JP2003000001U

JP2003000001U - ピルガー成形装置

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Publication number: JP2003000001U
Application number: JP2002003768U
Authority: JP
Inventors: チャールズ・シーマン・クック; エドワード・ストーンウォール・ディアズ
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2003-01-10
Anticipated expiration: 2008-06-11
Also published as: JPH0647408A; DE69303988D1; EP0575155A1; DE69303988T2; US5418456A; JP2607885Y2; ES2092766T3; EP0575155B1; KR940000165A; TW222238B

Abstract

(57)【要約】【目的】ピルガー成形装置に対する損傷や許容し得な
い製品の製造を最小限度に抑止するために、可能な限り
早期にピルガー成形加工における寸法或は動作上の問題
を同定する。【解決手段】ピルガー成形装置は、延伸すべき工作物
２０を支持するマンドレルと、工作物に当接する対のダ
イ４２と、工作物２０を周期的に回転し且つ前進させな
がら圧力下でダイ４２を工作物上で転動するための駆動
機構２５とを有し、工作物にはセンサ６２、６４、６６
を指向して配置し、工作物の回転、軸方向及び横方向変
位を反映する信号を発生する。これ等の信号を、正規の
基準信号と比較し、グラフ化して表示し動作状態を可視
化する。センサ６４、６６を介して工作物の軸方向及び
回転方向変位を符号化し、直角に配置した対のセンサ６
２でダイ上流側における工作物の横方向変位を符号化す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ピルガー成形加工における工作物である管の、時間の関数としての位置を監視するための装置、特に、上記管の軸方向、回転方向及び横方向変位を監視して、設定上の問題、潤滑不足、ピルガー成形装置の摩耗の徴候を示すプロセス変動及び（又は）既に生起している摩耗の結果の検出を可能にする装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ピルガーミルは、展性のある管を軸方向に延伸し且つ減径するための成形装置である。このピルガーミルにおいては、或る軸方向の長さを含む成形領域に亙り一対の対峙するローラ即ちダイが管に当接し、これ等のダイには、その円周の一部分に亙ってテーパの付いた溝を有している。これ等のダイは、上記成形領域において、マンドレル上に支持されている管即ち工作物上を転動し該管の直径を徐々に減少する。これ等のダイは管の外径を減少すると共に、マンドレルと協働して、管壁を薄肉化しながら管を軸方向に延伸する。ダイは循環的もしくはサイクリックな仕方で作動される。各工程毎に、管は、その縦軸線に沿って前進され且つ回転される。

【０００３】ピルガー成形は、核燃料の被覆に用いられるジルコニウム合金管のような精密な管類の製造に用いられている。このプロセスにおいては、管は、２つの対向して配置されたダイの周辺に研削されている２つの半円形の溝間でテーパの付いたマンドレル上で圧延されて、精密な寸法の非常に薄壁の管に成形される。装入された管即ち工作物は、ダイの各加工及び戻し工程の間で、その軸線に沿い増分的に送られて、テーパ付きのマンドレルと共に回転される。ピルガー成形機械は、毎分約２５０サイクルまでの加工及び戻し工程サイクルで動作し、管状の工作物に８０％を越える断面減少率を発生する。ジルコニウム合金管のピルガー成形に関する幾つかの例は、米国特許第４,２３３,８３４号、第４,６７４,３１２号、第４,７６５,１７４号、第４,８１９,４７１号及び第４,９９０,３０５号各明細書に開示されている。

【０００４】特に、ジルコニウム合金製品には、正確な寸法上の公差が要求され、しかも設備や工具に大きな費用を要するので、設備の劣化或は許容し得ない製品の製造に至り得る状況は、可能な限り早期に同定することが重要である。許容し得ない製品の原因となる幾つかの状況としては、乏しい潤滑、工具の不整合及び過度の設備摩耗が挙げられる。最終製品に対して品質管理の測定を行うことにより上述のような状況の内の幾つかのものは検出可能である。しかし、摩耗を生ぜしめたり或は許容し得ない製品の製作の原因となる状況は、加工しつつある工作物及び（又は）成形装置に回復不可能な損傷を生ぜしめる。

