JPH0929431A - スパイラル鋼管の成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉の鋼板を素材とするものであっても好適
にスパイラル鋼管を製造でき、特にコルゲート化して使
用する用途にも十分対応きるスパイラル鋼管の製造が可
能なスパイラル鋼管の成形機を提供すること。 【解決手段】 鋼板の幅方向の一端縁を下向きに曲げる
曲げ加工機と、その下流に配置され鋼板の縁どうしを溶
接し且つ螺旋状に曲げ加工する溶接・曲げ加工機と、こ
の溶接・曲げ加工機の下流に配置され螺旋状に成形され
たスパイラル鋼管を引き出す回収装置とを備え、曲げ加
工機は、鋼板の一端縁をほぼ垂直に下に押し曲げ且つこ
の押し曲げた部分から縁部までを斜め下向きに傾斜する
傾斜エッジを形成するロール列を備え、溶接・曲げ加工
機は、鋼板の曲げ加工部分に後続の鋼板の縁部を被せて
溶接する溶接ヘッドと、鋼板を通板してこれを円形に曲
げ加工可能なガイドドラムとを備え、ガイドドラムは、
鋼板の内周面及び外周面に臨む位置にそれぞれ環状に配
列され且つその回転平面を鋼板の螺旋方向に一致させた
成形ロールを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば推進掘削
工法における立坑用に利用するコルゲート管や空気ダク
ト等に好適に利用できるスパイラル鋼管を製造するため
の成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄肉円筒の内側からローラまたはプレス
でコルゲートを形成する場合、薄肉円筒の縦継手の溶接
部分から割れるケースが多い。このため、スパイラル鋼
管でコルゲート成形を行うと、割れの発生が少なくなる
ように抑えられる。

【０００３】図８は従来のスパイラル鋼管５０における
シーム部分の拡大断面図であり、同図の（ａ）は突き合
わせ部分を屈曲させて互いに係合させるようにした「は
ぜ折り法」によるもの、同図の（ｂ）は突き合わせ溶接
によるもの、及び同図の（ｃ）はシーム溶接によるもの
である。

【０００４】スパイラル鋼管の成形方法は、３本ローラ
で連続的に曲げるもの、円筒型の芯金に連続的に巻き付
けるもの、及び多数のローラで押さえて曲げるもの等が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、コルゲート
管を成形するような強い塑性加工をする場合において
は、突き合わせ部分や溶接シーム部分の接合が適切でな
いと、破断や変形を生じることがある。

【０００６】また、図８に示した「はぜ折り法」による
ものでは強度の面で十分でなく、また突き合わせ溶接法
の場合では鋼板が薄肉であると溶接が困難で、信頼性の
高い接合が得にくい。また、溶接法によると、鋼板をス
パイラル状に巻き取っていくに従って管の外径が次第に
大きくなっていくという避けられない問題がある。

