JP2003512178A - 管を成形する方法と装置 - Google Patents

管を成形する方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 管用の溶接設備（１）において、管胴の外被膜に損傷を与えることなく管胴から管を形成することを可能にする、種々異なった減寸加工段と１つのトランスファ装置（２）が使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野： 本発明は、独立請求項１並びにその他の方法上の独立請求項に発明の上位概念
として規定した形式の溶接管を製造する方法、並びに独立請求項１４並びにその
他の装置上の独立請求項に発明の上位概念として規定した形式の溶接管を製造す
るための溶接設備に関する。
【０００２】 背景技術： 縦方向に閉じた長い実質的に管状の母材に内部高圧式塑性変形加工を施して成
形部品を形成するための製造装置に対する需用は益々増大している。このような
管状母材は、非回転対称形横断面又は部分的に回転対称形の横断面を有する管又
は中空体として形成することができ、かつ多種多様の目的に使用される。内部高
圧式塑性変形加工によって製作された成形部品が、例えば乗用車又は貨物自動車
又はその他の車両の車体構造で使用される場合、成形部品の外被膜品質を重要視
する傾向が益々増大している。それというのは該成形部品は、車体部品として使
用されるので、仕上がった車体で当然人目を避けられないからである。今日この
目的のために長さ１ｍ〜４ｍの管が使用され、該管の直径／肉厚比は、６０又は
それ以上である。しかし長さがそれ以上に増大し、例えば５ｍを超える一方、直
径／肉厚比が４０又はそれ以下に減少し、或いは１００，１５０又はそれ以上に
増大することも当然予測される。更に又、部分的に扁平にされた側壁部分或いは
平行に延びる側壁部分を有する非回転対称形体、例えば楕円形横断面体又は卵形
横断面体もしくは四辺形体又は三角形体が使用されることも予測される。横断面
は、あらゆる可能横断面形状を要求できる使用目的如何に係っている。
【０００３】 内部高圧式塑性変形加工によって成形部品に成形されるこのような被加工体の
母材は、将来の加工部品周壁となる扁平な断裁板金である。プレス機又は丸め成
形機における塑性変形加工によって、前記断裁板金は、長い管状体に変形加工さ
れるが、該管状体は縦方向では閉じられていない。それというのは、板金の相応
の両エッジは並列的に位置してはいるが、まだ互いに接合されていないからであ
る。接合は、レーザーのようなエネルギービームを用いた溶接によって、或いは
その他適当な溶接法によって行われ、その間、両縦エッジは、突合せ位置に保持
される。溶接シームの品質はその場合、例えば気密性及び後続の内部高圧式塑性
変形加工中の弾性率に関連した特別の要件の基礎となる。
【０００４】 一般的に、溶接された長い管状体は高品質の溶接継手をもって、かつ使用目的
に応じて高品質の管外被膜をもって製作されねばならない。それというのは成形
部品においては擦過傷や圧痕は望ましくなく、或いは許容不能だからである。
【０００５】 発明の開示： 従って本発明の課題は、特に高い外被膜を備えた長尺の管状体の合理的な生産
を可能にする方法と装置を提供することである。
【０００６】 なお以下の説明において使用される、管及び管胴という概念は、上記の説明に
相応して、種々の横断面に成形された長い管状体を意味するものとする。
【０００７】 前記課題は本発明の第１のアスペクトによれば、特に高品質の外被膜を有する
溶接管を製造する方法において、請求項１の特徴部に記載した構成手段によって
解決される。
【０００８】 管胴を形成する設備（これは管胴を複数の曲げ工程で形成するプレス機、或い
は丸め成形機であってもよい）と溶接設備との間に複数のトランスファ・モジュ
ールを設け、該トランスファ・モジュールを共通の制御装置によって作動制御し
て、前記の管胴形成設備と本来の溶接機械との間の緩衝器機能を前記トランスフ
ァ・モジュールに分担せることによって、非連続的な管胴製造を、連続的な溶接
動作に適合させることが可能になる。その場合プレス機において例えば同時に３
本の短い管胴又は１本の長い管胴を成形し、移送（トランスファ）路線区では個
々の管胴の減速及び／又は増速によって、溶接域ではできるだけ連続的に間隔を
詰めて走行する管胴列を形成するように前記管胴を配置することが可能になる。
【０００９】 また管の給送を本来連続的に行う場合、溶接域において最適の生産高を得るよ
うに管を供与できるように移送路線区を構成することも可能である。
【００１０】 本発明の別のアスペクトによれば、管胴の移送は、管胴の外被膜を全く損傷さ
せず、かつ特に移送中に管胴の両エッジの正しい位置を保証し、かつ溶接域にお
けるエッジ・ギャップの後の閉鎖を考慮して、いずれにしても移送中に管胴が先
ず押し合わされるようにして行われる。管の押し合わせが行われるのは、断裁板
金を管に塑性変形した後に弾性的な跳ね戻りが生じて、管胴の両エッジ間のギャ
ップを再び幾分開くからである。また断裁板金の塑性変形加工のために適用され
る加工法に応じて前記ギャップは充分狭いこともあれば、全く狭くないこともあ
る。また付加的に、所与の加工設備において使用される板金合金もしくは板金肉
厚が相異していることに基づいて、形成されるギャップも相異することになり、
それに応じて管胴の加工修正が後で必要になることがある。
【００１１】 損傷なく移送するという課題は、請求項２に記載した構成手段によって解決さ
れる。
【００１２】 管胴を内側から支持することによって、外被膜はいたわられる。また移送中、
エッジ位置を規定するためのセンタリング手段が内面に、或いはエッジ自体に係
