JPH0251686B2 - - Google Patents

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ユー
コンベアのスクリユー、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
う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
も相俟つて圧下率が高く、素材の性状、板厚及び
所望する曲げ角度によつては、良好な曲げ加工を
行い得ず、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齟齬させることによつて保持
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、前記両端軸受部の保持軸周方向における齟齬
量を調整する傾斜角度調整機構と、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ものである。

〔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、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、各駆動軸の保持軸に対す
る傾斜角度を、傾斜角度調整機構により各成形溝
が素材のスパイラル状進行経路に略沿うように調
整しておくことにより、一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′を所望ピツチ、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つてい
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１３₁，１３₂，
１３₃）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１４₁，１４₂，１４₃）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１２
ａ，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１８により、保持軸
１２に対する傾斜角度θ及び間隔ｈ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１３ａ位置の齟齬量ｌ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１５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つ
て、軸受支持体１５を第１支持壁８及び支持桁１
０に保持軸１２を中心として揺動自在に支持して
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の周方向に回行移動させると、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ｌ
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に対してその齟齬
量ｌ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）。したがつて、各駆動軸１
３の保持軸１２に対する傾斜角度θは、軸受支持
体１５の揺動量（並びに揺動方向）を適宜に設定
することによつて、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１９に歯合せるウオーム２０を設けてあつて、
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つて、軸受支持体１５を自
動的に揺動操作しうるようになつている。さら
に、軸受支持体１５は、支持桁１０の長孔１０ｂ
に挿通させたセツトボルト２２により取付られて
いて、セツトボルト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つている。

また、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つ
て、各駆動軸１３の保持軸１２の軸線に対する間
隔ｈ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１６ａ，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、各軸受部１６
ａ，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に螺挿してある。
したがつて、各ナツト２４ａ，２４ｂを回転操作
して各ネジ２３ａ，２３ｂを螺送させることによ
つて、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つて、同
一方向（第４図上、時計方向）に回転駆動せしめ
られるようになつている。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つて
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２５₁，２５₄，２５₇，
２５₁₀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２５₂，２５₅，２５₉が、第
３成形ロール１４₃には４個の第３、第６、第８
及び第11成形溝２５₃，２５₆，２５₈，２５₁₁が
夫々形成されている。これらの成形溝２５…は軸
線方向に齟齬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２５₁）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つている。

また、第１〜第７成形溝２５₁〜２５₇相互の軸
線方向ピツチ及び第７〜第11成形溝２５₇〜２５
₁₁相互の軸線方向ピツ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てある。かか
るピツチは素材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２６₁，２６₂，２６₃
を形成してあつて、第７成形溝２５₇から第11成
形溝２５₁₁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
渉しないように図つている。

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１
０図に示す如く、スパイラル形状体２′の内径、
幅、内周端厚み、外周端厚みを夫々Ｒ、Ｗ、T₁、
T₂とすると、微小回転角αに対する内外周端の
伸びS₁、S₂は、S₁＝Rα、S₂＝（Ｒ＋Ｗ）αとな
る。また、体積一定則よりS₁T₁＝S₂T₂である。
したがつて、成形溝２５のテーパ度は、T₁−T₂
＝（１−S₁／S₂）T₁＝（１−Ｒ／（Ｒ＋Ｗ））T₁＝
WT₁／（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、T₁、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ｈは、上述した如く傾斜角度調整
機構１７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ｈ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によつて、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ｈ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。

したがつて、加熱炉５を経過して第１成形溝２
５₁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１４₁の回転に伴つて第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に向かつ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。〓後、素材２ないしスパイラル
形状体２′は、第２〜第11成形溝２５₂〜２５₁₁と
成形作用軸部１２ａ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つて曲げ加工
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２５₁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
つて規制され、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
パ状のものであつて、成形溝形成部分の径したが
つ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。したがつ
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２５₇〜２５₁₁のピ
ツチは第１〜第４成形溝２５₁〜２５₄のピツチよ
り大きく設定されており、スパイラル形状体２′
のピツチが第１〜第７成形溝２５₁〜２５₄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つてい
ることから、スパイラルピツ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２６₁，２６₂，２６₃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２５₇〜２５
₁₁間においては、各切欠部２６₁，２６₂，２６₃の
右側端面をガイド面に形成しておくことによつ
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の数及び一のロール１４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１
２ｂ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
…は軸線方向に齟齬しており、そのピツチは所望
するスパイラル形状体２′の矯正ピツチに一致さ
せてある。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
ことによつて、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、特開昭63−183725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、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、且つ各駆
動軸の保持軸に対する傾斜角度を各成形溝が素材
のスパイラル状進行経路に略沿うように調整しう
るようにしたから、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。しかも、帯状素
材をその幅方向厚さが外径方向に漸次薄くなるよ
うに段階的に圧延させることによつて湾曲成形す
るものであるから、帯状素材の材質や厚みに拘ら
ず、所望のスパイラル成形体を容易に得ることが
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−
線矢視図、第４図は第１図の−線に沿う縦断
正面図、第５図は第４図の−線に沿つて展開
した断面図、第６図は第４図の−線に沿つて
展開した断面図、第７図は第４図の−線に沿
つて展開した断面図、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、１
３，１３₁，１３₂，１３₃……駆動軸、１３ａ，
１３ｂ……駆動軸の両端部（駆動軸の両端軸受
部）、１４，１４₁，１４₂，１４₃……成形ロー
ル、１６ａ，１６ｂ……軸受体、１７……傾斜角
度調整機構、２５，２５₁，２５₂，２５₃，２５
_４，２５₅，２５₆，２５₇，２５₈，２５₉，２５₁₀，
２５₁₁……成形溝、２５ａ……溝底、θ……駆動
軸の保持軸に対する傾斜角度、ｌ……両端軸受部
の保持軸周方向における齟齬量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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つて保持軸
   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、前記両端軸受部の保持軸周方向における齟齬
   量を調整する傾斜角度調整機構と、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。