(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板を逐次円筒状にロール成形する左右に配置された孔型ロールを複数段有する金属管の製造装置において、孔型ロール支持部の一部または全部が造管方向に千鳥配置されており、千鳥配置された孔型ロールのロール間隔が前記孔型ロール外径の１倍を超えて２倍以下であることを特徴とする金属管の製造装置。
【請求項２】
少なくとも１スタンドのロールは、独立に造管軸に対して回転自在で、幅方向および高さ方向に位置を変える機構を有する孔型ロールと、板底部を支持する高さ可変の底部ロールより構成されることを特徴とする請求項１記載の金属管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールを用いて薄肉管の安定成形を可能にする金属管の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属管の製造装置は多段の孔型ロールを用いて、コイルから円周方向に曲げ成形を与え成形する装置を用いている。このような成形装置にて薄肉管を成形しようとする場合、成形スタンドの間が離れているため、ロールとロールの間隔が広くなり、エッジバックリングと呼ばれる板端での挫屈が発生し、その後のフィンパスと呼ばれる成形過程でも修正ができず、溶接時の板エッジの突合せ時に段差が発生し、目違いを起こし、製品品質を満足できなく、さらに溶接ができない不安定造管となる場合がある。そのため、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）：肉厚外径比として１．３％程度までの薄肉の鋼管製造が限界であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
薄肉溶接鋼管を製造する方法としては、特開平０４−２７４８２５号公報では薄肉電縫管製造を目的として、成形シューの出側に周方向に多分割されたフィンパスロールを有する装置が開示されているが、ガイドシューを用いた方式のため、ロールを用いた場合の転がり摩擦と異なり、材料とのすべり摩擦を生じることにより造管速度を高めることができないこと、およびガイドシューの摩滅等により肉厚が大きい場合には成形ができない問題がある。
また、特開平０３−１６１１１６号公報では板の長手方向に曲げ・曲げ戻しを行い、板の幅方向（金属管の周方向）にスプリングバックを利用する発明が開示されているが、同様にｔ／Ｄ＞１％以上の肉厚管径比を持つ金属管の製造は難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、薄肉溶接管の成形において、溶接前のエッジバックリングを防止し、安定した高速造管・溶接を可能にする金属管の製造装置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】
本発明者らは成形ロールを用い、肉厚製造範囲も大きく取れる方法を検討した結果、成形ロール間隔を短くすることにより、薄肉管の成形が可能なことを見出した。
すなわち、本発明の要旨とするところは
（１）平板を逐次円筒状にロール成形する左右に配置された孔型ロールを複数段有する金属管の製造装置において、孔型ロール支持部の一部または全部が造管方向に千鳥配置されており、千鳥配置された孔型ロールのロール間隔が前記孔型ロール外径の１倍を超えて２倍以下であることを特徴とする金属管の製造装置。
（２）少なくとも１スタンドのロールは、独立に造管軸に対して回転自在で、幅方向および高さ方向に位置を変える機構を有する孔型ロールと板底部を支持する高さ可変の底部ロールより構成されることを特徴とする前記（１）記載の金属管の製造装置、にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の実施例の成形装置を示す。平板は、あらかじめ前段ロールにて外径サイズにあわせて成形された板１の端部分を支持する、円筒状に成形された板材の曲率と合う部位を有する孔型を持つ左右に配置された孔型ロール２と、板底部分を拘束する底部ロール３にて断面円弧状に成形される。
【０００７】
ただし、この方式をただ並列に構成させた場合では、孔型ロール外径に比べ、ロール間距離が大きくなる。孔型ロール間距離を小さくすると、孔型ロール支持部の強度が問題となる。本発明者は種々の干渉条件を検討した結果、孔型ロール支持部機構４を、例えば図２に示すように、上・下・上・・のように造管方向に千鳥配置にすることにより、ロール間距離Ｌをロール外径Ｄr と同等に小さくすることを見出した。孔型ロール間隔Ｌは孔型ロールの外径Ｄr の１倍以下とすることはロールの取り合い上不可能であって、２Ｄr より大きくするとスプリングバックが発生するので、上記の範囲とすることが好ましい。
【０００８】
