールリングの外端縁を係止する為の係止溝を形成（転造）する為のものであり、前記仮想平面に関する断面形状（母線形状）が、前記軌道形成部４７側に形成された凸部と、軸方向両端側に形成された凹部とを滑らかに連続させた断面略Ｓ字形である。

【0030】

この様な転造軸部３８は、前記一方の嵌合部４４ａを前記一方の支持軸部３７ａの嵌合孔４１ａに締り嵌めで内嵌する事により、この一方の支持軸部３７ａに対する軸方向の変位及び傾斜を規制された状態で支持固定されている。
一方、前記転造軸部３８は、前記他方の嵌合部４４ｂを前記他方の支持軸部３７ｂの嵌合孔４１ｂに隙間嵌めで内嵌されている。この状態で、この他方の支持軸部３７ｂは、前記転造軸部３８に対して軸方向に変位する事ができる。尚、この他方の支持軸部３７ｂに対する、前記転造軸部３８の径方向のがたつき及び傾斜の大きさが最小限となる様に、前記他方の嵌合部４４ｂの外径寸法と、前記他方の支持軸部３７ｂの嵌合孔４１ｂの内径寸法とを規制する。

【0031】

上述の様なマンドレル２３ａを構成する一方の支持軸部３７ａは、小径円筒部４２ａに外嵌した複列のラジアル円すいころ軸受５０ａを介して、例えばハウジング等の固定部分に支持固定された固定支持部５１ａに回転可能な状態で支持されている。この様な固定支持部５１ａは、加工中以外は、前記金属素材２６の着脱の為に、例えば軸方向に退避させる事ができる。又、前記ラジアル円すいころ軸受５０ａを構成する、内輪の軸方向他端面は、前記小径円筒部４２ａの軸方向他端部と前記マンドレル側規制面４３ａの軸方向一端部とを連続する段部５３ａに当接している。一方、前記内輪の軸方向一端面は、前記一方の支持軸部３７ａの軸方向一端部に組み付けられた抑え部材５４ａの軸方向他端面に当接している。この様にして、前記ラジアル円すいころ軸受５０ａの軸方向に関する位置決めを図っている。尚、前記抑え部材５４ａは、円板状であり、中心部に形成された通孔５５ａを挿通したボルト５６ａを、前記一方の支持軸部３７ａのねじ孔４０ａに螺合する事により、この一方の支持軸部３７ａの軸方向一端部に組み付けられている。上述の様に、前記一方の支持軸部３７ａを、前記ラジアル円すいころ軸受５０ａを介して前記固定支持部５１ａに支持する事により、この一方の支持軸部３７ａの軸方向他端部（転造軸部３８側の端部）の振れを小さくする事ができる。

【0032】

一方、前記マンドレル２３ａを構成する他方の支持軸部３７ｂは、小径円筒部４２ｂに外嵌した複列のラジアル円すいころ軸受５０ｂを介して、変位可能支持部５２ａに回転可能な状態で支持されている。この変位可能支持部５２ａは、受け台等の固定部分５７に対して軸方向の変位を可能な状態で支持されており、加工中以外は、前記金属素材２６の着脱の為に、例えば軸方向に退避させる事ができる。

【0033】

又、前記ラジアル円すいころ軸受５０ｂを構成する内輪の軸方向一端面は、前記小径円筒部４２ｂの軸方向一端部と前記マンドレル側規制面４３ｂの軸方向他端部とを連続する段部５３ｂに当接している。一方、前記内輪の軸方向他端面は、前記他方の支持軸部３７ｂの軸方向他端部に組み付けられた抑え部材５４ｂの軸方向一端面に当接している。この様にして、前記ラジアル円すいころ軸受５０ｂの、軸方向に関する位置決めを図っている。尚、前記抑え部材５４ｂは、円柱状であり、中心部に形成された段付き形状の通孔５５ｂを挿通したボルト５６ｂを、前記他方の支持軸部３７ｂのねじ孔４０ｂに螺合する事により、この他方の支持軸部３７ｂの軸方向他端部に組み付けられている。

