JPS62199225A - 拡管・曲り矯正装置 - 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、ブームの先端にある拡管ヘッドに被処理管を
外嵌挿入しその被処理管を所定長さづつ送って拡管し、
その拡管の曲りを矯正する拡管・曲り矯正装置、例えば
ストレートシームのＵＯＥ大径鋼管の製造に供せられる
拡管・曲り矯正装置に関する。

〔従来の技術〕

ストレートシームのＵＯ鋼管は製造の際の局部歪や溶接
時の残留応力で真円度や真直度が低下している。これら
を矯正し、寸法精度や強度の高い高品質の大径鋼管を得
るために、拡管が一般に行なわれている。この拡管に用
いられる拡管装置は現在のところ水圧拡管機とメカニカ
ル拡管機とに大別されるが、最近ではメカニカル拡管機
の方が多く採用されるに至っている。このメカニカル拡
管機ば、おおよそ第９図にみられるような構成を々し、
特に拡管を司どる部分はブーム１とその先端に取付けら
れた拡管ヘッド２から成り、ブーム１の基端は図示しん
いが主シリンタゞにより保持され、拡管へｙド２は油圧
によりラジアル方向に拡開するようにされている。被処
理鋼管３の送り部分はアキシャルインフイルード４が受
は持っている。

アキシャルインフイルード４によシ被処理鋼管３が所定
長さづつ送られ、拡管ヘッド２に外嵌挿入される。次い
で拡管ヘッド２により拡管され、寸法精度や径の歪み、
長手方向の曲りといったものが矯正される。それでも矯
正しきれな一曲りはアキシャルインフィールド４を上下
させ、ブーム１や拡管ヘッド２の剛性を利用して矯正し
ている。

この例は拡管機に曲り矯正装置といったものが特に付設
されてい々い場合であるが、これでは矯正の能率が悪い
ので、最近では上下方向の曲げ矯正ローラをもつ曲り矯
正装置５が付設されるように々っている。この曲り矯正
装置５は図にもみられるように鋼管３の囲りに配置され
た枠組５ａと枠組５ａに支持されて鋼管３の上下縁に配
置された矯正ローラ５ｂ、５ｃにより構成されている。

矯正ローラ５ｂ、５ｃは上下方向に動くようにされてい
る。図では、曲り矯正装置５が拡管ヘッド２の後に置か
れているが、前ある因は前後に配置することもある。い
ずれにしても鋼管３の曲り矯正はアキシャルインフイル
ード４を上下させ、ブーム１の反力を利用して行ってい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の上下曲げ矯正装置は、曲げ作用の反力を主として
ブームで受ける構造になっているため、拡管機本体に与
える影響も無視できずこれを考慮した場合大きな曲げ矯
正力を加えるには限度があるため、大断面係数の高強度
鋼管には適用が制限されるケースもある。

また、従来の曲げ矯正装置はもっばら上下方向の曲げの
み矯正しているが、拡管後の真直度について観察してみ
ると、上下方向ばかりでなく、左右及び斜め方向にも曲
がることが判り、これに対応するには、全円周方向て亘
って曲げ矯正機能をもった装置が望まれる。

そこで、本発明の目的は上記問題点を解決し、要望に応
じた拡管・曲り矯正装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、ブームの先端にあ
る拡管ヘッドに被処理管を外嵌挿入しその被処理管を所
定長さづつ送って拡管する拡管装置と、拡管の曲りを矯
正する矯正装置を備えた拡管・曲り矯正装置において、
前記曲シ矯正装置は拡管を囲むように拡管ヘッド位置に
配置されている実質的に円形のハウジングと、拡管に曲
げモーメントを作用させ、拡管による反力の総和が零と
なるように少なくともライン方向に３基以上配置され、
かつロールが円形ノ・ウジングの内周面に伸縮自在に配
置されている矯正押付ロール装置と、円形ハウジングを
その軸回りで回動自在に支持するハウジング受はローラ
装置と、ハウジング受はローラ装置に回動力を付与する
回動駆動機構と、拡管の曲シ方向及び曲り程度を検出す
る曲り検出装置と、曲り検出装置からの信号に基づいて
回動駆動機構の回転方向と回転角並びに矯正押付ロール
装置のロール付勢力を制御する制御装置とから成ること
を特徴とする。

