JP5927008B2 - Tube straightening device and pipe straightening method - Google Patents
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Description
本発明は、管材の真円度を矯正する管材矯正装置および管材矯正方法に関する。 The present invention relates to a tube material correcting device and a tube material correcting method for correcting the roundness of a tube material.
パイプラインや杭用に用いられる管材は、その真円度が十分に確保されていないと、溶接等の接合や機械的な接合を行うに当たって、接合不良や品質不良を発生することがある。そのため、予め、管材の軸線方向における様々な部分(軸領域)の真円度を高めることが行われている。 When the roundness of pipe materials used for pipelines and piles is not sufficiently ensured, there are cases where poor bonding and poor quality occur when joining such as welding or mechanical joining. Therefore, the roundness of various portions (axial regions) in the axial direction of the pipe material is increased in advance.
管材の真円度を高める装置として、たとえば、特許文献1に記載された矯正装置が知られている。
この矯正装置は、管材の端部外周に当板を介して配置された第一の油圧シリンダと、管材の管路内に配置されるとともに第二の油圧シリンダにより管材の軸線方向につぶされたときに、管材の径方向に膨出する弾性体とを有している。
矯正装置を使用する際には、まず、管材の形が歪んだ端部に第一の油圧シリンダにより荷重を作用させ、端部の形状を真円状態に保持する。管材の形状は、当板に接続された変位計により測定される。
As an apparatus for increasing the roundness of a pipe material, for example, a correction apparatus described in
The straightening device is arranged in the pipe line of the pipe material and is crushed in the axial direction of the pipe material by the first hydraulic cylinder arranged on the outer periphery of the end portion of the pipe material via the contact plate. Sometimes, it has an elastic body that bulges in the radial direction of the pipe material.
When the straightening device is used, first, a load is applied to the end portion of the pipe having a distorted shape by the first hydraulic cylinder, and the shape of the end portion is held in a perfect circle. The shape of the pipe is measured by a displacement meter connected to the abutment plate.
次に、弾性体を管路内に配置して第二の油圧シリンダにより管材の軸線方向につぶすことで弾性体を管材の径方向に膨出させ、管材の円周方向の応力が降伏応力の100〜120%になるように調節する。ここで、第一の油圧シリンダにより作用させている荷重を解除するとともに、第二の油圧シリンダにより作用させる荷重を増加させ、管材の円周方向の応力が降伏応力の110〜200%になるように調節する。この状態で一定時間(たとえば、30秒程)保持した後、第二の油圧シリンダの荷重を低下させて管材の矯正を終了する。 Next, the elastic body is arranged in the pipe line and crushed in the axial direction of the pipe material by the second hydraulic cylinder to bulge the elastic body in the radial direction of the pipe material, and the stress in the circumferential direction of the pipe material is the yield stress. Adjust to 100-120%. Here, the load applied by the first hydraulic cylinder is released and the load applied by the second hydraulic cylinder is increased so that the circumferential stress of the pipe material becomes 110 to 200% of the yield stress. Adjust to. In this state, after holding for a certain time (for example, about 30 seconds), the load of the second hydraulic cylinder is reduced, and the correction of the pipe material is finished.
管材をこのように矯正することで、管材の円周方向の残留応力がほぼ均等に分布するため、端部が真円に矯正されるという。 By correcting the pipe material in this way, the peripheral stress in the circumferential direction of the pipe material is distributed almost evenly, so the end portion is corrected to a perfect circle.
しかしながら、特許文献1に記載された矯正装置は、両油圧シリンダを交互に作動させたり保持させたりと、様々な手順を経るため、矯正に要する時間が長くかかる問題がある。
However, the correction device described in
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、短時間で管材の軸領域の真円度を矯正することができる管材矯正装置および管材矯正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a pipe straightening device and a pipe straightening method that can correct the roundness of the axial region of the pipe in a short time. To do.
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項1の発明の管材矯正装置は、管材の軸線方向における少なくとも一部である軸領域の真円度を矯正する管材矯正装置であって、円形に形成された自身の内周面を管材の軸領域の外周面に対向させて管材の外周に配置されるリング状のケーシングと、自身の外周面を管材の軸領域の内周面に当接させて管材の内周に配置される内周側ローラと、ケーシングの内周面と管材の外周面との間に圧接力を作用させることで、ケーシングの内周面を矯正型面として、管材の軸領域をケーシングの内周面の形状に倣って形状変形を進行させながら塑性変形させる押圧手段と、管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the pipe straightener of the invention of
これにより、管材の軸領域をケーシングの内周面に沿った円形形状に矯正することができる。この場合の管材に発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラおよびケーシングと管材との線接触領域での管材の板厚方向の圧縮変形が、体積一定則により管材の周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシングの内周面により形状の拘束を受け、ケーシングの内周面の形状に倣って、管材の形状変形が進行する。その結果、有効な矯正が行われる。 Thereby, the axial area | region of a pipe material can be correct | amended by the circular shape along the inner peripheral surface of a casing. In this case, the plastic deformation generated in the pipe material is the same as that of rolling, and the compressive deformation in the thickness direction of the pipe material in the line contact region between the inner roller and the casing and the pipe material is determined by the volume constant law. Converted to stretch deformation in the direction. Elongation deformation in the circumferential direction is constrained by the shape of the inner peripheral surface of the casing in the deformation direction, and the shape deformation of the tube progresses following the shape of the inner peripheral surface of the casing. As a result, effective correction is performed.
請求項2の発明の管材矯正装置は、請求項1において、押圧手段が、内周側ローラをケーシングに向かって管材の内周面に押し付けることにより、ケーシングの内周面と管材の外周面との間に圧接力を作用させることを特徴とする。これにより、内周側ローラに押圧力を与える押圧手段の作用で、管材の断面形状を矯正することができる。
The pipe material straightening device of the invention of
請求項3の発明の管材矯正装置は、請求項2において、回転手段が、管材をその軸線回りに回転させる駆動力を、ケーシングを介して管材に与えることを特徴とする。これにより、ケーシングの外径は管材の外径より大きくなるため、管材に大きなトルクを容易に作用させることができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the pipe material correcting device according to the second aspect, wherein the rotating means applies a driving force for rotating the pipe material around its axis to the pipe material via the casing. Thereby, since the outer diameter of a casing becomes larger than the outer diameter of a pipe material, a big torque can be easily made to act on a pipe material.
請求項4の発明の管材矯正装置は、請求項3において、回転手段が、自身の回転軸線がケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面がケーシングの外周面に当接し、内周側ローラに対するケーシングの径方向外側に配置された外周側ローラと、外周側ローラをその回転軸線回りに回転させるローラ駆動モータと、を有することを特徴とする。これにより、ケーシングを介して管材を内周側ローラと外周側ローラとでケーシングの径方向に挟んで変形させるので、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシングの変形を抑えて精度良く管材の矯正ができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pipe material correcting device according to the third aspect, wherein the rotating means has its own rotation axis parallel to the casing axis, the outer peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the casing, It has an outer peripheral side roller arrange | positioned at the radial direction outer side of a casing, and a roller drive motor which rotates an outer peripheral side roller around the rotating shaft line. As a result, the pipe material is deformed by being sandwiched in the radial direction of the casing by the inner peripheral roller and the outer peripheral roller via the casing, so that even when the correction load is large, the deformation of the casing can be suppressed and the pipe material can be corrected with high accuracy. .
請求項5の発明の管材矯正装置は、請求項3において、回転手段が、自身の回転軸線がケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面がケーシングの外周面に当接し、内周側ローラに対するケーシングの径方向外側から互いにケーシングの周方向の反対側に位置をずらしてそれぞれ配置された一対の外周側ローラと、一対の外周側ローラをそれらの各回転軸線回りに同一方向にそれぞれ回転させるローラ駆動モータと、を有することを特徴とする。これにより、一対の外周側ローラの間にケーシングを挟むように確実に支持し、管材と内周側ローラとの相対的な回転力を高めることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the pipe material correcting device according to the third aspect, wherein the rotating means has its own rotation axis parallel to the casing axis, the outer peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the casing, A pair of outer peripheral rollers disposed with their positions shifted from the outer side in the radial direction of the casing to the opposite sides of the circumferential direction of the casing, and rollers that rotate the pair of outer peripheral rollers in the same direction around their respective rotation axes And a drive motor. Thereby, it can support reliably so that a casing may be pinched | interposed between a pair of outer peripheral side rollers, and the relative rotational force of a pipe material and an inner peripheral side roller can be heightened.
