JP2011045924A - 鋼管引抜装置、及び引抜鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】引抜鋼管の各肉厚部分及び切断位置の寸法精度を向上させると共に、長尺物の引抜鋼管を高精度且つ高速で生産することができる鋼管引抜装置を実現する。
【解決手段】 ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造するとき、第１油圧シリンダで鋼管引抜方向に対応してダイスを相対移動させ、第２油圧シリンダで前記ダイスの移動方向に対して逆方向へプラグを相対移動させる。このとき、位置検出センサが第２油圧シリンダのストローク位置を検出し、コンピュータが位置検出センサの検出した位置情報を受信して第２油圧シリンダの移動速度を制御する。これにより、コンピュータは、ｄ領域の位置検出信号に基づいて、第２油圧シリンダの移動速度ｖ２をｂ領域の移動速度ｖ１より速くする。従って、引抜鋼管は速い移動速度ｖ２で引き抜かれることでｄ領域においては肉厚勾配にダレが生じなくなる。
【選択図】図８

Description

本発明は、鋼管引抜装置、及び引抜鋼管の製造方法に関するものであり、特に、ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて引抜鋼管を製造する鋼管引抜装置、及び引抜鋼管の製造方法に関するものである。

従来より、資源開発用のボーリングロッドや自動車のシャフトなどは、軽量化及び材料コストを削減する観点から、所望の肉厚を有した中空のシャフトが好んで用いられている。これらの用途に供される中空のシャフトは、長手方向に複数の外径と複数の内径とを有する段付きの引抜鋼管で形成されている。このような引抜鋼管は、一般的にはダイスとプラグとを用いて素材鋼管を冷間引抜することによって製造される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このような引抜鋼管の製造方法によれば、鋼管引抜装置を用いて素材鋼管がダイスとプラグとの間で狭圧されながら引き抜かれることにより、所望のサイズの引抜鋼管が製造される。このとき、素材鋼管の引抜位置に応じてダイスのベアリング径とタップのベアリング径とを適宜に変えることにより、長手方向に複数の外径と複数の内径とを有する段付き引抜鋼管を製造することができる。

特開昭５９−７３１１３号公報 特開昭５９−７３１１５号公報

しかしながら、上記従来の鋼管引抜装置においては、冷間引抜速度に関係なく油圧シリンダの移動速度は一定であった。言い換えると、従来の鋼管引抜装置は、引抜鋼管の肉厚の変化に関わらず引抜速度が一定であったため、段付き引抜鋼管において肉厚が変化する部分の寸法精度が低下していた。具体的には、素材鋼管を引き抜くときに、肉厚が薄くなるように引き抜く第１の肉厚変化領域の肉厚勾配に比べて、肉厚が厚くなるように引き抜く第２の肉厚変化領域の肉厚勾配にダレが生じてしまい、第１の肉厚変化領域に対して第２の肉厚変化領域の寸法精度が極端に低下していた。その結果、長尺物の連続した引抜鋼管の切断位置を高精度に管理することができないなどの不具合が発生していた。

また、従来の鋼管引抜装置はコンピュータ制御が行われていなかったので、引抜鋼管の寸法公差を向上させることができないために引抜鋼管の製品の品質レベルが低下していた。さらには、油圧シリンダの移動ストロークが数回（例えば、４回）に設定されていたために、鋼管引抜装置で製造される連続した引抜鋼管の全長に制限があった。言い換えると、１ストロークは、油圧シリンダが前後に一回移動して生成される１ピース分（１個分）の引抜鋼管を形成するストロークであり、これが４ストロークになると４ピース分（４個分）の連続した引抜鋼管が製造されるが、４ピース程度の長尺物の引抜鋼管になると長さ方向における寸法精度の誤差が大きくなるという不具合が生じる。従って、従来の鋼管引抜装置では、引抜鋼管の長さ方向の寸法精度を高精度に維持するという観点から、油圧シリンダの移動ストロークの回数を４回程度より多くすることができなかった。言い換えると、従来の鋼管引抜装置では、長尺物の引抜鋼管を高精度に製造することができなかった。

そこで、引抜鋼管の各肉厚部分及び切断位置の寸法精度を向上させると共に、長尺物の引抜鋼管を高精度且つ高速で生産することができる鋼管引抜装置、及び引抜鋼管の製造方法を実現するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造する鋼管引抜装置であって、前記鋼管引抜方向に対応して前記ダイスを相対移動させる第１油圧シリンダと、前記ダイスの移動方向に対して逆方向へ前記プラグを相対移動させる第２油圧シリンダと、前記第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが検出した位置情報を受信し、該位置情報に基づいて前記第２油圧シリンダの移動速度を制御するコンピュータとを少なくとも備えることを特徴とする鋼管引抜装置を提供する。