〔作用〕

曲シ検出装置により拡管の曲り方向と曲り程度が検出さ
れ、その信号が制御装置に出力される。

制御装置はその信号に基づいて回動駆動機構を制御し、
ハウジング受はローラ装置を介して円形ハウジングを拡
管の曲り方向に向けさせる。その一方で、矯正押付ロー
ル装置のロール付勢力を演算し、各ロールに適正々付勢
力を与える。拡管からの反力が釣り合っているため、ブ
ームや拡管ヘッドに何等の作用を及ぼすことなく拡管の
曲シが円形ハウジングの剛性のみで矯正される。また、
円形ハウジングは拡管の囲りで回動自在にされているか
ら、あらゆる方向の曲りが矯正される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

拡管装置は従来の技術の項で説明したのでここでは主と
して曲り矯正装置について説明する。曲り矯正装置１０
の機械的構成は、円形ハウジング１１、ハウシング受は
ローラ装置１５、回動駆動機構２０及び矯正押付ロール
装置２５から成る。

このうち、円形・・ウジング１１は第１図及び第２図に
みられるように４つのハウジング受はローラ装置１５．
・・・により支えられ、しかも拡管３を囲むように拡管
ヘッド２位置に配置されている。

各ハウジング受はローラ装置１５は円形ノ・ウジング１
１を拡管３の軸回りで回動自在に支持するローラ１６と
ローラ１６の下端に配置され、ローラ１６を上下させる
アクチーエータ１７とで構成されている。ローラ１６に
よシロ形ハウジング１１の回動角度を狂いなく制御でき
るように、少々くとも１つのローラ１６とこれと当接す
る円形ハウジング】１の外周には、第３図及び第４図に
みられるように互いに噛合う歯１６ａ、ｌｌａが刻まれ
ている。歯１６ａ付ローラ１６には円形ハウジング１１
を回動させるだめの階動力となる回動駆動機構２０が備
え付けられている。回動駆動機構２０は必ずしも実施例
に制限されるわけでは寿いが、制御可能なモータ２７と
減速機２２から成っている。減速機２２の出力軸は歯１
Ｇ付ローラ１６に直結されている。

機械的構成の説明の最後になるが拡管３の曲り矯正に寄
与する矯正押伺ロール装置２５．・・・は第１図及び第
２図にみられるように円形ノ・ウジング１１の内周面に
取付けられている。矯正押付ロール装置２５の個数及び
相対的位置関係には種々の態様があるが、実施例では３
個の矯正押付ロール装置２５．・・・を同一平面内で対
向させて配置させである。すなわち、中央にある１の矯
正押付ロール装置２５に対し、両端にある２つの矯正押
付ロール装置２５．２５を中央から等距離において対向
させである。このような配置にすることにより、拡管３
に曲げモーメントを作用させることができ、かつ、拡管
３からの反力Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３の総和を零にするこ
とができる。各矯正押付ロール装置２５は円形ハウジン
グ１１の軸心に向いた方向にロール２６を、その外側に
アクチュエータ２７を備え付けた構成とたっている。ロ
ール２６は円形ノ・ウジング１１の軸方向に向き、アク
チュエータ２７により、円形ノ・ウジング１１のラジア
ル方向に伸縮自在とされている。従って拡管３に曲げモ
ーメントを起させるに必要なロール２６への付勢力はア
クチュエータ２７によシ与えられる。

引き続いて制御構成について説明する。制御構成は拡管
３の曲り方向や曲り程度を検出する曲り検出装置３０と
、その曲シ検出装置３０からの信号に基づいて回動駆動
機構２０の回転方向や回転角並びに矯正押付ロール装置
２５のロール付勢力を制御する制御装置３５から成って
いる。拡管３の曲り方向や曲り程度を検出するには種々
の方法があり、例えば第５図にみられるような方法を採
るならば、曲り検出装置３０の主たる要素を距離計３１
とすることができる。この例における距離計３１は拡管
３の軸方向及び外周囲りに移動可能とされている。拡管
３の曲り方向及び曲り程度の検出にあたっては、距離計
３１が基準線３２に沿って拡管３の軸方向に移動され基
準線３２から拡管３の外面までの距離ｄ１．ｄ２．ｄ３
が逐次測定される。次いで距離計３１が拡管３の外周口
シに、ある角度回転させられ、上記行程が繰り返えされ
る。このようにして得られた情報は信号化されて制御装
置３５に入力される。制御装置３５はこれらの情報をも
とにして拡管３の最大的り方向を割出してその角度位置
や曲シを矯正するに必要なロール２６．・・・の付勢力
を決定する。各ロール２６゜・・・に与える付勢力は、
既知量としてロール２６．・・・間距離、拡管３の断面
係数やヤング率、更に拡管３の最大たわみ量が与えられ
るから材料力学の手法を用いて簡単に求められる。この
ように制御装置３５では曲り検出装量３０からの情報に
もとすいて決定や演算を行うものであるから、制御装置
の具体的内容としてはＣＰＵを用いることが望しい。

