JPH04253516A - チャンネルにおける幾何学的不整を除去する装置 - Google Patents
チャンネルにおける幾何学的不整を除去する装置Info
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- JPH04253516A JPH04253516A JP3246437A JP24643791A JPH04253516A JP H04253516 A JPH04253516 A JP H04253516A JP 3246437 A JP3246437 A JP 3246437A JP 24643791 A JP24643791 A JP 24643791A JP H04253516 A JPH04253516 A JP H04253516A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/08—Tube expanders
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-
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
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- C21D7/12—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars by expanding tubular bodies
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
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- G21C3/06—Casings; Jackets
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属成形装置に関し、
特に、細長の管状のチャネルの形状の狂い（ｉｒｒｅｇ
ｕｌａｒｉｔｙ）を矯正する装置に関する。
特に、細長の管状のチャネルの形状の狂い（ｉｒｒｅｇ
ｕｌａｒｉｔｙ）を矯正する装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】寸法上および形状上の特徴が決定的性質
を有しており、そのため極めて厳しい仕様に合せて製造
されなければならない産業上実用的な機器の部品が数多
くある。このような一の決定的部品の注目すべき代表例
は、米国特許第３，６８９，３５３号に開示されたよう
な、核燃料集合体もしくはバンドルの流れチャネルであ
る。これらのチャネルは、例えば各辺の長さが約１５．
２ｃｍ（６インチ）で全長が約４．２７ｍ（１４フィー
ト）である、正方形横断面の細長管状部品である。代表
的な場合、チャネルは、２個のＵ字形部材をシーム溶接
することにより作り出される。好ましい材料は、約３．
１８ｍｍ（１２５ミル）の厚さのジルカロイのようなジ
ルコニウム合金である。これらの流れチャネルが適正な
大きさに製造されて、前面もしくは側部のふくらみ、非
正方形の横断面、側面の非平行関係、長手方向の曲り、
およびねじれ等の形状の狂いを有しないことは、絶対必
要である。都合の悪いことに、チャネル製造工程では、
形状の狂いが残ってしまう。したがって、最終製造工程
として、チャネルは、これらの狂いを除去するために熱
間サイジング（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｚｉｎｇ）を経な
ければならない。
を有しており、そのため極めて厳しい仕様に合せて製造
されなければならない産業上実用的な機器の部品が数多
くある。このような一の決定的部品の注目すべき代表例
は、米国特許第３，６８９，３５３号に開示されたよう
な、核燃料集合体もしくはバンドルの流れチャネルであ
る。これらのチャネルは、例えば各辺の長さが約１５．
２ｃｍ（６インチ）で全長が約４．２７ｍ（１４フィー
ト）である、正方形横断面の細長管状部品である。代表
的な場合、チャネルは、２個のＵ字形部材をシーム溶接
することにより作り出される。好ましい材料は、約３．
１８ｍｍ（１２５ミル）の厚さのジルカロイのようなジ
ルコニウム合金である。これらの流れチャネルが適正な
大きさに製造されて、前面もしくは側部のふくらみ、非
正方形の横断面、側面の非平行関係、長手方向の曲り、
およびねじれ等の形状の狂いを有しないことは、絶対必
要である。都合の悪いことに、チャネル製造工程では、
形状の狂いが残ってしまう。したがって、最終製造工程
として、チャネルは、これらの狂いを除去するために熱
間サイジング（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｚｉｎｇ）を経な
ければならない。
【０００３】熱間サイジング工程には、細長で密接嵌合
の心金（マンドレル）をチャネル内に挿入し、不活性雰
囲気で約５９３℃（１１００°Ｆ）までチャネルの温度
を上昇させることが含まれる。心金は、膨脹してチャネ
ルと係合し、チャネルを特定の最終形状に塑性的に変形
させる。代表的な場合、心金の外向きの諸力がチャネル
の全４個のコーナにのみ、その全長に亘って加わる。チ
ャネルが室温に戻った時、心金が抜き取られることによ
り、チャネルは、実質的に形状の狂いのない安定した形
となる。心金の挿入は、心金がチャネル内へ前進する時
に形状の狂いによってチャネルと心金との間にすべり摩
擦が生じるという事実のため、時々、極めて困難となる
ことが分かった。しかし、特に重大な問題は、心金挿入
時、心金抜き取り時、および／または熱膨脹差による加
熱／冷却サイクル時の心金の表面とチャネルの表面との
相対移動時に生じるコーナ内面の傷つきである。このよ
うな表面の傷は、原子炉の炉心の厳しい環境における将
来の腐食の起点となることが判明している。したがって
、このような表面の傷は、避けられなければならない。
