JP5513810B2 - 薄板製造を容易にするマンドレル - Google Patents

Description

本発明はマンドレルと、マンドレルを用いて管を製造する方法とに関する。特に、本発明は、薄板状の材料からなる管を製造するためのマンドレルに関する。

ガラスを作製する工程において、特にＬＣＤデバイス用のガラスを作製する工程において、白金製の供給システムが使用されてきた。

ＬＣＤデバイス用のガラスは非常に高品質である必要があるため、ガラスと接触することになる白金システムの内部は、汚染されたり引掻き傷が付けられたりしてはならない。白金システムの内部の汚染または引掻き傷により、その白金システムを用いて製作されるガラスに望ましくない欠陥が形成され、それによりガラス製造業者側に損失がもたらされる可能性がある。通常の白金システムは、さまざまな工程および／または装置間に延在しかつそれらの間でガラスを搬送する、さまざまな管を有している。たとえば、白金管は、前溶解装置の部分間、前溶解装置と清澄室との間、清澄室と攪拌室との間、攪拌室と保持タンクとの間にあり得る。白金管は、管を形成するために用いられるマンドレルの除去中に、引掻き傷が付けられ、変形し、または損傷する可能性がある。または、あるいはそれに加えて、白金管の内部は、マンドレルが作製される材料により、汚染され、引掻き傷が付けられ、または損傷する可能性がある。

さらに、白金のコストが高くかつ上昇し続けているため、ガラス作製工程において供給システムに必要な白金の量を低減する試みもなされている。必要な白金の量を低減する１つの方法は、供給システムにおける白金管の厚さを低減するというものである。しかしながら、白金板厚さが低減すると、板材料の固有の剛性もまた低下し、それにより製造が困難となる。特に、たとえば白金管の厚さが低減することにより、高機械力および高熱を含む工程中に、管がそれ自体を支持することが困難となる。

従来、白金管を製造するためのマンドレルは、ナイロンの固体から作製されていた。この種のマンドレルは固体であるため、金属が変形することなく管からマンドレルを取り出すことが困難である場合が多い。さらに、この種のマンドレルは、ナイロン製であるため、高熱を含む工程中に管内に留まることができず、そうでなければ、ナイロンは、融解して管の内部を汚染する可能性がある。

一態様によれば、マンドレルであって、その上に形成された管に損傷を与える危険性を低減するマンドレルを提供する。マンドレルは、調整可能な外周を有し、かつ容易に分解されることにより、管の内部に引掻き傷を付けるかまたは他の方法で損傷を与えることなくマンドレルを管から除去することを容易にする。マンドレルは、その外周を形成する第１支持部および第２支持部を有しており、第１支持部および第２支持部を互いに対して移動させることにより、外周を伸張させまたは収縮させることができる。さらに、第１支持部および第２支持部の各々をより小さい部品に分解することができる。マンドレルの周囲が調整可能であるため、マンドレルを、製造される管の所望の周囲に対応するサイズにすることができる。管の製造および処理後、マンドレルを、容易に収縮させかつ分解することができ、管の内部に引掻き傷を付けるかまたは他の方法で損傷を与えることなく管から除去することが容易になる。

別の態様によれば、高機械力および／または高熱に耐えることができるマンドレルであって、したがって白金管の形成および処理の多くのステップを通して白金管内に留まることができるマンドレルを提供する。マンドレルは、白金管の製造のすべての段階を通して白金管内に留まることができるため、薄い白金管の製造が容易になる。マンドレルは、第１支持部および第２支持部に結合されて、第１支持部と第２支持部との間の相対移動を選択的に防止する、係止要素を有している。したがって、マンドレルは、高機械力に耐えることができる剛性構造体である。さらに、マンドレルはまた、支持部にさらなる構造的剛性を提供するように楔を有することも可能である。さらに、マンドレルを、たとえばプラズマスプレーコーティングにおけるような管の処理中に用いられる局所熱に耐えるように、高熱伝導率および高耐熱衝撃性の材料から作製するかまたはそれによってコーティングすることができる。また、これら材料は、白金管の内部を汚染せずかつその内部に引掻き傷を付けない平滑面を有する。

別の態様によれば、マンドレルであって、その上で処理されている管とともにマンドレル自体の加熱または冷却を提供する構造体を含む、マンドレルを提供する。マンドレルは、その内部に伝熱媒体を挿入するための伝熱媒体入口を有することができる。伝熱媒体を、マンドレル内で循環させかつ／またはマンドレルの表面から出すことにより、加熱効果または冷却効果を提供することができる。マンドレルは、冷却されることが可能であるため、マンドレルが、それが作製される材料にのみ基づいて本来耐えられる温度より、さらに高温に耐えることができ得る。したがって、マンドレルは、管に対して行われるより高温の工程の間も、管内に留まることができる。

別の態様によれば、マンドレルを適所に置いて管を溶接するのを容易にするために、第１支持部はさらに凹部を有している。さらに、凹部内に取外し可能に配置することができるようなサイズであるブロックを提供する。ブロックを、溶接を容易にするために凹部から除去することができ、かつ他の工程を容易にするために凹部内に挿入することができる。

マンドレルを、白金管製造での使用に関して説明するが、同様に他の材料からなる管を製造するために用いることができる。さらに、本明細書で示すようなマンドレルのさまざまな態様を、別個で用いることも、互いのさまざまな組合せで用いることも可能である。

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明に示されており、ある程度は、その説明から当業者には明らかになり、または、添付図面とともに、書かれている説明およびその特許請求の範囲に記載されているように本発明を実施することにより、理解されるであろう。

