(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面の電縫鋼管を複数段のリシェイピングロールで角断面に成形するに際し、
前記電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状、並びにリシェイピング完了直後の角断面形状及び隅角部形状をプロフィール測定装置によリオンラインで連続的に測定し、各段のリシェイピングロールの設定条件を、当該リシェイピングロールに最も近いプロフィール測定装置で得た測定値を参照して定め、それらの設定条件で成形することを特徴とする角コラムの成形方法。
【請求項２】
スケルプを円形断面にする成形ロールと、成形後の突き合わせ部分を溶接するシーム溶接機とを備えた電縫鋼管の製造ラインを、得られた円形断面の電縫鋼管を角断面に成形する複数段のリシェイピングロールを備えた角成形ラインに連接してなる角コラムの成形装置において、
前記シーム溶接機の出側直後、中段のリシェイピングロールの間及び最終シェイピングロール出側に、それぞれ電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状及び角にされた電縫鋼管の断面形状及び隅角部曲率半径を測定するプロフィール測定装置を設けると共に、それぞれのプロフィール測定装置による測定値を解析して、各形状及び隅角部の曲率半径を求める演算器と、各段のリシェイピングロールに最も近いプロフィール測定装置で得た測定値を解析して得た演算結果に基づき、各段のリシェイピングロールの圧下率及び電縫鋼管との相対位置を調整するロール位置自動調整装置とを備えたことを特徴とする角コラムの成形装置。
【請求項３】
前記プロフィール測定装置は、１又は複数台の２次元レーザ距離計と、該レーザ距離計の測距離方向への前後進機構と、該レーザ距離計の光軸を測定方向に一致させる回動フレームと、該回動フレームを回動自在にその周囲を支持する内フレームと、該内フレームを包囲し、前記回動フレーム中心を角コラムの中心に合わせる昇降ジャッキを設けた外フレームとを備えたことを特徴とする請求項２記載の角コラムの成形装置。
【請求項４】
最終シェイピングロール出側に設ける前記プロフィール測定装置の回動フレームには、隅角部を測定するための正回動手段と、断面形状を測定するための逆回転手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載の角コラムの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角コラムの成形方法及び成形装置に係わり、詳しくは、鋼板を管状に成形し、突き合わせ部分を溶接した円形断面の電縫鋼管を角状断面の鋼管（角コラムという）へロールで圧延して変形する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電縫鋼管製造ラインに角鋼管成形ラインを連接した角コラム成形装置では、まず、鋼帯（以下、スケルプ０という）を曲げ成形して円形素管（オープン管ともいう）とし、シーム溶接し、スクイズロール、サイザロールで円形断面の電縫鋼管を形成させる。そして、この円形断面の電縫鋼管を、連接した角鋼管成形ラインの複数段に設けた再成形ロール（以下、リシェイピングロールという）によって少しずつ角状断面に成形して角コラムとし、ラインから送出する。図５は、このようなラインを示すもので、スケルプ０は成形工程１でほぼ円形断面に曲げ加工され、溶接工程２でシーム部を溶接して所謂電縫鋼管となり、引き続き冷間成形工程３で角形断面に成形された後、切断工程４で切断されて角コラム５となる。
【０００３】
従来、このようにして成形された角コラム５の形状は、図６に示すように、各隅角部６（コーナ部ともいう）の外面に１ｍｍ単位で径の異なる１／４円周ゲージ７を当てて作業員が観察する測定によって検出されていた。測定される角コラム５は、サイズが２５０〜５５０ｍｍ角、板厚６〜２５ｍｍである。図７は、図６のＸ部拡大図であり、前記円周ゲージ７による隅角部６の測定は、曲率半径Ｒの中心角で６５°の範囲を測定していた。この測定は、作業者が円周ゲージ７を押し当てて行うため、ラインの停止が必要であり、ラインの稼働率低下を生じ、ライン停止による生産性の低下が問題になっていた。また、円周ゲージ７は、例えば１ｍｍピッチで段階的に作られているので、その中間の値は測定者の目分量で判定されるため、個人差が出やすく、この測定は、精度が悪く、手間がかかるものであった。本来、角コラム５の隅角部６の形状を精度よく成形し、精度のよい角鋼管を安定的に製造するには、隅角部形状の測定を高頻度で行う必要がある。また、スケルプ０を円形断面の電縫鋼管に成形し、次いで角コラム５にリシェイピングするラインでは、電縫鋼管の円周に１段あたり４個のロールを配設した複数段のリシェイピングロールで円形の該電縫鋼管を順次角形に変形する。このリシェイピングロールの４個のロールは、電縫鋼管を四方から押圧し、その外周に４面の平面を形成する。この４面は、互いに隣接する部分に４つの隅角部６の弧状部を形成する。従って、４つの隅角部６に弧状部の曲率が同一となるように角ロールの位置関係の微妙な調整を必要とする。