JP2806644B2

JP2806644B2 - 開口部を囲む環状縁部の成形方法および環状縁部成形装置

Info

Publication number: JP2806644B2
Application number: JP3065679A
Authority: JP
Inventors: フォルニエールイヴ
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: CZ285565B6; JPH04224026A; RU2004368C1; EP0446089B1; FR2659481A1; FR2659481B1; CS9100583A3; EP0446089A1; SK280029B6; KR100220308B1; DE69101994D1; ATE105745T1; US5129249A; DE69101994T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、壁体を貫通する開口
部、特に、円筒状の胴部の開口部、形成すべき環状縁部
の厚みが壁体の厚みに比して相対的に小さくなるような
厚みを備えた壁体の開口部であって、形成すべき環状縁
部の反対側にさら孔が機械製作された型式の開口部、の
周囲にこの開口部を囲む環状縁部（３）を成形する方法
およびその成形装置に係わり、特に、前記さら孔の表面
が、さら孔と反対側に、ダイによって軸線方向に凹ませ
られる金属成形方法およびその成形装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ある特定の分野では、大きな厚みのある
構造物に、自身の周囲に突出した環状縁部を有する開口
部を少なくとも一つ設けておくことが要求される。これ
は、特に、原子炉容器の胴部のような場合において、あ
る数の導管を胴部に接続しなければならないような場合
である。

【０００３】実際、これらの導管は、前記開口部に形成
された環状縁部の端部に溶接されることによって接続さ
れ、それらは予め固定された待機ノズルに、取り替える
ことが、有利である旨、たとえばＦＲーＡー２,５１７,
５７５に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たタイプの環状縁部を形成する最新の技術は、パンチン
グによる原理に基づくもので（例えばＦＲーＡー１,１
９８,４４０）実際問題としてその形成方法は満足いく
ものではない。

【０００５】実際、このようなパンチングの原理による
従来の縁部成形方法では、接続用の環状縁部の内径が大
きく、その大きさは、開口部に大きな突起を作るために
要求される範囲の大きさである。

【０００６】本発明の目的は、効果的で、そして経済な
方法にしたがい、シリンダーに似通った開口部（穴）の
ジオメトリーを維持しつつ、胴部の壁体に関して比較
的に薄い厚さ（前記縁部の厚みは、典型的には、壁の厚
さの半分かあるいはそれ以下の厚さ）の環状縁部の成形
を可能にすることにある。そして、これは、開口部を補
強するための胴部で得られるメタルの断面を可能な限り
大きくするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の主題は、前述し
たタイプの環状縁部の成形方法の発明であり、その特徴
とするところは、自身の軸線を中心に回転可能でかつ開
口部の軸線に対して軌道運動する少なくとも一つのロー
ラーを備えた環状縁部成形装置により実行される成形方
法であって、かつ、前記ローラーの軸線とローラーの成
形面とで形成される角度が、少なくともローラーの前進
の工程につれて次第に縮小するように構成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】前記成形方法の他の特徴は、前記角度の縮
小変形が、開口部の軸線とローラーの軸線とで形成され
る角度を縮めることにより得られるか、もしくは、ロー
ラーの凸型の輪郭によって得られるかにある。

【０００９】さらに、本発明にかかる成形方法の特徴
は、開口部の軸線に対して規則的に配置されたローラー
の多数が、同時に作用して環状縁部を成形することにあ
る。

【００１０】また、本発明の対象は、前記成形方法を実
行するために意図された装置でもある。この装置は以下
の構成を具備することを特徴とするものである。すなわ
ち、自身の軸線に沿って変位するための変位手段を装備
したローラー保持体と、ローラー保持体によって偏心さ
せられる軸線に対して回転自在に設けられた少なくとも
一つのローラーと、ローラー保持体の軸線に対してロー
ラーを軌道運動させる駆動手段と、ローラー保持体の軸
線に関連してローラーの軸線の傾斜角を変位させる変位
手段と、を具備している。

【００１１】また本発明装置は、前記ローラー保持体に
面する位置に受けダイ（１３）を設置し、この受けダイ
の輪郭を、環状縁部の外側の輪郭に一致するように形成
したことを特徴とするものである。

