JP2823683B2 - ロッカーミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空金属工作物材からチューブ（管）を製
作するタイプのロッカーミル或いはピルガーミルに関す
る。

〔従来の技術〕

ロッカーミル（Rocker mill）は例えばUSP4,562,713
と1989年１月17日出願の米国出願第07/297,431に開示さ
れている。こゝでは、その開示を参照して説明される。
この種ミルの代表的なものは、中空工作物に沿って往復
動する可動ロールスタンドを有する。このロールスタン
ドは１対の溝付きロールダイスを含み、この１対のダイ
スがニップを規定し、これを通じて工作物が通過する間
に半径方向に圧縮される。マンドレルが工作物の中に共
軸的に延入して工作物の内側を半径方向に支承する。

ロールダイスの溝は円周方向に進むに従って幅が狭ま
る。従って、ロールスタンドの各往復動ストロークの間
ロールを回転させることで、工作物が増大して行く半径
方向の圧縮を被り、それによって工作物の半径の減少が
進行する。

各ストロークの終端で、次のストロークのために工作
物の再位置決めが必要になる。従って、工作物は選定さ
れた角度だけ回転する間に選定された直線距離だけ長手
方向に進行する。工作物の長手進行は長手可動フィード
キャリッヂによって達成される。このキャリッヂは工作
物の外周を把持するチャックやクランプを有している。
フィードスクリューはミルの長手方向に延長し、キャリ
ッヂによって担持された固定ネジナットの中を通過す
る。モータはフィードスクリューの１端に設けられ、キ
ャリッヂの長手方向前進、従って工作物の前進のため
に、フィードスクリューを回転させる。

工作物の回転はロールスタンドの前後に配設した複数
のモータ駆動回転クランプによって行われる。工作物は
これらのクランプによって把持され、クランプ自体が選
定角度だけ回転する。同様に、マンドレルに付着して後
方延長体を構成しているロッドは、このロッドを把持し
且つ前記選定角だけマンドレルを回転させるためにロッ
ドを回転される別のクランプの中を通っている。

工作物とマンドレルの軸方向（長手方向）動と回転動
のための上記機構は精巧なシステムを有しており、この
システムはフィードスクリューとこれを回転させ且つ種
々のクランプを起動させるギア搭載駆動トレインを含ん
で構成されている。このシステムはその大きな全重量に
よる高慣性に特徴があり、従ってこのシステムはスター
ト時、停止時に要する加速、減速時間が長いので、工作
物を迅速且つ正確に再位置決めすることは難しい。その
結果、チューブの生産性と品質は低下する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記問題点を解消して改良ロッカーミ
ルを提供することにある。

〔発明の構成、作用効果〕

本発明は、ロールスタンドと再位置決め装置を含み、
この装置がロールスタンドを通じて延長した工作物を含
む長尺物品を再位置決めするようにしたロッカーミルに
係る。

この再位置決め装置は固定フィードスクリューを含ん
で構成され、キャリッヂがロールスタンドへ向う長手方
向へ移動可能にガイド機素に装置されている。第１の中
空シャフト付き電動モータがキャリッヂに装置されてい
て、このモータは第１の中空の端部開口ロータを含んで
成る。固定フィードスクリューはこのロータ及びナット
ネジを貫通している。このナットネジは第１中空シャフ
ト付きモータに連結され、このモータによりガイド機素
に沿ってキャリッヂを長手方向に移動させるためにフィ
ードスクリューに対し相対的に回転するようになってい
る。

第２の中空シャフト付き電動モータがキャリッヂに装
置され、このモータは第２の中空の端部開口ロータを含
んで成る。前記長尺物品はこの第２ロータを貫通するよ
うになっている。クランプが設けられており、長尺物品
がこのクランプを貫通するようになっている。クランプ
は第２ロータにこれと共に回転するように連結された可
動クランプあごを含んで成る。クランプ起動機構はキャ
リッヂに装置され、且つクランプあごに連結され、それ
によってクランプあごに長尺物品に締結せしめて第２ロ
ータから長尺物品にその回転力を伝達し、且つネジナッ
トから長手方向運動（軸方向動）を伝達する。