上述した概略的な説明と以下の詳細な説明とはともに、単に本発明を例示するものであり、請求項に記載されているような本発明の本質および特徴を理解することに対する概要および枠組みを提供するように意図されている。

添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、１つまたは複数の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理および動作を説明する役割を果たしている。

マンドレルの斜視図である。 １つの側から示すマンドレルの組立分解斜視図である。 図１と同じ側から示すマンドレルの組立分解斜視図である。 マンドレルで用いることができるプレートの正面図である。 マンドレルで用いることができかつ図２の線５−５に沿って取り出された楔の断面図である。 代替的な上部支持体の正面図である。 マンドレルの第２実施形態の斜視図である。

以下の詳細な説明において、限定ではなく例示の目的で、本発明の原理が完全に理解されるように、所定の詳細を開示する実施形態例を示す。しかしながら、本開示の利益を得る当業者には、本発明を、本明細書で開示する所定の詳細から逸脱する他の実施形態で実施することができる、ということが明らかとなろう。さらに、周知の装置、方法および材料の説明については、本発明の原理の説明を不明瞭にしないように省略する場合がある。最後に、該当する場合はいつでも、同様の参照数字は同様の要素を指す。

図に示すように、マンドレルに関して右、左、上部、底部、正面および背面という参照がなされるが、それら参照は単に説明を容易にするためのものであり、限定するように意図されていない。マンドレルの構造および機能は、特にその向きには限定されない。

特に明示的に述べていない限り、本明細書に示すいかなる方法も、そのステップが所定の順序で実行されなければならないと解釈されるようには、まったく意図されていない。したがって、方法請求項が、実際にそのステップが従うべき順序を列挙しておらず、または特許請求の範囲または明細書において、ステップが所定の順序に限定されるべきであると具体的に述べられていない場合、いかなる点においても順序が推測されることはまったく意図されていない。このことは、ステップの配置または動作フローに関するロジックの問題、文法的構成または句読点から導出される明白な意味、本明細書に記載されている実施形態の数または種類を含む、解釈に対するいかなるあり得る非明示的な基準にも当てはまる。

一態様によれば、管の内部に引掻き傷を付けることも損傷を与えることもなく、マンドレルをその上に形成された管から除去するのを容易にするように、調整可能な周囲を有するマンドレルを提供する。別の態様によれば、マンドレルは、マンドレルを剛性にする係止要素を有し、それにより、マンドレルは、管の形成または処理中に存在する可能性のある高機械力に耐えることができる。さらに別の態様によれば、マンドレルが管から除去される際に管に対する損傷を低減するのに役立つように、マンドレルを容易に分解することができる。さらに、さらなる別の態様によれば、マンドレルは、高熱伝導率、高耐熱衝撃性および高耐熱性を提供する材料からなり、それにより、マンドレルを、高熱を必要とする工程、たとえばプラズマコーティング中に用いることができる。さらに、材料は平滑面を提供することができ、それにより、マンドレルの除去中に管の内部への損傷の危険性がさらに低減する。したがって、管の内部に対する損傷の危険性を低減して管から容易に除去され、かつ管形成および処理の多くの段階の間に用いることができる、マンドレルを提供することができる。

図１に、一実施形態によるマンドレル１を示す。マンドレル１は、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０を有しており、それらは、形成されかつ処理されている管状構造体を支持する外周を提供するように、互いに結合されている。マンドレル１は、長さ３を有している。上部支持体１０および第１縁部支持体２０は第１支持部を構成し、底部支持体３０および第２縁部支持体４０は第２支持部を構成している。

第１支持部および第２支持部は、マンドレル１に調整可能性および選択的剛性を提供するように、ねじジャッキ５０およびプレート６０によって互いに結合されている。ねじジャッキ５０により、マンドレル１の周囲を以下のように調整することができる。すなわち、管の製造および処理後に、第１支持部および第２支持部をたとえば互いに対して移動させることにより、マンドレル１の周囲をより小さくすることができ、それによって、製造されたばかりの管の内部に引掻き傷を付けるかまたは別の方法で損傷を与えることなく、マンドレル１を除去することが容易になる。さらに、プレート６０により、マンドレル１に対して剛性が提供されるが、なおかつ、マンドレル１を、管に引掻き傷を付けることも損傷を与えることもなく管から除去するように、分解することが可能となる。より詳細には、プレート６０は、第１支持部と第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、第１支持部および第２支持部に取外し可能に結合された、係止要素を形成する。プレート６０が適所に締結されると、管の製造および処理のために、マンドレル１を剛性にすることができる。たとえば、プレート６０は、適所に締結されると、第１支持部および第２支持部（およびその要素）が、管製造中の機械的力、ねじジャッキ５０の偶発的な動作等により互いに対して移動することを防止する。すなわち、プレート６０は、適所に締結されると、管の形成および処理を通して、管の製造および支持のために第１支持部および第２支持部（およびその要素）を適所に確実に保持する。一方、プレート６０が締結解除されるかまたは緩く締結されている場合、第１支持部および第２支持部（およびその要素）は再び移動可能となり、それにより、製造されたばかりの管の内部に引掻き傷を付けることも損傷を与えることもなくマンドレル１を除去するのを容易にするように、マンドレル１を調整するかまたは容易に分解することができる。

図２および図３に、図１のマンドレル１を組立分解図で示す。

上部支持体１０は支持面１１を有しており、それは、支持面１１が配置されている面の下方に延在する凹部１４によって隔離されている。上部支持体１０の前縁１２は、ねじ穴１３を有している。上部支持体の後縁は、前縁１２と同様であり、特に図示していない。１つの凹部１４のみを示すが、上部支持体１０は、任意の好適な数、たとえば図６に示すように２つ以上の凹部１４を有していてもよい。凹部１４の数および位置は、概して、後述するように、形成されかつマンドレル１によって支持される管における溶接継目の数および位置に対応する。

