JP5106474B2

JP5106474B2 - 四角形鋼管の製造設備

Info

Publication number: JP5106474B2
Application number: JP2009114080A
Authority: JP
Inventors: 伸中島; 教雄中島; 拓中島; 功雄中島
Original assignee: ナカジマ鋼管株式会社
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: JP2010260088A

Description

本発明は、幅方向における四箇所を直角状に折り曲げて成形することで、三辺を定寸平板部とし一辺を一対の半寸平板部でその遊端部分を突き合わせることで四角形状鋼管としたのち、この突き合わせ部に対して仮付け溶接を施工する四角形鋼管の製造設備に関するものである。

従来、この種の設備としては、次のような構成が提供されている。すなわち、帯状の鋼板を長さ方向に搬送して幅方向における両側縁に開先を加工する。そして成形プレス装置によって、鋼板の幅方向における開先寄りの二箇所を直角状（９０度またはほぼ９０度）に折り曲げて、直角状折曲げ部（隅部）を成形し、次いで、直角状折曲げ部の内側の二箇所を鈍角（約１０５度）に折り曲げて、鈍角折曲げ部を成形する。これにより、鈍角折曲げ部間が中間平板部、この中間平板部に連なる部分が一対の側平板部、直角状折曲げ部の外側が端平板部の近似四角形状鋼管を形成する。そして、各平板部（四辺）をロール装置のロール群により外側から加圧することにより、鈍角折曲げ部を直角状折曲げ部に成形しながら開先どうしを突き合わせして四角形状鋼管とし得、この突き合わせ部に対して仮付け溶接を施工する。このように、突き合わせ部に対して仮付け溶接機により仮付け溶接を施工した後に、溶接手段によって内面溶接と外面溶接とを施工することで、平板部（一辺）に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）を有する四角形鋼管（製品）を製造する。

その際にロール装置は、スタンド本体と、このスタンド本体に定置された下部ロールと、この下部ロールに上方から対向されてスタンド本体に昇降自在に設けられた上部ロールと、左右一対の側部ロールとを有し、各側部ロールはそれぞれ支持体に回転自在に設けられるとともに、各支持体は、スタンド本体に対して横方向から抜き差し自在にかつ差し込み位置を固定自在に構成されている。そしてロール装置のロール群を中にして、幅用ピンチロールと高さ用ピンチロールとが、いずれかを上手として、上手と下手に振り分けて設けられている。

したがって、直角状折曲げ部が直角に折り曲げられているときには、開先の部分を上下から正確に突き合わせることができて、左右一対の側部ロールにより形状を維持しながら突き合わせ部に対する仮付け溶接を好適に行える。また折り曲げが不安定で、直角状折曲げ部が鈍角（９０度以上）に折り曲げられているときには、左右一対の側部ロールによる加圧矯正によって開先の部分を上下から正確に突き合わせることができて、突き合わせ部に対する仮付け溶接を好適に行える（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１８８４６２号公報（第７頁、図１２−図１８）特開平１０−２３５４３２号公報

しかし上記した従来構成によると、折り曲げが不安定で、直角状折曲げ部が鋭角（９０度以内）に折り曲げられているときには、開先の部分（遊端部分）を上下から正確に突き合わせることができず、しかも、この鋭角に折り曲げられている半寸平板部に側部ロールが作用しないことから矯正もできず、したがって好適な仮付け溶接（シーム溶接）を行うことができない。

そこで本発明の請求項１記載の発明は、折り曲げが不安定で、直角状折曲げ部が鈍角（９０度以上）または鋭角（９０度以内）のいずれに折り曲げられているときでも、遊端部分を上下から正確に突き合わせ得る四角形鋼管の製造設備を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の四角形鋼管の製造設備は、幅方向における四箇所を直角状に折り曲げて成形することで、三辺を定寸平板部とし一辺を一対の半寸平板部でその遊端部分を突き合わせることで四角形状鋼管としたのち、この突き合わせ部に対して仮付け溶接を施工する四角形鋼管の製造設備であって、駆動ローラコンベヤにより仮付け溶接ラインが形成されるとともに、この仮付け溶接ライン上で突き合わせ部を横向きとして長さ方向に搬送される四角形状鋼管の幅ガイド手段が設けられ、前記仮付け溶接ライン中には仮付け作業部が設けられ、この仮付け作業部には外面矯正装置と仮付け溶接機とが設けられ、前記外面矯正装置は、左右一対で相対的に接近離間自在な側部押え体と、昇降自在な上部押え体とからなり、前記四角形状鋼管内において移動自在で、前記仮付け作業部の部分に停止自在な内面矯正装置が設けられ、この内面矯正装置には、その本体の前後方向の複数箇所にそれぞれ左右一対の内加圧体が相対的に接近離間自在に設けられるとともに、本体に対して、内加圧体の上下作用位置が調整自在に構成されていることを特徴としたものである。

したがって請求項１の発明によると、仮付け溶接を施工する前において、内面矯正装置は左右一対の内加圧体を相対的に接近させ、そして外面矯正装置は、上部押え体を上昇させるとともに、側部押え体を外側に離間移動させている。この状態で、まず駆動ローラコンベヤ上の四角形状鋼管に対して幅ガイド手段により幅決めを行い、そして、仮付け溶接ライン上に幅決めして位置させた四角形状鋼管内で内面矯正装置を移動させて、その前端近くに停止させる。次いで、内面矯正装置を作動させ、両内加圧体を四角形状鋼管の内面に当接させる。これにより、四角形状鋼管と内面矯正装置とを一体状として移動し得、この移動は、四角形状鋼管の前部が仮付け作業部の外面矯正装置に対向したときに停止させる。そして、両内加圧体を四角形状鋼管の内面から離間させ、以て四角形状鋼管から内面矯正装置を別体化させる。この状態で、内面矯正装置のみを前進移動させ、内加圧体が四角形状鋼管の前端に対向したときに停止させる。

