JP3738428B2

JP3738428B2 - チューブ連続曲げ装置及び該装置を用いた曲げ方法

Info

Publication number: JP3738428B2
Application number: JP30607496A
Authority: JP
Inventors: 剛佐竹田; 将人公文
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JPH10146618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ等の煙道部に設置される熱交換器であるホリゾンタルコイル（以下、コイルと称す）に係り、長尺チューブを連続的に曲げ加工したのち各コイルを組立てるチューブ連続曲げ装置及び該装置を用いた曲げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラのチューブ等は、図１４に示すようなコイル構造が多く、特に煙道部に設置されたコイルは、三次元の立体曲げが殆どなく、二次元の一平面で曲げ成形されている。このコイルは３０００ｔ／ｈ級のボイラでは炉幅方向に２５０セット前後の同一形状のものが取付けられる。そしてこのコイルは平面曲げにより製作されるため、単品で曲げ加工後に突合せ溶接を行うよりも、特公昭６２−４９１３０号公報に開示されているように、直管状態で所定長さに突合せ溶接を完了した後、曲げ→押出し→反転という手順を繰り返すことにより、連続曲げを実現してコイルを製作する方法や、特公平２−４２０１３号公報に開示されているように、曲げ平面内から下降動作をすることのできる右曲げ用及び左曲げ用の２つ（この公知例では４つの曲げヘッドを採用しているが実質２つの曲げヘッドで曲げ作業は可能）の曲げヘッドを有し、順次、右曲げ（左曲げ）→押出し→左曲げ（右曲げ）と連続して曲げる方法等が合理的な方法として提案されている。しかし通常、製作される各コイルは特開平５−２７０６６１号公報に開示されているように、同一形状の曲げ管を連続して製作し、その後、曲げ管を組み立てる作業を行い、固定定盤上に設置されて付着金物を取付ける手法で製作している。しかし曲げ加工したコイルは重量が数百Ｋｇに及ぶものがあり、組立てに人手を要すると同時にクレーンを必要とする。また同一形状のコイルを連続して曲げるため、曲げ加工が完了したコイルの置場も他ループの製作を待たねばならないので広い面積が必要になってくる。
【０００３】
またコイルは、図１４に示すようにコイル端部２と最初の曲げ位置３までの距離Ｌ₁及び最終曲げ位置５と終端部４との距離Ｌ₂が、図２に示すように通常、右曲げ用曲型２５及び左曲げ用曲型２６と軸方向の圧縮力を付与可能なブースタユニット２９との距離Ｌ₃より小さい。このため、コレットチャック（送り機構）２７で右曲げ用曲型２５又は左曲げ用曲型２６の位置にコイルの連続最終曲げ位置をもってくることや、反力を受ける右曲げ用圧力台２１又は左曲げ用圧力台２２にコイルの終端部４がかかるように、通常、終端部４にコイルと同一外径で内径に密着するダミー管（ジョイント）を接続し、最終曲げ位置５を右曲げ用曲型２５又は左曲げ用曲型２６の位置に移動する方法をとっている。特に油圧等の自動クランプ方式のジョイントを使用することにより、コイルへの着脱が制御装置内でシーケンスを組むことで電気的に連続して作業を可能とする。すなわち連続曲げプログラムの最終にジョイントを着脱できる部分を設けることで可能になる。
【０００４】
連続曲げ装置には通常、素材の搬送方向と同一方向に搬出用のローラコンベア（搬送ローラ）が設置されており、連続曲げを行った後にこのローラコンベアに乗せて次の製品が干渉しない位置まで搬出する。しかし、３０００ｔ／ｈ級のボイラではコイルの幅が１０ｍ近くにもなり、重量も５００Ｋｇを越す場合も多々ある。この場合、ローラコンベアが大きな抵抗となり、曲げクランプ部にかかる搬送方向の回転力によってチューブの直管部が塑性変形し、手直しに多大の手間を要する。
【０００５】