【０００７】このように、スパイラル鋼管の製造におい
ては各種の方法が採用されているものの、薄肉の鋼板に
対しては依然として最適化されていない。

【０００８】本発明において解決すべき課題は、薄肉の
鋼板を素材とするものであっても好適にスパイラル鋼管
を製造でき、特にコルゲート化して使用する用途にも十
分対応きるスパイラル鋼管の製造が可能なスパイラル鋼
管の成形機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一定幅の鋼板
を連続的に供給して螺旋状に曲げ加工を施し、前記鋼板
の幅方向の縁どうしを溶接してスパイラル鋼管を製造す
る成形機であって、前記鋼板の幅方向の一端縁を下向き
に曲げる曲げ加工機と、該曲げ加工機の下流に配置され
前記鋼板の縁どうしを溶接し且つ螺旋状に曲げ加工する
溶接・曲げ加工機と、該溶接・曲げ加工機の下流に配置
され螺旋状に成形されたスパイラル鋼管を引き出す回収
装置とを備え、前記曲げ加工機は、前記鋼板の一端縁を
ほぼ垂直に下に押し曲げ且つこの押し曲げた部分から縁
部までを斜め下向きに傾斜する傾斜エッジを形成するロ
ール列を備え、前記溶接・曲げ加工機は、前記鋼板の曲
げ加工部分に後続の鋼板の縁部を被せて溶接する溶接ヘ
ッドと、前記鋼板を通板してこれを円形に曲げ加工可能
なガイドドラムとを備え、前記ガイドドラムは、前記鋼
板の内周面及び外周面に臨む位置にそれぞれ環状に配列
され且つその回転平面を前記鋼板の螺旋方向に一致させ
た成形ロールを備えてなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】鋼板の幅方向の一端に曲げ加工機
によって形成される傾斜エッジに後続の鋼板の縁部が被
さって溶接ヘッドによって溶接されるので、この傾斜エ
ッジ側のほうが後続の鋼板の縁部よりも変形しやすいこ
とから、表面側に被さる後続の鋼板の縁部が外側の膨出
変形するようなことがなく、一様な外径のスパイラル鋼
管の製造が可能となる。

【００１１】また、溶接・曲げ加工機では、成形ロール
が鋼板の螺旋方向と同じ向きに転動するので、鋼板の内
周及び外周にフィットして確実に回転することができ、
曲げ加工が抵抗を受けることなく速やかに行われる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明のスパイラル鋼管の成形機の全
体設備を示す平面図、図２は要部の正面図、図３は図２
のＡ−Ａ線矢視であって設備の一部を示す右側面図であ
る。

【００１３】図において、成形機の設備は鋼板コイルＣ
に対する操作の順にアンコイラ１、エッジ曲げ加工機
２、溶接・曲げ加工機３及び回収装置４を配列したもの
である。これらの装置の中で、アンコイラ１は薄肉の鋼
板を巻回した鋼板コイルＣを回転自在に支持したもの
で、鋼板の先端をエッジ曲げ装置２に掛け渡すことによ
って、鋼板を連続的に繰り出していくことができる。

【００１４】エッジ曲げ加工機２は、そのフレーム２ａ
の上にアンコイラ１からの鋼板Ｐの幅方向のエッジをガ
イドして蛇行を防ぐための４個のガイドローラ２ｂを通
板レベルに配置し、その下流に３組のエッジ曲げロール
列５、６、７を配置している。これらのエッジ曲げロー
ル列５、６、７は、それぞれ上ロール５ａ、６ａ、７ａ
及び下ロール５ｂ、６ｂ、７ｂの組合せであって、最も
下流のエッジ曲げロール列７の下ロール７ｂが電動機８
の出力軸に連接されて回転駆動され、鋼板Ｐはこの下ロ
ール７ｂの回転及び上ロール７ａとの間での摩擦力によ
って下流側に搬送される。

【００１５】図４は最も下流に配置したエッジ曲げロー
ル列７を通板方向の上流側から見た正面図であり、上ロ
ール７ａの左端には外側に向けて外径が次第に大きくな
る膨出テーパ７ｃを形成し、下ロール７ｂにはこの膨出
テーパ７ｃに倣う形状の縮小テーパ７ｄを形成してい
る。これらの膨出及び縮小テーパ７ｃ、７ｄは鋼板Ｐの
幅方向の一端のエッジに曲げを与えるものであり、上流
側のエッジ曲げロール５、６にも図５に示すような曲げ
のためのプロフィルを持たせる。

【００１６】すなわち、図５の（ａ）は最も上流のエッ
ジ曲げロール列５の端部を示す正面図であって、上ロー
ル５ａには胴部よりも外径を少し大きくした大径部５ｃ
を備え、下ロール５ｂには外径を小さくした小径部５ｄ
を設けている。一方。中段のエッジ曲げロール６の上ロ
ール６ａ及び下ロール６ｂのそれぞれにも大径部６ｃ及
び小径部６ｄを形成している。

