JPS61135418A - スパイラル管製造装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、配管用耐圧大径鋼管や塔槽類或いは熱交換器
等の円筒胴に用いられる単層又は多層のスパイラル管製
造装置に関する。

〈従来の技術〉 パイプライン用の大径高圧鋼管は、交通不便な地域で使
用されることが多いため、輸送上の困難が大きい。更に
、建設工事における制約から長尺で機能上耐圧性を有す
ると共にしかも真円度に優れ且つ溶接継手部のずれ等の
寸法誤差の少ない高精度のものが要求される。

従来の大径溶接鋼管は単層管と多層管に大別され、更に
単層管はその長手方向に沿った直線状の溶接継手を有す
る板巻きのＵＯ管と称されるものと、螺旋状のＷ！！接
継手を有するスパイラル管とに細分され、又、多層管は
渦巻き式又は同心円式のものと、帯板を円管に螺旋状に
巻き付けるスパイラル式のものとに細分される。

従来の多層スパイラル管の製造装置の概要を表す第４図
（ａ）　、　（ｂ）に示すように、コイル状帯板０１ａ
よシ送夛出される帯板０１は、支持装置０１７に支持さ
れて回転する円筒０１８に対し、巻付は装置０１４を介
して巻き付けられる。この内筒０１８には通常ＵＯ管が
用いられる。帯板０１を送り出す供給装置にはレペラ０
１０゜板継ぎ溶接機０５．ピンチロール０３．加熱装置
０１３等が設けられ、巻付は装置０１４には？ｌ！Ｗ機
０１５及び研削機０１６が設けられておシ、内筒０１８
に巻き付けられた帯板０１０調端縁部を相互に突合せ溶
接したのち、この＊ｉ箇所を研削してスパイラル管が形
成される。

一方、従来公知の単層スパイラル管の製造製電の概要ｔ
−諌す＠５図に示すように、コイル状帯板０１ａｔ−レ
ベラ０１０を経てビンチロール０３で送シ出し、ベンデ
ィングロールＱ４”？’曲げ、図示しない内面ガイドロ
ールや外面ガイドａ−ルによって円筒形を保ちなから内
１Ｂ接機０６と外面溶接機０７で隣接する帯板０１の側
端縁部ｆｔ１Ｂ接する。このようにして形成された管体
を図示しない受はロールで受けて図中、矢印方向に送り
出し、所定の寸法に切断してスパイラル管０２を完成す
る。なお、コイル状帯板０１１Ｌから送り出される帯板
０１ａ、サイドトリマ０８及び開先加工機０９で溶接す
べき側端縁部を加工され、板継ぎ溶接機０５で次々に継
ぎ足すことが出来るため、長尺管の製造が可能である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の管材のうち、ＵＯ管及び渦巻式又は同心円式の多
層管は長尺化に限度があり、周溶接により継足して長尺
化するとしても高価なものとなる欠点がある。

一方、スパイラル式多層管も内筒にＵＯ管を用いるので
長尺化が制限され、上記同様の欠点がある。又、従来の
単層スパイラル管では帯板を継ぎ足すことにより長尺管
の製造が可能であるが、真円度が良くない上に螺旋状を
なす溶接箇所のずれ等による寸法誤差が大きいため、専
ら一般構造用として用いられており、耐圧鋼管には不適
当とされていた。

前記多層管のような耐圧鋼管を工場で周ＩＷ接によシ継
ぎ足して長尺化しても、パイプライン０６設場所が僻地
であるため輸送が困難であル、短管を建設現場で周溶接
して長尺化せざるを得す、満足な品質の長尺耐圧鋼管を
得ることが容易ではなく、建設コストも高くつく欠点が
おった。

本発明は、以上のような従来のスパイラル管における製
造上の問題点に鑑み、パイプライン建設現場に設置出来
ると共に品質の優れた耐圧用のスパイラル管の製造が可
能な簡単な構造の装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決する丸めの手段〉 本発明のスパイラル管製造装置は、帯板を螺旋状に巻き
ながらこの帯板の隣り合う側端縁部を相互に溶接してス
パイラル管を製造する装置において、前記帯板の始端が
固着されると共に回転しながらこの帯板を巻き取る巻取
υドラムと、前記帯板が巻き付けられると共にこの帯板
の端縁部の溶接箇所を裏当てする裏当て部を有する巻付
はドラムと、連続形成される前記スパイラル管ｔ−前記
巻付はドラムから引き抜く引抜き装置とを具えたもので
ある。