【０００５】ロール即ちダイの運動の制御と関連して圧延ミルを計装することは既に知られている。このような装置は、例えば米国特許第３,９４８,０７０号及び米国特許第４,０３８,８４８号各明細書に開示されている。また、ロールと又は該ロールが取り付けられている駆動軸と係合するセンサを用いて、ロールの不整合及び不適切なロール間ギャップを同定するのに計装を使用することもできる。その例は、米国特許第４,０４４,５８０号及び第４,０５９,７９４号各明細書に開示されている。しかし、ロールが適切に整合している場合でも、ロールの動作状態には何らかの問題が起こり得るので、このような問題を検出するためには更に良好で且つより直接的な方法が有利であろう。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

種々の製造プロセスにおいては、製造段階を経る特定の工作物の加工進行中に種々の測定が行われる。製造の完了時には、プロセスエンジニア等は、製造中に行われた測定結果を用いて最終製品の属性に関連し相関を行っている。それにより、最終製品の属性に影響を与える特定のプロセスパラメータの同定が可能になる。例えば、品質保証のための測定により、成形製品の特定の加工に、不当な湾曲や、成形された管の内孔の偏心等の特徴を発見することがある。このような属性は、摩耗したり或は不適切に設定されたダイのような特定の成形設備の使用と相互に関係している。しかし、最終製品を、それ以前の製造工程と相関できたとしても、問題を直ちに矯正することは不可能で、問題の矯正前に相当量の欠陥製品が既に製造されてしまうことになる。従って、仕上げ工作物における問題をより早期に同定する直接的な手段、好ましくは成形加工進行中の工作物に対してさえも、問題を同定することができる手段が必要とされる。

【０００７】本考案は、問題が生起する際に該問題を同定するために工作物の属性を測定するシステムを提供するものである。即ち、本考案は、成形装置と成形されている製品とのいずれか一方又は双方における問題を反映するような仕方で直接的に製品の属性を検知するための手段を提供するものである。

【０００８】特に、本考案は、ピルガー成形プロセスにおけるダイの連続成形サイクルにおける工作物の横方向変位に関するデータを捕獲し表示するための手段を提供するものである。互いに直交する軸線に関し変位を表示することにより、過度の摩耗或は許容し得ない最終製品寸法を招来する問題を特性的に反映する不均等な横方向の力を受けつつある工作物に関し、該不均等な横方向の力の大きさを可視化することが可能である。この能力は成形プロセス中、オンラインで且つ実質的に実時間で実現するのが好ましい。

【０００９】本考案の目的は、成形設備に対する損傷や許容し得ない製品の製造を最小限度に抑止するために、可能な限り早期にピルガー成形加工における問題を同定することにある。

【００１０】本考案の他の目的は、許容し得ない製品や過度の摩耗を生ぜしめ得るプロセスパラメータを迅速に同定するための手段として、成形加工中に、可能な限り直接的に成形製品の属性の測定を行うことにある。

【００１１】本考案の更に他の目的は、正規の成形軸線に対するピルガー成形装置における工作物の横方向変位を可視的に表示して、成形中工作物に加わる不均等な力に関する情報を、オペレータに対して直ちにフィードバックするように動作可能であるプロセス監視装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上述の目的及び他の目的は、ピルガー成形装置における寸法或は動作上の問題を早期に同定するための製造測定システムにより達成される。成形装置は、延伸し薄肉化すべき管状の工作物を支持するためのマンドレルと、該工作物に当接する少なくとも２つの対向して配置されたダイと、マンドレルに沿い工作物を周期的に回転し且つ前進させながら工作物上でダイを圧力下で転動するための機械的駆動部を有する。工作物にはセンサが指向されて、これ等のセンサは、工作物の回転中の変位、軸方向変位及び横方向変位を反映する信号を発生する。これ等の信号は、動作もしくは加工状態を可視化するために、正規の基準量と比較し且つ（又は）グラフ化して表示することができる。上記センサは、軸方向の工作物の送り及び延伸方向に対し成形領域の前後に軸方向に配置することができる。回転式可変差動変成器に結合された遊びローラで、ダイを通り過ぎた後の箇所（即ち、工作物の成形された部分）における軸方向及び回転方向変位を符号化すると共に、一対の誘導性変位センサを互いに直角に配置して、成形領域より前方の箇所における工作物の横方向変位を符号化するのが有利である。

