JPH0647408A - ピルガー成形装置及びその動作監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピルガー成形装置に対する損傷や許容し得な
い製品の製造を最小限度に抑止するために、可能な限り
早期にピルガー成形加工における寸法或は動作上の問題
を同定する。 【構成】 ピルガー成形装置は、延伸すべき工作物２０
を支持するマンドレルと、工作物に当接する対のダイ４
２と、工作物２０を周期的に回転し且つ前進させながら
圧力下でダイ４２を工作物上で転動するための駆動機構
２５とを有し、工作物にはセンサ６２、６４、６６を指
向して配置し、工作物の回転、軸方向及び横方向変位を
反映する信号を発生する。これ等の信号を、正規の基準
信号と比較し、グラフ化して表示し動作状態を可視化す
る。センサ６４、６６を介して工作物の軸方向及び回転
方向変位を符号化し、直角に配置した対のセンサ６２で
ダイ上流側における工作物の横方向変位を符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

【発明の分野】本発明は、ピルガー成形加工における工
作物である管の、時間の関数としての位置を監視するた
めの装置、特に、上記管の軸方向、回転方向及び横方向
変位を監視して、設定上の問題、潤滑不足、ピルガー成
形装置の摩耗の徴候を示すプロセス変動及び（又は）既
に生起している摩耗の結果の検出を可能にする装置に関
するものである。

【０００２】

【関連技術の説明】ピルガーミルは、展性のある管を軸
方向に延伸し且つ減径するための成形装置である。この
ピルガーミルにおいては、或る軸方向の長さを含む成形
領域に亙り一対の対峙するローラ即ちダイが管に当接
し、これ等のダイには、その円周の一部分に亙ってテー
パの付いた溝を有している。これ等のダイは、上記成形
領域において、マンドレル上に支持されている管即ち工
作物上を転動し該管の直径を徐々に減少する。これ等の
ダイは管の外径を減少すると共に、マンドレルと協働し
て、管壁を薄肉化しながら管を軸方向に延伸する。ダイ
は循環的もしくはサイクリックな仕方で作動される。各
工程毎に、管は、その縦軸線に沿って前進され且つ回転
される。

【０００３】ピルガー成形は、核燃料の被覆に用いられ
るジルコニウム合金管のような精密な管類の製造に用い
られている。このプロセスにおいては、管は、２つの対
向して配置されたダイの周辺に研削されている２つの半
円形の溝間でテーパの付いたマンドレル上で圧延され
て、精密な寸法の非常に薄壁の管に成形される。装入さ
れた管即ち工作物は、ダイの各加工及び戻し工程の間
で、その軸線に沿い増分的に送られて、テーパ付きのマ
ンドレルと共に回転される。ピルガー成形機械は、毎分
約２５０サイクルまでの加工及び戻し工程サイクルで動
作し、管状の工作物に８０％を越える断面減少率を発生
する。ジルコニウム合金管のピルガー成形に関する幾つ
かの例は、米国特許第４,２３３,８３４号、第４,６７
４,３１２号、第４,７６５,１７４号、第４,８１９,４
７１号及び第４,９９０,３０５号各明細書に開示されて
いる。

【０００４】特に、ジルコニウム合金製品には、正確な
寸法上の公差が要求され、しかも設備や工具に大きな費
用を要するので、設備の劣化或は許容し得ない製品の製
造に至り得る状況は、可能な限り早期に同定することが
重要である。許容し得ない製品の原因となる幾つかの状
況としては、乏しい潤滑、工具の不整合及び過度の設備
摩耗が挙げられる。最終製品に対して品質管理の測定を
行うことにより上述のような状況の内の幾つかのものは
検出可能である。しかし、摩耗を生ぜしめたり或は許容
し得ない製品の製作の原因となる状況は、加工しつつあ
る工作物及び（又は）成形装置に回復不可能な損傷を生
ぜしめる。