請求項6の発明の管材矯正装置は、請求項4または5において、回転手段が、自身の回転軸線がケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面がケーシングの外周面に当接し、管材と内周側ローラとが管材の軸線回りに相対的に回転するように案内するガイドローラを、外周側ローラと別に有することを特徴とする。これにより、管材と内周側ローラとの相対的な回転をより安定させることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the pipe straightening device according to the fourth or fifth aspect, wherein the rotating means has its own rotation axis parallel to the casing axis and the outer peripheral surface abuts the outer peripheral surface of the casing. A guide roller for guiding the peripheral side roller so as to rotate relatively around the axis of the tube material is provided separately from the outer peripheral side roller. Thereby, the relative rotation of a pipe material and an inner peripheral side roller can be stabilized more.
請求項7の発明の管材矯正装置は、請求項4または5において、内周側ローラおよび外周側ローラをそれぞれの回転軸線回りに回転可能に支持し、押圧手段およびローラ駆動モータが取り付けられた機台を備えることを特徴とする。これにより、例えば、機台を水平面上に配置することで、内周側ローラの位置を固定した状態で、ケーシングが配置された管材をその軸線回りに回転させながら軸領域の真円度を矯正することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the pipe material straightening device according to the fourth or fifth aspect, wherein the inner peripheral side roller and the outer peripheral side roller are rotatably supported around their respective rotation axes, and the pressing means and the roller drive motor are attached. It is provided with a stand. Thus, for example, by arranging the machine base on a horizontal plane, the roundness of the axial region is corrected while rotating the tube material on which the casing is arranged around the axis line in a state where the position of the inner peripheral roller is fixed. can do.
請求項8の発明の管材矯正装置は、請求項2において、回転手段が、管材をその軸線回りに回転させる駆動力を、内周側ローラを介して管材に与えることを特徴とする。これにより、内周側ローラにより管材に直接駆動力を作用させることで、管材をその軸線回りに、より確実に回転させることができる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the pipe material correcting device according to the second aspect, wherein the rotating means applies a driving force for rotating the pipe material about its axis to the pipe material via the inner peripheral side roller. Thus, the driving force can be directly applied to the pipe material by the inner peripheral side roller, whereby the pipe material can be rotated more reliably around the axis.
請求項9の発明の管材矯正装置は、請求項1〜8のいずれかにおいて、内周側ローラが、管材の軸線を対称の軸として複数備えられていることを特徴とする。これにより、より短時間で、管材の軸領域を円形に近い形状に矯正することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the pipe material straightening device according to any one of the first to eighth aspects, wherein a plurality of inner peripheral rollers are provided with the axis of the pipe material as a symmetrical axis. Thereby, the axial area | region of a pipe material can be correct | amended in the shape near circular in a shorter time.
請求項10の発明の管材矯正装置は、請求項1において、押圧手段が、ケーシングを内周側ローラに向かって管材の外周面に押し付けることにより、ケーシングの内周面と管材の外周面との間に圧接力を作用させることを特徴とする。これにより、ケーシングに押圧力を与える押圧手段の作用で管材を矯正することができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the pipe straightening device according to the first aspect, the pressing means presses the casing against the outer peripheral surface of the pipe toward the inner peripheral side roller, whereby the inner peripheral surface of the casing and the outer peripheral surface of the pipe A pressure contact force is applied between them. Thereby, a pipe material can be corrected by the effect | action of the press means which gives a pressing force to a casing.
請求項11の発明の管材矯正装置は、請求項10において、回転手段が、管材をその軸線回りに回転させる駆動力を、ケーシングを介して管材に与えることを特徴とする。これにより、ケーシングの外径は管材の外径より大きくなるため、管材に大きなトルクを容易に作用させることができる。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the pipe material straightening device according to the tenth aspect, wherein the rotating means applies a driving force for rotating the pipe material around its axis to the pipe material via the casing. Thereby, since the outer diameter of a casing becomes larger than the outer diameter of a pipe material, a big torque can be easily made to act on a pipe material.
請求項12の発明の管材矯正装置は、請求項11において、回転手段が、自身の回転軸線がケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面がケーシングの外周面に当接し、内周側ローラに対するケーシングの径方向外側に配置された外周側ローラと、外周側ローラをその回転軸線回りに回転させるローラ駆動モータと、を有することを特徴とする。これにより、ケーシングを介して管材を内周側ローラと外周側ローラとでケーシングの径方向に挟んで変形させるので、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシングの変形を抑えて精度良く管材の矯正ができる。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the pipe material correcting device according to the eleventh aspect, wherein the rotation means has its own rotation axis parallel to the casing axis, the outer peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the casing, and It has an outer peripheral side roller arrange | positioned at the radial direction outer side of a casing, and a roller drive motor which rotates an outer peripheral side roller around the rotating shaft line. As a result, the pipe material is deformed by being sandwiched in the radial direction of the casing by the inner peripheral roller and the outer peripheral roller via the casing, so that even when the correction load is large, the deformation of the casing can be suppressed and the pipe material can be corrected with high accuracy. .
請求項13の発明の管材矯正装置は、請求項12において、押圧手段が、外周側ローラを介して、ケーシングを内周側ローラに向かって管材の外周面に押し付けることを特徴とする。これにより、構成が簡略化する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the pressing means presses the casing against the outer peripheral surface of the pipe member toward the inner peripheral side roller via the outer peripheral side roller. This simplifies the configuration.
請求項14の発明の管材矯正装置は、請求項12または13において、回転手段が、自身の回転軸線がケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面がケーシングの外周面に当接し、管材と内周側ローラとが管材の軸線回りに相対的に回転するように案内するガイドローラを、外周側ローラと別に有することを特徴とする。これにより、管材と内周側ローラとの相対的な回転をより安定させることができる。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the twelfth or thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth or thirteenth aspect, the rotating means has its own rotation axis parallel to the casing axis and the outer peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the casing. A guide roller for guiding the peripheral side roller so as to rotate relatively around the axis of the tube material is provided separately from the outer peripheral side roller. Thereby, the relative rotation of a pipe material and an inner peripheral side roller can be stabilized more.
請求項15の発明の管材矯正装置は、請求項1〜14のいずれかにおいて、押圧手段による押し付け力を、管材の肉厚変化によらず定圧に制御する定圧制御手段を備えることを特徴とする。これにより、塑性変形に要する荷重が安定し整形精度が向上する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the pipe straightening device according to any one of the first to fourteenth aspects, further comprising constant pressure control means for controlling the pressing force by the pressing means to a constant pressure regardless of a change in the thickness of the pipe material. . This stabilizes the load required for plastic deformation and improves the shaping accuracy.
請求項16の発明の管材矯正装置は、請求項1〜15のいずれかにおいて、ケーシングが周方向に複数に分割可能とされていることを特徴とする。これにより、ケーシングを管材の軸方向のどの位置にも簡単に配置できるようになる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in any one of the first to fifteenth aspects, the casing can be divided into a plurality of parts in the circumferential direction. As a result, the casing can be easily arranged at any position in the axial direction of the pipe material.