合することができる。例えば内側から係合するローラの形及び／又はエッジに係
合する板ばね部材の形の、このようなセンタリング手段は、管胴をすでに溶接機
の引込み口へ予め方位づけることになり、これによって管胴閉鎖に加えて必要な
方位修正運動も微々たるものになるので有利である。また移送時にすでに管胴の
エッジギャップの部分的閉鎖も可能になるので有利であり、これは殊に有利には
、管胴のために外側から係合する、相互位置を調整可能な駆動ローラによって行
われる。
【００１３】 更に、トランスファ・モジュールが、元々過度に開いた状態で給送される管胴
をもっと閉鎖するのを支援しない場合もそうであるが、溶接機内へ管胴を引込む
際、もしくは管胴をトランスファ・モジュールから溶接機に引渡す際に、管胴の
ソフトな、例えば衝撃のない進入を保証するという課題がある。多種多様の管寸
法及びギャップ幅も標準的に溶接機によって加工できなければならない。管胴の
外被膜品質が操作によって全く損傷を受けることがないならば、付加的に有利で
ある。
【００１４】 前記の課題は、請求項５の特徴部に記載した構成手段によって解決される。引
込み手段が管胴を、引込み手段の開放位置で受容することによって、管胴の外被
膜を損傷することになるような、引込み手段に対する管胴の衝撃的な衝突は無く
なる。管胴センサによって発動される、規定値への引込みローラの閉鎖は、比較
的ソフトに行われるので、殊に有利にはプラスチックでコーティングの施された
、或いはプラスチックから成る引込み手段もしくはローラが、管胴の外被膜を損
傷することはない。引込み手段は、管胴に係合することによって、該管胴を部分
的に閉鎖させ、これと同時に又、溶接機のステーションを通って、搬送方向で見
て次の推進手段に到達させるまでの、管胴のための推進力を発生するので有利で
ある。
【００１５】 更に、溶接工具の手前で管胴のギャップを、殊に有利にはやはり管胴の外被膜
を損傷することなしに、すでに少なくともほぼ閉鎖するという課題がある。
【００１６】 この課題は、冒頭で述べた形式の方法において、請求項６の特徴部に記載の手
段によって解決される。
【００１７】 エッジを閉鎖するために外部から管胴に作用する工具が遊動支承されているこ
とによって、該工具は、管胴の縦軸線を中心とする如何なる運動にも追従するこ
とができ、これによって管胴の外被膜損傷が充分に排除される。
【００１８】 該工具は、管胴の全周にわたって調整可能であり、しかも、大体におけるエッ
ジ閉鎖の目的を管胴の連続的な円錐形状の押し合わせによって達成するように調
整可能であるのが有利である。殊に有利には、管胴内へ侵入する、如何なる場合
にも該管胴と連動するテーパー状のエレメントに対する前記押し合わせは、エッ
ジ閉鎖を規定する独自の駆動装置によって行われる。管胴のエッジは、前記エレ
メントに接しなければならないが、大きな横方向力でもって接してはならない。
管胴の板金厚は可変であるので、横方向力も調整可能でなければならず、これは
、円錐形状に減少する所望の直径に調整された工具によって行われる。管胴に対
する工具の圧力は、例えば空圧シリンダによって負荷される。
【００１９】 この個所で、基本的に溶接設備の全てのステーションに該当する点を確認して
おく。すなわち：ステーションを通過する際に管はその全長にわたって種々の塑
性変形を施される。例えば長尺管の管中央部が前記工具内に位置している場合、
管前端部区分はすでに溶接されているが、管後端部は、完全に開いたギャップを
有している。前端から後端までの変形はたまたま直線的であるにすぎない。管は
その全長にわたって反っており、この反りは、溶接すべき管胴エッジの位置にネ
ガティブな作用を及ぼす。更にこの反りは、溶接プロセスの進捗に伴って変化す
る。そればかりでなく反りは例えば、管長、管材質及び管厚に関連している。言
葉を換えれば、管は加工のあいだ中「生きて」おり、これは、溶接に関しては正
しいエッジ位置に対して特にネガティブな作用を及ぼすことになる。
【００２０】 更に本発明の課題は、溶接に適した管胴エッジ位置を溶接部位に沿って案内す
ることである。溶接はその場合、極度に僅かなトレランスのエッジ閉鎖を必要と
し、このトレランスは例えばレーザー溶接の場合には僅かに０．０８ｍｍにすぎ
ない。
【００２１】 この課題は本発明では、請求項９の特徴部に記載した構成手段によって解決さ
れる。
【００２２】 溶接領域には、花環状に配列されたローラ環状体を備えた複数のモジュールか
らなる溶接工具が設けられていることによって、どのような板金肉厚及び板金品
質のためにも、所要本数のローラを供用することが可能である。ローラはその場
合駆動され、かつ特に溶接時に規定のエッジ位置を生ぜしめる。
【００２３】 エッジギャップをできるだけ完全に閉鎖するため、しかもレーザー溶接のため
の許容トレランス範囲内に少なくとも閉鎖するために、管胴エッジの押し合わせ
を生ぜしめるばね負荷された下部ローラを設けておくのが有利である。管胴エッ
ジの押し合わせはその際、管胴板金の断裁誤差もしくは管胴エッジの波形を均等
化するが、他面において不都合なことに、管胴エッジをＶ字形に拡開させること
がある。このような不都合な事態は、上部ローラによって防止され、該上部ロー
ラは、管胴エッジの両端面を互いに当接させるように管胴エッジを案内もしくは
加圧することができる。その場合、上部及び下部のローラは、ディアボロ形ロー
ラのエッジが管胴面内へ圧痕を生ぜしめるのを阻止するように支承されている。
【００２４】 複数のモジュールはその場合、管胴に対するローラの種々の作用を許容し、か
つ、管胴に対する最適の作用を生ぜしめるためにモジュールを付加したり取り外
したりすることによって、溶接しにくい管（材質、寸法、コーティング被膜）に
