JPS6154487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に石油製品、その他のガス、スラー
リー、液体その他を送るための連結管として使用
される長い管状材又はパイプを作る機械に関して
おり、更にマンドレルをもダイスをも用いずに１
つの操作により、平坦な鋼板から広範に亘る所定
の直径のパイプを作り得る機械に関する。

直径36インチ（91cm）ないし64インチ（163
cm）の太い連結管は例えば原油等を油田から蓄積
タンク又は精油所に能率よく送ることを可能にす
る。原油を強く加圧し、陸上又は海上で数百マイ
ルないし数千マイルもの遠方まで、パイプライン
を通して天候その他の条件に影響されずに、連続
的に送る方法は他の如何なる運搬手段によつても
達成し得ない利点を有する。

連結管の効率的製作は長い間機械技術者、冶金
技術者及び物理学者の研究課題であつた。１つの
操作で金属板から大直径の連結管を作ろうとする
試みがなされてきたが、これまでは誰も成功して
いない。今日、連結管を製作するために最も広く
用いられている方法はUOEプロセスとして知ら
れた複雑な５段階の操作を含んでいる。この
UOEプロセスでは鋼板を管状に変形するために
巨大なプレスが使用される。鋼板端の加工後、鋼
板端に襞を設ける第１段階、鋼板をＵ字形に曲げ
る第２段階、巨大なプレスによりＵ字形の鋼板を
Ｏ字形に丸める第３段階、Ｏ字形に丸まつた鋼板
をシーム溶接する第４段階、次に真円度を良くす
るために管を内側から拡張する第５段階を経て連
結管が完成する。

現在用いられているこの方法は巨額の資本を要
する。連結管に対する需要は日毎に増大しつつあ
るにもかかわらず、設備の全体に要するコストが
大きいため多くの企業は連結管製造を行なわなか
つた。更に、これらの設備で製作された管状材に
はその物理的形態に関して改良されるべき点があ
る。シーム溶接のために組合わされる鋼板端近傍
の長手方向領域が該管状材の全長に亘つて平坦に
なる傾向がある。襞付けのための重プレス操作は
この難点を部分的に除去するために行なわれるの
であるが、しかしこれは完全には成功していな
い。更に、管状材のシーム溶接される部分の両側
のほぼ30゜程度までの部分は鋼板の厚みを減少さ
せる圧縮性の有害な結晶転位を起こす傾向を有す
る。これはダイスの円形内壁に鋼板を押付けて形
成するための半径方向の十分な力を得ようとする
際巨大なプレス制動機が鋼板内に発生させた接線
方向の極端に大きな圧縮応力に起因するものであ
る。

ローラ又はその他の部材により金属板をマンド
レルに押付けて円筒状の製品を作る方法も知られ
ている。このような方法は例えば米国特許第
1968455号（1934年７月31日、L.Jones）から公
知になつている。金属の“反り返り”現象の故に
マンドレルの使用は効果的でない。実際には、前
記ジヨーンズ（Jones）の機械は非常に可鍛性の
大きい金属に対してのみ有効であつて現代のパイ
プラインのために必要な強度の大きい金属には無
効である。

本発明はこれまで障害となつていた難問を除去
する管製造機を提供する。この機械は単一の操作
で効果的に且つ経済的に鋼板から管状材を作る。
このコンパクトな機械は最も広く行なわれている
前記のUOEプロセスを実行するに必要な複数の
プレス及び巨大で高価な建造物を必要としない。

更にこの機械はマンドレル又は如何なる種類の
ダイスをも用いずに単一の行程で管状材すなわち
パイプを作る。ラムの送り行程の際送り板が金属
板の後方端に係合する。この送り行程により金属
板は三角形ないしピラミツドを形成したローラの
間を移動する。パワードライブ方式のローラを用
いているために大きな捩り及び曲げ複合応力に耐
えねばならず、従つて大直径のローラを使用せざ
るを得ない他の全てのピラミツド型ローラ方式の
機械と異なつて、本発明の機械の成形用のローラ
はパワードライブされずラムの力により送り込ま
れる金属板の運動に従つて回転する。

本明細書に記された具体例においては、前記ラ
ムを駆動するための手段は大型ジヤツキネジ等の
直進部材を含む。前記送り板はこの機械のベツド
に沿つて伸長するトラツク内に位置する連続的に
伸長する摺動部材に支持される。前記ラムのジヤ
ツキネジの頭部は前記金属板の後方端に沿つた僅
かな反りの補償を確保するために予め圧縮された
弾性を有するブロツクに係合する。前記送り板は
これに対応する前記金属板の後方端に一致する係
合面を有する。成形操作の際に前記金属板を固定
した水平面内に保持しておくために、遊びローラ
が上方ベツド板と上部構造との間の前記金属板の
通路に沿つて配置される。

更に、この機械は特別の前記の予備的襞付け操
作及び内方からの拡張を要することなく製品すな
わちパイプの所望の丸みを形成する。前記UOE
プロセスの前記Ｏ字形成形操作の際に金属板内に
生ずる過大な前記応力の結果としての歪みは本発
明によれば生じない。

本発明は前記ジヨーンズの特許により示された
マンドレルタイプの機械では不可能な“空中屈
曲”方法とも称するべき方法を提供する。この空
中屈曲方法においては、３点のみで金属板に接触
する成形ローラのピラミツドによつて前記金属板
に押曲げのための力が加えられる。前記金属板の
全長に沿つて伸びる２本の接触線間の領域で屈曲
が生ずる。この機械の設定されたプログラムに従
い降伏点を越えた塑性変形が前記金属板に与えら
れる。これは例えば従来の前記ジヨーンズの機械
のようにマンドレルを用いた場合には不可能なこ
とである。

