JP2021529670A - コイルなどのような複雑な湾曲のチューブ状製品を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

直線的な長手方向軸線（ｘ）に沿って延在している金属チューブ（１０）から出発して、複雑な湾曲のチューブ状製品（１０’）を製造するための方法が説明されており、方法は、ａ） 第１の曲げデバイス（２０）によって、チューブ（１０）のそれぞれの第１の真っ直ぐな部分（１０ａ）に対して、および、前記長手方向軸線（ｘ）を通過する曲げ平面の中で、複数の第１の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第１の曲げデバイス（２０）を離れるチューブ（１０）が、第２の真っ直ぐな部分（１０ｂ）によって分離されているそれぞれの複数の第１の湾曲部分（１０ａ’）を含むようになっている、ステップと；ｂ） 前記第１の曲げデバイス（２０）を離れるチューブ（１０）に対して、第２の曲げデバイス（２２）によって、前記第２の真っ直ぐな部分（１０ｂ）のうちの１つに対して、複数の第２の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第２の曲げデバイス（２２）を離れるチューブ（１０）が、連続する第１の湾曲部分（１０ａ’）のそれぞれの対の間に、それぞれの第２の湾曲部分（１０ｂ’）を含むようになっており、そのように取得されたチューブ状製品（１０’）が、互いに直接隣接した第１および第２の湾曲部分（１０ａ’、１０ｂ’）を含むようになっている、ステップとを含む。

Description

本発明は、概して、チューブ状製品を製造するための方法に関する。とりわけ、本発明は、複雑な湾曲のチューブ状製品、すなわち、直接隣接する湾曲部分（そのそれぞれは、それぞれの曲げ平面の中で曲げられている）を備えたチューブ状製品を製造するための方法に関する。

本発明のさらなる態様は、上記に説明されているタイプのチューブ状製品を製造するための装置に関する。

以下の説明および特許請求の範囲の中で使用されている「チューブ状製品」という用語は、金属チューブ（その断面は、さまざまな形状、とりわけ、円形形状のものであることが可能である）から取得される任意の製品を表すものとして、または、同様の細長い半仕上げの製品、たとえば、ロッドまたはプロファイルセクションなどを表すものとして意図されることとなる。

金属チューブに対して曲げ動作を実施することによってチューブ状製品を取得するためのいくつかの方法が知られている。一般的に、取得される幾何学形状に応じて、および、曲げられることとなるチューブの材料に応じて、曲げ動作は、たとえば、ローラータイプの曲げデバイスまたはダイタイプの曲げデバイスを使用することによって実施され得る。

ローラータイプの曲げデバイスによって曲げるときには、最初は真っ直ぐな金属チューブが、それ自身の長手方向軸線の方向に前方に移動させられ、および、チューブの両側に交互に配置されている少なくとも３つのローラーを通過させられ、前記少なくとも３つのローラーの中間ローラーは、横断方向に、すなわち、チューブの長手方向軸線に対して実質的に垂直方向に移動可能になっている。チューブがそれ自身の長手方向軸線の方向に前方に移動させられている間に、中間ローラーがチューブの長手方向軸線に向けてチューブにより多く押し付けられるほど、取得されるチューブの曲げ半径は小さくなる。曲げデバイスに対する（すなわち、曲げデバイスの３つのローラーに対する）チューブの相対的な配向を変化させることによって、空間内でのチューブの曲げ平面の配向を変化させることが可能である。

一方では、ローラータイプの曲げデバイスは、高い寸法精度および幾何学的精度を保証するという利点を有しているが、他方では、このタイプの曲げデバイスでは、チューブの直接隣接する部分に対してシーケンシャルに曲げ動作を実施することによって、複雑な湾曲のチューブ状製品を取得することがほとんど不可能である。実際に、ローラータイプの曲げデバイスは、チューブの平面の上に存在するチューブの部分（真っ直ぐな部分または湾曲部分のいずれか）に他のローラーが作用する間に、中間ローラーによってチューブを塑性変形させる。とりわけ、異なる曲げ平面の上に存在する曲げ部を伴う直接隣接する湾曲部分を取得することの問題は、２つの隣接する曲げ部を考えると、取得されることとなる最初のものが著しく小さい曲げ半径を有する場合には、克服することがとりわけ困難である。

ＪＰ−Ａ−２００３２６６１２７は、取得されることとなる曲げ半径に応じて、チューブに対して２つの異なるタイプの曲げ動作を実施することができる単一の曲げデバイスを有するチューブ曲げ機械を開示している。