この構成によれば、鋼管引抜装置は、プラグの移動制御を行う第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサを備えている。そして、コンピュータが、位置検出センサが検出した第２油圧シリンダの位置情報を受信し、該位置情報に基づいて第２油圧シリンダの移動速度の制御を行っている。このとき、コンピュータは、第２油圧シリンダの移動速度と素材鋼管の引抜速度とを対応させているので、結果的に、第２油圧シリンダのストローク位置に対応して素材鋼管の引抜速度を制御することができる。これによって、素材鋼管の位置に応じた引抜速度で引抜鋼管を生産することができるので、引抜鋼管の各部の寸法精度を向上させることができると共に、該引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができるので、引抜鋼管の生産性を向上させることが可能となる。

請求項２記載の発明は、上記第２油圧シリンダが往復の１ストロークにおいて１ピース分の上記引抜鋼管を生成するとき、上記コンピュータは、往きのストロークで上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度と、戻りのストロークで上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度とが同じになるように、上記第２油圧シリンダの移動速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の鋼管引抜装置を提供する。

この構成によれば、第２油圧シリンダの１ストロークするごとに１ピース分の引抜鋼管が生成され、第２油圧シリンダのストロークを複数回繰り返すことによって連続した複数ピースの長尺物の引抜鋼管が生産される。このとき、第２油圧シリンダの往きのストロークでプラグのベアリングが小径から大径へ移動して肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第１の肉厚勾配）が生じ、帰りのストロークでプラグのベアリングが大径から小径へ移動して肉厚が厚くなる方向への肉厚勾配（第２の肉厚勾配）が生じる。一方、コンピュータは、第２油圧シリンダの各ストローク位置において移動速度の制御を行っている。従って、ストローク位置に応じて移動速度の制御を行うことによって、第１の肉厚勾配の傾斜角度と第２の肉厚勾配の傾斜角度とを同じにすることができるので、第２の肉厚勾配にダレが生じることがなくなる。その結果、引抜鋼管の各部の寸法を高精度に管理することができると共に、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができる。

請求項３記載の発明は、上記コンピュータが、上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの前記第２油圧シリンダの第１移動速度ｖ１に対して、上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの該第２油圧シリンダの第２移動速度ｖ２を高速にするように速度制御を行うことを特徴とする請求項２記載の鋼管引抜装置を提供する。

この構成によれば、第２油圧シリンダの往きのストロークで、プラグのベアリングが小径から大径へ移動して肉厚が薄くなる第１の肉厚勾配を形成するときの第１移動速度ｖ１に対して、第２油圧シリンダの帰りのストロークで、プラグのベアリングが大径から小径へ移動して肉厚が厚くなる第２の肉厚勾配を形成するときの第２移動速度ｖ２を速くしている。これによって、第２の肉厚勾配の領域において勾配にダレが生じなくなるので、第１の肉厚勾配と第２の肉厚勾配を同じ傾斜角度にすることができる。その結果、引抜鋼管の各部の寸法を高精度に管理することができると共に、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができる。

請求項４記載の発明は、ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造する引抜鋼管の製造方法であって、前記鋼管引抜方向に対応して、第１油圧シリンダによって前記ダイスを相対移動させながら、第２油圧シリンダによって前記ダイスの移動方向に対して逆方向へ前記プラグを相対移動させる第１の工程と、位置検出センサが、前記第２油圧シリンダのストローク位置を検出する第２の工程と、コンピュータが、前記位置検出センサの検出した位置情報を受信し、該位置情報に基づいて前記第２油圧シリンダの移動速度を制御する第３の工程とを含むことを特徴とする引抜鋼管の製造方法を提供する。

この方法によれば、プラグの移動制御を行う第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサを備えていて、コンピュータが、位置検出センサが検出した第２油圧シリンダの位置情報を受信し、該位置情報に基づいて第２油圧シリンダの移動速度の制御を行っている。このとき、コンピュータは、第２油圧シリンダの移動速度と素材鋼管の引抜速度とを対応させているので、結果的に、第２油圧シリンダのストローク位置に対応して素材鋼管の引抜速度を制御することができる。これによって、素材鋼管の位置に応じた引抜速度で引抜鋼管を生産することができるので、引抜鋼管の各部の寸法精度を向上させることができると共に、該引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができるので、引抜鋼管の生産性を向上させることが可能となる。

請求項５記載の発明は、上記第２油圧シリンダが、上記第１の工程において、往復の１ストロークにおいて１ピース分の上記引抜鋼管を生成し、上記コンピュータが、上記第３の工程において、往きのストロークで上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度と、戻りのストロークで上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度とが同じになるように、上記第２油圧シリンダの移動速度を制御することを特徴とする請求項４記載の引抜鋼管の製造方法を提供する。