対する効果的な適合を生ぜしめる。
【００２５】 溶接後には概ね溶接個所もしくは溶接シーム品質のチェックが行われる。管の
送り駆動装置が、殊に別のローラ環状体モジュールとして、概ね光学式の溶接シ
ーム品質検査装置の領域内に達するまで、この領域で管の案内及び駆動を生ぜし
めるために設けられるのが有利であり、これは、溶接シームの振動、つまり溶接
シーム位置のばらつき（位置変化）に敏感に反応する検査装置にとって有利であ
る。
【００２６】 本発明の更なる課題は、前記の課題を解決する溶接設備もしくは個別的な溶接
装置を提供することである。
【００２７】 この課題は、装置上の独立請求項に記載した設備もしくは装置によって解決さ
れる。
【００２８】 発明を実施するための最良の形態： 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００２９】 図１は、極度に概略的に図示したトランスファ装置２及び溶接機を装備した溶
接設備１の三次元的な斜視図である。図１に基づいて、適用される方法及び装置
を説明するが、しかも、より詳細に図示した図２〜図５に基づいて、個々の方法
もしくは装置をなお詳細に説明する。溶接設備は、後の内部高圧変形加工のため
に設けられていて変形加工後に成形部品を形成するような管を溶接するために有
利に使用されるものである。前記の管もしくは成形部品は例えば自動車製造で使
用される。管胴の、おおむねコーティング膜によって成膜された外被膜は、成形
部品においても無傷のままであるために、決して損傷されてはならない。
【００３０】 図１では、トランスファ装置は総体的に符号２で図示されている。溶接設備の
トランスファ装置は、公知の装置によって扁平板金から成形される個々の管胴を
、図示を省いたプレス機又は丸め成形機から、本来の溶接機へ搬送する。トラン
スファ装置２は個別的なモジュールから構成されているが、図面では２つのモジ
ュール３，４が図示されているにすぎない。各モジュールは、独自の駆動装置に
よって管胴を搬送するために、別体のユニットとして構成されている。管胴をプ
レス機又は丸め成形機から溶接機へ搬送するためには、原則として複数の斯かる
モジュール、例えば５つの斯かるモジュールが相互に連結されるので、管胴のた
めの共通な搬送路が生じる。図１では、詳細な図示を省いた連結子１３による結
合が略示されている。各モジュールは例えばローラ付き足部（略示）を有するこ
ともでき、従って個々の又は複数のモジュールを搬送路から簡単に取り外すこと
が可能である。更に図１には、２個の管胴１７，１８を、モジュールによって形
成された搬送路を介して、どのように溶接機へ搬送するかが図示されている。モ
ジュールの個々の駆動装置は共通の制御装置９０によって制御され、該制御装置
は図面では略示されているにすぎず、かつ該制御装置とモジュールの駆動装置（
図示せず）との接続は、導電線をシンボル化したラインによって略示されている
にすぎない。このような制御装置は、制御装置分野の当業者によって慣用の方式
で製造することができる。夫々別個に作動制御可能な個々のモジュールもしくは
、送り速度のための速度プロフィールを個別に調速かのうな個々のモジュールに
よって、本来の溶接機手前での管胴の緩衝を行うことができるので、プレス機も
しくは丸め成形機において行われるような非連続運転から、溶接機で所望されて
いるような連続運転への移行が行われる。トランスファ装置の長さはその場合、
種々の作業速度及び非連続的なプレス機運転を連続的な溶接機運転に適合させ得
るように、モジュール個数によって決定される。例えば５個のモジュールが、５
ｍの長さを有する１つのトランスファ装置に纏めて接続され、該トランスファ装
置は、プレス機から非連続的に生産される管胴を、相互に極めて短い間隔を有す
る均等に隔てられた管胴列として溶接機に送出する。プレス機はその場合、異な
った胴長を製造することができ、例えば３シリーズの短管又は１本の長管を夫々
製造することができ、かつこれらの管はトランスファ装置で適当に緩衝される。
その他の構造も勿論可能である。
【００３１】 モジュール又はトランスファ装置における管胴の搬送は図示例では、各モジュ
ールの上桁７から１つの支持プレート８が下向きに張出して、開いた胴内へ係合
する。図１では支持プレート８は、背後に位置する胴部分及び駆動ローラが見易
くなるように、透明に図示されている。図２は、トランスファ装置のモジュール
４を、搬送方向とは逆向きに見た正面図であり、この図面でも管胴１８内に係合
する支持プレート８を見ることができる。該支持プレート８は、有利にモジュー
ルの全長にわたって延在しているので、複数個のモジュールを連結した場合、複
数個の管胴のための連続的に一貫した支持プレート８が同じく生じる。上桁７及
び各モジュールのその他のエレメントは、適当な支持架台に配置されており、該
支持架台は、各モジュールにとって剛性的なユニットを形成し、かつ該支持架台
には、各モジュールの、図示を省いた足部も配置されている。図２から判るよう
に、支持プレート８には管胴１８の内部でローラ１５，１６が配置されており、
該ローラ上を管胴１８及びその他の搬送された管胴も走行する。図示の僧帽状の
ローラに代えて、支持プレートから水平に張出すローラ、或いは管胴の滑走する
レールを設けておくことも勿論可能である。いずれにしても管胴は、内部エレメ
ントによって支持されるのが有利である。それというのは、管胴の外被膜は、可
能な限り引掻き、亀裂、その他の損傷を受けないように保持されねばならないか
らである。支持プレート８は更に、トランスファ装置における搬送中に管胴のエ
ッジ位置を実質的に一定に保ちかつ前記支持プレート８によって管の回動を防止
