(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯板を連続的に管状に成形し、突き合わせた継ぎ目部分を溶接して金属管を製造する金属管製造ラインで、３以上のロールを強制駆動して溶接後の金属管を所定寸法に仕上げるロール成形装置において、
ロール成形装置の成形ロールスタンド（１５）を、ロール駆動源からの駆動トルクを前記ロールに分配し伝達するための分配歯車機構を内蔵し共用可能なアウタースタンド（４４）と、成形管サイズに応じたロール、ロール軸及びロール軸受け等を内蔵したインナーカセット（４０）とから構成し、
該インナーカセット（４０）は前記アウタースタンド（４４）に装脱自在でロールの一括交換を可能とし、
隣接する二つのアウタースタンド（４４，４４）は、連結部材（４６）を橋架させて結合し、該アウタースタンド（４４，４４）間が開かないようにする一方、片側のアウタースタンド（４４）のスタンドフレーム（２５）からはストッパー（４７）を突設させ、前記アウタースタンド（４４，４４）間が狭くならないように構成し、
インナーカセット（４０）のカセットフレーム（４９）の略中央からは、隣接するスタンドに向かって案内筒（５３）を突設したことを特徴とする金属管の成形ロールスタンド。
【請求項２】
前記インナーカセット（４０）側のロール軸（３０ａ）と、アウタースタンド（４４）側のロール軸支持軸（３６）とを連結するためのカップリングであって、
前記ロール軸支持軸（３６）に固定された結合用カップリング（３３）の把持部（３３ａ）には、該把持部（３３ａ）に特定幅の溝部（３３ｂ）を直径方向に形成すると共に、該ロール軸（３０ａ）には、特定幅に相当する厚み分だけの先端部をすり割り状に面加工し、前記溝（３３ｂ）部には、ロール軸（３０ａ）の端部をガイドするスリーブを構成し、該ロール軸（３０ａ）の端部を前記溝部（３３ｂ）に挿入係脱可能としたことを特徴とする請求項１記載の金属管の成形ロールスタンド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯板すなわちストリップを複数台のフォーミングロールスタンドにより連続的に管状に成形し、その継ぎ目部分を電縫溶接した後、所定寸法の金属管に絞り成形するロール成形装置の成形ロールスタンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の成形ロールスタンドとしては、特開平７−１１６７２９のような強制駆動式の３ロール式成形ロールスタンド又は４ロール式成形ロールスタンドが提案されている。
いずれも、外部に別体に設けたロール駆動源からの駆動トルクをカップリングを介して成形ロールスタンド内に伝達し、該成形ロールスタンド内において、ロール軸又はロールに係合されているギアの噛み合いによって３又は４個の各ロールに駆動トルクを分配し伝達することにより、全ロールが強制駆動される構成となっている。
【０００３】
すなわち、一個の成形ロールスタンドの中には、ロール、ロール軸受け、ロール軸、ロール軸支持用軸受け及びロール回転駆動用分配歯車機構などの全ての構成部材がコンパクトに組み込まれている。
従って、製造する金属管の管外径を変更する場合には、前記カップリングで縁切りし、予め所定の管外径を有するロールを組み込んだ成形ロールスタンドと一括交換すればよく、製造寸法変更に要する時間を極めて短時間で済ませることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記強制駆動式の３ロール式成形ロールスタンド又は４ロール式成形ロールスタンドのいずれにおいても、変更後の管外径が大きい場合には、前記一括交換される成形ロールスタンドの寸法、重量も大きくなるため、このような成形ロールスタンドを予備として一式保有することは、経済的にも、保管場所の点からもユーザーにとって大きな負担となる、という問題があった。
本発明は、前記の点に鑑み、予備として保有すべき機体を従来よりも寸法、重量ともに小さくし、経済性、保管性の面から有利な金属管の成形ロールスタンドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を用いる。
