JP2015077635A

JP2015077635A - パイプ全長内径拡管装置

Info

Publication number: JP2015077635A
Application number: JP2014180374A
Authority: JP
Inventors: ヒスク・オー; Hee Seok Oh
Original assignee: SHOWA KINZOKU KK; TGS PIPE CO Ltd; TGSPipe Co Ltd
Current assignee: SHOWA KINZOKU KK; TGS PIPE CO Ltd; TGSPipe Co Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: KR101547620B1; KR20150045046A; JP5917634B2

Abstract

【課題】切断されていない長尺のパイプを対象に一度で内径拡管作業を行うことができ、また、パイプを移動せず、ただ治具の移動だけで内径拡管及び内径寸法の補正が可能なパイプ全長内径拡管装置を提供する。【解決手段】拡管対象のパイプ１０１を載置し、パイプ拡径を通じて内径寸法の補正が行われる作業部１００と、パイプ拡径による内径寸法の補正を行うために作業部上のパイプに対して前後往復運動が行われる動作部２００と、作業部と動作部の境界部分にパイプの前端部を挟んで固定する装着部３００とを含み、動作部は、作業部上のパイプに対して後進する方向に駆動するチェーン２２３と、チェーンに着脱可能に連結され、チェーンに沿って移動するキャリア２１０と、キャリアの前端に設けられ、装着部を介してパイプの内部を貫通して先端に拡径プラグが着脱可能に結合される所定長さの支持棒２１１とを含む構成からなる。【選択図】図３

Description

本発明は、機械構造用鋼管の内径拡管に関連するものであって、さらに詳しくは、内径拡管とともに精密な内径公差の確保が可能なパイプ全長内径拡管装置に関するものである。

一般的に、機械構造用鋼管のうち、他の部品が内部に挿入されて使用される鋼管は、内径の寸法が精密でない場合、結合部品が正しく固定されず、鋼管の内部と衝突するようになり、機械の耐久性を低下させる原因となっている。したがって、そのような用途の鋼管の製造には、＋／−０．１ｍｍ以下の精密な内径寸法公差の保証が要求される。

しかし、多段のロール（ｒｏｌｌ）を活用して元素材である大綱を両側から加圧して円形の形状を作り出すＥＲＷ製造過程中にはパイプの内径部分に治具が接触するなどの調整過程がなく、板材の厚さのバラツキによって内径寸法にバラツキが発生することがある。

したがって、パイプ製造後、引抜きまたはプレス拡管など、内径寸法の公差を確保するための別途工程を経るようになるが、工程自体にかかる費用負担が高く、最終製品の価格を高める要因となっている。

図１は、従来のパイプ内径拡管技術の一例であって、プレスによるパイプ内径拡管を説明する。

プレスによるパイプ内径拡管は、鋼管（Ｐ）を一定の長さに切断した短尺のパイプ（Ｐ１、Ｐ２、・・・）を個別に固定し、プレス（Ｔ）を介して治具を、切断されたパイプ（Ｐ１、Ｐ２、・・・）の上端から下端方向に押し込むように移動させることにより内径を拡管（Ｐ’１、Ｐ’２、・・・）する方法である。

しかし、プレスによる内径拡管方式は、短尺のパイプ（Ｐ１、Ｐ２、・・・）を個別に固定し、プレス作業後は、再び移動させる過程を繰り返さなければならないので、工程時間が長くなり、そのため、製造コストも増大する欠点がある。

また、高圧のプレスを介して上端から下端に押し込む制作方式により、切断されたパイプの内径が治具の先端部より小さい場合、拡管の過程で製品が破損する恐れが高く、そのため、不良率が高くなる欠点がある。

図２は、従来のパイプ内径拡管技術の他の例であって、引抜き加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）によるパイプ拡管を説明する。

引抜きによるパイプ内径拡管は、ダイス（Ｄｉｅｓ）を用いた外径の縮小とプラグ（ｐｌｕｇ）を用いた内径の拡大が同時に行われるものであり、外径と内径の寸法公差を同時に補正する工程である。

そのために、ダイス１０とプラグ３０を固定した状態でパイプＰを移動させるが、パイプＰを移動させるためには、まず管端部Ｐａを縮管してチャック２０に挟ませる「ポインティング（ｐｏｉｎｔｉｎｇ）工程」が先に行われ、その後、チャックを引いてパイプがダイスを通過するようにする。この過程でパイプの外径がダイス１０によって縮小され、内径はプラグ３０によって拡管されて、寸法の校正が行われる。

