JP2005238238A - Method and device for manufacturing thin-walled metal tube - Google Patents

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JP2005238238A JP2004018292A JP2004018292A JP2005238238A JP 2005238238 A JP2005238238 A JP 2005238238A JP 2004018292 A JP2004018292 A JP 2004018292A JP 2004018292 A JP2004018292 A JP 2004018292A JP 2005238238 A JP2005238238 A JP 2005238238A
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Kohei Haida
拡平 灰田
Ryoichi Kenmoku
良一 見目
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for manufacturing a thin-walled metal tube capable of realizing the positional correction by a simple means at low cost even when the position of a welded part is deviated from the position of a butted part. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing a thin-walled metal tube by inclining, stretching and rotating an endless belt 21 in a substantially 8-letter shape over a thin-walled metal tape MT which is spirally wound around a supporting member 1 so that ends thereof are butted to each other while the thin-walled metal tape MT is fed in a rotating manner, and characterized in that a butted part mt1 is welded at a predetermined position, the angle of inclination of the endless belt 21 is varied to adjust the positional deviation when the butted part mt1 is deviated from the predetermined position at which the welding is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、静電式記録装置(たとえば、乾式複写機、ファクシミリ、プリンタ等)の構成部品である定着ローラや感光体ベルトに好適に用いられる薄肉金属管の製造方法および装置に関し、更に詳しくは、支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープを、その突合せ部を定位置で溶着して薄肉金属管を製造する方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a thin-walled metal tube suitably used for a fixing roller and a photosensitive belt, which are components of an electrostatic recording apparatus (for example, a dry copying machine, a facsimile machine, a printer, etc.). The present invention also relates to a method and an apparatus for manufacturing a thin metal tube by welding a thin metal tape spirally wound around a support member at a fixed position.

従来、円筒管を製造する装置として、予め円筒状に丸めた湾曲板材の周方向両端を突合わせ、その突合せ部を継目溶接する装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus for manufacturing a cylindrical tube, there is known an apparatus that abuts both ends in a circumferential direction of a curved plate material that has been rounded into a cylindrical shape in advance and jointly welds the abutting portion (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、上記した装置によって製造された円筒管は、上記した静電式記録装置等の各構成部品に用いると、溶接線が薄肉金属管の側部に、中心軸線に沿うように直線状に存在することにより、溶接に伴う内部歪みが、前記薄肉金属管の側部に直線状に集中して残留することとなる。   However, when the cylindrical tube manufactured by the above-described apparatus is used for each component such as the above-described electrostatic recording apparatus, the welding line exists in a straight line along the central axis on the side of the thin metal pipe. By doing so, the internal distortion accompanying welding is concentrated and remains linearly on the side of the thin metal tube.

このために、薄肉金属管が、その周方向において、形状的に、また、強度的に均質な円筒体とならず、この結果、トナーの定着が不均一になるといった問題点が生じていた。   For this reason, the thin metal tube does not become a cylindrical body that is uniform in shape and strength in the circumferential direction, and as a result, there is a problem that toner fixing becomes non-uniform.

そこで、本件出願人は、端部同士が衝合するように支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープに、その薄肉金属テープが回転しながら送り出されるように無端ベルトを支持部材の軸線方向に対して傾斜させて、略8の字状に架け渡し、該無端ベルトを回転させて、前記端部同士が衝合して形成された突合せ部を定位置で溶着して薄肉金属管を製造する装置を発明した。   Therefore, the applicant of the present invention is to attach an endless belt in the axial direction of the support member so that the thin metal tape is fed out while rotating on the thin metal tape spirally wound around the support member so that the ends meet each other. Inclined, spanned in a shape of approximately 8, and rotated the endless belt, the butted portion formed by abutting the end portions welded in place to produce a thin metal tube Invented the device.

この装置をさらに詳述すると、機枠などに固定された円柱状の支持部材の径と薄肉金属テープの幅とで決定される巻き付け角度でもって、ボビン等に支持され繰り出し可能な薄肉金属テープを端部同士が衝合するようにその支持部材に巻き付け、その巻き付けた薄肉金属テープの上からゴム等で構成された無端ベルトを略8の字状に、かつ、支持部材の軸線方向に対して傾斜させて架け渡している。
そして、その無端ベルトを回動させることで薄肉金属テープが端部同士の衝合状態を保ったまま送り出され、定位置に固設されたレーザなどの溶接部で漸次繰り出されて移動してくる突合せ部を溶着するものである。
This apparatus will be described in further detail. A thin metal tape that is supported by a bobbin or the like and can be fed out at a winding angle determined by the diameter of a cylindrical support member fixed to a machine frame and the width of the thin metal tape. The end member is wound around the supporting member so that the ends meet each other, and an endless belt made of rubber or the like is formed on the wound thin metal tape in a shape of approximately 8 and with respect to the axial direction of the supporting member. It is tilted and bridged.
Then, by rotating the endless belt, the thin metal tape is fed out while keeping the abutting state between the end portions, and is gradually fed out and moved by a welding portion such as a laser fixed at a fixed position. The butt portion is welded.

かかるように構成することで、製造された薄肉金属管は、その溶接線が薄肉金属管の側壁に螺旋状に形成され、したがって、この溶接に伴って内部歪みが生じたとしても、この内部歪みが、薄肉金属管の周方向に分散されることによって、相互に打ち消すように作用し、得られた薄肉金属管の真円度を向上させることができる。   With such a configuration, the manufactured thin metal pipe has a weld line formed in a spiral shape on the side wall of the thin metal pipe. Therefore, even if an internal strain is caused by this welding, the internal strain is generated. However, by being distributed in the circumferential direction of the thin metal tube, it acts to cancel each other, and the roundness of the obtained thin metal tube can be improved.

