JPH06170412A - 金属の管を連続的に塑性変形加工する装置 - Google Patents

金属の管を連続的に塑性変形加工する装置

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JPH06170412A JP5192260A JP19226093A JPH06170412A JP H06170412 A JPH06170412 A JP H06170412A JP 5192260 A JP5192260 A JP 5192260A JP 19226093 A JP19226093 A JP 19226093A JP H06170412 A JPH06170412 A JP H06170412A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 丸い管素材の直径が変った場合に成形ロール
の噛込部をこの変化した管素材の直径に応じて、成形ロ
ールを交換することなしにかつ簡単な形式で、縮小又は
拡張させることにより適合させること。 【構成】 中心平面に関して対称の孔型プロフィルを有
する成形ロールの旋回中心軸線が、所属の噛込部の周方
向区分の曲率中心の範囲を通り又はここからロール軸線
の方向にある距離だけ離れた点を通るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、管を取囲みかつ管軸線
に関して互いに対をなして向かい合わせて配置されてい
る成形ロールを用いて金属の管を連続的に塑性変形加工
する装置であって、成形ロールの軸線が管軸線に対して
垂直の共通の１つの平面に位置しておりかつ成形ロール
がそれぞれ、管軸線に対して平行な旋回軸線を中心にし
て旋回調節可能に支承されており、かつ噛込部輪郭を規
定する成形ロールのプロフィルが走入する管の所属の周
面区分よりも大きい曲率半径を有している形式のものに
関する。
【０００２】
【従来の技術】丸形の管を複数の変形加工工程で四角形
の管に変形加工するために、圧延ライン中に順次に複数
の変形スタンドを設け、該変形スタンドがそれぞれ４つ
の、互いに対をなして向かい合わされている成形ロール
から成り、該成形ロールのプロフィルが実質的に閉じた
１つの噛込部輪郭を形成するものは公知である（ＦＲ−
Ｂ第１２６７３０３号明細書）。この場合ロールプロフ
ィル、ひいては噛込部輪郭の所属の周方向区分の曲率半
径がスタンド内へ走入する管の相応する外周区分の曲率
半径よりも大きいため、順次に続くスタンド内において
管の後に平らな壁となる外周範囲が段階的に、最終四角
形−形状に達するまで、平らに変形加工される。このよ
うな変形スタンドにおける欠点は、とりわけ、成形ロー
ルが閉じた噛込部輪郭を形成するべく周方向で互いに接
近して配置されているため噛込部輪郭の寸法の変更ひい
ては異なる管直径への成形ロールの適合が、該成形ロー
ルが相応する別のプロフィルの成形ロールと交換される
ときにしか、できないことにある。これに関連した変形
スタンドの組換えにより比較的大きな作業経費が必要に
なるだけでなく、変形加工設備全体を停止させることが
必要である。
【０００３】このような欠点を避けるため、互いに対を
なして向かい合わされている成形ロールが偏心的なプロ
フィルを有し、その結果、成形ロールの一方の端面から
他方の端面へ向かって次第に直径が減少することに基づ
いて、成形ロールの最大直径の端面の範囲が、該成形ロ
ールに続くこれに対して垂直の成形ロールに対して送り
可能になっている、それも、一方のロールの最大直径の
端面が他方のロールの最小直径の端面の範囲に位置せし
められ、従って個々の成形ロールの、噛込部輪郭を規定
するプロフィルが、噛込部輪郭を相応して縮小させなが
ら、重ね合わされることによって、送り可能になってい
るものが公知になっている（ＵＳ−Ａ第３３４７０７８
号明細書）。しかしこのためには、各成形ロールが変形
加工すべき管に対して半径方向に、かつ同時にロール軸
線の方向に調節可能にスタンドに支承されていなければ
ならない。異なる管直径へ適合させるための成形ロール
の調節は、とりわけ、各成形ロールの偏心的なプロフィ
ルに基づいて、管軸線を中心とする噛込部輪郭の回動を
規制する。変形加工のさい管のいかなるねじれも甘受で
きない場合には、成形ロールを受容する支持スタンドを
回転可能に支承することにより、成形ロールを、相応し
て管軸線を中心にして逆向きに旋回調節しなければなら