しかし、引抜きによるパイプ内径拡管方式は、パイプを移動させるために管端部を縮管してチャックに挟ませるポインティング工程により、管端部が破損するので、作業後には管端部を切断するか廃棄するなどの損失が発生する。

このように鋼管パイプの場合、外部が他の部品に溶接されるため、外径に対し精密な公差が要求されないが、内部には挿入される部品があるため、精密な内径寸法公差の保証が要求されることから、最近では、このようなパイプに対し、上述した破損のリスク、乃至は損失の可能性が高いプレスまたは引抜き拡管方式を代替する新たな工程の必要性が台頭している。

本発明は上述した課題を解決するために開発されたもので、切断されていない長尺のパイプを対象に一度で内径拡管作業を行うことができ、また、パイプを移動せず、ただ治具の移動だけで内径拡管及び内径寸法の補正が可能なパイプ全長内径拡管装置を提供することにその目的がある。

上記のような目的に応じて、本発明は、拡管対象のパイプを載置し、パイプ拡径を通じて内径寸法の補正が行われる作業部と、パイプ拡径による内径寸法の補正を行うために作業部上のパイプに対して前後往復運動が行われる動作部と、前記作業部と動作部の境界部分にパイプの前端部を挟んで固定する装着部とを含むパイプ全長内径拡管装置を提供する。

本発明によれば、前記動作部は、前記作業部上のパイプに対して後進する方向に駆動するチェーンと、前記チェーンに着脱可能に連結され、前記チェーンに沿って移動するキャリアと、前記キャリアの前端に設けられ、前記装着部を介してパイプの内部を貫通して先端に拡径プラグが着脱可能に結合される所定長さの支持棒とを含む構成からなる。

また、本発明は、上記の装置を用いたパイプ全長内径拡管方法を提供し、これは、動作スイッチを介して昇降アームを可動させて、積載台に待機しているパイプの下段を押し上げ、係止突起を飛び越えて滑り台に引き出されるようにする段階と、引き出されたパイプを装着台のダイスに嵌めて固定し、台下の第１の動作ボタンを押して前記設置されたパイプに対してキャリアを前進移動させる段階と、第１の動作ボタンによるモータの駆動でキャリアが前進移動し、装着台の前方の出発地点に到達すると、キャリアが停止される段階と、キャリアが出発地点に到達して支持棒の先端がパイプの後端に一部露出し、前記露出した支持棒の先端に前記パイプの内径拡管のための拡径プラグを結合する段階と、台下の第２の動作ボタンを押してキャリアが後進移動するようにする段階と、キャリアに備えられた作動シリンダの駆動により前記シリンダの先端に延長及び支持された係止アームが回転してチェーンに係り、前記第２の動作ボタンによるモータの駆動でチェーンが前記パイプに対して後進方向に駆動する段階と、キャリアが前記チェーンに沿って後進移動すると同時に、前記キャリアの一側から延長された支持棒先端の拡径プラグが前記パイプの内径に沿って拡管及び内径寸法の補正を行う段階と、キャリアが動作部先端の終着点に到達して停止すると同時に、支持棒先端の拡径プラグがパイプを通過して装着部の前方に引き出される段階と、拡径プラグを支持棒から分離し、前記段階を繰り返す段階とで行われる。

以上説明したように本発明のパイプ全長内径拡管装置は、切断されていない長尺のパイプを対象に一度で内径拡管作業を行うことができ、拡管作業のための製品の移動過程が省略されるので、工程の所要時間が短くなる利点がある。また、パイプ先端部で支持棒と治具、すなわち拡径プラグを結合させた状態で支持棒を引く方式で治具とパイプ内径の接触が行われるので、製品の破損による不良の恐れがない。

本発明は、従来の引抜き加工のようなポインティング工程がないため、パイプの管端部の損傷に伴う損失が全くなく、よりコスト効率の良い方式でパイプ全長に対して内径寸法の補正が可能である。また、費用負担が高い引抜きまたはプレス拡管などの工程を代替することにより、パイプの製造に伴うコストを削減することができる。

以下、添付された図面を参照して、本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の好ましい実施例を説明する。

図３は、本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の概略的な構成を示したものであって、拡管対象パイプ１０１を載置し、パイプ拡径を通じた内径寸法の補正が行われる作業部１００と、パイプ拡径を通じた内径寸法の補正のために拡管対象パイプ１０１に対して前後往復動作を行う動作部２００から構成される。作業部１００と動作部２００の境界部分には、拡管対象パイプ１０１の前端部を挟んで固定するための装着部３００が配置され、この装着部３００の前面には、図８ａおよび図８ｂに示すように、拡管対象パイプ１０１の前端部が係止状態に支持されるように、内部に段差３１２を有するダイス３１０が配置される。

