JPH0729140B2 - 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 - Google Patents
長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置Info
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- JPH0729140B2 JPH0729140B2 JP2164279A JP16427990A JPH0729140B2 JP H0729140 B2 JPH0729140 B2 JP H0729140B2 JP 2164279 A JP2164279 A JP 2164279A JP 16427990 A JP16427990 A JP 16427990A JP H0729140 B2 JPH0729140 B2 JP H0729140B2
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- cutting
- manufacturing
- tube
- pipe
- laser
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1423—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the flow carrying an electric current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/02—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及び
その製造方法に用いるレーザー切断装置に関するもので
ある。
その製造方法に用いるレーザー切断装置に関するもので
ある。
従来の圧延加工は、特にコイル状に巻回された帯状の板
材の圧延加工に関しては、板材の長手方向に圧延する事
が一般的であり、この方法によって一般の圧延加工その
ものについては何ら問題は生じていなかった。しかし、
最近の様にいろいろな形状の部品をいわゆる圧延加工に
よって製造する事の要求が強くなると、一般に行われて
いた一対の作業ロール、または補強ロール群によって支
持された一対の作業ロールによる長手方向の圧延のみで
は足らず、様々な圧延方法が要求される様になってき
た。この様な特殊圧延の中で、ある特殊形状を得ようと
する場合や、長手方向と幅方向の圧延加工を組合せる事
により、特別な材料特性を得ようとする場合等は、通常
の長手方向圧延とは異なり、長手方向とほぼ直角方向に
圧延する必要性が生じてくる。
材の圧延加工に関しては、板材の長手方向に圧延する事
が一般的であり、この方法によって一般の圧延加工その
ものについては何ら問題は生じていなかった。しかし、
最近の様にいろいろな形状の部品をいわゆる圧延加工に
よって製造する事の要求が強くなると、一般に行われて
いた一対の作業ロール、または補強ロール群によって支
持された一対の作業ロールによる長手方向の圧延のみで
は足らず、様々な圧延方法が要求される様になってき
た。この様な特殊圧延の中で、ある特殊形状を得ようと
する場合や、長手方向と幅方向の圧延加工を組合せる事
により、特別な材料特性を得ようとする場合等は、通常
の長手方向圧延とは異なり、長手方向とほぼ直角方向に
圧延する必要性が生じてくる。
従来この様な幅方向圧延を行う場合には、その一つの方
法として、例えば第２図に示すように材料を長手方向に
イ、ロ、ハ、ニ、ホ…で示す位置で細かく分割し（a:切
断線）、この各板片をそれぞれｂで示すように90度回転
し、長手方向に分割した時の板片の側面ｃ同士を溶接し
て長い帯状コイルとなし、これを従来方法で圧延し、最
初の長手方向とほぼ直角方向に圧延する方法がある。こ
の方法では、膨大な数の溶接をいちいち行う事が必要で
あり、次工程での圧延作業を行う場合に必要な圧延方向
の真直性を確保する事も困難あり、能率良く加工する事
が困難であった。又第３図には、材料１を定盤11などの
上に乗せ、圧延ロール10を長手方向12とほぼ直角方向13
に転がし作用させ、材料１を長手方向12に走行させて幅
方向圧延を達成しようとする方法（例えば特公昭62−45
007号公報）を示している。
法として、例えば第２図に示すように材料を長手方向に
イ、ロ、ハ、ニ、ホ…で示す位置で細かく分割し（a:切
断線）、この各板片をそれぞれｂで示すように90度回転
し、長手方向に分割した時の板片の側面ｃ同士を溶接し
て長い帯状コイルとなし、これを従来方法で圧延し、最
初の長手方向とほぼ直角方向に圧延する方法がある。こ
の方法では、膨大な数の溶接をいちいち行う事が必要で
あり、次工程での圧延作業を行う場合に必要な圧延方向
の真直性を確保する事も困難あり、能率良く加工する事
が困難であった。又第３図には、材料１を定盤11などの
上に乗せ、圧延ロール10を長手方向12とほぼ直角方向13
