(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を外周面側から拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置であって、
突き合わせ部における鋼板の幅方向端部間のオフセット量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたオフセット量が所定値以上である場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整し、前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することによってもオフセット量が所定値未満にならない場合に他のケージロールの拘束力を減少させるオフセット修正制御手段と、
を備えることを特徴とする連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置。
【請求項２】
前記オフセット修正制御手段は、鋼板の外径及び板厚とケージロールの拘束力の上限値との関係を示すテーブルを備え、該テーブルから処理対象の鋼板の外径及び板厚に対応するケージロールの拘束力の上限値を読み出し、読み出された上限値まで他のケージロールの拘束力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置。
【請求項３】
前記オフセット修正制御手段は、前記検出手段によって検出されたオフセット量が所定値以上である状態が所定時間以上経過した場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置。
【請求項４】
複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を外周面側から拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御方法であって、
突き合わせ部における鋼板の幅方向端部間のオフセット量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出されたオフセット量が所定値以上である場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整し、前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することによってもオフセット量が所定値未満にならない場合に他のケージロールの拘束力を減少させるオフセット修正制御ステップと、
を含むことを特徴とする連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を外周面側から拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置及びオフセット修正制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＵＯＥ鋼管の製造工程は、素材となる厚鋼板の幅方向端部に開先加工を施す工程、Ｃ字状のプレス機を用いて厚鋼板の幅方向端部の端曲げを行った後、Ｕ字状及びＯ字状のプレス機を用いて厚鋼板の幅方向端部同士が対向するように厚鋼板を円筒形状に成形する成形工程と、円筒形状の厚鋼板を拘束し、対向する厚鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて仮付溶接する仮付溶接工程と、サブマージアーク溶接法によって厚鋼板の突き合わせ部の内外面にシーム溶接を施す本溶接工程と、拡管機を用いて鋼管の内側から拡管することによって鋼管を所定の真円度、真直度、及び外径寸法に成形する拡管工程と、を含んでいる。【０００３】
ＵＯＥ鋼管の製造工程のうち、仮付溶接工程は、溶接機の手前で円筒形状の厚鋼板を複数のケージロールで拘束しつつ、厚鋼板を搬送しながら連続的に仮付溶接を行う連続仮付溶接機を用いて行われている。この連続仮付溶接機では、鋼管の寸法仕様や本溶接工程の品質への影響等を考慮して、厚鋼板の突き合わせ部に許容量以上の段差（以下、オフセットと表記）が生じないように仮付溶接を行う必要がある。このような背景から、特許文献１には、突き合わせ部のオフセット量を検出し、オフセット量が許容量未満になるように複数のケージロールの拘束力を制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、円筒形状の厚鋼板を複数のケージロールで拘束するために必要な拘束力は厚鋼板の外径や板厚に応じて変化する。しかしながら、特許文献１記載の技術は、厚鋼板の外径や板厚を考慮せずに複数のケージロールの拘束力を制御している。このため、特許文献１記載の技術によれば、複数のケージロールの拘束力が厚鋼板の外径や板厚に適した拘束力より大きすぎるために、幅方向端部同士間の摩擦力が大きくなり、オフセットを修正できない場合がある。このような背景から、厚鋼板の外径や板厚を考慮して突き合わせ部のオフセットを修正可能な技術の提供が期待されていた。【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼板の外径や板厚を考慮して突き合わせ部のオフセットを修正可能な連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置及びオフセット修正制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置は、複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を外周面側から拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置であって、突き合わせ部における鋼板の幅方向端部間のオフセット量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出されたオフセット量が所定値以上である場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整し、前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することによってもオフセット量が所定値未満にならない場合に他のケージロールの拘束力を減少させるオフセット修正制御手段と、を備えることを特徴とする。【０００８】
本発明に係る連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置は、上記発明において、鋼板の外径及び板厚とケージロールの拘束力の上限値との関係を示すテーブルを備え、該テーブルから処理対象の鋼板の外径及び板厚に対応するケージロールの拘束力の上限値を読み出し、読み出された上限値まで前記他のケージロールの拘束力を減少させることを特徴とする。【０００９】
本発明に係る連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置は、上記発明において、前記検出手段によって検出されたオフセット量が所定値以上である状態が所定時間以上経過した場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することを特徴とする。【００１０】