この方法によれば、第２油圧シリンダの１ストローク毎に１ピース分の引抜鋼管が生成され、第２油圧シリンダのストロークを複数回繰り返すことによって連続した複数ピースの長尺物の引抜鋼管が生産される。このとき、第２油圧シリンダの往きのストロークでプラグのベアリングが小径から大径へ移動して肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第１の肉厚勾配）が生じ、帰りのストロークでプラグのベアリングが大径から小径へ移動して肉厚が厚くなる方向への肉厚勾配（第２の肉厚勾配）が生じる。一方、コンピュータは、第２油圧シリンダの各ストローク位置において移動速度の制御を行っている。従って、ストローク位置に応じて移動速度の制御を行うことによって、第１の肉厚勾配の傾斜角度と第２の肉厚勾配の傾斜角度とを同じにすることができるので、第２の肉厚勾配にダレが生じることがなくなる。その結果、引抜鋼管の各部の寸法を高精度に管理することができると共に、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができる。

請求項６記載の発明は、上記コンピュータが、上記第３の工程において、上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの前記第２油圧シリンダの第１移動速度に対して、上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの該第２油圧シリンダの第２移動速度を高速にするように速度制御を行うことを特徴とする請求項５記載の引抜鋼管の製造方法を提供する。

この方法によれば、第２油圧シリンダの往きのストロークでプラグのベアリングが小径から大径へ移動して肉厚が薄くなる第１の肉厚勾配の移動速度ｖ１に対して、帰りのストロークでプラグのベアリングが大径から小径へ移動して肉厚が厚くなる第２の肉厚勾配の移動速度ｖ２を速くしている。これによって、第２の肉厚勾配の領域において勾配にダレが生じなくなるので、第１の肉厚勾配と第２の肉厚勾配を同じ角度の傾斜にすることができる。その結果、引抜鋼管の各部の寸法を高精度に管理することができるので、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができる。

請求項１記載の発明は、プラグを移動させる第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサを備え、コンピュータが、位置検出センサの検出した位置情報に基づいて第２油圧シリンダの速度制御を行っているので、引抜鋼管の各部の寸法精度を向上させることができる。さらに、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができるので、引抜鋼管の生産性を向上させることが可能となる。

請求項２記載の発明は、第２油圧シリンダの速度制御によって、肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第１の肉厚勾配）の傾斜角度と、肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第２の肉厚勾配）の傾斜角度とを同じにしているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、引抜鋼管の切断位置をさらに高精度に位置決めすることができる。

請求項３記載の発明は、往きのストロークで肉厚が薄くなる第１の肉厚勾配を形成するときの移動速度ｖ１に対して、帰りのストロークで肉厚が厚くなる第２の肉厚勾配を形成するときの移動速度ｖ２を速くしているので、請求項２記載の発明の効果に加えて、第１の肉厚勾配と第２の肉厚勾配の傾斜角度を同じにすることができるため、より正確に引抜鋼管の切断位置を決めることができる。

請求項４記載の発明は、プラグを移動させる第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサを備え、コンピュータが、位置検出センサの検出した位置情報に基づいて第２油圧シリンダの速度制御を行っているので、引抜鋼管の各部の寸法精度を向上させることができる。さらに、引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができるので、引抜鋼管の生産性を向上させることが可能となる。

請求項５記載の発明は、第２油圧シリンダの速度制御によって、肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第１の肉厚勾配）の傾斜角度と肉厚が薄くなる方向への肉厚勾配（第１の肉厚勾配）の傾斜角度とを同じにしているので、請求項４記載の発明の効果に加えて、引抜鋼管の切断位置をさらに高精度に位置決めすることができる。

請求項６記載の発明は、往きのストロークで肉厚が薄くなる第１の肉厚勾配を形成するときの移動速度ｖ１に対して、帰りのストロークで肉厚が厚くなる第２の肉厚勾配を形成するときの移動速度ｖ２を速くしているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、第１の肉厚勾配と第２の肉厚勾配の傾斜角度を同じにすることができるため、より正確に引抜鋼管の切断位置を決めることができる。

一般的な鋼管引抜装置の側面図。 図１のＡ部の詳細を示す縦断面図。 本発明の鋼管引抜装置に適用されるダイス支持台の側面図。 図３Ｂ部の詳細を示す縦断面図。 本発明の鋼管引抜装置に適用されるプラグ支持台の横断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の鋼管引抜装置に適用されるダイスとプラグによる引抜状態を示す縦断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の鋼管引抜装置で製造された引抜鋼管を例示する縦断面図。 本発明の鋼管引抜装置において、位置検出センサを用いたフィードバック制御によって製造された１ピース分の引抜鋼管の縦断面図。

