JP6479838B2 - 中空体を管に形成するコールドピルガーミル、及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、中空体（ｈｏｌｌｏｗ ｓｈｅｌｌ）を管に形成するためのコールドピルガーミル（ｃｏｌｄ ｐｉｌｇｅｒ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ）に関するものであって、一組のローラがロールスタンドに回転可能に取り付けられ、ツールとして圧延マンドレルを有し、中空体を受容する供給挟持キャリッジは、ミルの動作時に、中空体がツール側へと歩進するように、第１と第２の端位置（ｅｘｔｒｅｍｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）間で移動し、駆動シャフトには回転軸の周りに回転可能にクランク駆動部が取り付けられ、クランク駆動部の回転軸から一定の径方向距離には釣合い重りが取り付けられ、第１と第２の端部を有する押棒が設けられ、押棒の第１の端部は、クランク駆動部のクランクピンの周りに回転軸から一定の径方向距離に回転可能に取り付けられ、押棒の第２の端部は、ロールスタンドに取り付けられて、ミルの動作時に、クランク駆動部の回転が第１の反転位置から第２の反転位置までのロールスタンドの直進運動に変換される。

本発明は、更に、中空体を管に形成する方法に関し、この方法は、ロールスタンドに回転可能に取り付けられる一組のローラと、ツールとして圧延マンドレルとを有し、並びに中空体が受容される供給挟持キャリッジを有するコールドピルガーミルを提供するステップ、
中空体がツールに向かう方向へと歩進するように供給挟持キャリッジを第１の端位置と第２の端位置の間で移動させるステップ、及び
ツールを使用して中空体を管に形成するステップを少なくとも含み、
クランク駆動部の回転が、第１の反転位置と第２の反転位置の間のロールスタンドの直進運動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ）に変換され、クランク駆動部は、駆動シャフト上の回転軸の周りに回転可能に装着され、釣合い重りは、クランク駆動部上の回転軸から径方向距離で取り付けられ、且つ、第１の端部及び第２の端部を有する押棒は、押棒の第１の端部がクランク駆動部上のクランクピンの周りに回転軸から径方向距離で回転可能に取り付けられ、押棒の第２の端部がロールスタンド上に取り付けられるように構成される。

精密な金属管、特にステンレス鋼から作られた金属管を製造するためには、圧縮応力によって縮小して長手方向に延伸された管状ブランク又は中空円筒状ブランクが使用される。この工程では、外側と内側からの圧力がブランクに加えられ、その結果、外径と壁厚が縮小する。このようにして、ブランクは管として形成され、外径及び壁厚が画定される。

最も一般的に使用されるこの管の縮小方法では、中空体とも呼ばれるブランクが、圧縮応力による冷間縮小のために完全冷却状態に置かれる。この方法は、ピルガ冷間圧延（ｃｏｌｄ ｐｉｌｇｅｒｉｎｇ）と呼ばれる。この工程では、中空体は、較正された圧延マンドレル、すなわち、少なくとも幾つかの部分で仕上がり状態の管の内径を有する圧延マンドレル上に移され、２つの較正されたローラ、すなわち、仕上がり状態の管の外径を画定するローラによって外側からグリップされ、圧延マンドレル上で長手方向に圧延される。

ピルガ冷間圧延の間、中空体は、圧延マンドレル側へと歩進し、圧延マンドレルに達しそれを越えて通過する。２つの供給工程の間、ローラは、回転するにつれて、圧延マンドレルの軸に平行な方向でマンドレル上に移動し、次いで中空体を圧延する工程において、中空体の上に移動する。ローラの横方向運動は、ロールスタンドによって予め定められている。ロールスタンドは、ローラが回転可能に装着され、圧延マンドレルの軸に平行する方向に２つの反転点の間で前後移動する。ロールスタンドの各反転位置でローラは中空体を解放する。この中空体は、追加工程によってツールに向かう方向に前に押し出される。同時に、中空体は、その軸の周りで回転し、それにより、仕上がり状態の管の均一形状が実現する。ロールスタンドの２つの較正されたローラは、中空体が間を通過するように、上下に互い違いに配置される。ローラによって形成されたいわゆるピルガーマウス（ｐｉｌｇｅｒｉｎｇ ｍｏｕｔｈ）は、中空体をグリップし、ローラは、材料の小さなうねりを外側に押し出す。この材料のうねりは、ローラのアイドル状態のパスが仕上がり状態の管を解放するまで、ローラの平滑化パス（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｐａｓｓ）及び圧延マンドレルによって意図される壁厚へと延伸される。

管の各セクションを繰り返し圧延することによって、管の均一な壁厚及び丸み、並びに均一な内径及び外径が達成される。

コールドピルガーミルでは、２つのローラを有するロールスタンドは、クランク駆動部によって、圧延マンドレルの軸に平行する方向で前後移動する。ローラ自体は、概してラックによって回転する。ラックは、ロールスタンドに対して固定され、その歯車はロール軸に係合してしっかりと接続される。

マンドレル上への中空体の供給は、直進運動で駆動される１つ又は複数の供給挟持キャリッジによって行なわれ、このキャリッジは、圧延マンドレルの軸に平行する方向で直進運動を行い、それを中空体に伝達する。

圧延の間、すなわち、中空体上で回転するローラを備えるロールスタンドの運動の間、１つ又は複数の供給挟持キャリッジは、実質的に固定され、ツール（すなわち、ローラ及び圧延マンドレル）によって伝達された力を中空体に伝える。

中空体を保持しながら圧延マンドレル上へと直進運動で移動させ、且つ中空体を圧延マンドレルの周りで回転させるためには、１つ又は複数の供給挟持キャリッジは、中空体が挟持顎部の間で保持されるチャックを備える。

精密な仕上がり状態の管を製造するためには、供給挟持キャリッジの精密で制御された段階的前進、更に精密で制御されたロールスタンドの直進運動が絶対に必要となる。

既知のコールドピルガーミルは、単一の管径を有する管の圧延と単一の管の壁厚のみを許容し、これらは、それぞれの圧延マンドレルによって予め定められる。したがって、異なる種類の管を製造するためには、異なる設計と較正のミルが必要とされる。一方では、異なる種類の管を圧延するために同一のコールドピルガーミルを使用する場合、異なる直径及び／又は異なる壁厚を有する別の管の製造への転換は、ミル全体の高額な改修を必要とする。

