JP4479165B2 - Uoe鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置 - Google Patents
Uoe鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、UOE鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
UOE鋼管(以下、単に鋼管という)のシ−ム部を、内面溶接機および外面溶接機により溶接することにより、鋼管の内外面には溶接ビ−ドが形成されるが、形成された溶接ビ−ドのうち管端部から500mm程度の範囲の溶接ビ−ドは、需要家のニ−ズにより、鋼管の内周面または外周面の高さまで(溶接ビ−ドの高さが鋼管の肉厚と同等となるまで)除去する必要がある。
【0003】
従来、上述したような鋼管管端部の内外面の溶接ビ−ドを切削するときには、次のような方法で行っていた。管内面側の溶接ビ−ドは、回転カッタ−の回転軸を鋼管の管軸に対して交差させることにより、鋼管の内周面の曲率にカッタ−の外周面の曲率を合わせた状態で、カッタ−をビ−ドの長手方向に沿って移動させながら1回のパスで切削する(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
また、鋼管外面側の溶接ビ−ドは、内面側のように鋼管の外周面の曲率にカッタ−の外周面の曲率を合わせることができないので(お互いに凸曲面同士であるため)、人手によりグラインダで除去する。
【0005】
【特許文献1】
特公平1−60367号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鋼管の管端部の内外面の溶接ビ−ドの切削方法には、特に外面の溶接ビ−ドの切削を、人手によるグラインダで行っているので、生産性の向上を阻害する要因となっているという問題点がある。
【0007】
このような生産性の向上を阻害する要因を取り除こうとして、内面の溶接ビ−ドの切削と同じように、外面の溶接ビ−ドをカッタ−により切削しようとしても、鋼管の外周面はカッタ−の外周面に対して、凸の曲率を有する曲面であり、外周面の曲率に合わせてカッタ−の外周面を合わせることは不可能であり、切削深さをコントロ−ルすることが難しいので、深く切削しすぎないようにすると、どうしてもビ−ドの余肉(鋼管の肉厚よりも厚い部分)が残ってしまい、後で余肉を人手によりグラインダで除去しなければならない。
【0008】
また、鋼管の突合せ部がずれた状態で溶接ビ−ドが形成されている場合(オフセット)、鋼管の突合せ部の曲率が鋼管の正規の曲率よりも小さくなっている場合(ピ−キング)および溶接ビ−ド線がまがっている場合には、カッタが母材に食い込まないように、滑らかに溶接ビ−ドを除去しなければならないが、このような操作が難しい。
【0009】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、切削機械により内外面の溶接ビ−ドとも同時に切削することが可能であるため、また上述したオフセット、ピ−キングおよび曲がりにも容易に対応することができるので、生産性を向上させることのできるUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法は、UOE鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法において、回転軸の回りに回転する1対の内面用カッタ−および外面用カッタ−を、移動速度を同期させながら前記溶接ビ−ドの長手方向に沿って複数回往復させ、かつ往復の都度前記両方のカッタ−で切削する溶接ビ−ドの位置を、溶接ビ−ドの幅方向にずらしながら切削するものである。
【0011】
本発明に係るUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削される位置を、溶接ビ−ドの幅方向に複数のゾ−ンに区分し、区分されたゾ−ンをカッタ−が溶接ビ−ドの長手方向に沿って移動し、そのゾ−ンの溶接ビ−ドの切削を行う。そして、一つのゾ−ンの切削が終わったら、カッタ−で切削するゾ−ンを幅方向に一つずらして、前のゾ−ンのときとは反対方向に、カッタが溶接ビ−ドの長手方向に沿って移動し、そのゾ−ンの溶接ビ−ドの切削を行う。
【0012】
このように、カッタ−が溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復し、幅方向に区分されたゾ−ン毎に、溶接ビ−ドの切削を行うので、カッタ−の外周面の曲率を鋼管の内外面の曲率に合わせる必要はない。
【0013】
したがって、本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法は、管端部内外面溶接ビ−ドを同時に切削して除去することが可能であるので、作業能率を大幅に向上させることができる。
【0014】
また、溶接ビ−ドをその幅方向に複数の狭いゾ−ンに区分して切削するので、前述したようなオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ド線の曲がりが発生していても、容易に切削することができる。
【0015】
また、本発明に係るUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、UOE鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置であって、前記UOE鋼管の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドとをそれぞれ切削する1対の切削手段と、該1対の切削手段を同期させながら溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動手段と、前記1対の切削手段を溶接ビードの長手方向に沿って移動させた毎に前記長手方向移動手段を前記1対の切削手段とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動手段と、1対の切削手段を高さ方向に別々に昇降させる昇降手段と、溶接ビ−ド切削中にUOE鋼管を固定する固定手段とから構成されることを特徴とするUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置である。
