JP5511054B2

JP5511054B2 - スパイラル造管時の連続走行切断装置

Info

Publication number: JP5511054B2
Application number: JP2009290281A
Authority: JP
Inventors: 大輔中村; 武文仲子; 博朝田
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP2011131283A

Description

本発明は、鋼帯をらせん状に巻きながら、互いに接する鋼帯の端部を溶接してスパイラル鋼管を製造する際の、造管された鋼管を所定の長さに連続走行切断するための装置に関する。

従来、スパイラル鋼管Ｐの製造工程では、例えば、図１に見られるように、アンコイラから送出された鋼帯Ｓを、三組の成形ロール群１ａ，１ｂ，１ｃを備えた成形機に傾斜させて送り込み、所要径のスパイラル状に曲げ加工した後、図示しない溶接機により、板端の当接部に順次溶接を施している（例えば特許文献１、２参照）。
そして、造管された鋼管は造管工程で所定の寸法に切断されている。

造管された鋼管を所定の寸法に切断する際には、走行中にガストーチあるいはプラズマトーチによって溶断している。近年の溶接技術の発展により、造管速度が向上し、これに伴い、鋼管切断機も切断速度が向上してきた。これまでの鋼管切断機では、鋼管の造管周速に対し、プラズマトーチの切断速度が追いつかず、その差速分を、トーチを積載し、鋼管の周囲を回転可能とした回転面盤を回転させ、鋼管周速に追いつかせることで、高速造管での切断を実現していた。
しかし、この方法では種々の鋼管径に対応させるため、大小複数の回転面盤を用意する必要があり、また、鋼管径に応じて回転面盤の組替え作業を要し、造管の生産性を阻害していた。そのために、各種の改良技術が提案されている。

例えば、特許文献３では、スパイラル鋼管を造管しながら所定の長さに切断するスパイラル鋼管切断方法において、ビード位置を検出、あるいは算出し、前記スパイラル鋼管を切断する切断トーチが前記検出、あるいは算出したビード位置では、切断可能速度（Ｖｂ）と鋼管回転周速（Ｖａ）との差（Ｖａ−Ｖｂ）に相当する速度でスパイラル鋼管の回転方向に切断トーチを移動しながら鋼管を切断している。

特開平７−２３２２１２号公報特開平９−１９２７３０号公報特開２００１−１５０１３５号公報

しかしながら、いずれの提案方法であっても、ガストーチあるいはプラズマトーチで溶断する際には、切断する位置を正確に検出する必要がある。切断位置の検出が正確でないと、切断部がずれて切断できなくなる。また、切断によって発生したスパッタ（溶滴）がパイプ内面に飛散し、固着するために除去に手間がかかる。
もともと、ガストーチあるいはプラズマトーチによる連続走行切断は、スパイラル管が大径厚肉であるために行われてきた技術である。例えば、ステンレス鋼帯等を素材とした小径薄肉管をスパイラル造管法によって製造しようとする場合、このような小径薄肉管をスパイラル造管法に製造する際の連続走行切断にガストーチあるいはプラズマトーチを用いる必然性はない。切断砥石やプレスカットによる切断も十分可能である。

本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、ステンレス鋼帯等を素材とした小径薄肉管をスパイラル造管法により製造する際、切断砥石やプレスカットによっても精度良く連続走行切断することが可能な装置を提供することを目的とする。

本発明のスパイラル造管時の連続走行切断装置は、その目的を達成するため、造管されたスパイラル管の搬送速度と同じ速度で走行する台車上に設置されたスパイラル管拘束機と切断機から構成されており、前記スパイラル管拘束機は、先端に回転自在型コロを配した少なくとも三つの押圧具が被拘束スパイラル管の軸芯に向けて放射状に、かつ半径方向に拡縮調整が可能な状態で支持部材に取り付けられており、当該支持部材が前記台車に高さ調整可能な状態で取り付けられていることを特徴とする。
スパイラル管拘束機が二つ設置されており、その間に切断機が配されていることが好ましい。

本発明のスパイラル造管時の連続走行切断装置を用いると、造管後のスパイラル鋼管に切断工具を押し当てて連続走行切断する際に、被切断スパイラル鋼管を先端に回転自在型コロを配した押圧具によって三方から回転自在に拘束しつつ切断工具を押し当てることになる。このため、造管による回転抵抗を増加させることなく、インラインで連続走行切断が可能となる。
また、拘束治具を工夫することにより、従来のロールフォーミング方式による造管装置における走行切断機をそのままスパイラル造管装置に用いることが可能となって、結果的に低コストでスパイラル管を提供できることに繋がる。

