金属溶接管の製造方法及びその設備
【課題】本発明は、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できる金属溶接管の製造方法及び製造設備を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明による金属溶接管の製造方法及びその設備は、圧力容器５４に圧縮エアーを貯めておき、電縫鋼管素体５の溶接部に形成された内面ビード７が切削されるとともに電縫鋼管素体５が所定長さに切断された後に、圧力容器５４の封止弁５４３を開放して、圧力容器５４に接続されたノズル５５から電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射することにより、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出する構成である。
【解決手段】本発明による金属溶接管の製造方法及びその設備は、圧力容器５４に圧縮エアーを貯めておき、電縫鋼管素体５の溶接部に形成された内面ビード７が切削されるとともに電縫鋼管素体５が所定長さに切断された後に、圧力容器５４の封止弁５４３を開放して、圧力容器５４に接続されたノズル５５から電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射することにより、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶接管の製造方法及びその設備に関し、特に、圧力容器に貯めていた圧縮エアーを封止弁の開放により金属溶接管素体の内部に噴射して、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するように構成することで、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種の金属溶接管の製造方法及びその設備としては、例えば以下の特許文献１等に示されている構成が挙げられる。すなわち、従来の金属溶接管の製造方法及びその設備では、オープンパイプの突合わせられた端部が溶接されることで金属溶接管素体が形成され、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードが切削されるとともに、金属溶接管素体が所定長さに切断される。そして、所定長さに切断された金属溶接管素体の内部に高圧のロールクーラント水が噴射されることで、内面ビードの切屑が金属溶接管素体の外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−８９４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の金属溶接管の製造方法及びその設備では、高圧のロールクーラント水の噴射により内面ビードの切屑を排出するので、金属溶接管素体の内面油が洗い流されてしまい、内面油を改めて塗布する作業が必要となる。また、管内にロールクーラント水が残っていると錆の原因となるので、水切り作業が必要となる。すなわち、ロールクーラント水を用いる構成では、切屑を排出した後に追加作業が必要となり、金属溶接管の製造効率が悪くなる。
【０００５】
一方で、一般に工場には圧縮エアーを生成する圧縮エアーポンプが設置されているので、この圧縮エアーポンプからの圧縮エアーを用いて内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するようにすることも考えられる。しかしながら、圧縮エアーポンプの圧縮エアーの供給能力には限度がある。すなわち、ポンプからの圧縮エアーを直接用いる構成では、大量の圧縮エアーを一時に噴射することができず、切屑の排出に時間が掛かってしまう。従って、この構成でも金属溶接管の製造効率を改善できない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できる金属溶接管の製造方法及び製造設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る金属溶接管の製造方法は、オープンパイプの突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体を形成する金属溶接管の製造方法であって、圧力容器に圧縮エアーを貯めておき、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードが切削されるとともに金属溶接管素体が所定長さに切断された後に、圧力容器の封止弁を開放して、圧力容器に接続されたノズルから金属溶接管素体の内部に圧縮エアーを噴射することにより、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出する。
【０００８】
また、圧力容器にブースター設備を接続し、圧力容器に貯められる圧縮エアーの圧力を高める。
【０００９】
また、本発明に係る金属溶接管の製造設備は、オープンパイプの突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体を形成し、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードを切削するとともに、金属溶接管素体を所定長さに切断する金属溶接管の製造設備であって、圧縮エアーを貯める圧力容器と、圧力容器に設けられ圧力容器を封止する封止弁と、圧力容器に接続されたノズルとを備え、封止弁を開放して、内面ビードが切削されるとともに所定長さに切断された金属溶接管素体の内部にノズルから圧縮エアーを噴射することにより、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するように構成されている。
【００１０】
また、圧力容器に接続され、圧力容器に貯められる圧縮エアーの圧力を高めるブースター設備をさらに備えている。
また、金属溶接管素体から排出された切屑を収容するための切屑箱と、切屑箱に設けられ、切屑が排出される金属溶接管素体の排出側管端部に接続された受入口と、切屑箱に設けられ、受入口を通って切屑箱内に進入した圧縮エアーを排気するための排気口とをさらに備えている。
また、ノズルの外周部からノズルの径方向に沿って突出された後部壁と、後部壁からノズルの軸方向に沿って突出された環状外周壁とを有し、ノズルの先端部の周囲に環状凹部を形成するようにノズルに取付けられたエアー飛散防止部材をさらに備えている。
また、ノズルは、圧縮エアーをそれぞれ噴射する複数のノズル体を含んでおり、各ノズル体にそれぞれ対向するように複数本の金属溶接管素体をライン方向に沿って搬送する搬送手段と、ノズル体よりもライン方向に沿う上流の位置に配置され、各金属溶接管素体の両端を挟持することにより、各金属溶接管素体の長手方向に沿う各金属溶接管素体のノズル側管端部の位置を揃える管端位置合わせ手段とをさらに備えている。
また、ノズルに取付けられた軸位置合わせ手段をさらに備え、軸位置合わせ手段によって、ノズルの軸中心が金属溶接管素体の軸中心に一致されるように、ノズルの軸位置が調節される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金属溶接管の製造方法及び製造設備によれば、圧力容器に貯めていた圧縮エアーを封止弁の開放により金属溶接管素体の内部に噴射して、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するので、大量の圧縮エアーを金属溶接管素体の内部に一時に噴射でき、ポンプからの圧縮エアーを直接用いる場合に比べてより確実に切屑を短時間で排出できる。これにより、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による金属溶接管の製造設備を示す構成図である。
【図２】図１の切屑除去手段をより具体的に示す構成図である。
【図３】図２の圧力容器の断面図である。
【図４】図２の切屑箱の断面図である。
【図５】図２のノズルと電縫鋼管素体とを示す平面図である。
【図６】図５の搬送手段を示す正面図である。
【図７】図５の軸位置合わせ手段を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による金属溶接管の製造設備を示す構成図である。図において、金属溶接管の製造設備は、所定幅にスリットされた鋼帯１（金属帯）から電縫鋼管２（金属溶接管）を製造するためのものであり、成形ロール１０、溶接手段２０、ビード切削手段３０、切断刃４０、及び切屑除去手段５０を含んでいる。
【００１４】
