JP2006150369A - 溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大掛かりな構造物を必要とせず、効率良く高精度に外面溶接ビードを切削除去する。
【解決手段】 溶接鋼管１の端部の外面溶接ビード１ａを切削する装置である。ビード検出センサー４によって検出された外面溶接ビード１ａが周方向の所定位置にくるように、ターニングローラ２で溶接鋼管１を回転させる。胴部に外面溶接ビード１ａとの接触を防止するための凹部６ａを有する回転自在な先導ロール６と、この先導ロール６と所定の相対関係位置に配置されたミーリングカッター７を、前記外面溶接ビード１ａに対して接離移動させる油圧シリンダ１２を備える。先導ロール６およびミーリングカッター７を一体として溶接鋼管１の軸方向に移動させる軸方向駆動装置１０を備える。
【効果】 溶接鋼管のゆがみや外面溶接ビード位置にずれがあっても、大掛かりな構造物を必要とせずに、高精度にかつ適切に外面溶接ビードを切削除去できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接鋼管端部の外面溶接ビードを切削する方法および装置に関するもので、特に溶接鋼管同士を軸方向に溶接接続する場合に、管端部の外面溶接ビードを切削する方法および装置に関するものである。

最近は、二本の溶接鋼管の管端部を接続して軸方向に延長する場合には、コスト削減及び敷設能率向上のため自動の溶接装置を使用することが多くなっている。この際、鋼管端部の外面ビードがそのままの状態では、自動溶接装置が使用できない。また、溶接後の検査も従来Ｘ線主体から、自動の超音波探傷検査に変ってきており、この場合も外面ビードがそのままの状態では前述同様検査装置が使用できない。したがって、あらかじめ溶接接続する前に、鋼管端部の外面の溶接ビードを切削等して除去する必要がある。

この外面溶接ビードを除去するものとして以下のようなものが提案されている。
たとえば特許文献１〜特許文献３では、バイト状の刃物を外面溶接ビードに食い込ませて切削する形削り方式が提案されている。
特開昭５９−２０９７１１号公報 特開平５−１３１３１６号公報 実開平５−５３２１号公報

また、特許文献４では、無端ベルトによって外面溶接ビードを研削する方式が提案されている。
特開昭６０−１９１７５７号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載されたものでは、バイト状の刃物で外面溶接ビードを切削するので切削反力が発生し、鋼管とバイト状の刃物を完全に固定するために、頑丈で大掛かりな構造物が必要となる。また、バイト状の刃物と外面溶接ビードとの相対位置関係が少しでも不適当であると、バイト状の刃物の欠損や食い込み等の問題が発生するため、前記相対位置関係を適正に保つためにも、その構造にはさらに強度が要求される。

上記の問題は、特許文献４に記載された無端ベルトによって外面溶接ビードを研削する方式の場合も、基本的には同じである。加えて、特許文献４に記載された無端ベルトによって外面溶接ビードを研削する方式の場合は、効率が悪く、寿命もバイトやミーリングカッターよりも短いため、非効率的である。

そこで、特許文献５では、バイト状の刃物のように大きな切削反力が発生としないミーリングカッターによって外面溶接ビードを切削するフライス削り方式が提案されている。
特開昭５４−５３６６０号公報

また、特許文献６では、小径鋼管の内面と外面の両方で鋼管を固定し、バイトによって鋼管の下方から外面溶接ビードを切削する方式が提案されている。
実開昭６２−１６１９２２号公報

しかしながら、前記特許文献５に記載されたミーリングカッターによって外面溶接ビードを切削するフライス削り方式の場合でも、ミーリングカッターと外面溶接ビードとの相対位置関係を適正に保つために、頑丈で大掛かりな構造物が必要となることに変わりはない。

また、特許文献６に記載された鋼管の下方から外面溶接ビードを切削する方式であっても、バイトの押付け力によって鋼管が浮き上がらないように鋼管の内面を押さえる構造が必要となる。

本発明が解決しようとする問題点は、上記の従来技術では、鋼管の上方或いは下方の何れの方向から外面溶接ビードを除去するものであっても、外面溶接ビードの除去を精度良く行うには、外面溶接ビードとの相対位置関係を適正に保つために、大掛かりな構造物が必要になるという点である。

