(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻き取られたプレート材（１３）を繰り出しながら、左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで成形するベンディング工程と、
前記ベンディング工程を経過してきたパイプ状成形材の上開きを閉じた突き合わせ部を溶接トーチ（７）を用いて溶接する溶接工程と、
によりパイプを製造する造管方法において、
前記ベンディング工程を行う装置の前にプレート材位置決めロール（１ａ）とプリベンド部の成形を行なうプリベンドロール（１ｂ）を設けることで、ベンディング工程の前にパイプ状成形材の両側端縁部のみをベンディング成形とは逆方向に折り曲げることにより、ベンディング工程でパイプ状成形材の上開きを閉じた状態で互いに平行に当接するプリベンド部（１３ａ）を成形するプリベンド部成形工程を設定し、
前記溶接工程の最終成形ベンディング治具（６）と溶接トーチ（７）との間に、両プリベンド部（１３ａ）を挟む状態でガイドする溝付きのプリベンドガイドロール（１ｃ）と、パイプ材の下側を支持する支持ロール（１ｄ）を設けたことを特徴とする造管方法。
【請求項２】
請求項１記載の造管方法において、
ロールレスのシューフォーミング工法による造管方法であり、造管されるパイプは、ステンレス薄肉材によるパイプであり、わずかに径が異なるパイプを同心で重ね合わせて二層管とし、これを液圧バルジ成形にて外形が波状に成形されるフレキシブルチューブ（Ａ）の素管であることを特徴とする造管方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールレスのシューフォーミング工法等による造管方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
フレキシブルチューブ素管となる薄肉パイプを製造する造管方法としては、例えば、特開平９−２８５８１４号公報に記載の方法が知られている。
【０００３】
この従来出典に記載された造管方法では、アンコイラーに巻き取られたプレート材を繰り出し、段階的なベンディングシューを経過させることにより左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで成形するベンディング工程と、ベンディング工程を経過してきたパイプ状成形材の上開きを閉じた突き合わせ部を溶接トーチを用いて溶接する溶接工程と、によりパイプが製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の造管方法にあっては、溶接ボックスに固定された溶接トーチにより溶接される突き合わせ部が、パイプ状成形材の板厚端面を両側から押し込んで互いに突き合わせ接触させる部分となるため、互いに向き合う板厚端面が全面的に接触する理想的な突き合わせ形状を常に確保することが難しく、板厚端面が部分的に接触する突き合わせ形状や板厚端面が食い違う突き合わせ形状となることがあり、突き合わせ形状で決まる溶接強度が安定しにくい。
【０００５】
特に、プレート材が、例えば、板厚０．３ｍｍ程度と薄い場合、互いに突き合う板厚端面のズレもわずか０．３ｍｍしか許容されず、バルジ成形時に亀裂が発生したり、引っ張り試験で溶接部から破断するような、溶接強度が低い管製品の出現率が高くなり、さらに、板厚を薄肉化（例えば、０．３ｍｍ→０．２ｍｍ）しようとする場合には、この溶接強度安定化の問題は顕著となる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、溶接前のプリベンド部成形によりパイプ状成形材の突き合わせ接触面を確保することで溶接強度の安定化が達成される造管方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）上記課題の解決手段１（請求項１）は、コイル状に巻き取られたプレート材（１３）を繰り出しながら、左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで成形するベンディング工程と、
前記ベンディング工程を経過してきたパイプ状成形材の上開きを閉じた突き合わせ部を溶接トーチ（７）を用いて溶接する溶接工程と、
によりパイプを製造する造管方法において、