２曲げヘッドタイプの曲げ装置では、図３及び図４に示すように、右曲げ用曲型２５で先端の袖部を曲げた後に、次の曲げ位置までコイルを押出すと、右曲げ用曲型２５が例えば下降して退避し、左曲げ用曲型２６が設定されて次の曲げが実施され、図５〜図８に示すこの動作を繰り返し、終端部４まで曲げを行う。図８に示すように、終端部４がコイルの搬送方向と直角に曲がっているため、搬送ローラ１２で運べないことや前記のようにダミー管３０を着脱する必要があるため、通常の連続曲げは、例えば図１４に示した溶接位置ａ，ｂまで直管で実施することになる。この場合、最終溶接線以後は予め単品で曲げ加工を実施しておき、図１３に示すように各ループが組合されていると、全姿勢溶接で溶接が困難なため、各ループごとに溶接を実施した後に組立作業を行う必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のチューブ連続曲げ装置にあっては、終端部まで曲げ作業を完了させると、ハンドリングに搬送ローラが使えず、クレーンを使用した装置になることやジョイントの着脱を必要とすることで繁雑な作業となる等の問題があり、また、最終溶接線の作業を完了させるまで組立てを実施することができない等の問題があった。さらに大型コイルでは自重により搬送ローラとの間に抵抗が発生し、直管部が塑性変形を受けるという問題が発生していた。
【０００７】
本発明の課題は、制御可能なジョイントを利用し、終端部まで搬送ローラを回転しながら曲げ加工し、その後にコイルを旋回し、さらに搬送ローラで搬出すると同時に組立てを完了するチューブ連続曲げ装置及び該装置を用いた曲げ方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するため、本発明に係るチューブ連続曲げ装置は、チューブを右曲げ又は左曲げしてコイルに曲げ加工する少なくとも二つの曲げヘッドを備えたチューブ連続曲げ装置において、チューブ搬送中心の右側又は左側の少なくとも一方側に搬送ローラを設け、搬送ローラの搬送方向の延長上に、コイルを搭載しかつ搬送方向と交差方向に移動可能な移動搬送ローラを設置した構成とする。
【０００９】
そして搬送ローラは、チューブ搬送中心のそれぞれの側に設けられ、曲げ加工の際に、チューブ曲げ方向側の搬送ローラは後退方向に回転され、かつ反曲げ方向側の搬送ローラは搬送方向に回転されるものである構成でもよい。
【００１０】
また搬送ローラは、チューブ搬送中心より所定距離離れた少なくとも一つの水平高さが、少なくとも５ｍｍ上方に設定されている構成でもよい。
【００１１】
さらに搬送ローラは、途中に測長器が設置されている構成でもよい。
【００１２】
そしてチューブ連続曲げ方法にあっては、前記いずれか一つのチューブ連続曲げ装置を用いたチューブ連続曲げ方法において、搬送ローラの途中に設置された測長器の測定値に応じて移動搬送ローラの移動量が設定される構成とする。
【００１３】
またチューブの曲げ反力を圧力台で受けながら曲げヘッドによりコイルに曲げ加工し、コイルの終端部にダミー管を挿着して終端部を圧力台より外れる位置に搬送し、終端部を曲げヘッドでクランプしたのちダミー管を取外し、曲げヘッドを所定角度旋回させてコイルを旋回する構成でもよい。
【００１４】
さらにダミー管は、送り機構により終端部に挿着される構成でもよい。
【００１５】
本発明によれば、大型コイルの連続曲げ加工では１本以上の搬送ローラの高さを変えることにより全体の摩擦係数が小さくなり、また、曲げ加工前より搬送ローラを搬送方向（前進方向）又は後退方向に回転させることにより、静摩擦係数が動摩擦係数に変えられる。そして搬送ローラの回転力が曲げ回転力を補助するため、直管部の塑性変形が防止される。またダミー管をジョイントとして利用しコイルを搬送することにより終端部が曲型の中まで供給され、直管部を塑性変形させることなく、コイルに曲げ加工される。さらに搬送方向に平行に設置された搬送ローラとその延長上に設置された交差方向の移動搬送ローラとによってコイルを搬出すると同時に組立てが完了される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、チューブを右曲げ又は左曲げしてコイルに曲げ加工する右曲げ用曲型２５及び左曲げ用曲型２６等を搭載した少なくとも二つの曲げヘッド１１を備え、搬入コンベア１９で搬送されたチューブをコイル（ホリゾンタルコイル）に曲げ加工して組み立てるチューブ連続曲げ装置であって、チューブ搬送中心の右側Ａ及び左側Ｂの少なくとも一方側に、チューブの曲げ加工を補助しかつ搬送を行う複数の搬送ローラ１２を搬送方向６に平行に設け、搬送ローラ１２の搬送方向６の延長上に、コイルを搭載しかつ搬送方向６とほぼ直角な交差搬送方向７にレール１７上を移動可能な移動搬送ローラ（コイルキャッチャー）１５を設置した構成とする。
