JP2001510093A - 管状の工作物に溝構造を成形するための装置および方法 - Google Patents

管状の工作物に溝構造を成形するための装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 管状の工作物（７）の内側に溝構造を成形するためのプレスローラ装置（１）が、成形工具（２）を中心に回転するプレスローラ（４，５，６）を有しており、これらのプレスローラ（４，５，６）は軸方向に互いにずらされていて、これらのプレスローラ（４，５，６）のうち少なくとも２つのプレスローラ（４，５）が互いに同方向に駆動される。これらの配置によって工作物のねじれが十分に回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、管状の工作物の内面に、たとえばねじ山や歯列の溝構造を成形する
ためのプレスローラ装置および方法に関する。
【０００２】 内側歯列や雌ねじ山を備えた管を製造するために、外側歯列を備え、管状の工
作物が被せ嵌められる丸い成形工具を有する装置が公知である。プレス工具によ
って、外側から圧力が、被せ嵌められた管に加えられるので、管の内側に成形工
具に相応する雌ねじ山が成形される。プレス工具は管の長手方向で送り運動され
るので、外面のあらゆる位置で等しい圧力が加えられる。
【０００３】 いわゆる円筒プレス方法(zylindrisches Drueckverfahren )では、厚い壁厚を
備えた比較的短い工作物から薄い壁厚の滑らかな円筒形の管が製造される。この
過程において、工作物に対して回転する押し出し成形過程(Fliesspressvorgang)
が行われる。工作物はねじ山や歯列が設けられた円筒形の成形工具に被せ嵌めら
れ、これに対して、工作物の外側では複数のプレスローラが成形工具および工作
物の周囲をめぐって円運動し、このようにして工作物は成形工具の輪郭部分に押
しつけられ、この際に、工作物は送られながら圧延される。成形工具とプレスロ
ーラとの間で金属の押し出し変形過程(Fliessverformvorgang)が行われ、この際
に、工作物の最初の壁厚が減少され長さが増大される。
【０００４】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４２００１４号明細書ではいわゆる回転送
りプレス方法（Abstreckdruekverfahren）について記載されている。工具心棒上
に位置する工作物は、工作物をめぐって円運動し、軸方向に送り運動される少な
くとも３つのプレスローラによって、雄ねじ山や歯列を有する成形工具に対して
押しつけられるので、工作物内に雌ねじ山や歯列が成形される。駆動されるプレ
スローラは成形工具の半径方向の平面に設けられる、つまり、同一の３つのプレ
スローラが工作物の等しい円周領域に当接する。成形工具はプレスローラに対し
て相対的に回転されるので、工作物に比較的大きなねじり力が作用し、このねじ
り力によって、プレスローラによる塑性変形の間に工作物にねじれが生じる。工
作物のねじれによって、成形工具の形状を与える成形体に負荷がかかり、これに
よって、成形工具の耐用年数は著しく減少される。場合によっては、形状成形体
のせん断も生じ得る。
【０００５】 本発明の課題は、内側の溝構造を備えた管状の工作物の製造方法を改良して、
工作物のねじれ、ひいては成形工具の負荷が著しく減少されるようにすることで
ある。
【０００６】 この課題は請求項１もしくは請求項７の特徴によって解決されている。
【０００７】 本発明によれば、最後に当接するプレスローラの進入角が前方のプレスローラ
の進入角よりも大きい場合に、工作物のねじれがほぼ完全に防止されるというこ
とが明らかになった。
【０００８】 最後のプレスローラの進入角は３０°であり、とくにこの進入角が最初のプレ
スローラの進入角よりも約５０％大きいと有利である。
【０００９】 本発明のさらに有利な構成は、従属請求項および図面に関して詳しく述べられ
ている 図１に示したプレスローラ装置１は、円筒状の成形工具２を有しており、該成
形工具２の外面に螺旋形の溝成形体３が取り付けられている。成形工具２は硬化
された鋼または硬質合金から成っている。成形工具２をめぐって３つのプレスロ
ーラ４，５，６が円運動する。プレスローラ４，５，６は軸方向で互いに僅かに
離れて位置しているので、送り方向で見て第１のプレスローラ４が先ず、成形工
具２上に存在する工作物７に当接する。プレスローラ４，５，６はそれぞれ約０
．１ｍｍから５ｍｍの間隔を有しており、これは７０ｍｍから８０ｍｍのローラ
幅と比べて僅かである。オフセットはこの場合、ローラが互いに間隔を有してい
ることを意味するのではなく、たとえばプレスローラ４，５，６の各作用点が０
．１ｍｍから５ｍｍずらされていること、つまりプレスローラ４，５，６の回転
軌道が互いに重なり合っていることを意味している。