前記ベンディング工程を行う装置の前にプレート材位置決めロール（１ａ）とプリベンド部の成形を行なうプリベンドロール（１ｂ）を設けることで、ベンディング工程の前にパイプ状成形材の両側端縁部のみをベンディング成形とは逆方向に折り曲げることにより、ベンディング工程でパイプ状成形材の上開きを閉じた状態で互いに平行に当接するプリベンド部（１３ａ）を成形するプリベンド部成形工程を設定し、
前記溶接工程の最終成形ベンディング治具（６）と溶接トーチ（７）との間に、両プリベンド部（１３ａ）を挟む状態でガイドする溝付きのプリベンドガイドロール（１ｃ）と、パイプ材の下側を支持する支持ロール（１ｄ）を設けたことを特徴とする。
【００１０】
（解決手段２）
上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の造管方法は、ロールレスのシューフォーミング工法による造管方法であり、造管されるパイプは、ステンレス薄肉材によるパイプであり、わずかに径が異なるパイプを同心で重ね合わせて二層管とし、これを液圧バルジ成形にて外形が波状に成形されるフレキシブルチューブの素管であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
｛実施の形態１｝
実施の形態１は、請求項１，２，４の発明に対応する造管方法である。
【００１２】
図１は実施の形態１の造管方法を示す工程図、図２は実施の形態１の造管方法のプリベンド部成形工程にて用いられるプレート材位置決めロールとプリベンドロールを示す図、図３は実施の形態１の造管方法のベンディング工程及び溶接工程で用いられるベンディング治具及び溶接ボックスを示す断面図、図４は実施の形態１の造管方法で用いられる溶接ボックスに設置されたスクイズロールを示す断面図、５は実施の形態１の造管方法でプレート形状からパイプ形状へと成形形状が変化する状態を示す図、図６は実施の形態１の造管方法で造管されたパイプを素材とし液圧バルジ成形により製造されたフレキシブルチューブを示す図である。
【００１３】
（造管装置について）
図１〜図６において、Ａはフレキシブルチューブ、１ａはプレート材位置決めロール、１ｂはプリベンドロール、２は第１シュー、３は第２シュー、４は回り止めシュー、５は成形量最終調整治具、６は最終成形ベンディング治具、７は溶接トーチ、８はスクイズロール、９は溶接ボックス、１０は押えガイド治具、１１はスライド機構、１２は支持ロール、１３はプレート材、１３ａはプリベンド部である。
【００１４】
前記プレート材位置決めロール１ａは、図２に示すように、図外のアンコイラーに巻き付けられたコイル状のプレート材１３を受け入れ、幅方向や高さの位置決めをして送り出す左右一対の溝付きロールである。
【００１５】
前記プリベンドロール１ｂは、図２に示すように、プレート材１３の両側端縁部のみを下方向に折り曲げたプリベンド部１３ａ，１３ａの成形を行なう上下一対の両端部成形ロールである。
【００１６】
前記第１シュー２，第２シュー３，回り止めシュー４は、プリベンドロール１ｂからのプレート材１３をそれぞれに形成された成形孔を通すことで、左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで段階的に成形を行なうシューである。
【００１７】
前記成形量最終調整治具５は、最終成形ベンディング治具６の直前位置に配置されていて、定量的に管理できる安定したシュー成形とするために、ハンドル調整により成形量の最終調整を行なう治具である。
【００１８】
最終成形ベンディング治具６は、図３に示すように、内径が徐々に縮小する円錐ガイド面６ａに連続して最終パイプ径にほぼ一致する内径が保たれたストレートガイド面６ｂを有する治具であり、成形量最終調整治具５を経過してきた成形材をさらに円錐ガイド面６ａとストレートガイド面６ｂで絞り込み、上開き部分をほぼ閉じた安定した形状のパイプ状成形材にする。
【００１９】
前記溶接トーチ７は、最終成形ベンディング治具６を経過してきたパイプ状成形材の突き合わせ部を溶接するもので、最終成形ベンディング治具６と溶接トーチ７との間には、図３に示すように、溶接部を上方から押さえる押えガイド治具１０とスクイズロール８が配置されている。
【００２０】
前記スクイズロール８，８は、溶接トーチ７の直前位置において、パイプ状成形材を左右から加圧するために設けられた一対のロールで、図４に示すように、ねじを用いたスライド機構１１，１１によりロール加圧量を調整可能に設けられている。尚、両スクイズロール８，８の下部には、パイプ状成形材の下部を支持する支持ロール１２が配置されている。
