JPH01210127A - 帯状素材のスパイラル成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼等金属製の帯状素材をスクリューコンベア
のスクリュー、熱交換器の伝熱管、バネ等に使用される
スパイラル形状体に好適に成形しろる帯状素材のスパイ
ラル成形装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来のこの種スパイラル成形装置としては、近接対向す
る一対の円錐状成形ロールを逆方向に回転駆動させるよ
うに構成したものが知られている。 この装置によれば、帯状素材を成形ロール間に導いて、
素材肉厚を幅方向に漸次異ならしめるべく冷間圧延する
ことにより、スパイラル形状体に成形することができる
。

【発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる装置は、一対の成形ロールによる
一回の圧延により帯状素材を最終形状に成形するもので
あるから、冷間圧延であることとも相俟って圧下率が高
く、素材の性状、板厚及び所望する曲げ角度によっては
、良好な曲げ加工を行い得す、特に内径の小さなスパイ
ラル形状体を得ることは困難である。しかも、圧延時に
おける素材の幅方向への伸びを規制する手段を設けてい
ないため、素材を所望形状に曲げ加工するのは容易では
ない。 本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、帯状
素材を所望のスパイラル形状に良好且つ容易に成形する
ことのできる帯状素材のスパイラル成形装置を提供する
ことを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この課題を解決した本発明のスパイラル成形装置は、回
転自在に支持された片持状の保持軸と、この保持軸に並
行し且つ両端軸受部の位置を保持軸の周方向において岨
酩させることによって保持軸に対して傾斜すべく配置さ
れた。同一方向に回転駆動される複数の駆動軸と、各駆
動軸に固着された、面記保持軸に転接しうる複数の成形
ロールと、を具備してなり、各成形ロールの外周部に、
溝幅がロール中心方向に漸次狭小となる複数の環状成形
溝を軸線方向に岨鉛させて形成し、金属製の帯状素材を
、その幅方向両端部が成形溝の溝底と保持軸の外周面と
で保持される状態で、各成形溝内を順次通過せしめるよ
うに構成したものである。各駆動軸の保持軸に対する傾
斜角度は、各成形溝が保持軸回りの素材進行経路に略沿
うように設定する。 〔作用〕 帯状素材は、゛各成形溝内を順次通過せしめられること
により１幅方向における板厚が保持軸から離間する方向
に漸次小さくなるように圧延されて、保持軸周りに旋回
するスパイラル形状に曲げ加工される。このとき、各駆
動軸を保持軸に対して傾斜させて、各成形溝を素材のス
パイラル状進行経路に略沿うように配置させておくこと
により、−の成形溝から次の成形溝への素材移行が円滑
に行われ、素材のスパイラル成形が良好に行われること
になる。さらに、素材の幅方向伸びが成形溝の溝底と成
形作用軸部の外周面とで規制されるから。 所望形状に正確に加工される。 〔実施例〕 以下、本発明の構成を第１図〜第１０図に示す実施例に
基づいて具体的に説明する。なお、以下の説明において
、上下、左右というときは第１図における上下、左右を
意味するものとする。 第１図及び第４図において、１は板厚均一の金属製帯状
素材（帯鋼等）２を加熱する素材加熱装置、３は加熱さ
れた素材２をスパイラル状に圧延成形するスパイラル成
形装置、４は圧延成形されたスパイラル形状体２′を所
望ピッチ、径のスパイラル成形品に矯正する形状矯正装
置である。 素材加熱装置１は、第４図に示す如く、加熱炉５とその