【００１２】特に、前記ローラーはたる型の輪郭かもし
くは種々の円錐型の輪郭を備えていることを特徴とする
ものが好ましい。

【００１３】また、前記ローラーは自身の軸線に対して
回転可能に設けられ、しかもローラー保持体は自身の軸
線に対して回転自在に駆動される駆動手段を備えている
ことを特徴とするものである。

【００１４】さらに、前記ローラーの多数は、ローラー
保持体の軸線に対して規則的に配置され、全てのローラ
ーの軸線はこの軸線に対して同じ傾斜角を持っているこ
とを特徴とするものである。

【００１５】なお、前記胴部上に環状縁部を成形する場
合、軸線に対して鉛直に胴部を支持する複数のころを、
本発明の成形装置に具備させ、これらころを円周上に胴
部の放射方向に軸線を沿わせて配置するようにすると有
利である。この場合には、予熱／加熱位置と機械製作位
置との間の胴部の操作を、胴部をころ上で単純に回転さ
せることにより、変えることができるので、トラベリン
グクレーンを介在させることなく、迅速かつ容易に行な
える。

【００１６】

【作用】本発明によれば、形成すべき環状縁部の反対側
にさら孔が機械製作された型式の壁体開口部を、さら孔
の側から環状縁部成形装置のローラーを軌道運動させな
がら、ローラーにより、凹ませるので、さら孔が押し潰
されるとともに、さら孔とは反対側の壁体表面における
開口部の周囲に開口部を囲む環状縁部が成形される。ま
た、前記ローラーの前進の際、ローラーの軸線とローラ
ーの成形面とで形成される角度が、ローラーの前進の工
程につれて、次第に縮小していくため、開口部は環状縁
部の側に向けて縮小するテーパー状となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１８】図１は垂直な軸線ＸーＸに対して筒状の胴
部１の左半分を表した図であって、軸線ＸーＸに対して
垂直な軸線ＹーＹに沿って胴部の側部に少なくとも一つ
の円形の開口部２が形成されている。

【００１９】この開口部の内面は、胴部１の外面の方へ
向かって僅かに収束するようにテーパー状に形成されて
いる。また、前記胴部１は、大きな厚みを有し、特に、
原子炉容器の部分を形づくるものである。

【００２０】一方、円形の環状縁部３は、前記開口部２
の周囲に胴部１の外方に向けて突出形成されている。こ
の環状縁部３は、図示されていない同径の外部ダクトの
端部に溶接によって連結する目的で形成されるものであ
る。

【００２１】なお、前記環状縁部３を機械製作する方法
は、図２ないし図４に示すように、３つの工程によって
行なわれる。

【００２２】まず、図２に示すように、得られた開口部
２の周囲に直径ｂの大きさの円形の空白部分を形成する
ように内面を仕上げ、この開口部２の内周面に胴部１の
厚さａの半分の大きさｃの深さにさら孔４を形成する
（図３参照）。

【００２３】次いで、図４に示すように環状縁部３を突
出させるように、さら孔４の部分を押し出すと、環状縁
部３は軸ＹーＹに沿って、胴部１の外側面より距離ｄ突
出させた状態で突き出される。この環状縁部３の放射方
向の厚さｅに対しては、開口部入り口の直径ｆに対して
その大きさを持つように設定する。

【００２４】ちなみに、原子炉に結合される加圧水の主
要な回路の導管に接続される環状縁部は、開口部２の内
表面が軸線ＹーＹに対して６°の角度に従って収束され
る場合には、前記した胴部１の厚みａ、さら孔４の深さ
ｃ、環状縁部３の突出長ｄ、環状縁部３の厚みｅ、開口
部入り口の直径ｆなどは次のような近似値となる。

【００２５】すなわち、ａ＝３００ｍｍ、ｃ＝１５０ｍ
ｍ、ｄ＝１００ｍｍから１２０ｍｍ、ｅ＝１００ｍｍ、
ｆ＝７００ｍｍである。

【００２６】次に、前記環状縁部３の押し出し工程（成
形工程）について、図５ないし図７を参照してより具体
的に説明する。

【００２７】この環状縁部３の押し出し操作（成形操
作）を行なう装置は、胴部１を底面から支持する胴部支
持部５と、胴部１の外側に配置されてさら孔４の加工時
に胴部１を支持する支持ブロック６と、さら孔４の表面
を加工する研磨機構７と、胴部１の加熱手段８とを具備
している。