請求項17の発明の管材矯正装置は、請求項16において、ケーシングが周方向に複数の分割ピースに分割され、隣接する分割ピースの端部に設けた重なり片に位置決めピンを貫通させることにより、隣接する分割ピースが相互に連結され、それにより一定径を有するケーシングが構成されており、しかも、位置決めピンを外した状態にすることで、分割ピースを周方向に所定範囲だけスライド自在に支持するスライド機構が、隣接する分割ピースの重なり片間に設けられていることを特徴とする。
The pipe material correcting device of the invention of
請求項18の発明の管材矯正方法は、管材の軸線方向における少なくとも一部である軸領域の真円度を矯正する管材矯正方法であって、内周面が円形に形成されたリング状のケーシングの内周面を軸領域の外周面に対向させて管材の外周にケーシングを配置すると共に、外周面を管材の軸領域の内周面に当接させて管材の内周に内周側ローラを配置し、ケーシングの内周面と管材の外周面との間に圧接力を作用させることで、ケーシングの内周面を矯正型面として管材の軸領域をケーシングの内周面の形状に倣って形状変形を進行させながら塑性変形させるとともに、管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させることを特徴とする。
The pipe straightening method of the invention of
これにより、管材の軸領域をケーシングの内周面に沿った円形形状に矯正することができる。この場合の管材に発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラおよびケーシングと管材との線接触領域での管材の板厚方向の圧縮変形が、体積一定則により管材の周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシングの内周面により形状の拘束を受け、ケーシングの内周面の形状に倣って管材の形状変形が進行する。その結果、有効な矯正が行われる。 Thereby, the axial area | region of a pipe material can be correct | amended by the circular shape along the inner peripheral surface of a casing. In this case, the plastic deformation generated in the pipe material is the same as that of rolling, and the compressive deformation in the thickness direction of the pipe material in the line contact region between the inner roller and the casing and the pipe material is determined by the volume constant law. Converted to stretch deformation in the direction. Elongation deformation in the circumferential direction is constrained by the shape of the inner peripheral surface of the casing in the deformation direction, and the shape deformation of the tube progresses following the shape of the inner peripheral surface of the casing. As a result, effective correction is performed.
請求項19の発明の管材矯正方法は、管材とケーシングおよび内周側ローラとを軸方向に相対移動させることで、軸領域を変化させることを特徴とする。これにより、整形幅を拡大することができる。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a method for correcting a pipe material, wherein the axial region is changed by relatively moving the pipe material, the casing, and the inner peripheral side roller in the axial direction. Thereby, the shaping width can be expanded.
請求項1の発明によれば、圧延と同様のメカニズムにより管材の軸領域を短時間で矯正することができる。
According to invention of
請求項2の発明によれば、内周側ローラに押圧力を与える押圧手段の作用により、管材の断面形状を適正に矯正することができる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、管材に大きなトルクを容易に作用させることができる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシングの変形を抑えて精度良く管材の矯正ができる。 According to the invention of claim 4, even when the straightening load is large, the deformation of the casing can be suppressed and the pipe can be straightened with high accuracy.
請求項5の発明によれば、管材と内周側ローラとの相対的な回転力を高めることができる。
According to invention of
請求項6の発明によれば、管材と内周側ローラとの相対的な回転をより安定させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the relative rotation between the tube material and the inner peripheral side roller can be further stabilized.
請求項7の発明によれば、機台を水平面上に配置することで、内周側ローラの位置を固定した状態で、ケーシングが配置された管材をその軸線回りに回転させながら軸領域の真円度を矯正することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, by arranging the machine base on a horizontal plane, the axial region is secured while rotating the pipe member on which the casing is disposed around the axis line in a state where the position of the inner peripheral roller is fixed. Circularity can be corrected.
請求項8の発明によれば、内周側ローラにより管材に直接駆動力を作用させることで、管材をその軸線回りに、より確実に回転させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the tube material can be rotated more reliably around its axis by causing the inner peripheral side roller to directly apply the driving force to the tube material.
請求項9の発明によれば、より短時間で、管材の軸領域を円形に近い形状に矯正することができる。 According to invention of Claim 9, the axial area | region of a pipe material can be correct | amended in the shape close | similar to circular in a shorter time.
請求項10の発明によれば、ケーシングに押圧力を与える押圧手段の作用で管材を矯正することができる。 According to the invention of claim 10, the pipe material can be corrected by the action of the pressing means for applying a pressing force to the casing.
請求項11の発明によれば、管材に大きなトルクを容易に作用させることができる。
According to the invention of
請求項12の発明によれば、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシングの変形を抑えて精度良く管材の矯正ができる。
According to the invention of
請求項13の発明によれば、構成の簡略化が図れる。
According to the invention of
請求項14の発明によれば、管材と内周側ローラとの相対的な回転をより安定させることができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the relative rotation between the tube material and the inner peripheral side roller can be further stabilized.
請求項15の発明によれば、塑性変形に要する荷重が安定し整形精度の向上が図れる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the load required for plastic deformation is stabilized and the shaping accuracy can be improved.
請求項16の発明によれば、ケーシングを管材の軸方向のどの位置にも簡単に配置できるようになる。
According to the invention of
請求項17の発明によれば、ケーシングを完全にばらさずに、分割ピースをスライドさせることにより、ケーシングの径を拡大して、位置を調整することができ、ケーシングの装着性がよくなる。
According to the invention of
請求項18の発明によれば、圧延と同様のメカニズムにより管材の軸領域を短時間で矯正することができる。
According to invention of
請求項19の発明によれば、整形幅を拡大することができる。 According to the invention of claim 19, the shaping width can be enlarged.
以下、本発明に係る管材矯正装置の第1実施形態を、図1から図8を参照しながら説明する。
図1および図2に示すように、本管材矯正装置1は、管材Tの真円度を矯正する装置である。なお、真円度とは、本明細書では、管材のある断面における最大外径と最小外径との差のことを意味する。そして、真円度を矯正するとは、管材を真円度がゼロに近づくように矯正することを意味する。真円度がゼロに近いほど、管材の断面形状は真円に近くなる。
Hereinafter, a first embodiment of a pipe material straightening device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
As shown in FIGS. 1 and 2, the main
以下では、本管材矯正装置1が、管材Tにおける軸線C1方向における一端部(軸領域)T1を矯正する場合を例にとって説明する。
本実施形態の管材矯正装置1は、リング状をなすとともに内周面11aが管材Tの一端部T1の外周面に取り付けられるケーシング11と、管材Tの一端部T1の内周面に外周面が当接する内周側ローラ12と、内周側ローラ12を一端部T1の内周面に押し付ける油圧ジャッキ(押圧手段)13と、内周側ローラ12に対してケーシング11に取り付けられた管材Tを回転させる回転手段15とを備えている。管材Tの軸線C1、ケーシング11の軸線C2、内周側ローラ12の軸線C3は、全て水平方向を向くように設定され、内周側ローラ12は、管材Tの下端部の内周に配置されている。
Below, the main pipe
The tubular
ケーシング11の内周面11aは、ケーシング11の軸線C2方向に平行に見たときに、真円形またはほぼ真円形に形成されている。ケーシング11は、鉄鋼などの金属で形成されている。なお、ケーシング11の剛性は、管材Tの剛性より充分高いことが好ましい。ケーシング11は、管材Tの一端部T1と同軸か平行になるように取り付けられている。
The inner
ケーシング11の内径は、管材Tの外径よりわずかに小さく設定されていて、ケーシング11を管材Tに取り付けたときに管材Tがかしめられる、すなわち、ケーシング11が固く密着した状態で一端部T1に取り付けられることが好ましい。しかし、必ずしもケーシング11の内径が管材Tの外径より小さく設定されていなくてもよく、ケーシング11と管材Tの間の加重部以外の箇所に多少の隙間があく程度であってもよい。
The inner diameter of the