に転がし作用させ、材料１を長手方向12に走行させて幅
方向圧延を達成しようとする方法（例えば特公昭62−45
007号公報）を示している。
しかしこの方法も、加工が間歇的となり、その為に長手
方向の厚み均一性や、前者と同様能率的な加工には適さ
ない問題があった。この様に、従来の幅方向圧延技術に
関しては、非能率的であるのみならず、製品の寸法精度
及び形状の確保、歩留りなどの面で合理的な加工方法と
は言えないものであった。このため、量産が不可能であ
る事等により、この様な加工を経た製品のコストも非常
に高いものとなっていた。
方向の厚み均一性や、前者と同様能率的な加工には適さ
ない問題があった。この様に、従来の幅方向圧延技術に
関しては、非能率的であるのみならず、製品の寸法精度
及び形状の確保、歩留りなどの面で合理的な加工方法と
は言えないものであった。このため、量産が不可能であ
る事等により、この様な加工を経た製品のコストも非常
に高いものとなっていた。
一方、同様な幅方向圧延の目的の為に、長尺材を溶接等
の方法により先ずスパイラル管を製造し、該管を接合部
に直角に切断して、内側から巻き取る方法（特公昭40−
22169）があるが、この方法も、内側から巻き取る事が
極めて困難であり、一般的ではなかった。
の方法により先ずスパイラル管を製造し、該管を接合部
に直角に切断して、内側から巻き取る方法（特公昭40−
22169）があるが、この方法も、内側から巻き取る事が
極めて困難であり、一般的ではなかった。
上記した様に、従来の幅方向圧延技術では加工そのもの
は可能であるが、これを高能率で且つ品質の優れた製品
を量産する為には、必ずしも適した方法とは言えなかっ
た。
は可能であるが、これを高能率で且つ品質の優れた製品
を量産する為には、必ずしも適した方法とは言えなかっ
た。
本発明の目的は、長尺材の幅方向圧延を行うに際して、
先ず長尺材を溶接等の方法により接合してスパイラル管
を製造し、これを接合方向とほぼ直角方向に切断切開
し、溶接部を含む帯状板材を作り、この帯状板材を従来
の圧延方法により連続圧延する事によって、幅方向圧延
を容易に行う方法であり、特にスパイラル管を切断切開
する際に、この切断方法及び切断された帯状板材の巻取
り方法を一層効率的にする事により、従来の欠点であっ
た、例えば数多い溶接によりいちいち繋ぎ合わせた材料
を圧延する方法や、材料を間歇的に送給して圧延する方
法、更に内側巻取り方法の非能率性を著しく改善した幅
方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレ
ーザー切断装置を提供する事にある。
先ず長尺材を溶接等の方法により接合してスパイラル管
を製造し、これを接合方向とほぼ直角方向に切断切開
し、溶接部を含む帯状板材を作り、この帯状板材を従来
の圧延方法により連続圧延する事によって、幅方向圧延
を容易に行う方法であり、特にスパイラル管を切断切開
する際に、この切断方法及び切断された帯状板材の巻取
り方法を一層効率的にする事により、従来の欠点であっ
た、例えば数多い溶接によりいちいち繋ぎ合わせた材料
を圧延する方法や、材料を間歇的に送給して圧延する方
法、更に内側巻取り方法の非能率性を著しく改善した幅
方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレ
ーザー切断装置を提供する事にある。
本発明に係わる幅方向圧延用素材の製造方法は、第１図
にその概要を示す様に、先ず巻回された長尺材１を、巻
き戻しリール４から管軸に対して捩じれ角θの角度でス
パイラル管製造装置に連続的に供給し、固定点６の部分
で溶接等の方法によりスパイラル管をＡの方向に回転数
Ｎで回転させながら長尺材の端部を接合する事によって
スパイラル管２を製造する。同時に点８の部分で該スパ
イラル管軸回りに回転可能なレーザー等の方法による切
断具により、回転数ｎでスパイラル管の回転方向と同一
方向に回転させながらＤの方向に進行してくる該スパイ
ラル管を連続的に切断し、得られた帯状板材３を、該管
軸から切断角に対応した角度η（π−切断角α）だけ傾
けたリールで巻取る様に回転させ、且つ切断具の回転数
ｎに同期して該管軸回りに回転可能に設置された巻取り
リール５によって、円錐角ηの円錐表面にそってみそす
り回転させながら連続的に巻取り、元の長尺材の幅方向
にほぼ直角方向に連続的に接続された幅方向圧延用素材
を製造するものである。
にその概要を示す様に、先ず巻回された長尺材１を、巻
き戻しリール４から管軸に対して捩じれ角θの角度でス
パイラル管製造装置に連続的に供給し、固定点６の部分
で溶接等の方法によりスパイラル管をＡの方向に回転数
Ｎで回転させながら長尺材の端部を接合する事によって
スパイラル管２を製造する。同時に点８の部分で該スパ
イラル管軸回りに回転可能なレーザー等の方法による切
断具により、回転数ｎでスパイラル管の回転方向と同一
方向に回転させながらＤの方向に進行してくる該スパイ
ラル管を連続的に切断し、得られた帯状板材３を、該管
軸から切断角に対応した角度η（π−切断角α）だけ傾