【００２８】前記胴部支持部５は、胴部１と同心円状の
円Ｃに沿って等間隔に４つのころ１０を設けた基盤９に
より構成されており、また前記各ころ１０はそれぞれ円
柱状に形成されていて胴部１の放射方向に軸線を沿わせ
て基盤９に取り付けられた構造となっている。そして、
ころ１０の上部の母線は、基盤９の上面よりもわずかに
上方に位置している。

【００２９】前記支持ブロック６は、円Ｃの外側であっ
てかつころ１０の間に位置して設置されている。そし
て、この支持ブロック６の前記胴部１に臨む面１１は、
ころ１０上に位置する胴部１の外形に対応して、円Ｃ
（図６参照）と同軸の湾曲面とされている。この湾曲面
１１には、軸線ＹーＹと一致する軸線に沿って、円柱状
の空所１２（図５参照）が形成され、後述する成形操作
の際に、研磨機構７の干渉を除くように配慮されてい
る。また、前記空所１２の入口の周囲には、この空所１
２の入口を囲むようにして縁部３の外形に対応した形状
を備えた円形状の受けダイ１３が取り付けられている。

【００３０】前記研磨機構７は、完全に円Ｃの範囲内
（胴部１内）に配置される。そして、研磨機構７はフレ
ーム１４を具備しており、またこのフレーム１４は２つ
の垂直に立設された保持部材１５を有している。

【００３１】この保持部材１５には、円形の開口部に臨
む位置に面して、円柱状のシリンダー部材１６が空所１
２の軸線と一致する軸線ＺーＺに沿う自身の長手方向に
沿ってスライド自在かつ回転自在に保持されている。

【００３２】一方、前記フレーム１４には、第１の電動
モータ１７が保持されており、この第１の電動モータ１
７は、ギア１８を介して軸線ＸーＸに対して平行にフレ
ーム１４に配置されたスラストスクリュー軸１９を回転
させるようになっている。このスラストスクリュー軸１
９はエンドシュー２０を介して垂直板２１を軸線ＺーＺ
に沿ってスライドさせるように構成されており、またこ
の軸線ＺーＺと平行にシリンダー部材１６上を平行に自
由に動くようになっている。なお、このような構成のス
クリューナットシステムは、複動式の水力もしくは空気
力のジャッキにより置き換えることができる。

【００３３】前記垂直板２１は第２の電動モータ２２を
支持する支持部材を兼ねており、また、この垂直板２１
は、ボールベアリング２４を介してシリンダー部材１６
のフランジ２３を支持ブロック６に向けて押圧し、シリ
ンダー部材１６をスライドさせるように構成されてい
る。

【００３４】また第２の電動モーター２２は、駆動ピニ
オン２５を持ち、シリンダー部材１６と一体のピニオン
２６に噛み合って、シリンダー部材１６を周方向に回転
するようになっている。前記第１の電動モータ１７、ギ
ア１８、スラストスクリュー軸１９の駆動システムは、
軸線ＺーＺに沿って規則的に配置されることにより、こ
の研磨機構７に提供される。

【００３５】次に、前記シリンダー部材１６は、ピスト
ン２７を内部に備えた複動式の水力もしくは空力のジャ
ッキ本体により形作られている。そして、このジャッキ
本体には、円筒状のローラ保持体２８が外方に向けて延
出されており、また前記ローラ保持体２８は軸線ＺーＺ
（図７参照）と平行な３つの板材２９を主体として構成
されている。そして、これら３つの板体２９の先端に
は、リング３０（図５および図６参照）が取り付けられ
ている。

【００３６】３つのローラー３１は、たる型の形状を持
ちかつ、前記板体２９の間に配置されて、ローラ保持体
２８により支持されており、また、これらローラー３１
は３つの板体２９に対して放射状に突出した構造となっ
ている。