【０００５】ロール即ちダイの運動の制御と関連して圧
延ミルを計装することは既に知られている。このような
装置は、例えば米国特許第３,９４８,０７０号及び米国
特許第４,０３８,８４８号各明細書に開示されている。
また、ロールと又は該ロールが取り付けられている駆動
軸と係合するセンサを用いて、ロールの不整合及び不適
切なロール間ギャップを同定するのに計装を使用するこ
ともできる。その例は、米国特許第４,０４４,５８０号
及び第４,０５９,７９４号各明細書に開示されている。
しかし、ロールが適切に整合している場合でも、ロール
の動作状態には何らかの問題が起こり得るので、このよ
うな問題を検出するためには更に良好で且つより直接的
な方法が有利であろう。

【０００６】種々の製造プロセスにおいては、製造段階
を経る特定の工作物の加工進行中に種々の測定が行われ
る。製造の完了時には、プロセスエンジニア等は、製造
中に行われた測定結果を用いて最終製品の属性に関連し
相関を行っている。それにより、最終製品の属性に影響
を与える特定のプロセスパラメータの同定が可能にな
る。例えば、品質保証のための測定により、成形製品の
特定の加工に、不当な湾曲や、成形された管の内孔の偏
心等の特徴を発見することがある。このような属性は、
摩耗したり或は不適切に設定されたダイのような特定の
成形設備の使用と相互に関係している。しかし、最終製
品を、それ以前の製造工程と相関できたとしても、問題
を直ちに矯正することは不可能で、問題の矯正前に相当
量の欠陥製品が既に製造されてしまうことになる。従っ
て、仕上げ工作物における問題をより早期に同定する直
接的な手段、好ましくは成形加工進行中の工作物に対し
てさえも、問題を同定することができる手段が必要とさ
れる。

【発明の概要】

【０００７】本発明は、問題が生起する際に該問題を同
定するために工作物の属性を測定するシステムを提供す
るものである。即ち、本発明は、成形装置と成形されて
いる製品とのいずれか一方又は双方における問題を反映
するような仕方で直接的に製品の属性を検知するための
手段を提供するものである。

【０００８】特に、本発明は、ピルガー成形プロセスに
おけるダイの連続成形サイクルにおける工作物の横方向
変位に関するデータを捕獲し表示するための手段を提供
するものである。互いに直交する軸線に関し変位を表示
することにより、過度の摩耗或は許容し得ない最終製品
寸法を招来する問題を特性的に反映する不均等な横方向
の力を受けつつある工作物に関し、該不均等な横方向の
力の大きさを可視化することが可能である。この能力は
成形プロセス中、オンラインで且つ実質的に実時間で実
現するのが好ましい。

【０００９】本発明の目的は、成形設備に対する損傷や
許容し得ない製品の製造を最小限度に抑止するために、
可能な限り早期にピルガー成形加工における問題を同定
することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、許容し得ない製品や
過度の摩耗を生ぜしめ得るプロセスパラメータを迅速に
同定するための手段として、成形加工中に、可能な限り
直接的に成形製品の属性の測定を行うことにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、正規の成形軸線
に対するピルガー成形装置における工作物の横方向変位
を可視的に表示して、成形中工作物に加わる不均等な力
に関する情報を、オペレータに対して直ちにフィードバ
ックするように動作可能であるプロセス監視装置を提供
することにある。

【００１２】上述の目的及び他の目的は、ピルガー成形
装置における寸法或は動作上の問題を早期に同定するた
めの製造測定システムにより達成される。成形装置は、
延伸し薄肉化すべき管状の工作物を支持するためのマン
ドレルと、該工作物に当接する少なくとも２つの対向し
て配置されたダイと、マンドレルに沿い工作物を周期的
に回転し且つ前進させながら工作物上でダイを圧力下で
転動するための機械的駆動部を有する。工作物にはセン
サが指向されて、これ等のセンサは、工作物の回転中の
変位、軸方向変位及び横方向変位を反映する信号を発生
する。これ等の信号は、動作もしくは加工状態を可視化
するために、正規の基準量と比較し且つ（又は）グラフ
化して表示することができる。上記センサは、軸方向の
工作物の送り及び延伸方向に対し成形領域の前後に軸方
向に配置することができる。回転式可変差動変成器に結
合された遊びローラで、ダイを通り過ぎた後の箇所（即
ち、工作物の成形された部分）における軸方向及び回転
方向変位を符号化すると共に、一対の誘導性変位センサ
を互いに直角に配置して、成形領域より前方の箇所にお
ける工作物の横方向変位を符号化するのが有利である。

