(57)【要約】【課題】  成形素材としてシート材を用いた場合に問題となる材料の先端部及び尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑えつつ、少ない段数（工程数、スタンド数）で、口径が数インチから数十インチの丸管を製造できる管の成形方法及び装置を提供する。【解決手段】  ＦＰスタンド１０を一対の旋回ユニット１１，１１により構成する。ＦＰスタンド１０の次段に配置されるＦＰスタンド２０を、上ユニットに旋回ユニット２１を用い、サイドユニット及び下ユニットに成形ロール２２及び２３を用いた１スタンド、３ロール構成とする。ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１と、ＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とを近接側でオーバーラップさせる。そのオーバーラップ部分において、オープンパイプを、昇降可能な補助ボトムロール３２により支持しつつ、そのオープンパイプの両エッジ部近傍を両側のサイドサポートロール３１，３１により押圧する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形孔型を外向きに且つ揺動自在に設けた揺動ダイを無端列に連結した揺動ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットの一対を、その間に直線状で間隔が漸減する成形区間が形成されるように対向配置し、その成形区間に進入する成形素材をボトムロール群で支持しつつ当該成形素材の両エッジ部を両側の成形孔型が拘束して同期移動すると共に、両側の成形孔型が揺動角度を変化させることにより、前記成形素材をオープンパイプへ連続的に曲げ成形するＢＤスタンドと、
成形孔型を外側に向けた孔型ダイを無端列に連結したダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向の一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドとを直列配置すると共に、
ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置して、管の成形を行う管の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＢＤスタンドとＦＰスタンドとの間で旋回ユニットをオーバーラップさせるべく、旋回ユニットＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットの成形終端側の端部間に、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの成形始端側の端部を挿入配置して、管の成形を行う管の成形方法。
【請求項３】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分に一対以上配置して管の成形を行う管の成形方法。
【請求項４】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分まで延長配置して管の成形を行う管の成形方法。
【請求項５】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分に一対以上配置し、且つＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットのオーバーラップ部分まで延長配置して管の成形を行う管の成形方法。
【請求項６】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＢＤスタンドにおけるボトムロール群は、ロール面が大きな半径の円弧面から順次小さな半径の円弧面となる複数の凹ロールからなる管の成形方法。
【請求項７】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置し、補助ボトムロールのパスライン高さを調整して管の成形を行う管の成形方法。
【請求項８】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置すると共に、ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、ＦＰスタンドにおける絞り量、ＳＺスタンドにおける絞り量、及び補助ボトムロールのパスライン高さを調整して管の成形を行う管の成形方法。
【請求項９】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットは、各孔型ダイの内面中央部にフィンを有する管の成形方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの各孔型ダイ列からフィンを省略し、ＦＰスタンド内でオープンパイプの内面仮付け溶接を行う管の成形方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の管の成形方法において、
ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、更にその次段に、オープンパイプを外面側から拘束しつつ、オープンパイプの両エッジ部を外面溶接するＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の成形方法。
【請求項１２】
成形孔型を外側に向けた孔型ダイを無端列に連結したダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向の一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドの次段に、上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、
更にその次段に、オープンパイプを外面側から拘束しつつ、オープンパイプの両エッジ部を外面溶接するＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の管の溶接方法において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットは、各孔型ダイの内面中央部にフィンを有する管の溶接方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の管の溶接方法において、
ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の管の溶接方法において、
ＦＰスタンドは、旋回ユニットの各孔型ダイからフィンを省略した複合型ＳＺスタンドである管の溶接方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置すると共に、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドの次段に配置されたロール型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置すると共に、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドの次段に配置されたロール型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置すると共に、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置し、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドにおいてオープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、少なくとも上側の内面支持ローラが複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずれる位置へ配置すると共に、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に内面溶接用の溶接トーチを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接し、続けて外面溶接する管の溶接方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の管の溶接方法において、
複合型ＳＺスタンドにおいてオープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、少なくとも上側の内面支持ローラが複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずれる位置へ配置すると共に、
その上側内面用の内面支持ローラの更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラを配置し、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置には内面溶接用の溶接トーチを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接し、続けて外面溶接する管の溶接方法。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の管の溶接方法において、
ＴＷスタンドを省略して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接する管の溶接方法。
【請求項２３】
成形孔型を外向きに且つ揺動自在に設けた揺動ダイを無端列に連結した揺動ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットの一対を、その間に直線状で間隔が漸減する成形区間が形成されるように対向配置し、その成形区間に進入する成形素材をボトムロール群で支持しつつ当該成形素材の両エッジ部を両側の成形孔型が拘束して同期移動すると共に、両側の成形孔型が揺動角度を変化させることにより、前記成形素材をオープンパイプへ連続的に曲げ成形するＢＤスタンドと、
成形孔型を外側に向けた孔型ダイを無端列に連結したダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向の一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドとを直列配置すると共に、
ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置した管の成形装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＢＤスタンドとＦＰスタンドとの間で旋回ユニットをオーバーラップさせるべく、旋回ユニットＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットの成形終端側の端部間に、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの成形始端側の端部を挿入配置した管の成形装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分に一対以上配置した管の成形装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分まで延長配置した管の成形装置。