“反り返り”現象は全てダイス又はマンドレル
の形に関係しているので、前記ジヨーンズの機械
を用いた場合にはパイプの直径が使用されたマン
ドレルのそれより大きくなるのは明らかである。

本発明の機械の場合にはマンドレル又はダイス
に関係する寸法が無いので“反り返り現象を補償
する必要はない。

ジヨーンズの機械は鉛等の柔らかい物質に対し
て有効であるが、本発明の機械はそのようなもの
に対しては無効であつて逆に降伏点が比較的に高
く弾力性を有する素材に対し有効である。所望の
円形断面の周囲の大半すなわち270゜ないしそれ
以上に相当する部分が形成された後、案内ローラ
が部分的に形成されたパイプの前方端に係合して
その全長を弾性的に内方に撓めることにより前記
円形断面を螺旋形に変えるようになつているの
で、本発明のパイプ製作方法の成功は素材となる
金属板の弾性復元力に依存し且つこれを必要とし
ている。この自動的操作は前記金属板の前方端が
上方の前記成形ローラ及びこれを支持する片持は
りに衝突するのを防ぐように該前方端の進路を変
えるために行なわれる。前記金属板の全幅が前記
成形ローラの間を完全に通過すると、前記ラムが
停止して後退し、前記螺旋形に変形するための案
内ローラも自動的に後退し、前記上部構造がピボ
ツトピンを中心として旋回上昇して前記パイプの
弾性復元を可能にする。前記パイプは弾性復元し
その自由状態すなわち閉じた円い断面を有する状
態になる。

この機械の全ての重要な動作は動的に制御され
る。この機械は１つの標準サイズのパイプ製作用
から他の無数のサイズのパイプ、例えば呼び厚
0.5インチで直径36インチのものから呼び厚１イ
ンチで直径64インチの鋼板製パイプの製作用に適
合するように容易に操作され得る。更に、ピラミ
ツド型に配置された前記成形ローラが、連続的な
成形操作を妨げずに、平坦部分が残らないように
するために最初に前記金属板の前方端に襞を設け
最後に後方端にも襞を設けるように制御すること
が可能である。これまでパイプ製造業者を悩ませ
てきたこの平坦部分が残る現象が前記金属板の極
めて僅かの部分でしか表われないようにするため
前記成形ローラの直径は可能な限り小さくしてあ
る。しかしながら、前記成形ローラを動的にシフ
トすることにより僅かな平坦部分が残る傾向は効
果的に除去される。

パイプの所望の直径を設定するためのプログラ
ムに加えて、下方の前記成形ローラを動的に制御
することにより対称的又は非対称的な断面の所望
の形状を有する管状材を作り得る。プログラム通
りに曲率半径を変えるため前記下方成形ローラは
クレードル上で回転するようになつている。アル
ミニウム又はチタン等の軽金属製の風車の羽根及
び帆船のマストはパイプライン用のパイプ以外に
この機械が製作し得る２種類の製品である。更
に、ステンレススチール等の成形の困難な金属か
らなる重層管壁を有するパイプの製造は本発明の
機械により初めて可能になる。

前記の成形ローラは所望の最終結果を得るに好
都合な方法で搭載される。第１に既に記したよう
に、上方及び下方の前記成形ローラの直径は、無
視し得る程度の“平坦部分”を残して設定し得る
パイプ直径の範囲を広くするため、極めて小さ
い。前記上方成形ローラはこの機械の全長に亘つ
て伸長する複数のローラセクシヨンからなつてお
り、各ローラセクシヨンは片持はりに搭載され
る。驚くべきことに、発明者は素材となる金属板
が前記成形ローラの間で該ローラにより筋ないし
凹凸等のマークを付けられずに成形されるという
ことを発見した。前記ローラセクシヨンの全てに
摩擦の小さなベアリングが用いられているために
前記金属板は小さな力によつてピラミツド形に排
列された前記成形ローラ間を滑らかに移動する。

本発明の機械は更に、強度の高い鋼を曲げるた
めに必要な強度を備えた非常に能率的な構造を有
する。前記上部構造は屈曲したウエブを介して互
いに結合する複数の直立板により形成されてい
る。好ましくは一体鋳造製の、２枚の前記直立板
及びこれらに取付けられたウエブを含む前記上部
構造の構成単位は交換可能であり且つ所望の任意
の長さの機能を形成するモジユラーコンポーネン
トとして作られている。必要な場合には、例えば
40フイートないし60フイートの所望の任意の長さ
のパイプを作るために、この機械に前記構成単位
を更に付加することが可能である。この機械の前
記ベツドは同様に同種の複数の構成単位すなわち
堅牢なベツド板を有する。前記ベツド及び上部構
造の全長に亘つて伸長する結合板が前記構成単位
の全てを１個の機械をなすように一体化する。

この機械を完全に自己支持構造化し且つ自動化
するために必要な全ての補助的機能が付与されて
いる。素材の金属板はこの機械の一端部の導入部
から導入され反対側の端部から送り出される。前
記上部構造は前記ベツドから離れて上昇して前記
金属板導入に必要なスペースを提供する。前記金
属板の進路から離脱可能な数個の位置調整ゲージ
が前記下方成形ローラ上に在る該金属板の前方端
の位置を適正に調整する。完成したパイプを送る
ため、該パイプの下方に設置された数個の駆動輪
及び支持ローラがこのパイプを前記上方成形ロー
ラの上に持上げ自動的にこの機械の外に送り出す
ようになつており、この間に別の金属板がこの機
械に送り込まれて成形開始位置に移動する。

