JPH06328109A - ピルガー圧延機の監視装置 - Google Patents

ピルガー圧延機の監視装置

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JPH06328109A
JPH06328109A JP6064718A JP6471894A JPH06328109A JP H06328109 A JPH06328109 A JP H06328109A JP 6064718 A JP6064718 A JP 6064718A JP 6471894 A JP6471894 A JP 6471894A JP H06328109 A JPH06328109 A JP H06328109A
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マイケル・ケント・キューマン
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バーラム・ケラマティ
George C Sogoian
ジョージ・チャールズ・ソゴイアン
John J Kaehler
ジョン・ジェームス・カエラー
Paul B Tuck
ポール・ブライスデル・タック
James W Clark
ジェームス・ウイリアム・クラーク
Steven Robert Hayashi
スティーブン・ロバート・ハヤシ
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    • B21B21/00Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
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    • B21B33/00Safety devices not otherwise provided for; Breaker blocks; Devices for freeing jammed rolls for handling cobbles; Overload safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピルガー圧延機を監視して、管材の壁厚を不
都合に減少せしめる操作変数が存在するか否かを決定す
る為のシステムを提供する。 【構成】 クランクシャフトで駆動(38)されて往復動を
行ってマンドレル(18)上の管材(20)を減径するローラ(2
4,26) を備えたピルガー圧延機(10)を監視する装置を:
マンドレル(18)に接続されてマンドレル位置信号を供給
するリニアセンサ(42)と;クランクシャフトに接続され
てクランクシャフト角度信号を供給する回転センサ(40)
と;上記マンドレル位置信号とクランクシャフト角度信
号とを組合せて、管材減径の特性を表すマンドレル挙動
信号を提供するプロセッサ(54)と;で構成する。この挙
動信号が均一( 図2、図3) に反復されれば減径も均一
であり、不規則( 図4) なら減径も不規則である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ピルガー圧延機に関
し、特に、斯かる圧延機における管材の減径操作を監視
するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】ピルガー圧延機は、所望の寸法誤差内に
おいて、継目の無い管或いは管材を減径せしめる手段を
提供する。ピルガー装置は、テーパが付けられたマンド
レルを含み、このマンドレル上にはピルガー成型される
べき管材が取付けられる。又、ローラ担体或いはヨーク
には、その周縁状に環状の溝を有する環状ダイが取付け
られ、協働して回転する。ヨークは、管材の軸心に沿
い、前後方向に往復動され、且つ、この往復動と同期し
てダイが回転する。更に、ダイが回転するとき、該ダイ
の溝は回転方向に依存して、その横手方向断面積が漸増
又は漸減する環状チャネルを画成する。
【0003】管材が取付けられたテーパ付きマンドレル
は、上記ローラにより画成されたチャネルを貫通して延
在する。ヨークの振動サイクルが完了する毎に、マンド
レル上で管材は段階的に僅かな距離だけ前進される。こ
れと同時に、管材とマンドレルは両者の共通軸心の回り
に於いて所定角度だけ回転せしめられる。減径操作の
間、ダイは管材に対して高い圧力を加えることから、ダ
イ及びマンドレルはロール圧に耐えるべく高強度の鋼鉄
から作成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】今般、ピルガーロール
操作の間におけるマンドレルの軸心方向の移動が、回転
される管材の望ましい或いは不都合な壁厚と関連するこ
とが分かった。その結果、ピルガー圧延機を監視して、
管材の壁厚を不都合に減少せしめる操作変数(operating
variables) が存在するか否かを決定する為のリアルタ
イムシステムが発見された。
【0005】従って、本発明の課題は、ピルガー圧延機