第１縁部支持体２０は、丸みを帯びた外面２２、凹部２４および端面２６を有している。凹部２４の縁に、ねじ穴２５が配置されている。端面２６は、ねじ穴２８を有している。さらに、第１縁部支持体２０は、ねじ穴２９を有する内面２７を有している。第１縁部支持体２０を、１つの中実片として形成してもよくまたは中空部材として形成してもよい。

底部支持体３０は、ねじ穴３４を有する前縁３２を有している。後縁は前縁と同様であり、ねじ穴３４を有している。さらに、底部支持体３０は支持面３６を有している。図１〜図３には等しく図示していないが、底部支持体３０は、上部支持体１０に関連して説明したものと同様の１つまたは複数の凹部１４を有することができる。この場合もまた、凹部の数および位置は、概して、後述するように形成されかつマンドレル１によって支持される管における継目の数および位置に対応する。さらに、任意の１つのマンドレル１において。上部支持体１０または底部支持体３０のいずれかあるいは両方が、凹部１４を有していてもよい。

第２縁部支持体４０は、第１縁部支持体と同様であり、丸みを帯びた外面４２、凹部４４および端面４６を有している。凹部４４の縁には、ねじ穴４５が配置されている。端面４６はねじ穴４８を有している。さらに、第２縁部支持体４０は、ねじ穴４９を有する内面４７を有している。第２縁部支持体４０を、１つの中実片として形成してもよくまたは中空部材として形成してもよい。

上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０は、管が形成されかつ処理される際に管と接触することになる。したがって、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０は、管処理状態、たとえばプラズマスプレーコーティングの局所熱に耐えられるように、耐熱性であり、高熱伝導率および高耐熱衝撃性を有する材料からなる。さらに、その材料は、マンドレルを管製造中に容易に移送しかつ操作することができるように軽量であり、複雑な形状に容易に加工される。たとえば、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０を、アルミニウム、チタン、銅またはこれら材料の各々の合金から作製してもよい。

面１１、２２、３６、４２は、マンドレル１の外周を形成し、マンドレル１の周囲に形成される管の内部と接触する。したがって、面１１、２２、３６、４２は平滑であり、それにより、管の内部を汚染するかまたは内部に引掻き傷を付けない。たとえば、面１１、２２、３６、４２を、平滑面を提供する材料から作製するかまたはそうした材料でコーティングしてもよい。たとえば、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０がアルミニウムからなる場合、面１１、２２、３６、４２をアルマイト処理することができる。別法として、面１１、２２、３６、４２を、平滑面を提供するために、たとえばテフロン（登録商標）、ナイロン、ジルコニア、Ｒｏｋｉｄｅまたはアルミナでコーティングしてもよい。アルマイト処理された面、またはジルコニア、ローカイドまたはアルミナを含む、表面をコーティングするために用いられる材料は、さらに、マンドレルに対して耐熱性を提供するのに役立つ。

ジャッキが第１支持部を第２支持部に結合し、それにより、マンドレル１の外周を調整することができる。一実施形態では、ジャッキはねじジャッキ５０であり、本体５１を有し、本体５１からはシャフト５２および５４が延在している。シャフト５２は、ねじジャッキ５０を第１縁部支持体２０に取り付ける取付部５３を有している。取付プレート５５が、穴５７およびポスト５８を有している。穴５７を通して穴４９内に挿入される締結具が、取付プレート５５を第２縁部支持体４０に取り付ける。シャフト５４は、ポスト５８のうちの１つに適合するようなサイズである凹部５６を有している。シャフト５９が、本体５１を通って延在し、シャフト５９がその長手方向軸を中心に回転する際、シャフト５２および５４を互いに対して矢印５の方向に移動させるように、任意の好適な機構、たとえば歯車列（図示しないが、当業者には容易に理解されるであろう）に連結されている。すなわち、シャフト５９が一方向に回転すると、シャフト５２、５４によって提供される全長は増大し、シャフト５９が反対方向に回転すると、シャフト５２、５４によって提供される全長は低減する。２つのジャッキ５０を図示しているが、任意の好適な数を用いることができる。概して、ジャッキ５０の数は、マンドレル１の長さ３によって決まり、マンドレル１のその長さ３に沿った実質的に均一な調整を提供するように選択される。本実施形態では、シャフト５９は両ジャッキ５０に連結されており、それによりジャッキ５０を同時に調整することができる。別法として、ジャッキ５０を互いに独立して調整することができる。ねじジャッキ５０の代りに、ジャッキは、シザーズジャッキ、油圧または気圧ジャッキ、膨張式ブラダまたはバルーン要素を含むことができる。

プレート６０は、マンドレル１に剛性および係止要素を提供する。各プレート６０は穴６２および穴６４を有している。図４に示すように、穴６２は細長くてもよく、穴６４は円形であってもよい。別法として、穴６４は細長くてもよく、穴６２は円形であってもよい。さらに別の代替例では、穴６２および穴６４は細長くてもよい。締結具６６が、穴６２を通して、上部支持体１０および底部支持体３０それぞれの穴１３、３４に挿入される。穴６４を通して挿入される締結具６６は、プレート６０を、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０のうちの一方にそれぞれ穴２８および４８を介して取り付ける。４つのプレート６０を図示しているが、任意の好適な数のプレートを用いることができる。プレート６０は、いかなる有効な領域にわたっても、マンドレル１によって支持される管と接触しないため、それらが作製される材料は特に制限されない。

