JP2019026468A - 連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】疵を抑制し、整列して巻き取ることができる連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法を提供する。【解決手段】連結管の巻き取り装置１は、ボビン２と、管案内装置３と、を備える。管案内装置３は、基台部８と、第１管押さえ部９ａと、第２管押さえ部９ｂと、第１圧力付与装置１１ａと、第２圧力付与装置１１ｂと、を含む。第１圧力付与装置１１ａは、基台部８に取り付けられ、第２管押さえ部９ｂに向かう方向に所定の第１圧力を第１管押さえ部９ａに加えることが可能である。第２圧力付与装置１１ｂは、基台部８に取り付けられ、第１管押さえ部９ａに向かう方向に所定の第２圧力を第２管押さえ部９ｂに加えることが可能である。ボビン２と基台部８の相対的な移動方向に応じて、第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂのいずれか一方が基台部８に対して固定され、他方が基台部８に対して可動の状態にされる。【選択図】図１０

Description

本発明は、連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法に関する。

海底油田、海底ガス田等には、海上のホスト設備と海底坑井とをつなぐ制御ラインとしてアンビリカルチューブが用いられる。アンビリカルチューブの内部には、電線、高圧油圧ホース、光ケーブル等が通される。近年、海底坑井の深さが深くなることに伴い、アンビリカルチューブの長さは、一般的に数百メートルを超える。

アンビリカルチューブは、複数の金属管を突合せ溶接して製造される。製造されたアンビリカルチューブは、輸送のためにボビン（リール）にコイル状に巻き取られる。巻き取りの際、アンビリカルチューブを各層ごとに隙間なく整列させることが重要である。

線材を整列して巻き取る技術はたとえば、特開平１０−８１４４７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１の巻き取り技術は、線材をトラバーサによって巻き取りドラムの回転軸方向に移動させながら、線材を巻き取る。トラバーサは、線材の位置が巻き取りドラムへの巻き付き位置よりも遅れ方向にずれるように移動する。そして、この線材のずれをレーザ式検出手段によって測定し、線材のずれが所定の範囲内に維持されるようにトラバーサの位置を制御する。これにより、線材のずれが線材の巻き太りによって影響を受けることを抑制し、線材を整列して巻き取ることができる、と特許文献１には記載されている。

特開平１０−８１４４７号公報

しかしながら、特許文献１の巻き取り技術を、アンビリカルチューブ等の周溶接部を有する金属管に適用すると、金属管を整列して巻き取ることはできるが、巻き取られた金属管に疵が発生する場合がある。

本発明の目的は、疵を抑制し、整列して巻き取ることができる連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法を提供することである。

本実施形態の連結管の巻き取り装置は、ボビンと、管案内装置と、を備える。連結管は、周溶接により連結されている複数の金属管からなる。ボビンは、円柱状又は円筒状のスプール部とフランジ部を有する。少なくともスプール部は軸周りに回転可能である。管案内装置は、ボビンの上流に配置される。管案内装置は、基台部と、第１管押さえ部と、第２管押さえ部と、第１圧力付与装置と、第２圧力付与装置と、を含む。基台部は、スプール部の軸と平行な方向にボビンに対して相対的に移動可能である。第２管押さえ部は、第１管押さえ部に対しスプール部の軸と平行な方向に並んで配置される。第１圧力付与装置は、基台部に取り付けられ、第２管押さえ部に向かう方向に所定の第１圧力を第１管押さえ部に加えることが可能である。第２圧力付与装置は、基台部に取り付けられ、第１管押さえ部に向かう方向に所定の第２圧力を第２管押さえ部に加えることが可能である。ボビンと基台部の相対的な移動方向に応じて、第１管押さえ部及び第２管押さえ部のいずれか一方が基台部に対して固定され、他方が基台部に対して可動の状態にされる。

本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法は、連結管を製造する工程と、連結管を巻き取る工程と、を備える。連結管を製造する工程では、周溶接により連結されている複数の金属管からなる連結管を製造する。連結管を巻き取る工程では、上記した連結管の巻き取り装置を用いる。連結管を巻き取る工程では、少なくともスプール部を軸周りに回転させ、第１管押さえ部及び第２管押さえ部によって、ボビンに導かれる連結管に巻き取り進行方向と反対方向に第１圧力又は第２圧力を加えながら、ボビンに導かれる連結管がスプール部の軸方向と略直角となるように基台部を巻き取り進行方向にボビンに対して相対的に移動させ、連結管を巻き取る。

本発明による連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法は、巻き取られた連結管の疵の発生を抑制し、かつ、連結管を整列して巻き取ることができる。

図１は、連結管の典型的な巻き取り状況を示す概略図である。 図２は、ＧＡＰ距離と疵の発生との関係を示す図である。 図３は、ボビンに複数層に巻き取られた連結管を示す図である。 図４は、フォロー領域の連結管の断面図である。 図５は、クロス領域の連結管の断面図である。 図６は、列飛ばしの発生を説明するための断面図である。 図７は、列飛ばしが発生した場合のフォロー領域の断面図である。 図８は、本実施形態の連結管の巻き取り装置を模式的に示す平面図である。 図９は、管案内装置の正面図である。 図１０は、連結管に付与される管押さえ圧力を示す図である。 図１１は、図１０とは巻き取り進行方向が異なる場合の連結管に付与される管押さえ圧力を示す図である。 図１２は、周溶接部がボビンに到達したときの第１管押さえ部の動きを示す図である。 図１３は、本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法を模式的に示す図である。 図１４は、ボビンのフランジ部近傍に巻き取られた連結管を示す図である。 図１５は、緩衝材が取付けられたボビンのフランジ部近傍を示す断面図である。 図１６は、本実施例により製造されたコイル巻き連結管の整列巻き状況及び疵の発生の有無を示す図である。

