JPH0756085Y2 - 溶接管の製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、金属帯を円筒状に連続的に成形する成形ロー
ル群を組み込んだ溶接管、特に薄肉溶接等の製造装置に
関するものである。

（従来の技術） 例えば、電縫管などの溶接管は、まずロール成形段階に
おいて平坦な金属帯を徐々に円弧状に成形し、該円弧状
の金属帯を最終段階で管状に成形した後、圧接段階で突
き合わせ縁部を溶融圧接することにより製造される。

この管状へのロール成形段階においては、いわゆるロー
ル曲げ成形が行われており、一般にその第一段階として
ブレークダウンと呼ばれている円弧状への成形が行わ
れ、次いでその円弧をさらに小さな半径の管状に成形
し、最後はフィンパスと呼ばれる段階で管状の突き合わ
せ縁部を成形するものである。

このような溶接管のロール成形段階において、所望の成
品形状を得るためには、金属帯の幅方向の両端に対して
行われる曲げ成形、つまりエッジ成形が極めて重要であ
り、この曲げ成形が適正に行われない場合には、溶接部
の形状品質の低下または材料歩留りの低下の原因とな
る。

また、このエッジ成形を十分行う方法として、特開昭64
-44217号公報に示されているように、ブレークダウンロ
ールスタンドを構成する水平ロールの下ロールを２分割
し、かつ金属帯進行方向への傾斜角を調整可能とした溶
接管の製造装置がある。この装置によれば、薄肉から厚
肉まで十分エッジの成形は可能となる。

また、薄肉材の成形手段としてケージロールフォーミン
グが知られている。例えば、特開昭54-145361号公報参
照。この手段は、ブレークダウン後半において、多数の
小ロール群による成形を行い、素材エッジ部を直線的に
スムーズに成形することである。この方法では不必要な
エッジ伸びが抑制され、薄肉材の成形に際してのエッジ
バックリングの防止に効果がある。

（考案が解決しようとする課題） ところで、今日では、従来肉厚外径比（以下t/dと称
す）が1.5〜15％程度であったのに対し、これよりさら
に肉厚の薄いt/dが1.0〜1.5％という薄肉管を製造する
ことについての要望がある。しかしながら、特開昭64-4
4217号公報に示されているように、ブレークダウンの水
平ロールの下ロールを２分割し、かつ金属帯進行方向へ
の傾斜角を調整可能としたのみの溶接管の製造装置で
は、上述のt/dが1.0〜1.5％のような薄肉材では以降の
成形スタンドによる成形途中でエッジバックリングが発
生するのを完全には防止できない。

また、ケージロールフォーミングでも、今日求められて
いる上述のt/dが1.0〜1.5％のような薄肉管をエッジバ
ックリングを生じさせることなく成形することは困難で
ある。さらにケージロールフォーミングはt/dが10％以
上の厚肉材のエッジ曲げ成形が困難である。

したがって、本考案の目的とするところは、溶接管のロ
ール成形において、金属帯の両エッジの曲げ成形を十分
に行い、かつt/dが10％以上の厚肉材でも、エッジ曲げ
成形時のエッジ減肉を起こさず、すなわちルーフィング
を起こさないでエッジ成形を行い得、また、t/dが1.0〜
1.5％という薄肉材でも成形途中においてエッジバック
リングを起こさないで成形を行い得、しかも、このよう
に薄肉から厚肉材まで同一ロールで十分なエッジ曲げ成
形を行うことができる効率的で安価なロール成形装置を
組込んだ溶接管の製造装置を提供することである。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本考案者は種々検討を重ねた
結果、以下の知見に基づいて本考案を完成するに至っ
た。

まず上述のような薄肉材をロール成形可能とするには、
前述の分割下ロールを使ったときにみられるエッジバッ
クリングがケージロールフォーミングを採用することに
より解消されることを知り、さらにこれら両者の組合せ
によるロール成形について検討を重ねていたところ、上
記分割ロールの傾斜角ばかりでなく交叉角をも調整可能
とすることによって、それらの角度を適宜調整しながら
厚肉材のロール成形を行えばルーフィングが防止でき、
かつケージロールフォーミングによっても厚肉材のエッ
ジバックリングが防止できることを知った。

