JPH07100177B2 - Ｕｏｅ鋼管の真円度矯正方法および矯正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、UOE鋼管の真円度矯正方法および矯正装置
に関するものである。

〔従来技術とこの発明が解決しようとする課題〕

大径のストレートシーム溶接管の成形方法の一つとし
て、板をＵプレスによりＵ字状に曲げ、次いでＯプレス
により管状とし、シーム溶接した後、エキスパンダによ
り拡管して寸法を整えるUOE方式があり、メカニカルエ
キスパンダを使用することにより高い寸法精度のUOE鋼
管が得られている。

しかしながら、近年、寸法仕様が厳しくなっており、真
円度の優れた鋼管が要望されている。そのため、従来に
おいては、簡単な油圧装置を用いてオフラインにおいて
手動で真円度の矯正を行なっているが、手動のため能率
が極めて低く（15分/1矯正）、さらに矯正用のオペレー
タが必要となりコストアップになる問題があった。

一方、真円度の矯正装置として、特開昭54−2974号に、
一本の油圧シリンダにより昇降されるロッドに拡管用楔
と縮管用楔を設け、管の端部に拡径，縮径を交互に与え
て真円度を矯正する装置が開示されているが、これは継
手管などの管端のみの矯正であり、鋼管中央部の矯正は
行なえず、今後益々厳しくなる鋼管中央部の真円度仕様
に対処することができない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、オンラインにおいて鋼管全長にわたって真
円度の矯正を自動的に行なえるUOE鋼管の真円度矯正方
法および矯正装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る真円度矯正方法は、拡管機Ｅの拡管ヘッ
ドＨの鋼管搬入側において鋼管周方向に間隔をおいて配
設されているロールによって鋼管Ｐを拘束する入側スタ
ンド７と、この入側スタンド７の拡管ヘッドＨに対する
反対側において鋼管Ｐの外周を鋼管中心に向かって圧下
し得る矯正ロール２が鋼管周方向に間隔をおいて配設さ
れている矯正スタンド１を、拡管機Ｅのライン内に設置
し、前記入側スタンド７で鋼管を拘束した状態で、前記
拡管ヘッドＨにより拡管を行うと共に、拡管された部分
を前記矯正スタンド１に配置して各矯正ロール２にかか
る荷重を検出し、それぞれの検出値に基づいて各矯正ロ
ール２の荷重変化を求め、この荷重変化に応じて各矯正
ロール２の進退方向と矯正圧下量を決定し、これら進退
方向と矯正圧下量に基づいて各矯正ロール２を進退させ
て拡管された部分の真円度を矯正し、拡管の進行に伴っ
て真円度の矯正を鋼管全長にわたってオンラインで行な
うようにしたものである。

この発明に係る真円度矯正装置は、拡管機Ｅの拡管ヘッ
ドＨの鋼管搬入側において鋼管周方向に間隔をおいて配
設されているロールによって鋼管Ｐを拘束する入側スタ
ンド７と、この入側スタンド７の拡管ヘッドＨに対する
反対側に配置され、鋼管Ｐの外周を鋼管中心に向かって
圧下し得る矯正ロール２が鋼管周方向に間隔をおいて配
設されている矯正スタンド１から構成し、 この矯正スタンド１は、各矯正ロール２を鋼管中心に対
して進退させるアクチュエータ３と、各矯正ロール２に
かかる荷重を検出する荷重検出器４と、各矯正ロール２
の進退位置を検出する変位検出器５と、各荷重検出値か
ら各矯正ロール２の荷重変化を求め、この荷重変化に応
じて各矯正ロール２の進退方向と矯正圧下量を決定し、
各矯正圧下量と各変位検出値に基づいてアクチュエータ
３を制御する制御器６を備えている。

アクチュエータ３は、油圧シリンダ，モータシリンダ等
の直線移動させ得る駆動装置を用いる。荷重検出器４
は、ロードセルなどを用い、変位検出器５はポテンショ
メータ，マグネスケールなどを用いる。

〔作用〕

矯正ロール２を上下左右に一対配設した場合について説
明する。

（ｉ）矯正ロール荷重検出・ロール選択 UOE鋼管の真円度不良は横長の横楕円と縦長の縦楕円に
分類される。表１に、横楕円，縦楕円と矯正ロール２の
荷重変化との関係を示す。一例をあげれば、横楕円の場
合には、上ロール2Aの荷重がとなり、下ロール2Bの荷
重が（あるいは）となり、左右のロール2C,2Dの荷
重がとなるパターンである。

