JPH0818075B2 - 薄肉管の製造方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、肉厚が0.5mm以下、さらには0.1mm以下の
極薄帯材を所要直径の管に成形する造管方法に係り、特
に、極薄肉、小径の管の製造に際し、縁波や型崩れなど
が少なく成形性にすぐれ、また、シーム部の食違いや開
口がなく高い溶接性を有し、かつ成形，溶接速度が高く
量産性にすぐれた薄肉管の製造方法とその装置に関す
る。

背景技術 造管方法としては、ロールフォーミングにより帯材を
管状に成形し、さらに、帯材エッジの突合せ部を溶接し
造管する方法が一般的である。

かかる方法は、例えば、鋼帯の場合、プレフォーミン
グ、ブレイクダウン、フィンパス、スクイズの順に、多
種のロール配置による所謂電縫鋼管として製造される
が、薄肉の材料の場合、そのスプリングバックが強く、
成形性及びシーム部の溶接性に種々の問題を生じていた
ため、様々な工夫が行なわれてきた。

しかし、ロールフォーミング方法では、肉厚が0.5mm
以下、さらには0.1mm以下の極薄肉帯材を、例えば、数m
m程度の所要直径の管に造管することは、極めて困難と
されてきた。

すなわち、極薄肉帯材の成形時に縁波が生じ易く、こ
れに基因して溶接時、シーム部の食違いが発生し易くな
り、また、スクイズ圧がスクイズ点を通過すれば減少す
るため、スクイズロールを使用することが困難であり、
補助ロールあるいはシュー等にてスクイズ圧の低下を防
止しながら溶接する必要があった。

また、速い速度にて溶接すると、薄板のためにスプリ
ングバックが大きく、溶接部の凝固が完成されない間に
スクイズ圧が減少して、溶接部が開口する傾向にある。

さらに、材料が薄いことから、成形時にシーム部を揃
えても、アーム熱等の熱により、熱応力を生じて変形
し、突合せ状態が崩れるため、溶接を困難にしていた。

一方、従来、極薄肉、小径管を製造する方法として、
かかるロールフォーミングとシーム部の溶接を行なった
大きめの管を、所要直径となるまで引抜き成形する方法
があるが、例えば、所要の小径管内にオプチカルケーブ
ル等を入れる必要がある場合、造管後に小径管内に挿通
させることは困難であるため、当初から所要径の管に成
形し、溶接前のエッジ突合せ部が開いている箇所より、
所要のケーブル等を挿入することが望ましいが、かかる
用途の造管方法並びに装置は提案されていなかった。

発明の目的 この発明は、引抜き法を用いることなく、肉厚が0.5m
m以下、さらには0.1mm以下の極薄帯材を所要直径の管に
成形する造管方法並びに装置を目的とし、縁波や型崩れ
などが少なく成形性にすぐれ、また、シーム部の食違い
や開口がなく高い溶接性を有し、かつ成形，溶接速度が
高く量産性にすぐれた薄肉管の製造方法とその装置を目
的とする。

発明の概要と効果 この発明は、肉厚が0.5mm以下の極薄帯材を所要の小
径に造管するに際し、ロールによるエッジフォーミング
によって、前半のブレークダウン成形を行ない、次に、
例えば、エンドレスチェーンにアタッチメントを介して
半円凹部を設けた端面を対向配置したシューブロックを
多数個装着して帯材と同期走行可能となし、フォーミン
グシューブロックの帯材への当接面とは反対側に、バッ
クアップロールやガイド等を当接させて、スクイズ点に
至るまで、各対のフォーミングシューの対向間隔を暫時
狭めてゆき、スクイズ点前後では、各対のフォーミング
シューを完全に当接させ、シューの上部溝部より露出さ
せた帯材の突合せ部を、例えば、レーザービーム溶接に
て溶接すると、該シューに抱かれた状態であり、かつシ
ューブロックが冷却塊の機能を果すため、熱変形が生じ
難く、また、長手方向の所要距離間、のスクイズ圧が一
定となるため、溶融凝固の間スクイズ圧が低下せず、良
好な溶接が可能であり、10m/min以上の高速溶接が可能
となる。