ここに、本考案は、金属帯を円筒状に連続成形する成形
ロール群と、該成形ロール群により成形された円筒状金
属帯の継目を衝合溶接する溶接手段とを具備する溶接管
の製造装置において、前記成形ロール群中の上流側の複
数スタンド群を上下１対の水平ロールから成るブレーク
ダウンスタンド群で、残りの下流側複数スタンド群を多
数の小ロールから成るケージロールフォーミングスタン
ド群で構成し、前記ブレークダウンスタンド群の少なく
とも一つのスタンドの水平ロールの下ロールをその回転
軸長手方向に２以上に分割した分割ロールとし、分割し
たうちの両最外側２つのロールを、その回転軸が前記金
属帯の進行面において金属帯の進行方向に直交する方向
に対しある傾斜角度をもって傾斜し、且つ金属帯の進行
面と直交する平面において金属帯の幅方向とある交叉角
度をもって交叉するように設けると共に、前記傾斜角度
と交叉角のいずれか一方または両方を可変調整自在とし
たことを特徴とする溶接管の製造装置である。

すなわち、本考案によれば、前述のような薄肉から厚肉
材まで十分なエッジの成形を行う装置として、ブレーク
ダウンスタンド群の少なくとも１つのスタンドの成形ロ
ールは、水平ロールの下ロールが、 （ｉ）回転軸方向で分割された２つ以上のロールからな
り、そのうち少なくとも両側の２つのロールは、 （ii）水平面をなす金属帯の進行面において、金属帯の
進行方向に直交する方向と前記回転軸とが傾斜角をなす
とともに、 （iii）金属帯の進行面と直交する平面において、金属
帯の幅方向と前記回転軸とが交叉角をなすように配置す
るのである。

さらに薄肉材の成形途中におけるエッジバックリング防
止のため、ブレークダウンの後半は、多数の小ロール群
によってケージロールフォーミング成形するように配置
した装置を組み合わせるのである。

（作用） 本考案の構成と作用を説明する。

本考案において「ブレークダウンスタンド群の少なくと
も１つのスタンド」の下ロールをその回転軸方向で分割
した２つ以上のロールからなる構成とするとは、平坦な
金属帯をブレークダウンスタンドで成形する過程におい
て、エッジの曲げ成形を主に担当するロール群のうちの
１スタンドは必ず下ロールが２つ以上のロールからな
り、必要により２スタンド、３スタンドと複数のスタン
ドにおいても、下ロールとして２つ以上に分割されたロ
ールを用いても良いとの趣旨である。

このように、本考案によれば、溶接管のロール成形装置
において、ロール成形過程の初期段階でエッジの曲げ成
形を主に担当している少なくとも１つの水平ロールスタ
ンドにおいて、下ロールを２つ以上に分割し、そのうち
少なくとも２つのロールは、傾斜角および交叉角を有
し、これらの角度のうち少なくとも一方が調整可能であ
る構成とするのである。

なお、本考案においては、特定の値に限定されるもので
はないが、下ロールの金属帯進行方向の傾斜角あるいは
交叉角は、薄肉材のときは大きく、厚肉材のときは逆に
小さく調整するのが好ましい。そのような構成を採るこ
とにより後続のケージロールフォーミングによるエッジ
バックリング防止作用は効果的に発揮される。

次に、図面によって本考案をさらに具体的に説明する。

第１図は、本考案にかかる溶接管製造装置のロール成形
段階をなす装置の略式上面図である。エッジ成形を主に
担当しているスタンド６があり、続いて通常のブレーク
ダウンスタンド７があり、さらに多数の小ロール群８か
らなるケージロールゾーンがあり、その後にフィンパス
９が続いている。

これらのロール成形段階につづいて、例えば突き合わせ
縁部の溶融圧接を行う圧接段階がつづくのであるが、本
考案にあってそれらの段階は慣用のものであってよく、
これ以上の説明は要しない。