けたリールで巻取る様に回転させ、且つ切断具の回転数
ｎに同期して該管軸回りに回転可能に設置された巻取り
リール５によって、円錐角ηの円錐表面にそってみそす
り回転させながら連続的に巻取り、元の長尺材の幅方向
にほぼ直角方向に連続的に接続された幅方向圧延用素材
を製造するものである。
本発明は、一般に非能率的とされる長尺材の幅方向圧延
を、従来公知の圧延方法により、能率的に行おうとする
ものである。即ち、前記した様に圧延その他の方法によ
り製造された長尺材を、従来の様に切り板の状態にして
いちいち溶接等の方法により接合して幅方向圧延の為の
素材を得るのではなく、第４図にその方法の概要を示す
様に、先ず幅ｗの長尺材１から従来の方法により捩じれ
角θをもって直径Ｄのスパイラル管２を製造し、該管を
レーザー等の方法により該スパイラル管の幅方向とある
角度をもって切断し、溶接等の方法による接合線７を含
んだ幅Ｗの帯状板材３を幅方向圧延用素材として得るも
のである。この様にして得られた該帯状板材３を、従来
の方法により長手方向に沿って圧延する事により、元の
長尺材１の幅方向圧延を効率良く行うものである。
を、従来公知の圧延方法により、能率的に行おうとする
ものである。即ち、前記した様に圧延その他の方法によ
り製造された長尺材を、従来の様に切り板の状態にして
いちいち溶接等の方法により接合して幅方向圧延の為の
素材を得るのではなく、第４図にその方法の概要を示す
様に、先ず幅ｗの長尺材１から従来の方法により捩じれ
角θをもって直径Ｄのスパイラル管２を製造し、該管を
レーザー等の方法により該スパイラル管の幅方向とある
角度をもって切断し、溶接等の方法による接合線７を含
んだ幅Ｗの帯状板材３を幅方向圧延用素材として得るも
のである。この様にして得られた該帯状板材３を、従来
の方法により長手方向に沿って圧延する事により、元の
長尺材１の幅方向圧延を効率良く行うものである。
前記帯状板材３の圧延を支障なく行うために、前記長尺
材１からスパイラル管２を製造するに当たっては、元の
長尺材１の断面形状（即ち板のクラウン）を極力小さく
しておく必要があり、特に圧延等によって製造した長尺
材では、板端部のエッジドロップが存在する為、圧延の
ままでは困難であり、少なくとも板の断面の厚み偏差を
５％以下にしておく事が必要である。そのためには、通
常のエッジトリミングをスパイラル管製造の前段階で実
施し、５％以下の板厚偏差に納めてスパイラル管を製造
すれば問題の無いことが分かった。
材１からスパイラル管２を製造するに当たっては、元の
長尺材１の断面形状（即ち板のクラウン）を極力小さく
しておく必要があり、特に圧延等によって製造した長尺
材では、板端部のエッジドロップが存在する為、圧延の
ままでは困難であり、少なくとも板の断面の厚み偏差を
５％以下にしておく事が必要である。そのためには、通
常のエッジトリミングをスパイラル管製造の前段階で実
施し、５％以下の板厚偏差に納めてスパイラル管を製造
すれば問題の無いことが分かった。
尚、該スパイラル管を長尺材から接合して製造する場合
には、後続工程の圧延を考慮して厚み差の少ない接合方
法を採用するのが望ましい。即ち、レーザー溶接、TIG
・MIG・プラズマ等のアーク溶接、電子ビーム溶接等を
採用する事が出来る。
には、後続工程の圧延を考慮して厚み差の少ない接合方
法を採用するのが望ましい。即ち、レーザー溶接、TIG
・MIG・プラズマ等のアーク溶接、電子ビーム溶接等を
採用する事が出来る。
本発明の特徴の一つは、長尺材をスパイラル管に接合成
形し、その後のスパイラル管軸方向にある角度を以て能
率よく切断するところにある。即ち、第５図（ａ）には
前記した方法により、幅ｗの長尺材から製造したスパイ
ラル管２と、第５図（ｂ）には該スパイラル管を第５図
裏面で該管の軸方向に切断し展開した図を示している。
イ及びロはそれぞれ対応した位置であり、７はスパイラ
ル管を製造した際の接合線を示している。ここにθはス
パイラル管を製造する際の捩じれ角である。
形し、その後のスパイラル管軸方向にある角度を以て能
率よく切断するところにある。即ち、第５図（ａ）には
前記した方法により、幅ｗの長尺材から製造したスパイ
ラル管２と、第５図（ｂ）には該スパイラル管を第５図
裏面で該管の軸方向に切断し展開した図を示している。
イ及びロはそれぞれ対応した位置であり、７はスパイラ
ル管を製造した際の接合線を示している。ここにθはス
パイラル管を製造する際の捩じれ角である。
いま、長尺材の板幅をｗとし、スパイラル管を製造する
際の捩じれ角をθとすると、製造されたスパイラル管の
直径Ｄ及び管軸方向の接合ピッチＷは、 となる。
際の捩じれ角をθとすると、製造されたスパイラル管の
直径Ｄ及び管軸方向の接合ピッチＷは、 となる。
一方、第１図に示す造管されたスパイラル管２を、点８
に於いて該管の回りに回転可能なレーザー等の切断具に
より、連続的に切断して帯状板材３を得る際の管の切断
箇所を展開した部分図を第６図に示す。いまスパイラル
管の進行速度をＳ（Ｘ軸方向）とし、該管の表面回転速
