JPS62501488A - 回転体壁部に溝を形成する方法及びそのための装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 回転体壁部に溝を形成する方法及びそのための装置本発明は、材料を除去せずに 、中空部材の回転体壁部に溝を形成する方法及びそのための装置に関するもので ある。

さらに詳しく言えば、本発明は、金属もしくは合金等の可延性の材料で作製され ている管の回転体壁部に螺旋形のねじ状の溝を形成する方法及びそのための装置 に関するものである。

以下に、そのような溝、すなわち螺旋形のねじを形成するのに用いられる周知の 手段を示す。

第１図は、ローレットにより螺旋形の溝を形成する周知の装置の斜視図である。

この図は、既存の装置の概略を斜視図で示しである。

この装置は、軸Ｘ１のまわりを回転駆動されている管２の外周壁土を連続的に回 転する軸Ｘ０に回転自在に装着されたローレット１を備える。軸Ｘ０は、管２の 半径３に垂直である。この半径３は、ローレット１の縁部５と管２の壁部とが交 わる交差ゾーン４を通る。この軸ｘ０は、軸Ｘ１に平行な割線に対してα、の角 度で傾斜している。従って、ローレット１に対して軸ｘｌ沿いにこの管を並進運 動させると、管のこの軸Ｘｌを中心きする回転運動と共働して、管２０回転体壁 部に螺旋形の溝６を形成することが可能である。

溝６の好ましい深さは、ローレット１に十分な圧力を加えてその縁部５を管２の 壁面に望ましい深さまで侵入させることにより得られる。この圧力は、管２及び ローレット１の大きさだけでなく、形成しようとする溝６の深さにも依存する。

壁部の厚さが比較的薄い管の場合、交差ゾーン４及びその隣接部において一定の 材料が移動する代わりに、管全体の弾性変形、さらに、はなはだしい場合には永 久変形が起きる。そうなると、本方法を適用することは不可能である。

管に局所的に加えられる圧力を減少させるために、複数のローレットを使用する ことができる。これらローレフトは、管の外周に均等に配置されており、同一の 溝、すなわち螺旋形の筋を通って管上を連続的に回転する。これらのローレット の各々にその軸を介して比較的小さな圧力を加えると、管の壁部を顕著に変形さ せることなく、１個のローレフトに同じ圧力を加えた場合に形成されたであろう 深さを上回る深さの溝、あるいはねじを形成することができる。第１のローレッ トによって刻まれた溝は、続いて各ローレットが通過することによって深くなる 。その上、管の外周囲にローレフトを分散配置しであるため、応力は均等化され る。

しかし、多くの場合、そのような方法は適用できない。なぜなら、管が薄すぎる ので、ローレットの圧力がかかると゛大きく変形するからである。

内部にマンドレルを挿入することもまた、問題の解決にはならない。なぜなら、 こうすることにより、管が膨張して大きさ、特に形成したいねじもしくは溝の大 きさが変わるからである。

フランス国特許第１５５１９１３号には、ビレットもしくはブルームからの金属 製品の形成法が記載されている（１ページ、右列、１〜１０行）。この方法は、 軌道に沿って一連の小さなローラーを次々に連続して回転させ、次いで、ブルー ムを、その表面部分が軌道と交わり、順番に途切れることなくローラーに打たれ るように設置して、表面部分の金属にローラーの外縁部との接触による可塑的な 変形を受けさせるというものである。これらのローラーがその作動領域で支持ロ ーラーもしくは固定装置に支持されていることは必要不可欠である。

−ト記特許の第１図と第４図は、円筒形のブルームを示す。回転する円形のケー ジ１０の周囲に配置されている軸に回転自在に装着された小ローラー１２によっ てこのブルームの外周に螺旋状の溝を形成する。これらのローラーは、中央のロ ーラー１６に寄りかかって、支持されている。また、第２図に示すように、ロー ラー２２を備える、鎖状に連結されたケージ１０を使用することもできる。この ケージは、ローラー２２を支持する中央支持部材２０によって支持されながら、 楕円軌道に従った閉曲線の軌跡を辿る。ローラー１２もまた、鎖状ケージに接続 されて、ローラー２２に支持されている。この鎖状ケージは、適当な機械装置に よって駆動される。このようにして、第２図に示すように所定の長さにわたって 直線の溝を形成する。

この図によると、中央支持部材は、表裏２面が平らでその側面は丸くなっている 。従って、歯車の周囲に歯を形成することができる。この特許には、中空でない 部材に対する溝の形成法しか記載していないが、中空のブルームに溝を形成する 可能性も、詳細にではないが示唆しである。

実験の結果、上記のローラーに類似した溝形成用小ローラーを少なくとも１つの 回転ケージに装着し、そのケージの軸のまわりを該小ローラーを回転駆動するこ とにより、管等の中空部材の円筒状の回転体壁部に環状もしくは螺旋状の溝を形 成することができることがわかった。中空部材の壁部はその軸のまわりを回転さ せられていて、これら小ローラーが、相次いでこの壁部を叩（。このようにして 、環状の溝をつける。上記の操作と同時にこの中空部材をその軸沿いに移動させ ると螺旋形の溝が得られる。フランス国特許出願第８５０１３３０号は、中空部 材の壁部への溝形成のそのような実施態様を記載している。なお、本出願は、そ の優先権に基いている。

しかしながら、フランス国特許第１５５１９１３号に記載の一連の小さなローラ ー、すなわちローレットは、直径がローレットの軌道すなわちローレットの移動 により形成される閉じた軌跡の大きさに比し、て小さいので、使用の際に重大な 欠点を有することが実験中に確かめられた。実際、直径の小さなＶ］−ラーを使 用すると中空部材の壁面に及ぼされる応力が減少するが、これらの溝及びその側 面の精度が損われる。また、本優先権主張の基礎になる」二記出願の第６図に示 されるように、ローレフトの大きさがこのローレットの描く円形軌道に比して小 さいと、そのことが原因となって、各ローレフトが中空部材の壁面と接触する瞬 間に次々に衝撃を与えるという欠点があることがわかる。この衝撃により、局所 的な欠陥、特にねじれやしわが生成する。これらは、多くの場合全く取り除くと か、できにくくするとかが不可能である。衝撃は、また、振動の原因である。振 動により、形成される溝の輪郭の質及び精度が損われる。