【0034】

又、本例の場合、前記変位可能支持部５２ａと、前記固定部分５７との間に、特許請求の範囲に記載した付勢手段及び変位規制手段に相当する、例えば、バネ等の機械式、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等の弾性部材５８、５８を設けている。そして、これら各弾性部材５８、５８により、前記他方の支持軸部３７ｂを、前記転造軸部３８に向けて（図１の上方に向けて）付勢している。この状態で、前記他方の支持軸部３７ｂ及び前記変位可能支持部５２ａは、前記一方の支持軸部３７ａ及び前記転造軸部３８に対して軸方向に変位する事ができる。即ち、本例の場合、前記他方の支持軸部３７ｂが、特許請求の範囲に記載した別体支持軸部に相当する。前記弾性部材５８、５８の弾性力（他方の支持軸部３７ｂを付勢する力）は、適宜設定するものであるが、後述する加工の際、成形空間内が前記金属素材２６で満たされた状態で、この金属素材２６が前記他方の支持軸部３７ｂを軸方向に押圧する押圧力よりは小さく設定しておく。
尚、前記一方の支持軸部３７ａと、前記他方の支持軸部３７ｂとの水平方向（図１の左右方向）の動きを同調させる観点から、前記固定支持部５１ａと前記変位可能支持部５２ａとを、共通の固定部分５７に支持するのが好ましい。

【0035】

又、前記外径拘束型３６は、金属製（例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金等）の円環状部材であり、外周面が、軸方向に関して外径が変化しない円筒面状である。一方、前記外径拘束型３６の内周面には、前記金属素材２６の外周面に転造加工を施す為の第二転造面５９が形成されている。本例の場合、この第二転造面５９は、軸方向に関して内径が変化しない円筒面状としている。又、前記外径拘束型３６は、加工後のリング状部材３５の外径寸法に等しい内径寸法を有している。この様な外径拘束型３６は、内径側に前記マンドレル２３ａの転造軸部３８を挿通した状態で、前記第二転造面５９を前記第一転造面４６に対向させている。尚、この状態で、前記外径拘束型３６の中心軸は、前記マンドレル２３ａの中心軸と平行である。

【0036】

又、前記成形ロール２４ａは、１個の金属製のローラ６０と、このローラ６０の中心孔に挿通された回転軸６１とから成り、この回転軸６１（ローラ６０の中心軸）が前記マンドレル２３ａ及び外径拘束型３６の中心軸と平行となる状態で前記外径拘束型３６の外径側に配置されている。この様な成形ロール２４ａは、前述した図９、１０に示した従来構造と同様に、電動モータ３４（図９参照）の回転により回転駆動された状態で、図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータにより、前記外径拘束型３６に対する遠近動｛水平方向（図１の左右方向）の変位｝を可能としている。

【0037】

又、前記サポートロール２５ａは、前述した図９、１０に示した従来構造と同様に、１対の金属製のローラ６２ａ、６２ｂと、これら両ローラ６２ａ、６２ｂの中心孔に挿通された回転軸６３とから成る。この様なサポートロール２５ａは、この回転軸６３（両ローラ６２ａ、６２ｂの中心軸）が前記マンドレル２３ａ、前記外径拘束型３６、及び前記成形ロール２４ａの中心軸と平行な状態で、前記マンドレル２３ａの中心軸に関して、この成形ロール２４ａと反対側に配置されている。又、前記サポートロール２５ａは、前記電動モータ３４の回転に基づいて、前記成形ロール２４ａと同期して回転駆動される。この様なサポートロール２５ａは、加工中に、前記両ローラ６２ａ、６２ｂの外周面の一部を、それぞれ前記マンドレル２３ａのマンドレル側規制面４３ａ、４３ｂに当接させる事により、このマンドレル２３ａの前記サポートロール２５ａ側への変位を規制する為のものである。尚、本例の場合、前記サポートロール２５ａは、加工中に、水平方向に変位しない様に規制されている。従って、このサポートロール２５ａが、前記マンドレル２３ａを前記成形ロール２４ａ側に押圧する事はない。但し、加工中に、前記サポートロール２５ａを、前記成形ロール２４ａ側に変位する様に構成して、前記マンドレル２３ａをこの成形ロール２４ａ側に押圧する様に構成する事もできる。この様な構成を採用した場合には、上述の様に前記成形ロール２４ａが水平方向に変位する構成としても良いし、水平方向に変位しない構成とする事もできる。