マンドレル１にさらなる剛性を提供するために、凹部２４、４４に楔７０を配置することができる。各楔７０は、穴７２および面７６を有している。穴７２を通して穴２５または４５内に挿入される締結具は、楔７０を、第１縁部支持体２０または第２縁部支持体４０それぞれに取り付ける。たとえば、楔７０を、その面７６が上部支持体１０及び第１縁部支持体２０と接触するように凹部２４内に配置してもよく、それによりそれらの間にブレースが提供される。同様に、上部支持体１０と第２縁部支持体４０との間、底部支持体３０と第１縁部支持体２０との間、かつ／または底部支持体３０と第２縁部支持体４０との間に、楔７０を配置してもよい。図５は、図２の線５−５に沿って取り出された楔７０の断面図を示し、２つの面７６を有するように楔７０を示しており、各面７６は、テーパ面を提供するように水平面に対して角度αで配置されている。１つの楔７０の２つの面７６に対し、各角度αは同じ値であってもよく、または２つのテーパ面７６を提供するように異なる値であってもよい。さらに角度αの一方または両方がゼロであってもよく、それにより面７６の一方または両方は水平面に沿って配置される。楔７０は、マンドレル１に形成されるかまたはマンドレル１によって支持される管と接触しないため、それが作製される材料は特に制限されない。

マンドレル１の外周の一部を形成する取外し可能要素として、ブロック８０が設けられている。ブロック８０は、適所にある時、形成されかつ処理されている管の支持に役立つが、なおかつ、除去されると、管の溶接を容易にする。ブロック８０は頂面８２、高さ８４および幅８６を有している。高さ８４および幅８６は、ブロック８０が上部支持体１０の凹部１４内に適合するようなサイズであるように、かつ頂面８２が面１１と同じ面に配置されるように、選択される。ブロック８０の頂面８２が、マンドレル１の外周の一部を形成するように配置され、マンドレル１上に支持される管と接触することになるため、ブロック８０を、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０と同じ材料から作製することができる。さらに、頂面８２は、マンドレル１に形成されかつそこに支持される管と接触するため、面１１、２２、３６および４２と同じ特徴および機能、すなわち平滑さおよび材料に関する特徴を有していてもよい。さらに、ブロック８０の数は凹部１４の数と一致していてもよく、その場合、各凹部１４に１つのブロック８０が配置される。別法として、マンドレルの長さ３に応じて、任意の１つの凹部１４に２つ以上のブロック８０を配置してもよい。長いマンドレル１が用いられる場合、１つの凹部に２つのブロック８０を用いてもよい。たとえば、１つのブロック８０をマンドレル１の正面から挿入してもよく、別のブロック８０をマンドレル１の背面から同じ凹部に挿入してもよい。１つの凹部に２つのブロック８０を用いることにより、各ブロック８０に対する摩擦の量が低減するために、ブロック８０の除去が容易になる。

次に、マンドレル１の組立および動作について説明する。

まず、マンドレル１を、任意の好適な順序で行ってもよい以下のステップを行うことにより、緩く組み立てる。また、各ステップ内で、サブステップのいずれかをも任意の好適な順序で行うことができる。

マンドレル１に存在する各ねじジャッキ５０を、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０に結合する。各ジャッキ５１に対し、取付部５３を第１縁部支持体２０に、その穴を通して穴２９に締結具を挿入することによって確実に結合する。締結具を、穴５７を通してねじ穴４９内に挿入することにより、取付プレート５５を第２縁部支持体４０に確実に固定する。各ねじジャッキ５０の凹部５６を、ポスト５８の上に配置する。

上部支持体１０を、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０の上部の凹部２４、４４に配置する。締結具６６を、穴６２、６４を通して穴１３、２８にそれぞれ挿入することによって、第１プレート６０および第２プレート６０を上部支持体１０および第１縁部支持体２０に緩く結合する。第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０の底部の凹部２４、４４に、底部支持体３０を配置する。穴６２、６４を通して穴３４、４８それぞれに締結具６６を挿入することにより、底部支持体３０および第２縁部支持体４０に第３プレート６０および第４プレート６０を緩く結合する。締結具６６を、第１プレート６０および第２プレート６０の穴６２を通して底部支持体３０に、かつ第３プレート６０および第４プレート６０の穴６２を通して上部支持体１０内にも挿入する。締結具６６は完全には締め付けられないため、マンドレル１は依然として容易に調整可能である。

楔７０を、凹部２４および４４に挿入し、穴７２を通して穴２５、４５それぞれに締結具７４を挿入することにより、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０に緩く結合する。別法として、締結具７４を確実に締め付けてもよい。

第２に、マンドレル１の周囲を正確に画定するように、以下のステップを任意の好適な順序で行うことにより、マンドレル１を調整する。また、各ステップ内で、サブステップのいずれを任意の好適な順序で行ってもよい。

第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０を互いに対して所望の位置に大まかに位置決めするように、ねじジャッキ５０を調整する。また、各ステップ内で、サブステップを任意の好適な順序で行ってもよい。

上部支持体１０を、第１縁部支持体２０および／または第２縁部支持体４０に対して位置決めし、さまざまな締結具６６を確実に締め付ける。たとえば、第１プレート６０および第２プレート６０を第１縁部支持体２０に対して締結するように、穴６４を通して第１縁部支持体２０に挿入された締結具６６を確実に締め付けることができる。また、第１プレート６０および第２プレート６０に関して、上部支持体１０が第１縁部支持体２０に対して位置決めされると、穴６２を通して上部支持体１０内に挿入された締結具６６を確実に締結することができる。

