JP2003278968A - 管の挿口突部の形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管の挿口突部を量産工程において能率良く形
成できるようにする。 【解決手段】 管１をこの管１の軸心と交差する水平方
向に搬送する搬送ライン２１に沿って、管１の挿口２に
生じた楕円を矯正するための楕円矯正装置２２と、管１
の挿口２の外周に装着された挿口リング３をこの管１に
溶接するための挿口リング溶接装置２３と、挿口リング
３が溶接された挿口２の部分を加熱して溶接残留応力を
除去するための残留応力除去装置２４と、挿口２を、こ
の挿口２の外周に溶接された挿口リング３に対応した形
状に機械加工するための機械加工装置２５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は管の挿口突部の形成
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ダクタイル鋳鉄管の継手として、互いに
接合される一対の管どうしの離脱を防止した離脱防止管
継手あるいは耐震管継手が知られている。また、このよ
うな管継手として、互いに接合される一方の管の挿口の
外周に挿口突部を形成するとともに、この挿口が挿入さ
れる他方の管の受口の内部にロックリングを装着して、
挿口突部が受口の奥側からロックリングに引っ掛かるこ
とにより、受口と挿口の離脱を防止したものが知られて
いる。 【０００３】鋳鉄管の挿口の外周に挿口突部を形成する
ための手法として、図１３に示すようなものが知られて
いる。すなわち、図１３において、ダクタイル鋳鉄管１
の一端部には挿口２が形成されており、この挿口２に挿
口リング３が外ばめされて固定されることにより、挿口
突部４が形成される。挿口２の先端には、面取部５が形
成されている。挿口リング３には、外周溝６と外周テー
パ面７とが形成されている。８は外周溝６の溝底部であ
る。 【０００４】このようなものにおいて、挿口突部４を形
成する際には、同図（ａ）（ｂ）に示すように挿口２の
面取部５の案内作用によって挿口リング３を挿口２に外
ばめし、この挿口リング３を挿口２の先端から距離をお
いて位置させるとともに、その外周テーパ面７を挿口２
の先端側になるように位置させる。次に、同図（ｃ）に
示すように外周溝６に溶接を施して溶融金属を供給し、
かつ溶接時の熱により溝底部８およびそれに対応した挿
口２の表面部分に溶け込みを生じさせる。同図（ｃ）に
おいて、９はその溶接部、１０はその溶け込み部であ
る。溶接作業が終了したなら、同図（ｄ）に示すように
挿口リング３の外周テーパ面７に対応して、挿口２の先
端にテーパ加工を施し、挿口２と挿口リング３とにわた
ってテーパ面１１を形成することで、所要の形状の挿口
突部４を形成することができる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記において説明した
挿口突部４の形成方法は原理的なものであるが、本発明
は、このような管の挿口突部を量産工程において能率良
く形成できるようにすることを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、管をこの管の軸心と交差する水平方向に搬送
する搬送ラインに沿って、この管の挿口に生じた楕円を
矯正するための楕円矯正装置と、この管の挿口の外周に
装着された挿口リングをこの管に溶接するための挿口リ
ング溶接装置と、挿口リングが溶接された挿口の部分を
加熱して溶接残留応力を除去するための残留応力除去装
置と、挿口を、この挿口の外周に溶接された挿口リング
に対応した形状に機械加工するための機械加工装置とを
設けたものである。 【０００７】このような構成であると、搬送ラインに沿
って搬送される管は、その挿口の外周に挿口リングが装
着されたうえで、この挿口リングが溶接装置によって管
に溶接される。この溶接部は、残留応力除去装置におい
て所定の温度に加熱されて冷却されることにより、溶接
後の残留応力が除去された健全な状態となる。次に、溶
