WO1997003771A1 - Appareil de formage a rouleaux de guidage pour realiser un tube soude par resistance electrique et appareil a rouleaux a usage double utilisant celui-ci - Google Patents

Description

明 細 書 電縫鋼管のフィ ンパス成形装置並びにそれを利用した兼用ロール装

技術分野

本発明は、 電縫鋼管の両側エツ ジ部を溶接前に成形加工する フィ ンパスロールを用いた電縫鋼管の成形装置に関するものである。 本発明は、 電縫鋼管を溶接前にクラスター ミルとフィ ンパスミル を同一ライ ン上で混在させ楕円成形とエッ ジ成形を同時に行うパイ プミル兼用ロール装置に関するものである。 背景技術

一般に、 電縫鋼管製造ライ ンにおいて、 成形を行うスタ ン ド構成 を材料入側から順に分類すると、 図 1 に示すように、 まず帯鋼を曲 げ始めるブレークダウン部 （ BD部 ： 1 ) から始まり、 材料エッ ジ部 を整えかつ溶接部に導く フ ィ ンパス部 （FP部 ： 2 ) 、 次いで溶接部 ( WA部 ： 3 ) および形状矯正部 （S Z部 ： 4 ) で構成される。 この一 連の構成の中で、 フィ ンパス成形部 2 は溶接前の成形終期に 3〜 4 段のスタン ド内に配置された水平口一ルぉよび縦口一ルで構成され 、 縦ロールに取り付けられたフ ィ ンプレー トにより溶接される両ェ ッ ジ部にフ ィ ンロールが入り角度コ ン トロール、 仕上げ成形、 セン タ リ ング等を行いながら安定したエツ ジ成形状態に導く成形工程で あ O o

これらのフ ィ ンパススタ ン ドは、 図 2 ( a ) ， ( b ) に示すよう に中央にフ ィ ン 7 を有する上ロール 6 とフ ィ ンのない下ロール 8お よび Zまたはサイ ドロール （水平ロール） 9を備えているが、 これ P らのロールは製造される被成形鋼管 10の外径により曲率とフ ィ ンの 幅が決定される。 このため従来のフィ ンパス成形においては、 上下

2方ロール、 或いは上下左右の 4方ロールによって、 上ロールのフ ィ ンに帯鋼エッ ジ部を押しつけることで帯鋼周方向に成形力を加え 、 かつ比較的大きなリダクショ ンを与えながらエツ ジ成形が行われ る。 通常前記のリダクショ ンは、 フィ ンパス全スタン ドで合計約 1 〜 2 %程度とされており、 フィ ンパスロールにはリダクショ ンを加 え易い孔型ロールと呼ばれる形式のものが用いられてきた。

このため、 1 つの製造ライ ンにおいて数種類のサイズの電縫鋼管 を成形する場合には、 それらのサイズに対応したロールセッ トを保 有する必要があり、 また、 成形すべき電縫鋼管のサイズ替えの際に は多大の時間を要して頻繁にロール交換を行う必要があった。

しかし、 一方では電縫鋼管製造の分野においては、 周辺の様々な 素材製造技術、 加工技術の開発に伴い製品精度の高度化、 多品種少 量生産、 生産ラインの無人化および自動化などの要求が高まってき ており、 またこれらの要求を満足すべく成形ロールの兼用化および より高度な成形方法による安定した溶接状態の確保が望まれてきて いる。

特にフ ィ ンパス成形においても上記要望に対応すべく様々な開発 がなされているが専らフィ ンの形状の改善に終始されていた。 その —例と して特開平 5 — 277567号公報では、 フィ ン付上ロールを従来 のロール形状に替えてフイ ンプレー ト状の特殊形状のロール構造と し、 このフィ ンプレー 卜の両側面に夫々傾転可能に配置された上口 —ルを備え、 上ロールの傾転状態に応じてフ ィ ンプレー トの直線状 ないし曲線状のキヤ リバ面のみが溶接される帯鋼両端エッ ジ部に接 触させるようにして、 帯鋼両端エッ ジ部の加工形状を容易に変更可 能と し、 かつ前記加工形状に合わせて溶接条件の変更を可能にした ことが開示されている。

また、 特開平 3 — 1 69432号公報に見られるように、 フ ィ ンパス前 段での強絞りを利用しフ ィ ンパス 2段成形にて十分な曲げ、 端面形 状および端部増肉を確保すベく フィ ンパス成形を前 2段のフィ ンパ ススタ ン ドで行い、 後段の残りスタ ン ドにてその成形状態の維持お よび溶接態勢の確保、 搬送を行う ことで後段の残りスタ ン ドに全造 管サイズ兼用を可能にした方法が開示されている。

しかしながら、 これらの技術は何れも以下に述べるような問題点 を有している。 従来のフ ィ ンパスロールは、 スタン ド数 3 — 4段で あり、 各スタン ド毎のロール配置は、 帯鋼素材の流れ方向における 同一断面内に上下、 または上下左右に各ロールを配置させている。 また、 フ ィ ンパスロールの上流側にはサイ ドロールを設けフ ィ ンパ スロールの捕助成形を行っているため、 各スタン ドでの口一ルセッ トは成形パイプのサイズ毎にロールセッ 卜の交換が必要である。 更 に、 このロール交換においては、 スタン ド毎の交換や、 複数スタン ド毎を同時に交換可能なカセッ ト方式を採用せざるを得ないという 問題点がある。

また、 従来のパイプ成形においては、 前段のブレークダウンパス においてエッ ジベン ドの成形管理が不十分であるためフィ ンパス口 —ル工程で大きなリダクショ ンを与えてェッ ジベン ドをこの工程で 補う必要があつたため、 フィ ンパス成形時に被成形鋼管の変形や真 円度が確保できないという問題もあった。

