パイプの製造方法及び同装置

【課題】溶接パイプにおいて、ビードの盛り上がり部が是正され且つ突合わせ部にずれが発生しないようなパイプの製造技術を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＴ０１で、先ず、平板をＯ形に成形する。次に、突合わせ部を平坦化する（ＳＴ０２）。続いて、突合わせ部に溶接を施す（ＳＴ０３）。さらに、余剰ビードを押し潰す（ＳＴ０４）。
【効果】外観形状に優れると共に２次加工において局部的に変形が発生しない溶接パイプを得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接パイプの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプは、シームレス管、溶接管、鍛接管など各種のものが実用に供されている。なかでも、平板をＯ状に曲げ、突合わせ部を溶接することで得られる溶接パイプの需要が多い（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２１６０９４号公報（図１）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来のパイプの製造装置の原理図であり、この製造装置１００は、ローラハウジング１０１の下部に鼓形のサポートローラ１０２を配置し、上部左右に各々小径ロール１０３、１０４を配置し、下部左右に小径ロール１０５、１０６を配置し、上部に溶接トーチ１０７を配置してなる。
Ｏ状に曲げたパイプ素材１０８を、ローラ１０３、１０４、１０５、１０６で案内しながら、紙面手前から奥へ移動しつつ、溶接トーチ１０７で溶接を施す。
【０００４】
図１０は図９の１０部拡大図であり、パイプ素材１０８の左の端部１１１と右の端部１１２とをビード１１３で接合するが、左の端部１１１に対して右の端部１１２は上（又は下）へδだけずれる。図８から明らかなように、左の端部１１１は、ローラ１０３から離れていて上下に振れ易くなっており、右の端部１１２も、ローラ１０４から離れていて上下に振れ易くなっている。そのために、図に示すように不可避的にずれδが発生する。
【０００５】
また、ビード１１３は、盛り上がり部１１４で示すように、余剰ビードが上方へ盛り上がる。このような盛り上がり部１１４は、後に施される２次加工において、局部変形が発生する要因になる。その対策として、２次加工の前に盛り上がり部１１４を矯正することが求められる。
【０００６】
排気管に装着される触媒装置に溶接パイプを適用することを考える。触媒を囲う外筒に精密さが要求されるため、または、溶接後のパイプは製品になる過程で２次加工されることがあり、ずれが原因による加工不良が発生する可能性があるため、ずれδを含む溶接パイプは触媒装置に適用できない。
そこで、溶接パイプを前提とし、ビードの盛り上がり部が是正され且つ突合わせ部にずれが発生しないようなパイプの製造技術が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、溶接パイプにおいて、ビードの盛り上がり部が是正され且つ突合わせ部にずれが発生しないようなパイプの製造技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、平板をＯ状に曲げ、突合わせ部を溶接するパイプの製造方法において、
前記突合わせ部を中心へ押すことで平坦にする平坦化工程と、平坦化された突合わせ部を溶接する溶接工程と、からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、溶接工程の直後に、外周面から突出した余剰ビードを押し潰すビード潰し工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、平板をＯ状に曲げ、一対の端部を接合してパイプを製造するパイプの製造装置において、
このパイプの製造装置は、Ｏ状に曲げたパイプ素材を案内する筒部と、この筒部の入口に設けられ前記一対の端部の間に嵌ってパイプ素材の方位を決定する刃部と、この刃部の直後にて前記筒部に設けられ前記一対の端部を中心へ押して平坦にする平坦型と、この平坦型で平坦化した前記一対の端部を接合する溶接トーチと、前記筒部の後部又は後方に設けられ溶接パイプの外周面から突出した余剰ビードを押し潰すビード潰し具と、前記パイプ素材を移動させるプッシャとを含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、突合わせ部を中心へ押すことで平坦にする。そして、平坦化された突合わせ部を溶接する。平坦化された突合わせ部であれば、上下にずれが発生する心配がない。
本発明によれば、突合わせ部にずれが無い溶接パイプを得ることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、溶接工程の直後に、外周面から突出した余剰ビードを押し潰す。溶接直後であれば、ビードは高温であり十分に軟らかいので、容易に押し潰すことができる。押し潰すことで、溶接管の外観形状を良好にすることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明では、突合わせ部を中心へ押すことで平坦にする。そして、平坦化された突合わせ部を溶接トーチで溶接する。これで、突合わせ部にずれが無い溶接パイプを得ることができる。加えて、ビード潰し具で外周面から突出した余剰ビードを押し潰す。