を監視して、管材の壁厚を不都合に減少せしめる操作変
数が存在するか否かを決定する為のシステムを提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、マンド
レル上の管材の減径を行うべく往復動によりローラを駆
動するクランクシャフトを有するピルガー圧延機を監視
するシステムが提供される。該システムは、マンドレル
に結合されてマンドレル位置信号を供給するリニアセン
サを備えて成る。又、クランクシャフト角度信号を供給
すべく、クランクシャフトには回転センサが取付けられ
ている。更に、プロセッサは、上記マンドレル位置信号
とクランクシャフト角度信号とを結合し、管材の減径特
性を表すマンドレル挙動信号(mandrel motion signal)
を提供する。
【0007】本発明は又、ピルガー圧延機を監視するす
る方法であって、マンドレルの軸心方向位置と関連づけ
られたマンドレル位置信号を供給する段階と、クランク
シャフトの角度位置と関連づけられたクランクシャフト
位置信号を供給する段階と、上記マンドレル位置信号と
クランクシャフト位置信号とを処理し、管材減径の特性
を表すマンドレル挙動信号を供給する段階と、を備えて
成る監視方法を提供する。
【0008】
【実施例】図1は、ピルガー圧延機10の概略図であり、
該ピルガー圧延機10はロッド14を支持するスラストブロ
ック12を含み、該ロッド14は、供給搬送器16を貫通して
マンドレルダイ18まで延在している。作動時において
は、新たに到来する管材20は供給搬送器16により、入口
チャック22を通して、離間されたローラ24及び26の間ま
で押出される。ローラ24及び26は回転するものであり、
且つ、矢印28により表される横方向の往復動を行ってい
る。これらのローラの溝30及び32は、環状ダイとして機
能すべく、到来する管材の断面積に対応する円形断面の
通過路を画成する。この通過路は、ローラの円周方向に
於いて所定長さに亙り滑らかで穏やかなテーパが付けら
れており、仕上げられた管材34の直径の寸法に至ってい
る。この様にして、ローラが往復動するにつれ、到来す
る管材は所望の程度まで加工される。
【0009】又、到来する管材20は圧延されて仕上管材
34となるが、このときの伸びは減径の度合いと壁厚とに
依存する。即ち、管材はローラ24、26とマンドレルダイ
18との間に於いて圧延されるものであり、マンドレルダ
イ18はテーパが付けられており、到来管材20の内径か
ら、仕上管材34の内径に至る如き寸法とされる。此処
で、固定されたマンドレルダイ18上で管材は段階的に圧
延され、ダイ18はローラの回転方向にテーパ付けられ、
又、溝付きのローラ24、26は管材を上下から挟持し、経
路長(pass length) と称される所定寸法に亙り、管材に
ロール掛けを行う。
【0010】上記ローラ24、26は、不図示の鞍部に取付
けられ且つ該鞍部により図中横方向に運動せしめられ
る。これと同時に、両ローラは、往復的に回転せしめら
れるが、これは、当該機械フレームに固着されたラック
に噛合すべくローラ軸に取付けられたピニオンにより実
現付与される。上記鞍部及びローラの往復動ストローク
は、クランク駆動機構38により行われる。各ストローク
の完了時点に於いて、入口チャック22および出口チャッ
ク36は、管材を把持して該管材を所定量だけ回転せし
め、従って、管材の全周面が、ローラ24、26とマンドレ
ルダイ18との間で均一に減径される。
【0011】以上に於いて、本出願人は、管材を圧延せ
しめる上でローラから加えられる「力」によりマンドレ
ル18が伸延及び収縮することを発見した。更に、マンド
レルダイの伸縮が両ローラの回転ストロークと関連づけ
られ、管材減径に関する関数或いは波形特性を示すこと
も見出した。マンドレルダイが循環的な反復パターン或
いは反復波形で伸縮するときは、管材の減径は均一な壁
厚及び寸法で行われる。しかし乍ら、不均一なパター
ン、即ち、不規則な波形でマンドレルダイが伸縮すると
きには、管材の減径は不均一に行われると共に壁厚は所
望の寸法にはならない。
【0012】図1を再度参照するに、クランクシャフト
には、該シャフトの角度位置を決定する回転センサ40が
機械的に或いは光学的に連結され、該センサは、クラン
クシャフトの角度位置に比例するクランクシャフト位置
信号を出力する。例えば、該回転センサ40は、クランク
シャフトの角度位置に対応するアナログ電圧波形(analo
g voltage ramp) を供給しても良い。センサ40は更に、
クランクシャフトがゼロ角度位置に来る毎に電圧パルス
を出力するものであり、斯かるゼロ角度は、例えば、上
記鞍部により運動するローラ24、26が図1中で左方限界
位置に来たところの上死点とされる。上記回転センサの
適切な例としては、光学的エンコーダ、シャフト角度を
決定する解像回転変換器(resolver rotary transforme
r) 、ポテンショメータ、回転式可変差動変圧器、ギア
歯と近接センサ或いは磁気センサとの組合せ、等であ
る。尚、回転センサの好適な例としては、Eden Prairi
