JP2005152952A

JP2005152952A - Ｕｏｅ鋼管の外面溶接機

Info

Publication number: JP2005152952A
Application number: JP2003395721A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Murakami; 直彦村上; Masatoshi Terada; 雅俊寺田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】効率的な溶接製造能力を有するとともに、溶接速度の変動や溶接線のズレが生じない安定した鋼管の搬送によって良好な溶接品質を得ることができるＵＯＥ鋼管の外面溶接機を提供する。
【解決手段】Ｖ字型ローラ２１でＵＯＥ鋼管を搬送しながら、位置を固定した溶接トーチ２３によってＵＯＥ鋼管４０のシーム部を外面溶接する外面溶接機において、溶接トーチ２３の下流側に、回転軸が水平面内で旋回可能であり、所定の回転速度で回転駆動するステアリングローラ１１を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管のシーム部を外面溶接するための外面溶接機に関するものである。

ＵＯＥ鋼管（以下、単に鋼管はＵＯＥ鋼管を指す）のシーム部を外面溶接するための外面溶接機は、溶接トーチを固定し鋼管を移動させながら溶接を行う方式が多く、鋼管を１本づつ台車に載せて搬送する走行台車方式によるものと、ローラコンベアで鋼管を搬送するローラコンベア方式によるものが採用されている（例えば、非特許文献１参照。）。

図３は、ローラコンベア方式による外面溶接機を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。駆動する複数本のＶ字型ローラ２１（ここでは５本）と非駆動の１本のＶ字型ローラ３４によって鋼管４０を支持して搬送しながら、Ｖ字型ローラ２１の上方に固定された溶接トーチ２３によってシーム部を外面溶接するようになっている。
日本鉄鋼協会編、「鉄鋼便覧第３巻（２）条鋼・鋼管・圧延共通設備」、第３版、丸善株式会社、昭和６１年１月２０日、ｐ．１１２４

しかしながら、走行台車方式の外面溶接機は、台車を溶接に適した一定速度で走行させ、シーム部を溶接トーチの位置に合わせて鋼管を搬送できるので、溶接部の品質レベルを高めることはできるが、１本の鋼管の外面溶接が終わった後に、次の鋼管の搬送のために走行台車を溶接前の位置まで戻さなければならないので、その分だけ時間ロスが生じる。

一方、ローラコンベア方式の外面溶接機は、Ｖ字型ローラで鋼管を順次搬送しながら外面溶接を行うので、走行台車方式に比べて製造能率は向上するが、鋼管の搬送速度の変動（溶接速度の変動）やシーム部の位置ズレ（溶接線ズレ）が発生して、溶接部の品質レベルを低下させる危険性がある。

すなわち、Ｖ字型ローラは、回転軸方向の断面がＶ字型をした溝を有するローラであるため、ローラの幅方向でローラの周速が異なることから、鋼管とローラの接触位置が変化したり、ローラに摩耗した個所がある場合には、その影響で鋼管の搬送速度が変動してしまい、溶接速度が変動することになる。

また、外面溶接が終了した部分の鋼管は、溶接による熱膨張で下方に曲がるため、曲がった状態でローラによって鋼管を支持すると、搬送方向への分力が発生し、鋼管が搬送方向へ滑り出して、鋼管の搬送速度が変動してしまい、溶接速度が変動することになる。

さらに、上記の熱膨張による曲がり等の影響で鋼管が周方向に回転すると、溶接線がシーム部とずれてしまって、溶接線ズレが発生することになる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高効率な溶接製造能力を有するとともに、溶接速度の変動や溶接線のズレが生じない安定した鋼管の搬送によって良好な溶接品質を得ることができるＵＯＥ鋼管の外面溶接機を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］ローラコンベアでＵＯＥ鋼管を搬送しながら、位置を固定した溶接トーチによって前記ＵＯＥ鋼管のシーム部を外面溶接するＵＯＥ鋼管の外面溶接機において、前記溶接トーチの下流側に、回転軸が水平方向に旋回可能で、所定の回転速度で回転駆動する支持ローラを備えていることを特徴とするＵＯＥ鋼管の外面溶接機。

［２］外面溶接による溶接線の位置ズレを検出する溶接線ズレ検出器を備え、該溶接線ズレ検出器の検出結果に基づいて前記支持ローラの回転軸の旋回角度を制御することを特徴とする前記［１］に記載のＵＯＥ鋼管の外面溶接機。

［３］ＵＯＥ鋼管の搬送速度を検出する搬送速度検出器を備え、該搬送速度検出器の検出結果に基づいて前記支持ローラの回転速度を制御することを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のＵＯＥ鋼管の外面溶接機。