【0016】
また、前記1対の切削手段のそれぞれに、溶接ビ−ドとUOE鋼管本体との境界を把握するためのカメラと、溶接ビ−ドの断面形状を測定するための距離計を設け、測定された溶接ビ−ドの平面形状と断面形状に基づいて、前記1対の切削手段の溶接ビードの幅方向位置毎の切削パタ−ンを決定するようにしたものである。
【0017】
本発明に係るUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、管端部内外面溶接ビ−ドを同時に切削することができるので、溶接ビ−ドの切削に要する時間を大幅に短縮することができる。
【0018】
また、カメラと距離計により、溶接ビ−ドの平面形状と断面形状を把握することができ、それに基づいて最適な切削パタ−ンを決定することができるので、UOE鋼管にオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ドの曲がりが発生していても、切削後にビ−ドの余肉が残らないような切削を、容易に行なうことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置の説明図であり、(a)は切削装置の平面図、(b)は切削装置の側面図、(c)は切削装置の正面図である。
【0020】
このUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、UOE鋼管1の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管1の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置であって、前記UOE鋼管1の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドとをそれぞれ切削する1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3と、1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3を同期させながら溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動装置4と、長手方向移動装置4を前記1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動装置5と、1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3を高さ方向に別々に昇降させる昇降装置6と、溶接ビ−ド切削中にUOE鋼管1を固定する固定装置7とから構成されている。
【0021】
UOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置を詳述すると、長手方向移動装置4は、1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3を支持する支持体8と、支持体8と螺合して支持体8を往復動させるためのスクリュ−軸9およびスクリュ−軸9を正逆転させるための電動機10とから構成されている。
【0022】
また、幅方向移動装置5は、上記長手方向移動装置4支持する支持体11と、支持体11を溶接ビ−ドの幅方向に移動させるためのレ−ル12と、支持体11と螺合して支持体11を溶接ビ−ドの幅方向に往復動させるためのスクリュ−軸13およびスクリュ−軸13を正逆転させるための電動機14とから構成されている。
【0023】
また、昇降装置6は、前記1対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド2および3を支持する支持体8上に垂直に設けられたガイド板15と、それぞれ切削用カッタ−ヘッド2および3を別々に支持し、ガイド板15に沿って昇降する昇降体16および17と、昇降体16および17を別々に昇降させるための電動機18とから構成されている。
【0024】
また、固定装置7は、UOE鋼管1を下方で支持する支持体19と、UOE鋼管1を上方から押え付けて溶接ビ−ド切削中にUOE鋼管1が動かないようにする押し付けシリンダ−20とから構成されている。
【0025】
この切削装置により、UOE鋼管の管端部の内外面溶接ビ−ドを切削するときには、図2の側面図に示すように、UOE鋼管1の最下端部に位置させた内外面の溶接ビ−ド25および26のビ−ド線に沿って、回転軸が垂直面内でUOE鋼管1の軸線と交差している回転刃方式の切削用カッタ−2aおよび3aを同期させながら往復移動させて切削する。
【0026】
このとき、図3に示すように、切削用カッタ−2a、3aおよび切削用モ−タ−2b、3bとを装着したそれぞれのカッタ−ヘッド2および3の先端には、CCDカメラ21、22と、レ−ザ−距離計23、24を取り付け、UOE鋼管1の内外面の溶接ビ−ド25および26の形状を把握するようにしている。
【0027】
すなわち、CCDカメラ21、22で撮影された画像を2値化して、図4に示すように、溶接ビ−ド25または26とUOE鋼管1本体との境界(ビ−ドエッジ部、A、Bで示す)を明確にし、溶接ビ−ド25または26の平面形状を把握する。
【0028】
