JP2010075989A - Ｕｏｅ鋼管のビード位置監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内面ビードがダイスの凹条溝内に確実に位置するように管理しながら拡管作業を行い得るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置を提供する。
【解決手段】このビード位置監視装置１０は、内面ビード検出部３と、その内面ビード検出部３による検出の結果に応じた監視情報を出力する監視情報出力部６とを備えており、内面ビード検出部３は、ＵＯＥ鋼管Ｋのシーム部Ｓに形成された内面ビードＮの位置を鋼管Ｋの内面側から直接検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管を製造する拡管機に用いられ、拡管する鋼管のシーム部に形成されたビードの位置を監視するためのビード位置監視装置に関する。

ＵＯＥ鋼管は、金属板をＵ字状にプレス成形し、次いで、Ｏ字状にプレス成形した後、突き合わせ端となるシーム部をアーク溶接で接合する。そして、この鋼管をその内側から拡管機（メカニカルエキスパンダ）によって拡管して、真円度、真直度および所定の外径寸法に仕上げることにより製造される（例えば特許文献１参照）。
通常、例えば図６に示すように、ＵＯＥ鋼管を製造する拡管機１２０は、ブーム２６と、そのブーム２６内に設けられたプルロッド２７とを有し、プルロッド２７の一端には錐台状のコーン２８が連結されている。また、図７に断面図を示すように、コーン２８には、その周方向に沿って等配された複数のダイス２２が外嵌されている。そして、拡管される鋼管Ｋは、複数のダイス２２の外側に装着され、この状態でブーム２６内のプルロッド２７を引っ張ることにより、コーン２８とダイスのテーパＴを利用して、鋼管Ｋをその内側から拡管するようになっている。

ところで、拡管される鋼管Ｋのシーム部Ｓは、図８に拡大図示するように、その内面および外面側からそれぞれ溶接されてビードＢが置かれる。そのため、拡管時の鋼管Ｋには、鋼管表面よりも凸条に形成された外面ビードＧと内面ビードＮとが存在している。したがって、拡管時に、拡管機１２０のダイス２２と内面ビートＮとが接触するとシーム部Ｓに押し疵が発生してしまう。

そこで、従来、図７に示すように、拡管機１２０のダイス２２には、凸条の内面ビードＮに対向する位置に凹条溝２４を形成している。そして、この凹条溝２４内に内面ビードＮが位置するように鋼管周方向での内面ビードの位置を管理しながら拡管作業を行っている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に記載の技術では、別個の架台に固定されたカメラをダイスの上部に設けており、このカメラによって拡管前のダイスの凹条溝の位置を外部から確認しつつ、進入してきた鋼管の外面ビードの位置を監視して拡管作業を管理している。
特開２００７−１４４４９７号公報 特開昭５９−９２１２８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術は、外面ビードの真下に外面ビード同様の内面ビードが形成されているという前提の基に監視を行っているので、拡管機のダイスと内面ビートとの接触を確実に防ぐ上で不十分である。
つまり、実際には、図９に例示するように、外面ビードＧに対して内面ビードＮの鋼管周方向での位置がずれている場合（同図（ａ））や、内面ビードＮの幅が外面ビードＧよりも広い場合（同図（ｂ））があるからである。そのため、外面ビードＧを基準とする外部からの監視方法では、拡管機のダイスと内面ビートとの接触を確実に防ぐように内面ビードの位置を管理する上で不十分なのである。

さらに、この種の拡管機において、図１０（ａ）に例示するように、鋼管Ｋの横曲がりを矯正する矯正ローラ２９を使用した場合には、ブーム２６自体の位置が大きく変化することになる。そのため、上記例示したような別個の架台に固定されたカメラでは、図１０（ｂ）に例示するように、シーム部Ｓに対する基準監視位置Ｍのズレが拡大してしまってビードＢの位置の十分な管理が一層困難となる。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ダイスの凹条溝内に内面ビードが確実に位置するように管理しながら拡管作業を行い得るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ＵＯＥ鋼管を製造する拡管機に用いられ、拡管する鋼管のシーム部に形成されたビードの位置を監視するためのビード位置監視装置であって、前記鋼管の内面側からそのシーム部の内面ビードの位置を直接検出する内面ビード検出部と、該内面ビード検出部による検出の結果に応じた監視情報を出力する監視情報出力部とを備えることを特徴としている。

