JP2744521B2

JP2744521B2 - 溶接管の連続製造装置

Info

Publication number: JP2744521B2
Application number: JP30333490A
Authority: JP
Inventors: 武文仲子; 嘉晃島田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JPH04178214A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、曲げ及び曲げ戻しにより付与した残留応力
を利用して金属ストリップを幅方向にカールさせ、幅方
向両端部を突合せ溶接した後、溶接部に形成されたビー
ドをインラインで整形する溶接管の連続製造装置に関す
る。

［従来の技術］金属ストリップから管体を製造する従来の方法では、
多数のタンデムミルに配置されたカリバーを有するフォ
ーミングロール，ケージロール等からなるロール成形機
が使用されている。この成形機により、金属ストリップ
は、幅方向に順次曲げ加工され、管状に成形される。そ
して、成形された金属ストリップの幅方向両端部を突き
合わせて溶接することにより、管体を連続的に製造して
いる。

しかし、この方法では、多段の成形スタンドが配置さ
れた成形機を必要とするため、設備的な負担が大きくな
る。また、設備の複雑化に伴って保守・点検等の作業も
面倒なものとなる。そして、径の異なる管体を製造しよ
うとするとき、成形ロールの組替えが長時間を要する作
業となる。

しかも、板幅に比較して板厚が小さな金属ストリップ
を製管用素材とすると、曲げ過程における弾性変形によ
る影響が大きく現れる。たとえば、前段の成形ロールか
ら後段の成形ロールに至る過程で大きなスプリングバッ
クが生じ、特に幅方向両端部が十分な曲げ加工を受ける
ことなく、後段の成形ロールに送り込まれる。そのた
め、製造された管体の真円度が劣化する。また、エッジ
ストレッチが大きいことから、縁波が発生し易く、溶接
が困難になる。

本発明者等は、このような問題を解消した製管方法と
して、従来の成形ロールを使用することなく、金属スト
リップが有する弾性力を利用して管状に成形する方法を
開発し、特開昭62−176611号公報，特開平１−48624号
公報等として紹介している。

たとえば、特開昭62−176611号公報では、第７図に概
要を示した設備構成を使用している。アンコイラ１から
送り出された金属ストリップｓは、ガイドロール２を経
て予変形部３に送り込まれる。予変形部３は、小径の曲
げロール3a及び大径のサポートロール3bを備えており、
サポートロール3bの表面にポリウレタン等の弾性ライニ
ング3cが施されている。

そして、得られる管体の内面側が曲げロール3a側に接
触するように、金属ストリップｓを曲げロール3aとサポ
ートロール3bとの間に送り込む。金属ストリップｓが曲
げロール3bで塑性曲げを受けるため、幅方向に一様な曲
げ応力が予変形部３を通過した後の金属ストリップｓに
残留する。

曲げ及び曲げ戻しによる残留応力が与えられた金属ス
トリップｓは、保形ロール4,サイドロール５及び送りロ
ール６を経て下流側に送られる。この送り過程で、金属
ストリップｓは、長手方向の変形が拘束されているの
で、残留応力によって管状に弾性変形する。そして、管
状に成形された金属ストリップｓは、保形ロール４及び
サイドロール５により形状が拘束された状態で、幅方向
両端部が突き合わされる。この突合せ部を溶接トーチ７
で溶接することにより、管体ｐが得られる。

この方法においては、弾性変形を利用して金属ストリ
ップｓを管状に成形するため、得られた管体ｐの真円度
は優れたものとなる。また、金属ストリップｓを管状に
曲げ加工する成形ロールを必要としないため、設備構成
が簡単になり、特に薄肉管の製造に適した方法である。

