【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心鋳造管、鋼管、ポリエチレン管及びレジンコンクリート管等の管軸方向の管厚を測定する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管等の遠心鋳造管を製造する遠心鋳造設備は、その軸芯を回転軸として回転する金型と、この金型を搭載する鋳造台車と、金型内に溶湯を供給する鋳込み用取鍋と、鋳込み用取鍋から供給される溶湯を金型内に中継注湯する注湯用樋とを備えており、回転している金型内の奥まで挿入された注湯用樋先端から溶湯を注湯しながら金型を鋳造台車と共に鋳込み用取鍋の反対側に移動させることにより、注湯した溶湯を順次凝固させて、溶湯から直接遠心鋳造管を製造している。
【０００３】
鋳込み用取鍋は、傾動した時に鋳込み用取鍋内の溶湯表面積が略一定となるべく、その出湯口を通る縦断面形状が扇形となる、所謂「三角取鍋」が用いられており、傾動速度を一定にすることにより鋳込み用取鍋からの溶湯注湯量がほぼ一定に制御されている。そして、金型を、鋳込み開始時期及び鋳込み終了時期を除いて一定速度で移動させることにより、金型内各部位に一定量の溶湯が供給され、製造される遠心鋳造管の管厚が管軸方向で所定値に制御されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、鋳込み開始の段階と鋳込み終了の段階とでは溶湯温度に差が生じ、この温度差が大きい場合には、注湯用樋上の湯流れに差が生じ、溶湯供給量が一定にならず、鋳造される遠心鋳造管の管軸方向の管厚に差が生ずることがある。管厚のばらつきが規格内であれば問題はないが、規格範囲を越えた場合には屑化して再溶解せざるを得ない。これを防止するためには、鋳造された遠心鋳造管の管軸方向の管厚分布を調査し、調査結果を鋳造条件にフィードバックして管厚を規格内に維持させることが必要になる。
【０００５】
従来、遠心鋳造管の管軸方向の管厚分布を測定する方法としては、遠心鋳造管を管軸方向で幾つかに切断し、その断面における管厚をノギス等により測定する方法や、超音波パルスを遠心鋳造管に入射させ、その反射エコーから測定する方法、又は、遠心鋳造管に放射線を透過させ、放射線の減衰量から測定する方法が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遠心鋳造管を切断する方法では、切断された遠心鋳造管は屑化せざるを得ず、製品歩留まりの低下を招く。又、硬度の高い遠心鋳造管を切断しなければならず、切断時間や切断装置を含めて作業負荷が極めて大きい。超音波パルスを用いた方法では、遠心鋳造管の表面が曲面形状で且つ平滑ではないために、遠心鋳造管と超音波発信器との間に液体を介在させて超音波パルスを入射させなければならず、精度良く測定するためには測定に長時間が費やされる。又、放射線を用いた方法では測定時間は短いものの、放射性物質の取り扱いには安全衛生上の制約が多く、実用的ではない。
【０００７】
このように、従来の管軸方向の管厚測定方法は、測定に長時間を要したり、製品歩留まりの低下を来したりして、製造コストを上昇させる要因になっていた。又、鋼管、ポリエチレン管、及びレジンコンクリート管等の場合にも管軸方向の管厚を測定する際には、遠心鋳造管と同様の問題があり、簡便で且つ精度良く管軸方向の管厚を測定する手段が切望されていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製品歩留まりの低下を来すことなく、遠心鋳造管やポリエチレン管及びレジンコンクリート管等の管軸方向の管厚を迅速に且つ精度良く測定することのできる管厚測定装置及び管厚測定方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、遠心鋳造管は金型を用いた遠心鋳造方式により製造されていることから、遠心鋳造管の断面形状が真円に近い同心円であり、且つ、管軸方向の外径が一定しているため、遠心鋳造管の内径を管軸方向で連続して測定することで、管軸方向の管厚の変化を精度良く測定できるとの知見を得た。又、鋼管やポリエチレン管及びレジンコンクリート管も断面形状が真円に近い同心円であり、且つ、管軸方向の外径が一定しているため、遠心鋳造管と同様に、内径を管軸方向で連続して測定することで、管軸方向の管厚の変化を精度良く測定できるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、第１の発明に係る管厚測定装置は、２本のアームが外側に向かって山形状に連結され、その連結部に測定対象管の内面と接触する車輪が設けられた接触枝腕を円周方向に３組以上有する接触探索子が１本のシャフトに間隔を置いて２基設置された内径測定器本体と、この内径測定器本体の測定対象管内における位置を検出する位置検出手段と、前記内径測定器本体による測定データ並びに前記位置検出手段による測定データに基づいて測定対象管の管軸方向の管厚を求める演算手段と、を具備した管厚測定装置であって、前記接触枝腕は前記接触探索子の外側に向かって伸縮可能であり、この接触枝腕の伸縮量に基づいて測定対象管の内径を測定することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る管厚測定装置は、第１の発明において、前記接触枝腕は、前記シャフトに固定されて取り付けられた第１アームコネクターと、前記シャフトに摺動可能に取り付けられた第２アームコネクターと、第１アームコネクターにその一端が軸支された第１アームと、第２アームコネクターにその一端が軸支された第２アームと、第１アームの他端と第２アームの他端とが連結される位