JP2015535497A5 - - Google Patents

Description

螺旋巻回溶接管の製造方法と製造装置

本発明は、螺旋巻回溶接管の製造方法と製造装置に関する。このようなタイプの溶接螺旋巻回管は、欧州特許第７１４３４６号（特許文献１）および欧州特許第１２３７７０８号（特許文献２）に示されている。そこでは、単純で信頼性の高い溶接作業が、一つの押出し成形装置によって外部から一つの作業で行われる。

熱可塑性材料において良好な溶接シームのための要件には、溶接されるべき表面が適正な温度のまで均一に加熱されること、そして、互いに溶接される表面が互いに対して押し付けられる、ことが含まれる。

これらの従来の解決構成において、ドラムを回転させて、熱可塑性プロファイルをドラムの全周長に巻き付けると共にその上で溶接が行われてきた。前記管がドラムに当接される時、前記管の外表面上の溶接継ぎ目が平滑化される。これは、当該管の回転運動中に、静止している平滑化部材を、加熱された溶接継ぎ目に当ててスライドさせることによって行われる。管内部の継ぎ目は、欧州特許第７１４３４６号（特許文献１）におけるように、前記回転ドラムに対して形成されるか、もしくは、欧州特許第１２３７７０８号（特許文献２）におけるように、余分の熱と溶接継ぎ目に当接して位置する静止部材とによって平滑化される。

従来の解決構成は、溶接塊を塗付し溶接シーム表面をある程度良好に平滑化することによって課題を解決してきた。しかしながら、それによって溶接されるプロファイルが引っ張られ、互いに接合される力を制御することは困難であった。というのは、これは、主として、プロファイルの温度を制御し、それによって、当該プロファイルのドラムに対する摩擦を制御することによって行われるからである。又、管は実質的にソリッドなドラム上に巻きつけられるので、管の内部から加熱しシームを平滑化することが問題であった。

欧州特許第７１４３４６号 欧州特許第１２３７７０８号

本発明の目的は、溶接シームの形成を制御するために改善された方法と装置を提供することにある。

本発明に係る方法は、実質的に矩形の断面を備える熱可塑性プロファイルを、管の軸心方向に配設されるとともにこの製造される管の内径に対応する直径を有する円筒状巻回面を規定するスライド手段上に受ける工程と、
螺旋状経路に沿って離間配置され且つ径方向に配置された複数のローラの軸心方向位置を前記螺旋状経路に沿って調節することで、これら径方向に配置された複数のローラによって、この受け取られたプロファイルを、前記スライド手段上で螺旋状経路に沿って、前記円筒状面上で前記プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する工程と、
溶接ステーションにおいて前記プロファイル巻回部の両側エッジを、これらプロファイル巻回部間に押出し溶接塊を供給し、その後、それらを互いに対して押し付けることによって溶接する工程と、
前記管を、それを回転支持部上にスライドさせることによって前記ローラによって軸心方向に前進させる工程と、を有する。

本発明に係る方法の一好適実施例において、各ローラの軸心方向位置は、軸心方向位置調節とその大きさとの必要性を示す力ゲージに応答してシフトされる。

本発明に係る方法の別の好適実施例において、前記径方向ローラと軸心方向スライド手段とは、異なる直径の管を形成するために、溶接装置の星形フレームワークの径方向延出部に沿ってユニットとして移動される。

本発明の装置は、
前記管の軸心方向に配設されるとともに、熱可塑性プロファイルを受ける円筒状巻回面を規定するスライド手段であって、前記巻回面は、製造される管の内径に対応する直径を有するスライド手段と、
前記巻回面に沿って実質的に径方向に突出し、前記受けられたプロファイルを当該プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する螺旋状経路を形成する複数のローラであって、前記螺旋状経路に沿ったそれらの軸心方向位置を調節するための手段を備えている複数のローラと、
押し出された溶接塊を受け取り、当該溶接塊を、前記プロファイル巻回部の両側エッジの少なくとも一方に供給するように構成された溶接ステーションと、
前記プロファイル巻回部を互いに溶接されるべく押し付けるための手段と、
前記管を前記スライド手段から離間する軸心方向に移動させるために前記管を受け取り回転させるように構成された前進手段とを有する。

