(57)【要約】【課題】開先の幅方向にズレにくく、安定して内面溶接を行うことができる開先倣いローラーおよびこれを備えた内面溶接機を提供する。【解決手段】本発明に係る開先倣いローラーは、溶接鋼管の内面溶接機に設置される開先倣いローラーであって、内面溶接時において、溶接進行方向から見た先端の断面が、鋼管内表面とは接せず、かつ、開先倣いローラーの開先幅方向の中心線を基準として線対称に、開先先端から鋼管内表面の間の左右２点で開先加工面と接する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接鋼管の内面溶接機に設置される開先倣いローラーであって、
内面溶接時において、溶接進行方向から見た先端の断面が、鋼管内表面とは接せず、かつ、開先倣いローラーの開先幅方向の中心線を基準として線対称に、開先先端から鋼管内表面の間の左右２点で開先加工面と接する形状を有する開先倣いローラー。
【請求項２】
開先加工面と接する２点を結ぶ線は、開先先端から開先深さの１／２までの範囲にある請求項１に記載の開先倣いローラー。
【請求項３】
溶接進行方向から見た先端の断面形状が、短辺が開先先端側に位置する台形、または長方形であり、台形または長方形の頂点において開先加工面と接する請求項１または２に記載の開先倣いローラー。
【請求項４】
溶接進行方向から見た先端の断面形状が、内面開先側に凸の曲線形状である請求項１または２に記載の開先倣いローラー。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の開先倣いローラーを備えた内面溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開先倣いローラーおよびこれを備えた内面溶接機に関し、特に、ＵＯＥ鋼管やベンディングプレスなどで製造される大径溶接鋼管のシーム溶接用の内面溶接機に適用可能な発明である。
【背景技術】
【０００２】
図１は、一般的なＵＯＥ鋼管の内面溶接機の構成を示す図である。図１に示すように、ＵＯＥ鋼管の内面溶接では、ＵＯＥ鋼管１内に内面溶接機２を送入して、内面開先５（図２）をサブマージアーク溶接する。内面溶接機２には、溶接電極３の溶接方向前方に、内面開先５と溶接電極３のズレを低減させるための開先倣いローラー４が設けられている。
【０００３】
図２は、図１の開先倣いローラー４の先端を、溶接方向から見た断面図である。溶接を行う際には、図２に示すように、内面開先５上に内面溶接機２の倣いローラー４をはめ込み、内面開先５上を移動させる。
【０００４】
しかしながら、図２に示す開先倣いローラー４では、開先先端に異物がある場合に、開先倣いローラー４が異物に乗り上げてしまうという問題がある。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、内面溶接機の開先倣いローラーではないが、開先溶接に先行して開先空間に溶加材を充填する装置に、開先上を倣って移動するローラーを設けることが開示されている。特許文献１では、ローラーの形状を、進行方向から見た先端部の断面形状が台形となるように構成し、ローラーの台形の斜面と開先の外エッジ（鋼管外表面）とを接触させることで、開先の先端と、ローラーの先端との間に隙間を作り、開先先端に異物があった場合も、ローラーが異物に乗り上げにくいように工夫されている（特許文献１の図４（ｂ）、明細書段落［００４７］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２４９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたローラーでは、開先の浅い位置、具体的には、内面開先の外エッジ（鋼管内表面）においてローラーの台形の斜面が鋼管と接するため、ローラーが開先の幅方向にズレやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、開先の幅方向にズレにくく、安定して内面溶接を行うことができる開先倣いローラーおよびこれを備えた内面溶接機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、以下のような特徴を有している。
［１］  溶接鋼管の内面溶接機に設置される開先倣いローラーであって、
内面溶接時において、溶接進行方向から見た先端の断面が、鋼管内表面とは接せず、かつ、開先倣いローラーの開先幅方向の中心線を基準として線対称に、開先先端から鋼管内表面の間の左右２点で開先加工面と接する形状を有する開先倣いローラー。
［２］  開先加工面と接する２点を結ぶ線は、開先先端から開先深さの１／２までの範囲にある［１］に記載の開先倣いローラー。
［３］  溶接進行方向から見た先端の断面形状が、短辺が開先先端側に位置する台形、または長方形であり、台形または長方形の頂点において開先加工面と接する［１］または［２］に記載の開先倣いローラー。
