JP2008221267A - Plug bar center detecting apparatus for seamless steel tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、継目無鋼管の製造に用いる圧延工具のプラグを交換する際、プラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device that detects an axial center in the vicinity of a tip portion of a plug bar when a plug of a rolling tool used for manufacturing a seamless steel pipe is replaced.
継目無鋼管の製造工程では、鋼管素材を穿孔圧延して中空素管とするピアサーミル、それで得られる中空素管を圧延しその肉厚を薄くするプラグミル、さらにそれで得られる素管の肉厚を均一にするリーラミルにおいて、圧延工具としてプラグおよびそれを支えるプラグバーが使用される。その際、プラグバーの方はある程度曲がりが生じた状態でも繰り返し用いられ、一方、プラグの方は製造上、製品品質に大きい影響を与えるため、劣化プラグを新品プラグと交換する交換作業が頻繁に実行される。 In the seamless steel pipe manufacturing process, a piercer mill that pierces and rolls steel pipe material into a hollow shell, a plug mill that rolls the resulting hollow shell to reduce its thickness, and the thickness of the resulting blank is uniform. In a reel mill, a plug and a plug bar that supports the plug are used as rolling tools. At that time, the plug bar is repeatedly used even if it is bent to some extent, while the plug has a great influence on the product quality in manufacturing, so replacement work for replacing a deteriorated plug with a new one is frequent. Executed.
この重量のあるプラグの交換作業を容易に行う自動着脱装置が普通、製造ラインに配置されている(特許文献1)。
しかし、特許文献1の着脱装置は、両者の芯ずれを機械的な力やサーボモータのトルク等により検知し、芯合わせする自動調芯機能を有しているものの、プラグバーの先端部近傍の軸心を検出するようにしていない。したがって、着脱装置のクランプでプラグを把持し、回転させながら、曲がりのないプラグバーの軸心にプラグの軸心を一致させ、接近または離隔させてプラグを着脱した場合、プラグバーの先端部近傍の曲がりが、たとえば1mで5〜10mmともなると、支障を来たすことがあった。すなわち、プラグをクランプで把持し、回転させてプラグを装着する際、あらかじめプラグの軸心の傾斜を、プラグバー先端の傾斜に合わせておかないと、プラグ側のねじと、プラグバー1の先端に設けたねじ金物2のねじ(バー側のねじという)との螺合工程で「かじり」が生じ、プラグの交換作業が失敗してしまうことがあった。なお図5には、プラグバーの先端部近傍に生じた曲がりを拡大して示した。つまり、実線で示す曲がりのないプラグバー1の場合、プラグ3の軸心の傾斜を基準のZ軸に合わせ、また曲がりのあるプラグバーの場合、その傾斜をあらかじめ求めておき、求めた傾斜にプラグ3の軸心の傾斜を合わせる必要がある。
However, although the attachment / detachment device of
普通、基準のZ軸(曲がりのないプラグバー1の軸心1A)に対し、プラグバーの先端部近傍の軸心1Aがどの程度傾いているのかを検出するには、人手によって距離センサー等を用い、たとえばプラグバー長手方向の少なくとも2箇所で、Z軸からプラグバー下面までのY方向距離を測定すれば、Y方向にのみ曲がっているプラグバー1に対してはその傾斜角を以下で計算できる。
Usually, in order to detect how much the
Y方向への傾斜角=(2箇所でのY方向距離の差)/L
ただし、L:プラグバー長手方向の2箇所での距離の差
だが、それだけでは、プラグバーの先端部近傍がX方向に曲がっている場合、その軸心を検出できず、その方向への傾斜角を求めることができないという問題があった。
また、プラグバー1の先端部近傍の軸心1AがY方向およびX方向へ曲がっていると、人手によって距離センサーを用い、その軸心を精度よく検出するには時間がかかり、また人手もいるという、問題があった。
Inclination angle in Y direction = (difference in Y direction distance at two locations) / L
However, L is the difference in the distance between the two locations in the longitudinal direction of the plug bar. However, if that is the only point, if the vicinity of the tip of the plug bar is bent in the X direction, its axis cannot be detected, and the inclination angle in that direction There was a problem that could not be asked.
Further, when the
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、基準軸(Z軸)に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がY方向およびX方向の両方へ曲がっている場合でもその軸心を精度よく簡便に検出することが可能な検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and even when the axis near the tip of the plug bar is bent in both the Y direction and the X direction with respect to the reference axis (Z axis), It is an object of the present invention to provide a detection device capable of detecting accurately and simply.