これらの荷重変化は、各荷重検出器４で検出され、制御
器６において各矯正ロールの駆動方向と矯正量を演算
し、結果をアクチュエータ３に出力する。例えば、横楕
円の場合には、上ロール2Aを上昇させ、下ロール2Bを下
降させ、左右のロール2C,2Dは内側方向に移動させて修
正を行なう。

（ii）矯正（圧下）量の決定 第３図に真円度とロール荷重変化との関係を、第４図に
真円度と矯正量の関係を示すが、これらの関係から制御
器６において真円度矯正量〔mm〕を決定する。

例えば、真円度の悪化（真円度の％が増加）に伴い矯正
ロール荷重は増加するが、荷重変化が0.6トンの時、真
円度は1.23％となり、APIの仕様の１％を外れる。真円
度が1.23％となる時に、それを１％以内に収めるための
矯正量は第４図から求められ、2.5mmの矯正（圧下）を
かければ、真円度に優れた鋼管が得られることになる。
また、各矯正ロール2A〜2Dは鋼管Ｐを圧下している状態
に設定し、ロール荷重が減少したロールは、その分だけ
退避させることになる。

なお、変位検出器５により、ロール荷重検出時には、各
矯正ロール2A〜2Dが真円度を構成するように位置決め
し、矯正時には、移動ストロークを検出してフィードバ
ック制御する。

このような真円度矯正は、拡管サイクルに同期して連続
的に自動的になされる。また、拡管ヘッド手前のローラ
式の入側スタンドにより、鋼管中心と拡管ヘッドの中心
が芯合わせされた状態で鋼管が拘束されるため、矯正ス
タンドでの矯正ロールの荷重変化すなわち真円度の測定
を正確に行うことができ、また入側スタンドが矯正力負
荷時の支点となって拡管ヘッドの後側の矯正スタンドに
より拡管された部分が矯正圧下され、大きな拘束力で矯
正を確実に行うことができる。

なお、以上は矯正ロールを上下・左右にそれぞれ一対配
設した例を示したが、これに限らず真円度の周方向の精
度，設置スペースなどの関係からロールの数を適宜増減
し得る。

〔実施例〕

第１図，第２図に示すように、拡管機Ｅは、鋼管Ｐ内に
挿入される拡管ヘッドＨ、このヘッドＨを片持ち式に支
持するマンドレルＭ、，鋼管Ｐを移動可能に支持するロ
ーラＲなどから構成され、鋼管Ｐを拡管ヘッドＨにより
数％拡径した後、所定量だけ軸方向に移動させ、端部か
ら中央部へと拡管するように構成されている。

このような拡管ライン内に、矯正スタンド１と入側スタ
ンド７を配設する。入側スタンド７は、拡管ヘッドＨの
鋼管搬入側に近接して設置し、矯正スタンド１は、入側
スタンド７と反対側に距離をおいて設置する。

矯正スタンド１は、鋼管Ｐを上下から矯正する一対の
上，下ロール2A,2Bと、左右から矯正する一対の左，右
ロール2C,2Dを有し、それぞれ油圧シリンダ3A〜3Dによ
って鋼管Ｐの中心Ｏに対して進退可能とされている。

上，下ロール2A,2Bは、それぞれ鋼管外周に対応した圧
下面を有する略円錐台形状のロールを左右一対で配設し
て構成され、左右一対の軸受８を介してスライドフレー
ム９に取付けられる。スライドフレーム９は、上部フレ
ーム10A,下部フレーム10Bに固定された左右のガイドポ
スト11により上下動自在に支持され、中央の油圧シリン
ダ3A,3Bにより上部フレーム10A,下部フレーム10Bに取付
けられる。

左，右ロール2C,2Dは、略鼓状の水平ロールであり、軸
受部材12を図示しないガイド部材に取付けることにより
水平移動自在に支持され、油圧シリンダ3C,3Dにより左
右のフレーム10C,10Dに取付けられる。

各ロール2A〜2Dの軸受8,軸受部材12には、ロードセル４
を各ロールで荷重を一対で検出できるように計８ヶ配設
し、ロードセル４の検出信号を制御器６に入力させる。

各フレーム10A〜10Dには、それぞれポンテンショメータ
５を設置し、スライドフレーム７あるいは軸受部材12の
変位を検出できるようにし、これによりロール2A〜2Dの
移動量を検出する。検出信号は制御器６に入力させる。

