JP2003260514A - 電縫鋼管の曲り量自動測定方法および電縫鋼管の自動矯正方法 - Google Patents

電縫鋼管の曲り量自動測定方法および電縫鋼管の自動矯正方法

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JP2003260514A
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武夫 北岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波溶接後、定尺に切断する前のインライ
ンで電縫鋼管の曲りの方向や程度を精度良く自動的に測
定し、この測定データに基づいて電縫鋼管の曲りをイン
ラインで自動的に矯正する方法を提供する。 【構成】 成形ロールにより円筒状に連続成形された鋼
帯端部を突合せ高周波溶接し、その後矯正、切断して電
縫鋼管を製造する造管ラインの、タークスヘッドスタン
ド22の出側に3台の二次元変位計21を等間隔で配置
し、それぞれの位置での二次元の変位量を同時に測定
し、その3つの測定値に基づいて電縫鋼管の曲り量を算
出する。この曲り量を用いて、タークスヘッドスタンド
22の左右ロール23と上下ロール24を移動させるモ
ータ29,30の駆動をフィードバック制御し、ターク
スヘッドロールの位置を調整して電縫鋼管の曲りを自動
的に矯正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、帯鋼を円筒状に成形
後、板幅方向両端部を突合せて高周波溶接した電縫鋼管
の曲り量をインラインで測定し、その曲りを自動的に矯
正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波電縫鋼管は、例えば図1に示され
るようなレイアウトで配置された各装置により、所定幅
にスリットされた鋼帯を多数配置された成形スタンドで
板幅方向に順次折り曲げてオープンパイプにロール成形
し、板幅方向両端部を突合せ溶接する。その後外径形状
(真円度)や曲りなどの形状を矯正し、所定の長さに切
断することにより製造されている。ロール成形され、溶
接された鋼管には、成形時に発生した機械的歪みや、溶
接時の加熱・急冷により発生した熱歪みの影響で、反り
や曲りなどの形状不良が発生している。これらの形状不
良を矯正するために、図1に示されるようなレイアウト
では、サイジングロール12の出側にタークスヘッドロ
ール13が設置されている。
【0003】ところで、曲り等の方向や程度は、成形す
る鋼帯そのものの機械的性質、成形の方法あるいは溶接
状態などによって毎回異なっている。このため、造管
後、定尺に切断されたパイプ現品をテーブル上に載置
し、曲りの状態を目視観察して、この目視データを基に
オペレータの勘によりタークスヘッドロールを上下・左
右に動かすことにより曲り矯正を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、電縫鋼管
が定尺に切断されるまで曲りの状態が確認できず、また
曲りの程度も目視判断で定量的でないため、電縫鋼管の
曲りを完全に矯正するまでに、曲った鋼管が数十単位で
発生する場合が多々あった。この場合、曲り発生鋼管を
オフラインにて矯正することが必要になって、コストが
嵩むことになる。また、大きく曲った鋼管は搬送トラブ
ルを起こしやすく、作業に支障をきたす場合もあった。
そこで、本発明は、高周波溶接後、定尺に切断する前の
インラインで電縫鋼管の曲りの方向や程度を精度良く自
動的に測定し、この測定データに基づいて電縫鋼管の曲
りをインラインで自動的に矯正する方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電縫鋼管の曲り
量自動測定方法は、その目的を達成するため、成形ロー
ルにより円筒状に連続成形された鋼帯の両端部を突合せ
高周波溶接し、その後矯正、切断して電縫鋼管を製造す
る造管ラインの、矯正スタンドの出側に3台の二次元変
位計を等間隔で配置し、それぞれの位置での二次元の変
位量を同時に測定し、その3つの測定値に基づいて電縫
鋼管の曲り量を算出することを特徴とする。また、電縫
鋼管の自動矯正方法は、上記曲り量を用いて、矯正スタ
ンドのタークスヘッドロールを上下・左右に移動させる
装置の駆動をフィードバック制御し、タークスヘッドロ
ールの位置を調整して電縫鋼管の曲りを矯正することを
特徴とする。二次元変位計としては、過流式のものを使
用することが好ましい。
【0006】
【実施の態様】本発明にしたがった造管ライン内での電
縫鋼管の曲り測定方法では、図2に示すように、ターク
スヘッドスタンド22の出側に3台の二次元変位計21
を等間隔で配置した。間隔に応じて精度が変わってくる
が、実用の造管ラインに付設することを考慮すると、5
0〜500mmの間隔を空けて配置することが好まし
い。変位測定装置が、測定される電縫鋼管と接触すると
測定するパイプに疵を付けたり、測定に影響を及ぼした
りするので、二次元変位計としては非接触式のものを使
用することが好ましい。非接触式の二次元変位計とし
て、測定精度の優れたレーザー変位計を使用することが
できる。低コストで二次元変位計を設置しようとする
と、過流式のものを使用することが好ましい。本明細書