本明細書では、ボビンに巻き取られる前の連結管を「巻き取り前管」ともいう。ボビンに巻き取られた連結管を「巻き取り済み管」ともいう。第１圧力及び第２圧力を総称して「管押さえ圧力」ともいう。

本明細書では、疵とは、連結管の表面の擦れ疵、凹み等をいう。また、列飛ばしとは、図７を参照して、隣接する連結管の外表面間の最短距離Ｌ１が連結管の外径以上であることを意味する。

本明細書では、連結管をボビンにコイル状に巻き取る際、連結管がスプール部の軸と平行に移動する方向を「巻き取り進行方向」と称する。

本明細書では、周溶接部は、金属管同士が周溶接された領域を意味する。

本実施形態の連結管の巻き取り装置は、ボビンと、管案内装置と、を備える。連結管は、周溶接により連結されている複数の金属管からなる。ボビンは、円柱状又は円筒状のスプール部とフランジ部を有する。少なくともスプール部は軸周りに回転可能である。管案内装置は、ボビンの上流に配置される。管案内装置は、基台部と、第１管押さえ部と、第２管押さえ部と、第１圧力付与装置と、第２圧力付与装置と、を含む。基台部は、スプール部の軸と平行な方向にボビンに対して相対的に移動可能である。第２管押さえ部は、第１管押さえ部に対しスプール部の軸と平行な方向に並んで配置される。第１圧力付与装置は、基台部に取り付けられ、第２管押さえ部に向かう方向に所定の第１圧力を第１管押さえ部に加えることが可能である。第２圧力付与装置は、基台部に取り付けられ、第１管押さえ部に向かう方向に所定の第２圧力を第２管押さえ部に加えることが可能である。ボビンと基台部の相対的な移動方向に応じて、第１管押さえ部及び第２管押さえ部のいずれか一方が基台部に対して固定され、他方が基台部に対して可動の状態にされる。

より具体的には、ボビンに導かれる連結管は第１管押さえ部と第２管押さえ部との間に配置される。そして、連結管の巻き取り進行方向が第１管押さえ部から第２管押さえ部に向かう方向であるとき、第１管押さえ部は基台部に対して固定され、第２管押さえ部は第２圧力付与部によって第２圧力を加えられながら基台部に対して可動の状態にされる。一方、連結管の巻き取り進行方向が第２管押さえ部から第１管押さえ部に向かう方向であるとき、第２管押さえ部は基台部に対して固定され、第１管押さえ部は第１圧力付与部によって第１圧力を加えられながら基台部に対して可動の状態にされる。すなわち、ボビンに導かれる連結管に所定の第１圧力又は第２圧力を巻き取り進行方向と反対方向に加えながら、連結管をボビンに巻き取る。

本実施形態の連結管の巻き取り装置では、巻き取り前管に管押さえ圧力を加えているため、巻き取り済み管に隣接して巻き取り前管を巻き取ることができる。つまり、連結管をボビンに隙間なく整列して巻き取ることができる。また、巻き取り前管には、第１管押さえ部又は第２管押さえ部から適度な管押さえ圧力が加えられている。周溶接部を有する連結管では、周溶接部の外径は、連結管を構成する金属管の外径よりも大きい。巻き取り前管の周溶接部がボビンに到達すると、その周溶接部が巻き取り済み管に接触する。このとき、巻き取り前管は、管押さえ圧力に抗して巻き取り進行方向に振れ、その周溶接部が巻き取り済み管に隣接するように収まる。これは、第１管押さえ部又は第２管押さえ部が適度な管押さえ圧力を加えられながら基台部に対して可動の状態にされており、第１管押さえ部又は第２管押さえ部が管押さえ圧力に抗して巻き取り進行方向に移動（後退）することによる。これにより、周溶接部が巻き取り済み管を傷付けるのを抑制できる。

上記の連結管の巻き取り装置において、第１圧力は、複数の金属管同士が連結されている周溶接部がボビンに到達したときに第１管押さえ部が連結管から受ける力よりも小さく、第２圧力は、連結管の周溶接部がボビンに到達したときに第２管押さえ部が連結管から受ける力よりも小さいのが好ましい。

上記の連結管の巻き取り装置において、第１管押さえ部及び第２管押さえ部それぞれは、円柱状であり、それぞれの中心軸周りに回転可能であるのが好ましい。

連結管が巻き取られるとき、第１管押さえ部及び第２管押さえ部は巻き取り前管を挟む。したがって、第１管押さえ部及び第２管押さえ部が回転可能であれば、第１管押さえ部と巻き取り前管との間、第２管押さえ部と巻き取り前管との間に生じる摩擦を低減できる。これにより、摩擦により巻き取り前管に生じる疵を抑制できる。

本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法は、上述の連結管の巻き取り装置を用いて連結管をボビンに巻き取る。