【００１７】中段のエッジ曲げロール列６の大径部６ｃ
及び小径部は上流のエッジ曲げロール５の大径部５ｃ及
び小径部５ｄに比べて胴部に対する段差が大きく、した
がってエッジ曲げロール列６によるエッジ曲げ量は上流
のエッジ曲げロール列５によるものより大きい。また。
下流のエッジ曲げロール列７の膨出及び縮小テーパ７
ｃ、７ｄは中段のエッジ曲げロール列６のエッジ曲げ量
よりも大きくなるように胴部に対する外径を設定する。

【００１８】このような各エッジ曲げロール列５〜７の
関係によって、鋼板Ｐは各段のロール列を通過するとき
には図６のように３段階でエッジ曲げが行われる。同図
の（ａ）では上流のエッジ曲げロール列５によって鋼板
Ｐのエッジが段差状に少し折り曲げられ、次いで鋼板Ｐ
は同図（ｂ）に示すように中段のエッジ曲げロール列６
によって更に段差が大きくなるように曲げ加工される。
そして、下流のエッジ曲げロール列７では、膨出及び縮
小テーパ７ｃ、７ｄによって、鋼板Ｐの幅方向の縁は外
側が下に向けて傾斜した傾斜エッジＰ−１として形成さ
れることになる。

【００１９】溶接・曲げ加工機３は、コラム３ａの上端
に溶接ヘッド９を一体に備えると共に、その下方に鋼板
Ｐを巻き取りながらスパイラル状に曲げ加工して回収装
置４に送り出すガイドドラム１０を備えたものである。

【００２０】溶接ヘッド９は、コラム３ａの上端から突
き出したアーム３ｂに連結され、下端部に回転軸線をエ
ッジ曲げ加工機２からの通板Ｐの供給方向と直交する姿
勢とした電極ローラ９ａを備えたものである。この電極
ローラ９ａは溶接ヘッド９に内蔵したモータによって図
２において反時計方向に回転駆動され、コラム３ａから
突き出したアーム３ｃの先端に回転自在に設けた補助電
極ローラ９ｂとの間に鋼板Ｐを挟み込んでこれを同図の
矢印方向に走行させる。

【００２１】なお、エッジ曲げ加工機２と溶接・曲げ加
工機３との間には、鋼板Ｐの撓みを検出するための撓み
検出センサ２ｃを設ける。この撓み検出センサ２ｃは、
電極ローラ９ａ、９ｂによって挟まれた部分の鋼板Ｐが
電極ローラ９ａの回転駆動によって走行させられるの
で、鋼板Ｐに或る一定以上のテンションが発生しないよ
うにして電極ローラ９ａによる送りを確実にするために
設けたものである。そして、撓み検出センサ２ｃによっ
て検出した撓みが或る一定値よりも小さくなったとき
に、大きなテンションが発生していると判断し、電動機
８を減速させてテンションが低減されるまでこのような
運転を継続する。

【００２２】ガイドドラム１０は、鋼板Ｐがエッジ曲げ
加工機２から供給される方向に対してその軸線の姿勢を
変更できるようにコラム３ａに連接したものとし、図３
に示すように鋼板Ｐの両方のエッジに対峙する姿勢の２
枚のフランジ１０ａ、１０ｂを一定のピッチで配列した
ステー１０ｃ、１０ｄによって連結したものである。そ
して、回収装置４に臨む側のフランジ１０ａには環状の
スリット１０ａ−１を切開している。なお、図１では、
ガイドドラム１０の軸線は鋼板Ｐの搬送方向と直交する
姿勢に設定したものとして描いている。

【００２３】ステー１０ｃはフランジ１０ａ、１０ｂの
外周縁に近い位置にこれらのフランジ１０ａ、１０ｂの
それぞれの中心を通る軸線と平行に配置され、他方のス
テー１０ｄはステー１０ｃよりもフランジ１０ａ、１０
ｂの中心側に少し偏って同様に軸線と平行な姿勢で配置
されている。