【００１３】図には、本発明の現在好適と考えられる実
施例が例示してある。しかし、本発明は、図に示し且つ
追って説明する配列や計装系そのものに限定されるもの
ではなく、本発明の範囲及びその合理的な均等物の範囲
内で変更が可能であると理解されたい。

【００１４】

【好適な実施例の詳細な説明】本発明は、ピルガー成形
加工の進行中の監視を可能にするものである。好適な実
施例として、本発明は、核燃料被覆の製造のための冷間
ピルガー圧延中のジルコニウム合金管を含む工作物の変
位を監視するのに用いられる。この点を除いて慣用のピ
ルガー成形ミルが図１に示してある。図１に示したこの
ピルガー成形ミルは、本発明に従い、工作物の運動又は
変位を表すデータを獲得するように計装されている。こ
の場合、変位は、少なくとも、送り及び延伸方向に垂直
な平面内で横方向に測定され、そして好ましくは、３つ
の全ての主たる方向、即ち、軸方向、横方向及び回転方
向において測定される。このような仕方で得られるデー
タのうち選択されたデータを、例えば、成形行程中に予
想される最大及び（又は）最小変位の公称基準値と関連
して分析すると共に、最終製品の品質に影響を与えるプ
ロセスパラメータ及び成形装置の動作状態の可視化を容
易にするようにグラフ表示することができる。

【００１５】以下、本発明をジルコニウム合金管のピル
ガー圧延と関連して説明する。しかし、本発明は、潤滑
の変動、不均一なダイの摩耗及び他のパラメータで、正
規の成形軸線と整合しない力が加えられた場合並びに軸
方向、回転方向及び横方向において工作物に加えられる
力の関係（及びそれに伴う相対的変位）が変動した場合
に工作物が正規の軸線から偏位するような延性材料の成
形サイクル、特に、ピルガー圧延における成形サイクル
に関連する類似のプロセスにも同様に適用可能である。

【００１６】図１及び図２を参照するに、工作物２０
は、例えば、成形前の長さを有する管の若干の変位を許
容するウレタン製案内スリーブのような案内スリーブ２
４を介して、軸方向である送り及び延伸方向に沿い、成
形領域３０の前方位置で支持されている。該成形領域３
０においては、テーパのついた外面を有するマンドレル
２２が管２０を内部から支持している。それぞれが、テ
ーパ付き周辺溝を有している２つのダイ４２が、成形領
域で管２０に当接して、反復サイクルで管が軸方向に延
伸されるように管上で転動される。各サイクルで、管の
壁は、ダイ４２とマンドレル２２との間の圧力により薄
肉化され、それにより管は軸方向に延伸すると共に管壁
の薄肉化が行われる。ピルガープロセスにおいてダイを
駆動するための適当な駆動手段又は転動手段は、ダイ４
２を保持する取付ブロックを往復動するように動作可能
なクランク機構２５を含め、周知である。従って、この
駆動手段は図１において略示するに留どめた。

【００１７】管状の工作物２０は、加工行程と戻し行程
を受けるダイ４２の各行程の開始時に軸方向に前進し且
つ回転する。ピルガー加工における他の移動量には、加
工行程の終時における送り及び回転並びに全加工期間に
亙り定常的に行われる送り及び回転が含まれる。本発明
によれば、工作物２０の横方向の位置は、送り／延伸方
向２７に対して垂直な平面内における工作物の位置を符
号化するように動作可能であるセンサによって監視され
る。案内スリーブ２４内に或る程度の最小クリアランス
をもって支持される工作物の未成形部分の横方向位置
は、２つの非接触型誘導性変位センサ（検知手段）６２
を用いて監視される。該センサ６２は、成形領域前方
（即ち、送り方向２７で見てダイ４２より前方）で案内
スリーブ２４内の孔内に取り付けることができる。な
お、横方向位置の変位センサ６２及びその取り付けは図
１〜図４に示してある。センサ６２は、図２に略示して
あるように、案内スリーブ２４内に直接設置することが
できる。しかし、この場合、案内スリーブ２４は、ウレ
タンのような可撓性材料から製作し、そして該変位セン
サは、案内スリーブ２４上に締着されたカラー又はその
支持体に取り付けるのが有利である。