本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法は、連結管を製造する工程と、連結管を巻き取る工程と、を備える。連結管を製造する工程では、周溶接により連結されている複数の金属管からなる連結管を製造する。連結管を巻き取る工程では、上記した連結管の巻き取り装置を用いる。連結管を巻き取る工程では、少なくともスプール部を軸周りに回転させ、第１管押さえ部及び第２管押さえ部によってボビンに導かれる連結管に巻き取り進行方向と反対方向に第１圧力又は第２圧力を加えながら、ボビンに導かれる連結管がスプール部の軸方向と略直角となるように基台部を巻き取り進行方向にボビンに対して相対的に移動させ、連結管を巻き取る。

上記のコイル巻き連結管の製造方法において、連結管を巻き取る工程は、連結管がボビンのフランジ部まで巻き取られた後、巻き取り済み管とフランジ部との隙間に緩衝材を取り付ける工程を含むのが好ましい。

隙間が生じた状態で、現在巻き取られている連結管のさらに次の層の連結管が巻き取られるとき、次の層の連結管が隙間に落ちやすい。しかしながら、緩衝材が隙間に取り付けられると、隙間は緩衝材で埋められる。したがって、次の層の連結管が隙間に落ちにくい。これにより、次の層の連結管が落ちることによる疵の発生を抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明者らは、ボビンにコイル状に巻き取られた連結管に発生する疵について検討した。上述したように、アンビリカルチューブ等の連結管は長い。そのため、連結管は、ボビンに層状に巻き取られる。本発明者らは、まず、１層目の連結管の巻き取りについて検討した。

［１層目の巻き取り］
図１は、連結管の典型的な巻き取り状況を示す概略図である。図１では、連結管６はボビン２にコイル状に巻き取られている。連結管６はボビン２のスプール部４の軸Ｘに沿って移動しながら巻き取られる。

連結管６をボビン２に整列して巻き取るには、巻き取り前管６Ｂを隣接する巻き取り済み管６Ａに押さえつけるように巻き取る必要がある。連結管６がボビン２に巻き付けられる際、連結管６には巻き取り進行方向Ｄ（図１中の矢印参照）と反対方向の力が負荷される。連結管６に巻き取り進行方向Ｄと反対方向の力を負荷するためには、ＧＡＰ距離Ｌを小さくする。これにより、連結管６は整列して巻き取られる。ＧＡＰ距離Ｌは、以下の式により算出される。
（ＧＡＰ距離Ｌ）＝（ボビン２の１回転当たりにおける管案内装置３の移動量）−（連結管６の外径）

しかしながら、このような巻き取り方法で連結管をボビンに巻き取ると、巻き取り済み管に疵が発生することがある。連結管６は周溶接部７を有する。周溶接部７の外径は連結管６を構成する金属管の外径よりも大きい。そのため、周溶接部７がボビン２に巻き取られると、周溶接部７が隣接する巻き取り済み管６Ａに押さえつけられる力は、周溶接部７以外の部位が隣接する巻き取り済み管６Ａに押さえつけられる力よりも大きくなる。したがって、巻き取り進行方向Ｄと反対方向の力が過剰に大きい場合、周溶接部７が隣接する巻き取り済み管６Ａの表面に疵をつけることがある。

図２は、ＧＡＰ距離と疵の発生との関係を示す図である。たとえば、（ＧＡＰ距離）＝−０．１ｍｍは、巻き取り前管を巻き取る際の管案内装置の位置と、それと隣接する巻き取り済み管を巻き取った際の管案内装置の位置の差が、連結管の外径よりも０．１ｍｍ小さいことを意味する。

図２に示すように、ＧＡＰ距離がマイナスである場合、周溶接部が押し付けられたことによる疵が巻き取り済み管の外表面の複数箇所にみられた。他方、ＧＡＰ距離が０以上である場合、周溶接部が隣接する巻き取り済み管に押し付けられる力が適正範囲になるため巻き取り済み管の外表面に疵はみられなかった。

要するに、連結管を整列して巻き取る観点からは、巻き取り進行方向と反対方向の力は大きい方が望ましい。他方、疵を抑制する観点からは、巻き取り進行方向と反対方向の力は過剰に大きくない方が望ましいことがわかった。

［２層目以降の巻き取り］
続いて、本発明者らは、２層目以降の連結管を巻き取る場合について検討した。

図３は、ボビンに複数層に巻き取られた連結管を示す図である。図３では、周溶接部７の図示は省略する。以下、現在ボビン２に巻き取られている層を、「最上層」ともいう。以下、最上層の１つ下の層を、「前層」ともいう。ボビン２に連結管６を複数層巻き取る場合、前層ＡＬの連結管６をボビン２のフランジ部５まで巻き取った後、連結管の巻き取り進行方向Ｄは切り替わる。つまり、最上層ＵＬの巻き取り進行方向Ｄは、前層ＡＬの巻き取り進行方向と反対方向となる。ボビン２に連結管を複数層巻き取る場合、最上層ＵＬの連結管６が前層ＡＬの連結管６と交差する領域が必ず生じる。

図４は、フォロー領域の連結管の断面図である。図５は、クロス領域の連結管の断面図である。図４を参照して、フォロー領域Ｆは、最上層ＵＬの連結管６が前層ＡＬの隣接する連結管６同士の間に沿って巻き取られている領域をいう。図５を参照して、クロス領域Ｃは、最上層ＵＬの連結管６が前層ＡＬの連結管６に乗り上げている領域をいう。すなわち、クロス領域Ｃでは、最上層ＵＬの連結管６が前層ＡＬの連結管６と交差する。