【請求項２７】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分に一対以上配置し、且つＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットのオーバーラップ部分まで延長配置した管の成形装置。
【請求項２８】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＢＤスタンドにおけるボトムロール群は、ロール面が大きな半径の円弧面から順次小さな半径の円弧面となる複数の凹ロールからなる管の成形装置。
【請求項２９】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置し、補助ボトムロールのパスライン高さを調整可能とした管の成形装置。
【請求項３０】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置すると共に、ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、ＦＰスタンドにおける絞り量、ＳＺスタンドにおける絞り量、及び補助ボトムロールのパスライン高さを調整可能とした管の成形装置。
【請求項３１】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットは、各孔型ダイの内面中央部にフィンを有する管の成形装置。
【請求項３２】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの各孔型ダイからフィンを省略し、ＦＰスタンド内でオープンパイプの内面仮付け溶接を行う管の成形装置。
【請求項３３】
請求項２３に記載の管の成形装置において、
ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、更にその次段に、オープンパイプを外面側から拘束しつつ、オープンパイプの両エッジ部を外面溶接するＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の成形装置。
【請求項３４】
成形孔型を外側に向けた孔型ダイを無端列に連結したダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向の一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドの次段に、上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、
更にその次段に、オープンパイプを外面側から拘束しつつ、オープンパイプの両エッジ部を外面溶接するＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の管の溶接装置において、
ＦＰスタンドにおける旋回ユニットは、各孔型ダイの内面中央部にフィンを有する管の溶接装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の管の溶接装置において、
ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項３７】
請求項３４に記載の管の溶接装置において、
ＦＰスタンドは、旋回ユニットの各孔型ダイからフィンを省略した複合型ＳＺスタンドである管の溶接装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項３９】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置すると共に、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項４０】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドの次段に配置されたロール型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置すると共に、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項４１】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドの次段に配置されたロール型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置すると共に、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置し、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接装置。
【請求項４２】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドにおいてオープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、少なくとも上側の内面支持ローラが複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずれる位置へ配置すると共に、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置に内面溶接用の溶接トーチを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接し、続けて外面溶接する管の溶接装置。
【請求項４３】
請求項３７に記載の管の溶接装置において、
複合型ＳＺスタンドにおいてオープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、少なくとも上側の内面支持ローラが複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずれる位置へ配置すると共に、
その上側内面用の内面支持ローラの更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラを配置し、
複合型ＳＺスタンドの絞り位置には内面溶接用の溶接トーチを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接し、続けて外面溶接する管の溶接装置。
【請求項４４】
請求項４２又は４３に記載の管の溶接装置において、
ＴＷスタンドを省略して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接する管の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料コイルや所要長さのシート状金属材料より丸管などを製造するのに用いられる管の成形方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管の成形法の一つとしてＯＤＦと呼ばれるものがある。その一つが、無端ダイ列により巨大成形ロールを仮想した巨大成形円弧による成形法であり、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この成形法は、成形孔型を外向きに設けた孔型ダイを無端列に連結した孔型ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを用いるものであり、巨大成形ロールによる成形と同等の効果を小型の成形スタンドにより得ることができる。
【０００４】
通常は、この旋回ユニットを上ユニット、下ユニット、及び両側のサイドユニットに用いることにより、例えばサイジングスタンド、フィンパススタンドなどとしての適用が考えられている。
【０００５】
今一つのＯＤＦが、一対の無端ダイ列の間で板材の両エッジ部を拘束してダイが移動することにより、板材を平板からオープンパイプへ曲げ成形する成形法であり、特許文献２に記載されている。
【０００６】
この成形法は、成形孔型を外向きに且つ揺動自在に設けた揺動ダイを無端列に連結した揺動ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットの一対を、その間に直線状で間隔が漸減する成形区間が形成されるように対向配置し、その成形区間に進入する成形素材をボトムロール群で支持しつつ当該成形素材の両エッジ部を両側の成形孔型が拘束して同期移動すると共に、両側の成形孔型が揺動角度を変化させることにより、前記成形素材をオープンパイプへ連続的に曲げ成形する。
【０００７】
この成形スタンドをブレークダウンスタンド（ＢＤスタンド）に用い、その下流側に２〜３段のフィンパスロールスタンド、及びスクイズロールスタンドを配置することにより、数段という比較的少ない段数（工程数、スタンド数）で、高品質な溶接管を簡単に製造することができる。しかも、成形素材としてシート材を用いた場合にも、材料先端部及び材料尾端部にタレなどの非定常な変形を起こすことが少ない。
【０００８】
しかしながら、口径が数インチから数十インチの丸管を製造することまでは困難である。
【０００９】
すなわち、成形素材としてシート材を用いた場合に特に問題となる材料の先端部及び尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑えつつ、少ない段数（工程数、スタンド数）で、口径が数インチから数十インチの丸管を製造できるパイプ成形法は未だ提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５０５７４６７号公報
【特許文献２】特許第５５２３５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、成形素材としてシート材を用いた場合に特に問題となる材料の先端部及び尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑えつつ、少ない段数（工程数、スタンド数）で、口径が数インチから数十インチの丸管を製造できる管の成形方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明者らは、揺動ダイを無端列に連結した揺動ダイ列を無限軌道上で旋回移動させる一対の旋回ユニットをＢＤスタンドとし、その下流側にフィンパスロールスタンド、スクイズロールスタンドを直列に配置して管を成形する方法に着目し、その成形性を更に高めることを目的として、フィンパスロールスタンドの代わりに、孔型ダイを無端列に連結した孔型ダイ列を無限軌道上で旋回移動させる旋回ユニットを上ユニット、下ユニット、及び両側のサイドユニットの全てに用いた４ユニットのフィンパススタンド（ＦＰスタンド）を配置することを検討した。
【００１３】
その結果、成形性が向上し、ブレークダウン開始からフィンパス終了までを２工程で済ませることができるものの、ＦＰスタンドの４ユニット化により設備コストが高騰すること、ツール交換時間が長くなること、異物混入の問題が生じることなどが判明した。
【００１４】
そこで、本発明者らはＦＰスタンドの上ユニットにのみ旋回ユニットを適用し、下ユニット及び両側のサイドユニットについてはロールで代用することを検討した。その結果、高い成形性が維持されつつ、設備コストの問題、ツール交換時間の問題、異物混入の問題が解決されることが判明した。
【００１５】
