JP2010120077A - Method of manufacturing spiral steel pipe and system for controlling circumference of spiral steel pipe - Google Patents

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Yutaka Kano
裕 鹿野
Hisafumi Fukushima
寿文 福嶋
Daisuke Koseki
大祐 小関
Kazunari Miyazawa
和成 宮沢
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Nippon Steel Spiral Pipe Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily adjust circumference of a spiral steel pipe while preventing defective offset of welding in the process of manufacturing the spiral steel pipe. <P>SOLUTION: The inside circumference or the outside circumference in the portion which is formed into a pipe shape of the spiral steel pipe 7 in the middle of manufacturing is measured in a position which is just after welding. The variation of the inside circumference or the outside circumference on the basis of the measured value of the inside circumference or the outside circumference of the spiral steel pipe 7 is obtained. The spiral steel pipe 7 in the middle of the manufacturing just after internal welding is rotationally moved so that the inside circumference or the outside circumference of the spiral steel pipe 7 approaches the target value. At this time, the corrected angle to a steel strip 2 of the spiral steel pipe 7 is obtained from the variation of the outside circumference and the spiral steel pipe 7 is rotationally moved to the steel strip 2 by the corrected angle. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、スパイラル鋼管（スパイラル溶接鋼管）の製造工程中における鋼帯の成形・溶接後の鋼管の周長が一定となるように制御することが可能なスパイラル鋼管の製造方法およびスパイラル鋼管周長制御システムに関する。   The present invention relates to a spiral steel pipe manufacturing method and a spiral steel pipe peripheral length that can be controlled so that the peripheral length of a steel pipe after forming and welding of a steel strip during the manufacturing process of a spiral steel pipe (spiral welded steel pipe) is constant. It relates to the control system.

スパイラル鋼管は、素材である鋼帯を螺旋状に巻き曲げ成形しながら、その継ぎ目を溶接接合することにより連続的に製造される。そして、スパイラル鋼管の製造では、溶接位置の移動、溶接ギャップや管周長の変動、更にオフセット（溶接部の段差）を発生させながら鋼管の成形を行っている。これら変動原因の大半は、材料コイルの降伏点のばらつきやコイルキャンバー（蛇行）であり、いずれも予測し難い要因であるため、変動への対処はオペレーターの経験と習熟度に頼るところが多い。特に鋼管の周長、ギャップ、オフセットの３つは、相互に関連があり、品質に直結するものであるが、これら品質管理項目のうち、鋼管の周長および／または径の制御方法に関連して、従来、以下のことが特許文献１〜３に開示されている。   A spiral steel pipe is continuously manufactured by welding and joining its seam while bending a steel strip as a material in a spiral shape. In the manufacture of spiral steel pipes, the steel pipe is formed while generating a shift in the welding position, fluctuations in the welding gap and pipe circumference, and offset (step difference in the welded portion). Most of the causes of these fluctuations are variations in the yield point of the material coil and coil camber (meandering), both of which are difficult to predict, so dealing with the fluctuations often depends on the experience and proficiency of the operator. In particular, steel pipe circumference, gap, and offset are related to each other and directly related to quality. Of these quality control items, these are related to the method of controlling the circumference and / or diameter of the steel pipe. Conventionally, the following is disclosed in Patent Documents 1 to 3.

まず、特許文献１は、スパイラル鋼管の外周値（外周側の周長）を自動測定すると共に、外周値の自動制御を行う事を目的とし、スパイラル鋼管の外周に設置した複数の非接触変位計を用い、該配置位置からパイプ表面までの距離の変位量を測定し、前記変位量をパイプ外周値に換算することによりパイプ外周値を把握すると共に、溶接時に強制的に板厚方向のオフセットを付与するための外周調整機構を連動させることにより、鋼管の外周値を狙いとなる外周値となるように制御するものである。   First, Patent Document 1 discloses a plurality of non-contact displacement meters installed on the outer circumference of a spiral steel pipe for the purpose of automatically measuring the outer circumference value (periphery length on the outer circumference side) of the spiral steel pipe and automatically controlling the outer circumference value. Is used to measure the amount of displacement of the distance from the position of the pipe to the pipe surface, and by converting the amount of displacement into a pipe periphery value, the pipe periphery value is grasped, and the offset in the plate thickness direction is forcibly applied during welding. By linking the outer periphery adjustment mechanism for imparting, the outer peripheral value of the steel pipe is controlled to be the target outer peripheral value.

特許文献２は、スパイラル鋼管の製造方法において、オフセットを生じることなく鋼管の外径を常に所定の公差内に収めることを目的とし、内面溶接直後の管外径を測定し、その結果得られた外形変動に応じて内面溶接時のバッキング押力を制御して管外径を調整するものである。   Patent document 2 aims at keeping the outer diameter of a steel pipe within a predetermined tolerance without causing an offset in a manufacturing method of a spiral steel pipe, and measuring the outer diameter of the pipe immediately after inner surface welding. The outer diameter of the pipe is adjusted by controlling the backing pressing force during inner surface welding in accordance with the outer shape variation.

特許文献３は、スパイラル鋼管の周長を時系列的に測定し、その測定値と制御目標値との偏差に関連する比例項および積分項からなる制御式に従い周長修正のための制御量を演算し、この演算結果に基いて溶接点におけるスパイラル鋼管と金属帯（鋼帯）との相対位置を調整することを特徴とするスパイラル鋼管の管周長制御方法である。   In Patent Document 3, the circumference of a spiral steel pipe is measured in time series, and a control amount for correcting the circumference is determined according to a control expression including a proportional term and an integral term related to the deviation between the measured value and a control target value. A pipe circumferential length control method for a spiral steel pipe, characterized by calculating and adjusting a relative position between the spiral steel pipe and the metal strip (steel strip) at a welding point based on the calculation result.

特開平５−２３７３３号公報JP-A-5-23733 特開平６１−１８０６１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-180613 特開昭５７−１１５９９４号公報JP 57-115994 A

しかしながら、特許文献１の方法は、溶接時に強制的に板厚方向のオフセットを付与することで外周長の制御を行う方法であるが、この方法ではオフセット調整量によっては溶接時に鋼帯幅方向端の突合せ部に板厚方向の過大なオフセットが生じ、溶接終了後の鋼管の溶接ビード部形状が悪化（いわゆるオフセット不良が発生）するほか、溶接ビード部に内部欠陥が生じやすくなる。また、外周長を小さくする方向の制御はしやすいが、外周長を大きくする方向の制御はし難いという問題がある。   However, the method of Patent Document 1 is a method of controlling the outer peripheral length by forcibly giving an offset in the plate thickness direction during welding. In this method, depending on the offset adjustment amount, the end of the steel strip width direction during welding is used. Excessive offset in the plate thickness direction occurs at the butt portion, and the weld bead shape of the steel pipe after welding is deteriorated (so-called offset failure occurs), and internal defects are likely to occur in the weld bead portion. In addition, although it is easy to control the direction of decreasing the outer peripheral length, there is a problem that it is difficult to control the direction of increasing the outer peripheral length.

特許文献２には、特許文献１のように鋼管の外径調整時に突合せ部にオフセットが生じない方法との記載がある。しかし、外径変動に応じて内面溶接時のバッキング押力を制御する特許文献２の方法では、やはり外径を小さくする方向の制御はしやすいが、外径を大きくする方向の制御はし難い（バッキング押力がある程度の値以上となるとバッキング押力をそれ以上上げても外径があまり大きくならなくなる）という問題がある。   Patent Document 2 describes a method in which an offset does not occur in a butt portion when adjusting the outer diameter of a steel pipe as in Patent Document 1. However, in the method of Patent Document 2 that controls the backing pressing force at the time of inner surface welding according to the outer diameter variation, it is still easy to control the direction of decreasing the outer diameter, but it is difficult to control the direction of increasing the outer diameter. (If the backing pressing force exceeds a certain value, the outer diameter does not become too large even if the backing pressing force is further increased).