成形ロール１０は、ライン方向４に沿う下流側に鋼帯１を送りつつ鋼帯１を板幅方向に順次湾曲させるものであり、板幅方向に沿う鋼帯１の端部を突合わして一部開口円筒形状のオープンパイプ３を成形するものである。なお、図１では成形ロール１０を１つのロールであるように示しているが、周知のように成形ロール１０は複数のロールから構成される。
【００１５】
溶接手段２０は、成形ロール１０の後段に配置されている。この溶接手段２０には、高周波コイル２１とスクイズロール２２とが設けられている。高周波コイル２１は、オープンパイプ３の外周側に配置された巻線であり、電磁誘導によりオープンパイプ３を加熱するものである。オープンパイプ３の突合わせられた端部は、高周波コイル２１の加熱によって溶融される。スクイズロール２２は、溶融されたオープンパイプ３の端部を互いに押し当てて接合するものである。すなわち、溶接手段２０は、オープンパイプ３の突合わせられた端部を溶接することで管体である電縫鋼管素体５（金属溶接管素体）を形成するものである。なお、具体的には図示しないが、周知のように、オープンパイプ３の突合わせられた端部の直下には、高周波コイル２１による電磁誘導加熱の効率を高めるためのインピーダが配置されている。溶接手段２０による溶接が行われる際には、インピーダを冷却するための冷却水がオープンパイプ３の内部に供給される。
【００１６】
電縫鋼管素体５の溶接部の外面及び内面には、溶融金属が盛り上がって硬化された外面ビード６及び内面ビード７が形成される。ビード切削手段３０は、溶接手段２０の後段に配置されており、外面ビード６及び内面ビード７を切削するものである。
【００１７】
具体的には、ビードカッタ３１と内面ビード切削治具３２とがビード切削手段３０に設けられている。ビードカッタ３１は、電縫鋼管素体５の外面に当接される刃であり、外面ビード６を切削する。外面ビード６の切屑６ａは、電縫鋼管素体５の外面から適宜脱落される。内面ビード切削治具３２は、周知のように電縫鋼管素体５の内面に当接される刃を有する治具であり、内面ビード７を切削する。内面ビード７の切屑７ａは、電縫鋼管素体５の内部に残存される。なお、内面ビード切削治具３２は、ライン方向４に沿うオープンパイプ３の成形位置よりも上流に配置された固定部３２ａからオープンパイプ３内に挿入された軸体３２ｂに接続されている。
【００１８】
切断刃４０は、ビード切削手段３０の後段に配置されており、電縫鋼管素体５を所定長さに切断するものである。
【００１９】
切屑除去手段５０は、ビード切削手段３０及び切断刃４０の後段に配置されており、電縫鋼管素体５の内部に残存されている内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出するためのものである。すなわち、内面ビード７の切屑７ａは、内面ビード７が切削されるとともに電縫鋼管素体５が所定長さに切断された後に除去される。電縫鋼管素体５は、内面ビード７の切屑７ａが除去された後に製品としての電縫鋼管２とされる。なお、切屑除去手段５０は、成形ロール１０、溶接手段２０、ビード切削手段３０、及び切断刃４０とは別ラインに設置されていてもよい。
【００２０】
次に、図２は図１の切屑除去手段５０をより具体的に示す構成図であり、図３は図２の圧力容器５４の断面図であり、図４は図２の切屑箱５７の断面図である。図２に示すように、切屑除去手段５０には、圧縮エアーポンプ５１、ブースターポンプ５２（ブースト設備）、減圧弁５３、圧力容器５４、ノズル５５、エアー飛散防止部材５６、及び切屑箱５７が設けられている。
【００２１】
圧縮エアーポンプ５１は、例えば０．６５ＭＰａ程度の圧縮エアーを供給するものである。ブースターポンプ５２は、圧縮エアーポンプ５１に接続されており、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを例えば０．９７ＭＰａ程度まで加圧するものである。減圧弁５３は、ブースターポンプ５２に接続されており、ブースターポンプ５２からの加圧された圧縮エアーの圧力を適宜調節するためのものである。圧力容器５４は、減圧弁５３に接続されており、減圧弁５３からの圧縮エアーを貯めるためのものである。すなわち、この実施の形態の構成では、圧力容器５４に貯められる圧縮エアーの圧力は、ブースターポンプ５２によって高められている。なお、ブースターポンプ５２は、必要とされる圧縮エアーの圧力によっては省略されてもよい。
【００２２】
図３に示すように、圧力容器５４には、入気口５４０、圧力容器本体５４１、背圧室５４２、封止弁５４３、噴射口５４４、及び作動弁５４５が設けられている。入気口５４０には、減圧弁５３に接続されており、減圧弁５３からの圧縮エアーが導入される。この入気口５４０には、圧力容器本体５４１及び背圧室５４２が接続されており、これら圧力容器本体５４１及び背圧室５４２に減圧弁５３からの圧縮エアーが貯められる。背圧室５４２の容積は圧力容器本体５４１の容積よりも小さくされており、圧力容器本体５４１及び背圧室５４２に圧縮エアーが貯められる際には、背圧室５４２内の圧力が圧力容器本体５４１内の圧力よりも早く高くなる。
【００２３】
封止弁５４３は、背圧室５４２の長手方向５４２ａに沿って変位可能に背圧室５４２の内部に配置されている。この封止弁５４３は、背圧室５４２内の圧力が圧力容器本体５４１内の圧力よりも高い時に、背圧室５４２と圧力容器本体５４１との間の差圧によって、圧力容器本体５４１の開口部５４１ａを塞ぐ閉位置に位置される。
【００２４】
噴射口５４４は、背圧室５４２に接続されており、閉位置に位置された封止弁５４３によって閉じられている。
【００２５】
作動弁５４５は、背圧室５４２に接続されており、背圧室５４２内の圧縮エアーを排気するためのものである。すなわち、作動弁５４５によって背圧室５４２内の圧縮エアーが排気されると、瞬時に圧力容器本体５４１内の圧力が背圧室５４２内の圧力よりも高くなる。このとき、背圧室５４２と圧力容器本体５４１との間の差圧によって、封止弁５４３が開口部５４１ａ及び噴射口５４４を開放する開放位置に変位されて、圧力容器本体５４１内の圧縮エアーが開口部５４１ａ及び噴射口５４４を通って爆発的に噴射される。つまり、圧力容器５４に貯められた大量の圧縮エアーが封止弁５４３の開放により一時に噴射される。
【００２６】
図２に戻り、圧力容器５４の噴射口５４４には、可撓性を有する配管５８を介してノズル５５が接続されている。ノズル５５は、電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａに対向するように配置されている。従って、封止弁５４３が開放されると、圧力容器５４に貯められた大量の圧縮エアーがノズル５５から電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射される。
【００２７】
ここで、電縫鋼管素体５の内部に残存している切屑７ａを動かすためのエネルギーは、切屑７ａに吹き付けられる圧縮エアーの流速及び噴射量に関連する。仮に、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを直接的にノズル５５から噴射させたとすると、圧縮エアーポンプ５１の供給能力の制限から単位時間当りの噴射量を大きくできない。従って、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを直接用いる場合には、切屑７ａを排出するのに時間が掛かってしまう。これに対して、この実施の形態の構成では、電縫鋼管素体５の内部に一時に大量の圧縮エアーを噴射できるので、より短い時間で大きなエネルギーを切屑７ａに与えることができ、より短い時間で切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出できる。なお、切屑７ａを除去すると同時に、インピーダを冷却するために供給された冷却水も除去される。
【００２８】
ノズル５５には、ノズル５５から噴射された圧縮エアーが周囲に飛散することを防止するためのエアー飛散防止部材５６が取付けられている。詳細に説明すると、エアー飛散防止部材５６は、ノズル５５の外周部からノズル５５の径方向５５ａに沿って突出された後部壁５６ａと、後部壁５６ａからノズルの軸方向５５ｂに沿って突出された環状外周壁５６ｂとを有しており、ノズル５５の先端部の周囲に環状凹部５６ｃを形成している。ノズル５５から噴射された圧縮エアーの一部は、ノズル側管端部５ａの端面で吹き返されて、環状凹部５６ｃに進入される。エアー飛散防止部材５６は、環状凹部５６ｃに進入された圧縮エアーの流れを、ノズル５５から噴射される圧縮エアーに合流する向きに後部壁５６ａ及び環状外周壁５６ｂによって整えることで、圧縮エアーの飛散を防止する。
【００２９】