第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、エッジ成形を主に担
当している第１図におけるスタンド６の略式ロール配置
図である。水平ロール２に対する下ロール５、５は金属
帯４の送給方向に対し傾きβ（傾斜角）を有し、かつ、
金属帯４の送給方向に垂直な平面内で金属帯の幅方向に
対し傾きα（交叉角）を有する。これらの角度はそれぞ
れ水平面および垂直面における回転軸の金属帯幅方向に
対する投影角度といえる。

このスタンドに金属帯４を送給した場合の送給方向に対
し、垂直な断面を第２図（ｄ）に併せて示す。図中、
断面は送給された金属帯４が上ロール２および一方の下
ロール５に接触したときの金属帯４の断面であり、断
面は上ロール２のセンタ位置の断面で金属帯４のエッジ
曲げ形成が完了した時点での断面である。また断面
は、断面と断面との中間位置での断面である。

第２図（ｂ）および第２図（ｃ）から明らかなように、
下ロール５と金属帯４との接触点は、各下ロール５が傾
斜角βおよび交叉角αを有しているため金属帯４の曲げ
成形の進行とともに、移動し、その位置が異なり、金属
帯４は一点において集中荷重を受けない。そのため、金
属帯４のエッジ減肉が発生せず、金属帯４のエッジまで
同一肉厚のまま成形を十分に行うことができ、かつ厚肉
材でもルーフィングを起こさない。

次に、肉厚の異なる金属帯の場合、上ロール２の圧下調
整と下ロール５、５の傾斜角βまたは／および交叉角α
を薄肉材ほど大きくなるように調整することにより、金
属帯４のエッジまで十分成形できるようなロール配置と
することができる。特に、t/dが1.0〜1.5％という薄肉
材においては、傾斜角βまたは／および交叉角αを調整
することにより行う確実なエッジの曲げ成形により、エ
ッジ部の剛性が増加し、その後の成形途中におけるエッ
ジバックリングの防止に大きな効果がある。

このような傾斜角βおよび交叉角αの調整はすでにこれ
までの説明から当業者には明らかなように適宜油圧機構
あるいはねじ機構によって容易に実現できる。

次に、第３図にケージロールの略式断面図を示す。金属
帯４のエッジ部をサポートするロール8aが多数配置され
ているため、金属帯４のエッジの軌跡が滑らかになっ
て、エッジ伸びが抑制されるため、エッジバックリング
の防止に効果がある。特に薄肉材の場合には、前段階で
エッジの曲げ成形が十分に行われていてその部分の圧縮
応力作用時の曲げ剛性が高められているため、ケージロ
ールでのエッジ座屈発生に起因して生じるエッジ伸び抑
制効果が一層効果的に発揮される。

そのケージロールによる前記エッジ伸び抑制効果をさら
に向上させるためには、前段階でのエッジ予成形をより
確実十分な状態とすることによってエッジ部の前記圧縮
力作用時の曲げ剛性のより一層の向上が必要である。

第４図（ａ）に従来のブレークダウン成形を経た金属帯
４のケージロールでのエッジの軌跡の概略図を示す。第
４図（ｂ）には、エッジ部の前記曲げ剛性を向上させる
べく、本考案のブレークダウンロールを経て成形された
金属帯４の同じケージロールでのエッジの軌跡の概略図
を示す。このようにエッジの曲げ剛性を向上させた場合
には、エッジの軌跡は、その分座屈変形することなく滑
らかになり、エッジ伸びが抑えられる。従って薄肉材で
あってもエッジバックリングの発生抑制にも効果があ
る。

このように、ケージロール内でエッジ伸びを抑えるた
め、エッジの曲げ剛性の向上を行う手段として、ブレー
クダウン前半でエッジの十分な曲げ成形が有効である。
ブレークダウン前半でのエッジの十分な曲げ成形を行う
方法として、前述の水平スタンドの下ロールを２つ以
上、通常は２つに分割して、それぞれの傾斜角または／
および交叉角を肉厚に応じて調整するのが良い。