特許文献３の方法では、溶接点におけるスパイラル鋼管と金属帯（鋼帯）との相対的な上下位置の差（いわゆる段差）を補助ロールを用いて変更するため、特許文献１に開示の方法と同様に溶接ビード部の形状不良（オフセット不良）や溶接ビード部に内部欠陥が生じやすくなるという問題がある。
なお、特許文献３には成形角度の変更によってもスパイラル鋼管の周長を変化させることが可能であると記載があるが、その詳細については一切触れられていない。 In the method of Patent Document 3, in order to change the relative vertical position difference (so-called step) between the spiral steel pipe and the metal strip (steel strip) at the welding point using an auxiliary roll, the method disclosed in Patent Document 1 Similarly, there is a problem that a defective shape (offset defect) of the weld bead part or an internal defect tends to occur in the weld bead part.
Although Patent Document 3 describes that the circumference of the spiral steel pipe can be changed by changing the forming angle, the details are not mentioned at all.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スパイラル鋼管の製造工程において、溶接ビード部の形状不良や内部欠陥を生じることなく、鋼管の周長を一定に制御することが可能なスパイラル鋼管の製造方法およびスパイラル鋼管周長制御システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in the manufacturing process of a spiral steel pipe, a spiral capable of controlling the circumference of the steel pipe to be constant without causing a defective shape or an internal defect of the weld bead portion. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a steel pipe and a spiral steel pipe circumference control system.

前記課題を解決するために、請求項１に記載のスパイラル鋼管の製造方法は、鋼帯を外面および内面ローラからなる成形装置を用いて連続的に管状に成形しながら、前記鋼帯の幅方向端面の互いに突き合わされる部分を溶接していくことにより前記鋼帯からスパイラル鋼管を連続的に製造するスパイラル鋼管の製造方法において、
製造途中のスパイラル鋼管の管状に成形された部分の内周長または外周長を前記溶接位置の近傍で測定し、
前記内周長または外周長の測定値に基づいた前記スパイラル鋼管の内周長または外周長の変化量に応じて、前記スパイラル鋼管の内周長または外周長が目標値に近づくように前記製造途中のスパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the manufacturing method of the spiral steel pipe according to claim 1 is characterized in that the steel strip is continuously formed into a tubular shape by using a forming device composed of an outer surface and an inner surface roller, and the width direction of the steel strip. In the spiral steel pipe manufacturing method for continuously manufacturing the spiral steel pipe from the steel strip by welding the portions of the end faces that face each other,
Measure the inner peripheral length or outer peripheral length of the portion of the spiral steel pipe formed in the middle of manufacture in the vicinity of the welding position,
Depending on the amount of change in the inner circumferential length or the outer circumferential length of the spiral steel pipe based on the measured value of the inner circumferential length or the outer circumferential length, the inner circumferential length or the outer circumferential length of the spiral steel pipe is in the course of manufacturing so as to approach the target value. The position of the spiral steel pipe is changed, and the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip is corrected.

また、請求項２に記載のスパイラル鋼管の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記内周長または外周長の変化量ΔＬに対する前記スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度の修正量αを以下に示す式で求めることを特徴とする。
α＝１/Ｂ・(cosθ−１/cosθ)ΔＬ
ここで、Ｂは前記鋼帯の幅、θは前記鋼帯の製造途中の前記鋼管に対する進入角度を示す。 The spiral steel pipe manufacturing method according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the correction amount α of the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip relative to the change amount ΔL of the inner peripheral length or the outer peripheral length is set. It is obtained by the following formula.
α = 1 / B · (cosθ-1 / cosθ) ΔL
Here, B represents the width of the steel strip, and θ represents the angle of approach to the steel pipe during the production of the steel strip.

また、請求項３に記載のスパイラル鋼管の製造方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記鋼帯に対する前記スパイラル鋼管の角度を変更する方法が、製造途中の前記スパイラル鋼管を支持する鋼管支持部材の角度を変更することによるものであることを特徴とする。   A method for manufacturing a spiral steel pipe according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2, wherein the method of changing the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip is the same as the spiral steel pipe being manufactured. It is based on changing the angle of the steel pipe support member to support.

また、請求項４に記載のスパイラル鋼管の製造方法は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記内周長または外周長の測定に際し、前記内面ローラを支持するマンドレルの先端部に設けられた距離計を製造途中の前記スパイラル鋼管の周方向に回転させるとともに、当該距離計に当該距離計の各回転角度における前記鋼管の内面までの距離を非接触で測定させ、
前記距離計により計測された当該距離計の各回転角度における前記鋼管内面までの距離と、前記距離計の回転角度とを用いて、前記鋼管の内周長または外周長を算出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a spiral steel pipe according to any one of the first to third aspects, wherein the inner roller is supported when the inner circumferential length or the outer circumferential length is measured. The distance meter provided at the tip of the mandrel is rotated in the circumferential direction of the spiral steel pipe being manufactured, and the distance meter is allowed to measure the distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle of the distance meter in a non-contact manner. ,
The inner peripheral length or the outer peripheral length of the steel pipe is calculated using the distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle of the distance meter measured by the distance meter and the rotation angle of the distance meter. To do.

また、請求項５に記載のスパイラル鋼管周長制御システムは、鋼帯を外面および内面ローラからなる成形装置を用いて連続的に管状に成形しながら、前記鋼帯の幅方向端面の互いに突き合わされる部分を溶接していくことにより前記鋼帯からスパイラル鋼管を連続的に製造する際に当該スパイラル鋼管の周長を制御するスパイラル鋼管周長制御システムであって、
製造途中のスパイラル鋼管の管状に成形された部分の内周長または外周長を前記溶接位置の近傍で測定する周長測定手段と、
前記スパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正する鋼管角度修正手段と、
前記周長測定手段に測定される前記内周長または外周長から前記スパイラル鋼管の内周長または外周長の変化量を算出するとともに、当該内周長または外周長の変化量に応じて、前記スパイラル鋼管の内周長または外周長が目標値に近づくように、前記製造途中のスパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正する際の角度の修正量を算出する修正角度演算手段と、
前記鋼管角度修正手段を制御して、前記修正角度演算手段で求められた前記修正量分だけ前記鋼管の角度を修正させる鋼管角度制御手段とを備えたことを特徴とする。 The spiral steel pipe circumferential length control system according to claim 5 is configured such that the end faces in the width direction of the steel strip are abutted against each other while the steel strip is continuously formed into a tubular shape using a forming device including an outer surface and an inner surface roller. A spiral steel pipe circumference control system that controls the circumference of the spiral steel pipe when continuously producing a spiral steel pipe from the steel strip by welding
A circumferential length measuring means for measuring an inner circumferential length or an outer circumferential length of a portion of the spiral steel pipe formed in the middle of manufacture in the vicinity of the welding position;
A steel pipe angle correcting means for changing the position of the spiral steel pipe and correcting the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip;
While calculating the change amount of the inner peripheral length or the outer peripheral length of the spiral steel pipe from the inner peripheral length or the outer peripheral length measured by the peripheral length measuring means, according to the change amount of the inner peripheral length or the outer peripheral length, Calculate the amount of angle correction when changing the position of the spiral steel pipe relative to the steel strip by changing the position of the spiral steel pipe in the middle of manufacture so that the inner or outer circumference of the spiral steel pipe approaches the target value. Correction angle calculating means to perform,
Steel pipe angle control means for controlling the steel pipe angle correction means to correct the angle of the steel pipe by the correction amount obtained by the correction angle calculation means.