接部における挿口が機械加工装置によって挿口リングに
対応した形状に機械加工されることで、所要の挿口突部
が形成されることになる。 【０００８】楕円矯正装置は、搬送ラインに沿った任意
の位置に設けることができる。この楕円矯正装置を、た
とえば溶接装置よりも上手側に設けると、溶接前の管の
挿口に生じている楕円を矯正することができる。あるい
は、楕円矯正装置は残留応力除去装置よりも下手側に設
けることもでき、その場合は、溶接時および残留応力除
去時における熱歪により生じた管の楕円を矯正すること
ができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の管
の挿口突部の形成装置の概略構成を示す平面図である。
ここで２１は搬送ラインで、一端に挿口２を有するとと
もに他端に受口１２を有した鋳鉄管１を水平方向に支持
した状態で、この管１をその軸心と直角な水平方向に搬
送可能とされている。図示の搬送ライン２１において
は、鋳鉄管１の挿口２の位置に対応して、搬送方向に沿
った上手側から、楕円矯正装置２２と、挿口リング溶接
装置２３と、残留応力除去装置２４と、機械加工装置２
５とが、この順で設けられている。 【００１０】楕円矯正装置２２について詳細に説明す
る。この楕円矯正装置２２が設けられている位置には、
この楕円矯正装置２２に搬入される前の管１、あるいは
この楕円矯正装置２２に搬入された管１の挿口２の楕円
の度合いを調べるための、図２および図３に示されるよ
うな楕円ゲージ２７が設けられている。この楕円ゲージ
２７は、図示のような板状の環状体によって形成されて
おり、その中央に通し穴２８が貫通状態で形成されてい
る。 【００１１】この楕円ゲージ２７は通りゲージとして構
成されており、通し穴２８は真円状に形成され、その内
径は、図３（ｂ）に示すように、管１が許容される最大
範囲の楕円形状であるときのその楕円の長軸の長さに対
応した寸法ｄで形成されている。 【００１２】このような構成の楕円ゲージ２７を用いて
管１の挿口２の楕円の度合いを測定する際には、作業者
がこの楕円ゲージ２７を挿口２の端面１３に当てる。こ
のとき、挿口１が図３（ａ）に示すようにほぼ真円であ
る場合や、図３（ｂ）に示すように楕円ではあるがその
程度が低いゆえに許容できるものであり、その矯正が必
要ない場合には、楕円ゲージ２７は挿口２の外側にはま
り合う。すなわち、挿口２の先端が楕円ゲージ２７の通
し穴２８を通過する。 【００１３】これに対し、挿口２に矯正が必要となる程
度の大きな楕円が発生している場合には、図３（ｃ）に
示すように、その楕円の長軸の長さが通し穴２８の内径
よりも大きくなる。このため、楕円ゲージ２７は、挿口
２の端面１３に当たってもはや挿口２の外側にはまり合
うことができなくなる。これにより、その管１の挿口２
について楕円の矯正が必要であることが確認される。 【００１４】図４および図５は、楕円矯正装置２２の構
成を示す。この楕円矯正装置２２は、受け台２９と、こ
の受け台２９の上方に設けられた昇降式の押し台３０と
を有し、受け台２９の上に管１の挿口２をその長軸の方
向が上下方向となるように載せ、油圧シリンダなどによ
って駆動される押し台３０で挿口２をその楕円の長軸の
方向に押圧することで、すなわち挿口２にその長軸方向
の圧縮力を作用させることで、この挿口２を真円に近づ
く方向に変形させて、その楕円度がゲージ２７で測定さ
れる許容範囲内に収まるようにするものである。受け台
２９と押し台３０とには、両者の間に管１を挟み込んで
押圧しやすいように、この管１の外周のカーブに対応し
た凹部３１、３１がそれぞれ形成されている。 【００１５】挿口リング溶接装置２３について説明す
る。この挿口リング溶接装置２３の位置あるいはその手
前の位置で、図６に示すように管１の挿口２には挿口リ
ング３が外ばめされる。挿口リング３は、図１３に示し
たものと同様に、外周溝６と、外周テーパ面７と、溝６
の底部８とを有する。また、ここでは、図示のように挿
口リング３は周方向一つ割りに形成され、挿口２にゆる
く外ばめされるように構成されている。３２はその周方