さらに、隅角部６の測定結果に基づく冷間成形工程３におけるリシェイピングロールの位置関係の調整は、従来、オペレータの技術に頼っており、数値化されていないので、標準化された適正な調整を短時間に行うことは困難であった。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に特開２０００−３２６００８号公報にて開示したように、角コラム５の隅角部６のプロフィールをオンラインで正確に測定し、この測定値をリシェイピングロールの位置関係設定にフィードバックして形状精度の高い角コラムを製造する技術を開発、実用化した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術は、成形済みの角コラム５で得た情報だけをフィードバックするものであり、角成形途中における情報は利用していない。そのためか、得られた角コラム５は、形状が所望通りになっていない部分もあって、今一つ満足できない状況にある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、製品角コラムの形状精度を従来より一層高めることの可能な角コラムの成形方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、形状の測定及びリシェイピングロールの位置関係設定を見直し、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、円形断面の電縫鋼管を複数段のリシェイピングロールで角断面に成形するに際し、前記電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状、並びにリシェイピング完了直後の角断面形状及び隅角部形状をプロフィール測定装置によリオンラインで連続的に測定し、各段のリシェイピングロールの設定条件を、当該リシェイピングロールに最も近いプロフィール測定装置で得た測定値を参照して定め、それらの設定条件で成形することを特徴とする角コラムの成形方法である。
【０００９】
また、本発明は、スケルプを円形断面にする成形ロールと、成形後の突き合わせ部分を溶接するシーム溶接機とを備えた電縫鋼管の製造ラインを、得られた円形断面の電縫鋼管を角断面に成形する複数段のリシェイピングロールを備えた角成形ラインに連接してなる角コラムの成形装置において、前記シーム溶接機の出側直後、中段のリシェイピングロールの間及び最終シェイピングロール出側に、それぞれ電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状及び角にされた電縫鋼管の断面形状及び隅角部曲率半径を測定するプロフィール測定装置を設けると共に、それぞれのプロフィール測定装置による測定値を解析して、各形状及び隅角部の曲率半径を求める演算器と、各段のリシェイピングロールに最も近いプロフィール測定装置で得た測定値を解析して得た演算結果に基づき、各段のリシェイピングロールの圧下率及び電縫鋼管との相対位置を調整するロール位置自動調整装置とを備えたことを特徴とする角コラムの成形装置である。
【００１０】
この場合、前記プロフィール測定装置は、１又は複数台の２次元レーザ距離計と、該レーザ距離計の測距離方向への前後進機構と、該レーザ距離計の光軸を測定方向に一致させる回動フレームと、該回動フレームを回動自在にその周囲を支持する内フレームと、該内フレームを包囲し、前記回動フレーム中心を角コラムの中心に合わせる昇降ジャッキを設けた外フレームとを備えたものであることが好ましく、また、最終シェイピングロール出側に設ける前記プロフィール測定装置の回動フレームには、隅角部を測定するための正回動手段と、断面形状を測定するための逆回転手段とを備えているのが良い。
【００１１】
本発明によれば、複数のプロフィール測定装置からの電縫鋼管の断面形状及び隅角部についての情報をすべて利用して、各段のリシェイピングロール毎に適正なロール位置関係を設定できるようになる。その結果、製品角コラムの形状精度を従来より一層高めることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、本発明では、図１に示すように、スケルプ０を円形断面にする成形ロール（成形工程１）と、成形後の突き合わせ部分を溶接するシーム溶接機（溶接工程２）とを備えた電縫鋼管の製造ラインを、得られた円形断面の電縫鋼管を角断面に成形する複数（図では、４段）のリシェイピングロール１Ｒ，２Ｒ，３Ｒ，４Ｒを備えた角成形ライン（冷間成形工程３）に連接してなる角コラム５の成形装置において、前記シーム溶接機の出側直後、中段のリシェイピングロール２Ｒ，３Ｒの間及び最終シェイピングロール４Ｒの出側に、それぞれ電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状及び角断面にされた電縫鋼管の隅角部曲率半径及び断面形状を測定するプロフィール測定装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを設ける。そして、前記電縫鋼管の円形断面形状、角成形途中での断面形状、並びにリシェイピング直後の角断面形状及び隅角部曲率半径をオンラインで連続的に測定し、それら測定値の総合的な情報により各段のリシェイピングロールの設定条件（具体的には、各ロールの圧下率及び／又は電縫鋼管との相対位置）を定め、それらの設定条件で、円形断面の電縫鋼管を所望の形状（隅角部の曲率半径（Ｒ）），辺の平坦度（Ｈ）及びサイズを有する角断面に成形する。