［４］  溶接進行方向から見た先端の断面形状が、内面開先側に凸の曲線形状である［１］または［２］に記載の開先倣いローラー。
［５］  ［１］乃至［４］のいずれかに記載の開先倣いローラーを備えた内面溶接機。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る開先倣いローラーおよびこれを備えた内面溶接機によれば、開先の幅方向にズレにくく、安定して内面溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なＵＯＥ鋼管の内面溶接機の構成を示す図である。
【図２】従来の開先倣いローラーの形状を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーの先端部の拡大図であり、（ａ）は、内面溶接時の開先倣いローラーとＵＯＥ鋼管の位置関係を示す図であり、（ｂ）は、説明のために、開先倣いローラーとＵＯＥ鋼管とを隔離させて図示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーを用いて、内面開先が深くＵＯＥ鋼管の内面溶接を行う様子を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーを用いて、内面開先が浅く、かつ、開先先端に異物があるＵＯＥ鋼管の内面溶接を行う様子を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る開先倣いローラーの先端部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
図３（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーの先端部の拡大図である。図３（ａ）および（ｂ）は、開先倣いローラー１１を、溶接進行方向から見た断面図である。図３（ａ）は、内面溶接時の開先倣いローラー１１とＵＯＥ鋼管１の位置関係を示す図であり、図３（ｂ）は、説明のために、開先倣いローラー１１とＵＯＥ鋼管１とを隔離させて示した図である。
【００１４】
実施の形態１に係る開先倣いローラー１１は、図１に示すような内面溶接機２に設置される。開先倣いローラー１１は、開先倣いローラー１１の開先幅方向の中心線Ｃを基準に、線対称に構成されている。図３（ａ）に示すように、開先倣いローラー１１は、内面溶接時に、ＵＯＥ鋼管１の内面開先５内に収容される先端部Ａ（図３（ｂ）参照）が、台形状に形成されている。
【００１５】
台形の左右の斜辺を１１ｂとし、短辺を１１ｃとし、開先先端５ａ側の頂点を１１ｄとする。開先倣いローラー１１は、台形の短辺１１ｃが開先先端５ａ側となるように、すなわち、開先先端５ａに向って先細りになるように配されている。開先先端５ａと開先倣いローラー１１の短辺１１ｃとの間には、隙間が形成されている。
【００１６】
開先倣いローラー１１は、内面溶接時において、溶接進行方向から見た先端の断面が、鋼管内表面（開先外エッジ）５ｂとは接せず、かつ、開先倣いローラー１１の開先幅方向の中心線Ｃを基準として線対称に、開先先端５ａから鋼管内表面５ｂの間の左右２点で開先加工面と接するように構成されている。
【００１７】
具体的には、開先倣いローラー１１は、先端部Ａの台形の左右の頂点１１ｄにおいて、ＵＯＥ鋼管１の開先加工面と接している。
【００１８】
開先倣いローラー１１が開先加工面と接する左右の２点を結ぶ線（実施の形態１では、頂点１１ｄを結ぶ線である短辺１１ｃに相当）は、開先倣いローラー１１が内面開先５を倣う際には、開先深さをＤとすると、開先先端５ａから開先深さ１／２Ｄまでの範囲となるように構成されている（図３（ｂ）参照）。ここで、開先倣いローラー１１が開先加工面と接する左右の２点を結ぶ線の開先先端５ａからの高さは、開先先端５ａ近傍に異物が存在した場合にこれを回避する観点から、開先深さＤの０．２倍以上であることが好ましい。
【００１９】
開先倣いローラー１１の先端部Ａの台形の斜辺１１ｂと開先倣いローラー１１の開先幅方向の中心線Ｃとのなす角度をθＭとし、ＵＯＥ鋼管１の内面開先５の開先角度の１／２をθＮとすると、角度θＭは、角度θＮよりも小さい。
【００２０】
次に、このように構成された実施の形態１に係る開先倣いローラー１１の効果について、図４および５を用いて説明する。
【００２１】
図４は、本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーを用いて、内面開先が深いＵＯＥ鋼管の内面溶接を行う様子を示した図である。
【００２２】
本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラー１１では、溶接進行方向から見た断面図において、開先倣いローラー１１の開先幅方向の中心線Ｃを基準として線対称に、開先先端５ａから鋼管内表面５ｂの間の左右２点（図３の頂点１１ｄ）で開先加工面と接する。これにより、図４に示すように、内面開先５が深い場合には、開先倣いローラー１１を内面開先５内に安定的に保持することができ、内面開先５と開先倣いローラー１１の中心を一致させることができる。