【００１８】工作物の軸方向運動は、成形加工領域の後
流側に配置された軸方向運動センサ（検知手段）６４に
よって監視される。該軸方向運動センサ６４は、工作物
２０の延伸及び送りから生ずる軸方向変位を検出するよ
うに動作可能である。また、工作物の回転は、やはり成
形領域の後流側に設けられている回転運動センサ（検知
手段）６６を用いて監視される。図５及び図６に詳細に
示してある軸方向及び回転運動（又は変位）センサは、
工作物２０の表面に当接する遊びホイール７２及び７４
と、該遊びホイールに結合されてその回転を測定する手
段とを含む。

【００１９】ピルガー圧延における軸方向運動は、管２
０が、ピルガー成形ミルの各サイクルで（即ち、対のダ
イの加工及び戻し行程で）軸方向に送られ且つ延伸され
ると言う点で通常の運動であるが、送りに関しては、例
えば、工作物２０がマンドレル２２に固着する等の原因
から問題が起こり得る。このような問題即ち異常は、成
形プロセス中に本発明に従って検出可能である。

【００２０】また、工作物２０及びマンドレル２２は、
典型的に、各サイクルの開始毎に増分的に回転される点
でピルガー圧延にとっては通常の運動である。しかし、
予測されない回転即ち異常な回転が生じた場合には、タ
イミング、整合或は摩耗と関連する問題が起こり得る。
このような異常な回転も本発明を用いて検出可能であ
る。

【００２１】図５及び図６を参照するに、工作物の軸方
向及び回転変位は、成形領域の後流側でセンサ６４及び
６６よって検出される。これ等のセンサは、回転式可変
差動変成器（以降、ＲＶＤＴとも略称する）の原理に基
づいて実現することができ、各ＲＶＤＴ軸に取り付けら
れて成形領域を去る工作物に当接されるホイール７２、
７４を有することができる。該ホイール７２、７４は、
直交する軸線上で回転するように整合されており、一方
のホイールは軸方向変位の測定に用いられ、他方のホイ
ールは回転方向変位の測定に用いられる。これ等のホイ
ール７２、７４には、工作物の変位を正確に反映するの
に必要とされる工作物との良好な接触を維持する目的
で、ゴム等の摩擦リムを設けるのが有利である。しか
し、軸方向の変位により、工作物は、回転測定ホイール
を回転させることなく該ホイールの下側を摺動する。

【００２２】回転式可変差動変成器（ＲＶＤＴ）は、所
定の角度範囲に亙り、それ等の軸の回転の関数として三
角形状の出力信号を発生するものであり、特定の用途に
対して要求される精度を保証するように適当な直径のホ
イール７２及び７４と連動もしくは共用することができ
る。例えば、センサ６２、６４に対して２つのピッカリ
ングモデル（Pickering Model)２３３３０型のＲＶＤＴ
を使用し、測定ホイール７２及び７４は、ＲＶＤＴの角
度もしくは回転範囲の線形部分に亙って複数のサイクル
が生ずるように設計することができる。

【００２３】図５に示すように、ＲＶＤＴは、回動可能
な腕７６、７８に取り付けることができ、その場合、Ｒ
ＶＤＴ並びにホイール７２及び７４を含め腕の重量で、
該ホイール７２、７４は工作物２０と接触するように付
勢される。腕７６は、図５及び図６に示すように、ばね
座金を貫通するボルトを用いて取り付けることができ
る。軸方向及び回転方向変位センサ６２及び６４は、成
形領域の出口で共通の支持体８２に取り付けるのが有利
である。この支持体８２も、そこから出て行く工作物２
０上で伸長するように設計された円形の開口を有する弾
性ダイヤフラム９２を担持することができ、それによ
り、工作物から潤滑材を拭い取って、測定ホイール７２
及び７４の滑りを減少することができる。潤滑材を除去
するために工作物を拭う追加的な手段を、拭き取りダイ
ヤフラム９２に加えて或はその代わりに使用することが
できる。