また、請求項６に記載のスパイラル鋼管周長制御システムは、請求項５に記載の発明において、前記修正角度演算手段は、前記内周長または外周長の変化量ΔＬに対する前記スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度の修正量αを以下に示す式で求めることを特徴とする。
α＝１/Ｂ・(cosθ−１/cosθ)ΔＬ
ここで、Ｂは前記鋼帯の幅、θは前記鋼帯の前記鋼管に対する進入角度を示す。 Further, the spiral steel pipe circumference control system according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the correction angle calculation means is the steel of the spiral steel pipe with respect to the change amount ΔL of the inner circumference or the outer circumference. The correction amount α of the angle with respect to the band is obtained by the following formula.
α = 1 / B · (cosθ-1 / cosθ) ΔL
Here, B represents the width of the steel strip, and θ represents the angle of approach of the steel strip to the steel pipe.

また、請求項７に記載のスパイラル鋼管周長制御システムは、請求項５または請求項６に記載の発明において、前記鋼管角度修正手段は、前記製造途中のスパイラル鋼管を支持するとともに回転移動自在な鋼管支持部材と、当該鋼管支持部材を所定角度範囲内で回転駆動する回転駆動手段とを備えていることを特徴とする。   The spiral steel pipe circumferential length control system according to claim 7 is the invention according to claim 5 or claim 6, wherein the steel pipe angle correcting means supports the spiral steel pipe being manufactured and is rotatable. It is characterized by comprising a steel pipe support member and a rotation drive means for rotating the steel pipe support member within a predetermined angle range.

また、請求項８に記載のスパイラル鋼管周長制御システムは、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記周長測定手段は、前記内面ローラを支持するマンドレルの先端部に設けられ、製造途中の前記スパイラル鋼管内で当該スパイラル鋼管の周方向に沿って回転自在な距離計と当該距離計の測定値からスパイラル鋼管の外周長または内周長を算出する周長算出手段とを備え、
前記距離計は、製造途中の前記スパイラル鋼管の周方向に沿って回転するとともに、前記鋼管の内面までの距離を各回転角度において非接触で測定し、
前記周長算出手段は、前記距離計により測定された各回転角度での前記鋼管内面までの距離と、前記距離計の回転角度とを用いて、前記鋼管の内周長または外周長を算出することを特徴とする。 The spiral steel pipe circumference control system according to claim 8 is the invention according to any one of claims 5 to 7, wherein the circumference measuring means is a tip of a mandrel that supports the inner roller. A circumference calculation that calculates the outer circumference or inner circumference of the spiral steel pipe from the distance meter that is provided in the section and is rotatable along the circumferential direction of the spiral steel pipe within the spiral steel pipe during production. Means and
The distance meter rotates along the circumferential direction of the spiral steel pipe during production, and measures the distance to the inner surface of the steel pipe in a non-contact manner at each rotation angle.
The circumference calculation means calculates the inner circumference or the outer circumference of the steel pipe using the distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle measured by the distance meter and the rotation angle of the distance meter. It is characterized by that.

請求項１に記載のスパイラル鋼管の製造方法および請求項５に記載のスパイラル鋼管周長制御システムによれば、スパイラル鋼管を連続的に製造している際に変化するスパイラル鋼管の外周長または内周長を測定し、測定された外周長または内周長の変化量に応じて、製造途中のスパイラル鋼管の鋼帯に対する角度をスパイラル鋼管の位置を変更して修正することにより、スパイラル鋼管の外周長または内周長（いかこれらを周長と略す場合ある）を例えば所定の範囲内に維持することができる。ここで、スパイラル鋼管の鋼帯に対する角度を修正することで、相対的に鋼帯のスパイラル鋼管に対する進入角を変更した状態となり、これによって、スパイラル鋼管の周長が変化することになる。以上のことから、スパイラル鋼管の周長を高い精度で一定とする制御を容易に自動化することが可能となる。この場合に、周長を長くする方向の修正も、周長を短くする方向の修正も容易に行える。また、上述のオフセット不良が生じることがなく、品質の高い溶接が可能となる。また、コイルから巻き戻される鋼帯側を動かして進入角度を変更するよりも、鋼管側を動かす構成とすることで、製造装置が煩雑になったり、大型化したりするのを防止できる。   According to the spiral steel pipe manufacturing method according to claim 1 and the spiral steel pipe circumference control system according to claim 5, the outer circumference or inner circumference of the spiral steel pipe that changes when the spiral steel pipe is continuously produced. By measuring the length and changing the position of the spiral steel pipe by changing the position of the spiral steel pipe according to the measured outer peripheral length or the change in the inner peripheral length, the angle of the spiral steel pipe is changed. Alternatively, the inner circumferential length (sometimes abbreviated as the circumferential length) can be maintained within a predetermined range, for example. Here, by correcting the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip, the approach angle of the steel strip with respect to the spiral steel pipe is relatively changed, thereby changing the circumferential length of the spiral steel pipe. From the above, it is possible to easily automate the control for making the circumference of the spiral steel pipe constant with high accuracy. In this case, correction in the direction of increasing the circumference and correction in the direction of reducing the circumference can be easily performed. Further, the above-described offset failure does not occur, and high quality welding is possible. Moreover, it can prevent that a manufacturing apparatus becomes complicated or enlarges by setting it as the structure which moves the steel pipe side rather than moving the steel strip side rewinded from a coil and changing an approach angle.

請求項２に記載のスパイラル鋼管の製造方法および請求項６に記載のスパイラル鋼管周長制御システムによれば、前記式に基づいて、周長の変化量ΔＬに対するスパイラル鋼管の角度の変化量αを算出して、スパイラル鋼管の内周長または外周長の変化量に応じて、前記スパイラル鋼管の内周長または外周長が目標値に近づくように、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正することができる。これにより、スパイラル鋼管の周長を精度高く一定に保持する制御を容易に自動化することができる。   According to the manufacturing method of the spiral steel pipe according to claim 2 and the spiral steel pipe circumference control system according to claim 6, the change amount α of the angle of the spiral steel pipe with respect to the change amount ΔL of the circumference is calculated based on the above formula. Calculate and correct the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip so that the inner circumference or the outer circumference of the spiral steel pipe approaches a target value according to the amount of change in the inner or outer circumference of the spiral steel pipe. be able to. Thereby, it is possible to easily automate the control for keeping the circumference of the spiral steel pipe constant with high accuracy.

請求項３に記載のスパイラル鋼管の製造方法および請求項７に記載のスパイラル鋼管周長制御システムによれば、スパイラル鋼管の製造装置を煩雑化したり大型化したりすることなく、製造途中のスパイラル鋼管の角度を修正することにより、鋼帯のスパイラル鋼管に対する進入角度を変更することが可能となる。   According to the method for manufacturing a spiral steel pipe according to claim 3 and the spiral steel pipe circumference control system according to claim 7, the spiral steel pipe manufacturing apparatus can be manufactured without complicating or increasing the size of the spiral steel pipe manufacturing apparatus. It is possible to change the approach angle of the steel strip to the spiral steel pipe by correcting the angle.