本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置によれば、鋼管内面側から内面ビードの位置を直接検出する内面ビード検出部を備えているので、内面ビードの位置を直接検出することができる。そのため、例えばカメラ等による外部からの監視とは異なり、鋼管周方向での内面ビードの位置を確実に検出することができる。また、仮に矯正ローラを使用した場合であっても、内面ビードの位置の動きに追従して検出することができる。そして、監視情報出力部は、内面ビード検出部による検出の結果に応じた監視情報を出力するので、ダイスの凹条溝内に内面ビードが確実に位置するように管理しながら拡管作業を行うことができる。

ここで、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置において、例えば、前記内面ビード検出部は、拡管機のダイスの外周面に送り方向に沿って且つ内面ビードの幅よりも広い幅で設けられた凹条溝と、その凹条溝内に内面ビードの幅方向両側に離間して配置された一対の接触子とを有して構成され、前記一対の接触子は、鋼管周方向での内面ビードの位置が正常範囲内のときには、内面ビードとは非接触状態を保つように設けられるとともに、鋼管周方向での内面ビードの位置が正常範囲を超えて偏倚したときには、前記一対の接触子のいずれか一方と内面ビードとが接触するように設けられており、前記監視情報出力部は、前記一対の接触子のいずれかが内面ビードに接触したときに、監視情報を出力することは好ましい。

このような構成であれば、内面ビードの幅方向両側に離間して配置された一対の接触子によって、鋼管周方向での内面ビードの位置が正常範囲内か否かを容易に検出することができる。したがって、内面ビードを確実に正常範囲内に位置するように管理する上で好適である。なお、「正常範囲」とは、鋼管周方向での内面ビードの位置が偏倚したときであっても、拡管機のダイスと内面ビートとが接触せずにシーム部に押し疵が発生することのない範囲である。

また、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置において、例えば、前記一対の接触子は、導電体から形成されるとともに、絶縁部材を介して前記ダイスの凹条溝内に固定されることで電気回路のスイッチとなっており、前記監視情報出力部は、前記内面ビードとの接触によって前記電気回路が導通されて回路の抵抗が低くなったときに前記監視情報を出力することは好ましい。このような構成であれば、内面ビード検出部の構成が簡素であるから、既存の拡管機に対しても容易且つ安価に本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置を装備する上で好適である。

また、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置において、例えば、前記絶縁部材は、前記内面ビードが接触子に当接して接触子が押圧されたときに、その押圧された方向に短縮するように弾性変形することは好ましい。このような構成であれば、仮に、内面ビードの位置の急激な偏倚によって内面ビードが接触子に強く当接した場合であっても、絶縁部材がその押圧された方向に短縮するように弾性変形するので、破損や故障等のトラブルを防止または抑制する上で好適である。

上述のように、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置によれば、ダイスの凹条溝内に内面ビードが確実に位置するように管理しながら拡管作業を行うことができる。

以下、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は、本発明の一実施形態のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置が装備された拡管機の説明図である。なお、本発明に係るビード位置監視装置以外の構成については通常の拡管機と同様であるため、上述した通常の拡管機と同様の構成については同一の符号を付すとともにその詳細な説明は適宜省略する。

この拡管機（メカニカルエキスパンダ）２０は、図１に示すように、ブーム２６内のプルロッド２７を引っ張り、コーン２８とダイス２２のテーパを利用してＵＯＥ鋼管（以下、単に「鋼管」ともいう）Ｋの内側から拡管を行い、真円度、真直度および所定の外径寸法に仕上げるものである。なお、鋼管Ｋは、突き合わせ端となるシーム部Ｓがアーク溶接で接合されている。そして、シーム部Ｓは、その内面および外面側からそれぞれ溶接されてビードＢが置かれており、外面ビードＧと内面ビードＮとを有している（図８参照）。

ここで、この拡管機２０には、図１に示すように、拡管する鋼管Ｋのシーム部Ｓに形成されたビードＢの位置を監視するビード位置監視装置１０が装備されている。同図に示すように、このビード位置監視装置１０は、内面ビード検出部３と、監視情報出力部６とを有する。内面ビード検出部３は、鋼管Ｋの内面側からビードＢの内面ビードＮの位置を直接検出可能に配置されている。また、監視情報出力部６は、内面ビード検出部３による検出の結果に応じた監視情報を出力するようになっている。