ＤＥ１９６４８１６９Ａ１は、それぞれのタイプの曲げ動作を実施することをそれぞれ意図した２つの別個の曲げデバイスを有する曲げ機械を開示している。

本発明の方法は、核融合炉のためのいわゆるＥＬＭ（Ｅｄｇｅ Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｍｏｄｅ）コイル、すなわち、エッジローカライズドプラズマ不安定性を制御するためのコイルを製造することに特に関連して考案された。これらのコイルは、一連の直接隣接する湾曲部分を備えたとりわけ複雑な幾何学形状を有するチューブ状製品であり、非常に厳しい公差で製造されなければならない。

以下の説明から明確になることとなるように、本発明は、ＥＬＭコイルの製造に限定されるものとして考えられるべきではなく、他のタイプの複雑な湾曲のチューブ状製品の製造にも適用され得る。

本発明の目的は、複雑な湾曲のチューブ状製品を高い精度で取得することを可能にし、したがって、たとえば、ＥＬＭコイルの製造に適切な製造方法を提供することである。

この目的および他の目的は、添付の独立請求項１に定義されているような方法により、本発明の第１の態様にしたがって、および、添付の独立請求項７に定義されているような装置により、本発明のさらなる態様にしたがって、完全に実現される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に定義されており、その内容は、以下の説明の一体部分を形成するものとして意図されることとなる。

要するに、本発明は、直線的な長手方向軸線に沿って延在している金属チューブから、複雑な湾曲のチューブ状製品を製造するための方法であって、方法は、
ａ） 第１の曲げデバイス（好ましくは、ローラータイプの曲げデバイス）によって、チューブのそれぞれの第１の真っ直ぐな部分に対して、および、長手方向軸線を通過する曲げ平面の中で、複数の第１の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第１の曲げデバイスを離れるチューブが、第２の真っ直ぐな部分によって分離されているそれぞれの複数の第１の湾曲部分を含むようになっている、ステップと；
ｂ） 前記第１の曲げデバイスを離れるチューブに対して、第２の曲げデバイス（好ましくは、ダイタイプの曲げデバイス）によって、前記第２の真っ直ぐな部分のうちの１つに対して、複数の第２の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第２の曲げデバイスを離れるチューブが、連続する第１の湾曲部分のそれぞれの対の間に、それぞれの第２の湾曲部分を含むようになっており、そのように取得されたチューブ状製品が、互いに直接隣接した第１および第２の湾曲部分を含むようになっている、ステップと
を含む。

また、本発明は、直線的な長手方向軸線に沿って延在している金属チューブから、複雑な湾曲のチューブ状製品を製造するための装置であって、装置は、
チューブをその長手方向軸線の方向に沿って給送するように適合されている給送デバイスと、
第１の曲げデバイスであって、第１の曲げデバイスは、ローラータイプの曲げデバイスとして作製されており、第１の曲げデバイスは、給送デバイスによって第１の曲げデバイスに給送されたチューブに対して曲げ動作を実施するために、給送デバイスの下流に配置されている、第１の曲げデバイスと、
第２の曲げデバイスであって、第２の曲げデバイスは、ダイタイプの曲げデバイスとして作製されており、第２の曲げデバイスは、前記第１の曲げデバイスを離れるチューブに対して曲げ動作を実施するために、前記第１の曲げデバイスの下流に配置されている、第２の曲げデバイスと、
前記第１の曲げデバイスを離れるチューブを支持するために、前記第１の曲げデバイスと第２の曲げデバイスとの間に配置されているサポート手段と
を含む、装置に関する。

そのような方法およびそのような装置により、複雑な湾曲のチューブ状製品、すなわち、直接隣接する湾曲部分を有するチューブ状製品、たとえばＥＬＭコイルなどを製造することが可能である。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して純粋に非限定的な例として与えられている以下の詳細な説明から明確になることとなる。

本発明による方法によって製造され得る複雑な湾曲のチューブ状製品の例としてのＥＬＭコイルの斜視図である。 図１のチューブ状製品を取得するための、本発明による方法の第１のステップを概略的に示す図である。 図１のチューブ状製品を取得するための、本発明による方法の第２のステップを概略的に示す図である。 本発明による、チューブ状製品の製造のための装置のダイタイプの曲げデバイスの斜視図である。 図４のダイタイプの曲げデバイスのダイを詳細に示す斜視図である。

