JPH09141331A - 金属管の刻印装置および電縫管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦や加熱に拘わらず消えることのない刻印
を高速で金属管に形成することができる金属管の刻印装
置および電縫管の製造装置を提供する。 【解決手段】 板条材Ｔを走行させフォーミングロール
２０を通して管状に成形する管成形機構と、管状にされ
た板条材Ｔの両端縁を突き合わせて溶接する溶接機構２
２，２４と、板条材Ｔに形成されているマークＭを検出
するマーク検出センサ３４と、伝熱管１に対向配置され
た押圧ロール５０と、この押圧ロール５０を駆動するエ
アシリンダ４０と、マーク検出センサ３４からの検出信
号を受けるとエアシリンダ４０を作動させる制御機構３
６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行する金属管の
外周面に刻印を形成するための刻印装置および電縫管の
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電縫管は、長尺の金属板を管状に丸めて
両側縁を突き合わせ、これら両側縁を全長に亘って溶接
したものであり、最近では伝熱管を始めとする各種金属
管として広範な用途に使用されつつある。

【０００３】例えば図４は、本発明者らが電縫管方式で
製造しようとしている内面溝付伝熱管の一例を示す断面
図である。この伝熱管１は断面円形の金属管であり、そ
の内面のほぼ全域に亙って、管軸に対して一定角度をな
す互いに平行なフィン２が螺旋状に多数形成され、隣り
合うフィン２の間はそれぞれ螺旋溝３にされている。ま
た、伝熱管１の内周面の１箇所には電縫加工による溶接
部４が形成され、この溶接部４の両側には、伝熱管１の
中心軸と平行に延びるフィン無し部分５が形成され、こ
のフィン無し部分５によって各フィン２が分断されてい
る。

【０００４】このような伝熱管１を電縫管方式で製造す
る場合、板条材の状態でフィン２を転造してから電縫加
工が行えるため、シームレス管の内面にフローティング
プラグで溝を転造する場合に比べて、溝形状の自由度が
高いという利点が得られる。

【０００５】ところで、上記のような内面溝付伝熱管を
含め、一般的な電縫管の製造は次のような工程を経て行
われる。まず、圧延により得られた幅の広い金属板条材
をスリッタ装置に通し、製造すべき電縫管の直径に見合
った幅に裁断したうえ、得られた複数の板条材の端部を
相互に溶接して継ぎ足し、長尺の板条材を得る。

【０００６】次に、この板条材の表面に必要に応じてフ
ィン転造等を行ったうえ、電縫装置に流して多数のフォ
ーミングロールを通して管状に丸めていき、突き合わせ
るべき両側縁を高周波加熱した後、これら両側縁を突き
合わせて連続的に溶接し、製造された電縫管を巻き取
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電縫管の
製造方法によれば、得られた金属管の一定長さごとに環
状の溶接部が含まれることになるが、このように環状の
溶接部を含む部分は曲がり性や強度などの特性が他と異
なるため、金属管の使用時には排除することが好まし
い。

【０００８】そのため従来は、図５に示すように、板条
材Ｔを継ぎ合わせる際に、作業員が溶接部Ｙに塗料でマ
ークＭを予め付けておくとともに、金属管の使用時には
作業員がマークＭを探し、マーク位置から前後に一定長
Ｌの部分を破棄していた。しかし、このような方法で
は、マーク後に行われるフォーミングロールとの摩擦
や、溶接時の加熱により塗料が剥げ落ちることが多く、
製品状態では掠れて作業員がマークを見落とす可能性が
あり、改善が求められていた。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、摩擦や加熱に拘わらず消えることのない刻印を高速
で金属管に形成することができる金属管の刻印装置およ
び電縫管の製造装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る金属管の刻印装置は、金属管をその長
手方向に走行させる金属管搬送機構と、走行する金属管
の外周面に対向して配置された押圧体と、前記押圧体が
前記金属管の外周面に当接して前記金属管が変形される
位置と金属管の外周面から前記押圧体が離間した位置と
の間で前記押圧体を変位させるための駆動機構とを具備
することを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る電縫管の製造装置は、
金属製の板条材を走行させつつ、この板条材を複数のフ
ォーミングロールを通して管状に成形する管成形機構
と、管状に成形された前記板条材の両端縁を加熱したう
え突き合わせて溶接し、電縫管を成形する溶接機構と、
前記板条材または前記電縫管に形成されているマークを
検出すると検出信号を発するマーク検出機構と、前記電
縫管の外周面に対向して配置された押圧体と、前記押圧
体が前記電縫管の外周面に当接して前記電縫管が変形さ
れる位置と前記電縫管の外周面から前記押圧体が離間し
た位置との間で前記押圧体を変位させるための駆動機構
と、前記マーク検出機構からの検出信号を受けると予め
記憶している制御則に基づいて前記駆動機構を作動さ
せ、前記押圧体を前記電縫管に押し当てるための制御機
構とを具備することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の実施形態
として内面溝付伝熱管の製造装置を示すものであり、図
１は装置の前段、図３は装置の後段をそれぞれ示してい
る。なお、この装置は、板条材の表面にフィンを形成し
たうえで電縫加工を行い、図４に示すような内面溝付伝
熱管１を製造するためのものであるが、本発明はこのよ
うな内面溝付伝熱管の製造への適用に限定されず、内面
が平滑な単純金属管（シームレス管を含む）の刻印また
は製造にも適用可能である。また、この実施形態の装置
が前段、後段に分かれているのは、それぞれの処理速度
が異なるためであり、処理速度を同一にすることが可能
であれば、１つのラインにまとめることができるのは当
然である。