上述したように、２層目以降の連結管は必ずフォロー領域Ｆとクロス領域Ｃとを含む。したがって、最上層ＵＬの連結管６がボビン２に１周巻き取られる途中で、フォロー領域Ｆからクロス領域Ｃ、又は、クロス領域Ｃからフォロー領域Ｆに移り変わる。

図４に示すように、フォロー領域Ｆの最上層ＵＬの連結管６は、前層ＡＬの隣接する連結管６同士の間に沿って巻き取られている。フォロー領域Ｆの最上層ＵＬの連結管６は、前層ＡＬの２つの隣接する連結管６と２点で接するため、安定している。他方、図５に示すように、クロス領域Ｃの最上層ＵＬの連結管６は、前層ＡＬの連結管６に乗り上げている。クロス領域Ｃの最上層ＵＬの連結管６は、前層ＡＬの連結管６と１点で接するため、不安定である。そのため、連結管６が巻き取られている際に連結管６がスプール部４の軸Ｘ方向に振れると、列飛ばしが発生することがある。以下、列飛ばしの発生について説明する。

図６は、列飛ばしの発生を説明するための断面図である。図６は、図３中のＶＩ−ＶＩ線での断面図に相当し、クロス領域からフォロー領域に移り変わる近傍の断面図である。巻き取り前管６Ｂがスプール部４の軸Ｘ方向に振れると（図３参照）、その時点でまさに巻き取られている最中の最上層ＵＬの連結管６（図６中の矢印を付与した管）が図６に示すような状態となることがある。このような連結管６は、前層ＡＬの連結管６と１点で接するため不安定である。この状態で、巻き取りが進むと、巻き取り進行方向と反対方向の力がない場合又は弱すぎる場合は、連結管は図７に示す状態となることがある。

図７は、列飛ばしが発生した場合のフォロー領域の断面図である。前層ＡＬの連結管６に乗り上げた最上層ＵＬの連結管６（図７中の破線参照）は、巻き取り進行方向と反対方向の力がない又は弱すぎると、所定の位置の隣の前層ＡＬの隣接する連結管６同士の間に移動することがある（図７中の矢印参照）。これにより、列飛ばしが発生する。列飛ばしが発生すると列飛ばしが発生した上の層（最上層ＵＬのさらに上の層）の連結管を整列して巻き取りにくくなる。

したがって、連結管を整列して巻き取る観点からは巻き取り進行方向と反対方向の力は大きい方が望ましい。しかしながら、２層目以降の連結管の巻き取りについても１層目と同様に、疵を抑制する観点からは、巻き取り進行方向と反対方向の力は過剰に大きくない方が望ましい。

そこで、本実施形態の連結管の巻き取り装置では、管案内装置がボビンに巻き取られる前の連結管に、巻き取り進行方向と反対方向に所定の圧力（管押さえ圧力）を加えながら連結管を巻き取る。これにより、管押さえ圧力が上述した巻き取り進行方向と反対方向の力となるため連結管を整列して巻き取ることができる。また、周溶接部がボビンに到達すると、周溶接部の外径は連結管を構成する金属管の外径よりも大きいため、巻き取り前管が巻き取り進行方向に振れる。これに伴い、連結管に管押さえ圧力を加える第１管押さえ部又は第２管押さえ部も巻き取り進行方向に移動する。したがって、周溶接部を有する連結管を巻き取っても、巻き取り進行方向と反対方向の力が過剰に大きくならない。これにより、連結管に疵が生じるのを抑制できる。

以下、本実施形態の連結管の巻き取り装置について説明する。

図８は、本実施形態の連結管の巻き取り装置を模式的に示す平面図である。連結管の巻き取り装置１は、ボビン２と、管案内装置３と、を備える。

［ボビン］
ボビン２は、スプール部４と、フランジ部５とを含む。スプール部４は、円柱状又は円筒状である。スプール部４は、２つのフランジ部５の間に配置される。スプール部４は、軸Ｘ周りに回転可能である。ボビン２は、連結管６を巻き取り可能である。より具体的には、スプール部４が回転することにより、連結管６はスプール部４に巻き取られる。連結管６を巻き取る際、スプール部４は図示しない駆動装置によって軸Ｘ周りに回転し、連結管６がコイル状に複数層巻き取られる。なお、スプール部４がフランジ部５に固定されている場合、フランジ部５はスプール部４と共に回転する。すなわち、ボビン２全体がスプール部４の軸Ｘ周りに回転する。

連結管６は、複数の金属管を周溶接により連結したものである。連結管６は、周溶接部７を有する。

［管案内装置］
管案内装置３は、ボビン２の上流に配置される。ここで、上流とは、連結管６の搬送経路の上流を意味する。したがって、管案内装置３は、ボビン２に巻き取られる前の連結管６をボビン２に案内する役割を担う。また、管案内装置３は、巻き取られる前の連結管の振れを抑制し、連結管６をボビン２に整列して巻き取る役割を担う。さらに、管案内装置３は、連結管６の周溶接部７が既に巻き取られた連結管６に疵を付けることを抑制する役割を担う。