作業部１００は、加工対象のパイプ１０１が設置される所定長さの台１１０と、この台の一側に複数のパイプが積載される積載台１２０を有し、積載台１２０は、前方が係止突起１２１からなり、積載されたパイプの墜落を防ぐ。また、係止突起１２１の前方には、積載台１２０から引き出されるそれぞれのパイプを受け取るための所定長さの滑りバー１４０が延びており、作業者が握りやすいようにパイプ１０１を支持する。

また、係止突起１２１の内側下方には積載台１２０とは別に上下昇降作用が可能な昇降アーム１３０が設けられ、この昇降アーム１３０の上昇は、積載台１２０の最前方パイプ１０１を上方に押し上げて係止突起１２１を飛び越えるようにし、これにより、最前方のパイプ１０１が滑りバー１４０へ作業可能に引き出される（図７参照）。このような作動は、作業部台１１０の前面に取り付けられた動作スイッチ１７０の操作によって行われる。

動作部２００は、第１モータ２２０とスプロケット２２２を連結する所定の連結手段２２１、Ｖによって回転駆動するチェーン２２３を備え、チェーン２２３の上部には、作業部１００上に載置されたパイプ１０１の拡管のために、前記パイプ１０１に対して前後方向に移動可能なキャリア２１０が設けられる。キャリア２１０の前端には、装着部３００とダイス３１０を介して拡管対象パイプ１０１を貫通する所定長さの支持棒２１１が設けられ、この支持棒２１１は、好ましくは、拡管対象パイプ１０１より細長く形成される。

動作部２００上でキャリア２１０の拡管対象パイプ１０１に向けた前進移動は、第２モータ２３０と、この第２モータとキャリア２１０を連結する所定の連結手段（例えば、「ロープ」２３１）によって行われ、キャリア２１０の後進移動は、チェーン２２３との連結によってチェーンの駆動方向に沿って行われる。この過程で、キャリア２１０の支持棒２１１と、その先端に結合される拡径プラグ４００が拡管対象パイプ１０１の全長内部を通過し、パイプの内径寸法拡管および補正を行なう。

キャリア２１０は、チェーン２２３との連結のために胴体から回転可能に延長・支持された作動シリンダ２１２と、シリンダの前端から回転可能に延長・支持された係止アーム２１３を含む。また、キャリア２１０は、第２モータ２３０とロープ２３１による前進移動が可能となるように胴体の下部に複数の駆動ロール２１４が備えられる。

支持棒２１１への拡径プラグ４００の連結は着脱可能になされることが好ましい。このため、支持棒２１１の先端と拡径プラグ４００の先端を同じ形状の係止可能な構造（例えば、支持棒２１１の先端は三角形の突起構造、拡径プラグ４００の先端は三角形の溝構造）で構成することができる（図９ｂ参照）。

拡径プラグ４００は、使用および製作上の利便性のために、一例として図９ａに示すように２つの部分で提供されることがあり、この場合、支持棒２１１と連結されるジョイント部材４１０と、パイプ拡管のための大径部４２２を有する拡径部材４２０で構成される。ジョイント部材４１０と拡径部材４２０の連結構造は、ボルト締結式４２１で提供され、拡径プラグ４００によるパイプ１０１の実質的な内径の拡張は、拡径部材４２０の大径部４２２によって行われる。このとき、パイプ１０１の内径寸法の補正もともに行われる。

また、支持棒２１１と拡径プラグ４００の連結は、例えば、図９ａに示すように拡径プラグ４００が２つの部分になっている場合は、まず、ジョイント部材４１０と拡径部材４２０を連結した後、図１０のように支持棒２１１の三角形の突起２１１ａをジョイント部材４１０の三角形の溝４１１に挿入し、図１１のようにジョイント部材４１０を回転させて締結するが、このとき、支持棒２１１とジョイント部材４１０は互いに係止状態を維持する。

次に、図３乃至図６を参照して、本発明に係るパイプ全長内径拡管および内径寸法補正について説明する。

作業部１００の台１１０に設けられた動作スイッチ１７０を押すと、昇降アーム１３０が上昇し、積載台１２０上の最前方に配置されたパイプ１０１を押し上げて係止突起１２１を飛び越えるようにし、これにより、最前方のパイプ１０１が滑りバー１４０に作業可能に引き出される。