請求項１においては、帯板を連続的に管状に成形し、突き合わせた継ぎ目部分を溶接して金属管を製造する金属管製造ラインで、３以上のロールを強制駆動して溶接後の金属管を所定寸法に仕上げるロール成形装置において、ロール成形装置の成形ロールスタンドを、ロール駆動源からの駆動トルクを前記ロールに分配し伝達するための分配歯車機構を内蔵し共用可能なアウタースタンドと、成形管サイズに応じたロール、ロール軸及びロール軸受け等を内蔵したインナーカセットとから構成し、該インナーカセットは前記アウタースタンドに装脱自在でロールの一括交換を可能とし、隣接する二つのアウタースタンドは、連結部材を橋架させて結合し、該アウタースタンド間が開かないようにする一方、片側のアウタースタンドのスタンドフレームからはストッパーを突設させ、前記アウタースタンド間が狭くならないように構成し、インナーカセットのカセットフレームの略中央からは、隣接するスタンドに向かって案内筒を突設したものである。
【０００６】
請求項２においては、前記インナーカセット側のロール軸と、アウタースタンド側のロール軸支持軸とを連結するためのカップリングであって、前記ロール軸支持軸に固定された結合用カップリングの把持部には、該把持部に特定幅の溝部を直径方向に形成すると共に、該ロール軸には、特定幅に相当する厚み分だけの先端部をすり割り状に面加工し、前記溝部には、ロール軸の端部をガイドするスリーブを構成し、該ロール軸の端部を前記溝部に挿入係脱可能としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、添付の図面を基に詳述する。
図１は金属管製造ラインの全体レイアウトを示す図、図２は金属管製造ライン中のフォーミングウェルディング装置、クーリング装置及びロール成形装置を示す斜視図、図３はロール成形装置の正面図、図４は成形ロールスタンドの正面断面図、図５は同じく平面断面図、図６は同じく側面断面図、図７は結合用カップリングの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、図８は成形ロールスタンドの正面図、図９は成形ロールスタンドからインナーカセットを取り外した場合の説明図であり、（ａ）はアウタースタンドの正面図、（ｂ）はインナーカセットの正面図、図１０は成形ロールスタンドの平面図、図１１は同じく側面図である。
【０００８】
まず、図１、図２により、本発明に係わる金属管製造ラインの全体構成を説明する。
マザーコイル１には帯板、いわゆるストリップが巻かれたコイルが回転可能に支持されており、該マザーコイル１の端部が引っぱり出され、コイル端部矯正装置２において、先端の曲がりなどが矯正される。
該コイル端部矯正装置２によりストリップの先端を矯正するのは、次のコイル端部切断溶接装置３において、前に通板したコイルのストリップ後端と次に通板するストリップの前端を溶接し、一本の連続したストリップに構成する場合において、溶接する端面同士に齟齬状態が発生しないようにするためである。
【０００９】
また、金属管の製造においては、多数の本数の金属管を自動的に且つ連続的に製造するため、コイルの切れ目においても、金属管製造ラインを停止させることができない。そこで、該停止をなくすために、前記コイル端部切断溶接装置３により、コイルの終端と始端とを溶接するのである。
この溶接作業の間に、前のストリップの許容長さが一杯となり、次のストリップを引っ張ることがないように、ストリップを一定量だけ貯留するためのストリップアキュムレータ４が配置されている。該ストリップアキュムレータ４には、コイル端部切断溶接装置３において溶接する時間だけのストリップ量を貯留可能な機構を具備されている。
【００１０】
該ストリップアキュムレータ４を出たストリップは、パスライン１０を通過し、コイルガイド１８から、フォーミングウェルディング装置５に供給される。該フォーミングウェルディング装置５においては、複数台、例えば６乃至８台のフォーミングロールスタンド１１を通過する間に管状に成形され、高周波溶接電源１９から電力が供給されるシーム溶接装置１２において溶接される。さらに、ビードカッター１３により溶接肉盛り部分を切削し、次いでプルアウトスタンド１４によりクーリング装置６に送り出される。
【００１１】
該クーリング装置６により溶接時の熱が冷却された金属管は、ロール成形装置７に供給され、本発明に係わる成形ロールスタンド１５により管外径を所定寸法に成形し、かつ管形状を真円に整形する作業が行われるのである。前記ロール成形装置７により仕上げられた金属管は、走行切断装置８において、一定長さに切断され、ランアウトテーブル９に並べられる。
【００１２】
なお、前記フォーミングウェルディング装置５には、回転可能に支持したロータリーベッド１６の四面の周囲に、四組のフォーミングウェルディング装置５が配置されており、該四組はそれぞれ管外径が相違するフォーミングロールスタンド１１を配置している。