制御装置３５で決定・演算された結果は、回動駆動機構
２０や矯正押付ロール装置２５．・・・の制御に用いら
れる。すなわち、制御装置３５で拡管３の最大面り方向
が決定されたならば、矯正押付面 ロール装置２５．・・・で構成される子弁が拡管３の最
大曲シ方向に向くように回動駆動機構２０のモータ２１
が制御され、減速機２２及び歯付ローラ１６を介して円
形ハウジング１１が回転させられる。その一方において
、各矯正押付ロール装置２５、・・・のアクチーエータ
２７．・・・に対しては演算で求められだ付勢力が図示
しないがレギュレータ弁を介して与えられる。この場合
、制御装置３５がレギュレータ弁を制御することによυ
各ロール２６、・・・に与える付勢力が制御装置３５の
演算値に近づけられる。

寸だ、結果的には同じであるが、曲り検出装置３０を第
６図にみられるような構成とすることもできる。ここに
おける曲り検出装置３０の主たる要素はビーム発生器３
３と受光素子３４とから成っている。ビーム発生器３３
はビームを拡管３の側面より発射しその角度がモータ３
３ａにより変えられるようになっている。また、ビーム
発生器３３自体も拡管３の外周回りで回転できるように
されている。受光素子３４はビームを捕えるため、ビー
ム発生器３３の位置やビーム発射方向に追従して動くよ
うにされている。今ビーム発生器３３よりビームが発射
され、そのビームが拡管３の側面に当っているとすれば
、ビームは受光素子３４に届かないから受光素子３４に
は信号が現われない。しかし、ビーム発射角度が変って
ビームが拡管３の脇を通り過ぎると、ビームが受光素子
３４に照射され、受光素子３４によって電気信号が発せ
られる。この電気信号にもとすいて必要な情報を得るが
、それには、図中二点鎖線で示した基準となる仮想拡管
３ａが利用される。仮想拡管３ａは、真円・真直なもの
として配置されている。拡管３のたわみ量は、ツヤレス
ジェネレータ３３ｂにより仮想拡管３ａとの隔たり角度
θとして検出され、その検出値は制御装置３５に入力さ
れる。角度θが大きい程拡管３のたわみ量は大きい。こ
の検出操作は、−カ所のみではなく、拡管３の外周回り
数カ所において行なわネ１、拡管３の曲り方向や曲υ程
度を知るに必要な情報が制御装置３５に提供される。制
御装置３５内部では、角度θを長奪 さに換等し前述と同様の手段により拡管３の最大曲シ方
向を決定し、その曲シ程度を演算する。

以上構成について説明したので次に作用について説明す
る。

拡径にあたっては、アキシャルインフィルド４が被処理
鋼管３と所定長さづつ送Ｖ拡管ヘッド２に外嵌挿入する
。次いで油圧がブーム１を介して拡管ヘッド２にかけら
れる。この油圧作用によって拡管ヘッド２がクサビ状に
拡開し、嵌挿された被処理鋼管３を拡径する。この拡径
によって被処理鋼管３が規定寸法に仕上げられ、曲りが
ほぼ矯正され、真円ないしは真直にされる。しかし、拡
管３の曲りを上記操作によって完全に取り除くことは難
しく拡管ヘッド２により矯正しきれなかった曲りは曲り
矯正装置１０により取り除かれる。