特開平09−182989号公報(第1頁、図1)JP 09-182989 A (first page, FIG. 1)

しかしながら、この本件出願人が発明した極めて好適な薄肉金属管製造装置においても、下記のような改良すべき点がある。
すなわち、上記した装置は、定位置に固設された溶接部で漸次繰り出される突合せ部を溶着するものであるが、しかしながら、溶接部の溶着位置に対して、この突合せ部の位置がずれてしまう場合があることである。
However, this extremely suitable thin metal pipe manufacturing apparatus invented by the present applicant also has the following points to be improved.
That is, the above-described apparatus welds a butt portion that is gradually drawn out by a weld portion fixed at a fixed position. However, the position of the butt portion is deviated from the weld position of the weld portion. There are cases.

これは、無端ベルトを取り付ける際に生じた取り付け角度のずれや、無端ベルトの幅(薄肉金属テープの幅との差異や巻き付け時の伸びなどによる変動)、無端ベルトと支持部材との滑り等、様々な要因によって、造管速度と回転数の関係が崩れる事により生じるものと考えられる。   This is because of the deviation of the attachment angle that occurred when attaching the endless belt, the width of the endless belt (difference from the width of the thin metal tape, the fluctuation caused by the elongation when winding, etc.), the slipping between the endless belt and the support member, etc. It is thought that this is caused by various factors causing the relationship between the pipe making speed and the rotational speed to collapse.

この上記した技術的課題を解決するために、本件発明者は、位置ずれ量に基づいて溶着部を補正動させることを検討した。この溶着部を移動させる技術的手段は、漸次繰り出されて移動してくる螺旋状の突合せ部に追従させることは技術的には可能であるものの、しかしながら、その位置制御が極めて複雑になることと、その制御を実現するための製造コストがかかりすぎ、現実的に採用できるものではないことを知見した。   In order to solve the above-described technical problem, the present inventor studied to correct the welded portion based on the amount of displacement. The technical means for moving the welded portion is technically possible to follow the spiral butting portion that is gradually drawn out and moved, however, its position control becomes extremely complicated. It has been found that the manufacturing cost for realizing the control is too high and cannot be practically adopted.

そこで本発明は、仮に、溶着部の位置と突合せ部との位置がずれるようなことがあっても、その溶着部の位置と突合せ部との位置補正を、簡単な手段で、かつ、低コストに実現できる薄肉金属管製造方法および装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a simple means and low cost correction of the position of the welded portion and the butted portion even if the position of the welded portion and the butted portion are misaligned. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a thin metal tube that can be realized in a simple manner.

上記技術的課題を達成するために、本発明にかかる薄肉金属管製造方法および装置は、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項1にかかる薄肉金属管製造方法は、端部同士が衝合するように支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープに、その薄肉金属テープが回転しながら送り出されるように可撓性を有する無端ベルトを前記支持部材の軸線方向に対して傾斜させて略8の字状に架け渡し、前記無端ベルトを回転させて、前記端部同士が衝合して形成された突合せ部を定位置で溶着して薄肉金属管を製造する製造方法であって、溶着が行われる前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記無端ベルトの傾斜角度を可変させて位置ずれ調整を行うことを特徴とする。
請求項2にかかる薄肉金属管製造装置は、端部同士が衝合するように支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープに、その薄肉金属テープが回転しながら送り出されるように前記支持部材の軸線方向に対して傾斜させて略8の字状に架け渡した可撓性を有する無端ベルトと、前記無端ベルトを回転させて前記端部同士が衝合して形成された突合せ部を定位置で溶着する溶着部と、前記無端ベルトの傾斜角度を可変させる機構部と、を備えてなり、溶着が行われる前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記機構部で無端ベルトの傾斜角度を可変させて位置ずれ調整を行うことを特徴とする。
請求項3にかかる薄肉金属管製造装置は、請求項2において、前記定位置と前記突合せ部との位置ずれを検出する検出手段と、前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記検出手段からの検出情報に基づいて前記機構部を作動させて位置ずれ調整を行う制御手段とを、備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above technical problem, the thin metal pipe manufacturing method and apparatus according to the present invention employs the following technical means.
In other words, the thin metal pipe manufacturing method according to claim 1 is flexible so that the thin metal tape is sent out while rotating around the thin metal tape spirally wound around the support member so that the ends meet each other. The endless belt having a property is inclined with respect to the axial direction of the support member and is bridged in a shape of approximately eight, and the endless belt is rotated so that the end portions abut each other. A manufacturing method for manufacturing a thin metal tube by welding at a fixed position, wherein when the butt portion is displaced from the fixed position where welding is performed, the inclination angle of the endless belt is varied to adjust the displacement. It is characterized by performing.
The thin-walled metal pipe manufacturing apparatus according to claim 2 is configured such that the thin-walled metal tape is sent out while rotating on a thin-walled metal tape that is spirally wound around the support member so that the ends meet each other. A flexible endless belt that is slanted with respect to the axial direction and spanned in a substantially 8-character shape, and a butted portion formed by rotating the endless belt and abutting the ends are fixed. And a mechanism part that varies the inclination angle of the endless belt, and when the abutting part is displaced from the fixed position where welding is performed, the endless belt is moved by the mechanism part. The positional deviation adjustment is performed by varying the tilt angle.
The thin metal pipe manufacturing apparatus according to claim 3 is the apparatus according to claim 2, wherein when the butt portion is displaced from the fixed position, the detecting means for detecting a displacement between the fixed position and the butt portion, Control means for adjusting the displacement by operating the mechanism based on detection information from the detection means is provided.