図９は、管案内装置の正面図である。管案内装置３は、基台部８と、第１管押さえ部９ａと、第２管押さえ部９ｂと、第１圧力付与装置１１ａと、第２圧力付与装置１１ｂと、を含む。第１圧力付与装置１１ａは、第１圧力付与部１０ａを含む。第１圧力付与部１０ａは、第１圧力付与装置１１ａの先端に配置される。第２圧力付与装置１１ｂは、第２圧力付与部１０ｂを含む。第２圧力付与部１０ｂは、第２圧力付与装置１１ｂの先端に配置される。第１圧力付与装置１１ａは、第１圧力付与台座１２ａ及び第１台座調整部１３ａを介して基台部８に取り付けられる。第２圧力付与装置１１ｂは、第２圧力付与台座１２ｂ及び第２台座調整部１３ｂを介して基台部８に取り付けられる。

基台部８は、スプール部４の軸Ｘと平行な方向にボビン２に対して相対的に移動可能である。ボビン２を移動させずに、基台部８を移動させてもよいし、ボビン２を移動させ、基台部８を移動させなくてもよいし、ボビン２と基台部８の双方を移動させ、ボビン２に対して基台部８を相対的に移動させてもよい。以下では、代表例として基台部８をボビン２に対して移動させることを前提に説明する。基台部８が移動する場合、基台部８はたとえば、トラバーサである。

第１台座調整部１３ａは、第１圧力付与台座１２ａを固定して支えており、基台部８に対してスライド可能に支持されている。本実施形態では、基台部８に設けられたレールを介して第１台座調整部１３ａ（すなわち、第１圧力付与台座１２ａ）がスライド可能になっている。図示しないネジで締めつけることでレール上の任意の位置に第１台座調整部１３ａ（すなわち、第１圧力付与台座１２ａ）を固定することができる。第２台座調整部１３ｂは、スプール部４の軸Ｘと平行な方向に第１台座調整部１３ａと並んで配置されている。第２台座調整部１３ｂ及び第２圧力付与台座１２ｂは、それぞれ第１台座調整部１３ａ及び第１圧力付与台座１２ａと対応する構成を有している。第１台座調整部１３ａと第２台座調整部１３ｂの少なくても１つの位置を変えることで、巻き取り対象となる管の外径に応じて第１台座調整部１３ａと第２台座調整部１３ｂの距離を適切に調整することができる。

第１圧力付与装置１１ａは、第１圧力付与台座１２ａに固定されて支えられている。第１管押さえ部９ａは、第１圧力付与装置１１ａの先端に備えられている第１圧力付与部１０ａによって支持されている。本実施形態では、第１圧力付与装置１１ａは流体シリンダであり、当該流体シリンダによって第１管押さえ部９ａに所定の第１圧力を第２管押さえ部９ｂに向かう方向に付与することができる。上記では第１管押さえ部９ａ、第１圧力付与部１０ａ、第１圧力付与装置１１ａ及び第１圧力付与台座１２ａについて説明したが、第２管押さえ部９ｂ、第２圧力付与部１０ｂ、第２圧力付与装置１１ｂ、第２圧力付与台座１２ｂについては、それぞれスプール部４の軸Ｘと平行な方向に並んで配置されており、同様の構成を有している。なお、第１圧力付与装置１１ａ及び第２圧力付与装置１１ｂの流体シリンダの例には、エアシリンダや油圧シリンダを挙げることができる。

第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂは、円柱状又は円筒状であり、それぞれの中心軸周りに回転可能であるのが好ましい。連結管６を巻き取るときは、連結管６を第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂに挟み込む。第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂが円柱状又は円筒状であるので、連結管６を巻き取るときに、連結管６と第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂとの間に生じる摩擦を低減でき、連結管６に生じる疵を抑制できる。

第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂの表面はたとえば、ポリアミド合成樹脂で覆われている。しかしながら、第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂの表面はポリアミド合成樹脂に限定されるものではない。連結管の強度等を考慮し、連結管との摩擦を低減できるように適宜選定されればよい。

［整列巻き取り］
上述したように、ボビン２に連結管６を整列して巻き取るためには、巻き取り進行方向と反対方向の管押さえ圧力を与える必要がある。本実施形態の連結管の巻き取り装置では、第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂが巻き取り進行方向と反対方向の管押さえ圧力を与える。したがって、連結管６をボビン２に整列して巻き取ることができる。

図１０は、連結管に付与される管押さえ圧力を示す図である。図１０では、連結管６の巻き取り進行方向Ｄが第１管押さえ部９ａから第２管押さえ部９ｂに向かう方向である場合を示す。連結管がボビンに巻き取られるとき、第１管押さえ部９ａと第２管押さえ部９ｂとの間に巻き取り前管６Ｂを通す。巻き取り進行方向Ｄが第１管押さえ部９ａから第２管押さえ部９ｂに向かう方向である場合、第１圧力付与装置１１ａは作動しない。すなわち、第１圧力付与装置１１ａは第１管押さえ部９ａに圧力を付与しない。これにより、第１管押さえ部９ａは基台部８に対して固定の状態にされる。

他方、第２圧力付与装置１１ｂは作動する。すなわち、第２圧力付与装置１１ｂは第２管押さえ部９ｂに圧力を付与する。これにより、第２管押さえ部９ｂは基台部８に対して可動の状態にされる。第２管押さえ部９ｂは、第２圧力付与部１０ｂを介して連結管６（巻き取り前管６Ｂ）に巻き取り進行方向Ｄと反対方向に管押さえ圧力Ｆを付与する。これにより、巻き取り前管６Ｂは、巻き取り済み管６Ａに押さえつけられながら、隣接する巻き取り済み管６Ａと隙間なく整列して巻き取られる。