こうした背景により、本発明の目的は、低い改修コストで異なる種類の管を圧延し得るコールドピルガーミルを提供することである。

この目的は、本発明に従って、コールドピルガーミルにおいて、ロールスタンドの直進運動の２つの反転位置の間の距離が調整可能であるように、回転軸から押棒の第１の端部までの径方向距離が調整可能であることによって、達成される。

ピルガ冷間圧延の間、ロールスタンドの一組のローラは、中空体をグリップするとき、外側から材料の小さなうねりを押し出す。この材料のうねりは、ローラの平滑化パス及び圧延マンドレルによって意図される管の壁厚へと延伸される。この工程は、ローラのアイドル状態のパスが管を解放したときに終了する。材料のうねりの程度は、円筒状中空体の寸法と達成されるべき管径の間の比率、及び達成されるべき管の壁厚に左右される。更に、生成された材料のうねりの程度は、第１の反転位置から第２の反転位置への直進運動のプロセスにおけるロールスタンドのストローク、すなわち、ロールスタンドがカバーする距離に左右される。

したがって、画定された管径及び壁厚を有する管を製造するためには、ロールスタンドのストロークが、達成されるべき管の寸法に正確に適合されるコールドピルガーミルを使用することが有利である。さもなければ、圧延の過程で押し出された材料のうねりが極度に大きくなって、それにより生成された抵抗が圧延プロセス及び達成結果に影響を与え、或いは、更に全体のプロセスを中止に追い込むリスクがある。

コールドピルガーミルが、達成されるべき管径及び壁厚に応じてロールスタンドのストロークを適合させる可能性を提供することができれば、ロールスタンドのストロークを適合させるために別のミルに転換すること、或いは、同一のミルの高額な改修を行うことを回避することができる。本発明によれば、クランク駆動部上の押棒の位置を調整することができるように設計することが提案される。押棒の第１の端部とクランク駆動部の回転軸の間の径方向距離を変更することによって、ストローク、すなわち、圧延マンドレルの軸に平行する方向の押棒の第２の端部の直進運動によってカバーされる距離を調整することができ、それにより、ロールスタンドのストロークが確立される。したがって、異なる種類の管を製造するため、迅速でコスト効率の良い態様でミルを適合させる可能性がもたらされる。

ここでは、クランク駆動部が、１つ又は複数の釣合い重りを更に備えることが有利である。釣合い重りは、クランクピンのように、クランク駆動部の回転軸から距離をおいて離間される。この釣合い重りが、回転軸に対して、クランクピンから約１８０°オフセットされて構成されることが特に有利である。

圧延マンドレルの軸に平行する方向におけるロールスタンドの横方向の前後運動は、クランク駆動部を用いて実現される。ここでは、クランク駆動部は、クランクシャフトを備える。クランクシャフトは、回転軸の周りを回転することができ、回転軸から径方向に離間されるクランクピンを有する。クランク駆動部の回転をロールスタンドの直進運動へと変換するため、第１の端部及び第２の端部を有する押棒が設けられる。押棒は、第１の端部における連結によって、クランクシャフトのクランクピンに旋回可能に接続され、第２の端部における連結によって、ロールスタンドに旋回可能に接続される。

圧延マンドレルの軸に平行するロールスタンドの横方向運動の方向は、ガイドレールによって画定される。クランクピンと、クランク駆動部（より正確にはクランクシャフト）の回転軸との間の距離によって、圧延マンドレルの軸に平行する横方向において、クランクピンがカバーする最大距離が確定される。この距離は、クランクピンと回転軸の間の距離の２倍に相当する。最も単純な事例では、クランクピンの回転が押棒によってロールスタンドに直接伝達される場合、ロールスタンドの直進ストロークは、圧延マンドレルの軸に平行する横方向において、クランクピンによってカバーされる最大距離に等しい。クランクピンとクランク駆動部の回転軸の距離を変更することにより、ロールスタンドのストロークを、直接的に調整し、且つ製造される管の種類に適合させることができる。同様に、押棒だけではなく、より多くの可動部品を備えるより高価な機械システムを用いて、クランク駆動部の回転をロールスタンドに伝達する場合、ロールスタンドは、クランクピンとクランク駆動部の回転軸の間の距離にさほど左右されない。

本出願の意味におけるクランクシャフトは、押棒を受容するために上部で同軸に配置されるクランクピンを有する任意の種類のシャフトを指す。具体的には、本出願の意味におけるクランクシャフトは、回転軸を画定する回転可能に装着されるシャフトピン、並びにシャフトピンとクランクピンを接続する１つ又は複数のクランクウェブ（ｃｒａｎｋ ｗｅｂ）を有する従来の構造を指す。しかしながら、本出願に意味におけるクランクシャフトという用語は、更に、特に軸上に旋回可能に装着されるクランクホイール又はフライホイールのことを指す。ホイール自体の上には、クランクピンが回転軸に対して同軸に取り付けられる。

このようにクランクシャフトをフライホイールとして設計することには、数々の利点がある。一方では、設置とメンテナンスが明らかに容易となり、他方では、フライホイールとして設計されたクランクシャフトをフライホイールの追加の重りとして使用することができ、それにより、ロールスタンドをより円滑に走行させることが保証される。

クランク駆動部は、トルク又は中空シャフトモータによって、有利に駆動される。ここでは、クランクシャフト、例えば、フライホイールは、摩擦損失及び摩耗現象が減少した結果、直接駆動、すなわち、トランスミッションがなくても駆動させることができる。

一実施形態では、押棒の第１の端部と回転軸との間の径方向距離は、別個の工程で又は連続的に調整し得る。

同一のコールドピルガーミルを使用して標準タイプの種々の管を製造する場合、別個の工程で径方向距離を調整し得る実施形態は特に有利である。この場合、別個の工程は、管径及び壁厚のそれぞれの標準に適合される。それにより、ミルの具体的な性能データに合わせて可能な限り最適に調整された、予め定められたサイズ範囲内の材料のうねりがローラによって生成される。

それに比べて、同一のミルを用いて非常に異なる種類の製造物、特に個々の特殊製造物を製造する場合、連続的調整機能の可能性を有することは特に有利である。更に、連続的調整機能によって、ロールスタンドのストロークの正確な微調整が可能となる。

