JPS6031575B2 - 電気パルス式管拡張装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は金属加工に関し特に電気パルス式管拡張装置に
関する。

知られているように、管の電流パルス式拡張は、本体と
充てん剤と導体とを備えている電気爆発式カートリッジ
を用いて行われる。

電流パルス式カートリッジは拡張すべき管内に挿入され
る。電極が電気爆発式カートリッジに接近すると、エネ
ルギーのパルスがカートリッジに供給されて高電圧爆発
が起る。発生した圧力パルスは管の内面に作用して、管
は弾圧−塑性変形の結果拡張される。電気パルス式管拡
張装置は熱交換装置の管の拡張、自由状態（管板内に挿
入されない状態）におけるまたはダイス型の中に設定さ
れた管の拡張、および／または管の変形を含む他の動作
を遂行するために用いられ得る。

〔従来技術の記録〕

知られている電気パルス式管拡張装置は、ベッド、垂直
案内部材および水平案内部材、拡張される管にパルスを
与えるための電極、垂直および水平面内で電極を移動さ
せる駆動装置、管拡張用電流パルスを生成する発生器お
よび拡張装置を動作させる制御システムを備えている。

従来の拡張装置は管を拡張しようとするものであって、
管は水平列および垂直列に、パルス毎に１つの管が配列
されねばならず、比較的低い効率を有する。求められる
ものは管の配列を改良した電気パルス式管拡張装置であ
り、電気爆発式カートリッジにエネルギーを供給する装
置の新規な設計により拡張装置の処理能力と効率を増大
せしめ、拡張装置の処理の可能性を拡大せしめるもので
ある。

〔発明のサマリ−〕本発明により提供されるものは、管
に挿入された電気爆発式カートリッジにエネルギーを供
給するためのエネルギー供給装置、エネルギー供給装置
を担持する垂直案内部村、垂直案内部材を駆動して該エ
ネルギー供給装置を垂直方向に運動させる垂直送り機構
、垂直送り機構を搭載する水平案内部材、水平案内部材
を搭載づるベッド、水平案内部村を駆動して垂直送り機
構を水平方向に運動させることにより、該エネルギー供
給装置を水平方向に運動させる水平送り機構、エネルギ
ー供給装置に電流パルスを与える電流パルス発生器、お
よびエネルギー供聯合装置が電気爆発式カートリッジに
対向する位置にきたときに次の電流パルスを発生するよ
うに電流パルス発生器を制御する制御システムを具備す
る電気パルス式管拡張装置であって、更に、管の東を収
容している円筒容器を回転させる回転機構を備え、回転
機構は管の軸線に平行な共通軸線のまわりに円筒容器を
回転するものであり、エネルギー供給装置は、電流パル
ス発生器の出力端子に接続された一対または数対の電極
であり、制御システムは、垂直送り機構、水平送り機構
、および前記回転機構を監視し、それにより、電極が電
気爆発式カートリッジに電気的に接触する位置に来たと
きに電流パルス発生器を制御して電流パルスを発生させ
るものであることを特徴とする電気パルス式管拡張装置
である。

電極の対は管を介して電気的に直列接続されていること
が便宜的である。電極の各々の対において、一方の電極
は電流パルス発生器の一方の出力端子と電気爆発式カー
トリッジの１つとの間に接続され、他方の電極は電流パ
ルス発生器の他方の出力端子と電気爆発式カートリッジ
の他の１つとの間に接続されるものであることが好まし
い。

電極の各対は２枚の保護シールド板に固定されており、
２枚の保護シールド板はそれぞれ回転機を有し、回転端
は垂直案内部材に沿って移動可能な摺動榛に回転可能な
ように固定されており、それにより保護シールド板は回
転端を中心として回動可能なように摺動棒に螺着され、
かつ所望の回動位置に固定されるようになっていること
が好ましい。

電極の各々の一対において、方の電極は、電流パルス発
生器の一方の出力端子と前記電気爆発式カートリッジの
１つとの間に接続され、他方の電極は電流パルス発生器
の他方の出力端子と円筒容器との間に電気爆発式カート
リッジを介さずに直接接続されるものであることが好ま
しい。

回転機構は、数対の支持用ローラを備えており、支持用
ｏ−ラの一対は円筒容器を回転させる回転用ローラであ
り、該回転用ローラの共通シャフトは駆動用歯車のシャ
フトと共通になっており、該駆動用歯車は被駆動歯車に
かみ合っており、被駆動歯車のシャフトは制御システム
を介して電流パルス発生器に連絡していることが好まし
い。