することによって、管胴のためのセンタリング手段として働く。また支持プレー
ト８には、特別のセンタリング手段、例えば支持プレートからやや張出す板ばね
を設け、管胴をできるだけ均等な位置に保持するために前記板ばねを管胴の縦エ
ッジに作用させるようにすることも可能である。該板ばねは又、支持プレート８
の全長にわたって管胴縦エッジの接触を避けさせ、ひいては搬送時の摩擦を低下
させるためにも役立てることもできる。管胴を搬送するための駆動手段はローラ
９〜１２によって形成されるのが有利であり、該ローラは、モジュールの駆動ボ
ックス５，６内のモータによって駆動され、その場合の駆動速度は、すでに述べ
たように制御装置９０によって決定される。殊に鉛直に配置されたローラ、要す
るに例えば図２に示したローラ１０，１１は、管胴をローラによって駆動する際
に該管胴の外被膜に擦過傷を及ぼすのを防止するために、プラスチックから成っ
ている。ローラの相互間隔ｄは、トランスファ装置のモジュールを種々異なった
管胴直径に調整できるように、調整可能であり、この調整可能性は、図２に略示
したように、ローラの相互間隔を調整するために逆向きねじ山を備えたスピンド
ル１４によって得られる。図２には又、実線で示した管胴１８以外に、別の２つ
の管胴が破線で図示されており、この破線による管胴円周は、トランスファ装置
によって搬送できる最小管胴と最大管胴を表している。図２でのみ略示したセン
サによって、各モジュールにおける１個の管胴の有無が確認される。
【００３２】 トランスファ・モジュールで搬送した後、管胴は本来の溶接機の入口に到達す
る。該入口には、本実施例では引込みローラ２２，２３を有する引込み装置が図
示されている。該引込みローラは、管胴をトランスファ装置から受取って溶接機
を通して搬送するために、回転駆動可能に構成されている。図３には、前記引込
みローラ２２，２３によって負荷される管胴１９が概略的な端面図で示されてい
る。前記引込みローラは駆動モータ２４，２５によって駆動され、かつ、この搬
送時にも各管胴の外被膜を損傷しないために同じくプラスチックから成っている
か又はプラスチックコーティングを有している。また該引込みローラは、各管胴
のギャップ間隔値ｄ１のための第１の減少段の機能も担当している。このギャッ
プ間隔減少段の機能は次のようにして行われる。すなわち両引込みローラは開放
位置では、トランスファ装置から進出する管胴の直径に等しい距離よりも広く相
互に離隔している。要するに両引込みローラはその場合、両引込みローラ間へ各
管胴をローラとの接触なしに進入させるために、図３の矢印で示唆したように、
管胴から離間する方向に動かされている訳である。このようにして両引込みロー
ラが管胴と衝撃的に接触して部分的に管胴の閉鎖を強制し、ひいては管胴の外被
膜の損傷を惹起するような事態は回避される。図１において引込みローラの上位
に略示したセンサが、両引込みローラ間への管胴の進入を検知する。両引込みロ
ーラは進入後に管胴と接触させられ、かつ管胴を閉じるか、もしくはギャップ間
隔値ｄ１を規定寸法に調整し、この規定寸法は、殊に後続の工具に関連して決定
される。この調整のために引込みローラは、図３の矢印に相応して相互の方向に
動かされる。この目的を達成するために両引込みローラは、図示を省いた旋回ア
ームに配置されていてもよく、該旋回アームは例えば空圧式又は油圧式に作動さ
れ、かつ引込みローラ２２，２３を所属の駆動モータ２４，２５と共に支持して
いる。
【００３３】 規定寸法にすでに閉じられた管胴は今度は、管胴のギャップを連続的に円錐状
に更に閉じさせる工具に供給される。これを達成するために、管胴内へ進入する
ストッパ３１が設けられており、該ストッパは、例えば管胴の搬送速度で循環し
て管胴内へ進入する個別的なストッパエレメント３２から成っている。これらの
ストッパエレメントは、先端を尖らすように成形されているので、管胴の縦軸線
に対する全ストッパ３１の傾斜によって上方に向かって、管胴と連動する先細の
円錐ストッパが生じる。外方から管胴は工具３３によってストッパに押圧され、
或いはこのような工具がない場合にはその都度他方の管胴エッジに押圧されるの
で、接触が生じるか又はストッパと管胴エッジとの間に僅少なトレランスが存在
するにすぎない。工具はその場合、図示の例では、管胴を負荷する多数の回転可
能なローラを装備したローラ・ストリップ３３を有している。支持体３４，３６
に配置されたローラ・ストリップ３３はその場合、管胴を円錐ストッパに接触さ
せるように調整機構３５，３７によって位置を調整されかつ例えば圧縮空気によ
って管胴に押圧される。殊に有利にはその場合、工具３３は遊動配置されている
ので、管胴縦軸線を中心とする管胴運動に追従することができる。つまり１本の
管胴が位置ずれをもって工具内へ到達した場合、該管胴は、閉鎖操作中にストッ
パ面に接触させられ、これによってエッジ位置を補正される。管胴とローラ・ス
トリップとの間の管胴縦軸線を中心とするスリップは、ローラ・ストリップが遊
動支承されていない場合に生じる。遊動支承によって、管胴の擦過傷が確実に防
止され、かつ、たとえ管胴が（それが比較的長い管であっても）別の固有運動を
行う場合でも、均等な圧着状態を生ぜしめることができる。要するに工具は、溶
接すべきエッジを整合させつつギャップを閉鎖し、しかもその閉鎖は、連続的に
、円錐状にかつ綺麗に整合させるように行われる。個々の工具３３はその場合、
その支持体３４及び調整機構もしくは加圧発生機構３５と共に、管胴を中心とし
て位置決め自在である。これは、円形の欠円状の支持体２７が示されている図４
に基づいて明らかである。欠円状の支持体２７は、管胴１９をめぐって位置し、
かつ１つの溝３８を有しており、該溝に沿って保持子３９を介して各工具３３〜