【0038】

以下、上述の様な構成を有するリング状部材の製造装置２１ａを使用して、前記金属素材２６に圧延転造加工を施して、前記リング状部材３５を造る手順に就いて説明する。
先ず、前記金属素材２６を、内径側に前記マンドレル２３ａを挿通した状態で、この金属素材２６の円周方向一部を、このマンドレル２３ａの第一転造面４６と、前記外径拘束型３６の第二転造面５９と、前記両支持軸部３７ａ、３７ｂの前記転造軸部３８側の端面との間に形成された成形空間内に配置する。

【0039】

この状態で、前記サポートロール２５ａを回転駆動すると共に、このサポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの外周面の一部を、前記マンドレル２３ａの各マンドレル側規制面４３ａ、４３ｂに近接対向させておく。
次いで、前記成形ロール２４ａを、前記サポートロール２５と同期して回転駆動しながら、前記外径拘束型３６に近付く様に水平方向に変位させて、前記成形ロール２４ａのローラ６０の外周面を前記外径拘束型３６の外周面に当接させる。すると、前記成形ロール２４ａの回転に伴い、この外径拘束型３６が連れ回る。

【0040】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、この外径拘束型３６及び前記金属素材２６を介して前記マンドレル２３ａが図１の左側に向けて押圧されて、前記サポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの外周面が、前記マンドレル２３ａの両マンドレル側規制面４３ａ、４３ｂに強く当接する。すると、前記サポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの回転に伴い、前記マンドレル２３ａが連れ回る。又、この状態では、前記外径拘束型３６とこのマンドレル２３ａとが、同期して回転しており、これら両部材３６、２３ａの回転に伴い、前記金属素材２６が回転する。

【0041】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、先ず、前記金属素材２６の軸方向両端面が、前記両支持軸部３７ａ、３７ｂの前記転造軸部３８側の端面に当接するまで、前記金属素材２６の軸方向寸法が大きくなる様に塑性変形する。そして、この金属素材２６の軸方向両端面が、前記両支持軸部３７ａ、３７ｂの前記転造軸部３８側の端面に当接すると、前記金属素材２６の外周面が、前記外径拘束型３６の内周面に全周に亙り当接するまで、外径が大きくなる様に塑性変形する。この状態では、前記成形空間が、前記金属素材２６により満たされた状態となる。
尚、上述の様に前記金属素材２６の軸方向両端面のうち、前記他方の支持軸部３７ｂ側の端面が、この他方の支持軸部３７ｂに当接した状態では、前記金属素材２６からこの他方の支持軸部３７ｂに対して軸方向の押圧力が加わる。本例の場合、この状態で加わる押圧力よりも、前記各弾性部材５８、５８の弾性力（各弾性部材５８、５８が他方の支持軸部３７ｂを付勢する力）を大きく設定している為、上述の状態ではこの他方の支持軸部３７ｂは、軸方向に変位する事はない。

【0042】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、前記金属素材２６の内部応力が高まり、前記成形空間を構成する、周囲の部材（マンドレル２３ａ、外径拘束型３６、及び両支持軸部３７ａ、３７ｂ）を押圧する。そして、前記金属素材２６の押圧力のうち、前記他方の支持軸部３７ｂの前記転造軸部３８側の端面に加わる押圧力が、所定の値（各弾性部材５８、５８の弾性力）を超えると、この他方の支持軸部３７ｂが、図２に示す様に、前記各弾性部材５８、５８の弾性力に抗して、前記転造軸部３８から離れる方向（図２の下方）に向けて変位する。すると、前記成形空間の軸方向他端部が解放されて、当該部分から前記金属素材２６の余肉６４（図２に斜格子で示す部分）を逃がす事ができる。尚、上述の圧延転造加工により得られるリング状部材３５に、必要に応じて切削加工、研削加工等の仕上げ加工を施して外輪とする。