【００２３】
さらに、開先倣いローラー１１が開先加工面と接する左右の２点を結ぶ線を、開先先端５ａから開先深さ１／２Ｄまでの範囲に構成することによって、内面開先５の深い位置で開先倣いローラー１１を安定させることができ、開先幅方向のズレを低減することができる。これにより、従来よりも安定した内面溶接を実現させることができる。
【００２４】
図５は、本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーを用いて、内面開先が浅く、かつ、開先先端に異物があるＵＯＥ鋼管の内面溶接を行う様子を示した図である。
【００２５】
実施の形態１に係る開先倣いローラー１１では、開先先端５ａから鋼管内表面５ｂの間の左右２点（図３の頂点１１ｄ）において開先加工面と接するため、内面開先５が浅く、開先先端５ａに異物６がある場合であっても、開先倣いローラー１１の先端が異物６に乗り上げず、内面開先５と開先倣いローラー１１の中心を一致させることができる。
【００２６】
なお、上述の説明では、開先倣いローラー１１の先端部Ａの形状が台形であるとして説明したが、開先倣いローラー１１の先端部Ａの形状は、長方形であってもよい。この場合には、長方形の開先先端５ａの側の頂点２点が開先加工面と接するように構成すればよい。
【００２７】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る開先倣いローラーの先端部の拡大図である。図６は、本発明の実施の形態２に係る開先倣いローラー１２を、溶接進行方向から見た断面図である。実施の形態２に係る開先倣いローラー１２は、内面溶接時にＵＯＥ鋼管１の内面開先５内に収容される先端部Ａの形状が内面開先側に凸の曲線形状に形成されている。内面開先側に凸の曲線としては、特に限定されるものではなく、たとえば、円、楕円、放物線、双曲線などを用いることができる。
【００２８】
実施の形態２に係る開先倣いローラー１２では、開先倣いローラー１２の開先幅方向の中心線Ｃを基準として、左右対称に構成されている。開先倣いローラー１２は、鋼管内表面（開先外エッジ）５ｂ（図３参照）とは接せず、かつ、開先倣いローラー１２の開先幅方向の中心線Ｃを基準として線対称に、開先先端５ａから鋼管内表面５ｂの間の左右２点（接点１２ｄ）で開先加工面と接するように構成されている。
【００２９】
このように、先端部Ａの形状を内面開先側に凸の曲線形状としても、安定的に開先倣いローラー１２を内面開先５に倣わせることができる。
【００３０】
なお、実施の形態１と同様に、開先倣いローラー１２が内面開先５を倣う際には、開先倣いローラー１２が開先加工面と接する左右の２点（接点１２ｄ）を結ぶ線が、開先先端５ａから開先深さＤの１／２の範囲となるように構成することが好ましい。
【００３１】
このように、内面開先５の深い位置において、開先倣いローラー１２を保持することで、開先倣いローラー１２が内面開先５の幅方向にずれにくく、安定した内面溶接を行うことができる。
【００３２】
なお、実施の形態１および２では、開先倣いローラーの形状について説明したが、本発明は、実施の形態１および２に係る開先倣いローラーを備えた内面溶接機として実施することも勿論可能である。
【００３３】
また、本発明は、上述のような実施の形態に限られず、種々の設計変更を適用することができる。
【実施例】
【００３４】
ＵＯＥ内面溶接機の内面溶接倣いローラーとして、図２に示す従来の開先倣いローラーと図３（ａ）および（ｂ）に示す本発明の実施の形態１に係る開先倣いローラーを適用し、本発明の効果を検証した。
【００３５】
内面溶接を行った適用材は、外径１８インチ〜５６インチ、管厚６．０ｍｍ〜５０．８ｍｍのＵＯＥ鋼管１である。
【００３６】
この結果、本発明例では、比較例と比べて、歩留りが０．２％向上した。これによって、本発明を適用することで、開先倣いローラーと内面開先の中心を良好に一致させることができ、歩留りを向上させることができることが分かった。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＵＯＥ鋼管
２  内面溶接機
３  溶接電極
４  開先倣いローラー
５  内面開先
５ａ  開先先端
５ｂ  鋼管内表面（開先外エッジ）
６  異物
１１  開先倣いローラー
１１ｂ  斜辺
１１ｃ  短辺
１１ｄ  頂点（接点）
１２  開先倣いローラー
１２ｄ  接点
【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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