請求項４に記載のスパイラル鋼管の製造方法および請求項８に記載のスパイラル鋼管周長制御システムによれば、スパイラル鋼管の製造装置の一部としての成形装置の構造を利用するとともに一つの距離計を用いた簡単な構成で、自動的に成形直後（内面溶接直後）のスパイラル鋼管の周長を測定することが可能となる。これにより、スパイラル鋼管の製造における周長の制御の自動化を容易なものとすることができる。   According to the manufacturing method of the spiral steel pipe according to claim 4 and the spiral steel pipe circumference control system according to claim 8, one distance meter is used while utilizing the structure of the forming apparatus as a part of the manufacturing apparatus of the spiral steel pipe. With this simple configuration, it is possible to automatically measure the circumference of a spiral steel pipe immediately after forming (immediately after inner surface welding). Thereby, automation of circumference control in manufacture of a spiral steel pipe can be made easy.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態に係るスパイラル鋼管の製造方法およびスパイラル鋼管周長制御システムを説明する前に、スパイラル鋼管の製造装置の概略を説明する。
なお、図１は、スパイラル鋼管の製造装置の概略を示すとともに、スパイラル鋼管周長制御システムを示すものである。また、図２および図３は、スパイラル鋼管の製造装置の概略を示すとともに、スパイラル鋼管周長制御システムにおける周長測定手段としてのスパイラル鋼管の周長測定装置を示す図であって、図２はスパイラル鋼管の出側（下流側）から素材である鋼帯の入側（上流側）に向かって見た図（正面図）であり、図３は要部側面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, before explaining the spiral steel pipe manufacturing method and spiral steel pipe circumference control system according to the embodiment of the present invention, an outline of the spiral steel pipe manufacturing apparatus will be described.
FIG. 1 shows an outline of a spiral steel pipe manufacturing apparatus and a spiral steel pipe circumference control system. 2 and 3 are diagrams showing an outline of a spiral steel pipe manufacturing apparatus and a spiral steel pipe circumference measuring device as a circumference measuring means in the spiral steel pipe circumference control system. FIG. It is the figure (front view) which looked toward the entrance side (upstream side) of the steel strip which is a raw material from the exit side (downstream side) of a spiral steel pipe, and FIG. 3 is a principal part side view.

図１に示すように、スパイラル鋼管の製造装置においては、鋼帯２を搬入する側、すなわち、入側に設けられて鋼帯２を支持する鋼帯支持部材としての入側フレーム３３と、鋼帯を螺旋状に曲げて幅方向端面同士を溶接して形成される製造途中のスパイラル鋼管７（以後、単に鋼管７と称する場合がある）を支持する鋼管支持部材としての出側フレーム３２とを備えている。
そして、入側フレーム３３には、鋼帯２の角度を規制するサイドガイド３４、鋼帯の左右の端面（幅方向端面）を切削して整えるエッジミラー３５、鋼帯２を挟んだ状態で後述の成形装置３に搬送するピンチローラ３６等が設けられている。
また、入側フレーム３３の上流側には、鋼帯２のコイルが配置されており、このコイルが巻き戻されて、上述のサイドガイド３４等まで鋼帯２が搬送されることになる。 As shown in FIG. 1, in a spiral steel pipe manufacturing apparatus, an entrance side frame 33 as a steel strip support member that is provided on the entry side and supports the steel strip 2, and a steel strip 2, An outgoing frame 32 as a steel pipe support member for supporting a spiral steel pipe 7 in the process of manufacturing formed by bending the band in a spiral shape and welding the end faces in the width direction (hereinafter sometimes simply referred to as a steel pipe 7). I have.
And in the entry side frame 33, the side guide 34 which regulates the angle of the steel strip 2, the edge mirror 35 which cuts and arranges the left and right end surfaces (width direction end surfaces) of the steel strip, and the state where the steel strip 2 is sandwiched are described later. The pinch roller 36 etc. which are conveyed to the molding apparatus 3 are provided.
Further, a coil of the steel strip 2 is arranged on the upstream side of the entry side frame 33, and this coil is rewound and the steel strip 2 is conveyed to the above-described side guide 34 and the like.

また、出側フレーム３２には、例えば、図２および図３に示すように、内面ローラ４および外面ローラ５を備える成形装置３と、内面溶接装置（図３に内面溶接装置のノズル６を図示）と、図示しない外面溶接装置と、成形装置３の内面ローラ４を支持するとともに、内面溶接装置のノズル６を支持するマンドレル１０に設けられた周長測定装置（周長測定手段）９等が設けられている。   Further, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, the exit side frame 32 includes a forming device 3 including an inner surface roller 4 and an outer surface roller 5, and an inner surface welding device (the nozzle 6 of the inner surface welding device is illustrated in FIG. 3. ), An outer surface welding device (not shown), and a peripheral length measuring device (perimeter measuring means) 9 provided on a mandrel 10 that supports the inner surface roller 4 of the molding device 3 and supports the nozzle 6 of the inner surface welding device. Is provided.

また、入側フレーム３３は、例えば、工場等の製造現場に固定的（鋼管径の変更や鋼帯幅の変更時等で装置が停止している状態で鋼帯の進入角を変更可能となっている）に設けられているのに対して、出側フレーム３２は、入側フレーム３３に回転自在に接続され、固定の入側フレーム３３に対して出側フレーム３２が回転移動可能となっている。
また、出側フレーム３２には、鋼帯２に対する製造途中のスパイラル鋼管７の角度を修正する鋼管角度修正手段の回転駆動手段としてのアクチュエータ３１（回転駆動手段：移動量を制御可能なシリンダ装置等）が接続され、出側フレーム３２（鋼管７）の入側フレーム３３（鋼帯２）に対する角度を修正（変更）可能となっている。また、アクチュエータ３１もしくは出側フレーム３２には、出側フレーム３２の回転移動速度および回転移動量を検出可能とするために位置検出器が取り付けられている。
なお、アクチュエータ３１として、位置検出器とシリンダーが一体になったシルナックシリンダーを用いてもよい。 In addition, the entrance frame 33 can be fixed to a manufacturing site such as a factory (the steel band entry angle can be changed while the apparatus is stopped when the steel pipe diameter is changed or the steel strip width is changed). In contrast, the exit side frame 32 is rotatably connected to the entrance side frame 33 so that the exit side frame 32 can rotate relative to the fixed entrance side frame 33. Yes.
The exit frame 32 includes an actuator 31 (rotation drive means: a cylinder device that can control the amount of movement, etc.) as a rotation drive means of a steel pipe angle correction means that corrects the angle of the spiral steel pipe 7 being manufactured with respect to the steel strip 2. ) Is connected, and the angle of the exit side frame 32 (steel pipe 7) with respect to the entry side frame 33 (steel strip 2) can be corrected (changed). Further, a position detector is attached to the actuator 31 or the exit frame 32 in order to be able to detect the rotational movement speed and the rotational movement amount of the exit frame 32.
The actuator 31 may be a Sirnac cylinder in which a position detector and a cylinder are integrated.

なお、入側フレーム３３に対する出側フレーム３２の回転中心位置は、例えば、鋼帯２が成形装置３により後述のようにスパイラル状に曲げられて管状とされる際に、鋼帯の接合側端面が、製造途中の鋼管７の端面に接触する位置となっている。そして、出側フレーム３２の回転軸方向は、鋼帯２および鋼管７の軸方向に直交する方向となる。
そして、前記成形装置３は、例えば、鋼管７の内周面側に鋼管７の軸方向に沿って１列に並べられた複数個の内面ローラ４と、鋼管７の外周面側に鋼管７の軸方向に沿うとともに、１列の内面ローラ４に対して鋼帯２の搬送方向の先側と後側とにそれぞれ前記鋼管７の軸方向に沿って１列ずつ合わせて２列に並べられた複数個の外面ローラ５とを有する。 The rotation center position of the exit side frame 32 with respect to the entrance side frame 33 is, for example, when the steel strip 2 is bent into a spiral shape by the forming device 3 to be tubular as will be described later, and the joining side end surface of the steel strip However, it is a position which contacts the end surface of the steel pipe 7 in the middle of manufacture. The rotation axis direction of the exit side frame 32 is a direction orthogonal to the axial direction of the steel strip 2 and the steel pipe 7.
The forming apparatus 3 includes, for example, a plurality of inner rollers 4 arranged in a line along the axial direction of the steel pipe 7 on the inner peripheral surface side of the steel pipe 7, and the steel pipe 7 on the outer peripheral surface side of the steel pipe 7. Along the axial direction, the front and rear sides in the conveying direction of the steel strip 2 are aligned in one row along the axial direction of the steel pipe 7 with respect to one row of the inner rollers 4 and arranged in two rows. And a plurality of outer surface rollers 5.