水平送り機構は垂直案内部材の水平運動を制御する水平
送り部村を具備し、垂直送り機構は電極の垂直運動を制
御する垂直送り部材を具備し、水平送り部村は、前記水
平送り機構を機械的に駆動するものであって前記制御シ
ステムを介して電流パルス発生器に結合されており、垂
直送り部材は、．電極を機械的に駆動するものであって
前記制御システムを介して電流パルス発生器に結合して
いることが好ましい。

垂直送り機構、水平送り機構、および回転機構の各々は
制御システムによってオン、オフされるモータと、モー
タのトルクを駆動歯車に伝達する，単段減速機構と、単
段減速機構により駆動され、垂直案内部材を駆動する駆
動歯車と、駆動歯車にかみ合って駆動される被駆動歯車
と、被駆動歯車の軸に担持された板と、板により開閉さ
れる無接点スイッチと、無接点スイッチに接続され、無
接点スイッチからのパルス数をカウントするパルスカウ
ンタとを具備し、パルスカウンタは前記制御システムを
介して前記電流パルス発生器に接続されており、パルス
カゥンタが所定数のパルスを発生すると電流パルス発生
器が電流パルスを発生するようにしたことが好ましい。

円筒容器は熱交換器であることが好ましい。本発明によ
る警抜張装置は、同Ｄ円および螺旋に沿って水平列およ
び垂直列に配列された東の管を拡張するように設計され
ている。単一のパルスで数個の管を拡張することが可能
なので、この警抜張装置は効率が高い。この管拡張装置
は拡張される管が離れている場合も電極の水平運動のた
めの駆動装置を正確に設定することを要しない。これに
より相互交換可能な歯車が不要となり管拡張装置の再調
整が簡単化される。この管拡張装置は効率および電気放
電条件を共に改善する。〔発明の好適実施例〕 図示された電流パルス式管拡張装置は、ベッド１と、そ
の上に設けられた垂直案内部材２と、この垂直案内部材
２に取り付けられ、電気爆発式カートリッジ３にェネル
ギ−を供給するエネルギー供給装置とを備え、このエネ
ルギー供給装置は電流パルス発生器５の端子に接続され
た一対の電極４により形成されている。

電極４は電流パルス発生器５の出力端子に接続されてい
る。電気爆発式カートリッジ３は管（図示せず）の中に
挿入される。

電極４は誘電体被膜を施こした金属棒である。

電極４は２枚の保護シールド板７に固定されており、こ
の２枚の保護シールド板７はそれぞれ回転端を有し、そ
れら回転端はちようつがい６によって摺動棒８に回動可
能なように固定されている。沼勤棒８は垂直案内部材２
に沿って移動可能に取付けられている。保護シールド板
７には位置決め機構９が設けられており、それにより保
護シールド板７および電極４は所望の回動位置に固定さ
れる。電極４はパルス発生器５からのエネルギーをカー
トリッジ３に供給するものである。

そのエネルギーはカートリッジ３の間の距離に依存して
いる。ちようつがい６を使用することにより、保護シー
ルド板７の回動がなされ、回動位置の固定は位置決め機
構９によりなされる。こうして、電極４の間の距離はプ
リセットされる。保護シールド板７は隣りあうカートリ
ッジ３が爆発することを防ぎ、爆発したカートリッジ３
の破片から隣接するカートＩＪッジ３を保護する。電気
パルス式管拡張装置はまた、ベッド１上に置かれた水平
案内部村１０と、電極４を含むエネルギー供給装置の垂
直運動のための垂直送り機構１１とを含んでいる。

垂直送り機構１１は水平案内部材１０の上に設けられて
いる。垂直送り機構１１は、垂直案内部材２に含まれる
ねじ３９を駆動する駆動歯車１２と、駆動歯車Ｚ１２に
より駆動される被駆動歯車１３とを備えており、被駆動
歯車１３のシャフトには板１４が担持されており、この
板１４は無接点スイッチ１５を開閉する。

無接点スイッチ１５の出力は制御システム１７を介して
電流パルスカゥン夕５に接続Ｚされている。電気パルス
式管拡張装置はさらに、水平案内部材１０を駆動して垂
直送り機構１１を水平方向に運動させることにより、電
極４を水平方向に運動させる水平送り機構１８を備えて
いる。