請求項1にかかる薄肉金属管製造方法によれば、無端ベルトの傾斜角度を可変させて造管速度(薄肉金属テープを漸次溶着して造管される単位時間当たりの長さ)を変化させ、その造管速度に伴って突合せ部が移動するから、溶着が行われる定位置から突合せ部が位置ずれした際に、その位置ずれ方向と逆方向へ突合せ部を移動するように無端ベルトの傾斜角度を変えるだけで、簡単に溶着部の位置と突合せ部との位置補正を行うことができる。   According to the method for producing a thin metal pipe according to claim 1, the inclination angle of the endless belt is varied to change the pipe making speed (the length per unit time for pipe making by gradually welding the thin metal tape), The abutting part moves with the pipe forming speed, so when the abutting part is displaced from the fixed position where welding is performed, the inclination angle of the endless belt is moved so that the abutting part moves in the direction opposite to the position deviation direction. By simply changing the position, it is possible to easily correct the position of the welded portion and the butt portion.

請求項2および3にかかる薄肉金属管製造装置によれば、例えば、無端ベルトを支持するフレーム等をボールネジ送り機構等の簡単な機構部で揺動可能に支持して、上記したように、溶着部の位置から突合せ部が位置ずれした際に、その位置ずれ方向と逆方向へ突合せ部を移動するように無端ベルトの傾斜角度を変えることができるので、位置補正機構を備えた薄肉金属管製造装置が、低コストに提供できる。   According to the thin-walled metal pipe manufacturing apparatus according to claims 2 and 3, for example, a frame that supports an endless belt is supported by a simple mechanism such as a ball screw feed mechanism so as to be swingable, and as described above, welding is performed. When the abutting part is displaced from the position of the part, the inclination angle of the endless belt can be changed so that the abutting part moves in the direction opposite to the misalignment direction, so that a thin metal tube with a position correction mechanism is manufactured. The device can be provided at low cost.

次に本発明にかかる薄肉金属管製造装置および方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。   Next, an embodiment of a thin metal tube manufacturing apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、本実施の形態にかかる薄肉金属管製造装置は、図1に示すように、支持部材1と、無端ベルト部2と、溶着部3と、検出部4と、制御部5とを備えて構成される。   First, as shown in FIG. 1, the thin metal tube manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a support member 1, an endless belt portion 2, a welding portion 3, a detection portion 4, and a control portion 5. Composed.

支持部材1は、所望する薄肉金属管径(内径)からなる所要径の円柱状の軸部材であり、装置本体の機枠などに固定支持されている。   The support member 1 is a cylindrical shaft member having a required diameter having a desired thin metal tube diameter (inner diameter), and is fixedly supported by a machine frame of the apparatus main body.

無端ベルト部2は、支持部材1に薄肉金属テープMTが巻回され溶着されてなる薄肉金属管の上から、その薄肉金属管が回転しながら送り出されるように略8の字状にプーリー22を介して支持部材1の軸線方向に対して傾斜するように架け渡された可撓性を有する平ゴムベルトなどの無端ベルト21と、そのプーリー22に連係された周知のボール螺子送り機構(モータ駆動)等からなる機構部(図示せず)とを備えて構成され、無端ベルト21の傾斜角度を所望した角度に移動できるようになっている。   The endless belt portion 2 includes a pulley 22 in an approximately 8 shape so that the thin metal tube is fed while rotating on the thin metal tube formed by winding and welding the thin metal tape MT around the support member 1. An endless belt 21 such as a flexible flat rubber belt that is suspended so as to be inclined with respect to the axial direction of the support member 1, and a known ball screw feeding mechanism (motor drive) linked to the pulley 22. The endless belt 21 can be moved to a desired angle by tilting the endless belt 21.

溶着部3は、レーザービームが発射され溶接を実行する加工ヘッド31を備えた周知のレーザー溶接装置で構成されており、薄肉金属テープMTに架け渡された無端ベルト21より支持部材1基部側近傍に、薄肉金属テープMT端部同士の衝合部位である突合せ部mt1と一致するように加工ヘッド31(レーザー中心)が固定されている。   The welded portion 3 is configured by a known laser welding apparatus including a processing head 31 that performs welding by emitting a laser beam, and is near the support member 1 base side from the endless belt 21 spanned over the thin metal tape MT. Further, the processing head 31 (laser center) is fixed so as to coincide with the abutting portion mt1 which is an abutting portion between the ends of the thin metal tape MT.

検出部4は、CCDやMOS型などの撮像デバイスが内装された周知構造のカメラ41を備え、上記の加工ヘッド31と同様に、このカメラ41で撮像される画像の中心部と突合せ部mt1とが一致するように配置されている。なお、検出部4はこのものに限定されず、薄肉金属テープMTの端部の左右の移動を検知する変位センサーであれば何でも良い。   The detection unit 4 includes a camera 41 having a well-known structure in which an imaging device such as a CCD or MOS type is built, and, similar to the processing head 31 described above, a center portion of an image captured by the camera 41 and a butting portion mt1 Are arranged to match. In addition, the detection part 4 is not limited to this, What is necessary is just a displacement sensor which detects the left-right movement of the edge part of the thin metal tape MT.