詳しくは、内面ビード検出部３は、図２に示すように、凹条溝２４、検出部固定溝４、絶縁部材２および一対の接触子１を有して構成されている。
凹条溝２４は、複数のダイス２２のうち、内面ビードＮに対向するダイス２２に形成されており、ダイス２２の外周面に拡管機２０の送り方向に沿って且つ内面ビードＮの幅よりも広い幅で設けられている。そして、この凹条溝２４内には、二つの検出部固定溝４が加工されている。これら二つの検出部固定溝４は、内面ビードＮの幅方向両側に離間して形成された長溝からなる。各検出部固定溝４には絶縁部材２がそれぞれ嵌め込まれている。そして、一対の接触子１は、その下部が各絶縁部材２に埋め込まれるとともに、その上部が各絶縁部材２の上面よりも凸に固定されている。

ここで、各絶縁部材２は、内面ビードＮがいずれかの接触子１に当接してその接触子１が押圧されたときに、その押圧された方向に短縮するように弾性変形する材料からなる。この絶縁部材２としては、押圧された方向に短縮するように弾性変形する素材であれば種々の材料を採用可能である。例えば、素材としてシリコンやゴム等を好適に用いることができる。また、押圧された方向に短縮するように弾性変形させる上で、シリコンやゴム等を、発泡した柔軟なスポンジ状の状態とすることは好ましい。

一方、一対の接触子１は、導電体から形成されており、導電体としては導電性のある金属板が好適に用いうる。本実施形態では銅板を使用している。そして、一対の接触子１は、図２に示すように、凹条溝２４内に内面ビードＮの幅方向両側に離間しており、上記絶縁部材２を介して配置されることで、図３に模式図を示すように、電気回路３０を開閉するスイッチとなっている。

より詳細には、図４に示すように、これら一対の接触子１の装着位置は、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗ内のときには、内面ビードＮとは非接触状態を保つように設けられる。また、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗを超えて偏倚したときには、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとが接触するように設けられている。

本実施形態の例では、内面ビードＮの幅Ｆに対し、正常範囲Ｗを３倍（Ｗ＝３Ｆ）に設定した。また、一対の接触子１の先端の高さＤは、複数のダイス２２に外接する円（半径Ｒ）を基準とし、−１．５（ｍｍ）に設定した。なお、本実施形態の例では、ＵＯＥ鋼管Ｋは、規格がＳＴＰＹ４００であり、サイズがφ５０８．０（ｍｍ）×ｔ２０．６（ｍｍ）×１２（ｍ）、拡管後ピーキング（製品曲率外径に対して凸状にとがった量）が１．０〜１．３（ｍｍ）の例である。なおまた、本実施形態の例では、拡管前鋼管内径が４６２．１（ｍｍ）、拡管後鋼管内径が４６６．８（ｍｍ）であり、また、図４に示す各部の設定寸法（ｍｍ）は、Ａ：７５（ｍｍ）、Ｂ：７０（ｍｍ）、Ｄ：−１．５（ｍｍ）、Ｅ：４．０（ｍｍ）、Ｆ：２０（ｍｍ）、Ｈ：２０．６（ｍｍ）、Ｊ：２．５（ｍｍ）である。

ここで、図４に示す各部の設定寸法（ｍｍ）の範囲としては、下記の範囲を参考とし、拡管する鋼管Ｋのオーダによって適宜選択される。具体的には、同図において、凹条溝２４上部の幅Ａ＝３０〜１００（ｍｍ）、凹条溝２４底部の幅Ｂ＝Ａ−５（ｍｍ）、複数のダイス２２に外接する円（半径Ｒ＝２００〜７００（ｍｍ））を基準とした一対の接触子１の先端の高さＤ＝−０〜−３（ｍｍ）、凹条溝２４底部に対する絶縁部材２の上面高さＥ＝１〜２０（ｍｍ）が各部の設定寸法（ｍｍ）の範囲である。また、ＵＯＥ鋼管Ｋは、内面ビードＮの幅Ｆ＝１０〜５０（ｍｍ）、鋼管Ｋの板厚Ｈ＝６〜４０（ｍｍ）、内面ビードＮの凸条高さＪ＝１〜４．５（ｍｍ）が各部の設定寸法（ｍｍ）の基礎となる寸法範囲である。

