JPH0454216Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、電縫管のシーム溶接部を熱処理する
ための電縫管の加熱装置に関する。

Ｂ 考案の概要 本考案は、搬送される電縫管を誘導加熱する誘
導子を備えた整合トランスを昇降手段に取り付け
た電縫管の加熱装置において、 電縫管の側方に支点を中心として揺動自在な傾
動ビームを設け、傾動ビームの一端に、誘導子を
備えた整合トランスを昇降させる第一昇降手段を
設置するとともに傾動ビームの他端側に側ビーム
の他端に作用して揺動させる第二昇降手段を設け
ることにより、 第一昇降手段による整合トランスの上昇時に第
二昇降手段を駆動することにより、第一昇降手段
による昇降速度と傾動ビームによる昇降速度とを
合成して整合トランスの昇降速度を増加させ、電
縫管のパイプロスを低減させるものである。

Ｃ 従来の技術 高周波溶接によつてシーム溶接された電縫管は
溶接後の急冷却によつてシーム溶接部が硬化して
いるので、加熱焼鈍等の熱処理を施すことによつ
て組織が改善される。

斯かる加熱焼鈍等の熱処理には従来、第６図に
示す誘導加熱装置が使用されている。

支柱４の上部にピン７を介して回動自在にはり
８が取り付けられ、はり８の一端には整合トラン
ス５が載置されている。整合トランス５の下方に
は誘導子６が取り付けられており、はり８に対し
て誘導子６と共に整合トランス５を昇降させるた
めに図示しない昇降装置が設けられている。誘導
子６の真下には電縫管１を紙面と直角な方向へ搬
送するための搬送ローラ２が設置されている。な
お、搬送中はシーム溶接部１ｂを誘導子６と対向
させる必要があるため、シーム溶接部１ｂは電縫
管１の上部に位置している。一方、はり８の他端
には金具９が回動自在に取り付けられ、基端部を
床面に対して回動自在に連結した一般的に使用さ
れる構造の流体シリンダ１０のロツド１１が金具
９に結合されている。そして、誘導子６の上流側
には電縫管１に両端の開いた部分や板継ぎ部など
の大径部があつたらこれを検出するセンサ（図示
せず）が設置され、センサは図示しないポンプを
介して流体シリンダ１０に接続されている。

斯かる加熱装置においては、電縫管１の外径寸
法に応じ昇降装置によつて誘導子６と共に整合ト
ランス５を昇降させ、誘導子６と電縫管１との〓
間を調整する。その後に電縫管１を搬送しながら
シーム溶接部１ｂを順次加熱する。

電縫管１に板継ぎ部等の大径部があつてセンサ
がこれを検出すると、ポンプの働きによつて配管
１０ａから流体シリンダ１０内へ圧油が供給され
る。すると、ロツド１１が降下するので誘導子６
が上昇する。誘導子６が上昇している間に大径部
が誘導子６の下を通過するので、大径部への誘導
子６の衝突が防止される。そして大径部が通過す
ると配管１０ｂから流体シリンダ１０内への圧油
が供給されてロツド１１が上昇するので誘導子６
が元の位置まで降下してシーム溶接部に対する加
熱が再び行われる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 斯かる加熱装置においては電縫管１が例えば
100m／min（約1.7m／sec）というような高速で
搬送されているので、大径部を検出し同期して誘
導子を極めて急速に上昇せしめ、大径部の通過後
は直ちに定位置まで急降下せしめてシーム部の正
常な加熱を再開してロスパイプの発生を最小限に
抑えることが必要である。そうでないと大径部の
前後の部分が加熱を施されず多量のロスパイプの
発生となる。

ところが、空圧または液圧による一般的な構造
の流体シリンダを用いて重量物である整合トラン
ス等を急上昇および急降下させるため、以下のよ
うな問題がある。

(イ) 流体シリンダに圧油を用いる場合は温度や孔
径によつて影響を受け易く、安定した精度の良
い制御ができない。また、停止時にイナーシヤ
エネルギーを吸収するためにはある程度のシリ
ンダストロークを要するためストロークを小さ
くするには限度がある。一方、空気を用いる場
合は重量物を上昇させる必要からシリンダ径を
大きくしなければならず、誘導子の上昇速度が
遅い。