【００１３】まず、装置の前段部分を図１を用いて説明
すると、図中符号１０は一定幅の金属製板条材Ｔを連続
的に繰り出すアンコイラ（金属管搬送機構）である。こ
のアンコイラ１０に巻回されている板条材Ｔは、幅広の
板条材を長手方向に裁断して多数の細幅の板条材とし、
これらの端部を図５に示すように溶接部Ｙを介して継ぎ
合わせたものであり、フィン２等が形成される面とは反
対側において、予め溶接部Ｙのそれぞれに対応するマー
クＭが塗料等で形成されている。なお、塗料以外の方法
でマークＭを形成することも可能である。

【００１４】アンコイラ１０から繰り出された板条材Ｔ
は、一対の押さえロール１２を経て、対向する溝付ロー
ル１４および平滑ロール１６の間を通され、溝付ロール
１４により、マークＭとは反対の面に図４に例示される
ようなフィン２および螺旋溝３が形成される。押さえロ
ール１２と平滑ロール１６との間には、板条材Ｔに対向
してマーク検出センサ３４が配置されており、板条材Ｔ
からの反射光強度の差などからマークＭの通過を検出す
ると検出信号を出力する。マーク検出センサ３４の種類
は光学式センサに限定されず、マークＭを検出すること
ができさえすれば他の形式のセンサも使用可能である。

【００１５】溝加工された板条材Ｔは、一対のロール１
８を経て、複数対配列されたフォーミングロール（管成
形機構）２０を通して徐々に管状に丸められ、ローリン
グセパレータ２１により、突き合わせるべき両端縁間の
間隙量が一定に保たれたうえ、誘導加熱コイル（溶接機
構の一部）２２に通されて両側縁部が加熱される。管状
に成形されかつ加熱された板条材Ｔは、一対のスクイズ
ロール（溶接機構の一部）２４を通され、両側方から押
されることにより加熱された両側縁部が突き合わされて
連続的に溶接される。こうして製造された伝熱管１の外
周面には、はみ出した溶融材料によりビードが形成され
ているので、ビードカッタ２６によりビードが切削され
る。

【００１６】ビードが切削された電縫管Ｐは冷却槽２８
を通されて強制冷却され、複数対配列されたサイジング
ロール３０を通されて所定の外径まで縮径され、刻印機
構３８を通されたうえ、ラフコイラ３２で粗く巻き取ら
れる。

【００１７】刻印機構３８は本発明の特徴部分であり、
図２に示すように、伝熱管１を囲むフレーム４２と、フ
レーム４２の内側で伝熱管１の上面および下面にそれぞ
れ対向して配置された押圧ロール（押圧体）５０および
支持ロール５８と、押圧ロール５０を昇降させるエアシ
リンダ（駆動機構）４０とを具備する。

【００１８】押圧ロール５０は、水平かつ伝熱管１の軸
線に対して直交する方向へ向けて配置された回転軸４８
を介して、Ｕ字状の昇降体４６に軸線周り回転自在に取
り付けられ、この昇降体４６の上端はエアシリンダ４０
のロッド４４に固定されている。押圧ロール５０の外周
面の軸線方向中央部には、断面半円状をなす突条部５２
が全周に亘って形成されており、エアシリンダ４０を作
動させて押圧ロール５０を伝熱管１に押し当てると、押
圧ロール５０が転がりつつ、突条部５２により伝熱管１
の外周面に断面半円状の凹部１Ａが連続的に形成され
る。