【0043】

上述の様に構成する本例のリング状部材の製造方法及び製造装置によれば、前記マンドレル２３ａに損傷が生じる事を防止すると共に、加工後のリング状部材３５の形状の精度の向上を図れる。
即ち、本例の場合、前記マンドレル２３ａを構成する前記他方の支持軸部３７ｂが、前記金属素材２６から所定の軸方向（転造軸部３８から離れる方向）の押圧力を受けた場合に、この他方の支持軸部３７ｂが、前記転造軸部３８から軸方向に離れる方向に変位できる様に構成している。この為、加工中に、前記成形空間内の金属素材２６の内部応力が高くなった場合でも、前記他方の支持軸部３７ｂが前記転造軸部３８から離れる方向に変位して、前記成形空間内のこの他方の支持軸部３７ｂ側を解放する事により、当該部分から前記金属素材２６の余肉を逃がす事ができる。この結果、前記成形空間内での前記金属素材２６の内部応力が低くなり、前記マンドレル２３ａに加わる応力を小さくできる。
又、上述の様に、加工中の金属素材２６の内部応力を解放する事ができる為、成形空間内でこの金属素材２６が歪む事を防止できる。この結果、加工後のリング状部材３５の真円度が悪化する事を防止できる。

【0044】

又、本例の場合、加工の終盤で、前記外径拘束型３６により金属素材２６の外径を拘束すると共に、前記一方の支持軸部３７ａの前記転造軸部３８側の端面により前記金属素材２６の軸方向一端面を拘束する事ができる。この為、加工後のリング状部材３５の外周面と軸方向一端面には切削加工を施さなくて済むか、或いは施す場合でも僅かな加工で済む。一方、前記リング状部材３５の前記他方の支持軸部３７ｂ側の端面は、余肉の移動が多い場合には、切削加工を施す。但し、余肉の移動が無い場合或いは僅かである場合には、切削加工を省略する事もできる。この様に、本例の場合、切削加工の工程を短くしたり、切削加工を施す位置を限定して、生産効率の向上を図れる。尚、製品によっては、仕上げ加工を施す事なく、本例の製造方法により製造されたリング状部材３５が、最終製品となる場合もある。

【0045】

又、本例の場合、前記マンドレル２３ａを、それぞれ別体に設けた１対の支持軸部３７ａ、３７ｂと、転造軸部３８とにより構成している。この為、この転造軸部３８が損傷した場合に、この転造軸部３８のみの交換で済む。この結果、修理コストを抑える事ができる。
又、本例の様に、短い転造軸部３８の軸方向両端部を、剛性の高い前記両支持軸部３７ａ、３７ｂにより支持する構成は、この転造軸部３８を支持する位置が、前記金属素材２６に近くなる為、この金属素材２６から加わる曲げ応力を低減する事ができる。この結果、前記マンドレル２３ａの耐久性の向上を図れる。

【0046】

又、本例の場合、上述の圧延転造加工により、前記リング状部材２２の外周面、内周面、及び前記一方の支持軸部３７ａ側の端面を、同時に仕上げる事ができる。この為、前記リング状部材２２の前記一方の支持軸部３７ｂ側の端面から、外輪軌道及びシールリング用の係止溝までの軸方向距離の精度の向上を図れる。この結果、リング状部材の軸方向端面を基準として行う研削加工の前準備としての切削加工を不要にするか、或いは切削加工を行う場合でも簡単に済ませる事ができる。

【0047】

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図３により説明する。本例のリング状部材の製造装置の場合、マンドレルを構成する一方の支持軸部３７ａと、転造軸部３８とを一体に形成している。その他の構成及び作用効果に就いては、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

【0048】

［実施の形態の第３例］
本発明の実施の形態の第３例に就いて、図４により説明する。本例のリング状部材の製造装置２１ｂは、前述の実施の形態の第１例と同様に、マンドレル２３ｂを、１対の支持軸部３７ｃ、３７ｄと、転造軸部３８ａとにより構成している。
本例の場合、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄのうちの、一方の支持軸部３７ｃの中心孔３９ｃのうち、軸方向他端寄り部分に形成された嵌合孔４１ｃの内径寸法を、前記転造軸部３８ａの一方の嵌合部４４ａの外径寸法よりも僅かに大きくしている。又、前記一方の支持軸部３７ｃは、外周面の軸方向一方側半部に形成された小径円筒部４２ａのうち、軸方向一端寄り部分に雄ねじ部６５ａが形成されている。そして、この雄ねじ部６５ａに螺合したナット状の抑え部材６６ａの先端部（軸方向他端部）を、ラジアル円すいころ軸受５０ａを構成する内輪の軸方向一端面に当接させている。尚、この内輪の軸方向他端面は、前記小径円筒部４２ａの軸方向他端部とマンドレル側規制面４３ａの軸方向一端部とを連続する段部５３ａに当接している。又、本例の場合、前記一方の支持軸部３７ｃの中心孔３９ｃのうち、軸方向一端寄り部分に、ねじ孔を形成していない。