【００１７】
そして搬送ローラ１２は、チューブ搬送中心のＡ側及びＢ側に設けられるとともに、曲げヘッド１１による曲げ加工の際に、チューブの曲げ方向側、例えば右側のＡ側の搬送ローラ１２は後退方向に回転され、かつ反曲げ方向側、例えば左側のＢ側の搬送ローラ１２は搬送方向（前進方向）に回転されるものである。また搬送ローラ１２は、チューブ搬送中心より所定距離、例えば３〜９ｍ離れた搬送ローラ１２のうちの少なくとも一つの水平高さが５ｍｍ以上上方に設定され、搬送ローラ１２の途中に図示しない測長器が設置されているものとする。なお歩道１８と、ジョイント着脱機構２０とが図示されている。
【００１８】
すなわち本発明の課題は以下の動作により達成される。
▲１▼搬送ローラ１２の１〜２本の高さを他の搬送ローラ１２より高くすること、またチューブ搬送中心線の右，左側（Ａ，Ｂ側）にある搬送ローラ１２を左右反対に回転させること、
▲２▼終端部を曲げ終えたのちにもう一度ジョイントとしてダミー管を利用し、コレットチャック（送り機構）２７で終端部を右曲げ用圧力台２１又は左曲げ用圧力台２２に接触しない位置まで搬送し、曲げヘッド１１で９０°曲げ加工すること、
▲３▼この後、搬送ローラ１２を回転させてコイルを搬出するが、このとき搬送ローラ１２の後流で回転半径の外側に搬送ローラ１２と同一高さで交差搬送方向７に移動可能なもう一つの移動搬送ローラ１５を設置しておくこと、
▲４▼コイルが搬出される時、既に曲げが完了して移動搬送ローラ１５上にあるコイルの所定の位置に、曲げが完了したループを突っ込むために予め移動搬送ローラ１５を移動しておき、固定している搬送ローラ１２及び移動搬送ローラ１５の両方を回転させ、既に収納されているコイルをストッパによりスリップし、新たに搬送されるループのみが相対的に移動搬送ローラ１５の方に移動して行くことを含むものとする。
【００１９】
次に本発明の他の実施の形態として曲げ方法は、図１〜図１３に示すように、前記いずれか一つのチューブ連続曲げ装置を用いたチューブ連続曲げ方法であって、搬送ローラ１２の途中に設置された図示しない測長器の測定値に応じて移動搬送ローラ１５の移動量が設定される構成とし、チューブの曲げ反力を圧力台（右，左曲げ用圧力台）２１，２２で受けながら曲げヘッド１１によりコイルに曲げ加工する工程１０１と、コイルの終端部にダミー管３０を挿着する工程１０２と、終端部４を圧力台２１，２２より外れる位置に搬送する工程１０３と、終端部４を曲げヘッド１１でクランプしたのちダミー管３０を取外す工程１０４と、曲げヘッド１１を所定角度の９０°旋回させてコイルを旋回する工程１０５と、搬送ローラ１２を回転させてコイルを搬出し移動搬送ローラ１５の所定位置に載置する工程１０６と、移動搬送ローラ１５上にあるコイルに曲げが完了した次のループを突っ込むために予め移動搬送ローラ１５を移動しておき、搬送ローラ１２及び移動搬送ローラ１５の両方を回転させ、既に収納されているコイルをストッパによりスリップし、新たに搬送されるループのみが相対的に移動搬送ローラ１５の方に移動して行く工程１０７と、各ループを組み立て完了する工程１０８とを含むものとする。なおダミー管３０は、コレットチャック２７で終端部４に挿着されるものとする。
【００２０】
すなわち左右の曲げヘッドを振替ながら曲げを行う。曲げ時のコイルと搬送ローラの摩擦抵抗により直管部に塑性変形が発生するのを防止するため、図１に示す固定テーブル１４上のＡ〜Ａ´の範囲の搬送ローラ１２を右曲げ（左曲げ）時には、チューブ搬送中心より右側の搬送ローラ（左側の搬送ローラ）を後退方向に回転させる。またその中の少なくとも１本の搬送ローラの水平レベルを５ｍｍ以上上方に設定する。このようにしてホリゾンタルコイル形状に連続して曲げ加工を行う。図８に示すように終端部をダミー管３０により曲げヘッド１１まで搬送し、図１０に示すように曲げヘッド１１でクランプし旋回することによりコイルを旋回させて搬出する。搬出されたコイルは図１１〜図１３に示すような搬送方向に直角に移動可能な移動搬送ローラ１５上で組み込まれる。
【００２１】
以上のように、曲げ加工時に搬送ローラを補助として回転しまたその中の１本の水平レベルを上げることにより、コイルの直管部の塑性変形が防止されて連続曲げが可能となる。ダミー管によりコイルの終端部を搬送することになり、コイルの旋回が他の装置を用いることなく可能となる。この旋回により移動搬送ローラで搬出可能となり、またこれにより移動搬送ローラでのコイル組込みが可能となる。