の心金（マンドレル）をチャネル内に挿入し、不活性雰
囲気で約５９３℃（１１００°Ｆ）までチャネルの温度
を上昇させることが含まれる。心金は、膨脹してチャネ
ルと係合し、チャネルを特定の最終形状に塑性的に変形
させる。代表的な場合、心金の外向きの諸力がチャネル
の全４個のコーナにのみ、その全長に亘って加わる。チ
ャネルが室温に戻った時、心金が抜き取られることによ
り、チャネルは、実質的に形状の狂いのない安定した形
となる。心金の挿入は、心金がチャネル内へ前進する時
に形状の狂いによってチャネルと心金との間にすべり摩
擦が生じるという事実のため、時々、極めて困難となる
ことが分かった。しかし、特に重大な問題は、心金挿入
時、心金抜き取り時、および／または熱膨脹差による加
熱／冷却サイクル時の心金の表面とチャネルの表面との
相対移動時に生じるコーナ内面の傷つきである。このよ
うな表面の傷は、原子炉の炉心の厳しい環境における将
来の腐食の起点となることが判明している。したがって
、このような表面の傷は、避けられなければならない。
【０００４】したがって、本発明の目的は、細長の管状
チャネルから形状の狂いを取り除く細長の管状チャネル
の熱間サイジングのための改良型熱間成形装置を提供す
ることである。
チャネルから形状の狂いを取り除く細長の管状チャネル
の熱間サイジングのための改良型熱間成形装置を提供す
ることである。
【０００５】本発明の他の目的は、上記特徴を備えた熱
間成形装置であって、チャネルの通路から熱間成形用心
金を挿入および抜き取るのに必要な力が顕著に低減され
る熱間成形装置を提供することである。
間成形装置であって、チャネルの通路から熱間成形用心
金を挿入および抜き取るのに必要な力が顕著に低減され
る熱間成形装置を提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は、上記特徴を備え、チ
ャネル内面の傷つきが大部分避けられる熱間成形装置を
提供することである。
ャネル内面の傷つきが大部分避けられる熱間成形装置を
提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、上記特徴を備え、チ
ャネル成形力を発揮させるための改良型心金を使用する
熱間成形装置を提供することである。
ャネル成形力を発揮させるための改良型心金を使用する
熱間成形装置を提供することである。
【０００８】本発明の他の諸目的は、一部は自明であり
、一部は後述される。
、一部は後述される。
【０００９】
【発明の要約】本発明によれば、長方形横断面を備えた
細長管状チャネルの形状の狂いを取り除く改良型熱間成
形装置が得られる。上記装置は、上側タイプレート（ｔ
ｉｅ ｐｌａｔｅ ）と下側タイプレートとによって緩
く拘束された複数本の細長いダイ要素を有するダイ（ｄ
ｉｅ ）を含む。ダイは、各ダイ要素がチャネルの各コ
ーナに隣接して該コーナと同じ広がりを有する関係で配
置されるように、チャネル内に挿入される。上記装置は
また細長の心金を含み、心金は全４個の側部の表面上に
心金の全長に沿って配置された複数対のローラを軸支す
るためのフレームを有する。心金のフレームはまた、そ
の全てのコーナにおいて、ローラの外周面に近接した関
係で支持面となる。
細長管状チャネルの形状の狂いを取り除く改良型熱間成
形装置が得られる。上記装置は、上側タイプレート（ｔ
ｉｅ ｐｌａｔｅ ）と下側タイプレートとによって緩
く拘束された複数本の細長いダイ要素を有するダイ（ｄ
ｉｅ ）を含む。ダイは、各ダイ要素がチャネルの各コ
ーナに隣接して該コーナと同じ広がりを有する関係で配
置されるように、チャネル内に挿入される。上記装置は
また細長の心金を含み、心金は全４個の側部の表面上に
心金の全長に沿って配置された複数対のローラを軸支す
るためのフレームを有する。心金のフレームはまた、そ
の全てのコーナにおいて、ローラの外周面に近接した関
係で支持面となる。
【００１０】心金がチャネル内に挿入されたとき、ロー
ラは、ダイ要素に乗り上げることにより、ダイ要素をチ
ャネルのコーナに押し付け、それによって、チャネルを
ほぼ特定の形状に弾性的に矯正する。ローラのジャーナ
ルに掛かる荷重を減らすため、各対のローラは、フレー
ムを介してよりも、むしろ直接にローラを介して、対向
したダイ要素間で均衡したチャネル矯正力を伝達するよ
うに、定常的に周面係合している。
ラは、ダイ要素に乗り上げることにより、ダイ要素をチ
ャネルのコーナに押し付け、それによって、チャネルを
ほぼ特定の形状に弾性的に矯正する。ローラのジャーナ
ルに掛かる荷重を減らすため、各対のローラは、フレー
ムを介してよりも、むしろ直接にローラを介して、対向
したダイ要素間で均衡したチャネル矯正力を伝達するよ
うに、定常的に周面係合している。
【００１１】心金がチャネル内に完全に挿入されると、
チャネル、ダイおよび心金から成る組立体は、適当な熱
間成形温度まで加熱される。温度の上昇中、心金は膨脹
し、その支持面が外方へ移動してローラの代りにダイ要
素に圧接する。すなわち、ローラは実効的に後退して、
チャネルを狂いのない特定の形状に塑性的に矯正するた
めの最終的荷重が、支持面のみによって与えられる。本
発明の一つの特徴によれば、心金の膨脹は、チャネルの
膨脹温度係数より大きい膨脹温度係数を有する金属から
成形されたフレームの熱膨脹によって生じる。他の特徴
として、上記フレームへのローラのジャーナル取付具は
、小さい膨脹温度係数を有する材料を組込んでいる。 したがって、フレームの支持面は、室温のローラ外周面
より後退した位置から熱間成形温度のローラ外周面を超
えた位置まで膨脹して、ローラからチャネル矯正荷重を
引き継ぐ。上記組立体が室温まで戻ったとき、フレーム
の支持面は元の位置まで後退し、ローラにより心金の引
き出しが容易となる。
チャネル、ダイおよび心金から成る組立体は、適当な熱
間成形温度まで加熱される。温度の上昇中、心金は膨脹
し、その支持面が外方へ移動してローラの代りにダイ要