ない。さらに、噛込部輪郭を規定するプロフィルが特に
半径の異なる個々の円弧区分から構成されている場合、
このプロフィルを相応して整合させることができるよう
にするため、個々の成形ロールがそれぞれ旋回調節可能
でなければならない。このような公知の装置の欠点は、
とりわけ、比較的大きな構造経費を要する他、付加的な
手段を設けない限り変形加工中管のねじれが不可避であ
る点にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は従って
はじめに述べた形式の、金属の管を連続的に塑性変形加
工する装置を改良して、変化したその都度の管直径への
噛込部輪郭の適合が、成形ロールを交換することなしに
かつまた偏心的プロフィルを有する成形ロールの欠点を
甘受する必要なしに、可能であるようにすることにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、はじめに述べた形式の、金属の管を連続的に塑性変
形加工する装置において、中心平面に関して対称のプロ
フィルを形成する成形ロールの旋回軸線が所属の噛込部
輪郭区分の曲率中心点の範囲を通り又はここからロール
軸線の方向にある距離だけ離れた点を通ることによっ
て、解決されている。
【０００６】
【発明の効果】所属の噛込部輪郭区分の曲率中心点を通
る旋回軸線を中心とする成形ロールの旋回により、ロー
ルプロフィルによって規定される噛込部輪郭区分は変化
しない。それというのは成形ロールはそのプロフィルに
沿って管軸線に対して垂直の平面内で変位されるからで
ある。この場合噛込部輪郭区分を形成するために有効な
プロフィル長さだけが変化するにすぎない。このことは
異なる管直径への簡単な適合のための重要な前提であ
る。噛込部輪郭は、所期の圧延効果を保証するために、
成形ローラにより十分に形成される。
【０００７】管の比較的大きな直径範囲への適合を可能
にするための装置としては、互いにオーバーラップする
成形ロールを用いて噛込部輪郭を規定することが有利で
ある。この目的で成形ロールは少なくともその一方の端
面に、ロール軸線に対して同軸的な切欠きを有し、該切
欠きに、成形ロールが相対的に変位されるさいに、隣接
する成形ロールのプロフィルの後側に係合する、隣接す
る成形ロールの周縁が受容されるようにすることができ
る。この切欠きがあることにより、２つの成形ロール
は、これらに所属する噛込部輪郭区分の曲率中心点を中
心にして、一方の成形ロールの外周縁が他方の成形ロー
ルの切欠き内へ係合し両成形ロールが互いにオーバーラ
ップするまで、旋回させることができる。旋回するさい
に互いにオーバーラップする成形ロールは閉じた噛込部
輪郭を完全には形成しないが、管の申し分のない塑性変
形加工をうるのに十分な、管に対する成形ロールの当接
が確保される。
【０００８】所属の噛込部輪郭区分の曲率中心点を中心
にする成形ロールの旋回と共に必要な成形ロールの半径
方向変位は、管に対する成形ロールの半径方向の調節に
よってえられる。成形ロールの半径方向変位のために
は、旋回軸線が所属の噛込部輪郭区分の曲率中心点から
ロール軸線の方向に距離を有している場合には、特別の
移動案内手段をかならずしも必要としない。上記旋回軸
線を中心にした成形ロールの旋回により、噛込部輪郭区
分のロールプロフィルにより規定された曲率中心点も円
弧軌道に沿って変位し、それも選択された距離に基づい
てほぼ半径方向に変位し、その結果この旋回運動と成形
ロールの、ひいては噛込部輪郭区分の半径方向の変位と
が一緒に行われる。旋回角度が限られておりかつ噛込部
輪郭区分の曲率中心点の変位軌道の円弧の高さが比較的
小さいため、ロール軸線の方向での曲率中心点の変位に
よる噛込部輪郭の傾斜角度の変化は、無視しうる程度に
僅かであり、圧延効果を損なうような影響を与えない。
【０００９】ロール軸線の方向での、所属の噛込部輪郭
区分の曲率中心点からの成形ロールの旋回軸線の距離
が、異なる管直径への適合のためにあらかじめ与えられ
ている成形ロールの旋回角度及びこの旋回角度に所属す
る管直径差に関連して設定されていれば、成形ロールの
旋回調節と共に、異なる管直径に成形ロールをその都度
適合させるために必要な成形ロールの半径方向変位が付
加的な半径方向駆動手段なしにえられる。成形ロールの
ための幾何学的な旋回軸線の位置関係からしてこれらの
軸線を実体的な軸として構成することはできない。それ
にもかかわらず、成形ロールの適宜の旋回調節を達成す
