(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、該円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接する溶接手段と、該溶接により成形された電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段とを備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を備え、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、該板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、該切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段とを備え、前記帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、前記電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段との間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまで時点の間に発生するタイム・ラグのデータを、前記制御手段のメモリーに記憶し、計算した切断個所が切断手段に到着した時点で、切断指令を出力することを特徴とする電縫管製造ライン。
【請求項２】
連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断する、電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法であって、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法は、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断し、前記帯板状の材料の板厚計測位置と、前記製品管の切断位置の間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまでの間に発生するタイム・ラグのデータを、制御装置のメモリーに記憶し、計算してあった個所が切断位置に到着した時点で、切断指令を出力すべく制御することを特徴とする電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電縫管製造ラインにおける製品管の製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を切断して製品管を製造する技術が知られている。この電縫管製造ラインは、例えば、図３のように構成され、回転軸１ａに巻回されている帯板状の材料１１を巻き戻して下流側に供給するアンコイラー１と、該帯板状の材料１１を連続的に平らな板から徐々に円弧状の断面に湾曲していき、最終的には円筒状の断面に曲成するロール成形機２・２・・・と、円筒状に突き合わせた材料１１Ａの継ぎ目を誘導加熱で溶融点以上に加熱し、アップセット・ロールで圧接して溶接していく溶接機３と、溶接により成形された電縫管１１Ｂの加熱された溶接部を空冷並びに水冷で常温まで冷却する冷却装置４と、冷却後、電縫管１１Ｂを絞りロールで外径を絞って外形寸法を決めるロール整形機５・５・・・と、この整形された原管１１Ｃを下流側に搬送するローラテーブル１５・１５・・・と、該原管１１Ｃを一定長さに走管切断する走間切断機６と、該原管１１Ｃの走行長さ及び走行速度を連続的に計測する接触ローラー方式の計測装置８と、該計測装置８から得られた測定値に基づき走間切断機６を制御するサーボ制御装置１０等を備えている。
【０００３】
前記サーボ制御装置１０にオペレータにより原管１１Ｃの切断長さが入力されると、該サーボ制御装置１０は管走行長さ及び走行速度の計測値を監視しながら、該切断長さとなる切断点が近づいた時点で走間切断機６を原管１１Ｃと同一速度に同調走行させて、目的の切断点を同調走行しながら切断するようにサーボ制御されている。該原管１１Ｃの切断を完了すると、サーボ制御装置１０は走間切断機６を減速・停止させた後、逆方向に走行させて元位置のホームポジション１４に復帰させ、次の切断点が到着するまで待機させる。これを繰り返すことで、オペレータから入力された切断長さで次々と原管１１Ｃが切断されて、一定長さの製品管１１ｂ・１１ｂ・・・が製造されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、この製品管１１ｂ・１１ｂ・・・をさらに２次加工としてプラグ及びダイスの中を通して引き抜き加工することで内径及び外径寸法精度をより高めて精密加工部品材料に用いる用途が増加してきた。
【０００５】
この場合、製品管１１ｂ・１１ｂ・・・は一定長さであっても引き抜き加工後の２次加工管の長さにおいてバラツキが大きく発生する現象があり、後処理において歩留まりが良くないという問題があった。引き抜き加工では、外径をダイスで、内径をプラグで精密に寸法規制しながら塑性加工するために、加工後の管断面積が極めて精度が高く、従って、一定長さの２次加工管はその重量が一定となっていた。一方、電縫管製造ラインで製造されただけの製品管は、外径は成形ロールで規制されているので寸法精度は高いが、内径側は規制しているものが無く精度は必ずしも外径程にはよくない結果、管断面積は計測個所によってある程度バラツキがあり、一定長さの製品管でもその重量には管断面積のバラツキに比例したバラツキが存在する。
【０００６】
具体的な実績例として、外径４５．０ｍｍ、肉厚３．５ｍｍ、長さ６０００ｍｍの鋼管は、理論重量は２１．４９ｋｇであるが、製品管の実績重量は２０．９５〜２２．０３ｋｇの範囲にばらついている。製品管の板厚３．５ｍｍの冷間圧延鋼板の場合のＪＩＳ規格の厚さ許容差は±０．０９ｍｍであり、比率にすると呼称厚さの±２．５％となり上記の重量ばらつきの比率と一致することになる。この製品管を引き抜き加工により外径４２．０ｍｍ、肉厚３．２ｍｍの２次加工管にすると、理論長さは７０３６ｍｍとなるが、 実績例では６８５９〜７２１３ｍｍの範囲にばらつき、最小長さの管と最大長さの管では３５４ｍｍの差が生じる。このため、引き抜き加工後の２次加工管の長さが一定となるような製品管の製造が要請され、そこで、本発明では、この点を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１においては、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、該円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接する溶接手段と、該溶接により成形された電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段とを備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を備え、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、該板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、該切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段とを備え、前記帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、前記電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段との間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまで時点の間に発生するタイム・ラグのデータを、前記制御手段のメモリーに記憶し、計算した切断個所が切断手段に到着した時点で、切断指令を出力するものである。