そして、成形装置３は、図２および図３に示すように、製造途中のスパイラル鋼管の軸方向に対して所定の進入角度で連続的に搬送される鋼帯２を螺旋状に巻くように曲げて鋼帯２を管状に成形する。
内面溶接装置は、平板状の鋼帯２が成形装置３で曲げられることにより、鋼管７側の端面（既に管状に成形された鋼帯２の幅方向端面）に成形されたばかりの鋼帯２の幅方向の鋼管７側端面が当接した状態となったところで、これら端面の突合せ部分を鋼管７の内側から溶接する。すなわち、鋼帯を外面および内面ローラからなる成形装置を用いて連続的に管状に成形しながら、管状に成形されることにより前記鋼帯の幅方向端面の互いに突き合わされる部分を、溶接していくことになる。
外面溶接装置は、上述のように内面溶接装置により鋼管７の内側から溶接された内面溶接部分（前記突合せ部分）を鋼管７の外側から溶接するようになっている。
内面溶接装置および外面溶接装置は、サブマージアーク溶接を行うものである。 Then, as shown in FIGS. 2 and 3, the forming apparatus 3 bends the steel strip 2 continuously conveyed at a predetermined approach angle with respect to the axial direction of the spiral steel pipe being manufactured so as to be wound spirally. The steel strip 2 is formed into a tubular shape.
In the inner surface welding apparatus, the flat steel strip 2 is bent by the forming device 3, whereby the end surface on the steel pipe 7 side (the end surface in the width direction of the steel strip 2 already formed into a tubular shape) is formed. When the end faces on the steel pipe 7 side in the width direction come into contact with each other, the butted portions of these end faces are welded from the inside of the steel pipe 7. That is, while continuously forming a steel strip into a tubular shape using a forming device including an outer surface and an inner surface roller, welding the portions of the end faces in the width direction of the steel strip that face each other by being formed into a tubular shape. Will go.
As described above, the outer surface welding apparatus welds the inner surface welded portion (said butt portion) welded from the inside of the steel pipe 7 by the inner surface welding apparatus from the outside of the steel pipe 7.
The inner surface welding device and the outer surface welding device perform submerged arc welding.

すなわち、スパイラル鋼管の製造装置においては、コイルとされた鋼帯が巻き戻されて平にされた状態で入側フレーム３３を通って成形装置３に搬送され、出側フレーム３２において、成形装置３によりスパイラル状で管状に成形された後に内面溶接され、次いで外面溶接される。これらのスパイラル鋼管の製造工程は連続的に行われており、前の工程が上流側となる位置に配置され、後の工程が下流側となる位置に配置される。
そして、製造されたスパイラル鋼管が連続的に延出していくことになるが、スパイラル鋼管の製造を連続して行っている状態でスパイラル鋼管を走行切断することにより、個々のスパイラル鋼管が得られることになる。 That is, in the spiral steel pipe manufacturing apparatus, the coiled steel strip is rewound and flattened, and then conveyed to the forming apparatus 3 through the entry side frame 33. In the exit side frame 32, the forming apparatus 3 After being formed into a spiral and tubular shape, the inner surface is welded and then the outer surface is welded. The manufacturing process of these spiral steel pipes is continuously performed, and the previous process is disposed at a position on the upstream side, and the subsequent process is disposed at a position on the downstream side.
And the manufactured spiral steel pipe will be continuously extended, but individual spiral steel pipes can be obtained by running and cutting the spiral steel pipe in a state where the spiral steel pipe is continuously manufactured. become.

そして、このようなスパイラル鋼管の製造装置に設けられるスパイラル鋼管周長制御システムは、製造途中のスパイラル鋼管７の管状に成形された部分の内周長または外周長を内面溶接の直後となる位置（溶接位置の近傍）で測定する周長測定手段としての周長測定装置９と、鋼管７の位置を変化させて、鋼管７の鋼帯２に対する角度を修正する鋼管角度修正手段としての出側フレーム３２およびアクチュエータ３１と、周長測定装置９に測定される前記鋼管７の内周長または外周長から前記鋼管７の内周長または外周長の変化量を算出するとともに、当該内周長または外周長の変化量に応じて、前記鋼管７の内周長または外周長が目標値に近づくように、内面溶接された直後の製造途中のスパイラル鋼管７の位置を変化させて、当該鋼管７の鋼帯２に対する角度を修正する際の角度の修正量を算出する修正角度演算手段としての修正量演算装置（図示略）と、アクチュエータ３１を制御して、前記修正量演算装置で求められた修正量分だけ鋼管の角度を修正させる鋼管角度制御手段としての制御装置とを備えている。
なお、前記制御装置内に修正量演算装置が含まれるものとしてもよい。 And the spiral steel pipe circumference control system provided in the manufacturing apparatus of such a spiral steel pipe is a position where the inner circumference length or the outer circumference length of the tubular molded portion of the spiral steel pipe 7 being produced is immediately after the inner surface welding ( A peripheral length measuring device 9 as a peripheral length measuring means for measuring in the vicinity of the welding position) and an outgoing frame as a steel pipe angle correcting means for correcting the angle of the steel pipe 7 with respect to the steel strip 2 by changing the position of the steel pipe 7 32, the actuator 31, and the amount of change in the inner circumferential length or outer circumferential length of the steel pipe 7 from the inner circumferential length or outer circumferential length of the steel pipe 7 measured by the circumferential length measuring device 9, and the inner circumferential length or outer circumference In accordance with the amount of change in length, the position of the spiral steel pipe 7 in the middle of manufacturing immediately after inner surface welding is changed so that the inner peripheral length or the outer peripheral length of the steel pipe 7 approaches the target value. A correction amount calculation device (not shown) as a correction angle calculation means for calculating an angle correction amount when correcting the angle with respect to the steel strip 2, and the correction obtained by the correction amount calculation device by controlling the actuator 31 And a control device as a steel pipe angle control means for correcting the angle of the steel pipe by an amount.
A correction amount calculation device may be included in the control device.

周長測定装置９は、マンドレル（インナービーム）１０に設けられるものである。マンドレル１０は、成形されて内面溶接された製造途中のスパイラル鋼管７の入側の開口から鋼管７内に挿入された状態に配置されている。このマンドレル１０は、鋼帯２を管状に成形する成形装置３の内面ローラ４を支持しているものであり、成形装置３の一部となる。内面ローラ４は、マンドレル１０の下側にマンドレル１０の長さ方向に沿って複数個が等間隔に回転自在に固定されている。また、マンドレル１０の先端部の下側には、内面溶接用のノズル６が支持されている。   The circumference measuring device 9 is provided on a mandrel (inner beam) 10. The mandrel 10 is disposed in a state of being inserted into the steel pipe 7 through the opening on the entry side of the spiral steel pipe 7 being manufactured and welded on the inner surface. The mandrel 10 supports the inner surface roller 4 of the forming device 3 that forms the steel strip 2 into a tubular shape, and becomes a part of the forming device 3. A plurality of inner rollers 4 are fixed to the lower side of the mandrel 10 so as to be rotatable at equal intervals along the length direction of the mandrel 10. A nozzle 6 for inner surface welding is supported on the lower side of the tip of the mandrel 10.