一実施形態では、クランク駆動部は、押棒の第１の端部を取り付けるためのクランクピン用の複数のソケットを有する。これらの複数のソケットは、回転軸に対して、互いに対して異なる径方向距離で配置される。

クランクピン用の複数のソケットによって、回転軸に対するクランクピンの相対的な位置を、ソケットの径方向距離に従って別個の工程で自在に選択することができる。

一実施形態では、クランクピン用のソケットは、直線状に径方向で配置される。

直線状のソケットの配置においては、直線に沿ったクランクピンの位置は、別個の工程で自在に選択することができる。クランク駆動部が更に釣合い重りを有する場合、上述の配置によって、例えば、クランクピンの位置が変化する場合においても、釣合い重りが、有利には、回転軸に対して約１８０°でクランクピンからオフセットされたままでいることが保証され得る。

一実施形態では、クランクピン用の隣接するソケット同士の間の距離は、同一の長さである。

クランクピン用の隣接するソケット同士の間の距離が同一の長さであることよって、同一工程長の別個の工程でロールスタンドのストロークの設定を選択することが可能となる。

一実施形態では、クランクピン用の隣接するソケット同士の間の距離は、少なくとも部分的に異なる長さである。

ロールスタンドのストロークを異なる種類の管に対して調整しなければならないとき、隣接するソケット同士間の距離が異なることは、特に有利である。この場合、それぞれのストロークの間の違いは、同一の違いではない。このことは、異なる種類の管の管径及び壁厚の対応標準が、線形関数によって互いに異ならない場合、特に有利であり得る。

コールドピルガーミルの一実施形態では、クランク駆動部は、クランクピンを受容するため、少なくとも幾つかの部分が径方向対称であるが、回転対称ではない断面を有する貫通孔を有し、クランクピンは、前面及び背面、前面上に配置されるピン部、並びに背面上に配置される固定部を有する基体を備えるように設計され、基体は、貫通孔の断面に対して少なくとも幾つかの部分が補完的であるように設計される断面を有し、それにより、基体が、貫通孔内でねじり耐性があるように且つポジティブロックするように受容され、ピン部は、基体上で偏心するように配置され、それにより、基体を貫通孔内に導入する前に回転させることによって、クランク駆動部の回転軸からの種々の径方向距離でピン部を配置することができ、押棒の第１の端部は、ピン部上に取り付けられ、それにより、押棒をピン部の長手方向軸の周りで回転させることができ、且つ固定要素は、固定部上に配置され、それにより、クランクピンが、貫通孔からの引き抜きに対して固定される。

本発明の意味における径方向対称とは、直線（回転軸、対称軸）の周りを特定の角度で基体が回転し、基体が基体自体と一致するように戻ることである。本発明の意味では、この径方向対称とは、物体が任意の所望の角度で回転し、物体自体と一致するように戻る回転対称とは異なる。

径方向対称であるが、回転対称でないこの基体の設計は、この基体を、（貫通孔から取り除いた後）貫通孔の中に別個の工程でねじれた形のみで戻し得るという結果を招く。この態様では、特に、クランク駆動部に関連する基体のねじり耐性が保証される。

これにより、基体上にピン部を偏心配置するということは、ピン部が基体の対称軸と一致しないことを意味する。さもなければ、貫通孔に対する基体のねじれが、ピン部からクランク駆動部の回転軸までの距離において任意の変化を生じさせることはない。

更に、平面の中央軸において鏡面対称であるが、その中央点の周りの９０°回転では回転対称ではない、平面におけるソケット及びクランクピンの他の対応設計も考えることができる。ここでの中央点の意味は、平面領域の重心のことを指す。ここでの中央軸とは、平面図領域の重心を通り、平面を２つの等しい領域のセクションに分割する任意の直線のことを指す。

ここで、一実施形態では、貫通孔及びクランクピンの基体は、少なくとも幾つかの部分で楕円形断面として設計される。

貫通孔として設計されたソケット及びクランクピンの基体の楕円形断面によって、２つの可能な配向でのみ、クランクピンをソケットの中に導入し得るという結果となる。これらの２つの配向は、クランクピンの長手方向軸の周りでのクランクピンの１８０°回転によって異なる。したがって、この実施形態に対応するソケットと、対応するように設計されたクランクピンとは、クランク駆動部の回転軸からクランクピン（より正確にはピン部）までの可能な距離を２通り既にもたらしている。これらの距離の違いは、楕円の短軸からピン部までの距離によって生じるものであり、距離の違いは短軸からの距離の倍に等しい。一実施形態では、ピン部は、したがって、楕円形断面の短軸から距離を置いて、好ましくは長軸上に配置される。

更なる実施形態では、貫通孔の楕円形断面の長軸は、クランク駆動部の径方向に配向される。

貫通孔の楕円形断面の長軸を径方向以外の別の方向で構成することも可能である。概して、個々のソケットの長軸は、更に異なる方向に配向してもよい。しかしながら、ソケットの径方向配向、すなわち、その平面領域の長軸の径方向配向、又は、その平面領域の短軸の径方向配向によって、クランク駆動部の回転軸からピン部までの距離において最大限の変動可能性がもたらされる。更に、個々のソケットの長軸の同一配向によって、同一の工程幅又は少なくとも場合によっては同一の工程幅の別個の工程で、回転軸からピン部までの距離を変動させる可能性がもたらされる。

更なる実施形態では、貫通孔は、したがって、軸方向にテーパし、基体は、それに対して補完的なテーパ形状を有する。

貫通孔のテーパ形状、並びにクランクピン（より正確にはその基体）の対応する設計は、貫通孔とクランクピンとの間のポジティブロック接続を可能とし、それにより、クランクピンが貫通孔を完全に通り抜けることがないようにクランクピンが固定される。更に、貫通孔に起因する材料損失に関わらず、クランク駆動部の安定性が依然として保証される。

あとは、ピンを確実に固定させて取り付けるため、貫通孔から引き抜かれないように固定することのみが必要である。これは、固定部に取り付ける可能な、先行技術で既知の任意の固定要素を用いて行うことができる。具体的には、固定要素は、ねじ接続によって取り付けられた固定ナット、ねじ接続によって取り付けられた固定ねじ、或いは、固定部内に又は固定部上に置かれる固定用くさび栓であってもよい。

