JPH09108733A - コイル状薄肉金属管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラムに巻き取られた管を引き延ばすと、そ
の真円度が低下する。 【解決手段】 整列しながら巻取ドラム１２に２層以上
が巻き取られているコイル状で円形断面の銅管１１にあ
って、巻取ドラム１２上のコイルの半径方向に対する偏
平度が、前記コイルの最内側の層で最も大きく、外側の
層に向かうほど小さくなるように設定して巻取ドラム１
２に巻き取りを行い、引き延ばし後の管の真円性の向上
を図り、品質向上を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断面形状が円形の
管をコイル状に巻き取ったコイル状薄肉金属管及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５はコイル状薄肉金属管を製造するた
めの従来の管巻取装置の概略構成を示す正面図である。
なお、以下においては、コイル状薄肉金属管として、銅
管を例にして説明する。容器６にガラ巻状態に収納され
ている銅管１（コイル状薄肉金属管）を整列状態に巻き
取るために巻取ドラム２が所定の位置に配設され、銅管
１と巻取ドラム２の間には矯正ロール３が配設されてい
る。更に、巻取ドラム２の近傍には、ベンディングロー
ル４が配設され、このベンディングロール４の前段には
支持ロール５が配設されている。

【０００３】以上の構成において、容器６から引き出さ
れた銅管１は、矯正ロール３を通して支持ロール５に通
され、更にベンディングロール４の下側を通して巻取ド
ラム２に巻き取られる。矯正ロール３では、銅管１の反
り、ねじれ等を矯正して銅管１を真円に加工する。な
お、矯正ロール３は、巻き取る銅管１の径に合わせてロ
ール表面に曲率を有する溝を加工する場合もある。ベン
ディングロール４は、巻取時の曲げ方向に予備の曲げ加
工を施してベンディング後の管にかかる張力を緩和する
ように機能する。これにより、巻取ドラム２で銅管１の
巻き取りを行っても、巻取ドラム２における銅管１の急
激な曲げによる偏平化が緩和される。したがって、銅管
１の先端を巻取ドラム２に固定し、巻取ドラム２を回転
させれば、銅管１に張力が付与された状態で巻き取りが
行われる。

【０００４】また、ベンディングロール４を上下に動か
せる構造にし、巻取層に合わせて巻取径と同様の曲げを
与えてから巻き取る方法もある。以上のように、ベンデ
ィングロール４を設け、管の巻き取り時に発生する銅管
の偏平化を抑制し、コイル状に巻かれた状態での銅管の
断面形状を真円に近く、真円度のばらつきが規格範囲内
に収まるようにすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
構成にあっては、巻取ドラムに管を巻き取った後、巻取
ドラムから巻き戻して真っ直ぐにした場合、管の曲がり
方向とは逆方向に曲がり量に応じた変形が加わり、巻き
戻し前に真円であった管の断面形状は、コイル軸に対し
て垂直方向に偏平になる。コイル状に巻かれた管の曲が
り量はコイル内側ほど大きく、外側に行くに従って小さ
くなる。このため、管の曲げを延ばす時の偏平度はコイ
ル内側が一番大きく、外側に行くに従って小さくなる。
コイル状態での管の真円度が規格を満足していても、引
き延ばし時に規格を外れることになる。また、管の引き
延ばしの始端から終端にかけて真円度が徐々に変化し、
品質が安定しないという問題がある。更に、規格外の管
が加工ラインを通過しようとするとき、座屈などの不良
を生じることがある。

【０００６】本発明は、巻き取られた管の引き延ばしを
行っても、その真円度を保証することのできるコイル状
薄肉金属管及びその製造方法を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、２層以上の整列コイル状態で巻取ド
ラムに巻き取られている円形断面の薄肉金属管におい
て、巻取ドラムの軸に平行な径Ｄ_H と直交する径Ｄ_V の
比Ｄ_V ／Ｄ_H を内層より外層に行くにつれて小さくなる
ように設定している。

【０００８】上記の目的は、２層以上の整列コイル状態
で薄肉金属管を巻取ドラムに巻き取るコイル状薄肉金属
管の製造方法において、巻取層に応じた曲率と前記薄肉
管の内外径に基づいて前記薄肉管の巻取時の形状歪と巻
き戻してから直線状にしたときの形状歪を求め、前記形
状歪を相殺する成形量を前記薄肉管に付与した後前記薄
肉管を前記巻取ドラムに巻き取ることによっても達成さ
れる。