本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法は、
大掛かりな構造物を必要とすることなく、切削工具と外面溶接ビードとの相対位置関係を適正に保ちつつ、外面溶接ビードを効率良く、高精度に切削除去できるようにするために、
まず、所定場所に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードが所定の周方向位置となるように溶接鋼管を位置決めした後、
胴部に前記外面溶接ビードとの接触を防止するための凹部を有する先導ロールを、この凹部が外面溶接ビードを覆うように前記溶接鋼管の端部に当接させ、
次に、この先導ロールと所定の相対位置関係に調整されたミーリングカッターを、前記先導ロールに追従して溶接鋼管の軸方向に移動させることで、溶接鋼管端部の外面溶接ビードを切削除去することを最も主要な特徴としている。

また、前記本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法を実施する、本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置は、
所定場所に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードを検出するビード検出センサーと、
前記溶接鋼管の外周に下方から当接すべく配置され、前記ビード検出センサーによって検出された外面溶接ビードが周方向の所定位置に位置するよう、溶接鋼管を、軸を中心として回転させるターニングローラおよびこのターニングローラの回転駆動機構と、
前記所定場所に位置させた溶接鋼管の端部近傍に配置され、胴部に前記外面溶接ビードとの接触を防止するための凹部を有する回転自在な先導ロールと、
この先導ロールと所定の相対関係位置に配置されたミーリングカッターおよびこのミーリングカッターの回転駆動装置と、
前記先導ロールおよびミーリングカッターを前記所定位置に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードに対して接離移動させる接離移動機構と、
前記先導ロールおよびミーリングカッターを一体として前記溶接鋼管の軸方向に移動させる軸方向駆動装置を備えたことを最も主要な特徴としている。

これらの本発明において、先導ロールとミーリングカッターとの所定の相対関係位置とは、先導ロールに追従して溶接鋼管の軸方向に移動するミーリングカッターによって外面溶接ビードの切削除去が可能なような、溶接鋼管の周方向および半径方向の相対位置関係を言う。

本発明は、外面溶接ビードの切削除去にバイトではなくミーリングカッターを使用し、かつ、ミーリングカッターの移動を、胴部に外面溶接ビードとの接触を防止するための凹部を有する回転自在な先導ロールに追従させて行うので、溶接鋼管のゆがみや外面溶接ビード位置にずれがあっても、ミーリングカッターを正確に追従させることができ、外面溶接ビードの切削除去を、大掛かりな構造物を必要とすることなく、高精度に、かつ、適切に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図８を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法を実施する本発明装置の全体概略構成の一例を側面から見た図、図２〜図６は図１に示した本発明装置の外面溶接ビード切削時における状態を順を追って説明する図、図７は先導ロールの一例を示す図、図８は先導ロールとミーリングカッターの溶接鋼管半径方向の位置関係を微調整する構造の一例を示す図である。

図１〜図８において、１は所定の場所に軸を中心とする回転自在に位置させた溶接鋼管である。この溶接鋼管１は、たとえばその外周下方に前記軸を挟んで等間隔位置に、溶接鋼管１の外周と当接すべく配置された２個で対をなすターニングローラ２を、回転駆動機構であるモータ３によって同調して回転させることで、管軸方向には移動することなく、軸を中心として回転するようになされている。

４は溶接鋼管１の外面溶接ビード１ａを検出するビード検出センサーであり、後述の先導ロール６と、できるだけ近い位置に設置することが望ましい。このビード検出センサー４の種類は、接触式、非接触式を問わないが、光学式等の非接触式センサーのように、画像処理等によってできるだけ精密にビード位置を検出できるものが望ましい。

本発明では、外面溶接ビード１ａの検出開始と同時に、制御装置５より前記モータ３に信号を送ってターニングローラ２を駆動し、溶接鋼管１を周方向に回転させる。そして、ビード検出センサー４により外面溶接ビード１ａが検出されると、その信号は制御装置５に送られ、ターニングローラ２にて外面溶接ビード１ａが正確に所定の周方向位置にくるように制御される。なお、所定の周方向位置とは、特に限定されるものではないが、後述するように、装置を小型化するにあたっては、溶接鋼管１の真下とすることが望ましい。