本発明に係る連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御方法は、複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を外周面側から拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御方法であって、突き合わせ部における鋼板の幅方向端部間のオフセット量を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出されたオフセット量が所定値以上である場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整し、前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することによってもオフセット量が所定値未満にならない場合に他のケージロールの拘束力を減少させるオフセット修正制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置及びオフセット修正制御方法によれば、鋼板の外径や板厚を考慮して突き合わせ部のオフセットを修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置が適用される連続仮付溶接機の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す拘束装置の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、突き合わせ部のオフセット量を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４に示すレーザーセンサーの配置位置を示す模式図である。
【図６】図６は、図４に示すオフセット修正用拘束力テーブルを示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御処理の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置の構成及びその動作について説明する。
【００１４】
〔連続仮付溶接機の構成〕
始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置が適用される連続仮付溶接機の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置が適用される連続仮付溶接機の構成を示す模式図である。図２は、図１に示す拘束装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置が適用される連続仮付溶接機１は、搬送装置２と、拘束装置３と、仮付溶接トーチ４と、を主な構成要素として備えている。
【００１６】
搬送装置２は、鋼管Ｐの搬送方向に配列された複数のロール２１に掛け渡された爪２２を有するチェーン（ドックチェーン）２３によって構成されている。搬送装置２は、鋼管Ｐの後端部の下部を爪２２に引っ掛けた状態でチェーン２３を回転させることによって鋼管Ｐを搬送方向に搬送する。
【００１７】
拘束装置３は、鋼管Ｐの突き合わせ部Ｓを仮付溶接する際に鋼管Ｐを外周面側から拘束する装置である。具体的には、図２に示すように、拘束装置３は、鋼管Ｐを外周面側から拘束するように円周状に配置された８個のケージロール３１ａ〜３１ｈと、鋼管Ｐの突き合わせ部Ｓを真上から抑えるシーム抑えロール３２と、を備えている。ケージロール３１ａ〜３１ｈ及びシーム抑えロール３２は、鋼管Ｐの長さ方向に沿って一列に配列されている。
【００１８】
ケージロール３１ａ〜３１ｈ及びシーム抑えロール３２には、鋼管Ｐの径方向への圧下ストロークを個別に調整するための油圧シリンダ３３が設けられている。油圧シリンダ３３を利用してケージロール３１ａ〜３１ｈ及びシーム抑えロール３２の鋼管Ｐの径方向への圧下ストロークを調整することによって鋼管Ｐの拘束力を個別に自動制御することができる。
【００１９】
仮付溶接トーチ４は、アーク溶接装置やレーザ溶接装置によって構成されている。仮付溶接トーチ４は、拘束装置３によって拘束された鋼管Ｐの突き合わせ部Ｓを仮付溶接する。
【００２０】
このような構成を有する連続仮付け機１では、鋼管Ｐの寸法仕様や本溶接工程の品質への影響等を考慮して、鋼管Ｐの突き合わせ部Ｓにおけるオフセット量ΔＨ（図３参照）が許容量未満になるように仮付溶接を行う必要がある。そこで、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置は、以下に示すようにして仮付溶接工程を制御する。以下、図４乃至図７を参照して、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置の構成及びその動作について説明する。
【００２１】
〔オフセット修正制御装置の構成〕
始めに、図４乃至図６を参照して、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置の構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置の構成を示すブロック図である。図５は、図４に示すレーザーセンサーの配置位置を示す模式図である。図６は、図４に示すオフセット修正用拘束力テーブルを示す図である。
【００２２】
図４に示すように、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御装置１００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、レーザーセンサー１１０と、図１に示す連続仮付溶接機１とに電気的に接続されている。
【００２３】
図５に示すように、レーザーセンサー１１０は、シーム抑えロール３２と仮付溶接トーチ４との間に配設され、突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨを連続的に検出する。レーザーセンサー１１０は、検出したオフセット量ΔＨを示す電気信号をオフセット修正制御装置１００に入力する。なお、オフセット量ΔＨの検出に際して仮付溶接の外乱光の影響を回避するために、レーザーセンサー１１０の周部に光学フィルタや遮光板を設置することが望ましい。
【００２４】
図４に戻る。オフセット修正制御装置１００は、異常判定用タイマー１０１と、オフセット修正用拘束力テーブル１０２と、を備えている。異常判定用タイマー１０１は、オフセット量ΔＨが異常判定値（例えば１．０ｍｍ）以上になった時間を計測するためのものであり、オフセット量ΔＨが異常判定値以上になったタイミングで時間計測が開始され、オフセット量ΔＨが異常判定値未満になったタイミングで時間計測が終了される。オフセット修正用拘束力テーブル１０２は、図６に示すように、鋼管Ｐの外径及び板厚毎に規定されたケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇが鋼管Ｐに加える拘束力の突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨが異常判定値未満にならない場合に適用すべき設定値（＜初期値）を示すテーブルである。
【００２５】
〔オフセット修正制御処理〕
次に、図７を参照して、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御処理の流れについて説明する。
【００２６】
図７は、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、仮付溶接の実行指示が入力されたタイミングで開始となり、オフセット修正制御処理はステップＳ１の処理に進む。オフセット修正制御処理は、仮付溶接が実行されている間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００２７】