く作用〉 巻取りドラムに帯板の始端を所定の巻付は角度で固定し
て巻き取る。この巻取シトラムは床上をその軸方向に沿
って移動するが１巻付は速度即ち螺旋状に巻き付けられ
る帯板の隣り合う側端綴部が溶接される速度で回転させ
ながら、帯板の供給側から遠ざかる方向に移動させて巻
−取りを行う。

一方、外周面を真円に加工された巻付はドラムはその軸
方向には移動させず、巻取りドラムと同一速度で回転さ
せて帯板を巻き付け、その側端縁部を内面から裏当て部
でパン中ングし、これと反対の外面から片９ｍ溶接して
フルペネトレーション溶接部を形成する。

このように巻かれてｌＷ接された帯板はスパイラル管と
なシ、巻付はドラムの外周面をその軸方向に沿ってスパ
イラル管に対し滑動させながら引抜き装置で引き抜くこ
とによル、長尺のスパイラル管が製造される。この場合
、帯板の供給装置や巻付はドラム等を複数組並設するこ
とによシ、一度に複数層の長尺スパイラル管を製造する
ことも可能である。

く賽施例〉 本発明によるスパイラル管製造装置を単層のものに応用
した一実施例の平面形状を茨す第１図（ａ）及びその側
面形状を表すｌＩ４２図に示すように、床３９上に設置
された駆動機２ａには軸１２＆を介してチャック３＆が
装着され、このチャック３ａには巻付はドラム４が取付
けられ、駆動機２ａの駆動により回転するようになって
いる。

チャック３ａは通常の工作機械用チャックと同様、巻付
はドラム４の外径の変化に対応できるよう、半径方向に
移動調節し得るようになっている。帯板３０ｂの巻付は
位置には巻付は用のフレーム８が床３９の上に設置され
、このフレーム８にハ圧下ロール詳２７．受ｆｆロール
詳２８、自動溶接機９５、レーデ隙間センナ１０．自動
磁気探傷機１１が装備されている。圧下ロール詳２７及
び受はロール詳２８は、帯板３０ｂの巻付は角度つｔｂ
供給角度の変化に応じてそれぞれのロールの向きを変え
られるよう回動自在に支持されている。駆動機２ａ及び
巻付はドラム４及びフレーム８並びにこれらの各機器に
よって巻付は装置Ａが構成されている。

床３９上には巻付は装置Ａの巻付はドラム４の細心と平
行にラック３６及びレール３７が敷設され、このレール
３７上に胤輪１６を介して駆動機２ｂが塔載されている
。駆動機２ｂはこれに組込まれた図示しない電動機によ
って回転する図示しないビニオンと床３９上のランクと
の噛み合により、レール３７上を移動する。

巻取シトラム６の端部は、駆動機２ｂの軸１２ｂに固着
されたチャック３ｂに支持されている。このチャック３
ｂも巻付は装置Ａのチャック３ａと同様、巻取シトラム
６の外径の変化に対応できるようになっている。巻取シ
トラム６には固定機７が設けられ、帯板３０ｂの巻付は
開始に際してその始端部が固定機７にＬＤ巻取シトラム
６に固定される。巻取シドラ五６の外径寸法は、巻付は
ドラム４と同一に加工されている。巻取りドラム６は駆
動機２ｂの駆動にヨシ、巻付は装置Ａの巻付はドラム４
と等速で回転する。上記レール３７及び駆動機２ｂ及び
巻取シトラム６％によって、引抜き装置Ｂが構成される
。