切屑７ａが排出される電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂには、切屑箱５７の受入口５７０ａが接続されており、電縫鋼管素体５から排出された切屑７ａは、切屑箱５７に収容される。なお、この実施の形態では、受入口５７０ａの側方には切欠部５７０ｂが設けられており、後述のように電縫鋼管素体５は切欠部５７０ｂを通って受入口５７０ａ内に進入される。
【００３０】
図４に示すように、受入口５７０ａは切屑箱５７の第１端面５７０に設けられており、この第１端面５７０に対向する第２端面５７１には排気口５７１ａが設けられている。受入口５７０ａを通って切屑箱５７内に進入した圧縮エアーは、排気口５７１ａから排気される。これにより、切屑箱５７での圧縮エアーの吹返しを低減でき、より少ない抵抗で電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射できる。
【００３１】
ここで、排気口５７１ａは、受入口５７０ａと非対向に配置されている。具体的には、排気口５７１ａは、切屑箱５７の幅方向５７ａに関して受入口５７０ａの配置位置からずらされて設けられている。これにより、圧縮エアーとともに切屑箱５７内に進入された切屑７ａが排気口５７１ａから排出される可能性を低くできる。また、排気口５７１ａには、フィルタ５７２が取付けられており、切屑７ａが排気口５７１ａから排出される可能性がさらに低くされている。
【００３２】
次に、図５は図２のノズル５５と電縫鋼管素体５とを示す平面図であり、図６は図５の搬送手段を示す正面図であり、図７は図５の軸位置合わせ手段を示す斜視図である。図５に示すように、ノズル５５は、互いに離間されて配置された一対のノズル体５５０を含んでおり、各ノズル体５５０から圧縮エアーがそれぞれ噴射される。複数本の電縫鋼管素体５は、各ノズル体５５０にそれぞれ対向するようにライン方向４に沿って搬送手段６０によって搬送される。詳細に説明すると、図６に示すように、搬送手段６０には、ライン方向４に沿って互いに離間された複数の凸部６００ａと、各凸部６００ａ間に設けられた複数の凹部６００ｂとを含む搬送体６００が設けられている。各電縫鋼管素体５は凹部６００ｂにそれぞれ挿入されており、搬送体６００がライン方向４に沿って駆動されることで電縫鋼管素体５が搬送される。なお、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０にそれぞれ対向するように搬送される際には、各電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂは、切屑箱５７の切欠部５７０ｂを通って受入口５７０ａ内に進入される。
【００３３】
図５に戻り、各ノズル体５５０よりもライン方向４に沿う上流の位置には、各電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置を揃えるための管端位置合わせ手段７０が配置されている。すなわち、各ノズル体５５０から圧縮エアーが噴射される前に、ノズル側管端部５ａの位置が揃えられる。詳細に説明すると、管端位置合わせ手段７０は、電縫鋼管素体５の長手方向５ｃに沿う両側に配置された押圧板７００を有している。押圧板７００によって複数本の電縫鋼管素体５が挟持されることで、各電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置が揃えられる。これにより、電縫鋼管素体５毎に切屑７ａの除去にばらつきが生じる可能性を低くでき、切屑除去の信頼性を向上できる。
【００３４】
ここで、各ノズル体５５０が取り替えられた際には、各ノズル体５５０を設置位置に誤差が生じる虞がある。そこで、この実施の形態の構成では、ノズル体５５０に軸位置合わせ手段８０が取付けられており、圧縮エアーを噴射させる前に、ノズル体５５０の軸中心と電縫鋼管素体５の軸中心とが一致されるように、軸位置合わせ手段８０によってノズル体５５０の軸位置が調節される。
【００３５】
詳細に説明すると、図７に示すように、軸位置合わせ手段８０には、枠体８００、一対の水平位置調節ネジ８０１、及び一対の垂直位置調節ネジ８０２が設けられている。枠体８００は、各ノズル体５５０の外周位置に配置されており、各調節ネジ８０１，８０２を支持している。各水平位置調節ネジ８０１は、水平方向に沿って延在されており、枠体８００に設けられた水平ネジ穴８００ａを通して各ノズル体５５０の外周面に当接されている。すなわち、水平位置調節ネジ８０１が回転駆動されることで、各ノズル体５５０の軸中心がエアー飛散防止部材５６の取付け位置を支点にして水平方向に沿って回動されて位置調節される。同様に、各垂直位置調節ネジ８０２は、垂直方向（鉛直方向）に沿って延在されたネジ体であり、枠体８００に設けられた垂直ネジ穴８００ｂを通して各ノズル体５５０の外周面に当接されている。すなわち、垂直位置調節ネジ８０２が回転駆動されることで、各ノズル体５５０の軸中心がエアー飛散防止部材５６の取付け位置を支点にして垂直方向に沿って回動されて位置調節される。なお、具体的には図示しないが、エアー飛散防止部材５６の後部壁５６ａには、可撓性を有する支持体がノズル体５５０の外周面を取り囲むように設けられており、この支持体によってノズル体５５０の回動が許容されるように構成される。
【００３６】
次に、図１〜図７に示す製鋼設備を用いた金属溶接管の製造方法について説明する。まず、図１に示すように、成形ロール１０によって鋼帯１からオープンパイプ３が成形された後に、オープンパイプ３の突合わされた端部が溶接手段２０によって溶接されて電縫鋼管素体５が形成される。電縫鋼管素体５の形成の後、ビード切削手段３０によって外面ビード６及び内面ビード７が切削されるとともに、切断刃４０によって電縫鋼管素体５が所定長さに切断される。その次に、図５に示す管端位置合わせ手段７０によって複数本の電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置が揃えられた上で、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０にそれぞれ対向するように搬送手段６０によって各電縫鋼管素体５が搬送される。
【００３７】
このとき、図２及び図３に示す圧力容器５４には、ブースターポンプ５２によって圧力が高められた状態で、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーが貯められている。そして、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０に対向された状態で、図３の作動弁５４５の開放により封止弁５４３が開放されることで、圧力容器５４に貯められていた圧縮エアーが各ノズル体５５０から各電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射される。各ノズル体５５０から圧縮エアーが噴射された際には、ノズル側管端部５ａの端面で吹き返された圧縮エアーの流れが、ノズル体５５０から噴射される圧縮エアーに合流する向きに、エアー飛散防止部材５６の後部壁５６ａ及び環状外周壁５６ｂによって整えられることで、圧縮エアーの飛散が防止される。
【００３８】
電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーが噴射されると、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａが電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂから切屑箱５７へと排出される。これにより、電縫鋼管素体５から切屑７ａが除去された電縫鋼管２が製造される。
【００３９】
なお、切屑７ａが切屑箱５７に排出されたときには、圧縮エアーが切屑７ａとともに切屑箱５７に進入する。しかしながら、この圧縮エアーは、切屑箱５７の排気口５７１ａから排気される。また、ノズル体５５０が取り替えられた際には、図５及び図７に示す軸位置合わせ手段８０によって、ノズル体５５０の軸中心を電縫鋼管素体５の軸中心に一致させるようにノズル体５５０の位置が調節される。
【００４０】
