JP2807803B2

JP2807803B2 - 管外壁に螺旋形フィンを成形する装置

Info

Publication number: JP2807803B2
Application number: JP5129890A
Authority: JP
Inventors: ミシェル・クレタン; シャルル・マルコン
Original assignee: ESUKOFUIE TEKUNOROJII SA
Current assignee: ESUKOFUIE TEKUNOROJII SA
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: ATE146706T1; JPH0639469A; EP0569307B1; DE69306851T2; US5365763A; EP0569307A1; ES2096896T3; DK0569307T3; DE69306851D1; FR2690858B1; FR2690858A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の目的である装置は、２種
類の流体、あるいは液体または気体の混合物、あるいは
部分液体または部分気体の混合物の間の、一方が管の内
側を流れ、他方が管の外側を流れる、熱交換器としての
フィン付き管の形成に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱伝達能力を増すために、成形ロールを
用いて、上記種類の管の外壁上に螺旋フィンを形成させ
る、様々な装置が公知である。

【０００３】例えば、管の外面上で、管の両側に配設さ
れる２個の成形ロールを螺旋経路に沿って転動させるこ
とにより、この種のフィンを製作することができる。こ
れらの成形ロールの各々は、１個の軸線上に取付けられ
る複数の円盤を含む。円盤の縁は管壁に徐々に貫入し、
円盤を隔てる間隔を置いて、管の金属を押しのけて、少
なくとも１個の螺旋フィンを形成する。

【０００４】成形ロールに与えられる必要な送り角は、
成形ロールに対する管の移動が螺旋フィンの形成を生ず
るように決められる。

【０００５】熱交換器としての管の使用が増大したこと
で、使用される金属または合金が、比較的高い温度にな
る様々な液体または気体による腐食に対して高い耐性を
有する時、フィン付き管を使用する利点が明らかになっ
た。ステンレス鋼または耐熱鋼、チタンとその合金、耐
蝕または耐熱合金、そして殊にニッケル含有量の高い合
金、のような金属または合金の熱伝導率は低いことがあ
り、またこれらの金属または合金は冷間成形性が比較的
低い。

【０００６】優れた熱伝達性を得るためには、これらの
金属または合金から作られる管壁上に、高さの低い、厚
みの薄い、間隔の狭い螺旋フィンを形成することができ
ることが望ましい。

【０００７】よって、例えば、約１ｍｍの高さの場合、
ほんの１ｍｍ以下ぐらいのピッチの、つまり１ｃｍ（約
１／４ｉｎ）当たり約１０個またはそれ以上になる、
管の単位長さ当たりの巻き数、または山数、の螺旋フィ
ンを形成する提案がなされた。しかし、それらの成形は
非常に困難である。厚みの薄い管が欲しい時に、問題が
生じた。つまり、使用する金属の価格を低減し、さらに
は熱伝達能力を向上させるために、成形後の残留厚さが
フィンの高さと同程度か、それ以下の場合である。その
上、管の１本の長さは長く、約２０〜３０ｍ、またはそ
れ以上でなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの管を製作する
場合に出会う問題が、多数の失敗、および成形ロールの
円盤の多数の割れまたは欠陥により明らかにされた。こ
れらの割れ、または欠陥は大いに製作工程の障害とな
り、製作されたフィン付き管の値段をかなり高くする。
これらの欠陥の中で最もよくあるものは、フィン縁に形
成される亀裂、成形を受けているフィンの側壁に成形ロ
ール円盤によってかけられる力による、フィンの裂断、
そして実際の管壁上に現れる、最終的に生じる割れであ
る。この種の欠陥は、公知の装置を使用する時に、注意
を払っても、また製作速度を遅くしても、頻発すること
に注目すべきである。

【０００９】従って、これらの問題の全ては、製作費を
非常に高くし、所要の高性能の熱交換器を経済的に製作
するのが不可能にする。

【００１０】高い熱伝達性能を得るために、比較的変形
が困難な金属から作られる管の外壁に転造によってフィ
ンを形成する装置を実現する可能性が調査された。

【００１１】これらのステンレス鋼または耐熱鋼、合金
または非合金のチタン、ニッケル含有量の高い耐蝕合金
または耐熱合金、あるいは、優れた耐蝕性と比較的高温
における優れた機械的特性とを組み合わせた、他の金属
または合金から作られる、フィンを設けたこの種の管を
得る可能性が調査された。特に、真に経済的な条件の下
で、長尺の高性能フィン付き管の製作が可能な、熱交換
器管の成形装置を製作する可能性が調査された。

【００１２】より具体的には、山数が約１１個／ｃｍ
（２８個／ｉｎ）以上、フィン高さ約１ｍｍ、得られる
管の厚さが実質的に約１ｍｍ以下の、螺旋フィン形態を
もつこの種の管の製作を可能にする装置を実現する可能
性が調査された。

