JPS5994587A - スパイラル鋼管製造設備における内面溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、スパイラル鋼管製造時の鋼管サイズ替えに
際して、多電極内面溶接ノズルの位置設定、すなわちス
パイラル角度方向、シーム長手方向および管軸方向の６
方向位置調整をそれぞれ一動作で設定可能にした内面溶
接装置を有するスパイラル鋼管製造設備に関するもので
ある。

一般にス・やイラル鋼管の製造設備における内面溶接方
式としては、下記の方式がある。

（１）ストリップの一つの側縁と他方の側縁が最初に出
合う位置１７（第３図および第４図参照）で潜弧溶接を
行なう方式。

（２）上記位置で仮付溶接した後、スパイラル鋼管の一
回転後に第３図の位置１９で潜弧溶接を行なう方式。

（３）　　第６図のストリップの一側縁と他方側縁が最
初に出合う位置１７で仮付溶接した後、別ラインで潜弧
溶接を行なう方式。

次に従来の内面溶接装置について説明する。

第１図および第２図は従来方式の内面溶接装置の全体図
で、１はストリップ、２はスパイラル鋼管、ろは内面成
形ロールで図示されていない２列の外面成形ロールと組
合わせてストリップ１をスパイラル状に成形する。

４は内面成形ビーム、５は溶接用通電パイプ無溶接用芯
線ガ′イドパイプでその一端部には溶接ノズル７Ａ〜７
Ｃを装着した溶接ヘッド６が取付けられ、また他端部は
溶接芯線供給装置１６に連結されている。

１０は溶接芯線供給装置取付台、１１は摺動用ガイドバ
ーで、図示していない制御装置の指令によってシリンダ
ー９により溶接芯線供給装置取付台１０をガイドバー１
１によりガイドしなからｍ動させて溶接用通電・母イブ
兼溶接用芯線ガイドパイプ５とともに溶接ヘッド６およ
び溶接ノズル７Ａ〜７Ｃを溶接シーム部に追従制御する
。

鋼ｔのサイズ替えによる多電極溶接ヘッド６および溶接
ノズル７八〜７Ｃの位置設定に際しては、前記取付台１
０に固定された調整装置８八〜８Ｃをそれぞれ別個に操
作して管軸方向の溶接ノズル位置調整を行なう。またス
トリップ１の左側端面が管中心を通る垂直線と交わる点
から第１溶接ノズル７Ａまでの長さくオフセンターｔ）
の変更に際しては、ガイドパイプ支持用軸受１２に回転
自在に取付けられて内面成形ビーム４に固定挿通された
ナツトに螺合された調整螺杵１５により、前記軸受１２
を管軸と直角方向に移動し、かつ芯線供給装置取付部材
１４に内蔵された通電パイプ回転角変更装置をそれぞれ
別個に操作して位置調整を行なう。

このように温液ヘッド位置調整は溶接方式の多電極化が
進むに伴って煩雑化する１頃向にあり、かつ長尺の通電
パイプの回転によるオフセンター量調整は設定精度の面
でも満足できるものではない。

この発明は、以上のような問題を有利に解決するため、
多電極溶接ヘッドのそれぞれの調整を−動作で迅速かつ
高精度で設定可能としたスパイラル鋼管製造設備を提供
することを目的とするものである。

次にこの発明を第６図ないし第９図に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する、 第４図における１６はこの発明において用いられる内面
溶接装置の外観図で内面成形ビーム４の先端に装着され
ている。また第６図に示すように、ストリップの一側縁
と他方側縁が突合わされる位置１７において仮付溶接が
行なわれ、次いで半周後および一周後の位置１８．１９
でそれぞれ外面溶接、内面溶接が行なわれる。

溶接ヘッドの成形角度変更用回転ペース６０に回転軸２
９が固定され、その縦軸２９は、シーム倣い摺動金具３
１とこれにデルト２８′により固定されたギアー２８と
に回動自在に嵌合され、成形角度変更用回転ペース３０
に固定した電動機２６により駆動されるビニオン２７は
前記ギアー２８に噛み合わされ、前記電動機２６により
ビニオン２７を駆動すると、そのビニオン２７はギアー
２８ノヒツチサークル上を旋回し、そのビニオン２７の
旋回により電動機２６９回転軸２９および成形角度変更
用回転ペース６０が回動する。