管材矯正装置1は、板状に形成された機台21を備えている。機台21は、水平面G上に配置される。機台21の上面には支持台22が固定されていて、支持台22の天板23の下面には前述の油圧ジャッキ13が取り付けられている。油圧ジャッキ13は、本体13aとピストン13bとを有していて、本体13aは油圧によりピストン13bを、管材Tの軸線C1に対して直交する方向となる上下方向Zに移動させることができる。油圧ジャッキ13は、内周側ローラ12を管材Tの一端部T1の内周面に押し付けることで、一端部T1を塑性変形させることができるように出力が設定されている。
The pipe
本実施形態では、内周側ローラ12は略円柱状に形成されている。内周側ローラ12は、自身の中心軸線C3回りに回転可能となるようにピストン13bの先端に取り付けられている。内周側ローラ12は、中心軸線C3が管材Tの軸線C1と平行になるとともに、外周面が管材Tの一端部T1の内周面に当接するように管材Tの管路内に配置されている。内周側ローラ12の外径は、管材Tの内径より小さくなるように設定されている。内周側ローラ12は、たとえば、鉄鋼などの表面に保護層を設けることで構成されている。
In this embodiment, the inner
回転手段15は、外周面がケーシング11の外周面に当接する外周側ローラ16と、外周側ローラ16をその中心軸線C4回りに回転させるローラ駆動モータ17と、管材Tが軸線C1回りに回転するように案内する一対のガイドローラ18とを有している。
The rotating means 15 includes an outer
図1に示すように、外周側ローラ16は、中心軸線C4がケーシング11の軸線C2と平行になるように配置され、機台21の上面に固定された回転台24によって中心軸線C4回りに回転可能に支持されている。外周側ローラ16は、図2に示すように、ケーシング11のうち内周側ローラ12に隣接する部分の径方向外側に配置されている。
As shown in FIG. 1, the outer
なお、以下では、ケーシング11の径方向を単に「径方向」、ケーシング11の周方向を単に「周方向」とそれぞれ称する。本実施形態では、内周側ローラ12の鉛直下方に外周側ローラ16が配置され、外周側ローラ16と内周側ローラ12との間にケーシング11と管材Tが挟まれている。また、図1に示すように、ローラ駆動モータ17は機台21の上面に取り付けられている。
Hereinafter, the radial direction of the
このように、本実施形態では、回転手段15は、管材Tを管材Tの軸線C1回りに回転させる駆動力を、ケーシング11を介して管材Tに与えるように構成されている。
Thus, in the present embodiment, the rotating
それぞれのガイドローラ18は、自身の中心軸線C5がケーシング11の軸線C2と平行になるとともに、外周面がケーシング11の外周面に当接するように配置されている。ガイドローラ18は、ケーシング11の軸線C2から、外周側ローラ16の中心軸線C4までの距離と、ガイドローラ18の中心軸線C5までの距離との差が、外周側ローラ16の半径とガイドローラ18の半径との差に等しくなるように配置されている。ガイドローラ18は、機台21の上面に固定された回転台25によって中心軸線C5回りに回転可能に支持されている。外周側ローラ16およびガイドローラ18は、それぞれが金属や硬い樹脂などで略円柱状に形成されている。
Each
次に、本実施形態の管材矯正方法を、管材矯正装置1を用いて管材Tの一端部T1を矯正する場合で説明する。
図3に示すように、本管材矯正方法は、管材Tの一端部T1にケーシング11を取り付ける固定具取り付け工程S1と、内周側ローラ12に対して管材Tを回転させて管材Tの形状を矯正する管材矯正工程S2とを備えている。
Next, the pipe material straightening method of the present embodiment will be described in the case where one end portion T1 of the pipe material T is straightened using the
As shown in FIG. 3, in the present pipe material correcting method, the fixture T mounting step S <b> 1 for attaching the
本管材矯正方法で矯正される管材Tは、たとえば、図4(a)に示すように、一端部T1に局部的な凹部や凸部などの変形T2が存在するものや、図4(b)に示すように、一端部T1全体の断面形状が楕円形などの非円形のもので、真円度が低いものである。 For example, as shown in FIG. 4 (a), the tube material T corrected by the present pipe material correcting method has a deformation T2 such as a local concave portion or convex portion at one end T1, or FIG. 4 (b). As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the entire one end portion T1 is a non-circular shape such as an ellipse, and the roundness is low.
まず、固定具取り付け工程S1において、図5に示すように、管材Tの一端部T1の外周面にケーシング11を取り付ける。このとき、管材Tの外径よりわずかに小さい内径を有するケーシング11を選択する。様々な管材に対応するために、内径の異なる様々な仕様のケーシングを備えておくことが好ましい。
First, in the fixture attaching step S1, the
続いて、油圧ジャッキ13により内周側ローラ12を上方に移動させた状態で、ケーシング11を取り付けた管材Tを移動させ、外周側ローラ16および一対のガイドローラ18の外周面をケーシング11の外周面にそれぞれ当接させるとともに、管材Tの管路内に内周側ローラ12を配置する。そして、油圧ジャッキ13により内周側ローラ12を下方に移動させて内周側ローラ12を管材Tにおける一端部T1の内周面に押し付けることで、管材Tの外周面とケーシング11の内周面に圧接力を作用させ、それによりケーシング11の内周面を矯正型面として管材Tの一端部T1を塑性変形させる。それと同時に、ローラ駆動モータ17を動作させて内周側ローラ12に対して管材Tを管材Tの軸線C1回りに回転させる。このとき、内周側ローラ12の中心軸線C3は、管材Tの軸線C1と平行になっている。
Subsequently, in a state where the inner
このように、一端部T1の内周面全周にわたり内周側ローラ12で矯正することで、変形部T2の変形度合が小さくなったり楕円形が修正されたりして、管材Tの真円度が矯正される。なお、管材Tを軸線C1回りに1回転させても矯正が不充分な場合には、管材Tを軸線C1回りに繰り返して回転させることで、管材Tの真円度をさらに向上させることができる。この場合の管材Tに発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラ12およびケーシング11と管材Tとの線接触領域での径方向の圧縮変形が、体積一定則により周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシング11の内周面11aにより形状の拘束を受け、ケーシング11の内周面11aの形状に倣って、管材Tの形状変形が進行する。その結果、有効な矯正が行われる。
In this way, by correcting with the inner
以上説明したように、本実施形態の管材矯正装置1および管材矯正方法によれば、ケーシング11で管材Tの一端部T1の外周面を支持しながら内周側ローラ12を一端部T1の内周面に押し付けて一端部T1を塑性変形させつつ、内周側ローラ12に対して管材Tを軸線C1回りに回転させる。このため、管材Tの一端部T1をケーシング11の内周面11aに沿った真円の形状に矯正することができる。
また、ケーシング11と管材Tとの間に圧接力を作用させつつ、管材Tを軸線C1回りに回転させることで管材Tを矯正するので、特許文献1に記載された従来の矯正装置に比べて、短時間で管材の真円度を矯正することができる。
As described above, according to the pipe
In addition, since the tube material T is corrected by rotating the tube material T around the axis C1 while applying a pressure contact force between the
回転手段15は、管材Tを軸線C1回りに回転させる駆動力をケーシング11を介して管材Tに与えるように構成されている。ケーシング11の外径は管材Tの外径より大きくなるため、管材Tに大きなトルクを容易に作用させることができる。
The rotating means 15 is configured to apply a driving force for rotating the tube material T about the axis C <b> 1 to the tube material T via the
回転手段15は、外周側ローラ16とローラ駆動モータ17とを有する。ケーシング11を介して管材Tを内周側ローラ12と外周側ローラ16とで径方向に挟んで変形させることで、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシング11の変形を抑えて精度良く管材Tの矯正ができる。
The rotating
回転手段15はガイドローラ18を有するため、内周側ローラ12に対して管材Tを管材Tの軸線C1回りに、より安定させて回転させることができる。管材矯正装置1は機台21を備えるため、機台21を水平面G上に配置することで、内周側ローラ12の位置を固定した状態で、ケーシング11が取り付けられた管材Tを軸線C1回りに回転させながら管材Tの一端部T1の真円度を矯正することができる。また、ケーシング11の剛性を管材Tの剛性より充分高く設定することで、管材Tの初期の残留応力や変形によらず、管材Tをケーシング11の内周面11aに沿わせて均一に矯正することができる。
Since the rotation means 15 includes the
なお、本実施形態では、以下に説明するように管材矯正装置1の構成を様々に変更することができる。
In addition, in this embodiment, the structure of the pipe
たとえば、図6に示す管材矯正装置2のように、内周側ローラ12を、管材Tの軸線C1を対称の軸として複数(本変形例では2つ)備えるように構成してもよい。本変形例では、それぞれの内周側ローラ12に対して、内周側ローラ12を一端部T1の内周面に押し付ける油圧ジャッキ13が備えられている。管材矯正装置2をこのように構成することで、より短時間で、一端部T1を円形に近い形状に矯正することができる。
For example, as in the tube
また、図7に示す管材矯正装置3のように、前記第1実施形態の管材矯正装置1における回転手段15に代えて、回転手段31を備えてもよい。この回転手段31は、内周側ローラ12を中心軸線C3回りに回転させるローラ駆動モータ32を備えている。本変形例の回転手段31は、管材Tを軸線C1回りに回転させる駆動力を内周側ローラ12を介して管材Tに与えるように構成されている。管材矯正装置3をこのように構成することでも、内周側ローラ12に対して管材Tを管材Tの軸線C1回りに回転させることができる。内周側ローラ12により管材Tに直接駆動力を作用することで、たとえば、管材Tとケーシング11との間に隙間がある場合であっても、管材Tを軸線C1回りにより確実に回転させることができる。
Further, as in the tube
なお、管材矯正装置1にさらにローラ駆動モータ32を備えることで、管材Tを内周側ローラ12および外周側ローラ16の両方により回転させてもよい。
In addition, the tube
図8に示す管材矯正装置4のように、管材矯正装置1において、内周側ローラ12に対する下方における周方向の一方側に外周側ローラ16を配置するとともに、周方向の他方側に1つのガイドローラ18を配置してもよい。管材矯正装置4をこのように構成することで、1つの内周側ローラ12と1つのガイドローラ18とにより、内周側ローラ12を下方から安定的に支持することができる。
As in the tube material straightening device 4 shown in FIG. 8, in the tube
なお、前記第1実施形態およびその変形例では、ガイドローラ18は必須の構成要素ではない。内周側ローラ12およびガイドローラ18だけで、ケーシング11が取り付けられた管材Tを安定的に支持できる場合もあるからである。
In the first embodiment and its modifications, the
次に、本発明の第2実施形態について図9から図11を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11. However, the same parts as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only differences will be described. explain.