【００１３】図には、本考案の現在好適と考えられる実施例が例示してある。しかし、本考案は、図に示し且つ追って説明する配列や計装系そのものに限定されるものではなく、本考案の範囲及びその合理的な均等物の範囲内で変更が可能であると理解されたい。

【００１４】

【考案の実施の形態】

本考案は、ピルガー成形加工の進行中の監視を可能にするものである。好適な実施例として、本考案は、核燃料被覆の製造のための冷間ピルガー圧延中のジルコニウム合金管を含む工作物の変位を監視するのに用いられる。この点を除いて慣用のピルガー成形ミルが図１に示してある。図１に示したこのピルガー成形ミルは、本考案に従い、工作物の運動又は変位を表すデータを獲得するように計装されている。この場合、変位は、少なくとも、送り及び延伸方向に垂直な平面内で横方向に測定され、そして好ましくは、３つの全ての主たる方向、即ち、軸方向、横方向及び回転方向において測定される。このような仕方で得られるデータのうち選択されたデータを、例えば、成形行程中に予想される最大及び（又は）最小変位の公称基準値と関連して分析すると共に、最終製品の品質に影響を与えるプロセスパラメータ及び成形装置の動作状態の可視化を容易にするようにグラフ表示することができる。

【００１５】以下、本考案をジルコニウム合金管のピルガー圧延と関連して説明する。しかし、本考案は、潤滑の変動、不均一なダイの摩耗及び他のパラメータで、正規の成形軸線と整合しない力が加えられた場合並びに軸方向、回転方向及び横方向において工作物に加えられる力の関係（及びそれに伴う相対的変位）が変動した場合に工作物が正規の軸線から偏位するような延性材料の成形サイクル、特に、ピルガー圧延における成形サイクルに関連する類似のプロセスにも同様に適用可能である。

【００１６】図１及び図２を参照するに、工作物２０は、例えば、成形前の長さを有する管の若干の変位を許容するウレタン製案内スリーブのような案内スリーブ２４を介して、軸方向である送り及び延伸方向に沿い、成形領域３０の前方位置で支持されている。該成形領域３０においては、テーパのついた外面を有するマンドレル２２が管２０を内部から支持している。それぞれが、テーパ付き周辺溝を有している２つのダイ４２が、成形領域で管２０に当接して、反復サイクルで管が軸方向に延伸されるように管上で転動される。各サイクルで、管の壁は、ダイ４２とマンドレル２２との間の圧力により薄肉化され、それにより管は軸方向に延伸すると共に管壁の薄肉化が行われる。ピルガープロセスにおいてダイを駆動するための適当な駆動手段又は転動手段は、ダイ４２を保持する取付ブロックを往復動するように動作可能なクランク機構２５を含め、周知である。従って、この駆動手段は図１において略示するに留どめた。

【００１７】管状の工作物２０は、加工行程と戻し行程を受けるダイ４２の各行程の開始時に軸方向に前進し且つ回転する。ピルガー加工における他の移動量には、加工行程の終時における送り及び回転並びに全加工期間に亙り定常的に行われる送り及び回転が含まれる。本考案によれば、工作物２０の横方向の位置は、送り／延伸方向２７に対して垂直な平面内における工作物の位置を符号化するように動作可能であるセンサによって監視される。案内スリーブ２４内に或る程度の最小クリアランスをもって支持される工作物の未成形部分の横方向位置は、２つの非接触型誘導性変位センサ（検知手段）６２を用いて監視される。該センサ６２は、成形領域前方（即ち、送り方向２７で見てダイ４２より前方）で案内スリーブ２４内の孔内に取り付けることができる。なお、横方向位置の変位センサ６２及びその取り付けは図１〜図４に示してある。センサ６２は、図２に略示してあるように、案内スリーブ２４内に直接設置することができる。しかし、この場合、案内スリーブ２４は、ウレタンのような可撓性材料から製作し、そして該変位センサは、案内スリーブ２４上に締着されたカラー又はその支持体に取り付けるのが有利である。

