JP3828389B2 - 隔壁を有する管の製造方法、製造装置及びその製品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、管内部に管軸方向に隔壁を有する管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱交換器用管など管内部に管軸方向に隔壁を有するマニホールドは、例えば、鋼帯をロールフォーミングにより管に成形し、この管を適宜長さに切断機で切断し、一方、別途に管軸方向の隔壁となる仕切り板を成形し、得られた仕切板を管に圧入した後、仕切板と管壁を溶接して隔壁を形成し、例えば、曲げ加工などの加工により目的の形状のマニホールドとしている。あるいは、鋼帯を断面Ｓ字形状にロールフォーミングにより成形し、成形したＳ字の両端部をそれぞれが当接するＳ字の中央部を管軸方向の隔壁部分にしてその隔壁部分の両端の部分に溶接などしてマニホールドを形成している。
【０００３】
しかし、前者の成形方法では、工程数が多く、従って、製造時間が長時間となってコストが高くなる問題があり、さらに、長尺のマニホールドを形成することができない。後者では、長尺のマニホールドを一体成形できるが、Ｓ字の接合部の折れ曲がった突設部分の形状のため、単なる突き合わせ溶接を行う以上に溶接作業が難しく、溶接はできても、その後の曲げ加工などにおいて溶接部の割れを起こして歩留りが悪くなったり、あるいは使用中に溶接部が割れを生じるなどの問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上記の従来の製造における問題点を解消し、薄肉の長尺鋼帯の一体成形による薄肉高強度構造の隔壁を有する管の連続生産を目指して、性能および耐久性に優れた管を歩留りよく生産性の高く低コストで製造することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、長尺鋼帯板をロールフォーミングにより管軸方向の隔壁と該隔壁の端部から互いに逆方向に折曲した一方の管外周部と他方の管外周部とから隔壁を有する管状体を形成し、該管状体の隔壁の端部と各管外周部の端部との当接部分を溶接することにより隔壁を有する管を形成する方法において、溶接する工程部をシールドし、該シールド内に不活性ガスを充填した不活性ガス雰囲気中で溶接装置により管状体の複数の当接部を多点同時に溶接することを特徴とする隔壁を有する管の製造方法である。
【０００６】
請求項２の発明では、溶接する工程部の溶接部位にある管状体の外周の対称位置に設けたスクイズロールで挟持して溶接部位の安定性を図りながら溶接することを特徴とする請求項１の手段の隔壁を有する管の製造方法である。
【０００７】
請求項３の発明では、溶接する工程部の前後に矯正ロールを配置して、溶接前の管状体の形状・真直・ねじれおよび溶接後の管の形状・真直・ねじれを該矯正ロールにより矯正することを特徴とする請求項１または２の手段の隔壁を有する管の製造方法である。
【０００８】
請求項４の発明では、長尺鋼帯板を管軸方向の隔壁と該隔壁の端部から互いに逆方向に折曲してなる一方の管外周部と他方の管外周部とから隔壁を有する管状体を成形するロールフォーミング装置と、その後段に配した前段ピンチロールと、その後段に配した管状体の隔壁の端部と管外周部の端部を当接せしめた当接部を溶接する溶接装置と、その後段に配した溶接後の管を引抜くための後段ピンチロールとを有する隔壁を有する管の製造装置において、溶接装置の周囲に不活性ガスを充填して不活性ガス雰囲気とするシールドを設け、溶接トーチを被溶接管の溶接位置に配設して溶接装置としたことを特徴とする隔壁を有する管の製造装置である。
【０００９】
請求項５の発明では、溶接部位にある管の対称位置に一組のスクイズロールを対照的に配設したことを特徴とする請求項４の手段の隔壁を有する管の製造装置である。
【００１０】
請求項６の発明では、前段ピンチロールと溶接装置との間並びに溶接装置と後段ピンチロールとの間にそれぞれ矯正ロールを配設したことを特徴とする請求項４または５の手段の隔壁を有する管の製造装置である。
【００１１】
請求項７の発明では、請求項１〜３のいずれかの手段の隔壁を有する管の製造方法により製管され、管内部に管軸方向の隔壁を有すると共に溶接により管外周部端部が隔壁端部と接合されていることを特徴とする隔壁を有する管である。
【００１２】