また、特開平２−75418号公報では、第８図に示した
概略構成をもつ予変形部を提案した。この予変形部３で
は、一対の大径ロール3d及び3eの間に曲げロール3fを配
置している。金属ストリップｓは、大径ロール3dと曲げ
ロール3fの間を通過した後、曲げロール3fを周回し、大
径ロール3eと曲げロール3fとの間から送り出される。こ
の走行過程で、金属ストリップｓに曲げ及び曲げ戻しに
よる残留応力が付与される。この予変形部３は、小径の
曲げロール3fをバックアップする機構を省略することが
でき、所定の残留応力を金属ストリップｓに付与するこ
とが容易となる。

［発明が解決しようとする課題］前述した弾性変形を利用した造管法は、特に薄肉小径
管の製造に適した方法である。しかし、搬送過程や各工
程での処理によって、振動や衝撃等（以下、振動で総称
する）が発生する。この振動は、素材が薄肉であるた
め、搬送されている金属ストリップや溶接管の遠方にま
で伝播し易い。その結果、溶接個所において突合せ端部
が上下に振動し、溶接条件を不安定にする。

この種の振動発生原因として、代表的なものにインラ
インビード処理がある。すなわち、搬送方向に関して溶
接装置の下流側に配置されたビード整形機で溶接ビード
を形状修正するとき、研削輪等が溶接管の周面に振動を
与える。

他方、溶接される素材が薄肉であるほど、突合せ精度
に対する要求が厳しくなり、僅かの変動で孔開き，溶込
み不足等の溶接欠陥が発生し易い。このような溶接個所
に振動が加わることは、是非とも回避しなければならな
い。

そこで、本発明は、溶接装置とビード整形機との間に
溶接管の振動を吸収する搬送装置を配置することによ
り、ビード整形機で溶接管に与えられた振動が溶接個所
の素材に伝わることを防止し、溶接条件を安定化させ、
健全なビードをもつ優れた品質の溶接管を連続的に製造
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、その目的を達成するために、アンコイラか
ら巻き出された金属ストリップ管の内面となる面を内側
にして曲げ及び曲げ戻しを行うことにより残留応力を付
与した後、長手方向に真直に拘束しながら前記金属スト
リップを幅方向にカールさせて幅方向両端部が突き合わ
された円筒状に成形し、前記幅方向両端部を突合せ溶接
して溶接管を製造する装置において、前記溶接管に推進
力を付与すると共に前記溶接管の振動を吸収する搬送装
置と、該搬送装置よりも下流側に配置されたビード整形
機を備えていることを特徴とする。

搬送装置としては、溶接管の搬送方向に沿った配置さ
れた複数のロール群，無限軌道を走行する単数又は複数
のベルト又は単数又は複数のチェーンを有するものが使
用される。

［作用］溶接装置から送り出された溶接管は、下流側のビード
整形機に向けて搬送される。このとき、溶接装置とビー
ド整形機との間に振動吸収能をもつ搬送装置が配置され
ているので、ビード整形により溶接管に付与された振動
は、搬送装置で吸収され。上流側の溶接装置に伝播され
ることがなくなる。したがって、溶接装置では、特に突
合せ端部が振動することなく、突合せ間隙を一定に維持
しながら安定した条件下で溶接が行われる。

形成されたビードは、溶接条件が安定しているので形
状の揃ったものとなる。そのため、ビード整形を軽度の
加工作業にすることができ、溶接管に与えられる振動が
一層軽減する。その結果、製管ライン全体を、低い騒音
のもとで操業させることも可能となる。

［実施例］以下、図面を参照しながら、実施例によって本発明を
具体的に説明する。

実施例1: 本実施例においては、第１図に示した製管ラインを採
用した。この製管ラインでは、アンコイラ10から送り出
された金属ストリップS₀は、残留応力付与装置11で塑性
曲げされる。残留応力付与装置11としては、第７図或い
は第８図に示した設備構成をもつものが使用される。曲
げ及び曲げ戻しにより残留応力が付与された金属ストリ
ップS₀は、溶接装置12に送られるに従って、幅方向にカ
ールし、円筒体S₁となる。この円筒体S₁の形状は、溶接
装置12の入側に設けられているサイドロール12a及びス
クイズロール12bで拘束される。