【００２４】外側配置のステー１０ｃがフランジ１０
ａ、１０ｂの中心側を向く面には外周成形ローラ１１を
取り付け、内側配置のステー１０ｄには外側配置のステ
ー１０ｃを向く面に内周成形ローラ１２を同様に設け
る。これらの外周及び内周成形ローラ１１、１２は、図
３に示すようにフランジ１０ａ、１０ｂの間で一定のピ
ッチでそれぞれ４個ずつ設けられ、外周成形ローラ１１
はフランジ１０ａ側及び内周成形ローラ１２は他方のフ
ランジ１０ｂ側に偏った群れとして配置され、それぞれ
のピッチの半分に相当して配列をずらしている。

【００２５】また、外周及び内周成形ローラ１１、１２
の回転軸線は、ガイドドラム１０の回転軸線とは平行で
はなく、エッジ曲げ加工機２からの鋼板Ｐが巻き取られ
てスパイラル状に捩じられるときのこの捩じれ方向と同
じ向きに各ローラ１１、１２が回転するように設定す
る。

【００２６】すなわち、ガイドドラム１０の中に供給さ
れた鋼板Ｐは、外周及び内周成形ローラ１１、１２の間
を通過しながら、回収装置４側に引き抜かれてスパイラ
ル化される。このとき、鋼板Ｐは図１及び図３に示すよ
うに、螺旋に捩じれながらパスしていくため、ステー１
０ｃ、１０ｄに対しても捩じれた姿勢にパスしていく。
したがって、このような鋼板Ｐのパスの捩じれ方向に一
致して外周及び内周成形ローラ１１、１２が回転するよ
うにしておけば、これらの外周及び内周成形ローラ１
１、１２の周面がきっちりと鋼板Ｐの外周及び内周の両
面に突き当たって転動し、これによって走行していく鋼
板Ｐに対して速やかに曲げ加工を施してスパイラル化す
ることができる。

【００２７】更に、回収装置４は、溶接・曲げ加工装置
３のガイドドラム１０の姿勢に合わせて変更できるよう
に設置されこのガイドドラム１０の軸線と平行に延ばし
たレール１３上を移動可能としたものである。この回収
装置４は、フレーム４ａに複数のセグメントシュー４ｂ
を半径方向に拡大及び収縮変形できるように周知のリン
ク機構４ｃによって連接したものであり、このリンク機
構４ｃに連接した回転式の操作ハンドル４ｄを回転させ
ることによって、全てのセグメントシュー４ｂを拡大方
向及び収縮方向に移動させることができる。

【００２８】セグメントシュー４ｂは、図１に示すよう
に、溶接・曲げ加工機３によってスパイラル化されたス
パイラル鋼管Ｓの先端側の内周に差し込まれ、リンク機
構４ｃによってこれらのセグメントシュー４ｂの円弧状
の先端部をこのスパイラル鋼管Ｓの内周に突き当てる。
このとき、セグメントシュー４ｂのスパイラル鋼管Ｓへ
の押圧力を或る程度大きくしてスパイラル鋼管Ｓを拘束
できるようにすれば、回収装置３の移動に伴って、溶接
・曲げ加工機３からスパイラル鋼管Ｓを引き抜きながら
移動させることができる。

【００２９】以上の構成において、アンコイラ１にセッ
トされた鋼板コイルＣから鋼板Ｐの先端を繰り出してエ
ッジ曲げ加工機２に通して溶接・曲げ加工機３に備えた
溶接ヘッド９の電極ローラ９ａ、９ｂの間に挟み込む。

【００３０】溶接ヘッド９に通電して電極ローラ９ａを
回転駆動すると、鋼板ぴがガイドドラム１０に巻き取ら
れていき、これによって鋼板コイルＣから連続的に鋼板
Ｐが繰り出される。この鋼板Ｐの繰り出しによって、エ
ッジ曲げ加工機３を通過するときには、図６で説明した
ように、エッジ曲げロール列７を抜けた時点で幅方向の
一端の縁部が下に傾いて折り曲げられた傾斜エッジＰ−
１が形成される。