【００１８】工作物の軸方向運動は、成形加工領域の後流側に配置された軸方向運動センサ（検知手段）６４によって監視される。該軸方向運動センサ６４は、工作物２０の延伸及び送りから生ずる軸方向変位を検出するように動作可能である。また、工作物の回転は、やはり成形領域の後流側に設けられている回転運動センサ（検知手段）６６を用いて監視される。図５及び図６に詳細に示してある軸方向及び回転運動（又は変位）センサは、工作物２０の表面に当接する遊びホイール７２及び７４と、該遊びホイールに結合されてその回転を測定する手段とを含む。

【００１９】ピルガー圧延における軸方向運動は、管２０が、ピルガー成形ミルの各サイクルで（即ち、対のダイの加工及び戻し行程で）軸方向に送られ且つ延伸されると言う点で通常の運動であるが、送りに関しては、例えば、工作物２０がマンドレル２２に固着する等の原因から問題が起こり得る。このような問題即ち異常は、成形プロセス中に本考案に従って検出可能である。

【００２０】また、工作物２０及びマンドレル２２は、典型的に、各サイクルの開始毎に増分的に回転される点でピルガー圧延にとっては通常の運動である。しかし、予測されない回転即ち異常な回転が生じた場合には、タイミング、整合或は摩耗と関連する問題が起こり得る。このような異常な回転も本考案を用いて検出可能である。

【００２１】図５及び図６を参照するに、工作物の軸方向及び回転変位は、成形領域の後流側でセンサ６４及び６６よって検出される。これ等のセンサは、回転式可変差動変成器（以降、ＲＶＤＴとも略称する）の原理に基づいて実現することができ、各ＲＶＤＴ軸に取り付けられて成形領域を去る工作物に当接されるホイール７２、７４を有することができる。該ホイール７２、７４は、直交する軸線上で回転するように整合されており、一方のホイールは軸方向変位の測定に用いられ、他方のホイールは回転方向変位の測定に用いられる。これ等のホイール７２、７４には、工作物の変位を正確に反映するのに必要とされる工作物との良好な接触を維持する目的で、ゴム等の摩擦リムを設けるのが有利である。しかし、軸方向の変位により、工作物は、回転測定ホイールを回転させることなく該ホイールの下側を摺動する。

【００２２】回転式可変差動変成器（ＲＶＤＴ）は、所定の角度範囲に亙り、それ等の軸の回転の関数として三角形状の出力信号を発生するものであり、特定の用途に対して要求される精度を保証するように適当な直径のホイール７２及び７４と連動もしくは共用することができる。例えば、センサ６２、６４に対して２つのピッカリングモデル（Pickering Model)２３３３０型のＲＶＤＴを使用し、測定ホイール７２及び７４は、ＲＶＤＴの角度もしくは回転範囲の線形部分に亙って複数のサイクルが生ずるように設計することができる。

【００２３】図５に示すように、ＲＶＤＴは、回動可能な腕７６、７８に取り付けることができ、その場合、ＲＶＤＴ並びにホイール７２及び７４を含め腕の重量で、該ホイール７２、７４は工作物２０と接触するように付勢される。腕７６は、図５及び図６に示すように、ばね座金を貫通するボルトを用いて取り付けることができる。軸方向及び回転方向変位センサ６２及び６４は、成形領域の出口で共通の支持体８２に取り付けるのが有利である。この支持体８２も、そこから出て行く工作物２０上で伸長するように設計された円形の開口を有する弾性ダイヤフラム９２を担持することができ、それにより、工作物から潤滑材を拭い取って、測定ホイール７２及び７４の滑りを減少することができる。潤滑材を除去するために工作物を拭う追加的な手段を、拭き取りダイヤフラム９２に加えて或はその代わりに使用することができる。