次に、この実施の形態の製造方法の実施結果を示す。まず、本実施の形態の方法による切屑７ａの除去を本出願人が製造する表１の電縫鋼管素体５に対して実施した。また、比較例として、インラインでのロールクーラント水による除去、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーの直接利用による除去、及びオフラインでの人力による除去を表１の電縫鋼管素体５に対して実施した。表２のＡ〜Ｄに各方法による切屑７ａの除去の結果を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２に示すように、本実施の形態の方法によれば、ロールクーラント水による除去等と同様に、ほぼすべての切屑７ａを除去できることが分かった。また、切屑７ａを除去した後に電縫鋼管２を放置して、電縫鋼管２の内面での錆の発生を観察したところ、ロールクーラント水による除去の場合では２〜３日で錆が発生してしまったが、本実施の形態の方法によれば錆の発生を抑制できることが分かった。さらに、切屑除去の効率を比較したところ、本実施の形態の方法によれば、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーの直接利用による除去、及びオフラインでの人力による除去に比べて、短時間でより多くの切屑７ａを除去できることが分かり、ロールクーラント水による除去と同程度の効率で切屑７ａを除去できることが分かった。従って、これらの結果から、本実施の形態の方法によれば、他の方法に比べて電縫鋼管２の製造効率を向上できることが分かる。
【００４４】
このような金属溶接管の製造方法及び製造設備によれば、圧力容器５４に貯めていた圧縮エアーを封止弁５４３の開放により電縫鋼管素体５の内部に噴射して、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出するので、大量の圧縮エアーを電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射でき、ポンプ５１からの圧縮エアーを直接用いる場合に比べてより確実に切屑７ａを短時間で排出できる。これにより、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑７ａを除去でき、電縫鋼管２の製造効率を向上できる。
【００４５】
また、圧力容器５４にブースターポンプ５２を接続し、圧力容器５４に貯められる圧縮エアーの圧力を高めるので、重量が大きい切屑７ａの発生が想定されるような場合に圧縮エアーの圧力を高めることができ、より確実に切屑７ａを除去できる。
【００４６】
さらに、受入口５７０ａを通って切屑箱５７内に進入した圧縮エアーは切屑箱５７に設けられた排気口５７１ａから排気されるので、切屑箱５７での圧縮エアーの吹返しを低減でき、より少ない抵抗で電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射できる。これにより、より多くの圧縮エアーを電縫鋼管素体５内に噴射でき、より確実に切屑７ａを除去できる。
【００４７】
さらにまた、ノズル５５の先端部の周囲に環状凹部５６ｃを形成するエアー飛散防止部材５６をノズル５５に取付けるので、ノズル５５から噴射された圧縮エアーの飛散を少なくできる。
【００４８】
また、圧縮エアーが噴射される前に管端位置合わせ手段７０によって複数本の電縫鋼管素体５の両端を挟持することにより、各電縫鋼管素体５の長手方向５ｃに沿うノズル側管端部５ａの位置を揃えるので、電縫鋼管素体５毎に切屑７ａの除去にばらつきが生じる可能性を低くでき、切屑除去の信頼性を向上できる。
【００４９】
さらに、圧縮エアーが噴射される前に、ノズル５５に取付けられた軸位置合わせ手段８０によって、ノズル５５の軸中心を電縫鋼管素体５の軸中心に一致させるようにノズル５５の軸位置を調節するので、ノズル５５から噴射された圧縮エアーの飛散を少なくできる。
【００５０】
なお、実施の形態では、高周波コイルで加熱されることで電縫鋼管素体５が形成されると説明したが、金属溶接管素体を形成するための溶接方法は、例えば溶接トーチを用いたＴＩＧ溶接等でもよい。
【００５１】
また、実施の形態では、ノズル５５は電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａに対向されると説明したが、ノズルは金属溶接管素体のノズル側管端部に進入されてもよい。
【００５２】
さらに、実施の形態では、電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂは、切欠部５７０ｂを通って切屑箱５７の受入口５７０ａ内に進入されることで受入口５７０ａに接続されるように説明したが、金属溶接管素体の排出側管端部は切屑箱の受入口に対向されることで接続されてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２ 電縫鋼管（金属溶接管）
３ オープンパイプ
４ ライン方向
５ 電縫鋼管素体（金属溶接管素体）
５ａ ノズル側管端部
５ｂ 排出側管端部
５ｃ 長手方向
７ 内面ビード
７ａ 切屑
５２ ブースターポンプ（ブースター設備）
５４ 圧力容器
５４３ 封止弁
５５ ノズル
５５ａ 径方向
５５ｂ 軸方向
５５０ ノズル体
５６ エアー飛散防止部材
５６ａ 後部壁
５６ｂ 環状外周壁
５６ｃ 環状凹部
５７ 切屑箱
５７０ａ 受入口
５７１ａ 排気口
６０ 搬送手段
７０ 管端位置合わせ手段
８０ 軸位置合わせ手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶接管の製造方法及びその設備に関し、特に、圧力容器に貯めていた圧縮エアーを封止弁の開放により金属溶接管素体の内部に噴射して、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するように構成することで、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種の金属溶接管の製造方法及びその設備としては、例えば以下の特許文献１等に示されている構成が挙げられる。すなわち、従来の金属溶接管の製造方法及びその設備では、オープンパイプの突合わせられた端部が溶接されることで金属溶接管素体が形成され、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードが切削されるとともに、金属溶接管素体が所定長さに切断される。そして、所定長さに切断された金属溶接管素体の内部に高圧のロールクーラント水が噴射されることで、内面ビードの切屑が金属溶接管素体の外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−８９４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の金属溶接管の製造方法及びその設備では、高圧のロールクーラント水の噴射により内面ビードの切屑を排出するので、金属溶接管素体の内面油が洗い流されてしまい、内面油を改めて塗布する作業が必要となる。また、管内にロールクーラント水が残っていると錆の原因となるので、水切り作業が必要となる。すなわち、ロールクーラント水を用いる構成では、切屑を排出した後に追加作業が必要となり、金属溶接管の製造効率が悪くなる。
【０００５】
一方で、一般に工場には圧縮エアーを生成する圧縮エアーポンプが設置されているので、この圧縮エアーポンプからの圧縮エアーを用いて内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するようにすることも考えられる。しかしながら、圧縮エアーポンプの圧縮エアーの供給能力には限度がある。すなわち、ポンプからの圧縮エアーを直接用いる構成では、大量の圧縮エアーを一時に噴射することができず、切屑の排出に時間が掛かってしまう。従って、この構成でも金属溶接管の製造効率を改善できない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できる金属溶接管の製造方法及び製造設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る金属溶接管の製造方法は、オープンパイプの突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体を形成する金属溶接管の製造方法であって、圧力容器に圧縮エアーを貯めておき、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードが切削されるとともに金属溶接管素体が所定長さに切断された後に、圧力容器の封止弁を開放して、圧力容器に接続されたノズルから金属溶接管素体の内部に圧縮エアーを噴射することにより、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出する。
【０００８】
また、圧力容器にブースター設備を接続し、圧力容器に貯められる圧縮エアーの圧力を高める。
【０００９】