一般的なスパイラル造管法を説明する図本発明に用いる切断装置を概略的に説明する正面図と側面図本発明に用いる切断装置の設置状況を概略的に説明する斜視図拘束機の高さ調整機能について説明する図拘束機の同芯拡縮機能について説明する図回転自在型コロの構造を説明する図

スパイラル造管ラインにおいて、造管された鋼管を切断砥石やプレスカットで切断する際には、回転しながら送られてくる被切断鋼管を何らかの形で拘束しないと切断はできない。
そこで、本発明者らは、まず、造管されて回転されながら送られてくる鋼管を回転自在にチャッキングする方法、治具について鋭意検討を重ねてきた。
その結果、先端に回転自在型コロを配した押圧具によって少なくとも三方から押圧することによって被切断鋼管を回転自在に拘束することができ、この状態で切断金具を押し当てれば、被切断鋼管を回転させたままで切断できることを見出した。
以下にその詳細を説明する。

図２，３に、本発明の切断装置及びその造管ライン上の設置形態を概略的に示す。
本発明の切断装置は、造管されたスパイラル管の搬送速度と同じ速度で走行する台車上に設置されたスパイラル管拘束機１１と切断機１２から構成されている。スパイラル管拘束機１１は、先端に回転自在型コロ１３を配した少なくとも三つの押圧具１４を備えている。それぞれの押圧具１４の先端に配する回転自在型コロ１３は一個でも良いが、被拘束スパイラル管と平行に縦列に複数個配することが好ましい。三つの押圧具１４は、被拘束スパイラル管の軸芯に向けて放射状に、かつ半径方向に拡縮調整が可能な状態で支持部材１５に取り付けられている。そして、三つの押圧具１４を支持した支持部材１５は、造管されたスパイラル管の搬送速度（管軸方向の造管速度）と同じ速度でスライドレール１６上を走行する台車１７に、高さ調整ねじ１８により高さが調整可能な状態で取り付けられている。

半径方向への拡縮方法は、旋盤に使用されている同芯拡縮機構と同様の構造であり、図２に示すような予めスパイラル管拘束機１１に取り付けられている拡縮調整ねじ１９を１箇所回すことで、スパイラル管の軸芯に向けた半径方向への拡縮が可能な構造となっている。また、製造するスパイラル管のサイズを変更した場合では、スパイラル管の軸芯が上下方向に移動するため、図２に示す高さ調整ねじ１８によって拘束機の高さを調整できる構造を有する。
スパイラル管の軸芯の移動について、例えばスパイラル管の外径を小さくして製造する場合では、軸芯は図１に示す三組の成形ロール群に近づくような位置に移動するし、管径を大きくする場合では、成形ロール群から遠ざかる位置に軸芯が移動する。
すなわち、被切断スパイラル管の拘束機には、サイズ変更による軸芯の移動に対応するため、同芯拡縮調整機構と高さ調整機構を有することが必要であって、これらの機能によって被切断スパイラル管がサイズ変更されても、拘束機の組替え作業を必要とせずにパイプを拘束することができる。

前記台車１７のスライドレール１６上への設置形態や造管されたスパイラル管の搬送速度（造管速度）と同じ速度で動かす機構は、従前のガストーチあるいはプラズマトーチを用いた切断装置と同じ形態、機構で構わない。本発明で用いる切断装置は、台車１７上に鋼管を回転自在にチャッキングするスパイラル管拘束機１１が備えられていることを特徴としている。そして、二つのスパイラル管拘束機１１の間に切断砥石が取り付けられた切断機１２が備えられている。切断機も、当然、スパイラル管の搬送速度と同じ速度で走行する上記台車上に取り付けられている。切断砥石ではなくプレスカッターやロータリーカッターでも良い。

拘束機によるスパイラル管の拘束方法は、まず製造された被切断スパイラル管の外径に見合ったサイズに拘束機の同芯拡縮調整及び高さ調整を行い、スパイラル管が変形せず且つ管外面に接触疵が発生しない程度に、回転自在型コロが取付けられた押圧具をスパイラル管に押圧する。
ここで図４に拘束機の高さ調整方法を図示する。高さ調整ねじ１８を調整することで拘束機の高さをスパイラル管が排出される高さに合わせることができる。また、図５に同芯拡縮方法を図示する。拡縮調整ねじ１９を調整することによって押圧具をスパイラル管に押圧する。これら二種類の調整によって、拘束機がスパイラル管を拘束した状態を得ることができる。