【００２４】更に、軸方向変位測定ホイール７２は、例えば、図６に示すように、対向して配置された遊びホイール或はテフロン製案内通路７５を用いて工作物に対し支持することができる。該通路７５は、通常、軸方向ＲＶＤＴと共に取り付けられており、工作物の両側に沿って摺動する離間した壁を有し、それにより、工作物２０の軸線上に心出しされた軸方向変位測定ホイール７２を、側部から横方向に離間する傾向を抑制する。軸方向及び回転方向変位センサのための取付構造全体は、成形済み管の出口でピルガー成形装置にクランプで締着したり或はボルト固定することができる。

【００２５】他の形態の変位センサを使用することも可能である。例えばは、ディジタルもしくはパルス出力を発生する軸角度符合化器を、上述したＲＶＤＴを用いる実施例と関連して述べたのと類似の仕方で遊びホイール配列に結合することが可能である。また、軸角度符合化器は、必要な精度を実現するために機械的に駆動連結することも可能である。

【００２６】横方向変位は、例えば、工作物２０と各センサヘッドとの間の変位で変化する電圧レベル出力を発生する非接触型誘導性変位センサ６２を用いて検出される。互いに直交方向に整列された２つのセンサ６２は、送り／延伸軸線に対して垂直な平面内における工作物のＸ−Ｙ位置を反映する出力を発生することができる。図示の実施例において、これ等の２つのセンサは、垂線に対して４５°で（即ち、互いに９０°離間して）取り付けられている。適当なセンサとしては、例えば、カマンモデル（Kaman Model)２３１０−３Ｕ型の変位変換器が挙げられる。この変換器は、約３０μｍ（又は約１２μインチ）もの変位分解能を有している。

【００２７】工作物に対する横方向の力は望ましくない力であり、整合に関連する問題或は望ましからざる摩耗を生ぜしめ得る。理想的な事例においては、工作物２０、マンドレル２２及びダイ４２は、全て、加工及び戻し行程中正確に整列されており、工作物に加わる力は全て軸方向か或は回転方向の力である。しかし、実際の状況においては、工作物２０を送り軸線から横方向に変位させる傾向の不均等な力が発生する。工作物を回転するのは、横力を、工作物の軸線を中心に分布することにより等化するためである。それにも拘わらず、上記のような変動で最終製品には悪影響が及ぼされ、また連続サイクルに亙り、工作物の周囲で均等に変化する力によってもマンドレル及びダイにも摩耗が生じ得る。ピルガー成形装置のマンドレルの相当な部分が、横力が加わることが原因で曲げ疲労を受けて不良になる。

【００２８】各センサ６２、６４、６６の出力信号は、ここに開示した実施例の場合には、アナログレベル即ちアナログ信号である。これ等のセンサ信号を連続的に監視して、波形をプロットしたりサンプリングすることが可能である。或は、成形過程中規則的な時間間隔でサンプリングすることができる。また、ピルガー成形サイクルの或る時点におけるサンプリングも可能である。ピルガー成形ミルの通常の動作においては、例えば、毎分２００サイクルを越える往復行程が実行され、工作物２０は、特に、ダイ４２の溝と確り係合していない場合に振動を受ける。サイクルの任意時点でしかも上記行程周波数よりも低い周波数でセンサ出力をサンプリングすれば充分であるが、１行程中に生起する変位の変動を、上記行程周波数よりもかなり高いサンプリング速度でサンプリングすることにより監視するのがより適切であろう。また、サンプリングは、全サイクルに亙って行うこともできるし、加工行程或は戻し行程のような各サイクルの或る位相部分中にのみ行うこともできるし、或は送り及び圧延中に行うこともできる。

【００２９】図７に示すように、センサ６２、６４、６６は、データ捕獲システムに結合されている。該データ捕獲システムは、センサ位置データを記録し且つ該データをグラフ表示するように構成することができる。各センサは、定電圧基準電源８２（単一の電源でも良い）に接続されていて、横方向、軸方向及び回転方向において検知された変位の関数として変化するレベルを有する出力信号を発生する。これ等のセンサに対しては、必要に応じ、例えば、誘導性センサ６２と関連して図に示してあるように信号調整処理回路８４を設けることができる。また、出力に所望の信号レベルを発生するため及び（又は）特定のセンサに対し好ましいインピーダンス状態を発生するために、ホロア増幅器或は線路ドライバ（図示せず）を設けることも可能である。