【０００９】
請求項２においては、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断する、電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法であって、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法は、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断し、前記帯板状の材料の板厚計測位置と、前記製品管の切断位置の間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまでの間に発生するタイム・ラグのデータを、制御装置のメモリーに記憶し、計算してあった個所が切断位置に到着した時点で、切断指令を出力すべく制御するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
これより、本発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図であり、図２は本発明に係る電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御を示すフローチャートであり、図３は従来における電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図である。
【００１２】
図１に示すように、電縫管製造ラインは、回転軸１ａに巻回されている帯板状の材料１１を、巻き戻して下流側に供給するアンコイラー１と、該帯板状の材料１１を連続的に平らな板から徐々に円弧状の断面に湾曲していき、最終的には円筒状の断面に曲成するロール成形機（通称、フォーミング・ロール・スタンド）２・２・・・と、ロール成形機２・２間に配置されて帯板状の材料１１の厚さを連続的に計測する板厚計測装置７と、円筒状に突き合わせた材料１１Ａの継ぎ目を誘導加熱で溶融点以上に加熱し、アップセット・ロールで圧接して溶接していく溶接機３と、溶接により成形された電縫管１１Ｂの加熱された溶接部を空冷並びに水冷で常温まで冷却する冷却装置４と、冷却後、電縫管１１Ｂを絞りロールで外径を絞って外形寸法を決めるロール整形機５・５・・・（通称、サイジング・ロール・スタンド）と、この整形された原管１１Ｃを下流側に搬送するローラテーブル１５・１５・・・と、該原管１１Ｃを一定長さに走管切断する走間切断機６と、該原管１１Ｃの走行長さ及び走行速度を連続的に計測する接触ローラー方式の計測装置８と、プログラマブル・コントローラーを用いた主制御装置９と、走間切断機６を走行している原管１１Ｃと同一速度に同調走行させて、所定の長さで切断するための制御をするサーボ制御装置１０とを備えている。
【００１３】
さらに、ローラテーブル１５の下流側には、切断された製品管１１ａ・１１ａ・・・の端部を面取り加工したり、該製品管１１ａ・１１ａ・・・を一定本数に束ねて結束したりする精整設備が配置されていることがあるが、本図では省略している。なお、前記板厚計測装置７については、ロール成形機２・２・・・の上流側に配置してもよい。
【００１４】
ここで、曲成手段は、前記ロール成形機２・２・・・と前記ロール整形機５・５・・・とであり、溶接手段は前記溶接機３であり、切断手段は前記走間切断機６であり、制御手段は、前記主制御装置９と前記板厚計測装置７と前記計測装置８と前記サーボ制御装置１０とである。演算手段は主制御装置９に内蔵されており、板厚計測手段は板厚計測装置７であり、サーボ制御手段はサーボ制御装置１０である。なお、各手段は上記記載の機材や機器に特に限定するものではなく、それ以外のものでもよい。また、前記計測装置７としてはガンマ線を用いた非接触計測装置、超音波を用いた非接触計測装置、接触ローラーを用いた機械的接触式計測装置などがあるが、これについても特に限定はしないものとする。
【００１５】
次に、本発明の電縫管製造ラインによる製品管１１ａ・１１ａ・・・の製造までの流れを図２を参照しながら説明する。アンコイラー１から連続的に供給される帯板状の材料１１は、ロール成形機２・２・・・に送入され（ステップＳ１）、この送入直後に、板厚計測装置７によって材料１１の板厚が計測され（ステップＳ２）、この計測値は主制御装置９へ出力される（ステップＳ３）。主制御装置９では、この板厚の計測値に基づいて、製品管１１ａ・１１ａ・・・の重量が一定目標値となるように切断長さが演算され（ステップＳ４）、演算された切断長さはサーボ制御装置１０へ出力される（ステップＳ５）。この演算については後述することとする。
【００１６】
そうして材料１１は、ロール成形機２・２・・・により徐々に円弧状に湾曲されていき、最終的には円筒状の曲成されて、円筒状に突き合わせた材料１１Ａの継ぎ目は溶接機３で溶接され、電縫管１１Ｂが成形される（ステップＳ６）。この電縫管１１Ｂの加熱された溶接部を冷却装置４で冷却した後、該電縫管１１Ｂの外径がロール整形機５・５・・・で絞られて外形寸法が決められ、整形されていく（ステップＳ７）。こうして整形された原管１１Ｃはローラテーブル１５・１５・・・によりさらに下流側に搬送され、このとき、計測装置８により原管１１Ｃの走行長さ及び走行速度が計測されており（ステップＳ８）、前記サーボ制御装置１０では該原管１１Ｃの走行長さ及び走行速度の計測値を監視しながら、前記演算された切断長さとなる切断点が近づいた時点で走間切断機６を原管１１Ｃと同一速度に同調走行させて、目的の切断点を同調走行しながら切断する（ステップＳ９）。
【００１７】
こうして原管１１Ｃの切断を完了すると、サーボ制御装置１０は走間切断機６を減速・停止させた後、逆方向に走行させて元位置のホームポジション１４に復帰させ、次の切断点が到着するまで待機させる。このようにして原管１１Ｃが次々と切断され、一定重量の製品管１１ａ・１１ａ・・・が製造されるのである。
【００１８】
次に、前記原管１１Ｃの切断長さの演算について説明する。前記主制御装置９は板厚計測装置７からの計測データと管走行長さ・走行速度計測装置７からの計測データとを連続的に取り込みながら、この管の公称（予定）切断長さＬごとに板厚データの平均値を算出する。例えば、長さＬ＝６０００ｍｍの材料の板厚を１００ｍｍピッチでサンプリング計測すると６０個の計測データＴ１、Ｔ２、・・・、Ｔ６０が得られ、これらの平均値Ｔａｖｅは以下のようになる。
Ｔａｖｅ＝（Ｔ１＋Ｔ２＋・・・＋Ｔ６０）／６０  ・・・（１）
このＴａｖｅがこの材料の公称板厚Ｔに対する実際板厚Ｔａｃｔとなる。
Ｔａｃｔ＝Ｔａｖｅ                          ・・・・・（２）
【００１９】
この実際板厚Ｔａｃｔのデータを用いてさらに、主制御装置９は実際切断長さＬａｃｔを次の計算式により演算する。ここで、Ｌは公称( 予定) 切断長さであり、Ｔは公称板厚さであり、Ｄは公称製品管外径であり、Ｗは理論（目標）切断管重量である。また、Ｌａｃｔは実際切断長さであり、Ｔａｃｔは上式（１）、（２）から得られた実際板厚である。
