JPH1043815A - 溶接管の焼鈍矯正連続加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接管の焼鈍加工と矯正加工とを連続的に行
うことにより真直度と真円度のよい高精度の溶接管を安
価に得ることができる方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 焼鈍加工を行なう装置として、高周波加
熱コイル２、冷却水ノズル３、エアーノズル４が設けら
れ、矯正加工を行なう装置として、ロータリストレーナ
式矯正機６が設けられている。そして、エアーノズル４
と矯正機６との間に溶接管保持装置５が設けられいる。
軸線方向に搬送される溶接管８は、上記装置を通過する
ことによって焼鈍加工と矯正加工とが連続して行なわれ
る。このとき、溶接管保持装置５は二つのロールで溶接
管８を挟持しながら回転する。これにより、矯正機で作
用するねじり力が焼鈍加工を行なう位置に伝達されるこ
となく、溶接管が搬送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接管に焼鈍加工
と矯正加工を行い高精度な溶接管を得る加工方法及びそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接管は材料の高強度化にともな
ってますます薄肉化する傾向にあり、又低コスト化のた
めに自動ライン化された設備により加工されるようにな
ってきている。そして、種々の用途において高精度を要
求されることが多く、特に真直度や真円度について、高
精度の矯正が必要となっている。

【０００３】管材の真直度及び真円度を矯正する方法と
しては、例えば特開平５−３２５号公報に記載のロール
矯正装置がある。この管棒材のロール矯正装置は、中空
回転体の内部へその軸線に沿って管棒材が送り進めら
れ、中空回転体の内部に支持された鼓型スキューロール
が管棒材の送り作用力を受けてその周囲で自転すると同
時に公転し、管棒材の周面に矯正力を付与するものであ
る。

【０００４】また、このような矯正に先だって管棒材の
熱処理を行なう装置としては、特公昭５８−３９２０８
号公報に記載のポストアニール装置等が知られている。
このポストアニール装置は、高周波で溶接部を電磁誘導
加熱して焼きなましや焼き戻しを行い、残留応力の除去
や組織の改善を行うものである。例えば、鋼帯を連続送
給し、両側の端縁同士が突き合わされるように曲成して
筒状にした電縫鋼管の焼きなまし加工を行なう場合に
は、上記のように突き合わされた両端縁を高周波加熱す
るとともに側圧を加えて溶接し、溶接部内外のビード余
盛りを切削した後、上記ポストアニール装置に導入して
残留応力の除去及び組織の改善を行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな矯正装置及びポストアニール装置を用いて高精度の
溶接管を製造する場合には次のような問題点がある。上
記従来の装置を用いて焼きなまし加工と矯正加工とを行
なうには、それぞれを独立した工程として行なわなけれ
ばならず、溶接管の装置への導入及び排出、工程間での
資材の搬送等の作業工数が増加し、作業効率の低下やコ
スト上昇の原因となっている。又、複数の工程を経るた
めに溶接管を取扱う上で所定の長さに切断して加工を行
なう必要がある。そして、従来の装置では溶接管の端部
は加工時の搬送用保持部として使用されるために、溶接
管として使用することができず、切断して廃棄されるの
で材料費の無駄が発生しコストアップの要因になってい
る。また、特開平５−３２５号開示の装置では中空回転
軸体の回転力は材料の送り速度によって決定され、任意
の回転数を得ることができず真直度や真円度のよい高精
度な矯正を行うことは困難である。

【０００６】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、造管時の内部応力や溶
接時の溶接歪を除去して真直度及び真円度の高い溶接管
を得るとともに、焼鈍加工を行なう工程と矯正加工を行
なう工程を連続的に行うことにより作業効率の向上及び
材料の歩留りの向上を図ることができる溶接管の焼鈍矯
正連続加工方法及び装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１に記載の発明は、 金属板材を溶接し
て形成された直管材を、その軸方向に搬送し、該直管材
の一端から焼鈍加工を行い、 この焼鈍加工を行う位置
の下流側では、前記直管材の矯正加工を連続して行い、
前記矯正加工によって直管材に生ずるねじり力が、前
記焼鈍加工を行う位置に伝達されないように、前記焼鈍
加工を行う位置と、前記矯正加工を行う位置との間で、
搬送される前記直管材を保持することを特徴とする溶接
管の焼鈍矯正連続加工方法を提供するものである。