また、この発明による造管方法及び装置により、肉厚
0.1mm以下の素材を直径1mm程度の管に、成形性及び溶接
性にすぐれた性状が得られかつ効率よく製造できる。

また、当初から所要の直径1mm程度の管に成形し、溶
接前のエッジ突合せ部が開いている箇所より、オプチカ
ルケーブル等を挿入することができ、新規な用途への適
用が可能となる。

発明の構成 この発明は、薄肉帯材を成形しエッジ突合せ部を溶接
して薄肉管となす造管方法において、 ロールを用いたエッジベンディングによって全域形の
うち前半のブレークダウン成形までを完了した後、 帯材方向に短片となったシューの垂直端面に、成形後
の管の半円部を被包できる凹部を設けて、帯材の側面方
向より当接し可能となした一対のフォーミングシューを
帯材方向に多数対を配設し、 ブレークダウン成形を完了して進行する帯材の側面方
向よりフォーミングシューを順次当接させ、帯材との同
期走行とともに各対のシューをそれぞれ対向方向に暫時
押圧して、帯材の進行とともに所要の円形へ成形し、 所要の成形を完了したのち、前記フォーミングシュー
にて押圧把持したまま、突合せエッジ部を溶接すること
を特徴とする薄肉管の製造方法である。

また、この発明は、 基台に敷設されたレベーラーガイド上を摺動して所要
軌道を回転するローラチェンに、止着部材を介して短冊
状のガイドシューの多数個を装架して軌道方向に連接配
置し、各ガイドシューの下面を基台に敷設されたレベラ
ーガイドに当接摺動させ、短辺側端面に半円筒状の凹部
と凹部の上端に溶接用溝部となる切欠部を有する短冊状
のフォーミングシューの一対を、前記凹部を対向させ
て、各ガイドシュー上面に、摺動自在に保持したフォー
ミングシュー群より構成され、 前記フォーミングシュー群が、ブレークダウン成形後
の帯材の側面より順次当接して同期走行し、かつ各対の
フォーミングシューが所要のスクイズ点までに暫時その
対向距離を縮めて当接させるための各フォーミングシュ
ーの外面に当接するガイドおよび／またはバックアップ
ロールを有し、 また、さらに、前記スクイズ点前後のフォーミングシ
ューを挟む位置に垂直軸のバックアップロールを設け、
各対のフォーミングシューの外向端面に当接押圧するシ
ューリングを弾性材を介してロール面に配置してなり、 前記スクイズ点で相互に当接した各対のフォーミング
シューにて形成された溶接用窓部より、帯材の突合せエ
ッジ部に入熱可能に溶接装置を配置し、 各対のフォーミングシューを溶接完了後の管より離反
するための手段を前記スクイズ点より下流に配置したこ
とを特徴とする薄肉管の製造装置である。

この発明において、製造装置は、短辺側端面に半円筒
状の凹部と凹部の上端に溶接用窓部となる切欠部を有す
る短冊状のフォーミングシュー対を多数配列したエンド
レスフォーミングシュー群と、各対のフォーミングシュ
ーが所要のスクイズ点までに暫時その対向距離を縮めて
当接させるための各フォーミングシュー外端面や上面等
に当接するガイドあるいはバックアップロールと、溶接
装置と、各シューの離反手段とを有する構成であれば、
実施例の構成のほか、種々の構成が採用できる。

溶接方法は、TIG溶接、レーザービーム溶接等、入熱
をシューの溶接用溝部内のエッジ突合せ部に集中できる
方法，構成であれば、公知のいかなる構成も利用でき
る。

また、溶接熱は、フォーミングシュー及びガイドシュ
ーが冷却塊となって放熱するため、薄肉管に熱応力の残
留が少なく、溶接性にすぐれかつすぐれた溶接性状の管
が得られる。

各対のフォーミングシューの近接あるいは離反手段
は、実施例の構成のほか種々の方法が適用でき、離反手
段は各対のフォーミングシューの対向面下部に穿孔した
孔部に、所要の長さのばねを内蔵させて常時離反、例え
ば、溶接後の管より離反可能な程度に離反させ、上流側
ではガイドにてブレークダウン完了後の帯材幅より広い
間隔となるよう離反させることにより、フォーミング時
にはシューの押圧ガイド等の力により相互に当接させ、
溶接後バックアップロールの押圧から解放と同時に離反
する構成とするのもよい。