出口側における素材温度を検出する温度検出器例えば赤
外線温度検出器６とその検出温度に基づいて加熱炉５を
制御する制御器７とを具備してなり、スパイラル成形装
置３に送り込まれる素材２をこれが加熱炉５を経過せし
められる間に適宜の熱間温度に急速加熱するようになっ
ている。 なお、帯状素材２として冷間圧延可能な軟質材を使用す
る場合には、かかる素材加熱装置１を設けておく必要は
ない。 スパイラル成形装置３は、第１図〜第９図に示す如く、
左右に対峙する第１及び第２支持壁８゜９と両支持壁８
，９間に架設せる支持桁１０とをを有する機枠と、右端
部を第１支持壁８に軸受体１１を介して回転自在に支持
させた水平片持状の保持軸１２と、保持軸１２の周囲に
、保持軸１２の周方向に適宜間隔を隔てて、保持軸１２
と並行状に配置された複数の駆動軸１３・・・（この実
施例では、第１．第２及び第３駆動軸１３□、１３□。 １３、）と、各駆動軸１３に固着された複数の成形ロー
ル１４・・・（この実施例では、第１．第２及び第３成
形ロール１４□、１４□、１４．）とを具備してなる。 保持軸１２の中間部分は左方向に順次窄まる截頭円錐状
の成形作用軸部１２ａに構成されており、その先端部分
は成形作用軸部１２ａの左端部に連なる均一径の矯正作
用軸部１２ｂに構成されている。なお、保持軸１２の保
持作用軸部１２ａ、１２ｂのテーパ度、径は、帯状素材
の性状、所望するスパイラル形状等の諸条件に応じて適
宜に設定される。 各駆動軸１３は、第１図及び第３図に示す如く。 両端部１３ａ、１３ｂを第１支持壁８に支持せる軸受支
持体１５及び第２支持壁９に自動調心軸受からなる第１
及び第２軸受体１６ａ、１６ｂを介して回転自在に支持
されており、傾斜角度調整機構１７及び間隔調整機構１
８により、保持軸１２に対する傾斜角度θ及び間隔りを
調整しうるように工夫されている。 傾斜角度調整機構１７は、第１図、第３図、第８図及び
第９図に示す如く、保持軸１２の周方向における各駆動
軸１３の右端軸受部１３ｂ位置に対する左端軸受部１３
ａ位置のｌｌ１ｆｌｆＩ量Ｑを変更することにより、各
駆動軸１３の保持軸１２に対する傾斜角度θを調整しう
るように構成されている。 すなわち、第１支持壁８及び支持桁１０と軸受支持体１
５との間に、保持軸１２を中心とする円弧形状の係合部
８ａ、１５ａ及び１０ａ、１５ｂを形成して、各係合部
８ａ、１５ａ及び１０ａ。 １５ｂを互いに摺動自在に係合させることによって、軸
受支持体１５を第１支持壁８及び支持桁１０に保持軸１
２を中心として揺動自在に支持しである。而して、軸受
支持体１５を揺動させ、これに支持された各駆動軸１３
の右端軸受部１３ａを保持軸１２の周方向に同行移動さ
せると、保持軸１２の周方向における各駆動軸１３の両
端軸受部１３ａ、１３ｂ位置はその移動量に相当する量
Ｑだけ齟齬することになり（第９図参照）、その結果、
各駆動軸１３は保持軸１２に対してその醗閤量Ｑに対応
する角度θだけ傾斜せしめられることになる（第８図参
照）、シたがって、各駆動軸１３の保持軸１２に対する
傾斜角度Ｏは、軸受支持体１５の揺動量（並びに揺動力
向）を適宜に設定することによって、所定の範囲で自由
に変更調整することができる。また、この実施例のもの
では。 軸受支持体１５側にウオームホイール１９を固設すると
共に第１支持壁８側にウオームホイール】−９に歯合せ
るウオーム２０を設けてあって、該ウオーム２０を適宜
の駆動機構２１により正逆転駆動させることによって、
軸受支持体１５を自動的に揺動操作しうるようになって
いる。さらに、軸受支持体１５は、支持桁１０の長孔１
０ｂに挿通させたセットボルト２２により取付られてい
て、セットボルト２２を締付けることにより任意の揺動
位置に固定しうるようになっている。 また１間隔調整機構１８は、第１図、第３図及び第９図