一実施形態では、コールドピルガーミルは、釣合い重りの着脱可能な取り付けのための取り付けデバイスを備える。

クランク駆動部の回転軸からクランクピンまでの距離の変化は、押棒及びロールスタンドによって生じる、クランク駆動部上に作用する慣性モーメントの変化となる。ロールスタンドの往復運動の均一走行、ひいては、圧延された管の高い品質を確実にするため、目標は、無制御の力又はトルクがない状態で、可能な限り静かなクランク駆動部の走行を確実にすることである。このために、釣合い重りをクランク駆動部に着脱可能に取り付けることが有利である。

一実施形態では、釣合い重りを交換可能であるようにクランクシャフトに取り付けてもよく、それにより、釣合い重りの重量を変動させることができる。すなわち、クランクピンの位置に応じて、釣合い重りを別の釣合い重りと交換することができる。或いは、一実施形態では、釣合い重りの位置は、クランク駆動部の回転軸からの径方向距離を参照して、及び／又は、クランクピンからの角距離を参照して調整してもよい。すなわち、同じ釣合い重りを保持しつつ、クランクピンの位置の変化に応じて、クランク駆動部上の釣合い重りの位置のみを適合させる。

ここでは、クランク駆動部が、フライホイールとして設計され、回転軸に平行する方向で一定の幅を有することが有利である。釣合い重りは、フライホイールの幅内で構成される。

具体的には、釣合い重りと押棒を有するクランクピンとが、回転軸の方向で一定の相互距離で配置されることが有利である。

一実施形態では、回転軸から釣合い重りまでの径方向距離は調整可能であり、具体的には、別個の工程で又は連続的に調整可能である。

釣合い重りの位置を別個の工程で調整する機能は、特に、クランクピンを別個の工程で調整する対応する機能を補完するために利用可能である。それに比べて、クランクピンの位置を連続的に調整する対応機能とともに釣合い重りの連続的調整機能が利用可能である。更に、連続的調整機能は、釣合い重りの位置の微調整が重要であるときに特に有利である。

一実施形態では、クランク駆動部は、釣合い重りを着脱可能に取り付けるための複数の取り付けデバイスを有する。取り付けデバイスは、回転軸に対して、互いに異なる径方向距離で配置される。

釣合い重りを着脱可能に取り付けるための複数の取り付けデバイスは、取り付けデバイス同士の径方向距離に従って回転軸に対する釣合い重りの位置を別個の工程で自在に選択することを可能とする。ここでは、取り付けデバイスは、それぞれの場合において、特に１つ又は複数の取り付け要素を受容する１つ又は複数のソケットで構成されてもよい。例えば、取り付けデバイスは、取り付け要素としての取り付けねじが螺合される内側ねじ山を有する貫通孔で構成されてもよく、又は、更に、棒状の取り付け要素が導入され且つそれが動かないように両側で固定されるねじ山のない貫通孔で構成されてもよい。

一実施形態では、クランク駆動部は、フライホイールの形態で設計される。

クランク駆動部、より正確にはフライホイールのようなクランクシャフトの一実施形態では、ホイール自体をフライホイールの重り又は釣合い重りとして使用することができる（対応する重量分配が不均一である場合）。

一実施形態では、供給挟持キャリッジの端位置とロールスタンドの反転位置の間の最短距離は、供給挟持キャリッジの端位置を調整することによって、調整可能である。

ロールスタンドのストロークが変化する場合、供給挟持キャリッジの位置決め又は配置が対応して変化すること、具体的には、その端位置が対応して変化することは、更に有利であり得る。一方では、ロールスタンドのストロークの程度が明確に増加することによって、ロールスタンドが隣接する供給挟持キャリッジと衝突するリスクが発生し得る。このリスクは、供給挟持キャリッジの位置、具体的には、圧延マンドレルに最も近いその端位置を調整可能にすることによって、失くすことができる。結果として、ロールスタンドの反転位置に対して端位置を相対的に位置決めすることは、特に、端位置と、最も近い反転位置との間の最小距離を更に変化させる。

更に、この最小距離、すなわち、圧延マンドレルに最も近い端位置と、最も近い反転位置との間の最小距離が調整可能であることは、管ガイドの安定性にとって更に有利である。ロールスタンドのストロークが明らかに減少すれば、この最小距離もそれに応じて増加する。しかしながら、この最小距離があまりにも大きいと、中空体の圧延の間、供給挟持キャリッジが、中空体によって伝達された力を、このあまりにも大きい距離の故に部分的にしか吸収できない場合、中空体が望まれない変形を起こすリスクが伴う。更に、圧延工程の過程で、振動が供給挟持キャリッジによって十分に吸収されないまま、管が振動する場合がある。

一実施形態では、端位置は、別個の工程で又は連続的に調整可能である。

回転軸からクランクピンまでの距離を対応して調整する機能の結果、別個の工程でロールスタンドのストロークを対応して調整する機能の場合、別個の工程で端位置を調整する機能を特に利用することができる。それと比較した場合、連続的な調整機能は、ロールスタンドのストロークの対応連続調整機能の場合に特に有利である。更に、供給挟持キャリッジの端位置を連続的に調整する機能は、ロールスタンドの反転位置に対する距離を微調整するために特に有利である。

上述の課題は、更に、中空体を管に形成する方法によって、本発明に従って解決される。この方法は、ロールスタンドに回転可能に取り付けられる一組のローラと、ツールとして圧延マンドレルとを有し、並びに中空体が受容される供給挟持キャリッジを有するコールドピルガーミルを提供する工程、中空体がツールに向かう方向へと歩進するように供給挟持キャリッジを第１の端位置と第２の端位置の間で移動させる工程、及びツールを使用して中空体を管に形成する工程を含み、クランク駆動部の回転が、第１の反転位置と第２の反転位置の間のロールスタンドの直進運動に変換され、クランク駆動部は、駆動シャフト上の回転軸の周りに回転可能に装着され、釣合い重りは、クランク駆動部上の回転軸から径方向距離で取り付けられ、且つ、第１の端部及び第２の端部を有する押棒は、押棒の第１の端部がクランク駆動部上のクランクピンの周りに回転軸から径方向距離で回転可能に取り付けられ、押棒の第２の端部がロールスタンド上に取り付けられるように構成され、この方法は、更に、回転軸から押棒の第１の端部までの径方向距離を調整することによって、ロールスタンドの直進運動の２つの反転位置の間の距離を調整する工程を含む。

