JP2006272365A - Ｕｏｅ鋼管の管端矯正設備および管端矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業能率良く、高精度に矯正して、近年の真円度規定範囲内におさめること。
【解決手段】 ＵＯＥ鋼管Ｐの管端を内周側から外周側に押し広げる矯正器４を有する管端矯正設備である。ＵＯＥ鋼管Ｐを周方向に回転するターニングローラ３ａ，３ｂと、このターニングローラ３ａ，３ｂの回転と矯正器４の矯正を制御する制御器２を備える。制御器２は、ＵＯＥ鋼管Ｐの少なくとも外径情報１１を入力する入力部２ａと、この外径情報１１から真円度を算出する演算部２ｂと、この演算部２ｂで算出した真円度と外径情報１１から、矯正位置を矯正器４の位置に合わせるべく、ターニングローラ３ａ，３ｂを回転制御し、かつ、真円度と外径情報１１から求めた矯正量にしたがって矯正器４を動作させる制御部２ｃを有する。
【効果】 自動化あるいは半自動化により生産性の向上が図れ、作業者によるばらつきを抑えて精度の高い矯正が可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管製造時における真円度の規定外れを、自動あるいは半自動で矯正する管端矯正設備、および、この管端矯正設備を用いた管端矯正方法に関するものである。

ＵＯＥ鋼管は鋼板を曲げて溶接することによって製造するため、（最大径―最小径）／（公称径）で規定される真円度が、ある程度の範囲でばらつくことは避けられない。しかしながら、この真円度のばらつきが規定範囲より大きいと管同士を溶接する際、ずれてしまって溶接が行えなくなる。

従って、ＵＯＥ鋼管の製造時には、曲げ矯正と共に真円度の矯正も行われるが、このうち、真円度の矯正は、作業者がノギス等を用いて手作業で外径を測定した後、その測定値に応じて、管端の内面からジャッキで押し広げることで行っている。その際、矯正位置および押し広げ量の決定は作業者の経験に頼っている。
特開平１−２８４４２６号公報

しかしながら、特許文献１で開示されたような、すべてを手作業で行う矯正では、作業能率が悪い。また、近年、周溶接における施工能率向上のため、ＵＯＥ鋼管の真円度規定が厳格化されてきているので、前記のような作業者に頼る作業では、真円度の規定範囲を外れるものが多くなってきている。

本発明が解決しようとする問題点は、従来のＵＯＥ鋼管における真円度の矯正では、作業能率が悪く、また、ＵＯＥ鋼管の真円度規定が厳格化されてきている近年では、真円度の規定範囲を外れるものが多くなってきているという点である。

本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備は、
矯正作業を、作業能率良く、しかも高精度に行って、近年の厳格化されてきている真円度の規定範囲内におさめるために、
ＵＯＥ鋼管の管端を内周側から外周側に押し広げる矯正器を有する管端矯正設備であって、
ＵＯＥ鋼管を周方向に回転する回転機構と、
この回転機構の回転動作と前記矯正器の矯正動作を制御する制御器を備え、
前記制御器は、
ＵＯＥ鋼管の少なくとも外径情報を入力する入力部と、
この入力された前記外径情報から真円度を算出する演算部と、
この演算部で算出した真円度と前記外径情報から、矯正位置を前記矯正器の位置に合わせるべく、前記回転機構を回転制御し、かつ、前記真円度と外径情報から求めた矯正量にしたがって前記矯正器を動作させる制御部を有することを最も主要な特徴としている。

前記本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備において、前記制御部に、前記演算部で算出した真円度が規定範囲内か否かを判断し、規定範囲外の場合のみ、当該位置の矯正を行わせる機能を、さらに備えさせた場合には、真円度が規定範囲外の場合のみ矯正することになるので、最適な真円度でなくても規定範囲内の場合には、真円度の矯正が不要になって、さらに作業能率が良くなる。

前記本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備において、ＵＯＥ鋼管の外径測定装置をさらに備えさせた場合は、外径測定も自動化でき、一連の作業の全自動化が達成できる。

また、前記本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備において、前記制御部における矯正量の算出を、外径情報と製品情報に基づいて行うようにすれば、より精度の高い矯正が可能となる。