【００２１】
前記溶接ボックス９には、図３に示すように、最終成形ベンディング治具６，溶接トーチ７，スクイズロール８，押えガイド治具１０，支持ロール１２がまとめて設けられている。
【００２２】
（造管方法について）
実施の形態１の造管方法では、プリベンド部成形工程→ベンディング工程→溶接工程を経過してパイプが製造される。以下、各工程について説明する。
【００２３】
［プリベンド部成形工程］
プリベンド部成形工程では、図外のアンコイラーに巻き付けられたコイル状のプレート材１３を、左右一対によるプレート材位置決めロール１ａで受け入れ、プレート材１３の幅方向や高さの位置決めをして送り出され、次の上下一対によるプリベンドロール１ｂにおいて、プレート材１３の両側端縁部のみをベンディング成形とは逆の下方向に折り曲げ、プリベンド部１３ａ，１３ａの成形が行なわれる（図５の▲１▼）。つまり、プリベンド部成形工程は、ベンディング工程の前に設定される。
【００２４】
［ベンディング工程］
ベンディング工程では、プレート材１３を溶接ボックス９の下流位置に設けられた図外のキャタピラにより繰り出しながら、左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで成形される。
【００２５】
つまり、第１シュー２の成形孔を通すことで、プレート材の両端部が少し上方に屈曲され（図５の▲２▼）、次に、第２シュー３の成形孔を通すことで、さらに両端部の屈曲度合いが大きくされ（図５の▲３▼）、次に、回り止めシュー４の成形孔を通すことで、成形材の回転方向に位置が規定されると共に屈曲度合いが大きくされる（図５の▲４▼）。すなわち、パイプ形状に近づくまで段階的に左右対称のフラワー形状に成形する左右対称成形が行なわれる。そして、成形量最終調整治具５において、回り止めシュー４を経過した左右対称成形材の両端部がさらに絞り込まれる（図５の▲５▼）。
【００２６】
そして、最終成形ベンディング治具６において、成形量最終調整治具５を経過してきた成形材をさらに円錐ガイド面６ａとストレートガイド面６ｂで絞り込まれ、上開き部分をほぼ閉じたパイプ状成形材とされる。
【００２７】
［溶接工程］
溶接工程では、前記ベンディング工程を経過してきたパイプ状成形材の上開きを閉じた突き合わせ部が溶接トーチ７を用いて溶接される。つまり、上開き部分をほぼ閉じたパイプ状成形材の溶接部を押えガイド治具１０により上方から押さえながら溶接トーチ７により突き合わせ部が溶接される。
【００２８】
（薄肉材造管について）
薄肉材造管においての重要なポイントは、
１．成形の安定性
２．溶接の安定性
である。
【００２９】
これに対し、成形の安定性は、成形量最終調整治具５により成形量を最終的に調整する成形量最終調整作用により得られる。つまり、造管方法を稼働させる前に、ダイヤルゲージにより調整量を確認しながらのハンドル操作で成形量の最終調整を、予め決められている設定条件に従って行なうことで、成形条件を定量的に管理することができ、成形の安定性が図られる。
【００３０】
一方、溶接の安定性は、最終成形ベンディング治具６によるベンディング成形作用と、一対のスクイズロール８，８によるスクイズロール作用と、プレート材位置決めロール１ａとプリベンドロール１ｂによるプリベンド部成形作用により得られる。以下、各作用について説明する。
【００３１】
［ベンディング成形作用］
溶接に際しては、溶接部となる突き合わせ部の突き合わせ条件を如何に一定に整えるかが重要となってくる。
【００３２】
これに対し、最終成形ベンディング治具６は、内径が徐々に縮小する円錐ガイド面６ａに連続して最終パイプ径にほぼ一致する内径が保たれたストレートガイド面６ｂを有する治具であることで、成形量最終調整治具５を経過してきたパイプ状成形材を、円錐ガイド面６ａに沿って経過させることで上開き部分をほぼ閉じたパイプ状成形材となるまで径が絞り込まれ、さらに、ストレートガイド面６ｂに沿って経過させることで絞り込まれたパイプ状成形材の塑性変形が進み、ベンディング治具の出口での形状一定性が保たれる。
【００３３】
すなわち、従来の円錐ガイド面のみを有するベンディング治具に比べ、ストレートガイド面６ｂを有する分、溶接突き合わせ形状に変化が生じにくくなり、突き合わせ条件が一定に整えられることになる。