【０００９】上記した手段によれば、コイル状薄肉金属
管は、通常、巻取ドラムに多層に巻き取られ、上層にな
るほど巻き径は大きくなる。したがって、引き延ばし時
には多層コイルの内側ほど偏平率が大きくなり、断面形
状が一定しなくなる。そこで、予め多層コイルの内側で
は縦長の楕円になるように成形しておき、外側に行くに
従って楕円から円に近くなるように成形して巻き取って
おけば、引き延ばし後には、どの層を引き延ばしても真
円に近い金属管を得ることができる。

【００１０】また、上記した他の手段によれば、ベンデ
ィングロール及び巻取ドラムによる巻取時に付与される
偏平度に伴う管断面の形状変化を基に、これから巻取ド
ラムに巻き取る管に前記偏平度を付与している方向に対
して直交する方向から成形を施す。その成形量をベンデ
ィングロール以後における偏平量に等しくすれば、引き
延ばし後の管断面は真円になる。

【００１１】この時、巻取前の成形量（成形力）の付与
は、巻き取り位置より前であればよいが、管の巻き取り
及びベンディングロールによる曲げ方向が垂直方向に対
して行われるため、巻取前の成形は直交する水平方向か
ら行うことになる。これにより、設置場所等の制約を受
けることなく、引き延ばし後の管を真円にすることがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明のコイル状薄肉金属
管の巻き取りに適した管巻取装置の一実施の形態の概略
構成を示す正面図である。また、図２は図１の実施の形
態の平面図である。なお、以下においては、コイル状薄
肉金属管として銅管を例に説明する。

【００１３】巻き取り前の銅管は容器１０にガラ巻状態
で収納されている。容器１０に対し、この容器１０から
銅管１１を整列状態に巻き取るための巻取ドラム１２が
所定の位置に配設されている。この巻取ドラム１２は、
筒状の胴部１２ａと、この胴部１２ａの両端面に設けら
れる円板状の鍔１２ｂで構成されている。銅管１１と巻
取ドラム１２の間には、矯正ロール１３が配設されてい
る。また、巻取ドラム１２の近傍には、ベンディングロ
ール１４が配設され、このベンディングロール４の近傍
の矯正ロール１３の方向には支持ロール１５（上ロール
１５ａ、下ロール１５ｂを含む構成）が配設されてい
る。

【００１４】更に、矯正ロール１３と支持ロール１５の
間には、成形ロール１６が配設されている。成形ロール
１６は、図２に示す様に、ベンディングロール１４が垂
直方向から接するのに対し、これに直交する方向である
水平方向から接するように、ロール１６ａ，１６ｂが銅
管１１を両側から挟持する形で配設されている。そし
て、ロール１６ａ，１６ｂの成形面の形状としては、平
ロール、円弧溝ロール、Ｖ溝ロール、楕円溝ロール等に
することができる。このロール１６ａ，１６ｂは外部か
ら駆動力は付与されず（但し、付与することも可能）、
銅管１１の走行による摩擦によって回転する。そして、
成形ロール１６はロール１６ａとロール１６ｂ間の距離
（すなわち押圧力）を調整するための調整ハンドル１７
を備えている。この調整ハンドル１７を回転させること
により、その回転方向に応じてロール１６ａ，１６ｂは
同じ割合で接近または離間する。

【００１５】また、巻取ドラム１２には、層単位の巻数
を検出するための巻数検出器１８が設けられている。こ
の巻数検出器１８は、本体１８ａ、この本体１８ａ内に
往復動可能に挿入された棒状のアクチュエータ１８ｂ、
及びアクチュエータ１８ｂの先端に装着されたローラ１
８ｃから構成されている。ローラ１８ｃは巻取ドラム１
２のドラム面又は既に巻き付けられた銅管の表面に接し
ており、段数が増える毎にアクチュエータ１８ｂが本体
方向へ移動し、その移動量に応じた電気信号が本体１８
ａから出力される。