実験によって特に明らかになったのは、フランス国特許第１５５１９１３号に記 載の方法及び装置によっては、十分な品質の螺旋形の溝もしくはねじを中空部材 の回転体壁部に形成して、端部がこのようにねじ切りされた管を良好な状態で接 合することができない点である。

これらの実験により、また、中空部材の、円筒状ではない回転体壁部にそのよう な溝もしくはそのようなねじを形成することか不可能であることをもわかった。

局所的な欠陥がなく、高精度の環状もし２くは螺旋形の溝を形成することに使用 できる方法及び装置の完成の可能性が研究されてきた。また、中空部材の比較的 薄い壁部にそのような溝を、その溝に極めて隣接した部分を除いては顕著な変形 がないように形成する回部性があるかどうかが研究されてきた。さらに、中空部 材の、円筒状ではない回転体壁部にそのような溝もしくはねじを形成できる方法 の開発の可能性が研究されてきた。これは、円錐形のねじによる良好なねじ締め 接合を得るために、この方法を特に管の円錐状の端部に螺旋形の溝を形成するの に適用できるようにするためである。

本発明による方法及び装置は、これらの問題を特に効果的に解決することができ る。

本発明による方法は、可延性もしくは可塑性の材料で構成された中空部材の回転 体壁部に、材料を除去せずに、少なくとも１つの溝を形成することからなる。こ の方法では、少なくとも２つの溝形成用縁部を備え、ある軸に回転自在に装着さ れた回転体ローレットを使用する。この軸は自身に平行に移動して、−垂直面と の交点が周期的にある専用の軌跡を描く。この軌跡は所定の閉曲線に沿ったもの であって、他のいかなるローレフトもこの軌跡を辿らない。ローレフトの少なく とも１つの溝形成用縁部の軌跡の包絡線は、回転体壁部とで交差ゾーンを形成す る。この形成ゾーンは、この壁部のまわりを移動する。

ローレットは、所定の閉曲線の対角線で、その延長線が交差ゾーン及び中空部材 の軸と交わる対角線の長さを上回る最大直径を持つ少なくとも１つの溝形成用縁 部を備える。所定の閉曲線が円である場合は、この円の直径は口〜・レフトの直 径より当然小さい。所定の閉曲線ｊ１１、わ１目迷い形を有する、−５！が好ま しい。この閉曲線は、延長線が中空部材の回転体壁部の軸及び交差ゾーンと交わ る対角線が、この所定の閉曲線の最長の対角線にほぼ垂直、となるような方向； Ｊ向けられるのが好ましい。

中空部材の回転体壁部苓回転運動させるとともに、交差ゾーンに対して軸沿いに この回転体壁部を並進運動させて、壁部に螺旋形の溝を形成する。

ローレフトの溝形成用縁部の軌跡の包絡線がなず平面は、この平面内に含まれ、 回転体壁部の軸及び交差ゾーンと交わる軸の周囲で方向調節可能であるのが好ま しい。

螺旋形の溝を形成する時、包絡線の平面は交差ゾーンにおいて、形成中の螺旋形 の溝の接線に平行な方向に向けられるのが好ましい。

中空部材の回転体壁部の軸のまわりに配置した複数のローレフトを使用して、ロ ーレフトの溝形成用縁部の包絡線が回転体壁部との間にこの回転体壁部の周囲に 配置される互いに異なる交差ゾーンを形成することが好ましい。さらに、回転体 壁部に１つの溝を形成するために少なくとも２つのローレットを使用するとき、 該ローレフトの溝形成用縁部の包絡線は、この壁部との交差ゾーンで、相違する 侵入深度を示すことが好ましい。

中空部材の、円筒形ではない回転体壁部に螺旋形の溝を形成するとき、交差ゾー ンの深さを調整するためにこの回転体壁部の軸とローレフトの溝形成用縁部の軌 跡に対応する少なくとも１つの包絡線との間の距離を可変にする。

中空部材の回転体壁部の軸の延長線上に位置する観測者にとって、この回転体壁 部の回転の方向と、対応するローレフトの軸が移動して閉曲線を描いていく方向 とは同一であることが好ましい。

少なくとも１つの溝形成用ローレットに組合わせて、面仕上げ用ローレットを使 用することが好ましい。この面仕上げ用ローレットは、軸が回転体壁部からほぼ 一定の距離を保ちながら縁部が既に溝形成用ローレフトによって形成された溝内 を回転し、この溝の底及び側面壁に連続的に圧力を加える。

本発明の方法は、特に、例えば雌ねじ接合手段との間で良好なねじ接合を実施す るために、円筒もしくは円錐状の金属管の端部の壁面に螺旋形のねじを形成する のに適している。

本発明は、また、軸に回転自在に装着され、少なくとも１つの溝形成用縁部を備 えた少なくとも１つの回転ローレットを用いて可延性もしくは可塑性材料からな る中空部材の回転体壁部から材料を除去することなく溝を形成する装置に関する ものである。この装置は、ある軸のまわりを回転する支持部材を備える。この支 持部材は、第１の回転駆動手段に接続され、且つ回転体壁部の軸と該支持部材の 回転軸が一致するように、回転体壁部を備える中空部材を保持する手段を備える 。この装置は、また少なくとも１つの堅いローレット支持台を備えており、この ローレット支持台には単一のローレットが、該ローレット支持台に固定された軸 に回転自在に装着されている。第２の駆動手段は、このローレット支持台を周期 的に移動させて、ローレットの軸をその軸自身に平行に移動させ、その軸に対す る垂直平面との交点に所定の閉曲線を周期的に辿らせる。調節手段を用いると、 ローレフト支持台と回転体壁部の間の距離を変えて、ローレットの少なくとも１ つの溝形成用縁部が周期的に移動してできる包絡線がこの回・転体壁部との間に 交差ゾーンを備えるようにすることができる。