当該分野に精通した者は以下の記述から本発明
の他の目的及び利点を容易に理解するであろう。
本発明者がこの発明の最良の実施態様と考えるも
のを説明する方法のみによつて以下に本発明の好
ましい具体例を示す。従つて、図面及び以下の記
述は本発明の範囲を制限するものではないと見做
されねばならない。

第１図から第３図はマンドレルを用いて金属板
を成形する従来の方法を示している。これら３葉
の図面において図示された金属板は同一の物質を
素材とし同一の寸法を有している。本質的には、
マンドレルの直径が管状材を形成するための金属
板の内方への屈曲の程度を制限する。マンドレル
又はダイスを用いて管状材を形成する際に問題と
なる反り逆り現象が図示されている。実線で描か
れた断面は金属板の最大限に内方に屈曲した状態
を示し、一点鎖線の位置は不可避の有害な反り返
り現象後の位置を示す。

本発明においては、前記の各成形ローラは金属
板に所望の曲率半径を与えるための適正な力を発
揮するように単にその位置を調整されるのみであ
る。

本発明の前記成形ローラのピラミツド状の排列
方法は第４，５，６，６ａ図に示されており、
各々工程の順に図示されている。第４図は金属板
が成形開始直前の位置に進入した際の３個の成形
ローラの位置を示しており、第５，６，６ａ図は
その後の成形操作の各段階を順を追つて示してい
る。

本発明によるピラミツド形の成形ローラ群１０
は２個の下方成形ローラ１１，１３及び１個の上
方成形ローラ１２からなつている。大直径の成形
ローラを用いる従来技術とは異なり、成形ローラ
１１，１２，１３は金属板の厚みの概ね５培を越
えない小さな直径を有する。この成形ローラの直
径は成形される金属板の厚みの範囲と釣合いの取
れた最小の直径である。

下方成形ローラ１１，１３はクレードルローラ
１４，１５，１６により有利に支持されている。
第１４図に明瞭に示されているように、下方成形
ローラ１１，１３が連続的に伸長する鋼製棒状体
であるのに対して、クレードルローラ１４，１
５，１６は内側軸に支持された複数の管状部分か
らなつている。後に詳細に説明するように、成形
ローラ１２は各々に対応するアームないし片持は
りに支持されたローラセクシヨンに分割されてい
る。

第１４図に明瞭に示されているように、成形ロ
ーラ群１０はこの機械全体の主枠支持部材間の前
記構成単位内に形成されている。本明細書の全体
を通じて、１つの構成単位中の特定の部材に関す
る記述は他の構成単位の全ての同種の部材に関し
ても言及していると理解されねばならない。実
際、本発明の重要な特徴の１つは、同種の構成単
位を付加又は除去することによりこの機械を所望
の任意の長さに組立てることが可能であり、従つ
て本発明の機械は様々の長さのパイプを製作する
能力を有するということである。

本発明の機械中の成形ローラ１１，１２，１３
は全て動力駆動されない。金属板すなわち素材は
その後方端をラム送り機構（第９図中の合照番号
１８の位置に概括的に図示）に押されて成形ロー
ラ群１０間を前進し成形される。このようにし
て、素材の成形ローラ群１０間における運動が精
確に制御されパイプが完成する。

動力駆動の成形ローラが全く用いられていない
ので、この機械に極めて小さな直径の成形ローラ
を搭載することが可能であり、従つてパイプの接
合領域に生ずる平坦部分が無視し得る程度の小直
径のパイプを製作し得ることは本発明に固有の利
点である。更に、小直径の成形ローラ１１，１
２，１３を搭載した本発明の機械により１回の操
作で実質的に湾曲した弧状の断面を有するパイプ
を製作し得る。又、90゜程度に相当する部分を残
した成形操作の最終段階以後においては、素材の
成形操作の終了した部分が上方成形ローラ１２の
上で弾性的に撓められて螺旋形に変形し得るの
で、パイプの後方部分も同じ連続的な単一の操作
により成形可能であるということは重要である。

本発明においては、前記パイプの螺旋形への一
時的変形は弾性復元可能な範囲内で行なわれるの
で、パイプ全体の成形が終了した後一時的に変形
されていた部分はその自由状態の溶接可能な位置
に弾性復元する。後に更に詳しく詳説するよう
に、360゜を越える連続的螺旋化を続行すること
により２重管壁を有するパイプをも製作し得る。
通常の溶接工程を経てパイプ又は他の管状材が使
用可能な状態になる。以上述べたように、この発
明の最も一般的な特徴に従つてパイプを製作し得
るばかりでなく、例えば熱湯タンクのケース、テ
ーパ面を有するポール、帆船のマスト、その他の
管状の製品をも作り得る。

金属板の素材Ｂの前方端に平坦部分が生ずる傾
向を除くため、本発明の機械のダイナミツクに移
動可能な各成形ローラは前方端に襞を設けるため
の初期段階において以下のように操作される。前
方端が第４図の位置に在る時、上方成形ローラ１
２が下方成形ローラ１１，１３及びクレードルロ
ーラ１４，１５，１６とともに第５図に示された
位置を占めるように調整される。これは素材の前
進運動開始の直前に行なわれるので、実際上静的
な前方端への襞付けが上方成形ローラ１２へ向か
う方向に行なわれる。

次に、上方成形ローラ１２は前方に平行移動
し、一方下方成形ローラ１１，１３及びクレード
ルローラからなる回転部材の群は下方成形ローラ
１１の中心軸の回りに回転して第６図の位置に戻
り、この動作が終了すると直ちに素材Ｂに所定の
半径を与える成形操作が開始される。この場合、
素材Ｂは角度βで表わされた各成形ローラ１１，
１２，１３の成形接触線を通り、ラムにより送ら
れる。適正な曲げ操作は角度βの範囲内で行われ
る（小半径の曲げ操作）。連続した一点鎖線で示
された自由状態の径路に沿つて素材Ｂの成形操作
の終つた部分が進む（第６図）。