では、過流式二次元変位計を使用した場合について、以
下に説明する。
【0007】過流式二次元変位計で変位量を測定する際
の各機器構成の概要を図3に示す。測定対象鋼管を検出
コイル211内に挿入すれば、その鋼管の中心原点から
の変位量が電位値として検出される。電子装置212内
で換算すると表示装置213に読みやすい単位で数値表
示でき、またオシロスコープ215に具体的変位位置を
表示することもできる。ところで、過流式二次元変位計
では測定対象鋼管の材質,外径によって位相,感度が異
なるので、表示値は測定対象が変わるごとに相対的に変
わってくる。したがって、予め使用する(測定しようと
する)材質,外径の鋼管ごとにその位相,感度を把握し
ておく必要がある。
【0008】その把握方法について説明する。測定対象
を原点からXもしくはYの一定方向に動かし、動かした
後の座標(X,Y)をマイクロメータ等で測定する。他
方、このときの過流式二次元変位計に現れた表示値
(X′,Y′)を確認する。感度をγ、位相をαとする
と、 (X2+Y21/2=γ(X′2+Y′21/2 X=γ(X′cosα+Y′sinα) Y=γ(X′cosα−Y′sinα) の関係があるので、上記(X,Y)の測定値と(X′,
Y′)の表示値から測定対象鋼管ごとの位相αと感度γ
を把握することができる。
【0009】本発明者等は、代表的鋼種,外径について
予め上記予備試験を実施し、各対象鋼管の位相αと感度
γを把握し、過流式二次元変位計に現れる電位値と実際
の変位量の換算表を作成した。実際の変位量と過流式二
次元変位計に現れる電位値を位相αと感度γで換算した
一例を表1に示す。この表は、例えば、SUS304の
外径31.8mm、肉厚1.5mmの鋼管をX軸の負の
方向に0.5mm変位させたとき、二次元変位計の変換
値が−0.49Vの値を表示していることを示してい
る。したがって、二次元変位計のX軸方向,Y軸方向の
表示値を換算することにより、鋼管の縦横の変位量を把
握できる。
【0010】
【0011】3つの二次元変位計でその位置での鋼管の
変位量を同時に測定し、図4に記載したように第1の位
置と第3の位置を直線で結んだ線を基準として、第2の
位置の変位量を算出し、曲り量とする。この算出方法に
ついて、図5を用いて説明する。No.1,No.2お
よびNo.3の変位計で同時に鋼管の位置(X1
1),(X2,Y2),(X3,Y3)を測定する。N
o.1,No.2およびNo.3のコイルは等間隔で設
置されているので、−0点間距離と、0点−間距離
は等しい。よって、 (X0,Y0)=((X1+X3)/2,(Y1+Y3)/
2) となる。したがって曲り(X,Y)は、 (X,Y)=(X2−X0,Y2−Y0) =((2X2−X1−X3)/2,(2Y2−Y1−Y3)/2) で表わされる。
【0012】予め、鋼種,外径に応じて前記位相αおよ
び感度γを織り込んだ計算式を組んでおけば、電縫鋼管
の曲り量が瞬時に表示できる。そして、この縦横方向の
曲り量に応じてタークスヘッドロールの上下・左右方向
の移動量を調整すれば、電縫鋼管の曲りは矯正される。
前記電縫鋼管の縦横方向の曲り量を用いてタークスヘッ
ドロールの移動をフィードバック制御すれば、電動モー
タなどによりタークスヘッドロールの位置は随時自動的
に調整され、電縫鋼管の曲りは自動的に矯正される。
【0013】本発明の電縫鋼管の自動矯正方法につい
て、具体的に矯正態様を説明する。図2に示すように各
機器を配置する。造管ラインのサイジングスタンド25
以降下流側には、サイジングロールを支点として電縫鋼
管を左右・上下に曲げ矯正できるサイドロール23と上
下ロール24が設けられたタークスヘッドスタンド2
2、等間隔で設置した3台の過流式二次元変形計21、
および電縫鋼管を所定寸法に移動しながら切断する走間
切断機26が順に設置されている。自動曲げ矯正の制御
は、3台の過流式二次元変位計21からそれぞれのX,
Y方向の変位信号を曲り量測定演算装置27に取り込
み、該演算装置で鋼種および鋼管厚に応じて曲り量が演
算され、必要に応じて表示される。曲り量はタークスヘ
ッド位置制御装置28に送られ、該制御装置ではX,Y
方向の曲り量に対して逆方向に左右ロール位置決め電動
モータ29および上下ロール位置決め電動モータ30を
駆動させて左右ロール23および上下ロール24を移動
させて電縫鋼管の曲りを矯正する。なお、タークスヘッ
ドロールの移動量が大きすぎると過流式二次元変位計の
内側に電縫鋼管が接触することが考えられるが、ターク
スヘッドロールの移動量に対して電縫鋼管が接触しない
内径の過流式二次元変位計が使用される。
【0014】また、フィードバック制御は、次のように
行われる。すなわち、製造された電縫鋼管が最下流の過
流式二次元変位計内にある状態で、かつ先端部が無拘束
の状態で各変位量を計測し、走間切断機26が切断開始
のために電縫鋼管を把持した段階でタークスヘッドロー
ルが所定距離移動して矯正を開始する。次いで、走間切
断器6が電縫鋼管の切断を完了し、次の溶接鋼管の先端
部が無拘束状態で次の変位量を計測する。このサイクル
を繰り返すことにより電縫鋼管の曲りが自動的に矯正さ
れる。なお、電縫鋼管片側無拘束による自動曲りは、測
定時の鋼管長さと鋼管厚み・径等に応じて計測変位量か
ら自動補正する。
【0015】
【実施例】SUS304、外径16.1mm,板厚1.