次いで両内加圧体を四角形状鋼管の内面に当接させることにより、鋭角（９０度以内）に折り曲げられている平板部を内側から加圧矯正して、両半寸平板部の遊端部分を上下から正確に突き合わせ状態とした四角形状鋼管とし得る。その際に、内加圧体の上下作用位置を調整することで、複数種の径（寸法）の四角形状鋼管に対応し得る。そして仮付け溶接機を溶接作動させ、その仮付け溶接を、四角形状鋼管の突き合わせ部における先端部分に行う。また、外面が不揃いのときには外面矯正装置を作動させる。すなわち、上部押え体を下降して四角形状鋼管の上面に当接させることで、この四角形状鋼管の上部を外側から加圧矯正し得、そして側部押え体を内側に移動させて両半寸平板部に当接させることで、この四角形状鋼管の突き合わせ部の上下において半寸平板部を外側から加圧矯正し得、この後に仮付け溶接機を溶接作動させる。

上述したように仮付け溶接機によって、突き合わせ部における先端部分の仮付け溶接を行ったのち、まず内面矯正装置を逆作動させて内加圧体をＣ型鋼材の内面間から離間させ、外面矯正装置を逆作動させて側部押え体や上部押え体を四角形状鋼管の外面から離間させる。この状態で駆動ローラコンベヤを送り作動させて、四角形状鋼管を仮付け溶接ライン上で設定距離だけ前進移動させ、このとき内面矯正装置は外面矯正装置に対向する位置で停止状態にある。そして、四角形状鋼管を設定距離だけ前進移動させて停止させたのち、上述したように内面矯正装置を作動させ、必要に応じて外面矯正装置も作動させて、仮付け溶接機による溶接作動を設定距離だけ移動させて行う。以上の動作を繰り返して、四角形状鋼管を内側、または内外から加圧矯正しながら設定距離分の仮付け溶接を複数回行うことで、四角形状鋼管における突き合わせ部の全長に対して、仮付け溶接機により仮付け溶接を施工し得る。

また本発明の請求項２記載の四角形鋼管の製造設備は、上記した請求項１記載の構成において、外面矯正装置には、内面矯正装置による内面矯正状態において一対の半寸平板部の外側面の幅方向での位置ずれを検出する検出部が設けられ、この検出部が良検出のときに仮付け溶接機が溶接作動され、不良検出のときに内面矯正装置と外面矯正装置との少なくとも一方が加圧作動されるように構成されていることを特徴としたものである。

したがって請求項２の発明によると、仮付け溶接を施工する前において、検出部は非検出状態にあり、仮付け溶接機は非溶接位置に後退している。まず、検出部を検出作動させ、内面矯正装置による内位置決め状態において四角形状鋼管の外側面の幅方向での位置ずれが許容範囲内の良検出のときには、仮付け溶接機を溶接作動させて、四角形状鋼管の突き合わせ部に仮付け溶接を行う。また、検出部が許容範囲外の不良検出のときには、内面矯正装置を再度作動させて、内加圧体を上下の半寸平板部の内面間により強く当接させて加圧矯正を行い、そして再び検出し、検出部が良検出のときには仮付け溶接機を溶接作動させる。また、検出部が再び不良検出のときには、外面が不揃いとして外面矯正装置を作動させ、四角形状鋼管の上部を外側から加圧矯正するとともに、突き合わせ部の上下を外側から加圧矯正する。この後に再び検出し、検出部が良検出のときには仮付け溶接機を溶接作動させる。

上記した本発明の請求項１によると、幅ガイド手段により幅決めを行っている四角形状鋼管の前部を仮付け作業部の外面矯正装置に対向させ、内加圧体を四角形状鋼管の前端に対向させた状態で、両内加圧体を四角形状鋼管の内面に当接させることにより、鋭角（９０度以内）に折り曲げられている平板部を内側から加圧矯正して、両半寸平板部の遊端部分を上下から正確に突き合わせ状態とした四角形状鋼管にできる。その際に、内加圧体の上下作用位置を調整することで、複数種の径（寸法）の四角形状鋼管に対応できる。そして仮付け溶接機を溶接作動させ、その仮付け溶接を、四角形状鋼管の突き合わせ部における先端部分に行うことができる。また外面が不揃いのときには、外面矯正装置の上部押え体を下降して四角形状鋼管の上面に当接させることで、この四角形状鋼管の上部を外側から加圧矯正でき、そして側部押え体を内側に移動させて両半寸平板部に当接させることで、この四角形状鋼管の突き合わせ部の上下において半寸平板部を外側から加圧矯正でき、この後に仮付け溶接機を溶接作動できる。

したがって、折り曲げが不安定で、直角状折曲げ部が鈍角（９０度以上）または鋭角（９０度以内）のいずれに折り曲げられているときでも、遊端部分を上下から正確に突き合わせて仮付け溶接した四角形状鋼管を得ることができる。その際に内加圧体による加圧矯正を、四角形状鋼管の長さ方向（前後方向）における複数箇所で行うことによって、この加圧矯正による遊端部分の突き合わせを、より正確に行うことができ、より精度の高い仮付け溶接を行うことができる。

また上記した本発明の請求項２によると、仮付け溶接を施工する前において、検出部は非検出状態にあり、仮付け溶接機は非溶接位置に後退している。まず、検出部を検出作動させ、内面矯正装置による内位置決め状態において両半寸平板部の外側面の幅方向での位置ずれが許容範囲内の良検出のときには、仮付け溶接機を溶接作動させて、四角形状鋼管の突き合わせ部に仮付け溶接を行うことができる。また、検出部が許容範囲外の不良検出のときには、内面矯正装置を再度作動させて、内加圧体を上下の半寸平板部の内面間により強く当接させて加圧矯正を行うことができ、そして再び検出し、検出部が良検出のときには仮付け溶接機を溶接作動できる。また、検出部が再び不良検出のときには、外面が不揃いとして外面矯正装置を作動させ、四角形状鋼管の上部を外側から加圧矯正できるとともに、突き合わせ部の上下を外側から加圧矯正でき、この後に再び検出し、検出部が良検出のときには仮付け溶接機を溶接作動できる。

本発明の実施の形態１を示し、四角形鋼管の製造設備の仮付け作業部における要部の一部切り欠き背面図である。同四角形鋼管の製造設備で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。同幅ガイド手段部分の縦断背面図である。同幅ガイド手段の作用を示す概略平面図である。同仮付け作業部の一部切り欠き背面図である。同仮付け作業部の側面図である。同内面矯正装置の側面図である。同内面矯正装置の平面図である。同内面矯正装置の別体時における一部切り欠き背面図である。同内面矯正装置の内面矯正時における一部切り欠き背面図である。同検出時における一部切り欠き背面図である。同矯正、溶接の作用を示す概略背面図である。同四角形状鋼管の製造過程などの説明図である。