この傾向は、 最近の多品種少量生産および在庫なしの生産方式の 採用という点から考慮すると上述のような頻繁なるロール交換は煩 わしいばかりでなく生産性を著しく損なう結果となる。

従来より、 電縫鋼管の製造は、 その素材となる被成形帯鋼をブレ —クダウン工程で端部成形後、 クラスターミ ルで楕円成形し、 次い でフィ ンパス工程でフ ィ ンロールによりエッ ジ面の角度コ ン トロ一 ル、 仕上げ成形およびセンタ リ ングを行い、 スクイズロールで溶接 のためにアップセッ ト量を調整後溶接し、 更にサイ ジング工程で矯 正を伴い最終製品に仕上げられる。 この製造工程の中で通常は、 ク ラスター工程とフィ ンパス工程は分離した装置列で構成されている 。 この理由は、 被成形帯鋼が受ける厚み方向での変形過程において 変形状態が外面では引つ張り Z圧縮作用、 内面では圧縮作用が起こ るために、 その変形状態に合わせて配置する設備も峻別せざるを得 なかった。 このために、 製品サイズ毎のロール交換、 スタ ン ド組み 替えのために複数セッ 卜の準備、 交換や組み替え操作が煩雑になる ことに加え、 設備投資が 2倍以上に嵩むという問題があつた。

従来のクラスタ一ロールの兼用力 リバ一設計は、 大サイズから小 サイズを兼用ロールで成形しょう とするためパイプサイズが変化し ても兼用できる多角形をべ一スと した伸開曲線を断面形状と して作 られたクラスタ一ロールで、 クラスターロールの回転により兼用口 —ルと して使用されていた。 このように、 パイプサイズが変化した 際に、 成形材と口一ルカ リバ一との接触位置、 特に成形材のエッ ジ 部の接触位置は変化することは当然のこ とであり、 こ こでの成形材 のエツ ジ部のショルダース ト ップ、 いわゆるフ ィ ンロールの設置は 不可能と考えられていた。 そのため、 依然と してクラスター工程と フィ ンパス工程は分離した機能であるとの認識から設備と しては別 設備と して設置されており、 上記のような問題は未だ解決されてい ないのが現状である。 図面の簡単な説明

〔図 1 〕

従来 0電縫鋼管用生産設備を示す図である。 〔図 2〕

従来のフィ ンパス成形ロールを示したもので、 （ a ) は小径用の 2 ロールタイプ、 （ b ) は中径、 大径用の 4 ロールタイプのフィ ン パス成形ロールを示す図である。

〔図 3〕

本発明にかかるフ ィ ンパス成形ロールの構成を示す正面図である 〔図 4〕

本発明にかかるフ ィ ンパス成形設備の構成を示す正面図である。 〔図 5〕

本発明にかかるフ ィ ンパス成形設備におけるサイ ドロール駆動装 置を示す正面図であり、 （ a ) は大径の被成形鋼管の成形時のサイ ドロール駆動装置を示し、 （ b ) は小径の被成形鋼管の成形時のサ ィ ドロール駆動装置を示したものである。

〔図 6〕

本発明にかかるフ ィ ンパス成形設備列の平面図である。

〔図 Ί〕

図 7 は、 本発明によるパイプミル兼用ロール装置の概略構成を示 す平面図である。

〔図 8〕

図 8 は、 本発明によるパイプミル兼用ロール装置の概略構成を示 す正面図である。

〔図 9〕

図 9 は、 本発明によるパイプミル兼用ロール装置におけるサイ ド ロールとフ ィ ンロールの接点を示す詳細拡大図である。 発明の開示 P 本発明者らは、 先に特許出願した特公平 3 - 12975 〜 12977 号公 報においてブレークダウン用ロール群、 すなわち各ロール面の断面 曲線の一部または全部が、 当該成形領域における種々の外径鋼管の 各ロールフラ ヮ一の帯鋼所要部の各曲面を含むよう予め設定した伸 開曲線からなる断面曲線で構成された成形ロールで帯鋼端部の成形 を行う技術を特許出願した。

本発明者は、 上記特許出願の技術を基にフ ィ ンパス成形工程での 各問題点およびフ ィ ンパス成形装置について鋭意検討を行った。 そ の結果、 フ ィ ンパス成形装置におけるフ ィ ンロール構造およびフ ィ ンロールを含めたフ ィ ンパスロール構成とそれ等の配列を変え、 更 に各ロール表面の曲率を予め設定した伸開曲線からなる断面曲線で 構成することにより、 種々の異なる径を有する鋼管のフ ィ ンパス成 形においても製品サイズに左右されるこ とのない成形ロールの兼用 ロール化が行えると同時にフィ ンパス成形工程での負荷が相当量軽 減されることを発見し、 更にフィ ンパス成形工程でリダクショ ンが 殆ど不要なレベル、 例えば 1 %程度の低いリダク ショ ンの付与で高 い真円度が得られるという優れたフ ィ ンパス成形装置を見い出した また、 本発明は、 上記課題を解決するために電縫鋼管用の被成形 帯鋼のェッジベンディ ングを施すブレークダウン工程後にクラスタ —ミルとフ ィ ンパスミルを同一設備内に混在させ楕円成形とエツ ジ 成形を同時に行うパイルミル兼用ロール装置を提供するものである 本発明は、 以上の知見に基づいてなされたものである。