パイプＴが実質的に完全に形成されると送り板
１９が停止する。この時後方端はその行程の最終
位置に在る（第６ａ図参照）。この時点で上方成
形ローラ１２はこの機械の後方に向かつて後退
し、下方成形ローラ１３が回転し上昇して後方端
に襞を設ける。次に、上部構造３０を動かすトグ
ルリンクが緩み、形成されたパイプＴが成形ロー
ラ群１０の間から離脱して円形断面を有する自由
状態に移行する。

クレードル５６の運動による成形ローラ１３の
ダイナミツクな回転運動は、第１１図及び第１２
図に例として２つ示されているように、様々の直
径のパイプの製作を可能にするために効果的であ
る。これは下方成形ローラ１１，１３及びクレー
ドルローラ１４，１５，１６の下方成形ローラ１
１の中心軸に対する角度により制御される。例え
ば、石油製品を運ぶためのパイプラインのパイプ
の製作用に具体化された本発明の好ましい実施態
様においては、最小直径のパイプとしては直径36
インチのパイプT₁を、最大直径のものとしては
直径64インチの標準サイズのパイプT₂を作るよ
うに設定される。前記下方の回転部材群の最小及
び最大角が第５図に表わされており、直径48イン
チ及び56インチの標準中間サイズのパイプは、こ
れら２つの位置の間での単純な調整により、製作
可能であることが理解されよう。明らかに、この
位置の調整は連続的に行なわれるので、この機械
により最小及び最大直径の間の任意の、無数のサ
イズのパイプを製作し得る。異なる直径のパイプ
を作り得るというこの能力は極めて重要な意味を
持つている。なぜならば、この機械を用いるパイ
プ製作施設は、多数のプレス及び／又はプレスの
ための多数のダイスを要することなく、如何なる
寸法のパイプをも作り得るからである。これは、
現在大きな需要の有るパイプライン用のパイプを
製造する施設を設置するために要する資本支出を
大いに減少する。

以下にこの機械の枠構造に関して説明する。既
に述べたように、本発明の機械は前記の構成単位
からなつており、各構成単位は交換可能な部材を
有しているためこの機械を極めて経済的に製造し
得る。この機械のベツドは複数の細長く、垂直に
設置された下方ベツド板２０（特に第７ｂ，９，
１６図参照）により形成されている。下方ベツド
板２０は機械の前部（第９図の左手側）及び後部
（第９図の右手側）において適当な調整自在の足
２１に支持されている。

下方ベツド板２０の各々の上に上方ベツド板２
２（第９図、第１１図）が配置されている。上方
ベツド板２２の前部には水平方向に連続的に伸長
する案内板２３（第９図ないし第１１図）が配置
されており、この案内板２３は下方成形ローラ１
１近傍の最先端の位置で上方ベツド板２２の全て
を互いに結び付ける機能を果す。機械の後部にお
いてその全長に亘つて伸長する結合支持板２４
（第９，１０，１６図）は鍵一錠の方法で下方ベ
ツド板２０を支持している。ベツドの最前部を互
いに結合するための連続的な爪先板２５が下方ベ
ツド板２０の最前部に配置されている（第９，１
１図）。

機械の上部構造も、その間の屈曲したウエブ３
１に支持された複数の直立板３０から形成されて
いる。第９図の切欠き部分から明らかなように、
ウエブ３１は１個の垂直に伸長する部分及び他の
水平に伸長する部分とから形成された屈曲した部
材である。このウエブ３１は直立板３０と一体に
高強度の合金から鋳造されて１つの上部構造構成
単位となり、同様の他の上部構成単位と結合する
ように設計されるのが好ましい。

後部において直立板３０は調整自在な支持ヨー
ク３２及びピボツトピン３３を介して結合支持板
２４に結合している（第１０図）。図示されてい
るように、上部構造はピボツトピン３３の回りに
旋回し上昇して素材Ｂの成形操作開始位置への進
入を可能にする。

上部構造を形成する直立板３０の各々の前部
は、参照番号３５で包括的に示されたトグルリン
ク機構に結合している（第７ａ，９図）。２重結
合桿３６はピボツト３７及び三角形の超心桿３９
に結合した上方のピボツト３８の間で伸長してい
る。超心桿３９は更にピボツトピン４０を介して
直立板３０に結合している。素材Ｂが成形開始位
置に進入すると、第９図に示されているように駆
動軸及びトランスミツシヨンを含むリニアモータ
アセンブリLM−１が、超心位置のピボツト３８
とともにトルグを形成しているトグルリング機構
３５を閉じるために、三角形の超心桿３９を動か
す。第１１図に示されているように、リニアモー
タアセンブリLM−１は三角形の超心桿３９をピ
ボツト３８の回りに回転させてピボツトピン４０
を持上げることにより上部構造を上昇させて素材
Ｂの送り込みを可能にする。

上方成形ローラ１２を搭載するため、複数の片
持はり４５が設置されている。前記構成単位の
各々に上方成形ローラ１２の前記ローラセクシヨ
ンが各３個、従つて取外し及び交換の自在な片持
はり４５が各３個ずつ対応するように構成するこ
とが考えられる（第８，１４図）。これらの片持
はりは本発明の機械の重要な部分である。片持は
り４５は極めて強度の高い鋼から作られて素材と
なる金属板を成形する上方成形ローラ１２を支持
する。