【０００８】かかる方法は、一本の溶接管を搬送しなが
ら焼鈍工程を行なうとともに、この溶接管の搬送方向に
おける下流側では同じ溶接管に矯正加工を行なうもので
ある。この矯正加工では溶接管にねじり力が作用するた
め、これが焼鈍加工を行なっている部位に伝達される
と、溶接管がねじれたり破断したりするが、焼鈍加工が
行なわれる位置と矯正加工が行なわれる位置との間で溶
接管が保持され、ねじり力が伝達されないようにして加
工が行なわれるので、双方の加工を連続して、しかも精
度よく行なうことが可能となる。また、焼鈍加工と矯正
加工とを一本の溶接管に連続して行なうので、工程間の
無駄や、溶接管自体の無駄が低減される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、 金属板材を溶
接して形成された直管材を焼鈍加工する焼鈍装置と、
焼鈍加工された前記直管材の矯正加工を行う矯正装置と
を有し、 軸線方向に搬送される直管材に、連続して焼
鈍加工と矯正加工とを行うように、前記焼鈍装置と前記
矯正装置とが配列され、 前記矯正装置によって直管材
に付与されるねじり力が前記焼鈍加工を行う位置に伝達
されないように該直管材を保持する管材保持手段が、前
記焼鈍装置と前記矯正装置との間に設けられていること
を特徴とする溶接管の焼鈍矯正連続加工装置を提供する
ものである。

【００１０】かかる装置は、管材の焼鈍加工と矯正加工
とを連続して行なうことができるものである。つまり、
焼鈍装置と矯正装置とを配設し、これらの装置間に溶接
管を保持してねじり力の伝達を防止する手段を組込むこ
とにより、一つの装置内で焼鈍加工と矯正加工とを連続
的に行うようにしたものである。上記管材保持手段で
は、溶接管をしっかりと保持することにより、矯正装置
で管に付与されるねじり力が焼鈍装置に伝達されるのを
抑止することができ、焼き鈍しと矯正とを連続して行っ
ても高い精度の矯正を行うことが可能となる。このよう
な装置を用いることにより、工程間の無駄を省き、安価
で高精度の溶接管を得ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、 請求項２に記
載した溶接管の焼鈍矯正連続加工装置において、 前記
管材保持手段が、対向するように配置されて管材を挟持
する二つの回転部材を有するものとする。この焼鈍矯正
連続加工装置では、管材保持手段が二つの回転部材を備
えているので、管材をこれらの間に挟持してねじり力の
伝達を防止するとともに、この部材の回転によって管材
を送り出すことができる。したがって、簡単な構造で軸
線方向に搬送される管材をしっかりと保持することが可
能となる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、 請求項２に記
載した溶接管の焼鈍矯正連続加工装置において、 前記
管材保持手段が、 対をなして対向するように配置さ
れ、直管材を挟持するとともに、該直管材を軸線方向に
往復動が可能に支持された、少なくとも二対のパッドを
有するものとする。この焼鈍矯正連続加工装置では、溶
接管保持手段が、上記溶接管を挟持する少なくとも二対
のパッドを備えており、これらが溶接管を順次挟持して
直線的であるが連続的に搬送することができる。

【００１３】なお、上記発明において焼鈍及び矯正加工
される溶接管は、ガス溶接、高周波溶接、圧接のいずれ
の溶接法によって形成されたかは問わない。又、上記装
置は溶接管の焼鈍及び矯正を行なうことを主目的とする
ものであるが、他の方法によって形成された管材又は棒
状の部材に対しても使用は可能である。又、焼鈍及び矯
正が行なわれる管材の材質も特に限定されるものではな
く、軟鉄、合金鋼、非鉄金属であるアルミニウム、銅合
金等であってもよい。また、焼鈍装置は、高周波加熱コ
イル、重油やガスによる火炎加熱、赤外線加熱等のいず
れの方式であってもよい。さらに、矯正装置はロール対
向方式、ロール千鳥方式、２ロール方式のいずれの方式
であってもよい。