また、本発明に係る金属溶接管の製造設備は、オープンパイプの突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体を形成し、金属溶接管素体の溶接部に形成された内面ビードを切削するとともに、金属溶接管素体を所定長さに切断する金属溶接管の製造設備であって、圧縮エアーを貯める圧力容器と、圧力容器に設けられ圧力容器を封止する封止弁と、圧力容器に接続されたノズルとを備え、封止弁を開放して、内面ビードが切削されるとともに所定長さに切断された金属溶接管素体の内部にノズルから圧縮エアーを噴射することにより、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するように構成されている。
【００１０】
また、圧力容器に接続され、圧力容器に貯められる圧縮エアーの圧力を高めるブースター設備をさらに備えている。
また、金属溶接管素体から排出された切屑を収容するための切屑箱と、切屑箱に設けられ、切屑が排出される金属溶接管素体の排出側管端部に接続された受入口と、切屑箱に設けられ、受入口を通って切屑箱内に進入した圧縮エアーを排気するための排気口とをさらに備えている。
また、ノズルの外周部からノズルの径方向に沿って突出された後部壁と、後部壁からノズルの軸方向に沿って突出された環状外周壁とを有し、ノズルの先端部の周囲に環状凹部を形成するようにノズルに取付けられたエアー飛散防止部材をさらに備えている。
また、ノズルは、圧縮エアーをそれぞれ噴射する複数のノズル体を含んでおり、各ノズル体にそれぞれ対向するように複数本の金属溶接管素体をライン方向に沿って搬送する搬送手段と、ノズル体よりもライン方向に沿う上流の位置に配置され、各金属溶接管素体の両端を挟持することにより、各金属溶接管素体の長手方向に沿う各金属溶接管素体のノズル側管端部の位置を揃える管端位置合わせ手段とをさらに備えている。
また、ノズルに取付けられた軸位置合わせ手段をさらに備え、軸位置合わせ手段によって、ノズルの軸中心が金属溶接管素体の軸中心に一致されるように、ノズルの軸位置が調節される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金属溶接管の製造方法及び製造設備によれば、圧力容器に貯めていた圧縮エアーを封止弁の開放により金属溶接管素体の内部に噴射して、金属溶接管素体の内部に残存していた内面ビードの切屑を金属溶接管素体の外部に排出するので、大量の圧縮エアーを金属溶接管素体の内部に一時に噴射でき、ポンプからの圧縮エアーを直接用いる場合に比べてより確実に切屑を短時間で排出できる。これにより、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑を除去でき、金属溶接管の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による金属溶接管の製造設備を示す構成図である。
【図２】図１の切屑除去手段をより具体的に示す構成図である。
【図３】図２の圧力容器の断面図である。
【図４】図２の切屑箱の断面図である。
【図５】図２のノズルと電縫鋼管素体とを示す平面図である。
【図６】図５の搬送手段を示す正面図である。
【図７】図５の軸位置合わせ手段を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による金属溶接管の製造設備を示す構成図である。図において、金属溶接管の製造設備は、所定幅にスリットされた鋼帯１（金属帯）から電縫鋼管２（金属溶接管）を製造するためのものであり、成形ロール１０、溶接手段２０、ビード切削手段３０、切断刃４０、及び切屑除去手段５０を含んでいる。
【００１４】
成形ロール１０は、ライン方向４に沿う下流側に鋼帯１を送りつつ鋼帯１を板幅方向に順次湾曲させるものであり、板幅方向に沿う鋼帯１の端部を突合わして一部開口円筒形状のオープンパイプ３を成形するものである。なお、図１では成形ロール１０を１つのロールであるように示しているが、周知のように成形ロール１０は複数のロールから構成される。
【００１５】
溶接手段２０は、成形ロール１０の後段に配置されている。この溶接手段２０には、高周波コイル２１とスクイズロール２２とが設けられている。高周波コイル２１は、オープンパイプ３の外周側に配置された巻線であり、電磁誘導によりオープンパイプ３を加熱するものである。オープンパイプ３の突合わせられた端部は、高周波コイル２１の加熱によって溶融される。スクイズロール２２は、溶融されたオープンパイプ３の端部を互いに押し当てて接合するものである。すなわち、溶接手段２０は、オープンパイプ３の突合わせられた端部を溶接することで管体である電縫鋼管素体５（金属溶接管素体）を形成するものである。なお、具体的には図示しないが、周知のように、オープンパイプ３の突合わせられた端部の直下には、高周波コイル２１による電磁誘導加熱の効率を高めるためのインピーダが配置されている。溶接手段２０による溶接が行われる際には、インピーダを冷却するための冷却水がオープンパイプ３の内部に供給される。
【００１６】
電縫鋼管素体５の溶接部の外面及び内面には、溶融金属が盛り上がって硬化された外面ビード６及び内面ビード７が形成される。ビード切削手段３０は、溶接手段２０の後段に配置されており、外面ビード６及び内面ビード７を切削するものである。
【００１７】
具体的には、ビードカッタ３１と内面ビード切削治具３２とがビード切削手段３０に設けられている。ビードカッタ３１は、電縫鋼管素体５の外面に当接される刃であり、外面ビード６を切削する。外面ビード６の切屑６ａは、電縫鋼管素体５の外面から適宜脱落される。内面ビード切削治具３２は、周知のように電縫鋼管素体５の内面に当接される刃を有する治具であり、内面ビード７を切削する。内面ビード７の切屑７ａは、電縫鋼管素体５の内部に残存される。なお、内面ビード切削治具３２は、ライン方向４に沿うオープンパイプ３の成形位置よりも上流に配置された固定部３２ａからオープンパイプ３内に挿入された軸体３２ｂに接続されている。
【００１８】
切断刃４０は、ビード切削手段３０の後段に配置されており、電縫鋼管素体５を所定長さに切断するものである。
【００１９】
切屑除去手段５０は、ビード切削手段３０及び切断刃４０の後段に配置されており、電縫鋼管素体５の内部に残存されている内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出するためのものである。すなわち、内面ビード７の切屑７ａは、内面ビード７が切削されるとともに電縫鋼管素体５が所定長さに切断された後に除去される。電縫鋼管素体５は、内面ビード７の切屑７ａが除去された後に製品としての電縫鋼管２とされる。なお、切屑除去手段５０は、成形ロール１０、溶接手段２０、ビード切削手段３０、及び切断刃４０とは別ラインに設置されていてもよい。
【００２０】
次に、図２は図１の切屑除去手段５０をより具体的に示す構成図であり、図３は図２の圧力容器５４の断面図であり、図４は図２の切屑箱５７の断面図である。図２に示すように、切屑除去手段５０には、圧縮エアーポンプ５１、ブースターポンプ５２（ブースト設備）、減圧弁５３、圧力容器５４、ノズル５５、エアー飛散防止部材５６、及び切屑箱５７が設けられている。
【００２１】
圧縮エアーポンプ５１は、例えば０．６５ＭＰａ程度の圧縮エアーを供給するものである。ブースターポンプ５２は、圧縮エアーポンプ５１に接続されており、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを例えば０．９７ＭＰａ程度まで加圧するものである。減圧弁５３は、ブースターポンプ５２に接続されており、ブースターポンプ５２からの加圧された圧縮エアーの圧力を適宜調節するためのものである。圧力容器５４は、減圧弁５３に接続されており、減圧弁５３からの圧縮エアーを貯めるためのものである。すなわち、この実施の形態の構成では、圧力容器５４に貯められる圧縮エアーの圧力は、ブースターポンプ５２によって高められている。なお、ブースターポンプ５２は、必要とされる圧縮エアーの圧力によっては省略されてもよい。
【００２２】
図３に示すように、圧力容器５４には、入気口５４０、圧力容器本体５４１、背圧室５４２、封止弁５４３、噴射口５４４、及び作動弁５４５が設けられている。入気口５４０には、減圧弁５３に接続されており、減圧弁５３からの圧縮エアーが導入される。この入気口５４０には、圧力容器本体５４１及び背圧室５４２が接続されており、これら圧力容器本体５４１及び背圧室５４２に減圧弁５３からの圧縮エアーが貯められる。背圧室５４２の容積は圧力容器本体５４１の容積よりも小さくされており、圧力容器本体５４１及び背圧室５４２に圧縮エアーが貯められる際には、背圧室５４２内の圧力が圧力容器本体５４１内の圧力よりも早く高くなる。
【００２３】
封止弁５４３は、背圧室５４２の長手方向５４２ａに沿って変位可能に背圧室５４２の内部に配置されている。この封止弁５４３は、背圧室５４２内の圧力が圧力容器本体５４１内の圧力よりも高い時に、背圧室５４２と圧力容器本体５４１との間の差圧によって、圧力容器本体５４１の開口部５４１ａを塞ぐ閉位置に位置される。