３５はシフトされて位置決めされる。図４では５個例示されているが、このよう
な工具数は勿論変更することができる。支持体２７全体はこの場合、図示を省い
た機械架台に固定的に支承された複数のローラ２９に沿って遊動支承式に保持さ
れており、従って管胴１９の縦軸線を中心とする支持体２７の回動、これに伴っ
た工具３３の連動もしくは工具の遊動支承が可能になる。勿論このことは、図１
に示した工具３３の他端部を支持する別の支持体２８についても該当するので、
工具全体を管胴に適合させることができる。支持体２７，２８の回動を可能にす
るが、工具から管胴１９が脱出した後に次の管胴のために、工具と共に支持体２
７の基本位置を再び回復させるばね機構４０，４１が設けられているのが殊に有
利である。
【００３４】 いま説明した工具を経た後に管胴は、ギャップをすでにほぼ閉じた状態で、本
来の溶接工具内へ到達する。該溶接工具は図１では、ローラ５０，５１；５４，
５５によってごく概略的に図示されているにすぎない。より詳細に説明するため
に図５を参照する。この場合ローラはやはりモジュール状に配置されているので
、各ローラ環状体が夫々１つのローラモジュールを形成し、各ローラモジュール
は、追って説明するように、別々に駆動され、別々に動かされ、また別々に溶接
機から離脱されたり、或いは溶接機に加えられたりすることができる。ローラ環
状体は、そのために機械架台の適当なホルダー内に配置され、かつ、取り外しも
しくは交換を容易にするために例えばレールに沿って走行可能である。溶接部の
手前には、エッジの位置を例えば光学式に検知するエッジ・チェックユニット４
３を配置しておくことが可能である。このようなチェックユニットは欧州特許明
細書において、２枚の板金の正しい突合せ位置のために開示されている。このエ
ッジ位置の検出に応じて、追って説明するように溶接工具が作動され、かつ／又
は、極く概略的に図示したにすぎない溶接ビーム案内４４を介して溶接ビーム源
４５からワークに照射される溶接ビーム４６が制御される。
【００３５】 図５には、溶接工具の貫通開口を平面図で見たローラ環状体を有する溶接工具
モジュールが示されている。ローラ５０〜５５はこの場合ローラ環状体を形成し
ている。個々のローラはディアボロ（空中独楽）形に成形されているので、管胴
に適合した通路プロフィールを形成する。水平に位置するローラ５０，５１は図
示例では、溶接工具を通して管胴を通過搬送するために、モータ５８，５７によ
って駆動される。ローラ５４，５５は支持体７０，７１に支承されており、該支
持体はそれぞれ旋回軸７０′，７１′を中心として旋回可能であり、該旋回軸は
、ローラによって形成された貫通開口の縦軸線に対して平行に位置している。図
示例では支持体７０，７１は、管胴にローラ５４，５５を弾性的に圧着させるた
めに、ばね７５，７６によって負荷されている。この弾性的な圧着によって、向
き合った管胴エッジのギャップは閉鎖し、これによって両エッジの波形が、溶接
部位でギャップ開口のトレランスを超えないように補正される。他面においてロ
ーラ５４，５５による押圧によって、ギャップがＶ字形にぱっくり口を開けるこ
とがあるので、これを補償するためにローラ５２，５３によって、管胴に対して
やはり押圧力が及ぼされるのが有利である。このためにローラ５２，５５３も同
じく支持体５９，６０に、旋回軸６１，６２を中心として旋回可能に支承されて
おり、その場合旋回は駆動装置６４，６３によって行われ、該駆動装置は、スピ
ンドルを有するモータによって概略的に図示されている。ローラ５２，５３によ
る管胴に対する加圧力は前記スピンドルを介して制御又は調整され、もしくはセ
ンサ４３に関連して行われるので、僅かなギャップ寸法が生じる。ローラ５２，
５３及びローラ５４，５５の旋回時に管胴の損傷を確実に回避するために、前記
ローラは、各ローラエッジ６７，６８；６７′，６８′が各旋回軸と通路開口の
縦軸線とを通る平面内に位置するように配置されている。前記平面を表すための
相応のラインは、ローラ５２，５５については、旋回軸６１，７０′と通路開口
の中心点とを通るライン６６で、また旋回軸６２，７１′についてはライン６５
で示されている。閉鎖工具の前記エレメントは各モジュールのための固有の支持
体８０に配置されている。各支持体８０はその場合、機械架台に沿ってレール又
はローラで案内され夫々の位置で位置決め可能である。個々のモジュールは種々
異なった管胴直径に合わせて迅速に交換可能であり、かつモジュールの分割部位
によって、つまり支持プレート半部８１／８２及びスピンドル８４によって調整
可能である。溶接工具は管胴のエッジを完全に閉じることができる。縦方向で見
て、すでに述べたようにモジュール状構造は、必要に応じて、もしくは板金特性
に応じて、複数のモジュールユニットによって種々調整することができ、その場
合モジュールは、旋回可能なローラ成しに設けることもできる。１つのモジュー
ルでは例えば溶接現場において、管胴エッジに作用する横方向力を、適当なロー
ラで管胴エッジを圧下することによって発生することも可能である。その場合、
溶接部位の現場で管胴の両エッジの零間隔を事実上発生することが可能であり、
かつレーザー溶接時におけるギャップ寸法０．０８ｍｍの最大トレランスを造作
なく達成することが可能である。特に断裁トレランスが均される。図１に示した
３つのこのようなモジュールに代えて、より多数のモジュールを、特に長尺の管
のため、大きな肉厚の板金のために配置することが当然可能である。更にまた溶
接工具モジュールは、長さに関わりのない管胴搬送機能を果たす。個々のモジュ
ールはその場合、図５に示したように、種々異なった直径の通路開口を形成する