図１１は、図１０とは巻き取り進行方向が異なる場合の連結管に付与される管押さえ圧力を示す図である。図１１では、連結管６の巻き取り進行方向Ｄが第２管押さえ部９ｂから第１管押さえ部９ａに向かう方向である場合を示す。巻き取り進行方向Ｄが第２管押さえ部９ｂから第１管押さえ部９ａに向かう方向である場合、第１圧力付与装置１１ａは作動する。すなわち、第１圧力付与装置１１ａは第１管押さえ部９ａに圧力を付与する。これにより、第１管押さえ部９ａは基台部８に対して可動の状態にされる。

他方、第２圧力付与装置１１ｂは作動しない。すなわち、第２圧力付与装置１１ｂは第２管押さえ部９ｂに圧力を付与しない。これにより、第２管押さえ部９ｂは基台部８に対して固定の状態にされる。第１管押さえ部９ａは、第１圧力付与部１０ａ（第１圧力付与装置１１ａ）を介して連結管６（巻き取り前管６Ｂ）に巻き取り進行方向Ｄと反対方向に管押さえ圧力Ｆを付与する。これにより、巻き取り前管６Ｂは、巻き取り済み管６Ａに押さえつけられながら、隣接する巻き取り済み管６Ａと隙間なく整列して巻き取られる。

［疵の抑制］
上述したように、周溶接部７を有する連結管６を巻き取る際、管押さえ圧力Ｆが過剰に大きければ連結管６に疵が発生することがある。本実施形態の連結管の巻き取り装置１では、周溶接部７がボビン２に到達したとき、第１管押さえ部９ａ又は第２管押さえ部９ｂが移動（後退）する。したがって、管押さえ圧力Ｆが過剰に大きくなるのを抑制できるため、連結管６に疵が付きにくい。

図１２は、周溶接部がボビンに到達したときの第１管押さえ部の動きを示す図である。図１２では、巻き取り進行方向Ｄが第２管押さえ部９ｂから第１管押さえ部９ａに向かう方向である場合を示す。したがって、第２管押さえ部９ｂは基台部８に対して固定されており、第１管押さえ部９ａが巻き取り前管６Ｂに管押さえ圧力Ｆを付与している。

周溶接部７がボビン２に到達すると、巻き取り前管６Ｂは巻き取り進行方向Ｄに振れようとする。具体的には、図１２中の破線で示される位置の巻き取り前管６Ｂが巻き取り進行方向Ｄに移動しようとする。周溶接部７の外径は、連結管６を構成する金属管の外径よりも大きいからである。巻き取り前管６Ｂが振れると、第１管押さえ部９ａは巻き取り進行方向Ｄに巻き取り前管６Ｂから力を受ける。

この点、本実施形態の連結管の巻き取り装置１では、第１圧力付与部１０ａが所定の第１圧力を第１管押さえ部９ａに加えながら、巻き取り前管６Ｂがボビン２に巻き取られる。所定の第１圧力は、巻き取り前管６Ｂの周溶接部７がボビン２に到達したときに第１管押さえ部９ａが巻き取り前管６Ｂから受ける力よりも小さい。つまり、第１管押さえ部９ａが、周溶接部７がボビン２に到達したことによる力を巻き取り前管６Ｂから受けると、第１管押さえ部９ａは巻き取り進行方向Ｄに移動する。これにより、巻き取り進行方向Ｄと反対方向の力が過剰に増加することを抑制でき、周溶接部７が巻き取り済み管６Ａを傷付けるのを抑制できる。さらに、管押さえ圧力Ｆ（第１圧力）を巻き取り前管６Ｂに加えながら連結管６を巻き取ることができるため、連結管６をボビン２に整列して巻き取ることもできる。

連結管を整列して巻き取ることが可能な管押さえ圧力Ｆは、連結管の寸法に依存する。疵の発生を抑制して連結管を巻き取ることが可能な管押さえ圧力Ｆも、連結管の寸法に依存する。したがって、予め試験を実施したり、コンピュータシミュレーションを実施したりして管押さえ圧力Ｆの上限及び下限を把握しておくのが好ましい。要するに、第１圧力の上限及び下限は連結管の寸法によって適宜設定される。たとえば、後述する実施例に示すように、連結管の外径が１６〜３２ｍｍの場合、管押さえ圧力は０．０１〜０．０３ＭＰａが好ましい。

図１２では、巻き取り進行方向Ｄが第２管押さえ部９ｂから第１管押さえ部９ａに向かう方向である場合を示した。巻き取り進行方向Ｄが第１管押さえ部９ａから第２管押さえ部９ｂに向かう方向である場合は、図１２に示す場合の逆になる。すなわち、第２圧力付与部１０ｂが所定の第２圧力を第２管押さえ部９ｂに加えながら、巻き取り前管６Ｂがボビン２に巻き取られる。所定の第２圧力は、巻き取り前管６Ｂの周溶接部７がボビン２に到達したときに第２管押さえ部９ｂが巻き取り前管６Ｂから受ける力よりも小さい。つまり、第２管押さえ部９ｂが、周溶接部７がボビン２に到達したことによる力を巻き取り前管６Ｂから受けると、第２管押さえ部９ｂは巻き取り進行方向Ｄに移動する。