本発明の機械の主枠構造は極めて堅牢である。
従つてこの機械は優れた成形特性を有する。１つ
の操作により素材Ｂを最終的なパイプの形に成形
することが可能である。巨大なプレスは不要であ
るから、この機械を用いればパイプ製造のための
資本投下を大いに減少することが可能である。

パイプＴを形成している際、案内ローラ４７
ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅはパイプの
外方への伸展を制限する（第１２図に明瞭に図
示）。最初のパイプの製作過程において、これら
案内ローラは予め各々の調整自在な基底部（４７
ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ）において位置を調
整される。第１２図に示したように、この調整は
ジヤツキネジ及びロツク機構により簡単に行なわ
れる。製作される全ての特定のサイズのパイプＴ
に対し、この調整は(1)概ね270゜に相当する部分
までを成形し（第１２図中の一点鎖線で示された
前方端を参照）、(2)次いで各案内ローラ４７ａ〜
４７ｄを図示されたようにパイプＴに接触させる
ことにより容易に行なわれる。270゜の位置にお
いて、案内ローラ４７ｅはリニアモータアセンブ
リLM−２により第１２図に示されたパイプＴと
係合してこれを圧迫する位置に自動的に移動す
る。パイプＴの残りの90゜に相当する部分の成形
の際、パイプは案内ローラ４７ｅにより弾力的に
螺旋形に曲げられて片持はり４５の上部湾曲面上
で摺動する。

以下にこの機械の動作の制御に関して説明す
る。

最後の案内ローラ４７ｅはリニアモータアンブ
リLM−２によりその案内ハウジング４８ｅ内で
動的に制御される。この機械で製作される最大直
径のパイプに対しては、パイプの先端が270゜の
位置（一点鎖線の位置）に到達すると案内ローラ
４７ｅは第１２図の実線の位置に移動する。案内
ローラ４７ｅの移動は連続的成形操作を全く妨げ
ないように行なわれる。第１２図に示されたよう
に、最小直径のパイプに対しても、案内ローラ４
７ｅは片持はり４５の窪み内に十分に下降して適
当にパイプT₂を案内する。前記構成単位の各々
の中央の片持はり４５は窪み４９を有しており、
小直径パイプ製作時には案内ローラ４７ｅがこの
窪み４９内に位置する（第１４図をも参照）。

片持はり４５はネジ５０及び保持板５１によつ
てウエブ３１の水平部分の下に坦持されている
（第９図、第１０図）。各片持はり４５を結合する
ための結合棒５２が機械の全長を貫いて伸長しキ
ヤツプネジ５３により片持はり４５の各々に連結
されている（第９図）。ウエブ３１の水平部分か
ら下方に伸長した突出部にリニアモータアセンブ
リLM−３が搭載されている。これは上方成形ロ
ーラ１２を動的に制御する。片持はり４５を搭載
したネジ５０はウエブ３１の水平部分に設けられ
た細長いスロツト内で移動可能であり、従つて上
方成形ローラ１２も移動可能である。リニアモー
タアセンブリLM−４は支持ローラ５５を窪み４
９内で摺動させる。この支持ローラはその選定さ
れたいずれの位置においても、例えば第１３図の
位置においても、後に更に詳しく説明するように
完成したパイプＴの一方の側を坦持する。

この機械の他の重要な位置調整を可能にするた
め、クレードルローラ１４，１５，１６はクレー
ドル５６に坦持されている。クレードル５６の
各々は下方成形ローラ１１の中心軸Ａ１の回りに
往復運動し得るように支持されている。クレード
ル５６の位置調整によりパイプの直径が例えば36
インチ、48インチ、56インチ、64インチ等になる
ように角度αを設定することが可能である（第５
図）。リニアモータアセンブリLM−５に結合し
た操作アーム５４を介してクレードル５６の位置
を調整し得る（第９図）。リニアモータアセンブ
リLM−５の底部は適当なヨークにより爪先板２
５に搭載される。

特定の直径のパイプＴの製作用に機械を調整し
ておくため、クレードル５６の位置は角度αを変
えるためにリニアモータアセンブリLM−５を介
して調整される。同時に、上方成形ローラ１２も
リニアモータアセンブリLM−３の動きに従つて
前方又は後方に移動して適正な位置を占める。ク
レードル５６及び上方成形ローラ１２の動的制御
により成形ローラ群１０は第４，５，６，６ａ図
に示された位置を占め得る。リニアモータアセン
ブリLM−３，LM−５の制御によつて、製作さ
れるパイプの直径を決定し得るだけでなく、作動
時の負荷に起因する片持はり４５の撓み等の他の
要素の結果としての各成形ローラの位置の偏りを
モニターし修正することが可能である。このよう
に撓みは重機械の作動時に普遍的に生ずる。この
機械の場合には、如何なる撓みも容易に補償され
る。

パイプＴの直径が増すにしたがつて通常は素材
の厚みも増す。従つて２重結合桿３６は機械の前
部においてリニアモータアセンブリLM−１によ
り作動して直立板３０を上昇させ又は下際させ得
るようになつている（第１２図）。機械の後部は
リニアモータアセンブリLM−７が駆動するヨー
ク３２を介してピボツトピン３３を上昇又は下降
させることによつて調整自在である。故に、上方
成形ローラ１２及び下方成形ローラ１１，１３並
びにその前後における直立板３０の運動を介して
この機械が所望の直径と厚みとを有するパイプを
製作し得ることは容易に理解されるであろう。

案内ローラ４７ａとその基底部４８ａとは、ク
レードル５６に支持されたアーム５４に取付けら
れた補助ブラケツト５４ａに搭載されている。こ
の配置方法は後方端への襞付け操作時の動的調整
を簡単化している。特に大直径パイプ製作の際、
前記襞を設ける過程で、案内ローラ４７ａはクレ
ードル５６とともに有利な態様で回転してパイプ
Ｔの有害な変形を確実に防ぐ。