最初に図１を参照すると、本発明による方法によって取得可能なチューブ状製品が、全体的に１０’によって示されている。チューブ状製品１０’は、第１の湾曲部分１０ａ’および第２の湾曲部分１０ｂ’を含み、それらは、交互になっており、互いに直接隣接している。とりわけ、第２の湾曲部分１０ｂ’は、第１の湾曲部分１０ａ’の曲げ半径よりも小さい曲げ半径を有している。本発明の方法によって取得可能なチューブ状製品１０’の例として、ＥＬＭコイルが、図１に示されており、このコイルは、複数のコイルセクション１２を含み、複数のコイルセクション１２は、第１の湾曲部分１０ａ’に対応する複数の湾曲した側部をそれぞれ有しており、また、連続する湾曲した側部のそれぞれの対の間に、第２の湾曲部分１０ｂ’に対応する接合部分をそれぞれ有しており、接合部分は、湾曲した側部の曲げ半径よりも小さい曲げ半径を備えている。たとえば、コイル１０’は、６つのコイルセクション１２を有することが可能であり、６つのコイルセクション１２は、４つの側部１０ａ’をそれぞれ備えており、４つの側部１０ａ’は、４つの接合部分１０ｂ’によって互いに接続されている。明らかに、コイルセクションの数および側部の数は、コイルが満たさなければならない要件に応じて、自由に選択され得る。

ここで図２および図３を参照すると、金属チューブ１０からチューブ状製品１０’を製造するための方法が説明されることとなる。

チューブ１０は、図面において、円形断面を有するチューブとして表されているが、円形以外の形状を有する断面を有することも可能である。

チューブ１０の長手方向軸線ｘは、最初に直線的になっており、ｘによって示されている。最終的なチューブ状製品１０’の中の前記第１の湾曲部分１０ａ’に対応する、チューブ１０の第１の真っ直ぐな部分は、１０ａによって示されており、一方、チューブ状製品１０’の中の前記第２の湾曲部分１０ｂ’に対応する、チューブ１０の第２の真っ直ぐな部分は、１０ｂによって示されている。図２に示されているように、第１の真っ直ぐな部分１０ａは、第２の真っ直ぐな部分１０ｂと交互になっており、第２の真っ直ぐな部分１０ｂに直接隣接して延在している。

チューブ状製品１０’は、基本的に以下のステップを含む製造方法によって、本発明にしたがって取得される。
ａ） 第１の曲げデバイス２０によって、チューブ１０のそれぞれの第１の真っ直ぐな部分１０ａに対して、複数の第１の曲げ動作をそれぞれ実施するステップ、および
ｂ） 第２の曲げデバイス２２によって、チューブ１０のそれぞれの第２の真っ直ぐな部分１０ｂに対して、複数の第２の曲げ動作をそれぞれ実施するステップ。

とりわけ、図２は、前記ステップａ）を示しており、そこでは、チューブ１０は、給送デバイス１８（それは、それ自体が公知であり、したがって、図面の中で単に概略的に示されている）によって、前記第１の曲げ動作を実施するための第１の曲げデバイス２０に給送されている。

第１の曲げ動作は、チューブ１０のそれぞれの第１の真っ直ぐな部分１０ａに対してそれぞれ実施され、および、チューブの長手方向軸線ｘを通過する曲げ平面の中でそれぞれ実施され、第１の曲げデバイス２０を離れるチューブ１０が、第２の真っ直ぐな部分１０ｂと交互になった対応する複数の第１の湾曲部分１０ａ’を含むようになっている。

好ましくは、第１の曲げデバイス２０は、それ自体は公知のローラータイプの曲げデバイスである。より具体的には、曲げデバイス２０は、少なくとも３つのローラー、すなわち、２つのエンドローラー２０ａおよび中間ローラー２０ｂを含み、２つのエンドローラー２０ａは、チューブ１０の一方の側に配置されており、中間ローラー２０ｂは、チューブ１０の他方の側に配置されており、横断方向に移動可能になるように装着されており、横断方向は、長手方向軸線ｘに対して実質的に垂直の方向になっている。中間ローラー２０ｂの位置を制御することによって、第１の曲げデバイスによって取得される曲げ半径を調節することが可能である。チューブ１０が前方に移動させられ、３つのローラー２０ａ、２０ｂを通過する間に、中間ローラー２０ｂがチューブ１０により多く押し付けられるほど、取得される曲げ半径は小さくなる。

第１の曲げデバイス２０は、チューブ１０の長手方向軸線ｘを通過する所与の曲げ平面の中においてのみ、チューブ１０を曲げることができる。曲げ平面を変化させるために、チューブ１０に対するローラー２０ａ、２０ｂの相対的な配向を変化させることが可能である。