加えて、ＢＤスタンドとＦＰスタンドとの間で旋回ユニットのパスライン周りの位相がずれることにより、両方の旋回ユニットを近接配置することができ、オーバーラップさせることも可能であるので、ブレークダウン開始からフィンパス終了まで材料を連続的に切れ目なく拘束することができ、成形性を飛躍的に高める得ることが判明した。
【００１６】
すなわち、ＢＤスタンドにおいては一対の旋回ユニットがパスセンターの両側に左右ユニットとしてＶ状に配置され、ＦＰスタンドにおいては１つの旋回ユニットがパスセンター上に上ユニットとして垂直配置されることから、両方の旋回ユニットを近接配置しても相互の干渉が回避され、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットの成形終端側の端部間（円弧状の旋回リターン部間）に、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの成形始端側の端部（円弧状の旋回リターン部）を挿入配置することも可能となるので、スタンド間でのスプリングパックを非常に小さく抑制できる。
【００１７】
特に、成形素材がシート材である場合、材料先端部及び材料尾端部は成形性が悪いために、ロール成形そのものが困難であったが、この方法では、材料先端部から材料尾端部までの成形性が一様であり、両端部の切除の必要性もなくなることから、コイル材はもとより、両端部の成形性が特に悪いシート材でも歩留りの良好な成形が可能となる。
【００１８】
また、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを直列に近接配置し、好ましくは近接側で両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを旋回ユニットの近接部分に配置することの有効性、ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を旋回ユニットの近接部分まで延長配置ことの有効性、及びＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置し、補助ボトムロールのパスライン高さを調整することの有効性が判明した。
【００１９】
加えて、旋回ユニットを使用したＢＤスタンド及びＦＰスタンドを直列に近接配置した場合、或いはブレイクダウンロールスタンド群の次段にＦＰスタンドを近接配置した場合、ブレークダウン開始からフィンパスまでの成形性が良いため、ＦＰスタンドの下流側に、上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるサイジングロールスタンド（ＳＺスタンド）を配置するだけで、次のスタンドで外面溶接が可能になり、全体として少ない段数（工程数、スタンド数）で溶接管が製造可能となることが判明した。
【００２０】
外面溶接のためのスタンド、すなわち外面溶接スタンドは、例えばタックウエルドスタンド（ＴＷスタンド）であり、そのＴＷスタンドは、具体的には、素管長手方向に沿うように小径ローラを多数個並列配置したローラビームを、オープンパイプの周方向の複数箇所に配置したローラビームスタンドであり、オープンパイプの頂上部にＴＩＧ溶接機等の溶接機を配置することにより、オープンパイプの両エッジ部を外面側から連続的に溶接する。
【００２１】
また、頂上部に配置されるローラビームを短くして、その下流側に溶接機の配置スペースを確保したＴＷスタンドである。また、下部に配置されるローラビームを複数の凹ロールからなるボトムロール群に置換したＴＷスタンドである。
【００２２】
溶接に関しては、更に、前記外面溶接の品質を向上させるためには、ＳＺスタンドの絞り位置に、素管（オープンパイプ）の上側内面及び下側内面をそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、素管（オープンパイプ）内に配置されたマンドレルを用いて配置するのが有効なこと、具体的には、ＳＺスタンドの絞り位置への上下一対の内面支持ローラの配置により、素管（オープンパイプ）の溶接される予定の両エッジ部端面の当接状態が極めて良好となり、続いて行われる外面溶接の品質が一定で且つ良好に維持されることが判明した。
【００２３】
更に、旋回ユニットを使用したＢＤスタンド及びＦＰスタンドを直列に近接配置した場合、或いはブレイクダウンロールスタンド群の次段にＦＰスタンドを近接配置した場合、ブレークダウン開始からフィンパスまでの成形性が良く、加えてＢＤスタンドが成形素材を両エッジにて周方向でも拘束するため、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットにおいては孔型ダイにフィンが必ずしも必要でなくなり、そのフィンを排除してＦＰスタンドにスクイズ機能（両エッジを密着させる機能）を付与できることが可能になることが判明した。ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの各孔型ダイからフィンを排除したものを、ＦＰスタンドの下流側に配置されるローラ型のＳＺスタンドと区別するために、複合型ＳＺスタンド（旋回ユニットとロールユニットの複合型ＳＺスタンド）と称する。
【００２４】
更に、その複合型ＳＺスタンドに関しては、複合型ＳＺスタンドでの絞り位置で素管（オープンパイプ）内に、その素管（オープンパイプ）の上側内面及び下側内面をそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、素管（オープンパイプ）内に配置されたマンドレルを用いて配置し、好ましくは、その上流側に位置して、素管（オープンパイプ）の上側内面を当接支持するフィン付き上面支持ローラを前記マンドレルを用いて配置することにより、絞り位置でのスクイズ機能、更にはその上流側でのフィンによるローリング防止機能が相乗して、溶接予定の両エッジ端面の突き合わせ位置が指定どおり保持されることにより外面溶接品質が更に向上すること、更に、前述のローラ型ＳＺスタンドでの絞り位置への上下１対の内面支持ローラの配置と相乗することにより、外面溶接品質が更に一層向上することが判明した。
【００２５】
更に又、かかる複合型ＳＺスタンドへのマンドレルによる上下１対の内面支持ローラの配置、好ましくは上下１対の内面支持ローラの配置及びフィン付き内面支持ローラの配置による両エッジ端面の当接状態の向上効果、更には溶接シーム位置の保持によるならば、それらの内面支持ローラ、特に上側内面用の内面支持ローラを絞り位置の下流側へずらして配置し、絞り位置には溶接トーチを配置することにより、極めて溶接品質の高い内面溶接が可能となり、その結果、溶接スタンド、更にはローラ型ＳＺスタンド省略可能となることが判明した。
【００２６】
本発明はかかる知見を基礎として開発されたものであり、
成形孔型を外向きに且つ揺動自在に設けた揺動ダイを無端列に連結した揺動ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットの一対を、その間に直線状で間隔が漸減する成形区間が形成されるように対向配置し、その成形区間に進入する成形素材をボトムロール群で支持しつつ当該成形素材の両エッジ部を両側の成形孔型が拘束して同期移動すると共に、両側の成形孔型が揺動角度を変化させることにより、前記成形素材をオープンパイプへ連続的に曲げ成形するＢＤスタンドと、
成形孔型を外側に向けた孔型ダイを無端列に連結したダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持すると共に、その旋回方向の一部の孔型内に、巨大成形ロールを想定した巨大半径の円弧を付与した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドとを直列配置すると共に、
ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接側でオーバーラップさせるべく、旋回ユニットＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットの成形終端側の端部間に、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの成形始端側の端部を挿入配置して、管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００２７】
かかる管の成形方法及び装置は、図１及び図２、或いは図３に示される。図中、１０はＢＤスタンド、１１，１１は同ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット、１２は同ＢＤスタンド１０おけるボトムロール群、２０はＦＰスタンド、２１は同ＦＰスタンド２０における旋回ユニット、２２は同ＦＰスタンド２０におけるサイドユニットロール、２３は同ＦＰスタンド２０における下ユニットロール、３０はＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とのオーバーラップ部分である。図１及び図２、或いは図３ではＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とは近接しており、図１及び図２では特にオーバーラップ部分３０が形成されている。
【００２８】
すなわち、本発明は、一対の旋回ユニットを用いた小規模でサイズ変更が容易なＢＤスタンドにより、平板からオープンパイプへの成形を１工程で完了すると共に、ＢＤスタンドを出たオープンパイプをスプリングバックさせることなくＦＰスタンドへ送り、ＦＰスタンドでは、上ユニットにのみ旋回ユニットを用いた小規模でサイズ変更が容易な１スタンド構成により、効率的なフィンパス成形を行うものである。
【００２９】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分に一対以上配置して管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００３０】
かかる管の成形方法及び装置は図４に示される。図中、３１がオーバーラップ部分３０に配置されたサイドサポートロールである。
【００３１】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分まで延長配置して管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００３２】
かかる管の成形方法及び装置は図５に示され、３２がオーバーラップ部分３０に延長配置されたボトムロールである。
【００３３】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分に一対以上配置し、且つＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分まで延長配置して管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００３４】
かかる管の成形方法及び装置は図６に示される。
【００３５】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける下ユニットロールの上流側に、当該下ユニットロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置し、補助ボトムロールのパスライン高さを調整して管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００３６】