ために、固有の支持体８０の両支持プレート半部８１，８２をスピンドル８４に
よって逆向きにシフト可能に構成したことによって、種々異なった管胴直径に調
整することができる。
【００３６】 また溶接部位の後方に、駆動されるローラ５０，５１を備えた１つのモジュー
ルを配置することも可能であり、これは、管の搬送高さの変動に敏感に反応する
センサ装置８６を備えた光学式の溶接シーム品質診断装置において特に有利であ
る。溶接済みの管は、次いで溶接設備から搬出されてスタックされる。溶接機の
制御装置９１は、トランスファ装置の制御装置９０と協働することができる。
【００３７】 前記の機構を全て１つの溶接設備内に設けることが強要されるものではない。
例えばトランスファユニットによって送出された管のギャップ幅が、工具への進
入幅に等しい場合には、進入装置は省くことができる。
【００３８】 また例えば両エッジの円錐状の閉鎖を溶接部位での突合せ位置に達するまで絶
対的に保証するように、工具もしくはローラ・ストリップ３３を延長することも
考えられる。その場合は本来の溶接工具は省くことができる。
【００３９】 溶接技術的に困難な特性を有する任意の長さの管を、大量にかつ極度に僅かな
溶接誤差率で製造しようとする場合、進入装置、工具、溶接工具及び溶接シーム
品質検査用のセンサを配置することは所期の成績を保証する。それというのは、
このように構成すれば、エッジ位置における不可避的な歪みを修正することが可
能になるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 溶接設備の三次元的な概略斜視図である。
【図２】 トランスファ装置の１モジュールの通過口の正面図である。
【図３】 溶接機械の引込み装置の通過口の平面図である。
【図４】 工具の通過口の平面図である。
【図５】 溶接工具の１モジュールの通過口の平面図である。
【符号の説明】
１ 溶接設備、 ２ トランスファ装置、 ３，４ モジュール、 ５
，６ モータ、 ７ 上桁、 ８ 支持プレート、 ９，１０，１１，１
２ ローラ、 １３ 連結子、 １４ スピンドル、 １５，１６ ロ
ーラ、 １７，１８，１９，２０ 管胴、 ２２，２３ 引込みローラ、
２４，２５ 駆動モータ、 ２７ 欠円状の支持体、 ２８ 別の支持体
、 ２９ ローラ、 ３１ ストッパ、 ３２ ストッパエレメント、
３３ ローラ・ストリップ、 ３４ 支持体、 ３５ 調整機構又は加圧
発生機構、 ３６ 支持体、 ３７ 調整機構、 ３８ 溝、 ３９
保持子、 ４０，４１ ばね機構、 ４３ エッジ・チェックユニット又は
センサ、 ４４ 溶接ビーム案内、 ４５ 溶接ビーム源、 ４６ 溶接
ビーム、 ５０，５１，５２，５３，５４，５５ ローラ、 ５７，５８
モータ、 ５９，６０ 旋回アームとしての支持体、 ６１，６２ 旋回軸
、 ６３，６４ 駆動装置、 ６５，６６ 規定平面を表すライン、 ６７
，６８；６７′，６８′ ローラエッジ、 ７０，７１ 旋回アームとして
の支持体、 ７０′，７１′ 旋回軸、 ７５，７６ ばね、 ８０ 固
有の支持体、 ８１，８２ 支持プレート半部、 ８４ スピンドル、 ８
６ センサ装置、 ９０ トランスファ装置の制御装置、 ９１ 溶接機
の制御装置、 ｄ ローラ相互の間隔、 ｄ１ ギャップ間隔値、
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１２月１５日（２００１．１２．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 管胴（１７〜２０）をプレス機又は丸め成形機で形成して溶
    接機の溶接部位に供給し、該溶接部位で前記管胴のエッジに溶接、特にレーザ溶
    接又は電子ビーム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式
    の、特に高品質の外被膜を有する溶接管を製造する方法において、プレス機又は
    丸め成形機から溶接機の引込み域への管胴移送を、管胴を搬送するために夫々別
    個の駆動装置を有する少なくとも１つのトランスファ・モジュールを介して行い
    、しかも、非連続的に形成された前記管胴を、できるだけ連続した順序で溶接機
    の引込み域へ到着させるように前記トランスファ・モジュールを、共通の制御装
    置（９０）によって運転することを特徴とする、特に高品質の外被膜を有する溶
    接管を製造する方法。
  2. 【請求項２】 管胴をプレス機又は丸め成形機で形成して溶接機の溶接部位
    に供給し、該溶接部位で前記管胴のエッジに溶接、特にレーザ溶接又は電子ビー
    ム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式の、特に高品質
    の外被膜を有する溶接管を製造する方法において、管胴の移送時に管の支持を管
    の内面に沿って行う、特に請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 移送時に、管胴エッジの有利な位置を規定するセンタリング
    手段（８）を設けておく、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 管胴の駆動が、外側に係合する駆動手段、特にローラ（１０
    ，１１）、特に相互間隔を調整可能なローラ対を介して行い、しかも各対のロー
    ラ間に管胴を収容する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 管胴（１７〜２０）をプレス機又は丸め成形機で形成して溶
    接機の溶接部位に供給し、該溶接部位で前記管胴のエッジに溶接、特にレーザ溶
