JP7770580B2 - 成形装置、溶接管の製造装置、管の成形方法および溶接管の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は成形装置、溶接管の製造装置、管の成形方法および溶接管の製造方法に関する。

溶接管は、帯状金属板が幅方向へ管状に湾曲され、その幅方向にある両端が合わせられて溶接されている。このような構造の溶接管を製造するため、帯状金属板を幅方向へ管状に湾曲させる装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、帯状金属板を幅方向に湾曲させる上ロールおよび下ロールと、断面視円弧状の溝を互いに対向させた２つの分割型を有し、分割型の対向する溝同士が形成する空間へ幅方向に湾曲した帯状金属板を送り込むことにより、送り込まれた帯状金属板を管形金属板に成形する管成形部とを備える溶接管の製造装置が開示されている。

特許文献１に記載の溶接管の製造装置では、帯状金属が送り込まれる側で溝同士が離れ、かつ帯状金属板が送り出される側で溝同士が近接する位置に分割型が配置されている。これにより、溝同士の間隔は、帯状金属板が送り出される側に向かうに従って狭められる。その結果、幅方向に湾曲した帯状金属板が溝同士の間に送り込まれると、帯状金属板は、送り出される側へ向かうに従い、幅方向に丸められていき、管形金属板に成形される。

特開２００１－２３９３１４号公報

特許文献１に記載の溶接管の製造装置では、上述した溝同士の間隔を形成するため、分割型それぞれが軸それぞれの回りに回転可能である。そして、分割型を軸の回りに回転させることにより、分割型同士の相対的な位置が調整され、その結果、溝同士の間隔が所望の大きさに調整される。しかしながら、分割型同士の相対的な位置を調整することは容易ではない。

本開示は上記の課題を解決するためになされたもので、部品同士の複雑な位置調整をすることなく、帯状金属板を管形金属板に成形できる成形装置、溶接管の製造装置、管の成形方法および溶接管の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示に係る成形装置は、入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有する管成形部と、貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、第一側壁と第二側壁が入口から出口へ向かう方向へ延びると共に、第一側壁から第二側壁までの幅が入口から出口へ向かうに従い小さくなる突起を有する端面成形部と、を備える。そして、管成形部は、幅方向に湾曲された帯状金属板が貫通孔の入口から送り込まれることにより、帯状金属板の幅方向にある第一端面と第二端面とを、入口から出口へ向かうに従って近接させ、帯状金属板を第一端面と第二端面とが対向する管形金属板に成形する。また、端面成形部は、帯状金属板の第一端面と第二端面との間に突起を挿入した状態で、帯状金属板が入口から送り込まれることにより、第一側壁と第二側壁とが第一端面と第二端面とに当たって第一端面と第二端面とを第一側壁と第二側壁の形状に成形し、第一端面と第二端面を対向させる。また、第一側壁の壁面の延長先と第二側壁の壁面の延長先は、交差して内角を形成する。

本開示の構成によれば、成形装置は、上述した管成形部と、その管成形部が有する貫通孔に設けられた突起を有する端面成形部と、を備えるだけである。このため、成形装置は、部品同士の複雑な位置調整をすることなく、帯状金属板を管形金属板に成形できる。

本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置の前半部分の側面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置の後半部分の側面図 成形装置がブレークダウンロールを有する場合の、ブレークダウンロールと成形される帯状金属板の断面図 成形装置がブレークダウンロールを有する場合の、ブレークダウンロールと成形される帯状金属板の断面図 成形装置がブレークダウンロールを有する場合の、ブレークダウンロールと成形される帯状金属板の断面図 成形装置がフィンパスロールを有する場合の、フィンパスロールと成形される帯状金属板の断面図 成形装置がフィンパスロールを有する場合の、フィンパスロールと成形される帯状金属板の断面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置の斜視図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置が有するエッジロールの断面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置が有するサイドロールの断面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置が有する管成形部材の斜視図 図８に示すＩＸ領域の拡大図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置が有するサイドロールによって湾曲された帯状金属板の断面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造装置が備える成形装置が有する管成形部材によって成形された管の断面図 本開示の実施の形態２に係る溶接管の製造装置が備える成形装置の上面図 本開示の実施の形態２に係る溶接管の製造装置が備える成形装置の斜視図 本開示の実施の形態３に係る溶接管の製造装置が備える溶接機の断面図

以下、本開示の実施の形態に係る成形装置、溶接管の製造装置、管の成形方法および溶接管の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。また、図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、溶接管の製造装置の上流、下流の方向を水平方向に向けたときの、鉛直方向がＺ軸、水平方向のうちの上流、下流の方向がＸ軸、Ｚ軸とＸ軸に直交する方向がＹ軸である。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る溶接管の製造装置は、材料である帯状金属板を幅方向へ管状に湾曲させて幅方向の両端の合わせた後、それら両端を合わせた合わせ目を溶接して溶接管を製造する製造装置である。この製造装置では、ロール装置を用いて、帯状金属板を幅方向へ湾曲させた後、シューガイドと呼ばれる管成形部材を用いて、帯状金属板をさらに湾曲させて、幅方向の両端が対向した管形金属板に成形する。以下、製造対象の溶接管が熱交換器に使用される伝熱管である場合を例に、この製造装置について説明する。まず、図１および図２を参照して、溶接管の製造装置の全体の構成について説明する。

図１は、実施の形態１に係る溶接管の製造装置１の前半部分の側面図である。図２は、製造装置１の後半部分の側面図である。

図１および図２に示すように、溶接管の製造装置１は、アンコイラ１０、接続機１１、アキュムレータ１２、刻印加工機１３、１４、成形装置１５Ａ、溶接機１６Ａ、抽伸機１７、切断機１８およびリコイラ１９を備える。

溶接管の製造装置１には、コイル状に巻き取られた帯状金属板が供給される。そして、その製造装置１は、その帯状金属板から溶接管を製造する。図１に示すアンコイラ１０は、その帯状金属板が巻き取られたコイルを巻き戻して、コイルから帯状金属板の一端側を引き出す。

詳細には、アンコイラ１０は、帯状金属板のコイルを内側から保持する円筒状のホルダー１１１と、そのホルダー１１１を回転させる図示しない駆動部とを有する。そして、アンコイラ１０は、図示しない駆動部がホルダー１１１をコイルの巻き取り方向と反対側へ回転させる。これにより、アンコイラ１０は、コイルから帯状金属板の一端側を引き出す。アンコイラ１０は、引き出された帯状金属板の一端側を接続機１１へ供給する。

接続機１１は、帯状金属板の他端と別の帯状金属板の一端とを接続する。詳細には、アンコイラ１０では、図示しないが、コイルから帯状金属板が完全に引き出されると、次のコイルがセットされ、その次のコイルから帯状金属板の一端側が引き出される。接続機１１は、その前のコイルの帯状金属板の一端とは反対側にある他端とその次のコイルの、引き出された帯状金属板の一端とを接続する。

その構成について説明すると、接続機１１は、図示しない溶接機を有する。接続機１１は、その溶接機により、前のコイルの帯状金属板の他端と次のコイルの帯状金属板の一端とを溶接する。なお、接続機１１は、ストリップジョイニングともいう。

一方、アキュムレータ１２は、コイルから引き出された帯状金属板を一定の長さだけ貯える。詳細には、アキュムレータ１２は、図示しないローラを備える。そのローラには、コイルから引き出された帯状金属板の中間部分が掛けられる。そして、そのローラは、接続機１１で溶接している間に帯状金属板の供給が停止してしまうことを防ぐため、帯状金属板の中間部分を、接続機１１の溶接時間に供給されるべき一定の長さだけ、巻き取る。これにより、アキュムレータ１２は、帯状金属板を一定の長さだけ滞留させている。アキュムレータ１２は、帯状金属板の中間部分を一定の長さだけ巻き取った後、帯状金属板の一端側部分を、すなわち、図１に示す直交座標系ＸＹＺでの＋Ｘ端部分を刻印加工機１３へ送り出す。

刻印加工機１３、１４は、製造対象の溶接管の内壁に溝を形成するため、詳細には、溶接管が伝熱管として用いられたときの、熱交換性能を高める溝を内壁に形成するため、帯状金属板に溝を形成する装置である。