かかる管の成形方法及び装置は図７に示され、２４が補助ボトムロールである。前述のオーバーラップ部分３０へ延長配置されたボトムロール３２は、この補助ボトムロール２４を兼ねることができる。
【００３７】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置すると共に、ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、ＦＰスタンドにおける絞り量、ＳＺスタンドにおける絞り量、及び補助ボトムロールのパスライン高さを調整して管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００３８】
かかる管の成形方法及び装置は図８に示され、４０がＦＰスタンド２０の次段に配置されたＳＺスタンド、４１がその上下２方ロール、４２がその左右の２方ロールである。
オーバーラップ部分３０へ延長配置されたボトムロール３２は、補助ボトムロール２４を兼ねる。
【００３９】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの各孔型ダイの内面中央部にフィンを設けて、管の成形を行う管の成形方法及び装置である。
【００４０】
本発明は又、前記フィンを省略するか、フィンに代えて、内面仮付け溶接用の凹状逃げ部を各孔型ダイの内面中央部に設けて、ＦＰスタンド内でオープンパイプの内面仮付け溶接を行う管の成形方法及び装置である。
【００４１】
本発明は又、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドの次段にＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の成形方法及び装置である。
【００４２】
ＴＷスタンドは、例えば、素管長手方向に沿うように小径ローラを多数個並列配置したローラビームを、オープンパイプの周方向の複数箇所に配置したローラビームスタンドであり、オープンパイプの頂上部にＴＩＧ溶接機等の溶接機を配置することにより、オープンパイプの両エッジ部を外面側から連続的に溶接する。ローラビームがオープンパイプの頂上部に配置される場合は、そのローラビームを短くして、溶接機の配置スペースを確保する。
【００４３】
また、本発明は、ＦＰスタンドの次段にＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンドを配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法及び装置である。
【００４４】
ＴＷスタンドは、例えば、素管長手方向に沿うように小径ローラを多数個並列配置したローラビームを、オープンパイプの周方向の複数箇所に配置したローラビームスタンドであり、オープンパイプの頂上部にＴＩＧ溶接機等の溶接機を配置することにより、オープンパイプの両エッジ部を外面側から連続的に溶接する。ローラビームがオープンパイプの頂上部に配置される場合は、そのローラビームを短くして、溶接機の配置スペースを確保する。
【００４５】
本発明は又、ＦＰスタンドの次段にＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンドを配置した上で、ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法及び装置である。
【００４６】
本発明は又、ＦＰスタンドをその旋回ユニットにおける孔型ダイのフィンを排除して複合型ＳＺスタンドとなし、当該複合型ＳＺスタンドの次段にローラ型ＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンドを配置した上で、前記複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置し、望ましくは、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法及び装置である。
【００４７】
本発明は又、ＦＰスタンドをその旋回ユニットにおける孔型ダイのフィンを排除して複合型ＳＺスタンドとなし、当該複合型ＳＺスタンドの次段にローラ型ＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンドを配置した上で、前記ローラ型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラをマンドレルを用いて配置すると共に、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、マンドレルを用いて配置し、好ましくは、その更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラをマンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで外面溶接する管の溶接方法及び装置である。
【００４８】
本発明は又、ＦＰスタンドをその旋回ユニットにおける孔型ダイのフィンを排除して複合型ＳＺスタンドとなした上で、当該複合型ＳＺスタンドにおいてオープンパイプの上側内面及び下側内面をオープンパイプ内からそれぞれ当接支持する上下１対の内面支持ローラを、オープンパイプ内に配置されたマンドレルにより、少なくとも上側の内面支持ローラが複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずれる位置へ配置し、望ましくは、その上側内面用の内面支持ローラの更に上流側に、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラを前記マンドレルを用いて配置し、複合型ＳＺスタンドの絞り位置には溶接トーチを前記マンドレルを用いて配置して、オープンパイプの両エッジ部をインラインで内面溶接する管の溶接方法及び装置である。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の管の成形方法及び装置は、無端の揺動ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットの一対によりＢＤスタンドを構成し、その下流側に、無端の孔型ダイ列を無限軌道上で旋回可能に支持した旋回ユニットを上ユニットに用い、下ユニット及びサイドユニットにロールを用いたＦＰスタンドを配置すると共に、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置したことにより、ブレークダウン開始からフィンパス終了までを２工程で効率よく成形できる。また、ＢＤスタンド及びＦＰスタンドに旋回ユニットを採用することにより、本質的に成形性に優れる上に、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置したことにより、両スタンド間でのオープンパイプのスプリングバックが抑制されるので、成形素材としてシート材を用いた場合に特に問題となる材料先端部及び材料尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑制でき、シート材の成形を可能にすると共に、両端部の変形による材料ロスを減じることができる。
【００５０】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分まで延長配置したことにより、両スタンド間でのオープンパイプのスプリングバックをより効果的に抑制できるので、成形性に優れ、特に成形素材としてシート材を用いた場合に問題となる変形、及びこれによる材料ロスをより一層低減できる。
【００５１】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＢＤスタンドを出たオープンパイプのエッジ部近傍を押圧可能なサイドサポートロールを、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分に一対以上配置し、且つＢＤスタンドにおけるボトムロール群を、前記旋回ユニットの近接部分、好ましくはオーバーラップ部分まで延長配置したことにより、両スタンド間でのオープンパイプのスプリングバックをより効果的に抑制できるので、成形性に優れ、特に成形素材としてシート材を用いた場合に問題となる変形、及びこれによる材料ロスをより一層低減できる。
【００５２】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置し、補助ボトムロールのパスライン高さを調整可能としたことにより、ＢＤスタンドで問題となるオープンパイプの反り、特に上反りを効果的に矯正できるので、成形性に優れる。
【００５３】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける下ロールの上流側に、当該下ロールに近接させて補助ボトムロールを昇降可能に配置すると共に、ＦＰスタンドの次段に上下２方ロール又は上下左右の４ロールからなるＳＺスタンドを配置し、ＦＰスタンドにおける絞り量、ＳＺスタンドにおける絞り量、及び補助ボトムロールのパスライン高さを調整可能としたことにより、口径が数インチから数十インチの丸管を効率的に、且つ成形性よく製造できる。
【００５４】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、ＦＰスタンドにおける旋回ユニットの各孔型ダイの内面中央部にフィンを設けることにより、ＦＰスタンドでの成形性をより高めることができる。
【００５５】
また、本発明の管の成形方法及び装置は、ＢＤスタンドにおける一対の旋回ユニットとＦＰスタンドにおける旋回ユニットとを近接配置し、好ましくは両方の旋回ユニットをオーバーラップさせた上で、前記フィンを省略するか、フィンに代えて、内面仮付け溶接用の凹状逃げ部を各孔型ダイの内面中央部に設けて、ＦＰスタンド内でオープンパイプの内面仮付け溶接を行うことにより、薄肉材の成形可能限界を広げることができる。
【００５６】
すなわち、本発明の管の成形方法及び装置においては、ＦＰスタンド出側でバックリングが生じないため、サイジングスタンドでラップが生じない。このため、サイジングスタンドで大きな絞りを付加することができ、本質的に高い真円度が得られる。それでも、薄肉材の場合は成形が容易でないが、ＦＰスタンド内でオープンパイプの内面仮付け溶接を行うことにより、薄肉材の場合も成形が容易となるので、薄肉材の成形可能限界を広げることができ、その効果は大きい。前記補助ボトムロールは、その昇降により、オープンパイプの真円度を調整することができる。
【００５７】
また、本発明の管の溶接方法及び装置は、ＦＰスタンドの次段にＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンド等の外面溶接スタンドを配置することにより、全体として少ない段数（工程数、スタンド数）で溶接管の製造を可能とする。
【００５８】
また、本発明の管の溶接方法及び装置は、ＦＰスタンドの次段にＳＺスタンドを配置し、更にその次段にＴＷスタンド等の外面溶接スタンドを配置した上で、ＳＺスタンドの絞り位置に上下１対の内面支持ローラを配置することにより、外面溶接品質を更に向上させることができる。
【００５９】