【００３０】出力信号は、１つ又は複数のアナログ／ディジタル変換器８６に接続されている。これ等のアナログ／ディジタル変換器８６は、データを数値的に符号化する、例えば電圧レベルを、各センサの全出力振幅範囲内に位置する点に符号化するように動作可能である。このようにして発生されるディジタルデータは、必要に応じ、データ捕獲システム９０内に設けられているデータプロセッサ（比較手段）８８により較正され且つオフセット補償されてメモリ９４に記録される。このデータ捕獲システムは、アナログ−ディジタル変換入力ポートが設けられて適当なデータ捕獲ソフトウエアでプログラムされているＩＢＭＰＳ/２のような汎用コンピュータデータ捕獲システムとすることができる。

【００３１】信号レベル入力に加えて、データ捕獲システムは、センサ出力の反復的走査を可能にする内部クロック又は外部クロック（図には、「時間」入力１０２と示してある）を備えている。更に、特定のピルガー成形ミルクランク角を指示する入力１０４がデータ捕獲システムに与えられる。この入力１０４は、プロセッサ８８に対し割込み或は監視状態入力として供給することもできるし、また、連続するピルガー成形行程において１つ又は複数の所定時点でセンサ信号レベルを収集することができるようにアナログ／ディジタル変換器８６により信号捕獲動作をトリガするのに用いることができる。クランク角入力１０４は、特定のクランク角度でのみ信号パルスを発生するように動作可能な制限スイッチ或はホトセル対により発生される単一ビット入力とすることもできるし、３６０°期間にわたりクランク角の読出し量を表す多ビット入力とすることもできる。

【００３２】データ捕獲システム９０によって収集されたデータは必要に応じてプロセッサ８８により標準化し較正して、成形過程中、横方向位置、軸方向変位及び回転のテーブル表示或はグラフ表示を発生するのに用いることができる。データ捕獲システムは、表示手段もしくは表示装置１１０、そして好ましくは、これ等のプロセスパラメータをグラフ表示するように動作可能であるプロッタ１１２を具備する。発生することができるグラフの例が図８〜図１２に示してある。

【００３３】図８には、変位センサ６２の動作によって定められる２つの直交する軸線の方向における横方向変位が複数の成形サイクルにわたり図示してある。センサ６２はそれぞれ、垂線に対して４５°で配向されているが、グラフでの実際の垂線は原点に対して４５°の向きになる。これと関連して、データプロセッサ８８を用いて適当な三角法変換を行うことにより情報を垂直に配向された座標系上に表示するように、方眼区画線及びスケールを再配向することが可能である。

【００３４】工作物は、各成形サイクルの開始で予め定められた角度だけ回転されるが、横方向変位のグラフは、典型的に、図８に示すような周期性のある軌跡を発生する。なお、図８は、工作物２０が３６０°回転される間における複数のサイクルにわたる横方向変位の変動を例示する図である。図示の例においては、軌跡は概ね長円形（楕円形もしくは卵形）を示し、加工行程中の工作物２０の横方向位置は、ダイ４２が工作物２０上に実質的に圧下されて現在位置からの変位を減衰もしくは阻止する加工サイクル中の時点における静止点を表す標本集中箇所として現れている。各サイクル毎の静止点は参照数字１〜７で示されており、横方向変位における変分を、出現する順序で示している。成形ダイ設定状態が変化したりダイ４２が摩耗すると、図８に示す横方向変位特性パターンが変化し、それにより性能を監視するのに利用できることを発見した。この楕円形特性曲線は多少の差こそあれ偏心しており、垂線に対し或る方向に傾いたりまた原点からの大きい又は小さい偏位もしくは振れ（即ち、マンドレル２２及び工作物２０の正規軸線からの横方向における大きい又は小さい変位）を特性的に示し得る。図示の仕方で、変位情報を可視表示することにより、オペレータは、成形装置の性能を監視することができ、少なくとも原点からの振れの大きさ及び好ましくはパターンの変化から許容し得ないような製品を製作したり或は成形設備に損傷を与え得るような問題が成形装置に生じているか否かを判定することができる。