置に設置された車輪と、から構成され、前記接触探索子には、第２アームコネクターを常に第１アームコネクター側に移動させるように第２アームコネクターにその力が作用するバネが設置され、前記内径測定器本体には、第２アームコネクターの摺動量を検出する変位計が設置されており、前記車輪の測定対象管内径方向の位置変動によって生ずる第２アームコネクターの摺動量から測定対象管の内径を測定することを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明に係る管厚測定装置は、第１又は第２の発明において、前記測定対象管が、遠心鋳造設備により製造された遠心鋳造管であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明に係る管厚測定方法は、外側に向かって伸縮可能な接触枝腕を円周方向に３組以上有する接触探索子が管軸方向に２基設置された内径測定器本体を測定対象管の内部で移動させ、測定対象管の内面と接触しながら移動する接触枝腕の伸縮量に基づいて測定対象管の管軸方向の内径を測定し、この内径測定値と別途入力した測定対象管の外径値とから、測定対象管の管軸方向の管厚を求めることを特徴とするものである。
【００１４】
第５の発明に係る管厚測定方法は、第４の発明において、前記測定対象管が、遠心鋳造設備により製造された遠心鋳造管であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成の本発明に係る管厚測定装置及び管厚測定方法によれば、管軸方向の内径を測定するだけで、遠心鋳造管やポリエチレン管等の測定対象管の管軸方向の管厚分布を精度良く且つ迅速に測定することが可能となる。そして、非破壊検査であるために製品歩留まりの低下を来すこともない。
【００１６】
又、本発明に係る内径測定器本体には、測定対象管の内面と接触しつつ移動する接触探索子が管軸方向に間隔を置いて２基設置されているので、内径測定器本体の軸芯と測定対象管の軸芯とを常に一致させることができるため、接触探索子に設置された接触枝腕は常に測定対象管に対して垂直に接触する状態が保たれ、遠心鋳造管等の測定対象管の内径測定精度が向上し且つ維持される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施の形態を示す図であって、図１は、本発明に係る管厚測定装置の全体構成を示す概略図、図２は、図１に示す内径測定器本体の概略図、図３は、図２の側面図である。尚、ここでは、遠心鋳造管を測定対象管とした例で説明する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、本発明に係る管厚測定装置は、遠心鋳造管２２の内径を測定する内径測定器１と、この内径測定器１の主たる構成部位である内径測定器本体２の、遠心鋳造管２２内における位置を検出する位置検出手段として設置されたリニアエンコーダー１６と、内径測定器１による遠心鋳造管２２の内径測定データ並びにリニアエンコーダー１６による内径測定器本体２の位置測定データに基づいて、遠心鋳造管２２の管軸方向の管厚を算出する演算手段として設置された演算装置１９との、大別して３つの部分から構成されている。
【００１９】
内径測定器１は、遠心鋳造管２２の内面に接触して遠心鋳造管２２の内径に関するデータを採取する内径測定器本体２と、内径測定器本体２を遠心鋳造管２２内で移動させるための原動機２０と、内径測定器本体２と原動機２０とを連結する駆動用軸１５と、内径測定器本体２と駆動用軸１５とを連結する連結部１４と、原動機２０により作動して駆動用軸１５を直接駆動させる駆動用ローラー２１と、内径測定器本体２で採取したデータを入力して内径に換算する変換器１３とから構成されている。変換器１３の出力信号即ち内径測定値は、演算装置１９に入力されている。ここで、連結部１４は、内径測定器本体２の軸芯と駆動用軸１５の軸芯とが合致しなくても連結可能な構造になっている。尚、原動機２０及び駆動用ローラー２１は必ずしも必要ではなく、操作員が駆動用軸１５を持って人力により内径測定器本体２を移動させてもよい。又、駆動用ローラー２１の替わりに牽引用のロープ及びワイヤー等を用いてもよい。
【００２０】
内径測定器本体２は、その軸芯に設置されたシャフト５と、このシャフト５に間隔を置いて設置された２基の接触探索子３，３と、シャフト５に固定した設置された変位計１２とから構成されている。変位計１２による測定データは、ケーブル２３を介して前述の変換器１３に入力されている。
【００２１】
接触探索子３は、図３に示すようにシャフト５の円周方向等間隔に設置された３組の接触枝腕４と、接触枝腕４が常に外側に向かって伸びるようにその力が働く収縮バネ１１とから構成されている。本実施の形態では、接触枝腕４をシャフト５の円周方向で１２０度の等間隔に３組設置しているが、３組に限るわけではなく、隣り合う接触枝腕４との円周方向の間隔が１８０度以上でない条件であるならば、３組以上の幾つであってもよい。但し、遠心鋳造管２２の断面形状は真円に近い同心円であるため、接触枝腕４が３組でもシャフト５の軸芯は遠心鋳造管２２の軸芯に合致し、十分精度良く内径を測定することができる。又、接触枝腕４を数多く設置すると、装置が複雑化して製造費が上昇するが、３組の場合にはこのようなことはない。尚、隣り合う接触枝腕４との円周方向の間隔が１８０度以上の場合には、内径測定器本体２の軸芯と遠心鋳造管２２の軸芯とが一致しなくなるために好ましくない。
【００２２】
接触枝腕４は、シャフト５に固定されて取り付けられた第１アームコネクター６と、シャフト５に摺動可能に取り付けられた第２アームコネクター７と、第１アームコネクター６にその一端が軸支された第１アーム８と、第２アームコネクター７にその一端が軸支された第２アーム９と、第１アーム８の他端と第２アーム９の他端とが連結される位置に設置された車輪１０とから構成されている。