制御器６には、ロール荷重変化率と矯正量の関係等がプ
ログラムされており、ロードセル４とポテンショメータ
５からの検出信号に基づいて演算処理し、油圧シリンダ
3A〜3Dを制御する。

入側スタンド７は、基本的には矯正スタンド１と同様の
構造で、スタンド内に上下左右一対のロールを配設し、
これらの四つのロールで鋼管Ｐを拘束している。しか
し、矯正ロールのように移動制御する必要はないのでス
クリュージャッキ方式とし、鋼管サイズ毎に固定して用
いる。

以上のような構成のスタンド配置で真円度矯正を行なっ
たところ、第５図，表２に示すような結果が得られた。

管端部のみならず管中央部においても真円度が改善前と
比べて向上していることがわかる。なお、改善前の矯正
方法は簡単な油圧装置による手動矯正である。

〔発明の効果〕

前述のとおり、本発明は、拡管ラインにローラ式の入側
スタンドと矯正スタンドを配設し、入側スタンドで鋼管
を拘束した状態で、矯正スタンドにおいて各矯正ロール
にかかる荷重を検出すると共に荷重変化に応じて各矯正
ロールを進退させて真円度の矯正を行うようにしたた
め、矯正スタンドにおいて真円度を正確に検出できると
共に、大きな拘束力で矯正を行うことができ、鋼管全長
にわたって真円度の矯正を精度良く、連続的，自動的に
行うことができる。また、オンラインで行なうため、高
能率な矯正が行なえると共に、オフライン作業用のオペ
レータを必要とせず、コストダウンを図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は、この発明に係る真円度矯正装置を示
す正面図，側面図、第３図は真円度とロール荷重変化と
の関係を示すグラフ、第４図は真円度と矯正量との関係
を示すグラフ、第５図は本発明による真円度矯正効果を
示すグラフである。 Ｐ……鋼管、Ｅ……拡管機、Ｈ……拡管ヘッド、１……
矯正スタンド、２……矯正ロール、３……油圧シリン
ダ、４……ロードセル、５……ポテンショメータ、６…
…制御器、７……入側スタンド、８……軸受、９……ス
ライドフレーム、10……フレーム、11……ガイドポス
ト、12……軸受部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡管機の拡管ヘッドの鋼管搬入側において
   鋼管周方向に間隔をおいて配設されているロールによっ
   て鋼管を拘束する入側スタンドと、この入側スタンドの
   拡管ヘッドに対する反対側において鋼管の外周を鋼管中
   心に向かって圧下し得る矯正ロールが鋼管周方向に間隔
   をおいて配設されている矯正スタンドを、拡管機のライ
   ン内に設置し、前記入側スタンドで鋼管を拘束した状態
   で、前記拡管ヘッドにより拡管を行うと共に、拡管され
   た部分を前記矯正スタンドに配置して各矯正ロールにか
   かる荷重を検出し、それぞれの検出値に基づいて各矯正
   ロールの荷重変化を求め、この荷重変化に応じて各矯正
   ロールの進退方向と矯正圧下量を決定し、これら進退方
   向と矯正圧下量に基づいて各矯正ロールを進退させて拡
   管された部分の真円度を矯正し、拡管の進行に伴って真
   円度の矯正を鋼管全長にわたってオンラインで行なうこ
   とを特徴とするUOE鋼管の真円度矯正方法。
2. 【請求項２】拡管機の拡管ヘッドの鋼管搬入側において
   鋼管周方向に間隔をおいて配設されているロールによっ
   て鋼管を拘束する入側スタンドと、この入側スタンドの
   拡管ヘッドに対する反対側に配置され、鋼管の外周を鋼
   管中心に向かって圧下し得る矯正ロールが鋼管周方向に
   間隔をおいて配設されている矯正スタンドから構成し、 この矯正スタンドは、各矯正ロールを鋼管中心に対して
   進退させるアクチュエータと、各矯正ロールにかかる荷
   重を検出する荷重検出器と、各矯正ロールの進退位置を
   検出する変位検出器と、各荷重検出値から各矯正ロール
   の荷重変化を求め、この荷重変化に応じて各矯正ロール
   の進退方向と矯正圧下量を決定し、各矯正圧下量と各変
   位検出値に基づいてアクチュエータを制御する制御器を
   備えていることを特徴とするUOE鋼管の真円度矯正装
   置。