通常、この曲り矯正装置１０は、拡管ヘッド２が拡管中
に作動される。それは、拡管時には、拡管部に２軸方向
応力（管軸方向および円周方向）が生じる為、より少々
い曲げ矯正力で曲り矯正が可能と々るからである。（例
えばＶ（＋ｍ　Ｍｉｓｅｓの理論等により） しかし、拡管ヘッド縮径後、すなわち、拡管ヘッド２に
かけられていた油圧が排除され、拡管ヘッド２が元の形
状に戻された後に行ってもさしつかえ力い。このように
、拡管ヘッド２が拡径又は縮径いずれかの状態に設定さ
れた後、曲り検出装置３０が前述した手順に従って拡管
３の曲り方向や曲り程度に関する情報を蒐集し、その情
報を電気信号に代えて制御装置３５に出力する。制御装
置３５では上記情報にもとづいて拡管３の最大面り方向
を決定し、次いで、各ロール２６：で対する付勢力を演
算する。更に、制御装置３５は円形ハウジング１１の現
在位置（角度）情報を得て回動駆動機構２０のモータ２
１の正逆回転方向及び回転回数を決定し、それにもとづ
いてモータ２１を制御する。これにより円形・・ウジン
グ１１が減速機２２及び歯付ローラ１６を介して回転し
、３個の矯正押付ロール装置２５．・・により形成され
る平面が拡管３の最大面り方向と平行な方向に向けられ
る。平→な方向は二方向があるが、この場合の方向は３
個のロール２６．・・・により拡管３の曲りを矯正する
方向である。例えば、拡管３が横方向で湾曲しているよ
う々場合は、第７図のような方向に向けられる。次いで
、制御装置３５によね演算で求められた付勢力が各ロー
ル２６．・・・に与えられる。

これは各ロール２６．・・・に付勢されているアクチュ
エータ２７．・・によって行なわれ、所期の付勢力を発
生するに必要な圧力はレギュレータ弁により制御される
。各ロール２６．・・・に所期の付勢力が作用すると、
拡径により取シきれなかった拡管３の曲りが矯正され真
直となる。この矯正作用は拡管ヘッド２やブーム１の反
力を利用したものでなく、拡管３からの反力は全て円形
・・ウジング１１に作用するため、拡管ヘッド２やブー
ム１に悪影響を及ぼすことがない。そして上記工程が順
次繰り返され、高品質の大径管が製造される。本発明に
よる矯正状況と従来の矯正状況とを比べると第８図の如
くなる。図中Ｅで示した部分が従来、Ｆが被処理管の曲
シ分布、Ｇが本発明である。本発明は従来と比べて分布
領域が狭くなっていることが判る。

〔発明の効果〕

従来では、ブームの強度に制限されて曲げ作用は３０〜
５０Ｔが」二限でしかも矯正可能な管半径も４０“Ｘ１
００“（Ｘ６０）位が最大であった。本発明では、拡管
からの反力がブームに作用しないため、ブームの強度に
かかわりなく曲げ作用力を大きくすることができ、矯正
可能な管半径もＵＯＥの最大値に近い６０“ｘｌ、ｏｏ
″（ｘ　６０　）にすることができる。

また、従来では一方向の曲りしか矯正できなかったが、
本発明によればあらゆる方向の矯正ができ、高品質の大
径鋼管が得られる。

更には、比較的シンプルな構造であるため、既存の設備
にも改造取付けが容易であるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した概要図、第２図は第
１図の側面図、第３図は円形ハウジングとハウジング受
はローラ装置との関係を示した正面図、第４図は第３図
の要部図、第５図は曲り検出装置の作用図、第６図は第
５図とは異った態様による曲り検出装置の作用図、第７
図は第２図において円形ハウジングを９０°回転させた
ときの正面図、第８図は上下左右の曲り分布を示しだグ
ラフ、第９図は従来装置の概略図である。 １・・・ブーム、２・・・拡管ヘッド、３・・・被処理
管あるいハ拡管、４・・・アキシャルインフィールド、
５゜１０・・・曲シ矯正装置、１１・・・円形ハウジン
グ、１５・・・ハウジング受はローラ装置、２０・・・
回動起動機、２５・・・矯正押付ロール装置、３０・・
・曲り検出装置、３５・・・制御装置。 第２図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブームの先端にある拡管ヘッドに被処理管を外嵌
   挿入しその被処理管を所定長さづつ送って拡管する拡管
   装置と、拡管の曲りを矯正する矯正装置を備えた拡管・
   曲り矯正装置において、前記曲り矯正装置は、拡管を囲
   むように拡管ヘッド位置に配置されている実質的に円形
   のハウジングと、拡管に曲げモーメントを作用させ、拡
   管による反力の総和が零となるように少なくともライン
   方向に３基以上配置され、かつロールが円形ハウジング
   の内周面に伸縮自在に配置されている矯正押付ロール装
   置と、円形ハウジングをその軸回りで回動自在に支持す
   るハウジング受けローラ装置と、ハウジング受けローラ
   装置に回動力を付与する回動駆動機構と、拡管の曲り方
   向及び曲り程度を検出する曲り検出装置と、曲り検出装
   置からの信号に基づいて回動駆動機構の回転方向と回転
   角並びに矯正押付ロール装置のロール付勢力を制御する
   制御装置とから成ることを特徴とする拡管・曲り矯正装
   置。