水平送り機構１８は、水平案内部材１川こ含まれるねじ
４０を駆動する駆動用歯車１９と、これにより駆動され
る被駆動歯車２０とを備えており、被駆動歯車２０のシ
ャフトには板２１が担持されており、この板２１は無接
点スイッチ２２を開閉する。無接点スイッチ２２の出力
は制御システム１７を介して電流パルスカウンタ５に接
続されている。電気パルス式管拡張装置はまた、熱交換
器３８を回転させるための回転機構２４を備えている。
熱交換器３８は管の東を予め収容している。熱交換器３
８の回転は、管の軸線に平行な共通軸線のまわりに行わ
れる。回転機構２４は２対の支持用ローラを備えており
、一対の支持用ローラは熱交換器３８を回転させる回転
用ローラ２５である。回転用ローラ２５の共通シャフト
２６は駆動用歯車２７のシャフトと共通になっており、
この駆動用歯車２７は被駆動歯車２８にかみ合っている
。被駆動歯車２８のシャフトには板２９が担持されてお
り、この板２９は無接点スイッチ３０を開閉する。無接
点スイッチ３０の出力はパルスカウン夕３１および制御
システム１７を介して電流パルスカウンタ５に接続され
ている。垂直送り機構１１の駆動装置は電動機３２と減
速機構３３とを備えている。

水平送り機構１８の駆動装置は電動機３４と減速機構３
５とからなっている。

回転機構２４の駆動装置は電動機３６と減速機構３７と
からなっている。

減速機構３３および３５は動作ねじ３９および４０とか
み合っている。

電流パルス式警抜張装置は以下の仕方で動作する。

熱交換器３８内に水平な列に配列された管を拡張するた
めに、電極４は、垂直送り機構１１および水平送り機構
１８によって、拡張すべき管内に挿入された最も外側の
カートリッジ３に対向させられる。

保護シールド７はちようつがい６によって特定の回転角
度に設定されて、熱交換器３８内の管の作動両端間隔と
同一の電極４の作動両端間隔を与えるようにし、位置決
め機構９によって位置決めされる。

電流パルス発生器５と制御システム１７が付勢される。

電流パルス発生器５は電極４を通して電流パルスを電気
爆発式カートリッジ３に与える。電気爆発式カートリッ
ジ３を構成する導体の高電圧による爆発は管壁を変形さ
せる圧力パルスを形成する。高電圧放電が起るや否や、
制御システム１７は水平送り機構１８の電動機３４を付
勢して垂直案内部材２の水平運動を起す。トルクが減速
機構３５を介して送りねじ４０１こ伝達されそれにより
、電極４を有する酒動棒８を担持している垂直案内部材
２が電気爆発式カートリッジ３の次の東に向って案内部
材１０１こ沿って移動する。

同時に、トルクが減速機構３５から、シャフトが板２１
を保持している被駆動歯車２０とかみ合っている駆動歯
車１９に伝達される。

板２１が無タ接点スイッチ２２のコイルの間を通過する
と、パルスがパルスカウンタ２３に供給される。パルス
カゥソタ２３が、熱交換器３８内の拡張されるべき管の
間の距離を対応する特定数のパルスを受け取ると、パル
スカゥンタ２３は制御システム１７０に信号を与え、制
御システム１７は電流パルス発生器５に指令して電流パ
ルスを供給させる。この‐サイクルは再び続けられる。
電極４を所定距離だけ移動することを可能とするために
は、パルスカウンタ２３を所定数のパ／し÷スにセット
するだけでよい。

電極４が１列内の最も外側のカートリッジ３に到達する
と、制御システム１７は電極４を含むェネルギ−供給装
置の垂直運動のための垂直送り機構１１の電動機３２を
付勢する。

電動機３２から、トルクは減速機構３３を介して送りね
じ３９に伝達され、それにより摺動棒８は垂直案内部材
２に沿ってカートリッジ３の次の水平列に向って移動す
る。送りねじ３９と同一の鯛上に設けられた駆動歯車１
２は、シャフトが板１４を担持している被駆動歯車１３
にトルクを伝達する。板１４が無接点スイッチ１５のコ
イルの間を通過するとパルスがパルスカウンタ１６に供
給される。カウンター６が、熱交換器３８内の管の水平
列の間隔に対応する所定数のパルスを受け取ると、カウ
ンター６は制御システム１７に信号を与え、制御システ
ム１７は電流パルス発生器５に指令して電流パルスを放
電させ水平送り機構１８を付勢ごせて垂直案内部材２の
水平運動を起させる。もしプロセスの状態によって要求
されるならば、電極４の垂直運動のための垂直送り機構
１１は、水平送り機構１８について前述した条件の下で
動作することができ、この場合、水平送り機構１８は熱
交換器３８内の管の垂直方向の列間で１ステップ（間隔
）だけ垂直案内部材２を移動させる。