上記の手段の作用について説明すると、第１に、連続的に成形加工および溶接を行うことにより工程数の削減によるコスト低減が図れ、不活性ガス雰囲気での溶接により溶接バリの軽減および溶接強度の向上ができ、複数箇所を多点同時溶接することにより溶接スピードが向上する。第２に、溶接部位の安定性を図りながら溶接することができる。第３に、溶接前の管状体の形状・真直・ねじれおよび溶接後の隔壁を有する管の形状・真直・ねじれを矯正することができ、さらに、図１の（ａ）に示すように外形が円管状の管に成形したり、同図の（ｂ）に示すように外形が角管状の管を成形することができる。得られた隔壁を有する管は薄肉の高強度で、各種の製品に曲げ加工などができ、汎用性が向上する。以上のように、複数点での多点同時溶接による管内部に管軸方向に隔壁を具備させることにより中空部を有する管を鋼帯板の一枚板を一筆書きにより冷間ロールフォーミングしたものから連続的に製造する低コストの方法および装置を確立することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の１実施の形態の隔壁を有する管の管軸方向に垂直な面で切断した管の形状を示す図で、（ａ）は外形が環状の円管で、（ｂ）は外形が方形の角管を示す。図２は、本発明の１実施の形態の溶接部を工程の流れ方向に見た図である。図３は、本発明の１実施の形態の前段のピンチロールから矯正ロールを経て溶接部のスクイズロールと、その後段の矯正ロールを経て後段のピンチロールに至る装置の平面図である。図４は図３の立面図である。
【００１４】
本発明の１実施の形態の工程を概略示すと、長尺鋼帯→冷間ロールフォーミングにより隔壁を有する管状体に造管→矯正→管軸方向の隔壁の当接部を多点同時溶接→矯正→所要長さに隔壁を有する管をカット→所要形状に加工（例えば曲げ加工）仕上げ、からなる。
【００１５】
さらに、詳細に説明すると、長尺鋼帯板を常套手段により冷間でロールフォーミングして、管軸方向の隔壁とこの隔壁の両側の端部からそれぞれ互いに逆方向に曲げ加工して折曲した一方の管外周部と他方の管外周部とから隔壁を有する管状体となるようにＳ字に曲げ加工して外形円管の隔壁を有する管１あるいは外形角管の隔壁を有する管１１とする。上記の曲げ加工により管１、１１のＳ字中央部は管軸方向の隔壁３、１３に成形されている。管１、１１の管外周部２、１２のそれぞれの端部４、４、あるいは端部１４、１４を、該管軸方向の隔壁３、１３の端部５、５あるいは１５、１５に当接せしめて管１、１１は成形されている。以下、便宜のため外形円管の隔壁を有する管１で説明する。この管１の端部４と隔壁５の端部５の当接せしめた部分を溶接部６として溶接することにより隔壁を有する管１を形成する。この場合、溶接する工程の溶接工程部２１をシールドボックス２２中に収容してシールドし、このシールドボックス２２からなるシールド内に不活性ガス供給口２３より不活性ガスとしてアルゴンガスを供給充填してシールド内をアルゴンガス雰囲気とする。このアルゴンガス雰囲気としたシールド内に溶接されるワークの管１を送給し、管１の端部４、４と隔壁３の端部５、５の当接している溶接部６、６を、先端に溶接トーチ２６、２６としてタングステン電極棒を具備したＴＩＧ溶接装置により、管１の隔壁の端部５、５と管外周部の端部４、４の当接部である溶接部６、６を対称方向から同時に多点溶接する。
【００１６】
この場合、溶接する工程の溶接部位にある管１を管１の外周の対称位置、図２に示す外形円形の管に対しては上スクイズロール２４と下スクイズロール２５の上下の対称位置、に配設したスクイズロールで挟持して管１の溶接部位が左右にずれないように安定性を図りながら溶接する。スクイズロールは上記の管１の溶接部位の安定性を図るために、スクイズロールのカリバー２７の側部の一方が他方よりも大径部２８になっており、上スクイズロール２４と下スクイズロール２５では対照的に反対側が大径部２８、２８になっている。上スクイズロール２４と下スクイズロール２５の間から左右から溶接トーチ２６、２６であるタングステン電極棒が溶接部６、６に臨んでいる。
【００１７】