本発明の装置の一好適実施例は、各ローラの軸心方向位置をシフトさせるように構成された調節手段を有し、そして、更に、軸心方向位置調節の必要とその大きさとを示す力ゲージを備えている。好ましくは、前記径方向ローラと軸心方向スライド手段とは、二つの軸心方向回転スチールローラと一つの径方向回転ローラとを含むユニットとして構成されている。

本発明の装置の別の好適実施例は、上述したユニットを、溶接装置の星形フレームワークの径方向延出部上に配設された状態で備え、そして、更に、異なる直径の管を形成するために、前記延出部に沿って前記装置を移動可能とするための調節手段を備える。

従来公知の螺旋状巻回管の製造原理を示す略図である。 本発明によるローラユニットの機能を示す。 本発明の別実施例によるローラユニットの構造を示す。 本発明による溶接装置の概要図である。

次に、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。

図１の従来の装置において、螺旋状巻回管４は、概して矩形の断面を備える熱可塑性プロファイル１から製造される。前記プロファイル１は、製造されるべき管４の内径に対応する直径を備える回転溶接ドラム２へと案内される。前記プロファイル１は、図示されているように、螺旋状又はネジ様移動によって前記溶接ドラム２の周りに巻回される。

溶接ヘッド３が、そのうちの一つは前記溶接ドラムに入り、他方は溶接ドラムの周りに第１巻回部として巻回されている前記プロファイル１の二つの巻回部の間に形成される楔状ギャップ又は溶接領域に配置されている。当該溶接ヘッド３は、溶接塊６を作り出す押出成形機（図示せず）に接続されている。前記溶接塊６は、外側溶接シーム５および／又は内側溶接シーム７を形成する（図２を参照）。勿論、前記溶接塊６の供給と特性は前記押出成形機によって制御される。

前記溶接塊６の押し出された片が付着した前記プロファイル１の両側エッジ１ａ，１ｂは、単数又は複数のローラ１０によって互いに押される。これらローラ１０の軸心は前記溶接ドラム２と管４に対して径方向に配向されている。前記ローラ１０がプロファイル１に対して付与するべき適正な力は、プロファイルの張力、及び、プロファイル１と溶接ドラム２との間の摩擦に依存する。前記プロファイル１の温度を調節することによって、巻回プロファイルは多少収縮し、それによってドラム２に対する摩擦が増減し、プロファイル１自身の張力が増減する。前記ローラ１０は、前記プロファイルエッジ１ａおよび１ｂをそれらが互いにシームされ溶接作業が完了するまで互いに対して徐々に押し付けることによってシーム手段として機能する。次に、前記管４は、右側へ、すなわち次の製造又は搬送工程に向けて押し出される。

図２は、本発明の一実施例による基本的な巻回と溶接装置を図示している。ここで、図１のドラム２は、多数のローラとスライドバーとによって置き換えられ、これらの作用については後述する。図１のソリッドドラム２の代わりに、ここでは、スライドバー１２および１３の比較的オープンな構造を有する巻回装置が設けられ、これにより多くの利点が得られる。これらの利点の一つは、プロファイルと溶接シームの、案内、加熱および平滑化が、遥かに容易になること、又、内部からも可能となることである。溶接後、前記管４は、次の製造又は搬送工程のために回転ドラム２Ａ上にスライドされる。前記スライドバー１２，１３は、前記管の軸心方向に沿って配設されるとともに、それらの長さＤと半径Ｒとによって、製造される管の内径にほぼ対応する直径を備える円筒状面を規定する。実質的に矩形の断面を有する熱可塑性プロファイル１が前記スライドバー１２，１３上で巻回されて、前記ローラ１０によって、これらのスライドバー１２，１３上で螺旋状経路Ｓ（図３も参照）に沿って前記プロファイルの先行の巻回部に向けて案内される。前記ローラは、調節されたこれらローラ１０の位置によって所望の螺旋状経路Ｓが規定されるように、螺旋状経路に沿って調節可能（矢印ｄ）に離間配置されている。