るため、成形ロールは有利には、このような軸線として
各成形ロールの旋回軸線を有する円弧形ガイドに沿って
調節可能なスライダに支承することができ、該スライダ
の円弧形ガイド上の変位に伴って成形ロールの所期の旋
回調節が行われる。成形ロールの半径方向調節のため円
弧形ガイドは管に対して半径方向に走行可能なスライダ
上に設けることができる。このスライダの調節は例えば
異なる方形形状に対する噛込部輪郭の適合を可能にす
る。
【００１０】成形ロールの調節時に簡単な形式で対称的
な調節が行われるようにするため、対をなして互いに向
かい合っている成形ロールの互いに相応するスライダを
一緒に共通の手段で調節することができる。特に簡単な
調節制御手段として、対をなして互いに向かい合ってい
る成形ロールの互いに相応するスライダをこれらのスラ
イダに共通する１つの駆動系で連結して共通の１つの駆
動装置で調節することができる。この手段によれば通常
必要とされる同期制御手段を省略することができる。
【００１１】
【実施例】塑性変形加工設備は、図１及び図２の実施例
によれば、円形横断面の丸形の管が走入する口径決定ス
タンド１と、スタンド内に走入する管の所属の外周区分
の曲率半径よりも大きな曲率半径の孔型プロフィルを有
する成形ロール３を備えた、口径決定スタンド１に続く
２つの変形スタンド２と、最終管のための口径決定スタ
ンド４と、から成り、最終管は口径決定スタンド４に続
いて２つの矯正スタンド５中に通される。口径決定スタ
ンド４の成形ロール６は変形スタンド２の成形ロール３
に対して直線のプロフィルを備えている。個々のスタン
ドの駆動はモータ７と個別の動力分配用伝動装置８とに
より行われ、該分配用伝動装置により成形ロールのため
の駆動力が分配される。このような配置形式により、図
７〜図９に示されているような、丸形管の通常の段階的
変形加工が行われる。管９は口径決定スタンド１の口径
決定ロール１０から図７に示すような所定の円形横断面
をもって走出し、次いで変形スタンド２内において後の
側壁の範囲を段階的に平らにされる。図８は該段階の１
つを示し、この場合互いに対をなして向かい合っている
成形ロール３はそれぞれ１つの、成形ロール３の中心平
面に関して対称の円弧の形のプロフィル１１を有してお
り、その曲率半径は各々前に配置されたスタンドの成形
ロールのプロフィル曲率半径よりも大きく、従って図８
に示すような噛込部輪郭が生じる。次いで口径決定スタ
ンド４において直線のプロフィルの成形ロール６により
管９の最終的な正方形の形状が生じる。
【００１２】変形スタンド２は、図３に詳細に示されて
いる装置によって構成されている。成形ロール３はそれ
らのプロフィル１１により、成形ロール３に所属する個
々の区分から成る噛込部輪郭を構成する。上側の成形ロ
ール３によって形成された噛込部輪郭区分の曲率中心点
１２は図３に所属の曲率半径１３をもって記載されてい
る。しかし従来の変形スタンドに対して成形ロール３は
それぞれ、管軸線若しくは圧延中心軸線に対して平行に
走っている仮想の旋回軸線を中心にして旋回可能であ
り、この旋回軸線は上側の成形ロール３について符号１
４で示されている。この旋回軸線１４は、曲率中心点１
２からロール軸線１５の方向にある距離だけ離れてお
り、その結果たんに曲率中心点１２を中心とする旋回運
動と異なって旋回運動のさい半径方向での成形ロール３
の付加的変位が生じる。このことは上側の成形ロール３
が旋回軸線１４を中心にして旋回するさいに曲率中心点
１２もやはり旋回軸線１４を中心に回転しこのさい管軸
線に対して半径方向に変位せしめられることから明らか
である。曲率中心点１２のロール軸線１５の方向への変
位量はこの場合旋回角度が限られているため小さく、こ
れによって生じる噛込部輪郭区分の傾斜角度変化は著し
く小さく、無視することができる。
【００１３】成形ロール３のこの旋回調節運動を構造的
に確保するために、図４〜図６の成形ロール３はそれぞ
れ１つのスライダ１６に支承されており、このスライダ
は円弧形ガイド１７に沿って調節可能であり、このガイ
ドの軸線は、図３に示されているように、旋回軸線１４
に合致している。このスライダ１６を駆動するためにウ
ォーム軸１８が設けられており、これはスライダに所属
している歯１９と噛合っている（図５）。スライダ１６
のための円弧形ガイド１７が、フレーム２１の、管９に
対して半径方向のガイド２２内に保持されているスライ
ダ２０に設けられているため、成形ロール３は旋回可能