【００２４】更に、軸方向変位測定ホイール７２は、例
えば、図６に示すように、対向して配置された遊びホイ
ール或はテフロン製案内通路７５を用いて工作物に対し
支持することができる。該通路７５は、通常、軸方向Ｒ
ＶＤＴと共に取り付けられており、工作物の両側に沿っ
て摺動する離間した壁を有し、それにより、工作物２０
の軸線上に心出しされた軸方向変位測定ホイール７２
を、側部から横方向に離間する傾向を抑制する。軸方向
及び回転方向変位センサのための取付構造全体は、成形
済み管の出口でピルガー成形装置にクランプで締着した
り或はボルト固定することができる。

【００２５】他の形態の変位センサを使用することも可
能である。例えばは、ディジタルもしくはパルス出力を
発生する軸角度符合化器を、上述したＲＶＤＴを用いる
実施例と関連して述べたのと類似の仕方で遊びホイール
配列に結合することが可能である。また、軸角度符合化
器は、必要な精度を実現するために機械的に駆動連結す
ることも可能である。

【００２６】横方向変位は、例えば、工作物２０と各セ
ンサヘッドとの間の変位で変化する電圧レベル出力を発
生する非接触型誘導性変位センサ６２を用いて検出され
る。互いに直交方向に整列された２つのセンサ６２は、
送り／延伸軸線に対して垂直な平面内における工作物の
Ｘ−Ｙ位置を反映する出力を発生することができる。図
示の実施例において、これ等の２つのセンサは、垂線に
対して４５°で（即ち、互いに９０°離間して）取り付
けられている。適当なセンサとしては、例えば、カマン
モデル（Kaman Model)２３１０−３Ｕ型の変位変換器が
挙げられる。この変換器は、約３０μｍ（又は約１２μ
インチ）もの変位分解能を有している。

【００２７】工作物に対する横方向の力は望ましくない
力であり、整合に関連する問題或は望ましからざる摩耗
を生ぜしめ得る。理想的な事例においては、工作物２
０、マンドレル２２及びダイ４２は、全て、加工及び戻
し行程中正確に整列されており、工作物に加わる力は全
て軸方向か或は回転方向の力である。しかし、実際の状
況においては、工作物２０を送り軸線から横方向に変位
させる傾向の不均等な力が発生する。工作物を回転する
のは、横力を、工作物の軸線を中心に分布することによ
り等化するためである。それにも拘わらず、上記のよう
な変動で最終製品には悪影響が及ぼされ、また連続サイ
クルに亙り、工作物の周囲で均等に変化する力によって
もマンドレル及びダイにも摩耗が生じ得る。ピルガー成
形装置のマンドレルの相当な部分が、横力が加わること
が原因で曲げ疲労を受けて不良になる。

【００２８】各センサ６２、６４、６６の出力信号は、
ここに開示した実施例の場合には、アナログレベル即ち
アナログ信号である。これ等のセンサ信号を連続的に監
視して、波形をプロットしたりサンプリングすることが
可能である。或は、成形過程中規則的な時間間隔でサン
プリングすることができる。また、ピルガー成形サイク
ルの或る時点におけるサンプリングも可能である。ピル
ガー成形ミルの通常の動作においては、例えば、毎分２
００サイクルを越える往復行程が実行され、工作物２０
は、特に、ダイ４２の溝と確り係合していない場合に振
動を受ける。サイクルの任意時点でしかも上記行程周波
数よりも低い周波数でセンサ出力をサンプリングすれば
充分であるが、１行程中に生起する変位の変動を、上記
行程周波数よりもかなり高いサンプリング速度でサンプ
リングすることにより監視するのがより適切であろう。
また、サンプリングは、全サイクルに亙って行うことも
できるし、加工行程或は戻し行程のような各サイクルの
或る位相部分中にのみ行うこともできるし、或は送り及
び圧延中に行うこともできる。