度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ、該管と同方向に回転する
切断具の表面回転速度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ′、造
管捩じれ角をθ（Ｚ方向）、該管の切断方向と管軸に垂
直な方向とのなす切断角度をα（Ｚ′方向）、且つ造管
回転速度をＮ、切断具の回転速度をｎとすれば、 となる。
に於いて該管の回りに回転可能なレーザー等の切断具に
より、連続的に切断して帯状板材３を得る際の管の切断
箇所を展開した部分図を第６図に示す。いまスパイラル
管の進行速度をＳ（Ｘ軸方向）とし、該管の表面回転速
度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ、該管と同方向に回転する
切断具の表面回転速度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ′、造
管捩じれ角をθ（Ｚ方向）、該管の切断方向と管軸に垂
直な方向とのなす切断角度をα（Ｚ′方向）、且つ造管
回転速度をＮ、切断具の回転速度をｎとすれば、 となる。
一方、切断角はαであるから、 ここで β＝α−θ （５） とおけば、 更に角度βは、 となる。
一方、切断して得られる帯状板材の幅Ｂは、 Ｂ＝π・Ｄ・sinα＝π・Ｄ・sin（θ＋β） （９） として得られる。
ここで特別な例としてβ＝π/2とすれば、切断線が造管
時の接合線に対して、直角となり、完全な幅方向圧延用
素材の条件となるので、この場合には、 ｎ＝Ｎ（１＋tan２θ） （10） を満足する条件で、切断具を造管回転方向に回転させな
がら切断すれば、切断後得られる帯状板材は、長尺材の
溶接部を帯状板材の長手方向に対し直角に含み、（11）
で示す幅 Ｂを持つ板材を得る事が出来、この帯状板材を通常の圧
延方法により圧延すれば、元の長尺材を幅方向に圧延す
る事が出来るものである。
時の接合線に対して、直角となり、完全な幅方向圧延用
素材の条件となるので、この場合には、 ｎ＝Ｎ（１＋tan２θ） （10） を満足する条件で、切断具を造管回転方向に回転させな
がら切断すれば、切断後得られる帯状板材は、長尺材の
溶接部を帯状板材の長手方向に対し直角に含み、（11）
で示す幅 Ｂを持つ板材を得る事が出来、この帯状板材を通常の圧
延方法により圧延すれば、元の長尺材を幅方向に圧延す
る事が出来るものである。
第７図には、前記した様にして長尺材からスパイラル管
を製造し、該管を管軸回りに回転可能な切断具で長尺材
の接合部を帯状板材の長手方向に対して直角に含み、前
記式（10）を満足する方法で切断し、帯状板材を得た場
合の、造管回転数Ｎと切断具の回転数ｎの比率、及び元
の長尺材の幅ｗと切断して得られた帯状板材の幅Ｂとの
比率を、造管時の捩じれ角度θとの関係で図示したもの
である。例えば、造管時の捩じれ角度θをπ/4とした場
合には、n/N＝2,B/W＝１となり、切断具の回転数を造管
回転数の２倍として切断すれば、幅が元の長尺材と同一
で、接合部を直角に含む板材を得る事が出来ることを示
している。
を製造し、該管を管軸回りに回転可能な切断具で長尺材
の接合部を帯状板材の長手方向に対して直角に含み、前
記式（10）を満足する方法で切断し、帯状板材を得た場
合の、造管回転数Ｎと切断具の回転数ｎの比率、及び元
の長尺材の幅ｗと切断して得られた帯状板材の幅Ｂとの
比率を、造管時の捩じれ角度θとの関係で図示したもの
である。例えば、造管時の捩じれ角度θをπ/4とした場
合には、n/N＝2,B/W＝１となり、切断具の回転数を造管
回転数の２倍として切断すれば、幅が元の長尺材と同一
で、接合部を直角に含む板材を得る事が出来ることを示
している。
この様にして、長尺材の幅方向圧延を行うに際して、切
断後得られた帯状板材に含む接合線の角度は、完全直角
の場合には圧延破断等が発生する危険があり、又同時に
接合線の角度を幅方向に対して45度以内にすれば、ほぼ
幅方向の圧延の意味を達成出来る事になるので、角度β
を π/4≦β≦３π/4 とすれば良く、式（７）より切断具の回転数ｎを、造管
回転数Ｎに対して、捩じれ角θが45度迄の範囲では、 また、45度以上の場合には、 とすればよい。
断後得られた帯状板材に含む接合線の角度は、完全直角
の場合には圧延破断等が発生する危険があり、又同時に
接合線の角度を幅方向に対して45度以内にすれば、ほぼ
幅方向の圧延の意味を達成出来る事になるので、角度β
を π/4≦β≦３π/4 とすれば良く、式（７）より切断具の回転数ｎを、造管
回転数Ｎに対して、捩じれ角θが45度迄の範囲では、 また、45度以上の場合には、 とすればよい。
造管されたスパイラル管を前記した様に切断する方法に
関しては、第１図、及び第８図の点８に示す様に、切断
具を造管方向と同一の方向に回転させながら切断する必
要があるが、該造管・切断・巻取りの各装置の全体構成
から見て、従来からの方法（例えば特公昭40−22169号