本発明のＵＯＥ鋼管の外面溶接機においては、ローラコンベアでＵＯＥ鋼管を搬送しながら外面溶接するようにしているので、時間ロスが生じない高効率な製造ができるとともに、外面溶接が終了した部分のＵＯＥ鋼管を、回転軸が水平面内で旋回可能で、所定の回転速度で回転駆動する支持ローラで支持するようにしているので、支持ローラの回転駆動と旋回によって、溶接速度の変動及び溶接線のズレが発生しないように鋼管の搬送を安定化することができ、良好な溶接品質を得ることができる。

本発明に係るＵＯＥ鋼管の外面溶接機の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

本発明の一実施形態に係るＵＯＥ鋼管の外面溶接機は、鋼管４０を搬送するための複数本（ここでは５本）のＶ字型ローラ２１と、Ｖ字型ローラ２１を回転駆動するための駆動装置２２と、溶接トーチ２３と、入側上押えローラ２４と、出側上押えローラ２５と、集電装置２６と、溶接線ズレ検出器２８と、搬送速度検出器２９と、鋼管通過検知装置３１と、Ｖ字型の入側昇降ローラ３２と、Ｖ字型の出側昇降ローラ３４と、鋼管の搬送を安定化するためのステアリングローラ装置１０とを備えている。

そして、ステアリングローラ装置１０は、ステアリングローラ（支持ローラ）１１と、ステアリングローラ駆動シャフト１２と、ステアリングローラ１１を回転駆動するための駆動装置１３と、ステアリングローラ１１の回転速度を検出するための回転速度検出装置（パルスジェネレータ）１４と、ステアリングローラ１１の回転軸を水平方向に旋回させるためのローラ旋回フレーム１５と、ローラ旋回フレーム１５を水平面内で旋回させるフレーム旋回駆動装置（図示せず）と、フレーム旋回位置検知センサ（図示せず）と、ステアリングローラ１１を上下方向に昇降させるためのローラ支持フレーム１６と、ローラ支持フレーム１６を上下方向に昇降させるローラ支持フレーム昇降シリンダ１７と、昇降シリンダ１７に作動空気を供給するシリンダ作動空気供給装置（図示せず）と、フレーム昇降位置検知センサ（図示せず）とを備えている。

上記のような構成によって、ステアリングローラ１１は上下方向に昇降できるようになっているとともに、溶接線ズレ検出器２８の検出値に基づいてステアリングローラ１１の回転軸を水平方向に所定角度旋回できるようになっている。また、搬送速度検出器２９の検出値に基づいてステアリングローラ１１の回転速度を制御することができるようになっている。

上記のように構成された外面溶接機における鋼管の搬送安定化について図２を参照しながら説明する。

まず、図２（ａ）を用いて、鋼管の搬送速度の変動抑止について述べる。外面溶接された部分の鋼管は、溶接したシーム部側が熱膨張し、下方に曲がる。その曲がった鋼管を出側昇降ローラ３４で支持すると、鋼管４０に搬送方向へ押出すような力が発生し、鋼管４０の搬送速度が変動するような動きをする。しかし、ステアリングローラ１１が所定の回転速度で回転駆動しながら鋼管４０を支持しているので、それが搬送速度の変動に対する回転抵抗となり、鋼管の搬送速度の変動が抑止される。

さらに、所定の搬送速度が得られるように、搬送速度検出器２９の検出値に基づいてステアリングローラ１１の回転速度を制御すれば一層効果的である。

なお、ステアリングローラ１１と鋼管４０とのスリップを防ぐために、ステアリングローラ１１の表面の摩擦抵抗を高めるようなゴム等のライニングを施しておけば好適である。

また、ステアリングローラ１１と鋼管４０とのスリップを防ぐために、鋼管４０を支持するステアリングローラ１１の押し上げ力を、鋼管４０の重量に見合った適正な値に設定しておくことが望ましい。

上記のステアリングローラ装置１０による搬送速度の変動抑止効果は、鋼管４０とＶ字型ローラ２１の接触位置が変化したり、Ｖ字型ローラ２１に摩耗した個所があるために、鋼管４０の搬送速度が変動するような動きをする場合に対しても、同様の変動抑止効果を得ることができる。

次に、図２（ｂ）を用いて、溶接線ズレの抑制について述べる。

ステアリングローラ１１の回転軸を鋼管４０の搬送方向に直交するようにして鋼管４０を支持した場合は、鋼管４０はそのままの姿勢で搬送方向に移動する。これに対して、ステアリングローラ１１の回転軸を水平方向に所定の角度だけ旋回して鋼管４０を支持すると、鋼管４０は搬送方向に移動しながら、ステアリングローラ１１の回転軸の旋回角度分だけ周方向に回転する。すなわち、熱膨張による曲がり等の影響で鋼管４０が図中の矢印方向に回転してシーム部４２と溶接線４１とがずれてしまった場合には、ステアリングローラ１１の回転軸の旋回角度を調整することによって、鋼管４０を矢印方向と逆方向に回転させて、シーム部４２と溶接線４１との位置ズレを修正することができる。これによって、溶接線ズレの発生を抑止することができる。