また、本発明の管の溶接方法及び装置は、ＦＰスタンドをその旋回ユニットにおける孔型ダイのフィンを排除して複合型ＳＺスタンドとなし、当該複合型ＳＺスタンドの次段にローラ型ＳＺスタンドを配置し、更にその次段に外面溶接スタンドを配置した上で、前記複合型ＳＺスタンドの絞り位置に上下１対の内面支持ローラを配置すると共に、その上流側に位置して、フィン付き上面支持ローラを配置することにより、外面溶接品質を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明の管の溶接方法及び装置は、ＦＰスタンドをその旋回ユニットにおける孔型ダイのフィンを排除して複合型ＳＺスタンドとなし、当該複合型ＳＺスタンドにおいて上下１対の内面支持ローラを、複合型ＳＺスタンドの絞り位置の上流側へずらして配置すると共に、その更に上流側にフィン付き上面支持ローラを配置し、複合型ＳＺスタンドの絞り位置に対しては溶接トーチを配置することにより、オープンパイプの両エッジ部をインラインで効率的に内面溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の構成を示す管の成形装置の平面図である。
【図２】同構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図３】本発明の別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図４】本発明の更に別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図５】本発明の更に別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図６】本発明の更に別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図７】本発明の更に別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図８】本発明の更に別の構成を示す管の成形装置の側面図である。
【図９】本発明の実施形態を示す成形装置の主要部であるＢＤスタンド及びＦＰスタンドの側面図である。
【図１０】同成形装置の主要部であるオーバーラップ部分の平面図である。
【図１１】同オーバーラップ部分の正面図である。
【図１２】同成形装置の主要部であるＦＰスタンドの旋回ユニットの３面図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が正面図である。
【図１３】同ＦＰスタンドに使用される成形ダイの縦断正面図で、（ａ）はフィンつき、（ｂ）はフィンなし（内面仮付け溶接用の凹状逃げ部つき）、（ｃ）はフィンなし  （逃げ部なし）を示す。
【図１４】同成形装置におけるＢＤスタンドから後の構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態を示す管の溶接装置の側面図である。
【図１６】図１５中のＡ−Ａ線断面矢示図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態を示す管の溶接装置の側面図である。
【図１８】図１７中のＢ−Ｂ線断面矢示図である。
【図１９】図１７中のＣ−Ｃ線断面矢示図である。
【図２０】図１７中のＤ−Ｄ線断面矢示図である。
【図２１】本発明の更に別の実施形態を示す管の溶接装置の側面図である。
【図２２】図２１中のＥ−Ｅ線断面矢示図である。
【図２３】図２１中のＦ−Ｆ線断面矢示図である。
【図２４】図２１中のＧ−Ｇ線断面矢示図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下に本発明の実施形態を説明する。
【００６３】
本実施形態の成形装置は溶接管を製造するものである。この成形装置は、図９〜１１に示すように、上流側から下流側へ直列配置されたＢＤスタンド１０とＦＰスタンド２０とを具備している。ＢＤスタンド１０の上流側には、図示していないが、ＢＤスタンド１０へ向けてエントリーガイド、エッジベンド、及びリバースベンド用の各ロールスタンドが順に配置されている。一方、ＦＰスタンド２０の下流側には、図１４に示すように、上流側から下流側へ向けてＳＺスタンド４０とＴＷスタンド５０が順に配置されている。
【００６４】
ＢＤスタンド１０は、パスセンターを挟んで左右対称に対向配置された一対の旋回ユニット１１，１１と、パスセンターの下方に配置されたボトムロール群１２とを有しており、帯状またはシート状の成形素材を一対の旋回ユニット１１，１１間を通過する間にボトムロール群１２と共同して平板状からオープンパイプにまで成形する。以下、パスセンターの方向（管軸方向）をｙ方向、パスセンターの方向に直角な水平方向（横幅方向）をｘ方向、高さ方向をｚ方向と称す。また、図示の都合上、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１は、中央部を省略することにより、寸法をｙ方向でのみ約１／３に短縮されている。
【００６５】
個々の旋回ユニット１１は、パスラインの方向（ｙ方向）に長い長円形の無限軌道上を無端ダイ列１１ａが旋回移動する構成である。具体的には、ｙ方向に間隔をあけて配置された前後一対のスプロケットユニット１１ｂ，１１ｂ間に前記無端ダイ列１１ａが張設されており、前後一対のスプロケットユニット１１ｂ，１１ｂの一方又は両方が回転駆動されることにより、前記無端ダイ列１１ａは長円形の無限軌道上を旋回移動する。
【００６６】
両側の旋回ユニット１１，１１は、図２及び図３に示されるように、正面から見てＶ状に組み合わされており、近接対向側の直線軌道部間を成形素材が通過する成形区間とすると共に、当該成形区間における両側の直線軌道間の間隔が上流側から下流側へ向けて漸減するようにｘ方向で傾斜配置されている。
【００６７】
前記無端ダイ列１１ａは、多数個の成形ダイ１１ｃがダイホルダー１１ｄを介して旋回方向に連結されることにより構成されている。個々の成形ダイ１１ｃは、成形素材のエッジ部に係合する断面Ｌ状の成形孔型を旋回長円の外側に向けており、成形素材のエッジ部に対する係合角度を変化させるべくダイホルダー１１ｄ内に揺動自在に支持されている。そして、各成形ダイ１１ｃは、成形区間を移動するとき、その移動に伴って揺動角度を連続的に変化させ、エッジ部に対する係合角度を変化させる。具体的には、成形区間の上流側から下流側へ移動するにつれて、断面Ｌ状の成形孔型を徐々に下へ向ける。
【００６８】
この角度変化のために、成形区間に沿って直線状の倣い軌道が配設されており、ダイホルダー１１ｄの側には、倣い軌道をダイホルダー１１ｄが倣うことによる直線運動を成形ダイ１１ｃの揺動運動に変換するラックアンドピニオンなどの変換機構が付設されている。
【００６９】
両側の旋回ユニット１１，１１は、図示されない可動架台上に設置されており、可動架台の作動により、成形区間における両側の直線軌道間の間隔等を自在に変化させる。
【００７０】
ここにおける成形ダイ１１ｃは揺動することが大きな特徴点であるので、この成形ダイ１１ｃを特に揺動ダイ１１ｃと称し、これが連結された無端ダイ列１１ａを特に揺動ダイ列１１ａと称する。
【００７１】
ボトムロール群１２は、ｙ方向に配列された複数個の凹ロール１２ａからなる。複数個の凹ロール２１は、成形区間を移動する成形素材を下方から支持するものであり、上流側から下流側へかけてロール面を大きな半径の円弧面から順次小さな半径の円弧面へ変化させると共に、その円弧状ロール面の最底部のＺ方向レベルを順次低下させている。ちなみに、両側の旋回ユニット１１，１１のｙ方向におけるＺ方向レベルは実質一定である。
【００７２】
ＢＤスタンド１０の次段に配置されるＦＰスタンド２０は、上ユニットに旋回ユニット２１、両側のサイドユニットにサイドユニットロール２２，２２、下ユニットに同じく下ユニットロール２３を用いた１ユニット、３ロール構成である。
【００７３】
旋回ユニット２１は、図４に示すように、パスラインの方向（ｙ方向）に長い長円形の無限軌道上を無端ダイ列２１ａが旋回移動する構成であり、パスライン上に垂直に配置されることにより、ＦＰスタンド２０を通過するオープンパイプを上方から押圧する。すなわち、ｙ方向に間隔をあけて配置された前後一対の垂直なスプロケットユニット２１ｂ，２１ｂ間に前記無端ダイ列２１ａが張設されており、前後一対のスプロケットユニット２１ｂ，２１ｂの一方又は両方が回転駆動されることにより、前記無端ダイ列２１ａはパスライン上の垂直な長円形の無限軌道上を旋回移動する。旋回ユニット２１の長さは、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１の長さに比べて十分に小さく設定されている。
【００７４】
前記無端ダイ例２１ａは、多数個の成形ダイ２１ｃがダイホルダー２１ｄを介して旋回方向に連結されることにより構成されている。個々の成形ダイ２１ｃは、ＢＤスタンド１０から排出されるオープンパイプの円弧に対応する円弧状の成形孔型を有すると共に、その成形孔型を旋回長円の外側に向けており、その成形孔型の周方向中央部には、前記オープンパイプの両エッジ間に嵌合するフィン２１ｅを有している（図１３（ａ）参照）。
【００７５】
旋回ユニット２１の下側部分、すなわちパスラインに沿った区間は成形区間であり、この成形区間において、無端ダイ例２１ａの成形孔型内に、巨大成形ロールと同じ直径の仮想円の円弧の一部と同じ曲率半径及び円弧長が付与されるように、無限軌道を下方へ凸の状態に湾曲させている。旋回ユニット２１の上側部分については直線状でもよいが、ここでは下側部分と同様に、無端ダイ例２１ａの成形孔型内に、巨大成形ロールと同じ直径の仮想円の円弧の一部と同じ曲率半径及び円弧長が付与されるように、無限軌道を上方へ凸の状態に湾曲させた。
【００７６】
旋回ユニット２１における成形ダイ２１ｃはフィン付きの成形孔型に大きな特徴点があるので、この成形ダイ２１ｃを特に孔型ダイ２１ｃと称し、これが連結された無端ダイ列２１ａを特に孔型ダイ列２１ａと称する。
【００７７】
サイドユニットロール２２，２２及び下ユニットロール２３は、いずれも凹ロールであり、ＢＤスタンド１０から排出されるオープンパイプの円弧に対応する円弧状のロール面を有している。
【００７８】
ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１と、次段のＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とは近接側でオーバーラップしている。具体的には、正面から見てＶ字状に配置された一対の旋回ユニット１１，１１の下流側の端部間（すなわち下流側へ凸の円弧部間）に、パスセンターの上側に垂直配置された旋回ユニット２１の上流側の端部（すなわち上流側へ凸の円弧部）が干渉することなく挿入配置されている。そして、旋回ユニット１１，１１と旋回ユニット２１のオーバーラップ部３０を含む相互近接部分には、パスラインを両側から挟むようにサイドサポートロール３１，３１が配置されると共に、前記パスラインの下側に位置して１つの補助ボトムロール３２が配置されている。
【００７９】
サイドサポートロール３１，３１は、ここではパスラインの方向（ｙ方向）に近接して２対配置されている。両側のサイドサポートロール３１，３１は、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット間から排出されるオープンパイプの両エッジ部近傍を両側から押圧する凹ロールであり、前記オープンパイプの上半部外面に対応する円弧状のロール面を有している。補助ボトムロール３２は、ＢＤスタンドにおけるボトムロール群を下流側へ延長したサポート用の凹ロールであると同時に、前記オープンパイプの反りを矯正するための押し上げローラであり、この押し上げ及び押し上げ量の調節のために昇降可能とされている。