詳細には、刻印加工機１３、１４は、図示しないが、グルーブロールと呼ばれる、またはＧロールと略される外周部に溝が形成された第一ロールと、外周部に凹凸がなく外周部が滑らかな曲面状である第二ロールとを有する。そして、刻印加工機１３は、アキュムレータ１２から送られ、かつ図１に示すダンサーロール１３１、１３２によって張力が調整された帯状金属板を、上述した第一ロールと第二ロールの間に挟み込む。刻印加工機１３は、それら第一ロールと第二ロールが帯状金属板に押し当てられた状態で、それら第一ロールと第二ロールの間に帯状金属板を通す。これにより、刻印加工機１３は、帯状金属板に溝を形成する。

これに対して、刻印加工機１４は、外周部に第一ロールの溝とは別の形状の溝が形成された第三ロールと、外周部に凹凸がなく外周部が滑らかな曲面状である第四ロールとを有する。刻印加工機１４は、刻印加工機１３によって溝が形成され、かつダンサーロール１３２と１３３によって張力が調整された帯状金属板を、上記の第三ロールと第四ロールによって挟み込む。また、刻印加工機１４は、それら第三ロールと第四ロールを帯状金属板に押し当てる。さらに、刻印加工機１４は、第三ロールと第四ロールの間に帯状金属板を通す。これにより、刻印加工機１４は、帯状金属板に刻印加工機１３の場合とは別の溝を形成する。

刻印加工機１３と１４は、上述した加工を帯状金属板に施すことにより、例えば、Ｖ字状の溝が帯状金属板の帯の延在方向に複数個、配列したヘリンボーン状の溝を帯状金属板に形成する。若しくは、刻印加工機１３、１４は、Ｘ状に交差した溝を複数個、帯状金属板に形成する。または、刻印加工機１３、１４は、エンボスを帯状金属板に形成する。刻印加工機１３と１４は、このような溝を帯状金属板に形成することにより、製造された溶接管が熱交換器の伝熱管として用いられた場合の、溶接管の熱交換効率を高める。刻印加工機１３と１４は、このような溝を帯状金属板に形成した後、その溝が形成された部分を図２に示す成形装置１５Ａへ送り出す。

成形装置１５Ａは、刻印加工機１３、１４から送られた帯状金属板を、まず、帯の幅方向に湾曲させ、さらに帯状金属板を湾曲させる。これにより、成形装置１５Ａは、帯状金属板の幅方向の両端、すなわち、＋Ｙ端と－Ｙ端とを合わせた管形に成形する。例えば、成形装置１５Ａは、円管の形状に成形する。その結果、成形装置１５Ａは、帯状金属板の刻印加工機１３、１４から送られた部分に、Ｙ端同士が合わせられた管状体を成形する。成形装置１５Ａは、その管状体を溶接機１６Ａへ送る。なお、成形装置１５Ａの詳細な構成は後述する。

溶接機１６Ａは、上述した管状体の合わせ目を溶接する。溶接機１６Ａは、例えば、高周波誘導加熱方式または、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｓｅｒｔ Ｇａｓ）方式の溶接装置を備え、その溶接装置により、管状体の合わせ目を溶接して、帯状金属板の＋Ｘ端側に溶接管部分を作製する。そして、溶接機１６Ａは、その帯状金属板の溶接管部分を抽伸機１７へ送る。

抽伸機１７は、溶接機１６Ａにより作製された溶接管部分の外径と内径のサイズを調整する。抽伸機１７は、図示しないが、溶接機１６Ａにより作製された溶接管の外径より小さく、かつ目標とする外径と同径の貫通孔が設けられたダイスを備える。そして、抽伸機１７は、そのダイスに帯状金属板の溶接管部分を通してダイスからその溶接管部分を引き抜く。これにより、抽伸機１７は、帯状金属板の溶接管部分をダイスの貫通孔の径と同じ外径に加工する。

または、抽伸機１７は、図示しないが、上記のダイスではなく、上下に、または左右に対向する複数組のロールを備える。複数組のロールは、前後方向、すなわち、図２でいうところのＸ方向へ一列に配列されている。一方、図示しないが、ロールそれぞれの円筒面には、断面半円状の溝が周方向に沿って形成されている。ロールの組それぞれでは、上記の溝を互いに対向させることにより、互いの間に側面視で円形の空間を形成する。それら円形の空間は、＋Ｘ方向へ向かうに従い小さくなっている。抽伸機１７では、このような複数組のロールの間に上述した帯状金属板の溶接管部分が通されることにより、帯状金属板の溶接管部分を、ロールの間の上記円形の空間のうちの最小の円形空間と同じ外径に加工する。

抽伸機１７は、このようなダイスまたはロールにより加工された、帯状金属板の溶接管部分を、図２に示す切断機１８へ送る。

切断機１８は、図２における正面から背面の方向、すなわち、Ｙ方向へ移動可能なカッター１８１を備える。そして、切断機１８は、そのカッター１８１を移動させることにより、所望の長さで、帯状金属板の、抽伸機１７により加工された溶接管部分を切断する。これにより、切断機１８は、所望の長さの溶接管を作製する。そして、切断機１８は、所望の長さにした溶接管をリコイラ１９へ送る。

リコイラ１９は、円筒状の巻き取り部１９１を有し、切断機１８が所望の長さに切断した溶接管を巻き取り部１９１に巻き取って再度コイル状にする。これにより、リコイラ１９は、作製された溶接管を外部装置へ供給可能な状態にする。

なお、アンコイラ１０に装着されるコイル状の帯状金属板は、例えば、圧延された銅および銅合金の板である。その場合、調質は、ＪＩＳ Ｈ３１００に規格されたＯ材、１／２Ｈ材または１／４Ｈ材であるとよい。また、帯状金属板の幅は、抽伸機１７で縮径される前の溶接管の外径に応じた大きさであるとよい。帯状金属板の幅は、例えば、抽伸機１７で縮径される前の溶接管の外径が７ｍｍである場合、その外径から求められる円周に溶接代０．５ｍｍを加えた２２．５ｍｍである。帯状金属板の厚みは、刻印加工機１４で０．０５ｍｍ薄くなるものと仮定し、抽伸機１７で縮径される前の溶接管の厚みよりも０．０５ｍｍだけ厚いとよい。

このように、溶接管の製造装置１では、アンコイラ１０がコイル状に巻き取られた帯状金属板を引き出し、刻印加工機１３、１４が帯状金属板に溝を形成する。さらに、成形装置１５Ａが、その帯状金属板をＹ方向に湾曲させて＋Ｙ端と－Ｙ端とが合わさった管状体を成形する。そして、溶接機１６Ａが管状体の＋Ｙ端と－Ｙ端が合わせられて形成された合わせ目を溶接して、溶接管を製造する。

この溶接管の製造では、成形装置１５Ａとして、ブレークダウンロールおよびフィンパスロールを備える装置が使用されることがある。その場合、ブレークダウンロールとフィンパスロールの数をあわせたロールの総数が多い。このため、成形装置１５Ａが帯状金属板を送り出す方向に長くなってしまい、その結果、成形装置１５Ａが大型化してしまう。この成形装置１５Ａの大型化がどのようにして生じるかを説明するため、ブレークダウンロールとフィンパスロールを図３Ａ－図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂに示す。

図３Ａ－図３Ｃは、成形装置１５０がブレークダウンロール１５１－１５６を有する場合の、ブレークダウンロール１５１－１５６と成形される帯状金属板２の断面図である。図４Ａおよび図４Ｂは、成形装置１５０がフィンパスロール１５７－１６０を有する場合の、フィンパスロール１５７－１６０と成形される帯状金属板２の断面図である。