【００３７】各々のローラー３１の軸線３２はシリンダ
ー部材１６の先端外方に向けて収束しており、また、軸
線ＺーＺを通過する母線に位置するようになっている。
そして、リング３０の側にあるローラ３１の先端はリン
グ３０に連結され、さらに反対側（基端側）は内側に向
けて収束するコネクティングロッド３３にそれぞれ連結
されている。そして、それぞれのコネクティングロッド
３３は、ピストン２７のロッドの先端に固定されたスラ
イディングプレート３４の外側に取り付けられている。

【００３８】次に、以上のように構成された実施例の作
用について説明する。

【００３９】研磨機構７により、環状縁部３を形成する
には、研磨機構７を作動させる。そして、この研磨機構
７に以下の運動（作用）を実行させるために、３つのロ
ーラー３１を作動させる。

【００４０】第１の電動モーター１７を作動させると、
軸線ＺーＺ（図５の矢印Ｆ１）に沿う移動が生じる。シ
リンダー部材１６の引込方向の動きと、ローラ保持部材
２８の引込方向の動きは、シリンダー部材１６の外周面
に形成された第２フランジ３５にスラストスクリュー軸
１９のシュー２０が当たることにより、シュー２０と第
２のフランジ３５とが相互に干渉し、シュー２０の引込
方向への移動によって得られる。

【００４１】一方、第２の電動モーター２２を作動させ
ると、シリンダー部材１６の全体的な回転運動と、ロー
ラー３１の軌道運動とが生じ、軸線ＺーＺについて３つ
のローラー３１が図７矢印Ｆ２に従って回転する。そし
て、前記各ローラー３１が胴部１を圧迫すると、各ロー
ラーが自身の軸線３２に対して回転を始める（図７の矢
印Ｆ３参照）。

【００４２】ここで、ジャッキ機構（シリンダー部材１
６ー第１の電動モータ１７）を作動させると、ローラー
の軸線３２の傾斜角ｘ（図５参照）がローラー保持体２
８の軸線ＺーＺに対応して変わっていく。

【００４３】加熱装置８（図６参照）は、胴部１に沿っ
て移動可能であり、内部の凸形部分３６と外部の凹形部
分３７を主体として構成されている。加熱装置８として
は電気的な加熱方法によるものでも良いし、ガスバーナ
ーによる加熱方法であっても良い。

【００４４】前記操作では、撤退位置におけるシリンダ
ー１６の位置（図５および図６における右側の位置）、
ピストン２７が伸張した位置（角度Ｘが最大の位置）に
おいて、加熱手段８は引き込められ、胴部１は軸線Ｘー
Ｘに対して垂直な面内の位置において、４つのころ１０
の上に載置させられる。図６では胴部１に２つの開口部
が示され、各開口部２は、図３でさら孔４が準備されて
いる。

【００４５】一方、前記加熱手段８は２つの開口部の内
の一つに面する位置に運ばれ、約５００°近くになるま
で開口部の周囲を予熱し、環状縁部３の押し出し温度ま
でこれを加熱する。この押し出し温度は９５０°〜１２
００°の範囲内である。

【００４６】その後、加熱手段８が移動し、胴部１は、
開口部２の軸線ＹーＹと一致するまで、ころ１０の上を
回転させられ、ダイ１３とシリンダー１６の軸線ＺーＺ
に沿う位置に加熱された環状縁部が位置させられる。

【００４７】最初の押し出し工程は、１００ないし１０
００トン（メートル法）の軸線ＺーＺに沿うスラスト荷
重により、実行される。このスラストは、電動モータ１
７によるシリンダー部材の押し出し手段と、シリンダー
部材１６および第２の電動モータ２２の駆動手段によっ
て自身の軸線に沿って回転するローラー保持体２８の同
時作用によって得られる。

【００４８】このスラスト移動の開始では、後に示すよ
うに、ピストン２７が角度ｘを最大角まで開かせるため
に、伸張する。

【００４９】そして、環状縁部３の押し出し工程が進む
内に、ピストンの撤退方向の移動により、この角は縮小
される。そして、この際、各ローラー３１は、可能なか
ぎり小さい角度のフォーメーションによって、絶えず、
環状縁部３を押し出すように衝撃を加え続ける。