また押圧具による押圧は、あくまでスパイラル管の外観を損ねない程度での拘束を基本とするが、ここで調整が適切でない場合、例えば押圧力が強くスパイラル管の外観を損ねる場合、あるいは押圧力が弱くスパイラル管の拘束が不十分な場合、あるいはスパイラル管の軸芯と押圧具の軸芯がうまく合っていないがためにスパイラル管と回転自在コロが偏接触している等の場合には、前述した二種類の調整を繰返し行うことでスパイラル管の拘束に適した押圧状態を得なければならない。適切な押圧がなされた後、スパイラル鋼管が切断される。

切断後の拘束解除方法は同芯拡縮調整、すなわち図５に示すように押圧具１４を半径方向に対しての拡径を行うことで、スパイラル管の拘束を解除することができる。このようにスパイラル鋼管を切断する度に、拘束機にて拘束と拘束解除が繰り返される。一般的に、拘束と拘束解除の繰返し操作では、押圧具の拡縮調整のみで済まされるものであり、高さ調整は必要としない。高さ調整が必要となるのは造管初期の調整時のみ、すなわちスパイラル管の軸芯と拘束機の軸芯とを合わせるときのみである。
なお、図２〜５では、スパイラル管拘束機が二つ取り付けられているが、一つでも良い。

図６には回転自在コロを管外周面に押圧するにおいて、管の回転方向の従動性と管軸方向の拘束を両立させるためのボールトランスファーである回転自在型コロの構造を示す。なお、同図は、株式会社フリーベアコーポレーション社製の登録商標「フリーベア」の商品パンフレットから抜粋したものである。
回転自在型コロは、一つの球体であるメインボールとメインボールを包み込むように配置された複数の小ボールから構成される。スパイラル管等の搬送物と接触したメインボールは小ボールに支持されているため、その回転方向は自在であり基本的に上向や下向を問わずに安定した回転性能が得られ、これによってスパイラル管の回転方向に対する従動性と管軸方向の拘束を両立することが可能となる。

次に、上記のスパイラル管拘束機を使用した連続走行切断方法を説明する。
スパイラル管拘束機と切断機を搭載した台車を、造管ライン上の所定位置まで戻し、その位置で拘束機を作動させ、造管されたスパイラル管を回転自在に拘束する。
台車をスパイラル管の管軸方向の搬送速度と同じ速度で走行させつつ、切断機を作動させて、すなわち高速回転している切削砥石をスパイラル管に押し当ててスパイラル管を切断する。切断が終了した時点で、前記スパイラル管拘束機によるスパイラル管の拘束を解除し、台車を所定の位置に戻す。
これらの操作を繰り返すことにより、造管されたスパイラル管は所定の長さに切断される。

なお、被切断スパイラル管のサイズ変更の際には、前述したようにスパイラル管の軸芯が移動するに伴って、半径方向への拡縮調整、及びスパイラル鋼管の軸芯と拘束機の軸心とが一致するように高さ方向への調整が必要となる。これらの調整は、拘束機に予め備え付けられている調整ねじによって各種サイズに変更することができ、被切断スパイラル管がサイズ変更されてもパイプの拘束方法は変わることなく、また別の拘束機に組替える必要なしに造管、連続走行切断することが可能である。

以上に説明した通り、本発明装置を用いた切断方法にあっては、造管されたスパイラル管をインラインで連続走行切断するに当って、先端に回転自在型コロを配した押圧具によって少なくとも三方から押圧することにより、被切断スパイラル管を回転自在に拘束することができる。このため、切断砥石等の切断工具を押し当てても半径方向にずれることがなく、円滑、かつ精度よく切断することができる。
また、上記拘束方法の採用により、被切断スパイラル管の回転自在な拘束が可能になったため、ロールフォーミングで用いられている既存の切断機をそのまま利用することが可能となり、スパイラル造管装置に設置する切断装置として新たな機構・工夫の必要はなくなる。

１１：スパイラル管拘束機１２：切断機
１３：回転自在型コロ１４：押圧具
１５：支持部材１６：スライドレール
１７：台車１８：高さ調整ねじ
１９：拡縮調整ねじ

Claims

造管されたスパイラル管の搬送速度と同じ速度で走行する台車上に設置されたスパイラル管拘束機と切断機から構成されており、前記スパイラル管拘束機は、先端に回転自在型コロを配した少なくとも三つの押圧具が被拘束スパイラル管の軸芯に向けて放射状に、かつ半径方向に拡縮調整が可能な状態で支持部材に取り付けられており、当該支持部材が前記台車に高さ調整可能な状態で取り付けられていることを特徴とするスパイラル造管時の連続走行切断装置。
スパイラル管拘束機が二つ設置されており、その間に切断機が配されている請求項１に記載のスパイラル造管時の連続走行切断装置。