ブレークダウンロール１５１－１５６は、図３Ａ－図３Ｃに示すように、対のロールの間で帯状金属板２を断面視円弧状に粗成形するロールである。

詳細には、ブレークダウンロール１５１－１５６は、上流側、すなわち、－Ｘ側からブレークダウンロール１５１と１５２、１５３と１５４、１５５と１５６の順序で配列されている。そして、図３Ａ－図３Ｃに示すように、下に突出する、すなわち－Ｚ側に突出する凸部１６１を有するブレークダウンロール１５１と－Ｚ側に凹んだ凹部１６２を有するブレークダウンロール１５２がＺ方向に対を形成している。また、－Ｚ側に突出する凸部１６３を有するブレークダウンロール１５３と－Ｚ側に凹んだ凹部１６４を有するブレークダウンロール１５４がＺ方向に対を形成している。さらに、－Ｚ側に突出する凸部１６５を有するブレークダウンロール１５５と－Ｚ側に凹んだ凹部１６６を有するブレークダウンロール１５６がＺ方向に対を形成している。そして、帯状金属板２をより湾曲させるため、下流側、すなわち、＋Ｘ側に向かうに従い、凸部１６１、１６３、１６５のＺ方向の高さが、凸部１６１、１６３、１６５の順序で高くなると共に、凸部１６１、１６３、１６５のＹ方向の幅が、この順序で狭くなっている。また、凹部１６２、１６４、１６６のＺ方向の深さが、凹部１６２、１６４、１６６の順序で深くなると共に、凹部１６２、１６４、１６６のＹ方向の幅が、この順序で狭くなっている。そして、凹部１６２、１６４、１６６のＹＺ断面視形状は、この順序で湾曲が大きくなり円弧形状に近づいている。

このように、ブレークダウンロール１５１－１５６は、＋Ｘ側に向かうに従って帯状金属板２をより湾曲させていくため、多数のロールによって構成されている。

また、フィンパスロール１５７－１６０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、対のロールの間に断面視円弧状に粗成形された帯状金属板２が通されることにより、帯状金属板２をＹＺ断面視円形状に仕上げ成形するロールである。

詳細には、フィンパスロール１５７－１６０は、－Ｘ側からフィンパスロール１５７と１５８、１５９と１６０の順序で配列されている。そして、＋Ｚ側へ断面視円弧状に凹んだ凹みと、その凹みから断面視三角状に－Ｚ側へ突出するフィン部１６７とを有するフィンパスロール１５７と、－Ｚ側へ断面視円弧状に凹んだ凹みを有するフィンパスロール１５８とがＺ方向に対を形成している。また、フィンパスロール１５７と同様の凹みと、その凹みに断面視でフィンパスロール１５７のフィン部１６７よりも小さい三角状のフィン部１６９とを有するフィンパスロール１５９と、フィンパスロール１５８と同様の凹みを有するフィンパスロール１６０とがＺ方向を形成している。そして、フィン部１６７と１６９のＹ方向の幅とＺ方向の高さは、フィン部１６７、１６９の順序で小さくなっている。換言すると、＋Ｘ側に向かって配列された順序で小さくなっている。フィンパスロール１５７、１５９の凹みとフィンパスロール１５８、１６０の凹みは、Ｚ方向に対向して断面視円形状の空間を形成している。フィンパスロール１５７－１６０は、このような形状を有することにより、帯状金属板２を、＋Ｘ側に向かうに従い、帯状金属板２の＋Ｙ端と－Ｙ端が近づくＹＺ断面視円形の形状に仕上げ成形する。

このように、フィンパスロール１５７－１６０も、ブレークダウンロール１５１－１５６と同様に、徐々に帯状金属板２を湾曲させていくため、多数のロールによって構成されている。その結果、上述したように、成形装置１５Ａとして、ブレークダウンロール１５１－１５６およびフィンパスロール１５７－１６０を備える成形装置１５０が使用されると、多数のロールが帯状金属板２を送り出す方向に配列する結果、装置全体が帯状金属板２を送り出す方向に長くなってしまう。

また、多数のフィンパスロール１５７－１６０とブレークダウンロール１５１－１５６が設けられるので、装置構成が複雑である。さらに、多数のフィンパスロール１５７－１６０とブレークダウンロール１５１－１５６の位置調整も複雑である。

さらに、ブレークダウンロール１５１－１５６では、対を形成するブレークダウンロール１５１－１５６の間に帯状金属板２を挟み込んで帯状金属板２を押圧するため、帯状金属板２の、刻印加工機１３、１４によって形成された溝が押しつぶされるおそれがある。その結果、作製された溶接管の熱交換性能が低下するおそれがある。

そこで、溶接管の製造装置１では、装置を小型化させると共に、装置構成を簡易にし、帯状金属板２に形成された溝の形状を保つため、帯状金属板２を通す貫通孔を有し、その貫通孔の内壁によって帯状金属板２を管形に成形するシューガイドと呼ばれる管成形部材を成形装置１５Ａが備える。次に、図５－図９、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、成形装置１５Ａの構成について説明する。

図５は、実施の形態１に係る溶接管の製造装置１が備える成形装置１５Ａの斜視図である。図６は、成形装置１５Ａが有するエッジロール２０、２１の断面図である。図７は、成形装置１５Ａが有するサイドロール３０、３１の断面図である。図８は、成形装置１５Ａが有する管成形部材４０の斜視図である。図９は、図８に示すＩＸ領域の拡大図である。図１０Ａは、サイドロール３０、３１によって湾曲された帯状金属板２の断面図である。図１０Ｂは、管成形部材４０によって成形された管３の断面図である。

なお、図５は、理解を容易にするため、細部を省略して概念化した成形装置１５Ａを示している。また、図８では、加工対象の帯状金属板２を省略している。

図５に示すように、成形装置１５Ａは、帯状金属板２の幅方向のエッジ部分を湾曲させるエッジロール２０、２１と、エッジロール２０、２１によって幅方向へ湾曲された帯状金属板２を、帯状金属板２の側方から、すなわちサイド方向から押圧してさらに湾曲させるサイドロール３０、３１と、サイドロール３０、３１によって湾曲された帯状金属板２を管形に成形する管成形部材４０とを備える。

エッジロール２０と２１は、帯状金属板２を挟み込んで成形するため、共に円柱の形状を有する。それらの外径は同じである。そして、エッジロール２０と２１は、柱軸Ｄ１、Ｄ２を左右方向、すなわちＹ方向に向けた状態で、上下方向、すなわち、Ｚ方向に並べられている。エッジロール２０と２１は、帯状金属板２を成形するため、互いの間の、Ｚ方向に隙間を有する。そして、帯状金属板２がその隙間に通されている。

詳細には、エッジロール２０は、図６に示すように、帯状金属板２の幅方向端部、すなわちＹ方向端部を湾曲させるため、柱軸Ｄ１に沿って切断した場合の断面視で、例えば、ＹＺ平面で切断した場合の断面視で円柱両端のコーナー部が円弧状に丸められている。また、帯状金属板２のＹ方向端部を湾曲させるため、エッジロール２０の、－Ｙ端から＋Ｙ端までの外形に沿った長さは、帯状金属板２の幅と同じか、それよりも大きい。

一方、エッジロール２１の柱軸Ｄ２の方向の幅、すなわちＹ方向の幅は、エッジロール２０との間で帯状金属板２を成形するため、帯状金属板２の幅よりも大きい。またはエッジロール２０の柱軸Ｄ１方向の幅、すなわちＹ方向の幅よりも大きい。そして、エッジロール２１は、エッジロール２０の外周形状に沿った形状に帯状金属板２を湾曲させるため、柱軸Ｄ２に沿って切断した場合の断面視で、例えば、ＹＺ平面で切断した場合の断面視でエッジロール２０の外周形状に凹んだ凹部２２を有する。

凹部２２は、上記の断面視で両端部が円弧状に丸められていると共に、底部が平坦な形状に形成されている。そして、凹部２２は、その断面視形状のまま、エッジロール２０の外周に沿って延びている。これにより、凹部２２は、エッジロール２０の外周全体にわたって形成されている。凹部２２は、このような形状に形成されることにより、上記の断面視でエッジロール２０の外周形状と相似形に凹んでいる。そして、凹部２２は、エッジロール２０とＺ方向に対向し、凹部２２の内壁とエッジロール２０の外周部は、一定の距離だけ離れている。その結果、凹部２２は、エッジロール２０との間に、上記の断面視で中央部分が直線状で両端部分が円弧状に屈曲した形状の隙間２３を備える。その隙間２３には、幅方向をＹ方向へ向けた帯状金属板２が通されている。