【００３５】図９は、図８に示したデータの別のグラフ表示例を示す図であり、この例においては、２つの横方向の変位センサ６２の信号から得られる別々の軌跡が時間の関数として示されている。各サイクル毎に、変位信号は、ダイの解放或は係合時における工作物の振れを反映してピーク点及び谷点を通る。しかし、これ等の２つの信号は、１サイクルの周期よりも相当に長い周期を有する規則的な変動パターンを示している。このように長い周期は、工作物の回転の大きさに関連するものである。工作物は、各サイクルの開始時に、通常、３６０°の倍数ではない角度、例えば５１°だけ回転され、従って、約７つの成形サイクル分の周期を有する低周波数の変動を発生する。従って、工作物の全回転を表すサイクル数に対応しない低周波数の変動は、工作物に当接される回転駆動手段に何らかの問題が有ることを示すと言うことができる。

【００３６】図１０は、１成形サイクル中の回転変位を時間の関数として示すグラフであり、図１１は、同成形サイクル中の軸方向変位を時間の関数として示すグラフである。これ等の図は、全サイクル１２０を図示のように加工行程１２２と戻し行程１２４とに分割して上記パラメータにおける典型的な変化を示している。グラフには変位の異なった位相が示してある。軸方向送り区間Ｉ_fには、時点ｔ_cにおけるダイ接触後の延伸区間Ｉ_eが続く。時点ｔ_rにおけるダイの解放に先行して、引戻し区間Ｉ_rが在り、この区間中、工作物はマンドレルに対し軸方向で逆方向もしくは後退方向に運動する。なお、これ等のグラフは単なる例示であり、成形の状況が異なれば、対応の変化も図示のものとは異なり得るものである。いずれにせよ、上述のようにセンサデータを捕獲してプロットすることにより、本考案は、生起しているプロセス変動を可視化し且つ問題の発生を迅速に識別するための非常に有効な支援手段を提供するものである。

【００３７】図１２において、多数の成形サイクルに亙る横方向変位が小径の長円で示してある。大径の円は、センサが取り付けられている案内管内で可能な最大変位を表す。この最大変位グラフは、或る長さの工作物材料を案内管内で手動で該案内管の内周に沿い移動し、その間測定された変位をサンプリングすることによる実験的な測定から発生することができる。別法として、この最大変位を演算により推定し理想円として表示することが可能である。いずれの場合にも、変位データのこのような表示は、ピルガー成形過程中に生起する横方向変位の大きさ並びに実際の工作物変位測定回路が案内管に対して心出しされている程度を明瞭に示すのに有用である。

【００３８】ピルガー成形装置は、成形領域の前後或は一側でのみ横方向変位及び運動の監視が可能なように計装することができる。成形領域の両側で同時に比較可能な変位（例えば、横方向変位）を検知し記録する場合には、データの比較により有用な整合情報及びピルガー成形装置の動作情報を得ることができる。

【００３９】上に述べたセンサの例は、単なる例示であって限定的な意味に介してはならない。本考案に従い、分析及び表示のためのデータを発生するのに検知手段として現在有利であると考えられている可変差動変成器、誘導性変位センサ或は誘導性近接センサの代わりに多くの他の型式のセンサを使用することができよう。

【００４０】以上、本考案を好適な実施例と関連して説明したが、当業者には、これ等の好適な実施例の変更を容易に想到されるであろう。これと関連して、本考案は、ここに開示した実施例のみならず、当業者に容易に想到される変更或は合理的な範囲での均等物をも含むものであることを意図する。（注）考案の詳細な説明中テフロンは登録商標である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるピルガー成形装置の構成要素を
示す部分斜視図である。