【００１３】また、成形ロールとその構成円盤の寿命が
長い装置を実現する可能性が調査された。

【００１４】本発明の目的とする装置はこれらの目標の
全てを満たす。

【００１５】本装置は管の外壁上に少なくとも１個の螺
旋形フィンを転造により成形するように設計される。

【００１６】用途に応じ、温度条件に適合し、接触する
流体の種類に適合する金属、または合金から作られるシ
ームレス金属管、または溶接管が使用される。管の金属
は、炭素鋼、フェライト系またはオーステナイト系ステ
ンレス鋼、耐熱鋼、チタンまたはチタン基合金、または
使用する周囲条件に適した物理化学的特性をもつ他の金
属または合金であることができる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による装置は、フ
インを付与されるべき管の移動軸線の両側に対称的に、
相互に対向して配設される２個の移動自在キャリジを含
み、各キャリジは、成形ロール・キャリアヘッド上にそ
れぞれ取付けられた２個の成形ロールを含む。移動装置
が２個のキャリジを対称的に動作位置に近付けることが
でき、該位置で、４個の成形ロールは、移動軸線内に配
設された、成形されるべき管に、所定の押付け力をもっ
て、当接する。この動作位置において、成形ロールは、
同じリード角で傾斜して、それぞれが管上にフィンを成
形する助けとなる仕方で、移動軸線に対して同じ関係位
置に、管の回りに配分される。移動装置はまた、キャリ
ジを離して、仕上がり管を開放し、つぎの管を所定位置
に入れ、また制御・調整操作を実行し、または必要に応
じて工具を交換することができる。

【００１８】キャリジの移動装置は殊に、成形ロールを
接近させて、締め付けることが可能であり、該装置は少
なくとも１個のジャッキによって形成されることが望ま
しく、ジャッキの本体はキャリジの一方に連結され、ジ
ャッキのピストンは他方に連結される。同期装置が両方
向への２個のキャリジの同時移動を生じさせる。同期装
置は固定の枢軸に取付けられる揺動ビーム、または交差
ビームを有し、枢軸の軸線は移動軸線と交差する。強固
な棒、つまり連接棒が各々枢動自在の態様で対称的にキ
ャリジの一端に結合され、他端が揺動ビームの２つの端
の内の１つに結合される。

【００１９】動作位置において、成形されるべき管の外
壁に成形ロールを再現自在に締付けるために、締付けジ
ャッキの行程を正確に調整する装置を用いることが望ま
しい。

【００２０】調整装置は、高圧の流体をジャッキに供給
するパイプの閉鎖装置によって形成されることが望まし
い。ジャッキのピストン棒に直接、または間接に連結さ
れる閉鎖装置は、ピストンの行程長さを正確に調整させ
る測微ねじのような制御装置を有する。ジャッキへの供
給パイプの閉鎖が不完全なために、直ちに、または完全
にはピストンを阻止しなかった場合に、放出通路を開く
装置が介入すると、有利である。

【００２１】各成形ロール・キャリアヘッドは、キャリ
ジに固定される工具キャリアの支承面に当接するように
取付けられ、向きの軸線の回りに数度だけ回転すること
ができる。向きの軸線は、動作位置において、管上の、
対応する成形ロールの成形区域に交差する。

【００２２】この動作位置において、４個の向きの軸線
は、相互に約９０°離して配分される。よって、フィン
を成形する各成形ロールによって管にかけられる応力
は、管の回りに相互に１２０°離して配分される３個だ
けの成形ロールを有する従来の装置に比し、小さくな
り、対称的になる。

【００２３】各成形ロールは成形ロール・キャリア軸に
取付けられ、該軸は成形ロール・キャリアヘッドに固定
される軸受上で回転自在に案内される。成形ロール・キ
ャリア軸に平行に配置される駆動軸もまた成形ロール・
キヤリアヘッドに固定される軸受に取付けられ、伝達装
置、例えば歯車、により、成形ロール・キャリア軸に連
結される。４個の駆動軸は、管の移動軸線回りに配置さ
れることが望ましい連接伝達装置により、１個の共通の
回転駆動装置に連結され、該駆動装置は４個の成形ロー
ルに、厳密に等しい速度で回転運動を生ずる。

【００２４】望ましくは、連接伝達装置は４個の軸から
構成され、各軸は、例えばカルダン継手のような連接継
手を両端に設けられ、抜差し自在部分を含み、一端は成
形ロール・キャリアヘッドの駆動軸に、他端は１個の共
通の回転駆動装置に連結される。望ましくは、この共通
回転駆動装置は環形歯車を有し、その軸線は中を通過す
る管の移動軸線に相当する。モータ装置により直接、ま
たは間接に作動される小歯車は、環形歯車と、相互に９
０°離して環形歯車の軸線回りに配分される４個の同形
の小歯車とを回転駆動し、各小歯車は直接、または間接
に、対応する伝達装置軸を駆動する。環形歯車軸線に沿
って形成される通路は、成形工程中に管を貫通させる。

【００２５】対応する成形ロールを介して管壁の成形区
域に交差する向きの軸線は締付け位置において移動軸線
にも交差するか、またはその直近を通過するように、成
形ロール・キャリア軸が配設される。向きの軸線回りに
成形ロール・キャリアヘッドを角度移動させることによ
り、少なくとも１個の螺旋フィンに所定のリード角を与
えるために、対応する成形ロールに所定の傾斜角を与え
ることがこれで可能になる。対応するキャリジの工具キ
ャリア端部における支承面上の成形ロール・キャリアヘ
ッドの当接面は、向きの軸線に垂直な平面である。

【００２６】成形ロール・キャリアヘッドとキャリジの
工具キャリアとの２個の支承面の間に１個、または複数
のスペーサ板を挿入することが可能であり、このスペー
サ板は、成形ロール・キャリア軸の軸線と、成形される
べき管の移動軸線との間の間隔を制御することができる
ように、平行な面を有し、制御された厚みを有すると、
好都合である。従って、フィンを設けられるべき管の様
々な直径と、使用する成形ロールの対応する直径とに、
考慮が払われる。よって、向きの軸線が移動軸線に交差
するような締付け位置を保ち、直径の如何に拘らず、管
の回りに９０°離して４個の成形ロールを配分するよう
に考慮することが可能になる。これらの条件の下で、転
造工程による成形中に、各成形ロールによって管にかけ
られる力は、管によって完全に均等に負担される。