ローレットは、少なくとも１つの溝形成用縁部を備え、その最大直径は、所定の 閉曲線のある対角線の長さを」−回る。

この対角線は、その延長線が中空部材の回転体壁部の軸及び交差ゾーンと交わる 。

本装置は、対応するローレット支持台に装着された少なくとも１つの溝形成用ロ ーレットに対して中空部材の回転体壁部を該回転体壁部の軸沿いに並進運動させ ることのできる第３の駆動装置を備えることが好まｊ、２い、。

少なくとも１つのローレット支持台は、このローレット支持台に対応する単一の ローレットの軌跡の包絡線を含む平面内に存在する軸の周囲で方向調節が可能で あることが好ましい。この軸は、回転体壁部の軸及び回転体壁部と包絡線の間の 交差ゾーンと交わる。

ローｌ／ブト支持台が移動した結果、所定の閉曲線が細長い形状を有することが 好まり、い。そのとき、閉曲線は、この閉曲線を含む平面内に配置されたある対 角線が、この所定の閉曲線の最長の対角線にほぼ垂直になるような方向を向いて いることが好ましい。前記のある対角線は、その延長線が交差ゾーン及び中空部 材の回転体壁部の軸と交わる。

本装置は、ローレット支持台に対して回転体壁部が軸沿いに並進運動するのに応 じて、該回転体壁部の軸の方向へ少なくとも１つのローレット支持台を移動させ ることのできる第４の駆動手段を備えることが好ましい。

本装置は、各々が回転体壁部の軸の周囲に配置された単一のローレットを備える 複数のローレット支持台を備えることが好ましい。

本装置は、複数の溝形成用縁部を備える少なくとも１つのローレットを備えるこ とが好ましい。

本装置は、また、軸が周期的に移動しない面仕上げ用ローレットを備える少なく とも１つのローレット支持台を備えることが好ましい。このローレット支持台は 、中空部材の回転体壁部」二に既に形成された溝の壁に対して面仕上げ用ローレ ットの縁部を押しつけることのできる調節手段を備える。

本発明による方法および装置の好ましい実施態様は、以下の説明によって明らか になろう。しかし、それは、本発明を何ら限定するものではない。

以下の図は、そのような実施態様を示す。

第２図は、本発明による第１の実施態様の断面の概略図である。

第３図は、本発明による第２の実施態様の断面の概略図である。

第４図は、２つの溝形成用縁部を有する本発明のローレット１組の部分断面図で ある。

第５図は、ローレフトを使用して中空部材の、円筒状回転体壁部に螺旋形のねじ を本発明の方法により形成する様子を示す概略図である。

第６図は、中空部材の、円錐状回転体壁部に螺旋形のねじを本発明の方法により 形成する様子を示す概略図である。

第７図は、本発明による装置の実施態様の図であり、この装置では、ローレット の軸が円ではない所定の閉曲線に従った軌跡を辿る。

第８図は、方向調節のできるローレット支持台を備える、本発明による装置の別 の実施態様図である。

第９図は、第８図のローレットの詳細図である。

第２図は、本発明による方法の第１の実施態様の概略を示す。

中空部材の回転体壁部１０の、軸Ｘ２に垂直な平面による断面を示す。回転体ｒ １−レット１１は、軸Ｘ３に回転自在に装着されている。この軸Ｘ、は、図示し ７てない駆動装置によって、この軸Ｘ、自身に平行に軸Ｘ、の回りを回転運動さ せられる。

ローレット１１の溝形成用縁部の半径Ｒ１は、軸Ｘ、のまわりの軸Ｘ、の回転運 動の半径Ｒ２よりも大きい。従って、ローレットの溝形成用縁部の直径は、所定 の閉曲線１２のあらゆる対角線よりも大きく、その当然の帰結として、延長線が 軸Ｘ２と交わり、交差ゾーン１３とも交わる対角線の長さを上回る。

このことから、包絡線１４の半径ｌ？：３はＲ１よりも大きく、Ｒ２の値が減少 するとＲ１に近づく。そのような配置になっているため、溝形成中にローレット の縁部１５が溝１６の底に接触する瞬間の入射角は小さくなる。この結果、溝の 壁面の状態が良好となり、従って、極めて高精度になる。さらに、矢印Ｆ１及び Ｆ２で示ず回転体壁部１０の回転及び軸Ｘ、のまわりの軸Ｘ、の回転の方向は同 じであることがわかる。そのようにして最良の結果が得られることが確かめられ る。矢印Ｆ３は、ローレット１１の回転方向を示す。後述するように、中空部材 の回転体壁部に螺旋形のねじを形成する際、特に好ましい結果が得られる。

第３図は、本発明による方法の他の実施態様の概略を示す。

軸×５を軸とする中空部材の回転体壁部２ｏの、この軸に垂直な断面を示してい る。ローレット２１は、図の平面に垂直な軸Ｘ６に回転自在に装着されている。

本発明の方法によると、この軸は、軸自身に平行に移動して、この軸に垂直な平 面との交点が、円形ではない所定の閉曲線２２に従って専用の軌跡を周期的に辿 る。軸Ｘ６を駆動する堅固で可動なローレフト支持台（不図示）によって矢印Ｆ ４の方向にこの軌跡が描かれる。この閉曲線２２は細長く、形は楕円形もしくは 卵形に類似している。その最長の対角線ＢＣは、対角線ＥＤにほぼ直角に点Ｍで 交わるような方向を向いている。対角線ＥＤの延長線はローレット２１の溝形成 用縁部の軌跡の包絡線と中空部材の壁部２０の交差ゾーン２５と交わり、また軸 Ｘ、と交わる。

