(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接管製造時に丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ部を、該エッジ部下面から押し上げつつガイドするシームガイドロール装置であって、
該シームガイドロール装置はフィンパスロールとスクイズロールの間に配置され、シームガイドロールが昇降装置により昇降可能であるとともに管軸に対して回動可能であることを特徴とする溶接管製造用のシームガイドロール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接管製造用のシームガイドロール装置に係り、より詳しくは、ロール成形法によって丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ間を、高周波電縫溶接法あるいは高周波電縫溶接法と高エネルギービーム溶接法を併用した溶接法で溶接して溶接管を製造する際に使用するシームガイドロール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接管の製造装置として、図５に示すように、ブレークダウンロール１１、ケージロール１２、フィンパスロール１３およびスクイズロール１４が、上流側から順次で配置された装置が知られている。このような電縫管の成形に際しては、図６に示すように、素材である鋼帯１５の両エッジ部１５ａ，１５ｂのたどる軌跡１Ｅが、鋼帯中央部１５ｃのたどる軌跡１Ｃに比較して長くなるため、鋼帯１５の両エッジ部１５ａ，１５ｂは一時的に引き伸ばされ、エッジストレッチを生じる。このようなエッジストレッチによるエッジ部と中央部の長さの不均衡のため、図７に示すように、オープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂ（以下、オープンパイプ２のエッジ部を２ａ，２ｂと記す）には、長手方向の圧縮応力が作用する。特に、鋼帯１５の肉厚ｔと外径Ｄの比（ｔ／Ｄ）が小さな薄肉管の製造においては、圧縮応力によりオープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂが容易に座屈し、エッジ部が波打つ、いわゆる縁波が発生する。
【０００３】
オープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂが突き合わされる前の段階、即ち溶接前に、エッジ部２ａまたは２ｂに縁波が発生すると、健全な溶接ができず、シームの不揃い、溶け落ち等の溶接欠陥を生じる。特に、レーザビーム等により両エッジ２ａ，２ｂを溶融して接合する場合には、縁波の発生による溶接不良はさらに顕著なものとなる。
【０００４】
このような問題に対して、成形中の縁波の発生をある程度許容し、一度発生した縁波を消去すべく、図８に示すように、フィンパスロール１３とスクイズロール１４との間に、オープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂの下面に接するシームガイドロール１を設け、エッジ部２ａ，２ｂを、シームガイドロール１によって下側から押し上げながらガイドする方法の発明が開示されている（特開平５−２０８２１３号公報、特開平９−１２３２号公報等）。
【０００５】
この方法は、オープンパイプ２のエッジ部２ａ，２ｂの長手方向に、エッジストレッチに対応する伸びによって生じた余った材料を、オープンパイプ２内に挿入されたシームガイドロール１によって、上方にＨ量だけ連続的に押し上げ、エッジ部２ａ，２ｂにテンションを与えることによって、溶接直前のオープンパイプ２のエッジ部２ａ，２ｂの縁波を、見かけ上消去しようとするもので、特開平９−１２３２号公報には、縁波の消去に有効な押し上げ位置、押し上げ量が開示されている。
【０００６】
また、特開平５−２０８２１３号公報には、実操業に見合ったシームガイドロールの機構として、図９，１０，１１に示すように、オープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂを押し上げる一対の押し上げロールであるシームガイドロール（内張りロール）１と、シームガイドロール１の回転軸３と、回転軸３の支持部材４と、これらを上下方向に移動させる昇降装置５と、昇降装置５を支持する装置本体８と、そして、装置本体８をオープンパイプ２の内周面に接触させて支持する一対のボトムロール９とから構成され、昇降装置５は外部からの遠隔操作が可能であり、随時シームガイドロール１の押し上げ量を調整することができるような機構が開示されている。これら技術によれば、縁波のない、且つ、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような断面形状が上方に瓜状に突出する形成不良が生じない溶接管の製造が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今コスト削減のためのミル集約により、これまで大径サイズの製造を行ってきたミルで細管の製造をせざるを得なくなってきた。大径管ミルで細管を製造する場合、管径に対してスタンド間が広いため、スタンド間でオープンパイプ２が自由変形を生じやすくなり、オープンパイプ２が管軸に対して回転するいわゆるローリングを生じる場合がある。