【００２７】向きの軸線回りの、動かすことができる成
形ロール・キャリアの部分の角度設定は、キャリジの工
具キャリア端部の固定壁と、成形ロール・キャリアヘッ
ドに固定される部品に対面する壁との間に導入される設
定装置によって与えられる。

【００２８】リード角が調整された後、また成形ロール
・キャリア軸の軸線と移動軸線との間の間隔が調整され
た後、必要あれば、キャリジの工具キャリア端部に対す
る成形ロール・キャリアヘッドの回転を停止装置が止め
て、角度変位の恐れをなくするができる。使用される停
止装置は、例えばねじ付き棒を含むことができ、該棒は
成形ロール・キャリアヘッドの支承面を貫通して、キャ
リジの工具キャリア端部に結合されれる。

【００２９】望ましくは、各成形ロール・キャリアヘッ
ドは取外し自在部品を含み、該部品の中に少なくとも１
個の軸受が収容され、成形ロール・キャリア軸の一端が
その軸受上に取付けられ、この取外し自在部品は、成形
ロール・キャリアヘッドから取外された後、対応する成
形ロール・キャリア軸から容易に取外すのが可能なよう
な仕方で、固定されている。

【００３０】また望ましくは、成形ロール・キャリア軸
を駆動する駆動軸の軸受の一つもまた、必要あれば、こ
の軸を取外せるように、また成形ロール・キャリア軸お
よびそれらを連結する伝達装置も取外せるように、取外
し自在部品の中に収容される。

【００３１】望ましくは、各成形ロールは回転円盤の重
なりを含む。これらの複数の円盤の直径は、フィンの漸
増的な成形を許すような仕方で、管の移動方向に沿って
大きくなる。成形操作は管の伸びを伴い、その直径は減
じ、またフィンの下方で測定した肉厚も減ずる。比較的
薄肉の管の場合、マンドリルが管の内側に入れられるこ
とが望ましく、マンドリルは保持棒により、所定位置に
保たれ、該棒は管よりも長く、管の外側で、管の後方に
ある端が固定点に取付けられる。マンドリルと保持棒の
間、または保持棒と取付け固定点の間に設けられる当接
面によって、管の移動軸線の回りに自由に回転するよう
にマンドリルが取付けられるのが有利である。

【００３２】成形ロールの作用により、管の厚みが減少
した区域において管の内壁を支持するために、マンドリ
ルは、その軸線に対して数度傾斜した母面をもつ、実質
的な切頭円錐形であると、有利である。成形ロールの作
用による管の潰れ状態を抑制するために、軸線方向の調
整ができると、有利ある。

【００３３】移動軸線に沿う管の案内と移動を助けるた
めに、溝材を用いることができる。フィンがひっかかっ
たり、破断したりすることなく、成形ロールの作用を受
ける管の回転運動を助ける、プラスチック材の層を溝材
に内張することが必要である。成形装置の上流、または
下流に配設されるピンチロール（駆動ローラ）は、滑ら
かな管をマンドリル・キャリア棒上に配置し、操作の終
りにマンドリル・キャリア棒から管を外すのに、使用す
ると都合が良い。

【００３４】管の長手に沿って幾つかの滑らかな部分を
残すことが可能であり、それで管の移動が駆動ローラに
より生じ、接近検出装置により管理される。

【００３５】フィンの成形を開始し、またこの操作を或
る一定の時間間隔で停止するために、フーコー（Ｆｏｕ
ｃａｕｌｔ）の電流検出装置のような接近検出装置を使
用すると有利であり、該装置は、フィン付与区域に対し
て、溝材に沿って正確に印を付けた位置に、成形区域の
下流に配設される。少なくとも２個はあるこれらの検出
装置は、電子装置に接続され、この電子装置は、フィン
の成形を開始し、また必要あれば、フィンを設けられな
い中間区域においてフィン成形を中断することができ
る。この中間区域は後に、例えば管の曲り部分になる。
かくて、フィンを設けられる複数の区域を管上に成形
し、これらの区域を滑らかな区域で分離することが可能
となる。

【００３６】管にフィンを付与する操作は電子装置によ
り開始されることが望ましく、該装置は、成形ロールを
減速された速度で回転し始め、つぎにキャリジを低速度
で徐々に同時に移動させ、よって成形ロールも徐々に締
付けを受ける。つぎに、成形ロールの回転速度が、正規
の動作速度に達するまで、上げられる。もしも、例え
ば、成形前において、外径約１５〜２５ｍｍ、厚さ１．
５〜２．５ｍｍの、３０４鋼、または３１６鋼のような
オーステナイト系ステンレス鋼から管が作られているな
らば、各成形ロールの締付け力は約３０＋１０ＫＮであ
る。成形ロールの直径は約２５〜６０ｍｍであり、成形
操作の通常の動作速度は４〜１０ｍ／ｍｉｎに達するこ
とができる。