に示す如く、各軸受体１６ａ、１６ｂの保持軸１２に対
する位置を変更することによって。 各駆動軸１３の保持軸１２の軸線に対する間隔りを調整
しうるように構成されている。 すなわち、各第１軸受体Ｌ６ａ、１６ｂは、第２支持壁
９及び軸受支持体１５に形成せるガイド溝９ａ、１５ｃ
に、保持軸１２に直交する方向に摺動自在に支持されて
いる。また、各軸受体１６ａ、１６ｂに調整ネジ２３ａ
、２３ｂを取着すると共に、このネジ２３ａ、２３ｂを
、第２支持壁９及び軸受支持体１５に回転操作自在に取
付けた調整操作ナツト２４ａ、２４ｂに螺挿しである。 したがって、各ナツト２４　ａ、２４　ｂを回転操作し
て各ネジ２３ａ、２３ｂを螺送させることによって、各
軸受体１６ａ、１６ｂの保持軸１２に対する位置を調整
しうる。なお、軸受支持体１５の中心部にはスパイラル
形状体２′の通過穴１５ｄが穿設されている。 そして、各駆動軸１３は、その右端部１３ｂを適宜の駆
動機構に連動連結することによって、同一方向（第４図
上１時計方向）に回転駆動せしめられるようになってい
る。なお、各駆動軸１３と駆動機構とは自在継手を介し
て連動連結されており、−上記各調整機構１７．１８に
よる軸調整により動力伝達が妨げられることのないよう
に図っている。 各成形ロール１４は、第２図に示す如く、保持軸１２の
成形作用軸部１２ａに転接しうる截頭円錐状に構成され
ており、その外周部にはロール中心方向に漸次狭小とな
る溝幅の環状成形溝２５・・・が形成されている。 この実施例では、第１図及び第５図〜第７図に示す如く
、第１成形ロール１４１には４個の第１゜第４．第７及
び第１０成形溝２５□、　２５４．２５７９２５１０が
、第２成形ロール１４２には３個の第２、第５及び第９
成形溝２５□、２５．．２５．が、第３成形ロール１４
３には４個の第３．第６．第８及び第１１成形溝２５．
．２５Ｇ、２５．．２５□、が夫々形成されている。こ
れらの成形溝２５・・・は軸線方向にＩＩＮ！Ｈするよ
うに形成されている。なお、各成形溝の符号に付した小
数字は、成形溝群の最右端位に位置するもの（第１成形
溝２５□）を基準とする軸線方向順位を示しており、こ
の順位は後述する素材の成形溝通過順序に対応する。 なお、加熱炉５を通過した素材２は、素材導入機構（図
示せず）により第１成形溝２５１の周壁面と成形作用軸
部１２ａの外周面とで囲繞形成された台形空間に導入さ
れるようになっている。 また、第１〜第７成形溝２５１〜２５□相互の軸線方向
ピッチ及び第７〜第１１成形溝２５７〜２５□、相互の
軸線方向ピッチは夫々一定であり、後者は前者より所定
量大ピツチに設定しである。かかるピッチは素材２の性
状及び所望するスパイラル形状体２′の形状等の諸条件
に応じて適宜に設定される。 さらに、各成形ロール１４には、第５図〜第７図に示す
如く、環状切欠部２６．．２６□、２６゜を形成してあ
って、第７成形溝２５□から第１１成形溝２５１□への
素材通過が各ロール部分に妨げられることなく円滑に行
われるように、且つ大径となるロール左端側部分におい
てロール相互間が干渉しないように図っている。 ところで、各成形溝２５の形状つまりテーパ度。 溝深さ等は所望するスパイラル形状体２′の内径。 幅等に応じて設定される。すなわち、第１０図に示す如
く、スパイラル形状体２′の内径２幅、内周端厚み、外
周端厚みを夫々Ｒ，Ｗ、Ｔ１．Ｔ、とすると、微小回転
角αに対する内外周端の伸びＳｌ？Ｓ２は、Ｓ、＝Ｒα
、Ｓ、＝（Ｒ＋Ｗ）αとなる。 また１体積一定則よりＳ　１Ｔ　１＝　Ｓ　２　Ｔ　ｘ
である。したがって、成形溝２５のテーパ度は、Ｔ、−
Ｔ２＝（１−８１１５，）Ｔ、＝　（１−Ｒ／（Ｒ＋Ｗ
））Ｔ□＝ＷＴ、／（Ｒ＋Ｗ）とすればよい。勿論、成
形溝の溝深さ、溝開口幅、溝底幅は夫々Ｗ、Ｔ、、Ｔ２