次にこの機械のラム送り機構について説明す
る。

ピンチタイプ又はピラミツドタイプ等の従来の
成形ローラを３個使用するタイプの装置と本発明
のものとの重要な差異の一つは、本発明の機械の
成形ローラが駆動機能を有していないという点で
ある。この機械の成形ローラ１１，１２，１３の
いずれも動力駆動はされないので滑りの問題及び
大直径の成形ローラを用いる必要が無くなつてい
る。

動力駆動式成形ローラの代りに本発明において
は参照番号１８で包括的に示された高能率のラム
送り機構が用いられる。リニアモータアセンブリ
LM−８（第７ｂ，８，１６図）は機械の両端に
配置された２個の主回転式モータと１本の共通駆
動軸（第１０，１６図）を含んでいる。リニアモ
ータアセンブリLM−８は更に複数のトランスミ
ツシヨン６０及びジヤツキネジ６１（第１０，１
２，１６図）をも含んでおり、図示されたように
ジヤツキネジ６１はボールベアリングタイプ駆動
ネジであつてもよい。ジヤツキネジ６１の頭部は
弾力性を有するブロツク６２を介して摺動ヘツド
６３に力を加える。摺動ヘツド６３は素材Ｂの後
方端に当接する送り板１９を保持している（第１
２ａ，１２ｂ図参照）。望ましい100％溶込みが得
られるようにするため、一般に素材Ｂの端部は角
を削がれている（第１２ｂ図）。この具体例で
は、送り板１９は素材Ｂのこの角を削がれた端部
に対応する形状の前方端を有している。

摺動ヘツド６３は前記構成単位に付与されてい
る摺動サドル６４に取付けられている。搭載ネジ
６５は摺動ヘツド６３と摺動サドル６４との間で
弾力性を有するブロツク６２を圧縮するように設
計されている。従つて第１２図から明らかなよう
に摺動ヘツド６３は、送り板１９が機械の全長に
亘つて素材の後方端に係合した時、該後方端に生
ずる全ての僅かな変形を吸収するように保持され
る（第８図参照）。

摺動サドル６４の各々はサドル保持部材７０
（第１０ａ図）により保持され、サドル保持部材
７０は実際上送り板１９の全て及びこれに随伴す
る部材を互いに結合する摺動板７１に搭載されて
いる。摺動サドル６４とサドル保持部材７０と圧
縮されたブロツク６２とが摺動自在に接合されて
いるので、素材Ｂの後力端の全長に亘つて実質的
に均等な力が加えられ、パイプＴの特別に良好な
形成操作が可能になつている。摺動板７１は摩耗
板により画されたトラツクすなわち摺動路７２に
沿つて運動する（第１０，１１図）。

中央の片持はり４５に窪み７３が設けられてお
り、最前方まで前進した際摺動ヘツド６３の上側
の把持部材６３ａはこの窪み７３内に進入する
（第１２図参照）。無論、案内板２３にも摺動ヘツ
ド６３が最前方まで前進した際にこれを受容する
ために必要な窪みが設けられている。前記構成単
位は交互に素材送り用のメカニズムを付与されて
おらず、従つてこれらの位置に在る片持はり４５
は該メカニズムに影響されない（第８図）。摺動
ヘツド６３は実際上３つの前記構成単位を橋渡し
しており且つ均斉の取れた一定の強力な駆動力を
発揮する。

次に素材の送り込み及び支持メカニズムについ
て説明する。

第１０図に示されたようにこの機械の正面が開
放した際、参照番号７５で包括的に示された独立
のコンベアにより素材Ｂを機械に導入し得る。こ
のコンベアはモータＭ−４により駆動される複数
の駆動ローラ７６（及び図示されていない遊びロ
ーラ）を有しており、駆動ローラ７６は素材Ｂを
この機械のコンベアに近接した端部に進入させ
る。

駆動ローラ７６が素材Ｂをこの機械内に送り込
むと、素材Ｂは複数の引込み自在な送り込み用の
駆動輪８１の上に乗る。第８図及び第１０図に示
されているように、駆動輪８１はドライブシヤフ
トを介してモータＭ−５により駆動される。駆動
輪８１は支持リンク８２の一端に取付けられたト
グル８３を介して上昇し又は下降する（第１６
図、第１７図）。揺動アーム８４が駆動結合リン
ク８５の動きに応じて往復運動しトグル８３を作
動させる。駆動結合リンク８５は機械の後部を貫
いて伸長しリニアモータLM−９によつて操作さ
れる（第１６図参照）。下降した位置（第１６
図）において、駆動輪８１は素材Ｂの水準よりも
下に位置し、この時該素材の成形操作を開始し得
る。

成形操作が開始されると、直立板３０に取付け
られた遊びローラ９０及び上方ベツド板に取付け
られた遊びローラ９１が素材を支持し且つ送り板
１９に圧迫された該素材の運動を妨げる（第９
図、第１６図）。既に記述したように、機械前部
のトグルリンク機構３５及び機械後部のヨーク３
２、各種の板状の部材、結合板を含む枠構造は極
めて堅牢な一体構造を形成している。この構造
と、僅かな間隔をおいて搭載された遊びローラ９
０，９１（第１０図）とにより高効率の成形操作
が可能になつている。