【００１６】更に、巻数検出器１８にはマイクロコンピ
ュータを用いた制御装置１９が接続されている。更に、
制御装置１９には制御対象の制御モータ２０が接続さ
れ、成形ロール１６のロール１６ａ，１６ｂ間のギャッ
プを可変するためのロール移動駆動源になる。図１の構
成において、まず、銅管１１から引き出された銅管１１
は、矯正ロール１３を通して支持ロール１５に通され、
更にベンディングロール１４の下側を通して巻取ドラム
１２に先端が係着される。巻取ドラム１２が回転する過
程で、矯正ロール１３では、銅管１１の反り、ねじれ等
を矯正して銅管１１を真円にする加工が施される（な
お、矯正ロール１３は巻き取る銅管１１の径に合わせて
ロール表面に曲率半径を有する溝を加工する場合もあ
る）。

【００１７】更に、ベンディングロール１４により、銅
管１１に対して曲率が与えられる。巻取ドラム１２によ
る巻き取りに際しては、図２に示す様に、回転しながら
矢印Ｂ方向に水平移動（往復動が可能）させ、銅管１１
を整列並びに密着させた巻き取りを可能にしている。例
えば図２の場合、巻取ドラム１２を図の上方向へ移動さ
せながら巻き取り、１段分（１層分）の巻き取りが終了
すると、２段目を１段目の上に巻きながら巻取ドラム１
２を図の下方向へ移動させることになる。

【００１８】このように、成形ロール１６のロール幅Ａ
を巻取数に応じて直線的に制御しないのは、銅管１１に
与える歪み量と、それによる成形量が比例的に変化しな
い為である。与える歪み量が小さいと、スプリングバッ
クの影響もあり、成形量は殆ど変化しないが、与える歪
みが大きくなるにつれて成形量が比例的な関係になる。
また、ロール幅Ａの調節方法は、銅管１１の外径、肉
厚、硬度、巻き取りドラム径等によって変わる。

【００１９】以上のような制御によって巻き取られる銅
管１１は、成形ロール１６で上下方向（垂直方向）に延
びる変形が生じ、成形ロール１６を出た時点では楕円断
面に加工されている。この後、ベンディングロール１４
による曲げ加工時及び巻取ドラム１２による巻き取り時
に水平方向に膨らむ歪み（変形）を受ける。この時の押
圧量は、これに対して直交する方向から成形ロール１６
によって付与された押圧量に等しく設定すれば、銅管１
１は真円で巻回されることになる。

【００２０】しかし、本発明においては、巻取ドラム１
２に一旦巻き取られた銅管１１を引き延ばし（巻き戻
し）、直線状にしたときに真円が得られるようにしたい
ので、巻き取った時点で真円では引き延ばし時に偏平に
なってしまう。そこで、成形ロール１６において過剰に
偏平化しておき、引き延ばし時に逆の変形が加わったと
きに真円になるようにしている。

【００２１】このための方法を以下に説明する。まず、
成形ロール１６のロール１６ａ，１６ｂを銅管１１の直
径以上に間隔Ａの値をとり、図５の場合と同じ状態で巻
取ドラム１２に銅管１１の巻き取りを行う。この巻き取
りにおいては、ベンディングロール１４及び巻取ドラム
１２によって或る偏平量が付与されることになる。この
状態から銅管１１の引き延ばしを行うと、逆の変形が加
わるため、巻き取り時の偏平量が小さくなるように作用
し、引き延ばし後の銅管１１を真円に近づけるようにな
る。しかし、引き延ばし後の逆変形は、巻き取り時の偏
平量に比べて小さいため、真円に戻ることはない。

【００２２】そこで、その不足分を成形ロール１６によ
り予め成形しておき、巻取ドラム１２から引き延ばし後
の銅管１１が真円になるようにしている。ベンディング
ロール１４における偏平量をＦ₁ 、巻取ドラム１２にお
ける偏平量をＦ₂ とし、銅管１１の引き延ばし後の変形
量をＴとすれば、成形ロール１６における成形量Ｐは、
Ｐ＝Ｆ₁ ＋Ｆ₂ ＋Ｔ±δになる。ここで、δは引き延ば
し時における巻取ドラム１２の層によってコイル径が異
なるので、その補正を行う為の補正値である。偏平量Ｆ
₁ 、Ｆ₂ は共に同一方向であり、これらに対して変形量
Ｔは１８０度反転した方向になる。この設定は、制御装
置１９によって行われ、δの補正は巻数検出器１８の検
出結果に基づいて行われる。