また、レ−ザ−距離計23および24により、溶接ビ−ド25または26の幅方向各位置におけるビ−ドまでの距離を測定し、前記CCDカメラ21および22の撮像によって明確にされたビ−ドエッジ部と対応させて、溶接ビ−ド25または26の断面形状が、図5(a)に示す正常形状であるのか、図5(b)に示すオフセット形状であるのか、図5(c)に示すピ−キング形状であるのかを把握する。
【0029】
そして、その結果に基づいて、図6に示すように、切削パタ−ンを決定する。図6(a)のように、溶接ビ−ド25の断面形状が正常な形状と判断された場合には、第1回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部(切削線25aで示す)、第2回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部から左側の部分(切削線25bで示す)、第3回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部から右側の部分(切削線25cで示す)となるように行う。この場合の切削量は、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管1本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【0030】
また、3回の切削ではアンダ−カットが発生したり、切削後の余肉が所定量より大きくなると判断された場合には、切削回数を大きめに変更する。
【0031】
図6(b)のように、溶接ビ−ド25の断面形状がオフセット形状と判断された場合には、第1回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向右側の部分(両側のビ−ドエッジのうちエッジの高さが高い側で、切削線25aで示す)、第2回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部(切削線25bで示す)、第3回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部から左側の部分(切削線25cで示す)となるように行う。この場合の切削量も、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管1本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【0032】
図6(c)のように、溶接ビ−ド25の断面形状がピ−キング形状と判断された場合には、正常な形状の場合と同じように、第1回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部(切削線25aで示す)、第2回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部から左側の部分(切削線25bで示す)、第3回目の切削を溶接ビ−ド25の幅方向中心部から右側の部分(切削線25cで示す)となるように行う。この場合の切削量も、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管1本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【0033】
なお、本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削を溶接ビ−ドの幅方向に複数のゾ−ンに区分して行うので、1回毎の切削を比較的容易にUOE鋼管の肉厚に倣って切削することができるので、上述したような溶接ビ−ドの断面形状により、必ずしも切削パタ−ンを変更することはない。
【0034】
次に本発明の切削装置を使用して、UOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削を行う手順を説明する。図7の切削フロ−図に示すように、
(1)UOE鋼管の管端をクランプする(S1)。
(2)それぞれCCDカメラおよびレ−ザ−距離計を装着した外面および内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッドを、管端部から管軸方向(x軸方向)に所定の距離(Lc)挿入する。(S2)
(3)外面および内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッドがLc移動する間に、管軸方向(x軸方向)の管端も含めた複数個所(x1、x2、x3…)において、CCDカメラおよびレ−ザ−距離計により、溶接ビ−ドの形状を測定する(S3)。
(4)上記測定に基づき、管端部の管軸方向(x軸方向)、水平方向(y軸方向)および高さ方向(z軸方向)の位置(x、y、z)と、x軸方向複数箇所における溶接ビ−ドエッジ部の位置{(x11、y11、z11)、(x12、y12、z12)}等を認識する(S4)。
(5)切削回数(溶接ビ−ドの幅方向に何回で切削するか)の初期設定値および上記溶接ビ−ドエッジ部の座標に基づき、切削カッタ−の切削ル−トを作成する(S5)。
(6)1回目の切削を内面および外面とも管端から開始し、所定の距離を切削する。なお、初期設定切削回数では、切削残部を所定量以下にできない場合や、アンダ−カットが発生する場合には、切削回数を増やす(S6)。
(7)カッタ−ヘッドを戻す。そして、管端位置を再度測定し、管端位置が所定の量を超えてずれていた場合(切削により鋼管が変形して)には、再度カッタ−ヘッドを挿入して、溶接ビ−ド形状を測定し、切削ル−トの再設定を行う(S7)。
(8)2回目の切削を開始する(S8)。
(9)設定された切削回数の切削を繰り返す(S9)。
【0035】
本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削を幅方向に複数に区分して行うので、カッタ−外面の曲率を鋼管1内面の曲率に合わせる必要がないので、従来よりも曲率の小さいカッタ−を使用することができる。したがって、外面溶接ビ−ドの切削もカッタ−を使用することができ、内外面溶接ビ−ドの同時切削が可能であり、切削能率を向上させることができるとともに、溶接ビ−ドの切削で問題となるオフセットやピ−キングにも容易に対応することができる。