【００５０】このローラーの成形角度は、傾斜角ｘの角
度とローラー３１による成形の際のローラー３１の当接
位置表面の接線とローラー３１の軸線３２とによって作
られる角度とが要素となって、規定される。また、この
成形角度は、それ自身ローラー保持体２８の前進、もし
くはたる型の輪郭を持ったローラー３１の形態によって
も種々変化する。

【００５１】連続する工程の多くは、機械製作中に、開
口部の温度が、前もって決定された低い値に下がった時
に、実行させられる。また、胴部１は、回転させられ、
加熱手段８はその加熱位置を変えて、次の加熱工程を実
行する。

【００５２】本発明方法によれば、胴部の金属の強さの
連続性を保証した環状縁部３を得ることができる。特
に、胴部１の厚みの中央の異質な部分が穴によって開く
ことがない。このことは機械全体の動作に関しては有利
である。

【００５３】さらに、胴部に溶接により接続される導管
は、前記環状縁部３によって接続が可能になる。これ
は、胴部に生じる歪みの観点からも有利である。

【００５４】なお、最後の成形工程が行なわれる間、加
熱手段８は、図６に示すように、成形すべき他の開口部
２に面する位置に移動させられる。これは胴部に開口部
２を形成する製造時間の合計を短縮することに役立つ。

【００５５】また、本発明は前述した実施例に限定され
るものではなく、他の態様として、違った形態の輪郭を
備えたローラー３１（例えば、外方に向かって収束する
ような円錐型（フラストコニカルな型）のローラー３１
をたる型のローラーに替えて使用することもできる。

【００５６】また、この場合には、環状縁部に対するロ
ーラー３１の成形角度は、ローラー３１の軸線の傾斜角
ｘに対してのみ、その構成が依存することになる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、自身の軸
線を中心に回転可能でかつ開口部の軸線に対して軌道運
動する少なくとも一つのローラーを備えた環状縁部成形
装置により実行される開口部を囲む環状縁部の成形方法
であって、かつ、前記ローラーの軸とローラーの成形面
とで形成される角度が、少なくともローラーの前進の工
程につれて次第に縮小するように構成されていることを
特徴とするものであるから、経済的かつ効果的に壁体に
関して比較的に薄い厚さ（前記縁部の厚みは、典型的に
は、壁の厚さの半分かあるいはそれ以下の厚さ）の環状
縁部の成形を可能にすることができ、環状縁部を成形す
る際の胴部に生じる歪みの観点からも有利に環状縁部を
成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って機械製作された胴部を軸線に沿
ってみた断面図である