【００３７】以下の例および図面は、本発明による装置
の実施例を非限定的に説明する。

【００３８】

【実施例】図１は、熱交換器のための、回転する管２の
外壁上に少なくとも１個の螺旋形フィン３を成形するこ
とのできる装置１の外観の説明図である。

【００３９】本装置は、図３および図４に示されるスラ
イド４Ａ、４Ｂ上を図１の平面に平行に滑動することの
できる２個のキャリジ４、５含む。これら２個のキャリ
ジは管２の移動の軸線の両側に対称的に相互に対向して
配置される。各キャリジは２個の成形ロール６、７およ
び８、９を有し、ロールはそれぞれ成形ロール・キャリ
ア軸１８、１９および２０、２１によって回転を調整さ
れ、軸は、図２で見ることのできる２２、２３のような
歯車継手と協働する伝達装置を介して駆動軸２４、２５
および２６、２７により、駆動される。各成形ロール、
対応する成形ロール・キャリア軸および対応する駆動軸
は、同じ成形ロール・キャリアヘッド上に据付けられ
る。最初の２個り成形ロール・キャリアヘッド１０、１
１は、キャリア４の工具キャリア端部４−１の支承面１
４、１５に当接するように据付けられる。他方の２個の
キャリアヘッド１２、１３は、キャリア５の工具キャリ
ア端部５−１の支承面１６、１７に当接するように据付
けられる。成形ロール・キャリアヘッドの各々は、その
向きの軸線の回りに数度だけ動くことができる。４個の
向き軸線Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５の各々は、２個の工具
キャリア端部４−１、５−１の一つの上にある１個の成
形ロール・キャリアヘッドの対応する支承面の平面に垂
直である。動作位置においては、各成形ロールは管２の
外壁の成形区域に衝接して、移動軸線Ｘ１−Ｘ１に沿っ
て駆動されるので、４個の向きの軸線の各々は、対応す
る成形ロールの成形区域を通過し、最適な制御状態で
は、移動軸線に交差する。向きの軸線は、移動軸線Ｘ１
−Ｘ１の回りに、相互に９０°離れて配分される。

【００４０】キャリジ４、５は移動装置を有し、該装置
は、管２の外壁に対する動作位置に成形ロール６、７、
８、９を持ってくるようにキャリジを接近させるか、あ
るいは、例えばフィン成形段階が終了するたびに、また
は調整、整備作業を実施しなければならない時に、キャ
リジを引き離す。

【００４１】図３、図４、および図５は、キャリジ４、
５のための移動装置の実施例を説明する。

【００４２】図３および図４において、スライド４Ａ、
５Ａ上を滑動する状態の２個のキャリジの各々の下部の
みが示され、工具キャリア端部４−１、５−１および成
形ロール・キャリアヘッドは示されない。

【００４３】図３は離れた位置に相当し、図４は成形ロ
ールが接近して動作位置にある時の位置を示す。両図と
もに、移動軸線Ｘ１−Ｘ１が表示される。移動装置はジ
ャッキであり、そのシリンダ３１はキャリジ４の中に収
容され、そのピストン３２はＸ１−Ｘ１に垂直な軸線に
沿って動く。揺動ビーム３４の下方を通るピストン３２
の棒３３の端は、キャリジ５と一体である。揺動ビーム
３４の中心は、Ｘ１−Ｘ１と交差する垂直軸線Ｘ６の枢
軸回りに回転自在に据付けられる。２個の強固な棒３
５、３６の各々がその一端３５Ａ、３６Ａの一つによっ
てキャリジ４、５の前端に連結され、他端３５Ｂ、３６
Ｂによって揺動ビームニ連結される。よって、移動軸線
Ｘ１−Ｘ１に対する２個のキャリジの対称的移動が発生
する。ジャッキはまた、断面積の小さい補助ピストン３
７を有し、これにより、フィン成形操作の終りに２個の
キャリジを急速に引き離すことができる。動作位置にお
いてキャリジが停止する箇所を正確に決定する装置が、
管の軸線と成形ロールの距離、つまりは成形ロールが管
に貫入する範囲、を精密に決定することを可能にする。
この装置は強固な横向きアームを有し、アームの一端は
ピストン棒３３に連結され、他端は、シリンダ３１に高
圧流体を供給するための制御装置４０に、測微ねじ３９
を介して連結される。

【００４４】図５はこの制御装置の実施例の説明図であ
る。強固なアーム３８は、ピストン棒３３が測微ねじ３
９を、閉鎖装置４１に当接するまで駆動するのを可能に
し、その時、閉鎖装置は、パイプ４２からジャッキのシ
リンダ３１に向かう高圧流体の入口オリフィスを閉じ
て、ピストンの動きを止めること、が判る。移動が止ま
らないと、弁座４３が引っ込んで、排出流路４４に向か
う流体通路を開かせる。ピストン棒３３が引っ込むと、
戻しバネ４５が弁座４３を閉じる。キャリジが止まる箇
所を調整するこの装置は、従って、フィンを設ける管壁
上の各成形ロールのために、一定の再現可能位置が、安
全、かつ再現自在の仕方で、設けられるようにする。