【００２３】
前述した収縮バネ１１は、第１アームコネクター６と第２アームコネクター７とに連結されており、摺動可能な第２アームコネクター７を常に第１アームコネクター６側に引っ張るようにその力が作用している。即ち、第１アーム８と第２アーム９とが外側に向かって山形状に連結され、その連結部に車輪１０が設けられた接触枝腕４が常に外側に向かって伸びるように収縮バネ１１の力が作用するため、接触枝腕４の先端に設置された車輪１０が常に遠心鋳造管２２の内面に接触した状態を維持することができる。
【００２４】
尚、本実施の形態では収縮バネ１１を用いているが、第２アームコネクター７の外側に反撥バネを設け、第２アームコネクター７を常に第１アームコネクター６側に押し付けるようにしてもよい。但し、反撥バネの場合には、収縮バネ１１の場合に比べて接触探索子３の管軸方向長さが長くなり、内径測定器本体２の遠心鋳造管２２への一方向からの挿入のみでは管厚を測定できない範囲が長くなるため、収縮バネ１１を用いることが好ましい。
【００２５】
遠心鋳造管２２の内面に接触する車輪１０とシャフト５の軸芯との距離が、遠心鋳造管２２の管厚の変化により変動すると、接触枝腕４は外側又は内側に伸縮し、この伸縮により第２アームコネクター７がシャフト５を管軸方向に摺動する。前述した変位計１２は、この第２アームコネクター７の管軸方向の摺動量を測定している。このように、第２アームコネクター７の管軸方向の摺動量を変位計１２により測定し、変換器１３によって管軸方向の摺動量を内径方向の変位量に変換することで、遠心鋳造管２２の内径を測定することができる。第２アームコネクター７の摺動量の測定は、片方の接触探索子３の第２アームコネクター７のみでよい。
【００２６】
ここで、第２アームコネクター７の管軸方向の摺動量を内径方向の変位量へ変換する方法は、次のようにして行うことができる。
【００２７】
即ち、図４にアームの移動状況を概念的に示すように、遠心鋳造管２２の内径がｈだけ減少すると、アームの支点Ａはｆだけ移動する。ここで、支点Ａを固定して考えると、図５に示すアームの移動状況模式図のように、点Ｏを中心として点Ｃがｈだけ下がったときの水平方向移動量ｆを求めることになる。
【００２８】
図４及び図５において、Ｈ：基準内径でのアーム高さ、ｈ：アーム高さの変化量、Ｌ：アーム長さ、ｆ：アームのスライド量とし、更に、図５におけるアームの端部点Ｃの水平方向位置をｘＯとすると、下記の（１）式及び（２）式が得られる。ここでｈは、基準内径に対して内径が小さくなる場合に負の数値、大きくなる場合に正の数値である。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【数２】
【００３１】
（１）式のｘＯを（２）式に代入した下記の（３）式により、ｆを求めることができる。但し、実際には片側のアーム（第１アーム８）を固定しているので、第２アーム９のスライド量即ち第２アームコネクター７の摺動量は２ｆとなる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
変位計１２は（３）式によるスライド量ｆの二倍の値を測定しているので、測定した摺動量に１／２を乗算した数値をｆとして（３）式に代入することで、変化量ｈ即ち基準内径に対する実際の内径の変化量を求めることができる。
【００３４】
連結部１４には、リニアエンコーダー１６から伸びるワイヤー１７が取り付けられており、内径測定器本体２の移動に伴って生ずるワイヤー１７の送り出し量の変化に基づくリニアエンコーダー１６の測定データが変換器１８に入力され、変換器１８ではリニアエンコーダー１６の測定データが遠心鋳造管２２における内径測定器本体２の位置に換算される。変換器１８の出力信号即ち内径測定器本体２の位置測定値は、演算装置１９に入力されている。尚、図１では、変換器１３、変換器１８、演算装置１９がそれぞれ独立しているが、これらをまとめて１つの装置としてもよい。
【００３５】
このように構成される管厚測定装置により遠心鋳造管２２の管軸方向の管厚を測定するに際しては、内径測定器本体２を遠心鋳造管２２の内部に挿入し、この内径測定器本体２を適宜の速度で遠心鋳造管２２の内部で移動させ、変位計１２により第２アームコネクター７の摺動量を連続的又は断続的に測定し、この測定データに基づき変換器１３により遠心鋳造管２２の管軸方向各位置での内径を求める。同時に、リニアエンコーダー１６及び変換器１８により、遠心鋳造管２２の管軸方向での内径測定位置を測定する。これらの測定データは演算装置１９に送信される。一方、演算装置１９には遠心鋳造管２２の外径値を予め入力しておく。
【００３６】
演算装置１９は、送信された内径測定値に基づき、下記の（４）式により管厚を算出する。この場合、遠心鋳造管２２の外径値は、製品規格の一定値として入力しても、又、遠心鋳造管２２の外径をノギス等の測定器により測定し、その測定値を入力してもよい。遠心鋳造管２２の管軸方向に或る間隔で外径を実測し、実測しない範囲は両側の実測値から類推した数値（例えば２点間を直線で結んで各測定位置の外径を求める）を外径値として入力することで、より正確に管軸方向の管厚分布を測定することができる。
【００３７】
【数４】
【００３８】
このように、本発明に係る管厚測定装置によれば、切断等による製品歩留まりの低下を来すことなく、遠心鋳造管２２の管軸方向の管厚分布を精度良く且つ迅速に測定することが可能となる。又、本発明に係る内径測定器本体２には、遠心鋳造管２２の内面と接触しつつ移動する接触探索子３が管軸方向に間隔を置いて２基設置されているので、内径測定器本体２の軸芯と遠心鋳造管２２の軸芯とを常に一致させることができるため、接触枝腕４が常に遠心鋳造管２２に対して垂直に接触する状態が保たれ、測定精度が向上し且つ維持される。