作業者が滑りバー１４０に引き出されたパイプ１０１を取って前端部を装着部上のダイスの通孔に嵌め込むと、パイプの前端部はダイス３１０内部の段差３１２に係止状態に維持される。この状態で、台１１０の下の一側に設けられた第１の動作ボタン１５０を押すと、第２モータ２３０が駆動し、ロープ２３１によってキャリアが作業部１００上の拡管対象パイプ１０１に対して前進移動する（図３および４参照）。キャリア２１０の前進によって支持棒２１１がパイプ１０１の内部に挿入され、キャリア２１０は装着部３００の前で自動停止される。キャリア２１０の停止は、図示しないが、リミットスイッチを設置して実現可能である。キャリア２１０が装着部３００の前に到達した状態で、支持棒２１１は、パイプ１０１を通過してその先端がパイプの外側に引き出される。この状態で、作業者は、パイプ１０１の先端２１１ａに図１０のように拡径プラグ４００を連結する。

パイプ１０１の先端に拡径プラグ４００を連結した後、台１１０の下の他側に設けられた第２の動作ボタン１６０を押すと、第１モータ２２０が駆動し、これにより、複数の連結手段を介してチェーン２２３が作業部１００の反対方向に回動する。また、キャリア２１０で作動シリンダ２１２が延長駆動され、シリンダ２１２の前端の係止アーム２１３が回転してチェーン２２３に係止された状態になり（図５参照）、キャリア２１０は、チェーン２２３に沿って作業部１００上のパイプ１０１に対応して後進移動する（図６参照）。ここで、第１の動作ボタン１５０と第２の動作ボタン１６０は、動作スイッチ１７０とともに図面にそれぞれの分離された要素に示したが、これらをそれぞれ分離せず、一つの制御手段に統合させて構成することも、もちろん可能である。

チェーン２２３に沿って後進移動するキャリア２１０は、動作部２００の先端で自動停止する。キャリア２１０の停止は、図示しないが、同じく、リミットスイッチを設置して実現可能である。キャリア２１０が動作部２００の先端に到達した状態で、キャリア２１０の作動シリンダ２１２が収縮駆動し、それに応じてシリンダ２１２の前端の係止アーム２１３が回転復帰し、チェーン２２３から係止状態が解除される。また、この状態で支持棒２１１は、その先端に拡径プラグが結合された状態でパイプ１０１を通過して装着部３００の外に引き出され、この過程でパイプ１０１の内径が拡径されるとともに、内径寸法の補正が行われる。作業者は、装着部３００の外に引き出された支持棒２１１の先端２１１ａから拡径プラグ４００を除去する。

以上説明した本発明のパイプ全長内径拡管装置は、外径寸法の補正よりは、内径寸法公差の管理が重要な機械部品（例えば、内部には結合物が挿入され、外部は他の部品と溶接）への適用が可能である。

従来の技術に係るプレス方式のパイプ内径拡管に関する説明図である。従来の技術に係る引抜き方式のパイプ内径拡管に関する説明図である。本発明に係るパイプ全長内径拡管装置を示したものであって、キャリアの前進移動およびパイプの設置を通じた作業の準備状態を示した図である。図３におけるキャリアの前進移動を概略的に示した本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の概略図である。本発明に係るパイプ全長内径拡管装置を示したものであって、キャリアの出発点への到達および支持棒先端のパイプ通過、そしてキャリアのチェーンへの連結を通じたパイプ全長内径拡管のためのキャリアの後進準備状態を示した図である。支持棒先端への拡径プラグの結合およびキャリアの後進移動によるパイプ全長内径拡管作業を行う本発明に係るパイプ全長内径拡管装置を示す図である。本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の積載台におけるパイプの供給を示した図である。本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の装着部におけるダイスの構成とパイプとの結合構造を示した図である。本発明に係るパイプ全長内径拡管装置の装着部におけるダイスの構成とパイプとの結合構造を示した図である。支持棒の先端に結合される拡径プラグの構成および結合構造を示した図である。支持棒の先端に結合される拡径プラグの構成および結合構造を示した図である。支持棒の先端と拡径プラグの結合過程を示した図である。支持棒の先端と拡径プラグの結合過程を示した図である。