制御部5は、カメラ41で撮像された画像データを画像処理して、突合せ部mt1の位置と加工ヘッド31との位置ずれ量を検出して、その位置ずれ情報に基づいて機構部を制御動させ、無端ベルト21の傾斜角度を所望した角度に調整するように構成されている。   The control unit 5 performs image processing on the image data captured by the camera 41, detects the amount of misalignment between the position of the butt portion mt1 and the processing head 31, and controls the mechanism unit based on the misalignment information. And the inclination angle of the endless belt 21 is adjusted to a desired angle.

このように構成された薄肉金属管製造装置は、まず、支持部材1の径と薄肉金属テープMTとの幅とで決定される巻き付け角度でもって、ボビンBに巻回された薄肉金属テープMTを、その端部同士が衝合するようにその支持部材1に巻き付け、その巻き付けた薄肉金属テープMTの上から無端ベルト21を略8の字状に架け渡す。   The thin-walled metal pipe manufacturing apparatus configured as described above first has the thin-walled metal tape MT wound around the bobbin B at a winding angle determined by the diameter of the support member 1 and the width of the thin-walled metal tape MT. The end member 21 is wound around the supporting member 1 so that the end portions abut each other, and the endless belt 21 is bridged over the wound thin metal tape MT in a substantially 8-character shape.

そして、無端ベルト21の回動を開始すると、薄肉金属テープMTが支持部材1表面を滑りながら移動する。このとき、突合せ部mt1は、1回転で1ピッチ進む造管速度にすれば、理論的に一点に留まっていることから、固定された加工ヘッド31からのレーザー照射によって、突合せ部mt1が所要の造管速度vでもって漸次溶着されて造管され、一方、薄肉金属テープMTはボビンBから漸次繰り出される。   When rotation of the endless belt 21 is started, the thin metal tape MT moves while sliding on the surface of the support member 1. At this time, since the butt portion mt1 is theoretically stayed at one point if the pipe making speed is advanced by one pitch per rotation, the butt portion mt1 is required by the laser irradiation from the fixed processing head 31. The thin metal tape MT is gradually fed out from the bobbin B while being gradually welded and piped at the pipe making speed v.

しかしながら、無端ベルト21を取り付ける際に生じた取り付け角度のずれや、無端ベルト21の幅(薄肉金属テープMTの幅との差異や巻き付け時の伸びなどによる変動)、無端ベルト21と支持部材1との滑り等、様々な要因によって、造管速度と回転数の関係が崩れる事により加工ヘッド31中心と突合せ部mt1の位置がずれてしまう場合がある。   However, a shift in the mounting angle caused when the endless belt 21 is mounted, the width of the endless belt 21 (variation due to a difference from the width of the thin metal tape MT, elongation due to winding, etc.), the endless belt 21 and the support member 1 Due to various factors such as slippage, the relationship between the pipe making speed and the rotational speed may be lost, and the center of the machining head 31 and the position of the butt portion mt1 may be displaced.

この問題を解消するために、無端ベルト21の傾斜角度を変化させて、突合せ部mt1の位置を加工ヘッド31中心へ修正移動させる。
以下、この無端ベルト21の傾斜角度を変化させることで、突合せ部mt1の位置が変化することを、数式を用いながら順を追って説明する。
In order to solve this problem, the inclination angle of the endless belt 21 is changed, and the position of the butt portion mt1 is corrected and moved to the center of the machining head 31.
Hereinafter, the change in the position of the butt portion mt1 by changing the inclination angle of the endless belt 21 will be described in order using mathematical expressions.

まず、薄肉金属テープMTの巻きつけ角度の算出方法について詳述する。
図2は、薄肉金属テープMTの巻きつけ状態を模式化した全体を示した説明図であり、図3は、図2における部分拡大図である。図中、Wは薄肉金属テープ幅、Rpは重なり量(ラップ量)、Pは巻き付けピッチ、Dは巻き付け軸径(支持部材径D)、θは巻き付け角度を示している。
この図3により、
First, a method for calculating the winding angle of the thin metal tape MT will be described in detail.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the entire wound state of the thin metal tape MT, and FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. In the figure, W is the width of the thin metal tape, Rp is the overlap amount (wrap amount), P is the winding pitch, D is the winding shaft diameter (support member diameter D), and θ is the winding angle.
According to FIG.

図4に示すようにOABの順に巻き付いた箇所を見ると、巻き付いたABの箇所を折り返してAB’とすると、BB’はCを通り軸に対して垂直になる。∠CAB=∠CAB’なのでBC=B’Cとなる。BCは軸に対して垂直なので軸の外周の半分の長さになり、BC=πD/2となる。故にBB’=πDとなる。
∠B’OB=θなので、
As shown in FIG. 4, when the portion wound in the order of OAB is viewed, if the portion of the wound AB is folded back to AB ′, BB ′ passes through C and becomes perpendicular to the axis. Since ∠CAB = ∠CAB ′, BC = B′C. Since BC is perpendicular to the axis, it is half the outer circumference of the axis, and BC = πD / 2. Therefore, BB ′ = πD.
Since ∠B'OB = θ,

となる。 It becomes.

となり、薄肉金属テープ幅Wと軸径Dが分かれば巻き付け角度が算出することができる。さらに、突合せ部mt1は、ラップ量を0に設定することで算出される。つまり、上記の(1)〜(3)式にRp=0を代入すると、 Thus, if the thin metal tape width W and the shaft diameter D are known, the winding angle can be calculated. Further, the butt portion mt1 is calculated by setting the lap amount to zero. That is, if Rp = 0 is substituted into the above equations (1) to (3),

となる。突合せのときも薄肉金属テープ幅Wと支持部材径Dが分かれば巻き付け角度を算出することができる。 It becomes. Even at the time of butt, if the thin metal tape width W and the support member diameter D are known, the winding angle can be calculated.