【００３１】図７はこのような傾斜エッジＰ−１による
鋼板Ｐどうしの位置関係及びシーム溶接後の接合状態を
説明するための概略断面図である。

【００３２】傾斜エッジＰ−１を一端に形成している鋼
板Ｐは後続の鋼板Ｐ−２の内周側に潜り込んだ配置、す
なわち後続の鋼板Ｐ−２が傾斜エッジＰ−１に被さった
状態でガイドドラム１０に巻き取られていく。そして、
先行の鋼板Ｐ−３の傾斜エッジＰ−１は電極ローラ９ａ
と補助電極ローラ９ｂとによるシーム溶接によって、傾
斜エッジＰ−１が鋼板Ｐの内周に密着した姿勢に変形し
て接合される。

【００３３】このような溶接ヘッド９による傾斜エッジ
Ｐ−１と後続の鋼板Ｐとの溶接が行われながら鋼板Ｐは
電極ローラ９ａによる回転駆動によって順に送られてい
き、外周成形ローラ１１と内周成形ローラ１２との間を
通り抜けていく。

【００３４】ガイドドラム１０は、図１に示すように、
エッジ曲げ加工機２からの鋼板Ｐの送り方向とは直交せ
ず、鋼板Ｐの幅方向の長さによって決まるスパイラル化
のための捩じれ角度を持つように配置されている。この
ため、電極ローラ９ａ及び補助電極ローラ９ｂに挟まれ
た鋼板Ｐは外周及び内周成形ローラ１０、１１の間を抜
けながら同図１のように螺旋状に巻回されていく。この
ようにして螺旋状となってスパイラル鋼管Ｓに成形され
ていく一方で、回収装置４のセグメントシュー４ｂを図
１に示すようにスパイラル鋼管Ｓの先端側に差し込み、
その内周にこれらのセグメントシュー４ｂを押圧して一
体に移動可能とする。

【００３５】ここで、回収装置４はそのフレーム４ａに
走行駆動装置を備えるようにし、これによって鋼板Ｐの
スパイラル化の速度に同期して回転し、溶接・曲げ加工
機３のガイドドラム１０の軸線方向に同期して移動させ
る。これにより、エッジ曲げ加工機２から供給されて溶
接ヘッド９により溶接されながら螺旋状に曲げ加工され
たスパイラル鋼管Ｓが成形される。

【００３６】このようなスパイラル鋼管Ｓの製造におい
て、鋼板Ｓが溶接・曲げ加工機３に入る前に、図６の
（ｃ）に示すように傾斜エッジＰ−１が鋼板Ｐの幅方向
の一端縁に形成されているので、先行の鋼板Ｐの傾斜エ
ッジＰ−１に後続して巻き取られる鋼板Ｐの端部が被さ
りやすくなる。このため、溶接・曲げ加工機３に既に入
り込んでいる鋼板Ｐ部分の傾斜エッジＰ−１に対して、
後続の鋼板Ｐの傾斜エッジＰ−１を形成していない側の
縁部が被さるときには、傾斜エッジＰ−１の傾きに倣う
ようになる。したがって、先行して巻き取られた部分と
これから巻き取られる部分との干渉がなくなり、溶接・
曲げ加工機３への鋼板Ｐの供給が速やかに行われ、加工
作業の中断等を生じることがない。

【００３７】また、溶接ヘッド９によって傾斜エッジＰ
−１が後続の鋼板Ｐの縁部に溶接されるときには、電極
ローラ９ａと補助電極ローラ９ｂとの間に挟まれる押圧
力も作用する。この場合、傾斜エッジＰ−１は、これに
被さる側の鋼板Ｐの縁部に比べると変形しやすく、傾斜
エッジＰ−１が図７に示したように後続の鋼板Ｐの内周
に沿うように変形し、後続の鋼板Ｐの縁部は元のままの
形状を維持する。したがって、スパイラル鋼管Ｓとして
最終的に形成されたものは、螺旋状の継ぎ目部分に凹凸
等が生じることがなく、一様な外径を持つスパイラル鋼
管Ｓを得ることができる。

