(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接前の円筒体を、その両端エッジ部が突き合わされた状態に保持されるように、一対のクランプによって相反する方向から支持し、その状態で溶接トーチと前記円筒体のうちの少なくともいずれか一方を前記両端エッジ部の長さ方向に沿って移動させつつその両端エッジ部を前記溶接トーチにより突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造方法において、
溶接直前位置にて前記両端エッジ部をその内外面側から一対のローラにより挟圧支持しつつ突き合わせ溶接することを特徴とする薄肉金属管の製造方法。
【請求項２】
溶接前の円筒体を、その両端エッジ部が突き合わされた状態に保持されるように、一対のクランプによって相反する方向から支持し、その状態で溶接トーチと前記円筒体のうちの少なくともいずれか一方を前記両端エッジ部の長さ方向に沿って移動させつつその両端エッジ部を前記溶接トーチにより突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造装置において、
溶接直前位置にて前記両端エッジ部をその内面側から外面側に向けて押圧する第１ローラと、前記両端エッジ部外面側に位置し、前記第１ローラによる前記両端エッジ部への押圧力をその両端エッジ部を介して受ける第２ローラとを備え、
前記溶接トーチと円筒体のうちの少なくともいずれか一方の移動に伴い、これら第１及び第２ローラが溶接直前位置にて前記両端エッジ部を挟圧支持しつつ突き合わせ溶接することを特徴とする薄肉金属管の製造装置。
【請求項３】
第２ローラは、溶接トーチと共通の支持アームの非可撓性腕部の、前記溶接トーチよりも溶接進行方向側の所定位置に支持され、
第１ローラは、前記支持アームの非可撓性腕部に可撓性を有して連結され、円筒体内の軸方向に挿通可能の可撓性腕部の、前記第２ローラとほぼ対向する位置にその第２ローラ側への偏倚力が与えられた状態で支持されることを特徴とする請求項２に記載の薄肉金属管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接前の円筒体を、一対のクランプによって相反する方向から支持しつつ、その両端エッジ部を突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属板から円管を造管する過程に、各種ロール群によって成形された円筒体の両端エッジ部を突き合わせ溶接する工程がある。
この工程においては、円筒体の両端エッジ部が適正に位置合わせされた状態で突き合わせ溶接されることが肝要であり、従来から種々の方法（特開２０００−２７１６３７号、特開平１０−２２５７１７号等）が知られているが、最も簡単な方法の１つに、図３に示す方法がある。
これは、溶接前の円筒体１を、一対のクランプ２，２の円弧面２ａ，２ａによって左右方向から支持しつつ、その両端（左右端）エッジ部１ａ，１ｂを突き合わせ溶接して造管する方法である。
一対のクランプ２，２は、スプリングバックによる円筒体１の形状の戻り（平板状方向に戻ろうとすること）を防ぎ、両端エッジ部１ａ，１ｂの適正な突き合わせ状態が保持されるように円筒体１を支持するものであり、これにより支持された円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂを、その長さ方向に沿って溶接トーチ３が移動しつつ突き合わせ溶接し、造管する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述一対のクランプ（通常のクランプ）２，２を用いた方法では、次のような問題があった。
例えば厚さ１．５ｍｍのステンレス板を原材料として造管する場合に、このステンレス板による円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂを突き合わせ溶接する際、左右端エッジ部１ａ，１ｂに０．５ｍｍ程度の段違い（上下方向の位置ずれ）が生じていても、溶接部が溶け落ちることなく溶接可能であった。しかし、厚さ０．５ｍｍ程度のステンレス板を原材料とするような極薄肉造管の場合には、左右端エッジ部１ａ，１ｂに０．２ｍｍ程度の段違いが生じていると溶接部に溶け落ちが発生するという問題があった。
【０００４】
そこで図４に示すように、円弧面２ａ，２ａの上方側の端部２ｂ，２ｂが両端エッジ部１ａ，１ｂにより近づいて、円筒体１の突き合わせ溶接部４の直近まで支持できるクランプ２１，２１を用いることにより、左右端エッジ部１ａ，１ｂの段違い寸法を小さくすることが考えられた。
しかしこの方法では、溶接後のビードの熱がクランプ２１，２１に奪われ、ビードが急速に凝固して強度低下をもたらし、その後の加工等においてビードに割れを発生させる等、新たな問題が生じた。