【００３４】
［スクイズロール作用］
また、溶接条件としては、溶接強度を高めるために突き合わせ隙間を一定の微小隙間に保つことが要求される。
【００３５】
これに対し、一対のスクイズロール８，８によりパイプ状成形材が左右から加圧されることで、溶接されるパイプ状成形材の突き合わせ部が押し付けられ、突き合わせ隙間が一定の微小隙間に保たれる。
【００３６】
尚、一対のスクイズロール８，８による最適な加圧量は、スライド機構１１，１１により調整することで得ることができる。
【００３７】
［プリベンド部成形作用］
さらに、溶接条件としては、溶接強度を高めるために突き合わせ接触面の確保が要求される。
【００３８】
これに対し、溶接前にプレート材位置決めロール１ａとプリベンドロール１ｂによりプレート材１３の両端縁部にプリベンド部１３ａ，１３ａを成形しておくことで、溶接トーチ７の位置では、重なり合った両板厚端面が溶接トーチ７と対向し、両プリベンド部１３ａ，１３ａの折り曲げ面が突き合わせられることになり、板厚端面（０．３ｍｍ）を突き合わせ接触面とする場合に比べ、はるかに高い確率にて突き合わせ接触面が確保されることになる。つまり、両プリベンド部１３ａ，１３ａによる折り曲げ量を１ｍｍ程度としてもズレの許容量が端面突き合わせに比べて３倍以上となる。
【００３９】
よって、溶接工程において突き合わせ接触面が金属溶解することにより互いに強く接合し、溶接強度の安定化が達成される。
【００４０】
（フレキシブルチューブ成形について）
この実施の形態１の造管方法により造管されるパイプは、ステンレス薄肉材（例えば、板厚０．３ｍｍ）によるパイプであり、わずかに径が異なるパイプを同心で重ね合わせて二層管とし、これを液圧バルジ成形にて、図６に示すように、外形が波状に成形され、フレキシブルチューブＡとされる。尚、液圧バルジ成形によるフレキシブルチューブの製造方法については、例えば、特開昭６１−９５９２７号公報を参照。
【００４１】
このフレキシブルチューブは、液圧バルジ成形にて外形が波状に成形されることでこの液圧バルジ成形時には大きな内圧がパイプに作用するため、その素管は安定した高い溶接強度が要求される。
【００４２】
これに対し、本造管方法を採用することで、溶接強度要求に応える歩留の高いフレキシブルチューブ素管を製造することができる。
【００４３】
｛実施の形態２｝
実施の形態２は、請求項１〜４の発明に対応する造管方法である。
【００４４】
図７は実施の形態２の造管方法を示す工程図、図８は実施の形態２の造管方法にて用いられるプリベンドガイドロールと支持ロールを示す図である。
【００４５】
この実施の形態２は、溶接工程の最終成形ベンディング治具６と溶接トーチ７との間にプリベンド部１３ａをガイドする溝付きのプリベンドガイドロール１ｃと支持ロール１ｄを追加した例である。
【００４６】
この実施の形態２の造管方法にあっても、実施の形態１と同様に、プリベンド部１３ａの成形により溶接強度の安定化が達成される。加えて、実施の形態１のスクイズロール８，８，押えガイド治具１０，スライド機構１１及び支持ロール１２の構成に代えてプリベンドガイドロール１ｃと支持ロール１ｄを用いることで、部品点数が少なく構成が簡単になると共にプリベンドガイドロール１ｃの溝により溶接トーチ７の直前位置でプリベンド部１３ａが位置決めされ、溶接確実性と溶接強度を一層高めることができる。
【００４７】
｛その他の実施の形態｝
実施の形態１，２の造管方法により製造されるパイプは、ステンレス薄肉材によるパイプであり、パイプ成形後に液圧バルジ成形にて外形が波状に成形されるフレキシブルチューブ素管を造管する例を示したが、他の用途に用いられる薄肉材パイプの造管方法として本願発明の方法を適用できるのは言うまでもない。
【００４８】
実施の形態１，２では、薄肉材の造管ということで設備費低減のためにロールレスのシューフォーミング工法を採用した造管装置の例を示したが、フォーミングロールを用いたロール成形工法を採用した造管装置にも本願発明の造管方法を適用することができる。
【００４９】