ステップＳ１の処理では、オフセット修正制御装置１００が、レーザーセンサー１１０を介して突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨを検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、オフセット修正制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ２の処理では、オフセット修正制御装置１００が、異常判定用タイマー１０１の計測時間に基づいて、オフセット量ΔＨが異常判定値を所定時間（例えば０．５秒）以上継続して超えているか否かを判別する。判別の結果、オフセット量ΔＨが異常判定値を所定時間以上継続して超えていない場合、オフセット修正制御装置１００はオフセット修正制御処理を終了する。一方、オフセット量ΔＨが異常判定値を所定時間以上継続して超えている場合には、オフセット修正制御装置１００はオフセット修正制御処理をステップＳ３の処理に進める。なお、ステップＳ１の処理によって検出されたオフセット量が異常上限判定値（例えば１．８ｍｍ）を超えた場合、オフセット修正制御装置１００は、仮付溶接を停止するように連続仮付溶接機１を制御するようにしてもよい。
【００２９】
ステップＳ３の処理では、オフセット修正制御装置１００が、ステップＳ１の処理によって検出されたオフセット量ΔＨが異常判定値未満になるように突き合わせ部Ｓの両脇に配置されているケージロール３１ａ及びケージロール３１ｈの拘束力を相対的に調整する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、オフセット修正制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ４の処理では、オフセット修正制御装置１００が、レーザーセンサー１１０を介してステップＳ３の処理後のオフセット量ΔＨを検出し、オフセット量ΔＨが異常判定値未満になっているか否かを判別する。判別の結果、オフセット量ΔＨが異常判定値未満になっていない場合、オフセット修正制御装置１００は、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力が過大であると判断し、オフセット修正制御処理をステップＳ５の処理に進める。一方、オフセット量ΔＨが異常判定値未満になっている場合には、オフセット修正制御装置１００は、オフセット修正制御処理をステップＳ６の処理に進める。
【００３１】
ステップＳ５の処理では、オフセット修正制御装置１００が、オフセット修正用拘束力テーブル１０２から鋼管Ｐの外径及び板厚に対応する突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨが異常判定値未満にならない場合に適用すべき拘束力の設定値を読み出し、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を読み出された設定値まで初期値から減少させる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、オフセット修正制御処理はステップＳ３の処理に戻る。
【００３２】
ステップＳ６の処理では、オフセット修正制御装置１００が、鋼管Ｐの突き合わせ部Ｓを溶接するように連続仮付溶接機１を制御する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連のオフセット修正制御処理は終了する。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるオフセット修正制御処理によれば、オフセット修正制御装置１００が、突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨが異常判定値を所定時間以上継続して超えている場合、オフセット量ΔＨが異常判定値未満になるように突き合わせ部Ｓの両脇に配置されているケージロール３１ａ，３１ｈの拘束力を調整し、突き合わせ部Ｓの両脇に配置されているケージロール３１ａ，３１ｈの拘束力を調整することによってオフセット量ΔＨが異常判定値未満にならない場合にはケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を減少させる。これにより、鋼板の外径や板厚を考慮して突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨを修正することができる。
【００３４】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、突き合わせ部Ｓのオフセット量ΔＨが異常判定値を所定時間以上継続して超えている場合、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を自動調整した。しかしながら、リリーフ弁（所定値以上の圧力が加わった場合に開状態となり、所定圧力を維持する弁）を用いてケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を調整する場合等、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を自動調整することが困難な場合には、溶接動作を一旦停止し、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を調整した後、溶接動作を再開することが望ましい。これにより、ケージロール３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの拘束力を自動調整した場合と同様の効果を得ることができる。また、厚鋼板の幅方向端部同士が対向するように厚鋼板を円筒形状に成形する成形工程として、Ｕ字状及びＯ字状のプレス機を用いてＵ成形及びＯ成形を実施する方法ではなく、一定のスペースを隔てて平行に配置された２本の直線状のダイの上に載置された厚鋼板のスペース上の部分をパンチで圧下するベンディングプレス方法を用いた場合でも、仮付溶接工程において本発明の技術を適用することができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、鋼板の外径や板厚に考慮して突き合わせ部のオフセットを修正することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  連続仮付溶接機
２  搬送装置
３  拘束装置
４  仮付溶接トーチ
２１  ロール
２２  爪
２３  チェーン（ドックチェーン）
３１ａ〜３１ｈ  ケージロール
３２  シーム抑えロール
３３  油圧シリンダ
１００  オフセット修正制御装置
１１０  レーザーセンサー
１０１  異常判定用タイマー
１０２  オフセット修正用拘束力テーブル
Ｐ  鋼管
Ｓ  突き合わせ部
【要約】
本発明の連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置は、複数のケージロールを用いて円筒形状の鋼板を拘束し、鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて連続的に仮付溶接する連続仮付溶接機におけるオフセット修正制御装置であって、突き合わせ部における鋼板の幅方向端部間のオフセット量を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたオフセット量が所定値以上である場合、オフセット量が所定値未満になるように前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整し、前記突き合わせ部の両脇に配置されているケージロールの拘束力を調整することによってもオフセット量が所定値未満にならない場合に他のケージロールの拘束力を減少させるオフセット修正制御手段と、を備えている。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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