本発明は、引抜鋼管の各肉厚部分及び切断位置の寸法精度を向上させると共に、長尺物の引抜鋼管を高精度且つ高速で生産することができる鋼管引抜装置、及び引抜鋼管の製造方法を実現するという目的を達成するために、ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造する鋼管引抜装置であって、前記鋼管引抜方向に対応して前記ダイスを相対移動させる第１油圧シリンダと、前記ダイスの移動方向に対して逆方向へ前記プラグを相対移動させる第２油圧シリンダと、前記第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが検出した位置情報を受信し、該位置情報に基づいて前記第２油圧シリンダの移動速度を制御するコンピュータとを少なくとも備えるように構成したことによって実現した。

即ち、本発明に係る鋼管引抜装置は、プラグを移動させる油圧シリンダ（第２油圧シリンダ）に位置検出センサを設置し、該位置検出センサによる位置検出信号によって第２油圧シリンダのストロークの移動速度を制御するフィードバックループを構成する。これによって、鋼管引抜装置は、素材鋼管を引き抜くときの位置に対応して第２油圧シリンダの移動速度を制御しながら引抜鋼管を生産することができる。このとき、素材鋼管の引抜速度と第２油圧シリンダの移動速度に互換性を持たせることにより、生産される引抜鋼管が長手方向に複雑な段付きの肉厚を有したものであっても、引抜鋼管の各部の寸法精度を格段に向上させることができる。更に、後工程である引抜鋼管の切断工程においても、前記位置検出センサの位置情報に基づいて、連続した長尺物の引抜鋼管を１ピースごとに切断すればよいので、従来のような超音波肉厚計を用いた切断位置の判定を行う必要がなくなり、引抜鋼管の切断作業のスピードアップ化と作業の合理化を図ることができる。

また、これらの作業（即ち、位置検出センサのフィードバックに基づく第２油圧シリンダの速度制御及び引抜鋼管の切断作業）はコンピュータによって自動制御されるので、各部の寸法公差を格段に向上させることができる。更には、従来のように第２油圧シリンダの移動ストロークが数ストローク（例えば、４ストローク）に制限されることがないので、引抜鋼管の長さに制限されることなく、長尺物の連続した引抜鋼管を高い寸法精度で生産することができる。即ち、理論的には第２油圧シリンダの連続ストロークによって、無限長の連続した引抜鋼管を高い寸法精度で生産することができる。尚、現実的には、鋼管引抜装置の大きさの制約上の観点から、多ピースの引抜鋼管の連続最大長は１０ｍ程度である。

以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図８に従って詳細に説明する。尚、以下に説明する実施例に用いる各図面については同一の構成要素は原則として同一の符合を付し、且つ重複する説明は省略する。

先ず、中空の引抜鋼管を製造する鋼管引抜装置の一般的な構成について説明する。図１は、一般的な鋼管引抜装置の側面図であり、図２は、図１のＡ部の詳細を示す縦断面図である。図１及び図２に示すように、床に固定したフレーム１のほぼ中央部にダイス２を固定するダイス支持台３が設けられている。さらに、プラグ４と該プラグ４を支えるプラグ支持棒５を備え、該プラグ支持棒５は、プラグ支持台６に図示しない油圧シリンダ等を介して固定されている。また、素材鋼管7は、プラグ４及びプラグ支持棒５の外径側に嵌入され、該素材鋼管7の先端部は引抜車９に設けられたハサミ８で狭持されている。さらに、該引抜車９のツメ１０が、図示しない強力な駆動源により駆動されたチェーン１１によって強力に引張られることにより、素材鋼管7は、ダイス2とプラグ４との間で狭圧されて引き抜かれ、引抜鋼管７ｂが製造される。

本発明の鋼管引抜装置では、複数の内径及び外径を有する段付きの引抜鋼管７ｂを製造する場合において、複数箇のベアリング面を持つダイス２と複数箇のベアリング面を持つプラグ４とを組合せ、該ダイス２及び該プラグ４を引抜方向に対して相対的に正逆方向に移動できるように構成されている。これによって、引抜鋼管７ｂが小内径管であっても内部に皺が発生することはなくなり、且つ、強靭で寸法精度の高い引抜鋼管を製造することができる。

このような鋼管引抜装置を実現するためには、ダイス２とプラグ４の関連保持の仕方が従来と異なるので、先ずこれらの構成について説明する。図３は、本発明の鋼管引抜装置に適用されるダイス支持台の側面図であり、図４は、図３Ｂ部の詳細を示す縦断面図である。

図３に示すように、フレーム１にストッパ１６を強力に固定して設け、補強部材１７で補強する。一方、ダイス２を駆動する第１油圧シリンダ２０を装着したダイス支持台３０は、台車１２に移動可能に装架されていて、台車１２はレール１２ａ上を移動する。また、ダイス支持台固定ラム１５は、その一端がストッパ１６に固定されている。具体的には、図４に示すように、ダイス支持台３０における円筒形凹部３０ｃの底部３０ａに、ダイス支持台固定ラム１５の一端の大径フランジ部１５ｂの面１５ａを、ピストンロッド２３とビン２５とで結合されたダイス支持台固定ラム１５より突出した耳金２４を介して、第１油圧シリンダ２０の圧力で押圧する。