これで、外観形状に優れると共に２次加工において局部的に変形が発生しない溶接パイプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るパイプの製造装置の原理図であり、パイプの製造装置１０は、パイプ素材を押して移動させるプッシャ１１と、パイプ素材を案内する筒部１２と、この筒部１２の入口に設けられパイプ素材の方位を決定する刃部１３と、この刃部１３の直後にて筒部１２に設けられている平坦型１４と、この平坦型１４で平坦化したパイプ素材を接合する溶接トーチ１５と、筒部１２の後方に設けられ溶接パイプの外周面から突出した余剰ビードを押し潰すビード潰し具１６とを含んでいることを特徴とする。
【００１５】
溶接トーチ１５は、ＴＩＧ（タングステン・イナートガス）溶接用トーチが好適である。
ビード潰し具１６は、ローラハウジング１７に設けられている潰しローラ１８が好ましく、この潰しローラ１８は前後に案内ローラ１９、１９を備えている。
なお、ローラハウジング１７は、筒部１２と一体であってもよい。一体であれば案内ローラ１９、１９を省略することができる。
【００１６】
図２は図１の２−２線断面図であり、筒部１２は、好ましくは下部半割筒２１と上部半割筒２２とで構成される。下部半割筒２１と上部半割筒２２との間にギャップＧが存在する。
パイプ素材（図５（ｂ）符号３７）の周長が、平板の寸法バラツキなどにより変化することがある。周長が大きくなったときには、ギャップＧを増加させる。周長が小さくなったときには、ギャップＧを減少させる。下部半割筒２１と上部半割筒２２とに分割したことにより、パイプ素材の周長の変化に対応させることができる。
【００１７】
また、分割型３１〜３４は、図面表裏方向へ移動するパイプ素材をガイドする役割を果たす。接触により、分割型３１〜３４は徐々に摩耗する。この摩耗量に対応してギャップＧを短縮させることができる。すなわち、下部半割筒２１と上部半割筒２２とに分割したことにより、分割型３１〜３４の摩耗対策を講じることができる。
さらには、パイプ素材の突合わせ部（図５（ｃ）符号４０）は平坦型１４で押されて面圧が発生する。ギャップＧを広げると面圧が低下し、ギャップＧを縮めると面圧が高まる。すなわち、下部半割筒２１と上部半割筒２２とに分割したことにより、突合わせ部分での面圧を適正に制御することが可能となる。
【００１８】
下部半割筒２１は、エアシリンダ２３で上下に移動可能に支持され、エアシリンダ２３とともに下部ハウジング２４で支持されている。
また、上部半割筒２２は、溶接トーチ１５と共に上部ハウジング２６で支持されている。
エアシリンダ２３の作動のタイミングは図５で説明する。
【００１９】
図３は図１の３−３線断面図であり、図２と類似した構造であるが、ローラハウジング１７の上部中央に潰しローラ１８が回転自在に設けられている点が異なる。この潰しローラ１８の作用は後述する。
【００２０】
図４は図２の補足図であり、下部半割筒２１の成形面２７は想像線で示されるパイプ素材の外周面２８に合致した曲率とされている。
一方、上部半割筒２２には、中央上部の平坦型１４を挟むように左第１分割型３１と右第１分割型３２と左第２分割型３３と右第２分割型３４とが分離して配置されている。左第１分割型３１と右第１分割型３２と左第２分割型３３と右第２分割型３４の成形面は、パイプ素材の外周面２８に倣っている。
一方、平坦型１４の成形面は外周面２８より中心へ若干はみ出している。
【００２１】
想像線で示す外周面２８は正円である。パイプ素材が平坦型１４で局部的に押し潰された場合、素材パイプの周長は変わらないため、素材パイプの一部が想像線３５や想像線３６で示すように、外側へはみ出す。すなわち、平坦型１４と左第１分割型３１との間がはみ出しを許容する空間となっている。左第１分割型３１と左第２分割型３３の間も同様であり、平坦型１４と右第１分割型３２との間や右第１分割型３２と右第２分割型３４の間も同様である。
【００２２】
以上の構成からなるパイプの製造装置の作用を次に説明する。
図５は平坦化工程を説明する図であり、（ａ）に示すプッシャ１１でパイプ素材３７を押すと、パイプ素材３７は図右から左へ移動を開始する。
【００２３】
すると、（ａ）のｂ断面図である（ｂ）に示すように、パイプ素材３７の左の端部３８と右の端部３９との間に刃部１３が嵌ることで、突合わせ部４０を真上に臨ませることができる。これで、パイプ素材３７の方位が定まる。
【００２４】
次に、（ａ）のｃ断面図である（ｃ）に示すように、平坦型１４で突合わせ部４０が中心側（下）へ押され、結果、突合わせ部４０は平坦になった。図４で説明したように、素材パイプ３７の一部が想像線３５、３６で示すように移動するため、図５（ｃ）に示す突合わせ部４０は、綺麗に平坦になる。
【００２５】