第９図の３２〜６５は前記回転ペース３ｏをシーム倣い
摺動金具６１に押圧固定するための装置であって、シー
ム倣い摺動金具６１に取付けられた複数のカム軸３２に
偏心カム６３が回動自在に嵌設され、各偏心カム６６は
回転ペース６ｏの被押圧フランジ６０′に係合され、か
つ各偏心カムろ３のアームを枢着した操作杆６４は、回
転ペース固定用流体圧シリンダー６５のピストン杆′５
５′に連結され、前記成形角度変更用回転ペースろ０を
７−ム倣い摺動金具６１に押圧固定するためには、流体
圧シリンダー６５のピストン杆６５′およびこ−れに連
結された操作杆３４を前進移動させ、その操作杆３４に
より偏心カム６６を押圧方向に回動させる。

なお成形角度変更用回転ペース３０をシーム倣い摺動金
具６１に押圧固定する装置としては、前記以外の任意構
造の装置例えば模式押圧装置を使用してもよい。

第７図の６６〜６９は溶接シーム長手方向移動装置で、
管軸に直角な方向に延長する複数の摺動用ガイドバー６
７が、溶接ノズル支持金具３６に嵌挿されると共に成形
角度変更用回転ベース６０に架設固定され、前記ガイド
バー６７と平行に配置されたスクリュー６８は、溶接ノ
ズル支持金具６６に螺合されると共に成形角度変更用回
転ベース６０により回転自在に支承され、かつ前記スク
リュー６８は電動機６９に連結され、その電動機６９に
よりスクリュー６８を回転すると、溶接ノズル支持金具
６６が前記ガイドバー３７によりガイドされて溶接シー
ム長手方向に移動され、オフセンター量の調整が行なわ
れる。

第５図の２１〜２５は溶接ヘッドで、２１は溶接ヘッド
芯線ガイド、２２および２６は溶接ヘッド芯線ガイド２
１の下部回転軸および上部回転軸、２４および２５は溶
接ヘッド芯線ガイド２１の管軸方向伸縮継手である。

第６図のＳはシーム検出器（例えば回転コア一式過流セ
ンサー）であり、とのシーム検出器Ｓは、本実施例では
１個でおるが複数個取付けてもよい。

第７図の４０Ａ〜４０Ｃは溶接ノズル、ｊｌ　Ａ〜４１
Ｃは溶接ノズルホルダーで、それぞれの溶接ノズルホル
ダーは扇形歯車４３Ａ〜４３Ｃと一体に々っており、か
つ各扇形歯車４３Ａ〜４３Ｃに噛合っているビニオン４
２Ａ〜４２Ｃはそれぞれ別個の電動機４４（第５図およ
び第６図参照）Ｋ連結され、各電動機４４によりビニオ
ン４２・Ａ〜４２Ｃ１扇形歯車４３Ａ〜４６Ｃ１溶接ノ
ズルホルタゞ−４１Ａ〜４１Ｃを介して溶接ノズル４０
Ａ〜４０Ｃを旋回させて溶接ノズル間隔を調整する。

この際、扇形歯車は溶接ノズル中心線上の黒丸印４３′
を支点として旋回する。

スパイラル製管法によるストリップの通過位置は、多く
の場合、ストリップの進行方向を向いた左側の側縁がス
パイラル鋼管の軸心と交わる位置に限定されているため
、内面溶接点は大きく変更することはない。前記（２）
の内面溶接方式を採用する場合、製管寸法の変更による
Ｌ寸法（点１７〜点２０間の距離）の最大、最小差は約
２０００ｍとなり、これに対応する機構が必要である。

第４図、第５図および第８図の４６〜５４は管軸方向溶
接ヘッド位置変更機構を示し、４６，４７゜４８はそれ
ぞれ内筒、中間筒、外筒からなる伸縮ビームで、内筒４
６は内面成形ビーム４の先端に垂直な接続ピン４９によ
って回動自在に連結されている。この接続ビン４９の位
置はストリップ１の左側の側縁の通過位置１７かまたは
その位置１７にできるだけ近い位置にすることが望まし
い。