マンドレル１０は鋼管７の長さ方向に延びており、このマンドレル１０の先端部には、マンドレル１０の長さ方向（中心軸方向）に沿って伸縮するシリンダー（直線移動手段）１１が取り付けられている。このシリンダー１１の先端部には、台座１２が固定されている。したがってシリンダー１１が伸縮すると、この台座１２が鋼管７の長さ方向（鋼管７の中心軸と平行）に鋼管７内の下部を直線移動するようになっている。   The mandrel 10 extends in the length direction of the steel pipe 7, and a cylinder (linear movement means) 11 that extends and contracts along the length direction (center axis direction) of the mandrel 10 is attached to the tip of the mandrel 10. Yes. A pedestal 12 is fixed to the tip of the cylinder 11. Therefore, when the cylinder 11 expands and contracts, the pedestal 12 moves linearly in the lower part of the steel pipe 7 in the length direction of the steel pipe 7 (parallel to the central axis of the steel pipe 7).

台座１２の上部には、上下方向に伸縮するシリンダー（位置調整手段）１４が取り付けられており、このシリンダー１４の先端部にはモーター（回転手段）１５が固定されている。このモーター１５の出力軸は鋼管７の長さ方向に延びている。モーター１５の出力軸にはローター１６が結合されており、このローター１６の端部に距離計１７が固定されている。これにより、シリンダー１４を伸縮させることにより、距離計１７が鋼管７の径方向に上下移動し、距離計１７が鋼管７の中心部近傍に位置するように位置調整できるようになっている。また、モーター１５を回転駆動させることにより、距離計１７が鋼管７の内側で鋼管７の周方向に回転するようになっている。   A cylinder (position adjusting means) 14 that expands and contracts in the vertical direction is attached to the upper part of the base 12, and a motor (rotating means) 15 is fixed to the tip of the cylinder 14. The output shaft of the motor 15 extends in the length direction of the steel pipe 7. A rotor 16 is coupled to the output shaft of the motor 15, and a distance meter 17 is fixed to the end of the rotor 16. Thereby, by extending and contracting the cylinder 14, the distance meter 17 moves up and down in the radial direction of the steel pipe 7, and the position can be adjusted so that the distance meter 17 is positioned near the center of the steel pipe 7. In addition, the distance meter 17 rotates in the circumferential direction of the steel pipe 7 inside the steel pipe 7 by rotating the motor 15.

この例では、距離計１７は、レーザー式変位センサーから構成されている。ローター１６には、図示しないが、距離計１７の回転角θを検出するためのエンコーダ（センサー；回転角計測手段）が設けられている。なお、モーター１５が回転角を制御可能なステッピングモーターである場合は、当然のことながらエンコーダは不要であり、モーター１５に回転角検出手段が付随していることになる。   In this example, the distance meter 17 includes a laser displacement sensor. Although not shown, the rotor 16 is provided with an encoder (sensor; rotation angle measuring means) for detecting the rotation angle θ of the distance meter 17. If the motor 15 is a stepping motor capable of controlling the rotation angle, it is needless to say that an encoder is unnecessary, and the rotation angle detection means is attached to the motor 15.

距離計１７は、シリンダー１１を伸縮させることにより鋼管７の長さ方向の位置を変えることができるようになっている。そして、鋼管７の長さ方向（中心軸方向）の同一断面の距離計１７から鋼管７内面までの距離の測定が可能なように、距離計１７の鋼管７の長さ方向の速度と鋼管７の進行速度とが同期するように、シリンダー１１のピストンの伸長速度を設定する。ただし、シリンダー１１のピストンのストロークには限りがあるので、鋼管７の進行速度や距離計１７の回転速度、内周長の測定頻度（鋼管７の長さ方向の測定ピッチ）によっても異なるが、１回（鋼管７の１断面）の内周長測定後、該ピストンを下限値（シリンダー内に最も収納された位置）にまで速やかに移動させ、次の測定に備えるようにするのが好ましい。   The distance meter 17 can change the position in the length direction of the steel pipe 7 by expanding and contracting the cylinder 11. Then, the speed in the length direction of the steel pipe 7 of the distance meter 17 and the steel pipe 7 are measured so that the distance from the distance meter 17 having the same cross section in the length direction (center axis direction) of the steel pipe 7 to the inner surface of the steel pipe 7 can be measured. The extension speed of the piston of the cylinder 11 is set so that the traveling speed of the cylinder 11 is synchronized. However, since the stroke of the piston of the cylinder 11 is limited, it varies depending on the traveling speed of the steel pipe 7, the rotational speed of the distance meter 17, and the measurement frequency of the inner peripheral length (measurement pitch in the length direction of the steel pipe 7). After measuring the inner circumferential length once (one cross section of the steel pipe 7), it is preferable to move the piston quickly to the lower limit value (the position most housed in the cylinder) to prepare for the next measurement.

シリンダー１１には、距離計１７の鋼管７の長さ方向の位置・速度の制御が可能なように、図示しないが位置検出器が取り付けられている。なお、シリンダー１１に、位置検出器とシリンダーが一体になったシルナックシリンダーを用いてもよい。
また、シリンダー１１、１４には、油圧式、空気圧式あるいは電動式のいずれかが用いられ、そして遠隔操作される。 A position detector (not shown) is attached to the cylinder 11 so that the position and speed in the length direction of the steel pipe 7 of the distance meter 17 can be controlled. The cylinder 11 may be a cylinder cylinder in which the position detector and the cylinder are integrated.
The cylinders 11 and 14 are either hydraulic, pneumatic or electric and are remotely operated.

図４に示すように、シリンダー１４を伸縮させることにより、鋼管７の径が種々に変化しても、距離計１７と鋼管７とが干渉しないように、また距離計１７の測定可能範囲を外れないように、距離計１７の鋼管７の高さ方向の位置（径方向の位置）を調整できるようになっている。なお、図示しないが距離計１７の昇降量を検出するためのセンサー（位置検出器）がシリンダー１４に付随して取り付けられており、距離計１７およびローター１６の位置をシリンダー１４の可動範囲で自在に設定することが可能になっている。なお、シリンダー１４に、位置検出器とシリンダーが一体になったシルナックシリンダーを用いてもよい。   As shown in FIG. 4, by extending and retracting the cylinder 14, even if the diameter of the steel pipe 7 changes variously, the distance meter 17 and the steel pipe 7 do not interfere with each other, and the measurable range of the distance meter 17 deviates. The position in the height direction (position in the radial direction) of the steel pipe 7 of the distance meter 17 can be adjusted so as not to be present. Although not shown, a sensor (position detector) for detecting the amount of elevation of the distance meter 17 is attached to the cylinder 14, and the positions of the distance meter 17 and the rotor 16 can be freely moved within the movable range of the cylinder 14. It is possible to set to. The cylinder 14 may be a cylinder cylinder in which the position detector and the cylinder are integrated.

次に、鋼管７の内面の形状（内周長）を測定する原理を図５に示す。
スパイラル鋼管７の製管中に距離計１７を用いて内周長を測定するため、スパイラル鋼管７の回転方向と距離計１７の回転方向によって、内周長の測定方法は以下のようになる。 Next, the principle of measuring the shape (inner peripheral length) of the inner surface of the steel pipe 7 is shown in FIG.
Since the inner peripheral length is measured using the distance meter 17 during the production of the spiral steel pipe 7, the inner peripheral length is measured in the following manner depending on the rotational direction of the spiral steel pipe 7 and the rotational direction of the distance meter 17.