【００３８】このような外径が一様なスパイラル鋼管Ｓ
であれば、たとえば立坑用のケーシングとして用いる場
合にコルゲート化する場合でも、溶接部分も破断や変形
等がない施工が可能となり、強度的にも安定した立坑の
構築施工に利用できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明では、外径が一様なスパイラル鋼
管を製造することができるので、たとえば立坑用のケー
シング材としてコルゲート化する場合でも、溶接部分の
破断や変形等を生じることがなく、強度的にも安定した
立坑用のケーシング材として提供できる。

【００４０】また、曲げ加工機によって下向きに傾斜し
た傾斜エッジを鋼板の一端縁に形成してこの部分に後続
の鋼板の一端縁を被せるようにして溶接・曲げ加工機に
送り込むので、後続の鋼板の一端縁は傾斜エッジの傾斜
に倣うような振る舞いをし、鋼板の縁部どうしが干渉す
ることなく通板させることができる。したがって、鋼板
の通板が速やかに行われると共に、溶接・曲げ加工機自
体の損傷も免れることになり、装置の耐久性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のスパイラル鋼管の成形機の設備全体
を示す概略平面図である。

【図２】 回収装置を除いて示す要部の正面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線矢視であって溶接・曲げ加工
機の右側面図である。

【図４】 鋼板の縁部に傾斜エッジを形成するためのエ
ッジ曲げロール列の正面図である。

【図５】 同図の（ａ）は上流側に配置するエッジ曲げ
ロール列の要部の正面図、同図の（ｂ）は中段配置のロ
ール列の要部の正面図である。

【図６】 エッジ曲げロール列によるエッジの変形加工
を順に説明する要部の断面図である。

【図７】 傾斜エッジと鋼板との接合前後の状況を示す
概略図である。

【図８】 従来のスパイラル鋼管における接合例を示す
概略図である。

【符号の説明】

１：アンコイラ ２：エッジ曲げ加工機 ３：溶接・曲げ加工機 ４：回収装置 ５：エッジ曲げロール列 ６：エッジ曲げロール列 ７：エッジ曲げロール列 ８：電動機 ９：溶接ヘッド １０：ガイドドラム １１：外周成形ロール １２：内周成形ロール １３：レール Ｃ：鋼板コイル Ｐ：鋼板 Ｐ−１：傾斜エッジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定幅の鋼板を連続的に供給して螺旋状
   に曲げ加工を施し、前記鋼板の幅方向の縁どうしを溶接
   してスパイラル鋼管を製造する成形機であって、前記鋼
   板の幅方向の一端縁を下向きに曲げる曲げ加工機と、該
   曲げ加工機の下流に配置され前記鋼板の縁どうしを溶接
   し且つ螺旋状に曲げ加工する溶接・曲げ加工機と、該溶
   接・曲げ加工機の下流に配置され螺旋状に成形されたス
   パイラル鋼管を引き出す回収装置とを備え、前記曲げ加
   工機は、前記鋼板の一端縁をほぼ垂直に下に押し曲げ且
   つこの押し曲げた部分から縁部までを斜め下向きに傾斜
   する傾斜エッジを形成するロール列を備え、前記溶接・
   曲げ加工機は、前記鋼板の曲げ加工部分に後続の鋼板の
   縁部を被せて溶接する溶接ヘッドと、前記鋼板を通板し
   てこれを円形に曲げ加工可能なガイドドラムとを備え、
   前記ガイドドラムは、前記鋼板の内周面及び外周面に臨
   む位置にそれぞれ環状に配列され且つその回転平面を前
   記鋼板の螺旋方向に一致させた成形ロールを備えてなる
   スパイラル鋼管の成形機。