【００２９】図７に示すように、センサ６２、６４、６
６は、データ捕獲システムに結合されている。該データ
捕獲システムは、センサ位置データを記録し且つ該デー
タをグラフ表示するように構成することができる。各セ
ンサは、定電圧基準電源８２（単一の電源でも良い）に
接続されていて、横方向、軸方向及び回転方向において
検知された変位の関数として変化するレベルを有する出
力信号を発生する。これ等のセンサに対しては、必要に
応じ、例えば、誘導性センサ６２と関連して図に示して
あるように信号調整処理回路８４を設けることができ
る。また、出力に所望の信号レベルを発生するため及び
（又は）特定のセンサに対し好ましいインピーダンス状
態を発生するために、ホロア増幅器或は線路ドライバ
（図示せず）を設けることも可能である。

【００３０】出力信号は、１つ又は複数のアナログ／デ
ィジタル変換器８６に接続されている。これ等のアナロ
グ／ディジタル変換器８６は、データを数値的に符号化
する、例えば電圧レベルを、各センサの全出力振幅範囲
内に位置する点に符号化するように動作可能である。こ
のようにして発生されるディジタルデータは、必要に応
じ、データ捕獲システム９０内に設けられているデータ
プロセッサ（比較手段）８８により較正され且つオフセ
ット補償されてメモリ９４に記録される。このデータ捕
獲システムは、アナログ−ディジタル変換入力ポートが
設けられて適当なデータ捕獲ソフトウエアでプログラム
されているＩＢＭ ＰＳ/２のような汎用コンピュータデ
ータ捕獲システムとすることができる。

【００３１】信号レベル入力に加えて、データ捕獲シス
テムは、センサ出力の反復的走査を可能にする内部クロ
ック又は外部クロック（図には、「時間」入力１０２と
示してある）を備えている。更に、特定のピルガー成形
ミルクランク角を指示する入力１０４がデータ捕獲シス
テムに与えられる。この入力１０４は、プロセッサ８８
に対し割込み或は監視状態入力として供給することもで
きるし、また、連続するピルガー成形行程において１つ
又は複数の所定時点でセンサ信号レベルを収集すること
ができるようにアナログ／ディジタル変換器８６により
信号捕獲動作をトリガするのに用いることができる。ク
ランク角入力１０４は、特定のクランク角度でのみ信号
パルスを発生するように動作可能な制限スイッチ或はホ
トセル対により発生される単一ビット入力とすることも
できるし、３６０°期間にわたりクランク角の読出し量
を表す多ビット入力とすることもできる。

【００３２】データ捕獲システム９０によって収集され
たデータは必要に応じてプロセッサ８８により標準化し
較正して、成形過程中、横方向位置、軸方向変位及び回
転のテーブル表示或はグラフ表示を発生するのに用いる
ことができる。データ捕獲システムは、表示手段もしく
は表示装置１１０、そして好ましくは、これ等のプロセ
スパラメータをグラフ表示するように動作可能であるプ
ロッタ１１２を具備する。発生することができるグラフ
の例が図８〜図１２に示してある。

【００３３】図８には、変位センサ６２の動作によって
定められる２つの直交する軸線の方向における横方向変
位が複数の成形サイクルにわたり図示してある。センサ
６２はそれぞれ、垂線に対して４５°で配向されている
が、グラフでの実際の垂線は原点に対して４５°の向き
になる。これと関連して、データプロセッサ８８を用い
て適当な三角法変換を行うことにより情報を垂直に配向
された座標系上に表示するように、方眼区画線及びスケ
ールを再配向することが可能である。