ここで具体例を挙げる。支持部材径D:39.84mm、薄肉金属テープ幅W:80mm、ラップ量:0mm(突合せ状態)の時の巻き付け角度θと巻き付けピッチPは、(5)式に代入すると、
cosθ=80/(π×39.84)=0.639176
θ=Acos(0.639176)=50.26956°
ピッチPは式(4)に代入して整理すると、
P=80/sin(50.26956)=104.0231
となる。すなわち、支持部材径Dと薄肉金属テープMTを変えれば巻き付け角度などが変わる。
Here is a specific example. When the support member diameter D: 39.84 mm, thin metal tape width W: 80 mm, wrap amount: 0 mm (butting state), the winding angle θ and the winding pitch P are substituted into the equation (5),
cos θ = 80 / (π × 39.84) = 0.639176
θ = Acos (0.639176) = 50.26956 °
Pitch P is substituted into equation (4) and arranged,
P = 80 / sin (50.26956) = 104.0231
It becomes. That is, if the support member diameter D and the thin metal tape MT are changed, the winding angle and the like change.

次に、溶着位置の位置調整について説明する。
まず、図5は、半径rの薄肉金属管の突合せ部mt1の軌跡を示す模式図である。反時計廻りに回転数fで回転しながらz軸方向に速度vで巻回された薄肉金属テープMTが移動する。回転量はz軸方向に巻き付けピッチPだけ進んだときに1回転する。つまり、単位当たりの回転角は2π/Pとなる。
基準点Oから任意の時間t秒後、z軸方向へLだけ移動したとする図5の回転角θは、
Next, the position adjustment of the welding position will be described.
First, FIG. 5 is a schematic diagram showing a locus of a butt portion mt1 of a thin metal tube having a radius r. The thin metal tape MT wound at the speed v in the z-axis direction moves while rotating counterclockwise at the rotation speed f. The rotation amount is rotated once when the winding pitch P advances in the z-axis direction. That is, the rotation angle per unit is 2π / P.
The rotation angle θ of FIG. 5 that is moved by L in the z-axis direction after an arbitrary time t seconds from the reference point O

となる。そこでA点の座標は、 It becomes. So the coordinates of point A are

となる。ここで実際に円筒は2π/Tの回転速度で回転しているので、任意の時間t秒後には式(9)に示すφだけ回転していることとなる。ただし、Tは円筒が周方向に一回転するのに要する時間とする。 It becomes. Here, since the cylinder is actually rotating at a rotation speed of 2π / T, after an arbitrary time t seconds, the cylinder is rotated by φ shown in Equation (9). However, T is the time required for the cylinder to make one rotation in the circumferential direction.

つまり、φを用いて主軸変換を行うと、(x、y)は行列式で式(10)の(x、y)のように変換される。   In other words, when the principal axis conversion is performed using φ, (x, y) is converted into a determinant like (x, y) in Expression (10).

この式を展開すると、
If this expression is expanded,

となり、それぞれの値を代入して整理すると、
Then, substituting each value and organizing it,

となる。ここで移動距離Lを円筒の移動速度vを用いてあらわすとL=vtとなり、(12)式に代入すると、 It becomes. Here, if the movement distance L is expressed using the moving speed v of the cylinder, L = vt, and if substituted into the equation (12),

となる。ここで(X、Y)が時間tに関係なく一点に留まれば溶接の軌跡は一点に留まることになる。tで微分をしてゼロになればtに無関係となる条件が見つかる。つまり、   It becomes. Here, if (X, Y) stays at one point regardless of the time t, the welding trajectory stays at one point. A condition that is irrelevant to t is found if it is differentiated at t to become zero. That means

これより、
Than this,

ここでTは、薄肉金属管が円周方向に一回転するのに必要な時間なので薄肉金属管の円周方向の回転数fと次の関係になる。   Here, T is the time required for the thin metal tube to make one rotation in the circumferential direction, and therefore has the following relationship with the circumferential rotation speed f of the thin metal tube.

(16)式に(17)式を代入して、
Substituting equation (17) into equation (16),

となる。これはz軸上を薄肉金属管円周方向の回転数fの巻き付けピッチ倍(P倍)で移動させたときに螺旋は一点に留まり、溶着の位置も一点に留まることを示している。 It becomes. This indicates that the spiral stays at one point and the position of welding stays at one point when the z-axis is moved at a winding pitch times (P times) the rotational speed f in the circumferential direction of the thin metal tube.

ここで具体例を挙げる。支持部材径39.84mm、薄肉金属テープ幅80mm、ラップ量が0(突合せ状態)の時、ピッチは104.023mmになる。造管速度vを50mm/sで行うと、その時の回転数はfは0.4807rpsとなる。この時、造管速度を倍の100mm/sに上げて螺旋の軌跡を一点に留めるためには(18)式の関係を保てばいいのだが、巻き付けのピッチは薄肉金属テープ幅Wと軸径Dから固定なので、回転数を2倍の0.9613rpsに変化させることで変更ができる。   Here is a specific example. When the support member diameter is 39.84 mm, the thin metal tape width is 80 mm, and the wrap amount is 0 (butting state), the pitch is 104.023 mm. When the pipe making speed v is 50 mm / s, the rotation speed at that time is 0.4807 rps. At this time, in order to increase the pipe making speed to double 100 mm / s and keep the spiral trajectory at a single point, the relationship of equation (18) should be maintained, but the winding pitch is the width of the thin metal tape width W and the axis Since it is fixed from the diameter D, it can be changed by changing the rotational speed to 0.9613 rps, which is doubled.