【００４５】４個の成形ロール・キャリア軸１８、１
９、２０、２１を駆動する４個の駆動軸は、前者に平行
に取付けられ、図６に説明的に示される装置により、厳
密に等しい速度で駆動される。図６は図１のＡ−Ａ断面
に沿う平面図である。図６は、図１の平面の背後に向く
２個の下部駆動軸を単に説明的に示し、またこれも説明
的に示される単一のモータ装置にこれら駆動軸を連結す
る伝達装置を示す。モータ装置は高出力の直流電動機で
あり、その速度は広い範囲に変速することができ、強力
な始動トルクを有し、小歯車５２を有する伝達装置５１
によって、軸線Ｘ１−Ｘ１上の環形歯車５３に連結され
る。環形歯車は下半分のみが見える。環形歯車は、図示
されない固定台座に結合される内方管状支持材５４の支
承表面５３Ａ上に取付けられる。図示されない案内管
が、フィンを設けるべき管を、Ｘ１−Ｘ１に沿って管５
４の内側に通す。小歯車５２によって駆動される環形歯
車５３に４個の小歯車が噛み合い、その内の２個の小歯
車が見えるが、各々が１個の駆動軸２４、２５、２６、
２７に連結された伝達軸を駆動する。図６において、２
個の下方の小歯車５５、５６だけが見えるが、これらは
下方駆動軸２４、２７に連結された下方伝達軸５７、５
８を駆動する。５５、５６のような４個の駆動小歯車
は、相互に９０°離れて環形歯車５３の回りに均等に配
分される。よって、環形歯車５３の軸線に一致するＸ１
−Ｘ１軸線の回りに伝達軸も均等に配分されることにな
る。

【００４６】５７、５８のような４個の伝達軸は抜差し
自在であり、その端にカルダン継手が設けられる。従っ
て、これらの伝達軸は、キャリジ４、５の移動中であっ
ても、４個の駆動軸、ひいては成形ロールを、ブローに
至ることなく、同じ速度で駆動させることができる。

【００４７】装置１に設けられる４個の成形ロール６、
７、８、９は同一構造である。それらは回転円盤の組立
体であることが望ましく、その半径と成形刃の断面形は
フィンを徐々に成形するように設計され、成形ロールの
成形刃は、管壁上の螺旋形移動経路に沿って、先行する
成形ロールの円盤によって既に付け始められている溝の
中に順々に貫入して行く。そのような結果を得るため
に、直径が漸増し、断面形が変化する回転円盤を含む成
形ロールが利用される。

【００４８】図７は、成形ロール・キャリア軸１９の軸
線を含む平面に沿う、図１および図２の、例えば成形ロ
ール７のような成形ロールの説明的断面図である。成形
ロールは、管の滑らかな上流部の方に向く、直径の小さ
い端から、成形回転円盤６１，６２、６３、６４、６５
を有し、これらは同じ溝の中に順々に入って行く、直径
の漸増する円盤のお陰で、少なくとも１個の徐々に大き
くなる螺旋形フィンを生ずる。円盤６５と等しい直径の
最後の円盤６６、６７は、少なくとも１個の螺旋形フィ
ンの断面形を均等にすることができる。管壁上に成形ロ
ールによって作られる螺旋形通路は、その向きの軸線回
りの成形ロール・キャリアヘッドの角移動によって実現
されるリード角により得られる。４個の成形ロールの各
々は、成形ロール・キャリア軸に沿って異なる軸線方向
取付け位置を有して、円盤の成形刃が先行する円盤によ
って成形された溝の中に貫入するようになっていなけれ
ばならない。この軸線方向取付け位置はリ−ド角と螺旋
形フィンの数とによって決まる、つまり、螺旋形の螺条
数による。この軸線方向取付け位置は、７のような成形
ロールの両側に配設される６８、６９のような円環形リ
ングに所要の幅を与えることにより得られる。

【００４９】図２に示すように、１９のような各成形ロ
ール・キャリア軸は、２２のような駆動小歯車の直近に
配設される段部１９Ａを含む。管の上流側に配設され、
段部１９Ａに当接するリング６８は従って、成形ロール
とその直ぐ上流または下流に配設される次のロールとの
間に設けなければならない軸方向間隔を考慮した幅を有
しなければならない。リング６９に当接するナット７０
は成形ロールの円盤を段部に対して締め付ける。

【００５０】１１のような各成形ロール・キャリアヘッ
ドは、向きの軸線Ｘ３に直角な平らな支承面のお陰で、
キャリア４の工具キャリア端部４−１における対応する
支承面１５に当接することになる。

【００５１】少なくとも１個の角度設定装置が、２個の
間隙ｅ１、ｅ２（図１参照）の少なくとも一つの中に滑
入することができる。成形ロール・キャリアヘッドと一
体の、支承面１５に垂直な軸線を有する円筒形回転棒７
２と、棒７２の端が係合する、工具キャリア端部４−１
に設けられたくぼみ７３との間に該間隙が存在する。

【００５２】間隙ｅ１、ｅ２の片方または両方に厚み設
定ウェッジ（くさび）を導入することにより、軸線Ｘ３
回りの成形ロール・キャリアヘッド１１の角度設定を数
度だけ変えることが可能である。図１の平面に対するこ
の傾斜角は、１重螺旋ねじの場合は約４°を、また２重
螺旋ねじの場合は約８°を超えない。

【００５３】成形ロール・キャリアヘッド１１は回転体
７４（図２参照）の軸線Ｘ３の回りに回転させられ、該
部品は、支承面１５の両側に形成される、対向して配設
される溝７５、７６の中に隙間なしに係合し、ねじ棒７
７により保持される。一端が成形ロール・キャリアヘッ
ド１１にある逆Ｔ形溝７９に係合し、他端が工具キャリ
ア端部４−１にある溝７９Ａに係合する、７８のような
支持棒を形成する部品は、ねじ部品８１によって引っ張
られる例えば横方向角度設定装置８０によって、支承面
１５に対して成形ロール・キャリアヘッド１１を締め付
ける。