【0049】

又、前記一方の支持軸部３７ｃは、前記ラジアル円すいころ軸受５０ａを介して、変位可能支持部５２ｂに回転可能な状態で支持されている。特に、本例の場合、この変位可能支持部５２ｂと、受け台等の固定部分５７との間に、例えば、バネ等の機械式、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等の弾性部材５８、５８を設けている。そして、これら各弾性部材５８、５８により、前記一方の支持軸部３７ｃを、前記転造軸部３８ａに向けて（図４の下方に向けて）付勢している。この状態で、前記一方の支持軸部３７ｃは、前記転造軸部３８ａに対して軸方向に変位する事ができる。尚、前記弾性部材５８、５８の弾性力（一方の支持軸部３７ｃを付勢する力）は、前述した実施の形態の第１例と同様に適宜設定する。本例の場合、一方の支持軸部３７ｃを付勢する弾性部材５８、５８の弾性力と、後述する他方の支持軸部３７ｄを付勢する弾性部材５８、５８の弾性力とを同じとしている。

【0050】

一方、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄのうち、他方の支持軸部３７ｄは、前述した一方の支持軸部３７ｃと図４の上下方向に関して対称な形状としている。
即ち、この様な他方の支持軸部３７ｄの外周面の軸方向他方側半部に形成された小径円筒部４２ｂのうち、軸方向他端寄り部分に雄ねじ部６５ｂが形成されている。そして、この雄ねじ部６５ｂに螺合したナット状の抑え部材６６ａの先端部（軸方向一端部）を、ラジアル円すいころ軸受５０ｂを構成する内輪の軸方向他端面に当接させている。尚、この内輪の軸方向一端面は、前記小径円筒部４２ｂの軸方向一端部とマンドレル側規制面４３ｂの軸方向他端部とを連続する段部５３ｂに当接している。又、本例の場合、前記他方の支持軸部３７ｄの中心孔３９ｄのうち、軸方向他端寄り部分に、ねじ孔を形成していない。その他の、前記他方の支持軸部３７ｄの構造及び支持態様は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。即ち、本例では、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄが何れも、特許請求の範囲に記載した別体支持軸部に相当する。

【0051】

又、前記転造軸部３８ａは、軸方向両端面の中心部に、この軸方向両端面から軸方向に延出した状態で１対の連結軸部６７ａ、６７ｂが設けられている。これら両連結軸部６７ａ、６７ｂは、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄの中心孔３９ｃ、３９ｄに挿通された状態で、それぞれの先端部を、固定部分５７に支持固定されている。この様にして、前記転造軸部３８ａの軸方向に関する位置決めを図っている。

【0052】

上述の様な構成を有する本例の場合、加工中に、成形空間が金属素材２６により満たされた状態で、前記金属素材２６から前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄに加わる軸方向の押圧力が所定の値を超えた場合に、これら両支持軸部３７ｃ、３７ｄが、それぞれ前記各弾性部材５８、５８の弾性力に抗して、前記転造軸部３８ａから離れる方向に向けて変位する。この為、前記成形空間の軸方向両端部が解放されて、当該両部分から前記金属素材２６の余肉６４を逃がす事ができる。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

【0053】

［実施の形態の第４例］
本発明の実施の形態の第４例に就いて、図５により説明する。本例のリング状部材の製造装置２１ｃの場合、マンドレル２３ｃを構成する両支持軸部３７ｅ、３７ｂのうちの一方の支持軸部３７ｅの中心孔３９ｅのうち、軸方向他端部に設けられた嵌合孔４１ｃ以外の部分の内径を、実施の形態の第１例の場合よりも大きくしている。尚、この嵌合孔４１ｃの内径寸法は、前述した実施の形態の第３例と同様に、転造軸部３８ｃの一方の嵌合部４４ａの外径寸法よりも僅かに大きい。そのほか、前記一方の支持軸部３７ｅの構造は、前述した実施の形態の第３例の構造と同様であり、その支持態様は、前述した実施の形態の第１例と同様である。
又、前記両支持軸部３７ｅ、３７ｂのうち、特許請求の範囲に記載した別体支持軸部である他方の支持軸部３７ｂの構造及び支持態様は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