( 1 ) ワーク側と駆動側に分割された一対のフィ ンロールと、 被 成形鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意の位置で被成形 鋼管に接触するフィ ンパス成形可能な複数対のサイ ドロールと、 被 成形鋼管を支持し成形する少なく とも 1個以上の下部ロールで構成 され、 かつ前記フィ ンロールと前記複数対のサイ ドロールは被成形 鋼管の流れ方向と直交する各断面内にそれぞれ配列され、 更に前記 一対のフィ ンロールの各々は被成形鋼管の流れ方向に沿つた鉛直線 に対し傾斜して配置されたフ ィ ンパス成形装置である。

( 2 ) 前記フィ ンロールおよび下部ロールを含めた複数個のロー ル表面の断面形状は、 各ロールの断面曲線の一部または全部が、 当 該成形領域における種々の外径鋼管の各ロールフ ラ ワーの被成形鋼 管所要部の各曲面を含むよう予め設定した伸開曲線からなる断面曲 線で構成されたフィ ンパスロール群で構成されたフィ ンパス成形装 ίίである。

( 3 ) 上述のよ う に構成されたフ ィ ンパスロール群において、 フ ィ ンパス成形装置における単一スタン ドが、 一対のフィ ンロールと 、 前記フィ ンロール軸中心の断面上に配置された下部ロールおよび 前記フィ ンロール断面の前後にそれぞれ一対以上のサイ ドロールで 構成され、 当該スタ ン ド数が少なく とも 1 スタ ン ド以上含むフ ィ ン パス成形装置列であることを要旨とするものである。

( 4 ) 複数対のサイ ドロール、 および複数の下ロールと前記複数 対のサイ ドロールで構成されるクラスター ミルにおいて、 複数対の サイ ドロールを有するスタ ン ド群に少なく とも 1 スタ ン ド以上のフ ィ ンロールを混在させ構成したパイプミ ル兼用口ール装置。

( 5 ) 複数対のサイ ドロール、 および複数の下ロールと前記複数 対のサイ ド口ールで構成されるクラスタ一ミルにおいて、 複数対の サイ ドロールを有するスタン ド群に少なく とも 1 スタン ド以上のフ ィ ンロールを混在させ、 かつ前記クラスタ一ミル内に配置されるフ イ ンロールは、 ワーク側と ドライブ側に被成形鋼管の成形方向に対 して左右に分割された一対のフ ィ ンロールと、 被成形鋼管の周方向 において任意の方向あるいは任意の位置で被成形鋼管に接触するフ ィ ンパス成形可能な複数対のサイ ドロールと、 被成形鋼管を支持し

、 成形する少なく とも 1個以上の下部ロールで構成され、 更に前記 フ ィ ンロールと前記複数対のサイ ドロールは被成形鋼管の成形方向 に対してと直交する各断面内にそれぞれ配置され、 かつ前記一対の フ ィ ンロールの各々は、 被成形鋼管の成形方向に沿つた鉛直線に対 して傾斜して配置したことを特徴とするパイプミル兼用ロール装置 o

( 6 ) 前記一対のフ ィ ンロールのフ ィ ン部に前記サイ ドロールの 先端部が重なり合い被成形鋼管のェッ ジ部と先端部の楕円成形が可 能な凹部を設けた （ 1 ) または （ 5 ) 記載のパイプミ ル兼用ロール 装置。 発明を実施するための最良な形態

本発明のフ ィ ンパスロールにあっては、 フィ ンロールが被成形鋼 管の流れ方向に沿った鉛直線を挟んでワーク側と駆動側の左右対称 に分割されており、 しかも、 前記鉛直線に対し傾斜配置されている 。 この分割された一対のフ ィ ンロールは被成形鋼管の長手方向の移 送と共に被成形鋼管幅方向の両側ェッ ジ部に任意の位置で接触して エッ ジ部の加工を行うよう構成されている。 このように配置された フ ィ ンロールは、 成形時において、 フ ィ ン口ール軸に接続する L字 型フ ィ ンロール支持部材、 ロール支持体を担持するプラ ッ ト フ ォ 一 ムの摇動によつて上下左右の位置に自由に調整可能である。 このた め、 フ ィ ンロールは、 被成形鋼管の周方向において任意の方向また は任意の位置で被成形鋼管の管幅方向の両側エッ ジ部に接触してェ ッ ジ部の加工が行える。 特に、 本発明のフ ィ ンパス成形においては 、 被成形鋼管端部は成形作業中常にフ ィ ンロールのフ ィ ン部に接触 している。

一方、 前記の一対のフィ ンロールと被成形鋼管の直下には下部口 ールが配置され、 フィ ンパス成形時に被成形鋼管を下部より支承す る構造となつている。

本発明のサイ ドロールにあっては、 被成形鋼管の流れ方向と直交 する断面で前記フィ ンロールの配置される断面と異なる断面に配置 されるため、 被成形鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意 の位置で自由に被成形鋼管に接触し成形することができる。

また、 本発明のフ ィ ンロール、 下部ロール、 サイ ドロールを含む 複数個のフ ィ ンパスロール群のロール表面の断面形状は、 各ロール の断面曲線の一部または全部が、 当該成形領域における種々の外径 鋼管の各ロールフラヮ一の被成形鋼管所要部の各曲面を含むよう予 め設定した伸開曲線からなる断面曲線で構成されているため、 各口 ール表面は連続的に曲率が変化する曲面のうち成形に必要な全ての 曲面を含むよう設計してある。 例えばフ ィ ンロールおよびサイ ドロ ールの場合においては、 ロール下側部からロール上側部に向けて曲 率を高く してある。 従って、 大径の被成形鋼管の成形においては、 ロール下側部の曲率の低い曲面を成形部と して専ら使用し、 また、 小径の帯鋼素材 （鋼管） の成形においてはロール上側部の曲率の高 い曲面を成形部と して専ら使用することができるようなロール表面 形状を有している。 また、 下部ロールの場合においては、 ロール下 側部から上側部に向けて曲率が低く なるように設計してある。 この ように、 本発明で使用される各ロールは、 1 種類のロール形状で様 々な径を有する鋼管であっても十分成形が可能な構造となっている ため被成形鋼管の径に合わせて成形スタン ドを交換するという無駄 が省略でき、 フ ィ ンパス成形の生産性が非常に高く なる。