図9および図10に示すように、本実施形態の管材矯正装置5は、管材Tを固定した状態で、管材Tの軸線C1回りに内周側ローラ12が回転するように構成されている。本管材矯正装置5は、前記第1実施形態の管材矯正装置1において機台21が備えられておらず、回転手段15に代えて回転手段41を備えている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
回転手段41は、中心軸線C4がケーシング11の軸線C2と平行になるとともに、外周面がケーシング11の外周面に当接するように配置された一対の外周側ローラ16と、一対の外周側ローラ16を中心軸線C4回りに同一方向にそれぞれ回転させるローラ駆動モータ17とを有する。図10に示すように、一対の外周側ローラ16は、内周側ローラ12に対して、ケーシング11のうち内周側ローラ12に隣接する部分の径方向外側から互いに周方向の反対側に位置をずらしてそれぞれ配置されている。
The rotating means 41 includes a pair of outer
本実施形態では、ローラ駆動モータ17は回転台24に取り付けられ、回転台24はさらに支持台22に固定されている。そして、支持台22に一体となった内周側ローラ12、油圧ジャッキ13、一対の外周側ローラ16およびローラ駆動モータ17が、ローラ駆動モータ17を駆動することで、管材Tの軸線C1回りに回転する。
In the present embodiment, the
このように構成された本実施形態の管材矯正装置5によれば、簡単な構成で管材Tの一端部T1の真円度を矯正することができる。さらに、一対の外周側ローラ16を備えることで、外周側ローラ16の間にケーシング11を挟むように確実に支持するとともに、管材Tに対する内周側ローラ12の回転力を高めることができる。
According to the
管材Tの外径が大きい場合など、管材Tを軸線C1回りに回転させることができない場合であっても、内周側ローラ12を軸線C1回りに回転させることで管材Tの一端部T1の矯正を行うことができる。
Even when the tube material T cannot be rotated about the axis C1, such as when the outer diameter of the tube material T is large, the one end T1 of the tube material T is corrected by rotating the inner
なお、本実施形態では、図11に示す管材矯正装置6のように、管材矯正装置5の回転手段41に代えて、前述の回転手段31、すなわちローラ駆動モータ32を備えてもよい。管材矯正装置6をこのように構成することで、ローラ駆動モータ32を駆動して内周側ローラ12を中心軸線C3回りに回転させることで、管材Tに対して内周側ローラ12を軸線C1回りに回転させることができる。
In this embodiment, as in the tube material straightening device 6 shown in FIG. 11, the
本実施形態の管材矯正装置5にさらにローラ駆動モータ32を備えることで、内周側ローラ12および外周側ローラ16の両方により管材Tに対して回転するように構成してもよい。
The
次に、本発明の第3実施形態について図12を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12, but the same parts as those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only different points will be described.
本実施形態の管材矯正装置7は、前述のケーシング11と、3つの内周側ローラ12と、それぞれの内周側ローラ12を径方向外側に付勢する押圧手段51と、不図示の回転手段とを備えている。
The pipe
押圧手段51は、管材Tの一端部T1において軸線C1上に配置される本体部52と、本体部52に対する径方向外側に軸線C1回りに周方向に等角度ごとに配置された3つの支持部材53と、それぞれの支持部材53と本体部52とを接続する3つのバネ部材54とを有する。
The pressing means 51 includes a
それぞれの支持部材53は、内周側ローラ12を内周側ローラ12の中心軸線C3回りに回転可能に支持している。バネ部材54は、内周側ローラ12を一端部T1の内周面に当接させた状態で、内周側ローラ12を径方向外側に付勢するとともに、一端部T1を塑性変形させるように調節されている。すなわち、内周側ローラ12を一端部T1の内周面に当接させたときバネ部材54が一端部T1に与える応力は、管材Tを形成する材料の降伏応力以上となるように設定されている。回転手段は、それぞれの内周側ローラ12を中心軸線C3回りに同一方向に回転させる。
Each
このように構成された本実施形態の管材矯正装置7が管材Tの一端部T1を矯正する場合には、まず、固定具取り付け工程S1において、前記第1実施形態と同様に、管材Tの一端部T1の外周面にケーシング11を取り付ける。
When the
続いて、管材矯正工程S2において、一端部T1の管路内に、本体部52と一体となった内周側ローラ12、支持部材53およびバネ部材54を配置する。そして、バネ部材54により内周側ローラ12を径方向外側に付勢して一端部T1を塑性変形させつつ、回転手段によりそれぞれの内周側ローラ12を回転させることで、全周にわたり一端部T1の真円度を矯正する。
Subsequently, in the pipe material correcting step S2, the inner
次に、本発明の第4実施形態について図13および図14を参照しながら説明する。
前記第1実施形態〜第3実施形態では、内周側ローラを油圧ジャッキ13により管材Tの内周面に押し付けることで、管材Tの外周面とケーシング11の内周面との間に圧接力を作用させる場合を述べたが、図13に示すように、本第4実施形態の管材矯正装置101では、油圧ジャッキ113により外周側ローラ116に上向きの押圧力を作用させることで、ケーシング11を内周側ローラ112に向かって管材Tの外周面に押し付けるようにしている。従って、外周側ローラ116は上下移動可能とされ、内周側ローラ112は位置固定とされている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first to third embodiments, the inner peripheral roller is pressed against the inner peripheral surface of the tube T by the
以下では、本管材矯正装置1が、管材Tにおける軸線C1方向における一端部(軸領域)T1を矯正する場合を例にとって説明する。
本実施形態の管材矯正装置101は、図13に原理構成を示すように、円形に形成された自身の内周面11aを管材Tの一端部T1の外周面に対向させて管材Tの外周に配置されるリング状のケーシング11と、管材Tの一端部T1の内周面に外周面を当接させて管材Tの内周に配置される内周側ローラ112と、ケーシング11の外周面に当接してケーシング11に対して回転力を与えると共に上向きの押圧力を作用させる外周側ローラ116と、外周側ローラ116を回転駆動するローラ駆動モータ114と、ケーシング11の外周面に当接してケーシング11を支持するとともにケーシング11の回転を案内する一対のガイドローラ118と、外周側ローラ116に上向きの押圧力を与える油圧ジャッキ(押圧手段)113と、を備えている。外周側ローラ116とローラ駆動モータ114とガイドローラ118は、管材Tと内周側ローラ112とを管材Tの軸線C1回りに相対的に回転させる回転手段115を構成している。
Below, the main pipe
As shown in FIG. 13, the
ここで、図13および図14に示すように、管材Tの軸線C1、ケーシング11の軸線C2、内周側ローラ112の軸線C3、外周側ローラ116の軸線C4は、全て互いに平行で水平方向を向くように設定され、内周側ローラ112は管材Tの下端部の内周に配置され、外周側ローラ116は内周側ローラ112の鉛直下方に配置されている。
Here, as shown in FIGS. 13 and 14, the axis C1 of the pipe T, the axis C2 of the
ケーシング11の内周面11aは、ケーシング11の軸線C2方向に平行に見たときに、真円形またはほぼ真円形に形成されている。ケーシング11は、鉄鋼などの金属で形成されている。なお、ケーシング11の剛性は、管材Tの剛性より充分高いことが好ましい。
The inner
ケーシング11の内径は、管材Tの外径よりわずかに大きく設定されていて、ケーシング11を管材Tの外周に配置して、外周側ローラ116でケーシング11を支持したとき、ケーシング11の上端部の内周と管材Tの上端部の外周との間にわずかに隙間があく程度にケーシング11の内径が設定されている。
The inner diameter of the
図14に示すように、管材矯正装置101は機台121を備えている。機台121は、移動用の走行車輪151を備えており、水平面G上に配置されている。機台121の上面には支持台122が立設され、支持台122には、内周側ローラ112を支持する支持軸140の基部が軸線を水平に向けて固定されており、支持軸140の先端の細径部141の外周にベアリング142を介して、略円筒状に形成された内周側ローラ112が自身の中心軸線C3回りに回転自在に取り付けられている。なお、内周側ローラ112の外径は、管材Tの内径より小さくなるように設定されており、内周側ローラ112は、たとえば、鉄鋼などの表面に保護層を設けることで構成されている。