公報）の様にスパイラル管の切断を管外面から精度良く
行う事は非常に困難である。即ち、第８図で、管外から
切断する場合には、切断具14を矢印の様に管の外周にそ
って回転させる必要があるが、図示しない巻き戻しリー
ル及び該リールから巻き戻される長尺材１、更に巻取り
リール及び該リールに巻き取られる帯状板材３等の構造
物及び板材との干渉が発生するからである。従って本発
明では、この切断を容易に行う為に、例えば第８図にそ
の一例を示すように管の内面に向けて切断具15を挿入
し、切断具の先端を管内周に向け、且つ該管切断具を矢
印の様に回転数ｎで回転させる事によって支障なく、該
管の切断の目的を達成する方法を見出した。
関しては、第１図、及び第８図の点８に示す様に、切断
具を造管方向と同一の方向に回転させながら切断する必
要があるが、該造管・切断・巻取りの各装置の全体構成
から見て、従来からの方法（例えば特公昭40−22169号
公報）の様にスパイラル管の切断を管外面から精度良く
行う事は非常に困難である。即ち、第８図で、管外から
切断する場合には、切断具14を矢印の様に管の外周にそ
って回転させる必要があるが、図示しない巻き戻しリー
ル及び該リールから巻き戻される長尺材１、更に巻取り
リール及び該リールに巻き取られる帯状板材３等の構造
物及び板材との干渉が発生するからである。従って本発
明では、この切断を容易に行う為に、例えば第８図にそ
の一例を示すように管の内面に向けて切断具15を挿入
し、切断具の先端を管内周に向け、且つ該管切断具を矢
印の様に回転数ｎで回転させる事によって支障なく、該
管の切断の目的を達成する方法を見出した。
第９図は、該管の内面から該管を切断する方法の一つと
して、本発明になるレーザー切断法を示している。即ち
第９図に於いて、図示しないレーザー発信器から発信さ
れたレーザー光を、各種光学系を通して接合部７を有す
るスパイラル管２の内面に収束照射し、且つ切断点８
を、光学系を制御する事によって回転数ｎに同期して該
管内面上を回転させ、該管の連続切断を行うものであ
る。図示しないコリメーターによりコリメートされた後
焦点調整用レンズ系18を経て進行してきたレーザー光束
16は、反射鏡19及び20によりスパイラル管内面の点８に
収束照射される。反射鏡19及び20は図示しない支持具で
一体に支持され、特に反射鏡20は焦点調整用レンズ系18
と共にレーザー光を効率良く該管内周面に収束する様に
調整されている。
して、本発明になるレーザー切断法を示している。即ち
第９図に於いて、図示しないレーザー発信器から発信さ
れたレーザー光を、各種光学系を通して接合部７を有す
るスパイラル管２の内面に収束照射し、且つ切断点８
を、光学系を制御する事によって回転数ｎに同期して該
管内面上を回転させ、該管の連続切断を行うものであ
る。図示しないコリメーターによりコリメートされた後
焦点調整用レンズ系18を経て進行してきたレーザー光束
16は、反射鏡19及び20によりスパイラル管内面の点８に
収束照射される。反射鏡19及び20は図示しない支持具で
一体に支持され、特に反射鏡20は焦点調整用レンズ系18
と共にレーザー光を効率良く該管内周面に収束する様に
調整されている。
この切断方法の特徴とするところは、切断部分８を前記
回転数ｎで回転させる事にある。この為に、反射鏡19に
よって方向を変えられたレーザー光が、反射鏡20の表面
上で管軸中心に対して同心円を描く様に、反射鏡19の向
きを、（イ）（ロ）で示す様に管軸に対して前後左右に
回転数ｎに対応して角度制御し、反射鏡20で反射収束さ
れたレーザー光17を管内表面上で回転数ｎで回転する切
断点８に照射し、前記切断の目的を達成するものであ
る。この時、反射鏡19をハーフミラーとし、透過してき
た一部のレーザー光のエネルギーを測定する事により、
レーザー光のパワー制御を行う事も出来る。
回転数ｎで回転させる事にある。この為に、反射鏡19に
よって方向を変えられたレーザー光が、反射鏡20の表面
上で管軸中心に対して同心円を描く様に、反射鏡19の向
きを、（イ）（ロ）で示す様に管軸に対して前後左右に
回転数ｎに対応して角度制御し、反射鏡20で反射収束さ
れたレーザー光17を管内表面上で回転数ｎで回転する切
断点８に照射し、前記切断の目的を達成するものであ
る。この時、反射鏡19をハーフミラーとし、透過してき
た一部のレーザー光のエネルギーを測定する事により、
レーザー光のパワー制御を行う事も出来る。
高エネルギーのレーザー光を制御する光学系は、一般に
僅かな塵埃によってもエネルギー効率を減じたり、これ
によって機器の破損を来したりするため、機器の防塵を
確実にする必要がある。本発明では、この防塵対策の為
に第10図に示す防塵方法を開発した。第10図では、レー
ザー光16は反射鏡19,20を経て管内周面上の点８に収束
する。レーザー光及び光学機器は堅牢な筐体28で保護さ
れ、且つ該筐体には清浄空気又は清浄窒素を導入管29よ
り送給し、若干の内圧を保持しながら排出口32より排出
するようになっている。該筐体の光軸通過経路には特殊