底部支持体３０を、第２縁部支持体４０および／第１縁部支持体２０に対して位置決めし、さまざまな締結具６６を確実に締め付ける。たとえば、第３プレート６０および第４プレート６０を第２縁部支持体４０に対して締結するように、穴６４を通して第２縁部支持体４０内に挿入された締結具６６を確実に締結することができる。また、第３プレート６０および第４プレート６０に関して、底部支持体３０が第２縁部支持体４０に対して位置決めされると、穴６２を通して底部支持体３０内に挿入された締結具６６を確実に締結することができる。

また、締結具７４が未だ確実に締結されていない場合、それらを、マンドレル１を調整するための任意の好適な位置で確実に締結して、楔７０を第１縁部支持体１０および第２縁部支持体２０に確実に締結することができる。

第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０を互いに対して正確に位置決めするように、ねじジャッキ５０を調整する。上部支持体１０および底部支持体３０をそれぞれ、締結具６６を選択的に固定することによって、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０に確実に取り付けることができるため、かつ穴６２が細長くてもよいため、上部支持体１０および底部支持体３０を、それぞれ第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０とともに移動させることも可能である。すなわち、締結具６６が、第１プレート６０および第２プレート６０を通して底部支持体３０内に、かつ第３プレート６０および第４プレート６０を通して上部支持体１０内に挿入されていても、穴６２が細長い場合、その穴６２により、たとえば、上部支持体１０が第２縁部支持体４０に対して移動することができるとともに、底部支持体３０が第１縁部支持体２０に対して移動することができる。

穴６２が細長い場合に、締結具６６を選択的に固定する１つの順序について説明したが、当業者は、締結具６６を異なる順序で挿入し固定することができ、締結具６６は依然として、マンドレル１の周囲を正確に調整するように、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０の互いに対する微調整を可能にすることを、容易に理解するであろう。穴６２が細長い代りに穴６４が細長い場合、締結具６６を挿入し固定する異なる順序を用いることも可能である。さらに、穴６２および６４の両方が細長い場合、締結具６６を挿入し固定する他の順序を用いることも可能である。

第３に、正確に調整された周囲を維持するように、マンドレル１を適所に堅く係止する。この時点まで未だ締結されていない締結具６６を確実に締結する。たとえば、第１プレート６０および第２プレート６０を通る底部支持体３０内への締結具６６を確実に締め付ける。また、たとえば、第３プレート６０および第４プレート６０を通る上部支持体１０内への締結具６６を確実に締め付ける。したがって、この時点で、締結具６６のすべてを確実に締め付けて、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０を互いに対して係止する。したがって、マンドレル１は、管の形成および処理中に発生する機械力に耐えるように剛性となる。さらに、締結具６６によって確実に締結されているプレート６０の係止作用により、ねじジャッキ５０の偶発的な調整が阻止される。

第４に、マンドレル１を、管形成および処理全体を通して用いる。処理ステップは管形成に続き、任意の順序で行うことができ、本質的に例示的であり、任意の１つの管の製造は、他のステップを含まずにいくつかのステップを含むことができる。さらに、以下のステップを処理することに加えて、またはその代わりに、他のステップを行うことも可能である。

管形成。板状の材料、たとえば白金を、マンドレル１の周囲に被着し、マンドレル１の外周に従うように押圧し、ハンマーで打ち、成形し、また他の方法で作製する。マンドレル１は、剛性であるため、管形成中に加えられる機械力に耐えることができる。形成されている管の全円周を形成するために、２枚以上の板金を用いてもよい。このステップ中、１つまたは複数のブロック８０を、マンドレル１内に存在する任意の凹部１４に配置する。形成されている管のサイズと管を作製するために用いられる板の数とに応じて、１枚または複数枚の板の縁の間の継目に適応するように、マンドレル１内に任意の好適な数の凹部があってもよい。１枚の板の縁または異なる板の縁を、１つまたは複数のブロック８０の上で合わせる。縁を、互いに仮付け溶接してもよい。

溶接。１つまたは複数のブロック８０を、管内にマンドレル１の残りの部分を残して除去する。そして、１枚または複数枚の板の縁を互いに溶接する。１つまたは複数のブロック８０を除去することにより、管がマンドレル１に溶接されることも、またマンドレルが溶接線近くで管を汚染することもなく、溶接部を適切に形成することができる。

外面処理。１つまたは複数のブロック８０を１つまたは複数の凹部１４内に再び挿入する。そして、管の外側をグリットまたはサンドブラストし、または他の方法で仕上げる。このステップは、また、あるいは別法として、管の外側の溶接部分または他の部分の研削または研磨を含んでもよい。外面処理がなされている管に機械的支持を提供するように、１つまたは複数のブロック８０を含むマンドレル１を、管内に配置する。管に対する支持は、管が薄板の材料からなる場合に特に重要である。

コーティング。そして、たとえばプラズマスプレーコーティングにより、管の外面をコーティングすることができる。このステップ中、高温が使用される可能性がある。マンドレル１の外周のコーティングを含む、マンドレルが作製される材料のために、マンドレル１は、使用される高温に耐えることができる。さらに、マンドレル１は、ヒートシンクとして作用するように設計されている。より詳細には、マンドレル１と管との間が実質的に接触することを含む、管内部にマンドレル１が存在することと、マンドレル１が作製される材料と、により、マンドレルは、熱を吸収し、それを、マンドレル１に対して処理されている管から離れるように伝導させることができる。