実施の形態１，２ではベンディング工程の前にプリベンド部成形工程を設定する例を示したが、溶接工程の前であれば、ベンディング工程の後にプリベンド部成形工程を設定する例や、ベンディング工程の途中にプリベンド部成形工程を設定する例としても良いし、また、アンコイラーに巻き付けるプレート材に別工程にて予めプリベンド部を成形していても良い。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、コイル状に巻き取られたプレート材を繰り出しながら、左右対称の上開きフラワー形状から徐々に上開き量を閉じてゆき、上開き部分を少し残すパイプ状成形材となるまで成形するベンディング工程と、ベンディング工程を経過してきたパイプ状成形材の上開きを閉じた突き合わせ部を溶接トーチを用いて溶接する溶接工程と、によりパイプを製造する造管方法において、ベンディング工程の前にパイプ状成形材の両側端縁部のみをベンディング成形とは逆方向に折り曲げることにより、ベンディング工程でパイプ状成形材の上開きを閉じた状態で互いに平行に当接するプリベンド部を成形するプリベンド部成形工程を設定し、たため、溶接前のプリベンド部成形によりパイプ状成形材の突き合わせ接触面を確保することで溶接強度の安定化が達成される造管方法を提供することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、プリベンド部成形工程を、ベンディング装置の前にプレート材位置決めロールとプリベンド部の成形を行なうプリベンドロールを設けることで、ベンディング工程の前にパイプ状成形材の両側端縁部のみをベンディング成形とは逆方向に折り曲げることにより、ベンディング工程でパイプ状成形材の上開きを閉じた状態で互いに平行に当接するプリベンド部を成形するプリベンド部成形工程を設定したため、請求項１記載の発明の効果に加え、プレート材に対して容易にプリベンド部の成形を行なうことができる。
【００５２】
また、溶接工程の最終成形ベンディング治具と溶接トーチとの間に、両プリベンド部を挟む状態でガイドする溝付きのプリベンド部をガイドするプリベンドガイドロールと、パイプ材の下側を支持する支持ロールを設けたため、溶接直前のガイド機構の構成を簡単にすることができると共に、溶接トーチの直前位置でのプリベンド部の位置決め作用により溶接確実性と溶接強度を一層高めることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の造管方法は、ロールレスのシューフォーミング工法による造管方法であり、造管されるパイプは、ステンレス薄肉材によるパイプであり、わずかに径が異なるパイプを同心で重ね合わせて二層管とし、これを液圧バルジ成形にて外形が波状に成形されるフレキシブルチューブの素管であるため、請求項１記載の発明の効果に加え、設備費低減を図りながら、高い溶接強度が要求に応える歩留の高いフレキシブルチューブ素管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の造管方法を示す工程図である。
【図２】実施の形態１の造管方法のプリベンド部成形工程にて用いられるプレート材位置決めロールとプリベンドロールを示す図である。
【図３】実施の形態１の造管方法のベンディング工程及び溶接工程で用いられるベンディング治具及び溶接ボックスを示す断面図である。
【図４】実施の形態１の造管方法で用いられる溶接ボックスに設置されたスクイズロールを示す断面図である。
【図５】実施の形態１の造管方法でプレート形状からパイプ形状へと成形形状が変化する状態を示す図である。
【図６】実施の形態１の造管方法で造管されたパイプを素材とし液圧バルジ成形により製造されたフレキシブルチューブを示す図である。
【図７】実施の形態２の造管方法を示す工程図である。
【図８】実施の形態２の造管方法にて用いられるプリベンドガイドロールと支持ロールを示す図である。
【符号の説明】
Ａ  フレキシブルチューブ
１ａ  プレート材位置決めロール
１ｂ  プリベンドロール
１ｃ  プリベンドガイドロール
１ｄ  支持ロール
２  第１シュー
３  第２シュー
４  回り止めシュー
５  成形量最終調整治具
６  最終成形ベンディング治具
７  溶接トーチ
８  スクイズロール
９  溶接ボックス
１０  押えガイド治具
１１  スライド機構
１２  支持ロール
１３  プレート材
１３ａ  プリベンド部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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