【０００８】
特開平５−２０８２１３号公報に開示された構造を有するシームガイドロール装置により、上記のように大径管ミルで細管を製造する場合、ローリングを生じると、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、シームガイドロール１がオープンパイプ２の両エッジ２ａ，２ｂと接する位置が、ローリング量により大きく変わるため、両エッジ２ａ，２ｂの押し上げ高さが各々異なり、所望の押し上げ高さを一定に保持できないばかりか、ローリング量が大きい場合には、シームガイドロール１が両エッジ２ａ，２ｂの間隙に挟まり、シームガイドロール１を破損、あるいはオープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂを傷め、溶接品質を低下してしまうこともある。
【０００９】
このように、上記のシームガイドロール装置には、オープンパイプ２がローリングしても、シームガイドロール１が両エッジ２ａ，２ｂと接する位置が大きく変わることなく、結果として、両エッジ２ａ，２ｂの押し上げ高さを常に一定に保持できる機構が望まれていた。
【００１０】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、オープンパイプがローリングを生じても、オープンパイプのエッジ部の同じ位置を常に押し上げ可能で、押し上げ高さを一定に保持することができる溶接管製造用のシームガイドロール装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる溶接管製造用のシームガイドロール装置は、溶接管製造時に丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ部を、該エッジ部下面から押し上げつつガイドするシームガイドロール装置であって、該シームガイドロール装置はフィンパスロールとスクイズロールの間に配置され、シームガイドロールが昇降装置により昇降可能であるとともに管軸に対して回動可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、溶接管製造時に丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ部を、フィンパスロールとスクイズロールの間に配置されたシームガイドロールにより、その下面から押し上げつつ縁波を抑制・安定化し、該安定化したオープンパイプの両エッジ間を、高周波電縫溶接法あるいは高周波電縫溶接法と高エネルギービーム溶接法を併用した溶接法で溶接して溶接管を製造する手法について研究を重ねてきた。この結果、シームガイドロール装置の構造を、シームガイドロールを保持した昇降装置が装置全体から独立して保持され、管軸に対して回動可能な構造とすることにより、ローリングに対してシームガイドロールが倣うように傾き、両エッジの押し上げ高さを一定に保持できることを究明した。本発明は、以上の知見に基づいて構成されたものである。
【００１３】
［実施の形態］
図１、図２、図３は本発明の一実施の形態を示す側面図、縦断面図および平面図で、溶接管製造用のシームガイドロール装置を示している。図において、１はオープンパイプ２の両エッジ部２ａ，２ｂを押し上げる一対の押し上げロールであるシームガイドロール、３はシームガイドロール１の回転軸、４は回転軸３の支持部材である。５はシームガイドロール１を昇降可能に保持する昇降装置、６は昇降装置５に取付けられ、シームガイドロール１を軸受７により回動可能に支持する回動軸で、シームガイドロール装置は、シームガイドロール１を保持する昇降装置５が、装置全体から軸受７を介して回動軸６を中心に回動可能に独立して保持されている。
【００１４】
なお、軸受け７は、昇降装置５の回動を容易にするために設けたもので、本発明においては軸受け７を設けることが望ましい。また、ローリングによる、シームガイドロール１とオープンパイプ２の両エッジ２ａ，２ｂの接触位置をより一定にするために、昇降装置回動軸６の中心は、オープンパイプ２の中心となるべく合わせると共に、昇降装置５の倒れ防止のため、昇降装置５の重心より上方に配置することが望ましい。
８は昇降装置５を支持する装置本体、９は装置本体８をオープンパイプ２の内周面に接触させて支持する一対のボトムロールである。なお、昇降装置５は外部からの遠隔操作が可能であり、随時シームガイドロール１の押し上げ量を調整することができる。
【００１５】
上記のように構成した実施の形態の作用を説明する。シームガイドロール１により、オープンパイプ２の内面を強制的に押し上げることにより、シームガイドロール１とオープンパイプ２の接触位置には、押し上げ荷重と同時に摩擦力が生じる。この状態で、オープンパイプ２がローリングを生じると、昇降装置５が装置本体８から回動可能に独立して保持されているため、摩擦力により、シームガイドロール１はローリング方向に力を受け、シームガイドロール１を保持している昇降装置５にも同様の力が働く。昇降装置５を回動するための力が上記摩擦力より小さい場合には、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、オープンパイプ２との接触位置を移動することなく、昇降装置５がローリング方向に、昇降装置５の回動軸６を中心として傾くことになる。昇降装置５は、軸受け７によって容易に回動する。