プロファイル１の間の左側のギャップ（ａ）に、押出成形機（図示せず）によって、二つのプロファイル面１ａおよび１ｂの好ましくは予熱された上方および下方エッジ部に沿って塗付された溶接塊ストリング８，９が図示されている。これらストリング８および９が塗付される巻回作業における正確な位置は、前記ギャップ（ａ）がこれらストリングを受け入れるのに十分な幅を有する限りにおいて、本発明において重要ではない。これは前記両スライドバー１２，１３によって規定される経路に沿った任意の場所で、あるいは、プロファイルがこれらバーと接触する前においてさえも、行うことが可能である。プロファイルの次の右側の巻回部においては、前記ギャップは閉じられており、上方および下方の溶接シーム５および７が既に形成されている。本発明の範囲において塗付される前記溶接塊ストリングは任意な構成であってよく、たとえば、各プロファイルに一つのストリングのみ（一つのストリーム８と一つのストリーム９）としたり、あるいは、プロファイル１上の図示の両ストリング８又は９の一方のストリング、のみとして構成することができる。

前記プロファイルに対して前記ローラ１０によって付与される力Ｆは、本発明に依れば、図示されているように、前記プロファイル１からのローラ１０の距離（ｄ）を調節することによって制御される。最後に、前記溶接シーム５および／又は７を、溶接直後に、これら溶接されたシームの表面に当接して配置されたスライドシュー（図示せず）等によって平滑化することができる。本発明のこの実施例において、回転ドラム２Ａがスライドバー１２，１３から溶接されたプロファイルを引き離し管４を次の製造工程に搬送する間、スライドバー１２， １３は静止している。管４を支持し前進させる回転ドラム２Ａは、いかなる構成のものであってもよい。又、スライドバー１２および１３は、それらの長手軸心周りで自転するものであってもよい。

次に図３を参照すると、ここには前記ローラ１０が参照番号１５でその全体を示すユニットに組み込まれている本発明の実施例が図示されている。当該ユニットにおいて、ローラ１０が、プロファイル１を、前記溶接装置上でのその最初の巻回中、傾斜した螺旋状経路Ｓに沿って案内する。ブラケット１１に、スライドバー１２および１３とローラ１０のための調節ロッド１４とが取り付けられている。前記調節ロッド１４を矢印で示すいずれかの方向に回すことによって、前記ローラ１０は、プロファイル１の二つの最も近い巻回部間のギャップ（図２におけるギャップａ）を狭める又は広げるべくシフトされるが、その目的はプロファイル１に対して付与される力Ｆを各ローラ１０において一定に維持することにある。初期調節は、溶接装置に入るプロファイルのための経路を可能な限り平滑にするために、各ユニット１５とそのローラ１０との間の軸心方向変位を均等にするために行うことができる。プロファイル１の巻回作業が開始される第１ローラから計算される各ローラ「ｒ」の距離Ｌｒは、Ｌｒ＝ｎ_ｒ×Ｓ／Ｎであり、ここでｎはローラの順番、Ｓはプロファイル１の幅（ｍｍ）、そしてＮはローラ１０の総数であり、図４の例ではＮ＝１６である。

尚、図３中の既に溶接されたプロファイル１は前記スライドバー１２および１３に対して垂直に延出しているように見えるが、常に図１に示すような傾斜があることは勿論である。

溶接作業中、前記調節ロッド１４の一端部に設けられた力センサ(図４を参照)が各ローラ１０に加えられる力Ｆを感知する。これにより、所望値からの偏差が検出され、ローラ位置(ｓ)の調節を、表示される個々の力の値に基づいて、各ローラユニットにおいて手動によって、あるいは、溶接装置(図示せず)のコントロールパネルにおいて集中的および／又は自動的に、行うことができる。