エッジロール２０と２１は、図示しない駆動装置、例えばモータにより、柱軸Ｄ１、Ｄ２を中心に回転する。より具体的には、エッジロール２０は、図６に示す＋Ｙ側から見て反時計回りに回転する。エッジロール２１は、同図の＋Ｙ側から見て時計回りに回転する。これらにより、エッジロール２０と２１は、それらの間の隙間２３に通された帯状金属板２の幅方向両端部を断面視円弧状に湾曲させる。換言すると、エッジロール２０と２１は、帯状金属板２を皿状に湾曲させる。

さらに、エッジロール２０と２１は、回転することにより、図５に示すように、湾曲された帯状金属板２を下流側、すなわち、＋Ｘ方向へ送る。エッジロール２０と２１よりも＋Ｘ側には、サイドロール３０、３１が設けられており、エッジロール２０と２１によって湾曲された帯状金属板２は、サイドロール３０、３１へ送られる。

これに対して、サイドロール３０、３１は、互いに同径の円盤の形状に形成されている。そして、サイドロール３０、３１は、円盤軸Ｄ３、Ｄ４をＺ方向に向けた状態でＹ方向に並べられている。サイドロール３０と３１のＹ方向の間には、エッジロール２０と２１によって幅方向に湾曲された帯状金属板２が通されている。そして、サイドロール３０と３１それぞれの円盤端面は、帯状金属板２の湾曲した幅方向端部それぞれに当接している。

詳細には、図７に示すように、サイドロール３０と３１の円盤端面には、径方向に切断した場合の断面視で円弧状に凹んだ凹部３２、３３が形成されている。そして、凹部３２と３３は、一定の距離だけ離れた状態で対向している。これにより、凹部３２と３３の間には、図６に示す、エッジロール２０と２１によって湾曲された帯状金属板２の幅Ｗ１よりも最大幅Ｗ２が小さい隙間３４が形成されている。さらに、隙間３４には、図７に示すように、その湾曲された帯状金属板２が通されている。

サイドロール３０、３１は、図示しない駆動装置、例えばモータにより、円盤軸Ｄ３、Ｄ４を中心に回転する。より具体的には、サイドロール３０は、図７に示す＋Ｚ側から見て時計回りに回転する。また、サイドロール３１は、同図の＋Ｚ側から見て反時計回りに回転する。これらにより、サイドロール３０、３１は、隙間３４に通された湾曲した帯状金属板２をさらに湾曲させる。詳細には、湾曲された帯状金属板２よりも隙間３４の最大幅Ｗ２の方が小さい。このため、サイドロール３０、３１の凹部３２、３３の断面視円弧状の内壁それぞれには、帯状金属板２の幅方向端部それぞれが押し当てられる。その結果、サイドロール３０、３１は、帯状金属板２の幅方向端部それぞれを、図６に示す形状よりもさらに湾曲させ、断面視円弧状に変形させる。これにより、サイドロール３０、３１は、帯状金属板２を半円よりも大きく湾曲した状態に変形させる。

さらに、サイドロール３０、３１は、回転することにより、図５に示すように、湾曲された帯状金属板２を＋Ｘ方向へ送る。サイドロール３０、３１の＋Ｘ側には、管成形部材４０が設けられており、帯状金属板２は管成形部材４０へ送られる。

管成形部材４０は、幅方向に湾曲した帯状金属板２を管形に成形する部品である。管成形部材４０は、図８に示すように、帯状金属板２を管形に成形する本体部４１と、本体部４１が帯状金属板２を管形に成形するときに、帯状金属板２の幅方向端部を案内する案内部４２とを備える。

本体部４１は、直方体の形状を有し、各面をＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ向けている。そして、本体部４１の－Ｘ面には、帯状金属板２を通して、その内部で帯状金属板２を管形に成形するため、－Ｘ面から＋Ｘ面へ延びる貫通孔４３が形成されている。

貫通孔４３は、円孔であり、詳細には、貫通孔４３は、本体部４１の－Ｘ面に形成された開口４３１から＋Ｘ方向に向かうに従い径が小さくなる形状を有する。上述したように、帯状金属板２は、サイドロール３０、３１によって半円よりも大きく湾曲されている。本体部４１の－Ｘ面にある開口４３１は、その帯状金属板２の外径よりも大きい内径に形成されている。そして、開口４３１には、サイドロール３０、３１から延びる帯状金属板２が差し込まれている。さらに、サイドロール３０、３１が帯状金属板２を送り出すことにより、開口４３１から内部の＋Ｘ方向へ帯状金属板２が送り込まれる。

一方、貫通孔４３の＋Ｘ側に形成された開口４３２は、帯状金属板２の幅方向の外周の長さに、管成形部材４０による成形時の圧延長さを加算して得られる長さの周長を有する内径に形成されている。これにより、開口４３２は、帯状金属板２から成形される管の外径と同径の内径に形成されている。その結果、貫通孔４３の内壁が囲む空間は、本体部４１の－Ｘ面にある開口４３１から本体部４１の＋Ｘ面にある開口４３２へ向かって徐々に狭くなる。これにより、帯状金属板２は、開口４３１から送り込まれると、貫通孔４３の内壁に当接して縮径し、帯状金属板２の幅方向の端面同士が開口４３１から開口４３２へ向かうに従い近接していく。そして、帯状金属板２の幅方向の端面同士は、開口４３２で、僅かな隙間を残して対向する。その結果、帯状金属板２は、開口４３２で管形に成形される。貫通孔４３は、上記の形状を有することにより、帯状金属板２を管形に成形する。

本体部４１は、このような形状の貫通孔４３を有することにより、上述したブレークダウンロール１５１－１５６とフィンパスロール１５７－１６０と比較して小さいスペースで帯状金属板２を管形に成形する。また、上述したブレークダウンロール１５１－１５６とフィンパスロール１５７－１６０の場合と異なり、部品間の位置調整を要することなく、帯状金属板２を管形に成形する。

また、貫通孔４３の内壁には、案内部４２を嵌め込むため、本体部４１の－Ｘ面にある開口４３１から＋Ｘ面にある開口４３２へ向かって直線的に延びると共に、Ｘ軸に対して平行な溝４３３が形成されている。

溝４３３は、貫通孔４３の内壁から本体部４１の＋Ｚ面まで切り欠いている。その溝４３３のＹＺ断面は、－Ｚ方向に上辺を向けた台形の形状である。これに対して、案内部４２は、溝４３３のＹＺ断面と同形の断面形状を有する支持部４２１を備える。溝４３３には、その支持部４２１が嵌め込まれている。これにより、溝４３３は、案内部４２を保持する。

案内部４２は、上述した支持部４２１のほかに、支持部４２１に支持され、支持部４２１が溝４３３に嵌め込まれた状態で、溝４３３がある貫通孔４３の内壁から貫通孔４３の内部空間へ突出する突起４２２を備える。

突起４２２は、サイドロール３０、３１から送られた帯状金属板２が貫通孔４３に送り込まれたときに、帯状金属板２の幅方向の端面を案内する部品である。突起４２２は、ＹＺ断面視で－Ｚ方向に上辺を向けた台形の形状を有する。そして、突起４２２の、貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１での図９に示す幅Ｗ３は、図１０Ａに示すサイドロール３０、３１によって半円よりも大きく湾曲された帯状金属板２の幅方向の端面２５と２６の間の開口幅Ｗ４よりも小さい。その結果、突起４２２は、サイドロール３０、３１によって湾曲された帯状金属板２が貫通孔４３に送り込まれたときに、帯状金属板２の端面２５と２６の間に入ることが可能である。突起４２２は、帯状金属板２が貫通孔４３に送り込まれたときに、帯状金属板２の端面２５と２６の間に入って、端面２５と２６の位置を規定する。

また、突起４２２は、貫通孔４３に帯状金属板２が送り込まれたときに、帯状金属板２の端面２５と２６を一定の方向へ案内するため、図９に示すように、貫通孔４３の内周方向に位置する側壁４２３と４２４を有する。

詳細には、突起４２２は、上述したように、ＹＺ断面視で－Ｚ方向に上辺を向けた台形の形状を有する。その突起４２２のＹＺ断面視台形は、図８に示すように、支持部４２１のＹＺ断面視形状である－Ｚ方向に上辺を向けた台形の一対の脚と連続する一対の脚４、５を有する。そして、突起４２２は、ＹＺ断面視で台形の脚４、５を有しながらＸ方向へ直線的に延びる。その結果、突起４２２は、ＹＺ断面視の脚４、５に対応する図９に示す側壁４２３、４２４を有する。