【００１４】
ここで、測定値の総合的な情報とは、複数（図１では３つ）のプロフィール測定装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで得た測定値をすべて有効に利用することを意味し、これは、特開２０００−３２６００８号公報記載の成形済みの角コラムで得た情報だけを、成形条件の設定にフィードバックすることを改め、角成形途中における情報も利用しすることにしたからである。
【００１５】
具体的には、４段のリシェイピングロール毎に、そこで行う成形の基準形状を定める。そして、各リシェイピングロールに最も近いプロフィール測定装置で得た測定値を参照して、それぞれ個別に基準形状を達成するための成形条件を定めて成形を行うのである。つまり、プロフィール測定装置２０Ａでの測定値は、第１段目のリシェイピングロール１Ｒ、プロフィール測定装置２０Ｂでの測定値は、第２段目２Ｒ及び第３段目３Ｒのリシェイピングロール、最終のプロフィール測定装置２０Ｃでの測定値は、最終のリシェイピングロール４Ｒの成形条件を定めるのに利用する。なお、最終プロフィール測定装置２０Ｃでは、電縫鋼管の基準形状として、断面形状だけでなく、隅角部６の曲率半径（Ｒ）についても配慮する。その場合の基準形状の例を図２に示しておく。また、測定値が基準形状から外れている場合に、各段のリシェイピングロールの圧下率や位置の調整量（程度）は、各段のリシェイピングロールでの操業実績から容易に求まるので、それらをコンピュータに記憶させて利用すれば良い。
【００１６】
ここで、各段のリシェイピングロールで行う成形を図３のフローチャートを用いて説明する。まず、電縫鋼管１９は、最も近い位置に設けられたプロフィール測定装置２０によって外形のプロフィールを測定される。測定データは、コンピュータ（演算装置）９に入力され、ここで数値化される。演算されたデータは、プリンタ１１でプリントアウトされ、また、記録媒体１２に記録される。コンピュータ９で数値化されたデータは、ライン全体を統括するプロセスコンピュータ１３に送られる。このプロセスコンピュータ１３は、これらのデータを対応するリシェイピングロールでの電縫鋼管１９の前記基準形状（最終のリシェイピングロールの場合は、４つの隅角部６の曲率半径（Ｒ）も含む）と比較し、その偏差がゼロとなるように制御信号１５を出力し、当該リシェイピングロールの４個のロール１６同士で関係位置（相対位置）を調整する。従って、該プロセスコンピュータ１３は、ロール位置自動調整装置をも兼ねる。ロール１６同士の位置調整は、必要に応じてそれぞれ矢印１７、１８方向に各ロール１６を移動させることによって行う。
【００１７】
次に、プロフィール測定装置２０は、以下のような構成である。
【００１８】
プロフィール測定装置２０は、図４に示すように、プロフィールを測定すべき電縫鋼管１９の外周を包囲する回動フレーム２１、内フレーム２９、外フレーム３３から構成されている。外フレーム３３は、縦横フレーム３０、３１を四角形に組み、オンラインオフライン用車輪３６を備えると共に、内フレーム２９をジャッキ３７で吊下げ、内フレーム２９の側面を４個のガイドロール３９で支持している。ジャッキ３７は高さ設定モータ３８によって内フレーム２９を上下動させる。これらのオンラインオフライン用車輪３６、ジャッキ３７、ガイドロール３９によって、プロフィール測定装置２０の中心を電縫鋼管１９の中心と一致させる。
【００１９】
内フレーム２９は横フレーム３０、縦フレーム３１から成り、外フレームにジャッキ３７で吊下げられて上下動する。内フレーム２９は４個のサポートロール３２を備え、回動フレーム２１の外周を回動自在に支持する。
【００２０】
回動フレーム２１は、リングフレーム２２、リブ２３を備えた円形フレームで、４個のサポートフレーム３２によって外周を支持され回動自在に構成されている。回動フレーム２１に１台又は複数台のレーザ距離計２４が取りつけられている。レーザ距離形２４はリニアウエイ（直動機構）２５を介して軸心を半径方向に一致させて取付けられている。リニアウエイ２５はレーザ距離計２４を半径方向に移動させ、電縫鋼管１９とレーザ距離計２４との距離を調節する。リニアウエイ２５は電縫鋼管１９のサイズに応じてその隅角部６がレーザ距離形２４の測定範囲に入るようにする。
【００２１】
回動フレーム２１は、サーボモータ２６によって駆動されるピニオン２７によってレーザ距離計２４が電縫鋼管１９の隅角部６に対向する位置に合致するように回動される。距離計が１台なら２７０度、２台なら９０度回動させる。
【００２２】
ケーブル２８はレーザ距離計２４の測定データをコンピュータ９に伝達する。回動フレーム２１はコンピュータ９及びプロセスコンピュータ１３からの指示によって信号を出力するシーケンサ４０の指令に基づいて回動制御される。