【００１４】

【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。 ［第１の実施形態］図１は、請求項２又は請求項３に記
載の発明の一実施形態である溶接管の焼鈍矯正連続加工
装置を示す概略構成図である。この焼鈍矯正連続加工装
置は、溶接管８の導入口付近に設けられ、溶接管をその
軸線方向に搬送する第１のガイドローラ１と、搬送され
る溶接管８を焼鈍に必要な所定の温度に加熱するための
高周波加熱コイル２と、加熱された溶接管８に水を用い
て所定の温度に冷却する冷却水ノズル３と、溶接管８上
に残っている水を吹き飛ばすためのエアーノズル４と、
溶接管に作用するねじり力が伝達されるのを防止するた
めの溶接管保持装置（管材保持手段）５と、溶接管の真
円度や真直度等の精度を上げるための矯正を行なうロー
タリストレーナ式矯正機６と、溶接管の排出口付近に設
けられた第２のガイドローラ７とを備えている。

【００１５】上記高周波加熱コイル２は、溶接管８が内
側を通過するように、周囲に巻き回されたコイルであっ
て、このコイルに高周波電流を流すことにより、溶接管
に誘導渦電流を生じさせて加熱するものである。このコ
イルに通電される高周波電流の周波数、電流量等は溶接
管の材質、厚さ、搬送速度等に応じて適宜決定されるも
のである。上記溶接管保持装置５は、図２に装置全体の
概略を示すように、周面が対向するように支持された二
つのロール５１、５２と、これらを中心軸位置で支持す
る回転軸５３、５４と、第１のロール５１の回転軸５３
を軸受け５５を介して支持する第１の支持枠５７と、第
２のロール５２の回転軸５４を軸受け５６を介して支持
する第２の支持枠５８と、二つのロールの間隔を調整す
ることができるように上記第２の支持枠を摺動可能に支
持するガイド柱５９と、外枠６０に反力を負担させて上
記第２の支持枠５８を第１の支持枠５７側に付勢する調
圧装置７０とを備えている。

【００１６】上記二つのロール５１、５２は、周面にウ
レタンゴム５１ａ、５２ａが加硫接着されており、溶接
管の周面と密着するようにほぼ同径の凹状曲面が形成さ
れている。なお、ウレタンゴムの代わりに耐熱性があ
る、高強度のフッ素ゴム、シリコーンゴム等を使用する
こともできる。このような弾性を有する部材を使用して
いるのは、溶接管８の表面を傷つけることなく、溶接管
に密着してしっかりと把持することを可能とするためで
ある。また、上記調圧装置７０は、ばねを内蔵してお
り、第２のロール５２を第１のロール５１側に付勢して
二つのロール間に溶接管を挟持させるとともに、付勢力
を調整することができるようになっている。なお、上記
ロール５１、５２のいずれか一方は、回転駆動力が付与
されるものとして、溶接管を保持するとともに、このロ
ールの回転で溶接管を搬送してもよいし、溶接管の搬送
力は第１のガイドローラ１又は第２のガイドローラ７に
よって付与し、溶接管保持装置のロール５１、５２は溶
接管をねじり力に対して保持するだけとしてもよい。