に相当すべく設定すればよい。 また、各駆動軸１３の保持軸１２に対する傾斜角度θ及
び間隔りは、上述した如く傾斜角度調整機構Ｊ７及び間
隔調整機構１８により調整できるが、傾斜角度θの調整
は、第８図に示す如く、各成形溝２５が素材２ないしス
パイラル形状体２′のスパイラル状の進行経路Ｔに略沿
うように設定され、また間隔りの調整は、各成形ロール
１４の保持軸１２への良好な転接を確保しつつ所定の傾
斜角度θが維持されるように設定される。つまり、各駆
動軸１３の保持軸１２に対する位置を、両調整機構１７
．１８によって、成形溝から成形溝への素材２ないしス
パイラル形状体２′の移行が円滑に行われるように調整
しておくのである。なお、間隔すは、結果的に、保持軸
１２の軸線方向において一定とならない場合もある。 したがって、加熱炉５を経過して第１成形溝２５、と成
形作用軸部１２ａとで形成される台形空間に導入された
板厚均一な帯状素材２は、第１成形ロール１４□の回転
に伴って第１成形溝２５１内を強制通過せしめられる。 この間において、板厚均一な素材２は、その幅方向にお
ける板厚が溝底２５ａに向かって漸次小さくなるように
圧延され。 成形作用軸部１２ａの外周面に添接すべく湾曲せしめら
れる。爾後、素材２ないしスパイラル形状体２′は、第
２〜第１１成形溝２５□〜２５１□と成形作用軸部１２
ａとで形成される台形空間を順次通過して、上記同様の
圧延したがって曲げ加工を施され、左方向に進行しつつ
所望形状のスパイラル形状体２′に成形されていくこと
になる（第１０図参照）。 このとき、各成形溝２５が素材２ないしスパイラル形状
体２′の進行経路に略一致するように配置されているか
ら、素材２ないしスパイラル形状体２′の第１成形溝２
５□から第１１成形溝２５１１への移行が円滑に行われ
、スパイラル成形が良好に行われる。 また、圧延による素材２の幅方向伸びは各成形溝２５の
溝底２５ａと成形作用軸部１２ａとによって規制され、
所定幅、径のスパイラル形状体２′が得られる。また、
各成形ロール１４がテーバ状のものであって、成形溝形
成部分の径したがって周速度がスパイラル形状体２′の
進行方向において順次大きくなることから、素材２ない
しスパイラル形状体２′の成形溝２５における通過速度
が順次大きくなり、その結果、素材２はその曲げ方向に
引張力が付与された状態でスパイラル形状体２′に成形
されていくことになる。したがって、素材２の曲げ変形
が容易に行われることになり、しかも歪の少ない良質の
スパイラル形状体２′を得ることができる。 さらに、第７〜第１１成形溝２５□〜２５□□のピッチ
は第１〜第４成形溝２５．〜２５４のピッチより大きく
設定されており、スパイラル形状体２′のピッチが第１
〜第７成形溝２５．〜２５４の通過時よりも大きくなる
が、スパイラル形状体２′の旋回方向における通過溝間
距離も大きくなっていることから、スパイラルピッチの
拡大が円滑に行われる。このとき、スパイラル形状体２
′は各ロールの切欠部２６□、２６□、２６．を通過す
ることになる。 なお、各成形溝間に素材２ないしスパイラル形状体２′
をガイドするガイド部材を配設しておいてもよい。この
ようなガイド部材を設ける場合においても、特に、第７
〜第１１成形溝２５□〜２５□□間においては、各切欠
部２６１，２６□、２６３の右側端面をガイド面に形成
しておくことによって、かかるガイド部材を廃すること
ができる。また、成形ロール１４の数及び−のロール１
４に形成する成形溝２５の数は任意である。但し、成形
ロール１４を保持軸１２の支持部材として機能させるた
めには、ロール１４を３個以上設けておくことが望まし
い。また、この実施例では、成形ロール１４及びこれが
転接する保持軸部分１２ａを截頭円錐状に形成して、大
きな曲げ角度を必要とする場合、つまり内径の小さなス