［実施の形態１］
以下に、本発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
まず、四角形状鋼管の製造を説明する。すなわち図１３（ａ）に示すように、たとえば厚さ１２〜４０mmで帯状の鋼板１は、帯鋼板を長さ方向に搬送し、トリミング開先加工機に通して幅方向Ｗにおける両側縁に開先２を加工し、この前後に所定長さに切断して形成する。そして鋼板１を成形プレス装置に入れて、下金型に対する上金型の昇降動により、図１３（ｂ）に示すように、鋼板１の幅方向における開先寄りの二箇所を直角状（９０度またはほぼ９０度）に折り曲げて、直角状折曲げ部（隅部）３を成形し、次いで、直角状折曲げ部３の内側の二箇所を鈍角（約１０５度）に折り曲げて、鈍角折曲げ部３ａを成形する。これにより、鈍角折曲げ部３ａ間や、鈍角折曲げ部３ａと直角状折曲げ部３との間が定寸平板部４、直角状折曲げ部３の外側に連なる部分が一対の半寸平板部５の近似四角形状鋼管６を成形する。

そして、近似四角形状鋼管６の各平板部（四辺）をロール装置のロール群により外側から加圧することにより、図１３（ｃ）に示すように、鈍角折曲げ部３ａを直角状折曲げ部３に成形しながら開先（遊端部分）２どうしを突き合わせして四角形状鋼管７とし得る。すなわち、幅方向Ｗにおける四箇所を直角状（９０度またはほぼ９０度）に折り曲げて成形することで、三辺を定寸平板部４とし一辺を一対の半寸平板部５でその遊端部分を突き合わせ部７Ｘとした四角形状鋼管７とし得る。

そして四角形状鋼管７は、図２に示すように、仮付け溶接ライン３１における上手部分の側方に配設された鋼材供給台１１上に並列状で供給される。その際に鋼材供給台１１上への供給は、突き合わせ部７Ｘを仮付け溶接ライン３１とは反対側に横向きとした状態で行われる。

図２、図５、図６に示すように、前記仮付け溶接ライン３１は駆動ローラコンベヤ３２により形成され、ここで駆動ローラコンベヤ３２は、コンベヤフレーム３３と、このコンベヤフレーム３３の複数箇所に軸受け部３４を介して回転自在に設けられた送りローラ３５と、この送りローラ３５に連動したローラ駆動装置３６などにより構成されている。前記仮付け溶接ライン３１の方向における２箇所（１箇所または複数箇所）には、鋼材供給台１１の側方部分から送りローラ３５の前後方部分とに亘って同期して往復走行自在な供給側移載台車１２が設けられ、この供給側移載台車１２には昇降自在な受け部１３が設けられている。

したがって、鋼材供給台１１上の四角形状鋼管７は、上昇される受け部１３により持ち上げられ、そして供給側移載台車１２の往走行によって、駆動ローラコンベヤ３２の送りローラ３５群の上方に位置されたのち、受け部１３の下降により送りローラ３５群の上に降ろされることになる。これにより、鋼材供給台１１上の四角形状鋼管７を、供給側移載台車１２によって駆動ローラコンベヤ３２上に供給可能に構成されている。

図２〜図４に示すように、前記仮付け溶接ライン３１の部分には、この仮付け溶接ライン３１上で長さ方向に搬送される四角形状鋼管７の幅ガイド手段４１が設けられる。すなわち幅ガイド手段４１は、鋼材供給台１１とは反対側で仮付け溶接ライン３１の方向における複数箇所に設けられた定置ローラ４２群と、鋼材供給台１１側で仮付け溶接ライン３１の方向における複数箇所に設けられた可動ローラ４４群とにより構成されている。ここで定置ローラ４２は、設備枠体３０側からの固定支持部材４３に対して縦軸心の回りに遊転自在に設けられている。また仮付け溶接ライン３１を挟んで固定支持部材４３に対向状の位置には、設備枠体３０に対して縦軸心の回りで横方向に揺動自在な横可動部材４５と、この横可動部材４５に対して横軸心の回りで起立横倒自在な縦可動部材４６とが設けられ、この縦可動部材４６に、起立時に縦軸心の回りに遊転自在として前記可動ローラ４４が設けられている。

そして、図３の実線、図４（ａ）に示すように、縦可動部材４６を横倒させるとともに横可動部材４５を横外方に揺動させることで、横倒した可動ローラ４４の上面が、仮付け溶接ライン３１の外で駆動ローラコンベヤ３２の送りローラ３５の上面と同様なレベルに位置され、また図３の仮想線イ、図４（ｂ）の実線に示すように、縦可動部材４６を起立させるとともに、図３の仮想線ロ、図４（ｂ）の仮想線に示すように、横可動部材４５を横内方に揺動させることで、起立した可動ローラ４４が、仮付け溶接ライン３１の内で定置ローラ４２に対して接近されるように構成されている。なお、横可動部材４５の揺動駆動装置４７や縦可動部材４６の起立横倒装置４８が設けられている。そして、前記供給側移載台車１２による四角形状鋼管７の駆動ローラコンベヤ３２の送りローラ３５群の上方への供給は、図３に示すように、定寸平板部４が定置ローラ４２に当接して行われるように構成されている。以上の４２〜４８などにより、幅ガイド手段３１の一例が構成される。

このように、仮付け溶接ライン３１上に四角形状鋼管７を供給した状態で前記幅ガイド手段４１を作動させることで、四角形状鋼管７の幅決めが行われるように構成されている。すなわち図３の仮想線ロに示すように、縦可動部材４６を起立させるとともに横可動部材４５を横内方に揺動させて、起立した可動ローラ４４を定置ローラ４２に対して接近させることで、この可動ローラ４４を両半寸平板部５に当接させて、四角形状鋼管７を送りローラ３５群上で定置ローラ４２側に横移動させ、そして定寸平板部４を定置ローラ４２に当接させることで、四角形状鋼管７の幅決めが行われる。