【００２３】図３は本発明におけるコイル状薄肉金属管
の引き延ばし後の真円度を示す特性図である。また、図
４は図３との比較のために示した従来のコイル状薄肉金
属管の引き延ばし後の真円度を示す特性図である。図３
は、図１及び図２に示した構成の管巻取装置を用いて巻
かれた銅管（直径＝１５．８８ｍｍで肉厚＝０．４１ｍ
ｍ）を引き延ばした時の断面形状の真円度を求めたもの
である。ここでの真円度は、コイル軸と平行な方向の銅
管断面の直径から垂直な方向の直径の差で計算してい
る。図３から明らかなように、コイルから引き延ばした
時の銅管の断面形状は、ほぼ真円を示している。これに
対し、従来技術による図４は、コイルから引き延ばした
時の銅管の断面形状は全体的にコイル軸に対して垂直に
偏平しており、コイル内側と外側との真円度の差も大き
いことがわかる。

【００２４】なお、上記実施の形態においては、巻数検
出器１８は接触式の構造例を示したが、この他、レーザ
方式により測定点から銅管表面までの距離を測定し、こ
の距離の変化から段数（コイル径）を算出する方法、或
いは、巻取ドラム１２の回転数から銅管の巻き取り長さ
を算出する方法等を用いることもできる。更に、上記実
施の形態においては、制御装置１９の出力に基づいてロ
ール１６ａ，１６ｂの間隔をモータ２０により自動的に
設定するものとしたが、手動によって設定することもで
きる。具体的には、制御装置１９にロール幅（ロール間
距離）を表示装置（成形ロール１６の近傍に設置する）
に表示し、この表示値を見て調整ハンドル１７を操作す
るようにしてもよい。

【００２５】また、上記実施の形態においては、コイル
状薄肉金属管として、銅管を用いる例を示したが、本発
明はコイル状にすることが可能で偏平が生じる薄肉金属
管の全てに適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、巻き取られたコイルの半径方向に対する偏平度が、
前記コイルの最内側の層で最も大きく、外側の層に向か
うほど小さく設定することにより、引き延ばし後の管断
面はどの層においても真円にすることができ、品質向上
を図ることができる。

【００２７】また、巻き取りに対する予備曲げ加工段階
から前記引き延ばしに至るトータルな偏平度を予め把握
し、この把握結果に基づいて前記偏平度を零状態にする
成形力を巻き取り前のコイル状薄肉金属管に付与するよ
うにしたので、引き延ばし後の管断面はどの層において
も真円にすることができ、品質向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による銅管巻取装置の一実施の形態の概
略構成を示す正面図である。

【図２】図１の実施の形態の平面図である。

【図３】本発明におけるコイル状薄肉金属管の引き延ば
し後の真円度を示す特性図である。

【図４】図３との比較のために示した従来のコイル状薄
肉金属管の引き延ばし後の真円度を示す特性図である。

【図５】コイル状薄肉金属管を製造するための従来の管
巻取装置の概略構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１１ 銅管 １２ 巻取ドラム １３ 矯正ロール １４ ベンディングロール １５ 支持ロール １６ 成形ロール １６ａ，１６ｂ ロール １８ 巻数検出器 １９ 制御装置 ２０ モータ

フロントページの続き (72)発明者 古市 勝久 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２層以上の整列コイル状態で巻取ドラム
   に巻き取られている円形断面の薄肉金属管において、 巻取ドラムの軸に平行な径Ｄ_H と直交する径Ｄ_V の比Ｄ
   _V ／Ｄ_H を内層より外層に行くにつれて小さく設定した
   ことを特徴とするコイル状薄肉金属管。
2. 【請求項２】 ２層以上の整列コイル状態で薄肉金属管
   を巻取ドラムに巻き取るコイル状薄肉金属管の製造方法
   において、 巻取層に応じた曲率と前記薄肉管の内外径に基づいて前
   記薄肉管の巻取時の形状歪と巻き戻してから直線状にし
   たときの形状歪を求め、 前記形状歪を相殺する成形量を前記薄肉管に付与した後
   前記薄肉管を前記巻取ドラムに巻き取ることを特徴とす
   るコイル状薄肉金属管の製造方法。