(ロ) 電縫管溶接を開始する際や、最終端では未溶
接のパイプ素材が第５図ａに示すようにロール
間では大きく開口した状態でラインを通過する
ので誘導子６を上方へ大きく（例えば100mm）
逃がすことが必要である。これに対して溶接操
業中に発生する大径部は第５図ｂに示すような
板継ぎ部や部分的な変形部等の小突起であるの
で誘導子６を上方へ小さく（例えば40mm）逃が
してやるだけでよい。しかるに流体シリンダで
はシリンダの長さに応じた一定のストロークし
か得られないので、ストロークを小さくしたり
大きくしたりすることはなく一般的に極めて難
しい。つまり、任意のストロークを選択できな
い。このために常に大きいストローク（例えば
100mm）で誘導子６を昇降せしめることになる
ため昇降に時間を要し多量のパイプロスを生じ
ることになる。

(ハ) 流体シリンダを用いて重量の大きい整合トラ
ンス等を極めて急速に上昇、急停止および急降
下、急停止させるので、停止時に慣性力が作用
し、誘導子が振動したり揺れたりする。

このような問題があることから、板継ぎ部等の
大径部の前後の電縫管のシーム溶接部を適正に誘
導加熱できないことがあり、多量のパイプロスを
生じる虞れがあつた。

そこで本考案は、斯かる問題を解決した電縫管
の加熱装置を提供することを目的とする。

Ｅ 問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するため、本考案は以下のよ
うに構成している。

搬送される電縫管の側方に支点を中心として揺
動自在な傾動ビームを設け、該傾動ビームの一端
には整合トランスを昇降させる第一昇降手段を設
置し、該整合トランスに前記電縫管を誘導加熱す
る誘導子を取り付けるとともに傾動ビームの他端
側には傾動ビームの他端に作用して揺動させる第
二昇降手段を設け、 さらに前記電縫管の搬送方向における誘導子の
上流側には電縫管の大径部を検出するセンサを配
置し、大径部の検出信号を受けて整合トランスを
予め設定したストローク長および昇降パターンで
昇降させるとともに傾動ビームを予め設定した揺
動パターンで揺動させる指令信号を前記第一およ
び第二昇降手段へ発する制御手段を、前記センサ
と第一および第二昇降手段とに接続する。

前記制御手段としては、センサから大径部の検
出信号を受けたら、整合トランスが予め設定した
ストローク長および昇降パターンに沿つて昇降す
るように、また傾動ビームが予め設定した揺動角
および揺動パターンに沿つて揺動するように第一
および第二昇降手段へ指令信号を発する機能を有
するものを用いる。昇降パターンとは、整合トラ
ンスがあるストローク長まで上昇する際および再
び元の位置まで下降する際の一連の動作をいい、
また揺動パターンとは傾動ビームが上記揺動角を
もつて揺動する際の動作をいう。

Ｆ 作用 まず、電縫管の大きさに応じた高さに誘導子を
設定するため、手動によつて第一昇降手段を動か
して整合トランスを昇降させる。このあと電縫管
の加熱を開始し、センサが大径部を検出すると検
出信号が制御手段へ送られ、制御手段から第一お
よび第二昇降手段へ指令信号が送られる。すると
第一昇降手段が整合トランスを予め設定したパタ
ーンに沿つてある高さだけ上昇させるとともに第
二昇降手段が傾動ビームを介して第一昇降手段を
上昇させ、大径部の通過後に元の位置まで降下さ
せる。整合トランスが上昇しているときに大径部
が通過するので、大径部への誘導子の衝突が防止
される。

Ｇ 実施例 以下本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図および第２図に示すように、電縫管１の
側方には、支柱４１が立設され、この支柱４１の
上部にはピン４２を介して傾動ビーム４３が揺動
自在に枢支され、かつこの傾動ビーム４３はその
長手方向が電縫管１の搬送方向と直交するように
配置されている。