0mmの電縫鋼管について、150mm径の左右ロール
および上下ロールを有するタークスヘッドスタンドの下
流側に200mm間隔で配置した3台の過流式二次元変
位計で、走行中の電縫鋼管の変位量を測定したところ、
それぞれ(0.5,1.2),(0.6,1.7),
(0.3,1.0)であった(単位はmm)。この測定
値から曲り量を計算すると、電縫鋼管としては、X方向
すなわち左右方向に+0.2mm、Y方向すなわち上下
方向に+0.6mm曲っていることが確認できた。そこ
で、タークスヘッドロールを左右・上下位置をそれぞ
れ、−X方向に0.2mm、−Y方向に0.6mm動か
して、電縫鋼管の曲りを矯正した。次の段階で同様に曲
り量を測定したところ、X方向は0mm(曲りなし),
Y方向は+0.2mmであった。そこでタークスヘッド
ロールの上下位置を−0.2mm動かし、矯正した。そ
の後はほとんど曲りのない電縫鋼管が得られた。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、成形ロールによ
り円筒状に連続成形された鋼帯端部を高周波溶接し、そ
の後矯正、切断して電縫鋼管を製造する際に、造管ライ
ンの矯正スタンドの出側に3台の二次元変位計を等間隔
で配置し、それぞれの位置での二次元の変位量を同時に
測定し、その3つの測定値に基づいて電縫鋼管の曲り量
を算出することにより、その結果を矯正スタンドによる
矯正量の変更に速やかに利用することができ、フィード
バック制御が可能になる。本発明により、曲りの方向や
程度が定量的に把握できるので、曲り矯正作業が効率的
に行えるばかりでなく、曲り矯正作業そのものが自動化
されるので、造管ラインでの作業負担が軽減され、省力
化への貢献が大きい。また、形状不良品の発生量も少な
くなり、オフラインでの矯正作業負荷が軽減される他、
造管ラインでの搬送トラブルも回避できるので、造管作
業全体の作業効率を飛躍的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的な電縫鋼管製造ラインのレイアウトを
説明する図
【図2】 本発明の二次元変位計の配置および矯正機器
の配置状況を説明する図
【図3】 過流式二次元変位計の構成要素を説明する図
【図4】 3台の二次元変位計で曲り量を測定する態様
を説明する図
【図5】 曲り量の計算手法を説明する図
【符号の説明】
1:アンコイラー 2:レベラー 3:端部切断機
4:突合せ溶接機 5:ルーパー 6:入口ガイド 7:ブレークダウ
ンロール 8:クラスターロール 9:フィンパスロール 1
0:高周波誘導溶接機 11:スクイズロール 12:サイジングロール 13:タークスヘッドロール 14:切断機 21:過流式二次元変位計 22:タークスヘッドス
タンド 23:サイドロール 24:上下ロール 25:サ
イジングスタンド 26:走間切断機 27:曲り量測定演算装置 28:タークスヘッド位置制御装置 29:左右ロー
ル位置決め電動モータ 30:上下ロール位置決め電動モータ 211:検出コイル 212:電子装置 213:
表示装置 214:マルチメータ 215:オシロスコープ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形ロールにより円筒状に連続成形され
    た鋼帯の両端部を突合せ高周波溶接し、その後矯正、切
    断して電縫鋼管を製造する造管ラインの、矯正スタンド
    の出側に3台の二次元変位計を等間隔で配置し、それぞ
    れの位置での二次元の変位量を同時に測定し、その3つ
    の測定値に基づいて電縫鋼管の曲り量を算出することを
    特徴とする電縫鋼管の曲り量自動測定方法。
  2. 【請求項2】 二次元変位計が過流式二次元変位計であ
    る請求項1に記載の電縫鋼管の曲り量自動測定方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法で測定し
    た曲り量を用いて、矯正スタンドのタークスヘッドロー
    ルを上下・左右に移動させる装置の駆動をフィードバッ
    ク制御し、タークスヘッドロールの位置を調整して電縫
    鋼管の曲りを矯正することを特徴とする電縫鋼管の自動
    矯正方法。
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