なお、図５（ａ）において、パイプ素材３７が溶接開始位置に到達する直前まではエアシリンダ２３を下げておく。そして、パイプ素材３７が溶接開始位置に到達する直前にエアシリンダ２３を上昇させ、溶接工程に移行する。
【００２６】
図６は溶接工程と押し潰し工程を説明する図であり、（ａ）のｂ断面図である（ｂ）に示すように、溶接トーチ１５で溶接が施され、左の端部３８と右の端部３９とがビード４２で接合される。左の端部３８と右の端部３９とが、同一の平面上で突合っているため、溶接は容易である。
【００２７】
（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図であり、左の端部３８に対して右の端部３９は上下にずれていない。なお、ビード４２の一部は外周面２８から上へ突出している。この部分を余剰ビード４３と呼ぶ。
【００２８】
次に、（ａ）のｄ断面図である（ｄ）に示すように、潰しローラ１８でビード４２が押し潰される。溶接直後はビード４２は高温であり、簡単に変形する。
この結果、（ｅ）に示すように、外周面２８から突出していた余剰ビード（（ｃ）の符号４３）が実質的に無くなった。これで、外周面に突起が存在しない溶接パイプ４４が製造できた。
【００２９】
なお、溶接中は、エアシリンダ２３は上昇位置に保持する。パイプ素材３７に対する溶接及びビードの押し潰しが終了したら、エアシリンダ２３を下降させる。
【００３０】
図７は本発明に係るパイプの製造フロー図であり、ステップ番号（以下、ＳＴと略記する。）０１で、先ず、平板をＯ形に成形する。次に、図５（ｃ）に示す要領で、突合わせ部を平坦化する（ＳＴ０２）。続いて、図６（ｂ）に示す要領で、突合わせ部に溶接を施す（ＳＴ０３）。さらに、図６（ｄ）に示す要領で、余剰ビードを押し潰す（ＳＴ０４）。このビード潰を筒部（図１符号１２）の外で実施すると、パイプが変形してしまい、十分な潰しが得られない。この点、本実施例では、筒部の内部で潰しを実施するため、パイプが変形する心配はなく、十分な潰しが得られる。
【００３１】
正円化の要求があるか否かをＳＴ０５で確認する。要求がければフローを終了する。要求がある場合は、ＳＴ０６に進み縮径加工（又は拡径加工）を施す。縮加工の好適な例を次図で説明する。
【００３２】
図８は縮径加工の一例を示す図であり、溶接パイプ４４に挿入する。この溶接パイプ４４は突合わせ部４０が平坦である。
このような溶接パイプ４４を複数の分割型４８で囲う。そして、分割型４８を矢印のように中心に向かって押し出す。すると、溶接パイプ４４が縮径される。
【００３３】
縮径の際に、分割型４８の曲率に沿って、突合わせ部４０が曲率を付与される。そのために、溶接パイプは、正円断面に矯正される。
拡径加工でも同様に、拡大と正円断面化との両方が達成できる。
【００３４】
尚、本発明は、排ガス浄化用の触媒装置に用いる外筒の製造に好適であるが、一般の溶接管の製造に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、排ガス浄化用の触媒装置に用いる外筒の製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るパイプの製造装置の原理図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図２の補足図である。
【図５】平坦化工程を説明する図である。
【図６】溶接工程と押し潰し工程を説明する図である。
【図７】本発明に係るパイプの製造フロー図である。
【図８】縮径加工の一例を示す図である。
【図９】従来のパイプの製造装置の原理図である。
【図１０】図９の１０部拡大図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…パイプの製造装置、１１…プッシャ、１２…筒部、１３…刃部、１４…平坦型、１５…溶接トーチ、１６…ビード潰し具、１８…潰しローラ、３７…パイプ素材、３８…左の端部、３９…右の端部、４０…突合わせ部、４３…余剰ビード、４４…溶接パイプ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板をＯ状に曲げ、突合わせ部を溶接するパイプの製造方法において、
前記突合わせ部を中心へ押すことで平坦にする平坦化工程と、
平坦化された突合わせ部を溶接する溶接工程と、
からなることを特徴とするパイプの製造方法。
【請求項２】
前記溶接工程の直後に、外周面から突出した余剰ビードを押し潰すビード潰し工程を含むことを特徴とする請求項１記載のパイプの製造方法。
【請求項３】
平板をＯ状に曲げ、一対の端部を接合してパイプを製造するパイプの製造装置において、
このパイプの製造装置は、Ｏ状に曲げたパイプ素材を案内する筒部と、この筒部の入口に設けられ前記一対の端部の間に嵌ってパイプ素材の方位を決定する刃部と、この刃部の直後にて前記筒部に設けられ前記一対の端部を中心へ押して平坦にする平坦型と、この平坦型で平坦化した前記一対の端部を接合する溶接トーチと、前記筒部の後部又は後方に設けられ溶接パイプの外周面から突出した余剰ビードを押し潰すビード潰し具と、前記パイプ素材を移動させるプッシャとを含んでいることを特徴とするパイプの製造装置。

【図１】