この傾動ビーム４３の一端部は分岐して一対の
互いに平行な支持部４３ａ，４３ｂを形成し、該
支持部４３ａ，４３ｂの夫々にガイド枠１３の一
対の脚部１３ａ，１３ｂの夫々が固定されてい
る。このガイド枠１３には誘導子６を有する整合
トランス５が昇降自在に収められ、かつこの整合
トランス５は昇降ロツド１４、昇降ロツド１４と
螺合しているウオームホイル２４、ウオーム２５
およびサーボモータ１８によつて昇降されるよう
になつている。つまり、第一昇降手段が構成され
ている。

傾動ビーム４３の他端側には傾動ビーム４３の
他端部に作用して傾動ビーム４３を揺動させる第
二昇降手段４４が設置されている。第二昇降手段
４４は床面５２に揺動自在に枢支されたサーボモ
ータ４５と、サーボモータ４５の出力軸に連結さ
れたねじ軸４８と、上端がピン４６を介して傾動
ビーム４３に回動自在に取り付けられるとともに
他端にねじ軸４８が螺合された回動部材４７とで
構成されている。なおサーボモータ４５とねじ軸
４８の間には減速機を設けてもよい。

第一、第二昇降手段としては、これに限らず例
えば実願昭61−79675に示されている特殊な液圧
シリンダを用いて油圧制御してもよい。

傾動ビーム４３の他端部には整合コンデンサが
組み込まれたバランスウエイト４９が載置され、
第一昇降手段１７に対してバランスが図られてい
る。

なお、５０は整合トランス５と整合コンデンサ
部とを第一ケーブル、５１は整合コンデンサ部と
電源間を接続する第二ケーブル、５２は第一ケー
ブル５０を支持するアームであつてバランスウエ
イト４９に取り付けられている。

次に、斯かる加熱装置の回路を第３図に基づい
て簡単に説明する。電縫管１の搬送方向における
誘導子６の上流側には、矢印方向へ搬送される電
縫管１の大径部１ａを検出するセンサ１９が設置
されている。センサ１９は制御手段２０に接続さ
れ、制御手段２０はサーボモータ１８及び４５に
接続されている。制御手段２０は、センサ１９が
電縫管１の大径部１ａを検出した場合に予め設定
されたストローク長およびパターンに従つて整合
トランス５を上昇させて誘導子６の下を大径部１
ａが通過したのちに元の位置まで降下するように
サーボモータ１８及び４５を制御するものであ
り、本実施例では更にセンサ１９から検出信号を
受けてサーボモータ１８及び４５へ指令するまで
の時間Ｔ−ｔを設定するようになつている。

ここで、第一、第二昇降手段１７，４４を同時
に作動させて誘導子６を昇降させる場合の夫々の
ストロークについて説明する。まず電縫管１の大
径部１ａが通過する際、誘導子６と衝突しないた
めに必要な誘導子６の上昇ストロークをＳとし、
誘導子６をストロークＳとし、誘導子６をストロ
ークＳだけ昇降させるためのサーボモータ１８，
４５の回転による第一および第二昇降手段１７，
４４の昇降ストロークを夫々ａ，ｂとする。とこ
ろで第二昇降手段４４が作動してストロークｂだ
け昇降すると傾動ビーム４３はピン４２を中心に
傾動し、傾動ビーム４３の一端に位置する誘導子
６が昇降するが、そのストロークをb′とする。そ
してピン４２を傾動ビーム４３のほぼ中央に設け
るようにするとb′はｂとほぼ等しい。また第一お
よび第二昇降手段１７，４４の性能が等しい場合
にはａ＝ｂとなり上述の如くb′≒ｂであるからａ
＋b′＝Ｓはａ＋ｂ＝Ｓとなり第一および第二昇降
手段１７，４４の各ストロークはａ＝Ｓ／２，ｂ
＝Ｓ／２でよい。