更に、 本発明のフィ ンパス成形装置においては、 上述のように構 成されたフ ィ ンパス口ール群において、 フ ィ ンパス成形装置におけ る単一スタン ドが、 一対のフ ィ ンロールと、 前記フ ィ ンロールに接 触する被成形鋼管の下部に配置された下部ロールおよび前記フ ィ ン ロールの前後にそれぞれ一対以上のサイ ドロールで構成され、 当該 スタ ン ド数が少なく とも 1 スタ ン ド以上含むフ ィ ンパス成形装置列 で構成されているため、 従来のフ ィ ンパス成形スタ ン ド設備一式を 少なく と も 7個のロール群から成る単一スタ ン ドで代替可能である という卓越した機能を有するフ ィ ンパス成形装置列であるため、 設 備的に短く 、 また設備投資も非常に少なく て済むという多大のメ リ ッ トカ ある。

前記構成を有するパイルミ ル兼用ロール装置は、 被成形鋼管の製 造ライ ン方向に直列に配置されたクラスター ミ ル、 通常は 6〜 8 ス タ ン ドで構成、 でブレークダウ ン ミ ルでエッ ジ成形された直後、 な いしは平行的に被成形鋼管の中央部成形を含めた楕円成形を開始す る。 このクラスター ミルは、 左右一対のサイ ドロール、 またはこの サイ ドロールに下ロールを組み合わせて楕円成形を行う力く、 これら —連のクラスター ミ ルの適切な箇所、 例えば前半に 1 スタ ン ド、 中 段に 1 スタ ン ドとか後段に 1 スタ ン ドあるいはその組み合わせで配 置されるが、 2〜 3 スタ ン ドを適当な箇所に前記サイ ドロールと同 位置ないしは単独でフィ ンパスロールを配備し、 楕円成形と同時に フィ ンパス成形あるいはフィ ンパス成形のみを楕円成形に引き続き 行う ものである。 勿論、 サイ ドロールと同位置にフィ ンパスロール を配備し、 楕円成形と同時にフ ィ ンパス成形を行う こ とが好ま しい 前記フ ィ ンパスロールを配備するに当たっては、 フ ィ ンロールが 被成形鋼管の流れ方向においてワーク側と ドライブ側の左右対称に 分割されており、 この分割された一対のフ ィ ンロールは更に被成形 鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意の位置で被成形鋼管 の長手方向の移送と共に被成形鋼管幅方向の両側ェッ ジ部に接触し てエッ ジ部の加工を行わせるために被成形鋼管の流れ方向と異なる 断面内で傾斜させて、 サイ ドロールと同一成形位置にあるため楕円 成形とエッジ部の加工を同時に行わせることが可能になる。

このフィ ンロールは、 成形時において、 フ ィ ンロール軸に接続す るアームを介して別に設けたアーム移動装置と駆動源によつて上下 左右の位置に自由に調整可能であるため、 フ ィ ンロールは、 被成形 鋼管の周方向において任意の方向または任意の位置で被成形鋼管の 管幅方向の両側エツ ジ部に接触してエツ ジ部の加工が行える。 また 、 前記の一対のフィ ンロールと被成形鋼管の直下には下ロールが配 置され、 フ ィ ンパス成形時に被成形鋼管を下部より支承する構造と なっている。

更に、 本発明のフ ィ ンロールを含む複数個のフ ィ ンパスロール群 の口ール表面の断面形状は、 各ロールの断面曲線の一部または全部 力 当該成形領域における種々の外径鋼管の各ロールフ ラ ワーの被 成形鋼管所要部の各曲面を含むよう予め設定した伸開曲線からなる 断面曲線で構成されているため、 各ロール表面は連続的に曲率が変 化する曲面のうち成形に必要な全ての曲面を含み、 かつロール下側 部からロール上側部に向けて曲率が高く なるように設計してある。 従って、 大径の被成形鋼管の成形においては口ール上側部の曲率の 低い曲面を成形部と して専ら使用し、 また、 小径の被成形鋼管の成 形においてはロール下側部の曲率の高い曲面を成形部と して専ら使 用することができるようなロール表面形状を有している。 従って、 本発明で使用される各ロールは、 1種類のロール形状で様々な径を 有する鋼管であっても十分成形が可能な構造となつているため被成 形鋼管の径に合わせて成形スタン ドを交換するという無駄が省略で き、 フ ィ ンパス成形の生産性が非常に高く なる。

上述したように、 クラスターミルとフィ ンパスミルを合体した本 発明のパイプミル兼用ロール装置においては、 楕円成形とフィ ンパ ス成形を同一ライ ン内に設置した同一設備で一挙に成形可能であり 、 従来のクラスターミルとフィ ンパスミルを別個に配置して別個の 成形工程が不要となり、 かつフ ィ ンパス成形装置列が不要となると いう卓越した機能を有するパイプミル兼用ロール装置であるため、 設備的に短く、 また設備投資も極端に少なくて済むという多大のメ リ ッ 卜がある。 実施例