また、フォーミングシューの上面に爪部を突設し、溶
接装置より下流に設けた離反ガイドに該爪部を当接させ
ることにより、相互に離反させたり、あるいは所要位置
に来た各対のシューを離反方向に引くなど、種々の方
法，構成が利用できる。

図面に基づく発明の開示 第１図はこの発明による成形過程を示すエンドレスフ
ォーミングシュー群の構成説明図であり、ａ図は上面説
明図、ｂ図はａ図の各対シューの縦断説明図である。但
し、図面では連続的な成形段階のうち８段階に抜粋して
示してある。

第２図はこの発明による薄肉管の製造装置を示す説明
図であり、ａ図はスクイズ点付近のフォーミングシュー
群とバックアップロールを示す上面説明図であり、ｂ図
はフォーミングシュー群の駆動機構を示すａ図ｂ−ｂ断
面説明図あり、ｃ図はガイド板を示すｂ図ｃ−ｃ断面説
明図ある。

第３図はこの発明による薄肉管の製造装置を示し、シ
ューの当接面を見る第２図ａ図の縦断説明図であり、管
（Ｓ）の中心線より左側のガイド条（15）は入側、右側
のガイド条（15）はスクイズ点を示す。

まず、第１図に基づいて、この発明による薄肉管の成
形方法を説明すると、成形方法は、第１図ｂ図の帯材
（S₁）の如く、全成形のうち前半のブレークダウン成形
までを完了する段階、第１図ａ図に示す如く、フォーミ
ングシューによる成形段階、及び溶接段階に大別でき
る。

すなわち、帯材は、一般的な冷間ロールフォーミング
ミルにて、ロールを用いたエッジベンディングを行な
い、全成形のうち前半のブレークダウン成形までを完了
して第１図ｂ図の帯材（S₁）の如きエッジ曲げされた状
態で進行してくる。

ここで、帯材進行方向の短辺側垂直端面に、成形後の
管の半円部を被包できる半円筒状の凹部（２）と、この
凹部（２）の上端に溶接用溝部（４）となる切欠部
（３）を有し、帯材（Ｓ）の側面方向よりそのエッジ部
から中央部に渡って当接して押圧可能となした一対の短
冊状フォーミングシュー（１）（１）を、帯材（Ｓ）方
向に多数対を連続して配設してキャタピラの如くエンド
レスで回動するフォーミングシュー（１）（１）群を冷
間ロールフォーミングミルの下流側に配置する。

つぎに、ブレークダウン成形を完了して進行する帯材
（Ｓ）の側面方向よりフォーミングシュー（１）（１）
を順次当接させて同期走行させ、帯材（Ｓ）との同期走
行とともに各対のシュー（１）（１）をそれぞれ対向方
向に暫時押圧して、帯材（Ｓ）の進行とともに所要の円
形へ成形する。

さらに、所要の成形を完了した帯材（S_n）は、前記フ
ォーミングシュー（１）（１）群にて押圧把持したま
ま、当接エッジ部に上部より対向可能となした溶接装置
にて、エッジ部を溶接し、薄肉管を得る。

以上に成形方法の概要を説明したが、さらに装置の詳
細を説明すると、第２図及び第３図に示す如く、所要の
長さからなる基台（10）に敷設された平行な２条のレベ
ーラーガイド（11）（12）上を摺動して所要の楕円軌道
を回転する一対のローラチェン（20）間に、止着部材
（21）を介して短冊状のガイドシュー（22）を多数個を
装架して軌道方向に連接配置してある。

また、多数個のガイドシュー（22）の各下面をローラ
チェン（20）間の基台（10）の中央部に敷設した中央レ
ベラーガイド（13）に当接摺動させてある。

従って、楕円軌道のローラチェン（20）に固定されて
これに同期して回転する多数のガイドシュー（22）群
は、平行な２条のレベーラーガイド（11）（12）上をロ
ーラチェン（20）が摺動進行し、かつガイドシュー（2
2）の各下面が中央レベラーガイド（13）面上を当接摺
動するため、ガイドシュー（22）上面の高さレベルは、
ローラチェン（20）の精度に関係なく一定にかつ高精度
に保持される。