【0054】

又、本例の場合、転造軸部３８ｃの軸方向一端面に、この転造軸部３８ｃの一方の嵌合部４４ａよりも小径であり、当該端面から軸方向一方に延出した連結軸部６７ｃを設けている。この連結軸部６７ｃは、前記一方の支持軸部３７ｅの中心孔３９ｅに挿通された状態で、その先端部を、例えば、バネ等の機械式、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等の弾性部材５８ａを介して固定部分５７に支持されている。この弾性部材５８ａは、前記転造軸部３８ｃに対して、前記一方の支持軸部３７ｅに近付く方向（図５の上方）の弾性力を付与している。尚、前記弾性部材５８ａに弾力を付与された状態で、前記転造軸部３８ｃは、前記一方の嵌合部４４ａの軸方向一端面と、前記一方の支持軸部３７ｅの嵌合孔４１ｃの底部との係合（当接）により、軸方向一方側への変位を規制されている。従って、前記転造軸部３８ｃは、この転造軸部３８ｃに所定の軸方向（一方の支持軸部３７ｅから離れる方向）の押圧力が加わった場合に、前記弾性部材５８ａの弾性力に抗して、前記一方の支持軸部３７ｅから離れる方向（図５の下方）に変位する事ができる。

【0055】

以上の様な構成を有する本例の場合、圧延転造加工の際、金属素材２６の軸方向に関する流動をバランス良く行う事ができる。
即ち、前記転造軸部３８ｃには、軌道形成部４７及び溝形成部４９等の凹凸部が形成されている。この為、これら凹凸部と前記金属素材２６（図１参照）とが係合して、成形空間内でのこの金属素材２６の、前記一方の支持軸部３７ｅ側から他方の支持軸部３７ｂ側への流動がスムーズに行われない可能性がある。本例の場合、前記転造軸部３８ｃを、前記一方の支持軸部３７ｅに対して軸方向他方への変位を可能な状態で支持している。この為、前記転造軸部３８ｃの凹凸部と前記金属素材２６との係合に基づいて、この転造軸部３８ｃに前記一方の支持軸部３７ｅから離れる方向の押圧力が加わった場合に、前記転造軸部３８ｃが、前記金属素材２６と共に軸方向他方に変位して、この金属素材２６の、前記一方の支持軸部３７ｅ側から他方の支持軸部３７ｂ側への流動を妨げない様にする事ができる。この結果、軸方向に関してバランスが良い高品質なリング状部材を得る事ができる。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

【0056】

［実施の形態の第５例］
本発明の実施の形態の第５例に就いて、図６により説明する。本例のリング状部材の製造装置２１ｄは、マンドレル２３ｃを構成する両支持軸部３７ｃ、３７ｄを、送りねじ機構６８、６８により、軸方向に関して変位できる様に設けている。
以下、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄの構造及び支持態様に就いて説明するが、これら両支持軸部３７ｃ、３７ｄの構造及び支持態様は、これら両支持軸部３７ｃ、３７ｄ同士で図６の上下方向に関して対称である為、一方（図６の上方）の支持軸部３７ｃに就いてのみ説明する。

【0057】

本例のマンドレル２３ｃは、前述した実施の形態の第３例と同様の構造を有している。この様なマンドレル２３ｃを構成する両支持軸部３７ｃ、３７ｄのうちの一方の支持軸部３７ｃは、ラジアル円すいころ軸受５０ａを介して、変位可能支持部５２ｃに対して、回転可能な状態で支持されている。
前記変位可能支持部５２ｃは、前記マンドレル２３ｃの中心軸を通る仮想平面に関する断面形状が、転造軸部３８ａ側（図６の下方）に開口した断面略コ字形である有底円筒状である。この様な変位可能支持部５２ｃは、前記送りねじ機構６８により、固定部分５７に対する軸方向の変位を可能な状態に支持されている。