【００２４】
噴射口５４４は、背圧室５４２に接続されており、閉位置に位置された封止弁５４３によって閉じられている。
【００２５】
作動弁５４５は、背圧室５４２に接続されており、背圧室５４２内の圧縮エアーを排気するためのものである。すなわち、作動弁５４５によって背圧室５４２内の圧縮エアーが排気されると、瞬時に圧力容器本体５４１内の圧力が背圧室５４２内の圧力よりも高くなる。このとき、背圧室５４２と圧力容器本体５４１との間の差圧によって、封止弁５４３が開口部５４１ａ及び噴射口５４４を開放する開放位置に変位されて、圧力容器本体５４１内の圧縮エアーが開口部５４１ａ及び噴射口５４４を通って爆発的に噴射される。つまり、圧力容器５４に貯められた大量の圧縮エアーが封止弁５４３の開放により一時に噴射される。
【００２６】
図２に戻り、圧力容器５４の噴射口５４４には、可撓性を有する配管５８を介してノズル５５が接続されている。ノズル５５は、電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａに対向するように配置されている。従って、封止弁５４３が開放されると、圧力容器５４に貯められた大量の圧縮エアーがノズル５５から電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射される。
【００２７】
ここで、電縫鋼管素体５の内部に残存している切屑７ａを動かすためのエネルギーは、切屑７ａに吹き付けられる圧縮エアーの流速及び噴射量に関連する。仮に、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを直接的にノズル５５から噴射させたとすると、圧縮エアーポンプ５１の供給能力の制限から単位時間当りの噴射量を大きくできない。従って、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーを直接用いる場合には、切屑７ａを排出するのに時間が掛かってしまう。これに対して、この実施の形態の構成では、電縫鋼管素体５の内部に一時に大量の圧縮エアーを噴射できるので、より短い時間で大きなエネルギーを切屑７ａに与えることができ、より短い時間で切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出できる。なお、切屑７ａを除去すると同時に、インピーダを冷却するために供給された冷却水も除去される。
【００２８】
ノズル５５には、ノズル５５から噴射された圧縮エアーが周囲に飛散することを防止するためのエアー飛散防止部材５６が取付けられている。詳細に説明すると、エアー飛散防止部材５６は、ノズル５５の外周部からノズル５５の径方向５５ａに沿って突出された後部壁５６ａと、後部壁５６ａからノズルの軸方向５５ｂに沿って突出された環状外周壁５６ｂとを有しており、ノズル５５の先端部の周囲に環状凹部５６ｃを形成している。ノズル５５から噴射された圧縮エアーの一部は、ノズル側管端部５ａの端面で吹き返されて、環状凹部５６ｃに進入される。エアー飛散防止部材５６は、環状凹部５６ｃに進入された圧縮エアーの流れを、ノズル５５から噴射される圧縮エアーに合流する向きに後部壁５６ａ及び環状外周壁５６ｂによって整えることで、圧縮エアーの飛散を防止する。
【００２９】
切屑７ａが排出される電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂには、切屑箱５７の受入口５７０ａが接続されており、電縫鋼管素体５から排出された切屑７ａは、切屑箱５７に収容される。なお、この実施の形態では、受入口５７０ａの側方には切欠部５７０ｂが設けられており、後述のように電縫鋼管素体５は切欠部５７０ｂを通って受入口５７０ａ内に進入される。
【００３０】
図４に示すように、受入口５７０ａは切屑箱５７の第１端面５７０に設けられており、この第１端面５７０に対向する第２端面５７１には排気口５７１ａが設けられている。受入口５７０ａを通って切屑箱５７内に進入した圧縮エアーは、排気口５７１ａから排気される。これにより、切屑箱５７での圧縮エアーの吹返しを低減でき、より少ない抵抗で電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射できる。
【００３１】
ここで、排気口５７１ａは、受入口５７０ａと非対向に配置されている。具体的には、排気口５７１ａは、切屑箱５７の幅方向５７ａに関して受入口５７０ａの配置位置からずらされて設けられている。これにより、圧縮エアーとともに切屑箱５７内に進入された切屑７ａが排気口５７１ａから排出される可能性を低くできる。また、排気口５７１ａには、フィルタ５７２が取付けられており、切屑７ａが排気口５７１ａから排出される可能性がさらに低くされている。
【００３２】
次に、図５は図２のノズル５５と電縫鋼管素体５とを示す平面図であり、図６は図５の搬送手段を示す正面図であり、図７は図５の軸位置合わせ手段を示す斜視図である。図５に示すように、ノズル５５は、互いに離間されて配置された一対のノズル体５５０を含んでおり、各ノズル体５５０から圧縮エアーがそれぞれ噴射される。複数本の電縫鋼管素体５は、各ノズル体５５０にそれぞれ対向するようにライン方向４に沿って搬送手段６０によって搬送される。詳細に説明すると、図６に示すように、搬送手段６０には、ライン方向４に沿って互いに離間された複数の凸部６００ａと、各凸部６００ａ間に設けられた複数の凹部６００ｂとを含む搬送体６００が設けられている。各電縫鋼管素体５は凹部６００ｂにそれぞれ挿入されており、搬送体６００がライン方向４に沿って駆動されることで電縫鋼管素体５が搬送される。なお、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０にそれぞれ対向するように搬送される際には、各電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂは、切屑箱５７の切欠部５７０ｂを通って受入口５７０ａ内に進入される。
【００３３】
図５に戻り、各ノズル体５５０よりもライン方向４に沿う上流の位置には、各電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置を揃えるための管端位置合わせ手段７０が配置されている。すなわち、各ノズル体５５０から圧縮エアーが噴射される前に、ノズル側管端部５ａの位置が揃えられる。詳細に説明すると、管端位置合わせ手段７０は、電縫鋼管素体５の長手方向５ｃに沿う両側に配置された押圧板７００を有している。押圧板７００によって複数本の電縫鋼管素体５が挟持されることで、各電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置が揃えられる。これにより、電縫鋼管素体５毎に切屑７ａの除去にばらつきが生じる可能性を低くでき、切屑除去の信頼性を向上できる。
【００３４】
ここで、各ノズル体５５０が取り替えられた際には、各ノズル体５５０を設置位置に誤差が生じる虞がある。そこで、この実施の形態の構成では、ノズル体５５０に軸位置合わせ手段８０が取付けられており、圧縮エアーを噴射させる前に、ノズル体５５０の軸中心と電縫鋼管素体５の軸中心とが一致されるように、軸位置合わせ手段８０によってノズル体５５０の軸位置が調節される。
【００３５】
詳細に説明すると、図７に示すように、軸位置合わせ手段８０には、枠体８００、一対の水平位置調節ネジ８０１、及び一対の垂直位置調節ネジ８０２が設けられている。枠体８００は、各ノズル体５５０の外周位置に配置されており、各調節ネジ８０１，８０２を支持している。各水平位置調節ネジ８０１は、水平方向に沿って延在されており、枠体８００に設けられた水平ネジ穴８００ａを通して各ノズル体５５０の外周面に当接されている。すなわち、水平位置調節ネジ８０１が回転駆動されることで、各ノズル体５５０の軸中心がエアー飛散防止部材５６の取付け位置を支点にして水平方向に沿って回動されて位置調節される。同様に、各垂直位置調節ネジ８０２は、垂直方向（鉛直方向）に沿って延在されたネジ体であり、枠体８００に設けられた垂直ネジ穴８００ｂを通して各ノズル体５５０の外周面に当接されている。すなわち、垂直位置調節ネジ８０２が回転駆動されることで、各ノズル体５５０の軸中心がエアー飛散防止部材５６の取付け位置を支点にして垂直方向に沿って回動されて位置調節される。なお、具体的には図示しないが、エアー飛散防止部材５６の後部壁５６ａには、可撓性を有する支持体がノズル体５５０の外周面を取り囲むように設けられており、この支持体によってノズル体５５０の回動が許容されるように構成される。
【００３６】