巻付は装置Ａへ帯板３０ｂｔ−供給する供給台１７は、
床３９上に設置された弧状レール２４＆。

２４ｂの上に塔載されている。この供給台１７の上には
駆動機ｔｅａ、ｔａｂ及びペイオフリール１９及びレペ
ラ２０及び板継ぎ溶接機２１及びピンチロール２２及び
加熱器２５が配設されており、ペイオフリール１９に装
填されたコイｘ３０ａから帯板３０ｂがレベラ２０、ビ
ンチロール２２を経て巻付は装置Ａに供給される。

供給台１７は、駆動機１８ａ、１８ｂに内装された図示
しないピニオンと前記天３９上に設置された弧状ラック
２３ａ、２３ｂとの噛み合により第１図（ｂ）中、左右
方向に移動し、帯板３０ｂの供給角度が変えられるよう
になっている。

加熱器２５はその上方を通過して供給される帯板３０ｂ
の板幅方向に分割された図示しない電気抵抗発熱体を装
備しておシ、各発熱体は電流量をサイリスタに二って位
相制御することによってそれぞれの発熱１ｌｌｔ−―節
し得るようになっている。なお、この電気抵抗発熱体に
代えて複数個のガスバーナを配置し、各グスノＺ−すの
燃焼１を制御する如くすることも可能である。

前記弧状レール２４Ｌ、２４ｂ及び供給台１７並びに上
記の各機器によって、供給装置Ｃが構成される。

上記巻付は装置人、引抜き装置Ｂ１供給装置Ｃは、いず
れもマイクロコンピュータを内蔵した中央制御盤１に連
結されており、中央制御盤１ではあらかじめ入力された
操業データ並びにそれぞれの装置のセンナ類から入力さ
れるデータに基づいてマイクロコンピュータによシ即時
演算処理を行い、各装置に作動指令を発することにより
各装置は適切な作動を行うようになっている。

前記巻付は装置Ａの内部構造を拡大した第２図（ａ）及
びそのＢ−Ｂ矢視断面形状を表す第２■（ｂ）に示すよ
うに、巻付はドラム４の端部には銅製の筒状をなす裏当
て部５が固着されており、巻付はドラム４及び裏当て部
５の双方は外径を同時に加工され、帯板３０ｂｔ−巻き
付は溶接して形成されたスパイラル管がその軸と平行な
方向に沿って容易に滑動して引き抜き易いよう、その外
周面には微小のテーバを形成しである。

裏当てドラム５０内側には水冷ソヤケット３４が設けら
れており、水冷ジャケット３４は分配管３１によって給
排水外管１３ｂに連結されている。排水外管１３ａ及び
給排水外管１３ｂと給水内管１４とは二重管構造となっ
ている。排水外管１３１Ｌは駆動機２ａに固着されてお
シ。

軸１２ａの内部を貫通してこの軸１２ａの内部に設けら
れた図示しない軸受に軸支され、巻付はドラム４の内部
に達している。排水外管１３＆は排水ノズル１５を介し
て図示しない排水配管と連通し、給水内管１４は図示し
ない給水配管と連通している。固定された排水外管１３
ａと回転可能な給排水外管１３ｂとは、ロータリーソヨ
イント３２で連結され、冷却排水の漏洩を防止している
。給水内管１４と排水外管１３ａとの間隔はスペーサ３
８によって確保され、冷却排水がその間を容易に流通し
得るようになっている。給水内管１４の先端部と給排水
外管１３ｂとの間にはグランドパラギン３３が装備され
、給水された冷却水が排水路に流れ込まないように配慮
されている。従って、図示しない給水配管よシ送給され
る冷却水は、給水内管１４、給排水外管１３ｂ、＆配管
３１ｔ−経て水冷ジャケット３４に送り込まれ、裏当て
部５を冷却して分配管３１、給排水外管１３ｂ、排水外
管１３ａ、排水ノズＡ−１５を経たのち、図示しない排
水配管に排出される。

なお、裏当て部５として鋼製のものに代えてセラミック
スを使用することも可能であシ、この場合には冷却が空
冷で良いので、前述のような水冷ジャケット３４や分配
管３１、排水外管１３＆５、給排水外管１３ｂ及び給水
内管１４等の水冷用の部材が不要となる。