【0058】

前記送りねじ機構６８は、サーボモータ６９と、減速機７０と、ボールねじ７１と、ナット７２とから成る。
このうちの、サーボモータ６９は、前記固定部分５７の前記転造軸部３８ａと反対側に固定されている。
又、前記減速機７０は、前記サーボモータ６９の出力軸（図示省略）と、前記ボールねじ７１との間に設けられている。
前記ボールねじ７１は、その一端部を前記減速機７０に接続している。又、このボールねじ７１は、軸方向中間部を前記固定部分５７の貫通孔７３に挿通した状態で、その軸方向他半部を、前記固定部分５７の前記転造軸部３８ａ側に配置している。
更に、前記ナット７２は、前記ボールねじ７１の軸方向他端寄り部分に螺合された状態で、前記変位可能支持部５２ｃの底部のうち、前記転造軸部３８ａと反対側面（図６の上面）に支持固定されている。
上述の様な構成を有する送りねじ機構６８は、前記サーボモータ６９の駆動に基づいて、前記変位可能支持部５２ｃ及び一方の支持軸部３７ｃを軸方向に変位させる事ができる。

【0059】

尚、本例の場合、前記一方の支持軸部３７ｃ側に設けたサーボモータ６９に加わるトルク（金属素材２６から一方の支持軸部３７ａに加わる軸方向の押圧力）、及び、他方の支持軸部３７ｄ側に設けたサーボモータ６９に加わるトルク（金属素材２６から他方の支持軸部に加わる軸方向の押圧力）が、所定の値を超えた場合にのみ、前記両サーボモータ６９、６９を同時に駆動して、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄを前記転造軸部３８ａから離れる方向に変位させる様に構成している。従って、前記金属素材２６が、その軸方向寸法が大きくなる様に塑性変形している状態で、この金属素材２６の軸方向一端面のみが前記一方の支持軸部３７ａの前記転造軸部３８ａ側の端面に当接して、この一方の支持軸部３７ａ側に設けられたサーボモータ６９に加わるトルクのみが増加した場合、又は、これとは逆に、前記他方の支持軸部３７ｄ側に設けられたサーボモータ６９に加わるトルクのみが増加した場合には、前記両サーボモータ６９、６９を駆動しない様に規制している。

【0060】

以下、上述の様な構成を有するリング状部材の製造装置２１ｄを使用して、金属素材２６に圧延転造加工を施して、リング状部材３５を造る手順に就いて説明する。
先ず、前記金属素材２６を、リング状部材の製造装置２１ｄにセットする。
この状態で、サポートロール２５ａを回転させると共に、このサポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの外周面の一部を、それぞれ前記マンドレル２３ｃのマンドレル側規制面４３ａ、４３ｂに近接対向させておく。

【0061】

次いで、前記成形ロール２４ａを回転させながら、外径拘束型３６に近付く様に水平方向に変位させて、この成形ロール２４ａのローラ６０の外周面を前記外径拘束型３６の外周面に当接させる。すると、前記成形ロール２４ａの回転に伴い、この外径拘束型３６が連れ回る。

【0062】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、この外径拘束型３６及び前記金属素材２６を介して前記マンドレル２３ｃが図６の左側に向けて押圧されて、前記サポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの外周面が、それぞれ前記マンドレル２３ｃの両マンドレル側規制面４３ａ、４３ｂに当接する。すると、前記サポートロール２５ａの両ローラ６２ａ、６２ｂの回転に伴い、前記マンドレル２３ｃが連れ回る。又、この状態では、前記外径拘束型３６とこのマンドレル２３ｃとが、同期して回転しており、これら両部材３６、２３ａの回転に伴い、前記金属素材２６が回転する。

【0063】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、先ず、前記金属素材２６の軸方向両端面が、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄの前記転造軸部３８ａ側の端面に当接するまで、軸方向寸法が大きくなる様に塑性変形する。そして、前記金属素材２６の軸方向両端面が、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄの前記転造軸部３８ａ側の端面に当接すると、前記金属素材２６の外周面が、前記外径拘束型３６の内周面に全周に亙り当接するまで、外径が大きくなる様に塑性変形する。この状態では、前記成形空間が、前記金属素材２６により満たされた状態となる。