耐火性支持構造体の取付。次いで、耐火性支持構造体を管に取り付けることができる。耐火性支持構造体は、たとえば、セラミック、ガラスまたは他の白金構造体を含むことができる。さらに、支持構造体を取り付ける工程は、たとえば熱および／または圧力を含む可能性がある。支持構造体の例は、２００７年５月２２日に出願された同時係属米国特許出願第１１／８０５，０８１号明細書および２００８年４月１日に出願された同第１２／０８０，２１３号明細書に記載されている。この場合もまた、マンドレル１は、剛性となっているため、管に機械的支持を提供し、他の要素が管に取り付けられている際に管が崩壊しないようにする。さらに、マンドレル１は、これら工程で用いられる温度に耐えることができ、したがってそれら工程中に管内に留まることができる。

耐火性材料の取付。このステップでは、管を、耐火性要素によって包囲し、収容しまたは他の方法で封止することにより、管を支持し断熱することができる。このステップはまた、高温で焼結される鋳造可能な材料の使用を含むことも可能である。鋳造可能な材料には、耐火性酸化物、すなわちたとえばＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯの酸化物があり得る。この場合もまた、マンドレル１は、剛性となっているため、耐火性材料が管の周囲の適所に置かれる際に管に対して機械的支持を提供する。すなわち、マンドレル１は、他の要素が管の周囲の適所にかつ管に接触するように置かれている際、管が崩壊しないようにする。さらに、マンドレル１は、これら工程で用いられる温度に耐えることができ、したがって、それら工程中に管内に留まることができる。

第５に、任意の好適な順序で行われてもよい、以下のステップを行うことにより、管からマンドレル１を除去する。また、各ステップ内のサブステップを、任意の好適な順序で行ってもよい。マンドレル１は、容易に分解されるように、すなわち、管の内部の引掻きまたは損傷を回避するように、要素の管の内部との接触を最小限としながら、要素を除去するさまざまな方法および順序を可能とするように、構成されている。

締結具６６を除去する。１枚のプレート６０を保持している締結具６６のすべてを除去する場合、そのプレート６０もまた除去することができる。別法として、締結具６６の一部のみを除去するかまたは緩めることにより、第１支持部および第２支持部を互いに対して移動させることができる。別法として、他の締結具６６を緩めるかまたは除去することにより、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体３０および第２縁部支持体４０のうちのいくつかまたはすべてを、互いに対して移動させることができる。さらに、締結具６６を一度にすべて除去することができ、または除去工程における他のステップを、締結具６６のうちのいくつかを緩めかつ／または除去する合間に行うことができる。

プレート６０を除去する。任意の１つのプレート６０を保持している締結具６６のすべてを除去すると、板を除去することができる。プレート６０のすべてを一度に除去することができ、または除去工程における他のステップを、プレート６０のうちのいくつかを除去する合間に行うことができる。

楔７０を除去する。締結具７４を除去し、楔７０を凹部２４、４４から除去するように、マンドレル１の中心に戻るようにかつそこに向かって引く。楔７０のすべてを一度に除去することができ、または除去工程における他のステップを、楔７０のうちのいくつかを除去する合間に行うことができる。

上部支持体１０を除去する。上部支持体１０と接触している楔７０を除去した後に上部支持体１０を除去することが有益である。すなわち、まず、上部支持体１０と接触している楔７０を除去することにより、上部支持体１０を管と接触しなくなるように下ろすことができ、その後、管の内部と接触することなく管から引き出すことができる。このように上部支持体１０を除去することにより、管の内側に引掻き傷を付けることが防止される。

底部支持体３０を除去する。底部支持体３０と接触している楔７０を除去した後に底部支持体３０を除去することが有益である。すなわち、まず底部支持体３０と接触している楔７０を除去することにより、底部支持体３０を管と接触しなくなるように上げることができ、その後、管の内部と接触することなく管から引き出すことができる。このように底部支持体３０を除去することにより、管の内側に引掻き傷を付けることが防止される。

ブロック８０を除去する。ブロック８０を、それが配置されている支持体、すなわち上部支持体１０または底部支持体３０のいずれかを除去する際に合わせて除去することができる。管の内側に引掻き傷を付けることも損傷を与えることもないように、ブロック８０を支持体とともに除去することが有益である。別法として、ブロック８０を、それが配置されている支持体を除去する前に除去することができる。

ねじジャッキ５０を除去する。シャフト６９を回転させることにより、ねじジャッキ５０を矢印５の方向に沿って短くする。ねじジャッキ５０を短くすることにより、凹部５６がポスト５８から解放される。さらに、またはその代わりとして、取付部５３を第１縁部支持体２０に固定する締結具を除去することができる。ねじジャッキ５０を同時に短くして除去することができ、または除去工程における他のステップを、ねじジャッキ５０を短くすることと除去との合間に行うことができる。

第１縁部支持体２０を除去する。上部支持体１０および／または底部支持体３０を除去した後、かつねじジャッキ５０を短くした後に、第１縁部支持体２０を除去することが有益である。第１縁部支持体２０を除去するこうした順序により、第１縁部支持体２０を、管と実質的に接触する位置から移動させることができ、それにより、除去する間に管の内側に引掻き傷を付けるかまたは損傷を与えることが回避される。

第２縁部支持体４０を除去する。上部支持体１０および／または底部支持体３０を除去した後、かつねじジャッキ５０を短くした後に、第２縁部支持体４０を除去することが有益である。第２縁部支持体４０を除去するこうした順序により、第２縁部支持体４０を、管と実質的に接触する位置から移動させることができ、それにより、除去する間に管の内側に引掻き傷を付けるかまたは損傷を与えることが回避される。