素に圧接する。すなわち、ローラは実効的に後退して、
チャネルを狂いのない特定の形状に塑性的に矯正するた
めの最終的荷重が、支持面のみによって与えられる。本
発明の一つの特徴によれば、心金の膨脹は、チャネルの
膨脹温度係数より大きい膨脹温度係数を有する金属から
成形されたフレームの熱膨脹によって生じる。他の特徴
として、上記フレームへのローラのジャーナル取付具は
、小さい膨脹温度係数を有する材料を組込んでいる。 したがって、フレームの支持面は、室温のローラ外周面
より後退した位置から熱間成形温度のローラ外周面を超
えた位置まで膨脹して、ローラからチャネル矯正荷重を
引き継ぐ。上記組立体が室温まで戻ったとき、フレーム
の支持面は元の位置まで後退し、ローラにより心金の引
き出しが容易となる。
【００１２】したがって、本発明は、以下に述べる構成
上の特徴、構成要件の組み合せ、および部品の配置から
成り、本発明の範囲は特許請求の範囲において指摘され
ている。
上の特徴、構成要件の組み合せ、および部品の配置から
成り、本発明の範囲は特許請求の範囲において指摘され
ている。
【００１３】本発明の本質および目的が完全に理解され
るように、添付図面を参照して以下に詳細に説明をする
。図面全体を通じて同一の参照番号は、同様の部分を指
す。
るように、添付図面を参照して以下に詳細に説明をする
。図面全体を通じて同一の参照番号は、同様の部分を指
す。
【００１４】
【詳しい説明】図１に示されているように、本発明の熱
間成形装置は、管状チャネル１４内に挿入されることに
よりチャネルの形状の狂いを取り除く、符号１０で示さ
れたダイと、符号１２で示された心金と含む。まず、ダ
イ１０は、手動で、好ましくは、符号１６で模式図的に
示されたホイストのような適当な持ち上げ手段によって
挿入される。その後、心金１２は、その重量が重力によ
る完全挿入を達成するのに十分であると仮定して、ホイ
ストによりダイ１０の開口された内部に挿入される。ダ
イ１０および心金１２の長さは、少なくともチャネル１
４の長さに等しい。したがって、これらの部品は、完全
に挿入された状態において、チャネル１４と同一の広が
りを有する関係にある。
間成形装置は、管状チャネル１４内に挿入されることに
よりチャネルの形状の狂いを取り除く、符号１０で示さ
れたダイと、符号１２で示された心金と含む。まず、ダ
イ１０は、手動で、好ましくは、符号１６で模式図的に
示されたホイストのような適当な持ち上げ手段によって
挿入される。その後、心金１２は、その重量が重力によ
る完全挿入を達成するのに十分であると仮定して、ホイ
ストによりダイ１０の開口された内部に挿入される。ダ
イ１０および心金１２の長さは、少なくともチャネル１
４の長さに等しい。したがって、これらの部品は、完全
に挿入された状態において、チャネル１４と同一の広が
りを有する関係にある。
【００１５】熱間成形方法は、適切に上昇した温度にあ
る炉２０内で実施される。核燃料集合体に使用される流
れチャネルを熱間サイジングするのに上記装置を適用す
る場合、チャネル、ダイおよび心金から成る組立体は、
チャネル材料、代表的にはジルカロイのようなジルコニ
ウム合金の酸化を防止するためのアルゴンのような不活
性雰囲気において約５９３℃（１１００°Ｆ）まで昇温
される。
る炉２０内で実施される。核燃料集合体に使用される流
れチャネルを熱間サイジングするのに上記装置を適用す
る場合、チャネル、ダイおよび心金から成る組立体は、
チャネル材料、代表的にはジルカロイのようなジルコニ
ウム合金の酸化を防止するためのアルゴンのような不活
性雰囲気において約５９３℃（１１００°Ｆ）まで昇温
される。
【００１６】図１〜図３を一緒に参照すれば判るように
、ダイ１０は、チャネル１４の各コーナに１本づつであ
って、上端が開口部を有する長方形状の上側タイプレー
ト２４によって、下端が下側タイプレート２６によって
緩く拘束された全４本の細長なダイ要素２２を含む。 図２に最も良く示されているように、複数対のボルト２
８は、これらの先端部がダイ要素２２に直角に穿孔され
た横孔３０を挿通するように、上側タイプレート２４に
直角にねじ込まれている。適当なクリアランスがボルト
先端部と横孔３０との間に設けられていることにより、
ダイ要素２２の上端部を上側タイプレート２４に対して
限られた範囲で浮動するように緩く保持する。同様に、
図３に示されているように、ボルト３２は、下側タイプ
レート２６にある孔３４に挿通され、ダイ要素２２の下
端部にある長手方向のタップ穴３６にねじ込まれている
。ボルト３２は、下側タイプレート２６がダイ要素２２
の下端部とボルト３２の頭部との間に締め付けられうる
前に、完全に上記穴３６の底部に達する。ボルト３２と
下側タイプレート２６の孔３４との間に広いクリアラン
スが存在するので、ダイ要素２２は、下側タイプレート
２６に緩く保持される。ダイ要素２２が上下側タイプレ
ート２４および２６に対して浮動する関係に取り付けら
れているために、ダイ要素２２は、チャネル１４の内面
に食い込みまたはひっかかることなく、チャネル１４の
コーナに沿って挿入または抜き取られるように、チャネ
ル１４のコーナに隣接する姿勢を容易に取ることができ
る。
、ダイ１０は、チャネル１４の各コーナに１本づつであ
って、上端が開口部を有する長方形状の上側タイプレー
ト２４によって、下端が下側タイプレート２６によって
緩く拘束された全４本の細長なダイ要素２２を含む。 図２に最も良く示されているように、複数対のボルト２
８は、これらの先端部がダイ要素２２に直角に穿孔され
た横孔３０を挿通するように、上側タイプレート２４に
直角にねじ込まれている。適当なクリアランスがボルト
先端部と横孔３０との間に設けられていることにより、
ダイ要素２２の上端部を上側タイプレート２４に対して
限られた範囲で浮動するように緩く保持する。同様に、
図３に示されているように、ボルト３２は、下側タイプ
レート２６にある孔３４に挿通され、ダイ要素２２の下
端部にある長手方向のタップ穴３６にねじ込まれている