〔発明の実施態様〕

第１図において、本発明のロッカーミルは固定ベース
10と可動キャリッヂ12を含んで成る。長尺物品13はキャ
リッヂ12とミルの成形ゾーン17に配設した可動ロールス
タンド15の両者は貫通して水平長尺（水平軸）方向に延
長している。長尺物品13は中空工作物14とマンドレル
（図示省略）を含み、このマンドレルは工作物の中に抜
き差し可能に受容されている。ロッド16はマンドレルの
後端に付設されて、マンドレルの外延体を構成してい
る。

次に、工作物を支承し、好転させ且つ前進させるキャ
リッヂ機能を説明する。マンドレルはロールスタンド15
に至る前の工作物の内径よりやゝ小さい外径を有してい
る。ロールスタンド15は対向する１対の成形ロール22,2
4は含んで成り、これらロールが往復動可能ハウジング2
6に回転可能に装置されている。このハウジング26は従
来式クランクアーム装置28によって駆動されて、ロール
スタンド15をベース10並びに長尺物品に対し相対的に水
平に往復動させるようになっている。この運動の間に成
形ロールによって形成（または規定）されたニップが工
作物の上を通過して、工作物の内径をマンドレルの外径
まで減少させる。

ロールスタンド15の順次繰返されるストローク間で工
作物を再位置決めするために、キャリッヂ12が工作物を
回転させ且つ長手方向へ前進させるようになっている。
このキャリッヂ12はフィードスクリューの力で成形ゾー
ン17の方へ、即ち工作物14に平行に長手方向へ移動可能
である。このキャリッヂ12とフィードスクリュー32の両
者は第１図にのみ示されているが、キャリッヂ12の詳細
は第２図と第３図に示されている。

キャリッヂ12はベース10に固設された１対の長尺円筒
レール42,44に乗ったベースプレート40を含む。１対レ
ール42,44はベースプレート40の下側から垂下している
２対の長手方向に配列されたブッシュ46,48の中を通っ
ている。１対のブッシュ48は第２図に示されており、第
４図には１対ブッシュ48の１つともう１組の１対ブッシ
ュ46の１つが夫々示されている。スクリュー32、レール
42,44及び工作物14はベースプレート10の上方で平行配
列されている。

本発明によれば、スクリュー32が不動に配設されてお
り、低慣性機構がキャリッヂ12に設けられていて、これ
が工作物を回転させ且つ軸方向に前進させるようになっ
ている。この機構は回転クランプ50に連結された中空シ
ャフト付きモータ49を含む。回転クランプ50は中空回転
シャフト52を含み、この中を工作物14が共軸的に通過す
る。長尺方向に延長したスロット54が中空シャフト52の
円周壁に間隙をとって配設されている。クランプあご56
は夫々のスロット54に半径方向に移動可能に装置されて
いる。各クランプあご56は長手方向に延長したクランプ
内面58と傾斜したクサビ外面60を有している。クランプ
あご56の外周を円錐台形内面64を有する作動カラー62が
取囲んでいる。この内面64の傾斜はクランプあごのクサ
ビ面60の傾斜に対応している。

作動カラー62はネジナット68を螺結するネジ端部66を
有している。ネジナット68はワッシャ70に当接し、ワッ
シャ70はカラー62と軸受保持部材72に当接している。軸
受保持部材72はボールベアリング装置74を担持してい
る。この軸受装置74はカラーが保持部材72に対し相対的
に回転出来るようにする。

カラー62と保持部材72は、ユニットを構成し、このユ
ニットがクランプあご56に対し相対的に長手方向に移動
することが出来、具体的には第５図上の左方へ移動する
ことによりクランプあご56を半径内方へ移動せしめて工
作物14に対しクランプ結合（締結）させる。このユニッ
ト（62,72）の動作はフレーム体77に工作物回転体上方
において装置された流体シリンダー76（第２図）の形式
のモータによって起動される。このシリンダのロッド78
はピン80を担持し、このピンの端部がヨーク84の直立脚
82に受承されている。脚82はシャフト86に付着され、こ
のシャフト86がピン89によって固定ブラケット88で枢軸
受されている。ピン91を担持した二つのアーム90がシャ
フト86から垂下しており、これらのピン91は軸受保持部
材72の凹所で枢軸受されている。