【００３９】
尚、上記説明では、測定対象管として遠心鋳造管２２の例で説明したが、本発明に係る管厚測定装置は遠心鋳造管用に限るわけではなく、遠心鋳造管以外にも鋼管、ポリエチレン管、レジンコンクリート管等を測定対象管とすることができる。この場合、前述した遠心鋳造管２２の場合と全く同一方法によって、これらの管軸方向の管厚を測定することができる。
【００４０】
【実施例】
遠心鋳造された長さ５ｍの鋳鉄管を用いて、本発明に係る管厚測定装置により管軸方向の管厚を測定した。鋳鉄管形状の規格値は、外径が１６９±１．５ｍｍ、管厚が７．５ｍｍ（但し最低６．５ｍｍ）である。鋳鉄管内に内径測定器本体を挿入し、０．１ｍ／秒の速度で移動させながら、１０ｍｍ間隔で内径を測定した。この場合、再現性を確認するために同一鋳鉄管を繰り返し測定した。又、管端ではノギスにより管厚を実測し、本発明に係る管厚測定装置による測定値と対比した。鋳鉄管の外径をノギスにより測定し、この測定値を外径値として演算装置に入力した。演算装置としては市販のパソコンを用いた。
【００４１】
その結果、本発明に係る管厚測定装置の繰り返し再現性は０．２ｍｍ（３σ）であり、周方向に測定位置をずらしても同程度のばらつきに収まっていた。又、管端部におけるノギスによる管厚実測値と本発明に係る管厚測定装置による測定値との差は±０．２ｍｍ以内に収まっていた。従って、鋳鉄管を切断して対比していないものの、鋳鉄管の中央部も精度良く測定することができたと推定された。このように、本発明に係る管厚測定装置により極めて精度良く且つ迅速に管軸方向の管厚を測定できることが分かった。
【００４２】
鋳鉄管の管軸方向の管厚分布は、鋳造の開始側である「受け口」側から徐々に薄くなり、最後の「押し湯」により挿し口側の管端部が一転して厚くなっていることが確認された。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る管厚測定装置によれば、切断等による製品歩留まりの低下を来すことなく、遠心鋳造管やポリエチレン管等の測定対象管の管軸方向の管厚分布を精度良く且つ迅速に測定することが可能となる。又、本発明に係る内径測定器本体には、測定対象管の内面と接触しつつ移動する接触探索子が管軸方向に間隔を置いて２基設置されているので、内径測定器本体の軸芯と測定対象管の軸芯とを常に一致させることができるため、接触探索子に設置された接触枝腕は常に測定対象管に対して垂直に接触する状態が保たれ、内径測定精度が向上し且つ維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、本発明に係る管厚測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す内径測定器本体の概略図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】アームの移動状況を概念的に示す図である。
【図５】アームの移動状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 内径測定器
２ 内径測定器本体
３ 接触探索子
４ 接触枝腕
５ シャフト
６ 第１アームコネクター
７ 第２アームコネクター
８ 第１アーム
９ 第２アーム
１０ 車輪
１１ 収縮バネ
１２ 変位計
１３ 変換器
１４ 連結部
１５ 駆動用軸
１６ リニアエンコーダー
１７ ワイヤー
１８ 変換器
１９ 演算装置
２０ 原動機
２１ 駆動用ローラー
２２ 遠心鋳造管
２３ ケーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a pipe thickness in a pipe axis direction such as a centrifugally cast pipe, a steel pipe, a polyethylene pipe, and a resin concrete pipe.
[0002]
[Prior art]
A centrifugal casting facility that manufactures a centrifugal cast pipe such as a ductile cast iron pipe includes a mold that rotates about its axis, a casting cart on which the mold is mounted, and a casting machine that supplies molten metal into the mold. A pan and a pouring gutter for pouring the molten metal supplied from the casting ladle into the mold are provided. By moving the mold to the opposite side of the casting ladle together with the casting cart while pouring the molten metal, the poured molten metal is solidified sequentially, and a centrifugally cast tube is manufactured directly from the molten metal.