上述したように、貫通孔４３に帯状金属板２が送り込まれると、貫通孔４３の内径が＋Ｘ方向に向かうに従い小さくなるため、帯状金属板２は、＋Ｘ方向に向かうに従い、貫通孔４３の内壁に当接して縮径する。その結果、帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６は、＋Ｘ方向に向かうに従い近接していく。この貫通孔４３に帯状金属板２が送り込まれるときに、帯状金属板２の端面２５、２６を案内するため、図１０Ａに示すように、突起４２２の、側壁４２３から側壁４２４までの、図８に示す付け根部分での幅Ｗ３が＋Ｘ方向に向かうに従い小さくなる。そして、その突起４２２の幅Ｗ３は、貫通孔４３の＋Ｘ側にある開口４３２で０であるか、または非常に小さい。また、側壁４２３と４２４の延長先が形成する、図９に示す角度θ、換言すると、側壁４２３の壁面の側壁４２４の壁面に対する角度θは、＋Ｘ方向に向かうに従い小さくなる。このような構成を備えることにより、側壁４２３、４２４は、貫通孔４３に帯状金属板２が送り込まれた場合に、帯状金属板２の端面２５、２６を帯状金属板２の縮径に応じた位置に規制する。また、側壁４２３、４２４は、帯状金属板２の端面２５、２６の板面に対する角度を帯状金属板２の縮径に応じた角度にする。そして、側壁４２３、４２４は、帯状金属板２の端面２５、２６を案内する。

なお、上記の突起４２２の幅Ｗ３が＋Ｘ方向に向かうに従い小さくなる割合は、帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６が＋Ｘ方向に向かうに従い近接していく割合と同じであることが望ましい。また、突起４２２は、貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から＋Ｘ側にある開口４３２の直前まで延びることが望ましい。

さらに、側壁４２３、４２４の壁面高さ、すなわち、側壁４２３、４２４の貫通孔４３からの突出長さＬ１は、貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１で、図１０Ａに示す帯状金属板２の厚みＴと同じであるか、または帯状金属板２の厚みＴよりも長い。そして、突出長さＬ１は、図８に示すように、＋Ｘ方向に向かうに従い短くなっている。これにより、側壁４２３、４２４は、貫通孔４３に帯状金属板２が送り込まれたときに、端面２５、２６の少なくとも外周部分に当たって、側壁４２３、４２４をリダクションする。その結果、端面２５、２６の少なくとも外周部分が側壁４２３、４２４の形状に成形され整えられる。

また、側壁４２３、４２４は、貫通孔４３の内周方向と交わる方向に向けられている。詳細には、貫通孔４３の内周方向に垂直な方向へ向けられ、その垂直な方向へ延びている。これにより、側壁４２３、４２４は、上述したリダクション時に、帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６を、図１０Ｂの点線で示すＹＺ断面視Ｖ字状に成形するのではなく、端面２５、２６を、図１０Ｂの実線で示す互いに平行に対向する形状に成形する。端面２５、２６がＹＺ断面視で図１０Ｂの点線で示すＶ字状に成形されると、端面２５と２６を溶接して溶接管を製造するときに、端面２５と２６の溶接部に欠陥がある溶接不良が発生しやすい。しかし、側壁４２３、４２４は、端面２５、２６を、図１０Ｂの実線で示す互いに平行に対向する形状に成形する。このため、溶接管を製造するときに、溶接欠陥が発生しにくく、溶接強度が高められる。

このように、管成形部材４０は、本体部４１に形成された貫通孔４３が帯状金属板２を内壁に沿わせることにより、帯状金属板２を管形に成形する。また、管成形部材４０は、案内部４２が＋Ｘ方向に延びると共に、＋Ｘ方向に向かうに従い幅Ｗ３が小さくなる突起４２２を有することにより、管形に成形される帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６を、互いに平行な形状に成形して溶接不良を抑制する。

なお、帯状金属板２にキズがつきにくくするため、本体部４１は、帯状金属板２の金属材料よりも柔らかい材料で形成されていることが望ましい。例えば、帯状金属板２が純銅である場合、本体部４１は純銅よりも柔らかい金属または樹脂で形成されていることが望ましい。具体的な例を挙げると、本体部４１はモノマーキャストナイロンで形成されていることが望ましい。

また、案内部４２は、帯状金属板２を成形するときに、突起４２２に大きな力がかかることから、帯状金属板２の金属材料よりも硬い材料で形成されていることが望ましい。例えば、案内部４２の材料は、鉄基超合金、コバルト基超合金、ニッケル基超合金等の超合金または、超硬合金であることが望ましい。または、案内部４２の材料が、樹脂、例えば、モノマーキャストナイロンである場合に、超硬合金でコーティングすることが望ましい。

上述したように、成形時には突起４２２へ大きな力がかかる。そこで、この力に耐えるため、案内部４２は、帯状金属板２よりも圧縮強度が高く、かつ耐摩耗性が高い材料で形成されることが望ましい。また、管成形部材４０のうち、案内部４２だけがこのような材料で形成されているとよく、その場合、案内部４２は、本体部４１よりも圧縮強度が高く、かつ耐摩耗性が高い材料で形成されることが望ましい。さらに、案内部４２のうちの突起４２２だけがこのような材料で形成されていてもよい。例えば、案内部４２のうち、少なくとも突起４２２は、帯状金属板２が純銅で形成されている場合に、超硬合金で形成されていることが望ましい。このような材料であれば、少なくとも突起４２２が帯状金属板２よりも圧縮強度が高く、かつ耐摩耗性が高い材料で形成されていることになるからである。

さらに、本体部４１と案内部４２は、一体的に形成されていてもよい。また、本体部４１と案内部４２は、ボルト、ネジ等の締結部材によって機械的に接合されていてもよい。

なお、実施の形態１で説明した本体部４１、案内部４２は、本開示でいうところの管成形部、端面成形部の一例である。また、本体部４１に形成された貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１と＋Ｘ面にある開口４３２は、本開示でいうところの帯状金属板２が送り込まれる入口と、帯状金属板２が送り出される出口の一例である。側壁４２３、４２４は、本開示でいうところの第一側壁、第二側壁の一例である。エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１は、本開示でいうところのロール装置の一例である。管形に成形された帯状金属板２は、本開示でいうところの管形金属板の一例である。

以上のように、実施の形態１に係る溶接管の製造装置１では、成形装置１５Ａに設けられた本体部４１が、貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から＋Ｘ側にある開口４３２へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔４３を有する。そして、本体部４１は、幅方向に湾曲された帯状金属板２が貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から送り込まれることにより、帯状金属板２の幅方向にある端面２５と２６を、貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から＋Ｘ側にある開口４３２へ向かうに従って近接させ、開口４３２で帯状金属板２を端面２５と２６が対向する管形に成形する。このため、溶接管の製造装置１は、成形装置１５Ａで部品同士の複雑な位置調整をすることなく、帯状金属板２を管形に成形できる。

また、成形装置１５Ａは、管成形部材４０が上述した本体部４１を備えることにより、帯状金属板２を管形に成形できるので、ブレークダウンロール１５１－１５６、フィンパスロール１５７－１６０等の多数のロールを有する成形装置１５０と比較して、装置を小型化することができる。

管成形部材４０では、本体部４１が帯状金属板２を貫通孔４３の内壁に沿わせることにより、管形に成形する。このため、上述したブレークダウンロール１５１－１５６の場合と異なり、帯状金属板２が押圧されない。その結果、帯状金属板２の、刻印加工機１３、１４によって形成された溝が押しつぶされることがない。成形装置１５Ａによれば、内壁に溝を有することにより、熱交換性能が高められた溶接管を作製できる。