上記除去工程において、任意の１つまたは複数の要素を、他の要素のうちの任意の１つまたは複数とともに除去することができる。すなわち、マンドレル１の構成により、管の内側に対して引掻き傷を付けるかまたは損傷を与えることを最小限にしまたは回避しながら、マンドレル１の要素を除去する種々の異なる方法および順序が可能となる。

図７に、マンドレルの第２実施形態を示す。第２実施形態では、マンドレル１００は、上述したマンドレル１と同じ要素を多く有している。したがって、同様の参照数字を同様の要素に用いており、こうした要素の詳細な説明はここでは省略する。説明を簡略化するために、マンドレル１０と異なる特徴のみについてここでは詳細に説明する。

マンドレル１と同様に、マンドレル１００は、面１１を有する上部支持体１０と、丸みを帯びた外面２２を有する第１縁部支持体２０と、支持面を有する底部支持体（図には示さず）と、丸みを帯びた外面４２を有する第２縁部支持体４０と、面８２を有するブロック８０と、を有している。また、マンドレル１００は、その内部にジャッキ（図示せず）を有している。これら要素の結合および相互関係の詳細については、マンドレル１に関して上述している。

さらに、マンドレル１００は、その面１１、２２、４２、８２を介してかつその底部支持体（図示せず）の面を通して、能動的伝熱、たとえば加熱または冷却を提供する。能動的伝熱を提供するために、マンドレル１００は、正面プレート１６０、背面プレート、伝熱媒体入口１６２およびオリフィス１０２を有している。伝熱媒体は、たとえば気体または液体であってもよい。説明を簡略化するために、ここでは、伝熱媒体を気体と呼ぶ。

マンドレル１００の内部を封止するために、正面プレート１６０および背面プレートが設けられている。正面プレート１６０は、第１縁部支持体２０および第２縁部支持体４０の端面および上部支持体１０および底部支持体の前縁と接触するように、マンドレル１００の幅を横切って延在するようなサイズである。正面プレート１６０は、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体および第２縁部支持体４０に、正面プレート１６０の穴を通して挿入された締結具６６によって取り付けられている。第１実施形態と同様に、穴のうちのいくつかが、円形であっても細長くてもよい。封止要素、たとえばＯリングまたはガスケットを、正面プレート１６０と、上部支持体１０、第１縁部支持体２０、底部支持体および第２縁部支持体４０それぞれとの間に設けることにより、マンドレル１００から気体が望ましくなく漏出することが防止される。さらに、正面プレート１６０は、伝熱媒体入口１６２を有しており、これに加圧気体源を連結して、マンドレル１００の内部に加圧気体を導入することができる。マンドレル１００の内部を封止するために、マンドレル１００の後部に、背面プレート１６４（その特定の詳細については示さないが、伝熱媒体入口の有無を除き、正面プレート１６０と同様である）が取り付けられている。

面１１、２２、４２、８２および底部支持体の面は、マンドレル１００の内部と連通するオリフィス１０２を有している。オリフィス１０２は、マンドレル１００の外周にわたって均一に分散されていることが好ましい。マンドレル１００が能動的に冷却される場合、面１１、２２、４２、８２および底部支持体の面を、「テフロン」、またはより融解温度が低い材料、たとえばナイロンでコーティングすることができ、マンドレルは、依然として、管の外側に高い局部温度がある工程（たとえばプラズマコーティング）でも使用可能であり得る。

加圧気体が、マンドレル１００の内部に、入口１６２を通して導入され、マンドレル１００に形成された管と接触するようにオリフィス１０２から強制的に出される。気体は、任意の好適な気体、たとえば空気、窒素または極低温ガスであってもよい。気体はまた、管および／またはマンドレルを加熱または冷却するように、マンドレル１００の外周とその上に形成された管の内部との間の空間も循環する。

本発明の上述した実施形態、とくに任意の「好ましい」実施形態は単に、単に本発明の原理が明確に理解されるために示された、実施態様のあり得る例であることが強調されるべきである。多くの変形および変更を、本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述した実施形態に対して行うことができる。こうした変更および変形はすべて、本明細書においてこの開示および本発明の範囲内に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されるように意図されている。

たとえば、マンドレルは、気体の代りに液体を介して、上述した構造体または他の構造体を通して能動的伝熱を提供することができる。たとえば、伝熱媒体入口を閉鎖流体路に連結することができ、それは、マンドレルの外周の１つまたは複数の面に隣接して延在し、マンドレルの外周の貫通オリフィスの代りに、伝熱媒体入口を介してマンドレルから出る。

さらに、たとえばマンドレルの外周を楕円形として示すが、外周に対して任意の所望の形状を用いることができる。

さらに、たとえばいくつかの穴をねじ穴として説明しているが、そうである必要はない。繰返しの締結および締結解除が可能な、任意の好適な形態の容易に取外し可能な締結具接続を用いることができる。したがって、穴は、用いられる締結具と協働する任意の好適な構造体であってもよい。

したがって、非限定的な例示的態様および／または実施形態は、以下を含む。

Ｃ１．マンドレルであって、
外周を形成するように互いに対して配置された第１支持部および第２支持部と、
第１支持部および第２支持部に結合され、かつ外周を調整するように第１支持部および第２支持部を互いに対して移動させるように構成されたジャッキと、
第１支持部と第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、第１支持部および第２支持部に取外し可能に結合された係止要素と、
を備えるマンドレル。