本発明は、以下のとおりである。
1.基準軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置であって、プラグバー長手方向の少なくとも2箇所にプラグバーの軸心を挟んで対向配置された一対のシリンダーと、それぞれのシリンダーのロッドが前記プラグバーの周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサーと、該距離センサーからの移動量の信号に基づいて前記プラグバーの先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなることを特徴とする継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
The present invention is as follows.
1. A detection device that detects an axial center in the vicinity of the tip of the plug bar with respect to a reference axis, and a pair of cylinders disposed opposite to each other with the axial center of the plug bar interposed between at least two locations in the longitudinal direction of the plug bar, A distance sensor for measuring the amount of movement until the rod of the cylinder contacts the peripheral edge of the plug bar, and the inclination angle of the shaft center near the tip of the plug bar based on a signal of the amount of movement from the distance sensor. An arithmetic device for calculation, comprising: a plug bar center detection device for seamless steel pipes.
2.前記演算装置は、プラグバー長手方向の少なくとも2箇所に対向配置された一対のシリンダーのロッドを、曲がりのないプラグバーに当接させたときの位置を基準位置として記憶する記憶部を有することを特徴とする1.に記載の継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
2. The arithmetic unit has a storage unit that stores, as a reference position, a position when a rod of a pair of cylinders opposed to each other in at least two positions in the longitudinal direction of the plug bar is brought into contact with a plug bar without bending.
本発明によれば、プラグを交換する際に、基準となるZ軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がY方向およびX方向の両方へ曲がっている場合でもプラグバーの軸心を精度よく簡便に検出することができる。
したがって、たとえばロボットアームに取り付けた着脱装置のクランプ爪でプラグを把持し、回転させながら、プラグバーに対して接近または離隔させてプラグを着脱するとき、プラグバーの曲がり量を考慮することで、プラグを着脱する工程のプラグ側のねじとバー側のねじと螺合させる螺合工程で「かじり」が生じることを抑制できる
According to the present invention, when replacing the plug, the axis of the plug bar can be adjusted even when the axis near the tip of the plug bar is bent in both the Y direction and the X direction with respect to the reference Z axis. It can be detected easily with high accuracy.
Therefore, for example, when the plug is attached to or detached from the plug bar while moving it close to or away from the plug bar while holding the plug with the clamping claw of the attaching / detaching device attached to the robot arm and rotating, It is possible to suppress the occurrence of “galling” in the screwing process in which the screw on the plug side and the screw on the bar side are screwed in the process of attaching and detaching the plug.
まず、図1を用い、プラグバー中心検出装置について説明する。図1(a)は、ピアサーミル用のプラグバー中心検出装置の構成を示す正面図、図1(b)はその側面図である。プラグバー1の先端部近傍の軸心1Aの基準は、プラグバー1に曲がりがない場合の軸心1Aとし、それをZ軸とした。
ここで、L0は最も先端側に配置した一対のシリンダー4と、プラグバー先端との間のZ方向距離を示し、Lは、プラグバー長手方向に配置したシリンダー4間のZ方向距離を示す。一般的にL0は100〜200mm、Lは300〜400mmとすることができる。
First, the plug bar center detection device will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a front view showing a configuration of a plug bar center detecting device for a piercer mill, and FIG. 1B is a side view thereof. The reference for the
Here, L 0 indicates the Z-direction distance between the pair of cylinders 4 arranged at the most distal end side and the plug bar tip, and L indicates the Z-direction distance between the cylinders 4 arranged in the plug bar longitudinal direction. . In general, L 0 can be 100 to 200 mm, and L can be 300 to 400 mm.