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、一対のクランプを用いた簡易な方法を変えることなく、通常のクランプにより支持された円筒体の両端エッジ部に、原材料板厚の４０％程度の段違いが生じていても、溶接部に溶け落ちを発生させずに、また、ビードの強度低下をもたらすことなく、その両端エッジ部の突き合わせ溶接を可能とした薄肉金属管の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、溶接前の円筒体を、その両端エッジ部が突き合わされた状態に保持されるように、一対のクランプによって相反する方向から支持し、その状態で溶接トーチと前記円筒体のうちの少なくともいずれか一方を前記両端エッジ部の長さ方向に沿って移動させつつその両端エッジ部を前記溶接トーチにより突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造方法において、溶接直前位置にて前記両端エッジ部をその内外面側から一対のローラにより挟圧支持しつつ突き合わせ溶接することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、溶接前の円筒体を、その両端エッジ部が突き合わされた状態に保持されるように、一対のクランプによって相反する方向から支持し、その状態で溶接トーチと前記円筒体のうちの少なくともいずれか一方を前記両端エッジ部の長さ方向に沿って移動させつつその両端エッジ部を前記溶接トーチにより突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造装置において、溶接直前位置にて前記両端エッジ部をその内面側から外面側に向けて押圧する第１ローラと、前記両端エッジ部外面側に位置し、前記第１ローラによる前記両端エッジ部への押圧力をその両端エッジ部を介して受ける第２ローラとを備え、前記溶接トーチと円筒体のうちの少なくともいずれか一方の移動に伴い、これら第１及び第２ローラが溶接直前位置にて前記両端エッジ部を挟圧支持しつつ突き合わせ溶接することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第２ローラは、溶接トーチと共通の支持アームの非可撓性腕部の、前記溶接トーチよりも溶接進行方向側の所定位置に支持され、第１ローラは、前記支持アームの非可撓性腕部に可撓性を有して連結され、円筒体内の軸方向に挿通可能の可撓性腕部の、前記第２ローラとほぼ対向する位置にその第２ローラ側への偏倚力が与えられた状態で支持されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明方法が適用された薄肉金属管の製造装置（本発明装置）の一実施形態を概略的に示す一部切断側面図、図２は、同装置の具体例を図１中の右側上方から示す斜視図である。
本発明装置は、各種ロール群（図示せず）によって成形された溶接前の円筒体１を、その両端（左右端）エッジ部１ａ，１ｂが突き合わされた状態に保持されるように、一対のクランプ２，２によって相反する方向、通常、左右方向（図２参照）から支持する。そして、その状態で溶接トーチ３と円筒体１のうちの少なくともいずれか一方、通常、溶接トーチ３を両端エッジ部１ａ，１ｂの長さ方向（図１中、左右方向）に沿って移動させつつその両端エッジ部１ａ，１ｂを溶接トーチ３により突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造装置に適用される。
【００１０】
上記一対のクランプ２，２は、各々円弧面２ａ，２ａを有し、それら円弧面２ａ，２ａによって溶接前の円筒体１を図２に示すように左右方向から支持する。そして、その円筒体１につき、スプリングバックによる形状の戻りを防ぎ、両端エッジ部１ａ，１ｂの適正な突き合わせ状態が保持されるように支持するものである。
溶接トーチ３は、このように支持された円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂを、その長さ方向に沿って移動しつつ突き合わせ溶接し、造管する。採用される溶接法には、ガス溶接法やアーク溶接法等がある。ここではガス溶接法が採用され、したがって、溶接トーチ３はガス溶接法に用いられるトーチである。
【００１１】
図示するように、本発明装置においては、上述構成に加えて段違い矯正用ローラ（以下、第１ローラと記す。）１１及びバックアップローラ（以下、第２ローラと記す。）１２を備える。
第１ローラ１１は、溶接直前位置にて上記円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂをその内面側から外面側に向けて押圧するローラである。また第２ローラ１２は、第１ローラ１１による上記両端エッジ部１ａ，１ｂへの押圧力をその両端エッジ部１ａ，１ｂを介して受けるローラである。
【００１２】
図示例では、第１，第２ローラ１１，１２は、長尺の非可撓性腕部（以下、太腕部と記す。）１３ａ、同じく長尺の可撓性腕部（以下、細腕部と記す。）１３ｂ及びこれら太腕部１３ａ，細腕部１３ｂ相互を連結する連結部１３ｃからなるほぼコ字状の支持アーム１３に、上記溶接トーチ３と共に支持されている。
この場合、溶接トーチ３は、細腕部１３ｂよりもやや長尺の太腕部１３ａの先端に取り付けられている。また第２ローラ１２は、太腕部１３ａの、溶接トーチ３よりも溶接進行方向側（図１中、右側）の所定位置、つまり溶接直前位置となる溶接トーチ隣接位置に支持されている。更に第１ローラ１１は、細腕部１３ｂの、上記第２ローラ１２との対向位置又はその位置から両端エッジ部１ａ，１ｂ長さ方向に僅かにずれた位置、ここでは対向位置にその第２ローラ１２側への偏倚力が与えられた状態で支持されている。
ここでは、細腕部１３は長尺で可撓性を有して非可撓性の太腕部１３ａに連結されており、また、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂを挟み込まない状態で第１，第２ローラ１１，１２（両ローラ面）が圧着するように設定されているので、図示構成のままで上記第２ローラ１２側への偏倚力が与えられる。
なお、細腕部１３ｂは円筒体１内の軸方向に挿通可能に形成され、また、連結部１３ｃからの、太腕部１３ａ上における溶接トーチ３取付位置までの距離は、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂの長さ（円筒体１の全長）以上に設定されている。