Ｃ２．第１支持部が凹部をさらに備える、Ｃ１のマンドレル。

Ｃ３．凹部内に取外し可能に配置され、かつ凹部内に配置されると外周の一部を形成するようなサイズである、ブロックをさらに備える、Ｃ２のマンドレル。

Ｃ４．第１支持部が第２凹部をさらに備える、Ｃ２のマンドレル。

Ｃ５．係止要素がプレートを含む、Ｃ１〜Ｃ４のいずれかのマンドレル。

Ｃ６．プレートが穴を有し、マンドレルが、プレートを第１支持部にかつ第２支持部に取外し可能に結合するように穴を通して配置された締結具をさらに備える、Ｃ５のマンドレル。

Ｃ７．第１支持部と第２支持部との間に配置された楔をさらに備える、Ｃ１〜Ｃ６のいずれかのマンドレル。

Ｃ８．第１支持部および第２支持部が、アルミニウム、チタン、銅またはそれらの合金からなる、Ｃ１〜Ｃ７のいずれかのマンドレル。

Ｃ９．第１支持部および第２支持部がアルミニウムからなり、さらに外周がアルマイト処理される、Ｃ８のマンドレル。

Ｃ１０．外周がジルコニア、アルミナまたはローカイドによってコーティングされる、Ｃ１〜Ｃ８のいずれかのマンドレル。

Ｃ１１．第１支持部が、互いに取外し可能に結合される第１縁部支持体および上部支持体を備える、Ｃ１〜Ｃ１０のいずれかのマンドレル。

Ｃ１２．第１縁部支持体が丸みを帯びた外面を有する、Ｃ１〜Ｃ１１のいずれかのマンドレル。

Ｃ１３．第２支持部が、互いに取外し可能に結合される第２縁部支持体および底部支持体を備える、Ｃ１１のマンドレル。

Ｃ１４．第１支持部および第２支持部の一方に結合された伝熱媒体入口をさらに備える、Ｃ１〜Ｃ１３のいずれかのマンドレル。

Ｃ１５．外周にありかつ伝熱媒体入口と連通するオリフィスをさらに備える、Ｃ１４のマンドレル。

Ｃ１６．外周が「テフロン」またはナイロンでコーティングされる、Ｃ１４のマンドレル。

Ｃ１７．
管構造体を製造する方法であって、
Ｃ１〜Ｃ１６のいずれかに従ってマンドレルを提供するステップと、
管を形成するように、マンドレルの周囲に板状の材料を形成するステップであって、板が第１縁および第２縁を有する、ステップと、
第１縁および第２縁を互いに溶接するステップと、
管を処理するステップと、
を含み、
溶接するステップおよび処理するステップが、マンドレルが管の内側にある状態で行われる、方法。

Ｃ１８．管を処理するステップが、研削、研磨、サンドまたはグリットブラスティング、コーティング、支持構造体の管への取付、または管の周囲への断熱防火性材料の配置を含む、Ｃ１７の方法。

Ｃ１９．板状の材料が、白金またはその合金を含む、Ｃ１７またはＣ１８の方法。

Ｃ２０．マンドレルを加熱または冷却することをさらに含む、Ｃ１７、Ｃ１８またはＣ１９の方法。

Claims (7)

1. 外周を形成するように互いに対して配置された第１支持部および第２支持部と、
   前記第１支持部および前記第２支持部に結合され、かつ前記外周を調整するように前記第１支持部および前記第２支持部を互いに対して移動させるように構成されたジャッキと、
   前記第１支持部と前記第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、前記第１支持部および前記第２支持部に取外し可能に結合された係止要素と、
   を具備し、
   前記係止要素が細長い穴を有するプレートを含み、前記プレートを前記第１支持部にかつ前記第２支持部に取外し可能に結合するように前記細長い穴を通して配置された締結具をさらに具備することを特徴とするマンドレル。
2. 外周を形成するように互いに対して配置された第１支持部および第２支持部と、
   前記第１支持部および前記第２支持部に結合され、かつ前記外周を調整するように前記第１支持部および前記第２支持部を互いに対して移動させるように構成されたジャッキと、
   前記第１支持部と前記第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、前記第１支持部および前記第２支持部に取外し可能に結合された係止要素と、
   第１支持部と第２支持部との間に配置された楔と、
   を具備することを特徴とするマンドレル。
3. 外周を形成するように互いに対して配置された第１支持部および第２支持部と、
   前記第１支持部および前記第２支持部に結合され、かつ前記外周を調整するように前記第１支持部および前記第２支持部を互いに対して移動させるように構成されたジャッキと、
   前記第１支持部と前記第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、前記第１支持部および前記第２支持部に取外し可能に結合された係止要素と、
   を具備し、
   前記第１支持部が、互いに取外し可能に結合される第１縁部支持体と上部支持体とを備えることを特徴とするマンドレル。
4. 外周を形成するように互いに対して配置された第１支持部および第２支持部と、
   前記第１支持部および前記第２支持部に結合され、かつ前記外周を調整するように前記第１支持部および前記第２支持部を互いに対して移動させるように構成されたジャッキと、
   前記第１支持部と前記第２支持部との間の相対移動を選択的に防止するように、前記第１支持部および前記第２支持部に取外し可能に結合された係止要素と、
   前記第１支持部および前記第２支持部の一方に結合された伝熱媒体入口と、
   を具備することを特徴とするマンドレル。
5. 第１支持部と第２支持部との間に配置された楔をさらに具備することを特徴とする、請求項１、３または４に記載のマンドレル。
6. 前記第１支持部が、互いに取外し可能に結合される第１縁部支持体と上部支持体とを備えることを特徴とする、請求項１、２、４、５のいずれか一項に記載のマンドレル。
7. 前記第１支持部および前記第２支持部の一方に結合された伝熱媒体入口をさらに具備することを特徴とする、請求項１〜３、５、６のいずれか一項に記載のマンドレル。

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