JPS63174718A - 薄肉金属管の製造方法及び設備 - 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、金属フープから金属管を製造する方法及びそ
の設備に関し、特に薄肉金属管の製造に適する。

〔従来の技術〕

金属フープ又はシートを管状に成形して、その端縁を溶
接することにより、管体を製造するものとして、使用す
る金属の種類及び材質、必要な製品の特性及び外径、内
径、肉厚等のサイズに応じて、多種多様な方法及び設備
が使用されている。

しかしながら、薄肉で比較的径の大きい管を製造する場
合、−ＩＩに管壁の厚みを薄（することには限界がある
。

しかし、より耐蝕性、耐熱性の高い金属を素材とする管
を製造しようとするとき、これ等の特性を有する金属が
高価であるため、製品としての管の肉厚を必要最小限の
厚みとすることが要求される。また、材料の歩留りを向
上させ、生産性を上げることによって、経済的な面から
造管方法の成否が定まる。ところが、従来の工業化され
た製造方法では、薄肉化に限界があり、寸法精度、溶接
品質１歩留、加工費、設備費等にも問題がある。

この対策のため、公知の方法である心部材に薄い金属フ
ープをスパイラル状に巻き付けることにより薄肉金属管
体を製造する方法が最も有効である。たとえば、特開昭
６１−４２４２０号公報、特開昭６１−５６７２７号公
報等においては、金属フープをスパイラル状に心部材に
巻き付けながら、フープ端縁を突合せ溶接することによ
り、所定長さの管体を製造することが記載されている。

この方法によるとき、造管時に金属フープが心部材上で
支持されているため、製造しようとする管体の径が大き
な場合にあっても、製品形状が不良となることが少ない
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような一般に行われている方法においては、薄くて
柔らかい材質の金属フープを造管材料として使用すると
き、造管作業は比較的円滑に行われる。ところが、比較
的肉厚の金属フープ又は硬質材料でできた金属フープを
使用するときには、その金属フープを心部材の周面に均
一に巻き付かせること、フープ縁端の隙間を一定に保つ
ことが困難である。そのため、得られた管体に、形状不
良が生じることが避けられない、また、溶接方法によっ
ては、発生した余盛りを後で除却処理することが必要に
なる。また、造管開始時にフープの先端を中軸に固定す
る方法に能率的なものがなく、中軸に溶接して取り付け
ると、はずすときに時間を要する。一般的な問題として
、同一中軸を使用し、１本製管するごとに、あらためて
フープを切り離した後、再び中軸に取り付けるので歩留
まりが低下する６以上述べたように、生産能率が低いこ
とが問題である。

そこで、本発明は、使用する金属の材質及び金属フープ
の厚みがやや厚くても、長尺の管体を連続的に高い歩留
りで製造することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の薄肉金属管の製造方法は、以上の目的を達成す
るため、回転し進行する心部材に薄肉金属フープをスパ
イラル状に巻き付けながら造管を行うに際し、前記心部
材として互いに着脱と駆動容易な継手とを備えた構造の
中軸を使用し、初造管用には先端にクランプ機構を備え
た中軸を使用し、フープの巻付は直前に設置したローラ
ベンダによって曲げを与えると共に、中軸への緊張状態
での巻付けのためのテンションを与え、更にこれを軸方
向に動かすことによってフープ端縁間の隙間を微小制御
し、初造管時はフープの先端を折り曲げて初造管用中軸
頭部のクランプで挾んで巻付は作業を行い、フープ端縁
の突合せ溶接直後に溶接部の余盛りを押圧ロールで平坦
化し、専用の切断機で、所定長さに造管された管体を切
断した後、前記管体から中軸を引き抜き、前記管体は製
品として搬出し、前記中軸はクランプ機構を除いた部分
をフープ巻付は用心部材として循環させることにより薄
肉金属管を連続的に生産することを特徴とする。