シリンダ76のロッド78を延長させることにより、ヨー
ク84がシャフト86の軸に関して回転させられ、その結果
アーム90がユニット（62,72）を長手方向に（即ち、第
２図に示すように右方へそして第５図に示すように左方
へ）移動させる。従って、カラー62はクランプあご56に
対し相対的に長手方向に、工作物14を把持するために半
径内方にクランプあご56を移動させるように、移動させ
られる。その結果、工作物14と中空シャフト52はシリン
ダ76に対し相対的に一体回転させるために一緒にロック
される。中空シャフト52は外ネジ端92を含み、これがシ
ャフト付き電動モータ49の内ネジの出力シャフト94に螺
結されている。中空シャフト付きモータ49自体（USP3,1
67,671参照）は公知であるが、これをモータの出力ロー
タが工作物を選択的に把持して回転させ得るように解除
可能クランプと組合せ、このモータ／クランプ組合体を
ロールスタンドを通じて工作物を前進させるキャリッヂ
に取付けて成るシステム自体は、本発明の低慣性送り系
を構成している。即ち、本発明は重いフィードスクリュ
ー32と重いギア搭載駆動トレインの回転の必要性を回避
する。

モータ49はハウジング93を含み、この中で中空出力シ
ャフト94が駆動させられる（第７図）。出力シャフト94
はシャフト96に付設したマグネット98を含む中空ロータ
装置（アッセンブリ）の１部を構成している。ロータ位
置フィードバック装置106（これは従来型式のものであ
るが）ロータ装置の角位置を表す信号を発し、それによ
ってモータ電源を切るためにロータ装置の回転進行を検
知する。

工作物14はクランプの中空シャフト52の中並びにロー
タ装置の中空出力シャフト94の中に共軸的に延長してい
て、クランプあご56によって半径方向に把持されて工作
物とシャフト52,94を共通回転するように連結してい
る。この回転は、この機構（メカニズム）の全体の質
量、即ち全体の慣性が比較的小さいので、比較的正確に
実行される。

本発明の低慣性系はもう１つの面から云えば、カート
リッヂを長手方向へ進行させるための低慣性機構を含ん
でいる。この機構は第２の中空シャフト付き電動モータ
120を含み、このモータ120前記モータ49と同等のもの
で、モータ120の出力シャフト122を構成する開放端を有
するロータを含んで成る（第６図）。モータ120はモー
タ49に平行に且つそれに沿ってキャリッヂ12に取付けら
れている。モータ120の出力シャフト122には従来式のネ
ジナット124が螺結されており、このネジナットの中を
不動フィードスクリュー32が貫通している。このネジナ
ット124はフィードスクリューと噛み合っていて、モー
タ120の回転によりネジナット自体を、従ってキャリッ
ヂ12をガイドレール42,44に沿って推進させる。このネ
ジナット124は、好ましくは、従来式ボールスクリュー
を含んで成る（このボールスクリューは例えばイリノ
イ、ロックフォードのロックフォードボールスクリュー
カンパニイ製を用いることが出来る）。このボールスク
リューのネジは可動ボールによって形成される。これら
のボールは固定（不動）フィードスクリュー32のスクリ
ュー外ネジに係合して、ナット124の回転がキャリッヂ
の軸方向移動を生み出すようになっている。ナット124
がボールスクリュー式である必要はないが、ボールスク
リューであれば、最小限の摩擦しか生み出さないので、
本発明の低慣性系に充分適しているといえる。

従ってクランプ50が工作物をモータ49が連結すように
作動すると、モータ120の作動によりキャリッヂと工作
物が長手方向に前進する。２種のモータの同期制御によ
り他方のモータ49の同時作動により工作物が長手方向に
前進するときに工作物が回転させられる。

固定マンドレルモードと称し得る１つの操作モード
（態様）においては、マンドレルは圧延（ローリング）
作業の間固定されている。この操作モードの間モータ4
9,120及びクランプ50との組合せにおいて出口ターナ130
とロッドターナ132（第１図）が利用される。出口ター
ナ130はロールスタンド15の下流に配置されていて、好
ましくは既述のモータ／クランプ機構49,50と同等の中
空シャフト付き電動モータ／クランプ機構を含んで成
る。出口ターナのクランプ／モータはモータ／クランプ
機構49,50と同期して工作物14を把持し、回転させる。
しかし、工作物はネジナット124の回転に応じて同時に
前進させられるので、出口ターナ130のクランプはクラ
ンプ50より工作物に対するクランプ力が小さくなるよう
に設計し、それにより工作物と出口ターナ130のクラン
プ間に長手方向の相対的から滑りが生じ得るようにする
ことが必要である。