この方法の一実施形態では、クランク駆動部が、クランクピンを受容するため、少なくとも幾つかの部分が径方向対称であるが、回転対称ではない断面を有する貫通孔を更に有し、クランクピンが、前面及び背面を有し、前面上に配置されるピン部を有し、且つ背面上に配置される固定部を有する基体を備えるように設計され、基体が、貫通孔の断面に対して少なくとも幾つかの部分で補完的であるように設計される断面を有し、それにより、基体が、貫通孔内でねじり耐性があるように且つポジティブロックするように受容されることができ、ピン部が、基体上で偏心するように配置され、押棒の第１の端部が、ピン部上に取り付けられ、それにより、押棒をピン部の長手方向軸の周りで回転させることができ、固定要素が、固定部上に配置され、それにより、クランクピン（１９）が、引き抜きに対して固定され、且つ回転軸から押棒の第１の端部までの径方向距離を調整する工程が、固定要素を取り外す部分的工程、貫通孔からクランクピンを引き抜く部分的工程、クランクピンをクランクピンの長手方向軸の周りで回転させる部分的工程、クランクピンを貫通孔内に再挿入する部分的工程、及び固定要素を取り付ける部分的工程を含む。

コールドピルガーミルを参照して本発明の態様が以上で説明された範囲内で、これらの実施形態は、中空体を管に形成する対応方法にも適用され、その逆も可能である。この方法が本発明に係るコールドピルガーミルと共に実行される範囲内で、この方法は、本発明の目的のための対応装置を備える。具体的には、コールドピルガーミルの実施形態は、この方法の記載された実施形態を実行することにも適切である。

本発明の更なる利点、特徴、及び適用可能性は、好適な実施形態及び関連図面の以下の説明を参照することによって明らかになる。

横から見たコールドピルガーミルを図示する。 横から見た、駆動トレイン、押棒、及びロールスタンドを有する、本発明に係るクランク駆動部を図示する。 回転軸の方向から見た本発明に係るフライホイールを図示する。 回転軸の方向から見た楕円形のクランクピンを有するフライホイールを図示する。 楕円形のクランクピンを有するフライホイールを断面図として図示する。

図１は、横から見たコールドピルガーミルの図を図示する。ミルは、２つのローラ２、３を有するロールスタンド１、較正された圧延マンドレル４、並びに、図示された実施形態のように、それぞれチャック４１、４２を有する２つの挟持デバイス３１、３２を備え、各ケース内のチャックの挟持顎部手段（ｃｌａｍｐｉｎｇ ｊａｗ ｍｅａｎｓ）はくさび形状に形成される。ローラ２、３は、圧延マンドレル４と共に、本出願の意味におけるコールドピルガーミルのツールを形成する。図１では、参照番号４は、事実上中空体１１内で見ることができない圧延マンドレルの位置を記すことに留意されたい。

チャック４１、４２は、実質的に同一であり、その挟持顎部の支持部の寸法形成のみが異なる。挟持顎部の支持部は、異なる公称径を挟持できるように寸法形成される。

供給挟持キャリッジ５２上に装着されるチャック４２は、入口チャックとしてロールスタンド１の前で中空体１１を挟持し、圧延マンドレル４上に中空体１１を供給することを確実にする。チャック４１を有する供給装置５１は、出口チャックとして、完全に縮小した管６０を受け入れ、それをミルから押し出す。

図１で示されているミルのピルガ冷間圧延の間、供給挟持キャリッジ５２によって駆動される中空体１１は、圧延マンドレル４の方向に段階的に供給され、それを越えて通過する。ローラ２、３は、マンドレル４の上で、ひいては、中空体１１の上で、前後に横方向に移動する。ここでは、圧延マンドレル４の軸に平行する方向のローラ２、３の横方向運動は、ローラ２、３が回転可能に装着されるロールスタンド１によって予め定められる。ロールスタンド１は、クランク駆動部１０によって、押棒６を介して圧延マンドレル４の軸に平行する方向で前後移動する。ローラ２、３自体は、ここではラック（図示せず）によって回転する。このラックは、ロールスタンド１に対して固定され、その歯車（図示せず）はロール軸に係合してしっかりと接続される。押棒６は、クランク駆動部１０上で回転可能に構成される第１の端部１６、及びロールスタンド１上で回転可能に構成される第２の端部１７を有する。クランク駆動部１０、より正確には、クランクシャフトは、図示の実施形態では、フライホイールの形態をとる。フライホイール１０上には、駆動輪２９が配置される。駆動輪２９は、次にトルクモータ（図示せず）によって駆動され、それによりフライホイール１０が回転する。

クランクピン１９は、ソケット１４内でフライホイール１０に着脱自在に取り付けられる。フライホイール１０は、直線状に配置されるこのようなソケット１４を複数有する。したがって、フライホイール１０の回転軸１８からクランクピン１９及び押棒６の第１の端部１６までの距離８は、別個の工程で自在に選択し得る。更に、フライホイールは、直線状に径方向に配置され且つ取り付けデバイス１５として使用される複数のソケットを更に有する。これらの取り付けデバイス１５を用いて、１つ又は複数の釣合い重り９をフライホイール１０に着脱自在に取り付けてもよい。したがって、図示の実施形態では、フライホイール１０の回転軸１８から釣合い重り９までの距離７も別個の工程（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｔｅｐ）で自在に選択し得る。

マンドレル４上の中空体１１の供給は、チャック４２で中空体１１をグリップする供給挟持キャリッジ５２を用いて、ロールスタンド１の反転点Ｕ１、Ｕ２における各ケースの中で生じ、それにより、圧延マンドレル４の軸に平行する方向の直進運動が可能となる。ここでは、供給キャリッジは、２つの端位置Ｅ_１、Ｅ_２の間で前後に移動する。ロールスタンド１は、２つのローラ２、３を有する。この２つのローラ２、３は、上下に互い違いに配置されて、いわゆるピルガーマウスを形成し、それらの間で圧延される管６０の管中心軸をしっかりと固定する。フライホイール１０の回転軸１８は、管中心軸の下に配置される。ロールスタンド１内の２つの較正されたローラ２、３は、供給挟持キャリッジ５２の供給方向に抗して回転する。ローラによって形成されたピルガーマウスは、中空体１１をグリップし、ローラ２、３は、外側から材料の小さなうねりを押し出す。ローラ２、３のアイドル状態のパスが仕上がり状態の管６０を再び解放するまで、中空体１１は、ローラ２、３の平滑化パス及び圧延マンドレル４によって意図される壁厚へと延伸される。圧延の間、ロールスタンド１は、中空体１１の供給方向に抗して、ロールスタンド１に取り付けられたローラ２、３と共に移動する。