このとき、第１油圧シリンダ２０に発生する押圧力（押付け力）は管引抜力に対抗する力であり、第１油圧シリンダ２０の押圧力は管引抜力（例えば、１５０〜２００ｔ）より強力でなければならない。このような強力な力で空間上の存在する点に固定するには、ストッパ１６に押付けて固定する方法が最も簡便な方法である。

また、ダイス２はダイス支持台３０に取付けられている。従って、ダイス２の固定位置は、ダイス支持台３０の右側の固定位置とストツバ１６の１６ｄ面に、ダイス支持台３０の面３０ｂが当接した位置が、左側の固定位置に対応した位置となる。

図５は、本発明の鋼管引抜装置に適用されるプラグ支持台の横断面図である。図５に示すように、ストッパ１６ａはフレーム1に強固に固定して設けられ、更に、ストッパ１６ａは補強部材１７ａで補強されている。また、中空調節ねじ軸１８にはプラグ支持棒５が嵌入され、該プラグ支持棒５の端部のつば部５ａを係止して支持する中空調節ねじ軸１８は、外周にねじを切りナット式ストッパ１９がねじ込まれている。ナット式ストッパ１９は、引抜鋼管の要求寸法に合せられるようにねじ調整することができる。

左側のナット式ストッパ１９が、ストッパ１６ａの面１６ｂに当接する位置が右側固定位置であり、ストツバ１６ａの面１６ｃに右側のナット式ストッパ１９が当接する位置が左側固定位置である。また、フレーム１に固定されたプラグ駆動用の第２油圧シリンダ２０ａの押し或いは引き圧力は、当然、管引抜き圧力より強い圧力を発生する。また、ラム２１は中空調節ねじ軸１８端に嵌入し、該ラム２１の先端の雄ねじにラム固定ナット２２をねじ込み、中空調節ねじ軸１８に固定してある。

尚、ダイス２又はプラグ４の固定或いは管引抜き中の移動については、図３に示すように、第１油圧ユニット１３からの油圧が配管１４を通じて第１油圧シリンダ２０に供給され、該第１油圧シリンダ２０によってダイス２が駆動される。また、図５に示すように、第２油圧ユニット１３ａからの油圧が配管１４ａを通じて第２油圧シリンダ２０ａに供給さ、該第２油圧シリンダ２０ａによってプラグ４が駆動される。即ち、図３の第１油圧シリンダ２０はダイス駆動用の油圧シリンダであり、図５の第２油圧シリンダ２０ａはプラグ駆動用の油圧シリンダである。尚、プラグ４はプラグ支持棒５の先端に装着されているため、図５では図示されていない。

ここで、本発明の特徴とする点は、図５に示すように、プラグ駆動用の第２油圧シリンダ２０ａに位置検出センサ２０ｂが付設されている点である。具体的には、位置検出センサ２０ｂは第２油圧シリンダ２０ａとラム２１との間に付設することができる。そして、該位置検出センサ２０ｂは、制御系のフィードバックループを構成し、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置を検出して位置検出信号をコンピュータにフィードバックして、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に対応して移動速度の制御を行うように構成されている。

このとき、引抜鋼管の引抜速度と第２油圧シリンダ２０ａの移動速度には互換性（即ち、１対１の対応関係）が設けられているので、結果的には、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に応じて引抜鋼管の引抜速度が制御されることになる。尚、位置検出センサ２０ｂは、例えばエンコーダなどによって容易に実現することができる。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の鋼管引抜装置に適用されるダイスとプラグによる引抜状態を示す縦断面図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の鋼管引抜装置で製造された引抜鋼管を例示する縦断面図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本発明に係るプラグ４とダイス２は夫々二段の径を有している。フラグ４の先端は小径のベアリング径ｄ３に続いて根本側に大径のベアリング径ｄ４を有しており、ダイス２はプラグ４の各ベアリング径ｄ３、ｄ４に対向して素材鋼管７を狭圧する小径のベアリング径ｄ２をプラグ４の根本方向の側に形成し、プラグ４の大径のベアリング径ｄ４に対向して素材鋼管７を狭圧する大径のベアリング径ｄ１をプラグ４の先端方向側に形成している。

従って、引抜鋼管７ｂの内外径は、プラグ４のベアリング径ｄ３（小径）とダイス２のベアリング径ｄ２（小径）によって決定される図６（ａ）に示す状態と、プラグ４のベアリング径ｄ４（大径）とダイス２のベアリング径ｄ２（小径）によって決定される図６（ｂ）に示す状態と、プラグ４のベアリング径ｄ４（大径）とダイス２のベアリング径ｄ１（大径）とによって決定される図６（ｃ）に示す状態とを形成することができる。