e, MNの、ヘビーデューティーシャフトエンコーダモデ
ル470 を、角度位置監視モデルSDC-2,Drive Control Sy
stems と組合せたものである。
【0013】一方、上記マンドレル18にはリニアセンサ
42が結合されており、該センサは、マンドレルの自由端
43の位置に比例するマンドレル位置信号を発生する。こ
の信号は、例えば、マンドレルに負荷が加えられていな
いときの自由端の位置の様な、所定の基準位置に関して
測定される。適切なリニアセンサとしては、直線電圧変
位変換器(linear voltage displacement transducer;LV
DT) であり、例えば、ニュージャージー州のPennsauken
のSchaevitz Engineering から入手出来る503XE-3A型の
ものである。一方、上記変換器は、磁気コア46及びコイ
ルアセンブリを備えており、該コイルアセンブリは、1
個の一次コイル48、及び、該一次コイルから対称的に離
間された2個の二次コイル50、52から構成される。磁気
コア46は、非磁性のステンレス鋼の如き非磁性のスペー
サ44に取付けられ、一方、該スペーサはマンドレル18の
自由端43に取付けられている。上記コイルアセンブリは
上記磁気コアの軸心方向に配置されており、故に、減径
された管材はコイルアセンブリを貫通して延在できる。
【0014】一方、クランクシャフト角度信号及びマン
ドレル位置信号は、プロセッサ54に送られ、ピルガーロ
ール工程の特性関数として表示する為の信号処理が行わ
れる。該プロセッサは、オシロスコープ、コンピュータ
或いはマイクロプロセッサから構成される。例えば、ア
ナログ信号であれば、オシロスコープに送られて習用の
処理が行われ、マンドレルの自由端の位置が、クランク
シャフト角度位置の関数として複数の波形で表示され
る。
【0015】別の実施例に於いては、クランクシャフト
角度信号及びマンドレル位置信号は、コンピュータに接
続されたA/Dコンバータに送られる。斯かるコンピュ
ータは習用の手法、例えば、National InstrumentsのLa
b windows 、を用いてプログラムされたものであり、マ
ンドレル位置に対応する関数出力信号を、クランクシャ
フト角度位置の関数として提供するものである。この関
数出力信号は、X-Y レコーダ上のプロット或いはビデオ
ディスプレイの如き習用の手段により、複数の波形とし
て表示される。回転センサからの電圧パルスが検出され
ると、上記プロットは、現在のマンドレル自由端位置に
てクランクシャフトの基準位置にリセットされる。この
様にして、減径回転サイクルを所定回数だけプロットす
る。
【0016】波形が実質的に均一な形で反復されれば、
管材は実質的に均等に均一な寸法に減径されている。グ
ラフは、例えば二重或いは三重の反復パターンを重ね合
わせて、2種類以上の別個のマンドレル挙動パターンを
表すことが出来る。図2及び図3は、減径回転の間にお
いて、クランクシャフト位置の関数としてマンドレル自
由端位置を表す複数の波形をプロットしてものである。
図2は、ピルガー成型回転パターンを3重に有する波形
を示し、図3は、2重の反復パターンを有する波形を示
している。斯かる減径回転操作の間に減径された管材
は、壁厚或いは内径が均一な寸法とされている。
【0017】図4は、不規則で反復性の無い波形からも
理解される如く、管材の減径が不均一に行われたことを
示すプロットである。この様な不均一な減径に依る管材
の寸法は不規則且つ不都合に変動している。図5は、例
えば、減径回転装置により減径且つ伸延された管材の内
径を示すグラフである。管材はその丈に沿って変換器を
通過し、縦座標により表される管材内径が、横座標によ
り表される変換器の通過時間の関数として決定された。
図5によれば、最初の約12秒間に測定された管材は図
4のタイプの減径により形成された不均一な内径を有す
るが、それ以降に測定された管材は図2或いは図3のタ
イプの減径により形成された一層均一な内径を有するこ
とが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピルガー圧延機を監視するシステムの概略図で
ある。
【図2】ピルガー圧延機上の管材を減径する間に於け
る、クランクシャフト位置の関数としてのマンドレル位
置の波形を表す図である。
【図3】ピルガー圧延機上の管材を減径する間に於け
る、クランクシャフト位置の関数としてのマンドレル位
置の波形を表す図である。
【図4】ピルガー圧延機上の管材を減径する間に於け
る、クランクシャフト位置の関数としてのマンドレル位
置の波形を表す図である。
【図5】ピルガー圧延機において減径された管材の壁厚
のグラフである。
【符号の説明】