。ボルト３２は、下側タイプレート２６がダイ要素２２
の下端部とボルト３２の頭部との間に締め付けられうる
前に、完全に上記穴３６の底部に達する。ボルト３２と
下側タイプレート２６の孔３４との間に広いクリアラン
スが存在するので、ダイ要素２２は、下側タイプレート
２６に緩く保持される。ダイ要素２２が上下側タイプレ
ート２４および２６に対して浮動する関係に取り付けら
れているために、ダイ要素２２は、チャネル１４の内面
に食い込みまたはひっかかることなく、チャネル１４の
コーナに沿って挿入または抜き取られるように、チャネ
ル１４のコーナに隣接する姿勢を容易に取ることができ
る。
【００１７】各ダイ要素２２は、チャネルのコーナの形
状に適合して曲ったダイ面２２ａと、互いに直角であっ
て、ダイ挿入時に隣り合うチャネル側壁に本質的に直角
に配置される一対の平らな支持面２２ｂとを有する１／
４円横断面を有する。これらのダイ面２２ａと支持面２
２ｂは、いずれも連続しており、ダイ要素２２の長さと
同一の長さ範囲を有する。ダイ要素２２は、３０４シリ
ーズのステンレス鋼のような適当な金属で作られている
。
状に適合して曲ったダイ面２２ａと、互いに直角であっ
て、ダイ挿入時に隣り合うチャネル側壁に本質的に直角
に配置される一対の平らな支持面２２ｂとを有する１／
４円横断面を有する。これらのダイ面２２ａと支持面２
２ｂは、いずれも連続しており、ダイ要素２２の長さと
同一の長さ範囲を有する。ダイ要素２２は、３０４シリ
ーズのステンレス鋼のような適当な金属で作られている
。
【００１８】図１，２および４に示されているように、
心金１２は、十文字並べ形状に似た格子状横断面を有す
る、符号３８で示された細長の金属フレームを含む。し
たがって、フレーム３８は、交差点を超えて突出したリ
ブ４２で終端する直角交差した４個の側壁４０を含む。 ４個の側面の各々には、対になった関係で横に並べられ
、かつこの対が複数個フレーム３８の全長に亘って配置
されるように複数のローラ４４が各側壁４０に軸支され
ている。フレーム３８の対向する側面上にあるローラ対
は、対向する側壁４０内に設けられたジャーナルを通っ
て延びる対のローラ軸４６の端部に取り付けられている
。隣り合った側面上にあるローラ対は、長手方向におい
て互い違いに配置されることによりローラ軸４６の十字
交差に対処する。本発明の一の重要な特徴として、各対
のローラは、外周面で互いに接触、すなわち、図１の符
号４４ａで示されているように転動係合している。図４
に最も良く示されているように、リブ４２は、符号４８
で示されているように一部除去されていて、ローラ４４
を受入れる。これらの除去部は、リブ面５０まで達して
おり、ローラ外周面が貫通突出する開口５２を形成する
。符号４４ｂで示されたローラ外周面は、室温において
、リブ面５０から僅かに突出する。各ローラ対のローラ
外周面の個所４４ｂは、ローラの転動係合外周面４４ａ
と横軸方向に整列して、直径上で対向した関係にある。
心金１２は、十文字並べ形状に似た格子状横断面を有す
る、符号３８で示された細長の金属フレームを含む。し
たがって、フレーム３８は、交差点を超えて突出したリ
ブ４２で終端する直角交差した４個の側壁４０を含む。 ４個の側面の各々には、対になった関係で横に並べられ
、かつこの対が複数個フレーム３８の全長に亘って配置
されるように複数のローラ４４が各側壁４０に軸支され
ている。フレーム３８の対向する側面上にあるローラ対
は、対向する側壁４０内に設けられたジャーナルを通っ
て延びる対のローラ軸４６の端部に取り付けられている
。隣り合った側面上にあるローラ対は、長手方向におい
て互い違いに配置されることによりローラ軸４６の十字
交差に対処する。本発明の一の重要な特徴として、各対
のローラは、外周面で互いに接触、すなわち、図１の符
号４４ａで示されているように転動係合している。図４
に最も良く示されているように、リブ４２は、符号４８
で示されているように一部除去されていて、ローラ４４
を受入れる。これらの除去部は、リブ面５０まで達して
おり、ローラ外周面が貫通突出する開口５２を形成する
。符号４４ｂで示されたローラ外周面は、室温において
、リブ面５０から僅かに突出する。各ローラ対のローラ
外周面の個所４４ｂは、ローラの転動係合外周面４４ａ
と横軸方向に整列して、直径上で対向した関係にある。
【００１９】また、図４を参照すれば判るように、ロー
ラ軸４６は、フレーム側壁４０と横軸方向に細長いバー
５８の両端とにそれぞれ切り込まれたジャーナル半部５
６と対応形状の長孔５４で軸支されている。これらのバ
ー５８は、それぞれ、側壁４０に形成された凹部６０内
に配置され、バー５８と側壁４０とにある孔６４および
６６にピン６２を圧入することによって所定位置に固定
される。室温において、ローラ軸４６は、バー５８のジ
ャーナル半部５６と側壁４０の長孔５４の外側半円部と
の間に軸支される。このように、ローラ４４は、該ロー
ラ４４の外周面４４ｂが上述の通りリブ面５０から僅か
に突出した状態に位置決めされる。フレーム３８は、３
０４シリーズのステンレス鋼のような比較的大きな熱膨
脹係数を有する金属で作られている。他方、バー５８お
よびローラ４４は、ジルカロイのような比較的小さい熱
膨脹係数を有する金属によって作られている。これらの
材料選択の重要性は、以下詳述される。
ラ軸４６は、フレーム側壁４０と横軸方向に細長いバー
５８の両端とにそれぞれ切り込まれたジャーナル半部５
６と対応形状の長孔５４で軸支されている。これらのバ
ー５８は、それぞれ、側壁４０に形成された凹部６０内
に配置され、バー５８と側壁４０とにある孔６４および
６６にピン６２を圧入することによって所定位置に固定
される。室温において、ローラ軸４６は、バー５８のジ
ャーナル半部５６と側壁４０の長孔５４の外側半円部と
の間に軸支される。このように、ローラ４４は、該ロー
ラ４４の外周面４４ｂが上述の通りリブ面５０から僅か
に突出した状態に位置決めされる。フレーム３８は、３