５０は外筒４８の長手方向の両側下部に取付けられた球
状軸受から々る転がり軸受で、スパイラル鋼管の内面に
載置され、製管中にストリップの左側の側縁と右側の側
縁のギャップ量（またはラップ量）を調整するため、鋼
管回転送出し用ローラ（図示を省略した）を備えている
鋼管回転送出し用旋回フレーム５６をシリンダー５７に
より旋回してス・９イラル鋼管２を揺動したとき、内面
溶接装置１６は、転がり軸受５０を介してス・ぐイラル
鋼管２の内面に載置された状態に力っているので、接続
ビン４９を支点としてスパイラル鋼管２に追従回動する
。５１は伸縮ビームを伸縮させるための杆体で、その杆
体５１の左端（前端）は連結ピン５４により伸縮ビーム
の外筒４８に連結されており、また杆体５１の右端（後
端）の雄ねじ５１′はウオーム歯車５６の中心部に螺合
され、そのウオーム歯車５３には電動機（図示を省略し
た）により駆動されるウオーム５２が噛み合わされてい
る。

５８は溶接芯線供給装置で外筒４８に固定され、５９は
溶接シーム位置に内面溶接ヘッドを追従させるための液
圧シリンダーからなる内面溶接ヘッド追従用制御装置で
シーム検出器Ｓの検出信号により前後方向に伸縮し、そ
の制御装置におけるシリンダーが外筒４８の前端に取付
けられると共にピストン杆の前端がシーム倣い摺動金具
３１に固定されている。またシーム倣い摺動金具３１の
下部の左右両側に固定された摺動用ガイド板３１′。

６１″は外筒４８の左右両側に固定された溝形レール４
８’、４８″内をスライドする。

なお第６図において、５５は成形フレームであり、また
第５図において、４５は溶接芯線ガイドロールである。

次に前記実施例の設備の動作について説明する。

鋼管サイズ変更によるスパイラルピッチＬの変化に対応
するため、ウオーム５２に連結した図示していない電動
機を駆動して杆体５１を前後方向に移動し、成形角度変
更用縦軸２９の位置をスパイラルシーム上に移動する。

次いで回転ベース固定用シリンダー６５を短縮させて固
定部を解放した後、電動機２６を運転してビニオン２７
．ギアー２８を介して回転ベース３０を所定の位置まで
旋回させ、続いて固定用シリンダー６５を伸長させて回
転ベース６０の下部をシーム倣い摺動金具３１に対し相
対的に移動しないように押圧固定する。

次にオフセンター設定用電動機６９を運転してスクリュ
ー６８により溶接ノズル支持金具６６をシーム長手方向
に移動し、さらにノズル間隔設定用の電動機４４により
ビニオン４２Ａ〜４２ｃ。

扇形歯車４’３Ａ〜４３Ｃを介して溶接ノズルホル５−
４１Ａ〜４１Ｃおよび溶接ノズル４０Ａ〜４０Ｃを適宜
回動し、各溶接ノズル４０’Ａ〜４０Ｃの先端部間の距
離を適当値に設定する。

また製管中に何等かの原因によりシーム位ｆｌｆ管軸方
向に変化した場合は、シーム位置検出器Ｓ等を用いてシ
リンダー５９に指令を与え、溶接ノズル位置をシーム位
置に追従制御する。

また通常、仮付溶接のための溶接ギャップ（またはラッ
プ）調整のために、製管中に溶接ギャップ調整用シリン
ダー５７を伸長または短縮して鋼管回転送出し用旋回フ
レーム５６を旋回させることがあるが、これによって生
じるスパイラル鋼管の揺動に対応して伸縮ビームは転が
り軸受５０により支承されながら自動的に追従移動する
。

このように、各設定個所がそれぞれ一動作で調−整でき
るため、設定に必要な時間を大巾に短縮できると共に、
電動機軸にパルスジェネレータまたはロータリーシャフ
トエンコーダ等を付加するこ−とにより、より高精度の
設定が可能である。

前記実施例は、この発明を前記（２）の内面溶接方式に
実施した例であるが、この発明は前記（１）および（３
）の内面溶接方式にも実施することができる。

またこの発明を実施する場合、転ネリ軸受５゜としては
球状軸受に代えてローラ軸受を使用してもよい。さらに
また、伸縮ビームを伸縮させる手段、成形角度変更用回
転ベース６ｏをシーム倣い摺動金具６１に対し縦軸を中
心として回転させる手段、溶接ノズル支持金具３６を左
右方向に移動させる手段ならびに溶接ノズルボルダ−を
旋回させる手段としては、図示以外の任意構造を採用し
てもよい。