溶接管の製造装置１では、管成形部材４０に設けられた案内部４２が、貫通孔４３の内壁から突出すると共に、貫通孔４３の内周方向に側壁４２３、４２４を備える突起４２２を有する。また、その突起４２２では、側壁４２３と４２４が貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から＋Ｘ側にある開口４３２へ向かう方向へ延びると共に、側壁４２３から側壁４２４までの幅が開口４３１から開口４３２へ向かうに従い小さくなる。そして、側壁４２３と４２４は、帯状金属板２の幅方向の端面２５と２６との間に挿入された状態で、帯状金属板２が貫通孔４３の－Ｘ側にある開口４３１から送り込まれることにより、端面２５と２６に当たって端面２５と２６を側壁４２３と４２４の形状に成形する。そして、側壁４２３と４２４は、貫通孔４３の＋Ｘ側にある開口４３２で端面２５と２６を対向させる。その結果、端面２５と２６を溶接して溶接管を製造するときに、溶接不良の発生が抑制できる。また、端面２５と２６が高い強度で溶接されることから、溶接管の強度が高い。

また、管成形部材４０では、突起４２２の側壁４２３、４２４が貫通孔４３の内周方向に対して垂直であるため、帯状金属板２の幅方向にある端面２５と２６が互いに平行かつ外周面に対して垂直に成形される。その結果、溶接不良の発生がより抑制される。また、溶接管の強度がより高められる。さらに、端面２５と２６が形成する溶接管の継ぎ目がずれることを抑制する。

（実施の形態２）
実施の形態１では、成形装置１５Ａに設けられたエッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１が駆動装置、例えばモータにより回転することにより、帯状金属板２を送っている。しかし、成形装置１５Ａはこれに限定されない。成形装置１５Ａは、エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１以外の部品を備え、その部品が帯状金属板２を送ってもよい。

実施の形態２では、成形装置１５Ｂが、帯状金属板２を送るために、搬送装置５０を備える。

以下、図１１および図１２を参照して、実施の形態２に係る溶接管の製造装置１について説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

図１１は、実施の形態２に係る溶接管の製造装置１が備える成形装置１５Ｂの上面図である。図１２は、成形装置１５Ｂの斜視図である。なお、図１１では、理解を容易にするため、無端ベルト５１、５２の厚みを強調している。また、図１１および図１２では、成形装置１５Ｂが動作したときの、エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１の回転方向を矢印Ａ３－Ａ６で示している。

図１１および図１２に示すように、成形装置１５Ｂは、管成形部材４０の下流側に、すなわち、＋Ｘ側に、帯状金属板２が有する、管成形部材４０によって管形に成形された管状体部分を、すなわち図１０Ｂに示す管３を＋Ｘ方向へ搬送する搬送装置５０を備える。なお、管３は、本開示でいうところの管形金属板の一例である。

搬送装置５０は、図１１および図１２に示すように、互いの間に管３を挟み込んだ無端ベルト５１、５２を有している。それら無端ベルト５１、５２について詳細に説明すると、無端ベルト５１は、軸方向をＺ方向へ向け、Ｘ方向に配列された円柱状の駆動軸５１１と従動軸５１２に掛け回されている。そして、駆動軸５１１と従動軸５１２が管３の＋Ｙ側に近接して設けられることにより、無端ベルト５１の、駆動軸５１１と従動軸５１２との間に掛け回されてＸ方向に延びる部分が、管３に＋Ｙ側から接している。無端ベルト５１は、この状態で駆動軸５１１が図示しない駆動装置、例えば、モータによって回転することにより、矢印Ａ１に示すように回転して、管３を＋Ｘ方向へ送る。

また、無端ベルト５２も、無端ベルト５１と同様の構成により、管３を＋Ｘ方向へ送る。詳細には、無端ベルト５２は、軸方向をＺ方向へ向け、Ｘ方向に配列された円柱状の駆動軸５２１と従動軸５２２に掛け回されている。そして、無端ベルト５２の、駆動軸５２１と従動軸５２２との間に掛け回されてＸ方向に延びる部分が、駆動軸５２１と従動軸５２２が管３の－Ｙ側に近接して設けられることにより、管３に－Ｙ側から接している。無端ベルト５２は、この状態で駆動軸５２１が、駆動軸５１１と同様の構成によって駆動軸５１１と同じ回転数で回転することにより、矢印Ａ２に示すように回転して、管３を＋Ｘ方向へ送る。

無端ベルト５１と５２は、管３をＹ方向から挟み込んでいる。そして、無端ベルト５１と５２は、それぞれが管３を＋Ｘ方向へ送ることにより、管３を強い力、例えば、エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１が帯状金属板２を送り出す力よりも強い力で送る。その結果、成形装置１５Ｂでは、管３が確実に成形装置１５Ｂから送り出される。

以上のように、実施の形態２に係る溶接管の製造装置１では、成形装置１５Ｂが無端ベルト５１、５２を有する搬送装置５０を備えるので、成形された管３が強い力で搬送される。このため、エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１が帯状金属板２を送り出す力が弱い場合でも、確実に成形された管３を搬送できる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、溶接機１６Ａが大気中で溶接を行う高周波誘導加熱方式またはＴＩＧ式の溶接装置を備えている。しかし、溶接機１６Ａはこれに限定されない。溶接機１６Ａは、他の方式の溶接装置を備えてもよい。

実施の形態３に係る溶接管の製造装置１では、溶接機１６Ｃは、真空中で溶接する溶接装置を備える。

以下、図１３を参照して、実施の形態３に係る溶接管の製造装置１について説明する。実施の形態３では、実施の形態１、２と異なる構成を中心に説明する。

図１３は、実施の形態３に係る溶接管の製造装置１が備える溶接機１６Ｃの断面図である。

図１３に示すように、溶接機１６Ｃは、真空室６１を有する電子ビーム溶接装置６０を備える。

電子ビーム溶接装置６０は、図示しないが、電圧が印加されて電子ビームを発生させる陰極部と、電子ビームを加速させる陽極部と、電子ビームを収束または偏向させる電子レンズ部とを備える。そして、これら陰極部、陽極部および電子レンズ部は、真空室６１に収容されている。

一方、溶接管の製造装置１では、真空室６１に隣接して、真空室７０が設けられている。その真空室７０には、実施の形態１で説明した成形装置１５Ａが収容されている。詳細には、真空室７０は、－Ｘ側と＋Ｘ側に入口７１と出口７２が形成されている。そして、入口７１は、帯状金属板２の横断面よりも僅かに大きい矩形の形状に形成され、その入口７１には、帯状金属板２が通されている。また、出口７２は、製造装置１が作製する溶接管６の断面よりも僅かに大きい円の形状に形成され、その出口７２には、製造装置１が作製した溶接管６が通されている。

また、真空室７０の内部には、実施の形態１で説明した成形装置１５Ａのエッジロール２０、２１、サイドロール３０、３１および管成形部材４０が収容されている。そして、これらエッジロール２０、２１、サイドロール３０、３１および管成形部材４０が、入口７１から真空室７０の内部に入れられた帯状金属板２を管形に成形して、帯状金属板２の＋Ｘ部分に管３を作製する。

その作製された管３の＋Ｚ側には、真空室７０の連通孔７３が形成されている。また、真空室６１にも、連通孔６２が形成され、その連通孔６２が上述した連通孔７３の＋Ｚ側に位置している。その結果、連通孔６２が連通孔７３とつながっている。真空室６１では、電子ビーム溶接装置６０は、陰極部が発生させた電子ビームを、上述した連通孔６２および連通孔７３に向けて放出する。そして、電子ビーム溶接装置６０は、その電子ビームを、真空室７０内で成形された管３の、端面２５、２６が対向する合わせ目に当てる。これにより、電子ビーム溶接装置６０は、管３の合わせ目を溶接して溶接管６を作製する。

一方、成形装置１５Ａは、エッジロール２０、２１とサイドロール３０、３１が帯状金属板２を＋Ｘ方向へ送り出す。これにより、帯状金属板２とつながっている、電子ビーム溶接装置６０によって作製された溶接管６が＋Ｘ方向へ送り出される。その結果、作製された溶接管６が、真空室７０の出口７２から真空室７０の外にある、図２に示す抽伸機１７、切断機１８およびリコイラ１９に供給される。なお、これら抽伸機１７、切断機１８およびリコイラ１９の構成は、実施の形態１で説明したため、実施の形態３では、それらの説明を省略する。

図１３に戻って、真空室７０には、真空室７０を電子ビーム溶接に必要な真空度にするため、図示しない真空ポンプが接続されている。その真空ポンプは、真空室７０を一定の真空度にすると共に、その真空度に保つため、真空室７０の容積に応じた排気性能を有しなければならない。このため、真空室７０の容積が大きいと、真空室７０には、排気性能が高く大型の真空ポンプを接続する必要がある。