であるばかりでなく、付加的に半径方向にも調節可能で
ある。このようなスライダ調節のための駆動はモータ２
３，２４によって行われ、これらのモータから駆動力は
分配用伝動装置２５を介して分岐される。この場合、ロ
ール調節のための対称的な同期制御をうるために、互い
に対をなして向かい合っている成形ロール３のそれぞれ
互いに相応するスライダが一緒に駆動されるように連結
されている。例えば図３によれば、上側及び下側の成形
ロール３のための半径方向のスライダ調節用の動力は、
相応するスピンドル駆動装置２６に作用するモータ２３
からとられ、両サイドの成形ロール３の半径方向スライ
ダ調節のためのスピンドル駆動装置２６は同様の形式で
モータ２４から駆動される。同様に、成形ロール３の旋
回調節のための動力は、上側及び下側の成形ロールに所
属するウォーム軸１８がモータ２４から駆動されかつ両
サイドの成形ロール３の旋回のためのウォーム軸１８が
モータ２３から駆動されることにより、一緒に合わされ
る。
【００１４】成形ローラ３の旋回運動のさい、隣り合う
成形ローラのオーバーラップが可能になるようにするた
め、成形ロール３は一方の端面に、ロール軸線１５に対
して同軸的の切欠き２７を有し、この切欠き内に隣接の
成形ロールの外周縁が、この成形ロールが相応して旋回
するさいに、係合する。ロールプロフィルのこのように
して可能になるオーバーラップにより、噛込部輪郭は、
成形ロール３を交換することなく、異なる管直径及び異
なる四角形形状に、それも管のねじれを生じることな
く、適合させることができる。
【００１５】図７〜図９は変形加工設備において加工可
能な最大直径の管９の変形加工を示しており、このため
成形ロール３は図８に示されているように、オーバーラ
ップなしに周方向で互いに続いており、従来の作業条件
がつくられている。図１０〜図１２はより小さい直径の
管の変形加工を示している。図７〜図９と図１０〜図１
２との比較から直ちに判るように、入口の口径決定スタ
ンド１の口径決定ロール１０は交換されているが後続の
変形スタンド２の成形ロール３は交換されていない。そ
れというのは、これらの成形ロール３は旋回可能である
と共に同時に管９に対して半径方向に変位可能であるか
らである。このことは図１１からみてとることができ
る。勿論図１１は管変形加工の２つの中間加工段階のう
ちの一方だけを示している。この特別のロール調節によ
り、変更されたその都度の管直径に噛込部輪郭を適合さ
せる成形ロールのオーバーラップが生じる。この場合、
管を完全には取囲んでいない噛込部輪郭が生じている
が、しかし、管の支障のない変形加工を保証するのに十
分な、管の噛込部輪郭への当接がえられている。走出側
の口径決定スタンド４の成形ロール６は、図１２から判
るように、正方形の管横断面の変化した寸法に適合させ
るため半径方向及び軸方向に変位させることができる。
図１３〜図１５には方形管の製造工程が示されており、
この場合互いに対をなして向かい合っている成形ロール
３の１対だけが旋回せしめられ、これに対して、他の成
形ロール対はたんに半径方向に調節されている。成形ロ
ール対の協働関係は図１４から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塑性変形加工装置によって丸い管から
直角四角形の管を連続的に製作する塑性変形加工設備の
略示側面図。
【図２】図１の塑性変形加工設備の略示平面図。
【図３】管を塑性変形加工する本発明の装置の管軸線の
方向からみた略示図。
【図４】１つの成形ロール用のスライダガイドの管軸線
の方向からみた拡大図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線による断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線による断面図。
【図７】最初の段階の丸い管を所属の口径決定ロールと
一緒に示した略示横断面図。
【図８】中間加工段階における管を所属の成形ロールと
一緒に示した略示横断面図。
【図９】正方形の最終管を所属の成形ロールと一緒に示
した略示横断面図。
【図１０】直径の異なる管の加工のための、図７に対応
する図。
【図１１】直径の異なる管の加工のための、図８に対応
する図。
【図１２】直径の異なる管の加工のための、図９に対応
する図。
【図１３】丸い管を方形の管に加工するための、図７に
対応する図。
【図１４】丸い管を方形の管に加工するための、図８に