また、本発明の薄肉金属管の製造設備は、金属フープを
連続的に供給しつつ、回転し進行する中軸に、フープを
スパイラル状に巻き付けてスパイラル管を製造する設備
において、曲げ、テンション制御及び軸方向スラスト作
動を行うプレベンダと、金属フープの管軸方向切断機と
、フープの先端を折り曲げるベンダと、フープ先端を把
むクランプ機構を備えた中軸と、頭尾部に互いに連結切
離し及び駆動力伝達に容易な構造をもつ循環使用中軸と
、突合せ溶接後余盛りを押さえるローラを備え、中軸を
回転し推進する駆動機と、管体切断機、中軸分離装置及
び中軸送り装置とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、心部材に金属フープをスパイラル状
に巻き付けながら造管を行うに際し、前記心部材として
初造管用と循環使用との２種を使用し、初造管用には頭
部にフープをクランプする機構を備えた中軸を使用して
、金属フープの先端の折り曲げた部分をクランプした後
、中軸を回転しつつ推進する。フープ供給装置から供給
されるフープは、中軸に近接する管軸に平行なローラを
もつローラベンダでプレベンドすると共に、中軸との間
にフープのテンシランが与えられる。また、中軸にスパ
イラル状に巻き付けられるフープの端縁同士は、中軸に
巻き付いた直後に突合せ溶接する。このときの端縁の隙
間は、ローラベンダがローラ軸の方向に作動することに
よって、微小な調整が行われる。

溶接完了直後に、溶接部に余盛りが残る場合は押圧ロー
ルによって押し付けられて平坦化し所定の長さに造管さ
れた管体は、ライン中に設置した切断機によって中軸を
傷つけることなく切断される。初造管から後続の中軸は
、頭尾部に継手を有し、容易に接続可能であり、駆動機
による回転力と推進力を伝達する。

切断された管体は、中軸が装着されたまま切り離され、
別ラインで分離される０分離された中軸は、初造管用を
除いて循環使用されることにより、フープ頭部のクロッ
プロスは初造管部のみで、後続のパイプは、歩留まりの
低下なく造管されることを特徴とする。また、休止時間
も少なく生産性が良い。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は本実施例の造管装置を示す側面図であり、第２
図はその平面図である。

アンコイラ−１には、予め所定の幅にスリットされてい
る肉厚０．２ｎ〜５．ＯＮの金属薄帯のコイル２が装着
されている。このコイル２は、ロール３でおさえられな
がら、アンコイラ−１から案内部材４を経て、ピンチロ
ーラ５により送り出される。

送り出されたフープ２ａは、コイルシャー６によりその
先端がカントされた後、溶接機７により先行するフープ
２ａの末端に溶接されて、連続したものとなり、ローラ
ベンダＩＯに送られる０図中、８はクランプ、９はテン
ションローラーであり、フープコイルからのフープ供給
設備は既知のものである。前記のローラベンダ１０によ
り、フープ２ａは、造管される管体の径に対応した曲率
に曲げられる。

次いで、フープ２ａは、造管内径に等しい外径寸法をも
つ中軸１１を越えて送られ、切断機１２の位置で停止す
る。フープ２ａの先端は、この切断機１２により造管軸
方向に切断された後、微送りして曲げブレス１３に挿入
される０曲げブレス１３では、その先端部を中軸に平行
な方向に且つ直角に曲げる。

この曲げられた先端部は、ローラベンダ１０によって逆
送りされ、中軸１１にクランプされる。第３図に、この
フープ２ａの先端部をクランプする機構が示されている
。すなわち、第３図＋ａ＋は中軸１１の初造管用中軸先
端部のクランプ４１１ｆｌを示す側断面図であり、同図
（ｂｌはその一部切欠き平断面図である。

この初造管用中軸１１は、先端部が外側軸３１と内側軸
３２の二重構造になっている。外側軸３１はその長手方
向に切欠き３３が形成され、内側軸３２にはその切欠き
３３に挿入される突起３４が長手方向に形成されている
。そして、外側軸３１の内面に形成された突起３５から
内側軸３２の内面の一部にかけて、ターンバックル３６
が設けられている。このターンバックル３６により、突
起３４と切欠き３３側面との間隙力９周節され、そこに
造管されるフープ２ａの先端屈曲部２ｂが挿入された後
クランプする。