また、前記何れかの本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備を用いて管端の矯正を行う場合において、全ての測定位置における真円度が規定範囲内におさまるまで、ＵＯＥ鋼管の外径測定に基づく矯正作業を繰り返すようにすれば、より精度の高い矯正が可能となる。これが本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正方法である。

本発明によれば、ＵＯＥ鋼管の真円度矯正を、自動化あるいは半自動化できるので、生産性の向上が図れる。また、自動化あるいは半自動化により、作業者によるばらつきを抑えることができる。さらに、自動で押し広げ量を補正するので、精度の高い矯正が可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備の構成要素である、外径測定装置１の一例を示す概略図である。

この外径測定装置１は、製造されたＵＯＥ鋼管（以下、単に鋼管という。）Ｐの管端部外周面と相対すべく、アーム１ａによって支持された、たとえば２個で対をなす接触式のセンサー１ｂと、前記管端部外周面の周りを１周スキャンさせるべく、これらのセンサー１ｂを回転させる回転源１ｃとから構成されている。

そして、前記センサー１ｂが、鋼管Ｐの管端部外周面を１周スキャンすることで、鋼管Ｐの管端部外周の形状を測定し、管端部における最大径と最小径、および、最小径位置（溶接部からの角度）を得るようになっている。

なお、このセンサー１ｂはセンサー自身の損傷防止、鋼管Ｐの外面の疵発生防止の観点から非接触タイプのものでも良いことは言うまでもない。

前記外径測定装置１によって測定した、前記管端部における最大径と最小径、および、最小径位置（以下、外径情報１１という。）は、図２のブロック図に示すように、制御器２の入力部２ａに手作業あるいは自動で入力され、この入力部２ａに入力された外径情報１１に基づいて演算部２ｂでは、各測定位置における真円度を算出する。

なお、真円度の算出には、鋼管Ｐの公称径が必要であるが、この公称径などの製品情報は、図２の例のように、前記外径情報１１と共に、入力部２ａに入力しても良いが、前記管端部における最大径と最小径から推定しても良い。なお、図２中の１２は製品情報が入力された製品情報データベースを示す。

そして、前記演算部２ｂで算出した各測定位置における真円度は、制御部２ｃに出力され、制御部２ｃでは各真円度が規定範囲内か規定範囲外かを判断する。

そして、規定範囲外と判断した場合には、制御部２ｄでは、当該真円度と、前記入力部２ａから送られてきた外径情報１１に基づいて、鋼管Ｐの矯正位置を求め、鋼管Ｐの位置合せを行う。

矯正位置への鋼管Ｐの位置合せは、鋼管Ｐの溶接ビードＰｂを検出した後、鋼管Ｐの外径を考慮して、図３に示すように、鋼管Ｐを載せたターニングローラ３ａ，３ｂの回転速度、回転時間を制御して鋼管Ｐを回転させ、油圧ジャッキ等の矯正器４が最小径位置にくるようにして行う。

なお、本発明においては、前記溶接ビードの検出方法は特に限定されないが、たとえば本出願人が特開平９−７２８５１号において開示した、周方向に回転させた鋼管の表面に照射した扇状光の帯状光線を画像信号として検出し、検出した画像信号のノイズ除去処理、欠落部分の修復、傾き修正の画像処理を行った後、該画像処理データと該データに予め検出した当該鋼管外周円の円弧を当てはめて得られた円弧データとの差分を求め、該差分データが予め設定したビード検出用閾値を超えた場合に、この超えた範囲の幅を計算し、この幅が予め設定した許容範囲を含むビード幅に合致する場合に前記幅部分の位置を溶接ビード位置として算出する方法を採用すれば、精度良く溶接ビードの検出が行える。

本発明に使用する矯正器４は、たとえば図４（ａ）に示すような油圧シリンダ４ａと油圧ポンプ４ｂにて構成される１軸方向への油圧ジャッキを用いることができる。このような矯正器４を使用する場合、矯正時には、図４（ｂ）に示すように、油圧シリンダ４ａのロッドを突出させてそのストロークを読み取り、このストロークが鋼管Ｐの矯正量となるように制御して矯正する。

この矯正量ｕは、鋼管Ｐの降伏応力をσ、肉厚をｔ、半径をＲ、縦弾性係数をＥ、慣性モーメントをＩ、径差（＝最大径−最小径）をｕ₁、係数をａ、定数をｂとした場合、たとえば下記式によって求められる。
ｕ＝ａ〔ｂ×｛（σ×ｔ²×Ｒ²）／（Ｅ×Ｉ）｝＋ｕ₁〕