【００５４】対応する工具キャリア端部から各成形ロー
ル・キャリアヘッドを容易に分離し得ることは、各工具
キャリアの２個の成形ロール・キャリアヘッドの間の間
隔調整を容易にし、管の直径の関数として、管への成形
ロールの９０°接触を可能にする。１５のような支承面
において、一定厚さと適当な表面面積を有する金属薄板
がこの目的で導入され、この薄板は図示されないが、７
８のような支持棒の軸方向部品と角度設定部品７２の通
過のための穴を含む。フインが設けられるべき管の回り
の成形ロールの角度設定はこのようにして、成形ロール
の直径、さらには管の直径、厚さおよび絞り度合を考慮
して、９０°に設定される。

【００５５】場合により、図２に示すように成形区域の
管２の内側に入れられたマンドリル８２を用いて、成形
ロールの作用を受ける管壁を支持することが必要にな
る。マンドリルはほぼ切頭円錐形で、その母面の傾斜
は、フィンを設けられるべき管の成形条件によって決ま
る。マンドリルは保持棒８３と一体であり、管２の上流
端を超えて配設される棒の上流端は、一定箇所における
取付け区域において、図示されない仕方で、自由に回転
するように取付けられる。マンドリル８２を、自由に回
転するように、直接に保持棒８３に取付けることも可能
である。マンドリルの軸方向位置が調整自在であると、
有利である。

【００５６】図２に示すように、１９のような各成形ロ
ール・キャリア軸は、１１のような対応する成形ロール
・キャリアヘッドの内側に、８４、８５のような軸受上
に取付けられ、両端において８６、８７のような当接軸
受により固定されて、軸方向移動を防止される。

【００５７】２５のような対応する駆動軸が８８、８９
のような軸受上に取付けられ、軸受は、成形ロール・キ
ャリア軸１９の小歯車２２に噛合う環形歯車２３の両側
に配置される。

【００５８】１１のような各成形ロール・キャリアヘッ
ド（図２参照）には、７のような成形ロールの敏速分解
装置が設けられ、これで、成形円盤が磨耗しているか、
また、１９、２５のような軸の軸受と２２、２３のよう
な歯車伝達装置が磨耗しているか、点検することが可能
になる。この目的で、成形軸１９の軸受８４等と駆動軸
２５の軸受８８等は取外し自在部品９０の内側に取付け
られ、部品９０は、敏速な組立ておよび取外しを可能に
する固定装置によって成形ロール・キャリアヘッド１１
の残りの構造に固定される。

【００５９】２個のボルト９１、９２を抜くことによ
り、２個のキャリジ４、５が移動軸線Ｘ１−Ｘ１から引
き離された後、取外し自在部品９０を取外すことができ
る。これらのボルトは、取外し自在部品９０を成形ロー
ル・キャリアヘッドの支承面９３に当接させて、定位置
に止める。

【００６０】取外し自在部品の端は、二面角を形成す
る、突出する当接縁９４を有し、その縁は同じ角度の凹
角の縁に噛合う。ボルト９１、９２の軸は、ボルトが貫
通する当接面９３の平面に対して約４５°に傾斜してお
り、当接面９３の他の側に配設される取付け装置９６に
連結される。よって、ボルト９１、９２の引張り力の水
平成分は、当接面９３と引込み縁９５とに当てて、取外
し自在部品９０を有効に止める。

【００６１】取外し自在部品９０が取外された後、成形
ロール７を担持する軸１９を取外すことが可能になる。
よって、円盤を調整し、必要あれば交換し、また必要あ
れば軸方向取付け位置を変更することが可能である。ま
た、駆動軸２５、さらには２軸間の歯車伝達装置を完全
に取外すことも可能である。

【００６２】フィン成形中の管の移動は、Ｘ１−Ｘ１軸
線に沿って行われ、管はその間、図示されない溝材に支
持される。金属溝材にはプラスチック材が内張りされ
て、滑り運動を助け、管が、管およびフィンの損傷を来
すような何らかの形で、引っ掛かるのを防ぐ。

【００６３】管にフィンを設ける運転を開始し、この運
転を停止するために、溝材の近くで、移動軸線に沿っ
て、成形区域から所定の距離離れた箇所に、検出装置
（図示せず）が設けられ、これらの検出装置は管の前端
が通過する信号を発する。検出装置は、例えばフーコー
（Ｆｏｕｃａｕｌｔ）電流型である。

【００６４】これら検出装置は電子装置に接続され、電
子装置は管にフィンを設ける運転を開始、または停止す
る。

【００６５】管にフィンを設ける各区域は、母線に接続
される２個の電子箱を用い、１個の箱はフィン成形操作
を開始するための１個の検出装置を有し、もう１個の箱
は２個の検出装置を有し、この内１個は成形ロールの低
回転速度における通過を制御し、他の１個は戻しピスト
ンの運動と成形ロールの回転停止を制御する。

【００６６】フイン付き区域のフィン付与操作の終りに
成形ロールが減速しないと、管の送り速度が比較的早い
ために、規定の長さに正確にフィンを成形することが不
可能になることに注目すべきである。

【００６７】母線は３本の電線から形成され、電線は、
成形装置の自動化装置から延在し、例えば４０ｍの長さ
であることもできる管の案内溝材に沿って走る。よっ
て、装置は案内溝材に沿って４０個の母線への接続箇所
を持つことができ、これは、管の長さにわたって、２０
個の異なるフィン付き区域を成形させる。母線のこれら
３本の線は、従って、全ての検出装置を独立に装置に結
線しなければならなかったとした場合に、必要であった
であろう６０本の電線の使用を防止することになる。