これらのフォーミングウェルディング装置５は、フォーミングロールスタンド１１を回転することにより、ワンタッチで交換が可能であり、駆動モータ１７からの動力伝達部の脱着もワンタッチで行えるように構成している。
【００１３】
次に、本発明に係わる成形ロールスタンド１５及び該成形ロールスタンド１５を有するロール成形装置７の構成について、図３乃至図７により説明する。
図３に示すように、コモンベッド２０の上に前記成形ロールスタンド１５と軸駆動モータ２１が載置され、該軸駆動モータ２１には減速機構２２が一体的に構成されている。該減速機構２２からは伝動軸２３が成形ロールスタンド１５に向かって突出し、成形ロールスタンド１５の入力軸２４と連結し、該入力軸２４を駆動している。
成形ロールスタンド１５のスタンドフレーム２５の内部には、３ロールが配置されて駆動されており、金属管は該３ロールの隙間を通過する間に所定の管外径に成形されたり、真円度を出すための整形処理が行われるのである。なお、本実施例では３ロールについて説明するが、本発明においては、４ロール以上が配置された場合でも３ロールと同様な作用効果を発揮するものである。
【００１４】
図４乃至図６に示すように、前記入力軸２４上にはギア２４ａが固定され、該ギア２４ａ上方には中間ギア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが順に配設され、各ギア間は互いに噛合されている。このうちの最上部の中間ギア２６ｄは、成形ロールスタンド１５の上部に横架した右ロール伝動軸２７の右端に固定されたギア２７ａと噛合し、該右ロール伝動軸２７の左端に固定されたベベルギア２７ｂには右ロール軸支持軸３６のベベルギア３６ａが噛合されている。該右ロール軸支持軸３６は結合用カップリング３３を介して右ロール軸３０ａと連結され、該右ロール軸３０ａの先端部には右ロール３０が固設されており、前記軸駆動モータ２１からの駆動トルクが該右ロール３０に伝達される構成となっている。
【００１５】
前記ギア２４ａの下方には中間ギア２６ｅが配設され、該中間ギア２６ｅはギア２４ａと噛合すると共に、下ロール軸支持軸３７に固定されている。該下ロール軸支持軸３７は結合用カップリング３４を介して下ロール軸３１ａの右端と連結され、該下ロール軸３１ａの左端には下ロール３１が固設されており、前記軸駆動モータ２１からの駆動トルクが該下ロール３１に伝達される構成となっている。
【００１６】
また、前記中間ギア２６ｅは、その下方に配設した中間ギア２６ｆと噛合し、該中間ギア２６ｆは成形ロールスタンド１５の下部に横架した左ロール伝動軸２８の右端に固定されたギア２８ａと噛合し、該左ロール伝動軸２８の左端に固定されたベベルギア２８ｂには左ロール軸支持軸３５のベベルギア３５ａが噛合されている。該左ロール軸支持軸３５は結合用カップリング３２を介して左ロール軸２９ａと連結され、該左ロール軸２９ａの先端部には左ロール２９が固設されている。
すなわち、このように前記軸駆動モータ２１からの駆動トルクは、一本の入力軸２４を介して、左ロール２９、右ロール３０、下ロール３１の３ロールに同時に伝達される構成となっているため、ロール間の回転に位相差が生じにくく、均質な成形を行うことができるのである。
【００１７】
ここで、前記結合用カップリング３２、３３、３４の構造について、結合用カップリング３３を例にとり説明する。
図７に示すように、前記右ロール軸支持軸３６に外嵌固定された結合用カップリング３３の把持部３３ａには、該把持部３３ａにボルト３８・３８・・で固定された特定幅の溝部３３ｂを直径方向に形成すると共に、該特定幅に相当する厚み分だけ右ロール軸３０ａの先端部を面加工（すり割り状）とし、該右ロール軸３０ａの端部を前記溝部３３ｂに挿入係脱可能としている。なお、前記溝３３ｂ部には右ロール軸３０ａの端部をガイドするスリーブが配置されている。
【００１８】
従って、結合用カップリング３３から右ロール軸３０ａを離脱する場合は、結合用カップリング３３を、前記溝３３ｂの方向がインナーカセット４０の取り出し方向、すなわち、金属管の搬送方向と一致するように回動させ、その後は、そのまま、インナーカセット４０を手前に引き出すようにすればよい。なお、結合用カップリング３３に右ロール軸３０ａを装着する場合は、逆の手順で行えばよく、さらには、この際には、右ロール軸３０ａの面加工された端部を溝部３３ｂに挿入しておくだけで十分に駆動トルクを伝達することができ、特にキーやボルトなどによる固定は不要である。
【００１９】
次に、該インナーカセット４０の交換機構について、図４、図６、図８、図９により詳述する。