Figure 2010120077
Figure 2010120077

Ｎ１またはＮ２は多いほど高精度で内周長の測定が可能となるが、計測データ（Ｌ）の処理量も増大するため、マイコンやパソコン等の電子計算機のデータ処理能力を考慮して適正な値に設定する。
また、距離計１７の回転中心周りの角速度ωsについては、大きくする方がスパイラル鋼管７の長さ方向に内周長を細かく測定することが可能となるメリットがあるが、必要以上に大きくすると時間あたりの計測データ処理量が増大するため、適正範囲に設定する。 As N1 or N2 increases, the inner circumference length can be measured with higher accuracy. However, the processing amount of measurement data (L) also increases, so it is appropriate to consider the data processing capability of electronic computers such as microcomputers and personal computers. Set to value.
Further, with respect to the angular velocity ωs around the rotation center of the distance meter 17, there is an advantage that the inner circumferential length can be measured in the length direction of the spiral steel pipe 7 in a larger direction. Since the amount of measurement data processing per unit increases, it is set to an appropriate range.

図６は、内周長測定における台座１２の移動用シリンダー１１の動作状況を模式的に示す図である。
同図には、ＡパターンおよびＢパターンの２種類を例示しているが、Ａパターンは、製管速度（鋼管７の長さ方向の進行速度）が大きい、すなわち比較的小径のスパイラル鋼管７を測定する場合を表し、Ｂパターンは、製管速度が小さい、すなわち比較的大径のスパイラル鋼管７を測定する場合を表す。
同図を見ると、鋼管７の長さ方向の測定ピッチ（間隔）は、Ａパターンの方（＝ＰＡ）がＢパターン（＝ＰＢ）に比べて大きくなっているが、Ａパターンにおける距離計１７の回転速度を増加させるか、あるいは上述のように距離計１７の回転方向をスパイラル鋼管７の回転方向と逆にして、上記式(2)で内周長を算出することにより、内周長測定時間を短縮させ、測定ピッチを小さく、すなわち内周長を小刻みに測定することは可能である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing an operation state of the moving cylinder 11 of the pedestal 12 in measuring the inner peripheral length.
In the figure, two types of A pattern and B pattern are illustrated, but the A pattern has a high pipe-making speed (traveling speed in the length direction of the steel pipe 7), that is, a spiral steel pipe 7 having a relatively small diameter. The B pattern represents the case where the pipe making speed is small, that is, the spiral steel pipe 7 having a relatively large diameter is measured.
Referring to the figure, the measurement pitch (interval) in the length direction of the steel pipe 7 is larger in the A pattern (= P A ) than in the B pattern (= P B ). By increasing the rotational speed of the meter 17 or by reversing the rotational direction of the distance meter 17 from the rotational direction of the spiral steel pipe 7 as described above, the inner circumferential length is calculated by the above equation (2). It is possible to shorten the long measurement time and reduce the measurement pitch, that is, to measure the inner circumference in small increments.

図７に示すように、被測定対象であるスパイラル鋼管７の内面に、溶接ビード２１や内面サブマージアーク溶接の際のフラックス等からなる凸部２２があると、距離計１７による鋼管７の内面形状測定に悪影響を及ぼす。
例えば、距離計１７がレーザー式変位センサーからなる場合、レーザービームの照射部に凸部２２があると、ビームの乱反射により測定が不能になるか、たとえ計測できたとしても図６に示すように本来の距離Ｌ４やＬ５に比べて異常に小さな値として検出される可能性がある。 As shown in FIG. 7, when there is a convex portion 22 made of a flux or the like in welding bead 21 or inner surface submerged arc welding on the inner surface of the spiral steel pipe 7 to be measured, the inner surface shape of the steel pipe 7 by the distance meter 17. Adversely affects measurement.
For example, when the distance meter 17 is composed of a laser displacement sensor, if there is a convex portion 22 in the laser beam irradiation part, the measurement becomes impossible due to the irregular reflection of the beam, even if it can be measured, as shown in FIG. There is a possibility that it is detected as an abnormally small value compared to the original distances L4 and L5.

このような場合には、図７に示すように、（１）距離Ｌの時系列計測データからＡ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点のような変曲点を検出、（２）Ａ点とＢ点間、ならびにＣ点とＤ点間のＬの実測値を除外、（３）Ａ点とＢ点間、ならびにＣ点とＤ点間を補間するＬ値を計算し、これを用いて内周長を算出する。これにより、精度の高い内周長が計算できる。   In such a case, as shown in FIG. 7, (1) inflection points such as points A, B, C, and D are detected from time-series measurement data of distance L, and (2) point A (3) The L value that interpolates between the points A and B and between the points C and D is calculated and used. Calculate the inner circumference. Thereby, a highly accurate inner circumference can be calculated.

なお、以上の説明では、スパイラル鋼管７の内周長の測定方法について述べたが、スパイラル鋼管７の外周長を測定する場合には、前記式(1)および式(2)において、Ｌ(θ)の代わりに、以下に記載のＬ’(θ)を用いることで外周長も算出できる。   In the above description, the method for measuring the inner peripheral length of the spiral steel pipe 7 has been described. However, when the outer peripheral length of the spiral steel pipe 7 is measured, in the above formulas (1) and (2), L (θ ), The outer peripheral length can be calculated by using L ′ (θ) described below.

Ｌ’(θ)＝Ｌ(θ)＋ｔ ‥‥(3)
ここで、Ｌ(θ)は、θにおける距離計の回転中心からスパイラル鋼管内面までの距離であり、ｔは、鋼帯の平均肉厚である。 L ′ (θ) = L (θ) + t (3)
Here, L (θ) is the distance from the rotation center of the rangefinder to the inner surface of the spiral steel pipe at θ, and t is the average thickness of the steel strip.

さらに、式(1)あるいは式(2)で求まる内周長、式(3)で求まる外周長を各々、πで除することにより、鋼管の平均内径、および平均外径の算出が可能である。   Furthermore, by dividing the inner circumference obtained by equation (1) or equation (2) and the outer circumference obtained by equation (3) by π, the average inner diameter and average outer diameter of the steel pipe can be calculated. .

また、以上の説明では、距離計１７としてレーザー式変位センサーからなる距離計を用いた場合を説明したが、距離計１７は超音波距離計等他の非接触タイプの距離計であってもよい。
また、以上の説明では、距離計１７として１個の距離計を使用してスパイラル鋼管の周長や径を測定する場合について説明を行ったが、距離計１７として２個以上の距離計を使用し測定してもよい。例えば、２個の距離計を各々鋼管内面までの距離を測定可能なように背中合わせにセットし、各々１８０°回転させて測定した距離データと回転角データを元に１／２周長を算出し、これら１／２周長を足し合せて周長としてもよい。この場合、１個の距離計を用いる場合に比べて、１周長の測定時間が１／２に短縮されるメリットがある。一般に距離計１７としてＮ個の距離計を用いる場合、各々の距離計を鋼管内面に向けて、回転方向に３６０／Ｎ（°）の一定間隔で配置すればよい。 Further, in the above description, a case has been described in which a distance meter composed of a laser displacement sensor is used as the distance meter 17, but the distance meter 17 may be another non-contact type distance meter such as an ultrasonic distance meter. .
Moreover, in the above description, although the case where the circumference and diameter of a spiral steel pipe were measured using one distance meter as the distance meter 17 was described, two or more distance meters were used as the distance meter 17. And may be measured. For example, set two distance meters back to back so that the distance to the inner surface of the steel pipe can be measured, and calculate the ½ circumference based on the distance data and rotation angle data measured by rotating 180 ° each. These half circumferences may be added to obtain a circumference. In this case, there is an advantage that the measurement time for one circumference is shortened to ½ compared to the case of using one distance meter. In general, when N distance meters are used as the distance meter 17, each distance meter may be arranged at a constant interval of 360 / N (°) in the rotation direction toward the inner surface of the steel pipe.

また、前述の実施の形態では、シリンダー１４を用いて距離計１７の鋼管７の径方向の位置を調整するようにしたが、これに代えて、例えば、長さの異なるアルミ中空フレーム等の取付部材を用意し、鋼管径に応じた取付部材を用いるようにしてもよい。この場合、取付部材の交換は人手を介して行う。   In the above-described embodiment, the radial position of the steel pipe 7 of the distance meter 17 is adjusted using the cylinder 14, but instead of this, for example, mounting an aluminum hollow frame having a different length or the like A member may be prepared and an attachment member corresponding to the steel pipe diameter may be used. In this case, the attachment member is exchanged manually.