［製造方法］
続いて、本実施形態の連結管の巻き取り装置を用いて製造されるコイル巻き連結管の製造方法について説明する。本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法は、周溶接工程と、巻き取り工程とを備える。以下、各工程について説明する。

［周溶接工程］
図１３は、本実施形態のコイル巻き連結管の製造方法を模式的に示す図である。周溶接工程では、複数の金属管を周溶接により連結する。そして、周溶接部７を有する連結管を製造する。連結管がアンビリカルチューブの場合、金属管はたとえば、二相ステンレス鋼管である。

金属管２０は、搬送ライン２１に一列に並べられる。金属管２０は、搬送ライン２１により溶接装置１４まで搬送される。溶接装置１４は、金属管２０の端部同士を突合せ、周溶接する。これにより、周溶接部７が形成され、連結管６が製造される。なお、金属管２０の肉厚が大きい場合、金属管２０の端部を開先加工してもよい。

連結管６は、搬送ライン２１によって溶接装置１４の下流に配置された非破壊検査装置１５まで搬送される。非破壊検査装置１５はたとえば、Ｘ線を周溶接部７に照射し、周溶接部７を非破壊検査する。非破壊検査装置１５は、周溶接部７内の欠陥の有無を検出する。

非破壊検査後、連結管６はキャプスタン１６に導かれる。キャプスタン１６は、連結管６をボビン２に供給する。また、キャプスタン１６は、連結管６に張力を付与する。これにより、連結管６がボビン２に緩まずに巻き取られる。キャプスタン１６が連結管６に付与する張力は、小さい方が好ましい。ただし、張力が小さすぎれば、連結管６が撓むため、連結管６がボビン２に整列して巻き取られにくい。他方、張力が大きすぎれば、連結管を複数層巻き取った場合、最上層の連結管が前層の連結管に過剰な力で押さえつけられるため、連結管に疵が発生する場合がある。したがって、キャプスタン１６が連結管６に付与する張力は、連結管６をボビン２に整列して巻き取ることができる最低限の張力であるのが好ましい。

［巻き取り工程］
巻き取り工程では、上述した本実施形態の連結管の巻き取り装置１を用いる。巻き取り工程では、連結管６を巻き取るため少なくともスプール部４を軸Ｘ周りに回転させる。そして、第１管押さえ部９ａ及び第２管押さえ部９ｂによってボビン２に導かれる連結管６に巻き取り進行方向Ｄと反対方向に第１圧力又は第２圧力を加える。上述したように、連結管６をボビン２に整列して巻き取り、かつ、連結管６に疵がつくことを抑制するためである。

巻き取り工程では、ボビン２に導かれる連結管６が、連結管６が整列して巻き取られるように管案内装置３の基台部８を巻き取り進行方向Ｄ（図１３では、第１管押さえ部９ａから第２管押さえ部９ｂに向かう方向）にボビン２に対して相対的に移動させる。図２に示すように、ＧＡＰ距離がマイナスになれば連結管に疵が発生する場合がある。そのため、基台部８は、ＧＡＰ距離が０となるようにボビン２に対して移動する。

２層目の連結管の巻き取りについて説明する。１層目（前層）の連結管がボビン２のフランジ部５まで巻き取られた後、基台部８の移動方向は第２管押さえ部９ｂから第１管押さえ部９ａに向かう方向に切り替わる。これにより、２層目の巻き取り進行方向は１層目と反対方向となる。巻き取り進行方向が反転すると、管押さえ圧力の向きも反転する。したがって、第１管押さえ部９ａの基台部８に対する固定は解除され、第１管押さえ部９ａは基台部８に対して移動可能となる。そして、第１圧力付与部１０ａが第１管押さえ部９ａに第１圧力を加える。他方、第２管押さえ部９ｂは基台部８に固定される。そして、１層目と同様に、連結管６はボビン２の他方のフランジ部５まで巻き取られる。

３層目以降の連結管の巻き取りは上述の工程を繰り返せばよい。したがって、詳細な説明は省略する。

図１４は、ボビンのフランジ部近傍に巻き取られた連結管を示す図である。上述したように、連結管６をボビン２に複数層巻き取るとき、現在巻き取られている層の連結管６の巻き取り進行方向は、前層の巻き取り進行方向と反対になる。そのため、フランジ部５と現在巻き取られている連結管６との間に隙間ＳＰが生じる。

隙間ＳＰが生じた状態で、現在巻き取られている連結管６のさらに次の層（以下、次層ともいう）の連結管６が巻き取られるとき、次層の連結管６が隙間ＳＰに落ちる場合がある。次層の連結管６が隙間ＳＰに落ちるとき、落ちる連結管６は隣接する連結管や１つ前の層の連結管と擦れるため、これらの連結管に疵が付くことがある。

そこで、巻き取り工程は、連結管６がボビン２のフランジ部５まで巻き取られた後、巻き取られた連結管６とボビン２のフランジ部５との隙間ＳＰに緩衝材を取り付ける工程を含むのが好ましい。

図１５は、緩衝材が取付けられたボビンのフランジ部近傍を示す断面図である。緩衝材１７が隙間ＳＰに取り付けられると、隙間ＳＰは緩衝材１７で埋められる。したがって、次層の連結管６が隙間ＳＰに落ちることによる疵の発生を抑制できる。緩衝材１７はたとえば、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、フェルト、ゴム、樹脂等である。