また、前述したフォーミングシュー（１）（１）の各
対は、それぞれ下面にあり溝を有し、１本のガイドシュ
ー（22）上面の長手方向に設けた凸条（23）に、前記の
あり溝を嵌合させて半円筒状の凹部（２）を設けた短辺
側端面を相互に対向させて、凸条（23）上を摺動自在に
構成され、エンドレスフォーミングシュー（１）（１）
群を形成している。

上記のエンドレスフォーミングシュー（１）（１）群
は、一対のホイル間に張架されたローラチェン（20）の
楕円軌道を回転するが、基台（10）上では第１図ａ図に
示す如く、ブレークダウン成形を完了して進行する帯材
（Ｓ）の側面方向より順次当接して同期走行し、かつ各
対のフォーミングシュー（１）（１）が所要のスクイズ
点までに暫時その対向距離を縮めて当接するように、ま
た、スクイズ点以降は次第に離反するようその対向距離
がガイド板（14）にて制御される構成からなる。

ガイド板（14）は、後述する一対の垂直軸支持のバッ
クアップロール（30）の垂直軸上端間に横架した支持基
板（16）の裏面に、基台（10）上に対向する如く着設さ
れている。

かかるガイド板（14）は板状からなり、フォーミング
シュー（１）（１）群への対向面には、帯材の進行方向
に断面ほぼＬ字型の２条のガイド条（15）が突設してあ
り、各フォーミングシュー（１）（１）の上面に設けた
溝部（５）と凸部（６）に嵌入、当接する構成からなな
る。

２条のガイド条（15）は、各対のフォーミングシュー
（１）（１）が所要のスクイズ点までに暫時その対向距
離を縮めて当接するように、また、スクイズ点以降は次
第に離反するようその対向距離が制御されるように配置
してある。

このガイド板（14）により前記フォーミングシュー
（１）（１）群が、帯材の側面方向より順次当接して同
期走行し、一対のフォーミングシュー（１）（１）が暫
時その対向距離を縮めて完全に当接すると、帯材は所要
直径の管（Sn）となり、成形が完了し、溶接段階へと移
行する。

上述のスクイズ点前後にある相互に当接したフォーミ
ングシュー（１）（１）群を挟む位置に、垂直軸支持の
バックアップロール（30）を設け、各対のフォーミング
シュー（１）（１）の外向端面に当接押圧するシューリ
ング（31）を弾性材（32）を介してバックアップロール
（30）のロール面に周設した構成からなる。

バックアップロール（30）のロール面にシューリング
（31）を弾性材（32）を介して周設することにより、フ
ォーミングシュー（１）（１）への外向端面に当接形態
が、点接触から線接触へと移行し、押圧力が一定かつ広
範囲となる。

第２図ａ図（第１図ｂ図参照）の如く、前記スクイズ
点で相互に当接した各対のフォーミングシュー（１）
（１）にて形成された溶接用溝部（４）より、帯材
（S_n）の突合せエッジ部に入熱可能に溶接装置を配置す
る。

例えば、ガイド板（14）の開口部及び溶接用溝部
（４）より露出させた帯材の突合せ部を、レーザービー
ムを照射して溶接すると、多数対のフォーミングシュー
（１）（１）に抱かれた状態でスプリングバックを発生
させることなく、かつシュー（１）（１）が冷却塊の機
能を果すため、熱変形が生じ難く、また、長手方向の所
要距離間のスクイズ圧が一定となるため、溶融凝固の
間、スクイズ圧が低下せず、良好な溶接が可能であり、
10m/min以上の高速溶接が可能となる。