熱交換器３８内に置かれた管を同○円に沿って拡張する
場合、電極４は電気爆発式カートリッジ３に対向して配
置される。

制御システム１７は次いで電流パルス発生器５を付勢し
、電流パルス発３生器５は高電圧放電を電極４を介して
電気爆発式カートリッジ３に与え、管の東を収容する熱
交換器３８を回転させる回転機構２４は放電と同時にス
イッチ・オンになる。電動機３６からのトルクは熱交換
器３８を回転させる駆動ローラ２５に伝３蓬される。駆
動ローラ２５のシャフト２６はトルクを被駆動歯車２８
に伝達させる駆動用歯車２７を担持しており、板２９は
歯車２８と共に回転する。板２９が無接点スイッチ３０
のコイルの闇を通過する時パルスがパルスカウンタ３１
に与えら４れる。熱交換器３８の特定の回転角度に対応
する特定数のパルスがパルスカウンタ３１に与えられる
と、パルスカゥンタ３１は電流パルス発生器５に指令を
与え始めて電流パルスを供給させ、このサイクルは繰返
される。１つの円の上に配置されたすべての管が拡張さ
れると、制御システム１７は電極４の垂直運動のための
垂直送り機構１１を付勢し、機構１１は前述の如く動作
し、それにより電極４は次の同じ円に向って移動する。

機構１１，１８，２４の同時動作により電極４を任意の
通路を通して移動させるように設計されている。

電気パルス式管拡張装置はこうして設計されて０単一の
電流パルスによって数個の管を拡張させ、それにより電
気パルス式管拡張装置の高処理能力および高い効率が共
に得られる。

電極４の水平運動を制御する水平送り部材１９，２０，
２１，２２，および２３、垂直運動を制御する垂直送り
都材１２，１３，１４，１５，および１６、熱交換器３
８の回転を制御する部材２５，２７，２８，２９，３０
および３１を設けたことにより、電気パルス式管拡張装
置の調整が簡単になり、拡張装置の処理能力が拡大され
、熱交換器３８内の管の両端が列に配列されている管ば
かりでなく、円、螺旋、または他の任意の適切な仕方で
配置された管を拡張装置が取り扱えるようになる。

なお、上記実施例の説明では、管の東が熱交換器３８に
収容されている場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されず、熱交換器にかえて管の東を収容する任意
の円筒容器を用いてもよい。