【００１９】突条部５２の断面形状は半円状に限定され
ず、Ｖ字状であってもよいし、さらに別の形状であって
もかまわない。突条部５２の先端部の断面は尖っていて
もよいが、伝熱管１の外周面を切り裂かないことが望ま
しい。伝熱管１を切り裂いてしまうと、伝熱管１の気密
性が損なわれ、酸化等の問題を生じるからである。突条
部５２により形成される凹部１Ａの深さは、後述する渦
流探傷機構による凹部１Ａの検出が確実に行えるよう
に、伝熱管１の半径の１〜１００％程度であるとよい。
但し、この範囲に限定されることはない。

【００２０】突条部５２の両側には、伝熱管１の外周面
と同じ断面曲率を有する一対の凹曲面５４が形成され、
突条部５２が伝熱管１の外周面に押し込まれた状態で
は、これら凹曲面５４が伝熱管１の上側外周面に当接し
て押さえるようになっている。このような凹曲面５４を
設けたことにより、刻印の際に伝熱管１がずれることが
確実に防止できる。但し、伝熱管１がロール５０，５８
間から離脱するおそれがなければ、凹曲面５４を設けず
に突条部５２のみを有する押圧ロール５０を使用するこ
とも可能である。また、伝熱管１に沿って転動する押圧
ロール５０の代わりに、摩擦力が小さい、例えば先端が
半球状等の押圧体を伝熱管１に押し当てることにより、
凹部１Ａを形成する構成も可能である。

【００２１】支持ロール５８は、伝熱管１を隔てて押圧
ロール５０と反対側に配置され、回転軸４８と平行な回
転軸５６を介して軸線周りに回転自在に配置されたもの
であり、その外周面は全周に亘って、伝熱管１の外周面
と同じ曲率半径の断面形状を有する凹曲面とされてい
る。この支持ロール５８は常に伝熱管１の下面に当接し
ており、伝熱管１の走行に同期して転がるようになって
いる。なお、押圧ロール５０と支持ロール５８の位置関
係は伝熱管１を中心として上下逆にしてもよいし、伝熱
管１を中心としていずれかの方向へ回動させた位置に配
置することも可能である。また、支持ロール５８を、押
圧ロール５０から両側へ１２０゜隔てた位置に２つ設け
てもよい。

【００２２】押圧ロール５０を昇降させるエアシリンダ
４０は、図１に示すように、コンピューター等により構
成される制御機構３６に接続されている。この制御機構
３６には、板条材Ｔまたは伝熱管１の走行速度を検出す
る図示しない速度センサ（例えば押さえロール１２に取
り付けたロータリエンコーダ）からの信号も入力されて
いる。制御機構３６はマーク検出センサ３４からの検出
信号を受けると、予め記憶している制御則（プログラ
ム）に基づいてエアシリンダ４０を作動させる。

【００２３】具体的には、速度センサからの速度信号
と、予め記憶しているマーク検出位置から刻印位置まで
の距離とに基づいて、マークＭがマーク検出位置を通過
してから、マークＭよりも所定長Ｌだけ上流の箇所が刻
印機構３８内を通過するまでの時間、およびマークＭよ
りも所定長Ｌだけ下流の箇所が刻印機構３８内を通過す
るまでの時間をそれぞれ計算し、マーク検出センサ３４
によってマークＭを検出した瞬間から前記２つの時間経
過点の間だけ押圧ロール５０を降下させる。これにより
伝熱管１には、各マークＭを挟んで上流側及び下流側に
それぞれ一定長Ｌの領域において、連続した凹部１Ａが
形成されることになる。

【００２４】このようにして凹部１Ａが所々に形成され
た伝熱管１は、ラフコイラ３２に粗く巻きとられてコイ
ルＣになる。このコイルＣは次に、図３に示す装置のア
ンコイラ６０に移され、ここから伝熱管１が一定速度で
繰り出される。繰り出された伝熱管１はロール６２およ
びストレートナー６４に通されて曲がりが矯正されたう
え、渦流探傷器６６を通されて渦流探傷が行われる。渦
流探傷器６６は、伝熱管１に生じた溶接欠陥を主に検出
するものであるが、それと同様に刻印機構３８により形
成された凹部１Ａをも検出し、その出力信号をインク制
御機構７０へ伝達する。