<実施例 1 >

以下に本発明を図面を以て説明する。

図 3 に本発明によるフ ィ ンパス成形装置におけるフ ィ ンパス成形 スタ ン ドの正面図を示す。 本発明で用いるフ ィ ンロールは、 図 3 に 示したようにワーク側のフ ィ ンロール 1 1と駆動側 12とに分割されて いる。 これは、 丁度従来のフィ ンロールを正面でみて真 2つに割つ た形で被成形鋼管 10の流れ方向の鉛直線上において左右対称に分割 された形状となっている。 これ等フィ ンロールの最内側にはそれぞ れフ ィ ン 1 1— 1， 12— 1が取り付けられている。 しかも、 前述のフ ィ ンロールは被成形鋼管の流れ方向の鉛直線から或る角度 0 ° を持 つた状態で傾斜して配置されている。 さ らに、 これ等のフ ィ ン口一 ルは、 被成形鋼管を中心に後述するブラ ッ ト フ ォ 一ム位置調整機構 により上下左右の位置に調整可能であるため、 被成形鋼管の長手方 向の移送に伴う被成形鋼管幅方向の両側エッ ジ部の任意の位置で接 触可能で、 かつエッ ジ部の加工成形が出来る。

一方、 被成形鋼管 10および前述した一対のフ ィ ンロール直下には 、 被成形鋼管 10を支持、 成形のための下部ロール 13が配置され、 前 述のフ ィ ンロールと共に成形作業を行う。

更に、 前述した一対のフ ィ ンロール 11， 12および下ロール 13のそ れぞれのロール表面 11— 2， 12 - 2 , 13— 1 の表面曲率は、 断面曲 線の一部または全部が、 当該成形領域における種々の外径鋼管の各 ロールフラヮ一の帯鋼所要の各曲面を含むよう予め設定した伸開曲 線からなる断面曲線で構成されており、 連続的に曲率が変化する曲 面のうち成形に必要な全ての曲面を含み、 かつロール下側部から口 ール上側部に向けて曲率が高く なるように設計してある。 従って、 小径、 大径の被成形鋼管を問わずフ ィ ンパス成形に必要なロール曲 面の曲率を自由に選択して成形することができる。

図 4 に本発明によるフィ ンパス成形装置におけるフィ ンパス成形 スタ ン ドの正面図の詳細を示した。

一対のフ ィ ンロール 11， 12は、 各ロール回転軸を支点に門型に挟 持する L字型のフ ィ ンロール支持部材 14， 15に支承されている。 こ の L字型フィ ンロール支持部材の端部はそれぞれロール支持体 16， 17に固定されており、 フ ィ ンロール 11， 12の上下方向および左右方 向の被成形鋼管エッジ端部に対する位置調整は、 前述のロール支持 体の揺動 （後述） により被成形鋼管の任意の位置で自由に位置調整 が可能となっている。 従って、 フィ ンロール 11， 12の位置は被成形 鋼管の管径によって変わるが、 特定の管径の場合には、 成形上流側 であれば前記フ ィ ンロール 1 1， 12の高さ方向の位置は管径半径方向 において比較的高く、 また前記フ ィ ンロール 11 , 12同士の間隔は広 く、 一方、 被成形鋼管の成形に伴う移送と共に管径は小さ く なるの で成形下流側では、 逆に高さは低く、 かつ間隔は狭く なることにな る o

また、 前述した一対のフィ ンロールおよび被成形鋼管 10直下には 、 被成形鋼管 10を支持し、 かつ成形のための下ロール 13が配置され ている。 この下ロール 1 3は軸受け 1 3— 2で支持され、 この軸受けと 連動するスク リ ュージャ ッキ 25を介してモータ一 26に連結されてい る。 下ロール 13の被成形鋼管の管径の相違に伴う上下位置調整は前 記軸受け 13— 2の下部に取り付けたスク リ ユージャ ッキ 25で調整さ れる。

更に、 一対の非駆動のサイ ドロール 1 8, 1 9は、 これらロールを軸 支するコ字型の軸受部材 20， 21に軸支され回転し、 前記軸受部材 20 , 21の上部には扇形の当接部材 22— 1， 22— 2上に設けた扇形歯面 22— 3 , 22— 4が着設され、 一対のロール支持体 1 6， 1 7側に設けた ウォーム軸 28， 29に接続し、 かつ前記ロール支持体 1 6， 17に突設し て設けたウォーム軸箱 23， 24上に設けたウォーム軸とウォームギア が歯合し、 ウォームギアを介したウォーム軸の回転によりサイ ドロ ール 1 8， 19は扇形歯面を介して被成形鋼管の外周面に合わせて円弧 移動する。 このように、 前記サイ ドロールは被成形鋼管の周方向に おいて任意の方向あるいは任意の位置に調整可能であるため、 被成 形鋼管の成形段階に応じて任意の位置で必要箇所の成形が必要量行 う ことが可能である。