図１、図２、図５、図６、図１１に示すように、前記仮付け溶接ライン３１中には仮付け作業部５０が設けられ、この仮付け作業部５０には外面矯正装置５１と仮付け溶接機９５とが設けられている。前記外面矯正装置５１は、左右一対で相対的に接近離間自在な側部押え体５５と、昇降自在な上部押え体６７などからなる。すなわち仮付け溶接ライン３１の両側には、設備枠体３０側に設けられたガイド部５２に案内される側部昇降体５３が設けられ、これら側部昇降体５３には、側部シリンダー装置（側部加圧手段）５４が左右方向（仮付け溶接ライン３１の方向に対して直交状の横方向）に設けられるとともに、内向きのピストンロッドに前記側部押え体５５が設けられている。

また仮付け溶接ライン３１の上方には、設備枠体３０側に設けられたガイド部６０に案内される上部昇降体６１が設けられ、この上部昇降体６１は、設備枠体３０側との間に設けられたシリンダー装置６２によって上下位置を調整自在に構成されている。前記上部昇降体６１の下面にはプレート状の保持体６３が設けられ、この保持体６３の下面側には左右方向のガイド体６４が設けられるとともに、このガイド体６４に支持案内されて左右方向に移動自在な一対の横移動体６５が設けられている。そして両横移動体６５にはそれぞれ、上部シリンダー装置（上部加圧手段）６６が上下方向に設けられるとともに、下向きのピストンロッドに前記上部押え体６７が設けられている。

さらに保持体６３の下面側には、軸受け体６８により回転自在に支持された左右方向の軸体６９が横移動体６５を貫通する状態で設けられるとともに、その右ねじ部６９ａに螺合するナット体７０が一方の横移動体６５に、左ねじ部６９ｂに螺合するナット体７０が他方の横移動体６５に設けられている。なお軸体６９は、ハンドル７１によって回転操作され、この回転操作によって横移動体６５、すなわち両上部押え体６７を相対的に接近離間動して、種類（品種）に応じた四角形状鋼管７の幅の変化に対処し得る。

前記上部昇降体６１の昇降は、横移動体６５側に設けられた高さ検知器７２によって四角形状鋼管７の上面を検知することにより制御される。また側部昇降体５３の昇降は、前記上部昇降体６１の昇降に連動して自動的に行われる。すなわち側部昇降体５３の上部には、昇降受動用の輪体（スプロケットなど）５６が遊転自在に設けられている。そして輪体５６に下側から掛けられた索状体（チェーンなど）５７の一方の遊端が連結具５８を介して設備枠体２０側に連結されるとともに、他方の遊端が連結具５９を介して保持体６３側に連結されている。なおガイド部６０側で左右方向の中央部分には、四角形状鋼管７の上面（高さ）の変化を検知することにより種類（品種）を確認するための検知器７３が設けられている。

したがって、シリンダー装置６２の伸縮動により上部昇降体６１を昇降させることで、保持体６３などを介して上部押え体６７を昇降し得、この上部押え体６７の昇降に索状体５７などを介して連動して側部押え体５５を昇降し得る。そして検知器７３の検知に基づいてシリンダー装置６２の伸展動により上部昇降体６１を下降させることで、上部押え体６７を四角形状鋼管７の上面に対向させ得る。次いで上部押え体６７を、上部シリンダー装置６６の伸展動により下降させて上面に当接させることで、上部押え体６７により四角形状鋼管７の上部を外側から加圧矯正し得る。また四角形状鋼管７の両側面に対向させた側部押え体５５を、側部シリンダー装置５４の伸展動により内側に移動させて側面に当接させることで、側部押え体５５により四角形状鋼管７の側部、すなわち一側部においては、突き合わせ部７Ｘの上下において半寸平板部５を外側から加圧矯正し得る。以上の５２〜７３などにより、外面矯正装置５１の一例が構成される。

前記外面矯正装置５１の一側部には、内面矯正装置（後述する。）１００による内位置決め状態において、四角形状鋼管７における両半寸平板部５の外側面の幅方向（左右方向）での位置ずれを検出する検出部８０が設けられている。すなわち、前記側部昇降体５３に一体化された昇降枠部８１が設けられるとともに、この昇降枠部８１側に設けられたシリンダー装置８２の作動により左右方向に移動自在な移動枠部８３が設けられている。この移動枠部８３は、後面側に連結された上下一対のガイドロッド８４が側部昇降体５３側に設けられたガイド部８５に支持案内されている。前記移動枠部８３の内面（前面）には当接体８６が設けられ、この当接体８６は前記側部押え体５５と同様のレベル（高さ位置）とすることで、突き合わせ部７Ｘの上下において半寸平板部５の外面に当接自在とされている。前記移動枠部８３の下手側面には検出器８７が設けられ、この検出器８７は、移動枠部８３に設けられたシリンダー装置８８の作動によって、上位の半寸平板部５に対向する位置と、下位の半寸平板部５に対向する位置とに亘って昇降自在に構成されている。

したがって図１１に示すように、シリンダー装置８２の作動により移動枠部８３を介して当接体８６を内側へ移動させ、その前面８６ａを突き合わせ部７Ｘの上下において半寸平板部５の外面（両外面または一方の外面）に当接させて移動を停止させる。この状態で図１１の点線に示すように、下位の半寸平板部５に対向している検出器８７によって、下位の半寸平板部５の外面までの距離（寸法）を検出したのち、図１１の仮想線に示すように、シリンダー装置８８の作動により検出器８７を上昇させて上位の半寸平板部５に対向させて、上位の半寸平板部５の外面までの距離（寸法）を検出する。その際に距離の検出位置は、たとえば突き合わせ部７Ｘの中心に対して上下に２０〜３０ｍｍ変位した２箇所であり、そして、たとえば両位置の検出値に０．３ｍｍ以上の差が生じたとき不良検出と判断されるように構成されている。この検出部８０が良検出のときに、外面矯正装置５１の一側部に設けられた前記仮付け溶接機９５が溶接作動され、不良検出のときに内面矯正装置１００と外面矯正装置５１との少なくとも一方が加圧作動（後述する。）されるように構成されている。以上の８１〜８８などにより、検出部８０の一例が構成される。