次に、無端ベルト21の傾斜角度を変化させることで、突合せ部mt1の位置が、溶着位置へ修正移動が可能となる技術的根拠を説明する。   Next, a technical basis on which the position of the butt portion mt1 can be corrected and moved to the welding position by changing the inclination angle of the endless belt 21 will be described.

造管方法は、支持部材1に巻きつけられた薄肉金属テープMTの上から無端ベルト21を8の字状に巻きつけて、その無端ベルト21を回動させることによって送り出していく(図1参照)。
無端ベルト21は支持部材1の軸線方向に対して所要の角度をもって巻き付いているので周方向と軸方向に力が分かれる。従って薄肉金属管は回動しながら軸方向へ送り出される。
In the pipe making method, the endless belt 21 is wound in the shape of a figure 8 from above the thin metal tape MT wound around the support member 1, and the endless belt 21 is rotated (see FIG. 1). ).
Since the endless belt 21 is wound at a required angle with respect to the axial direction of the support member 1, the force is divided in the circumferential direction and the axial direction. Therefore, the thin metal tube is fed in the axial direction while rotating.

上記で求めた関係式(18)を満たしていれば螺旋の軌跡は一点に留まるのだが、無端ベルト21の巻きつけ角度のズレ、無端ベルト21の幅(薄肉金属テープMTの幅との差異や巻き付け時の伸びなどによる変動)、無端ベルト21と薄肉金属管の滑りなどによって単位時間当たりの造管速度が変化して螺旋の位置は変動してしまう。
支点Oから2πD回転した時の位置、つまり一周した時にz軸方向に進む距離は、理想的には計算で求めたピッチなのだが、上記した要因で条件が崩れてしまい溶着位置が左右に移動する(図6参照)。
If the relational expression (18) obtained above is satisfied, the spiral trajectory remains at one point. However, the winding angle of the endless belt 21 is shifted, the width of the endless belt 21 (the difference from the width of the thin metal tape MT, Fluctuation due to elongation at the time of winding, etc.), the tube-forming speed per unit time changes due to the slip of the endless belt 21 and the thin metal tube, and the position of the spiral fluctuates.
The position when rotated by 2πD from the fulcrum O, that is, the distance traveled in the z-axis direction when making one round is ideally the pitch obtained by calculation, but the conditions break down due to the above factors, and the welding position moves to the left and right. (See FIG. 6).

そこで、溶着位置の制御を行うわけであるが、その制御手段としてまず考えられるのがvを調整することによって理想の動き、つまり(18)式の関係になる。実際にvだけを調整するには、送り出しをさせる無端ベルト21の巻きつけ速度を調整すれば変化するのだが、それと同時に送り出しの速度fが比例して変わってしまい、式(18)の関係にならない。また、無端ベルト21の幅や、滑りなどを制御するのは現状では難しい。   Therefore, the welding position is controlled, and the first conceivable control means is an ideal movement, that is, the relationship of equation (18), by adjusting v. To actually adjust only v, it can be changed by adjusting the winding speed of the endless belt 21 to be sent out, but at the same time, the sending speed f changes proportionally, and the relationship of equation (18) is satisfied. Don't be. In addition, it is difficult to control the width of the endless belt 21 and the slippage.

そこで無端ベルト21の巻き付け角度を随時調整することで、無端ベルト21の巻き付け速度は一定のまま巻き付け角度を変化させると無端ベルト21の巻き付けピッチが変化して造管速度(単位時間当たりの進む距離)が変化するので、無端ベルト21の幅の変化や薄肉金属テープMTと無端ベルト21の摩擦によるズレを緩和して式(18)の関係になるようにする。   Therefore, by adjusting the winding angle of the endless belt 21 as needed, if the winding angle is changed while the winding speed of the endless belt 21 is kept constant, the winding pitch of the endless belt 21 changes and the pipe making speed (the distance traveled per unit time). ) Changes, the change in the width of the endless belt 21 and the shift due to the friction between the thin metal tape MT and the endless belt 21 are alleviated so that the relationship of Expression (18) is obtained.

具体的には図1および図7の位置に上記した検出部4あるいは変位センサーを設けて薄肉金属テープMT端部の左右の移動を検知する。図7の薄肉金属テープMT端部が左右に移動しているときは(18)式の関係が崩れているということである。そこで、変化量に応じて無端ベルト21の巻き付け角度(傾斜角度)を変化させると、送り出し量と周方向の回転量の比率が変わり、螺旋の軌跡が一点を通ようになる。   Specifically, the detection unit 4 or the displacement sensor described above is provided at the position of FIGS. 1 and 7 to detect the left and right movement of the end portion of the thin metal tape MT. When the end of the thin metal tape MT in FIG. 7 moves to the left and right, this means that the relationship of equation (18) is broken. Therefore, when the winding angle (tilt angle) of the endless belt 21 is changed according to the change amount, the ratio of the feed amount and the rotation amount in the circumferential direction changes, and the spiral locus passes through one point.

例えば、秒間で5μm右に動いたら無端ベルト21の巻き付け角度を0.01度少なくし、逆に左に5μm移動したら巻き付け角度を0.01度多くする、と言うようにして巻き付け角度を変化させて送り出し量と回転量の比率を変化させる(図8参照)。この制御で無端ベルト21の幅の差異や、伸びや、滑りの影響を緩和し、(18)式の関係を保つようになっている。   For example, if the winding angle of the endless belt 21 is decreased by 0.01 degree when moved to the right by 5 μm per second, the winding angle is changed by increasing the winding angle by 0.01 degree when moved to the left by 5 μm. Thus, the ratio of the feed amount and the rotation amount is changed (see FIG. 8). By this control, the difference in the width of the endless belt 21 and the effects of elongation and slipping are alleviated, and the relationship of equation (18) is maintained.