先端屈曲部５ｂのクランプが完了すると、中軸駆動機１
４によって把持される中軸１１は、支持球形口−ラ１５
−１、及び受はローラ１５−２．２２に沿って回転しな
がら、前進する。これにより、中軸１１の周囲にフープ
２ａが巻き付けられる。中軸１１の前進と回転の速度比
率は、使用するコイルの幅及び製造される管体の内径に
応じて定められる。

符番ｌ〜９で指示した各部材は、同一の架台１６に載っ
ており、中軸１１に対して一定の角度で配置される。こ
の角度は、製造する管体の径及び使用するコイル２の幅
に応じて定められることは周知である。この設定角度に
架台を維持するように、アンコイラ−架台１６の下部相
当部に設けられている車輪１７が駆動され、フープ２ａ
ｌｌ送方向が設定角度になったとき、クランプ１８によ
って車輪１７をレールにクランプする。その結果、コイ
ル２の搬送方向を中軸１１に対して設定角度に維持する
ことができる。

設定角度に維持されたフープ供給装置から送り出された
フープ２ａを中軸１１にクランプして、中軸駆動機１４
により中軸１１を回転しつつ所定の速度で前進させると
、フープ２ａは、スパイラル状に中軸１１に巻き付けら
れ、管状に成形される。中軸１１が一回転すると、後続
するフープ２ａの端縁が、巻付き済みの端縁に接近する
。そこで、これら端縁相互を、溶接トーチ１９により接
合する。

この溶接トーチ１９の後方には、スカム、ダスト等を排
除するスカート２０を間において、プレスロール２１が
配置されている。このプレスロール２１によって、溶接
後に凝固して未だ高温の金属が若干盛り上がった状態に
ある場合は溶接部が圧しつぶされて、フープ２ａ面と同
一高さに近づけられる。

この作業を連続すると、シーム部がスパイラル状になっ
た管が中軸１１の表面に製造される。この間、ローラベ
ンダ１０は、テンションローラとしての機能も発揮し、
この効果によってフープ２ａが緊密に安定して巻かれる
。また、テンションのみによって中軸１１に巻き付ける
ことが困難なやや厚手のフープや、硬質又は強弾性のた
めにスプリングバックの大きな材質のフープも、テンシ
ョンとプレベンドの効果によって、中軸１１周面に容易
に巻き付けることができる。

フープ２ａをこのようにスパイラル状の管体に成形する
とき、フープ２ａの張力によって中軸１１は曲げ応力を
受ける。そこで、中軸１１の周囲に、支持球形ローラ１
５−１の外に受はローラ１５−２と２２が配置されてい
る。これらローラ１５−１．１５−２．２２により、中
軸１１は所定の位置で回転可能に保たれて、中軸１１の
曲がりや振れ等が防止される。このようにして、比較的
小さな径の長尺管であっても安定した条件の下で製造す
ることが可能となる。また、溶接点の振れがないことか
ら、一定した条件下で溶接を行うことができる。

中軸１１に巻き付けられるフープ２ａの端縁相互のギャ
ップは、溶接方法の種類に応じて適正な値に保たれる。

このとき、ギャップを常に一定に保つために、微小な調
整を行う必要がある。この調整は、中軸駆動機１４の回
転と推進との速度比を細かく制御し、微小な調整はロー
ラベンダ１０をスラスト方向に沿った移動量で制御する
ことにより行われる。したがって、フープ２ａにキャン
バ−がある場合等、フープ２ａの幅方向に変動に精度良
く対応することができる。

フープ２ａの溶接部に対応する中軸１１の表面には、事
前に金属に溶は込みや反応し難いカルシウム系の粉末等
を塗布しておく、この塗布により、溶接部が中軸１１表
面に融着することがないので、造管後の管体を中軸１１
から分離する作業が容易となる。

フープ２ａを巻き付けながら中軸１１が前進し、中軸駆
動機１４が造管設備に接近したとき、造管作業を一旦停
止し、中軸駆動機１４は、中軸１１から切り離されて後
退する。そして、中軸駆動機１４に新規な中軸１１が接
続されて、造管作業が再開される。