この図の場合、対角線Ｔ３Ｃは、曲線２３の交差ゾーン２５における接線Ｔに平 行である。軸ｘ６が曲線２２上の点ＢＳＥＳＣを辿って一周する軌跡を描く間に ローレットの縁部と壁部２０とが相互に接触しないためには、短い対角線ＥＤの 長さは、少なくとも、ローレットの縁部の壁部２０への侵入深度ｅ１に等しけれ ば十分であるこきがわかる。矢印Ｆ５は、ローレットが壁部２０．！：、接触し たときの回転方向を示す。矢印Ｆ６は、軸Ｘｓのまわりの回転体壁部２０の回転 方向を示す。この壁部の回転方向は、この壁部と軸×６との交点によって決定さ れる閉曲線の軌跡が描かれる方向と同じであることが好ましいことが実験かられ かった。

第３図を見ている者、ずなわち、軸Ｘ、の延長線」−に位置する観察者は、矢印 Ｆ４及びＦ６の方向が、時計の針の進行方向と同じであることがわかる。所定の 閉曲線２２が楕円形でアルコトには、ローレット２１の溝形成用縁部が壁部２０ と接触する瞬間の入射角を小さくするという極めて大きな利点がある。これによ って、その瞬間に起きる衝撃がかなり緩和される。大きな直径のローレット２１ は、閉曲線２２の軌跡に従って誘導されて、溝形成用縁部２４が壁部２０に徐々 に作用を及ぼさせる。大きな直径は、単一のローレフトの使用を可能とする。

このようにして、１つのローレット支持台に装着された、直径の小さな多数のロ ーレットもしくはローラーを使用して、該ローレットやローラーに比して大きな 直径の環状の軌跡を描かせる場合に見られる欠陥がほぼ除去された溝を得ること ができる。

溝の品質は、交差ゾーン２５をローレットの溝形成用縁部が通過する毎に行われ る溝形成作用がどのようなものであるかによっても決定される。溝形成用縁部２ ４が包絡線２３の軌跡を周回する頻度および軸Ｘ、のまわりを壁部２０が回転す る速度を変えて、この溝形成の作用を調節する。この溝形成作用は、いずれにせ よ、管の壁部２０の厚さ全体にわたって許容できない永久変形を引き起こす限界 を越えないように行わなければならない。

多くの場合、複数のローレットを使用することが好ましい。

これらのローレフトは、中空部材の回転体壁部の周囲に配置されている。これら ローレットの各軸は、垂直平面との交点が、該軸に対応する所定の閉曲線を辿る 、Ｊ、うに移動する。

各ローレットの溝形成用縁部の軌跡がなす曲線は、壁との間に固有の交差ゾーン を形成する。壁に及ぼされる作用を均等化するためにはローレットの軸が辿る所 定の閉曲線が類似していることが好ましいが、必ずしもそのことが必要、！：イ ウｂけではない。第３図の場合に説明したように、各ローレフトは、その軸が対 応する所定の閉曲線を辿るように、対応する堅固で可動なローレット支持台によ り駆動する。ローレットは、各々の溝形成用縁部の包絡線が中空部材の回転体壁 部の軸に垂直な同一の平面内に存在するように配置される。このように、複数の ローレットを次々に通過させて環状の溝を形成する。

また、螺旋のピッチを正確に決定するために回転体壁部の回転速度と同調した速 度で該螺旋の軸沿いに回転体壁部を移動して螺旋形の溝を形成することができる 。反対のことを行う、すなわち、例えば回転体壁部を固定しまた旋盤の面板を使 用して、１空部材の回転体壁部を回転駆動するだけにとどめることも多い。この 時、ローレットを駆動するローレット支持台が装着されているフレームと旋盤の スライダは連結されている。

その時、このスライダは、旋盤の親ねしによって、回転体壁部の回転速度と同調 して移動する。ローレットの溝形成用縁部は、同一の螺旋形の溝の形成に寄与す るように、中空部材の軸に平行な方向で互いにずらされていなければならない。

例えば、ピッチがＰの螺旋形の溝を形成するために４個の１コーレツトが互いに ９０°の角度をなして同一の回転体壁の周囲に配置されている時、最も前方のロ ーレフトは溝の形成を行い、この同一の溝を続いて通過することになる他の３個 のローレットは各々、軸に沿って、Ｐ／４．２Ｆ／４及び３Ｐ／４ずらされてい なければならない。

侵入深度を変化させるために、直径の異なる複数のローレットを使用して、徐々 に溝を形成することが可能である。形成しなければならない溝の形に徐々に成形 するために、溝形成用縁部の輪郭を口〜レットごとに変えることもできる１、ロ ーレットの直径を多様にする代わりに、また溝形、成用縁部の軌跡の包絡線２二 中空８１ζ材の回転体壁部の間の交差ゾーンの深さを変化させるこきができる。

ある場合には、多重式ローレット、すなわち、溝形成用縁部を数個所備えるロー レットを使用することが好まし２い。これによ−７で、同一の螺旋形の溝１゛を ロー）・ントを何回か通過させることが可能になる。１また、そのような多重式 のロー［ノットによって、互いに平行な螺旋形の溝株数本備える溝を形成Ｖるこ とか可能である。

第４図は、４−）の軸ｘ、、ｘ、、ｘ、、ｘ、、のまわりにそれぞれ回転自在に 装着された４つのＤ−１／ツト２６．２７．２８゜２９の断面を１分だけ概略的 に示す１、これらのり−レットは、中空部材の回転体壁部のまオ）りに配置され ており、各ローレットの軸は第２図に示すように７６円状の所定の閉曲線を辿る 。

各ロー１ｚツトの溝形成用縁部が辿る軌跡の包絡線の交差ゾ・−ンは、回転体壁 部の周囲に互いにほぼ９０°の角度をなして配置される。その−に、前述のよう に、ピッチＰの螺旋形の溝を形成１〜ようとしているので、溝の形成を行う第１ のローレット２６のあとに中空部材の軸に′平行に各々Ｐ／４．２Ｐ／４及び３ Ｐ／４ずらされた他の３つのＤ　−Ｌ／フット７．２８．２９が続く。