０４シリーズのステンレス鋼のような比較的大きな熱膨
脹係数を有する金属で作られている。他方、バー５８お
よびローラ４４は、ジルカロイのような比較的小さい熱
膨脹係数を有する金属によって作られている。これらの
材料選択の重要性は、以下詳述される。
【００２０】本発明の上記装置を使用する熱間成形方法
を実施するために、熱間サイジングすべきチャネル１４
は、炉２０内で立てて配置され、ダイ１０は、ホイスト
１６を使用してチャネル１４内に挿入される。上下側タ
イプレート２４および２６に支持されたダイ要素２２の
浮動性により、ダイ要素２２は、挿入が進行するにつれ
てチャネル１４のコーナと接触する位置を自由に取るこ
とができる。挿入は、ダイ要素２２に対して、いかなる
横軸方向の力も生み出さないので、チャネル１４のコー
ナ面の傷つきが避けられる。これは、ダイ要素が心金に
剛性的に取付けられていた従来技術にかかる熱間成形装
置と対照的である。ダイ１０が完全に挿入されると、ダ
イ面２２ａ（図２参照）は、チャネル１４のコーナ内面
と同じ広がりを有して向い合う関係にあり、特定のチャ
ネルのコーナの半径に適合する曲面を有する。
を実施するために、熱間サイジングすべきチャネル１４
は、炉２０内で立てて配置され、ダイ１０は、ホイスト
１６を使用してチャネル１４内に挿入される。上下側タ
イプレート２４および２６に支持されたダイ要素２２の
浮動性により、ダイ要素２２は、挿入が進行するにつれ
てチャネル１４のコーナと接触する位置を自由に取るこ
とができる。挿入は、ダイ要素２２に対して、いかなる
横軸方向の力も生み出さないので、チャネル１４のコー
ナ面の傷つきが避けられる。これは、ダイ要素が心金に
剛性的に取付けられていた従来技術にかかる熱間成形装
置と対照的である。ダイ１０が完全に挿入されると、ダ
イ面２２ａ（図２参照）は、チャネル１４のコーナ内面
と同じ広がりを有して向い合う関係にあり、特定のチャ
ネルのコーナの半径に適合する曲面を有する。
【００２１】その後、心金１２がホイスト１８を使用し
てダイ１０の開放された内部に挿入される。初期挿入時
、先行する心金１２の下端のローラ４４の突出した外周
面４４ｂは、ダイ要素２２の平らな支持面２２ｂと係合
して該支持面２２ｂに沿って転動することにより、ダイ
要素２２をチャネルのコーナに押し付ける。挿入が続く
につれて、チャネル１４は、心金１２によって弾性的に
変形され、漸進的に形状の狂いを小さくする。心金１２
のローラ２２に均衡した荷重を加えるチャネル１４の膨
らみのような形状の狂いの場合には、位置４４ａにおけ
るローラ２２間の転動係合のために対向したダイ要素２
２間に力が直接伝達される。したがって、ローラの軸と
支持の設計上の要件は、緩和され、構造を軽量化するこ
とができる。心金１２の下端部の数個のローラ対のみが
チャネル成形のほとんど大部を行ってしまい、残りのロ
ーラ対は、単に新しいチャネル形状を維持するのみに過
ぎないことが理解されよう。このようにして、心金１２
のローラ２２により、心金１２を完全に挿入するのに必
要な力は、従来技術の場合よりも顕著に低い平均大きさ
であって、実質的に変らない。
てダイ１０の開放された内部に挿入される。初期挿入時
、先行する心金１２の下端のローラ４４の突出した外周
面４４ｂは、ダイ要素２２の平らな支持面２２ｂと係合
して該支持面２２ｂに沿って転動することにより、ダイ
要素２２をチャネルのコーナに押し付ける。挿入が続く
につれて、チャネル１４は、心金１２によって弾性的に
変形され、漸進的に形状の狂いを小さくする。心金１２
のローラ２２に均衡した荷重を加えるチャネル１４の膨
らみのような形状の狂いの場合には、位置４４ａにおけ
るローラ２２間の転動係合のために対向したダイ要素２
２間に力が直接伝達される。したがって、ローラの軸と
支持の設計上の要件は、緩和され、構造を軽量化するこ
とができる。心金１２の下端部の数個のローラ対のみが
チャネル成形のほとんど大部を行ってしまい、残りのロ
ーラ対は、単に新しいチャネル形状を維持するのみに過
ぎないことが理解されよう。このようにして、心金１２
のローラ２２により、心金１２を完全に挿入するのに必
要な力は、従来技術の場合よりも顕著に低い平均大きさ
であって、実質的に変らない。
【００２２】心金１２が完全に挿入され、ダイ１０およ
び心金１２とが同じ広がりを有する関係になると、炉２
０は、閉じられる。炉２０内の空気が追い出され、アル
ゴンのような不活性ガスが導入される。その後、炉温は
、適当な熱間成形温度、例えば、ジルカロイ製チャネル
の場合、５９３℃（１１００°Ｆ）まで昇温される。 この加熱サイクル時、ステンレス鋼製心金フレーム３８
は、チャネル１４よりもかなり大きい速度で膨脹する。 したがって、フレーム３８の支持面５０（図４参照）は
、外方へ熱膨脹し、ダイ要素２２の支持面２２ｂと支持
係合関係となり、心金１２のローラ４４の代りにダイ面
２２ａをチャネル１４のコーナに強く押し付け始める。 同時に、ローラ軸４６を軸支する側壁４０の長孔５４も
ジルカロイ製バー５８が延びるよりもかなり大きい速度
で外方へ熱膨脹する。結果として、フレーム３８の支持
面５０が最終的にローラ外周面の位置４４ｂを超えて外
方へ膨脹する。したがって、ローラ４４は、加熱サイク
ル時、見掛け上、超えた位置から漸進的に支持面５０よ
り内方位置へ後退する。ローラ外周面が心金１２の支持
面５０より内方へ後退すると、ダイ１０を介してチャネ
ル１４に負荷される心金１２の荷重は、ローラ４４では
なく心金フレーム３８へ伝達される。この特徴は、また
、ローラ軸４６およびジャーナルの構造上の要件を低減
する。部品を適切な寸法にすることによって、上記荷重
伝達は、例えば、４２７℃（８００°Ｆ）以下の最終的
な熱間成形温度よりかなり低い温度で生じるようにする
ことができる。これにより、ローラ軸４６対フレーム３
８もしくはローラ軸４６対ローラジャーナルに転動部品
軸受を組込んで心金挿入力を更に低減することが可能と
なる。
び心金１２とが同じ広がりを有する関係になると、炉２