しかしながら、実施の形態１で説明したように、成形装置１５Ａは、ブレイクダウンブレークダウンロール１５１－１５６、フィンパスロール１５７－１６０等の多数のロールを有する成形装置１５０と比較して小型である。その結果、真空室７０の容積は、成形装置１５０を収容する場合と比較して、小さい。実施の形態３に係る溶接管６の製造装置１では、真空室７０に小型の真空ポンプを接続しても、真空室７０の内部を電子ビーム溶接に必要な真空度にすることができる。また、その真空度に保つことも容易である。

以上のように、実施の形態３に係る溶接管６の製造装置１では、溶接機１６Ｃが、成形装置１５Ａを収容する真空室６１を有する電子ビーム溶接装置６０を備える。実施の形態３に係る溶接管６の製造装置１では、成形装置１５Ａが小型であるため、真空室６１の容積が小さく、その結果、電子ビーム溶接に必要な真空度を容易に実現できる。また、真空室６１の容積が小さいため、その必要な真空度の維持も容易である。

なお、図１３に示すように、真空室７０の入口７１と出口７２は、真空室７０の内部よりも真空度が低い真空室７５、７６を介して外部とつながっているとよい。このような構成であれば、真空室７０の入口７１と出口７２が直接大気圧の空間とつながらないので、真空室７０の真空度が維持されやすいからである。

以上、本開示の実施の形態１－３に係る成形装置１５Ａ、１５Ｂ、溶接管６の製造装置１、管３の成形方法および溶接管６の製造方法について説明したが、成形装置１５Ａ、１５Ｂ、溶接管６の製造装置１、管３の成形方法および溶接管６の製造方法は、これに限定されない。

上記実施の形態１－３では、成形装置１５Ａ、１５Ｂがエッジロール２０、２１と、サイドロール３０、３１と、管成形部材４０とを備える。しかし、成形装置１５Ａ、１５Ｂはこれに限定されない。本開示では、成形装置１５Ａ、１５Ｂは、入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔４３を有し、幅方向に湾曲された帯状金属板２が貫通孔４３の入口から送り込まれることにより、帯状金属板２の幅方向にある端面２５と２６とを、入口から出口へ向かうに従って近接させ、出口で帯状金属板２を端面２５と２６とが対向する管形金属板に成形する管成形部材４０、すなわち、管成形部を少なくても備えていればよい。例えば、成形装置１５Ａ、１５Ｂでは、エッジロール２０、２１と、サイドロール３０、３１に代えて、貫通孔４３の入口へ幅方向に湾曲された帯状金属板２を成形する装置を備えてもよい。

なお、実施の形態１－３では、成形装置１５Ａ、１５Ｂが備える管成形部材４０が直方体状の外形を有しているが、管成形部材４０の外形は、上記の条件を満たす限りにおいて任意である。例えば、管成形部材４０の外形は、円筒状であってもよい。

また、上記実施の形態１－３では、管成形部材４０が管形に成形される帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６を、互いに平行な形状に成形する案内部４２を有するが、管成形部材４０はこれに限定されない。管成形部材４０は、上述したように、入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔４３を有し、幅方向に湾曲された帯状金属板２が貫通孔４３の入口から送り込まれることにより、帯状金属板２の幅方向にある端面２５と２６とを、入口から出口へ向かうに従って近接させ、出口で帯状金属板２を端面２５と２６とが対向する管形金属板に成形するものであればよい。このような形態であっても、部品同士の複雑な位置調整をすることなく、帯状金属板２を管形金属板に成形できるからである。このため、帯状金属板２の幅方向の端面２５、２６を、互いに平行な形状に成形して溶接不良を抑制するためには、管成形部材４０が案内部４２を有するとよいが、溶接不良を抑制する必要がない場合には、案内部４２は省略されてもよい。

上記実施の形態１－３では、案内部４２が備える突起４２２の側壁４２３、４２４の突出長さＬ１が貫通孔４３の入口から出口に向かうに従い短くなっている。しかし、突起４２２はこれに限定されない。突起４２２は、貫通孔４３の内壁から突出すると共に、貫通孔４３の内周方向に側壁４２３と４２４を備え、側壁４２３と４２４が入口から出口へ向かう方向へ延びると共に、側壁４２３から側壁４２４までの幅が入口から出口へ向かうに従い小さくなっていればよい。このため、側壁４２３、４２４の突出長さＬ１は、必ずしも貫通孔４３の入口から出口に向かうに従い短くなっていなくてもよい。例えば、突出長さＬ１は、一定であってもよい。このような形態でも、側壁４２３から側壁４２４までの幅が入口から出口へ向かうに従い小さくなっていればよいからである。

上記実施の形態１－３では、管成形部材４０が帯状金属板２を幅方向に湾曲させて円管の形状に成形するために円錐台状の貫通孔４３を有する。しかし、貫通孔４３はこれに限定されない。貫通孔４３は、入口から出口へ向かうに従って径が小さくなるものであればよい。例えば、貫通孔４３は、管断面円形のほか、管断面楕円であってもよい。このような形態であれば、帯状金属板２を成形して管断面楕円の管の形状に成形することができる。ほか、貫通孔４３は、管断面扁平であってもよい。

実施の形態１－３では、溶接管６の製造装置１がアキュムレータ１２を備える。しかし、溶接管６の製造装置１はこれに限定されない。溶接管６の製造装置１では、アキュムレータ１２は任意の構成である。例えば、生産効率が低下してもよい場合は、溶接管６の製造装置１は、アキュムレータ１２を備えなくてもよい。

実施の形態１－３では、溶接管６の製造装置１が刻印加工機１３と１４を備える。しかし、溶接管６の製造装置１はこれに限定されない。溶接管６の製造装置１では、刻印加工機１３、１４は任意の構成である。例えば、溝を有さない溶接管６を製造する場合、溶接管６の製造装置１は、刻印加工機１３、１４を備えていなくてもよい。また、溝を有する溶接管６を製造する場合、溶接管６の製造装置１は、その溝を形成するため、刻印加工機１３、１４を少なくとも１つ以上備えていればよい。

実施の形態１－３では、溶接管６の製造装置１は、リコイラ１９の後に、機械、装置を備えない。しかし、溶接管６の製造装置１はこれに限定されない。溶接管６の製造装置１は、リコイラ１９の後に、作製された溶接管６が曲げ時に、または拡管時に割れることを抑制するため、焼鈍装置を備えていてもよい。

実施の形態１－３では、製造される溶接管６が熱交換器に使用される伝熱管である場合を例に、溶接管６の製造装置１について説明している。しかし、製造される溶接管６は、これに限定されない。本開示の実施の形態に係る成形装置１５Ａ、１５Ｂ、溶接管６の製造装置１、管３の成形方法および溶接管６の製造方法は、部品同士の複雑な位置調整をすることなく、帯状金属板２を管形金属板に成形することにより製造される管全般に適用可能である。

以上のように、成形装置１５Ａ、１５Ｂ、溶接管６の製造装置１、管３の成形方法および溶接管６の製造方法は、上記の実施の形態１－３に限定されず、様々な変形および置換を加えることができる。以下に、本開示の様々な形態を付記として記載する。