図１ではスタンド５は、孔型ロール支持部４が造管方向に下側、上側、下側と３段千鳥配置された構造で構成されている。金属管の製造装置は図１に示すように、上下の孔型ロール６とこれに続く千鳥配置された孔型ロール支持部４を組み合わせてもよい。場合によっては全て千鳥配置された孔型ロール支持部で構成してもよい。
【０００９】
板端を拘束する孔型ロール２は、孔型ロールの回転・幅方向拡縮・高さの自由度を併せ持つロール支持機構とし、板底部を支持する底部ロール３は高さ方向の位置を変えられる機構を持つ。
孔型ロール２の回転は、たとえば図３に示すように回転軸７に固定する孔型ロールの角度を調整することにより実施でき、歯車伝達機構（ウォームギャ・ホイール）の回転機構やウォームジャッキによっても実施できる。
【００１０】
孔型ロール２の幅方向の調整は、ＡＣサーボ９や油圧モータによりレール８上を孔型ロール支持機構４を造管方向と直交する水平方向に移動することによって実施できる。勿論、これに限らずリニアガイドとボールねじ、ウォームジャッキを組み合わせること等によっても実施できる。
また、孔型ロール２の高さ方向の調整は、ＡＣサーボ１１や油圧モータによりスタンド５に垂直に設置したレール１０上を孔型ロール支持部が移動自在になることにより実施でき、必要に応じてリニアガイドとボールねじあるいはウォームジャッキを組み合わせること等によっても実施できる。
さらに、底部ロール３の高さ調整は、板底部を支持する部分とＡＣサーボモーターや油圧モータ（図示しない）とシリンダ（図示しない）を連結することで実施でき、リニアガイドとウォームジャッキ等によっても実施できる。
【００１１】
本発明は、特にチタンなどスプリングバックの大きい材料において、素材の長手方向において板端を短い距離にて拘束を行うことにより、エッジバックリングを防止する上で効力を発揮する。
【００１２】
【実施例】
表１に強度５００MPa で外径φ５０mm、板厚ｔ＝０．４mmから２．０mmの鋼板を、従来法と本発明の方法を用いて造管した場合の成形可能範囲を評価した。
従来法はガイドシュー方式であって、特開平０４−２７４８２５号公報によるもの（従来法１）と、曲げ・曲げ戻しを利用した特開平０３−１６１１１６号公報のもの（従来法２）と、多段の並列クラスタースタンド（従来法３）を比較した。
【００１３】
本発明例としては、ロール外径Ｄr ：５０mm、ロール間隔Ｌ：５２mmの左右に配置された孔型ロール１０段のロール支持部を造管方向に千鳥配置し、ロール回転機構はウォームギャ・ホイールを組み合わせた回転機構を用い、幅と高さ調整機構はウォームジャッキとリニアガイドを組み合わせた。また、底部高さ調整機構はウォームジャッキとリニアガイドを用いた。底部ロール外径は５０mmとした。溶接はレーザー溶接を用い速度２ｍにて造管を行った。
【００１４】
本発明例では、０．４mmから２mmまでの成形・溶接が可能となった。また、ロールによる外観疵もほとんど発生はしなかった。比較例（従来法２）では、板厚０．８mmではバックリングの発生と厚肉材での疵が発生し、従来法１では厚肉材の曲げ成形不足により正常な溶接ができなかった。さらに、ロール間距離が大きい多段並列クラスタースタンドの場合（従来法３）では、ｔ＝０．６mmでエッジバックリングが発生し、溶接が不可能であった。
【００１５】
本発明により、φ５０mmの溶接管の場合、従来の並列クラスターロール間隔の２５０mm程度から５２mmへと格段に間隔を小さくし、板エッジ部分を安定拘束することを可能にした。これにより、従来の間隔では高張力鋼を用いた場合ｔ／Ｄ＝１．３％が限界であったが、ｔ／Ｄ＝０．８％までの安定成形・溶接が可能となった。また、ロール位置を変更する機能を併せ持つため、サイズの兼用化が可能である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は薄肉溶接金属管において高速な溶接・造管を可能する金属管の製造装置を提供するものとして、工業上有益な効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例を示す製造装置の側面図、（ｂ）本発明の実施例を示す製造装置の前面図、（ｃ）本発明の実施例を示す製造装置の側面図。
【図２】孔型ロール間隔を説明する図。
【図３】孔型ロールおよび底部ロールの高さ調整手段の実施例を示す間隔を説明する前面図。
【符号の説明】
１  金属板
２  孔型ロール
３  孔型ロール
４  孔型ロール支持部
５  スタンド
６  孔型ロール
７  回転軸
８  レール
９  ＡＣサーボ
１０  レール
１１  ＡＣサーボ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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