【００１６】
また、押し上げの際に生じる押し上げ荷重は、シームガイドロール１、回転軸３、支持部４を介して昇降装置５に伝わり、昇降装置５から昇降装置回動軸６、軸受け７を介して装置本体８に伝わり、ボトムロール９で受けられる。このため、ロッド１０には押し上げ荷重が作用することはない。
なお、シームガイドロール装置を、フィンパスロール１３とスクイズロール１４の間の所定の位置に保持する技術、また、昇降装置５を昇降駆動させるための技術および配管、配線は、特開平５−２０８２１３号公報に開示された技術を採用することにより達成できる。
本発明のシームガイドロール装置によれば、オープンパイプ２がローリングしても、両エッジ部２ａ，２ｂと接する位置が大きく変わらないため、両エッジ部２ａ，２ｂの押し上げ高さを常に一定に保持することができる。
【００１７】
［実施例］
外径：２７３ｍｍ、肉厚：５．０ｍｍ、材質：低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼板の溶接管、及び外径：６０９．６ｍｍ、肉厚：６．９ｍｍ、材質：ＳＴＫ４００の溶接管を、図１，２，３に示す本発明の実施の形態の構造を有したシームガイドロール装置、及び従来のシームガイドロール装置を使用し、そのエッジ部を押し上げながら下記溶接条件で製造した。そのときの操業結果を、表１に示す。なお、縁波の計測方法は、本出願人らが出願した特開平１０ー１６６０４５号公報、あるいは特開平１０−２７４５２２号公報に開示した技術により行った。
【００１８】
溶接条件
0004396020.tif 000002
【００１９】
【表１】
0004396020.tif 000003
【００２０】
表１から明らかなように、本発明のシームガイドロール装置を使用し操業した場合には、ローリングの有無にかかわらず安定した縁波消去効果が得られ、且つ、操業トラブルもまったく発生しなかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる溶接管製造用のシームガイドロール装置は、溶接管製造時に丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ部を、このエッジ部下面から押し上げつつガイドするシームガイドロール装置であって、シームガイドロール装置はフィンパスロールとスクイズロールの間に配置され、シームガイドロールが昇降装置により昇降可能であるとともに管軸に対して回動可能に構成したので、丸形パイプ状に成形されたオープンパイプの両エッジ部間を、高周波電縫溶接法および高周波電縫溶接法と高エネルギービーム溶接法を併用した溶接法で溶接して溶接管を製造する際に、オープンパイプにローリングが生じても、常に一定の高さにエッジ部を押し上げることができ、安定した溶接品質を有する溶接管の製造が可能となり、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のシームガイドロール装置の一実施の形態の側面図である。
【図２】  図１の縦断面図である。
【図３】  図１の平面図である。
【図４】  本発明のシームガイドロール装置を用いた場合のローリングによるシームガイドロールとオープンパイプエッジ部の接触状況を示す作用説明図である。
【図５】  電縫管の製造装置の模式図である。
【図６】  電縫管成形におけるエッジストレッチの発生を示す説明図である。
【図７】  オープンパイプのエッジ部に生じた縁波を示す模式図である。
【図８】  シームガイドロールにより、オープンパイプのエッジ部を押し上げ、縁波を見かけ上消去する方法を示す説明図である。
【図９】    従来のシームガイドロール装置の一例を示す側面図である。
【図１０】  図９の縦断面図である。
【図１１】  図９の平面図である。
【図１２】  シームガイドロールによる押し上げ量と成形材エッジ部の形状変化を示す作用説明図である。
【図１３】  ローリングによりシームガイドロールとオープンパイプエッジ部の接触状況の変化を示す作用説明図である。
【符号の説明】
１  シームガイドロール
２  オープンパイプ
２ａ，２ｂ  オープンパイプのエッジ
３  シームガイドロールの回転軸
４  支持部材
５  昇降装置
６  回動軸
８  装置本体
９  ボトムロール
１３  フィンパスロール
１４  スクイズロール
【図１】
0004396020.tif 000004
【図２】
0004396020.tif 000005
【図３】
0004396020.tif 000006
【図４】
0004396020.tif 000007
【図５】
0004396020.tif 000008
【図６】
0004396020.tif 000009
【図７】
0004396020.tif 000010
【図８】
0004396020.tif 000011
【図９】
0004396020.tif 000012
【図１０】
0004396020.tif 000013
【図１１】
0004396020.tif 000014
【図１２】
0004396020.tif 000015
【図１３】
0004396020.tif 000016