Ｗ＝０．０２４６６×Ｌ×( Ｄ−Ｔ) ×Ｔ                    ・・・（３）
Ｌａｃｔ＝Ｌ×( Ｄ−Ｔ) ／( Ｄ−Ｔａｃｔ) ×Ｔ／Ｔａｃｔ  ・・・（４）
この演算式で得られたＬａｃｔの長さで切断すれば、この切断管の重量は理論（目標）切断管重量Ｗに常に一致する。
【００２０】
主制御装置９はこのＬａｃｔの値を毎回の切断ごとに演算してはサーボ制御装置１０へデータを出力し、サーボ制御装置１０は毎回与えられる切断長さ指令値Ｌａｃｔに従って、切断機６の切断動作を制御している。なお、板厚計測装置７と切断機６との間の設置間隔に距離があって、材料の実際板厚を計測した時点と、実際にその材料部分が切断機位置に到達するまでの間にタイム・ラグがある点に関しては、主制御装置９がその間のデータをメモリーに記憶していて、計算してあった個所が切断機に到着した時点でそこに該当する実切断長さ指令を出力するように制御している。
【００２１】
以上のように、本発明の電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法は、電縫管製造ラインにおいて帯板状の材料１１を連続的にロール成形するロール成形機２・２・・・の上流側、若しくはロール成形機２・２間に帯板１１の板厚を連続的に計測する板厚計測装置７を設置して、その板厚の計測値から製品管１１ａ・１１ａ・・・の重量が一定目標値となるように切断長さを演算し、その演算値のとおりの切断長さに原管１１Ｃを切断するように切断機６を制御するようにようにしている。
【００２２】
このような構成で、原管１１Ｃの切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管１１ａ・１１ａ・・・の重量が一定となるように切断されるために、該製品管１１ａ・１１ａ・・・を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後、２次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように構成した本発明では、次のような効果を奏する。
請求項１の如く、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、該円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接する溶接手段と、該溶接により成形された電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段とを備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を備え、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、該板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、該切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段とを備え前記帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、前記電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段との間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまで時点の間に発生するタイム・ラグのデータを、前記制御手段のメモリーに記憶し、計算した切断個所が切断手段に到着した時点で、切断指令を出力する電縫管製造ラインであるので、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の２次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。
【００２４】
また、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、この板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、この切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段と、を備えたことで、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の２次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。
【００２５】
請求項２の如く、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断する、電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法であって、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法は、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断し、前記帯板状の材料の板厚計測位置と、前記製品管の切断位置の間の距離により、材料の実際板厚を計測した時点と、計算した切断箇所の材料部分が、実際に切断機位置に到達するまでの間に発生するタイム・ラグのデータを、制御装置のメモリーに記憶し、計算してあった個所が切断位置に到着した時点で、切断指令を出力すべく制御することを特徴とする電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法であるので、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の２次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。
【００２６】
また、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法において、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断することで、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の２次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図。
【図２】  本発明に係る電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御を示すフローチャート。
【図３】  従来における電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図。
【符号の説明】
１    アンコイラー
２    ロール成形機
３    溶接機
４    冷却装置
５    ロール整形機
６    走間切断機
７    板厚計測装置
８    計測装置
９    主制御装置
１０    サーボ制御装置
１１    帯板状の材料
１１Ａ  円筒状の材料
１１Ｂ  電縫管
１１Ｃ  原管
１１ａ  製品管
１４    ホームポジション
１５    ローラテーブル
【図１】
0003974448.tif 000002
【図２】
0003974448.tif 000003
【図３】
0003974448.tif 000004