エンドレスのフォーミングシュー（１）（１）群は、
溶接を完了したのち、基台（10）の下流端にて反転さ
せ、再び上流にて、ブレークダウン完了後の帯材に当接
する。

従って、フォーミングシュー（１）（１）群は、ガイ
ド板（14）のガイド条（15）にてスクイズ点以降は次第
に離反するようその対向距離が制御されるが、基台（1
0）上のガイド板（14）から離れた際に、ブレークダウ
ン完了後の帯材に当接可能な所要対向距離を与えるべ
く、前記の楕円軌道面に配置した別のガイド板（17）の
ガイド条（18）にて、所要間隔保持されて上流側へ移動
する構成からなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による成形過程を示すエンドレスフォ
ーミングシュー群の構成説明図であり、ａ図は上面説明
図、ｂ図はａ図の各対シューの縦断説明図である。但
し、図面では連続的な成形段階のうち８段階に抜粋して
示してある。 第２図はこの発明による薄肉管の製造装置を示す説明図
であり、ａ図はスクイズ点付近のフォーミングシュー群
とバックアップロールを示す上面説明図であり、ｂ図は
フォーミングシュー群の駆動機構を示すａ図ｂ−ｂ断面
説明図あり、ｃ図はガイド板を示すｂ図ｃ−ｃ断面説明
図ある。 第３図はこの発明による薄肉管の製造装置を示し、シュ
ーの当接面を見る第２図ａ図の縦断説明図であり、管
（Ｓ）の中心線より左側のガイド条（15）は入側、右側
のガイド条（15）はスクイズ点を示す。 １……フォーミングシュー、２……凹部、３……切欠
部、４……溶接用溝部、５……溝部、６……凸部、10…
…基台、11,12……レベラーガイド、13……中央レベラ
ーガイド、14,17……ガイド板、15,18……ガイド条、16
……支持基板、20……ローラチェン、21……止着部材、
22……ガイドシュー、30……バックアップロール、31…
…シューリング、32……弾性体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉帯材を成形しエッジ突合せ部を溶接し
   て薄肉管となす造管方法において、 ロールを用いたエッジベンディングによって全成形のう
   ち前半のブレークダウン成形までを完了した後、 帯材方向に短片となったシューの垂直端面に、成形後の
   管の半円部を被包できる凹部を設けて、帯材の側面方向
   より当接し可能となした一対のフォーミングシューを帯
   材方向に多数対を配設し、 ブレークダウン成形を完了して進行する帯材の側面方向
   よりフォーミングシューを順次当接させ、帯材との同期
   走行とともに各対のシューをそれぞれ対向方向に暫時押
   圧して、帯材の進行とともに所要の円形へ成形し、 所要の成形を完了したのち、前記フォーミングシューに
   て押圧把持したまま、突合せエッジ部を溶接することを
   特徴とする薄肉管の製造方法。
2. 【請求項２】基台に敷設されたレベーラーガイド上を摺
   動して所要軌道を回転するローラチェンに、止着部材を
   介して短冊状のガイドシューの多数個を装架して軌道方
   向に連接配置し、各ガイドシューの下面を基台に敷設さ
   れたレベラーガイドに当接摺動させ、短辺側端面に半円
   筒状の凹部と凹部の上端に溶接用溝部となる切欠部を有
   する短冊状のフォーミングシューの一対を、前記凹部を
   対向させて、各ガイドシュー上面に、摺動自在に保持し
   たフォーミングシュー群より構成され、 前記フォーミングシュー群が、ブレークダウン成形後の
   帯材の側面より順次当接して同期走行し、かつ各対のフ
   ォーミングシューが所要のスクイズ点までに暫時その対
   向距離を縮めて当接させるための各フォーミングシュー
   の外面に当接するガイドおよび／またはバックアップロ
   ールを有し、 前記スクイズ点で相互に当接した各対のフォーミングシ
   ューにて形成された溶接用窓部より、帯材の突合せエッ
   ジ部に入熱可能に溶接装置を配置し、 各対のフォーミングシューを溶接完了後の管より離反さ
   せるための手段を前記スクイズ点より下流に配置したこ
   とを特徴とする薄肉管の製造装置。
3. 【請求項３】前記スクイズ点前後のフォーミングシュー
   を挟む位置に垂直軸のバックアップロールを設け、各対
   のフォーミングシューの外向端面に当接押圧するシュー
   リングを弾性材を介してロール面に配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の薄肉管の製造装置。