スパイラル管を製造するに際しては、先ず、巻取シトラ
ム６を裏当て部５に接触するまで移動させる。次いで、
中央制御盤１に要求されるスパイラル管の内径寸法即ち
巻付はドラム４及び巻取りドラム６の外温寸法及び帯板
３０ｂの板幅寸法及び隣接する帯板３０ｂの側端縁の望
ましい隙間寸法を入力して帯板３０ｂの巻付は角度を算
出し、供給装置Ｃの駆動機１８ａ。

１８ｂに指令して供給台１７を移動させ、巻付はドラム
４及び裏当て部５及び巻取シトラム６０軸心に対する供
給装置Ｃからの帯板３０ｂの送り込み角度つまり巻付は
角度と圧下ロール詳２７及び受はロール詳２８の向きと
を調節する。

しかるのち、ペイオフリール１９にコイル３０＆を装填
し、帯板３０ｂをレペラ２０で平坦にしてビンチロール
２２によシ巻付は装置Ａへ供給する。供給された帯板３
０ｂの先端を固定機７によって巻取シトラム６に固着し
、定められた溶接速度である巻付は速度で巻取りドラム
６、巻付はドラム４及び裏当て部５を回転し、圧下ロー
ル詳２７で圧下しながら帯板３０ｂを巻き付けて行く。

巻取シトラム６が第１図（ａ）　、　（ｂ）中、右方向
へ移動して固定機７が受はロール＄２８の上方を通過す
ると、受はロール詳２８を所定の高さまでジャツギアッ
プし、巻き付けられた帯板３０ｂを支持させる。

そして、巻き始めから一回転して隣接する帯板３０ｂＯ
＊端縁部の溶接隙間が形成されると、自動Ｗ！！接機９
に二って溶接を開始し、更に一回転後に自動磁気探傷機
１１によシ溶接箇所の信頼性を確認する。この時、帯板
３０ｂ７）ＩＩ端縁部の溶接箇所は裏当て部５の外周面
で裏当てされているため、深い溶込みによる溶落ちが防
止される。又、帯板３０ｂの巻付は中にはレーザ隙間セ
ンサ１０が隣接する帯板３０ｂの側端縁部の隙間寸法を
監視して常にデータを中央制御盤１に入力しておシ、許
容寸法を外れそうになると中央制御盤１がそのデータを
マイクロコンピュータにより解析して信号に変換し、供
給装置Ｃの駆動機１８ａ、１８ｂと加熱器２５とに指令
を発する。隙間寸法が許容値の上限に近付くと、供給台
１７を第１図（ａ）　、　（ｂ）中、右方向へ移動させ
て僅かに巻付は角度ｔ−変え、帯板３０ｂの第１図（ｂ
）中、左側の張力を増加させると共に加熱−２５の第１
図（鶴中、左側の図示しない発熱体を発熱させ、巻き付
けられる帯板３０ｂの板幅方向に温度勾配を持たせて僅
かに湾曲させ、上記隙間寸法を狭める。逆に、隙間寸法
が許容値の下限に近付くと上記と逆の作用を行わせる。

斯くして隙間寸法を常に許容値内に維持しつつ、帯板３
０ｂの巻付けと同時にその側端縁部を圧下ロール詳２７
で加圧拘束してＩＷ′！＃シ、スパイラル管を形成して
行く。

一方、引抜き装置Ｂは巻取りドラム６を巻付は速度と同
一速度で回転させながら第１図（ａ）。

（ｂ）中、右方向へ一回転に付き一節の速さで移動させ
、形成されたスパイラル管を巻付はドラム４及び裏当て
部５から引き抜いて行く。

このようにして、帯板３０ｂを螺旋状に連続して巻き付
け、溶接を行ってコイに’３９ａが消費されると、造管
を一時停止して新たにコイル３０ａ６ペイオ７リール１
９に装填し、仮継ぎ溶接機２１で継ぎ足して再び造管作
業を開始する。そして、形成されたスパイラル管を所要
長さに切断し、周溶接開先の加工を行って単層スパイラ
ル管を完成する。