【００８０】
ＦＰスタンド２０の次段に配置されたＳＺスタンド４０は、上下の２ロール４１，４１及び左右の２ロール４２からなる。ＳＺスタンド４０の上流側（ＦＰスタンド２０との間）には、オープンパイプの両エッジ部を押圧する左右一対のエッジ押さえロール４３が配置されると共に、オープンパイプを下方から支持する補助ボトムロール４４が昇降可能に配置されている。また、ＳＺスタンド４０の下流側（ＳＺスタンド５０との間）には、オープンパイプの両エッジ部を押圧する左右一対のエッジ押さえロール４３が配置されている。エッジ押さえロール４３，４３は、ここでは小径ローラを素管長手方向に多数個並列配置したケージロールである。
【００８１】
ＳＺスタンド４０の次段に配置されるＴＷスタンド５０は、素管長手方向に沿うように小径ローラを多数個並列配置したローラビーム５１を、オープンパイプの周方向の複数箇所に、半径方向の位置調節が可能に配置したローラビームスタンドであり、より具体的には、オープンパイプの円周上で頂上部（０度）、肩部（２０度）、サイド部（９０度）、下部（１８０度）、サイド部（２７０度）、肩部（３４０度）の６箇所に配置されるローラビームのうち、下部（１８０度）に配置されるローラビームをボトムロール群５２に置き換えると共に、頂上部（０度）のローラビーム５１を短くしてその下流側に外面溶接用のＴＩＧ溶接トーチ５３を配置した構成である。
【００８２】
ボトムロール群５２は、他の６箇所のローラビーム５１が全数小径であるのに対し、全てに比較的大径のローラを用いており、且つ各ローラの移転軸端にギヤを設けると共にローラ間に反転用ギヤを配置し、全ての大径ローラが同方向に同期駆動されるように構成されている。このボトムロール群５２を駆動することで、ＴＷスタンド５０内にある素管（オープンパイプ）に推進力を与えることができる。
【００８３】
次に、本実施形態の成形装置を用いて溶接管を製造する方法を、本発明の成形方法の実施形態として説明する。
【００８４】
帯状またはシート状の成形素材が図示されないエントリーガイド、エッジベンド、リバースベンド用の各ロールスタンドを経てＢＤスタンド１０に進入する。ＢＤスタンド１０においては、一対の旋回ユニット１１，１１間の成形区間を成形素材が通過する。この間、成形素材は下方からボトムロール群１２で支持されつつ、一対の旋回ユニット１１，１１における両側の揺動ダイ１１ｃ，１１ｃにより両エッジ部を拘束され、両側の揺動ダイ１１ｃ，１１ｃと同期移動する。このとき、両側の揺動ダイ１１ｃ，１１ｃは、断面逆Ｌ状の成形孔型を徐々に下へ向けるべく下方へ揺動すると共に間隔を漸減させる。これにより、成形素材は成形区間を移動する間に平板からオープンパイプへ成形される。
【００８５】
成形素材が平板からオープンパイプへ成形される過程で成形材料の断面高さが徐々に大きくなる。この高さの増加を吸収するために、ボトムロール群１２における複数の凹ロール１２ａは、上流側から下流側へ向けて支持レベルを徐々に低下させる。また、素材の断面形状の変化、特に底部の断面形状の変化に合わせて、複数の凹ロール１２ａにおけるロール面の円弧が徐々に小さくなる。
【００８６】
ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１間から排出されるオープンパイプは、ＦＰスタンド２０に進入し、ここを通過する。オープンパイプがＦＰスタンド２０を通過するとき、そのオープンパイプは、両エッジ間にフィン２１ｅを挿入された状態で、上側からは巨大成形ロールを仮想した旋回ユニット２１により押圧され、両側からはサイドユニットロール２２，２２により拘束され、下側からは下ユニットロール２３により拘束される。これにより、オープンパイプはフィンパス工程を終える。
【００８７】
フィンパス工程を終えたオープンパイプは、ＳＺスタンド４０を通過し、更にＴＷスタンド５０において両エッジ突き合わせ部がＴＩＧ接接トーチ５３により外面溶接されることにより溶接管とされる。
【００８８】
ＢＤスタンド１０からＦＰスタンド２０へオープンパイプが受け渡されるとき、オープンパイプは一時的に解放される。しかし、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とは、その近接部分でオーバーラップしている。このため、オーバーラップの解放期間は僅かとなる。加えて、旋回ユニット１１，１１と旋回ユニット２１とのオーバーラップ部分３０において、オープンパイプは補助ボトムロール３２により下方から支持されると共に、両側のエッジ部が２対のサイドサポートロール３１，３１により斜め上方から押圧される。このため、オープンパイプの一時的な解放による大きなスプリングパックは生じない。したがって、成形がシート材の如き短尺材であっても、材料先端部及び材料尾端部における成形性悪化、これによる材料ロスは最小となる。
【００８９】
ＢＤスタンド１０においては、ボトムロール群１２を構成する複数の凹ロール１２ａの材料支持レベルが上流側から下流側にかけて徐々に下がることから、複数の凹ロール１２ａの材料支持点（円弧状ロール面の最下部）を繋ぐ線は下に凸の曲線となる。このため、ＢＤスタンド１０から排出されるオープンパイプは上反りの傾向を示す。ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とのオーバーラップ部分３０において、オープンパイプは補助ボトムロール３２により下方から押圧され、この部分で３点曲げを受けるので、上反りを矯正される。特に、補助ボトムロール３２の昇降による微妙なレベル調整により、この上反りを完全に解消することが可能となる。また、オープンパイプの真円度を調整することができる。
【００９０】
これらに加え、ＢＤスタンド１０及びＦＰスタンド２０においては、次の作業を行うだけで広範囲の寸法の管成形に対応できる。
【００９１】
すなわち、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１のパスラインに対する傾斜角調整を含む間隔調整、ボトムロール群１２における凹ロール１２ａの変更及び支持レベル調整、ＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１のダイ交換、一対のサイドユニットロール２２，２２の交換及び間隔調整、下ユニットロール２３の交換及び支持レベル調整、並びに旋回ユニット１１，１１と旋回ユニット２１のオーバーラップ部分３０におけるサイドサポートロール３１，３１の交換及び間隔調整、補助ボトムロール３２の交換及びレベル調整などである。
【００９２】
次に、本発明の別の実施形態を説明する。本実施形態の成形装置は、ＦＰスタンド２０の旋回ユニット２１における孔型ダイ２１ｃからフィン２１ｅを省略し、代わりに、図１３（ｂ）に示すように、内面仮付け溶接用の凹状逃げ部２１ｆを、フィン２１ｅの位置、すなわち円弧状の成形孔型の周方向中央部に設けることにより、ＦＰスタンド２０内でオープンパイプの両エッジ部を突き合わせる。
【００９３】
また、ＢＤスタンド１０内からオープンパイプ内にマンドレルを差し込んでＦＰスタンド２０内まで延長し、ＦＰスタンド２０内でオープンパイプの両エッジ突き合わせ部を、内面側からレーザー溶接で仮付け溶接する（内面溶接）。ＦＰスタンド２０から出たオープンパイプに対しては、ＳＺスタンド４０を通過した後、ＴＷスタンド５０にて外面溶接を行う。成形素材がシート材の場合は、外面溶接をオフラインで行うのが合理的である。外面溶接をオフラインで行う場合は、ＴＷスタンド５０及びＳＺスタンド４０とＴＷスタンド５０との間のエッジ押さえロール４１は省略される。他の構成は前述の実施形態と実質的に同じである。
【００９４】
かくして、成形装置から、溶接管の製品、或いは仮付け溶接を終えたオープンパイプ、すなわち溶接管の半製品が排出される。
【００９５】
ここにおける溶接法としては、レーザー溶接以外にも例えばプラズマ溶接、ＴＩＧ溶接等が可能である。溶接の種類によっては（例えばプラズマ溶接等では）、図１３（ｃ）に示すように、孔型ダイ２１ｃから凹状逃げ部２１ｆを省略することも可能である。
【００９６】
本発明の成形方法及び装置の特徴点を、実施形態に基づいて列挙すると、以下のとおりである。
【００９７】
ＢＤスタンド１０においては、一対の旋回ユニット１１，１１とボトムロール群１２との組合せにより効率的で成形性の良好な成形を行うことができる。また、ＦＰスタンド２０においても、上ユニットに旋回ユニット２１を用い、両側のサイドユニット及び下ユニットに成形ロール２２，２２及び２３を用いた構成により、効率的で成形性の良好な成形を行うことができる。これらにより、ブレークダウン開始からフィンパス終了までを僅か２スタンドで実施することができ、ライン長の大幅短縮が可能になる。
【００９８】
ＦＰスタンド２０においては、上ユニットに旋回ユニット２１を用い、両側のサイドユニット及び下ユニットに成形ロール２２，２２及び２３を用いたことにより、設備を小さくできる。サイズ変更に伴う段取り変えが容易である。ＢＤスタンド１０においても、サイズ変更に伴う段取り変えが容易である。これらのために、１ラインで多品種の製品を成形でき、設備コストの大幅低減が可能となる。
【００９９】
ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とをオーバーラップさせた上で、そのオーバーラップ部分３０に補助ボトムロール３２と１対以上のサイドサポートロール３１，３１とを配置したので、ＢＤスタンド１０とＦＰスタンド２０との間でのオープンパイプのスプリングバックを効果的に防止できる。このため、成形素材としてシート材を用いた場合に特に問題となる材料先端部及び材料尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑えることができ、これによりシート材の成形を可能にすると共に、両端部の変形による材料ロスをなくすることができる。
【０１００】
かくして、本実施形態の成形方法及び装置によると、成形素材としてシート材を用いた場合に特に問題となる材料の先端部及び尾端部でのタレなどの非定常な変形を抑えつつ、少ない段数（工程数、スタンド数）で、口径が数インチから数十インチの丸管を製造することができる。
【０１０１】
加えて、本発明の成形方法及び装置によると、ＢＤスタンド１０における一対の旋回ユニット１１，１１とＦＰスタンド２０における旋回ユニット２１とのオーバーラップ部分３０に配置した補助ボトムロール３２を昇降可能とし、そのレベル調整ができるようにしたことにより、ＢＤスタンド１０で材料に発生する上反りを効果的に防止することができる。補助ボトムロール３２は、オーバーラップ部分３０でのオープンパイプのスプリングバックを防止するだけでなく、そのオープンパイプの上反り矯正に寄与するのである。また、オープンパイプの真円度を調整することかできる。
【０１０２】
しかも、ＢＤスタンド１０での成形性がよく、且つＦＰスタンド２０との間での成形性の悪化をオーバーラップ部分３０により可及的に阻止することにより、ＦＰスタンド２０では旋回ユニット２１の孔型ダイ２１ｃからフィン２１ｅを省略することが可能となり、これにより、ＦＰスタンド２０での内面仮付け溶接さえも可能となる。そして、このＦＰスタンド２０での内面仮付け溶接により、成形性を更に高めることが可能となり、特に薄肉材の成形可能限界を広げることができる。
【０１０３】