【００１７】一方、上記ロータリストレーナ矯正機６
は、図３に概略構成を示すように、軸受け６７に支持さ
れて軸線回りに回転駆動される中空回転体６１と、この
中空回転体内に支持され、３対が千鳥状に配設された矯
正ロール６２と、この中空回転体内における溶接管の入
口側と出口側で溶接管８を支持する各々１対の支持ロー
ル６３と、矯正ロール６２の溶接管８に当接される角度
及び押し込み量を調整する矯正ロール調整ハンドル６４
と、中空回転体６１に回転力を伝達するためのプーリー
６５と、上記中空回転体に回転駆動力を付与する駆動モ
ーター６６とを備えている。上記矯正ロール６２及び支
持ロール６３は、溶接管が搬送されるのと、中空回転体
６１が溶接管８の周囲で回転するのに伴い、溶接管８と
の間に生ずる摩擦力によって従動して回転するものであ
る。そして、押し込み量と当接角度とが調整された矯正
ロール６２によって、周囲から中心方向への力が加えら
れ、溶接管のゆがみ等を矯正するようになっている。

【００１８】次に上記のような構成を有する焼鈍矯正加
工装置の動作について説明する。なお、これは請求項１
に記載した溶接管の焼鈍矯正連続加工方法の一実施形態
でもある。上記焼鈍矯正連続加工装置に導入された溶接
管は、第１のガイドローラ１によって案内され、その軸
線方向に搬送されて高周波加熱コイル２に導入される。
ここで溶接管８は電磁誘導加熱され、約１０５０℃〜１
１００℃に加熱される。この加熱温度は、安定したオー
ステナイト相が得られる温度として設定されるものであ
り、使用する材料等にによって適宜に設定される。但
し、温度が高すぎる場合には酸化、形状の変形等が生じ
るため、搬送速度、溶接管の寸法等を考慮して上限値に
ついても適切に設定される必要がある。なお、高周波加
熱装置としては、例えば日本電子製のＪＳＨ−５０を用
いることができる。

【００１９】約１０５０℃〜１１００℃に加熱された溶
接管８は冷却ノズル３から吐出される水で冷却される。
次に、冷却された溶接管８はエアーノズル４から吐出さ
れるエアーで表面に付着した水分を吹き飛ばし、又は乾
燥して除去される。水分が除去された溶接管８は溶接管
保持装置５でねじり力が上記高周波加熱コイル２側に伝
達されないように保持され、この状態でロータリストレ
ーナ式矯正機６に送りこまれる。

【００２０】矯正機６内では搬送される溶接管の周りを
回転する矯正ロール６２から中心方向への矯正力が付与
され、溶接管８の軸線が直線となるように、及び断面が
真円となるように矯正される。このとき溶接管の周囲を
周回する矯正ロール６２との摩擦により溶接管８にはね
じり力が生じるが溶接管保持装置５でしっかりと保持さ
れているので、このねじり力は高周波加熱コイル２によ
って加熱される位置には伝達されず、溶接管に大きな変
形が生じたりねじ切れたりするのが防止される。上記矯
正機６による加工が終了した後は、第２のガイドローラ
７に案内されて排出される。このように焼鈍加工と矯正
加工とが一本の溶接管について、連続して行なわれるの
で長尺の溶接管の加工を行なうことも可能となる。

【００２１】次に上記溶接管の焼鈍矯正連続加工装置を
用いて、溶接管を加工する実験を行なった結果について
説明する。この実験で用いた溶接管は次のとおりであ
る。 材質： ＳＵＳ３０４ 外径： φ３０．１ｍｍ 肉厚： ０．７５ｍｍ また、上記ロータリストレーナ式矯正機６の矯正ロール
６２は、ロール角度３０度、押し込み量０．２ｍｍに設
定し、中空回転体６１は駆動モータ６６で１２０ＲＰＭ
で回転させ、溶接管８の送り速度は１．５ｍ／ｍｉｎ．
とした。

【００２２】矯正されて焼鈍矯正加工装置から出てきた
溶接管８を長さ３００ｍｍに切断して精度を測定した。
また、比較のため溶接管保持装置で溶接管を保持しない
状態で同じ溶接管の加工を行なった。これらの結果を表
１に示す。