本発明を多層スパイラル管の製造装置に応用した一実施
例の平面形状を表す。＠３■に示すように、本実施例は
第１図（ａ）（示した供給装置Ｃ及び巻付は装置Ａｔ−
複数組並設したものであり、最終層用以外の巻付は装置
ＡＫｔ−１余盛シ処余盛量処理装置シ研削機３５が設け
られている。

前述の単層スパイラル管の製作手順と同様に、中央制御
盤１で各装置を制御しながら連続してコイル３０ａから
送り出される第一層の帯板３０ｂを巻き付は溶接し、溶
接余盛りを余盛シ処理装置及び余盛シ研削機３５で除去
して平滑にした上、コイル４０ａからの第二層の帯板４
０ｂを巻き付ける。以上の操作を所要層数繰り返し、コ
イル５０ａからの最終層の帯板５０ｂの巻付けや溶接等
の作業を行って多層スパイラル管を製造する。

〈発明の効果〉 本発明のスパイラル管製造装置によれば、外周面金真円
に加工した巻付はドラムに帯板を巻き付けることによっ
てスパイラル管の真円度が同上し、又、Ｉｌｌ接する帯
板の側端縁を裏当て部で裏当てしながら溶接することに
よシ、ずれの小さい信頼性の高いＳ接部を得ることがで
きる。

更に、帯板を板継ぎ溶接機で継ぎ足して溶接することに
より、長尺のスパイラル管を得ることが可能であ夛、特
に、本発明の装置を建設現場に設置することによシ、信
頼性の低い全姿勢溶接の周継手を最小限に減らすことが
でき、工事費の節［を達成可能である。その上、蛇行の
小さい高精度の帯板コイルを使用してレーザ隙間センサ
及び供給台及び加熱器の操作によシ、帯板の側端縁の隙
間を調節することができ、従来の装置で使用していたサ
イドトリマが不要となる。しかも、溶接される部分を裏
当て部で裏当てしながら大電流で溶接して充ｆ＋溶込み
を与えることによシ、Ｉ形溶接開先で充分であり、開先
加工機も不要となる。加えて、同時に複数層のスパイラ
ル管を高能率で製造することができ、従来の内筒式の多
層管に比して長尺の多層管の製造が可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）は本発明によるスパイラル管製造装置を単
層のものに応用した一実施例の平面図、＠１図（ｂ）は
その側面図、第２図（ａ）は裏当て部の内部構造を拡大
した部分断面図、第２図（鴨はそのＢ−Ｂ矢視断面図、
！３図は本発明によるスパイラル管製造装置を多層のも
のに応用した一実施例の平面図、第４囚（ωは従来の多
層スパイラル管の製造装置の概念図、第４図（ｂ）はそ
の主要部の斜視図、第５図は従来の単／ｉｔスパイラル
管の製造装置の概念図である。 図面中、 １線中央制御盤、 ２ａ、２ｂは駆動機、 ３ａ、３ｂはチャック、 ４は巻付はドラム、 ５Ｆｉ昇当て部１． ６＃′ｉ巻取りドラム、 ７は固定機、 ８はフレーム、 ９は自動溶接機、 １０はレーザ隙間センサ、 １１は自動磁気探傷機、 １７は供給台、 １８ａ、１８ｂは駆動機、 １９はペイオフリール、 ２１は板継ぎ溶接機、 ２３＆、２３ｂは弧状ラック、 ２４＆、２４ｂはレール、 ２５は加熱器、 ２７は臣下ロール群、 ２８は受はロール群、 ３０ａ、４０ａ、５０ａはコイル、 ３０ｂ、４０ｂ、５０ｂは帯板、 ３６はラック、 ３７はレール、 Ａは巻付は装置、 Ｂは引抜き装置、 Ｃは供給装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯板を螺旋状に巻きながらこの帯板の隣り合う側端縁部
   を相互に溶接してスパイラル管を製造する装置において
   、前記帯板の始端が固着されると共に回転しながらこの
   帯板を巻き取る巻取りドラムと、前記帯板が巻き付けら
   れると共にこの帯板の端縁部の溶接箇所を裏当てする裏
   当て部を有する巻付けドラムと、連続形成される前記ス
   パイラル管を前記巻付けドラムから引き抜く引抜き装置
   とを具えたスパイラル管製造装置。