【００２３】
なお、該プロフィール測定装置２０の作動については、特開２０００−３２６００８号公報に詳しく記載されているので、ここでは説明を省略する。
【００２４】
なお、本発明では、最終のリシェイピングロール４Ｒの出側に設けるプロフィール測定装置２０Ｃでは、角コラム５の隅角部だけでなく、断面形状も測定する必要があるので、その回動フレーム２１には、隅角部６を測定するための正回動手段（具体的には、スプロケット等）と、断面形状を測定するための逆回転手段とを備えるようにしてある。これによって、短時間で両方の測定値が得られるからである。
【００２５】
【実施例】
図１に示した本発明に係る角コラムの成形装置及び成形方法を適用し、２５０〜５５０ｍｍ角で、板厚が６〜２２ｍｍの角コラムを製造した。その際、隅角部６の曲率半径Ｒは、規格によって板厚の２．５倍となっているため、曲率半径Ｒを１５〜７５ｍｍとした。使用したレーザ距離計２４の測定範囲は、角コラム５のパスライン変動を考慮して、距離方向は６０ｍｍ、幅方向は９０ｍｍとした。また、該レーザ距離計２４を距離測定方向に前進後退移動させるリニアウエイ２５の移動範囲は、角鋼管の寸法範囲２５０ｍｍ×６ｍｍ〜５５０ｍｍ×２５ｍｍに対応させるため２３０ｍｍとした。回動フレーム２１の内径は、５５０ｍｍ角の角鋼管を通すため、φ９００ｍｍとし、外径はφ１８００ｍｍとした。回動フレーム２１の外側には、チェーンが巻きつけられており、サーボモータ２６によって駆動されるスプロケットを介して正逆回動自在になっている。この実施例では、レーザ距離計２４は、プロフィール測定装置２０Ａ及び２０Ｂではそれぞれ２台、２０Ｃでは３台とした。電縫鋼管１９の形状及び曲率半径Ｒは、レーザ距離計２４のデータをコンピュータ９に入力し、幾何学的演算によって求めている（特開２０００−３２６００８号参照）。なお、曲率半径Ｒを求めるための距離データは、板厚に対応する基準半径から６５度に対応するデータを抽出する方法によって選び出す。抽出した距離データを用い、収束演算法で曲率半径Ｒを求める。
【００２６】
このようにして本発明を適用して製造した角コラム５の形状及び隅角部６の曲率半径（Ｒ）を、目標値と比較して表１に一括して示す。
【００２７】
【表１】
0004779227.tif 000002
【００２８】
表１より、本発明によれば、精度の高い形状制御が達成され、従来より非常に形状に優れた角コラムを製造できることが明らかである。なお、表１の従来例とは、前記特開２０００−３２６００８号公報記載の技術を用いた場合である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、複数のプロフィール測定装置からの電縫鋼管の断面形状及び隅角部についての情報をすべて利用して、各リシェイピングロール毎に適正なロール位置関係を設定できるようになる。その結果、製品角コラムの形状精度を従来より一層高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る角コラムの成形装置を説明する図である。
【図２】測定するプロフィールの基準線及び基準点を示す図である。
【図３】各プロフィール測定装置と、それに対応するリシェイピングロールとの間の関係を示すフローチャートである。
【図４】プロフィール測定装置を説明する図である。
【図５】一般的な角コラム成形ラインの説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【図７】図６の拡大部の説明図である。
【符号の説明】
０    スケルブ（鋼帯）
１    成形工程
２    溶接工程
３    冷間成形工程
４    切断工程
５    角鋼管
６    隅角部
７    円周ゲージ
９    コンピュータ
１０  デイスプレイ
１１  プリンタ
１２  記録媒体
１３  プロセスコンピュータ（ロール位置自動調整装置）
１４  記憶装置
１５  信号
１６  ロール
１７  矢印
１８  矢印
１９  電縫鋼管
２０  プロフィール測定装置（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）
２１  回動フレーム
２２  リングフレーム
２３  リブ
２４  レーザ距離計
２５  リニアウエイ
２６  サーボモータ
２７  ピニオン
２８  ケーブル
２９  内フレーム
３０  横フレーム
３１  縦フレーム
３２  サポートフレーム
３３  外フレーム
３４  縦フレーム
３５  横フレーム
３６  オンラインオフライン車輪
３７  ジャッキ
３８  高さ設定モータ
３９  ガイドロール
４０  シーケンサ
【図１】
0004779227.tif 000003
【図２】
0004779227.tif 000004
【図３】
0004779227.tif 000005
【図４】
0004779227.tif 000006
【図５】
0004779227.tif 000007
【図６】
0004779227.tif 000008
【図７】
0004779227.tif 000009