すなわち、誘導子６の電縫管１の大径部１ａが
衝突しないようにするための各昇降手段１７，４
４のストロークはＳ／２でよく、ひとつの昇降手
段のみを用いる従来例における昇降手段がストロ
ークＳを要するのに比較し半分のストロークでよ
いことになり、誘導子６の昇降に要する時間がほ
ぼ半分に短縮される。即ち、実際には第一および
第二昇降手段１７，４４ともその昇降パターンは
第４図に示すように動き始めと停止前に低速の区
間が設定されるので、各昇降手段のストロークが
１／２になつても所要時間は従来の1/2よりも僅かだ
け大きくなる。

次に、斯かる電縫管の加熱装置の作用を説明す
る。

第一昇降手段１７においては、サーボモータ１
８を回転させるとその回転運動はウオーム２５か
らウオームホイル２４へ伝わり、ウオームホイル
２４が回転するとこれとねじ結合された昇降ロツ
ド１４が昇降する。昇降ロツド１４の下には整合
トランス５が結合されているので、整合トランス
５はガイドローラ１２に案内されてガイド枠１３
内で昇降する。

第二昇降手段４４においては、サーボモータ４
５を回転させると、その回転運動がねじ軸４８へ
伝わり、ねじ軸４８に螺合された回動部材４７と
共に傾動ビーム４３がピン４２を中心に第１図
中、右又は左方向へ回動する。

電縫管１を加熱するには、まずセンサ１９から
誘導子６までの距離Ｌを測定し（第３図参照）、
この距離Ｌを各条件によつて決定される電縫管１
の搬送速度Ｖで除算して時間Ｔを求める。ここに
時間Ｔは電縫管１の大径部１ａが距離Ｌだけ搬送
される時間であり、この時間Ｔから少なくとも誘
導子６が上昇するための所要時間ｔを差し引いた
時間Ｔ−ｔを制御手段２０に設定値として設定し
ておく。また加熱中の電縫管１に大径部１ａが検
出された際に整合トランス５を上昇させるための
第一および第二昇降手段１７，４４の上昇ストロ
ーク長と上昇および下降のパターンを夫々制御手
段２０内の設定器により設定しておく。

次に、手動によつてサーボモータ１８及び４５
を動かし、整合トランス５を昇降させることによ
つて誘導子６と電縫管１のギヤツプＧを設定し、
基準位置を決める。

加熱作業は、電縫管１を搬送するとともに誘導
子６に高周波あるいは中周波を電流を流して行な
われる。加熱中にセンサ１９が大径部１ａを検出
すると検出信号から制御手段２０へ送られ、検出
信号を受けてから時間Ｔ−ｔが経過した後にサー
ボモータ１８及び４５へ指令信号が送られる。す
ると、サーボモータ１８及び４５が回転し、整合
トランス５は予め設定したストローク長および昇
降パターンに沿つて昇降する。この昇降パターン
を第４図に示す。図は、整合トランス５がストロ
ークＳだけ上昇して元の位置まで降下するまでの
時間とストロークとの関係を示すグラフである。
整合トランス５は、低速→高速→低速となつてス
トロークＳだけ上昇して停止したのちに低速→高
速→低速で元の位置まで下降する。このストロー
ク長Ｓの大きさは、電縫管１の始端と終端にある
大径部１ａ（第５図ａ参照）が誘導子６の下を通
過する際は、第４図のに示すように整合トラン
ス５例えばS₁＝100mmだけ上昇し、大径部１ａが
第５図ｂに示す板継ぎ部等の場合は第４図に示
すように整合トランス５は例えばS₂＝40mmだけ上
昇するように設定する。

第４図について説明すると、Ａ点は整合トラ
ンス５の上昇開始点である。サーボモータ１８及
び４５には回転量を検知する例えばパルスエンコ
ーダ（以下、エンコーダと記す）が取り付けられ
ており制御手段２０内のパルスカウンターに接続
されている。整合トランス５は初めＡ点から低速
でスムーズに上昇し始めて、エンコーダによつて
Ｂ点のストロークまで移動したことが検知される
と自動的にサーボモータ１８及び４５が加速され
てＣ点のストロークまで急上昇する。次にエンコ
ーダによつてＣ点のストロークまで移動したこと
が検知されると停止時の衝撃を緩和するために回
生制動によつてサーボモータ１８及び４５が減速
されて低速となりエンコーダによるＤ点のストロ
ークまで移動したことが検知されるとサーボモー
タ１８及び４５が停止するので整合トランス５の
上昇が衝撃を伴うことなく停止する。