その際、溶接線ズレ検出器２８の検出値に基づいてステアリングローラ１１の回転軸の旋回角度を制御すれば効果的である。

上記のような外面溶接機を用いてＵＯＥ鋼管の外面溶接を行う手順を以下に述べる。

まず、入側昇降ローラ３２を上昇し、鋼管４０を入側のＶ字型ローラ２１ａまで搬入し、入側昇降ローラ３２を下降する。その後、入側上押えローラ２４を下降し、鋼管４０をクランプし、Ｖ字型ローラ２１を回転駆動して外面溶接を開始する。その後、外面溶接が進行し、出側上押えローラ２５も鋼管４０の通過に合わせて下降し、鋼管４０をクランプする。

さらに、鋼管４０が搬送され、ステアリングローラ装置１０の上方を通過すると、ステアリングローラ１１は予め設定された回転速度で回転しながら上昇し、設定された押し上げ力になるように鋼管４０を押し上げて支持する。

上記の状態で、溶接線ズレ検出器２８が溶接線のズレを検出すると、そのズレ量に合わせてステアリングローラ１１の回転軸を旋回し、溶接線のズレを修正する。溶接線のズレが修正されると、ステアリングローラ１１の回転軸を搬送方向と直交する方向に戻す。

さらに外面溶接が進み、出側昇降ローラ３４の上方を鋼管４０が通過すると、出側昇降ローラ３４は上昇して行き、鋼管４０と接触すると回転する。出側昇降ローラ３４は、この回転開始によって上昇を停止し、鋼管４０を支持する。

その際に、鋼管４０が溶接による熱膨張によって下方に曲がり、支持した出側昇降ローラ３４に対して搬送方向へ押出すような力が発生して、鋼管４０の搬送速度が変動するような動きをするが、ステアリングローラ１１が所定の回転速度で回転駆動しながら鋼管４０を支持しているので、それが搬送速度の変動に対する回転抵抗となり、鋼管の搬送速度の変動が抑えられる。

上記のようにして、この実施形態においては、Ｖ字型ローラ２１で鋼管４０を搬送しながら外面溶接するようにしているので、時間ロスが生じない高効率な製造ができるとともに、外面溶接が終了した部分の鋼管４０を、回転軸が水平面内で旋回可能で、所定の回転速度で回転駆動するステアリングローラ１１で支持するようにしているので、ステアリングローラ１１の回転駆動と旋回によって、溶接速度の変動及び溶接線のズレが発生しないように鋼管４０の搬送を安定化することができ、良好な溶接品質を得ることができる。

さらに、ステアリングローラ装置１０は簡単な装置構成であり、安価な設備費用で省スペースの設置が可能であるとともに、既設の外面溶接機の設備配置を変更することなく、ステアリングローラ装置１０を追加することも可能である。

また、ステアリングローラ装置１０の必要動力としては、搬送速度の変動分を拘束する動力があれば良く、小容量の動力で作動させることができる。

本発明の一実施形態の説明図である。本発明の一実施形態における搬送安定化の説明図である。従来技術の説明図である。

符号の説明

１０ステアリングローラ装置
１１ステアリングローラ
１２ステアリングローラ駆動シャフト
１３駆動装置
１４回転速度検出装置
１５ローラ旋回フレーム
１６ローラ支持フレーム
１７ローラ支持フレーム昇降シリンダ
２１Ｖ字型ローラ
２２駆動装置
２３溶接トーチ
２４入側上押えローラ
２５出側上押えローラ
２６集電装置
２８溶接線ズレ検出器
２９搬送速度検出器
３１鋼管通過検知装置
３２入側昇降ローラ
３４出側昇降ローラ
４０ＵＯＥ鋼管
４１溶接線
４２シーム部

Claims

ローラコンベアでＵＯＥ鋼管を搬送しながら、位置を固定した溶接トーチによって前記ＵＯＥ鋼管のシーム部を外面溶接するＵＯＥ鋼管の外面溶接機において、前記溶接トーチの下流側に、回転軸が水平方向に旋回可能であり、所定の回転速度で回転駆動する支持ローラを備えていることを特徴とするＵＯＥ鋼管の外面溶接機。
外面溶接による溶接線の位置ズレを検出する溶接線ズレ検出器を備え、該溶接線ズレ検出器の検出結果に基づいて前記支持ローラの回転軸の旋回角度を制御することを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管の外面溶接機。
ＵＯＥ鋼管の搬送速度を検出する搬送速度検出器を備え、該搬送速度検出器の検出結果に基づいて前記支持ローラの回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のＵＯＥ鋼管の外面溶接機。