前記一対のフィ ンロール 1 1， 1 2およびサイ ドロール 1 8， 1 9の位置 調整を行う ロール支持部材 14， 1 5下部の一対のプラ ッ ト フ オ ーム 30 ， 3 1の支持構造は本出願人が先に特許出願した国際公開番号 W0 95 ノ 0 1 848 号公報に開示されている。 前述の一対のプラ ッ トフオーム 30 , 31は、 成形パスライ ンに対して対象位置に配置され、 ワーク側 30と駆動側 31にそれぞれ基台 32上にリニアァクチユエ一夕一である 6本のプラ ッ トフ ォーム位置調整機構 33， 34， 35 , 36 , 37, 38で担 持され、 位置調整される。 前記ブラ ッ ト フ オーム位置調整機構は、 プラ ッ トフオーム下部に設けたヒンジ部 39にスク リ ュージャ ッキ 40 ， 41を連結し、 スク リ ュージャ ッ キスタ ン ド 42がヒ ンジ一 39で基台 32に設置されている。 34〜38も 33と同様の構造を有している。 これ ら 6本のプラ ッ トフォーム位置調整機構によりプラ ッ トフオーム 30 ， 31は前記スク リ ュージャ ッ キ 40， 41に接続された駆動モータ一 43 の回転、 駆動によりスク リ ユージャ ッキ 40， 41を伸縮させることに より 6方向 （前後、 左右、 上下） に自由に揺動させることが可能で 、 成形ライ ンの設置要求範囲内で要求されるいかなる位置や方向も 実現可能である。 前記プラ ッ トフオーム位置調整機構の制御は別途 設けたコンピュータ一により正確に位置調整され、 結果と して各プ ラッ ト フ オームの位置および各プラ ッ ト フ オ ームに担持されたロー ル支持台 16， 17および L字型アームを経由してフ ィ ンロール 1 1， 1 2 の位置、 更にはサイ ドロール 18， 1 9の位置を制御できるものである 図 5 に本発明によるサイ ドロール 1 8 , 1 9の円弧移動を行う機構の 詳細を示した。

図 5 ( a ) は、 大径の被成形鋼管の例を、 また （ b ) には小径の 被成形鋼管の例を成形パスライ ンを中心にして示した。

一対の非駆動のサイ ドロール 1 8， 1 9は、 それぞれのロール軸を軸 支するコ字型の軸受部材 20， 2 1に軸支され回転し、 これら軸受部材 の上部には扇形の当接部材 22— 1， 22— 2上に設けた扇形歯面 22— 3， 22— 4が着設され、 前記ロール支持体 1 6， 1 7に設けた扇形受け 部材 23 , 24に内蔵した小軸 28， 29上に設けたウォームギア 44， 45と 歯合し、 前記小軸 28， 29の突端に設けた駆動モーター 46， 47の回転 駆動によりサイ ドロール 1 8， 1 9は扇形歯面介して被成形鋼管の外周 面に沿って必要量だけ円弧移動する。

ぐ実施例 1 >

図 6 に本発明で実施する フ ィ ンパス成形装置列の 1 例を示した。 被成形鋼管 10は成形パスライン上を矢印の方向に移送される。

本発明のフィ ンパス成形装置列は、 入側上流側より上部一対のフ ィ ンロールおよび前記フィ ンロール軸中心の断面上に配置された下 部ロールと、 上部一対のフィ ンロール、 前記フィ ンロール軸中心の 断面上に配置された下部ロールおよび前記フ ィ ンロールの前後にそ れ一対のサイ ドロール、 更にサイ ドロールの複数繰り返しで構成さ れている。

各種ロール配列は、 入側上流側より # 1， # 2， # 3， # 4， # 5 スタ ン ドの順に配列されている。 # 1 スタン ドは左右一対のフィ ンロール 1 1， 12と下部ロール （図示せず） で構成され、 # 2 スタ ン ドおよび # 4スタン ドは左右一対のフィ ンロール 1 1 , 12と下部口一 ル （図示せず） およびフ ィ ンロール前後に配置された左右一対のサ ィ ドロール 18， 19の合計 7つのロール群で構成されている。 次いで 、 # 3 スタン ドおよび # 5 スタン ドは左右一対のサイ ドロール 18， 19で構成されている。 特に、 本発明では、 # 2 スタン ドおよび # 4 スタン ドの各口一ル群が単一スタン ドを構成し、 同一のプラ ッ トフ オーム上に載置されていることにある。

各スタ ン ドにおける役割は、 # 1 スタ ン ドを構成する一対のフ ィ ンロールと下部ロールで被成形鋼管のェッ ジガイ ドを行う とともに 下部ロールで当該鋼管の下部を抑え、 フ ィ ンロールのフ ィ ンに鋼管 端部を当てて縦長に移送されてきた当該鋼管を円に近い状態に成形 する。 # 2 スタン ドおよび # 4 スタン ドを構成する一対のフイ ン口 ール、 下部ロールおよび 2対のサイ ドロールでは全てのロールが一 体となって被成形鋼管の周囲を抑えるのに加えて絞り加工を行い真 円度を高める成形を行う。 更に、 # 3 スタ ン ドおよび # 5 スタ ン ド ではサイ ドロールのみで被成形鋼管の周囲およびエツ ジ部を含めて 更に絞り加工度を上げて真円度を確保する成形を行い、 特に # 5 ス タ ン ド直後では被成形鋼管はほぼ真円に近い状態に成形され、 次ェ 程のエツ ジ部溶接工程に移送される。

このように構成された本発明によるフィ ンパス成形装置は、 前述 の構成順序に拘束されることなく生産ライ ンの事情に合わせて任意 に各スタ ン ドを組み合わせて使用するこ とが可能である。

<実施例 2 >

図 7 に本発明によるパイプミ ル兼用ロール装置の実施例及び図 8 にその正面図を示す。

クラスタ一 ミ ノレ 48は、 クラスタ一成形ロール （サイ ドロール） の 複数組を連続して配置するロール群を支持するに際し、 成形パスラ ィ ンに対して左右対称位置に一対のブラ ッ トフ オーム 49を配置し、 各プラ ッ トフオーム上に複数の成形口一ルスタ ン ド、 No. 1 〜No. 8 を載置し、 前記一対のブラ ッ トフ ォーム 49を成形パスラィ ンに対 して対称位置に複数対配置したジャ ッキ 50、 ジャ ッキスク リ ユー力 バー 51のようなリニアァクチユエ一タ一となる リ ンクにて基台 （図 示せず） 上に担持させる構造を採用 し、 リ ンクの伸縮により担持し た一対のプラ ッ トフオ ームの姿勢を制御して前記サイ ドロールの被 成形鋼管に対する位置調整を行う ものである。 （国際公開公報 W0 95/ 01848 参照）