次に、前述の鋼管引抜装置を使用してダイス２とプラグ４を用いて実施する鋼管引抜作業について説明する。図７は鋼管引抜き状態を示す縦断面図であって、同図（ａ）は、ダイス支持台３０を図３で説明した左側固定位置、プラグ４の支持については図５で説明した右側固定位置に固定して引き抜いている状態を示し、ダイス２のベアリング径ｄ２（小径）、プラグ４のベアリング径ｄ３（小径）によって素材鋼管７が寸法規正されて成形される状態を示している。

図６（ｂ）は、ダイス支持台３０は図３で説明した左側固定位置、プラグ４の支持については図５で説明した左側固定拉置に固定して引き抜いている状態を示し、ダイス２のベアリング径ｄ２（小径）、プラグ４のベアリング径ｄ４（大径）によって素材鋼管７が寸法規正されて成形される状態を示している。

図６（ｃ）は、ダイス支持台３０は図３で説明した右側固定位置、プラグ４の支持については図５で説明した左側固定位置に固定して引き抜いている状態を示し、ダイス２のベアリング径ｄ１（大径）、プラグ４のベアリング径ｄ４（大径）によって素材鋼管７が寸法規正されて成形される状態を示している。

即ち、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の作業をこの順で続けると、図７（ｂ）に示す引抜鋼管７ｂが製造され、図６（ａ）、（ｂ）、（ａ）の順に作業を続けると図７（ａ）に示す引抜鋼管が製造され、図６（ｃ）、（ｂ）、（ｃ）の順に作業を続けると図７（ｃ）に示す引抜鋼管が製造される。尚、引抜き作業中にダイス支持台３０又はプラグ４の支持位置を移動するには、鋼管の引抜速度とダイス２又はプラグ４の移動速度の関係を考慮して、内部に組込まれた第１油圧ユニット１３によって駆動される第１油圧シリンダ２０、及び第２油圧ユニット１３ａによって駆動される第２油圧シリンダ２０ａによって行われる。

ところで、ダイス２及びプラグ４を正逆方向に相対移動させて図７に示すような段付きの引抜鋼管を製造する場合、鋼管内で肉厚が変化する段付き部分において肉厚勾配がダレるおそれがある。特に、油圧シリンダを１往復させて１ピースの引抜鋼管を製造するとき、往きのストロークにおいてプラグ４が小径ベアリグ（ｄ３）から大径ベアリング（ｄ４）に変化するときの第２油圧シリンダ２０ａの移動速度（ｖ１）と、帰りのストロークにおいてプラグ４が大径ベアリグ（ｄ４）から小径ベアリング（ｄ３）に変化するときの第２油圧シリンダ２０ａの移動速度（ｖ２）とを同じ速度（ｖ１＝ｖ２）にすると、往きのストロークにおける引抜鋼管の肉厚変化勾配に比べて、帰りのストロークにおける引抜鋼管の肉厚変化勾配がだれる。

そのため、鋼管引抜装置によって連続して生成された引抜鋼管から１ピース毎の引抜鋼管を切断する場合、連続した引抜鋼管の肉厚が厚い領域の中心位置を切断位置とするときに、往きのストロークの切断位置と帰りのストロークの切断位置との対応関係がズレてしまって、切断位置を正確に位置決めすることができなくなってしまう。そこで、従来は超音波肉厚計を用いて、引抜鋼管における各所の肉厚を測定することで切断位置の位置決めを行っていた。しかしながら、そのような方法では、超音波肉厚計によって多数の箇所の肉厚を測定しなければならないために、切断位置を測定する作業に多大な時間を要してしまうので引抜鋼管の生産効率が低下してしまう。

そこで、本発明では、図５に示すように、第２油圧シリンダ２０ａとラム２１との間に付設された位置検出センサ２０ｂが、該第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置を検出し、これを位置検出信号としてコンピュータにフィードバックしている。そして、コンピュータが、位置検出信号（即ち、検出されたストローク位置）を、プラグ支持棒５の先端に接続されたプラグの移動位置（即ち、引抜鋼管の引抜位置）に換算している。さらに、コンピュータは、この位置検出信号（検出されたストローク位置）に基づいて、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に対応した移動速度の制御を行っている。言い換えると、該位置検出センサ２０ｂは、制御系のフィードバックループを構成し、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置をプラグの移動位置として検出して位置検出信号をコンピュータにフィードバックし、コンピュータが第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に対応した移動速度の制御を行っている。

このとき、引抜鋼管の引抜速度と第２油圧シリンダ２０ａの移動速度には互換性が設けてあるので、結果的には、第２油圧シリンダ２０ａの位置に応じて引抜鋼管の引抜速度が制御されることになる。尚、位置検出センサ２０ｂは、例えばエンコーダなどによって容易に実現することができる。