本発明に係わる成形ロールスタンド１５は、軸駆動モータ２１からの駆動トルクを、前記のように、各ロール２９、３０、３１に同時に伝達する分配歯車機構を内包したアウタースタンド４４と、インナーカセット４０とから成り、該インナーカセット４０はアウタースタンド４４から、次のような構成により、装脱可能となっている。
【００２０】
すなわち、インナーカセット４０正面のカセットフレーム４９には、水平方向にアウタースタンド４４から引き出すための複数の引き出しフック４８を突設し、それと共に、インナーカセット４０側にはライナー４２を設け、アウタースタンド４４側にはライナー４３を設け、該ライナー４３は前記ライナー４２に摺動可能に係合し、ロールの回転軸と直交方向に摺動できるようにしている。それと共に、前述の如く、カセットフレーム４９のロール軸２９ａ、３０ａ、３１ａを、アウタースタンド４４の結合用カップリング３３に簡単に装着し、離脱させることができる。
【００２１】
従って、インナーカセット４０の装着時には、該インナーカセット４０を回転軸と直交方向にライナー４３上を摺動させ、アウタースタンド４４に組み込むと同時に、前述の如く、インナーカセット４０のロール軸２９ａ、３０ａ、３１ａを結合用カップリング３３の溝に挿入する。その結果、ロール軸は回転方向に対しては拘束された状況となるため、回転駆動時においても抜け落ちることがない。
一方、インナーカセット４０の離脱時には、前述の如く、結合用カップリング３３の溝の方向をインナーカセット４０の取り出し方向、すなわち回転軸と直交方向と一致させた後、フック４８にワイヤー等を掛止して該ワイヤー等を牽引することにより、インナーカセット４０を回転軸と直交方向にライナー４３上を摺動させ、インナーカセット４０をアウタースタンド４４から抜き出すのである。このため、インナーカセット４０の交換には大がかりな装置は不要であり、離脱を簡単かつ確実に行うことができる。
【００２２】
なお、前記ライナー４２、４３はロール数に対応した数だけ設けられており、さらに、該ライナー４２、４３の後面には、インナーカセット４０をアウタースタンド４４に押し込んだ時の出側の位置決め用の位置決めストッパー５０を固設し、ライナー４２、４３の前面には、押し込み完了後にインナーカセット４０が外に抜け出ないための押さえプレート５１を着脱自在に付設しており、インナーカセット４０の装脱を、より安定、かつ高精度に行うことが可能な構成となっている。
【００２３】
以上にような構成からなる成形ロールスタンド１５の設置状況、および該成形ロールスタンド１５からインナーカセット４０の具体的な交換手順について、図８乃至図１１により説明する。
成形ロールスタンド１５を構成するアウタースタンド４４は、コモンベッド２０上に載置され、該コモンベッド２０と前記アウタースタンド４４の両側下部とは、クランパー５５で上から下にボルトで締結固定され、金属管生産中に、アウタースタンド４４がコモンベッド２０から離脱しないようにしている。また、アウタースタンド４４の前後下部には複数の案内ストッパー５２が設けられ、該案内ストッパー５２により前記アウタースタンド４４が拘束され、コモンベッド２０上を移動しないようにしている。
【００２４】
隣接したアウタースタンド４４・４４は、ピンとコッタ等からなる連結部材４６を橋架させて結合し、アウタースタンド４４間が開かないようにする一方、片側のアウタースタンド４４のスタンドフレーム２５からはストッパー４７を突設させ、アウタースタンド４４間が狭くならないようにしている。すなわち、前記連結部材４６、ストッパー４７によって、薄いアウタースタンド４４の自立剛性を相互に補強しあい、全体として、金属管進行方向に倒れないようにしているのである。
【００２５】
なお、インナーカセット４０のカセットフレーム４９の略中央からは、隣接するスタンドに向かって案内筒５３が突設され、該案内筒５３内を金属管がスムーズに挿通することができ、金属管が隣接するスタンドに向かって確実に進入できる構成となっている。また、アウタースタンド４４の上部には取り外し用吊手４５が立設されており、該取り外し用吊手４５を天井クレーン等で吊り上げることにより、アウタースタンド４４のコモンベッド２０上からの取り外しができるようにしている。
【００２６】
このような構成において、インナーカセット４０の交換は次のようにして行うことができる。
すなわち、コモンベッド２０上では、隣接したアウタースタンド４４の間隔は狭く、インナーカセット４０が取り出せないため、まず、アウタースタンド４４を前記取り外し用吊手４５を天井クレーン等により掛止し、一旦外部に吊り出す。そこで、アウタースタンド４４を、前記フック４８が上面となるようにして、一旦床上に降ろす。そこから、フック４８を天井クレーン等により掛止し、インナーカセット４０のみを吊り上げて取り出し、新たなロールを組み込んだインナーカセット４０に交換するのである。