次にセンサ１９が大径部１ａが通過し終つたこ
とを検知すると、そのセンサ１９からの信号にも
とづいて制御手段２０からの降下信号がサーボモ
ータ１８及び４５に送られＥ点において再びサー
ボモータ１８及び４５が低速で始動して整合トラ
ンス５がスムーズに降下し始める。エンコーダに
よつてＦ点のストロークまで移動したことが検知
されると自動的にサーボモータ１８及び４５が加
速されてＧ点のストロークまで急降下する。次に
エンコーダによつてＧ点のストロークまで移動し
たことが検知されると停止時の衝撃を緩和するた
め再び回生制動によつてサーボモータ１８及び４
５が減速されて低速となり、エンコーダによりＨ
の定位置まで移動したことが検知されるとサーボ
モータ１８及び４５が停止し整合トランス５は衝
撃を伴うことなく定位置に復帰し停止する。従つ
て整合トランス５の下方に取り付けられた誘導子
６もゆれ等を起すことなく定位置に復帰し直ちに
正常なシーム溶接部の加熱が再開される。

Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｆ点、Ｇ点の各ストローク
長（移動量）およびＡ〜Ｂ間、Ｂ〜Ｃ間、Ｅ〜Ｆ
間、Ｆ〜Ｇ間における各昇降速度（サーボモータ
の回転速度）およびＣ点、Ｇ点における減速のた
めの回生制動量等は制御手段２０内の設定器によ
つて操業条件に見合つて予め最適の条件に設定し
ておくことができる。しかも前述のように第一お
よび第二昇降手段１７，４４の作動ストロークは
夫々S₂＝２／20mmでよい。

例えばＤ点の上昇ストローク長をS₂＝40mmとし
た場合、従来のように単一の昇降手段によりかつ
Ａ〜Ｂ，Ｅ〜Ｆの低速始動区間およびＣ〜Ｄ，Ｇ
〜Ｈの減速区間を設けない昇降パターンでは、Ａ
点からＤ点までの上昇およびＥ点からＨ点までの
降下を各1.3秒で行なおうとすると誘導子６等の
ゆれが大きくなるため各1.9）秒程度で昇降せざ
るを得ない。しかも前述のように従来はストロー
ク長の変更が困難なため、パイプ素材の始端部お
よび終端部における大径部を逃げるためのストロ
ーク長S₁（例えば100mm）まで溶接操業中も整合ト
ランスを昇降せしめていたため上昇および降下に
要する時間は更に大（例えば4.8秒）となりその
間は電縫管のシーム溶接部１ｂと誘導子６のギヤ
ツプが大きくなつてシーム溶接部１ｂの加熱が行
なわれないため大径部の前後に多量（例えば搬送
速度が100m／minの場合13m以上）のパイプロ
スが発生していた。

しかるに本考案によれば、昇降ストローク長を
任意に設定することができるので溶接操業中は誘
導子６のストローク長を例えばS₂＝400mmの小さ
い値とし、かつＡ〜Ｂ，Ｅ〜Ｆの低速始動区間お
よびＣ〜Ｄ，Ｇ〜Ｈの減速区間を設けた第４図
に示した昇降パターンに従つて第一および第二昇
降手段１７，４４を同時に作動させて昇降を行な
うのでＡ〜Ｂ〜Ｃ〜Ｄ点による上昇およびＥ〜Ｆ
〜Ｇ〜Ｈ点による降下を前述の各1.9秒および各
1.3秒ずつより更に短縮して約0.85秒（1.3秒の約
65％）ずつで行なうことができた。しかも緩衝区
間の衝撃が少なく誘導子６等のゆれが発生するこ
とがなかつた。従つて整合トランス５の上昇およ
び降下を極めて迅速に行ない、シーム溶接部１ｂ
に対する加熱が施されないことによる大径部１ａ
の前後におけるロスパイプの発生量を例えば電縫
管の搬送速度が100m／minの場合約2.8m以下に
大巾に減少させることができた。