向に沿った分割部である。 【００１６】図７に示すように、挿口リング溶接装置２
３は、溶接トーチ３３と、この溶接トーチ３３の近傍に
設けられた第１の押さえローラ３４と、第１の押さえロ
ーラ３４よりも溶接トーチ３３から離れて位置する第２
の押さえローラ３５とを有する。 【００１７】図７および図８に示すように、第１の押さ
えローラ３４は、挿口リング３の外周に当たることで、
この挿口リング３の部分を挿口１に向けて押圧可能なロ
ーラ部３６を有するとともに、挿口リング３の外周溝６
にその軸心方向の実質的な隙間なしにはまり込む環状突
部３７と、挿口２の端面１３に接することができるフラ
ンジ部３８とを有している。したがって、第１の押さえ
ローラ３４は、溶接トーチ３３の近傍の位置で、挿口リ
ング３における今まさに溶接されようとしている部分
を、挿口２に対して軸心方向に位置決めした状態で、こ
の挿口２に押圧することができるように構成されてい
る。 【００１８】第２の押さえローラ３５は、図７および図
９に示すように、挿口リング３の外周に当たることで、
この挿口リング３の部分を挿口１に向けて押圧可能なロ
ーラ部３９と、挿口リング３の外周溝６にその軸心方向
の実質的な隙間なしにはまり込む環状突部４０とを有し
ている。この第２の押さえローラ３５は、第１の押さえ
ローラ３４から周方向に距離をおいた位置において、挿
口２の軸心方向に沿って第１の押さえローラ３４と同じ
位置で挿口リング３を押圧することになる。このため、
第１の押さえローラ３４の位置のみならず、この第２の
押さえローラ３５の位置でも挿口リング３を軸心方向に
位置決めして挿口２に押圧するため、挿口２に溶接され
る挿口リング３をより確実に軸心方向に位置決めするこ
とができるとともに、この挿口リング３が振れやねじれ
などを生じた状態で挿口に溶接されることを確実に防止
することができる。 【００１９】溶接トーチ３３は、このように第１および
第２の押さえローラ３４、３５によって位置決め状態で
挿口２に押圧された挿口リング３の外周溝６に溶接を施
して溶融金属を供給し、それによって溶接部９および溶
け込み部１０を形成可能に構成されている。 【００２０】次に残留応力除去装置２４について説明す
る。図１０は残留応力除去装置２４の平面図、１１はそ
の正面図である。この残留応力除去装置２４は、挿口２
における挿口リング３を溶接した部分をこの挿口２の外
周側から加熱可能な第１のバーナ４２と、挿口２の内部
に挿入されて上記の部分を挿口２の内周側から加熱可能
な第２のバーナ４３とを有する。残留応力除去装置２４
の位置に搬入された管１がその軸心方向に移動されるこ
とで、あるいは同位置に搬入された管１に対し残留応力
除去装置２４が軸心方向に移動されることで、第２のバ
ーナ４３が挿口２の内部に挿入されるとともに、第１の
バーナ４２が挿口リング３の部分に向かい合うことにな
る。 【００２１】そして、この状態で管１がその軸心まわり
にゆっくりと回転されることで、第１および第２のバー
ナ４２、４３によって、挿口突部４の部分を内外周とも
に全周にわたって加熱かつその後に冷却し、溶接により
生じた残留応力を除去あるいは緩和することが可能であ
る。 【００２２】第１および第２のバーナ４２、４３のほか
に、図１１に示すように必要に応じて補助バーナ４４を
設けて、第１および第２のバーナ４２、４３による加熱
の前に予備的な加熱を行うことも可能である。また、図
１に示すように、残留応力除去装置２４を２台あるいは
それ以上に設置して、挿口２の溶接部を多段に加熱する
ことも可能である。 【００２３】図１２は、機械加工装置２５を示す。この
機械加工装置２５は、図１３（ｄ）の場合と同様に、挿
口リング３の外周テーパ面７に対応して挿口２の先端の
外周にテーパ加工を施すことにより、挿口２と挿口リン
グ３とにわたってテーパ面１１を形成するためのもので
ある。このため、機械加工装置２５は、挿口２の内周を
チャックするための複数の爪４６を有したチャック装置
４７と、このチャック装置４７にてチャックされた状態
で軸心まわりに回転される挿口２と挿口リング３とにわ