さらに、図３に示すように、溶接する工程の溶接工程部２１の前後段に、図３および図４に示すように、矯正ロール２９、２９を配置する。管１を図に示す→方向に搬送してこの矯正ロール２９、２９を通す。この前段の矯正ロール２９を通すことにより溶接前の冷間ロールフォーミングされた外形円管の管１あるいは外形角管の管１１の形状が図１に示すように定められ、あるいは、成形された管１あるいは管１１の形状や真直度やねじれが矯正される。さらに、溶接工程部２１を経た溶接後の管１あるいは管１１の形状や真直度やねじれが溶接工程部２１の後段に配設した矯正ロール２９を通すことにより矯正される。矯正ロール２９は常套手段のように４個のロールからなり、これらを方形に配置して構成されて１群となっている。この場合、矯正ロール２９、２９は冷間ロールフォーミング後の前段ピンチロール３０と溶接工程部２１の溶接装置との間、並びに、この溶接工程部２１の溶接装置と後段ピンチロール３１との間に配設されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、管内部に管軸方向に隔壁を有する管として、冷間ロールフォーミングにより成形した管を不活性ガスを充填した雰囲気中で溶接により多点同時溶接することにより溶接時間を軽減でき、さらに溶接バリの軽減および溶接性が良好で溶接強度の良好な、かつ溶接後の製品管の曲げ加工において割れの発生しない優れた隔壁を有する管を歩留りよく低コストで製造でき、さらに、スクイズロールを溶接工程部に配置したことによる溶接の安定性と確実性が向上し、さらに矯正ロールを配置したことにより管形状を自在にでき、かつ整直度を高め、ねじれを容易に矯正して一貫連続製造を可能とし、さらに溶接部の奥深い凹溝部分においても溶接可能とするなど、従来に比して優れた隔壁を有する管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の管の管軸方向に垂直な面で切断した管の形状を示す図で、（ａ）は外形が環状の円管で、（ｂ）は外形が方形の角管を示す図である。
【図２】本発明の１実施の形態の溶接部を工程の流れ方向に見た図である
【図３】本発明の１実施の形態の前段ピンチロールから矯正ロールを経て溶接部のスクイズロールと、その後段の矯正ロールを経て後段のピンチロールに至る装置の平面図である。
【図４】図３の立面図である。
【符号の説明】
１ 管
２ 管外周部
３ 隔壁
４ 端部
５ 端部
６ 溶接部
１１ 管
１２ 管外周部
１３ 隔壁
１４ 端部
１５ 端部
１６ 溶接部
２１ 溶接工程部
２２ シールドボックス
２３ 不活性ガス供給口
２４ 上スクイズロール
２５ 下スクイズロール
２６ 溶接トーチ
２７ カリバー
２８ 大径部
２９ 矯正ロール
３０ 前段ピンチロール
３１ 後段ピンチロール

Claims (7)

1. 長尺鋼帯板をロールフォーミングにより管軸方向の隔壁と該隔壁の端部から互いに逆方向に折曲した一方の管外周部と他方の管外周部とから隔壁を有する管状体を形成し、該管状体の隔壁の端部と各管外周部の端部との当接部分を溶接することにより隔壁を有する管を形成する方法において、溶接する工程部をシールドし、該シールド内に不活性ガスを充填した不活性ガス雰囲気中で溶接装置により管状体の複数の当接部を多点同時に溶接することを特徴とする隔壁を有する管の製造方法。
2. 溶接する工程部の溶接部位にある管状体の外周の対称位置に設けたスクイズロールで挟持して溶接部位の安定性を図りながら溶接することを特徴とする請求項１に記載の隔壁を有する管の製造方法。
3. 溶接する工程部の前後に矯正ロールを配置して、溶接前の管状体の形状・真直・ねじれおよび溶接後の管の形状・真直・ねじれを該矯正ロールにより矯正することを特徴とする請求項１または２に記載の隔壁を有する管の製造方法。
4. 長尺鋼帯板を管軸方向の隔壁と該隔壁の端部から互いに逆方向に折曲してなる一方の管外周部と他方の管外周部とから隔壁を有する管状体を成形するロールフォーミング装置と、その後段に配した前段ピンチロールと、その後段に配した管状体の隔壁の端部と管外周部の端部を当接せしめた当接部を溶接する溶接装置と、その後段に配した溶接後の管を引抜くための後段ピンチロールとを有する隔壁を有する管の製造装置において、溶接装置の周囲に不活性ガスを充填して不活性ガス雰囲気とするシールドを設け、溶接トーチを被溶接管の溶接位置に配設して溶接装置としたことを特徴とする隔壁を有する管の製造装置。
5. 溶接部位にある管の対称位置に一組のスクイズロールを対照的に配設したことを特徴とする請求項４に記載の隔壁を有する管の製造装置。
6. 前段ピンチロールと溶接装置との間並びに溶接装置と後段ピンチロールとの間にそれぞれ矯正ロールを配設したことを特徴とする請求項４または５に記載の隔壁を有する管の製造装置。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の隔壁を有する管の製造方法により製管され、管内部に管軸方向の隔壁を有すると共に溶接により管外周部端部が隔壁端部と接合されていることを特徴とする隔壁を有する管。

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