【００３４】工作物は、各成形サイクルの開始で予め定
められた角度だけ回転されるが、横方向変位のグラフ
は、典型的に、図８に示すような周期性のある軌跡を発
生する。なお、図８は、工作物２０が３６０°回転され
る間における複数のサイクルにわたる横方向変位の変動
を例示する図である。図示の例においては、軌跡は概ね
長円形（楕円形もしくは卵形）を示し、加工行程中の工
作物２０の横方向位置は、ダイ４２が工作物２０上に実
質的に圧下されて現在位置からの変位を減衰もしくは阻
止する加工サイクル中の時点における静止点を表す標本
集中箇所として現れている。各サイクル毎の静止点は参
照数字１〜７で示されており、横方向変位における変分
を、出現する順序で示している。成形ダイ設定状態が変
化したりダイ４２が摩耗すると、図８に示す横方向変位
特性パターンが変化し、それにより性能を監視するのに
利用できることを発見した。この楕円形特性曲線は多少
の差こそあれ偏心しており、垂線に対し或る方向に傾い
たりまた原点からの大きい又は小さい偏位もしくは振れ
（即ち、マンドレル２２及び工作物２０の正規軸線から
の横方向における大きい又は小さい変位）を特性的に示
し得る。図示の仕方で、変位情報を可視表示することに
より、オペレータは、成形装置の性能を監視することが
でき、少なくとも原点からの振れの大きさ及び好ましく
はパターンの変化から許容し得ないような製品を製作し
たり或は成形設備に損傷を与え得るような問題が成形装
置に生じているか否かを判定することができる。

【００３５】図９は、図８に示したデータの別のグラフ
表示例を示す図であり、この例においては、２つの横方
向の変位センサ６２の信号から得られる別々の軌跡が時
間の関数として示されている。各サイクル毎に、変位信
号は、ダイの解放或は係合時における工作物の振れを反
映してピーク点及び谷点を通る。しかし、これ等の２つ
の信号は、１サイクルの周期よりも相当に長い周期を有
する規則的な変動パターンを示している。このように長
い周期は、工作物の回転の大きさに関連するものであ
る。工作物は、各サイクルの開始時に、通常、３６０°
の倍数ではない角度、例えば５１°だけ回転され、従っ
て、約７つの成形サイクル分の周期を有する低周波数の
変動を発生する。従って、工作物の全回転を表すサイク
ル数に対応しない低周波数の変動は、工作物に当接され
る回転駆動手段に何らかの問題が有ることを示すと言う
ことができる。

【００３６】図１０は、１成形サイクル中の回転変位を
時間の関数として示すグラフであり、図１１は、同成形
サイクル中の軸方向変位を時間の関数として示すグラフ
である。これ等の図は、全サイクル１２０を図示のよう
に加工行程１２２と戻し行程１２４とに分割して上記パ
ラメータにおける典型的な変化を示している。グラフに
は変位の異なった位相が示してある。軸方向送り区間Ｉ
_fには、時点ｔ_cにおけるダイ接触後の延伸区間Ｉ_eが続
く。時点ｔ_rにおけるダイの解放に先行して、引戻し区
間Ｉ_rが在り、この区間中、工作物はマンドレルに対し
軸方向で逆方向もしくは後退方向に運動する。なお、こ
れ等のグラフは単なる例示であり、成形の状況が異なれ
ば、対応の変化も図示のものとは異なり得るものであ
る。いずれにせよ、上述のようにセンサデータを捕獲し
てプロットすることにより、本発明は、生起しているプ
ロセス変動を可視化し且つ問題の発生を迅速に識別する
ための非常に有効な支援手段を提供するものである。

【００３７】図１２において、多数の成形サイクルに亙
る横方向変位が小径の長円で示してある。大径の円は、
センサが取り付けられている案内管内で可能な最大変位
を表す。この最大変位グラフは、或る長さの工作物材料
を案内管内で手動で該案内管の内周に沿い移動し、その
間測定された変位をサンプリングすることによる実験的
な測定から発生することができる。別法として、この最
大変位を演算により推定し理想円として表示することが
可能である。いずれの場合にも、変位データのこのよう
な表示は、ピルガー成形過程中に生起する横方向変位の
大きさ並びに実際の工作物変位測定回路が案内管に対し
て心出しされている程度を明瞭に示すのに有用である。

【００３８】ピルガー成形装置は、成形領域の前後或は
一側でのみ横方向変位及び運動の監視が可能なように計
装することができる。成形領域の両側で同時に比較可能
な変位（例えば、横方向変位）を検知し記録する場合に
は、データの比較により有用な整合情報及びピルガー成
形装置の動作情報を得ることができる。