図８は、本発明の鋼管引抜装置において、位置検出センサを用いたフィードバック制御によって製造された１ピース分の引抜鋼管の縦断面図である。図５のプラグ支持台の横断面図に示すように、第２油圧シリンダ２０ａに設置された位置検出センサ２０ｂが、該第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置を検出してコンピュータ（図示せず）にフィードバックすると、該コンピュータは、第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に対応して該第２油圧シリンダ２０ａの移動速度の制御を行う。これによって、図８に示すように、引抜鋼管の各肉厚部分の寸法精度が格段に向上する。

図８を用いてさらに詳しく説明すると、引抜鋼管の肉厚が厚いａ領域（即ち、プラグ４の小径ベアリング（ｄ３）を用いた領域）においては、位置検出センサ２０ｂが第２油圧シリンダ２０ａの対応するストローク位置ａを検出してコンピュータへフィードバックするので、コンピュータの速度制御によって第２油圧シリンダ２０ａは所定の移動速度で駆動する。これによって、引抜鋼管は所定の移動速度で引き抜かれるので、引抜鋼管のａ領域においては一定の肉厚となる。

次に、引抜鋼管の肉厚が薄くなる方向へ肉厚勾配を持つｂ領域（即ち、プラグ４が小径ベアリグ（ｄ３）から大径ベアリング（ｄ４）に変化する領域）においては、位置検出センサ２０ｂが第２油圧シリンダ２０ａの対応するストローク位置ｂを検出してコンピュータへフィードバックするので、コンピュータの速度制御によって第２油圧シリンダ２０ａは移動速度ｖ１で駆動する。これによって、移動速度ｖ１でプラグ４が小径ベアリグ（ｄ３）から大径ベアリング（ｄ４）に変化するので（即ち、引抜鋼管が移動速度ｖ１で引き抜かれるので）、引抜鋼管のｂ領域においてはダレが生じない所定の肉厚勾配で肉厚が薄くって行く。

次に、引抜鋼管の肉厚が薄いｃ領域（（即ち、プラグ４が大径ベアリグ（ｄ４）を用いた領域）においては、位置検出センサ２０ｂが第２油圧シリンダ２０ａの対応するストローク位置ｃを検出してコンピュータへフィードバックするので、コンピュータの速度制御によって第２油圧シリンダ２０ａは所定の移動速度で駆動する。これによって、引抜鋼管は所定の移動速度で引き抜かれるので、引抜鋼管のｃ領域においては一定の肉厚となる。

次に、引抜鋼管の肉厚が厚くなる方向へ肉厚勾配を持つｄ領域（即ち、プラグ４が大径ベアリグ（ｄ４）から小径ベアリング（ｄ３）に変化する領域）においては、位置検出センサ２０ｂが第２油圧シリンダ２０ａの対応するストローク位置ｄを検出してコンピュータへフィードバックするので、コンピュータの速度制御によって第２油圧シリンダ２０ａは移動速度ｖ２で駆動する。このとき、前述のｂ領域の移動速度ｖ１とこのｄ領域の移動速度ｖ２とを同じにすると、引抜鋼管のｄ領域においては肉厚勾配にダレが生じてしまう。従って、コンピュータは、ｄ領域の位置検出信号に基づいて、第２油圧シリンダ２０ａの移動速度ｖ２をｂ領域の移動速度ｖ１より速くする（即ち、ｖ２＞ｖ１とする）ように速度制御を行う。

これによって、ｄ領域においては、移動速度ｖ１より速い移動速度ｖ２で第２油圧シリンダ２０ａが移動するので（即ち、速い移動速度ｖ２でプラグ４が大径ベアリグ（ｄ４）から小径ベアリング（ｄ３）に変化するので）、引抜鋼管は速い移動速度ｖ２で引き抜かれることになり、引抜鋼管のｄ領域においては肉厚勾配にダレが生じるおそれはなくなる。

次に、引抜鋼管の肉厚が厚いｅ領域（即ち、プラグ４が小径ベアリグ（ｄ３）を用いた領域）においては、位置検出センサ２０ｂが第２油圧シリンダ２０ａの対応するストローク位置ｅを検出してコンピュータへフィードバックするので、コンピュータの速度制御によって第２油圧シリンダ２０ａは所定の移動速度で駆動する。これによって、引抜鋼管は所定の移動速度で引き抜かれるので、引抜鋼管のｅ領域においては一定の肉厚となる。

以上述べたようなコンピュータによるストローク位置に対応した速度制御によって引抜工程を繰り返し、一連の連続した長尺物の引抜鋼管を生産した後、各ピースごとに引抜鋼管の肉厚が厚い領域の中心位置を切断位置としてマーキングし、寸法ｆの長さで１ピース分の引抜鋼管を切断する。