円筒体S₁は、金属ストリップS₀の幅方向両端部を突合
せたものである。そして、突合せ端部が溶接トーチ12c
で突合せ溶接されて、溶接管S₂となる。溶接管S₂は、サ
イドロール12d及び送りロール12eに案内されながら下流
側に搬送される。

溶接装置12の下流側には、搬送装置13が設けられてい
る。この搬送装置13は、連続搬送される溶接管S₂に駆動
力を伝達し、溶接速度に見合った速度で溶接管S₂を溶接
装置12から引き抜くと共に、溶接管S₂を下流側のビード
整形機15に向けて送り出す。

搬送装置13は、第２図に示すように、溶接管S₂の搬送
方向に沿って複数のロールスタンド20,21を配置し、そ
れぞれに一対のロール20a,20b及び21a,21bを設けたもの
である。個々のロール20a,20b,21a,21bは、溶接管S₂の
外径よりも若干小さな曲率の凹クラウンが形成されてい
る。

また、前段及び後段スタンドのロール20a,20b及び21
a,21bは、溶接管S₂の全周がこれらロールの何れかに接
触するように、相互に回転軸を交差させて配置させてい
る。第２図では、前段及び後端スタンドのロール20a,20
b及び21a,21bの回転軸を90度交差させた状態を示してい
る。しかし、各ロールの周面によって溶接管S₂の全周が
押さえられるように、３基以上のロールスタンドを溶接
管S₂の搬送方向に沿って直列配置し、隣接ロールスタン
ド間のロール回転軸を120度の位相で交差させることが
好ましい。

各ロールの周面には、弾性体ライニング層20cが形成
されている。ここで、使用される弾性体としては、ポリ
ウレタン，ゴム等が掲げられる。そして、第３図に示す
ように、ロール20a及び20bで溶接管S₂を挟持するとき、
弾性体ライニング層20cは、弾性収縮して溶接管S₂の外
周面に密着する。

溶接管S₂が搬送装置13を通過したとき、溶接管S₂の外
周面は、弾性体ライニング層21の何れかで押圧されてい
る。そのため、搬送装置13の上流側と下流側とで、振動
伝播が切り離されている。

搬送装置13の下流側には、ビード整形機15が設けられ
ている。ビード整形機15は、第４図に示したように、上
流側から台車15aを挿入杆15bによってビード整形箇所ま
で挿入したものを使用した。台車15aは、溶接管S₂の内
面を転動する車輪15cを備えている。また、車輪15cの反
対側には、溶接管S₂に形成されたビードＢに押し付けら
れる内側研削輪15dが回転可能に設けられている。他
方、ビードＢを挟んで研削輪15dと対向する位置に、外
側研削輪15eが配置されている。

研削輪15d,15eは、適宜の駆動モータからの動力で回
転する。このとき、研削輪15d,15eのビードＢに対する
押圧力を変更することにより、ビードＢの研削量が調節
される。なお、第４図ではビードＢの内外両側に研削輪
15d,15eを押し付け、表ビード及び裏ビードの整形を行
っている。しかし、本発明はこれに拘束されることな
く、表ビード或いは裏ビードの何れか一方を研削するこ
とにも適用することができる。この場合、非研削側の回
転体15d又は15eは、他側の研削輪15e又は15dに対する反
力受けとなる。或いは、外側の研削輪15eに代えて、ハ
ンマー等を使用することもできる。

何れにしろ、ビード整形機15によって、溶接管S₂に振
動が付与される。この振動は、搬送されている溶接管S₂
の上流側及び下流側に伝播される。しかし、上流側には
搬送装置13が設けられているので、溶接管S₂を伝わった
振動は、搬送装置13で吸収され、更に上流側にある溶接
装置12まで伝播されることがない。