パイラル形状体を成形するような場合にも、容易且つ良
好に曲げ加工できるように工夫したが、内径の大きなス
パイラル形状体を成形するような場合にはかかる工夫は
必ずしも必要とするものではない。成形ロール及び保持
軸の形状は、得ようとするスパイラル形状体の形状等の
諸条件に応じて適宜に設定しておくことができる。 形状矯正装置４は、第１図及び第４図に示す如く、各駆
動軸１３における成形ロールより左側の部分に複数の矯
正ロール２７・・・を固着してなる。 各矯正ロール２７は保持軸１２の矯正作用軸部１２ｂに
転接しており、その周面部には環状の矯正溝２７ａが形
成されている。これら矯正溝２７ａ・・・は軸線方向に
ａ＊ｂでおり、そのピッチは所望するスパイラル形状体
２′の矯正ピッチに一致させである。なお、矯正ロール
の数は任意である。　−かかる装置４によれば、スパイ
ラル成形装置３から送り出されてくるスパイラル形状２
′を、その内外周端を矯正作用軸部１２ｂ及び矯正溝底
で保持させつつ矯正溝２７ａ・・・を順次通過せしめる
ことによって、所望形状に矯正することができる。 矯正されたスパイラル形状体２′は、軸受支持体１５の
通過穴１５ｄを経て、装置外にもたらされる。 なお、形状矯正装置３は、必要に応じて設けられるもの
であり、特願昭６２−１５７１１号に開示される如き構
成としてもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明から容易に理解されるように１本発明の装置
によれば、素材の曲げ加工を複数の成形溝により段階的
に繰返し行うようにしたから、スパイラル形状体を高精
度且つ容易に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明に係るスパイラル成形装置の
一実施例を示したもので、第１図は一部縦断の側面図、
第２図は第１図の要部を拡大して示す一部縦断の詳細図
、第３図は第１図のｍ−ｍ線矢視図、第４図は第１図の
ＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断正面図、第５図は第４図の■−
■線に沿って展開した断面図、第６図は第４図のＶｌ−
Ｖｌ線に沿って展開した断面図、第７図は第４図の■−
■線に沿って展開した断面図、第８図は駆動軸及び成形
ロールの保持軸に対する位置関係を示す説明図、第９図
は各駆動軸の保持軸周方向における位置関係を説明図、
第１０図は素材成形状態を示す説明図である。 ２・・・帯状素材、２′・・・スパイラル形状体、３・
・・スパイラル成形装置、１２・・・保持軸、１３，１
３１゜１３、、１３．−・・駆動軸、　１３　ａ　、　
１３　ｂ　−駆動軸の両端部（駆動軸の両端軸受部）、
１４，１４□。 １４、．１４．・・・成形ロール、１６ａ、１６ｂ−軸
受体、２５，２５１，２５□、　２５３．２５４．２５
５、２５．、２５７．２５゜、２５．．２５□。、２５
□、・・・成形溝、２５ａ、・・・溝底。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転自在に支持された片持状の保持軸と、この保持軸に
   並行し且つ両端軸受部の位置を保持軸の周方向において
   齟齬させることによって保持軸に対して傾斜すべく配置
   された、同一方向に回転駆動される複数の駆動軸と、各
   駆動軸に固着された、前記保持軸に転接しうる複数の成
   形ロールと、を具備してなり、各成形ロールの外周部に
   、溝幅がロール中心方向に漸次狭小となる複数の環状成
   形溝を軸線方向に齟齬させて形成し、金属製の帯状素材
   を、その幅方向両端部が成形溝の溝底と保持軸の外周面
   とで保持される状態で、各成形溝内を順次通過せしめる
   ように構成したことを特徴とする帯状素材のスパイラル
   成形装置。