たってテーパ面１１を切削加工するためのバイト４８と
を有する。 【００２４】バイト４８は刃物台４９に取り付けられ、
この刃物台４９は、ばね５０によって挿口２の方に向け
てこの挿口２の径方向に押圧されるように構成されてい
る。刃物台４９には倣いローラ５１が設けられ、この倣
いローラ５１は、ばね５０による刃物台４９の押圧力に
よって、挿口リング３が取り付けられた部分以外の挿口
２の外面に押し付けられるように構成されている。 【００２５】倣いローラ５１は、上記のようにばね５０
の力によって挿口２の外面に押し当てられることで、こ
の挿口２が真円状でなくある程度楕円状になっていて
も、その回転に追随して、常に挿口２の外面に接するこ
とになる。そして、それに対応して刃物台４９も挿口２
の径方向に移動し、この刃物台４９に取り付けられたバ
イト４８が、倣いローラ５１の動きに対応した倣い動作
を行うことになる。このため、挿口２が真円状でなくあ
る程度楕円状になっていても、テーパ面１１を所定の形
状および寸法で切削加工することができるように構成さ
れている。 【００２６】次に、上記の構成にもとづく管の挿口突部
の形成方法について説明する。図１に示す鋳鉄管１は、
搬送ライン２１によって、水平方向に支持された姿勢で
その軸心と直角な水平方向に搬送される。このように搬
送された鋳鉄管１は、その挿口２がまず楕円矯正装置２
２に搬入される。楕円矯正装置２２においては、押しし
台３０が上昇された状態の受け台２９の上に挿口２が載
せられた状態で、まず、図２に示すように作業者が楕円
ゲージ２７を手に持つなどして挿口２の端面１３に当て
る。このとき、上述のように挿口２が図３（ａ）に示す
ようにほぼ真円である場合や、図３（ｂ）に示すように
楕円ではあるがその程度が低いゆえに許容できるもので
ある場合には、これらの図から理解できるように楕円ゲ
ージ２７は挿口２の外側にはまり合い、挿口２の先端が
楕円ゲージ２７の通し穴２８を通過する。そして、これ
らの場合は、楕円矯正作業を行うことなしに、鋳鉄管１
を下手側に搬出する。 【００２７】図３（ｃ）に示すように、挿口２に大きな
楕円が発生している場合には、楕円ゲージ２７は、挿口
２の端面１３に当たって、挿口２の外側にはまり合うこ
とができなくなる。これにより、その管１の挿口２につ
いて楕円の矯正が必要であることが確認されるので、そ
の場合は、図４および図５に示すように、挿口２を軸心
まわりに回転させてその楕円の長軸が上下方向となるよ
うに位置させる。そして、その状態で、楕円ゲージ２７
による検査中は上昇姿勢にあった押し台３０を降下させ
て、この押し台３０と受け台２９との間で挿口２をその
楕円の長軸の方向に押圧して変形させる。これにより、
楕円ゲージ２７が挿口２の外側にはまり合う程度に管１
の楕円が矯正されたなら、その矯正作業が完了したとし
て、鋳鉄管１を下手側に搬出する。 【００２８】楕円矯正装置２２から搬出された管１は、
次に挿口リング溶接装置２３に搬入され、水平方向に支
持されかつ軸心方向に位置決めされる。この状態で、挿
口２の外周には、作業者の手作業などによって挿口リン
グ３をゆるく外ばめする。あるいは、搬送ライン２１に
おける楕円矯正装置２２と挿口リング溶接装置２３との
間に、鋳鉄管１に対して何ら作業を行わずにこの鋳鉄管
１を単に支持しておくだけの休止ステージが設けられて
いる場合には、この休止ステージで休止している管１に
あらかじめ挿口リング３をゆるく外ばめしておくことも
できる。 【００２９】そして挿口リング溶接装置２３において
は、図７および図８に示すように、上述のように軸心方
向に位置決めされている鋳鉄管１の挿口リング３を第１
の押さえローラ３４が押圧し、この第１の押さえローラ
３４のフランジ部３８が挿口２の端面１３に当たった状
態で、その環状突部３７が挿口リング３の外周溝６には
まり込むことで、挿口リング３は、挿口２に対して軸心
方向に位置決めされた状態で、挿口２の外面に押圧され
ることになる。溶接トーチ３３は、あらかじめ所定の位
置に配置されることで、このように挿口２に対して軸心
方向に位置決めされた挿口リング３３の外周溝６に溶融