前記係数ａは、鋼管Ｐの外径・肉厚・グレードにて分類された初期値データベース１３、あるいは、実績値データベース１４から読み取る。また、鋼管Ｐの外径・肉厚・グレード・材料降伏応力・縦弾性係数・慣性モーメント・定数ｂは、矯正作業を行う製品の情報が入力された前記製品情報データベース１２から自動で読み込むか、矯正作業時に作業者により入力される。

前記係数ａを前記データベース１３，１４から検索する時は、初めに実績値データベース１４より類似の外径・肉厚・グレード（たとえば外径は１インチ刻み、肉厚は０．５ｍｍ刻み、グレードはＡＰＩ規格にそって分類）のものがあるかどうかを検索する。

そして、類似の外径・肉厚・グレードのものがある場合は、その係数ａを使用して矯正量を算出する。類似の外径・肉厚・グレードのデータが無い場合は、初期値データベース１３から係数ａのデータ（例えば１）を読み込み、矯正量を算出する。

矯正が完了した後は、図５に示すように、外径測定装置１（あるいは作業者）により形状の確認を行うとともに、矯正後の径差を制御器２に送り、全ての測定位置における真円度が規定範囲内か否かを判定する。

そして、全ての測定位置における真円度が規定範囲内であれば、製品を出荷する。一方、全ての測定位置における真円度が規定範囲内でなく、一箇所でも規定範囲外の真円度があれば、再度、同様の矯正作業を実施する。
これが、本発明の管端矯正方法である。

また、前記の矯正と共に、矯正前後の径差をもとに係数ａの補正を行い、実績値データベース１４に登録する。なお、これらの制御作業は自動で行われることは言うまでもない。

本発明は上記の例に限らず、外径情報１１は外径測定装置１を使用せず、作業者がノギス等を用いて測定しても良い等、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、ＵＯＥ鋼管の管端矯正だけでなく、他の方法で製造された鋼管の矯正にも適用できる。

本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備の構成要素である外径測定装置の一例を示す概略説明図である。 本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備の構成要素である制御器の一例を示す概略構成ブロック図である。 本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備の構成要素であるＵＯＵ鋼管の回転機構の一例を説明する図である。 （ａ）は本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備の構成要素である矯正器の一例を示す概略構成図、（ｂ）は矯正状態を説明する概略図である。 本発明のＵＯＥ鋼管の管端矯正方法を説明する図である。

符号の説明

１ 外径測定装置
２ 制御器
２ａ 入力部
２ｂ 演算部
２ｃ 制御部
３ａ，３ｂ ターニングローラ
４ 矯正器
１１ 外径情報
１２ 製品情報データベース

Claims (5)

1. ＵＯＥ鋼管の管端を内周側から外周側に押し広げる矯正器を有する管端矯正設備であって、
   ＵＯＥ鋼管を周方向に回転する回転機構と、
   この回転機構の回転動作と前記矯正器の矯正動作を制御する制御器を備え、
   前記制御器は、
   ＵＯＥ鋼管の少なくとも外径情報を入力する入力部と、
   この入力された前記外径情報から真円度を算出する演算部と、
   この演算部で算出した真円度と前記外径情報から、矯正位置を前記矯正器の位置に合わせるべく、前記回転機構を回転制御し、かつ、前記真円度と外径情報から求めた矯正量にしたがって前記矯正器を動作させる制御部を有することを特徴とするＵＯＥ鋼管の管端矯正設備。
2. 前記制御部に、前記演算部で算出した真円度が規定範囲内か否かを判断し、規定範囲外の場合のみ、当該位置の矯正を行わせる機能を、さらに備えさせたことを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備。
3. ＵＯＥ鋼管の外径測定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備。
4. 前記制御部における矯正量の算出を、外径情報と製品情報に基づいて行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のＵＯＥ鋼管の管端矯正設備を用いた管端矯正方法であって、
   全ての測定位置における真円度が規定範囲内におさまるまで、ＵＯＥ鋼管の外径測定に基づく矯正作業を繰り返すことを特徴とするＵＯＥ鋼管の管端矯正方法。
   

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