この無端ベルト21の巻き付け角を変化させる制御の利点は、無端ベルト21の伸びや滑りの影響を緩和して、巻き付け角度を変化させることのみで(18)式の関係を維持することができるということである。   The advantage of the control of changing the winding angle of the endless belt 21 is that the relationship of the expression (18) can be maintained only by changing the winding angle by alleviating the influence of elongation and slippage of the endless belt 21. That is.

以上、無端ベルト21の傾斜角度を変化させることで、突合せ部mt1の位置が溶着位置へ修正移動が可能となる技術的根拠を説明したが、これに基づいて、本実施の形態の薄肉金属管製造装置における位置修正の具体例について説明する。   As described above, the technical basis that the position of the butt portion mt1 can be corrected and moved to the welding position by changing the inclination angle of the endless belt 21 has been described. Based on this, the thin metal tube of the present embodiment A specific example of position correction in the manufacturing apparatus will be described.

この一連の補正動作を図9及び図10を用いて説明する。
まず、カメラ41で撮像された画像データを周知の画像処理技術によって、撮像された画像中心を原点として、突合せ部mt1の位置、すなわち薄肉金属テープMT同士の境界部分の位置の位置データ(位置ずれ量)を抽出する(S1)。
なお、ここで上記した(18)式、すなわちV=P・fの関係からV≠P・fの関係になると、なんらかの原因で造管速度(単位時間当たりの進む距離)が変化するため、位置ずれが生じ、突合せ部mt1が画像中央部に止まらずに左右方向いずれかに移動していくことになる。
This series of correction operations will be described with reference to FIGS.
First, the position data (positional deviation) of the position of the butt portion mt1, that is, the position of the boundary portion between the thin metal tapes MT, with the image data captured by the camera 41 as the origin by a known image processing technique. Amount) is extracted (S1).
Note that when the above formula (18), that is, the relationship of V ≠ P · f from the relationship of V = P · f, the pipe forming speed (the distance traveled per unit time) changes for some reason, A shift occurs, and the butt portion mt1 moves in either the left or right direction without stopping at the center of the image.

そして、この抽出された位置データ(位置ずれ量)が、画像中心(加工ヘッド31中心)からずれているか否かを判断する(S2)。位置ずれがないと判断した場合(S2、No)は、S1に戻って位置データの抽出を行う。   Then, it is determined whether or not the extracted position data (position displacement amount) is displaced from the image center (processing head 31 center) (S2). If it is determined that there is no position shift (S2, No), the process returns to S1 to extract position data.

位置ずれが生じたと判断した場合(S2、Yes:図9(2)、(3)参照)は、抽出された位置データ(位置ずれ量)とプーリー支持機構部の機械的なデータ(例えば1パルスの信号当たりのプーリー22の角度変化量とに基づいて、機構部へ伝送させる補正制御データを生成する(S3)。   If it is determined that a displacement has occurred (S2, Yes: see FIGS. 9 (2) and 9 (3)), the extracted position data (position displacement amount) and mechanical data of the pulley support mechanism (for example, one pulse) The correction control data to be transmitted to the mechanism unit is generated based on the angle change amount of the pulley 22 per signal (S3).

そして、制御部5は、この補正制御データに基づいて機構部を駆動させ、プーリー22を補正動する(S4)。
このときの補正動作は、まず、前記したデータに基づいて無端ベルト21の傾斜角度が変化することで、加工ヘッド31(画像中心)から遠ざかっていた突合せ部mt1が、加工ヘッド31中心に向かって移動する。この一連の状態のときもカメラ41は常時、撮像・画像処理をし続け、位置修正が完了したか否かの判断を行う(S5)。位置修正が完了しないと判断した場合(S5、No)は移動を続行させる。
And the control part 5 drives a mechanism part based on this correction control data, and carries out correction | amendment movement of the pulley 22 (S4).
The correction operation at this time is as follows. First, the butt portion mt1 that has moved away from the processing head 31 (image center) is moved toward the center of the processing head 31 by changing the inclination angle of the endless belt 21 based on the data described above. Moving. Even in this series of states, the camera 41 continuously performs imaging / image processing, and determines whether or not the position correction is completed (S5). If it is determined that the position correction is not completed (S5, No), the movement is continued.

加工ヘッド31中心に突合せ部mt1が位置して位置修正が完了したと判断したら(S5、Yes)、プーリー22の角度を維持して突合せ部mt1の通過軌跡を静止して一連の処理が終了する。   If it is determined that the butt portion mt1 is positioned at the center of the machining head 31 and the position correction is completed (S5, Yes), the angle of the pulley 22 is maintained and the passing trajectory of the butt portion mt1 is stopped, and a series of processing ends. .