金属を供給可能に位置決めされる。 【００３０】第１の押さえローラ３４から溶接トーチ３
３とは反対側に周方向に距離をおいた位置では、図７お
よび図９に示すように、第２の押さえローラ３５が、挿
口リング３を軸心方向に位置決めした状態で押圧する。 【００３１】そして、この状態で、図７に示すように管
１をその軸心まわりにゆっくりと回転させ、第１および
第２の押さえローラ３４、３５で挿口リング３を軸心方
向に位置決めした状態で押圧しながら、溶接トーチ３３
によって外周溝６に溶融金属を供給し、溶接部９と溶け
込み部１０とを形成する作業を全周にわたって実施す
る。 【００３２】これにより挿口２の外周に挿口リング３が
溶接されることになるが、溶接後の管１は、挿口リング
溶接装置２３から搬出されたうえで、図１０および図１
１に示される残留応力除去装置２４に搬入され、第１お
よび第２のバーナ４２、４３に対して軸心方向に位置決
めされる。ここでは、管１を軸心まわりにゆっくりと回
転させながら、図１１に示すように補助バーナ４４が設
けられている場合は、必要に応じてこの補助バーナ４４
により挿口２を予熱したうえで、第１のバーナ４２で挿
口２における溶接部の外周を加熱するとともに、第２の
バーナ４３で同溶接部の内周を加熱する。これにより、
溶接作業によって生じた内部応力が除去される。 【００３３】上記において図１にもとづき説明したよう
に、残留応力除去装置２４を２台あるいはそれ以上に設
置して、挿口２の溶接部を多段に加熱することも可能で
ある。すなわち、挿口２の溶接部を加熱して残留応力処
理に必要な所定の温度まで昇温するには、相応の時間を
要する。このため、この昇温のための時間は、楕円矯正
のための時間や挿口リングの溶接のための時間や、後述
の機械加工のための時間に比べて、長時間になりやすい
傾向がある。つまり、この昇温時間が、鋳鉄管１に挿口
突部４を形成する際のサイクルタイムに関し時間的なネ
ックとなる傾向がある。この点についての対応策とし
て、第１および第２のバーナ４２、４３の能力を増大さ
せるほかに、上述のように補助バーナ４４を用いたり、
図１に示すように残留応力除去装置２４を２段以上の多
段に配置したりすることができる。図１に示すように２
段などの多段に配置したときは、前段によって予備的に
加熱し、後段によって本格的に加熱することになる。 【００３４】残留応力除去装置２４は、上述のようにバ
ーナ４２、４３、４４によって挿口２の溶接部を加熱す
るように構成できるほかに、高周波誘導加熱装置などの
他の加熱手段を用いて加熱を行うように構成することも
できる。 【００３５】残留応力の除去が行われた鋳鉄管１は、次
に残留応力除去装置２４から搬出されて機械加工装置２
５に搬入される。ここでは、鋳鉄管１は軸心方向に位置
決めされたうえで、その挿口２の内周がチャック装置４
７によってチャックされる。このとき、管１は楕円矯正
装置２２によってその楕円がある程度矯正されている
が、必ずしも真円の状態ではなく、また挿口リング３の
溶接の際の熱によって若干の楕円が生じている可能性も
ある。チャック装置４７は、各爪４６が個別に出退する
ように構成されることで、このように若干楕円の状態に
ある管１を全周にわたって均等にチャックすることがで
きる。 【００３６】次に、このようにチャックされた状態で軸
心まわりに回転される鋳鉄管１に、ばね５０の力によっ
て刃物台４９を接近させ、倣いローラ５１を、挿口リン
グ３の側方における挿口２の外面に接触させる。する
と、倣いローラ５１は、ばね５０による押圧力および挿
口２からの反力にもとづき、管１の挿口２の楕円に対応
して出退することで、この管１の楕円の状況にかかわら
ず常に挿口２に接触して回転する状態を保つ。これによ
り、刃物台４９すなわちバイト４８も、管１の挿口２の
楕円に倣って出退することができる。 【００３７】この状態で刃物台４９に管１の軸心方向の
送りを与えると、バイト４８によって挿口２の先端部の
外周が切削され、それにより、管１の楕円の状況にかか
わらず挿口２の全周にわたってテーパ面１１を機械加工
