(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板を円筒状にロール成形し、レーザー溶接により金属管を製造する装置において、左右に配置された孔型ロールを造管方向に２段配置し、前記前後の孔型ロールの間にレーザー溶接手段を設け、レーザー溶接手段の上流側にレーザー溶接手段から０．１Ｄｍｍ以上１．５Ｄｍｍ以下離れた位置（Ｄは成形する金属管の径）に、溶接点前の円筒状の両板端部に接するように前記円筒状の両板端部の内面側に配置した凸孔型ロールと外面側に配置した凹み孔型ロールを有することを特徴とする金属管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー溶接等の薄肉材の溶接時に目違い等の溶接形状を防止し、溶接部加工性を向上させ、かつ、高速度安定溶接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、板状のコイルから円周方向に曲げモーメントを与え成形する装置を用いている。成形後の溶接時には、スクイズ（ＳＱ）ロールと呼ばれる溶接を安定して成形溶接させるための成形スタンドがある。
【０００３】
従来はこのＳＱロールには２つの左右に対向した孔型ロールを多段、小径化して用いて溶接が行われているが、板拘束がないため、図５に示すように板１の両端を突き合わせ溶接する際の板端の段差がついた状態で目違いａになる溶接部の寸法や加工性に問題があり、造管速度にも限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−２２５７１７号公報に開示されている薄肉管の製造方法および製造装置によれば、金属管の外側に左右配置された対のＳＱロールと、金属管の両エッジ部内面を支持するバックアップ手段を配置するものがある。
この装置はバックアップロールが溶接手段の後方およびＳＱロールと同位置にあるため（板材を突合せし板端が衝合した後方にあるため）、溶接部が溶融して凝固し、溶接部の変形抵抗が高い状態で矯正を行うことになるので、溶接により目違いが生じた場合には実質上矯正が困難である。
【０００５】
本発明は、このようなレーザー溶接等の薄肉材の溶接時に目違い等の溶接形状を防止し、溶接部加工性を向上させ、かつ、高速度安定溶接を可能にする金属管の製造装置を供給することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、
平板を円筒状にロール成形し、レーザー溶接により金属管を製造する装置において、左右に配置された孔型ロールを造管方向に２段配置し、前記前後の孔型ロールの間にレーザー溶接手段を設け、レーザー溶接手段の上流側にレーザー溶接手段から０．１Ｄｍｍ以上１．５Ｄｍｍ以下離れた位置（Ｄは成形する金属管の径）に、溶接点前の円筒状の両板端部に接するように前記円筒状の両板端部の内面側に配置した凸孔型ロールと外面側に配置した凹み孔型ロールを有することを特徴とする金属管の製造装置にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の実施例を示す。
図１に示す金属管の製造装置においては、溶接前の金属管素板１を溶接部を対称として、左右に配置された孔型ロール（ＳＱロール）２で拘束後、板端が衝合し突合せ溶接される溶接手段の前に、円筒状板端部の内面側に配置した凸孔型ロール（押さえ下ロール）４と外面側に配置した凹み孔型ロール（押さえ上ロール）３で押さえて、その後溶接部を対称として、左右に配置された孔型ロール５で拘束し、これら孔型ロール２、２と孔型ロール５、５間でレーザー等の溶接を溶接手段６により行う。
なお、薄肉材では、左右に配置された孔型ロール２への進入の際、押し込み力が必要で、開放端の板エッジ部に圧縮応力が働くため、孔型ロール５は駆動ロールとすることが好ましい。
【０００８】
また、凸孔型ロール４と凹み孔型ロール３のロール支持は、例えば図２及び図３に示すように、孔型ロール２の前に設置した挿入ロール９を支持する入り側スタンドに取りつけた押さえ下ロール位置決め冶具７と押さえ上ロール位置決め冶具８により固定し、溶接手段前に凸孔型ロール４と凹み孔型ロール３を保持する。肉厚・外径に応じて、高さ方向に位置を変えることが可能な機構を持つことが好ましい。図３においては、ガイド１１、１２により高さを調整できる機構になっている。
さらに、凸孔型ロール４は、図３及び図４に示すように、金属管内の軸方向に設置されるアーム１３の一端側により支持されている。また、孔型ロール５を駆動するモーター１０は孔型ロール５の下方に配置される。
【０００９】
凸孔型ロール４および凹み孔型ロール３と溶接手段６の距離は小さいほどよく、成形する鋼管の径をＤとすると、０．１Ｄmmから１．５Ｄmmとすることが好ましい。これは前記の距離が０．１Ｄmm未満であると溶接により、ロールが損傷しやすく、一方１．５Ｄmmより大きいとロール拘束効果が小さくなるという理由による。
【００１０】
本発明者は、種々の検討を行ない板端が衝合する前の近傍にて板の内側と外側から溶接部を拘束することにより、板端の突合せ部の極薄肉材の目違い、溶接部の段差による局部肉厚減少をほとんどなくすことを可能にした。
本発明は、溶接の後に押さえロールを有する従来法ではロールの加熱による劣化があることや、ロールに溶接ビードとの接触を避けるための溝をつける必要があったが、本発明ではその必要がなく、全面接触が可能であり、安定した成形通板が行える。また、本発明は、プレス成形や３ロールベンダー等で成形した後の薄肉材の溶接に対しても適用できる。
【００１１】
【実施例】
表１に比較例と本発明を用いて溶接した場合の溶接部の肉厚と段差発生の関係を示す。金属管の素材として引張強さ５００MPa の鋼板を用い、外径６０．５mm、板厚（ｔ）０．６から１．６mmの範囲で成形溶接を行った。
比較例では、左右に配置された孔型ロール２段の間にレーザー溶接加工ヘッドを設けたものと、直下に金属管の押さえロールのみを配置したものの２種類で試験を行った。
【００１２】
本発明例では孔型ロール５と押さえ上ロール（凹み孔型ロール）３及び押さえ下ロール（凸孔型ロール）４との距離（Ｌ）を４０mmとした（即ち、レーザー溶接用加工ヘッドの前方３０mmに押さえ上ロールと押さえ下ロールを設置した）。比較例では１００μｍより大きい段差が発生したが、本発明例では５０μｍ以下の減肉の溶接が可能となった。また、押さえ上ロールおよび押さえ下ロールによる外観疵もほとんど発生しなかった。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明はレーザー溶接等の溶接法を用いた場合の板端の目違いによる金属管の溶接部減肉を防止し、溶接部加工性を向上させた薄肉管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】本発明例の装置の外観図。
【図２】本発明の実施例を示す製造装置の平面図。
【図３】本発明の実施例を示す製造装置の立面図。
【図４】本発明の実施例を示す製造装置の側面図。
【図５】従来の溶接金属管に見られる目違いを示す断面図。
【符号の説明】
１    金属管
２    孔型ロール
３    凹み孔型ロール（溶接押さえ上ロール）
４    凸孔型ロール（溶接押さえ下ロール）
５    孔型ロール（駆動）
６    溶接手段
７    押さえ下ロール位置決め冶具
８    押さえ上ロール位置決め冶具
９    挿入ロール
１０    駆動用モータ
１１    ガイド
１２    ガイド
１３    アーム
【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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