そして、上記監視情報出力部６は、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとの接触に基づいて信号（監視情報）を出力するようになっている。本実施形態の例では、一対の接触子１を、電気回路３０を開閉するスイッチとし、監視情報出力部６は、内面ビードＮとの接触によって電気回路３０が導通されて回路の抵抗が低くなったときに監視情報を出力するようになっている。なお、監視情報としては、ブザー等の警報や音声による警告、管理用のディスプレイへの表示、あるいは不図示の制御部の制御命令により拡管処理の停止制御の実行等、種々の信号を採用することができる。本実施形態では、内面ビードＮとの当接によって不図示の制御部により、ブザーによる警報を出すとともに拡管処理の停止がなされ、オペレータによって不図示のターニングロールの周方向位置を修正する。

次に、上記ビード位置監視装置１０の作用・効果について説明する。
この拡管機２０は、上述したビード位置監視装置１０によって、凹条溝２４内の正常範囲Ｗ内に内面ビードＮが位置するように管理しながら拡管作業を行っている。特に、このビード位置監視装置１０によれば、鋼管Ｋの内面側からビードＢの内面ビードＮの位置を直接検出する内面ビード検出部３を備えているので、ダイス２２の凹条溝２４内に内面ビードＮが確実に位置するように管理しながら拡管作業を行うことができる。したがって、このビード位置監視装置１０によれば、拡管時に、拡管機２０のダイス２２と内面ビートＮとの接触が防止され、シーム部Ｓに押し疵が発生してしまうことを防止することができる。

そして、このビード位置監視装置１０によれば、内面ビード検出部３は、ダイス２２の外周面に拡管機２０の送り方向に沿って且つ内面ビードＮの幅よりも広い幅で設けられた凹条溝２４と、その凹条溝２４内に内面ビードＮの幅方向両側に離間して配置された一対の接触子１とを有して構成されており、一対の接触子１が、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗ内のときには、内面ビードＮとは非接触状態を保つように設けられるとともに、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗを超えて偏倚したときには、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとが接触するように設けられ、監視情報出力部６は、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとの接触に基づいて監視情報を出力するようになっているので、内面ビードＮの幅方向両側に離間して配置された一対の接触子１によって、鋼管周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗ内か否かを容易に検出することができる。したがって、内面ビードＮを確実に正常範囲Ｗ内に位置するように管理することができる。

すなわち、図５（ａ）に示すように、一対の接触子１は、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗ内のときには、内面ビードＮとは非接触状態を保つように設けられているので、正常範囲Ｗ内においては通常の拡管作業が継続される。これに対し、図５（ｂ）に示すように、鋼管Ｋの周方向での内面ビードＮの位置が正常範囲Ｗを超えて偏倚したときには、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとが接触するように設けられ、監視情報出力部６は、一対の接触子１のいずれか一方と内面ビードＮとの接触に基づいて信号を出力するようになっているので、正常範囲Ｗを超えて偏倚したときには、直ちに拡管作業を停止し、オペレータは、ターニングロール位置の修正作業を行うことができる。したがって、ダイス２２の凹条溝２４内に内面ビードＮが確実に位置するように管理しながら拡管作業を行うことができる。

また、鋼管Ｋの内面側からビードＢの内面ビードＮの位置を直接検出しているので、鋼管Ｋの横曲がりを矯正する矯正ローラを使用した場合であっても、内面ビードＮの位置の動きに追従して検出可能であり、内面ビードＮの位置を確実に管理することができる。
また、このビード位置監視装置１０によれば、一対の接触子１は、導電体から形成されるとともに、絶縁部材２を介してダイス２２の凹条溝２４内に固定されることで電気回路３０のスイッチとなっており、監視情報出力部６は、内面ビードＮとの接触によって電気回路３０が導通されて回路の抵抗が低くなったときに監視情報を出力する構成なので、内面ビード検出部３の構成が簡素であるから、既存の拡管機に対しても容易且つ安価にビード位置監視装置１０を装備することができる。

また、このビード位置監視装置１０によれば、絶縁部材２は、内面ビードＮが接触子１に当接して接触子１が押圧されたときに、その押圧された方向に短縮するように弾性変形するので、仮に、内面ビードＮの位置の急激な偏倚によって内面ビードＮが接触子１に強く当接した場合であっても、絶縁部材２がその押圧された方向に短縮するように弾性変形して、破損や故障等のトラブルを防止または抑制することができる。

なお、本発明に係るＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、導電体からなる一対の接触子１を絶縁部材２を介して凹条溝２４内に設けた例で説明したが、これに限定されず、一対の接触子のいずれか一方と内面ビードとが接触するように設けられ、その接触に基づいて監視情報出力部６が、接触（検出）の結果に応じた監視情報を出力する構成であれば、種々の構成を採用可能である。