ガラス26,27を設置しレーザー光の効率を低減させない
方法を採用した。更に前記特殊ガラス27は、切断点８と
近い為、直接切断による塵埃との接触を避けるため、そ
の表面には高圧清浄空気を導入管30より加圧導入し、管
内周に沿って高圧清浄空気を流し、筐体28と清浄空気噴
出ノズル31により、切断点８の部分で絞られ、高速ジェ
ット化された空気により塵埃の付着を防止する様構成さ
れている。一方切断部については管外周部に吸引ノズル
34を設け外周部から発生した塵埃を吸引除去するように
構成した。これらの防塵方法により機器の塵埃からの保
護を確実なものとした。
僅かな塵埃によってもエネルギー効率を減じたり、これ
によって機器の破損を来したりするため、機器の防塵を
確実にする必要がある。本発明では、この防塵対策の為
に第10図に示す防塵方法を開発した。第10図では、レー
ザー光16は反射鏡19,20を経て管内周面上の点８に収束
する。レーザー光及び光学機器は堅牢な筐体28で保護さ
れ、且つ該筐体には清浄空気又は清浄窒素を導入管29よ
り送給し、若干の内圧を保持しながら排出口32より排出
するようになっている。該筐体の光軸通過経路には特殊
ガラス26,27を設置しレーザー光の効率を低減させない
方法を採用した。更に前記特殊ガラス27は、切断点８と
近い為、直接切断による塵埃との接触を避けるため、そ
の表面には高圧清浄空気を導入管30より加圧導入し、管
内周に沿って高圧清浄空気を流し、筐体28と清浄空気噴
出ノズル31により、切断点８の部分で絞られ、高速ジェ
ット化された空気により塵埃の付着を防止する様構成さ
れている。一方切断部については管外周部に吸引ノズル
34を設け外周部から発生した塵埃を吸引除去するように
構成した。これらの防塵方法により機器の塵埃からの保
護を確実なものとした。
また第11図には、２種類のガスを使用した切断の方法を
示している。即ち、第８図の管内面から切断する方法に
基づいて、切断具15を管内面に挿入し、その先端切断部
を管内周面に対向する様設置し、切断用ガスをガス導入
管21より導き、更に回転継手22を介して回転可能な切断
具15に導入するものである。切断具15は、円滑な回転を
保証する軸受23で支えられ、且つ駆動系24及び25によ
り、回転数ｎで回転される様図示しない駆動装置により
制御され、前記切断の目的を達成するものである。
示している。即ち、第８図の管内面から切断する方法に
基づいて、切断具15を管内面に挿入し、その先端切断部
を管内周面に対向する様設置し、切断用ガスをガス導入
管21より導き、更に回転継手22を介して回転可能な切断
具15に導入するものである。切断具15は、円滑な回転を
保証する軸受23で支えられ、且つ駆動系24及び25によ
り、回転数ｎで回転される様図示しない駆動装置により
制御され、前記切断の目的を達成するものである。
更に本発明のもう一つの特徴とするところは、前記した
方法によりスパイラル管から帯状板材を得たのち、引き
続いて該板材を巻き取るに際し、第１図に示すように巻
取りリール５を切断角αに対応した角度η（π−切断角
α）だけ管軸から傾けて巻き取り、同時に巻取りリール
本体を切断回転数ｎと同期して、管軸を中心として切断
具の回転方向にそって円錐角ηの円錐面上をみそすり回
転させながら巻取りを行うところにある。この様な巻取
り方法を採用する事によって、回転切断を行う場合の帯
状板材の巻取りを可能とするものである。
方法によりスパイラル管から帯状板材を得たのち、引き
続いて該板材を巻き取るに際し、第１図に示すように巻
取りリール５を切断角αに対応した角度η（π−切断角
α）だけ管軸から傾けて巻き取り、同時に巻取りリール
本体を切断回転数ｎと同期して、管軸を中心として切断
具の回転方向にそって円錐角ηの円錐面上をみそすり回
転させながら巻取りを行うところにある。この様な巻取
り方法を採用する事によって、回転切断を行う場合の帯
状板材の巻取りを可能とするものである。
本発明を要約すれば、上記した方法により前記長尺材を
接合してスパイラル管となし、該管を内面から回転可能
な切断具により切断する事によって接合部を含む帯状板
材を得、これを前記した自転と共にみそすり回転するリ
ールで巻取る事により、幅方向圧延用素材を能率的に得
るものである。この巻き取られた帯状板材を従来の方法
で圧延を施す事により、元の長尺材の幅方向圧延を容易
に達成する事が出来る。
接合してスパイラル管となし、該管を内面から回転可能
な切断具により切断する事によって接合部を含む帯状板
材を得、これを前記した自転と共にみそすり回転するリ
ールで巻取る事により、幅方向圧延用素材を能率的に得
るものである。この巻き取られた帯状板材を従来の方法
で圧延を施す事により、元の長尺材の幅方向圧延を容易
に達成する事が出来る。
本発明は、以上説明した様に従来の方法によるスパイラ
ル管の製造方法に加えて、新しい管切断方法と巻取り方
法を採用する事により、長尺材の幅方向圧延を行う場合
に極めて能率的に圧延加工を行う事が可能となる幅方向
圧延素材の製造方法及び製造方法に用いるレーザー切断