本発明の更に別の実施形態を図１５及び図１６により説明する。本実施形態は管の溶接装置であり、ここでは、図１４に基本構成が示されたパイプミルに適用されている。このパイプミルは、前述したとおり、上流側から下流側へ配置されたＢＤスタンド１０、ＦＰスタンド２０、ロール型ＳＺスタンド４０及びＴＷスタンド５０を備えている。すなわち、ＦＰスタンド２０は、個々の孔型ダイの孔型面にフィンを設けた旋回ユニット２１を備えている。また、ロール型ＳＺスタンド４０は、上下の２ロール４１及び左右の２ロール４２からなる。
【０１０４】
本実施形態の溶接装置が、図１４のパイプミルに採用された溶接装置と異なるのは、ロール型ＳＺスタンド４０の絞り位置にオープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ４５，４５が配置されていることである。
【０１０５】
上下一対の内面支持ローラ４５，４５は、ＢＤスタンド１０とＦＰスタンド２０とのオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０により回転自在に支持されている。すなわち、マンドレル６０は、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０とのオーバーラップ部分３０からロール型ＳＺスタンド４０にかけて延在しており、その基端部が、オーバーラップ部分３０に配置されたサイドサポートロール３１の支持スタンドに取付けられている。そして、マンドレル６０の先端部には、ロール型ＳＺスタンド４０内の上下一対の内面支持ローラ４５，４５が回転自在に支持されている。いずれのローラも、マンドレル６０に対してバネ又は油圧でオープンパイプの径方向に駆動される。
【０１０６】
ロール型ＳＺスタンド４０の絞り位置近傍に内面支持ローラ４５，４５を配置して成形を実施すると、オープンパイプの溶接される予定の両エッジ端面同士の当接状態が良好となり、続いて実施されるＴＷスタンド５０での外面溶接の品質が一定で良好となる。
【０１０７】
本発明の更に別の実施形態を図１７〜図２０により説明する。本実施形態は管の溶接装置であり、ここでは、図１５及び図１６に示した実施形態と同様、図１４に基本構成が示されたパイプミルに適用されている。
【０１０８】
本実施形態の溶接装置が、図１４のパイプミルに採用された溶接装置と異なるのは、ロール型ＳＺスタンド４０の絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ４５，４５が配置されていること、ＦＰスタンド２０を、旋回ユニット２１における各孔型ダイ２１ｃの孔型面からフィンが排除された複合型ＳＺスタンドに変更していること（図１３（ｃ）参照）、並びにその複合型ＳＺスタンドの絞り位置からその上流側にかけて、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ２５，２５、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラ２６、及びオープンパイプの上側内面を当接支持する内面支持ローラ２７を配置していることである。
【０１０９】
これらの内面支持ローラは、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０とのオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０により回転自在に支持されている。すなわち、マンドレル６０は、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０とのオーバーラップ部分３０からロール型ＳＺスタンド４０にかけて延在しており、その基端部が、オーバーラップ部分３０に配置されたサイドサポートロール３１の支持スタンドに取付けられている。そして、マンドレル６０の先端部には、ロール型ＳＺスタンド４０内の上下一対の内面支持ローラ４５，４５が回転自在に支持され、基端部近傍には、複合型ＳＺスタンド２０内の上下一対の内面支持ローラ２５，２５、フィン付き内面支持ローラ２６、及び内面支持ローラ２７が回転自在に支持されている。いずれのローラも、マンドレル６０に対してバネ又は油圧でオープンパイプの径方向に駆動される。
【０１１０】
複合型ＳＺスタンド２０の絞り位置近傍に上下一対の内面支持ローラ２５，２５及び
フィン付き内面支持ローラ２６を配置し、且つロール型ＳＺスタンド４０の絞り位置近傍に内面支持ローラ４５，４５を配置して成形を実施すると、複合型ＳＺスタンド２０におけるサイジング機能とオープンパイプのローリング防止効果とが相乗することにより、オープンパイプの溶接される予定の両エッジ端面の突き合わせ位置が所定どおり保持されて成形品質が向上し、前述のローラ型ＳＺスタンド４０における内面支持ローラ４５，４５による効果と相まって、続いて実施されるＴＷスタンド５０での外面溶接の品質が更に一段と一定で良好となる。
【０１１１】
複合型ＳＺスタンド４０における内面支持ローラについては、上下一対の内面支持ローラ２５，２５が必須であり、その上流側に上側内面用のフィン付き内面支持ローラ２６を組み合わせるのが好ましく、その更に上流側に上側内面用の内面支持ローラ２７を組み合わせるのが更に好ましい。
【０１１２】
本発明の更に別の実施形態を図２１〜図２４により説明する。本実施形態は管の溶接装置であり、ここでは、図１５及び図１６に示した実施形態、及び図１７〜図２０に示した実施形態と同様、図１４に基本構成が示されたパイプミルに適用されている。
【０１１３】
本実施形態の溶接装置が、図１４のパイプミルに採用された溶接装置と異なるのは、ＦＰスタンド２０を、旋回ユニット２１における各孔型ダイ２１ｃの孔型面からフィンが排除された複合型ＳＺスタンドに変更していること（図１３（ｃ）参照）、その複合型ＳＺスタンドの絞り位置からその上流側にかけて、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ２５，２５、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラ２６、及びオープンパイプの上側内面を当接支持する内面支持ローラ２７を配置していること、複合型ＳＺスタンド２０内にオープンパイプの内面溶接用の溶接トーチ２８を配置し、ＴＷスタンド５０を省略していることである。
【０１１４】
複合型ＳＺスタンド２０内の内面支持ローラについては、上下一対の内面支持ローラ２５，２５のうち、上側の内面支持ローラ２５は絞り位置の下流側に変位し、下側の内面支持ローラ２５は絞り位置に配置されている。また、フィン付き内面支持ローラ２６は上側の内面支持ローラ２５の下流側に、内面支持ローラ２７はフィン付き内面支持ローラ２６の更に下流側にそれぞれ位置している。そして、内面溶接用の溶接トーチ２８は、上側の内面支持ローラ２５が変位して形成された空きスペース（絞り位置の上側内面）に対して配置されている。
【０１１５】
これらの内面支持ローラは、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０とのオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０により回転自在に支持されている。すなわち、マンドレル６０は、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０とのオーバーラップ部分３０から、複合型ＳＺスタンド２０の絞り位置にかけて延在しており、その基端部が、オーバーラップ部分３０に配置されたサイドサポートロール３１の支持スタンドに取付けられている。そして、当該マンドレル６０には、複合型ＳＺスタンド２０内の上下一対の内面支持ローラ２５，２５、フィン付き内面支持ローラ２６、及び内面支持ローラ２７が回転自在に支持されている。いずれのローラも、マンドレル６０に対してバネ又は油圧でオープンパイプの径方向に駆動される。
【０１１６】
複合型ＳＺスタンド２０の絞り位置に内面溶接用の溶接トーチ２８を配置し、絞り位置から下流側にかけて上下一対の内面支持ローラ２５，２５、フィン付き内面支持ローラ２６、及び内面支持ローラ２７を配置して成形を実施すると、複合型ＳＺスタンド２０におけるサイジング機能とオープンパイプのローリング防止効果とが相乗することにより、オープンパイプの溶接される予定の両エッジ端面の突き合わせ位置が所定どおり保持されると共に、溶接シーム位置が一定に保持される結果、極めて品質の高い内面溶接が実施され、その結果として外面溶接スタンド（ＴＷスタンド５０）による工程を省略することが可能になる。
【０１１７】
複合型ＳＺスタンド４０における内面支持ローラについては、上下一対の内面支持ローラ２５，２５が必須であり、その上流側に上側内面用のフィン付き内面支持ローラ２６を組み合わせるのが好ましく、その更に上流側に上側内面用の内面支持ローラ２７を組み合わせるのが更に好ましい。
【０１１８】
内面溶接用の溶接トーチ２８については、ここではレーザー照射式が使用されているが、公知のいずれも使用可能である。
【実施例】
【０１１９】
実施例１
材質がステンレス鋼、普通鋼、高張力鋼、口径が38.1mm〜114.3mm、板厚み0.5mm〜6.0mmの兼用範囲で種々サイズの丸管が製造可能な兼用4インチパイプミルを想定し、材料の入り側から、エントリーガイドスタンド、エッジベンドロールスタンド、リバースベンドロールスタンド、ODF/BDスタンド、ODF/FPスタンド、サイジングロールスタンド、スクイズローラビームスタンドの順に配置する構成を採用し、市販の3DCADソフト並びに発明者が設計した独自の自動設計及びFEM解析ソフトを用いて各スタンドの機器の設計を行なった。
【０１２０】
エントリーガイドスタンドは、公知のサイドロールと上下ロールを組合せた構成とした。エッジベンドロールスタンドは、材料幅方向に拡縮と高さ方向に移動及び回動可能な一対の上ロールと材料幅方向に拡縮と高さ方向に移動可能な一対の下ロールとを組合せて全ての口径に対して兼用できる構成とした。リバースベンドロールスタンドは、公知のサイドロールと上下ロールを組合せた構成とした。
【０１２１】
ODF/BDスタンドとODF/FPスタンドは、前述の実施態様で説明した構成、特に基本的な構造として、多数の小さなボールが楕円軌道内を走るボールベアリングを当該ユニット内に内蔵し、旋回ユニットの旋回を支持する軌道と、各ダイの揺動を行なう機構として、スイングアームアンドピニオンを採用して、装置全体の小型化を図り、また、BDスタンドとFPスタンドの近接配置並びにサイドサポートロール、補助ボトムロールの構成も同様のものを採用した。
【０１２２】
サイジングロールスタンドは公知の上下ロールを組合せた構成とした。スクイズローラビームスタンドは、短円筒状のフレーム内に成形した素管を挿通してこれを保持すべく、素管長手方向に沿うように小径ローラを多数個並列配置したローラビームを、円周上で頂上部(0度)、肩部(20度)、サイド部(90度)、下部(180度)、サイド部(270度)、肩部(340度)の6箇所に、短円筒状のフレームの半径方向に位置調整可能に配置した構成を採用し、頂上部のローラビームは短くその下流直近にTIG溶接機を配置した。
【０１２３】
かかる設計に基づいて実際に実機を製造した結果、エントリーガイドスタンドEGスタンドからスクイズローラスタンドSQスタンドまでのライン長さが僅か5mの4インチ用パイプミルを得た。
【０１２４】
ODF/BDスタンドは、x方向(w)2920mm、y方向2510mm、z方向(h)2950mm、
BD旋回ユニットは、x方向710mm、y方向2500mm、z方向300mm、重量1990kg、