図１、図２、図５〜図１１に示すように、前記外面矯正装置５１の部分にも前記送りローラ３５が配設され、そして、この送りローラ３５や前記検出部８０の下手部分に、その長さ方向を左右方向とした上面規制ローラ９１が配設されている。すなわち、設備枠体３０側に案内されて昇降自在な昇降体９２が設けられるとともに、その昇降駆動部９３が設備枠体３０側に設けられ、そして昇降体９２に前記上面規制ローラ９１が遊転自在に設けられている。さらに外面矯正装置５１と上面規制ローラ９１との間にはロボット形式の前記仮付け溶接機９５が設けられ、ここで仮付け溶接機９５は、一方側の突き合わせ部７Ｘに対して外側から仮付け溶接８を行うように構成されている。

前記四角形状鋼管７の内面に支持案内されて、この四角形状鋼管７内を移動自在で、前記仮付け作業部５０の部分に停止自在な内面矯正装置１００が設けられている。すなわち、内面矯正装置１００の本体１０１は台車形式であって、前後に遊転車輪１０２を有する下位本体部１０１Ａと、この下位本体部１０１Ａに対して上下位置を調整自在な上位本体部１０１Ｂとから構成される。

前記下位本体部１０１Ａの前端部分には、摺接ガイド部１０３などを介して下位本体部１０１Ａ側に支持案内されることで左右方向に移動自在な下部摺動体１０４と、摺接ガイド部１０５などを介して下部摺動体１０４側に支持案内されることで左右方向に移動自在な上部摺動体１０６とが設けられている。そして両摺動体１０４，１０６の前端には、それぞれ縦軸１０７を介してサイドガイドローラ１０８が遊転自在に設けられている。したがって、両摺動体１０４，１０６を摺動させたのち連結体を差し込むことなどによって、両サイドガイドローラ１０８を、位置（ガイド幅）を調整して下位本体部１０１Ａ側に定着し得る。

前記下位本体部１０１Ａにおける中間部分の前後方向２箇所で上面には、それぞれ左右方向のガイドレール１１１が設けられ、これらガイドレール１１１に摺接部材１１２を介して支持案内される可動部材１１３が設けられている。両可動部材１１３の左右方向の両端からはそれぞれガイドピン１１４が立設され、これらガイドピン１１４にはそれぞれスペーサ１１５が着脱自在に外嵌されている。前記上位本体部１０１Ｂの前後端部にはそれぞれ左右一対の貫通孔１１６が形成され、これら貫通孔１１６を介して上位本体部１０１Ｂがガイドピン１１４に外嵌される。そして上位本体部１０１Ｂは、スペーサ１１５に当接することで下位本体部１０１Ａに対する上下位置が規制され、その際に上下高さの異なるスペーサ１１５を選択することで、下位本体部１０１Ａに対して上下位置を調整自在に構成される。なおガイドレール１１１側と可動部材１１３側との間には、この可動部材１１３を下位本体部１０１Ａに対して左右方向の中間位置とするための付勢体（スプリングなど）１１７が設けられている。

前記内面矯正装置１００には、その本体１０１の前後方向の複数箇所にそれぞれ左右一対の内加圧体１１８が相対的に接近離間自在に設けられている。すなわち、前記上位本体部１０１Ｂの前後方向の二箇所それぞれには、その伸縮方向を横方向としたシリンダー装置１１９が設けられ、これらシリンダー装置１１９は、上位本体部１０１Ｂに固定されるシリンダー本体１２０と、ピストンロッド１２１などから構成される。そしてシリンダー本体１２０の閉塞側端部とピストンロッド１２１の露出側端部とに円盤状の内加圧体１１８が固定されている。なお内加圧体１１８の外面には凸円弧状面１１８ａが形成され、さらに上下方向の中央部分には前後方向の凹入溝部１１８ｂが形成されている。

ここで凹入溝部１１８ｂは、四角形状鋼管７における突合せ部７Ｘに対向されるものであり、その際に四角形状鋼管７の径変化（寸法変化）に対しては、前述したように上下高さの異なるスペーサ１１５を選択して、下位本体部１０１Ａに対して上位本体部１０１Ｂの上下位置、すなわち内加圧体１１８の上下作用位置を調整することで対処し得る。またシリンダー装置１１９を伸展動させたとき、まずシリンダー本体１２０に対してピストンロッド１２１が一方側に突出動して内加圧体１１８の凸円弧状面１１８ａを四角形状鋼管７の内面に当接し得、そして当接反力により、ピストンロッド１２１に対してシリンダー本体１２０が他方側に外側移動して内加圧体１１８の凸円弧状面１１８ａを四角形状鋼管７の内面に当接し得る。その際にシリンダー本体１２０の外側移動は、可動部材１１３、すなわち上位本体部１０１Ｂが下位本体部１０１Ａに対して、付勢体１１７に抗して移動することで円滑に行われる。以上の１０１〜１２１などにより、内面矯正装置１００の一例が構成される。

図１、図２、図７、図８に示すように前記内面矯正装置１００を、鋼材供給台１１の部分よりも上手となる待機位置Ｙと、前記仮付け作業部５０の部分である作用位置Ｚとに亘って往復移動させる駆動手段１３０が設けられる。すなわち、下位本体部１０１Ａの後端に前端を連結した四角筒状のブーム体１３１が設けられ、このブーム体１３１は長尺であって、下位本体部１０１Ａとの一体移動は、設備枠体２０側に設けられた支持ローラ１３２群とサイドローラ１３３群とによる支持案内によって安定して行われる。そして、待機位置Ｙの近くで設備枠体３０側には、ブーム体１３１の上面に圧接される状態で駆動ローラ１３４が設けられるとともに、この駆動ローラ１３４に連動連結した正逆駆動部１３５が設けられている。前記ブーム体１３１の後端にはタンクを含む各種機器１３６が設けられ、これら各種機器１３６と前記内面矯正装置１００のシリンダー装置１１９などが、ブーム体１３１内に収めた配管や配線により接続されている。

前記待機位置Ｙには、前記遊転車輪１０２を支持案内する待機部レール体１３７が設けられている。そして待機位置Ｙに隣接した下手位置には、前記遊転車輪１０２を支持案内する中継レール体１３８が設けられるとともに、この中継レール体１３８の前後に、下位本体部１０１Ａに対して下方から当接自在な昇降ローラ１３９が設けられている。