As shown in FIG. 14, the pipe
また、機台121には、固定フレーム123が設けられており、この固定フレーム123には、外周側ローラ116を支持する上下動フレーム124が上下方向スライド自在に支持されている。この上下動フレーム124は、上下動フレーム124の下方に配置した油圧ジャッキ113により上下させられるもので、この上下動フレーム124に、外周側ローラ116をベアリング126を介して回転自在に支持する支持軸125が固定されている。
The
外周側ローラ116には、外周側ローラ116と一体に回転できるようにギヤ127が取り付けられており、このギヤ127が、上下動フレーム124に軸受131を介して回転自在に支持された被駆動軸130と一体回転するギヤ132に噛み合っている。被駆動軸130は、回転継手119を介して、機台121に固定されたローラ駆動モータ114の駆動軸に連結されており、このローラ駆動モータ114の回転が、上下動フレーム124の上下動に拘わらず、回転継手119を介して被駆動軸130に伝達され、被駆動軸130に伝達された回転が、ギヤ132およびギヤ127を介して外周側ローラ116に伝達されるようになっている。また、油圧ジャッキ113により上下動フレーム124に伝えられた上下方向Zの押圧力は、支持軸125およびベアリング126を介して外周側ローラ116に伝達されるようになっている。
A
油圧ジャッキ113は、外周側ローラ116を介してケーシング11を管材Tの一端部T1の外周面に押し付けることで、ケーシング11の内周面11aと管材Tの外周面との間に圧接力を作用させ、それにより、ケーシング11の内周面11aを矯正型面として管材Tの一端部T1を塑性変形させることができるように出力が設定されている。この油圧ジャッキ113の油圧供給路の途中には、図13に示すように、油圧ジャッキ113によるケーシング11に対する押し付け力を、管材Tの肉厚変化によらず定圧に制御する定圧制御手段としてのアキュムレータ117が介在されている。このアキュムレータ117は、油圧ジャッキ113のストローク変化による加重変動を吸収する機能を果たす。
The
このように、本実施形態では、回転手段115は、管材Tを管材Tの軸線C1回りに回転させる駆動力を、ケーシング11を介して管材Tに与えるように構成されている。それぞれのガイドローラ118は、自身の中心軸線がケーシング11の軸線C2と平行になるとともに、外周面がケーシング11の外周面に当接するように配置されている。ガイドローラ118は、管材Tの軸線C1から、外周側ローラ116の中心軸線C4までの距離と、ガイドローラ118の中心軸線までの距離との差が、外周側ローラ116の半径とガイドローラ18の半径との差に等しくなるように配置されている。外周側ローラ116およびガイドローラ118は、それぞれが金属や硬い樹脂などで略円柱状に形成されている。
As described above, in the present embodiment, the rotating means 115 is configured to apply a driving force for rotating the tube material T around the axis C1 of the tube material T to the tube material T via the
このように構成された管材矯正装置101を使用して管材Tの一端部T1の整形を行う管材矯正方法について説明する。管材Tを矯正する場合は、まず、管材Tの一端部T1の外周にケーシング11を配置すると共に、管材Tの一端部T1の内周に内周側ローラ112を配置する。このとき、管材Tの外径よりわずかに大きい内径を有するケーシング11を選択する。様々な管材に対応するために、内径の異なる様々な仕様のケーシングを備えておくことが好ましい。
A tube material correcting method for shaping the one end portion T1 of the tube material T using the tube
続いて、外周側ローラ116および一対のガイドローラ118の外周面をケーシング11の外周面にそれぞれ当接させる。そして、油圧ジャッキ113により外周側ローラ116を上方に移動させて、外周側ローラ116によりケーシング11の内周面11aを管材Tの一端部T1の外周面に押し付け、管材Tの外周面とケーシング11の内周面に圧接力を作用させることにより、ケーシング11の内周面11aを矯正型面として管材Tの一端部T1を塑性変形させる。それと同時に、ローラ駆動モータ114を動作させて外周側ローラ116を回転させることにより、ケーシング11を介して内周側ローラ112に対し管材Tを管材Tの軸線C1回りに回転させる。
Subsequently, the outer peripheral surfaces of the outer
このように、一端部T1の外周面全周にわたりケーシング11で矯正することで、変形部T2の変形度合が小さくなったり楕円形が修正されたりして管材Tの真円度が矯正される。なお、管材Tを軸線C1回りに1回転させても矯正が不充分な場合には、管材Tを軸線C1回りに繰り返して回転させることで、管材Tの真円度をさらに向上させることができる。この場合の管材Tに発生する塑性変形は、内周側ローラ112およびケーシング11と管材Tとの線接触領域に対する局部的な力の導入によるものであるから、変形が極小域に限定され、圧延と同様のメカニズムによりスプリングバック無しで進行する。その結果、有効な矯正が行われる。
Thus, by correcting with the
以上説明したように、本実施形態の管材矯正装置101および管材矯正方法によれば、ケーシング11で管材Tの一端部T1の外周面を支持しながら、外周側ローラ116によりケーシング11を管材Tの一端部T1の外周面に押し付けて一端部T1を塑性変形させつつ、内周側ローラ112に対して管材Tを軸線C1回りに回転させる。このため、管材Tの一端部T1をケーシング11の内周面11aに沿った真円の形状に矯正することができる。
As described above, according to the pipe
回転手段115は、管材Tを軸線C1回りに回転させる駆動力をケーシング11を介して管材Tに与えるように構成されており、ケーシング11の外径は管材Tの外径より大きくなるため、管材Tに大きなトルクを容易に作用させることができる。
The rotating means 115 is configured to apply a driving force for rotating the tube material T about the axis C1 to the tube material T via the
回転手段115は、外周側ローラ116とローラ駆動モータ114とを有し、ケーシング11を介して管材Tを内周側ローラ112と外周側ローラ116とで径方向に挟んで変形させることで、矯正荷重が大きい場合でも、ケーシング11の変形を抑えて精度良く管材Tの矯正ができる。
The rotating means 115 includes an outer
回転手段115はガイドローラ118を有するため、内周側ローラ112に対して管材Tを管材Tの軸線C1回りに、より安定させて回転させることができる。管材矯正装置101は機台121を備えるため、機台121を水平面G上に配置することで、内周側ローラ112の位置を固定した状態で、ケーシング11が配置された管材Tを軸線C1回りに回転させながら管材Tの一端部T1の真円度を矯正することができる。また、ケーシング11の剛性を管材Tの剛性より充分高く設定することで、管材Tの初期の残留応力や変形によらず、管材Tをケーシング11の内周面11aに沿わせて均一に矯正することができる。
Since the rotating means 115 includes the
なお、本実施形態では、以下に説明するように管材矯正装置101の構成を変更することができる。
たとえば、図15に示す変形例の管材矯正装置102では、内周側ローラ112の支持軸140の細径部141の長さを延ばすと共に、外周側ローラ116を支持する固定フレーム123の位置を支持台122より離して、管材Tの一端部T1より更に奥側の軸領域を矯正できるようにしている。
In the present embodiment, the configuration of the pipe
For example, in the pipe
このように構成した場合、管材Tを矢印Xのように軸線方向に1回の矯正工程で処理できる軸領域ごとに管材矯正装置102に対して相対移動することにより、一端部T1から内周側ローラ112および外周側ローラ116の届く範囲まで矯正することができ、整形荷重を同じくしながら整形範囲を拡大することができる。例えば、管材Tの一端部T1から矯正加工を開始し、管材矯正装置102は固定したまま、整形幅分だけ、管材Tを管軸方向に管材矯正装置102側へ移動させ、再度矯正加工する。このサイクルを繰り返すことで、矯正荷重を変えることなく、整形幅を拡大することが可能となる。
When configured in this manner, the tube material T is moved relative to the tube