これらのローレットは、各々２つの溝形成用縁部Ａ、とＢ１、Ａ２とＢ２、Ａ、 と８３、Ａ４とＢユを備える。溝形成用縁部Δ１、Ａ２　、Ａｓ　、Ａ４は、各 々半径がＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で、添字の大きいほど半径は大きい。このため 、壁面をその軸のまわりに一回転させるだけで目標とする深さを備える螺旋形の 溝を形成することができる。第２の溝形成用縁部Ｂ、、Ｂ、、Ｂ３、Ｂ、は、は ぼ同一の半径を有しており、その値はＲ４に等しい。これら溝形成用縁部が、壁 部の第２回目の回転中に、既に第１の溝形成用縁部によって形成された溝の上を 通過すると、凹凸が除去され、場合によっては表面の圧延がさらに行われて、溝 が平らになる。回転体壁部が所定の位置で加工されるように、もちろん、第２の 溝形成用縁部Ｂ、、Ｂ２、Ｂ、、Ｂ、は、第１の溝形成用縁部Ａ１、Ａ２、Ａ３ ％Δ４に対して、所定の距離だけ各ローレット２６゜２７．２８．２９上でずら されている。

螺旋形の溝状の溝を形成する際、ローレフトの溝形成用縁部の側面が交差ゾーン 内で螺旋形の溝の接線にほぼ平行になるようにローレットの軸の方向を決めて、 精度を向上させる。

第５図は、軸Ｘ＋＋をもつ中空部材３０の回転体円筒形の壁部の表面に螺旋形の 溝状の溝３１が形成されているところを示す平面図である。ローレット３２は、 溝形成用縁部の包絡線と中空部材３０の壁部との交差ゾーン中に示しである。こ のローレフトは、軸Ｘ１２に回転自在に装着されている。この軸は可動なローレ ット支持台に装着されており、方向を一定に保ったまま所定の閉曲線に従って周 期的に移動する。この軸Ｘ　１２は、既に説明した交差ゾーンを通過する中空部 材３０の壁部の母線に接する平面にほぼ平行な平面内に存在する。第５図の場合 、この接平面はこの図が描かれている平面にほぼ平行である。

軸Ｘ＋２は、この軸と交差する回転軸Ｘ＋＋の平行線に対して角度α２傾斜して いる。この角度α２は、線３３として表わされる・軸Ｘ＋＋に垂直な平面に対す る螺旋形の溝３１の接線の傾斜角α３にほぼ等しいことが好ましい。例えばロー レット３２ノ軸Ｘ１２を傾斜させるには、図示されでいないローレット支持台を 回転体壁部の軸Ｘ　＋＋に垂直で、１１−レット３２の溝形成用縁部の包絡線と 中空部材の回転体壁部３０の間の交差ゾーンを通過する軸の周囲に回転させて得 られる。ローレットの軸を傾斜させるこのような方法は、例えば、溝すなわち螺 旋形の溝を形成しようきする度に適用できる。

第６図は、軸Ｘ＋３をもつ、外表面が円錐型の中空部材の回転体壁部３４を示す 。この表面に、例えば輔Ｘ　１４の周囲を回転するローレット３６を使用して螺 旋形の溝３５を形成する。これらのローレットは、各々、対応する１コ一レツト 支持台（不図示）に装着されている。この図の場合は、ローレフトの軸Ｘ　７４ は、回転軸Ｘ　１３に平行且つローレットの溝形成用縁部の周期的な軌跡の包絡 線と壁部の間の交差ゾーンを通過する直線でこの軸に垂直な直線に垂直な平面内 に存在する。従って、この平面は、円錐型の壁部の母線３８の平行線３７に対し て、円錐の頂角の半角に等しい角度α４をなす。これらの条件では、各ローレッ トの溝形成用縁部が、壁面に対して対称的に作用を及ぼすことはない。角度α４ が小さい場合は、こうなっていてもほとんど不都合はない。さらに、第５図の場 合に説明したように、溝形成用縁部の側面が螺旋形の溝３５に平行になるように ローレットの軸Ｘ　１４の方向を決めることができる。

軸の方向を決定するには、ローレフト支持台を包絡線と壁部の間の交差ゾーンを 通過する軸Ｘ１３に垂直な軸のまわりに回転させる。

ローレフト３６に対して回転体壁部３４をその軸Ｘｌ＋１に沿って並進運動をさ せている間、ローレット３６の溝形成用縁部の軌跡の包絡線が常にほぼ一定の侵 入深度で回転体壁部と交差するようにローレット支持台と軸Ｘ１３の間の距離を 変化させる。

そのために、周知の円錐の追従装置が使用される。

第７図は、本発明による装置の一実施態様を示す。

図が描かれている用紙の平面に垂直な軸Ｘ１．．を備える回転体壁部４０の断面 が示されている。ローレット４１は、可動で堅固なローレット支持台４２に固定 された軸Ｘ　１６に回転自在に固定されている。このローレフト支持台は、クラ ンクビン４３に回転自在に装着されており、このクランクビンの軸Ｘ＋ｆｆは軸 Ｘ　＋８のまわりを回転する。軸Ｘ　Ｉｌｌは軸Ｘ　Ｉ’７を、図示していない 動力手段によって時計の針の進行方向に回転させる。軸Ｘ＋ｓの位置でローレッ ト支持台に連接され、軸Ｘ２０の位置で支持輪４５に連接されている連結リンク ４４は、ローレット支持台４２のガイドとなる。軸Ｘｉｓ、Ｘ　Ｉ？、Ｘ　１８ 、Ｘ＋９及びＸ２０は、互いに平行である。従って、クランクビンの軸Ｘ　＋ｔ が動力手段によって時計の針の進行方向に軸Ｘ　１８のまわりを回転させられる 時、ローレットの軸Ｘ　＋８は、周期的に矢印Ｆ７の方向に所定の閉曲線４６を 辿る。ローレットの溝形成用縁部の軌跡の包絡線４７は、壁部４０とで交差ゾー ン４８を形成する。所定の閉曲線４６は、長さが極大の対角線Ｘ２１をもち、こ れはまた包絡線４７の最長対角線でもある。軸Ｘ　＋ｓから伸びており、交差ゾ ーン４８を通る直線４９は、対角線Ｘ　２１とほぼ直角をなす。このような配置 になっているため、各サイクルでローレットの溝形成用縁部が交差ゾーンに入る 時の入射角を小さくすることができる。さらに、適切な方向に支持輪４５をその 軸のまわりに回転させることにより、包絡線４７を回転体壁部４０に近づけたり 遠ざけたりすることが可能であり、従ってローレフトの溝形成用縁部の侵入深度 を調節することができ、さらに円錐の検査を１起施することがで１〜る。従−１ で、２：、のようｉ：　ｉ、て、円錐の９部に一定の深さの螺１ｉ２１形の溝５ ０を形成するこ２：ができる。口〜！／ツトの軸Ｘ　１６は、時計の針の進行方 向（矢印Ｆ７の方向）に所定の閉曲線４６を辿る、−とがわかる。この方向は、 矢印Ｆ８で示ず壁部４０の回転方向と同じである。ｏ　−ｙワット、矢印Ｆ９の 方向に回転する。図示シ２６でいない手段を用いて、直線４９のような軸のまオ 〕りに包絡線４７の含まれる平面を回転させて、その平面を交差シー・ン４８を 通過する螺旋形の溝の接線と平行にすることができる。