したがって、正逆駆動部１３５により駆動ローラ１３４を正逆駆動してブーム体１３１を長さ方向に押し引き移動させることで、内面矯正装置１００を、待機位置Ｙと作用位置Ｚとに亘って往復移動し得る。その際に、待機位置Ｙからの内面矯正装置１００を中継レール体１３８上で一旦停止させたのち、昇降ローラ１３９を下位本体部１０１Ａに対して下方から当接させて内面矯正装置１００を上昇させることで、四角形状鋼管７における定寸平板部４の板厚変化に対処し得る。以上の１３１〜１３９などにより、駆動手段１３０の一例が構成される。

前記仮付け作業部５０で仮付け溶接８された四角形状鋼管７は、仮付け溶接ライン３１における下手部分の側方に配設された置き台２１上に並列状で払出される。すなわち、前記仮付け溶接ライン３１の方向における２箇所（１箇所または複数箇所）には、置き台２１の側方部分から送りローラ３５の前後方部分とに亘って同期して往復走行自在な払出側移載台車２２が設けられ、この払出側移載台車２２には昇降自在な受け部２３が設けられている。したがって、駆動ローラコンベヤ３２の送りローラ３５群上の仮付け溶接８された四角形状鋼管７は、上昇される受け部２３により持ち上げられ、そして払出側移載台車２２の復走行によって置き台２１の上方に位置されたのち、受け部２３の下降により置き台２１上に降ろされることになる。

以下に、上記した実施の形態１における作用を説明する。
仮付け溶接８を施工する前において、図２に示すように内面矯正装置１００は待機位置Ｙにあり、そして左右一対の内加圧体１１８はシリンダー装置１１９の収縮動により相対的に接近している。さらに左右一対のサイドガイドローラ１０８を、仮付け溶接８を施工しようとする四角形状鋼管７の径変化（寸法変化）に対して好ましい位置（ガイド幅）に調整して下位本体部１０１Ａ側に定着している。

そして外面矯正装置５１においては、シリンダー装置６２の収縮動により上部昇降体６１を上昇させることで、保持体６３などを介して上部押え体６７を上昇させるとともに、索状体５７などを介して側部押え体５５を上昇させている。その際に上部押え体６７は、ハンドル７１の回転操作によって相対的に接近離間動して、仮付け溶接８を施工しようとする四角形状鋼管７の径変化（寸法変化）に対して好ましい位置にし得るとともに、上部シリンダー装置６６の収縮動により上昇させている。また側部押え体５５は、側部シリンダー装置５４の収縮動により外側に離間移動させている。さらに検出部８０においては、シリンダー装置８２の収縮動により移動枠部８３を介して当接体８６を外側へ移動させるとともに、シリンダー装置８８の伸展動により検出器８７を下降させている。また、上面規制ローラ９１を昇降駆動部９３により上昇させ、そして仮付け溶接機９５を非溶接位置に後退させている。

この状態で、まず、鋼材供給台１１上の四角形状鋼管７を、供給側移載台車１２によって送りローラ３５群の上に供給し、その際に図３に示すように、他方側に向いている定寸平板部４を定置ローラ４２に当接させる。次いで、図３の仮想線イ、図４（ｂ）の実線に示すように、可動ローラ４４を起立させたのち、定置ローラ４２に接近させることで、図３の仮想線ロに示すように、可動ローラ４４と定置ローラ４２とによって四角形状鋼管７を挟持して幅決めを行う。

上述したように仮付け溶接ライン２１上に幅決めして位置させた四角形状鋼管７内に、待機位置Ｙにある内面矯正装置１００を移動させる。すなわち、駆動手段１３０によってブーム体１３１を長さ方向に押し移動させることで、遊転車輪１０２を待機部レール体１３７により支持案内しながら内面矯正装置１００を前進移動し得る。そして、四角形状鋼管７における定寸平板部４の板厚が薄くて、下位の定寸平板部４の上向き内面（移動用内面）が中継レール体１３８と同様のレベルであるときには、遊転車輪１０２を、待機部レール体１３７から中継レール体１３８を介して上向き内面へと支持案内して、内面矯正装置１００を引き続いて前進移動させる。

また、四角形状鋼管７における定寸平板部４の板厚が厚くて、下位の定寸平板部４の上向き内面が中継レール体１３８よりも高いレベルであるときには、図７に示すように、遊転車輪１０２が中継レール体１３８上に位置したときに前進移動を一旦停止させる。そして昇降ローラ１３９を上昇させ、その円状上面を中継レール体１３８よりも上方に位置させたのち、再び内面矯正装置１００を前進移動させる。これにより内面矯正装置１００は、遊転車輪１０２が昇降ローラ１３９により支持案内されたのち上向き内面に支持案内されて四角形状鋼管７内に入り、さらにサイドガイドローラ１０８が両内側面に案内されながら四角形状鋼管７内を前進移動し得る。この前進移動は、内面矯正装置１００が四角形状鋼管７の前端近くに達することで停止される。

次いで内面矯正装置１００を作動させ、内加圧体１１８を四角形状鋼管７の内面間に当接させる。すなわち、シリンダー装置１１９を伸展動させることで、まずピストンロッド１２１側の内加圧体１１８の凸円弧状面１１８ａを四角形状鋼管７の内面に当接させ、そして当接反力により、シリンダー本体１２０側の内加圧体１１８の凸円弧状面１１８ａを四角形状鋼管７の内面に当接させる。これにより、四角形状鋼管７と内面矯正装置１００とを一体状とし得る。

この状態で、駆動ローラコンベヤ３２と駆動手段１３０とを作動させることで、四角形状鋼管７を仮付け溶接ライン３１上で前進移動させるとともに、内面矯正装置１００を一体的に追従移動させる。このような移動は、四角形状鋼管７の前部が仮付け作業部５０の外面矯正装置５１に対向したときに停止させる。そして図９に示すように、シリンダー装置１１９を収縮動させることで、両内加圧体１１８を四角形状鋼管７の内面から離間させ、以て四角形状鋼管７から内面矯正装置１００を別体化させる。この状態で、駆動手段１３０のみ作動させて内面矯正装置１００を前進移動させ、内加圧体１１８が四角形状鋼管７の前端に対向したとき、すなわち図６に示すように、前部の内加圧体１１８が側部押え体５５に対向したときに停止させる。