【００２５】渦流探傷器６６自体は従来より公知のもの
でよい。すなわち、渦流探傷器６６は伝熱管１の外周に
配置された少なくとも２つのコイルを有し、これらコイ
ルのそれぞれに高周波電流を供給しつつ、両者のインダ
クタンスを比較する。そして一方のコイル内を伝熱管１
の欠陥部分または凹部１Ａが通過すると、両者のインダ
クタンスに差が生じて欠陥が検出される。但し、本発明
に使用される探傷機構はこのような渦流探傷器に限定さ
れず、３個以上のコイルを使用して信号を積分する形式
の渦流探傷器も使用できるし、さらには渦流探傷以外の
作動原理に基づく各種探傷センサを用いてもよい。その
ような探傷センサとしては、光学式探傷センサ，超音波
式探傷センサなどが例示できる。

【００２６】渦流探傷器６６を通過した伝熱管１は、複
数の支持ロール６８を経て、インク吹き付け機構７２と
対向する位置を通過し、さらにロール７６間を通り、整
列巻き装置７８により密に巻き取られてコイル状製品と
される。なお、インク吹き付け機構７２からのインクが
周囲に飛び散ることを防ぐためにカバー７４が設けられ
ている。

【００２７】インク吹き付け機構７２は、即乾性のイン
クを伝熱管１に吹きかけてその外周面の一部を染色する
ためのものであり、前記インク制御機構７０によって制
御されている。インク制御機構７０は、渦流探傷器６６
からの信号を解析し、溶接欠陥等の傷または凹部１Ａを
検出すると、インク吹き付け機構７２を作動させて対応
する部分の伝熱管外周面を染色する。したがって、整列
巻き装置７８に巻き取られた伝熱管１には、欠陥等の傷
のある部分、および溶接部Ｙの前後一定長Ｌの部分に、
共通の染色がなされることになる。このような明瞭な染
色がなされているから、製品である伝熱管１を使用する
場合には、傷のある部分および溶接部Ｙを含む部分を確
実に除外して伝熱管１を使用することが可能であり、溶
接部Ｙを含む部分を誤って使用してしまうおそれがなく
なる。

【００２８】上記構成からなる伝熱管の製造装置によれ
ば、伝熱管１の外周面にエアシリンダ４０によって押圧
ロール５０を押し当て、伝熱管１の外周面を凹ませて凹
部１Ａを形成するので、後工程で摩擦や高温に曝されて
も消えない刻印が確実にかつ高速で形成できる。

【００２９】また、予め板条材Ｔの溶接部Ｙに僅かなマ
ークＭを形成しておくだけで、このマークＭの前後一定
長Ｌの部分に凹部１Ａを形成することができるうえ、マ
ークＭは、板条材Ｔの時に検出できればよく、その後は
消えてしまってかまわないので、マークＭの塗料を厚く
してフォーミングロール２０を汚したり、塗料が溶接を
阻害したりといった問題を引き起こさずに済む。また、
形成した刻印１Ａは渦流探傷器６６により容易に検出で
き、溶接欠陥等の傷と全く同様に染色することができる
から、後工程での対応が楽であるという利点を有する。
さらに、この実施形態では押圧体として押圧ロール５０
を使用しているから、刻印時に伝熱管１の走行抵抗をそ
れほど増さずに済むという利点も有する。

【００３０】なお、上述した実施形態では、伝熱管１の
内面にフィン２および螺旋溝３を形成していたが、フィ
ン２や螺旋溝３を形成しない単純電縫管にも本発明は適
用可能であるし、フィン２等の代わりに伝熱管１の壁面
にディンプル等を形成する装置としても実施可能であ
る。また、前記実施形態では、溝付ロール１４により１
段階の溝転造を行っていたが、溝付ロールを２つ以上使
用して２段階以上に溝形成を行い、２種の溝を交差させ
た交差溝などを伝熱管の内面に形成することも可能であ
る。さらに、本発明は、長手方向に分割された短いフィ
ンを千鳥状または螺旋線に沿って多数形成する場合にも
適用可能である。