この補正動を行っているときも溶着部3は溶着を続行しており、この補正動は、わずかでも溶着位置(溶着中心位置)にズレが生じたと判断したら、即座に開始するようになっており、連続して溶着を行っても溶着不良が起きない範囲内での動作である。なお、図9で例示したものは、発明の内容を理解するために誇張して作図しており、実際には、上記したように、溶着不良が発生しない範囲でも、わずかでもずれが生じれば補正動が行われる。
なお、無端ベルト21の幅が薄肉金属テープMTの幅と差異があると、無端ベルト21の巻き付けピッチが薄肉金属テープMTの巻き付けピッチと異なるため、常に無端ベルト21の巻き付け角度を調整し続けないと(18)式の関係を保ち続けることができないので、無端ベルト21の幅は薄肉金属テープMTの幅と同一幅に近づけた方が制御がし易い。
The welding portion 3 continues welding even when performing this correction movement, and this correction movement starts immediately when it is determined that even a slight deviation has occurred in the welding position (welding center position). The operation is within a range where no welding failure occurs even if welding is continuously performed. In addition, what was illustrated in FIG. 9 is exaggerated for understanding the contents of the invention, and actually, as described above, even if a slight deviation occurs even in a range where no welding failure occurs. Corrective action is performed.
If the width of the endless belt 21 is different from the width of the thin metal tape MT, the winding pitch of the endless belt 21 is different from the winding pitch of the thin metal tape MT. Therefore, it is easier to control the width of the endless belt 21 closer to the same width as that of the thin metal tape MT.

なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。   The above-described embodiment shows an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. .

たとえば、上記した補正動作を、検出部4や制御部5を用いて自動化しなくても、作業員による位置修正が可能である。また、無端ベルト21の傾斜角度を可変させて位置ずれ調整を行うとした薄肉金属管製造方法でも良いものである。   For example, the operator can correct the position without automating the above-described correction operation using the detection unit 4 or the control unit 5. Also, a thin metal pipe manufacturing method in which the positional deviation is adjusted by changing the inclination angle of the endless belt 21 may be used.

本実施の形態にかかる薄肉金属管製造装置の模式図である。It is a schematic diagram of the thin metal pipe manufacturing apparatus concerning this Embodiment. 薄肉金属テープの巻き付け状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the winding state of a thin metal tape. 図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 巻きつけ角度の算出式に対応した模式図である。It is a schematic diagram corresponding to the calculation formula of a winding angle. 溶着軌跡を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a welding locus | trajectory. 溶着位置の変化を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the change of the welding position. 変位センサーの取り付け位置を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the attachment position of the displacement sensor. 巻きつけ角度による変化量を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the variation | change_quantity by a winding angle. 突合せ部まわりの画像例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of an image around a butt | matching part. 補正動作の一連の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of flows of correction | amendment operation | movement.

符号の説明Explanation of symbols

1 支持部材
2 無端ベルト部
21 無端ベルト
22 プーリー
3 溶着部
31 加工ヘッド
4 検出部
41 カメラ
5 制御部
B ボビン
MT 薄肉金属テープ
mt1 突合せ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support member 2 Endless belt part 21 Endless belt 22 Pulley 3 Welding part 31 Processing head 4 Detection part 41 Camera 5 Control part B Bobbin MT Thin metal tape mt1 Butting part

Claims (3)

端部同士が衝合するように支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープに、その薄肉金属テープが回転しながら送り出されるように可撓性を有する無端ベルトを前記支持部材の軸線方向に対して傾斜させて略8の字状に架け渡し、前記無端ベルトを回転させて、前記端部同士が衝合して形成された突合せ部を定位置で溶着して薄肉金属管を製造する製造方法であって、溶着が行われる前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記無端ベルトの傾斜角度を可変させて位置ずれ調整を行うことを特徴とする薄肉金属管製造方法。   A flexible endless belt is attached to the thin metal tape spirally wound around the support member so that the ends meet each other with respect to the axial direction of the support member so that the thin metal tape is fed out while rotating. A manufacturing method for manufacturing a thin metal tube by inclining and spanning in an approximately eight shape, rotating the endless belt, and welding the butted parts formed by abutting the end parts at a fixed position The method of manufacturing a thin metal tube, wherein when the butted portion is displaced from the fixed position where welding is performed, the displacement is adjusted by changing an inclination angle of the endless belt. 端部同士が衝合するように支持部材に螺旋状に巻き付けた薄肉金属テープに、その薄肉金属テープが回転しながら送り出されるように前記支持部材の軸線方向に対して傾斜させて略8の字状に架け渡した可撓性を有する無端ベルトと、
前記無端ベルトを回転させて前記端部同士が衝合して形成された突合せ部を定位置で溶着する溶着部と、
前記無端ベルトの傾斜角度を可変させる機構部と、
を備えてなり、
溶着が行われる前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記機構部で無端ベルトの傾斜角度を可変させて位置ずれ調整を行うことを特徴とする薄肉金属管製造装置。
The thin metal tape spirally wound around the support member so that the ends meet each other is inclined with respect to the axial direction of the support member so that the thin metal tape is fed out while rotating, and is approximately 8 characters. An endless belt having flexibility in the form of a bridge;
A welded portion that welds in a fixed position a butted portion formed by rotating the endless belt and abutting the ends;
A mechanism for varying the inclination angle of the endless belt;
With
An apparatus for producing a thin metal tube, wherein when the butted portion is displaced from the fixed position where welding is performed, the mechanism portion is configured to adjust the displacement by changing the inclination angle of the endless belt.
前記定位置と前記突合せ部との位置ずれを検出する検出手段と、
前記定位置から前記突合せ部が位置ずれした際に、前記検出手段からの検出情報に基づいて前記機構部を作動させて位置ずれ調整を行う制御手段とを、備えたことを特徴とする請求項2記載の薄肉金属管製造装置。
Detecting means for detecting a positional deviation between the fixed position and the butting portion;
And a control unit configured to adjust the displacement by operating the mechanism unit based on detection information from the detection unit when the abutting unit is displaced from the fixed position. 2. The apparatus for producing a thin metal tube according to 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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