素材Ｂの成形開始に先立つて該素材の前方端が
成形ローラ１１，１２，１３に対して精確に平行
となるように排列しておくことが望ましい（第１
０図）。この排列は前記構成単位に交互に付与さ
れて素材の進路から離脱可能な位置調整ゲージ９
２により遂行される。位置調整ゲージ９２は好ま
しくはモータＭ−６によつて駆動されるアーム９
３に支持されている。その機能を果した後、位置
調整ゲージ９２は第１０図の１点鎖線の位置に移
動する。モータＭ−６が作動するとアーム９３は
その位置調整機能を果たすための位置に回転して
移動し、この位置で前進して来る素材の先端を案
内する。素材Ｂを定常的に機械の前部の方へ位置
調整ゲージ９２に向けて押し進めるために、駆動
輪８１は僅かに一方に傾斜するように設置されて
いる（第８図）。モータＭ−５の各々は一つの前
記構成単位中の全ての駆動輪８１をドライブシヤ
フト及び自在継手を介して駆動する（第８図）。

次にパイプ送り出しメカニズムについて説明す
る。位置調整ゲート９２を付与されていない前記
構成単位に、成形操作完了後にパイプＴを迅速に
送り出すように駆動される駆動輪が設置されてい
る。完成したパイプＴの片側はリニアモータアセ
ンブリLM−４に駆動されて成形操作用領域内に
突出する支持ローラ５５（第１３図）によつて支
持される。パイプＴの他の側はモータＭ−８によ
り駆動される送り出し用の駆動輪１００によつて
支持される。成形操作の際には駆動輪１００は引
込まれて最大直径のパイプT₂より下方に位置す
る。パイプＴと係合する時、第１３図に示されて
いるように、駆動輪１００及び支持ローラ５５は
上方成形ローラ１２の外周より上の位置でパイプ
Ｔを支持する。異なる直径のパイプＴの送り出し
操作の際の駆動輪１００の位置調整は、ラツク１
０２を作動させることによつて駆動輪１００をそ
のフレームに対し傾斜させるジヤツキネジ１０１
によつて行なわれる（第１３図参照）。リニアモ
ータアセンブリLM−１０は駆動輪１００を上下
に運動させる。以上に記したパイプ送り出しモカ
ニズムとともに、この機械の全操作が自動的に高
効率に行なわれることが理解されよう。或る種の
条件下で使用されるパイプは単層の金属板より大
きな厚みを有するのが望ましい。第１９図及び第
２０図に示された部分的に２重の管壁は各々パイ
プT′及びT″を部分的に強化している。例えば、
一方の側に他のパイプが溶接される場合には、第
１９図の20゜重層化パイプが有益であることが理
解されよう。密閉管の基礎が浮遊台を支持するた
めに用いられるような場合のために更に強化され
た管すなわちパイプとして、第２０図の180゜重
層化パイプT″が使用され得る。

本発明のこの機械は完全な２重管壁を有するパ
イプT″を製作するためにも有利に用いられ得
る。この場合の明白な利点は、例えばステンレス
スチールのような特に大強度の耐腐食性の鋼が適
するような条件下で使用されるパイプを作る時
に、幅が２倍になるが厚みは僅か半分の素材を利
用し得るということである。従来技術による機械
の場合のマンドレルに伴う障害は存在しない。

これらの図に示されているように外側の螺旋形
部分が内側の螺旋形部分の周囲に重なる時、成形
ローラ１１，１２，１３の運動によつて全ての必
要な調整（特に寸法の大きな素材に対する）がな
される。支持はり４５上でパイプの撓みは270゜
の位置から生じ、360゜を越えて必要な場合には
720゜の位置まで維持される。端部に沿つて好ま
しくは内側及び外側を溶接することによつて、寸
法が標準寸法の２倍の素材から作られたと同然の
パイプが使用可能なパイプとして完成する。内側
の螺旋形はこれを外側の螺旋形部分に押付ける弾
性復元力を維持するように形成される。軽い素材
を用いる場合には、このような中間調整を全く行
なわずに効率的に重層化パイプT′，T″，Ｔを
製作し得る。

本発明の機械が１つの連続的な成形操作によつ
て、周知のUOEプロセスによつてはこれまで達
成不可能だつた精密さで、パイプを作り得ること
が理解されるであろう。プレスの強大な力の代り
に、本発明の機械では低エネルギーの制御自在な
成形力が効率的運転を実現している。金属製の素
材には、平坦部分を残さないために、その両端に
襞が設けられる。パイプは上方成形ローラ１２上
で撓められて螺旋形に変形されるが（強度を増す
ため場合によつては360゜以上も）、これらの接作
は全て同一の機械内で行なわれる１つの連続的操
作の一部分をなしている。襞付け及びパイプの寸
法を調節するために成形ローラはダイナミツクに
運動可能である。異なる厚みの素材を成形し得る
ようにするため、上部構造とベツドとの間隔を容
易に調整し得るようになつている。金属製素材の
自動的送り込みメカニズム及び完成したパイプの
自動的送り出しメカニズムが設けられている。