ロッドターナ132も、好ましくはモータ／クランプ機
構49,50と同等の中空シャフト付き電動モータ／クラン
プを含んで成る。ロッドターナのクランプはロッド16と
直接係合して工作物の回転と同期してロッドとマンドレ
ルを回転させる。

既述のように、出口ターナ130とロッドターナ132は固
定マンドレル操作モードにおいて使用される。しかし、
もう１つのモード、即ち移動マンドレル操作モードにお
いては、出口ターナとロッドターナは廃止される。この
場合、クランプあご56は工作物14の背後においてその最
後端に当接してロッド16を直接締結（クランプ）するよ
うに配設している。クランプ50はマンドレル、ロッド及
び工作物の回転を生み出す。工作物は、その前端がマン
ドレルと固く接触するように変形されているため、マン
ドレル並びにロッドと一体に回転する。それと同時にネ
ジナット124の回転に応じてロッド、マンドレル及び工
作物の長手方向の前進を生み出す。マンドレルの後端に
クランプあごが当接することにより、クランプあごは工
作物を長手方向に必要に応じて押出し且つ工作物がロー
ルスタンド15の工作ストローク期間に後方へ押出される
のを阻止する。

工作物端部に対するキャリッヂの相対位置をミルロー
ディング操作の間に検知出来るようにするために、従来
式の近接応答スイッチ140,142をキャリッヂの前端と後
端に装置する。

固定マンドレル操作モードにおいては、工作物14とロ
ッド16はロールスタンド15を貫通して延長していて、こ
のロールスタンド15が往復動して工作物の直径減少化作
業を実行する。各往復サイクルの終りで、モータ120を
起動させて、成形ゾーン17へ向けて水平長手方向へキャ
リッヂを前進させるために、予め選定した角度だけモー
タ122とナット124を回転させる。クランプ50によって工
作物14を把持すると、工作物はキャリッヂと共に長手方
向に前進させられる。同時に、ロータ49が起動され、予
定角度だけロータ94を回転させ、それによりクランプ50
を介して工作物に回転動が伝達される。このようにし
て、工作物は同時に長手方向に前進し、且つロールスタ
ンドの各ストローク端で回転させられる。

モータ49,120の回転と同期して、出口ターナ130とロ
ッドターナ132の夫々のモータがこれらモータの同期制
御によって回転させられる。

固定マンドレルモードよりむしろ移動マンドレルモー
ドで以って機構が操作される場合には、出口ターナ130
とロッドターナ132は使用されない。むしろ、クランプ5
0のあご56で以って前述のように工作物の後端の直後の
位置においてロッド16を把持するようにする。

工作物の長手方向動並びに回転動を生み出すために移
動させるに必要な構成要素としては、モータ49,120のロ
ータ94,122、ネジナット124及びクランプ50の回転部品5
2,56,62のみを挙げ得る。これらの要素を総重量は、先
行技術におけるこの種運動を実行するときに回転させら
れるべき構成要素、即ちスクリュー32及びモータをこの
スクリュー並びにキャリッヂ上の工作物回転装置と内部
的に接続させたギア搭載駆動トレインに較べ明らかに無
視出来る程に小さい。その結果、本発明は運動のスター
トとストップを瞬間的に実行させることが出来ることか
ら、高度の正確度を以って運動を実行させることが出来
る。更に、本発明装置全体（システム）は、製作費と維
持費が安価になり、しかも駆動トレインを要しないこと
から占有スペースが小さくてすむという利点がある。