【００３９】上に述べたセンサの例は、単なる例示であ
って限定的な意味に介してはならない。本発明に従い、
分析及び表示のためのデータを発生するのに検知手段と
して現在有利であると考えられている可変差動変成器、
誘導性変位センサ或は誘導性近接センサの代わりに多く
の他の型式のセンサを使用することができよう。

【００４０】以上、本発明を好適な実施例と関連して説
明したが、当業者には、これ等の好適な実施例の変更を
容易に想到されるであろう。これと関連して、本発明
は、ここに開示した実施例のみならず、当業者に容易に
想到される変更或は合理的な範囲での均等物をも含むも
のであることを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるピルガー成形装置の構成要素を
示す部分斜視図である。

【図２】 図１に対応する簡略ブロックダイヤグラムで
あって、本発明による成形及び検知要素を示す図であ
る。

【図３】 横方向変位センサを示す側立面図でる。

【図４】 図２の横方向変位センサの取付構造を示す端
立面図である。

【図５】 本発明による軸方向及び回転方向変位センサ
の取付を示す頂面図である。

【図６】 図４に示す取付部の側立面図である。

【図７】 本発明によるセンサ及びデータ捕獲手段を示
す簡略ブロックダイヤグラムである。

【図８】 複数の成形サイクル中の互いに直交する軸線
に沿う横方向変位をグラフで示す図である。

【図９】 時間の関数として、図８に示した個々の軸線
方向おける変位をグラフで示す図である。

【図１０】 典型的な成形サイクルにおいて時間の関数
として回転変位をグラフで示す図である。

【図１１】 図１０に示した回転方向変位と同じ時間に
おける軸方向変位をグラフで示す図である。

【図１２】 管支持スリーブ内における可能最大測定範
囲のグラフと共に、複数の成形サイクルに亙り横方向変
位をグラフで示す図である。

【符号の説明】

２０…工作物（管）、２２…マンドレル、２５…駆動機
構（駆動手段又は転動手段）、４２…ダイ、６２…横方
向の変位センサ（検知手段）、６４…軸方向の変位セン
サ（検知手段）、６６…回転方向の変位センサ（検知手
段）、８８…データプロセッサ（比較手段）、９０…デ
ータ補償システム、１１０…表示装置、１１２…プロッ
タ。

フロントページの続き (72)発明者 エドワード・ストーンウォール・ディアズ アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モン ロービル、ハーパー・ドライブ 412

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状の工作物を受けるマンドレルと、該
   工作物に当接するように動作可能な少なくとも２つの対
   向するダイと、前記工作物を延伸し細くするために前記
   工作物上で前記ダイを転動するための転動手段とを有す
   るピルガー成形装置の動作を監視するための装置であっ
   て、 前記工作物に対して指向され、軸線に対する回転、軸方
   向変位及び横方向変位の内の少なくとも１つにおける前
   記工作物の変位を反映する信号を発生する検知手段と、 前記信号のレベルを、正しい成形動作を特性的に表す公
   称基準と比較するための比較手段とを備え、 前記公称基準からの前記工作物の偏位で、許容し得ない
   製品の製造及び前記ピルガー成形装置の不適切な動作の
   内の少なくとも１つを指示する、ピルガー成形装置の動
   作監視装置。
2. 【請求項２】 延伸し薄肉化すべき管状の工作物を内部
   から支持するためのマンドレルと、 前記工作物の外面に当接するように動作可能な少なくと
   も２つの対向して設けられたダイと、 前記工作物を前記マンドレルの軸線に沿い周期的に回転
   し且つ前進させながら、圧力下で、前記ダイを、前記工
   作物上で転動するための駆動手段と、 前記工作物に対して指向されて、前記軸線に垂直な平面
   内における前記工作物の横方向変位を反映する信号を発
   生するための検知手段と、 一連の成形サイクル中の少なくとも１つの時点で前記信
   号のレベルを表すデータを捕獲するように動作可能であ
   るデータ捕獲システムと、 前記データ捕獲システムに接続されて、前記成形サイク
   ルに亙り前記信号のレベルを反映する可視出力を発生す
   るように動作可能な表示装置及びプロッタの内の少なく
   とも１つと、 を備え、動作が容易に評価されうるようにした成形装
   置。