なお、このようなエッジの曲げ剛性改善によるエッジ伸
び抑制効果はケージロールを採用することでさらに有効
に活用されるのであって、通常のブレークダウンロール
成形スタンド群のみでは成形途中におけるエッジ伸び抑
制によるエッジバックリング防止は不可能である。

このように、本考案によれば傾斜角βまたは／および交
叉角αをその都度、板厚に応じて調節することにより、
同一ロールにて薄肉材から厚肉材までエッジの曲げ成形
を十分行うことができる。そのため、厚肉材ではルーフ
ィングの発生を効果的に防止することができる。また、
薄肉材ではエッジバックリングの防止に効果がある。

（実施例） 本考案をその実施例によりさらに具体的に説明する。

まず、外径50.8mm、肉厚10mm（t/d＝19.7％）の溶接管
について従来例および本考案例のそれぞれにかかる溶接
管の製造装置を用いて、ロール成形を行い、その成形性
の比較を行った。

本考案例では第１図に示す装置において、第２図および
第３図に示す下分割ロールおよびケージロールをそれぞ
れ使用したものであり従来例ではケージロールに代えて
通常のブレークダウンスタンド群を用い、その全スタン
ドの水平な下ロールを非分割型としたものであった。

第５図は、このときのフィンパス後のエッジの肉厚分布
を示した。従来例では、エッジの減肉が発生し、そのた
めルーフィングが起こったが、本考案ではほとんど減肉
は発生していない。

次に、外径50.8mm、肉厚1.0mm（t/d＝2.0％）、0.7mm
（t/d＝1.4％）、0.5mm（t/d＝1.0％）の溶接管につい
て前述同様の従来例、ケージロール単独採用例、前記従
来例におけるNo.1スタンドのみを分割下ロールとしたエ
ッジ成形例、本考案例をそれぞれにかかる溶接管の製造
装置を用いてロール成形を行い、そのときのエッジバッ
クリングの有無を調べた。この結果を第１表に示す。

従来例では、すべてエッジバックリンが発生した。ケー
ジロール法では0.7mm（t/d＝1.4％）、0.5mm（t/d＝1.0
％）の薄肉材でエッジバックリングが発生した。エッジ
成形例では0.5mm（t/d＝1.0％）でエッジバックリング
が発生した。それに対し本考案例ではすべてエッジバッ
クリングの発生は無かった。

（発明の効果） 本考案は以上説明したように構成されているから、厚肉
材であっても薄肉材であっても、両エッジの成形が十分
行われ、特に薄肉成形時のエッジバックリングも防止で
きるのであり、その効果は大きく、産業上きわめて有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の略式説明図； 第２図（ａ）ないし第２図（ｄ）は、エッジ成形スタン
ドの要部説明図； 第３図は、ケージロールの略式断面図； 第４図（ａ）および第４図（ｂ）は、ケージロールでの
エッジの軌跡の概要を示す図；および 第５図は、実施例の結果を示すグラフである。 1:上ロール、4:金属帯板 5:下ロール、6:エッジ成形スタンド 7:ブレークダウンスタンド 8:ケージロール、9:フィンパス

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属帯を円筒状に連続成形する成形ロール
   群と、該成形ロール群により成形された円筒状金属帯の
   継目を衝合溶接する溶接手段とを具備する溶接管の製造
   装置において、前記成形ロール群中の上流側の複数スタ
   ンド群を上下１対の水平ロールから成るブレークダウン
   スタンド群で、残りの下流側複数スタンド群を多数の小
   ロールから成るケージロールフォーミングスタンド群で
   構成し、前記ブレークダウンスタンド群の少なくとも一
   つのスタンドの水平ロールの下ロールをその回転軸長手
   方向に２以上に分割した分割ロールとし、分割したうち
   の両最外側２つのロールを、その回転軸が前記金属帯の
   進行面において金属帯の進行方向に直交する方向に対し
   ある傾斜角度をもって傾斜し、且つ金属帯の進行面と直
   交する平面において金属帯の幅方向とある交叉角度をも
   って交叉するように設けると共に、前記傾斜角度と交叉
   角のいずれか一方または両方を可変調整自在としたこと
   を特徴とする溶接管の製造装置。