６は前記所定場所に位置させた溶接鋼管１の端部近傍に回転が自在なように配置された先導ロールであり、図７に示すように、その胴部外周側の例えば軸方向中心部に凹部６ａを有している。この凹部６ａは、前記外面溶接ビード１ａとの接触が防止できるものであれば、図７に示すような形状に限らず、鼓状に形成したものでも良い。

７は前記先導ロール６と所定の相対関係位置、たとえば鋼管の軸方向の一直線上に近接配置されたミーリングカッターである。このミーリングカッター７は、外面溶接ビード１ａの切削を可能とするため、図８に示したように、先導ロール６の外周面に対して溶接鋼管１の半径方向に一定距離だけ突出するように設置されている。

このミーリングカッター７と先導ロール６の、溶接鋼管１の半径方向における位置関係は、図８に示すように、たとえば先導ロール６の本体台９への取付け部のうちの、溶接鋼管１の軸方向他方に取付けるボルト１６による固定位置を高さ方向に変更して、一方端側を支点１７として起立揺動させることで、溶接鋼管１のサイズやミーリングカッター７の刃先摩耗量に対応して微調整可能なようにしておけば、切り込み量を調整できるので望ましい。

図８に示す例では、先導ロール６とミーリングカッター７は共に本体台９上に配置されているが、前記の位置関係が保持できれば、必ずしも同じ本体台９上に配置せず、別々の駆動系にて動作させるようにしても良い。

このミーリングカッター７は、前記制御装置５から回転駆動装置８に信号が送られることで、回転および停止、ならびに切削に適正な回転数に制御される。なお、このミーリングカッター７は、切削しようとする外面溶接ビード１ａの高さ、幅により、適正な刃、径を選択する。また、このミーリングカッター７は適正な切削送り角となるように設定される。

図１〜図６に示した例では、前記先導ロール６とミーリングカッター７は、同じ本体台９上に配置し、軸方向駆動装置１０によって前記溶接鋼管１の軸方向に配置された軸方向移動ガイド１１上を一体として移動するようになされている。

また、図１〜図６に示した例では、前記軸方向移動ガイド１１ごと、油圧シリンダ１２によって、前記溶接鋼管１の外面溶接ビード１ａに対して接離移動するように構成されている。なお、この油圧シリンダ１２は、後述する外周位置検出センサー１４からの信号を受けた制御装置５からの信号によって駆動される油圧装置１５から圧油を送られて、そのロッドの出退が行われるようになっている。

１３はたとえば前記本体台９上における先導ロール６とミーリングカッター７の間に設けられた管端検出センサーであり、前記所定の場所に位置された溶接鋼管１の管端を検出するものである。この管端検出センサー１３は溶接鋼管１の管端と先導ロール６までの距離を測定することが目的であるため、できるだけ先導ロール６と近い位置に配置することが望ましい。

なお、この管端検出センサー１３は、接触式、非接触式を問わないが、図１〜図６に示したように、先導ロール６とミーリングカッター７の間に配置する場合には、非接触式のものを採用することが望ましい。また、図１〜図６に示した例では、管端検出センサー１３を本体台９上に設置したものを示しているが、管端と先導ロール６までの距離を正確に測定できるものであれば、軸方向移動ガイド１１上や別の装置上に設置しても良いことは言うまでもない。

１４はたとえば前記本体台９上における先導ロール６の反ミーリングカッター７側に設けられた外周位置検出センサーである。この外周位置検出センサー１４により溶接鋼管１の外周との距離を計測しつつ、その検出信号を受けた制御装置５が油圧装置１５に制御信号を送ることで、前記油圧シリンダ１２のロッドを出退動させて先導ロール６が溶接鋼管１の外周に当接するまで上昇させる。

この油圧シリンダ１２の油圧系統は高速と低速の２系統備えさせ、溶接鋼管１の外周位置検出センサー１４にて、先導ロール６が溶接鋼管１に当接する直前に低速とすることが好ましい。このようにすることで、先導ロール６が溶接鋼管１に当接する際の衝撃を和らげることができ、溶接鋼管１と先導ロール６の保護が可能となる。