交換が終了したアウタースタンド４４は、再び、天井クレーン等で前記コモンベッド２０上に載置され、前記クランパー５５や案内ストッパー５２等によりアウタースタンド４４の動きは拘束され、コモンベッド２０上を移動しないようにする。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１のように、帯板を連続的に管状に成形し、突き合わせた継ぎ目部分を溶接して金属管を製造する金属管製造ラインで、３乃至４以上のロールを強制駆動して溶接後の金属管を所定寸法に仕上げるロール成形装置において、該ロール成形装置の成形ロールスタンドを、ロール駆動源からの駆動トルクを前記ロールに分配し伝達するための分配歯車機構を内蔵し共用可能なアウタースタンドと、成形管サイズに応じたロール、ロール軸及びロール軸受け等を内蔵したインナーカセットとから構成し、該インナーカセットは前記アウタースタンドに装脱自在でロールの一括交換を可能としたので、ロール交換に必要な予備品の小型化が可能となり、予備品コストの大幅な低減や保管に必要なスペースの縮小を図ることができる。
また、連結部材、ストッパーを介装配置することによって、薄いアウタースタンドの自立剛性を相互に補強しあい、全体として、金属管進行方向に倒れないように構成しているのである。
また、インナーカセットのカセットフレームの略中央からは、隣接するスタンドに向かって案内筒を突設したので、該案内筒内を金属管がスムーズに挿通することができ、金属管が隣接するスタンドに向かって確実に進入できる構成となっている。
【００２８】
請求項２においては、請求項１記載のインナーカセット側のロール軸と、該ロール軸を軸支するアウタースタンド側のロール軸支持用軸とを連結するためのカップリングにおいて、前記ロール軸が該カップリングの回転方向には拘束され、回転軸の直径方向には係脱可能としたので、簡単な操作でロール交換を行うことができ、ロール交換に要するライン休止時間を大きく短縮できるため、ライン生産性が著しく向上するのである。
また、前記ロール軸支持軸に固定された結合用カップリングの把持部には、該把持部に特定幅の溝部を直径方向に形成すると共に、該ロール軸には特定幅に相当する厚み分だけの先端部をすり割り状に面加工し、前記溝部には右ロール軸の端部をガイドするスリーブを構成したので、該ロール軸の端部を前記溝部にスムーズに挿入係脱可能とすることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属管製造ラインの全体レイアウトを示す図である。
【図２】金属管製造ライン中のフォーミングウェルディング装置、クーリング装置及びロール成形装置を示す斜視図である。
【図３】ロール成形装置の正面図である。
【図４】成形ロールスタンドの正面断面図である。
【図５】同じく平面断面図である。
【図６】同じく側面断面図である。
【図７】結合用カップリングの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図８】成形ロールスタンドの正面図である。
【図９】成形ロールスタンドからインナーカセットを取り外した場合の説明図であり、（ａ）はアウタースタンドの正面図、（ｂ）はインナーカセットの正面図である。
【図１０】成形ロールスタンドの平面図である。
【図１１】同じく側面図である。
【符号の説明】
７  ロール成形装置
１５  成形ロールスタンド
２１  ロール駆動源
２９、３０、３１  ロール
２９ａ、３０ａ、３１ａ  ロール軸
３２、３３、３４  カップリング
３５、３６、３７  ロール軸支持用軸
４０  インナーカセット
４４  アウタースタンド
【図１】
0003613382.tif 000002
【図２】
0003613382.tif 000003
【図３】
0003613382.tif 000004
【図４】
0003613382.tif 000005
【図５】
0003613382.tif 000006
【図６】
0003613382.tif 000007
【図７】
0003613382.tif 000008
【図８】
0003613382.tif 000009
【図９】
0003613382.tif 000010
【図１０】
0003613382.tif 000011
【図１１】
0003613382.tif 000012