【0064】

この状態から更に、前記成形ロール２４ａを前記外径拘束型３６に向けて変位（押圧）させると、前記金属素材２６の内部応力が高まり、この金属素材２６が前記成形空間を構成する周囲の部材（マンドレル２３ｃ、外径拘束型３６、両支持軸部３７ｃ、３７ｄ）を押圧する。そして、前記金属素材２６の押圧力のうち、これら両支持軸部３７ｃ、３７ｄに加わる軸方向の押圧力（両サーボモータ６９、６９に加わるトルク）が所定の値を超えると、これら両サーボモータ６９、６９が駆動して、前記両支持軸部３７ｃ、３７ｄを、前記転造軸部３８ａから離れる方向に向けて変位させる。すると、前記成形空間の軸方向両端部が解放されて、当該両部分から前記金属素材２６の余肉を逃がす事ができる。尚、所望のリング状部材の形状が得られるまで、必要に応じて、上述の工程を複数回繰り返す事もできる。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第３例の場合と同様である。
尚、本例を実施する場合に、変位可能支持部を軸方向に変位させる為の送りねじ機構の構造は、前述の構造に限定されるものではない。又、前記両サーボモータ６９、６９は、１つのサーボモータにより共通化を図る事もできる。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明の製造方法及び製造装置の対象となるリング状部材には、仕上げ加工（切削加工又は研削加工）を施す必要があるリング状部材だけでなく、仕上げ加工が不要なリング状部材（内輪、外輪）も含まれる。
又、本発明を実施する場合には、前述した実施の形態の各例の構造を、適宜組み合わせて実施する事も可能である。
又、前述の各実施の形態では、加工中に、サポートロールを水平方向に変位させる事なく、成形ロールのみを水平方向（マンドレル側）に変位させる構成を採用している。但し、これとは逆に、成形ロールを水平方向に変位させる事なく、サポートロールのみを水平方向（マンドレル側）に変位させる構成とする事もできる。又、サポートロールと成形ロールとの両方を、水平方向に変位させる構成を採用する事もできる。
又、前述の実施の形態の第５例を実施する場合に、マンドレルを構成する両支持軸部のうち、一方の支持軸部の軸方向変位を規制して、他方の支持軸部のみを送りねじ機構により軸方向に変位させる構成を採用する事もできる。即ち、前述した実施の形態の第１例の構造に於いて、他方の支持軸部を軸方向に変位可能に支持する構造の代わりに、前述の実施の形態の第５例の送りねじ機構の構成を採用する事もできる。

【符号の説明】

【0066】

１ ラジアル玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ 保持器
８ ビレット
９ 小径部
１０ 大径部
１１ 第一中間素材
１２ 第二円筒部
１３ 第二中間素材
１４ 第一円筒部
１５ 第三中間素材
１６ 底板部
１７ 第四中間素材
１８ 小径円筒部材
１９ 内向鍔部
２０ 大径円筒部材
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ リング状部材の製造装置
２２ リング状部材
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ マンドレル
２４、２４ａ 成形ロール
２５、２５ａ サポートロール
２６ 金属素材
２７ 第一転造面
２８ マンドレル側規制面
２９ 受け台
３０ 第二転造面
３１ 成形ロール側規制面
３２ ローラ
３３ 同期機構
３４ 電動モータ
３５ リング状部材
３６ 外径拘束型
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ 支持軸部
３８、３８ａ、３８ｃ 転造軸部
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、３９ｅ 中心孔
４０ａ、４０ｂ ねじ孔
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 嵌合孔
４２ａ、４２ｂ 小径円筒部
４３ａ、４３ｂ マンドレル側規制面
４４ａ、４４ｂ 嵌合部
４５ 転造面部
４６ 第一転造面
４７ 軌道形成部
４８ 円筒面部
４９ 溝形成部
５０ａ、５０ｂ ラジアル円すいころ軸受
５１ａ、５１ｂ 固定支持部
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 変位可能支持部
５３ａ、５３ｂ 段部
５４ａ、５４ｂ 抑え部材
５５ａ、５５ｂ 通孔
５６ａ、５６ｂ ボルト
５７ 固定部分
５８、５８ａ 弾性部材
５９ 第二転造面
６０ ローラ
６１ 回転軸
６２ａ、６２ｂ ローラ
６３ 回転軸
６４ 余肉
６５ａ、６５ｂ 雄ねじ部
６６ａ、６６ｂ 抑え部材
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ 連結軸部
６８ 送りねじ機構
６９ サーボモータ
７０ 減速機
７１ ボールねじ
７２ ナット
７３ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】