ところで、前記外周位置検出センサー１４は溶接鋼管１の外周と先導ロール６までの距離を測定することが目的であるため、できるだけ先導ロール６と近い位置に設置することが望ましい。ちなみに、図１〜図６に示した例では、外周位置検出センサー１４を本体台９上に設置したものを示しているが、溶接鋼管１の外周と先導ロール６までの距離を正確に測定できるものであれば、軸方向移動ガイド１１上に設置しても、また、別の装置上に設置しても良い。

また、図１〜図６に示した例では、本体台９と軸方向移動ガイド１１の両者を一体として油圧シリンダ１２で上昇させる構成のものを示しているが、本体台９と軸方向移動ガイド１１の間に油圧シリンダ１２を配置したものでも良い。

本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置は上記したような構成であり、以下にこの本発明装置を用いて、本発明方法により溶接鋼管端部の外面溶接ビードを切削する方法を図２〜図６を用いて説明する。

所定場所に位置させた溶接鋼管１の外面溶接ビード１ａの周方向位置が決定されるまで、図２に示すように、先導ロール６などを配置した本体台９は待機位置に停止している。
そして、ビード検出センサー４による外面溶接ビード１ａの検出信号に基づいてターニングローラ２を回転制御し、外面溶接ビード１ａが正確に所定の周方向位置、たとえば溶接鋼管１の真下に位置したところで回転を停止する。

このように外面溶接ビード１ａがたとえば溶接鋼管１の真下となる位置で溶接鋼管１を位置決めした後は、まず、図３に示すように、先導ロール６のみが前記溶接鋼管１の管端下方に位置し、ミーリングカッター７は管端の下方から外れる位置となるように、本体台９を移動する。

この本体台９の移動は、管端の検出開始と同時に、制御装置５より軸方向駆動装置１０に信号を送って本体台９を軸方向移動ガイド１１に沿って移動させ、管端検出センサー１３により管端が検出されると、その信号は制御装置５に送られ、軸方向駆動装置１０を停止させることで行われる。

次に、図４に示すように、外周位置検出センサー１４により溶接鋼管１の外周との距離を計測しつつ、その検出信号に基づき制御装置５が油圧装置１５に制御信号を送って油圧シリンダ１２を駆動させ、先導ロール６の凹部６ａが外面溶接ビード１ａを覆うように溶接鋼管１の外周に当接させる。

このように先導ロール６を溶接鋼管１の外周に当接させた後は、図５に示すように、先導ロール６とミーリングカッター７は、軸方向駆動装置１０によって溶接鋼管１の軸方向に、切削に適切な速度で移動させる。

このとき、先導ロール６とミーリングカッター７は溶接鋼管の軸と平行方向に一直線上に配置されており、ミーリングカッター７は軸方向移動ガイド１１によって、先導ロール６に追従するように移動されるので、外面溶接ビード１ａは正確に切削される。

なお、油圧シリンダ１２はリリーフ回路を有し、常に一定の押付け力で先導ロール６を外面溶接ビード１ａに当接するように設定しておくことが好ましい。先導ロール６とミーリングカッター７は溶接鋼管１の半径方向に一定の位置関係となっているため、このように設定することで、溶接鋼管１に曲がりがあっても一定の押付け力でミーリングカッター７を外面溶接ビード１ａに当接することができるからである。

ところで、外面溶接ビード１ａの切削は自動溶接機の作動範囲のみ必要とされているため、所要の長さだけを切削すればよい。よって、所要の切削長さに到達した時点で切削を終了することになるが、外面溶接ビード１ａに段差があると、自動溶接の妨げとなる。

そこで、図６に示すように、切削終了時に、ミーリングカッター７の回転および切削送り速度を保持したまま、油圧シリンダ１２のロッドを退入させてミーリングカッター７を低速で下降させる。これにより、外面溶接ビード１ａに段差を生じさせることなく、切削を終了することができる。なお、前記下降させるタイミングは、制御装置５で制御しても良いし、エンコーダ等で所定の長さを切削したことを測定して制御してもよい。
外面溶接ビード１ａの切削完了後は、本体台９は待機位置に戻される。