ODF/FPスタンドは、x方向1300mm、y方向955mm、z方向1600mm、
FP旋回ユニットは、x方向210mm、y方向930mm、z方向465m、重量405kgであった。
【０１２５】
試験材質と板厚みtは、以下の6種類を用い、口径45mmと口径114.3mm相当幅のコイル材並びに長さ1.5〜4mのシート材を用いた。
【０１２６】
SUS304、t0.7mm、
X65〜70相当材(YS=544MPa)、t1.0mm
X120相当材(YS=897MPa)、t1.0mm
X100相当材(YS=761MPa)、t2.0mm
SS400(YS=308MPa)、t3.2mm
SS400(YS=321MPa)、t4.5mm
【０１２７】
まず、コイル材による6種類の材質並びに2種の口径で合計12種の丸管を成形製造した。いずれも設計どおりの口径、真円度、真直度の丸管が製造できた。
【０１２８】
次に、長さが1.5m、2.0m、4.0mのシート材で6種類の材質並びに2種の口径で合計36種の丸管を成形製造した。なお、シート材の場合は、先端部のエッジ部先にタブを接続して溶接性を向上させる手段を採用した。いずれの長さのシート材であっても、得られた丸管の先端及び末端部のタレ等の変形は発生せず、設計どおりの口径、真円度、真直度の丸管が製造できた。
【０１２９】
なお、上述の製造時における各工程での成形荷重等の実測値は、FEM解析ソフトを用いた設計時の計算値とほぼ一致したことを確認した。
【０１３０】
実施例２
ここでは、実施例1におけるODF/FPスタンドの旋回ユニットの金型は、図5(a)に示すフィンを有するものであったが、これを図5(c)に示すフィンなしの断面半球面座状の金型を採用した。さらに、ODF/BDスタンドとODF/FPスタンドの間で、ODF/BDの旋回ユニットのリターン部の直上部位置に別のスタンドを配置し、ここからL字状のマンドレルを垂下して素管内を挿通してそのマンドレル先端をODF/FPスタンドの成形区間位置の内部に導くことで、レーザートーチを上向きに配置したYAGパルスファイバーレーザー溶接機を配置した。したがって、このODFスタンドをODF/weldスタンドと呼ぶ。
【０１３１】
かかる構成により、BDスタンドで丸管へと成形を完了した後、直ちにODF/weldスタンドの断面半球面座状の金型内に拘束されている時に、レーザー溶接機にて管内面からスポット溶接にて仮り溶接を実施できる。その後は、実施例１と同様にサイシング工程、外面からの溶接工程を実施できる。
【０１３２】
実施例１で用いた長さが1.5m、2.0mのシート材でX120相当材(t1.0mm)並びに２種の口径で合計４種の丸管、すなわち内面仮溶接、外面本溶接を施した丸管を成形製造した。いずれの長さのシート材であっても、得られた丸管の先端及び末端部の垂れ等の変形は発生せず、内外面の溶接も良好で、設計どおりの口径、真円度、真直度の丸管が製造できた。
【０１３３】
実施例３
材質がX65〜70相当材(YS=544MPa)、X100相当材(YS=761MPa)、X120相当材(YS=897MPa)、口径が323.9mm〜762.0mm、板厚み4.8mm〜25.4mmの兼用範囲で、種々サイズのAPI管が製造可能な兼用30インチパイプミルを想定し、材料の入り側から、エントリーガイドスタンド、エッジベンドロールスタンド、リバースベンドロールスタンド、ODF/BDスタンド、ODF/weldスタンド、サイジングロールスタンド、スクイズローラビームスタンドの順に配置する構成を採用し、実施例1と同様に市販の3DCADソフト並びに発明者が設計した独自の自動設計及びFEM解析ソフトを用いて各スタンドの機器の設計を行なった。
【０１３４】
かかる設計の結果、EGスタンドからSQスタンドまでのライン長さが38mの30インチ用パイプミルを得た。
【０１３５】
ODF/BDスタンドは、x方向(w)10m、y方向20m、z方向(h)6.8m、
BD旋回ユニットは、x方向2m、y方向15m、z方向1.2m、重量127ton、
ODF/FPスタンドは、x方向4.5m、y方向3.9m、z方向6.5m、
FP旋回ユニットは、x方向1.0m、y方向3.9m、z方向2.1m、重量28tonであった。
【０１３６】
シュミレーションソフトとFEM解析ソフトを用いた設計時の計算値おいて、X120相当材(YS=897MPa)で、口径323.9mm、板厚み19.1mmの丸管、口径762.0mm、板厚み25.4mmの丸管が製造できることを確認した。
【０１３７】
実施例４
図１４に基本構造を示す４インチパイプミルにおいて、図１５及び図１６に示す溶接装置を使用して実際に溶接丸管を成形製造した。パイプミルは、上流側から下流側にかけて順に配置されたＢＤスタンド１０、ＦＰスタンド２０、ＳＺスタンド４０及びＴＷスタンド５０を備えており、材質がステンレス鋼、普通鋼、高張力鋼で、口径が３８．１〜１１４．３ｍｍ、板厚が０．５〜６．０ｍｍのなかで、各種の丸管を製造可能である。
【０１３８】
そして、ＢＤスタンド１０とＦＰスタンド２０のオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０を用いて、ＳＺスタンド４０内の４方ロールの軸芯が揃う絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ４５，４５を配置した。内面支持ローラ４５，４５は、バネによりオープンパイプの径方向に昇降可能とした。
【０１３９】
口径１１４．３ｍｍ相当幅のコイル材で、Ｘ１２０相当材（ＹＳ＝８９７ＭＰａ）であって、板厚ｔが１．０ｍｍ、２．０ｍｍの材料を用い、ＴＷスタンド５０にはＴＩＧ溶接機を配置して、板厚が異なる２種類の溶接丸管を成形製造した。ＳＺスタンド４０の絞り位置に上下一対の内面支持ローラ４５，４５を配置したことにより、オープンパイプの溶接予定の両エッジ端面同士の当接状態が良好になり、外面溶接の品質が一定で良好に保持された結果、いずれも設計どおり口径、真円度、真直度の溶接丸管が製造できた。
【０１４０】
実施例５
実施例４で用いた溶接装置を図１７〜図２０に示すものに交換した。
【０１４１】
すなわち、ＦＰスタンド２０を旋回ユニット２１における各孔型ダイ２１ｃの孔型面からフィンが排除された複合型ＳＺスタンドに変更した。また、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０のオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０を用いて、ロール型ＳＺスタンド４０内の４方ロールの軸芯が揃う絞り位置に、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ４５，４５を配置すると共に、複合型ＳＺスタンド２０内の絞り位置からその上流側にかけて、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ２５，２５、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラ２６、及びオープンパイプの上側内面を当接支持する内面支持ローラ２７を配置した。内面支持ローラ４５，４５並びに２５，２５、２６及び２７はいずれもバネによりオープンパイプの径方向に昇降可能とした。
【０１４２】
口径１１４．３ｍｍ相当幅のコイル材で、Ｘ１２０相当材（ＹＳ＝８９７ＭＰａ）であって、板厚ｔが１．０ｍｍ、２．０ｍｍの材料を用い、ＴＷスタンド５０にはＴＩＧ溶接機を配置して、板厚が異なる２種類の溶接丸管を成形製造した。
【０１４３】
ロール型ＳＺスタンド４０の絞り位置に上下一対の内面支持ローラ４５，４５を配置したことに加え、複合型ＳＺスタンド２０の絞り位置に上下一対の内面支持ローラ２５，２５、上側内面用のフィン付き内面支持ローラ２６、及び上側内面用の内面支持ローラ２７を配置したことにより、複合型ＳＺスタンド２０におけるサイジング機能とオープンパイプのローリング防止効果とが相乗することにより、オープンパイプの溶接される予定の両エッジ端面の突き合わせ位置が所定どおり保持されて成形品質が向上し、更にローラ型ＳＺスタンド４０における内面支持ローラ４５，４５による効果が加わることにより、ＴＷスタンド５０での外面溶接の品質が更に一段と一定で良好となり、いずれも設計どおり口径、真円度、真直度の溶接丸管が製造できた。
【０１４４】
実施例６
実施例４で用いた溶接装置を図２１〜図２４に示すものに交換した。
【０１４５】
すなわち、ＦＰスタンド２０を旋回ユニット２１における各孔型ダイ２１ｃの孔型面からフィンが排除された複合型ＳＺスタンドに変更した。また、ＢＤスタンド１０と複合型ＳＺスタンド２０のオーバーラップ部分３０からオープンパイプ内に挿入されたマンドレル６０を用いて、複合型ＳＺスタンド２０内の絞り位置に内面溶接用の溶接トーチ２８を配置し、更にその絞り位置からその上流側にかけて、オープンパイプの上側内面及び下側内面を当接支持する上下一対の内面支持ローラ２５，２５、オープンパイプの上側内面を当接支持するフィン付き内面支持ローラ２６、及びオープンパイプの上側内面を当接支持する内面支持ローラ２７を配置した。
【０１４６】
溶接トーチ２８は複合型ＳＺスタンド２０内のサイドユニットロールによる絞り点に、上向きで２ビームを照射できるレーザートーチであり、ＹＡＧパルスファイバーレーザー溶接機に装備されたものである。内面支持ローラ２５，２５、２６及び２７はいずれもバネによりオープンパイプの径方向に昇降可能とした。
【０１４７】
口径１１４．３ｍｍ相当幅のコイル材で、Ｘ１２０相当材（ＹＳ＝８９７ＭＰａ）であって、板厚ｔが１．０ｍｍ、２．０ｍｍの材料を用い、ＴＷスタンド５０にはＴＩＧ溶接機を配置して、板厚が異なる２種類の溶接丸管を成形製造した。
【０１４８】
複合型ＳＺスタンド２０におけるサイジング機能とオープンパイプのローリング防止効果とが相乗することにより、オープンパイプの溶接される予定の両エッジ端面の突き合わせ位置が所定どおり保持されると共に、溶接シーム位置が一定に保持される結果、極めて品質の高い内面溶接管が製造された。
【０１４９】
ロール型ＳＺスタンド４０の下流側にＴＷスタンド５０を配置して、内面溶接に続いて外面溶接を実施した。２ｍ長さの鋼管が製造できた。
【符号の説明】
【０１５０】
１０  ＢＤスタンド
１１  旋回ユニット
１１ａ  無端ダイ列（揺動ダイ列）
１１ｂ  スプロケットユニット
１１ｃ  成形ダイ（揺動ダイ）
１１ｄ  ダイホルダー
２０  ＦＰスタンド（複合型ＳＺスタンド）
２１  旋回ユニット
２１ａ  無端ダイ例（孔型ダイ列）
２１ｂ  スプロケットユニット
２１ｃ  成形ダイ（孔型ダイ）
２１ｄ  ダイホルダー
２１ｅ  フィン
２１ｆ  凹状逃げ部
２２  サイドユニットロール
２３  下ユニットロール
２４  補助ボトムロール
２５，２７  内面支持ローラ
２６  フィン付き内面支持ローラ
２８  内面溶接用の溶接トーチ
３０  オーバーラップ部分
３１  サイドサポートロール
３２  補助ボトムロール
４０  ＳＺスタンド（ロール型ＳＺスタンド）
４１  上下ロール
４２  左右ロール
４３  エッジ押さえロール
４４  補助ボトムロール
４５  内面支持ローラ
５０  ＴＷスタンド
５１  ローラビーム
５２  ボトムロール
５３  外面溶接用の溶接トーチ
６０  マンドレル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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