装置であり、特に一方向圧延では達成出来ない難圧延材
の圧延加工や、長手方向圧延と本発明になる幅方向圧延
を組合せる事により、圧延組織の制御をより効率良く実
施する事が可能となる等の効果がある。しかも連続的に
造管・管切断・巻取り、更には圧延加工が行われる為
に、極めて容易に加工系の自動化やシステム化が可能と
なり、この種の加工を必要とする材料のコストを引き下
げる事が出来る。
ル管の製造方法に加えて、新しい管切断方法と巻取り方
法を採用する事により、長尺材の幅方向圧延を行う場合
に極めて能率的に圧延加工を行う事が可能となる幅方向
圧延素材の製造方法及び製造方法に用いるレーザー切断
装置であり、特に一方向圧延では達成出来ない難圧延材
の圧延加工や、長手方向圧延と本発明になる幅方向圧延
を組合せる事により、圧延組織の制御をより効率良く実
施する事が可能となる等の効果がある。しかも連続的に
造管・管切断・巻取り、更には圧延加工が行われる為
に、極めて容易に加工系の自動化やシステム化が可能と
なり、この種の加工を必要とする材料のコストを引き下
げる事が出来る。
第１図は本発明の圧延に供する帯状板材を製造する加工
方法を示す説明図、第２図及び第３図は従来の幅方向圧
延方法の例を示す説明図、第４図は帯状板材を製造する
工程図、第５図は（ａ）（ｂ）はスパイラル管とその展
開図、第６図はスパイラル管の切断方法を示す説明図、
第７図は前記接合線を帯状板材の長手方向に直角方向に
有する場合の造管回転数と切断具の回転数比及び長尺材
と帯状板材の幅比を示す説明図、第８図は管の切断方法
を示す説明図、第９図はレーザー光を用いた場合の切断
方法を示す説明図、第10図は防塵手段を有する本発明の
装置の一部断面正面図、第11図はガス切断による切断装
置を示す概略一部断面正面図である。 １……長尺材、２……スパイラル管、 ３……帯状板材、４……巻き戻しリール、 ５……巻取りリール、６……接合点、 ７……接合線、８……切断点、 ９……切断仮想線、10……圧延ロール、 11……定盤、14……外周切断具、 15……内周切断具、16……レーザー光束、 17……収束したレーザー光、 18……焦点調整レンズ、19……反射鏡、 20……凹面反射鏡、21……ガス導入管、 22……回転継手、23……軸受、 24……駆動装置、25……動力伝達装置、 26……特殊ガラス、27……特殊ガラス、 28……筐体、29……清浄空気導入管、 30……高圧空気導入管、31……噴射ノズル、 32……空気排出口、33……反射鏡制御装置、 34……排ガス吸引管。
方法を示す説明図、第２図及び第３図は従来の幅方向圧
延方法の例を示す説明図、第４図は帯状板材を製造する
工程図、第５図は（ａ）（ｂ）はスパイラル管とその展
開図、第６図はスパイラル管の切断方法を示す説明図、
第７図は前記接合線を帯状板材の長手方向に直角方向に
有する場合の造管回転数と切断具の回転数比及び長尺材
と帯状板材の幅比を示す説明図、第８図は管の切断方法
を示す説明図、第９図はレーザー光を用いた場合の切断
方法を示す説明図、第10図は防塵手段を有する本発明の
装置の一部断面正面図、第11図はガス切断による切断装
置を示す概略一部断面正面図である。 １……長尺材、２……スパイラル管、 ３……帯状板材、４……巻き戻しリール、 ５……巻取りリール、６……接合点、 ７……接合線、８……切断点、 ９……切断仮想線、10……圧延ロール、 11……定盤、14……外周切断具、 15……内周切断具、16……レーザー光束、 17……収束したレーザー光、 18……焦点調整レンズ、19……反射鏡、 20……凹面反射鏡、21……ガス導入管、 22……回転継手、23……軸受、 24……駆動装置、25……動力伝達装置、 26……特殊ガラス、27……特殊ガラス、 28……筐体、29……清浄空気導入管、 30……高圧空気導入管、31……噴射ノズル、 32……空気排出口、33……反射鏡制御装置、 34……排ガス吸引管。
Claims (6)
- 【請求項１】長尺材を、その長手方向に沿って連続的に
螺旋状に巻回しながら捩じれ角θとして造管設備に供給
し、レーザービーム溶接によりその縁端部を接合する造
管工程と、引き続いて該管を切断して接合部を含む帯状
板状を得るに際し、管内面方向からレーザービームを回
転させながら切断を行い、この一連の加工条件を、スパ
イラル管の造管回転速度Ｎと、管を切断する為のレーザ
ー焦点の回転速度ｎを、同方向で且つ θが45度以下の場合には、 45度以上の場合には、 となるようにし、この切断された帯状板材を、巻取機の
巻取り回転軸を管切断角に対応した角度だけ該管軸から
傾け、且つ巻取り回転軸そのものを該管軸を中心に前記
切断回転速度ｎに合わせてみそすり回転させながら巻き
取ることを特徴とした長尺材の幅方向圧延用素材の製造
方法。 - 【請求項２】前記長尺材を、その長手方向に連続的にス
パイラル管製造設備に供給し、レーザー溶接法により、
この長尺材の縁端部相互を連続的に接合して、スパイラ
ル管を製造するに際し、通常の加工法による長尺材製造
段階で生じた板厚偏差を取り除く為に、エッジトリミン