【００１３】
次に動作について図１に基づき説明する。
溶接開始直前においては、図示するように、第１，第２ローラ１１，１２は、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂの溶接開始側の端縁部分を挟み込む位置にある。このとき第１ローラ１１は、細腕部１３ｂにより第２ローラ１２側への偏倚力が与えられて両端エッジ部１ａ，１ｂを図中上方側に押圧しており、太腕部１３ａに支持された第２ローラ１２とで上記両端エッジ部１ａ，１ｂの端縁部分を挟圧支持している。
したがって、クランプ円弧面２ａ，２ａの上方側の端部を両端エッジ部１ａ，１ｂに近づけていないことによって溶接直前に両端エッジ部１ａ，１ｂに僅かな段違いが生じていても、その段違いを矯正する。
【００１４】
図１に示す状態から、支持アーム１３を、その太腕部１３ａが両端エッジ部１ａ，１ｂと平行状態を保持しつつ矢印イに示すように右方向に移動させて行くと、溶接トーチ３も同様に右方向に移動して行く。
溶接トーチ３は、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂ上（円筒体１の図中左端面）に達すると、作動を開始して両端エッジ部１ａ，１ｂの突き合わせ溶接を開始する。
両端エッジ部１ａ，１ｂの突き合わせ溶接は、溶接トーチ３が右方向に移動し、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂから外れる（円筒体１の図中右端面）まで、継続して行われる。この間、第１，第２ローラ１１，１２は回転しつつ両端エッジ部１ａ，１ｂに沿って走行し、その両端エッジ部１ａ，１ｂの挟圧支持、換言すれば両端エッジ部１ａ，１ｂの段違い矯正を継続する。
また、溶接トーチ３と第２ローラ１２は、共に支持アームの太腕部１３ａに支持され、かつ、溶接トーチ３による溶接に支障を来さない範囲で接近した位置に配置されているので、上記矯正動作は、常に溶接直前位置で行われることになる。
【００１５】
これによれば、一対のクランプ２，２を用いた方法を変えることなく、すなわち簡易な構成を維持しながら、また、クランプ円弧面２ａ，２ａの上方側の端部を両端エッジ部１ａ，１ｂに近づけることなく、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂの突き合わせ状態を溶接直前位置まで適正に保持できる。
したがって、通常のクランプ２，２により支持された円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂに、例えば原材料板厚の４０％程度の段違いが生じていても、溶接部（図示せず）に溶け落ちを発生させずに、また、ビードの強度低下をもたらすことなく、その両端エッジ部１ａ，１ｂの突き合わせ溶接が可能となり、特に極薄肉造管に大なる効果を発揮する。
【００１６】
なお、図１に示す例では、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂの溶接開始側の端縁部分に第１，第２ローラ１１，１２を位置させた状態から溶接トーチ３を移動させたが、これのみに限定されることはない。例えば、円筒体１の両端エッジ部１ａ，１ｂの溶接開始側の端縁部分に溶接トーチ３を位置させた状態（第１，第２ローラ１１，１２が溶接トーチ３との間隔だけ溶接進行方向側に寄った位置）から溶接トーチ３を移動させるようにしてもよい。この場合は、溶接トーチ３の移動と同時に突き合わせ溶接が開始される。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明では、溶接前の円筒体を一対のクランプによって支持し、その状態で円筒体の両端エッジ部を溶接トーチにより突き合わせ溶接して造管する薄肉金属管の製造方法において、溶接直前位置にて両端エッジ部をその内外面側から一対のローラにより挟圧支持しつつ突き合わせ溶接するようにした。これによれば、一対のクランプを用いた簡易な方法であって、通常のクランプにより支持された円筒体の両端エッジ部に原材料板厚の４０％程度の段違いが生じていても、溶接部に溶け落ちを発生させずに、また、ビードの強度低下をもたらすことなく、その両端エッジ部の突き合わせ溶接が可能となる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明を装置として具体的に実現でき、更に、請求項３の発明によれば、請求項２の装置の一対のローラ及び溶接トーチ部分の構成を、非可撓性及び可撓性の２つの腕部を備えた支持アームを付加するという簡易な構成にて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄肉金属管の製造装置の一実施形態を概略的に示す一部切断側面図である。
【図２】同装置の具体例を図１中の右側上方から示す斜視図である。
【図３】従来方法を説明するための斜視図である。
【図４】図３に示す方法において、クランプを両端エッジ部に近づけた場合の溶接部周辺の拡大図である。
【符号の説明】
１  円筒体
１ａ，１ｂ  両端エッジ部
２  クランプ
３  溶接トーチ
１１  段違い矯正用ローラ（第１ローラ）
１２  バックアップローラ（第２ローラ）
【図１】
0003912503.tif 000002
【図２】
0003912503.tif 000003
【図３】
0003912503.tif 000004
【図４】
0003912503.tif 000005