【0036】
また、図8に示すように、溶接ビ−ド25および26の平面形状が鋼管の長手方向に曲がっていても、溶接ビ−ドの平面形状に合わせて切削ル−トを曲げる必要はなく、図の点線で示すように、切削位置を幅方向にずらしながら複数回切削すればよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明により、UOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削能率を向上させることができるとともに、溶接ビ−ドの切削で問題となるオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ドの曲がりにも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置の説明図であり、(a)は切削装置の平面図、(b)は切削装置の側面図、(c)は切削装置の正面図である。
【図2】切削用カッタ−により溶接ビ−ドを切削する状態を示す図である。
【図3】切削用カッタ−ヘッドの拡大側面図である。
【図4】画像の2値化により溶接ビ−ドとUOE鋼管本体との境界を明確にした図である。
【図5】レ−ザ−距離計とCCDカメラとにより明確にされた溶接ビ−ドの断面形状を示す図であり、(a)は正常形状(b)はオフセット形状、(c)はピ−キング形状である。
【図6】切削パタ−ンを示す図であり、(a)は正常形状(b)はオフセット形状、(c)はピ−キング形状の切削パタ−ンである。
【図7】本発明のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法における切削フロ−を示す図である。
【図8】溶接ビ−ドの平面形状が鋼管の長手方向に曲がっているときの切削パタ−ンを示す図である。
【符号の説明】
1 UOE鋼管
2 内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド
2a カッタ−
2b 切削用モ−タ−
3 外面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド
3a カッタ−
3b 切削用モ−タ−
4 長手方向移動装置
5 幅方向移動装置
6 昇降装置
7 固定装置
8 支持体
9 スクリュ−軸
10 電動機
11 支持体
12 レ−ル
13 スクリュ−軸
14 電動機
15 ガイド板
16、17 昇降体
18 電動機
19 支持体
20 押し付けシリンダ−
21、22 CCDカメラ
23、24 レ−ザ−距離計
25 内面溶接ビ−ド
26 外面溶接ビ−ド
Claims (4)
- UOE鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または 外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ド の切削方法において、前記溶接ビードの切削位置を幅方向に複数のゾーンに区分し、 回転軸の回りに回転する1対の内面用カッタ−および外面用カッタ−が、移動速度を 同期させながら前記区分されたゾーンを前記溶接ビ−ドの長手方向に沿って移動する ことによりそのゾーンの溶接ビードの切削を行い、これを前記区分されたゾーン毎に 繰り返し行うことを特徴とするUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法。
- 前記溶接ビードの平面形状と断面形状とを測定し、その測定結果に基づいて、前記 1対の切削手段の前記区分された各ゾーン毎の切削パターンを決定するようにしたこ とを特徴とする請求項1に記載のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法。
- UOE鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、UOE鋼管の内周面または 外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ド の切削装置であって、前記UOE鋼管の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドと をそれぞれ切削する1対の切削手段と、該1対の切削手段を同期させながら溶接ビ− ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動手段と、前記1対の切削手段を溶 接ビードの長手方向に沿って移動させた毎に前記長手方向移動手段を前記1対の切削 手段とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動手段と、1対の切削手段を 高さ方向に別々に昇降させる昇降手段と、溶接ビ−ド切削中にUOE鋼管を固定する 固定手段とから構成されることを特徴とするUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの 切削装置。
- 前記1対の切削手段のそれぞれに、溶接ビ−ドとUOE鋼管本体との境界を把握す るためのカメラと、溶接ビ−ドの断面形状を測定するための距離計を設け、測定され た溶接ビ−ドの平面形状と断面形状に基づいて、前記1対の切削手段の溶接ビードの 幅方向位置毎の切削パタ−ンを決定するようにしたことを特徴とする請求項3に記載 のUOE鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置。
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