この発明によれば、伸縮用駆動装置により伸縮ビームを
伸縮することにより、複数の溶接ノズルの管軸方向位置
を任意に調節することができ、かつ成形角度変更用駆動
装置によって成形角度変更用回転ベース６０を縦軸２９
の中心線の周りに回動させることにより、複数の溶接ノ
ズルから々るノズル列の方向を成形角度に合わせて調整
することができ、しかも横移動用駆動装置により溶接ノ
ズル支持金具６６を左右方向に移動することにより、オ
フセンター量を調整することができ、そのため複数の溶
接ヘッドのスパイラル角度方向、シーム長手方向および
管軸方向の６方向位置調整をそれぞれ一動作で容易に設
定することができ、さらｖｃノ、ｅル間隔調整用駆動装
置によってノズルホルダーを旋回させることにより、溶
接ノズル相互の間隔を容易に調整することができ、また
溶接ノズル支持金具３乙に取付けられたシーム検出器Ｓ
の検出信号により溶接ヘッド追従用制御装置５９を作動
させて溶接ノズルをシームに確実に追従させることがで
きる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスパイラル鋼管製造設備に使用している
内面ポ接機の側面図、第２図はその正面図である、第６
図ないし第９図はこの発明の一実施例を示すものであっ
て、紀６図は各溶接位置を示すスパイラル鋼管の平面図
、第４図は溶接装置を内面成形ビームに接続した状態を
示す側面全体図、第５図は内面溶接装置を示す縦断側面
図、第６図はシーム検出器取付部の詳細図、第７図は内
面溶接装置の正面図、第８図は第５図のＡ　−’Ａ線断
面図、第９図は成形角度変更用回転ペースの下部押圧機
構を示す正面図である。 図において、１はストリップ、２はスパイラル鋼管、６
は内面成形ロール、４は内面成形ビーム。 １６は内面溶接装置、１７は仮付溶接位置、１８は外面
溶接位置、１９は内面溶接位置、２０は成形角度調整装
置回転支点、２１は溶接ヘッド芯線ガイド、２２は溶接
ヘッド芯線ガイド下部回転軸、２６は溶接ヘッド芯線ガ
イド上部回転軸、２４および２５は伸縮継手、２６は成
形角度変更用電動機、２９は縦軸、６０は成形角度変更
用回転ペース、３１はシーム倣い摺動金具、６６は偏心
カム、６５は回転ペース固定用シリンダー、６６は註接
ノズル支持金具、６９は横移動用電動機、４０Ａ〜４．
ＯＣは溶接ノズル、４１Ａ〜４１Ｃは溶接イズルホルダ
ー、４４はノズル間隔調整用電動機、４９は接続ピン、
５０は転がり軸受、５１はビーム伸縮用杆体、５２はウ
オーム、５３はウオーム歯車、５７はギャップ調整用シ
リンダー、５８は芯線供給装置、５９は溶接ヘッド追従
用制御装置、Ｓはシーム検出器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スパイラル鋼管製造設備における内面成形ビーム４に、
   伸縮用駆動装置により伸縮される伸縮ビームの後端部が
   、左右方向に回動自在に連結されその伸縮ビームにおけ
   る外筒４８の下部にはスパイラル鋼管２の内面に載置さ
   れる転がり軸受５０が取付けられ、かつ伸縮管の前端部
   には溶接ヘッド追従用制御装置５９とその制御装置５９
   により管軸方向に移動されるシーム倣い摺動金具６１が
   取付けられ、そのシーム倣い摺動金具６１には、成形角
   度変更用駆動装置により縦軸２９の中心線の周りに回転
   される成形角度変更用回転ベース６０が設けられ、前記
   回転べ一、％−３３には、横移動用駆動装置により左右
   方向に移動される溶接ノズル支持金具６６が取付けられ
   、その溶接ノズル支持金具３６には、ノズル間隔調整用
   駆動装置により一一一　ｒ−覇−Ｊ硫開ン七１岸勃の追
   抜ノズルホルダーが取付けられ、各溶接ノズルホルダ２
   −には溶、接ノズルが取付けられ、前記溶接ノズル支持
   金具３６には、前記溶接ヘッド追従用制御装置５９を作
   動させるシーム検出器Ｓが取付けられていることを特徴
   とするスパイラル鋼管製造設備。