第８図及び第８図の詳細図である第９図は、本発明による装置の別の実施態様の 一部分の斜視図である。この図に示した装置の場合、４つのローレフトを使用す る。これらローレットは、各々ローレット支持台に装置され、螺旋形の溝をつけ ようとする回転体壁部６０に中空部材５９の軸Ｘ　２２のまわりに互いに９０° の角度をなずように配置される。駆動装置が、この壁面６０を軸Ｘ２２のまわり に矢印ＦＩＯの方向に回転させる。

第８図を単純にするために、２つのローレット６１及び６２のみを示した。これ らローレットは、各々ローレット支持台支持部材６３．６４に装着され軸Ｘ２２ のまわりに１８０°の角度をなす。

第９図は、ローレット６５が、ローレフトの軸である軸Ｘ２３を軸とし、円筒状 の軸受面を備える部品６７に回転輪６６を介して回転自在に装着された環状の部 品であることを明確に示す。

図示していない回転駆動装置用いて軸Ｘ２４をもつ心棒６８を回転させる。この 心棒は、それに平行な軸Ｘ２３と垂直平面との交点が周期的に所定の閉曲線に沿 った軌跡を辿るように、この軸Ｘ２ｍを心棒のまわりに回転させる。従って、部 品６７は、ローレット６５が装着される堅固で可動なローレフト支持台である。

第９図の場合、この所定の閉曲線は、半径が軸Ｘ　２３及びＸ２４間の距離に等 しい円周である。ローレット６５の溝形成用縁部６９はその周期的な軌跡を辿る 間、包絡線７０を描く。

第８図に示すように、各ローレット支持台の支持部材６３゜６４は、軸Ｘ２２に 垂直で、ローレット６１．６２の溝形成用縁部の軌跡の包絡線と回転体壁部６０ との交差ゾーンを横断する軸Ｘ　２５のまわりを回転できる。その目的で、各ロ ーレット支持台の支持部材は、それを保持するスライダ７１．７２に、この軸Ｘ ２Ｓのまわりに回転自在に装着されている。バーニヤ７３．７４を用いて、支持 部材６３．６４の傾斜を調節し、従って、対応するローレット支持台の傾斜を調 節することにより、ローレットの溝形成用縁部の軌跡の包絡線が、交差ゾーンに 形成される螺旋形の溝の接線に平行であるようにすることができる。各スライダ ７１．７２は、固定支持部材７７．７８に設けられたすべり溝７５．７６の中を 軸Ｘ　２２に対して放射方向に、矢印Ｆｉｌ、Ｆ１２に示すどちらかの方向にす べることができる。

これらスライダの径方向の移動は、軸Ｘ２□とほぼ重なる軸のまわりを矢印Ｆ１ ３に沿ってどちらかの方向へ回転する冠状フレーム７９によって制御される。冠 状フレーム７９は、スライダ７１．７２の端部に形成された斜めの溝穴８２．８ ３にはめ込まれるローラー８０．８１を備える。従って、適切な制御手段によっ て、複数のローレットの支持部材を同時に放射方向に移動させることが可能であ る。これによって特に円錐の検査が可能になる。前述の実施例の場合と同様に、 ローレフトに対して中空部材５９を軸Ｘ　２２沿いに並進運動させて螺旋形の溝 を形成する。円錐状の壁部に螺旋形の溝を形成する場合には、周知の手段によっ て、中空部材５９の軸Ｘｔ２に沿った並進運動と冠状フレーム７９０作用によっ て起こる複数のローレット支持台の放射方向への同時の移動とを同期させる。

前述したように、面仕上げ用ローレットを一定の圧力で回転させて溝の深さを一 定にすることが可能である。特に溝が螺旋形の溝である場合に可能である。この 操作を行う場合、面仕上げ用ローレットの軸は、回転体壁部からほぼ一定の、距 離に保持されている。本発明による装置の上記実施様態において、特にローレッ ト支持台支持部材の１つに対してローレット支持台を周期的に駆動させる装置を 、ローレットの軸がローレットの支持部材に対して固定された装置に置換するこ とができる。徐々に溝を望ましい深さにするために、螺旋形の溝の進行方向に、 周期動作をする３゛つの溝形成用ローレットを配置することができる。第４のり 一レット支持台支持部材は、面仕上げ用ローレットを備える。ローレットが連続 的に既に形成された溝の底を回転ｊ−でその面を平らにするように、面仕上げ用 ローレットの軸と回転体壁部の距離は、ある一定値に決める。この面仕十げ用１ ７−・レットの輪郭は、螺旋形の溝に与えようさする最終的な形に対応する。溝 の輪郭をさらにきれいにするために、回転体壁部の軸のまわりに、４つではなく 例えば６つのり一レフト支持台支持部材を配置し、これらローレット支持台支持 部材の２つに軸の固定された面仕上げ用ローレットを備え付けるこｂができる。