前記ローラユニット１５は、本発明に依れば、製造される管の周部に沿って周方向に配置されている。図４の例において、１６のユニットが星形状に、径方向延出部１７上に等間隔で円状に配置されている。図示されているように、各ユニット１５は、その位置が矢印ｄに沿って調節可能な（図２も参照）ローラ１０を備えている。

ブラケット１１は、スライドバー１２，１３と調節ロッド１４のための支持ポイントを有する。更に、力センサ１６の位置がマーキングされている。又、前記スライドバー１２，１３の長さＤと半径Ｒも図示されている。それらは、図２に関連して記載したように、その上で管を製造可能な円筒状表面を規定する。

本発明の溶接方法および装置に関連する一つの利点は、溶接が、閉じられたドラム又はシリンダ上ではなく、ローラ構造上で行われることにある。従って、溶接されるべきプロファイル部分を加熱するために、管内部においてもシーム平滑化手段を使用するため、又、ローラ構造自身のために、溶接塊押出成形機ヘッド、様々の加熱手段を受け入れる十分な空間が存在することにある。前記加熱手段は、それぞれＬＥＩＳＴＥＲやＩＮＦＲＡ等の熱風ブロワや赤外線暖房装置、を含むことができ、前記シーム平滑化手段は、ＰＴＦＥや低摩擦係数のその他類似の材料から成る圧力調節可能シューを含むことができる、たとえば欧州特許第１２３７７０８号が参照される。これらの補助装置は当該産業において周知であり、当業者は良好な溶接結果を達成するためにそれらを容易に適用、使用することができる。

又、溶接済管４を、処理、切断および保存作業のために更に搬送するために、図２のドラム２のような回転式の従来のドラム、あるいは、図４のものに類似の構造体へと転送し、そこで管４をローラ等によって回転させたり支持させたり、あるいはそれらの両方を行うことも本発明の範囲内であることは明らかである。更に、図４から理解されるように、形成されるべき管４の直径を変化させるべく、そのそれぞれの径方向延出部上の各ローラユニット１５は、軸心又はバー１８に沿ってスライドさせることができる。

尚、ここに開示した本発明の実施例はここに開示される具体的な構造、処理工程又は材料に限定されるものではなく、当業者によって認識されるそれらの均等物をも含むものであると理解される。又、ここで使用した用語は具体的実施例を記載する目的で使用されるものであって、限定のためのものではない。

本明細書全体を通じて「一実施例」、「実施例」とは、その実施例に関連して記載される具体的特徴、構造又は特徴構成が本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるということを意味する。従って、本明細書全体を通じて様々な箇所で「一実施例において」や「実施例において」という文言が使用されることはそれらすべてが必ずしも同じ実施例に言及しているものとは限らない。

ここでの使用において、複数の品、構造部材、構成要素、および／又は構成材料は便宜的に共通のリストに提供されることがある。しかしながら、これらのリストは、あたかもそのリストの各部材がそれぞれ別々の固有の部材として個々に同定されるものであるかのようにみなされてはならない。従って、特に明記されない限り、そのようなリストのいかなる個々の部材も、ただ単に、共通のグループに中に提示されているからという理由によって、その同じリストのその他の部材の事実上の同等なものとして解釈されてはならない。更に、本発明の様々な実施例および具体例は、ここでは、その様々な要素に対する代替物と共に言及されうる。そのような実施例、具体例、および代替構造は、互いの事実上の同等物と解釈されてはならず、本発明のそれぞれ別々の自律的な表示として解釈されるべきものである。

更に、先に記載された特徴、構造又は特徴構成は、単数又は複数の実施例において任意の適当な状態で組み合わせることが可能である。以下の記載において、本発明の実施例の完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状等の具体例として、多くの具体的詳細が提供される。しかしながら、当業者は、本発明は、これら具体的詳細、又はその他の方法、コンポーネント、材料等無しでも、実施することが可能であることを認識するであろう。その他のケースにおいて、本発明の態様が不明確になることを回避するべく、周知の構造、材料又は作業は図示又は記載を省略されている。