また大径部の場合には、搬送速度は例えば
60m／min程度であり、誘導子６のストロークＳ
をＳ＝60mmとすると、従来ロスパイプが約8m
（13m×60／100）あつたのが、約2.5mに低減さ
れた。

大径部においては300m毎に、時間に換算して
５分毎に板継ぎによる大径部が通過するので、設
備が一日につき８時間稼働するとして一日当り
60／５×８×（8m−2.5m）≒528mのロスパイプ
がなくなることになる。

整合トランス５の上昇はセンサ１９が大径部１
ａを検出して時間Ｔ−ｔが経過した後に行なわれ
るので、大径部１ａは誘導子６に衝突することな
く誘導子６の下を通過し、ロスパイプの発生が防
止される。

誘導子６を交換したり整合トランス５の保守、
点検を行なう場合は、手動によつてサーボモータ
１８を回転させ、整合トランス５をガイド枠１３
から出るまで降下させて交換や保守、点検を行
う。つまり、ピン２３を抜き整合トランス５を昇
降手段１７と分離し、整合トランス５を他の場所
へ移して保守、点検や修理等を行なう。従つて揚
重機等を用意する必要がない。

なお、本実施例ではセンサが大径部を検出して
時間Ｔ−ｔが経過後に整合トランスが昇降する構
成としたが、センサを誘導子の直前近傍に配置し
てセンサが大径部を検出すると直ちに整合トラン
スを昇降させるようにしてもよい。

Ｈ 考案の効果 以上説明したように本考案によれば、従来の傾
動ビームを揺動せしめて整合トランスを昇降させ
る昇降手段（第二昇降手段）に加えて第一昇降手
段を設けて、第一および第二昇降手段を同時に作
動せしめて整合トランスを昇降せしめるととも
に、前記整合トランスを昇降させる指令信号を第
一および第二昇降手段へ発する制御手段を電縫管
の大径部を検出するセンサおよび第一および第二
昇降手段に接続して誘導子を任意の高さまで任意
のパターンで昇降し、誘導子の停止時には振動や
揺れを伴なうことなく確実に停止できるようにし
たので誘導子を高速で昇降して誘導子の昇降に要
する時間を短縮することができ、したがつて、大
径部の前後に生ずるロスパイプの発生量を大巾に
低減できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る加熱装置の正面図、第２
図は第１図に示す加熱装置の側面図、第３図は加
熱装置の回路図、第４図は整合トランスの昇降パ
ターンを示すグラフ、第５図ａ，ｂは電縫管の大
径部を示す説明図、第６図は従来の加熱装置を示
す構造図である。 １……電縫管、１ａ……大径部、５……整合ト
ランス、６……誘導子、１７……第一昇降手段、
１９……センサ、４３……傾動ビーム、４４……
第二昇降手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 搬送される電縫管の側方に支点を中心として揺
   動自在な傾動ビームを設け、該傾動ビームの一端
   には整合トランスを昇降させる第一昇降手段を設
   置し、該第一昇降手段に取り付けた整合トランス
   に前記電縫管を誘導加熱する誘導子を取り付ける
   とともに該傾動ビームの他端側には該ビームの他
   端に作用して揺動させる第二昇降手段を設け、 さらに前記電縫管の搬送方向における前記誘導
   子の上流側には前記電縫管の大径部を検出するセ
   ンサを配置し、大径部の検出信号を受けて前記整
   合トランスを予め設定したストローク長および昇
   降パターンで昇降させるとともに前記傾動ビーム
   を予め設定した揺動パターンで揺動させる指令信
   号を前記第一および第二昇降手段へ発する制御手
   段を、前記センサと前記第一および第二昇降手段
   とに接続したことを特徴とする電縫管の加熱装
   置。