、−れら面仕上げ用ローレットが溝の底を連続的に回転するＬ面が平らになる。

数値の例として、第８図及び第９図の装置に対応する装置を使用して外径９．４ ５ｃｍ　（３と１７２ブース）、壁部の厚さ６ｍ１１１の鋼鉄管の外壁に螺旋形 の溝を形成するこ々を考える。この管を１秒当り９回転の速度でその管の軸のま わりを回転させ、同時に、この管をその軸沿いにローレフトに対して１秒当り３ ８．１ｍｍの速度で並進運動させる。互いに９０”の角度をなすように配置され た４つのローレット支持台支持部材は、各々溝形成用縁部を１つのみ備える直径 ６１ｎｗのローレットを備える。これらローレットのうちの３つは、第９図に示 すように回転自在に装着されている。すなわち、ローレットの軸は、図示してい ない駆動装置により、その軸に垂直な平面内に位置する円周を辿って、その軸自 身に平行に周期的に移動する。

この円周の半径はＱ、４＋ｎｍであり、周期的移動回数は溝が形成される材料の 種類に応じて２０００乃至３０００回／秒である。第４のローレットは、固定軸 に回転自在に装着された面仕上げ用ローレットである。ローレフト支持台の支持 部材は、管の壁部に対する径方向の距離を調節して、各ローレットの溝形成用縁 部の最大侵入深度が以下の値になるようにしである。

第１のローレット；　０．４ｍ 第２のローレット；　０．８ｍｎ＋ 第３のローレット；　ｌＪｍｍ 第４のローレット；１．２閤 最初の３つのローレットは、各々０．４ｍｍずつ侵入して徐々に溝を形成する。

第４番目のローレットは、第３番目のローレットの達した深さで作動するが、一 定の深さで面を平らにする。

ローレット支持台支持部材は、前述のように、傾斜させて、最初の３つのローレ ットの溝形成用縁部の軌跡の包絡線が、形成すべき螺旋形の溝の接線に平行とな るようにしである。

固定軸をもつ第４のローレットを装着するローレット支持台支持部材にも同じ傾 斜を与える。このようにして形成された螺旋形の溝は極めて高精度で、表面の状 態も良好であり、さらに、管の内部は、外部に溝が形成された部分でもほとんど 変形していないことがわかる。

ここに説明した本方法及び本装置を適用する際に、本発明の範囲内で極めて多く の変更を行うことができる。特に、ローレットを変形してあらゆる輪郭の溝を形 成することができる。形成しようとする溝が螺旋形である場合は、例えばねじ接 合に期待される締め性及び気密性の条件が満たされるように溝の輪郭を最適の形 にすることができる。