    接又は電子ビーム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式
    の、特に高品質の外被膜を有する溶接管を製造する方法において、溶接機内への
    管胴引込みを引込み手段、特に引込みローラ（２２，２３）によって行い、前記
    引込み手段の開放位置で管胴を引込み手段内に受入れ、次いで、前記管胴のギャ
    ップ開口を減少させかつ管胴送りのために殊に管胴に接触させるために前記引込
    み手段を所定寸法に閉鎖し、かつ該引込み手段を通って管胴の通走した後に前記
    引込み手段を改めて前記開放位置へ動かすことを特徴とする、特に高品質の外被
    膜を有する溶接管を製造する方法。
  6. 【請求項６】 管胴をプレス機又は丸め成形機で形成して溶接機の溶接部位
    に供給し、該溶接部位で前記管胴のエッジに溶接、特にレーザ溶接又は電子ビー
    ム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式の、特に高品質
    の外被膜を有する溶接管を製造する方法において、溶接機で、外部から所定の調
    整力で管胴に作用する工具によって、特に遊動支承されていて特にばね力によっ
    て基本位置を占める工具によって、開放した管胴エッジを少なくともほぼ閉鎖さ
    せることを特徴とする、特に高品質の外被膜を有する溶接管を製造する方法。
  7. 【請求項７】 工具が、管胴通過口の縦方向に延びる多数の圧着工具（３３
    ）、特にローラ・ストリップを有し、前記圧着工具を、前記通過口の円周に沿っ
    て調整して位置決め可能であり、この位置決めによって前記圧着工具の後方では
    管胴エッジの位置を、後続の溶接プロセスのための規定位置に少なくとも近似さ
    せる、請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 後続の溶接プロセスのために管胴エッジの閉鎖並びに同時的
    な管胴エッジの整合を、剣状に管胴エッジ間に侵入して溶接位置に対して位置を
    整合させるためのストッパエレメントを形成する位置決め手段によって行う、請
    求項６又は７記載の方法。
  9. 【請求項９】 管胴をプレス機又は丸め成形機で形成して溶接機の溶接部位
    に供給し、該溶接部位で前記管胴のエッジに溶接、特にレーザ溶接又は電子ビー
    ム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式の、特に高品質
    の外被膜を有する溶接管を製造する方法において、単数又は複数の、特に交換可
    能なモジュールを有する閉鎖工具が設けられており、しかも１つのモジュールが
    、花環状に配置されていて管横断面に適合されて殊に少なくとも部分的に駆動さ
    れる複数のローラ（５０〜５５）を有し、該ローラが管胴エッジの位置に作用す
    るために形成されており、しかも少なくとも１つのローラが、その調整域にわた
    って管胴に対する作用時のその都度変化した位置によって特に管胴の外被膜を損
    傷させないように、移動調整可能に支承されていることを特徴とする、特に高品
    質の外被膜を有する溶接管を製造する方法。
  10. 【請求項１０】 管胴に対する加圧によって管胴エッジの押し合わせを生ぜ
    しめる下部ローラ（５４，５５）が設けられており、しかも該下部ローラが特に
    ばね作用をもって管胴を加圧する、請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 管胴エッジの両端面を相互に運動させる上部ローラ（５２
    ，５３）が設けられており、しかも該上部ローラを、実際の管胴エッジ位置に関
    連して制御又は調整して管胴に対する圧着力を増加又は減少させるように駆動す
    る、請求項９又は１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ローラの少なくとも１つが旋回アーム（５９，６０，７０
    ，７１）に支承されており、しかも管の横断面に夫々適合された殊にディアボロ
    形のローラの一方のエッジ域が、平行に延びる旋回軸と管胴縦軸線とによって規
    定された平面（６５，６６）内に位置している、請求項９から１１までのいずれ
    か１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 溶接管を送出するために溶接部位の直ぐ後方で駆動される
    搬送ローラ（５０，５１）が、特に溶接シームを検査する殊に光学センサー式の
    溶接シーム品質診断装置（８６）の領域内において、特に駆動ローラから成る別
    のモジュールの形式で設けられている、請求項９から１２までのいずれか１項記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】 溶接機の溶接部位に供給される管胴に溶接、特にレーザ溶
    接又は電子ビーム溶接のようなエネルギービーム溶接を施して管を形成する形式
    の、特に高品質の外被膜を有する溶接管を製造する溶接設備（１）において、溶
    接設備がトランスファ装置（２）と溶接装置を有し、しかも前記トランスファ装
    置が、管胴をプレス機又は丸め成形機から溶接装置へ給送するために構成されて
    おり、かつ単数又は複数のトランスファ・モジュール（３，４）と制御装置（９
    ０）を有し、前記の単数又は複数のトランスファ・モジュールが、前記制御装置
    によって個別に影響を受ける管胴用送り駆動装置と、相互に整合連結するための