[0003]
The casting ladle is a so-called "triangular ladle" in which the vertical cross-sectional shape passing through the tap hole is fan-shaped so that the surface area of the molten metal in the casting ladle when tilted becomes substantially constant. , The molten metal pouring amount from the casting ladle is controlled to be substantially constant. Then, by moving the mold at a constant speed except for the casting start time and the casting end time, a fixed amount of molten metal is supplied to each part in the mold, and the thickness of the manufactured centrifugally cast pipe is adjusted to the pipe axis. The direction is controlled to a predetermined value.
[0004]
However, there is a difference in the molten metal temperature between the casting start stage and the casting ending stage, and when this temperature difference is large, a difference occurs in the molten metal flow on the pouring gutter, and the molten metal supply amount is not constant, A difference may occur in the tube thickness of the centrifugally cast tube to be cast in the tube axis direction. There is no problem if the variation of the pipe thickness is within the specification, but if it exceeds the specification range, it must be made into waste and redissolved. In order to prevent this, it is necessary to investigate the pipe thickness distribution in the pipe axis direction of the centrifugally cast pipe that has been cast, and feed back the result of the check to the casting conditions to maintain the pipe thickness within the standard.
[0005]
Conventionally, as a method of measuring the pipe thickness distribution of a centrifugally cast pipe in the pipe axis direction, a method of cutting a centrifugally cast pipe into several pieces in the pipe axis direction and measuring the pipe thickness in a cross section with a vernier caliper or an ultrasonic wave is used. A method in which a pulse is made incident on a centrifugally cast tube and measured from the reflected echo, or a method in which radiation is transmitted through the centrifugally cast tube and measured from the amount of radiation attenuation has been performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of cutting the centrifugally cast tube, the cut centrifugally cast tube must be turned into waste, which causes a decrease in product yield. In addition, the hardened centrifugal casting tube must be cut, and the work load including the cutting time and the cutting device is extremely large. In the method using ultrasonic pulses, since the surface of the centrifugal casting tube has a curved surface and is not smooth, a liquid must be interposed between the centrifugal casting tube and the ultrasonic transmitter to make the ultrasonic pulse incident. Rather, it takes a long time to measure with high accuracy. In addition, although the measurement time is short in the method using radiation, handling of radioactive materials has many safety and health restrictions and is not practical.
[0007]
As described above, the conventional method for measuring the pipe thickness in the pipe axis direction requires a long time for the measurement or lowers the product yield, thereby increasing the manufacturing cost. Also, in the case of steel pipe, polyethylene pipe, resin concrete pipe, etc., when measuring the pipe thickness in the pipe axis direction, there is the same problem as the centrifugally cast pipe, and the pipe thickness in the pipe axis direction is simple and accurate. There has been a long-awaited need for a means for measuring the
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to rapidly reduce the thickness of a pipe in the axial direction of a centrifugally cast pipe, a polyethylene pipe, a resin concrete pipe, or the like without lowering the product yield. It is an object of the present invention to provide a tube thickness measuring device and a tube thickness measuring method capable of performing accurate and accurate measurement.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above problems. As a result, since the centrifugally cast tube is manufactured by a centrifugal casting method using a mold, the cross-sectional shape of the centrifugally cast tube is a concentric circle close to a perfect circle, and the outer diameter in the tube axis direction is constant. Therefore, it has been found that by continuously measuring the inner diameter of the centrifugally cast pipe in the pipe axis direction, it is possible to accurately measure the change in pipe thickness in the pipe axis direction. Also, steel pipes, polyethylene pipes and resin concrete pipes have concentric circles whose cross-sectional shapes are close to perfect circles, and have a constant outer diameter in the pipe axis direction. It has been found that by continuously measuring, a change in tube thickness in the tube axis direction can be accurately measured.
[0010]
The present invention has been made based on the above findings. In the tube thickness measuring device according to the first invention, two arms are connected in a mountain shape toward the outside, and the connecting portion contacts the inner surface of the pipe to be measured. Inner diameter measuring device main body in which two contact probes having three or more sets of contact branch arms provided in the circumferential direction provided with wheels to be mounted are installed on a single shaft at an interval, and an object to be measured by the inner diameter measuring device main body A pipe comprising: a position detecting means for detecting a position in the pipe; and a calculating means for calculating a pipe thickness in a pipe axis direction of the pipe to be measured based on measurement data by the inner diameter measuring device main body and measurement data by the position detection means. A thickness measuring device, wherein the contact arm is extendable toward the outside of the contact probe, and measures the inner diameter of the pipe to be measured based on the amount of expansion and contraction of the contact arm. It is.
[0011]
In the tube thickness measuring device according to a second invention, in the first invention, the contact arm is a first arm connector fixedly attached to the shaft, and a second arm connector slidably attached to the shaft. A two-arm connector, a first arm having one end pivotally supported by the first arm connector, a second arm having one end pivotally supported by the second arm connector, and the other end of the first arm and the second arm. A wheel installed at a position where the other end is connected to the second arm connector so that the second arm connector always moves to the first arm connector side. A working spring is installed, and a displacement meter for detecting a sliding amount of the second arm connector is installed on the inner diameter measuring device main body. It is characterized in that for measuring the inner diameter of the measurement target tube from sliding amount of the second arm connector.