【００１０】 工作物７は加工されていない初期状態で中空円筒であって、成形工具２の端部
に被せ嵌められ、この場合、工作物７の内径は、この内径が隆起した溝成形体３
に当接するように寸法設計されている。工作物７の成形のために成形工具２は該
成形工具２に固定された工作物７を連行しながら回転して、図示していない送り
キャリッジに固定されているプレスローラ４，５，６は軸方向に送り運動される
。プレスローラ４，５，６は半径方向で工作物７に押しつけられているので、該
工作物７は塑性変形される。
【００１１】 図１ではプレスローラ４，５，６はよりわかりやすくするために図平面に旋回
せしめられているが、実際の配置は図２に示されている。３つのプレスローラ４
，５，６は周方向で等間隔に配置されている、つまり３つのプレスローラ４，５
，６はそれぞれ１２０°の円周角を保って設けられている。
【００１２】 プレスローラ４，５，６は回転可能に支承されており、この場合、３つプレス
ローラ４，５，６は成形工具２と同方向に駆動されている（図２において反時計
回り）。これによって、たとえばプレスローラ４の押圧力を受け可塑的になった
、工作物７の材料が、プレスローラ４と成形工具２との間である程度減速され、
ひいてはより良好に溝成形体３に押し付けられる。
【００１３】 図３では３つのプレスローラ４，５，６はよりわかりやすくするために図平面
に示されているが、実際にはこれらの３つのプレスローラ４，５，６は周方向で
それぞれ１２０°ずらされている。よりわかりやすくするためにプレスローラ４
，５，６の間のオフセットｗ４，ｗ５，ｗ６は実際よりも大きく示されている。
【００１４】 第１のプレスローラ４が工作物７に最初に接触する。第１のプレスローラ４の
円錐形のプレス面８が工作物７に当接する。軸方向送り運動によって工作物７の
壁厚は第１のプレスローラ４によって、元来の壁厚Ｓ０から厚さｄ４だけ減少さ
れる。この場合、第１のプレスローラ４は工作物７の表面を螺旋形の軌道に沿っ
て走行する。送り速度と、プレスローラ４が工作物７を転動する回転速度とは、
プレスローラ４が工作物７の表面全体をカバーするように互いに調節されている
。第１のプレスローラ４の進入角α４は５°から３０°までの角度範囲、有利に
は２０°である。進入角は、プレス面８と、工作物７の外面との間の角度である
。第２のプレスローラ５のプレス面９は同様の幾何学形状を有している。第３の
プレスローラ６のプレス面１０は、第１および第２のプレスローラ４，５の進入
角α４，α５よりも大きい進入角α６で延びている。この進入角α６は１０°か
ら４０°の範囲、有利には３０°である。
【００１５】 プレス面１０に移行領域１１が接続しており、この移行領域１１はプレスロー
ラ６の出口面１２に移行している。移行領域１１は曲率半径Ｒ６を有しており、
この曲率半径Ｒ６は初期壁厚Ｓ０と工作物７の最終壁厚Ｓ１の半分との和にほぼ
相当している（Ｒ６＝Ｓ０＋０．５Ｓ１）。第１および第２のプレスローラ４，
５もそれぞれ曲率半径Ｒ４もしくは曲率半径Ｒ５を備えた移行領域を有しており
、この場合、これらの曲率半径は曲率半径Ｒ６に相当している。出口面は工作物
７の外壁に関連して出口角β４，β５，β６で延びている。これらのプレスロー
ラ４，５，６の出口角βは同じ大きさであって、０°から１５°の角度範囲、有
利には３°から５°の角度範囲内にある。
【００１６】 オフセットｗ４，ｗ５，ｗ６、つまりプレスローラ４，５，６の間の各軸方向
間隔はそれぞれ０．１ｍｍから５ｍｍまでである。
【００１７】 プレスローラ４，５，６は成形工具２もしくは工作物７に対して種々異なる半
径方向の間隔を有している。第１のプレスローラ４は、工作物７を最初に加工す
るので最も大きい間隔を有している。第１のプレスローラ４のプレス面８の出口
側の端部において、工作物７の最初の壁厚Ｓ０は値ｄ４だけ減少される。この半
径方向の間隔Ｓ０−ｄ４で、第２のプレスローラ５のプレス面９の、入口側の端
部が当接する。第２のプレスローラ５のプレス面９によって壁厚が値ｄ５だけ減
少される。最後のプレスローラ６は、工作物７の所望の目的壁厚Ｓ１に達するま
で、壁厚を値ｄ６だけ減少させる。つまり、工作物７の壁厚は最初の壁厚Ｓ０か
ら目的壁厚Ｓ１に減少される。壁厚減少分ｄは個々の減少分ｄ４，ｄ５，ｄ６か
ら構成され、この場合、それぞれ個々の減少分は全減少分ｄの０．２から０．４
倍である。
【００１８】 内側の溝構造の成形も区分ごとに行われる。プレスローラ操作の開始時に工作
物７は成形工具２の隆起した溝成形体３に当てつけられる。工作物７の壁厚Ｓ０ は以下の式に相応する： Ｓ０＝２×Ｓ１＋２．２×ｍ この場合、Ｓ１は最終壁厚で、ｍは成形工具２の歯のモジュールであり、このモ
ジュールｍは２つの隣接する溝の側面間の間隔をπで割った値に相当する。第１
のプレスローラ４は工作物７の材料を成形工具２の溝成形体３にやや押し込む。
プレスローラ５は工作物７の材料をさらに溝成形体３に押し込み、これに対して
、最後のプレスローラ６は溝成形体３に工作物７の材料を完全に押し込み、所望