１００：作業部
１０１：拡管対象パイプ
１１０：台
１２０：積載台
１２１：係止突起
１３０：昇降アーム
１４０：滑りバー
１５０，１６０：動作ボタン
１７０：動作スイッチ
２００：動作部
２１０：キャリア
２１１：支持棒
２１１ａ：支持棒の先端
２１２：作動シリンダ
２１３：係止アーム
２１４：駆動ロール
２２０，２３０：モータ
２２２：スプロケット
２２３：チェーン
２３１：ロープ
３００：装着部
３１０：ダイス
３１２：段差
４００：拡径プラグ
４１１：拡径プラグの前端
４１０：ジョイント部材
４２２：大径部
４２０：拡径部材
Ｖ：駆動ベルト

Claims

拡管対象のパイプを載置し、パイプ拡径を通じて内径寸法の補正が行われる作業部と、パイプ拡径による内径寸法の補正を行うために作業部上のパイプに対して前後往復運動が行われる動作部と、前記作業部と動作部の境界部分にパイプの前端部を挟んで固定する装着部とを含み、
前記動作部は、前記作業部上のパイプに対して後進する方向に駆動するチェーンと、前記チェーンに着脱可能に連結され、前記チェーンに沿って移動するキャリアと、前記キャリアの前端に設けられ、前記装着部を介してパイプの内部を貫通して先端に拡径プラグが着脱可能に結合される所定長さの支持棒とを含むことを特徴とするパイプ全長内径拡管装置。
前記キャリアは、前記作業部上のパイプに対して前進する方向に駆動する所定の連結手段を介してモータと連結されて前進移動することを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記キャリアは、前記チェーンとの連結のために胴体から回転可能に延長・支持された作動シリンダと、前記シリンダの前端から回転可能に延長・支持された係止アームと、前進移動が可能となるように胴体の下部に複数の駆動ロールとを備えることを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記支持棒は、拡管対象パイプより細長く形成され、前記支持棒の先端と前記拡径プラグの前端は、同一な形状の互いに係止可能な構造に提供されることを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記拡径プラグは、前記支持棒と連結されるジョイント部材と、パイプ拡管のための大径部を有する拡径部材とで構成され、前記ジョイント部材と前記拡径部材は互いに着脱可能に連結されることを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記装着部は、拡管対象パイプの前端部が係止状態に支持されるように、内部に段差を有するダイスを含むことを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記作業部は、加工対象のパイプが設置される所定長さの台と、この台の一側に複数のパイプが積載される積載台を含み、前記積載台は、積載されたパイプの墜落を防ぐために前方が係止突起からなることを特徴とする請求項１に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記係止突起の前方には、積載台から引き出されるそれぞれのパイプを受け取るための所定長さの滑りバーが延びていることを特徴とする請求項７に記載のパイプ全長内径拡管装置。
前記係止突起の内側下方には前記積載台とは別に上下昇降作用が可能な昇降アームが設けられ、前記昇降アームの上昇により前記積載台の最前方パイプが上方に押し上げられ、前記係止突起を飛び越えて前記滑りバーに引き出されることを特徴とする請求項８に記載のパイプ全長内径拡管装置。
請求項第１項乃至第９項のいずれか１項の拡管装置を用いたパイプ全長内径拡管方法であって、
動作スイッチを介して昇降アームを可動させて、積載台に待機しているパイプの下段を押し上げ、係止突起を飛び越えて滑り台に引き出されるようにする段階と、
引き出されたパイプを装着台のダイスに嵌めて固定し、台下の第１の動作ボタンを押して前記設置されたパイプに対してキャリアを前進移動させる段階と、
第１の動作ボタンによるモータの駆動でキャリアが前進移動し、装着台の前方の出発地点に到達すると、キャリアが停止される段階と、
キャリアが出発地点に到達して支持棒の先端がパイプの後端に一部露出し、前記露出した支持棒の先端に前記パイプの内径拡管のための拡径プラグを結合する段階と、
台下の第２の動作ボタンを押してキャリアが後進移動するようにする段階と、
キャリアに備えられた作動シリンダの駆動により前記シリンダの先端に延長及び支持された係止アームが回転してチェーンに係り、前記第２の動作ボタンによるモータの駆動でチェーンが前記パイプに対して後進方向に駆動する段階と、
キャリアが前記チェーンに沿って後進移動すると同時に、前記キャリアの一側から延長された支持棒先端の拡径プラグが前記パイプの内径に沿って拡管及び内径寸法の補正を行う段階と、
キャリアが動作部先端の終着点に到達して停止すると同時に、支持棒先端の拡径プラグがパイプを通過して装着部の前方に引き出される段階と、
拡径プラグを支持棒から分離し、前記段階を繰り返す段階とを含むことを特徴とするパイプ全長内径拡管方法。