第１の曲げデバイス２０は、第４のローラー（図示されていないが、いずれにせよ、それ自体は公知のタイプのものである）またはフロントローラーをさらに含むことが可能であり、それは、曲げプロセスの間にチューブが前方に移動させられている間に、曲げデバイスに進入するチューブ１０を安定化させる機能を有している。

また、図３は、本発明による方法の前記ステップｂ）を示しており、第１の曲げデバイス２０を離れるチューブ１０は、第１の曲げデバイス２０の下流に配置されている第２の曲げデバイス２２によって、前記第２の曲げ動作を受ける。

第２の曲げ動作は、チューブ１０のそれぞれの第２の真っ直ぐな部分１０ｂに対してそれぞれ実施され、第２の曲げデバイス２２を離れるチューブ状製品１０’が、連続する第１の湾曲部分１０ａ’のそれぞれの対の間に、それぞれの第２の湾曲部分１０ｂ’を含むようになっている。

とりわけ図４および図５を参照すると、第２の曲げデバイス２２は、好ましくは、ダイタイプの曲げデバイスであり、それは、それ自体は公知の様式で、溝部２８ａを有するモールドまたはダイ２４と、それぞれの溝部２８ｂを有する少なくとも２つのクランピングジョーまたはブロック２６とを含む。クランピングジョーまたはブロック２６は、所与の湾曲にしたがってチューブ１０を曲げるために、ダイ２４と協力して、チューブ１０に作用するように配置されている。第２の曲げデバイス２２は、２Ｄおよび３Ｄの両方の曲げ動作を実施することを可能にする。図４および図５の例において、第２の曲げデバイス２２は、３Ｄの曲げ動作を実施するように構成されている。

随意的に、この方法は、また、それぞれ、測定デバイス（示されていないが、それ自体は公知のタイプのものである）およびマーキングデバイス（示されていないが、それ自体は公知のタイプのものである）によって、たとえば、レーザーまたはインクマーキングデバイスによって、チューブ１０の前方移動を測定するステップ、および／または、前方移動の間にチューブ１０をマーキングするステップを含むことが可能である。

たとえば、最初に、第１の曲げデバイス２０によってすべての第１の曲げ動作を実施し、チューブ状製品１０’のすべての第１の湾曲部分１０ａ’を取得することによって、および、次いで、第２の曲げデバイス２２によってすべての第２の曲げ動作を実施し、チューブ状製品１０’のすべての第２の湾曲部分１０ｂ’を取得することによって、本発明による方法は実施され得る。

代替的に、たとえば、それぞれ第１および第２の曲げデバイス２０および２２によって第１および第２の曲げ動作を順番に実施し、少なくとも２つの第１の湾曲部分１０ａ’と第１の湾曲部分１０ａ’のそれぞれの対の間に第２の湾曲部分１０ｂ’とを含む、チューブ状製品１０’の一部分を毎回取得することによって、本発明による方法は実施され得る。

とりわけ、それが、複数のコイルセクション１２を有するＥＬＭコイルを製造するために使用されるときには、本発明による方法は、コイルセクションをまとめて作製することによって、すなわち、最初にすべての第１の曲げ動作を実施し、次いですべての第２の曲げ動作を実施することによって、または、１度に１つのコイルセクションを処理することによって、すなわち、最初に第１のコイルセクションに関して第１の曲げ動作を実施し、次いで第１のコイルセクションに関して第２の曲げ動作を実施し、次いで、以下のコイルセクションに関してそのような動作を繰り返すことのいずれかによって、実施され得る。

すでに述べられているように、本発明のさらなる態様は、直線的な長手方向軸線ｘに沿って延在している金属チューブから出発して、複雑な湾曲のチューブ状製品を製造するための装置に関する。装置は、上記に説明されている給送デバイス１８、第１の曲げデバイス２０、および第２の曲げデバイス２２に加えて、第１の曲げデバイス２０を離れるチューブ１０を支持するために第１の曲げデバイス２０と第２の曲げデバイス２２との間に配置されているサポート手段（示されていないが、それ自体は公知のタイプのものである）を含む。

装置３０は、上記に述べられている測定デバイスおよび／またはマーキングデバイスをさらに含むことが可能である。

当然のことながら、本発明の原理は変更さない状態のまま、本発明を実施するための実施形態およびモードは、添付の特許請求の範囲によって定義されているような本発明の範囲から逸脱することなく、純粋に非限定的な例として上記に説明および図示されているものから幅広く変化することが可能である。

Claims (7)