ここで、振動伝播を効率よく吸収するために、溶接装
置12からビード整形機15までの距離ｌを、溶接管S₂の直
径ｄとの関係でl/d≧15とすることが好ましい。距離ｌ
がｄ×15よりも小さいと、場合によって搬送装置13の作
用が十分に発揮されず、溶接装置12にビード整形時の振
動が伝播されることがある。

このようにしてビード整形時に溶接管S₂に発生した振
動は、搬送装置13で吸収されて、溶接装置12に伝播され
ることがない。そのため、溶接中に円筒体S₁の突合せ端
部が振動することなく、一定した間隙に保持される。し
たがって、溶接トーチ12cからのアークによって突合せ
端部が効率よく加熱され、溶け込みが安定し、健全なビ
ードＢが形成される。

なお、以上の説明では、搬送装置13として振動吸収能
を備えた製管ラインを例にとった。しかし、第１図に示
すように、搬送装置13とは別個に振動吸収体14を配置す
ることも可能である。

ビード整形が行われた溶接管S₂は、下流側に搬送さ
れ、切断機16で一定長さに切断されて、製品管S₃とな
る。このとき、切断機16によっても、溶接管S₂に振動が
付与される。この振動も、搬送装置13で吸収されるの
で、溶接装置12に悪影響を与えることがない。

実施例2: 本実施例では、第５図に示すように溶接管S₂の搬送方
向に沿って複数のベルトスタンド22,23を直列配置し
た。ベルトスタンド22は、溶接管S₂の左右両側に接触し
ながら走行するベルト22a,22bを備えている。ベルト22
a,22bは、実施例１の弾性体ライニング層と同様な弾性
材料で作られ肉厚ベルトであり、外側の面に溶接管S₂の
外径よりも若干小さな曲率で湾曲した凹部が形成されて
いる。ベルト22a,22bは、実施例１と同様な弾性体ライ
ニング22gが溶接管S₂に接触する側に施された厚肉硬質
のベルトであり、複数のプーリ22c〜22fに掛け渡され、
無限軌道を走行する。プーリ22c〜22fの何れか一つ或い
は複数を駆動プーリとすることにより、溶接管S₂を搬送
する力を与えることができる。

溶接管S₂は、両側がベルト22a,22bで挟まれた状態で
下流側に搬送される。このとき、プーリ22c,22fの回転
中心から溶接管S₂までの距離を変えることにより、溶接
管S₂に対するベルト22a,22bの押圧力を調節することが
できる。

溶接管S₂の搬送方向に関し前段及び後段ベルトスタン
ド22,23に張設したベルト22a,22b及び23a,23bは、何れ
かのベルトで溶接管S₂の全周が押圧されるように、互い
にベルト走行面を傾斜させている。第５図では、前段と
後段のベルト走行面との間の傾斜角は、90度に設定し
た。しかし、実施例１と同様に、３基以上のベルトスタ
ンドを直列配置し、各隣接スタンド間のベルト走行面を
相互に120度の傾斜角度で傾斜させるとき、溶接管S₂の
全周に隈なくベルトを押し付けることができる。

ベルト22a,22b,23a,23bは、所定の管軸方向長さにわ
たって溶接管S₂に接触する。そのため、実施例１のロー
ラに比較し振動吸収能が高く、ビード整形時に発生した
振動が溶接装置側に伝播されることが確実に抑制され
る。

実施例3: 本実施例においては、スプロケットに張設したチェー
ンに弾性体ブロックを取り付けたものを、実施例２のベ
ルトスタンドに代えて使用した。

チェーン24aは、第６図（ａ）に示すように一対のス
プロケット24b,24cに掛け渡されている。スプロケット2
4b,24cの何れか一方を駆動側としている。スプロケット
24b,24cを周回するチェーン24aには、複数のブロック24
dがチェーン24aの走行方向に関して直列配置されてい
る。