次に、図１〜図７に示す製鋼設備を用いた金属溶接管の製造方法について説明する。まず、図１に示すように、成形ロール１０によって鋼帯１からオープンパイプ３が成形された後に、オープンパイプ３の突合わされた端部が溶接手段２０によって溶接されて電縫鋼管素体５が形成される。電縫鋼管素体５の形成の後、ビード切削手段３０によって外面ビード６及び内面ビード７が切削されるとともに、切断刃４０によって電縫鋼管素体５が所定長さに切断される。その次に、図５に示す管端位置合わせ手段７０によって複数本の電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａの位置が揃えられた上で、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０にそれぞれ対向するように搬送手段６０によって各電縫鋼管素体５が搬送される。
【００３７】
このとき、図２及び図３に示す圧力容器５４には、ブースターポンプ５２によって圧力が高められた状態で、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーが貯められている。そして、各電縫鋼管素体５がノズル体５５０に対向された状態で、図３の作動弁５４５の開放により封止弁５４３が開放されることで、圧力容器５４に貯められていた圧縮エアーが各ノズル体５５０から各電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射される。各ノズル体５５０から圧縮エアーが噴射された際には、ノズル側管端部５ａの端面で吹き返された圧縮エアーの流れが、ノズル体５５０から噴射される圧縮エアーに合流する向きに、エアー飛散防止部材５６の後部壁５６ａ及び環状外周壁５６ｂによって整えられることで、圧縮エアーの飛散が防止される。
【００３８】
電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーが噴射されると、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａが電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂから切屑箱５７へと排出される。これにより、電縫鋼管素体５から切屑７ａが除去された電縫鋼管２が製造される。
【００３９】
なお、切屑７ａが切屑箱５７に排出されたときには、圧縮エアーが切屑７ａとともに切屑箱５７に進入する。しかしながら、この圧縮エアーは、切屑箱５７の排気口５７１ａから排気される。また、ノズル体５５０が取り替えられた際には、図５及び図７に示す軸位置合わせ手段８０によって、ノズル体５５０の軸中心を電縫鋼管素体５の軸中心に一致させるようにノズル体５５０の位置が調節される。
【００４０】
次に、この実施の形態の製造方法の実施結果を示す。まず、本実施の形態の方法による切屑７ａの除去を本出願人が製造する表１の電縫鋼管素体５に対して実施した。また、比較例として、インラインでのロールクーラント水による除去、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーの直接利用による除去、及びオフラインでの人力による除去を表１の電縫鋼管素体５に対して実施した。表２のＡ〜Ｄに各方法による切屑７ａの除去の結果を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２に示すように、本実施の形態の方法によれば、ロールクーラント水による除去等と同様に、ほぼすべての切屑７ａを除去できることが分かった。また、切屑７ａを除去した後に電縫鋼管２を放置して、電縫鋼管２の内面での錆の発生を観察したところ、ロールクーラント水による除去の場合では２〜３日で錆が発生してしまったが、本実施の形態の方法によれば錆の発生を抑制できることが分かった。さらに、切屑除去の効率を比較したところ、本実施の形態の方法によれば、圧縮エアーポンプ５１からの圧縮エアーの直接利用による除去、及びオフラインでの人力による除去に比べて、短時間でより多くの切屑７ａを除去できることが分かり、ロールクーラント水による除去と同程度の効率で切屑７ａを除去できることが分かった。従って、これらの結果から、本実施の形態の方法によれば、他の方法に比べて電縫鋼管２の製造効率を向上できることが分かる。
【００４４】
このような金属溶接管の製造方法及び製造設備によれば、圧力容器５４に貯めていた圧縮エアーを封止弁５４３の開放により電縫鋼管素体５の内部に噴射して、電縫鋼管素体５の内部に残存していた内面ビード７の切屑７ａを電縫鋼管素体５の外部に排出するので、大量の圧縮エアーを電縫鋼管素体５の内部に一時に噴射でき、ポンプ５１からの圧縮エアーを直接用いる場合に比べてより確実に切屑７ａを短時間で排出できる。これにより、ロールクーラント水を用いずに短時間で切屑７ａを除去でき、電縫鋼管２の製造効率を向上できる。
【００４５】
また、圧力容器５４にブースターポンプ５２を接続し、圧力容器５４に貯められる圧縮エアーの圧力を高めるので、重量が大きい切屑７ａの発生が想定されるような場合に圧縮エアーの圧力を高めることができ、より確実に切屑７ａを除去できる。
【００４６】
さらに、受入口５７０ａを通って切屑箱５７内に進入した圧縮エアーは切屑箱５７に設けられた排気口５７１ａから排気されるので、切屑箱５７での圧縮エアーの吹返しを低減でき、より少ない抵抗で電縫鋼管素体５の内部に圧縮エアーを噴射できる。これにより、より多くの圧縮エアーを電縫鋼管素体５内に噴射でき、より確実に切屑７ａを除去できる。
【００４７】
さらにまた、ノズル５５の先端部の周囲に環状凹部５６ｃを形成するエアー飛散防止部材５６をノズル５５に取付けるので、ノズル５５から噴射された圧縮エアーの飛散を少なくできる。
【００４８】
また、圧縮エアーが噴射される前に管端位置合わせ手段７０によって複数本の電縫鋼管素体５の両端を挟持することにより、各電縫鋼管素体５の長手方向５ｃに沿うノズル側管端部５ａの位置を揃えるので、電縫鋼管素体５毎に切屑７ａの除去にばらつきが生じる可能性を低くでき、切屑除去の信頼性を向上できる。
【００４９】
さらに、圧縮エアーが噴射される前に、ノズル５５に取付けられた軸位置合わせ手段８０によって、ノズル５５の軸中心を電縫鋼管素体５の軸中心に一致させるようにノズル５５の軸位置を調節するので、ノズル５５から噴射された圧縮エアーの飛散を少なくできる。
【００５０】
なお、実施の形態では、高周波コイルで加熱されることで電縫鋼管素体５が形成されると説明したが、金属溶接管素体を形成するための溶接方法は、例えば溶接トーチを用いたＴＩＧ溶接等でもよい。
【００５１】
また、実施の形態では、ノズル５５は電縫鋼管素体５のノズル側管端部５ａに対向されると説明したが、ノズルは金属溶接管素体のノズル側管端部に進入されてもよい。
【００５２】
さらに、実施の形態では、電縫鋼管素体５の排出側管端部５ｂは、切欠部５７０ｂを通って切屑箱５７の受入口５７０ａ内に進入されることで受入口５７０ａに接続されるように説明したが、金属溶接管素体の排出側管端部は切屑箱の受入口に対向されることで接続されてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２ 電縫鋼管（金属溶接管）
３ オープンパイプ
４ ライン方向
５ 電縫鋼管素体（金属溶接管素体）
５ａ ノズル側管端部
５ｂ 排出側管端部
５ｃ 長手方向
７ 内面ビード
７ａ 切屑
５２ ブースターポンプ（ブースター設備）
５４ 圧力容器
５４３ 封止弁
５５ ノズル
５５ａ 径方向
５５ｂ 軸方向
５５０ ノズル体
５６ エアー飛散防止部材
５６ａ 後部壁
５６ｂ 環状外周壁
５６ｃ 環状凹部
５７ 切屑箱
５７０ａ 受入口
５７１ａ 排気口
６０ 搬送手段
７０ 管端位置合わせ手段
８０ 軸位置合わせ手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンパイプ（３）の突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体（５）を形成する金属溶接管の製造方法であって、
圧力容器（５４）に圧縮エアーを貯めておき、前記金属溶接管素体（５）の溶接部に形成された内面ビード（７）が切削されるとともに前記金属溶接管素体（５）が所定長さに切断された後に、前記圧力容器（５４）の封止弁（５４３）を開放して、前記圧力容器（５４）に接続された前記ノズル（５５）から前記金属溶接管素体（５）の内部に前記圧縮エアーを噴射することにより、前記金属溶接管素体（５）の内部に残存していた前記内面ビード（７）の切屑（７ａ）を前記金属溶接管素体（５）の外部に排出することを特徴とする金属溶接管の製造方法。
【請求項２】