本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置においては、ビード検出センサー４と先導ロール６とミーリングカッター７、管端検出センサー１３、外周位置検出センサー１４は溶接鋼管１の周方向のどの位置に配置しても良いが、溶接鋼管１の下側に配置することが特に望ましい。これによって、溶接鋼管１への先導ロール６の押付け反力は溶接鋼管１自身の自重で受けることになり、大径管であれば溶接鋼管１を上や内面から押さえる必要がなくなって、大掛かりな架台は不要となり、コンパクトな設備とすることができるからである。また、切削屑も溶接鋼管１上に飛散することがなく、清掃も効率的である。

また、本例では各装置の駆動に油圧装置を用いたものを示したが、スクリュー等によって駆動しても良いことは言うまでもない。

このように、本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇内であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、溶接鋼管端部の外面溶接ビードの切削除去だけでなく、溶接鋼管全域の外面溶接ビードの除去にも適用できる。

本発明の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法を実施する本発明装置の全体概略構成の一例を側面から見た図である。 図１の装置において、外面溶接ビードを切削する前の待機位置を説明する図である。 図１の装置において、管端検出時の位置を説明する図である。 図１の装置において、先導ロールが鋼管に当接した時の位置を説明する図である。 図１の装置において、外面溶接ビード切削時の位置を説明する図である。 図１の装置において、外面溶接ビード切削終了時の位置を説明する図である。 先導ロールの形状の一例を示す図である。 先導ロールとミーリングカッターの溶接鋼管半径方向の位置関係を微調整する構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ 溶接鋼管
１ａ 外面溶接ビード
２ ターニングローラ
３ モータ
４ ビード検出センサー
５ 制御装置
６ 先導ロール
６ａ 凹部
７ ミーリングカッター
８ 回転駆動装置
９ 本体台
１０ 軸方向駆動装置
１１ 軸方向移動ガイド
１２ 油圧シリンダ
１３ 管端検出センサー
１４ 外周位置検出センサー
１５ 油圧装置

Claims (6)

1. 溶接鋼管端部の外面溶接ビードを切削除去する方法であって、
   まず、所定場所に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードが所定の周方向位置となるように溶接鋼管を位置決めした後、
   胴部に前記外面溶接ビードとの接触を防止するための凹部を有する先導ロールを、この凹部が外面溶接ビードを覆うように前記溶接鋼管の端部に当接させ、
   次に、この先導ロールと所定の相対位置関係に調整されたミーリングカッターを、前記先導ロールに追従して溶接鋼管の軸方向に移動させることで、溶接鋼管端部の外面溶接ビードを切削除去することを特徴とする溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法。
2. 前記先導ロールの溶接鋼管端部への当接位置の決定を、溶接鋼管の管端検出信号に基づいて行い、また、溶接鋼管外周への当接を、溶接鋼管の外周位置の検出信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法。
3. 前記外面溶接ビードが溶接鋼管の下方となるように、溶接鋼管の周方向位置の位置決めを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法。
4. 請求項１又は３に記載の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削方法を実施する装置であって、
   所定場所に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードを検出するビード検出センサーと、
   前記溶接鋼管の外周に下方から当接すべく配置され、前記ビード検出センサーによって検出された外面溶接ビードが周方向の所定位置に位置するよう、溶接鋼管を、軸を中心として回転させるターニングローラおよびこのターニングローラの回転駆動機構と、
   前記所定場所に位置させた溶接鋼管の端部近傍に配置され、胴部に前記外面溶接ビードとの接触を防止するための凹部を有する回転自在な先導ロールと、
   この先導ロールと所定の相対関係位置に配置されたミーリングカッターおよびこのミーリングカッターの回転駆動装置と、
   前記先導ロールおよびミーリングカッターを前記所定位置に位置させた溶接鋼管の外面溶接ビードに対して接離移動させる接離移動機構と、
   前記先導ロールおよびミーリングカッターを一体として前記溶接鋼管の軸方向に移動させる軸方向駆動装置を備えたことを特徴とする溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置。
5. 前記の先導ロールとミーリングカッターとの相対関係位置調整機構を備えたことを特徴とする請求項４に記載の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置。
6. 前記溶接鋼管の管端を検出する管端検出センサーと、
   前記溶接鋼管の外周位置を検出する外周位置検出センサーを備え、
   前記先導ロールの溶接鋼管端部への当接位置の決定および当接を、これらセンサーによる管端検出信号と外周位置の検出信号に基づいて行うように構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載の溶接鋼管端部の外面溶接ビード切削装置。
   

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