[0012]
A tube thickness measuring apparatus according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, the pipe to be measured is a centrifugally cast pipe manufactured by centrifugal casting equipment.
[0013]
The pipe thickness measuring method according to a fourth aspect of the present invention is to measure an inner diameter measuring device main body in which two contact seekers having three or more sets of contact branch arms extending and contracting outward in a circumferential direction are installed in a pipe axis direction. Move the inside of the target pipe, measure the inner diameter of the pipe to be measured in the pipe axis direction based on the amount of expansion and contraction of the contact branch arm that moves while contacting the inner surface of the pipe to be measured, and measure this inner diameter measured value and separately input The pipe thickness of the pipe to be measured in the pipe axis direction is obtained from the outer diameter value of the pipe to be measured.
[0014]
A pipe thickness measuring method according to a fifth invention is the pipe thickness measuring method according to the fourth invention, wherein the pipe to be measured is a centrifugally cast pipe manufactured by a centrifugal casting facility.
[0015]
According to the pipe thickness measuring apparatus and the pipe thickness measuring method according to the present invention having the above-described configuration, the pipe thickness distribution in the pipe axis direction of a pipe to be measured, such as a centrifugally cast pipe or a polyethylene pipe, is measured only by measuring the inner diameter in the pipe axis direction. Can be measured accurately and quickly. In addition, since the inspection is a non-destructive inspection, the product yield does not decrease.
[0016]
In addition, the inner diameter measuring instrument body according to the present invention is provided with two contact probes that move while being in contact with the inner surface of the measurement target pipe at an interval in the pipe axis direction. Since the core and the axis of the pipe to be measured can always be made coincident, the contact arm set on the contact searcher is always kept in vertical contact with the pipe to be measured. The accuracy of measuring the inner diameter of the pipe to be measured is improved and maintained.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire configuration of a tube thickness measuring device according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a schematic view of the vessel main body, and FIG. 3 is a side view of FIG. Here, an example will be described in which a centrifugally cast tube is used as a tube to be measured.
[0018]
As shown in FIGS. 1 to 3, an inner diameter measuring device 1 for measuring the inner diameter of a centrifugally cast pipe 22 and an inner diameter measuring device main body which is a main constituent part of the inner diameter measuring device 1 are provided. 2, a linear encoder 16 installed as a position detecting means for detecting a position in the centrifugal casting tube 22, an inner diameter measurement data of the centrifugal casting tube 22 by the inner diameter measuring device 1, and a position of the inner diameter measuring device main body 2 by the linear encoder 16. It is roughly composed of three parts, and an arithmetic unit 19 installed as arithmetic means for calculating the pipe thickness of the centrifugally cast pipe 22 in the pipe axis direction based on the measurement data.
[0019]
The inner diameter measuring device 1 includes an inner diameter measuring device main body 2 that comes into contact with the inner surface of the centrifugal casting tube 22 and collects data on the inner diameter of the centrifugal casting tube 22, and a device that moves the inner diameter measuring device main body 2 within the centrifugal casting tube 22. A motor 20, a driving shaft 15 for connecting the inner diameter measuring device main body 2 to the motor 20, a connecting portion 14 for connecting the inner diameter measuring device main body 2 to the driving shaft 15, and a driving shaft operated by the motor 20; The drive roller 21 directly drives the drive roller 15, and a converter 13 that inputs data collected by the inner diameter measuring device main body 2 and converts the data into an inner diameter. The output signal of the converter 13, that is, the measured value of the inner diameter is input to the arithmetic unit 19. Here, the connecting portion 14 has a structure capable of connecting even if the axis of the inner diameter measuring device main body 2 does not match the axis of the driving shaft 15. Note that the prime mover 20 and the driving roller 21 are not always necessary, and the operator may move the inner diameter measuring device main body 2 with the driving shaft 15 by human power. Further, instead of the driving roller 21, a rope or a wire for towing may be used.
[0020]
The inner diameter measuring device main body 2 includes a shaft 5 installed on its axis, two contact probes 3 and 3 arranged at an interval from the shaft 5, and a displacement meter fixed to the shaft 5. 12. Data measured by the displacement meter 12 is input to the above-described converter 13 via the cable 23.
[0021]
As shown in FIG. 3, the contact search element 3 has three sets of contact branch arms 4 installed at equal intervals in the circumferential direction of the shaft 5, and the force acts so that the contact branch arm 4 always extends outward. It is composed of a contraction spring 11. In the present embodiment, three sets of the contact arm 4 are installed at equal intervals of 120 degrees in the circumferential direction of the shaft 5, but the number is not limited to three, and the circumference of the adjacent contact arm 4 is not limited to three. If the interval in the direction is not more than 180 degrees, any number of three or more sets may be used. However, since the cross-sectional shape of the centrifugally cast pipe 22 is a concentric circle close to a perfect circle, even with three sets of contact branch arms 4, the axis of the shaft 5 matches the axis of the centrifugally cast pipe 22, and the inner diameter is measured with sufficient accuracy. can do. Further, if a large number of contact arm arms 4 are provided, the apparatus becomes complicated and the manufacturing cost increases, but this does not occur in the case of three sets. If the interval between the adjacent contact arm 4 in the circumferential direction is 180 degrees or more, it is not preferable because the axis of the inner diameter measuring device main body 2 and the axis of the centrifugal casting tube 22 do not match.