本実施形態の連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法を用いて、管押さえ圧力を種々変更し、コイル巻き連結管を製造した。そして、連結管の整列巻き状況及び疵の発生の有無について調査した。

［製造条件］
管押さえ圧力は０〜０．１ＭＰａの間で変更した。本実施例では、寸法の異なる２種類の連結管をボビンに巻き取った。本実施例で用いた２種類の連結管の諸元を表１に示す。

図１６は、本実施例により製造されたコイル巻き連結管の整列巻き状況及び疵の発生の有無を示す図である。図１６中の、黒丸印は試験材１の列飛ばし発生率を示し、白丸印は試験材２の列飛ばし発生率を示す。図１６中の、黒塗り棒グラフは試験材１の疵発生率を示し、白塗り棒グラフは試験材２の疵発生率を示す。列飛ばし発生率及び疵発生率は以下の式により算出した。
（列飛ばし発生率［％］）＝（列飛ばしが発生した巻き数）／（総巻き数）×１００
（疵発生率［％］）＝（疵が発生した巻き数）／（総巻き数）×１００

［結果］
図１６に示すように、管押さえ圧力が０．０３ＭＰａ以上になると、巻き取られた連結管に疵が見られた。また、管押さえ圧力が０．０１ＭＰａ以下になると、巻き取られた連結管に列飛ばしが見られた。したがって、連結管の外径が１６〜３２ｍｍの場合、管押さえ圧力は０．０１〜０．０３ＭＰａが好ましいことがわかる。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

たとえば、上述の説明では、１層目の連結管の巻き取りから本実施形態の連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法を適用する場合を説明した。しかしながら、本実施形態の連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法は、これに限定されない。たとえば、２層目以降の巻き取りから本実施形態の連結管の巻き取り装置及びコイル巻き連結管の製造方法を適用してもよい。

１ 連結管の巻き取り装置
２ ボビン
３ 管案内装置
４ スプール部
５ フランジ部
６ 連結管
６Ａ 巻き取り済み管
６Ｂ 巻き取り前管
７ 周溶接部
８ 基台部
９ａ 第１管押さえ部
９ｂ 第２管押さえ部
１０ａ 第１圧力付与部
１０ｂ 第２圧力付与部
１１ａ 第１圧力付与装置
１１ｂ 第２圧力付与装置
１２ａ 第１圧力付与台座
１２ｂ 第２圧力付与台座
１３ａ 第１台座調整部
１３ｂ 第２台座調整部
１４ 溶接装置
１５ 非破壊検査装置
１６ キャプスタン
１７ 緩衝材
２０ 金属管
２１ 搬送ライン

Claims (5)

1. 周溶接により連結されている複数の金属管からなる連結管の巻き取り装置であって、
   円柱状又は円筒状のスプール部とフランジ部を有し、少なくとも前記スプール部が軸周りに回転可能なボビンと、
   前記ボビンの上流に配置された管案内装置と、を備え、
   前記管案内装置は、
   前記スプール部の軸と平行な方向に前記ボビンに対して相対的に移動可能な基台部と、
   第１管押さえ部と、
   前記第１管押さえ部に対し前記スプール部の軸と平行な方向に並んで配置された第２管押さえ部と、
   前記基台部に取り付けられ、前記第２管押さえ部に向かう方向に所定の第１圧力を前記第１管押さえ部に加えることが可能な第１圧力付与装置と、
   前記基台部に取り付けられ、前記第１管押さえ部に向かう方向に所定の第２圧力を第２管押さえ部に加えることが可能な第２圧力付与装置と、を含み、
   前記ボビンと前記基台部の相対的な移動方向に応じて、前記第１管押さえ部及び前記第２管押さえ部のいずれか一方が前記基台部に対して固定され、他方が前記基台部に対して可動の状態とされる、連結管の巻き取り装置。
2. 請求項１に記載の連結管の巻き取り装置であって、
   前記第１圧力は、前記複数の金属管同士が連結されている周溶接部が前記ボビンに到達したときに前記第１管押さえ部が前記連結管から受ける力よりも小さく、
   前記第２圧力は、前記連結管の前記周溶接部が前記ボビンに到達したときに前記第２管押さえ部が前記連結管から受ける力よりも小さい、連結管の巻き取り装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の連結管の巻き取り装置であって、
   前記第１管押さえ部及び前記第２管押さえ部それぞれは、円柱状であり、それぞれの中心軸周りに回転可能である、連結管の巻き取り装置。
4. 周溶接により連結されている複数の金属管からなる連結管を製造する工程と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の連結管の巻き取り装置を用いて、少なくとも前記スプール部を軸周りに回転させ、前記第１管押さえ部及び前記第２管押さえ部によって、前記ボビンに導かれる前記連結管に巻き取り進行方向と反対方向に前記第１圧力又は前記第２圧力を加えながら、前記ボビンに導かれる前記連結管が前記スプール部の軸方向と略直角となるように前記基台部を前記巻き取り進行方向に前記ボビンに対して相対的に移動させ、前記連結管を巻き取る工程と、を備える、コイル巻き連結管の製造方法。
5. 請求項４に記載のコイル巻き連結管の製造方法であって、
   前記連結管を巻き取る工程は、前記連結管が前記ボビンの前記フランジ部まで巻き取られた後、巻き取られた前記連結管と前記フランジ部との隙間に緩衝材を取り付ける工程を含む、コイル巻き連結管の製造方法。

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