の目的壁厚Ｓ１に調節する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プレスローラ装置を示す斜視図である。
【図２】 図１で示したプレスローラを矢印ＩＩの方向で後方から見た図である。
【図３】 プレスローラ装置を示す長手方向断面図である。
【符号の説明】
１ プレスローラ装置、 ２ 成形工具、 ３ 溝成形体、 ４，５，６ プ
レスローラ、 ７ 工作物、 ８，９，１０ プレス面、 １１ 移行領域、１
２ 出口面、 ｄ 壁厚減少分、 ｄ４，ｄ５，ｄ６ 減少分、 Ｒ４，Ｒ５，
Ｒ６ 曲率半径、 Ｓ０，Ｓ１ 壁厚、 ｗ４，ｗ５，ｗ６ オフセット、 α ４ ，α５，α６ 進入角、 β４，β５，β６ 出口角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ シュタインハウアー ドイツ連邦共和国 トロイスドルフ パス トールゼルレン 11 (72)発明者 ヴィルヘルム ツィンマーマン ドイツ連邦共和国 ザンクト アウグステ ィン シュールシュトラーセ 29

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 管状の工作物（７）に溝構造を形成するためのプレスローラ
    装置（１）であって、溝成形体（３）を有する管状の成形工具（２）を備えてい
    て、該成形工具（２）に対して相対的に円運動しながら送り方向で軸方向に可動
    な少なくとも３つのプレスローラ（４，５，６）が設けられており、これらのプ
    レスローラ（４，５，６）が回転駆動されており、この場合、これらのプレスロ
    ーラ（４，５，６）がそれぞれ所定の進入角（α４，α５，α６）で延びている
    円錐形のプレス面（８，９，１０）を有している形式のものにおいて、 最後のプレスローラ（６）のプレス面（１０）が、前方のプレスローラ（４，
    ５）よりも大きい進入角（α６）を有していることを特徴とする、管状の工作物
    に溝構造を形成するためのプレスローラ装置。
  2. 【請求項２】 最後のプレスローラ（６）のプレス面（１０）が約３０°の
    進入角（α６）を有しており、その他のプレスローラ（４，５）がそれぞれ約２
    ０°の進入角（α４，α５）を有している、請求項１記載のプレスローラ装置。
  3. 【請求項３】 プレスローラ（４，５，６）が互いに僅かに軸方向にずらさ
    れており、この場合、成形工具（２）に対する、プレスローラ（４，５，６）の
    半径方向の間隔が、送り方向で次第に増大している、請求項１または２記載のプ
    レスローラ装置。
  4. 【請求項４】 プレスローラ（４，５，６）のオフセット（ｗ４，ｗ５，ｗ ６ ）が０．１ｍｍから５ｍｍまでである、請求項３記載のプレスローラ装置。
  5. 【請求項５】 プレスローラ（４，５，６）がプレス面（８，９，１０）と
    出口面（１２）との間の移行領域（１１）として曲率半径（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）
    を有しており、この場合、これらの曲率半径（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）は、工作物（
    ７）の初期壁厚（Ｓ０）と最終壁厚（Ｓ１）の半分との和に相当する、請求項１
    から４までのいずれか１項記載のプレスローラ装置。
  6. 【請求項６】 工作物（７）の初期壁厚が次の式： Ｓ０＝２×Ｓ１＋２．２×ｍ に相当し、この場合、Ｓ１は溝成形体（３）上における完成された工作物（７）
    の材料厚さであり、ｍは成形工具（２）の歯のモジュールである、請求項１から
    ５までのいずれか１項記載のプレスローラ装置。
  7. 【請求項７】 軸方向にずらされ、成形工具（２）を中心に回転するプレス
    ローラ（４，５，６）を有しているプレスローラ装置（１）を使用して、管状の
    工作物（７）に溝構造を成形するための方法において、以下の方法段階、すなわ
    ち、 目的壁厚Ｓ１よりも厚い初期壁厚Ｓ０を有している工作物（７）を成形工具（
    ２）に装着し、 成形工具（２）を回転させ、 プレスローラ（４，５，６）を工作物（７）に沿って前方に押し出し、この場
    合、送り方向で最後のプレスローラ（６）に、前方のプレスローラ（４，５）の
    進入角（α４，α５）よりも大きい進入角（α６）を有するプレス面（１０）を
    備えることを特徴とする、管状の工作物に溝構造を成形するための方法。
JP2000502899A 1997-07-19 1998-07-04 管状の工作物に溝構造を成形するための装置および方法 Pending JP2001510093A (ja)

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