前記圧力容器（５４）にブースター設備（５２）を接続し、前記圧力容器（５４）に貯められる前記圧縮エアーの圧力を高めることを特徴とする請求項１記載の金属溶接管の製造方法。
【請求項３】
オープンパイプ（３）の突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体（５）を形成し、前記金属溶接管素体（５）の溶接部に形成された内面ビード（７）を切削するとともに、前記金属溶接管素体（５）を所定長さに切断する金属溶接管の製造設備であって、
圧縮エアーを貯める圧力容器（５４）と、
前記圧力容器（５４）に設けられ前記圧力容器（５４）を封止する封止弁（５４３）と、
前記圧力容器（５４）に接続されたノズル（５５）と
を備え、
前記封止弁（５４３）を開放して、前記内面ビード（７）が切削されるとともに所定長さに切断された前記金属溶接管素体（５）の内部に前記ノズル（５５）から前記圧縮エアーを噴射することにより、前記金属溶接管素体（５）の内部に残存していた前記内面ビード（７）の切屑（７ａ）を前記金属溶接管素体（５）の外部に排出するように構成されていることを特徴とする金属溶接管の製造設備。
【請求項４】
前記圧力容器（５４）に接続され、前記圧力容器（５４）に貯められる前記圧縮エアーの圧力を高めるブースター設備（５２）をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項５】
前記金属溶接管素体（５）から排出された前記切屑（７ａ）を収容するための切屑箱（５７）と、
前記切屑箱（５７）に設けられ、前記切屑（７ａ）が排出される前記金属溶接管素体（５）の排出側管端部（５ｂ）に接続された受入口（５７０ａ）と、
前記切屑箱（５７）に設けられ、前記受入口（５７０ａ）を通って前記切屑箱（５７）内に進入した前記圧縮エアーを排気するための排気口（５７１ａ）と
をさらに備えていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項６】
前記ノズル（５５）の外周部から前記ノズル（５５）の径方向（５５ａ）に沿って突出された後部壁（５６ａ）と、前記後部壁（５６ａ）から前記ノズル（５５）の軸方向（５５ｂ）に沿って突出された環状外周壁（５６ｂ）とを有し、前記ノズル（５５）の先端部の周囲に環状凹部（５６ｃ）を形成するように前記ノズル（５５）に取付けられたエアー飛散防止部材（５６）をさらに備えていることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項７】
前記ノズル（５５）は、前記圧縮エアーをそれぞれ噴射する複数のノズル体（５５０）を含んでおり、
各ノズル体（５５０）にそれぞれ対向するように複数本の前記金属溶接管素体（５）をライン方向（４）に沿って搬送する搬送手段（６０）と、
前記ノズル体（５５０）よりも前記ライン方向（４）に沿う上流の位置に配置され、各金属溶接管素体（５）の両端を挟持することにより、各金属溶接管素体（５）の長手方向（５ｃ）に沿う各金属溶接管素体（５）のノズル側管端部（５ａ）の軸位置を揃える管端位置合わせ手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項８】
前記ノズル（５５）に取付けられた軸位置合わせ手段（８０）をさらに備え、
前記軸位置合わせ手段（８０）によって、前記ノズル（５５）の軸中心が前記金属溶接管素体（５）の軸中心に一致されるように、前記ノズル（５５）の位置が調節されることを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項１】
オープンパイプ（３）の突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体（５）を形成する金属溶接管の製造方法であって、
圧力容器（５４）に圧縮エアーを貯めておき、前記金属溶接管素体（５）の溶接部に形成された内面ビード（７）が切削されるとともに前記金属溶接管素体（５）が所定長さに切断された後に、前記圧力容器（５４）の封止弁（５４３）を開放して、前記圧力容器（５４）に接続された前記ノズル（５５）から前記金属溶接管素体（５）の内部に前記圧縮エアーを噴射することにより、前記金属溶接管素体（５）の内部に残存していた前記内面ビード（７）の切屑（７ａ）を前記金属溶接管素体（５）の外部に排出することを特徴とする金属溶接管の製造方法。
【請求項２】
前記圧力容器（５４）にブースター設備（５２）を接続し、前記圧力容器（５４）に貯められる前記圧縮エアーの圧力を高めることを特徴とする請求項１記載の金属溶接管の製造方法。
【請求項３】
オープンパイプ（３）の突合わせられた端部を溶接することで金属溶接管素体（５）を形成し、前記金属溶接管素体（５）の溶接部に形成された内面ビード（７）を切削するとともに、前記金属溶接管素体（５）を所定長さに切断する金属溶接管の製造設備であって、
圧縮エアーを貯める圧力容器（５４）と、
前記圧力容器（５４）に設けられ前記圧力容器（５４）を封止する封止弁（５４３）と、
前記圧力容器（５４）に接続されたノズル（５５）と
を備え、
前記封止弁（５４３）を開放して、前記内面ビード（７）が切削されるとともに所定長さに切断された前記金属溶接管素体（５）の内部に前記ノズル（５５）から前記圧縮エアーを噴射することにより、前記金属溶接管素体（５）の内部に残存していた前記内面ビード（７）の切屑（７ａ）を前記金属溶接管素体（５）の外部に排出するように構成されていることを特徴とする金属溶接管の製造設備。
【請求項４】
前記圧力容器（５４）に接続され、前記圧力容器（５４）に貯められる前記圧縮エアーの圧力を高めるブースター設備（５２）をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項５】
前記金属溶接管素体（５）から排出された前記切屑（７ａ）を収容するための切屑箱（５７）と、
前記切屑箱（５７）に設けられ、前記切屑（７ａ）が排出される前記金属溶接管素体（５）の排出側管端部（５ｂ）に接続された受入口（５７０ａ）と、
前記切屑箱（５７）に設けられ、前記受入口（５７０ａ）を通って前記切屑箱（５７）内に進入した前記圧縮エアーを排気するための排気口（５７１ａ）と
をさらに備えていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項６】
前記ノズル（５５）の外周部から前記ノズル（５５）の径方向（５５ａ）に沿って突出された後部壁（５６ａ）と、前記後部壁（５６ａ）から前記ノズル（５５）の軸方向（５５ｂ）に沿って突出された環状外周壁（５６ｂ）とを有し、前記ノズル（５５）の先端部の周囲に環状凹部（５６ｃ）を形成するように前記ノズル（５５）に取付けられたエアー飛散防止部材（５６）をさらに備えていることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項７】
前記ノズル（５５）は、前記圧縮エアーをそれぞれ噴射する複数のノズル体（５５０）を含んでおり、
各ノズル体（５５０）にそれぞれ対向するように複数本の前記金属溶接管素体（５）をライン方向（４）に沿って搬送する搬送手段（６０）と、
前記ノズル体（５５０）よりも前記ライン方向（４）に沿う上流の位置に配置され、各金属溶接管素体（５）の両端を挟持することにより、各金属溶接管素体（５）の長手方向（５ｃ）に沿う各金属溶接管素体（５）のノズル側管端部（５ａ）の軸位置を揃える管端位置合わせ手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【請求項８】
前記ノズル（５５）に取付けられた軸位置合わせ手段（８０）をさらに備え、
前記軸位置合わせ手段（８０）によって、前記ノズル（５５）の軸中心が前記金属溶接管素体（５）の軸中心に一致されるように、前記ノズル（５５）の位置が調節されることを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の金属溶接管の製造設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−９２９８０（Ｐ２０１１−９２９８０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５００６８（Ｐ２００９−２５００６８）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（５９２２６０５７２）日新鋼管株式会社 (26)
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（５９２２６０５７２）日新鋼管株式会社 (26)
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