【図２】環状縁部を機械製作する際の一工程を説明する
ために示した開口部の部分的な局面を示す断面図であ
る。

【図３】同じく環状縁部を機械製作する際の一工程を説
明するために示した開口部の部分的な局面を示す断面図
である。

【図４】同じく環状縁部を機械製作する際の一工程を説
明するために示した開口部の部分的な局面を示す断面図
である。

【図５】垂直な横断面に沿って本発明にかかる環状縁部
成形装置を示した断面図である。

【図６】図５に示される環状縁部成形装置の一部分を切
欠した平面図である。

【図７】図５における矢印Ｖ方向からみた矢視断面図で
ある。

【符号の説明】

１胴部２開口部３環状縁部４さら孔５胴部支持部６支持ブロック７研磨機構８加熱手段９基盤１０ころ１３受けダイ１６シリンダー部材１９スラストスクリュー軸３０リング３１ローラー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】壁体、特に、円筒状の胴部（１）を貫通
する開口部（２）であって、形成されるべき環状縁部
（３）の反対側の該開口部の周りにさら孔が機械加工さ
れた形式の開口部の周りに、前記壁体の厚みに対して相
対的に小さい厚みを有する環状縁部（３）を成形する方
法であって、前記さら孔の底を形成する金属が、回転軸（３２）回り
に回転可能に据え付けられかつ前記開口部の軸線（Ｘ−
Ｘ）回りに軌道運動を行うように駆動される少なくとも
１つのローラー（３）によって、前記さら孔の反対側に
配されるダイに対して軸方向に凹ませられる方法におい
て、前記さら孔の機械加工後の前記凹ませ作業前に、前記開
口部の領域が加熱され、前記ローラーの成形面が前記開口部の軸線（Ｘ−Ｘ）と
の間になす角度が、少なくともローラーの前進の工程に
つれて次第に小さくされ、前記ローラー（３１）の回転
軸が前記開口部の軸線（Ｘ−Ｘ）との間に形成する角度
（ｘ）を小さくすることを特徴とする成形方法。
【請求項２】複数回の連続した加熱および凹ませ作業
のサイクルが行われることを特徴とする請求項１記載の
成形方法。
【請求項３】前記開口部（２）の軸線（Ｘ−Ｘ）回り
に規則的に分布させられた複数のローラー（３１）が、
同時に作動させられることを特徴とする請求項１記載の
成形方法。
【請求項４】前記さら孔の深さが、前記壁体の厚みの
実質的に半分であることを特徴とする請求項１記載の成
形方法。
【請求項５】前記環状縁部が、その自由端において、
前記壁体の厚み（ａ）の３分の１の厚み（ｅ）を有する
ことを特徴とする請求項１記載の成形方法。
【請求項６】壁体、特に、円筒状の胴部（１）を貫通
する開口部（２）であって、形成されるべき環状縁部
（３）の反対側の該開口部の周りにさら孔が機械加工さ
れた形式の開口部の周りに、前記壁体の厚みに対して相
対的に小さい厚みを有する環状縁部（３）を成形する装
置であって、前記開口部の領域を加熱するための加熱手段（８）と、自身の軸線（Ｚ−Ｚ）に沿って変位させるための手段
（１７〜１９）を装備したローラー保持体（２８）と、該ローラー保持体によって偏心させられる回転軸（３
２）回りに回転可能に据え付けられる少なくとも１つの
ローラー（３１）と、前記ローラー保持体の軸線（Ｚ−Ｚ）回りにローラーを
軌道運動させる駆動手段（２２，２５）と、前記ローラー保持体の軸線（Ｚ−Ｚ）に対してローラー
の回転軸（３２）の傾斜角（ｘ）を変更するための角度
変更手段（２７）とを具備することを特徴とする環状縁
部成形装置。
【請求項７】請求項６記載の環状縁部成形装置におい
て、前記ローラー保持体（２８）に面する位置に受けダ
イ（１３）が設置され、この受けダイの輪郭が、縁部
（３）の外側の輪郭に一致するように形成されているこ
とを特徴とする環状縁部成形装置。
【請求項８】請求項６記載の環状縁部成形装置におい
て、前記ローラー（３１）がたる型の輪郭を備えている
ことを特徴とする環状縁部成形装置。
【請求項９】請求項６記載の環状縁部成形装置におい
て、前記ローラーが円錐型の輪郭を備えていることを特
徴とする環状縁部成形装置。
【請求項１０】請求項６記載の環状縁部成形装置にお
いて、前記ローラー（３１）が自身の回転軸（３２）に
対して回転可能に設けられ、しかもローラー保持体（２
８）は自身の軸線（Ｚ−Ｚ）に対して回転自在に駆動さ
れる駆動手段（２２，２５）を備えていることを特徴と
する環状縁部成形装置。
【請求項１１】請求項６記載の環状縁部成形装置にお
いて、複数のローラー（３１）が、ローラー保持体（２
８）の軸線（Ｚ−Ｚ）に対して規則的に配置され、全て
のローラーの回転軸（３２）がこの軸線に対して同じ傾
斜角（ｘ）を持っていることを特徴とする環状縁部成形
装置。
【請求項１２】請求項６記載の環状縁部成形装置にお
いて、胴部を機械加工するために、軸線（Ｘ−Ｘ）に対
して鉛直に胴部を支持する複数のころ（１０）を備え、
かつ、これらころは円周（Ｃ）上に胴部の放射方向に軸
線を沿わせて配置されていることを特徴とする環状縁部
成形装置。