することができ、所定の形状の挿口突部４を形成するこ
とができる。 【００３８】機械加工の終了した管１は搬送ライン２１
に沿って次工程に向け搬送されるが、上述のように挿口
リング３を溶接する工程で熱により若干の楕円が発生し
ている可能性がある。そこで、図１に示すように機械加
工装置２５の下手側にも楕円矯正装置２２を設けて、そ
の楕円を矯正することができる。また、挿口リング溶接
装置２３、残留応力除去装置２４、機械加工装置２５で
は、挿口２に楕円が発生していても支障なく作業を行う
ことができるため、上述のように挿口リング溶接装置２
３の上手側に楕円矯正装置２２を設ける代わりに、機械
加工装置２５の下手側のみに楕円矯正装置２２を設ける
ようにしてもよい。さらに楕円矯正装置２２は、搬送ラ
イン２１に沿った任意の位置に設けることもできる。 【００３９】 【発明の効果】以上のように本発明によると、管をこの
管の軸心と交差する水平方向に搬送する搬送ラインに沿
って、この管の挿口に生じた楕円を矯正するための楕円
矯正装置と、この管の挿口の外周に装着された挿口リン
グをこの管に溶接するための挿口リング溶接装置と、挿
口リングが溶接された挿口の部分を加熱して溶接残留応
力を除去するための残留応力除去装置と、挿口を、この
挿口の外周に溶接された挿口リングに対応した形状に機
械加工するための機械加工装置とを設けたため、搬送ラ
インに沿って搬送される管の挿口の外周に挿口リングを
装着したうえで、この挿口リングを溶接装置によって管
に溶接することができ、しかもこの溶接部は、残留応力
除去装置において所定の温度に加熱されて冷却されるこ
とにより、溶接後の残留応力が除去された健全な状態と
することができ、さらに、溶接部における挿口が機械加
工装置によって挿口リングに対応した形状に機械加工さ
れることで、所要の挿口突部を形成することができ、し
たがって本発明によると、管の挿口突部を量産工程にお
いて能率良く形成することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態の管の挿口突部の形成装置
の概略構成を示す平面図である。 【図２】楕円ゲージの使用状態を示す斜視図である。 【図３】楕円ゲージの使用状態を示す正面図である。 【図４】楕円矯正装置の概略構成を示す側面図である。 【図５】楕円矯正装置の概略構成を示す正面図である。 【図６】鋳鉄管に挿口リングを外ばめする様子を示す図
である。 【図７】鋳鉄管に挿口リングを溶接する様子を示す要部
の正面図である。 【図８】図７における第１の押さえローラの側面図であ
る。 【図９】図７における第２の押さえローラの側面図であ
る。 【図１０】残留応力除去装置の要部の平面図である。 【図１１】図１０の残留応力除去装置の正面図である。 【図１２】機械加工装置の要部の平面図である。 【図１３】従来の管の挿口突部の形成方法を示す図であ
る。 【符号の説明】 １ ダクタイル鋳鉄管 ２ 挿口 ２１ 搬送ライン ２２ 楕円矯正装置 ２３ 挿口リング溶接装置 ２４ 残留応力除去装置 ２５ 機械加工装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高知尾 昭次 千葉県船橋市栄町２丁目16番１号 株式会 社クボタ船橋工場内 (72)発明者 斉藤 満 千葉県船橋市栄町２丁目16番１号 株式会 社クボタ船橋工場内 Ｆターム(参考） 3H015 FA08

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 管をこの管の軸心と交差する水平方向に
   搬送する搬送ラインに沿って、この管の挿口に生じた楕
   円を矯正するための楕円矯正装置と、この管の挿口の外
   周に装着された挿口リングをこの管に溶接するための挿
   口リング溶接装置と、挿口リングが溶接された挿口の部
   分を加熱して溶接残留応力を除去するための残留応力除
   去装置と、挿口を、この挿口の外周に溶接された挿口リ
   ングに対応した形状に機械加工するための機械加工装置
   とを設けたことを特徴とする管の挿口突部の形成装置。