【図２】図１に対応する簡略ブロックダイヤグラムで
あって、本考案による成形及び検知要素を示す図であ
る。

【図３】横方向変位センサを示す側立面図でる。

【図４】図２の横方向変位センサの取付構造を示す端
立面図である。

【図５】本考案による軸方向及び回転方向変位センサ
の取付を示す頂面図である。

【図６】図４に示す取付部の側立面図である。

【図７】本考案によるセンサ及びデータ捕獲手段を示
す簡略ブロックダイヤグラムである。

【図８】複数の成形サイクル中の互いに直交する軸線
に沿う横方向変位をグラフで示す図である。

【図９】時間の関数として、図８に示した個々の軸線
方向おける変位をグラフで示す図である。

【図１０】典型的な成形サイクルにおいて時間の関数
として回転変位をグラフで示す図である。

【図１１】図１０に示した回転方向変位と同じ時間に
おける軸方向変位をグラフで示す図である。

【図１２】管支持スリーブ内における可能最大測定範
囲のグラフと共に、複数の成形サイクルに亙り横方向変
位をグラフで示す図である。

【符号の説明】

２０…工作物（管）、２２…マンドレル、２５…駆動機
構（駆動手段又は転動手段）、４２…ダイ、６２…横方
向の変位センサ（検知手段）、６４…軸方向の変位セン
サ（検知手段）、６６…回転方向の変位センサ（検知手
段）、８８…データプロセッサ（比較手段）、９０…デ
ータ補償システム、１１０…表示装置、１１２…プロッ
タ。

フロントページの続き (72)考案者チャールズ・シーマン・クックアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピッツバーグ、メナー・ドライブ 1312 (72)考案者エドワード・ストーンウォール・ディアズアメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モンロービル、ハーパー・ドライブ 412 Ｆターム(参考） 4E024 AA13

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】延伸し薄肉化すべき管状の工作物を内部
から支持するためのマンドレルと、前記工作物の外面に当接するように動作可能な少なくと
も２つの対向して設けられたダイと、前記工作物を前記マンドレルの軸線に沿い周期的に回転
し且つ前進させながら、圧力下で、前記ダイを、前記工
作物上で転動するための駆動手段と、前記工作物に対して指向されて、前記軸線に垂直な平面
内における前記工作物の横方向変位を表す信号を発生す
るための検知手段であって、前記信号は検知手段の軸方
向における軸線に関する工作物の位置を表し、前記工作
物の回転を測定するように動作可能なセンサ、および前
記工作物の軸方向変位を測定するように動作可能なセン
サを含むものと、一連の成形サイクル中の少なくとも１つの時点で前記信
号のレベルを表すデータを捕獲するように動作可能であ
るデータ捕獲システムと、前記データ捕獲システムに接続されて、前記成形サイク
ルに亙り前記信号のレベルを反映する可視出力を発生す
るように動作可能な表示装置及びプロッタの内の少なく
とも１つと、を備え、動作が容易に評価でき、前記可視出力が前記工
作物の横方向変位を工作物の回転角と軸方向位置の少な
くとも一方の関数として表すようにした成形装置。
【請求項２】前記データ捕獲システムおよび表示装置
及びプロッタの内の少なくとも１つが、進行中の成形動
作を表す前記可視信号を生成するように動作可能である
請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】前記検知手段が、前記工作物の延伸軸に
沿った前記ダイの工作物への適用点の軸方向の前方およ
び後方に位置する点の内の少なくとも１つに配置された
複数のセンサを含む請求項１に記載の成形装置。
【請求項４】前記検知手段が、前記センサの少なくと
も１つが前記ダイの工作物への適用点の後に配置され、
さらにセンサの前記少なくとも１つの軸方向の前方およ
び前記ダイの工作物への適用点の軸方向の後方に設けら
れた工作物の潤滑材を除去する手段を備えた請求項３に
記載の成形装置。
【請求項５】前記工作物の回転および軸方向変位を測
定するように動作可能なセンサが前記工作物の延伸軸に
沿った前記ダイの工作物への適用点の軸方向の後方に配
置され、前記工作物の横方向変位を測定するように動作
可能なセンサが前記ダイの工作物への適用点の軸方向の
前方に配置された請求項１に記載の成形装置。
【請求項６】前記横方向変位を測定するように動作可
能なセンサが、直角をなすように配置された２つのセン
サを含み、これらの２つのセンサは工作物の互いに直交
する方向での横方向変位を測定するように動作可能であ
る請求項５に記載の成形装置。