供給挟持キャリッジ５２によって中空体１１は前に押し出され、ローラ２、３のアイドル状態のパスが作動した後、追加工程によって圧延マンドレル４上に押し出される。ローラ２、３は、ロールスタンド１と共に、横方向の開始位置へと戻る。同時に、中空体１１は、その軸の周りで回転し、それにより、仕上がり状態の管６０の均一形状が実現する。管の各セクションを何度か圧延することによって、管６０の均一な壁厚及び丸み、並びに均一な内径及び外径が達成される。

図２は、横から見た詳細図において、コールドピルガーミルのロールスタンド１のための発明に係る駆動ユニット（６、１０、２９）の実施形態を示す。

コールドピルガーミルのロールスタンド１は、圧延マンドレル４の軸に平行する方向の運動によって直線状に往復して前後移動するように駆動される。ロールスタンド１のこのような直線状の往復運動を生成するため、押棒６が取り付けられているクランクシャフトから構成されるクランク駆動部１０が使用される。押棒６は、第１の端部１６及び第２の端部１７を有する。図示の実施形態では、クランクシャフトは、回転軸１８の周りを回転し得るフライホイール１０として形成される。

フライホイール１０上にクランクピン１９が偏心して取り付けられ、次に、軸受を用いて、クランクピン１９に押棒６が旋回可能に配置される。それにより、押棒６の第１の端部１６が、フライホイール１０又はそのクランクピン１９に固定される一方で、押棒６の第２の端部１７が、軸受を用いて、圧延スタンド１に旋回可能に取り付けられる。このようにして、フライホイール１０の回転によって、圧延マンドレルの軸に平行する運動方向３でロールスタンド１の直線状往復運動が生じる。フライホイール１０は、釣合い重り９をフライホイール１０に偏心して取り付けた結果、更に回転対称重量分配を有する。

クランクピン１９は、ソケット１４内でフライホイール１０に着脱自在に取り付けられる。ここでは、フライホイール１０は、直線状に径方向に配置される複数のソケット１４を有する。それにより、フライホイール１０の回転軸１８からクランクピン１９及び押棒６の第１の端部１６までの距離８を別個の工程で自在に選択し得る。同様に、フライホイールは、直線状に径方向に配置されるソケットの形態で複数の取り付けデバイス１５を備え、この複数の取り付けデバイス１５を用いて、１つ又は複数の釣合い重り９をフライ１０に着脱自在に取り付けてもよい。したがって、図示の実施形態では、フライホイール１０の回転軸１８から釣合い重り９までの距離７も別個の工程で自在に選択し得る。

フライホイール１０は、図示の実施形態においては歯車として設計されている。この歯車は、駆動輪２９に係合し、次にトルクモータ（図示せず）によって駆動される。それにより、フライホイール１０が回転する。

圧延スタンド１内に受容されるローラは、圧延する管６０の中心軸３０の位置を画定する。選択された構成は、フライホイール４の回転軸１８が管６０の中心軸１６に近いことによって、押棒６と、ロールスタンド１の直進方向３との間に比較的鈍角な角度を実現することが可能であるという一般的な利点を有する。これにより、圧延スタンド１の走行がより均一になり、そのガイド要素の摩耗が少なくなる。

図３は、前から見たクランク駆動部、すなわち、回転軸１８の方向のクランク駆動部として、フライホイール１０を図示する。このフライホイール１０は、クランクピン１９を着脱可能に取り付けるための複数のソケット１４を備える。フライホイール１０は、その回転軸１８に対して回転対称である。クランクピン１９のためのソケット１４は、直線状径方向に、同一工程長の別個の工程で配置される。ソケットの形態の追加の複数の取り付けデバイス１５が、回転軸１８に対して１８０°オフセットされて配置される。これらの取り付けデバイス１５は、釣合い重り９をフライホイールに取り付けるために使用される。一般的に、幾つかの釣合い重り９を異なる取り付けデバイス１５に取り付けることも考えられる。取り付けデバイス１５は、同一工程幅の別個の工程で直線状径方向に分配されるように配置される。

本発明に係るフライホイール１０の図示の実施形態を用いて、クランク駆動部１０の回転軸１８からクランクピン１９及び押棒６の第１の端部までの距離８は、同一工程幅の別個の工程によって、単純でコスト効率の良い態様で変えることができる。したがって、ロールスタンド１のストロークも、同一工程幅の別個の工程によって対応する態様で変化する。図１及び図２に示される本発明に係るコールドピルガーミルの実施形態の場合のように、位置の変化がロールスタンド１に直接伝達されない場合、伝動機構の設計によっては、同一工程幅でのクランクピンの位置の変化が、結果として、同一ではない工程幅でのロールスタンドのストロークの変化となり得る。

図４ａでは、回転軸１８の方向から見たフライホイール１０の本発明に係る実施形態が示されている。フライホイール１０は、楕円形断面を有するクランクピン１９のためのソケット１４を備える。ソケット１４は、前面２５と背面２６を有する貫通孔２４として形成される。貫通孔２４内に配置されるクランクピン１９は、対応する楕円形断面を有する。クランクピン１９のピン部２１は、楕円形断面の短軸から距離を置いて配置される。楕円形貫通孔２４の長手方向軸並びに楕円形クランクピン１９の長手方向軸は、クランクピン１９が貫通孔２４内に導入されたとき、フライホイール１０の径方向に配向される。