ブロック24dは、ポリウレタン，ゴム等の弾性体ライ
ニング24fが施された硬質基体24gからなり、第６図
（ｂ）に示すように凹部24eが一側に形成されている。
凹部24eは、溶接管S₂の外径よりも若干小さな曲率で湾
曲した曲面となっている。なお、溶接管S₂に対するブロ
ック24dの密着状態を向上させるため、背面側にガイド
部材を配置することもできる。

このチェーン24aを一対として溶接管S₂搬送路の両側
に配置すると、相対するブロック24d,24dの間に、溶接
管S₂を挟持する円柱状空間が凹部24eで形成される。そ
して、ブロック24d,24dの間に溶接管S₂を挟み、両側か
らブロック24d,24dを溶接管S₂に押し付けるとき、ブロ
ック24d,24dの弾性体ライニング24f,24fが圧縮されて溶
接管S₂の周面に密着する。

このチェーン対も、実施例２のベルトスタンドと同様
に、溶接管S₂の搬送方向に沿って複数基設けることが好
ましい。このとき、チェーン24aに取り付けているブロ
ック24d,24dの位相をずらしておくと、各チェーン対を
ラップした状態で配置することができる。

これによっても、溶接管S₂の管軸方向に沿って伝播す
る振動が吸収され、溶接されている円筒体S₁の突合せ端
部に悪影響を与えることがなかった。

［発明の効果］以上に説明したように、本発明においては、金属スト
リップを幅方向にカールさせることにより成形した円筒
体から溶接管を製造するとき、形成されたビードを成形
する整形機と溶接装置との間に振動吸収能をもつ搬送装
置を設け、ビード整形時に発生する振動，衝撃等が溶接
管を介して上流側に伝播されることを抑制している。そ
のため、溶接条件に悪影響を与える突合せ端部のブレが
なく、安定した条件下で突合せ溶接を行うことができ
る。したがって、得られたビードが一定し、孔開き，溶
け込み不足等の溶接欠陥が防止される。しかも、形状特
性の良好なビードが形成されるため、ビード整形自体も
軽度なもので済み、溶接管に与える振動，衝撃等が一層
減少する。このようにして、本発明によるとき、良好な
作業環境の下で、優れた品質をもつ溶接管が製造され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例で採用した製管ラインを示し、第
２図及び第３図は弾性体ライニングを施したロールを振
動吸収体として使用した実施例を説明するための図であ
り、第４図はビード整形機の一例を示し、第５図及び第
６図はそれぞれ実施例２及び実施例３を説明するための
図である。他方、第７図及び第８図は本発明者等が先に
提案した造管設備の概略を示す。 12:溶接装置、12c:溶接トーチ 14:振動吸収体、15:ビード整形機 20a,20b,21a,21b:ロール 20c,22g,24f:弾性体ライニング 22a,22b:ベルト 24d:ブロック S₂:溶接管、B:ビード

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アンコイラから巻き出された金属ストリッ
プ管の内面となる面を内側にして曲げ及び曲げ戻しを行
うことにより残留応力を付与した後、長手方向に真直に
拘束しながら前記金属ストリップを幅方向にカールさせ
て幅方向両端部が突き合わされた円筒状に成形し、前記
幅方向両端部を突合せ溶接して溶接管を製造する装置に
おいて、前記溶接管を推進力を付与すると共に溶接管の
振動を吸収する搬送装置と、該搬送装置よりも下流側に
配置されたビード整形機を備えていることを特徴とする
溶接管の連続製造装置。
【請求項２】請求項１記載の搬送装置が、溶接管の搬送
方向に沿った配置された複数のロール群を有することを
特徴とする溶接管の連続製造装置。
【請求項３】請求項１記載の搬送装置が、溶接管の搬送
方向に沿った無限軌道を走行する単数又は複数のベルト
を有することを特徴とする溶接管の連続製造装置。
【請求項４】請求項１記載の搬送装置が、溶接管の搬送
方向に沿った無限軌道を走行する単数又は複数のチェー
ンを有することを特徴とする溶接管の連続製造装置。