1. 直線的な長手方向軸線（ｘ）に沿って延在している金属チューブ（１０）から出発して、複雑な湾曲のチューブ状製品（１０’）を製造するための方法であって、前記方法は、
   ａ） 第１の曲げデバイス（２０）によって、前記チューブ（１０）のそれぞれの第１の真っ直ぐな部分（１０ａ）に対して、および、前記長手方向軸線（ｘ）を通過する曲げ平面の中で、複数の第１の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第１の曲げデバイス（２０）を離れる前記チューブ（１０）が、第２の真っ直ぐな部分（１０ｂ）によって分離されているそれぞれの複数の第１の湾曲部分（１０ａ’）を含むようになっている、ステップと；
   ｂ） 前記第１の曲げデバイス（２０）を離れる前記チューブ（１０）に対して、第２の曲げデバイス（２２）によって、前記第２の真っ直ぐな部分（１０ｂ）のうちの１つに対して、複数の第２の曲げ動作をそれぞれ実施するステップであって、前記第２の曲げデバイス（２２）を離れる前記チューブ（１０）が、連続する第１の湾曲部分（１０ａ’）のそれぞれの対の間に、１つのそれぞれの第２の湾曲部分（１０ｂ’）を含むようになっており、そのように取得された前記チューブ状製品（１０’）が、互いに直接隣接した第１および第２の湾曲部分（１０ａ’、１０ｂ’）を含むようになっている、ステップと
   を含む、方法。
2. 前記第１の曲げデバイス（２０）は、ローラータイプの曲げデバイスである、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の曲げデバイス（２２）は、ダイタイプの曲げデバイスである、請求項１または２に記載の方法。
4. 最初に、前記曲げステップａ）の間に、前記チューブ状製品（１０’）の前記第１の湾曲部分（１０ａ’）のすべてが、前記第１の曲げデバイス（２０）によって取得され、次いで、前記曲げステップｂ）の間に、前記チューブ状製品（１０’）の前記第２の湾曲部分（１０ｂ’）のすべてが、前記第２の曲げデバイス（２２）によって取得される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記曲げステップａ）およびｂ）は、それぞれ、前記第１および第２の曲げデバイス（２０、２２）によって順番に実施され、前記第１の湾曲部分（１０ａ’）のうちの少なくとも２つと、前記第１の湾曲部分（１０ａ’）同士の間に延在する前記第２の湾曲部分（１０ｂ’）のうちの少なくとも１つとを含む、前記チューブ状製品（１０’）のそれぞれの部分を毎回取得する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記方法は、複雑な湾曲のチューブ状製品（１０’）として電磁コイルを製造するためのものであり、前記コイルは、複数のコイルセクション（１２）を含み、前記複数のコイルセクション（１２）は、複数の湾曲した側部（１４）と、連続する湾曲した側部（１４）のそれぞれの対の間に、前記湾曲した側部（１４）の曲げ半径よりも小さい曲げ半径を有する接合部分（１６）とをそれぞれ有しており、前記湾曲した側部（１４）は、前記曲げステップａ）の間に、前記第１の曲げデバイス（２０）によって取得され、前記接合部分（１６）は、前記曲げステップｂ）の間に、前記第２の曲げデバイス（２２）によって取得される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 直線的な長手方向軸線（ｘ）に沿って延在している金属チューブ（１０）から出発して、複雑な湾曲のチューブ状製品（１０’）を製造するための装置であって、前記装置は、
   前記チューブ（１０）をその長手方向軸線（ｘ）の方向に沿って給送するための給送デバイス（１８）と、
   第１の曲げデバイス（２０）であって、前記第１の曲げデバイス（２０）は、ローラータイプの曲げデバイスとして作製されており、前記第１の曲げデバイス（２０）は、前記給送デバイス（１８）によって前記第１の曲げデバイス（２０）に給送された前記チューブ（１０）に対して曲げ動作を実施するために、前記給送デバイス（１８）の下流に配置されている、第１の曲げデバイス（２０）と、
   第２の曲げデバイス（２２）であって、前記第２の曲げデバイス（２２）は、ダイタイプの曲げデバイスとして作製されており、前記第２の曲げデバイス（２２）は、前記第１の曲げデバイス（２０）を離れる前記チューブ（１０）に対して曲げ動作を実施するために、前記第１の曲げデバイス（２０）の下流に配置されている、第２の曲げデバイス（２２）と、
   前記第１の曲げデバイス（２０）を離れる前記チューブ（１０）を支持するために、前記第１の曲げデバイス（２０）と前記第２の曲げデバイス（２２）との間に配置されているサポート手段と
   を含む、装置。

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