【００２２】
本実施の形態によれば、直管の状態ですべて下向きで突合せ溶接でき、品質の向上が図られる。また段取りも少なくなり工数が低減する。長尺化されたチューブを終端部まですべて自動曲げが可能となり、最終的にコイル形状に組立てて搬送するため、作業場所の省略されかつ製品の吊り作業が少なくなり、これまで数人の作業者によって纏められていたものが、１人作業又は無人化できる。また製作工程が明確に分離しライン化が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、搬送ローラを補助として回転しまた１本の水平レベルを上げて曲げ加工するため、チューブの曲げ力が大きくなるとともに搬送ローラとの摩擦が低下してコイルの直管部の塑性変形が防止され、またダミー管によりコイルの終端部を搬送するので連続曲げが可能となる。そして曲げヘッドによりコイルが旋回されて移動搬送ローラで搬出されかつ移動搬送ローラ上でコイル組込てが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の曲げヘッド機構を示す斜視図である。
【図３】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図４】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図５】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図６】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図７】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図８】曲げ加工の動作順序を示す図である。
【図９】コイルの旋旋回作を示す図である。
【図１０】コイルの旋旋回作を示す図である。
【図１１】コイルの組立て動作を示す図である。
【図１２】コイルの組立て動作を示す図である。
【図１３】コイルの組立て動作を示す図である。
【図１４】従来のコイルの例を示す図である。
【符号の説明】
２コイル端部
３最初の曲げ位置
４終端部
５最終曲げ位置
６搬送方向
７交差搬送方向
１１曲げヘッド
１２搬送ローラ
１５移動搬送ローラ
１７レール
１９搬入コンベア
２０ジョイント着脱装置
２１右曲げ用圧力台
２２左曲げ用圧力台
２５右曲げ用曲型
２６左曲げ用曲型
２７送り機構
３０ダミー管

Claims

チューブを右曲げ又は左曲げしてコイルに曲げ加工する少なくとも二つの曲げヘッドを備えたチューブ連続曲げ装置において、チューブ搬送中心の右側又は左側の少なくとも一方側に搬送ローラを設け、該搬送ローラの搬送方向の延長上に、前記コイルを搭載しかつ該搬送方向と交差方向に移動可能な移動搬送ローラを設置したことを特徴とするチューブ連続曲げ装置。
請求項１記載のチューブ連続曲げ装置において、搬送ローラは、チューブ搬送中心のそれぞれの側に設けられ、曲げ加工の際に、チューブ曲げ方向側の搬送ローラは後退方向に回転され、かつ反曲げ方向側の搬送ローラは搬送方向に回転されるものであることを特徴とするチューブ連続曲げ装置。
請求項１又は２記載のチューブ連続曲げ装置において、搬送ローラは、チューブ搬送中心より所定距離離れた少なくとも一つの水平高さが、少なくとも５ｍｍ上方に設定されていることを特徴とするチューブ連続曲げ装置。
請求項１、２又は３記載のチューブ連続曲げ装置において、搬送ローラは、途中に測長器が設置されていることを特徴とするチューブ連続曲げ装置。
請求項１〜４のいずれか１項記載のチューブ連続曲げ装置を用いたチューブ連続曲げ方法において、搬送ローラの途中に設置された測長器の測定値に応じて移動搬送ローラの移動量が設定されることを特徴とするチューブ連続曲げ方法。
請求項５記載のチューブ連続曲げ方法において、チューブの曲げ反力を圧力台で受けながら曲げヘッドによりコイルに曲げ加工し、該コイルの終端部にダミー管を挿着して該終端部を前記圧力台より外れる位置に搬送し、該終端部を前記曲げヘッドでクランプしたのち前記ダミー管を取外し、該曲げヘッドを所定角度旋回させて前記コイルを旋回することを特徴とするチューブ連続曲げ方法。
請求項６記載のチューブ連続曲げ方法において、ダミー管は、送り機構により終端部に挿着されることを特徴とするチューブ連続曲げ方法。