０は、閉じられる。炉２０内の空気が追い出され、アル
ゴンのような不活性ガスが導入される。その後、炉温は
、適当な熱間成形温度、例えば、ジルカロイ製チャネル
の場合、５９３℃（１１００°Ｆ）まで昇温される。 この加熱サイクル時、ステンレス鋼製心金フレーム３８
は、チャネル１４よりもかなり大きい速度で膨脹する。 したがって、フレーム３８の支持面５０（図４参照）は
、外方へ熱膨脹し、ダイ要素２２の支持面２２ｂと支持
係合関係となり、心金１２のローラ４４の代りにダイ面
２２ａをチャネル１４のコーナに強く押し付け始める。 同時に、ローラ軸４６を軸支する側壁４０の長孔５４も
ジルカロイ製バー５８が延びるよりもかなり大きい速度
で外方へ熱膨脹する。結果として、フレーム３８の支持
面５０が最終的にローラ外周面の位置４４ｂを超えて外
方へ膨脹する。したがって、ローラ４４は、加熱サイク
ル時、見掛け上、超えた位置から漸進的に支持面５０よ
り内方位置へ後退する。ローラ外周面が心金１２の支持
面５０より内方へ後退すると、ダイ１０を介してチャネ
ル１４に負荷される心金１２の荷重は、ローラ４４では
なく心金フレーム３８へ伝達される。この特徴は、また
、ローラ軸４６およびジャーナルの構造上の要件を低減
する。部品を適切な寸法にすることによって、上記荷重
伝達は、例えば、４２７℃（８００°Ｆ）以下の最終的
な熱間成形温度よりかなり低い温度で生じるようにする
ことができる。これにより、ローラ軸４６対フレーム３
８もしくはローラ軸４６対ローラジャーナルに転動部品
軸受を組込んで心金挿入力を更に低減することが可能と
なる。
【００２３】炉温度が５９３℃（１１００°Ｆ）の熱間
成形温度に達したとき、心金フレーム３８は、完全に膨
脹し、チャネル１４を、形状の狂いのない特定の最終形
状まで塑性的に変形する。その後、炉２０は、室温まで
冷却される。この冷却サイクル時、心金フレーム３８は
収縮し、支持面５０は後退する。バー５８のジャーナル
半部５６およびフレーム長孔５４は、閉じてローラ軸４
６に接触することにより、ローラ４４の外周面の個所４
４ａがフレーム３８の支持面５０を超えて突出した状態
に、ローラ４４を位置決めする。したがって、心金１２
が室温まで戻ったとき、ローラ４４は、ホイスト１８に
よる心金１２の抜き出しを容易にする位置にある。その
後、ダイ１０はホイスト１６によって抜き取られ、チャ
ネル１４は、熱間サイジングされて形状の全ての狂いが
矯正された安定した最終的形状を有する。
成形温度に達したとき、心金フレーム３８は、完全に膨
脹し、チャネル１４を、形状の狂いのない特定の最終形
状まで塑性的に変形する。その後、炉２０は、室温まで
冷却される。この冷却サイクル時、心金フレーム３８は
収縮し、支持面５０は後退する。バー５８のジャーナル
半部５６およびフレーム長孔５４は、閉じてローラ軸４
６に接触することにより、ローラ４４の外周面の個所４
４ａがフレーム３８の支持面５０を超えて突出した状態
に、ローラ４４を位置決めする。したがって、心金１２
が室温まで戻ったとき、ローラ４４は、ホイスト１８に
よる心金１２の抜き出しを容易にする位置にある。その
後、ダイ１０はホイスト１６によって抜き取られ、チャ
ネル１４は、熱間サイジングされて形状の全ての狂いが
矯正された安定した最終的形状を有する。
【００２４】上述の説明から判るように、本発明は、挿
入および抜き取り力をかなり低減する車付き心金を含む
熱間成形装置を提供する。また、心金１２のローラ４４
が転動ガイドとして作用することにより、フレーム３８
の支持面５０とダイ要素２２の支持面２２ｂとの間のよ
り狭い設計時クリアランスに適合する。したがって、心
金フレームの熱膨脹能力は、加熱サイクル時により完全
に利用することにより、チャネルをその最終形状に熱間
成形することができる。ローラ取付具の伸縮自在の性質
と対向したダイ要素間の均衡した荷重をローラ対間で直
接伝達する能力とにより、室温およびこれより上昇した
温度でのローラジャーナルの強さの規格をかなり低減で
きる。また、ダイ要素を緩く取付けることにより、チャ
ネルの表面を傷つけることなく、ダイを軽やかに挿入お
よび抜き取りすることができる。
入および抜き取り力をかなり低減する車付き心金を含む
熱間成形装置を提供する。また、心金１２のローラ４４
が転動ガイドとして作用することにより、フレーム３８
の支持面５０とダイ要素２２の支持面２２ｂとの間のよ
り狭い設計時クリアランスに適合する。したがって、心
金フレームの熱膨脹能力は、加熱サイクル時により完全
に利用することにより、チャネルをその最終形状に熱間
成形することができる。ローラ取付具の伸縮自在の性質
と対向したダイ要素間の均衡した荷重をローラ対間で直
接伝達する能力とにより、室温およびこれより上昇した
温度でのローラジャーナルの強さの規格をかなり低減で
きる。また、ダイ要素を緩く取付けることにより、チャ
ネルの表面を傷つけることなく、ダイを軽やかに挿入お
よび抜き取りすることができる。
【００２５】心金膨脹の単一の手段として熱膨脹を使用
することが好ましいけれども、熱間成形心金は、熱膨脹
を補充し、または代替する他の手段、例えば、ウェッジ
ング（ｗｅｄｇｉｎｇ ）作用またはレバリング（ｌｅ
ｖｅｒｉｎｇ）作用によって膨脹させることができる。 上記「詳しい説明」から明らかになった目的を含めて、
上述された諸目的が効率的に達成され、また、構造上の
変更が本発明の範囲から逸脱することなくなされうるの
で、細部に関する事項は説明的なものとして理解される
べきであり、限定的意味に理解されてはならないことが
上述したところから理解されよう。
することが好ましいけれども、熱間成形心金は、熱膨脹
を補充し、または代替する他の手段、例えば、ウェッジ
ング（ｗｅｄｇｉｎｇ ）作用またはレバリング（ｌｅ
ｖｅｒｉｎｇ）作用によって膨脹させることができる。 上記「詳しい説明」から明らかになった目的を含めて、
上述された諸目的が効率的に達成され、また、構造上の
変更が本発明の範囲から逸脱することなくなされうるの