（付記１）
入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有し、幅方向に湾曲した帯状金属板が前記貫通孔の前記入口から送り込まれることにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する管成形部と、
前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有し、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる端面成形部と、
を備える、
成形装置。
（付記２）
前記突起は、前記帯状金属板よりも圧縮強度および耐摩耗性が高い材料で形成されている、
付記１に記載の成形装置。
（付記３）
前記突起の前記貫通孔の内壁からの突出長さは、前記入口から前記出口へ向かうに従い短くなる、
付記１または２に記載の成形装置。
（付記４）
前記第一側壁の壁面の延長先と前記第二側壁の壁面の延長先は、交差して内角を形成し、
前記内角は、前記入口から前記出口に向かうに従い、小さくなる、
付記１から３のいずれか１つに記載の成形装置。
（付記５）
前記第一側壁と前記第二側壁は、前記貫通孔の内壁面に垂直である、
付記１から４のいずれか１つに記載の成形装置。
（付記６）
前記管成形部は、前記貫通孔の内壁に前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びる溝をさらに有し、
前記端面成形部は、前記突起を支持すると共に、前記溝に嵌め込まれる支持部をさらに有する、
付記１から５のいずれか１つに記載の成形装置。
（付記７）
前記管成形部は、前記帯状金属板よりも軟らかい材料により形成されており、
前記突起の少なくとも表面部は、前記帯状金属板よりもよりも硬い材料により形成されている、
付記１から６のいずれか１つに記載の成形装置。
（付記８）
前記管成形部によって管形に成形された前記管形金属板を前記出口から引き出すことにより、前記入口に幅方向に湾曲した前記帯状金属板を送り込むベルト搬送装置をさらに備える、
付記１から７のいずれか１つに記載の成形装置。
（付記９）
帯状かつ帯の幅方向に平らな金属板を幅方向に湾曲させて帯状金属板を成形するロール装置と、
入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有し、前記幅方向に湾曲した前記帯状金属板が前記貫通孔の前記入口から送り込まれることにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する管成形部と、
前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有し、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる端面成形部と、
を備える成形装置と、
前記管形金属板の前記第一端面と前記第二端面とを溶接する溶接装置と、
を備える、
溶接管の製造装置。
（付記１０）
前記溶接装置は、前記管形金属板の前記第一端面と前記第二端面とに電子ビームを当てて前記第一端面と前記第二端面とを溶接する電子ビーム溶接装置である、
付記９に記載の溶接管の製造装置。
（付記１１）
入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有する管成形部と、
前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有する端面成形部と、
を備える成形装置を用いた管の製造方法であって、
前記管成形部が有する前記入口から幅方向に湾曲した帯状金属板を送り込むことにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する工程を備え、
前記帯状金属板を前記管形金属板に成形する工程では、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記端面成形部が有する前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる、
管の成形方法。
（付記１２）
付記１１に記載の管の成形方法と、
前記管の成形方法によって管形に成形された前記管形金属板が有する、対向する前記第一端面と前記第二端面を溶接する工程と、
を備える、
溶接管の製造方法。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本出願は、２０２２年８月２２日に出願された日本国特許出願特願２０２２－１３１９３７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２２－１３１９３７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ 溶接管の製造装置、２ 帯状金属板、３ 管、４，５ 脚、６ 溶接管、１０ アンコイラ、１１ 接続機、１２ アキュムレータ、１３，１４ 刻印加工機、１５Ａ，１５Ｂ 成形装置、１６Ａ，１６Ｃ 溶接機、１７ 抽伸機、１８ 切断機、１９ リコイラ、２０，２１ エッジロール、２２ 凹部、２３ 隙間、２５，２６ 端面、３０，３１ サイドロール、３２，３３ 凹部、３４ 隙間、４０ 管成形部材、４１ 本体部、４２ 案内部、４３ 貫通孔、５０ 搬送装置、５１，５２ 無端ベルト、６０ 電子ビーム溶接装置、６１ 真空室、６２ 連通孔、７０ 真空室、７１ 入口、７２ 出口、７３ 連通孔、７５，７６ 真空室、１１１ ホルダー、１３１－１３３ ダンサーロール、１５０ 成形装置、１５１－１５６ ブレークダウンロール、１５７－１６０ フィンパスロール、１６１，１６３，１６５ 凸部、１６２，１６４，１６６ 凹部、１６７，１６９ フィン部、１８１ カッター、１９１ 巻き取り部、４２１ 支持部、４２２ 突起、４２３，４２４ 側壁、４３１，４３２ 開口、４３３ 溝、５１１ 駆動軸、５１２ 従動軸、５２１ 駆動軸、５２２ 従動軸、Ａ１－Ａ６ 矢印、Ｄ１，Ｄ２ 柱軸、Ｄ３，Ｄ４ 円盤軸、Ｌ１ 突出長さ、Ｗ１ 幅、Ｗ２ 最大幅、Ｗ３ 幅、Ｗ４ 開口幅。

Claims (13)

1. 入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有し、幅方向に湾曲した帯状金属板が前記貫通孔の前記入口から送り込まれることにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する管成形部と、
   前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有し、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる端面成形部と、
   を備え、
   前記第一側壁の壁面の延長先と前記第二側壁の壁面の延長先は、交差して内角を形成する、
   成形装置。
2. 前記突起は、前記帯状金属板よりも圧縮強度および耐摩耗性が高い材料で形成されている、
   請求項１に記載の成形装置。
3. 前記突起の前記貫通孔の内壁からの突出長さは、前記入口から前記出口へ向かうに従い短くなる、
   請求項１または２に記載の成形装置。
4. 前記内角は、前記入口から前記出口に向かうに従い、小さくなる、
   請求項１または２に記載の成形装置。
5. 前記第一側壁と前記第二側壁は、前記貫通孔の内壁面に垂直である、
   請求項１または２に記載の成形装置。
6. 前記管成形部は、前記貫通孔の内壁に前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びる溝をさらに有し、
   前記端面成形部は、前記突起を支持すると共に、前記溝に嵌め込まれる支持部をさらに有する、
   請求項１または２に記載の成形装置。
7. 前記管成形部は、前記帯状金属板よりも軟らかい材料により形成されており、
   前記突起の少なくとも表面部は、前記帯状金属板よりもよりも硬い材料により形成されている、
   請求項１または２に記載の成形装置。
8. 前記管成形部によって管形に成形された前記管形金属板を前記出口から引き出すことにより、前記入口に幅方向に湾曲した前記帯状金属板を送り込むベルト搬送装置をさらに備える、
   請求項１または２に記載の成形装置。
9. 帯状かつ帯の幅方向に平らな金属板を幅方向に湾曲させて帯状金属板を成形するロール装置と、
   入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有し、前記幅方向に湾曲した前記帯状金属板が前記貫通孔の前記入口から送り込まれることにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する管成形部と、
   前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有し、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる端面成形部と、
   を備え、
   前記第一側壁の壁面の延長先と前記第二側壁の壁面の延長先は、交差して内角を形成する成形装置と、
   前記管形金属板の前記第一端面と前記第二端面とを溶接する溶接装置と、
   を備える、
   溶接管の製造装置。
10. 前記溶接装置は、前記管形金属板の前記第一端面と前記第二端面とに電子ビームを当てて前記第一端面と前記第二端面とを溶接する電子ビーム溶接装置である、
    請求項９に記載の溶接管の製造装置。
11. 入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有する管成形部と、
    前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有する端面成形部と、
    を備え、前記第一側壁の壁面の延長先と前記第二側壁の壁面の延長先は、交差して内角を形成する成形装置を用いた管の製造方法であって、
    前記管成形部が有する前記入口から幅方向に湾曲した帯状金属板を送り込むことにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する工程を備え、
    前記帯状金属板を前記管形金属板に成形する工程では、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記端面成形部が有する前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる、
    管の成形方法。
12. 請求項１１に記載の管の成形方法と、
    前記管の成形方法によって管形に成形された前記管形金属板が有する、対向する前記第一端面と前記第二端面を溶接する工程と、
    を備える、
    溶接管の製造方法。
13. 入口から出口へ向かうに従って径が小さくなる貫通孔を有し、幅方向に湾曲した帯状金属板が前記貫通孔の前記入口から送り込まれることにより、前記帯状金属板の前記幅方向にある第一端面と第二端面とを、前記入口から前記出口へ向かうに従って近接させ、前記帯状金属板を前記第一端面と前記第二端面とが対向する管形金属板に成形する管成形部と、
    前記貫通孔の内壁から突出した第一側壁と第二側壁を備え、前記第一側壁と前記第二側壁が前記入口から前記出口へ向かう方向へ延びると共に、前記第一側壁から前記第二側壁までの幅が前記入口から前記出口へ向かうに従い小さくなる突起を有し、前記帯状金属板の前記第一端面と前記第二端面との間に前記突起を挿入した状態で、前記帯状金属板が前記入口から送り込まれることにより、前記第一側壁と前記第二側壁とが前記第一端面と前記第二端面とに当たって前記第一端面と前記第二端面とを前記第一側壁と前記第二側壁の形状に成形し、前記第一端面と前記第二端面を対向させる端面成形部と、
    を備え、
    前記第一側壁と前記第二側壁は、前記貫通孔の内壁面に垂直である、
    成形装置。