【００３１】また、上記実施形態は電縫管の製造装置で
あったが、マーク検出センサ３４、制御機構３６、およ
び刻印機構３８等の構成のみを分離して、独立した金属
管の刻印装置としてもよいことは勿論である。その場合
には、完成品である金属管（シームレス管でもよい）の
外面に、摩擦や加熱で消えず、探傷機構で容易に検出で
きる凹部１Ａを高速で確実に形成できる。また、金属管
の速度の許容範囲が極めて広いので、金属管を取り扱う
様々な装置に、様々な目的で組み込むことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
管の刻印装置によれば、金属管の外周面に押圧体を押し
当て、金属管の外周面を凹ませて刻印を形成するので、
後工程で摩擦や高温に曝されても消えない刻印が確実に
かつ高速で形成できる。

【００３３】一方、本発明に係る電縫管の製造装置によ
れば、予め板条材の溶接部分などにマークを形成してお
くことにより、このマークを検出してマークと所定の位
置関係にある電縫管の外周に、摩擦や高温に曝されても
消えない刻印を形成することが可能である。前記マーク
は、板条材の時、または電縫加工直後に検出することが
できるので、その後に消えてしまうものでもよいし、形
成した刻印は公知の探傷機構により容易に検出できると
いう利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電縫管の製造装置の一実施形態の
前段部分を示す側面図である。

【図２】同装置の刻印機構を示す正面図である。

【図３】同装置の後段部分を示す側面図である。

【図４】同装置により製造される電縫管の一例として内
面溝付伝熱管を示す断面拡大図である。

【図５】電縫管製造に使用される板条材の平面図であ
る。

【符号の説明】

Ｔ 板条材 Ｙ 溶接部 Ｍ マーク １ 内面溝付伝熱管（電縫管，金属管） １Ａ 凹部（刻印） ２ フィン ３ 螺旋溝 １０ アンコイラ（金属管搬送機構の一部） ２０ フォーミングロール（管成形機構） ２２ 誘導加熱コイル（溶接機構） ３２ ラフコイラ（金属管搬送機構の一部） ３８ 刻印機構 ４０ エアシリンダ（駆動機構） ４２ フレーム ５０ 押圧ロール（押圧体） ５２ 突条部 ５４ 凹曲面 ５８ 支持ロール ６６ 渦流探傷器（探傷機構） ７０ インク制御機構 ７２ インク吹き付け機構 ７８ 整列巻き装置（金属管搬送機構の一部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｄ 22/02 Ｂ２１Ｄ 22/02 Ａ Ｂ４１Ｆ 17/10 Ｂ４１Ｆ 17/10 Ｋ Ｃ Ｂ４１Ｋ 3/36 Ｂ４１Ｋ 3/36 Ｅ (72)発明者 小磯 信二 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管をその長手方向に走行させる金属
   管搬送機構と、走行する金属管の外周面に対向して配置
   された押圧体と、前記押圧体が前記金属管の外周面に当
   接して前記金属管が変形される位置と金属管の外周面か
   ら前記押圧体が離間した位置との間で前記押圧体を変位
   させるための駆動機構とを具備することを特徴とする金
   属管の刻印装置。
2. 【請求項２】 走行する金属管に予め形成されているマ
   ークを検出すると検出信号を発するマーク検出機構と、
   このマーク検出機構の検出信号を受けると予め記憶して
   いる制御則に基づいて前記駆動機構を作動させ、前記押
   圧体を金属管に押し当てるための制御機構とを具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の金属管の刻印装置。
3. 【請求項３】 前記押圧体は前記金属管の外周面に当接
   すると転動するローラであることを特徴とする請求項１
   または２記載の金属管の刻印装置。
4. 【請求項４】 金属製の板条材を走行させつつ、この板
   条材を複数のフォーミングロールを通して管状に成形す
   る管成形機構と、 管状に成形された前記板条材の両端縁を加熱したうえ突
   き合わせて溶接し、電縫管を成形する溶接機構と、 前記板条材または前記電縫管に形成されているマークを
   検出すると検出信号を発するマーク検出機構と、 前記電縫管の外周面に対向して配置された押圧体と、 前記押圧体が前記電縫管の外周面に当接して前記電縫管
   が変形される位置と前記電縫管の外周面から前記押圧体
   が離間した位置との間で前記押圧体を変位させるための
   駆動機構と、 前記マーク検出機構からの検出信号を受けると予め記憶
   している制御則に基づいて前記駆動機構を作動させ、前
   記押圧体を前記電縫管に押し当てるための制御機構とを
   具備することを特徴とする電縫管の製造装置。
5. 【請求項５】 前記押圧体よりも電縫管の走行方向下流
   側において、前記電縫管の刻印および欠陥を検出する探
   傷機構を具備することを特徴とする請求項４記載の電縫
   管の製造装置。