また、ベアリング142を介して内周側ローラ112を取り付けていることから、内周側ローラ112の径を変更し、外周側ローラ116の高さを油圧ジャッキ113で調整することにより、管材Tの径や板厚の違いにも容易に対応することができる。
In addition, since the inner
また、内周側ローラ112を更に小径化する場合は、細径部141側のベアリングを廃止して、支持軸140と支持台122の間にベアリングを配置して支持軸自体を支持台122に回転自在に支持し、細径部を直接内周側ローラとすることもできる。
In order to further reduce the diameter of the inner
次に、本発明の第5実施形態に使用するケーシング11Bについて図16を参照しながら説明する。
図16はそのケーシングの構成図で、(a)は組立状態の斜視図、(b)はケーシングを構成する分割ピースのスライド機構の要部斜視図、(c)は隣接する分割ピースをばらした状態を示す要部斜視図である。
Next, a
FIG. 16 is a structural view of the casing, (a) is a perspective view in an assembled state, (b) is a perspective view of a main part of a slide mechanism of a divided piece constituting the casing, and (c) is a separation of adjacent divided pieces. It is a principal part perspective view which shows a state.
このケーシング11Bは、前記第1実施形態〜第4実施形態の管材矯正装置のケーシング11の代わりに使用することのできるものであり、周方向に複数(図示例では3つ)の同形状の分割ピース201に分割されている。分割ピース201の両端部には、両端で反対側となる軸方向の矩形状切欠202を入れることで、両端で反対側となる重なり片203が設けられている。そして、隣接する分割ピース201の重なり片203を重ね合わせることにより、一定径を有するリング状のケーシング11Bが構成されるようになっている。
The
重なり片203には、位置決めピン210を貫通させる位置決め孔204と、調整ピン220を挿入する周方向に長い長孔205が設けられており、調整ピン220を長孔205に挿入した状態で位置決めピン210を外した状態にすることにより、分割ピース201を輪状に連結した状態で、長孔205と調整ピン220で規定される所定範囲だけ周方向にスライド自在に保持しておくことができる。この場合、長孔205と調整ピン220の組み合わせでスライド機構が構成されている。なお、位置決めピン210や調整ピン220にはボルトを用いており、ボルトの先端にナット221を螺合することにより、位置決めピン210や調整ピン220を抜け止めおよび締結することができる。位置決めピン210は、ケーシング11Bの組立後に、形状を固定するためのものである。
The overlapping
このように、分割タイプのケーシング11Bを用いた場合、着脱時間の短縮を図ることができる。また、調整ピン220を利用して分割ピース201スライドさせることにより、ケーシング11Bを拡径させることができるので、ケーシング11Bの脱着時や位置を変えるときに容易に移動させることができる。
As described above, when the
以上説明したように構成された本実施形態の管材矯正装置によれば、簡単な構成で短時間で管材Tの一端部T1の真円度を矯正することができる。 According to the tube straightening device of the present embodiment configured as described above, the roundness of the one end T1 of the tube T can be corrected in a short time with a simple configuration.
以上、本発明の第1実施形態から第5実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。 The first to fifth embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration does not depart from the gist of the present invention. Changes are also included. Furthermore, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
たとえば、前記第1実施形態から第3実施形態では、軸領域が管材Tの一端部T1である場合を例にとって説明した。しかし、軸領域は管材Tの一端部T1に限られることなく、管材Tの軸線C1方向の中央部など、いずれの部分であってもよい。管材Tを形成する材料は、鉄鋼、銅、真鍮やアルミニウムなど、特に限定されない。 For example, in the first to third embodiments, the case where the shaft region is the one end portion T1 of the tube material T has been described as an example. However, the axial region is not limited to the one end portion T1 of the tube material T, and may be any portion such as the central portion of the tube material T in the direction of the axis C1. The material which forms the pipe material T is not specifically limited, such as steel, copper, brass, and aluminum.
また、前記第1実施形態および第2実施形態では、ケーシング11の内径は管材Tの外径よりわずかに小さく設定されているとした。しかし、ケーシング11の内径は管材Tの外径より大きく設定されていてもよい。この場合には、管材Tを矯正するときに一端部T1が拡径されるように真円度が矯正される。
In the first embodiment and the second embodiment, the inner diameter of the
また、前記第1実施形態〜第4実施形態では、押圧手段として油圧ジャッキ13、113を用いたが、押圧手段はこれに限ることなく、モータを有する電動ジャッキなどを適宜使用することができる。
In the first to fourth embodiments, the
また、前記第1実施形態〜第4実施形態では、管材矯正装置に備えられる内周側ローラ12、112の数に制限はなく、3つ以上備えられてもよい。また、前記第1実施形態および第2実施形態では、ローラ駆動モータ17およびローラ駆動モータ32の両方を備えずに、管材Tを軸線C1回りに外力により回転させても良い。
Moreover, in the said 1st Embodiment-4th Embodiment, there is no restriction | limiting in the number of the inner
(実験)
第4実施形態の管材矯正装置101を用いて管材Tの一端部T1の矯正を行った実験結果について説明する。
実験に用いた管材矯正装置101の主な構成の仕様と、管材Tの仕様は下記のようである。
・ケーシング11:内径461mm、外径700mm。
・内周側ローラ112:外径225mm。
・外周側ローラ116:外径540mm。
・管材T:API(アメリカ石油協会) 5L X−65(UOE鋼管)。
外径18インチ(457.2mm)、板厚17.5mm。
一端部T1の真円度は、1.0mm以上。
・ケーシング11および内周側ローラ112による管材Tの押圧幅(軸線C1方向の長さ。):120mm。
(Experiment)
An experimental result of correcting one end portion T1 of the tube material T using the tube
The specifications of the main configuration of the pipe
Casing 11: Inner diameter 461 mm, outer diameter 700 mm.
Inner circumferential side roller 112: outer diameter 225 mm.
Outer peripheral roller 116: outer diameter 540 mm.
Tube material T: API (American Petroleum Institute) 5L X-65 (UOE steel pipe).
The outer diameter is 18 inches (457.2 mm), and the plate thickness is 17.5 mm.
The roundness of the one end T1 is 1.0 mm or more.