例えば絶縁部材２を設けず、さらに、一対の接触子１として、例えばマイクロスイッチのように、接点のわずかな動きにより開閉するスイッチを配設してもよい。しかし、内面ビード検出手段を簡素な構成とすることで、装備容易且つ安価にビード位置監視装置を構成する上では、一対の接触子１を導電体として内面ビードＮとの当接によって電気回路を導通させることで信号（監視情報）を出力する構成とすることは好ましい。

さらに、絶縁部材２についても種々の素材を採用可能であるが、上記実施形態のように、内面ビードが接触子に当接して接触子が押圧されたときに、その押圧された方向に短縮するように弾性変形するものを用いれば、絶縁部材２がその押圧された方向に短縮することで、破損や故障等のトラブルを防止または抑制する上で好適である。
また、上記実施形態では、一対の接触子１が一の電気回路３０に接続されている例で説明したが、これに限らず、一対の接触子１それぞれ別個の電気回路３０を設けて構成してもよい。このような構成であれば、内面ビードＮの左右のいずれが接触子１に当接しているかを確実に知ることができる。そのため、このような構成であれば、例えばターニングロールの周方向位置を自動修正する等の制御を行う上でより好適である。

本発明の一実施形態のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置が装備された拡管機の説明図である。 内面ビード検出部が設けられたダイスの説明図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）でのＹ部詳細図である。 内面ビード検出部の電気回路の一例を説明する模式図である。 内面ビード検出部の詳細を説明する図であり、同図は図１でのＸ矢視図を示している。 本発明の一実施形態のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置の動作を説明する図であり、同図（ａ）は内面ビードの位置が正常範囲内の状態を説明する図であり、また、同図（ｂ）は内面ビードの位置が正常範囲を超えて偏倚した状態を説明する図である。 ＵＯＥ鋼管を製造する拡管機の一例の説明図である。 図６（ないし図１）でのＺ−Ｚ断面図である。 図７でのビード部分の拡大図である。 ビードの形成例を説明する図である。 鋼管の横曲がりを矯正する矯正ローラを使用した例を説明する図である。

符号の説明

１ 接触子
２ 絶縁部材
３ 内面ビード検出部
４ 検出部固定溝
６ 監視情報出力部
１０ ビード位置監視装置
２０ 拡管機
２２ ダイス
２４ 凹条溝
２６ ブーム
２７ プルロッド
２８ コーン
２９ 矯正ローラ
Ｋ ＵＯＥ鋼管
Ｓ シーム部
Ｂ ビード
Ｇ 外面ビード
Ｎ 内面ビード
Ｗ 正常範囲

Claims (4)

1. ＵＯＥ鋼管を製造する拡管機に用いられ、拡管する鋼管のシーム部に形成されたビードの位置を監視するためのビード位置監視装置であって、
   前記鋼管の内面側からそのシーム部の内面ビードの位置を直接検出する内面ビード検出部と、該内面ビード検出部による検出の結果に応じた監視情報を出力する監視情報出力部とを備えることを特徴とするＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置。
2. 前記内面ビード検出部は、拡管機のダイスの外周面に前記鋼管の送り方向に沿って且つ内面ビードの幅よりも広い幅で設けられた凹条溝と、その凹条溝内に内面ビードの幅方向両側に離間して配置された一対の接触子とを有して構成され、
   前記一対の接触子は、鋼管周方向での内面ビードの位置が正常範囲内のときには、内面ビードとは非接触状態を保つように設けられるとともに、鋼管周方向での内面ビードの位置が正常範囲を超えて偏倚したときには、前記一対の接触子のいずれか一方と内面ビードとが接触するように設けられており、
   前記監視情報出力部は、前記一対の接触子のいずれかが内面ビードに接触したときに、監視情報を出力することを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置。
3. 前記一対の接触子は、導電体から形成されるとともに、絶縁部材を介して前記ダイスの凹溝内に固定されることで電気回路を開閉するスイッチとなっており、前記監視情報出力部は、前記内面ビードとの接触によって前記電気回路が導通されて回路の抵抗が低くなったときに前記監視情報を出力することを特徴とする請求項２に記載のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置。
4. 前記絶縁部材は、前記内面ビードが接触子に当接して接触子が押圧されたときに、その押圧された方向に短縮するように弾性変形することを特徴とする請求項３に記載のＵＯＥ鋼管のビード位置監視装置。

Images