グを予め施し、その幅方向の板厚偏差が５％以内となる
ように処理した長尺材を素材として使用する請求項１記
載の製造方法。 - 【請求項３】前記長尺材を、その長手方向に連続的にス
パイラル管製造設備に供給し、この長尺材の側端部相互
を連続的に接合して、スパイラル管を製造するに際し、
その接合方法としてTIG溶接、MIG溶接、あるいはプラズ
マ溶接等のアーク溶接法を用いる請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項４】前記長尺材を、その長手方向に連続的にス
パイラル管製造設備に供給し、溶接等の方法により、こ
の長尺材の側端部相互を連続的に接合して、スパイラル
管を製造するに際し、その接合方法として電子ビーム溶
接を用いる請求項１記載の製造方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の長尺材の幅方向圧延用素
材の製造方法に用いるレーザー切断装置であって、レー
ザービームを発生するレーザー装置と、前記レーザービ
ームの幅広がり角を減少させ、幅の広いコリメートされ
たレーザービームに変えるコリメーターと、焦点調整用
レンズ系と、スパイラル管の内面で、管軸にほぼ平行に
ビーム軸を走らせる為のミラーと、該管内にあって前記
管軸に平行に進行してきたビームを、管軸とほぼ直角方
向に向きを変え、焦点調整用レンズ系とともに管の内面
円周上で焦点を持つように加工された特殊ミラーとを備
え、前記管軸にほぼ平行にビームを走らせる為のミラー
を、該レーザービームが前記特殊ミラーの中心より該レ
ーザービームの半径分以上ずれた同心円上を前記切断回
転速度ｎに合わせて回転出来る様に、前記管軸にほぼ平
行にビームを走らせる為のミラーを角度制御する制御装
置を備えた事を特徴とするレーザー切断装置。 - 【請求項６】前記レーザー光の通過経路部分を特殊ガラ
スで構成し、他の部分の系全体を一体で構成した筐体の
外周に、レーザー光によるスパイラル管切断部近傍に発
生した塵埃を除去する塵埃除去ノズルを配設した請求項
５記載のレーザー切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164279A JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164279A JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455016A JPH0455016A (ja) | 1992-02-21 |
| JPH0729140B2 true JPH0729140B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=15790075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164279A Expired - Lifetime JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729140B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3387524B2 (ja) * | 1992-07-06 | 2003-03-17 | オリンパス光学工業株式会社 | 変倍ファインダ光学系 |
| JPH0694990A (ja) * | 1992-09-11 | 1994-04-08 | Sadao Nakai | 半導体レーザ用集光光学系 |
| JP4814560B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-11-16 | 住友重機械工業株式会社 | ビーム重ね合わせ装置及びレーザ加工方法 |
| JP4900655B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2012-03-21 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | レーザー加工装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186517A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-10-31 | Nippon Steel Corp | スパイラル鋼管の走行切断装置における位置決め方法 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2164279A patent/JPH0729140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455016A (ja) | 1992-02-21 |
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