次いでシリンダー装置１１９を伸展動させることで、前述したように両内加圧体１１８の凸円弧状面１１８ａを四角形状鋼管７の内面に当接させる。これにより図１０に示すように、直角状折曲げ部３が鋭角（９０度以内）に折り曲げられている半寸平板部５を内側から加圧矯正して、下位の開先２の上面と上位の開先２の下面とを上下から正確に突き合わせ状態とした四角形状鋼管７とし得る。この前後に、検知器７３の検知に基づいてシリンダー装置６２を伸展動させ、上部昇降体６１を下降させて上部押え体６７を四角形状鋼管７の上面に接近対向させるとともに、索状体５７などを介して側部昇降体５３を下降させる。この側部昇降体５３の下降によって、一方側では側部押え体５５や当接体８６を四角形状鋼管７の突き合わせ部７Ｘに対向させ、また他方側では側部押え体５５を四角形状鋼管７の外面に対向させる。

次いで検出部８０を作動させて、内面矯正装置１００による内位置決め状態において、一対の半寸平板部５における外側面の幅方向での位置ずれを検出する。すなわち、シリンダー装置８２の伸展作動により当接体８６を前進させ、図１１に示すように、その前面８６ａを突き合わせ部７Ｘの上下において半寸平板部５の外側面（両外側面または一方の外側面）に当接させる。この状態で図１１の点線に示すように、検出器８７によって下位の半寸平板部５の外面までの距離（寸法）を検出したのち、図１１の仮想線に示すように、検出器８７を上昇させて上位の半寸平板部５に対向させて、この半寸平板部５の外面までの距離（寸法）を検出する。

そして四角形状鋼管７の一方側外方において、たとえば上下の両位置の検出値の差が０．３ｍｍ以下で段差が許容範囲内であり、かつ四角形状鋼管７の上面高さが検出器７３により許容範囲内と検出されたときには、検出部８０は良検出と判断して仮付け溶接機９５を溶接作動させる。この仮付け溶接機９５による仮付け溶接８は、四角形状鋼管７の突き合わせ部７Ｘにおける先端部分にのみ行われる。

また四角形状鋼管７の両側外方において、たとえば上下の両位置の検出値の差が０．３ｍｍ以上の差が生じたときや、四角形状鋼管７の上面高さが許容範囲外であったときには、検出部８０は不良検出と判断する。これにより内面矯正装置１００を再度作動させて、内加圧体１１８を上下の半寸平板部５の内面間により強く当接させて加圧矯正を行う。そして再度、検出器８７によって距離（寸法）を検出し、段差や上面高さが許容範囲内であったときには、検出部８０は良検出と判断して仮付け溶接機９５を溶接作動させる。

また、検出部８０が２回目も不良検出と判断したときには、外面が不揃いとして外面矯正装置５１を作動させる。すなわち図１、図５に示すように、上部シリンダー装置６６の伸展動により上部押え体６７を下降して四角形状鋼管７の上面に当接させることで、この四角形状鋼管７の上部を外側から加圧矯正し得る。そして、側部シリンダー装置５４の伸展動により側部押え体５５を内側に移動させて、一方側では突き合わせ部７Ｘの上下の半寸平板部５に当接させ、他方側では四角形状鋼管７の外面に当接させることで、この四角形状鋼管７の突き合わせ部７Ｘの上下において半寸平板部５を外側から加圧矯正し得る。したがって、この加圧矯正状態を維持しながら、再び検出器８７によって距離（寸法）を検出し、段差や上面高さが許容範囲内であったときには、検出部８０は良検出と判断して仮付け溶接機９５を溶接作動させる。なお、検出部８０が３回目も不良検出と判断することは殆どないが、もし不良検出と判断したときには、四角形状鋼管７を仮付け溶接ライン３１上から撤去させる。

上述したように仮付け溶接機９５によって、突き合わせ部７Ｘにおける先端部分のみの仮付け溶接８を行ったのち、図１２（ａ）に示すように、まず内面矯正装置１００を逆作動させて内加圧体１１８を四角形状鋼管７の内面間から離間させ、外面矯正装置５１を逆作動させて側部押え体５５や上部押え体６７を四角形状鋼管７の外面から離間させるとともに、検出部８０を逆作動させて、当接体８６を半寸平板部５の外側面から離間させる。この状態で駆動ローラコンベヤ３２や、下降して四角形状鋼管７の上面に当接させた上面規制ローラ９１を送り作動させることによって、四角形状鋼管７を仮付け溶接ライン３１上で設定距離だけ前進移動させ、このとき内面矯正装置１００は外面矯正装置５１に対向された位置で停止状態にある。

そして、四角形状鋼管７を設定距離だけ前進移動させて停止させたのち、上述した図１１に示すように、内面矯正装置１００を作動させて検出部８０により良検出か不良検出を判断し、さらには図１２（ｂ）に示すように、外面矯正装置５１も作動させて検出部８０により良検出か不良検出を判断する。また良検出に基づいての仮付け溶接機９５による溶接作動は、この仮付け溶接機９５のホームポジションと上述した先端部分の仮付け溶接８の部分との間で設定距離だけ移動させて行われる。以上の動作を繰り返して、四角形状鋼管７を内側、または内外から加圧矯正しながら設定距離分の仮付け溶接８を複数回行うことで、四角形状鋼管７における突き合わせ部７Ｘの全長に対して、図１２（ｃ）に示すように、仮付け溶接機９５により仮付け溶接８を施工し得る。

したがって、折り曲げが不安定で、直角状折曲げ部３が鈍角（９０度以上）または鋭角（９０度以内）のいずれに折り曲げられているときでも、開先２の部分（遊端部分）を上下から正確に突き合わせて仮付け溶接８した四角形状鋼管７を得ることができる。その際に内加圧体１１８による加圧矯正を、四角形状鋼管７の長さ方向（前後方向）における２箇所（複数箇所）で行うことで、この加圧矯正による開先２の部分（遊端部分）の突き合わせを、より正確に行うことができ、より精度の高い仮付け溶接８を行うことができる。