【表１】

【００２３】ここで、真円度とは、溶接管の断面形状と
幾何学的に正しい円（幾何学的円）との差の大きさをい
う。また、真直度とは、溶接管の周面が軸線方向に幾何
学的に正しい直線（幾何学的直線）とずれる大きさをい
う。測定方法は、ヘイドン社製の触針式表面粗さ測定器
で円形形体の測定が可能に改良して行った。かかる測定
方法は、ＪＩＳ Ｂ０６５１に規定されているものであ
る。上記実験の結果により、焼鈍工程と矯正工程の間に
溶接管保持装置５を設けることで溶接管８の精度が著し
く改善されることが明らかになった。

【００２４】［第２の実施形態］図４は、請求項２また
は請求項４に記載の発明の一実施形態である焼鈍矯正連
続加工装置を示す概略構成図である。この焼鈍矯正連続
加工装置は、図１に示す装置と同じ第１のガイドローラ
１１と、高周波加熱コイル１２と、冷却水ノズル１３
と、エアーノズル１４と、第２のガイドローラ１７とを
有しているが、溶接管保持装置１５として、２対のパッ
ドが溶接管を挟持して軸線方向に移動する装置が用いら
れている。また、矯正装置１６としては、プラネタリ式
の矯正機１６が備えられている。

【００２５】図５は、上記溶接管保持装置を示す概略断
面図及び概略平面図である。この溶接管保持装置１５
は、溶接管８が搬送される位置の両側に二つのガイドレ
ール１５１を有し、このガイドレール１５１には、駆動
用ピストン１５２によって溶接管８の搬送方向に往復動
される支持基体１５３が、それぞれのガイドレールに二
つずつ係合されている。この支持基体１５３には、ホル
ダー１５６を介してパッド１５４が溶接管８の側面に対
して進退可能に取り付けられ、溶接管８を挾んで対向す
る位置にあるものが一対となって両側から溶接管８を挾
持するようになっている。また、ガイドレール１５１の
軸線方向に配列された二対の支持基体１５３は、互いに
独立して駆動できるようになっており、少なくともいず
れか一方が溶接管８を挾持し、溶接管８を搬送するとと
もに、溶接管８に作用するねじり力が伝達されるのを防
止するようになっている。そして、他方はその間に溶接
管８の挾持を解放して後方へ回送され、二対の支持基体
が交互に溶接管８を挾持して搬送するようになってい
る。

【００２６】この溶接管保持装置１５で用いられるパッ
ド１５４には、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーン
ゴム等を用いることができ、溶接管８に密着してしっか
りと保持することができるように、溶接管８の外径に対
応した凹状の曲面が形成されている。また、上記駆動用
ピストン１５２及びホルダーを進退可能に支持する装置
１５５は、油圧によって駆動されるものであるが、ラッ
クとピニオンとを用いた駆動装置等を用いることもでき
る。

【００２７】一方、図６は上記焼鈍矯正連続加工装置で
用いられているプラネタリ式の矯正機１６を示す概略断
面図である。このプラネタリ式矯正機１６は、円筒状で
全体が回転駆動されるロータ１６１と、両側で拡径され
る内周面を備えた短い筒状のロール１６２と、このロー
ル１６２をボールベアリングを介して回転自在に支持す
るロールホルダー１６３と、前記ロータ１６１を回転駆
動するためのプーリー１６４とを備えている。

【００２８】上記ロータは、軸受け１６５によって回転
可能に支持されており、駆動モータ（図示せず）からＶ
ベルトを介してプーリー１６４に伝達される駆動力よっ
て、溶接管８の回りで回転駆動される。ロールホルダー
１６３はロータ１６１の回転中心軸と軸心がずれた位置
に固定されており、上記ロータ１６１の回転にともなっ
て中心軸を振りながら溶接管８の周囲を回転し、ロール
１６２を介して溶接管に周囲から矯正力を付与するよう
になっている。

【００２９】上記のような焼鈍矯正連続加工装置を用い
て、溶接管の焼鈍加工と矯正加工とを行なう実験を実施
した。その結果を次に示す。この実験で用いた溶接管の
材質及びサイズは、図１に示す装置について行なった実
験と同じである。また、高周波加熱コイル１２による加
熱温度及び溶接管の搬送速度も同じである。上記実験の
結果は表２に示すとおりであり、この装置よって焼鈍加
工と矯正加工とを連続して行なっても、溶接管保持装置
１５の作用によって、高い精度の溶接管が得られること
が解る。 （以下余白）