このように、 各プラ ッ 卜フ ォーム 49上には、 サイ ドロール群 52 ( 非駆動） を軸支する一対のサイ ドロール支持体 53が担持され、 各プ ラ ッ トフ オーム 49の動きに追随して揺動自在に設置されている。 一 方、 これらサイ ドロール群 52は、 被成形鋼管 Kを中心に所定円弧運 動可能なように前記サイ ドロール支持体 53内に固定されるロール保 持座 （図示せず） は、 その横向き内面が垂直方向の円筒座面 54を形 成している。 サイ ドロール群 52を軸支するコ字型の軸受部材 55の上 部には、 前記円筒座面 54に当接する扇形の当接部材 56が着設され、 かつ前記当接部材 56の上面にはウォームホイル 57が設けてあるため 、 サイ ドロール支持体 53に近接し鉛直方向に外設したウォーム軸 58 に軸止されたウォームギア 59と歯合し、 ウォーム軸 58の回転により 、 前記サイ ドロール群 52の軸受部材 55が円弧運動し、 サイ ドロール 群 52のロール面が被成形鋼管に対してその幅方向に当接位置を変更 できる構造となっている。

また、 前記サイ ドロール群 52のロール表面の曲率は、 断面曲線の 一部または全部が、 当該成形領域における種々の外径鋼管の各ロー ルフラヮ一の帯鋼所要の各曲面を含むよう予め設定した伸開曲線か らなる断面曲線で構成されており、 連続的に曲率が変化する曲面の うち成形に必要な全ての曲面を含み、 かつ口一ル下側部からロール 上側部に向けて曲率が高くなるように設計してある。 従って、 小径 、 大径の被成形鋼管を問わずフィ ンパス成形に必要なロール曲面の 曲率を自由に選択して成形することができる。 例えば、 大径の被成 形鋼管の成形においてはロール下側部の曲率の低い曲面を成形部と して専ら使用し、 また、 小径の被成形鋼管の成形においてはロール 上側部の曲率の高い曲面を成形部と して専ら使用することができ、 1種類の成形ロールで様々な径の被成形鋼管の成形が 1 つのロール で兼用できるものである。

一方、 フィ ンロールは図 7のライ ン構成図で示したように一連の クラスタ一ミルの中で少なく とも 1対、 本実施例では N o . 4および No . 7 スタ ン ド目に設置される。 このフ ィ ンロールは、 図 8 に示し たようにワーク側のフィ ンロール 60と ドライブ側のフィ ンロール 6 1 とに分割されている。 これは、 丁度従来のフ ィ ンロールを正面でみ て真 2つに割つた形で被成形鋼管 Kの流れ方向において左右対称に 分割された形状となっている。 これ等フ ィ ンロールの最内側にはそ れぞれフィ ン 60— 1， 61— 1 が取り付けられている。 しかも、 前述 のフ ィ ンロールは被成形鋼管の流れ方向の断面において或る角度 0 ° を持った異なる断面内で傾斜して配置されている。 さ らに、 これ 等のフィ ンロールは、 被成形鋼管の流れ方向に垂直な断面において 後述するフィ ンロール移動装置により上下左右の位置に調整可能で あるため、 被成形鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意の 位置で被成形鋼管の長手方向の移送に伴う被成形鋼管幅方向の両側 エツ ジ部の位置に合わせた位置で接触可能で、 かつエツ ジ部の加工 成形が出来る。

更に、 フ ィ ンロールのフ ィ ン 60— 1， 6 1— 1 の内側には前記サイ ドロール 52の先端部が被成形鋼管の先端を越えて入り込むことが可 能な凹部 63を設けている。 このようにすることで、 フィ ンロールの フィ ンで被成形鋼管の先端を確実に成形し、 かつサイ ドロール 52で 被成形鋼管のエツ ジ部を確実に楕円成形することが可能になる。

前述の一対のフ ィ ンロール 60， 6 1は、 各ロール回転軸を支点に門 型に挟持する L字型のフィ ンロール支持部材 64に支承されている。 この L字型フィ ンロール支持部材の端部はそれぞれロール支持体 65 に固定されており、 フ ィ ンロール 60， 6 1の上下方向および左右方向 の被成形鋼管エッ ジ端部に対する位置調整は、 前述のロール支持体 の摇動 （後述） により被成形鋼管の周方向において任意の方向ある いは任意の位置で自由に位置調整が可能となっている。 従って、 フ イ ンロール 60， 61の位置は被成形鋼管の管径によって変わる力 特 定の管径の場合には、 成形上流側であれば前記フィ ンロールの高さ 方向の位置は管径半径方向において比較的高く、 また、 前記フ ィ ン ロール同士の間隔は広く、 一方、 被成形鋼管の成形に伴う移送と共 に管径は小さ く なるので成形下流側では、 逆に高さは低く、 かつ間 隔は狭く なることになる。

また、 前述した一対のフ ィ ンロールおよび被成形鋼管 K直下には 、 この被成形鋼管 Kを支持し、 かつ搬送のための下ロール 62が配置 されている。 この下ロールは軸受け 66で支持され、 この軸受けと連 動するジャ ッキ 50を介してカウンターシ ャ フ ト 67に連結されている 。 前記カウンターシャフ ト 67は駆動源である下ロール昇降用駆動モ 一ター 68により必要な回転速度が与えられる。 下ロール 62の被成形 鋼管の管径の相違に伴う上下位置調整は前記カウンターシャ フ ト 67 に連結して取り付けたジャ ッキ 50で調整される。