このようにして四角形状鋼管７の全長に亘って仮付け溶接８を行ったのち、外面矯正装置５１を逆作動させて側部押え体５５や上部押え体６７を四角形状鋼管７の外面から離間させるとともに、検出部８０を逆作動させて、当接体８６を半寸平板部５の外側面から離間させ、このとき内面矯正装置１００は加圧矯正姿勢にある。この状態で、駆動ローラコンベヤ３２と駆動手段１３０とを逆作動させることで、四角形状鋼管７を仮付け溶接ライン３１上で後退移動させるとともに、内面矯正装置１００を一体的に移動させる。このような移動は、四角形状鋼管７の後端が昇降ローラ１３９に接近したときに一旦停止させる。そして、内面矯正装置１００を逆作動させて内加圧体１１８を四角形状鋼管７の内面から離間させたのち、駆動手段１３０を再び逆作動させることで、内面矯正装置１００を四角形状鋼管７から抜出させ、中継レール体１３８から待機部レール体１３７へと移動させて、待機位置Ｙに戻し得る。

また、内面矯正装置１００を抜出させた四角形状鋼管７は、駆動ローラコンベヤ３２を作動させることで仮付け溶接ライン３１上で前進移動し、そして仮付け作業部５０を通過したのち仮付け溶接ライン３１上に停止させる。次いで、この仮付け溶接８を行った四角形状鋼管７は、図２に示すように、払出側移載台車２２によって置き台２１上に並列状で払出される。その後に置き台２１上の四角形状鋼管７に対して、内面溶接機に移して内面溶接を施工したのち、外面溶接機に移して外面溶接を施工することで、平板部（一辺）に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）を有する四角形鋼管（製品）を製造し得る。

上記した実施の形態１では、外面矯正装置５１に検出部８０が設けられた形式が示されているが、これは位置ずれを検出することなく、常に内面矯正装置１００と外面矯正装置５１との両方を加圧作動させる形式などであってもよい。

上記した実施の形態１では、内面矯正装置１００として、駆動手段１３０により正逆移動される形式が示されているが、これは自走台車形式などであってもよい。
上記した実施の形態１では、鋼材供給台１１上の四角形状鋼管７を、その他方側に向いている定寸平板部４を定置ローラ４２に当接させて送りローラ３５群の上に供給する形式が示されているが、これは鋼材供給台１１上に四角形状鋼管７を、その突き合わせ部７Ｘを他方側に向けて位置させ、そして、突き合わせ部７Ｘを定置ローラ４２に当接させて送りローラ３５群の上に供給する形式などであってもよい。この場合、検出部８０や仮付け溶接機９５は他方側に配設される。

上記した実施の形態１では、小径で薄肉の四角形鋼管（製品）を製造しているが、これは大径で厚肉の四角形鋼管、大径で薄肉の四角形鋼管、小径で厚肉の四角形鋼管などの製造であってもよい。

上記した実施の形態１では、正方形状の四角形鋼管（四角形状鋼管７）を製造しているが、これは左右方向が長い長方形状の四角形鋼管（四角形状鋼管）や、上下方向が長い長方形状の四角形鋼管（四角形状鋼管）などの製造であってもよい。

１鋼板
２開先（遊端部分）
３直角状折曲げ部（隅部）
４定寸平板部
５半寸平板部
７四角形状鋼管
７Ｘ突き合わせ部
８仮付け溶接
１１鋼材供給台
１２供給側移載台車
２１置き台
２２払出側移載台車
３０設備枠体
３１仮付け溶接ライン
３２駆動ローラコンベヤ
３５送りローラ
３６ローラ駆動装置
４１幅ガイド手段
４２定置ローラ
４４可動ローラ
５０仮付け作業部
５１外面矯正装置
５２ガイド部
５３側部昇降体
５４側部シリンダー装置（側部加圧手段）
５５側部押え体
５７索状体
６１上部昇降体
６２シリンダー装置
６６上部シリンダー装置（上部加圧手段）
６７上部押え体
７２高さ検知器
７３検知器
８０検出部
８１昇降枠部
８２シリンダー装置
８６当接体
８７検出器
８８シリンダー装置
９１上面規制ローラ
９５仮付け溶接機
１００内面矯正装置
１０１本体
１０１Ａ下位本体部
１０１Ｂ上位本体部
１０２遊転車輪
１０８サイドガイドローラ
１１１ガイドレール
１１２摺接部材
１１３可動部材
１１４ガイドピン
１１５スペーサ
１１６貫通孔
１１７付勢体
１１８内加圧体
１１９シリンダー装置
１２０シリンダー本体
１２１ピストンロッド
１３０駆動手段
１３１ブーム体
１３４駆動ローラ
１３５正逆駆動部
１３７待機部レール体
１３８中継レール体
１３９昇降ローラ
Ｗ幅方向
Ｙ待機位置
Ｚ作用位置

Claims

幅方向における四箇所を直角状に折り曲げて成形することで、三辺を定寸平板部とし一辺を一対の半寸平板部でその遊端部分を突き合わせることで四角形状鋼管としたのち、この突き合わせ部に対して仮付け溶接を施工する四角形鋼管の製造設備であって、駆動ローラコンベヤにより仮付け溶接ラインが形成されるとともに、この仮付け溶接ライン上で突き合わせ部を横向きとして長さ方向に搬送される四角形状鋼管の幅ガイド手段が設けられ、前記仮付け溶接ライン中には仮付け作業部が設けられ、この仮付け作業部には外面矯正装置と仮付け溶接機とが設けられ、前記外面矯正装置は、左右一対で相対的に接近離間自在な側部押え体と、昇降自在な上部押え体とからなり、前記四角形状鋼管内において移動自在で、前記仮付け作業部の部分に停止自在な内面矯正装置が設けられ、この内面矯正装置には、その本体の前後方向の複数箇所にそれぞれ左右一対の内加圧体が相対的に接近離間自在に設けられるとともに、本体に対して、内加圧体の上下作用位置が調整自在に構成されていることを特徴とする四角形鋼管の製造設備。
外面矯正装置には、内面矯正装置による内面矯正状態において一対の半寸平板部の外側面の幅方向での位置ずれを検出する検出部が設けられ、この検出部が良検出のときに仮付け溶接機が溶接作動され、不良検出のときに内面矯正装置と外面矯正装置との少なくとも一方が加圧作動されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の四角形鋼管の製造設備。