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明の
焼鈍矯正連続加工方法及びその装置では、造管時の内部
応力の除去及び組織の改善を行なう焼鈍加工と、真円度
及び真直度を向上させる矯正加工とを連続して行ない、
高精度の溶接管を得ることができる。また、上記二つの
加工を連続して行なうことによって、材料の無駄を排除
し、工程間での作業工数を低減することができ、低コス
トで高精度の溶接管を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項２又は請求項３に記載の発明の一実施
形態である焼鈍矯正連続加工装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】 図１に示す焼鈍矯正連続加工装置で用いられ
る溶接管保持装置の概略断面図である。

【図３】 図１に示す焼鈍矯正連続加工装置で用いられ
る矯正装置の構造を示す概略側面図および概略平面図で
ある。

【図４】 請求項２又は請求項４に記載の発明の一実施
形態である焼鈍矯正連続加工装置を示す概略構成図であ
る。

【図５】 図４に示す焼鈍矯正連続加工装置で用いられ
る溶接管保持装置の概略断面図及び概略平面図である。

【図６】 図４に示す焼鈍矯正連続加工装置で用いられ
る矯正装置の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１、１１ 第１のガイドローラ ２、１２ 高周波加熱コイル ３、１３ 冷却水ノズル ４、１４ エアーノズル ５、１５ 溶接管保持装置 ６ ロータリストレーナ式矯正機 ７、１７ 第２のガイドローラ ８ 溶接管 １６ プラネタリ式矯正機 ５１、５２ ロール ５３、５４ 回転軸 ５５、５６ 軸受け ５７ 第１の支持枠 ５８ 第２の支持枠 ５９ ガイド柱 ６０ 外枠 ７０ 調圧装置 １５１ ガイドレール １５２ 駆動ピストン １５３ 支持基体 １５４ パッド

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｆ Ｃ２１Ｄ 9/08 Ｃ２１Ｄ 9/08 Ｆ 9/50 １０１ 9/50 １０１Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板材を溶接して形成された直管材
   を、その軸方向に搬送し、該直管材の一端から焼鈍加工
   を行い、 この焼鈍加工を行う位置の下流側では、前記直管材の矯
   正加工を連続して行い、 前記矯正加工によって直管材に生ずるねじり力が、前記
   焼鈍加工を行う位置に伝達されないように、前記焼鈍加
   工を行う位置と、前記矯正加工を行う位置との間で、搬
   送される前記直管材を保持することを特徴とする溶接管
   の焼鈍矯正連続加工方法。
2. 【請求項２】 金属板材を溶接して形成された直管材
   を焼鈍加工する焼鈍装置と、 焼鈍加工された前記直管材の矯正加工を行う矯正装置と
   を有し、 軸線方向に搬送される直管材に、連続して焼鈍加工と矯
   正加工とを行うように、前記焼鈍装置と前記矯正装置と
   が配列され、 前記矯正装置によって直管材に付与されるねじり力が前
   記焼鈍加工を行う位置に伝達されないように該直管材を
   保持する管材保持手段が、前記焼鈍装置と前記矯正装置
   との間に設けられていることを特徴とする溶接管の焼鈍
   矯正連続加工装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した溶接管の焼鈍矯正
   連続加工装置において、 前記管材保持手段は、対向するように配置されて管材を
   挟持する二つの回転部材を有することを特徴とする溶接
   管の焼鈍矯正連続加工装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載した溶接管の焼鈍矯正
   連続加工装置において、 前記管材保持手段は、 対をなして対向するように配置され、直管材を挟持する
   とともに、該直管材の軸線方向に往復動が可能に支持さ
   れた、少なくとも二対のパッドを有することを特徴とす
   る溶接管の焼鈍矯正連続加工装置。