クランクピン１９は、２つの可能な位置又は配向で貫通孔２４内に導入され得る。これらの２つの位置は、楕円形断面の中央点周囲の１８０°の回転によって異なる。したがって、フライホイール１０の回転軸１８からピン部２１までの距離２７は、第１の位置又は第２の位置のいずれかを選択したかに応じて変わる。この貫通孔２４とクランクピン１９の設計によって、一形態では、フライホイール１０の回転軸１８からピン部２１及び押棒６の第１の端部１６までの距離２７が２つ生じることが可能となる。

楕円形断面の長手方向軸の方向でクランクピン１９を長手方向に延長した結果、貫通孔２４内のクランクピン１９の高いねじり耐性が保証される。このことは、クランク駆動部１０及びクランクピン１９でクランク駆動部に取り付けられる押棒６を用いて、概して大きなトルク運動をロールスタンドの移動方向の直線状の力に変換しなければならなく、それにより、対応する接続要素、具体的にはクランクピン１９に高い応力がかかることになるため、有利である。

図４ｂは、図４ａで示されているクランクピン１９と共に、フライホイール１０の本発明に係る実施形態の断面図である。フライホイール１０の回転軸１８の方向において後ろ向きにテーパしている貫通孔２４の形状、並びにクランクピン１９の基体２０の対応する形状を確認することができる。ここでは、中央の基体２０は、前面２５と背面２６を有する。固定部２２は、フライホイール１０のソケット１４から背面２６で突出し、固定要素２３で固定される。結果として、クランクピン１９を貫通孔２４から引き抜くことが防止される。貫通孔２４とクランクピン１９のテーパ形状によって、クランクピン１９が、図示の位置を越えてフライホイール１０内に押し込まれることが防止される。このようにすれば、クランクピン１９は、あらゆる空間方向へのずれ対して、及びねじりに対して固定される。図示の実施形態では、固定要素２３は、例えば、固定用くさび栓として示される。この固定要素２３は、クランクピン１９の長手方向軸に対して垂直のクランクピン１９の固定部２２を通じる貫通孔を通してクランクピン内に導入され、且つ引き抜きに対して着脱可能に固定される。しかしながら、例えば、クランクピン１９（より正確にはその固定部２２）に対して、対応するねじ接続を介して接続し得る固定ナット又は固定ねじなど、先行技術で知られている対応する固定要素２３のその他の設計も同様に考えることができる。

原開示の目的のために、本記載、図面、及び従属請求項から当業者に明らかとなるすべての特徴は、特定の更なる特徴に関連してのみ具体的に説明されていたとしても、明示的に除外されていない限り、又は、技術的環境によって組み合わせが不可能もしくは無意味でない限り、個々に、及び更に任意の組み合わせで、本明細書で開示された他の特徴又は特徴群と組み合わせることができることを指摘しておく。説明が簡潔で読みやすくなるためにのみ、すべての考えられる特徴の組み合わせを要約して明示的に表現することと、個々の特徴が互いから独立していると強調することとは、本明細書で割愛されている。

１ ロールスタンド
２、３ ローラ
４ 圧延マンドレル
５１、５２ 供給挟持キャリッジ
６ 押棒
７ 釣合い重りの径方向距離
８ 押棒の径方向距離
９ 釣合い重り
１０ クランク駆動部
１１ 中空体
１４ ソケット
１５ 取り付けデバイス
１６ 押棒の第１の端部
１７ 押棒の第２の端部
１８ 回転軸
１９ クランクピン
２０ 基体
２１ ピン部
２２ 固定部
２３ 固定要素
２４ 貫通孔
２５ 前面
２６ 背面
２７ ピン部の径方向距離
２９ 駆動輪
２８ 端位置と反転位置の間の最短距離
３０ 回転軸
３１、３２ 挟持デバイス
４１、４２ チャック
６０ ステンレス鋼管
Ｅ_１ 第１の端位置
Ｅ_２ 第２の端位置
Ｕ_１ 第１の反転位置
Ｕ_２ 第２の反転位置

Claims (14)