第４図は、この造管作業の継続を可能とするための配置
を示す図である。すなわち、新規な中軸５０が、トラン
スファ５１を経て中軸駆動機１４に送り込まれる。他方
、第１図及び第２図に示したような構造をもつ造管装置
５２によりフープ２ａが巻き付けられた中軸１１は、前
方に送られて、その先端がクランプ５３で保持される。

他方、中軸１１の後端側にある造管済みの管体５４は、
切断機５５により所定の長さに切断される。このクラン
プ５３は、造管軸頭部をつかんで、造管中の管体５４及
び中軸１１から切り離す作用をも持つ。

切断された管体５４は、その中に中軸１１を挿入したま
まで、トランスファ５６上を中軸引抜き装置５７に向け
て搬送され、造管作業が再開される。中軸引抜き装置５
７に至った管体５４の前方端は中軸１１から突出した状
態でクランプ５３により把持され、管体５４の後端部か
ら突出する中軸１１は中軸引抜き装置５７による掴まれ
る。そして、中軸引抜き装置５７を後退させることによ
り、管体５４から中軸１１が引き抜かれる。初造管部の
クランプは引き抜き前に開放する。このようにして、中
軸１１が分離された後の管体５４は、トランスファ５８
上を矢印方向に製品として搬出される。

他方、管体５４から引き抜かれた中軸１１は、初造管用
中軸以外、トランスファ５９からコンベア６０に移され
、次回使用する新規な中軸５０ａとして待機する。すな
わち、中軸１１は、造管装置５２→トランスファ５６→
トランスファ５８→中軸引抜き装置５７→トランスファ
５９→コンベア６０→中軸駆動機１４→造管装置５２の
流れとして、循環使用される。

切断後、中軸付き管を切り離して、後続の造管作業を開
始する前に、後続中軸頭部と管体は一船のクランプジグ
を使用してクランプするが、本説明図からは省略する。

以上の作業が繰り返すことにより、造管作業が行われる
。なお、第４図は、中軸１１を４本使用しているときの
レイアウトである。造管部が長くなると中軸１１の引き
抜きが困難になるが、その場合には管体５４を加熱する
ことにより引き抜き容易となる。また、造管された管体
５４の表面に生じた溶接部のスパイラル状のマークが外
観上好ましくない用途の場合、造管ライン上にバイトを
設置して、その部分を切削することにより表面仕上げす
ることができる。

第３図（Ｃ１及び［ｄｌは、この中軸１１の継手部構造
の一例を示す、同図（Ｃ１はこの中軸１１の後端部を示
した側面図、同図（ｄ）の上下はそれぞれ中軸１１の後
端部及び前端部を示した平断面図である。

すなわち、中軸１１の尾部１１ａの内部は、複数の突起
３７が横歯状に形成された継手部材３８が尾部１１ａの
内部空洞に装着されている。他方、中軸１１の先端側の
内部も同様に、継手部材３８の突起３７とは対称に凹凸
が形成された継手部材３９がその内部に装着されている
。このような両端部をもつ中軸１１を二つ突き合わせる
とき、先行する中軸１１の後端側にある継手部材３８が
後続する中軸１１の前端側にある継手部材３９に噛み合
い、二つの中軸１１は接続される。このようにして、複
数の中軸１１を接続することにより、心部材の駆動力を
伝達することができる。この接続は、中軸駆動機が造管
巻付は部に接近したとき、一旦造管を停止して駆動機は
中軸の把持を解き、新しく供給する中軸の長さの距離を
後退してトランスファー５１により供給された中軸の後
端を駆動機で把持した後、駆動機を回転せず前進して中
軸同士を噛み合わせて連結する。

このようにして、中軸を再び回転推進しフープ２ａを巻
き付けながら造管を再開する。この中軸供給のための休
止は、造管部の切断と切離し時間を使用する。すなわち
、造管頭部が、中軸引抜き装置５７に対応したクランプ
５３の位置に達したとき、造管作業を一次停止する。こ
の状態で、切断ｆｉ５５を管体５４の外周に沿って回転
させ、管体５４のみを所定の長さに切断する。このとき
に中軸１１が切断されないように、中軸の尾部１１ａ周
囲には、第３図Ｆｄｌに示すように溝部４０が予め形成
されている。