以上本発明はその好ましい態様との関連で記述された
が、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が為し得る
ことが勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロッカーミルの側面説明図、第２
図はこのロッカーミルのキャリッヂ部の側面図、第３図
は第２図のキャリッヂの平面図、第４図は第２図のキャ
リッヂの背面図、第５図は本発明ロッカーミルのクラン
プ機構の部分断面図、第６図はキャリッヂに設けたナッ
トネジの断面図、及び第７図は本発明に係る中空シャフ
ト付きモータの断面図である。 図において、 10……固定ベース、12……可動キャリッヂ、 13……長尺物品、14……工作物、 15……ロールスタンド、16……ロッド、 17……成形ゾーン、22,24……成形ロール、 26……ハウジング、 28……クランクアーム装置、 32……フィードスクリュー、 49……中空シャフト付きモータ、 50……回転クランプ、52……中空シャフト、 54……スロット、56……クランプあご、 60……クサビ外面、62……カラー、 64……円錐台形内面、66……ネジ端部、 68……ネジナット、70……ワッシャ、 72……保持部材、74……軸受装置、 76……流体シリンダ、78……ロッド、 80……ピン、82……直立脚、 84……ヨーク、86……シャフト、 88……固定ブラケット、89……ピン、 90……アーム、91……ピン、 92……外ネジ端、94……内ネジシャフト、 120……中空シャフト付きモータ、 122……出力シャフト、124……ネジナット、 130……出口ターナ、132……ロッドターナ、 140,142……スイッチ。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロールスタンド及びこのロールスタンドを
   通って延長している工作物を含む長尺物品を再位置決め
   するための位置決め装置を含んで成るロッカーミルにお
   いて、 長手方向に指向した固定フィードスクリュー； 長手方向に指向したガイド手段； 該ロールスタンドに向け長手方向に移動可能な該ガイド
   手段に装置したキャリッヂ； 該キャリッヂに装置された該固定フィードスクリューの
   貫通している開口端を有する第１の中空ロータを含む第
   １の中空シャフト付き電動モータ； 該固定フィードスクリューの貫通している中空ネジナッ
   トであって、該第１中空シャフト付きモータに連結する
   ことにより該固定フィードスクリューに対し相対的に回
   転させられるようになっていて、それにより該ガイド手
   段に沿って長手方向へ該キャリッヂを移動させるように
   した斯かるナット； 該キャリッヂに装置され、該長尺物品の貫通している開
   口端を有する第２の中空ロータを含む第２の中空シャフ
   ト付き電動モータ； 該長尺物品の貫通しているクランプであって、該第２モ
   ータに回転可能に連結された変位可能クランプあごを含
   む斯かるクランプ；及び 該キャリッヂに装置され、該クランプあごに作用可能に
   連結されているクランプ作動手段であって、該クランプ
   あごを移動させて該長尺物品とクランプ結合し、それに
   よって該第２ロータから回転運動を該長尺物品に伝達し
   且つ該ネジナットから長手方向の運動を該長尺物品に伝
   達するようにした、斯かるクランプ作動手段を含んで構
   成されることを特徴とするロッカーミル。
2. 【請求項２】該クランプ起動手段は、クランプ作動モー
   タ；該モータに連結してそれにより移動可能となる第１
   の力伝達部材；該第１力伝達部材に連結してそれにより
   移動可能となり、且つ該クランプあごに連結してそれに
   より該クランプあごを半径方向に付勢して該長尺物品と
   係合させる第２の力伝達手段；及び該第２ロータの回転
   軸と一致した軸に関して該第２力伝達手段を該第１力伝
   達手段に対し相対的に回転可能にする軸受手段を含んで
   構成されている、特許請求の範囲第１項に記載のロッカ
   ーミル。
3. 【請求項３】該クランプあごは該軸に関し環状に間隔を
   以って配置された複数のクサビ形状あごを含んで成り、
   該第２力伝達部材は該クランプあごを取り囲み該第１力
   伝達部材によって長手方向へ移動可能な環状カラーを含
   んで成る特許請求の範囲第２項に記載のロッカーミル。
4. 【請求項４】該クランプ作動モータが流体シリンダを含
   む特許請求の範囲第３項に記載のロッカーミル。
5. 【請求項５】該クランプが該長尺物品の貫通する中空シ
   ャフトを含み、該シャフトが該クランプあごの貫通する
   間隔を以って環状配置された凹所を有し且つ該シャフト
   の１端に螺旋ネジを有し、該螺旋ネジが該第２ロータが
   有するその１端の螺旋ネジに螺結している、特許請求の
   範囲第４項に記載のロッカーミル。
6. 【請求項６】第３の中空シャフト付きモータと該長尺物
   品を受承するために該ロールスタンドの背後に配設され
   たクランプを含んで成る出口ターナを含む、特許請求の
   範囲第１項に記載のロッカーミル。
7. 【請求項７】該長尺物品が中空工作物と該工作物に抜き
   差し自在に受容されたマンドレルを含む、特許請求の範
   囲第１項に記載のロッカーミル。