1. 中空体（１１）を管（６０）に形成するコールドピルガーミルであって、
   一組のローラ（２、３）がロールスタンド（１）に回転可能に取り付けられ、ツールとして圧延マンドレル（４）が設けられ、
   供給挟持キャリッジ（５２）は前記中空体（１１）を受容し、前記供給挟持キャリッジ（５２）は、ミルの動作時に、前記中空体（１１）が前記ツール（２、３、４）側へと歩進するように、第１と第２の端位置（Ｅ_１、Ｅ_２）間で移動し、
   駆動シャフトには、回転軸（１８）の周りに回転可能にクランク駆動部（１０）が取り付けられ、
   前記クランク駆動部には、前記回転軸（１８）から一定の径方向距離（７）に釣合い重り（９）が取り付けられ、
   第１と第２の端部（１６、１７）を有する押棒（６）が設けられ、
   前記押棒（６）の第１の端部（１６）は、前記回転軸（１８）から一定の径方向距離（８）に、クランクピン（１９）の周りに、前記クランク駆動部（１０）に回転可能に取り付けられ、前記押棒（６）の前記第２の端部（１７）は、前記ロールスタンド（１）に取り付けられて、ミルの動作時に、前記クランク駆動部（１０）の回転が第１と第２の反転位置（Ｕ_１、Ｕ_２）の間における前記ロールスタンド（１）の直進運動に変換され、
   前記押棒（６）の第１の端部（１６）の前記回転軸（１８）からの径方向距離（８）が調整可能であって、前記ロールスタンド（１）の前記直進運動の２つの反転位置（Ｕ_１、Ｕ_２）間の距離が調整可能であり、
   前記クランク駆動部が、前記クランクピン（１９）を受容するため、少なくとも幾つかの部分が径方向対称であるが回転対称ではない断面を有する貫通孔（２４）を備え、
   前記クランクピン（１９）が、前面（２５）及び背面（２６）を有し、前記前面（２５）上に配置されるピン部（２１）を有し、且つ前記背面（２６）上に配置される固定部（２２）を有する基体（２０）を備えるように設計され、
   前記基体（２０）が、少なくとも一部において前記貫通孔（２４）の前記断面に対して相補的な断面を有し、それにより、前記基体（２０）が、前記貫通孔（２４）内でねじり耐性があるように且つポジティブロックするように受容される、コールドピルガーミル。
2. 前記回転軸（１８）から前記押棒（６）の第１の端部（１６）の前記径方向距離（８）が、別個の工程で又は連続的に調整可能であることを特徴とする、請求項１に記載のコールドピルガーミル。
3. 前記クランク駆動部（１０）が、前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）の取り付けのため、前記クランクピン（１９）用の複数のソケット（１４）を備え、前記複数のソケット（１４）が、前記回転軸（１８）から互いに異なる径方向距離（８）で配置されることを特徴とする、請求項２に記載のコールドピルガーミル。
4. 前記ピン部（２１）が、前記基体（２０）上で偏心するように配置され、それにより、前記基体（２０）を前記貫通孔（２４）内に導入する前に回転させることによって、前記クランク駆動部の前記回転軸からの種々の径方向距離で前記ピン部（２１）を配置することができ、
   前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）が、前記ピン部（２１）上に取り付けられ、それにより、前記押棒（６）を前記ピン部（２１）の長手方向軸の周りで回転させることができ、且つ
   固定要素（２３）が、前記固定部（２２）上に配置され、それにより、前記クランクピン（１９）が、前記貫通孔からの引き抜きに対して固定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のコールドピルガーミル。
5. 前記貫通孔（２４）及び前記クランクピン（１９）の前記基体（２０）が、少なくとも幾つかの部分で楕円形断面を有することを特徴とする、請求項４に記載のコールドピルガーミル。
6. 前記貫通孔（２４）の前記楕円形断面の長軸が、前記クランク駆動部の径方向に配向されることを特徴とする、請求項５に記載のコールドピルガーミル。
7. 前記ピン部（２１）が、前記楕円形断面の短軸からの距離（２７）で、好ましくは前記長軸上に配置されることを特徴とする、請求項５又は６に記載のコールドピルガーミル。
8. 前記貫通孔（２４）が軸方向にテーパされ、前記基体（２０）が前記貫通孔（２４）に対して相補的なテーパ形状を備えることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載のコールドピルガーミル。
9. 前記釣合い重り（９）を着脱可能に取り付けるための取り付けデバイス（１５）を備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のコールドピルガーミル。
10. 前記回転軸（１８）から前記釣合い重り（９）までの前記径方向距離（７）が、具体的には別個の工程で又は連続的に調整可能であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のコールドピルガーミル。
11. 前記クランク駆動部（１０）が、前記釣合い重り（９）を着脱可能に取り付けるための複数の取り付けデバイス（１５）を備え、前記複数の取り付けデバイス（１５）が、前記回転軸（１８）から互いに異なる径方向距離（８）で配置されることを特徴とする、請求項９に記載のコールドピルガーミル。
12. 前記供給挟持キャリッジ（５２）の端位置（Ｅ_１、Ｅ_２）と前記ロールスタンド（１）の反転位置（Ｕ_１、Ｕ_２）の間の最短距離（２８）が、前記端位置（Ｅ_１、Ｅ_２）を調整することによって調整可能であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコールドピルガーミル。
13. 中空体（１１）を管（６０）に形成する方法であって、前記方法は、
    ロールスタンド（１）に回転可能に取り付けられる一組のローラ（２、３）と、ツールとして圧延マンドレル（４）とを有し、且つ内部に前記中空体（１１）が受容される供給挟持キャリッジ（５２）を有するコールドピルガーミルを提供する工程、
    前記中空体（１１）が前記ツール（２、３、４）に向かう方向へと歩進するように前記供給挟持キャリッジ（５２）を第１の端位置（Ｅ_１）と第２の端位置（Ｅ_２）の間で移動させる工程、及び
    前記ツール（２、３、４）を使用して前記中空体（１１）を管（６０）に形成する工程であって、クランク駆動部（１０）の回転が、第１の反転位置（Ｕ_１）と第２の反転位置（Ｕ_２）の間の前記ロールスタンド（１）の直進運動に変換される、形成する工程
    を少なくとも含み、前記クランク駆動部（１０）が、駆動シャフト上の回転軸（１８）の周りに回転可能に装着され、釣合い重り（９）が、前記クランク駆動部上の前記回転軸（１８）から一定の径方向距離（７）で取り付けられ、且つ押棒（６）が第１の端部（１６）及び第２の端部（１７）を備え、それにより、前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）が、前記クランク駆動部（１０）上のクランクピン（１９）の周りに前記回転軸（１８）から径方向距離（８）で回転可能に取り付けられ、前記押棒（６）の前記第２の端部（１７）が、前記ロールスタンド（１）に取り付けられ、
    前記回転軸（１８）から前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）までの前記径方向距離（８）を調整することによって、前記ロールスタンド（１）の前記直進運動の前記２つの反転位置（Ｕ_１、Ｕ_２）の間の距離を調整する工程を特徴とし
    前記方法は更に、
    前記クランク駆動部が、前記クランクピン（１９）を受容するため、少なくとも幾つかの部分が径方向対称であるが回転対称ではない断面を有する貫通孔（２４）を有し、
    前記クランクピン（１９）が、前面（２５）及び背面（２６）を有し、前記前面（２５）上に配置されるピン部（２１）を有し、且つ前記背面（２６）上に配置される固定部（２２）を有する基体（２０）を備えるように設計され、
    前記基体（２０）が、少なくとも一部において前記貫通孔（２４）の前記断面に対して相補的な断面を有し、それにより、前記基体（２０）が、前記貫通孔（２４）内でねじり耐性があるように且つポジティブロックするように受容されることができることを特徴とする、方法。
14. 前記ピン部（２１）が、前記基体（２０）上で偏心するように配置され、
    前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）が、前記ピン部（２１）上に取り付けられ、それにより、前記押棒（６）を前記ピン部（２１）の長手方向軸の周りで回転させることができ、
    固定要素（２３）が、前記固定部（２２）上に配置され、それにより、前記クランクピン（１９）が、引き抜きに対して固定され、且つ
    前記回転軸（１８）から前記押棒（６）の前記第１の端部（１６）までの前記径方向距離（８）を調整する工程が、
    前記固定要素（２３）を取り外すサブ工程、前記貫通孔（２４）から前記クランクピン（１９）を引き抜くサブ工程、前記クランクピン（１９）を前記クランクピンの長手方向軸の周りで回転させるサブ工程、前記クランクピン（１９）を前記貫通孔（２４）内に再導入するサブ工程、及び前記固定要素（２３）を取り付けるサブ工程を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
    

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