本発明による方法及び装置には極めて多くの応用が可能であるが、それらも本発 明に含まれる。

閏瞭ｆｌ査報告 ＡＮＮＥＸ　ＴＯＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯ ＲＴ　０ＮＸＮＴＥＲＲＡＴＸＯＮＡＬ　ＡＰＩ’ＬＸＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ７ＴＲ１３６１０００４Ｂ　（ＳＡ　１１９３９）ｅｐｏｒｔ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．可延性もしくは可塑性の材料からなる中空部材から材料を除去することなく 該中空部材の回転体壁部に溝を形成する方法であって、ある軸に回転自在に装着 された少なくとも１つの回転体ローレット（１１、２１）を使用して、該軸と垂 直平面との交点に所定の閉曲線（１２、２２）に沿った軌跡を周期的に辿らるよ うに、該ローレットを上記軸自身に平行に移動させ、他のローレットの軸と該垂 直平面との交点は該曲線を辿ることなく、該ローレットは少なくとも１つの溝形 成用縁部（１５，２４）を備えており、その周期的な軌跡の包絡線は該回転体壁 部との間に該回転体壁部のまわりを相対的に移動する交差ゾーン（１３、２５） を有し、該溝形成用縁部の最大径は、延長線が該中空部材の軸（Ｘ２、Ｘ５）及 び該交差ゾーン（１３、２５）と交わる、該所定の閉曲線の対角線（ＥＤ）の長 さより大きいことを特徴とする方法。
2. ２．上記所定の閉曲線（１２）は、円であることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。
3. ３．上記所定の閉曲線（２２）は細長い形であり、該所定の閉曲線２２は、上記 所定の閉曲線の、延長線が上記交差ゾーン（２５）及び上記中空部材の回転体壁 部の軸（Ｘ５）と交わるる対角線（ＥＤ）が、上記所定の閉曲線の最長対角線（ ＢＣ）にほぼ垂直となる方向を向けられていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の方法。
4. ４．上記中空部材の回転体壁部（３０、３４）を上記交差ゾーンに対して該回転 体壁部の軸沿いに並進運動させるとともに該回転体壁部を回転運動させて、上記 回転体壁部に螺旋形の溝（３１、３５）を形成することを特徴とする請求の範囲 第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．上記ローレット（６１、６２）の溝形成用縁部が描く包絡線の含まれる平面 は、上記交差ゾーン及び上記中空部材の回転体壁部の軸（Ｘ２５）の両者と交わ る、上記平面内に存在する軸（Ｘ２５）のまわりで方向調節可能であることを特 徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．上記包絡線の含まれる平面は、上記交差ゾーン内で形成中の螺旋形の溝（３ １）の接線に平行な方向に向けることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載 の方法。
7. ７．複数のローレット（６１、６２）を、該複数のローレットの各溝形成用縁部 の軌跡に対応する包絡線が、上記回転体壁部（６０）との間に該回転体壁部のま わりに配置された互いに異なる交差ゾーンを形成するように配置させて使用する ことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．中空部材の円筒形ではない回転体壁部（３４）に螺旋形の溝を形成するため に、該回転体壁部の軸と、ローレット（３６）の溝形成用縁部の軌跡に対応する 少なくとも１つの包絡線との間の距離を可変にして、交差ゾーンの深さを制御す ることを特徴とする請求の範囲体１項乃至第７項のいずれか１項に記載の方法。
9. ９．上記回転体壁部の軸の延長線上に位置する観察者にとって、該回転体壁部（ １０、２０）の回転方向（Ｆ１、Ｆ６）及び対応するローレットの軸の交点によ って所定の閉曲線（１２、２２）が描かれていく方向（Ｆ２、Ｆ４）が同じであ ることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．少なくとも１つの溝形成用ローレットと組合わせて、軸が回転体壁部から ほぼ一定の距離を保ち、縁部が該溝形成用ローレットの上流に既に形成されてい る溝内を回転する面仕上げ用ローレットを使用することを特徴とする請求の範囲 第１項乃至第９項のいずれか１項に記載の方法。
11. １１．ねじ接合を実現するために金属管の、円筒状もしくは円錐状の端部の壁面 に螺旋形のねじの形態の溝を形成することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第 １０項のいずれか１項に記載の方法の応用。
12. １２．第１の回転駆動手段に連結され、ある軸のまわりに回転する支持部材と回 転体壁部を備える中空部材を保持して、該回転体壁部の軸と、上記支持部材の回 転軸を一致させる保持手段とを備えた、可延性もしくは可塑性の材料からなる中 空部材から材料を除去することなく該中空部材の回転体壁部に材料を除去せずに 溝を形成する装置であって、該装置は少なくとも１つの堅固なローレット支持台 （４２、６７）を備え、該ローレット支持台には１つのローレット（４１、６５ ）だけが該ローレット支持台に固定された軸（Ｘ１６、Ｘ２３）に回転自在に装 着されており、該ローレットの軸がそれ自身に平行に移動し、且つその垂直平面 との交点が周期的に所定の閉曲線（４６）を辿るように、同期的には記ローレッ ト支持合を移動させる第２の駆動手段（４３、Ｘ２４）を備え、さらに、上記ロ ーレットの少なくとも１つの溝形成用縁部の周期的な軌跡の包絡線が上記回転体 壁部との間に交差ゾーンを形成するように該ローレット支持台と該回転体壁部の 間の距離を変化させる調節手段（４４、７１）を備えることを特徴とする装置。
13. １３．あるひとつのローレット支持台に対応するローレット（４１）は、少なく とも１つの溝形成用縁部を備えており、該溝形成用縁部の最大直径は、上記所定 の閉曲線（４６）の、延長線が上記交差ゾーン（４８）及び上記中空部材の回転 体壁部（４０）の軸（Ｘ１５）と交わる対角線の長さより大きいことを特徴とす る請求の範囲第１２項に記載の装置。
14. １４．上記ローレット（６５）が回転自在に装着されている軸Ｘ２３の辿る上記 の所定の閉曲線は、円周であることを特徴とする請求の範囲第１２項もしくは第 １３項に記載の装置。
15. １５．螺旋形の溝を形成するために、該中空部材の軸（Ｘ２２）のまわりの該中 空部材の回転運動に同期させて、該中突部材（５９）を該軸（Ｘ２２）に沿って 上記ローレットに対して相対的に移動させる移動手段を備えることを特徴とする 請求の範囲第１２項乃至第１４項のいずれか１項に記載の装置。
16. １６．上記所定の閉曲線（４６）は、円ではなく、その最長対角線は、延長線が 上記交差ゾーン及び上記回転体壁部と交わる対角線に垂直であるように上記回転 壁部に対する方向を決められていることを特徴とする請求の範囲第１２項、第１ ３項、もしくは第１５項のいずれか１項に記載の装置。
17. １７．少なくとも１つのローレット支持台（６７）は、該ローレット支持台に対 応するローレットの少なくとも１つの溝形成用縁部の軌跡の包絡線が含まれる平 面内に存在し、且つ上記交差ゾーン及び上記回転体壁部の軸（Ｘ２２）と交わる 軸（Ｘ２５）のまわりで方向調整可能であることを特徴とする請求の範囲第１２ 項乃至第１６項のいずれか１項に記載の装置。
18. １８．少なくとも１つのローレット支持台を上記回転体壁部（６０）の軸（Ｘ２ ５）の方向に、該ローレット支持台に対して該軸沿いに該回転体壁部が並進運動 するのに応じて移動させる駆動手段（７９）を備えることを特徴とする請求の範 囲第１２項乃至第１５項のいずれか１項に記載の装置。
19. １９．上記装置は、上記回転体壁部の軸のまわりに配置された複数のローレット 支持台を備え、該複数のローレット支持台の各々は唯一の溝形成用ローレット（ ６１、６２）を備えることを特徴とする請求の範囲第１２項乃至第１６項のいず れか１項に記載の装置。
20. ２０．少なくとも１つのローレット（２６、２７、２８、２９）は、複数の溝形 成用縁部（Ａ１−Ｂ１、Ａ２−Ｂ２、Ａ３−Ｂ３、Ａ４−Ｂ４）を備えることを 特徴とする請求の範囲第１２項乃至第１７項のいずれか１項に記載の装置。
21. ２１．少なくとも１つのローレット支持台は、軸が周期的に移動をしない面仕上 げ用ローレットを備え、上記装置はまた溝を形成するために使用される溝形成用 ローレットを備える少なくとも１つのローレット支持台を備え、既に形成された 該溝の内部を上流に設けられた面仕上げ用ローレットが連続的に回転することを 特徴とする請求の範囲第１２項乃至第１８項のいずれか１項に記載の装置。
22. ２２．複数の溝形成用ローレット（２６、２７、２８、２９）が同一の溝を辿る 時、該複数の溝形成用ローレットは、それらのうちの少なくとも１つの溝形成用 縁部の軌跡の包絡線の交差ゾーンの深さが、少なくとも１つの別の溝形成用ロー レットの縁部に対応する包絡線の交差ゾーンの深さと相違することを特徴とする 請求の範囲第１７項乃至第１９項のいずれか１項に記載の装置。