で、細部に関する事項は説明的なものとして理解される
べきであり、限定的意味に理解されてはならないことが
上述したところから理解されよう。
【図１】細長の管状のチャネルから形状の狂いを取り除
くために本発明に従って構成された熱間成形装置の一部
破断斜視図である。
くために本発明に従って構成された熱間成形装置の一部
破断斜視図である。
【図２】図１の装置の一部破断平面図である。
【図３】図１の装置の底面図である。
【図４】図１の装置に使用される心金の一部分解斜視図
である。
である。
１０ ダイ
１２ 心金
１４ チャネル
２２ ダイ要素
２４，２６ タイプレート
３８ フレーム
４４ ローラ
Claims (20)
- 【請求項１】 複数のコーナにおいて結合された実質
的に平らな複数の側部を有することにより中央通路を形
成する細長の管状のチャネルにおける形状の狂いを除去
するための装置であって、 Ａ．複数の細長のダイ要素を含み、ダイ要素が１つずつ
各チヤネルコーナに隣接してそれと同じ広がりを有する
関係に配置されるように、上記チャネル内に挿入された
ダイであって、各ダイ要素が、（１）上記チャネルコー
ナのうちの隣接したチャネルコーナと対面するダイ面、
および（２）上記隣接したチャネルコーナから離れてい
る複数の第１支持面を有しているダイと、Ｂ．上記チャ
ネル通路内に挿入するための細長の心金であって、（１
）フレーム、（２）上記フレームによって複数の所定位
置に取り付けられていて、心金挿入時、上記第１支持面
と外周面で転動係合して、上記ダイ面を上記チャネルコ
ーナに押し付けることにより、形状の狂いを減少させる
ように上記チャネルを弾性的に矯正する複数のローラ、
および、（３）心金挿入時に上記第１支持面に対して近
接して隔たる位置にある、上記フレーム上に形成された
複数の第２支持面を含む心金と、Ｃ．上記チャネルおよ
び上記心金を加熱する手段であって、加熱により上記第
２支持面が移動して上記第１支持面と係合するように上
記フレームを熱膨脹させて、上記ダイ面を上記チャネル
コーナに更に押し付けることにより、上記チャネルを形
状の狂いのない最終的な安定形状に塑性的に矯正するた
めの加熱手段との組合せから成る装置。 - 【請求項２】 上記ローラは横方向に並べて対を構成
し、このローラ対が複数個、上記フレームの全長に沿っ
て長手方向に配列されている請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 上記各対のローラは、上記ダイ要素の
うちの対向した２個のダイ要素と係合する外周面の位置
の間の中間にあって、これらの位置と横方向に整列する
位置で相互に外周面が係合する請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 上記ダイは、上記ダイ要素を両端部で
緩く取り付ける１対のプレートを含み、これにより、上
記ダイ要素は、上記ダイが上記心金と別に挿入される時
、上記チャネルコーナ内面の傷つきを防止するように自
由に浮動する請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 上記ローラは横方向に並べて対を構成
し、このローラ対が複数個、上記フレームの全長に沿っ
て長手方向に配列されている請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 上記各対のローラは、上記ダイ要素の
うちの対向した２個のダイ要素と係合する外周面の位置
の間の中間にあって、これらの位置と横方向に整列する
位置で相互に外周面が係合する請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 上記ローラ対は、上記フレームの全４
個の側部の表面上に位置決めされ、上記フレームの対向
する側部の表面上に横方向に対向する関係に位置決めさ
れた各２個のローラは、共通の車軸に取り付けられ、上
記装置は、上記各車軸を上記フレームに取り付けて、上
記ローラを室温時に上記第１支持面と外周面が係合する
ように位置決めし、かつ上記心金の加熱時に上記第２支
持面が移動して上記第１支持面と係合した時、上記ロー
ラを上記全ての第１支持面と外周面が係合しないように
位置決めする取り付け手段を更に含む請求項６記載の装
置。 - 【請求項８】 上記取り付け手段は、上記フレームに
設けた長孔と上記フレームより小さい熱膨脹係数のバー
とを含み、上記バーは、横方向において対向した対のロ
ーラの車軸の間の位置において上記フレームに取り付け
られるとともに、上記バーの各端に形成されたジャーナ
ルを有し、上記ジャーナルおよび上記長孔は、上記心金
の挿入時、共働して上記車軸に対するジャーナル取り付
け具を形成し、上記バーは、上記第１支持面に対して上
記ローラの外周面係合位置および外周面係合しない位置
を確定し、上記ローラはまた上記フレームより小さい熱
膨脹係数を有する請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 上記フレームは、各側壁の交差部を越
えて延びたリブで終端する４個の交差する側壁を有する
格子状横断面を有し、上記各リブの表面が上記第２支持
面を構成する請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 上記リブは、上記ローラが貫通突出
して上記第１支持面と外周面係合するようにした、上記
第２支持面の長手方向に配置された複数の開口を有する
請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 複数のコーナにおいて結合された実
質的に平らな複数の側部を有することにより中央通路を
形成する細長の管状のチャネルにおける形状の狂いを除
去するための装置であって、 Ａ．複数の細長ダイ要素を含み、ダイ要素が１つずつ各
チャネルコーナに隣接してそれと同じ広がりを有する関
係に配置されるように、上記チャネル通路に挿入された