The pressing width of the tube material T by the
(実験手順)
油圧ジャッキ113による上向きの押圧力を、100ton(9.8×105N)から140tonまで変化させた。
管材Tを軸線C1回りに回転させる数は、5回に固定した。
真円度は、前述のように、一端部T1における最大外径と最小外径との差のことを意味する。なお、上述の管材Tの真円度の許容値は外径の0.01倍で、外径18インチの場合、約4.6mmとなる。
(Experimental procedure)
The upward pressing force by the
The number of rotations of the tube T around the axis C1 was fixed to 5 times.
As described above, the roundness means a difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter at the one end portion T1. In addition, the allowable value of the roundness of the above-described tube material T is 0.01 times the outer diameter, and is about 4.6 mm when the outer diameter is 18 inches.
(実験結果)
実験結果を図17に示す。図17において、横軸は、油圧ジャッキ113による押圧力を示し、縦軸は、管材Tを5回回転させて矯正した後の真円度を示している。
この実験結果から、押圧力を130ton以上としたときに、一端部T1の真円度を0.6mm以下に矯正可能であることが分かった。
(Experimental result)
The experimental results are shown in FIG. In FIG. 17, the horizontal axis represents the pressing force by the
From this experimental result, it was found that the roundness of the one end T1 can be corrected to 0.6 mm or less when the pressing force is 130 ton or more.
1、2、3、4、5、6、101、102 管材矯正装置
11、11B ケーシング
11a 内周面
12、112 内周側ローラ
13、113 油圧ジャッキ(押圧手段)
15、31、41、115 回転手段
16、116 外周側ローラ
17、32、114 ローラ駆動モータ
18、118 ガイドローラ
21 機台
51 押圧手段
117 アキュムレータ(定圧制御手段)
201 分割ピース
203 重なり片
205 長孔(スライド機構)
210 位置決めピン
220 調整ピン(スライド機構)
C1 軸線
T 管材
T1 一端部(軸領域)
1, 2, 3, 4, 5, 6, 101, 102
15, 31, 41, 115 Rotating
201
210
C1 axis T tube material T1 one end (axis region)
Claims (19)
円形に形成された自身の内周面を前記管材の軸領域の外周面に対向させて前記管材の外周に配置されるリング状のケーシングと、
自身の外周面を前記管材の軸領域の内周面に当接させて前記管材の内周に配置される内周側ローラと、
前記ケーシングの内周面と前記管材の外周面との間に圧接力を作用させることで、前記ケーシングの内周面を矯正型面として、前記管材の前記軸領域を前記ケーシングの内周面の形状に倣って形状変形を進行させながら塑性変形させる押圧手段と、
前記管材と前記内周側ローラとを前記管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする管材矯正装置。 A tube straightening device that corrects the roundness of an axial region that is at least part of the axial direction of the tube,
A ring-shaped casing disposed on the outer periphery of the pipe member with its inner peripheral surface formed in a circular shape facing the outer peripheral surface of the axial region of the pipe member;
An inner peripheral roller disposed on the inner periphery of the pipe member by bringing its outer peripheral surface into contact with the inner peripheral surface of the axial region of the pipe member;
By exerting a pressure contact force between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of said tube member of said casing, and the inner peripheral surface of the casing and correcting die surface, the inner peripheral surface of the shaft region of the pipe material the casing Pressing means for plastically deforming while advancing shape deformation following the shape of
Rotating means for relatively rotating the tube material and the inner peripheral roller around the axis of the tube material;
A pipe material straightening device comprising:
自身の回転軸線が前記ケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面が前記ケーシングの外周面に当接し、前記内周側ローラに対する前記ケーシングの径方向外側に配置された外周側ローラと、
前記外周側ローラをその回転軸線回りに回転させるローラ駆動モータと、
を有することを特徴とする請求項3に記載の管材矯正装置。 The rotating means is
The rotation axis of the casing is parallel to the axis of the casing, the outer peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the casing, and the outer peripheral side roller disposed on the radially outer side of the casing with respect to the inner peripheral side roller;
A roller drive motor for rotating the outer peripheral side roller about its rotation axis;
The pipe material straightening device according to claim 3, comprising:
自身の回転軸線が前記ケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面が前記ケーシングの外周面に当接し、前記内周側ローラに対する前記ケーシングの径方向外側から互いに前記ケーシングの周方向の反対側に位置をずらしてそれぞれ配置された一対の外周側ローラと、
一対の前記外周側ローラをそれらの各回転軸線回りに同一方向にそれぞれ回転させるローラ駆動モータと、
を有することを特徴とする請求項3に記載の管材矯正装置。 The rotating means is
The axis of rotation of the casing is parallel to the axis of the casing, the outer peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the casing, and the inner peripheral rollers are opposite to each other in the circumferential direction of the casing from the radially outer side of the casing. A pair of outer peripheral rollers arranged at different positions, and
A roller drive motor for rotating the pair of outer peripheral rollers in the same direction around their respective rotation axes;
The pipe material straightening device according to claim 3, comprising:
自身の回転軸線が前記ケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面が前記ケーシングの外周面に当接し、前記管材と前記内周側ローラとが前記管材の軸線回りに相対的に回転するように案内するガイドローラを、前記外周側ローラと別に有することを特徴とする請求項4または5に記載の管材矯正装置。 The rotating means is
The axis of rotation of the tube is parallel to the axis of the casing, the outer peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the casing, and the tube material and the inner peripheral roller rotate relatively around the axis of the tube material. The pipe material correcting device according to claim 4 or 5, wherein a guide roller for guiding is provided separately from the outer peripheral side roller.
自身の回転軸線が前記ケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面が前記ケーシングの外周面に当接し、前記内周側ローラに対する前記ケーシングの径方向外側に配置された外周側ローラと、
前記外周側ローラをその回転軸線回りに回転させるローラ駆動モータと、
を有することを特徴とする請求項11に記載の管材矯正装置。 The rotating means is
The rotation axis of the casing is parallel to the axis of the casing, the outer peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the casing, and the outer peripheral side roller disposed on the radially outer side of the casing with respect to the inner peripheral side roller;
A roller drive motor for rotating the outer peripheral side roller about its rotation axis;
The pipe material straightening device according to claim 11, comprising:
自身の回転軸線が前記ケーシングの軸線と平行になるとともに、外周面が前記ケーシングの外周面に当接し、前記管材と前記内周側ローラとが前記管材の軸線回りに相対的に回転するように案内するガイドローラを、前記外周側ローラと別に有することを特徴とする請求項12または13に記載の管材矯正装置。 The rotating means is
The axis of rotation of the tube is parallel to the axis of the casing, the outer peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the casing, and the tube material and the inner peripheral roller rotate relatively around the axis of the tube material. The pipe material straightening device according to claim 12 or 13, wherein a guide roller for guiding is provided separately from the outer peripheral side roller.
内周面が円形に形成されたリング状のケーシングの内周面を前記軸領域の外周面に対向させて前記管材の外周にケーシングを配置すると共に、外周面を前記管材の軸領域の内周面に当接させて前記管材の内周に内周側ローラを配置し、前記ケーシングの内周面と前記管材の外周面との間に圧接力を作用させることで、前記ケーシングの内周面を矯正型面として前記管材の前記軸領域を前記ケーシングの内周面の形状に倣って形状変形を進行させながら塑性変形させるとともに、前記管材と前記内周側ローラとを前記管材の軸線回りに相対的に回転させることを特徴とする管材矯正方法。 A tube straightening method for correcting the roundness of an axial region that is at least part of the axial direction of the tubular material,
The casing is arranged on the outer periphery of the pipe material with the inner peripheral surface of a ring-shaped casing having an inner peripheral surface formed in a circle facing the outer peripheral surface of the shaft region, and the outer peripheral surface is the inner periphery of the shaft region of the tube material. The inner peripheral surface of the casing is arranged by placing an inner peripheral roller on the inner periphery of the pipe member in contact with the surface and applying a pressing force between the inner peripheral surface of the casing and the outer peripheral surface of the pipe member. The shaft region of the tube material is plastically deformed while advancing shape deformation following the shape of the inner peripheral surface of the casing, and the tube material and the inner peripheral roller are moved around the axis of the tube material. A tube straightening method characterized by relatively rotating.
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