本発明はここに図示され記述された特定のもの
に限定されず、本発明の範囲内で様々の変形がな
されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は弧状断面の製品を作るため
のマンドレルを用いた従来技術を示す図であつて
一点鎖線は金属の反り返り現象を示し、第４図は
本発明の機械に用いられる成形ローラ及びクレー
ドルローラを示す断面図であつて図中の素材は成
形操作開始直前の位置にあり、第５図は素材の前
方端に襞付け又は成形操作を行なつている第４図
中の部材を示す断面図、第６図は初期操作を終え
て管状材（一点鎖線）の形成を行なつている第４
図中の部材を示す断面図、第６ａ図は素材の後方
端に襞を設ける最終操作の際の第４図中の部材相
互間の関係を示す図、第７ａ及び７ｂ図は本発明
の機械全体の斜視図を形成して素材の送り込みと
機械と成形終了後のパイプの送り出しの様子とを
示しており、第８図は第７ａ図に示された機械の
左端部の頂部平面図、第９図は第８図中の線９−
９に沿つたこの機械の断面図であつてベツドと上
部構造とを示しており、第１０図はこの機械の拡
大部分断面図であつて送り込まれた素材の位置を
示しており、第１０ａ図は第１２図中の線図ａ−
１０ａに沿つた断面図であつてラム送り機構及び
機械のベツド内のトラツクに沿つたその支持構造
を示しており、第１１図も機械前部の拡大図であ
つて一点鎖線で示された小直径及び大直径のパイ
プとともに開いた状態の第４図中の部材を示して
おり、第１２図は第１１図と同様の詳細な断面図
であつて大直径のパイプの実際の形成状態及び一
点鎖線で示された小直径パイプの形成状態を示し
ており、第１２ａ図及び第１２ｂ図は送り板の先
端とこれに係合する金属製素材の後方端との係合
関係を示す断面図であつて完成したパイプの溶接
線の内側及び外側周部に沿つての好ましい溶込み
を得るために第１２ｂ図の金属製素材は角を削が
れており、第１２ｃ図は第１案内ローラの補助的
搭載形態を詳細に示す断面図であり、第１３図は
図面を簡単にするため一部の部材を除いて上昇し
た後退可能の駆動輪上に位置する完成したパイプ
を示す拡大断面図であつてパイプの右側を支持す
る引込み可能な支持ローラと同様に駆動輪もこの
機械の構成単位に交互に付与されており（第１８
図をも参照）、第１４図は第１２図中の線１４−
１４に概ね沿う断面図であつて成形ローラ及びそ
の下方の支持構造の搭載方法を示しており、第１
５図は機械のパイプ送り出し側の端部の正面図で
あつて成形操作のために機械を閉鎖し且つ上部構
造の位置を調節するためのメカニズムを示してお
り、第１６図は第７ｂ図の機械の素材送り込み側
の端部の後方を部分的に切欠いて示す図、第１７
図は上昇して作動する位置に在る素材送り込み用
の駆動輪を詳細に示す拡大図、第１８図は第１１
図中の線１８−１８に沿つてパイプ送り出しメカ
ニズム及び素材の前方端の位置を調整するための
素材進路から離脱自在な位置調整ゲージを示す断
面図、第１９図ないし第２１図は各々２重管壁を
有する管状材の形態を示す図である。 主要部分の符号の説明、１１，１２，１３……
成形ローラ、１４，１５，１６……クレードルロ
ーラ、４５……片持はり、４７ｅ……パイプを一
時的に変形する案内ローラ、５４……操作アー
ム、５６……クレードル、LM−３……上方の成
形ローラ１２を制御するリニアモータアセンブ
リ、LM−５……クレードル５６を介して下方の
成形ローラ１１，１３を制御するリニアモータア
センブリ、LM−８……素材成形時に該素材を前
方に送るリニアモータアセンブリ、Ｂ……素材と
なる金属板、Ｔ……パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンドレル又はダイスを用いずに平坦な金属
   板Ｂから実質的に閉じた細長い管状の物品Ｔを形
   成するための装置であつて、内方の成形部材１２
   及び外方の成形部材１１，１３と、前記金属板が
   前記内方及び外方の成形部材の間を通過する際に
   前記金属板を曲げるようにこれら成形部材を定置
   するための手段と、前記管状物品を形成すべく前
   記金属板をして前記内方及び外方の成形部材間を
   移動せしめて前記金属板を円弧に沿つて連続的に
   曲げるための手段LM−８と、前記内方の成形部
   材の上に前記金属板の前方端を案内することによ
   り弾性復元可能な範囲内で前記金属板をその横断
   面が螺旋形となるように圧縮して撓めるための手
   段４５，４７ｅとを有しており、前記成形部材を
   定置するための前記手段は端部において前記内方
   の成形部材１２を支持する片持はり支持手段４５
   を含んでおり、前記片持はり支持手段は、前記内
   方の成形部材１２が前記管状物品の長手方向に前
   記管状物品のほぼ全長にわたつて伸長するように
   前記内方の成形部材１２を支持して前記管状物品
   内へ側方から延入するよう設けられており、前記
   金属板を螺旋形に圧縮して撓めるための前記手段
   から前記金属板が解放されたときにはじめて前記
   金属板はその横断面の閉じた管の形状となること
   を特徴とする装置。 ２ 異なるサイズの管の形成を可能にするため、
   前記内方及び外方の成形部材を定置するための前
   記手段は、前記装置内に進入した前記金属板の面
   に対する前記内方及び外方の成形部材の位置を調
   整するための手段５４，５６，LM−３，LM−
   ５を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ３ 前記内方及び外方の成形部材は三角形の３頂
   点間の関係をなすように排列された少くとも１個
   の内方の成形ローラ１２及び２個の外方の成形ロ
   ーラ１１，１３を含み、前記内方の成形ローラは
   片持はり支持手段４５に搭載され、前記三角形の
   ３頂点間の関係を維持しながら前記金属板の進入
   角を変えることにより前記管状の製品の直径を調
   節することを可能にするため前記内方及び外方の
   成形部材を定置するための前記手段は前記片持は
   り支持手段と前記外方の成形ローラ及び前記内方
   の成形ローラを調整するための手段５４，５６，
   LM−３，LM−５とを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記内方の成形ローラ１２及び前記外方の成
   形ローラ１１，１３の直径は前記金属板Ｂの厚み
   の５倍を越えず、これにより前記前方端及び後方
   端近傍も確実に円形の弧をなして前記の閉じた管
   形状が形成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の装置。