【００６８】さらに、母線は継続するデータの結集を管
理する：例えば、フィン付与操作の最中に、検出装置付
きの２個の箱が反転したため、１個の情報「フイン付与
操作の開始」が装置の自動化部分に到達すると、母線は
この誤差を処理させる。

【００６９】外径約１６ｍｍのオーステナイト系ステン
レス鋼３１６Ｌ管のような管にフィンを設ける操作の
開始は、つぎに述べる仕方で実施される：長さ約２５ｍ
ｍの滑らかな管が下流端から溝の上に置かれる。図示さ
れないピンチ・ロール（駆動ローラ）がマンドリル８２
の上と、既にその取付け点に固定されているその保持棒
の上に管を係合させる。管が所定位置に入れられた後、
４個の成形ロールを約３００ｒｐｍという低い速度で駆
動するために、モータを始動させる。つぎに、ジャッキ
３１の減速速度における移動が開始されて、２個のキャ
リジ４および５をその動作位置に接近させる。つぎに、
成形ロールが、マンドリルに保持される管の壁に徐々に
押し付けられ、成形ロールにより、所定のリード角をも
って、成形ロールと反対の方向に、管が回転駆動され
る。作動間隔に相当する成形ロールの位置に到達すると
直ちに、成形ロールの回転速度が約１４００ｒｐｍの作
動速度に達するまで、加速される。これらの条件の下
で、使用される成形ロールの型式により、また選択され
たリード角と軸方向取付け位置により異なるが、一重螺
旋フィンでは約４ｍ／ｍｉｎ、二重螺旋フィンでは約８
ｍ／ｍｉｎの移動速度を得ることが可能である。絞り度
合、断面積、および成形ロールを管壁に締付ける、成形
ロール当たり２０〜４０ＫＮの範囲の力を適当に選択す
ることによって、フィン付根における外径約１４ｍｍ、
フィン高さ１ｍｍ、フィン付根における管厚さ０．９ｍ
ｍ、１個のねじの軸方向長さ１ｉｎ（２５．４ｍｍ）当
たり約３０個の山数をもつフィンを製作することが可能
である。成形ロールの作動の終りに、フィン付与長さを
精密に制御する目的で、成形ロールの回転速度を下げた
後に、ジャッキの戻しピストン３７を急速に作動させ
て、過渡状態なしに、殆ど瞬間的に作動を止めることが
可能である。

【００７０】本発明による装置、および説明された実施
例について、本発明の範囲をはみ出さない、多数の変形
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による４個の成形ロールヘッドと２個の
キャリジの前端によって形成される組立体の、管の移動
方向の軸線に垂直な平面内の平面説明図である。