対応する図。
【図１５】丸い管を方形の管に加工するための、図９に
対応する図。
【符号の説明】
１ 口径決定スタンド、 ２ 変形スタンド、 ３ 成
形ロール、 ４ 口径決定スタンド、 ５ 矯正スタン
ド、 ６ 成形ロール、 ８ 伝動装置、 ９管、 １
０ 口径決定ロール、 １１ プロフィル、 １２ 曲
率中心点、１３ 曲率中心点、 １４ 旋回軸線、 １
５ ロール軸線、 １６ スライダ、１７ 円弧形ガイ
ド、 １８ ウォーム軸、 １９ 歯、 ２０ スライ
ダ、２１ フレーム、 ２２ ガイド、 ２３ モー
タ、 ２４ モータ、 ２５伝動装置、 ２６ スピン
ドル駆動装置、 ２７ 切欠き
フロントページの続き (72)発明者 ゲルト キッツィンガー オーストリア国 ザンクト ヴァーレンテ ィン ヴァーゼン 88

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 管（９）を取囲みかつ管軸線に関して互
    いに対をなして向かい合わせて配置されている成形ロー
    ル（３）を用いて金属の管を連続的に塑性変形加工する
    装置であって、成形ロールの軸線（１５）が管軸線に対
    して垂直の共通の１つの平面に位置しておりかつ成形ロ
    ールがそれぞれ、管軸線に対して平行な旋回軸線（１
    ４）を中心にして旋回調節可能に支承されており、かつ
    噛込部輪郭を規定する成形ロール（３）のプロフィル
    （１１）が走入する管（９）の所属の周面区分よりも大
    きい曲率半径を有している形式のものにおいて、中心平
    面に関して対称のプロフィルを形成する成形ロール
    （３）の旋回軸線（１４）が所属の噛込部輪郭区分の曲
    率中心点（１２）の範囲を通り又はここからロール軸線
    （１５）の方向にある距離だけ離れた点を通ることを特
    徴とする、金属の管を連続的に塑性変形加工する装置。
  2. 【請求項２】 成形ロール（３）が管（９）に対して半
    径方向に調節可能であることを特徴とする、請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 成形ロール（３）が少なくとも一方の端
    面に、ロール軸線(１５）に対して同軸的な切欠き（２
    ７）を有し、該切欠きが、成形ロールが互いに変位せし
    められるさいに、隣りの成形ロール（３）のプロフィル
    （１１）の後側に係合する周縁の受容に役立つことを特
    徴とする、請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 所属の噛込部輪郭区分の曲率中心点（１
    ２）からの、ロール軸線（１５）の方向での成形ロール
    （３）の旋回軸線（１４）の距離が、異なる管直径に成
    形ロール（３）を適合させるためにあらかじめ付与され
    ている成形ロール（３）の所定の旋回角度及びこの旋回
    角度に所属する管直径差に関連して設定されていること
    を特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 成形ロール（３）が、それぞれ成形ロー
    ル（３）の旋回軸線（１４）を中心軸線とする円弧形ガ
    イド（１７）に沿って調節可能なスライダ（１６）に支
    承されていることを特徴とする、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 円弧形ガイド（１７）が管（９）に対し
    て半径方向に走行可能であるスライダ（２０）に設けら
    れていることを特徴とする、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 対をなして互いに向かい合わされている
    成形ロール（３）の、互いに相応するスライダ（１６，
    ２０）が一緒に共通に調節可能であることを特徴とす
    る、請求項５又は６記載の装置。
  8. 【請求項８】 対をなして互いに向かい合わされている
    成形ロール（３）の、互いに相応するスライダ（１６，
    ２０）が共通の１つの駆動系を介して連結されておりか
    つ共通の１つの駆動装置（２３又は２４）を介して調節
    可能であることを特徴とする、請求項７記載の装置。
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