    連結部材を有し、かつ単数又は複数のトランスファ・モジュールを制御するため
    の制御装置が、管胴のための緩衝区として構成されていることを特徴とする、特
    に高品質の外被膜を有する溶接管を製造する溶接設備。
  15. 【請求項１５】 特に請求項１４記載の溶接設備の溶接装置に管胴を給送す
    るためのトランスファ装置（２）において、トランスファ装置（２）が、管胴の
    ために夫々独自の送り駆動装置と制御手段とを有する個別的な連結可能なモジュ
    ール（３，４）から構成されており、前記制御手段によって複数のモジュールの
    駆動が制御されて、前記トランスファ装置を管胴のための緩衝器として使用可能
    にしたことを特徴とする、溶接装置に管胴を給送するためのトランスファ装置。
  16. 【請求項１６】 管胴の内面に係合するために特定された支持エレメントを
    有する管胴用の支持手段を備えている、請求項１５記載のトランスファ装置。
  17. 【請求項１７】 管胴のエッジ位置用のセンタリング手段を備えている、請
    求項１５記載のトランスファ装置。
  18. 【請求項１８】 送り駆動装置が、外部から管胴に係合するために特定され
    た駆動手段（１０，１１）、特に相互間隔を調整可能なローラ対を有している、
    請求項１５から１７までのいずれか１項記載のトランスファ装置。
  19. 【請求項１９】 特に請求項１４記載の溶接設備における引込み装置におい
    て、引込み装置が、引込み手段（２２，２３）、特に回転駆動される引込みロー
    ラを有し、該引込みローラが、１つの管胴を無接触式に受取るための受取り位置
    へ駆動運動可能であり、次いで、引込みのために管胴に接触するために規定寸法
    だけ相互方向に制御運動可能であり、しかも１つの管胴を検知するためのセンサ
    手段と、該検知に応答する制御手段と、該制御手段によって制御されて引込み手
    段を運動させるための運動手段が設けられていることを特徴とする、溶接設備に
    おける引込み装置。
  20. 【請求項２０】 特に請求項１４記載の溶接設備における、１つの管胴のギ
    ャップを少なくとも部分的に閉じるための工具装置において、工具装置が１つの
    管胴を通すための通路を有し、該通路が、位置調整可能であって通路直径を円錐
    状に変化させる複数の圧着工具（３３）によって形成されており、前記圧着工具
    が、通路開口の縦軸線を中心として旋回調整されて位置決め可能であり、かつ殊
    に遊動式に保持されていることを特徴とする、１つの管胴のギャップを少なくと
    も部分的に閉じるための工具装置。
  21. 【請求項２１】 複数の圧着工具がローラ・ストリップによって形成される
    、請求項２０記載の工具装置。
  22. 【請求項２２】 工具装置が、管胴用の通路開口内へ侵入して管胴エッジの
    目標位置を確定するためのストッパエレメント（３１，３２）を有し、該ストッ
    パエレメントが、殊に搬送方向にテーパをなしかつ搬送方向に運動するストッパ
    エレメントとして構成されている、請求項２０の工具装置。
  23. 【請求項２３】 溶接域で管胴のギャップを閉じるための、特に請求項１４
    記載の溶接設備の閉鎖工具装置において、閉鎖工具装置が少なくとも１つのモジ
    ュール、殊に有利には複数のモジュールから形成されており、各モジュールが、
    花環状に配列された複数のローラ、殊にディアボロローラ（５０〜５５）を有し
    、殊に少なくとも１つの駆動ローラを有しており、該駆動ローラが少なくとも部
    分的にモジュール内で移動調整可能に支承されていて、かつ管胴のエッジ位置に
    対して作用するように特定されており、かつ、管胴周壁に対する作用時に調整範
    囲を超えて管胴周壁内へローラ部分を侵入させないように、或いは該管胴周壁に
    局所的に過度の圧力を及ぼさないように配置されていることを特徴とする、溶接
    域で管胴のギャップを閉じるための溶接設備の閉鎖工具装置。
  24. 【請求項２４】 管胴に対して下から加圧するために配置されておりかつ特
    にばね弾性的に夫々１つの下部旋回軸線を中心として旋回可能に配置された下部
    ローラ（５４，５５）が設けられている、請求項２３記載の閉鎖工具装置。
  25. 【請求項２５】 管胴に対して作用するために、管胴エッジ位置を検出する
    ための検出ユニットの出力信号に関連して制御可能又は調節可能に移動可能であ
    り、該移動が特に旋回軸を中心とする旋回によって行われる上部ローラ（５２，
    ５３）が設けられている、請求項２３又は２４記載の閉鎖工具装置。
  26. 【請求項２６】 少なくとも１つのローラが１つの旋回アームに配置されて
    おり、かつ前記ローラの一方のエッジが、旋回軸線と、該旋回軸線に対して平行
    に位置する、工具の通過開口の中心縦軸線とを通る平面内に位置している、請求
    項２５記載の閉鎖工具装置。
  27. 【請求項２７】 溶接設備がフレーム架台を有し、該フレーム架台内で、引
    込み装置、工具装置及び閉鎖工具装置並びに溶接装置が、分離可能に配置された
    モジュールとして装備されており、しかも各モジュールが、別のモジュールには
    無関係に個別に取り外し可能であり、かつ前記モジュールの少なくとも一部分が
    殊に共通のレールユニット上に装備される、請求項１４から２６までのいずれか
    １項記載の溶接設備。
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