[0022]
The contact arm 4 includes a first arm connector 6 fixedly attached to the shaft 5, a second arm connector 7 slidably attached to the shaft 5, and one end of the first arm connector 6 supported by the first arm connector 6. The first arm 8, the second arm 9, one end of which is pivotally supported by the second arm connector 7, and a position where the other end of the first arm 8 is connected to the other end of the second arm 9. And the wheels 10 formed.
[0023]
The above-described contraction spring 11 is connected to the first arm connector 6 and the second arm connector 7, and its force acts so as to always pull the slidable second arm connector 7 toward the first arm connector 6. are doing. That is, the first arm 8 and the second arm 9 are connected to each other in a mountain shape toward the outside, and the contact branch arm 4 provided with the wheel 10 at the connection portion of the contraction spring 11 is always extended outward. Since the force acts, the wheel 10 installed at the tip of the contact arm 4 can always maintain the state in which the wheel 10 is in contact with the inner surface of the centrifugal casting tube 22.
[0024]
Although the contraction spring 11 is used in the present embodiment, a rebound spring may be provided outside the second arm connector 7 so that the second arm connector 7 is always pressed against the first arm connector 6. However, in the case of the repulsion spring, the length of the contact search element 3 in the tube axis direction is longer than that of the contraction spring 11, and the insertion of the inner diameter measuring device main body 2 into the centrifugally cast tube 22 from only one direction is not sufficient. It is preferable to use the contraction spring 11 because the range where the tube thickness cannot be measured becomes long.
[0025]
If the distance between the wheel 10 contacting the inner surface of the centrifugally cast tube 22 and the axis of the shaft 5 fluctuates due to a change in the tube thickness of the centrifugally cast tube 22, the contact arm 4 expands or contracts outward or inward. The second arm connector 7 slides the shaft 5 in the tube axis direction. The displacement meter 12 measures the sliding amount of the second arm connector 7 in the tube axis direction. As described above, the sliding amount of the second arm connector 7 in the tube axis direction is measured by the displacement meter 12, and the sliding amount in the tube axis direction is converted into the displacement amount in the inner diameter direction by the converter 13. Can be measured. The measurement of the sliding amount of the second arm connector 7 may be performed only by the second arm connector 7 of one contact search element 3.
[0026]
Here, the method of converting the sliding amount of the second arm connector 7 in the tube axis direction into the displacement amount in the inner diameter direction can be performed as follows.
[0027]
That is, as shown conceptually in FIG. 4, the movement state of the arm, when the inner diameter of the centrifugal casting tube 22 decreases by h, the fulcrum A of the arm moves by f. Here, assuming that the fulcrum A is fixed, the horizontal movement amount f when the point C is lowered by h around the point O as shown in the schematic diagram of the movement state of the arm shown in FIG. .
[0028]
4 and 5, H is the arm height at the reference inner diameter, h is the amount of change in the arm height, L is the arm length, f is the sliding amount of the arm, and the end point of the arm in FIG. When the horizontal position of the C and x O, (1) and equation (2) below is obtained. Here, h is a negative value when the inner diameter is smaller than the reference inner diameter, and a positive value when the inner diameter is larger than the reference inner diameter.
[0029]
(Equation 1)
[0030]
(Equation 2)
[0031]
(1) (3) below was substituted for x O (2) where the expression can be obtained f. However, since one arm (first arm 8) is actually fixed, the sliding amount of the second arm 9, that is, the sliding amount of the second arm connector 7 is 2f.
[0032]
[Equation 3]
[0033]
Since the displacement meter 12 measures a value twice as large as the sliding amount f according to the equation (3), a value obtained by multiplying the measured sliding amount by 1/2 is substituted into the equation (3) as f to obtain a change. The quantity h, ie the amount of change of the actual inner diameter with respect to the reference inner diameter, can be determined.
[0034]
A wire 17 extending from the linear encoder 16 is attached to the connecting portion 14, and measurement data of the linear encoder 16 based on a change in the sending amount of the wire 17 caused by movement of the inner diameter measuring device main body 2 is transmitted to the converter 18. Input, the converter 18 converts the measurement data of the linear encoder 16 into the position of the inner diameter measuring device main body 2 in the centrifugal casting tube 22. The output signal of the converter 18, that is, the position measurement value of the inner diameter measuring device main body 2 is input to the arithmetic unit 19. In FIG. 1, the converter 13, the converter 18, and the arithmetic unit 19 are independent of each other, but these may be combined into one device.
[0035]
When measuring the tube thickness of the centrifugal casting tube 22 in the tube axis direction by the tube thickness measuring device thus configured, the inner diameter measuring device main body 2 is inserted into the centrifugal casting tube 22 and the inner diameter measuring device main body 2 is inserted. Is moved at an appropriate speed inside the centrifugal casting tube 22, the displacement of the second arm connector 7 is measured continuously or intermittently by the displacement meter 12, and the centrifugal casting tube 22 is Find the inner diameter at each position in the tube axis direction. At the same time, the linear encoder 16 and the converter 18 measure the inner diameter measurement position of the centrifugally cast tube 22 in the tube axis direction. These measurement data are transmitted to the arithmetic unit 19. On the other hand, the outer diameter value of the centrifugal casting tube 22 is input to the arithmetic unit 19 in advance.