【図２】フィンを設けられるべき管壁を転造成形する位
置における成形ロールヘッドの、図１の断面Ｂ−Ｂに沿
う説明図である。

【図３】本発明による装置の２個のキャリジの、離れた
位置における下部を、その連合する移動装置と共に、示
す平面説明図である。

【図４】キャリジを接近させた動作位置における、図３
のキャリジの下部の平面図である。

【図５】動作位置にある、図３および図４のキャリジの
行程端における制御装置の説明図である。

【図６】モータ装置と成形ロール・キャリア軸を駆動す
る駆動軸との間の伝達装置およびモータ装置を示す、図
１の断面Ａ−Ａに沿う説明図である。

【図７】成形ロール・キャリア軸の軸線を含む平面に沿
う、成形ロールの断面説明図である。

【符号の説明】

１装置２管４キャリジ４−１工具キャリア端部５キャリジ５−１工具キャリア端部６、７、８、９成形ロール１０、１１、１２、１３成形ロール・キャリアヘッド１４、１５、１６、１７支承面１８、１９、２０、２１成形ロール・キャリア軸２２、２３回転伝達装置２４、２５、２６、２７駆動軸３１シリンダ３２ピストン３３ピストン棒３４揺動ビーム３５、３６強固な棒３７戻しピストン３９制御装置４１閉鎖装置５０モータ装置５２小歯車５３環形歯車５５、５６小歯車５７、５８抜差し自在軸６１、６２、６３、６４、６５回転円盤７２、７３角度設定装置８２マンドリル８３保持棒Ｘ１移動軸線Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５向きの軸線Ｘ６垂直軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21H 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管２を移動軸線Ｘ１−Ｘ１に沿って移動
させかつ管２の外壁上に少なくとも１個の螺旋形フィン
３を転造により成形する装置であって：前記移動軸線Ｘ１−Ｘ１の両側に対称に配設されかつ動
作位置に入るために相互に接近するか、または相互から
離れることができる２個のキャリジ４、５を装置が含
み、これらキャリジの各々は２個の成形ロール６、７、
８、９を有し、該成形ロールの各々は成形ロール・キャ
リア軸１８、１９、２０、２１上に取付けられてそれぞ
れ１本の駆動軸２４、２５、２６、２７により駆動さ
れ、該駆動軸は対応する該成形ロール・キャリア軸に平
行で、回転伝達装置２２、２３によりそれらキャリア軸
に連結され、該４本の成形ロール・キャリア軸１８、１
９、２０、２１は、２個のキャリジ４、５が接近した時
に、４個の成形ロールが、成形されるべき管２の壁に同
時に衝接するように、前記移動軸線Ｘ１−Ｘ１の回りに
配設され、該４本の駆動軸は、この４本の駆動軸を同一
速度で駆動する１個のモータ装置を含む１個の共通の駆
動装置に連結され、１個の成形ロール・キャリア軸と対
応する駆動軸とによって形成される４個の組立体の各々
は、１本の軸線Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５の回りに動くこ
とが可能であり、該軸線は対応する成形ロール６、７、
８、９を介して管２の成形区域と交差し、該４本の軸線
は、該２個のキャリジ４、５が接近させられた時、相互
に９０゜離れて配設されること：を特徴とする装置。
【請求項２】２個のキャリジ４、５を、フィンが設け
られるべき管２の移動軸線Ｘ１−Ｘ１に接近させ、また
はそれから離れさせることを可能にする、該２個のキャ
リジの移動装置は、少なくとも１個のジャッキであり、
該ジャッキのシリンダ３１は２個のキャリジの内の一方
４と一体であり、ピストン３２の棒３３は他方のキャリ
ジ５に連結されること、を特徴とする、請求項１の装
置。
【請求項３】２個のキャリジ４、５の移動を同期させ
るための装置は、固定の枢軸に取付けられた揺動ビーム
３４であり、該枢軸の垂直軸線Ｘ６は管の移動軸線に交
差し、該ビームの端３５Ｂ、３６Ｂの各々は強固な棒３
５、３６によってキャリジ４、５の端３５Ａ、３６Ａに
連結されること、を特徴とする、請求項１または２の装
置。
【請求項４】装置が、ジャッキの少なくとも１個のピ
ストン３２の行程の末端を正確に調整するための装置を
含み、この装置はジャッキのシリンダ３１に高圧流体を
供給するためのパイプ４２を閉鎖する装置４１を含み、
該閉鎖装置は、ジャッキのピストン３２の棒３３に直接
または間接に連結され、かつ、該閉鎖装置がジャッキへ
の供給を停止しなければならない、ピストン３２の棒３
３の行程末端を正確に調整させるための制御装置３９を
含んでいる、請求項２または３の装置。
【請求項５】成形ロール・キャリア軸１８、１９、２
０、２１の各々は、それが交差する、対応する向きの軸
線に垂直である、請求項１ないし４の任意の項の装置。
【請求項６】成形ロール・キャリア軸１８、１９、２
０、２１と対応する駆動軸２４、２５、２６、２７の各
々は成形ロール・キャリアヘッド１０、１１、１２、１
３上に取付けられ、該キャリアヘッドは、それぞれの向
きの軸線Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５に垂直な支承面１４、
１５、１６、１７を介してキャリジ４、５の工具キャリ
ア端部４−１、５−１に当接しており、該支承面は対応
する向きの軸線Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５に垂直であり、
角度設定のための装置７２、７３は、各成形ロール・キ
ャリアヘッドがその向きの軸線回りに数度だけ回転する
ことができるようにする、請求項１ないし５の任意の項
の装置。
【請求項７】成形ロールの管回りの角度位置を９０゜
に調整するために、成形ロール・キャリアヘッドをその
向きの軸線に沿って移動させるように、成形ロール・キ
ャリアヘッド１０、１１、１２、１３のための設定装置
を支承面１４、１５、１６、１７の中に導入することが
できる、請求項６の装置。
【請求項８】駆動軸２４、２５、２６、２７の各々
は、該駆動軸に枢動自在に連結される少なくとも１個の
抜差し自在軸５７、５８を含む伝達装置を介して、１個
だけのモータ装置５０に連結される、請求項１ないし７
の任意の項の装置。
【請求項９】１個だけのモータ装置５０と抜差し自在
軸５７、５８の間の該伝達装置はフィンが設けられるべ
き管２の移動軸線Ｘ１−Ｘ１が貫通する０環形歯車５３
を含み、この環形歯車はモータ装置５０に連結された小
歯車５２によって駆動され、該環形歯車は４個の小歯車
５５、５６を駆動し、この小歯車は移動軸線Ｘ１−Ｘ１
の回りに相互に９０゜離れて配設され、各々が駆動軸２
４、２５、２６、２７に連結される抜差し自在軸５７、
５８を駆動する、請求項８の装置。
【請求項１０】各成形ロール・キャリアヘッド１０、
１１、１２、１３は取外し自在部品９０を含み、該部品
の内側には、成形ロール・キャリア軸の少なくとも１個
の軸受を収容し、この取外し自在部品は、分解された
時、該当する成形ロール６、７、８、９の取外し、そし
て必要あれば交換を可能にする、請求項６ないし９の任
意の項の装置。
【請求項１１】各成形ロール６、７、８、９は、成形
ロール・キヤリア軸と同じ軸線を有する複数の回転円盤
６１、６２、６３、６４、６５から成り、フインを設け
られるべき管２の滑らかな上流部に向く、各成形ロール
の側には、つぎに来る円盤よりも直径が小さい少なくと
も１個の円盤６１、６２、６３があり、成形ロールの軸
方向位置を、相当する成形ロール・キャリア軸上で他の
成形ロールの位置に対して、調整するのを可能にする少
なくとも１個の軸方向設定装置により、成形ロールがそ
の成形ロール・キャリア軸に保持される、請求項１ない
し１０の任意の項の装置。
【請求項１２】管２にフィンを設ける操作中、管の壁
は、適当な切頭円錐形の、保持棒８３に結合される内側
マンドリル８２によって成形区域に保持され、該保持棒
の上流端は管２の上流端を超えた位置にある固定点に取
付けられる、請求項１ないし１１の任意の項の装置。
【請求項１３】該マンドリル８２は移動軸線Ｘ１−Ｘ
１の回りに自由に回転するように取付けられる、請求項
１２の装置。