ダイであって、上記各ダイ要素が、（１）上記隣接した
チャネルコーナと対面するダイ面、および（２）隣り合
ったチャネル側部に垂直な第１支持面を有しているダイ
と、 Ｂ．上記チャネル内に挿入するための細長の心金であっ
て、（１）フレーム、（２）上記フレームによって複数
の所定位置に取り付けられていて、心金挿入時、上記第
１支持面と外周面が転動係合して、上記ダイ面を上記チ
ャネルコーナに押し付けることにより、上記チャネルコ
ーナを弾性的に矯正し、それによって、形状の狂いを減
少させるように上記チャネルを弾性的に矯正する複数ロ
ーラ、および、（３）心金挿入時に上記第１支持面に対
して近接した隔たる位置にある、上記フレーム上に形成
された複数の第２支持面を含む心金と、Ｃ．上記心金を
膨脹させることにより、上記第２支持面を移動させて上
記第１支持面と係合させるとともに、上記チャネルが昇
温された熱間成形温度にある間に上記ダイ面を上記チャ
ネルコーナに更に押し付けさせて、上記チャネルを形状
の狂いのない最終的な安定形状に塑性的に矯正する膨脹
手段との組合せから成る装置。 - 【請求項１２】 上記チャネルが熱間成形温度まで加
熱された時、上記チャネルによって上記心金に加えられ
る荷重を上記ローラからではなく上記フレームから伝達
させる手段を更に含む請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 上記心金膨脹手段および上記荷重伝
達手段は、上記チャネルが熱間成形温度まで加熱される
時、上記ローラおよび上記ローラの上記フレーム上の取
り付け位置よりも大きい速度で上記フレームを熱膨脹さ
せることにより形成される請求項１２記載の装置。 - 【請求項１４】 上記ダイは、上記ダイ要素を両端部
で緩く取り付ける１対のプレートを含み、これにより、
上記ダイ要素は、上記ダイが上記心金と別に挿入される
時、上記チャネルコーナ内面の傷つきを防止するように
自由に浮動する請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】 上記ローラは横方向に並べて対を構
成し、このローラ対が複数個、上記フレームの全長に沿
って長手方向に配列されている請求項１３記載の装置。 - 【請求項１６】 上記各対のローラは、対向した２個
のダイ要素と係合する外周面の位置の間の中間にあって
、これら位置と横方向に整列した位置で相互に外周面が
係合している請求項１５記載の装置。 - 【請求項１７】 上記ローラ対は、上記フレームの全
４個の側部の表面上に位置決めされ、上記フレームの対
向する側部の表面上の横方向に対向する関係に位置決め
された各２個のローラは、共通の車軸に取り付けられ、
上記荷重伝達手段は、上記フレームに対する上記車軸の
取付具に組込まれている請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 上記荷重伝達手段は、上記フレーム
に設けた長孔と上記フレームより小さい熱膨脹係数のバ
ーとを含み、上記バーは、横方向において対向した対の
ローラの車軸の間の位置において上記フレームに取り付
けられるとともに、上記バーの各端に形成されたジャー
ナルを有し、上記ジャーナルおよび上記長孔は、上記心
金の挿入時、共働して上記車軸に対するジャーナル取り
付け具を形成する請求項１７記載の装置。 - 【請求項１９】 上記フレームは、各側壁の交差部を
越えて延びたリブで終端する４個の交差する側壁を有す
る格子状横断面を有し、上記各リブの表面が上記第２支
持面を構成する請求項１８記載の装置。 - 【請求項２０】 上記リブは、上記ローラが貫通突出
して上記第１支持面と外周面係合するようにした、上記
第２支持面の長手方向に配置された複数の開口を有する
請求項１９記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US576,760 | 1990-09-04 | ||
| US07/576,760 US5027635A (en) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Channel hot-forming apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253516A true JPH04253516A (ja) | 1992-09-09 |
| JPH0755340B2 JPH0755340B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=24305888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3246437A Expired - Lifetime JPH0755340B2 (ja) | 1990-09-04 | 1991-09-02 | チャンネルにおける幾何学的不整を除去する装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5027635A (ja) |
| EP (1) | EP0474457B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0755340B2 (ja) |
| DE (1) | DE69102844D1 (ja) |
| ES (1) | ES2056583T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006529025A (ja) * | 2003-05-14 | 2006-12-28 | フラマトム・エイエヌピー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 加圧水型原子炉の燃料要素用矯正装置 |
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