この場合、プラグバー1の先端部近傍の軸心1Aを検出する検出装置として、プラグバー長手方向の3箇所にプラグバー1の軸心1Aを挟んで一対のリニアスケール付きシリンダー4を対向配置した。リニアスケール付きシリンダー4によれば、そのロッド4Aがプラグバー1の周縁に当接するまでの移動量を正確に測定することが可能となる。5、6は、距離センサーであるリニアスケールから出力される移動量の信号を示す。ただし、図1には、リニアスケールからの移動量の信号5、6に基づいて、プラグバー1の先端部近傍の軸心1Aの傾斜角を算出する演算装置の図示を省略した。
In this case, as a detection device for detecting the
この例ではプラグバー長手方向の3箇所に一対のシリンダー4を対向配置したが、本発明では、プラグバー長手方向の少なくとも2箇所に一対のシリンダー4を対向配置することで、演算装置により後述するようにして、プラグバー1の先端部近傍の軸心1Aの傾斜角α、βを算出することができる(図3、4参照)。
以上説明したように、本発明のプラグバー中心検出装置は、プラグバー長手方向の少なくとも2箇所にプラグバー1の軸心1Aを挟んで対向配置された一対のシリンダー4と、それぞれのシリンダー4のロッド4Aがプラグバー1の周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサー(この例ではリニアスケール)と、距離センサーからの移動量の信号5、6に基づいて先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなる。
In this example, a pair of cylinders 4 are arranged opposite to each other at three locations in the plug bar longitudinal direction. However, in the present invention, a pair of cylinders 4 are arranged opposite to each other in at least two locations in the plug bar longitudinal direction. In this way, the inclination angles α and β of the
As described above, the plug bar center detecting device according to the present invention includes a pair of cylinders 4 arranged opposite to each other with the
この演算装置は、曲がりのないプラグバー1に、プラグバー長手方向の少なくとも2箇所に対向配置された一対のシリンダー4のロッド4Aを当接させたとき、距離センサーから出力される移動量の信号をロッド基準位置として記憶する記憶部を有することが、プラグバー1の先端部近傍の軸心1Aを精度よく簡便に検出することができるので好ましい。
図2を用い、上述した本発明のプラグバー中心検出装置の検出原理を説明する。10は曲がりのないプラグバー断面の外縁を示し、20は曲がりのあるプラグバー断面の外縁をそれぞれ示す。OおよびPは、円形の外縁10、20の中心である。
When the
The detection principle of the above-described plug bar center detection device of the present invention will be described with reference to FIG.
この図2で、左下のシリンダー4のロッド4Aを曲がりのあるプラグバーの外縁20に当接させたときのロッド4Aの移動量は、対向配置した右下のシリンダー4のロッド4Aを同じ曲がりのあるプラグバーに当接させたときの移動量よりも大きい。つまり、曲がりのないプラグバー断面の外縁10にそれぞれのロッド4Aを当接させたときのロッド位置を基準位置として記憶しておけば、対向配置された一対のシリンダー4のロッド4Aを曲がりのあるプタグバーの外縁20に当接させることで、移動量の差が検出できる。この移動量の差を利用すれば、外縁10、20の形状が同じプラグバー1の外径であるという幾何学的な条件を考慮して、演算装置により曲がりのあるプラグバー1の外縁20の中心P(ΔX,ΔY)を決定することが容易にできる。また、同様にして、プラグバー長手方向の別な箇所に対向配置された一対のシリンダー4についても、そのロッド4Aの移動量の差と幾何学的な条件とを考慮して、その箇所で曲がりのあるプラグバー1の断面の外縁の中心を決定することが容易にできる。
In FIG. 2, when the
したがって、PQ間の平均的な傾斜角α、βを以下のようにして計算することができる。なお、図3、4にはその傾斜角α、βを図示した。
Y方向への傾斜角α=(2箇所でのY方向の軸心位置の差)/L
X方向への傾斜角β=(2箇所でのX方向の軸心位置の差)/L
ここで、Lはプラグバー長手方向に配置したシリンダー4間のZ方向距離。
Therefore, the average inclination angles α and β between the PQs can be calculated as follows. 3 and 4 show the inclination angles α and β.
Inclination angle α in the Y direction = (difference in axial center position in the Y direction at two locations) / L
Inclination angle β in the X direction = (difference in axial center position in the X direction at two locations) / L
Here, L is the distance in the Z direction between the cylinders 4 arranged in the longitudinal direction of the plug bar.
以上説明したことからわかるように、本発明の検出装置によれば、プラグバーを交換する際に、Z軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がY方向およびX方向の両方へ曲がっている場合でもその軸心を精度よく簡便に検出することができる。 As can be seen from the above description, according to the detection device of the present invention, when the plug bar is replaced, the axis near the tip of the plug bar is bent in both the Y direction and the X direction with respect to the Z axis. Even in such a case, the axis can be detected accurately and simply.
1 プラグバー
1A 軸心
2 ねじ金物
3 プラグ
4 シリンダー
4A ロッド
5、6 移動量の信号
10 曲がりのないバー断面の外縁
20 曲がりのあるバー断面の外縁
L0、L Z方向距離
O、P、Q 点
α、β 傾斜角
1
10 Outer edge of uncurved bar section
20 Outer edge of curved bar section
L 0 , L Z direction distance O, P, Q point α, β Inclination angle
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