そして、切断機５５のカッターバイト部がこの溝部の位
置に停止するように、造管送り装置が停止する。また、
切断機も移動が可能である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、薄肉で径の大きな管を製造する
とき、本発明においては、初造管時に初造管用中軸を使
用してその頭部のクランプ機構に金属フープの先端を挟
み込んだ状態で中軸の周面に金属フープを巻き付けるこ
とによって、スパイラル状の管体に成形している。この
ため、初造管時の中軸へのフープクランプの着脱が容易
で能率が良い。

また、１本口の管を切り離した後は、後続の管と中軸は
一般的ジグを数個使用してクランプするので、あらため
てフープを切り離したり、フープの頭部処理をする必要
がない、中軸の補給連結のみで造管作業を再開するので
、一定の管径の管を製造する場合、連続作業が可能で能
率が良く、また、造管初期のフープ頭部が材料ロスとな
るのみで、歩留まりが大幅に向上する。

更に、プレベンドとパックテンシラン及びフープ端縁隙
間の調整機能を有するローラベンダによって、使用する
薄肉フープが比較的厚肉か硬質材料、高弾性材料であっ
ても正確に中軸に巻き付けることができ、良質の安定し
た溶接が可能となる。

その他、フープ供給、造管切断、中軸取出し。

中軸供給が流れ作業で行われ、前記配置によって生産性
を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置を示す側面図であり、
第２図は該装置の平面図、第３図は該装置において使用
する中軸を示し、第４図は該装置を組み込んだ管体製造
設備の全体配置図を示す。 ｊｉｌ　　図 第゛　２　図 第３図 （０）　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）（１））　
　　　　　　　　　　　　（ｄ）３２：内側軸　　　　
　　　４０：溝部第４図 ◇ １１：中軸　　　　　　　　５；切断機５１；トランス
ファ　　　　５８：トランスファ５２：造管袋＠　　　
　　　　５９：）ランスファ詔；クランプ　　　　　　
６０：コンベア５４：管体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転し進行する心部材に薄肉金属フープをスパイラ
   ル状に巻き付けながら造管を行うに際し、前記心部材と
   して互いに着脱と駆動容易な継手とを備えた構造の中軸
   を使用し、初造管用には先端にクランプ機構を備えた中
   軸を使用し、フープの巻付け直前に設置したローラベン
   ダによって曲げを与えると共に、中軸への緊張状態での
   巻付けのためのテンションを与え、更にこれを軸方向に
   動かすことによってフープ端縁間の隙間を微小制御し、
   初造管時はフープの先端を折り曲げて初造管用中軸頭部
   のクランプで挾んで巻付け作業を行い、フープ端縁の突
   合せ溶接直後に溶接部の余盛りを押圧ロールで平坦化し
   、専用の切断機で、所定長さに造管された管体を切断し
   た後、前記管体から中軸を引き抜き、前記管体は製品と
   して搬出し、前記中軸はクランプ機構を除いた部分をフ
   ープ巻付け用心部材として循環させることにより薄肉金
   属管を連続的に生産することを特徴とする薄肉金属管の
   製造方法。 ２、金属フープを連続的に供給しつつ、回転し進行する
   中軸に、フープをスパイラル状に巻き付けてスパイラル
   管を製造する設備において、曲げ、テンション制御及び
   軸方向スラスト作動を行うプレベンダと、金属フープの
   管軸方向切断機と、フープの先端を折り曲げるベンダと
   、フープ先端を把むクランプ機構を備えた中軸と、頭尾
   部に互いに連結切離し及び駆動力伝達に容易な構造をも
   つ循環使用中軸と、突合せ溶接後余盛りを押さえるロー
   ラを備え、中軸を回転し推進する駆動機と、管体切断機
   、中軸分離装置及び中軸送り装置とを備えたことを特徴
   とする薄肉金属管の製造設備。