〔産業上の適用性〕

電気パルス式管拡張装置は、熱交換装置の管の拡張、自
由状態（管板に挿入されない状態）の管または型内に予
じめ設定された管の拡張および管の変形を含む他の動作
を遂行するために用いられ得る。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の一実施例による電気パルス式管拡
張装置の機構線図である。 １・・・・・・ベッド、２・・・・・・垂直案内部材、
３・・・・・・電気爆発式カートリッジ、４・・・・・
・電極、５・・・・・・電流パルス発生器、６・・・・
・・ちようつがい、７・・・・・・保護シールド板、８
・・・・・・槽動榛、９・・…・位置決め機構、１１・
・・・・・垂直送り機構、１８・・・・・・水平送り機
構、２４・・・・・・回転機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管に挿入された電気爆発式カートリツジ３にエネル
   ギーを供給するためのエネルギー供給装置４、該エネル
   ギー供給装置４を担持する垂直案内部材２、該垂直案内
   部材２を駆動して該エネルギー供給装置４を垂直方向に
   運動させる垂直送り機構１１、該垂直送り機構１１を搭
   載する水平案内部材１０、該水平案内部材１０を搭載す
   るベツド１、該水平案内部材１０を駆動して該垂直送り
   機構１１を水平方向に運動させることにより、該エネル
   ギー供給装置４を水平方向に運動させる水平送り機構１
   ８、該エネルギー供給装置４に電流パルスを与える電流
   パルス発生器５、および該エネルギー供給装置４が該電
   気爆発式カートリツジ３に対向する位置にきたときに次
   の電流パルスを発生するように該電流パルス発生器５を
   制御する制御システム１７を具備する電流パルス式管拡
   張装置であつて、更に、前記管の束を収容している円筒
   容器３８を回転させる回転機構２４を備え、該回転機構
   ２４は該管の軸線に平行な共通軸線２６のまわりに回転
   するものであり、前記エネルギー供給装置４は、前記電
   流パルス発生器５の出力端子に接続された一対または数
   対の電極４であり、前記制御システム１７は、前記垂直
   送り機構１１、前記水平送り機構１８、および前記回転
   機構２４を監視し、それにより、前記電極４が前記電気
   爆発式カートリツジ３に電記的に接触する位置に来たと
   きに前記電流パルス発生器５を制御して電流パルスを発
   生させるものであることを特徴とする電流パルス式管拡
   張装置。 ２ 前記電極４の対は前記管を介して電気的に直列接続
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電流パルス式管拡張装置。 ３ 前記電極４の各々の対において、一方の電極４は前
   記電流パルス発生器５の一方の出力端子と前記電気爆発
   式カートリツジ３の１つとの間に接続され、他方の電極
   ４は前記電流パルス発生器５の他方の出力端子と前記電
   気爆発式カートリツジ３の他の１つとの間に接続される
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電気パルス式管拡張装置。 ４ 前記電極４の各対は２枚の保護シールド板７に固定
   されており、該２枚の保護シールド板はそれぞれ回転端
   を有し、該回転端は前記垂直案内部材２に沿つて移動可
   能な摺動棒８に回動可能なように固定されており、それ
   により該保護シールド板７は該回転端を中心として回動
   可能なように該摺動棒８に螺着され、かつ所望の回動位
   置に固定されるようになつていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項または第３項記載の電気パルス式管拡
   張装置。 ５ 前記電極４の各々の対において、一方の電極４は前
   記電流パルス発生器５の一方の出力端子と前記電気爆発
   式カートリツジ３の１つとの間に接続され、他方の電極
   ４は前記電流パルス発生器５の他方の出力端子と前記円
   筒容器３８との間に前記電気爆発式カートリツジ３を介
   さず直接接続されるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電気パルス式管拡張装置。 ６ 前記回転機構２４は、数対の支持用ローラを備えて
   おり、該支持用ローラの一対は前記円筒容器３８を回転
   させる回転用ローラ２５であり、該回転用ローラ２５の
   共通シヤフト２６は駆動用歯車２７のシヤフトと共通に
   なつており、該駆動用歯車２７は被駆動歯車２８にかみ
   合つており、該被駆動歯車２８のシヤフトは前記制御シ
   ステム１７を介して前記電流パルス発生器５に連絡して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気
   パルス式管拡張装置。 ７ 前記水平送り機構１８は前記垂直案内部材２の水平
   運動を制御する水平送り部材１９，２０，２１，２２，
   ２３を具備し、前記垂直送り機構１１は前記電極４の垂
   直運動を制御する垂直送り部材１２，１３，１４，１５
   ，１６を具備し、該水平送り部材１９，２０，２１，２
   ２，２３は、前記水平送り機構を機械的に駆動するもの
   であつて前記制御システム１７を介して前記電流パルス
   発生器５に結合されており、該垂直送り部材１２，１３
   ，１４，１５，１６は、前記電極４を機械的に駆動する
   ものであつて前記制御システム１７を介して前記電流パ
   ルス発生器５に結合していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電気パルス式管拡張装置。 ８ 前記垂直送り機構１１、前記水平送り機構１８、お
   よび前記回転機構２４の各各は前記制御システム１７に
   よつてオン、オフされるモータ３２，３４，３６と、該
   モータのトルクを駆動歯車１２，１９，２７に伝達する
   単段減速機構３３，３５，３７と、該単段減速機構によ
   り駆動され、該垂直案内部材２を駆動する駆動歯車１２
   ，１９，２７と、該駆動歯車にかみ合つて駆動される被
   駆動歯車１３，２０，２８と、該被駆動歯車の軸に担持
   された板１４，２１，２９と、該板により開閉される無
   接点スイツチ１５，２２，３０と、該無接点スイツチに
   接続され、該無接点スイツチからパルス数をカウントす
   るパルスカウンタ１６，２３，３１とを具備し、該パル
   スカウンタ１６，２３，３１は前記制御システム１７を
   介して前記電流パルス発生器５に接続されており、該パ
   ルスカウンタが所定数のパルスを発生すると該電流パル
   ス発生器が電流パルスを発生するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第６項または第７項記載の電気パ
   ルス式管拡張装置。 ９ 前記円筒容器３８は熱交換器であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電気パルス式管拡張装置
   。