[0036]
The arithmetic unit 19 calculates the tube thickness by the following equation (4) based on the transmitted inner diameter measurement value. In this case, the outer diameter of the centrifugally cast pipe 22 may be input as a constant value of the product standard, or the outer diameter of the centrifugally cast pipe 22 may be measured with a measuring instrument such as a caliper, and the measured value may be input. Is also good. The outer diameter is actually measured at a certain interval in the pipe axis direction of the centrifugally cast pipe 22, and the range not measured is a numerical value estimated from the measured values on both sides (for example, the outer diameter of each measurement position is obtained by connecting two points with a straight line). Is input as the outer diameter value, the pipe thickness distribution in the pipe axis direction can be measured more accurately.
[0037]
(Equation 4)
[0038]
As described above, according to the pipe thickness measuring apparatus according to the present invention, it is possible to accurately and quickly measure the pipe thickness distribution in the pipe axis direction of the centrifugally cast pipe 22 without lowering the product yield due to cutting or the like. Becomes possible. Further, the inner diameter measuring device body 2 according to the present invention is provided with two contact probes 3 which move while being in contact with the inner surface of the centrifugal casting tube 22 at intervals in the tube axis direction. Since the axis of the main body 2 and the axis of the centrifugal casting tube 22 can always be matched, the state where the contact branch arm 4 is always in vertical contact with the centrifugal casting tube 22 is maintained, and the measurement accuracy is improved. And is maintained.
[0039]
In the above description, the example of the centrifugally cast pipe 22 has been described as the measurement target pipe. However, the pipe thickness measuring device according to the present invention is not limited to the centrifugally cast pipe, but also includes a steel pipe, a polyethylene pipe, and a centrifugally cast pipe. A resin concrete pipe or the like can be used as a pipe to be measured. In this case, the pipe thickness in the pipe axis direction can be measured by exactly the same method as that of the centrifugally cast pipe 22 described above.
[0040]
【Example】
Using a centrifugally cast 5 m long cast iron pipe, the pipe thickness in the pipe axis direction was measured by the pipe thickness measuring apparatus according to the present invention. The standard values for the shape of the cast iron tube are an outer diameter of 169 ± 1.5 mm and a tube thickness of 7.5 mm (at least 6.5 mm). The inner diameter measuring instrument body was inserted into a cast iron tube, and the inner diameter was measured at 10 mm intervals while moving at a speed of 0.1 m / sec. In this case, the same cast iron tube was repeatedly measured to confirm reproducibility. At the end of the tube, the thickness of the tube was measured with a vernier caliper, and compared with the value measured by the tube thickness measuring device according to the present invention. The outer diameter of the cast iron pipe was measured with a vernier caliper, and the measured value was input as an outer diameter value to the arithmetic unit. A commercially available personal computer was used as the arithmetic unit.
[0041]
As a result, the reproducibility of the tube thickness measuring apparatus according to the present invention was 0.2 mm (3σ), and the variation was within the same range even if the measurement position was shifted in the circumferential direction. The difference between the measured value of the pipe thickness at the pipe end by a caliper and the value measured by the pipe thickness measuring apparatus according to the present invention was within ± 0.2 mm. Therefore, it was presumed that although the cast iron pipe was cut and not compared, the central part of the cast iron pipe could also be accurately measured. As described above, it was found that the pipe thickness measurement apparatus according to the present invention can measure the pipe thickness in the pipe axis direction extremely accurately and quickly.
[0042]
The pipe thickness distribution of the cast iron pipe in the pipe axis direction becomes gradually thinner from the "reception port" side, which is the starting side of casting, and the pipe end on the insertion port side is turned thicker by the last "feeder". It was confirmed that.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the pipe thickness measuring apparatus according to the present invention, the pipe thickness distribution in the pipe axis direction of a pipe to be measured such as a centrifugally cast pipe or a polyethylene pipe without lowering the product yield due to cutting or the like. Can be measured accurately and quickly. In addition, the inner diameter measuring instrument body according to the present invention is provided with two contact probes that move while being in contact with the inner surface of the measurement target pipe at an interval in the pipe axis direction. Since the core and the axis of the pipe to be measured can always be matched, the contact arm installed on the contact probe always keeps vertical contact with the pipe to be measured, improving the accuracy of inner diameter measurement. And maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a schematic view showing an entire configuration of a tube thickness measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an inner diameter measuring device main body shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a side view of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a movement state of an arm.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a movement state of an arm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner diameter measuring device 2 Inner diameter measuring device main body 3 Contact searcher 4 Contact branch arm 5 Shaft 6 First arm connector 7 Second arm connector 8 First arm 9 Second arm 10 Wheel 11 Shrink spring 12 Displacement meter 13 Converter 14 Connection Unit 15 drive shaft 16 linear encoder 17 wire 18 converter 19 arithmetic unit 20 prime mover 21 drive roller 22 centrifugal casting tube 23 cable