このようにして、コンピュータの制御によって第２油圧シリンダ２０ａのストローク位置に対応した移動速度で引抜制御を行うことにより、第２油圧シリンダ２０ａの往きのストローク位置ａにおける移動速度ｖ１に比べて、帰りのストローク位置ｄにおける移動速度ｖ２を所望のレベルで速くすることができる。その結果、往きのストローク位置ａにおける肉厚変化勾配と帰りのストローク位置ｄにおける肉厚変化勾配とを同じにすることができる。これによって連続して製造された引抜鋼管の切断位置を高精度に位置決めすることができる。尚、連続した引抜鋼管の全長は、鋼管引抜装置の寸法上の制約などから、凡そ１０ｍである。

ここでは、肉厚が２段の引抜鋼管について説明したが、これに限ることはなく肉厚が多段の引抜鋼管についても本発明が適用されることは言うまでもない。さらに本発明は、具体的な一例として上記の実施例について説明したが、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の鋼管引抜装置は、長尺物や短尺物の引抜鋼管を高精度且つ安価に生産することができるので、自動車産業や建設機械産業などに有効に利用することができる。

１ フレーム
２ダイス
３ ダイス支持台
４ プラグ
５ プラグ支持棒
５ａ つば部
６ プラグ支持台
７素材鋼管
７ａ 先端部
７ｂ 引抜鋼管
８ ハサミ
９ 引抜車
１０ツメ
１１ チェーン
１２ 台車
１２ａ レール
１３ 第１油圧ユニット
１３ａ 第２油圧ユニット
１４、１４ａ 配管
１５ ダイス支持台固定ラム
１５ｂ 大径フランジ部
１６、１６ａ ストッパ
１７ 補強材
１７ａ 補強部材
１８ 中空調節ねじ軸
１９ ナット式ストッパ
２０ 第１油圧シリンダ
２０ａ 第２油圧シリンダ
２０ｂ 位置検出センサ
２１ ラム
２２ ラム固定ナット
２３ プストンロッド
２４ 耳金
２５ ピン
３０ ダイス支持台
ｄ１ ダイスの大径ベアリング
ｄ２ ダイスの小径ベアリング
ｄ３ プラグの小径ベアリング
ｄ４ プラグの大径ベアリング

Claims (6)

1. ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造する鋼管引抜装置であって、
   前記鋼管引抜方向に対応して前記ダイスを相対移動させる第１油圧シリンダと、
   前記ダイスの移動方向に対して逆方向へ前記プラグを相対移動させる第２油圧シリンダと、
   前記第２油圧シリンダのストローク位置を検出する位置検出センサと、
   前記位置検出センサが検出した位置情報を受信し、該位置情報に基づいて前記第２油圧シリンダの移動速度を制御するコンピュータと
   を少なくとも備えることを特徴とする鋼管引抜装置。
2. 上記第２油圧シリンダが往復の１ストロークにおいて１ピース分の上記引抜鋼管を生成するとき、上記コンピュータは、往きのストロークで上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度と、戻りのストロークで上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度とが同じになるように、上記第２油圧シリンダの移動速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の鋼管引抜装置。
3. 上記コンピュータは、上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの前記第２油圧シリンダの第１移動速度ｖ１に対して、上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの該第２油圧シリンダの第２移動速度ｖ２を高速にするように速度制御を行うことを特徴とする請求項２記載の鋼管引抜装置。
4. ダイスとプラグとを鋼管引抜方向に対して正逆方向に相対移動させて段付きの引抜鋼管を製造する引抜鋼管の製造方法であって、
   前記鋼管引抜方向に対応して、第１油圧シリンダによって前記ダイスを相対移動させながら、第２油圧シリンダによって前記ダイスの移動方向に対して逆方向へ前記プラグを相対移動させる第１の工程と、
   位置検出センサが、前記第２油圧シリンダのストローク位置を検出する第２の工程と、
   コンピュータが、前記位置検出センサの検出した位置情報を受信し、該位置情報に基づいて前記第２油圧シリンダの移動速度を制御する第３の工程と
   を含むことを特徴とする引抜鋼管の製造方法。
5. 上記第２油圧シリンダは、上記第１の工程において、往復の１ストロークにおいて１ピース分の上記引抜鋼管を生成し、
   上記コンピュータは、上記第３の工程において、往きのストロークで上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度と、戻りのストロークで上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの上記引抜鋼管の肉厚勾配の傾斜角度とが同じになるように、上記第２油圧シリンダの移動速度を制御することを特徴とする請求項４記載の引抜鋼管の製造方法。
6. 上記コンピュータは、上記第３の工程において、上記プラグのベアリングを小径から大径へ移動させるときの前記第２油圧シリンダの第１移動速度ｖ１に対して、上記プラグのベアリングを大径から小径へ移動させるときの該第２油圧シリンダの第２移動速度ｖ２を高速にするように速度制御を行うことを特徴とする請求項５記載の引抜鋼管の製造方法。

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