以上の例は単数又は複数の具体的用途における本発明の原理を例示するものであって、当業者には、本発明の機能を実施することなく、また、本発明の原理と概念から逸脱することなく、実施の形態、用途および詳細において多様な変更を行うことが可能であることが理解されるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲により限定されるものであるというほかにならない。

Claims (5)

1. 螺旋状に巻回され溶接された管を製造する方法であって、
   実質的に矩形の断面を備える熱可塑性プロファイル（１）を、前記管の軸心方向に配設されるとともにこの製造される管の内径に対応する直径を有する円筒状巻回面を規定するスライド手段（１２，１３）上に受ける工程と、
   螺旋状経路（Ｓ）に沿って離間配置され且つ径方向に配置された複数のローラ（１０）の軸心方向位置（ｄ）を前記螺旋状経路に沿って調節することで、これら径方向に配置された複数のローラ（１０）によって、前記受けられたプロファイル（１）を、前記スライド手段（１２，１３）上で前記螺旋状経路（Ｓ）に沿って前記円筒状の表面上における前記プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する工程と、
   溶接ステーションにおいて前記プロファイルの巻回部の両側エッジ（１ａ，１ｂ）を、これらプロファイル巻回部間に押出し溶接塊（６）を供給し、その後、それらを互いに対して押し付けることによって溶接する工程と、
   前記管（４）を、それを回転支持部（２Ａ）上にスライドさせることによって前記ローラ（１０）によって軸心方向に前進させる工程とを有し、
   各ローラ（１０）の軸心方向位置（ｄ）は、軸心方向位置（ｄ）調節とその大きさとの必要性を示す力センサ（１６）に応答してシフトされる、方法。
2. 前記径方向ローラ（１０）と軸心方向スライド手段（１２，１３）とは、異なる直径の管（４）を形成するために、溶接装置の星形フレームワークの径方向延出部（１７）に沿ってユニット（１５）として移動される、請求項１に記載の方法。
3. 螺旋状に巻回され溶接された管を製造する装置であって、
   前記管の軸心方向に配設されるとともに、熱可塑性プロファイル（１）を受ける円筒状巻回面を規定するスライド手段（１２，１３）であって、前記巻回面は、製造される管（４）の内径に対応する直径を有する、スライド手段（１２，１３）と、
   前記巻回面に沿って実質的に径方向に突出し、前記受けられたプロファイル（１）を当該プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する螺旋状経路（Ｓ）を形成する複数のローラ（１０）であって、前記螺旋状経路（Ｓ）に沿ったそれらの軸心方向位置（ｄ）を調節するための調節手段（１４）を備えている複数のローラ（１０）と、
   押し出された溶接塊（６）を受け取り、当該塊を、前記プロファイルの巻回部の両側エッジ（１ａ，１ｂ）の少なくとも一方に供給するように構成された溶接ステーションと、
   前記プロファイルの巻回部を互いに溶接されるべく押し付けるための手段（１０）と、
   前記管（４）を前記スライド手段（１２，１３）から離間する方向に移動させるために前記管（４）を受け取り回転させるように構成された回転支持部（２Ａ）とを備え、
   前記調節手段（１４）は、各ローラ（１０）の軸心方向位置（ｄ）をシフトさせるように構成され、そして、前記調節手段（１４）において、軸心方向位置（ｄ）調節の必要とその大きさを示す力センサ（１６）を備えている、装置。
4. 前記ローラ（１０）とスライド手段（１２，１３）とは、二つの軸心方向回転スチールローラ（１２，１３）と一つの径方向回転ローラ（１０）とを含むユニット（１５）として構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記ユニットは、溶接装置の星形フレームワークの径方向延出部（１７）上に配設され、前記延出部は、異なる直径の管を形成するために、これらユニット（１５）を前記延出部に沿って移動可能とするための調節手段（１８）を備える、請求項４に記載の装置。