10 ピルガー圧延機 12 スラストブロック 14 ロッド 16 供給搬送器 18 マンドレルダイ 20 管材 22 入口チャック 24 ローラ 26 ローラ 28 矢印 30 溝 32 溝 34 仕上管材 36 出口チャック 38 クランク駆動機構 40 回転センサ 42 リニアセンサ 43 マンドレルの自由端 44 非磁性スペーサ 46 磁気コア 48 一次コイル 50 二次コイル 52 二次コイル 54 プロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・チャールズ・ソゴイアン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、グレン ビレ、クロッソン・ロード、317番 (72)発明者 ジョン・ジェームス・カエラー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、ヒルサイド・ドライブ、2番 (72)発明者 ポール・ブライスデル・タック アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、グリーンハウェ・ドライ ブ、3312番 (72)発明者 ジェームス・ウイリアム・クラーク アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ウインダミア・ロード、 309番 (72)発明者 スティーブン・ロバート・ハヤシ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、カーネリウス・アベニュー、8 番

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランクシャフトにより駆動されて往復
    動を行うことによりマンドレル上の管材を減径するロー
    ラ、を備えたピルガー圧延機を監視する装置であって、 上記マンドレルに接続されてマンドレル位置信号を供給
    するリニアセンサと、 上記クランクシャフトに接続されてクランクシャフト角
    度信号を供給する回転センサと、 上記マンドレル位置信号とクランクシャフト角度信号と
    を組合せて、管材減径の特性を表すマンドレル挙動信号
    を提供するプロセッサと、を備えて成る、監視装置。
  2. 【請求項2】 前記マンドレル挙動信号を受信して波形
    を表示すべく前記プロセッサに接続されたディスプレイ
    を備えて成る、請求項1記載の監視装置。
  3. 【請求項3】 前記プロセッサは、コンピュータに接続
    されたA/Dコンバータである、請求項1記載の監視装
    置。
  4. 【請求項4】 前記リニアセンサは、前記マンドレルの
    自由端に取付けられた非磁性のスペーサ上に取付けられ
    た磁気コアと、コイルアセンブリとから成り、且つ、 該コイルアセンブリは、一次コイルから対称的に離間さ
    れた2個の二次コイルを有するとともに、上記磁気コア
    の運動を検出すべく上記マンドレルの軸心方向に配置取
    付されている、請求項1記載の監視装置。
  5. 【請求項5】 前記回転センサは回転軸エンコーダであ
    る、請求項4記載の監視装置。
  6. 【請求項6】 クランクシャフトにより駆動されて往復
    動を行うことによりマンドレル上の管材を減径するロー
    ラ、を備えたピルガー圧延機を監視するする方法であっ
    て、 マンドレルの軸心方向位置と関連づけられたマンドレル
    位置信号を供給する段階と、 クランクシャフトの角度位置と関連づけられたクランク
    シャフト位置信号を供給する段階と、 上記マンドレル位置信号とクランクシャフト位置信号と
    を処理し、管材減径の特性を表すマンドレル挙動信号を
    供給する段階と、から成る、監視方法。
  7. 【請求項7】 前記マンドレル位置信号は、前記マンド
    レルの軸心方向に取付けられた直線変位変換器から供給
    される、請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記クランクシャフト位置信号は、前記
    クランクシャフトに取付けられた回転軸エンコーダから
    供給される、請求項6記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記マンドレル挙動信号が複数の波形と
    して表示される、請求項6記載の方法。
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US08/042,187 US5392623A (en) 1993-04-02 1993-04-02 System for monitoring a pilger wall
US042187 1993-04-02

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JPH06328109A true JPH06328109A (ja) 1994-11-29
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DE (1) DE4410878A1 (ja)
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