なお、 プラ ッ ト フ ォーム位置調整機構の制御は別途設けたコ ン ビ ユーターにより正確に位置調整され、 結果と して各プラ ッ トフ ォー ムの位置および各ブラ ッ ト フ オームに担持されたロール支持台およ び L字型アームを経由してフ ィ ンロールの位置、 サイ ドロールの位 置を制御できるものである。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明におけるフ ィ ンパスロールは、 従来 のようなフィ ンパスロール、 サイ ドロールおよび下部ロールを被成 形鋼管の流れ方向において同一断面内に配置して成形していたのに 対し、 フ ィ ンパスロールをワーク側と駆動側に分割し、 かつ複数個 のサイ ドロールが被成形鋼管周方向の任意の方向および任意の位置 で接触するため前記フィ ンロールおよび前記サイ ドロールが被成形 鋼管の流れ方向に対し直交する断面にそれぞれ位置させた状態で成 形可能であるため、 成形精度が飛躍的に向上し真円度の高い鋼管が 得られる。

また、 フ ィ ンパスロール、 下部ロールおよび前述の複数個のロー ル群の各ロール表面は断面曲線の一部または全部が当該成形領域に おける種々の外径鋼管の各ロールフラワーの帯鋼所要の各曲面を含 むよう予め設定した伸開曲線 （イ ンボリ ユー ト曲線） からなる断面 曲線で構成されているため如何なる断面形状の帯鋼素材 （鋼管） に も追随でき、 しかも被成形鋼管の径の変化に関わりなく単一の口一 ルセッ 卜でフ ィ ンパス成形が可能であり、 従来のようなロール交換 が不要であるという点から大きな利点を有している。

更に、 本発明によるクラスターミルにフィ ンパス成形ロールを組 み込んだパイプミル兼用ロール装置は、 前述の構成順序に拘束され ることなく生産ライ ンの事情に合わせて楕円成形およびエッ ジ成形 が同一ライ ン内の同一装置で迅速、 かつ正確に成形可能であり、 し かも生産設備費は大幅に削減できるものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1. ワーク側と駆動側に分割された一対のフィ ンロールと、 被成 形鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意の位置で被成形鋼 管に接触するフィ ンパス成形可能な複数対のサイ ドロールと、 被成 形鋼管を支持し、 成形する少なく とも 1個以上の下部ロールで構成 され、 かつ前記フ ィ ンロールと前記複数個のロールは被成形鋼管の 流れ方向と直交する各断面内にそれぞれ配列され、 更に前記一対の フ ィ ンロールの各々は、 被成形鋼管の流れ方向に沿つた鉛直線に対 し傾斜して配置されたことを特徴とする電縫鋼管のフ ィ ンパス成形 装置。

2. ワーク側と駆動側に分割された一対のフ ィ ンロールと、 被成 形鋼管の周方向において任意の方向あるいは任意の位置で被成形鋼 管に接触し、 かつ被成形鋼管の流れ方向と直交する各断面内にそれ ぞれ配列されたフィ ンパス成形可能な複数対のサイ ドロールと、 被 成形鋼管を支持し、 成形する少なく とも 1個以上の下部ロールで構 成され、 前記フ ィ ンロールおよび下部ロールを含めた複数個のロー ル表面の.断面形状は、 各ロール面の断面曲線の一部または全部が、 当該成形領域における種々の外径鋼管の各ロールフ ラ ワーの被成形 鋼管所要部の各曲面を含むよう予め設定した伸開曲線からなる断面 曲線で構成されたフィ ンパスロール群で構成されたことを特徴とす る電縫鋼管のフ ィ ンパス成形装置。

3. フ ィ ンパス成形装置における単一スタ ン ドが、 一対のフ ィ ン ロール、 一対以上のサイ ドロールおよび複数の下部ロールで構成さ れ、 このスタ ン ド数が少なく とも 1 スタ ン ド以上で構成された電縫 鋼管のフ ィ ンパス成形装置列。

4. 複数対のサイ ドロール、 および複数の下ロールと前記複数対 のサイ ドロールで構成されるクラスタ一 ミ ルにおいて、 複数対のサ ィ ドロールを有するスタ ン ド群に少なく とも 1 スタ ン ド以上のフ ィ ンロールを混在させ構成したことを特徴とする兼用ロール装置。

5. 複数対のサイ ドロール、 および複数の下ロールと前記複数対 のサイ ドロールで構成されるクラスタ一 ミ ルにおいて、 複数対のサ ィ ドロールを有するスタ ン ド群に少なく とも 1 スタ ン ド以上のフィ ンロールを混在させ、 かつ前記クラスタ一 ミ ル内に配置されるフィ ンロールは、 ワーク側と ドライブ側に被成形鋼管の成形方向に対し て左右に分割された一対のフィ ンロールと、 被成形鋼管の周方向に おいて任意の方向あるいは任意の位置で被成形鋼管に接触するフィ ンパス成形可能な複数対のサイ ドロールと、 被成形鋼管を支持し、 成形する少なく と も 1 個以上の下部ロールで構成され、 更に前記フ ィ ンロールと前記複数対のサイ ドロールは被成形鋼管の成形方向と 直交する各断面内にそれぞれ配置され、 かつ前記一対のフ ィ ンロー ルの各々は、 被成形鋼管の成形方向に沿った鉛直線に対して傾斜し て配置されることを特徴とする兼用ロール装置。

6. 前記一対のフ ィ ンロールのフ ィ ン部に前記サイ ドロールの先 端部が重なり合い被成形鋼管のエツ ジ部と先端部の楕円成形が可能 な凹部を設けたことを特徴とする請求項 1 〜 5 のいずれか 1 項記載 の兼用ロール装置。