また、前述の実施例では、距離計１７を鋼管７の周方向に回転させるとともに、鋼管７の長さ方向に鋼管７の進行速度で移動させるようにしたが、シリンダー（直線移動手段）を設けずに、距離計１７を鋼管７の周方向に回転させるだけにしてもよい。   In the above-described embodiment, the distance meter 17 is rotated in the circumferential direction of the steel pipe 7 and is moved in the length direction of the steel pipe 7 at the traveling speed of the steel pipe 7, but a cylinder (linear movement means) is provided. Instead, the distance meter 17 may be simply rotated in the circumferential direction of the steel pipe 7.

以上のような式（１）もしくは式（２）等を用いた方法により、スパイラル鋼管７の連続的製造において、一定時間ごとに製造途中のスパイラル鋼管の周長が求められることになるが、この例においては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた周知の汎用の演算装置（図示略）に、上述の方法で前記鋼管７の周長を求めるプログラムが記憶されて、周長測定装置９の距離計１７から出力される距離計の各回点角度における距離を示す値と、モーター１５のエンコーダ等から出力される距離計の回転角度とから鋼管７の周長が算出される。なお、演算装置は、周長を求める周長演算装置となる。
なお、距離計の各回転角度毎に当該距離計で計測される当該距離計から前記鋼管７の内面までの距離と当該距離計の回転角度から鋼管７の周長を算出する周長算出手段としての前記周長演算装置は、上述の制御装置に設けられるものとしてもよい。 In the continuous production of the spiral steel pipe 7 by the method using the formula (1) or the formula (2) as described above, the circumferential length of the spiral steel pipe in the course of production is required every certain time. In the example, for example, a program for determining the circumference of the steel pipe 7 by the above-described method is stored in a known general-purpose arithmetic device (not shown) provided with a CPU, ROM, RAM, etc., and the circumference measuring device 9 The circumference of the steel pipe 7 is calculated from the value indicating the distance at each turning point angle of the distance meter 17 output from the distance meter 17 and the rotation angle of the distance meter output from the encoder of the motor 15 or the like. Note that the computing device is a circumference computing device for obtaining the circumference.
As a circumference calculation means for calculating the circumference of the steel pipe 7 from the distance from the distance meter measured by the distance meter to the inner surface of the steel pipe 7 and the rotation angle of the distance meter for each rotation angle of the distance meter. The circumference calculation device may be provided in the control device described above.

そして、この例のスパイラル鋼管周長制御システムにおいては、算出された周長が順次上述の制御装置に送られ、当該制御装置の修正量演算装置において、出側フレーム３２の修正角度が修正量として後述のように算出される。そして、上述のアクチュエータ３１の作動量が決定されてアクチュエータ３１が制御装置の制御のもとに作動されて出側フレーム３２の入側フレーム３３に対する角度が変更（修正）されることにより、製造されるスパイラル鋼管の角度が変化する。   And in the spiral steel pipe circumference control system of this example, the calculated circumference is sequentially sent to the above-mentioned control device, and the correction angle of the output side frame 32 is used as the correction amount in the correction amount calculation device of the control device. Calculated as described below. The actuator 31 is manufactured by determining the operating amount of the actuator 31 and operating the actuator 31 under the control of the control device to change (correct) the angle of the output side frame 32 with respect to the input side frame 33. The angle of the spiral steel pipe changes.

なお、成形装置３で成形されて少なくとも内面溶接が終了した製造途中の鋼管７を移動させて鋼帯２に対する鋼管７の角度を修正することにより、相対的に鋼帯２の前記進入角度を変更しているので、鋼帯２を移動させた場合よりも極めて容易に鋼帯２の進入角度を変更することが可能となり、上述のように溶接部のビート部の形状不良等を発生することなく、スパイラル鋼管７の製造において、当該スパイラル鋼管７の周長を所定範囲（所定の周長の許容値の範囲内）に収めるように制御することができる。   The approach angle of the steel strip 2 is relatively changed by moving the steel pipe 7 that is formed by the forming apparatus 3 and at least the inner surface welding is in progress and correcting the angle of the steel pipe 7 with respect to the steel strip 2. Therefore, it is possible to change the approach angle of the steel strip 2 much more easily than when the steel strip 2 is moved, and without causing a defective shape of the beat portion of the welded portion as described above. In manufacturing the spiral steel pipe 7, the circumferential length of the spiral steel pipe 7 can be controlled so as to fall within a predetermined range (within the allowable range of the predetermined circumferential length).

ここで、平面状とされた鋼帯を巻き曲げて管状とする際に、鋼帯２の進入角度（例えば、巻き曲げられる前の鋼帯の長さ方向と、管状とされた直後の製造途中のスパイラル鋼管７の軸方向もしくは当該軸方向と直交する方向とがなす角度）が異なると、スパイラル鋼管７の周長が異なるものとなる。ここで、進入角度が広いと鋼帯２の単位長さに対して形成されるスパイラル鋼管７の長さが長くなるとともにスパイラル鋼管７の周長が短くなり、進入角度が狭いと鋼帯７の単位長さに対して形成されるスパイラル鋼管７の長さが短くなるとともにスパイラル鋼管７の周長が長くなる。   Here, when a flat steel strip is bent into a tubular shape, the approach angle of the steel strip 2 (for example, the length direction of the steel strip before being bent and the middle of manufacturing immediately after being formed into a tubular shape) If the angle of the spiral steel pipe 7 is different from the axial direction of the spiral steel pipe 7 or the direction perpendicular to the axial direction, the circumferential length of the spiral steel pipe 7 is different. Here, if the approach angle is wide, the length of the spiral steel pipe 7 formed with respect to the unit length of the steel strip 2 is increased and the circumferential length of the spiral steel pipe 7 is shortened. The length of the spiral steel pipe 7 formed with respect to the unit length is shortened and the circumferential length of the spiral steel pipe 7 is increased.

したがって、鋼帯２の進入角度を調整することにより、比較的自由にスパイラル鋼管７の周長を長くしたり、短くしたりする変更可能となり、かつ、溶接される鋼帯２の幅方向端面同士の間にオフセットが生じることがなく、溶接のビート部形状の不良の発生を防止できる。なお、鋼帯２は、鋼帯２のコイルから平面状に巻き戻されながら上述の内面ローラ４および外面ローラ５を有する成形装置３に送られており、鋼帯２の製造途中のスパイラル鋼管７に対する進入角度を変更することが困難である。また、鋼帯２の進入角度を変更可能なスパイラル鋼管７の製造装置を作れたとしても、スパイラル鋼管７の製造装置が煩雑になるとともに大型化する虞がある。したがって、上述のように鋼管７側を動かして相対的に鋼帯２の進入角度を変更する方が、製造装置を簡単な構造とするとともに、低コストに製造装置を設けることができる。   Therefore, by adjusting the approach angle of the steel strip 2, the circumferential length of the spiral steel pipe 7 can be changed relatively freely and can be changed, and the widthwise end surfaces of the steel strip 2 to be welded can be changed. No offset occurs between the two, so that it is possible to prevent the occurrence of a defect in the shape of the beat portion of welding. The steel strip 2 is sent to the forming device 3 having the above-mentioned inner surface roller 4 and outer surface roller 5 while being rewound in a flat shape from the coil of the steel strip 2, and the spiral steel pipe 7 in the middle of manufacturing the steel strip 2. It is difficult to change the approach angle with respect to. Moreover, even if the manufacturing apparatus of the spiral steel pipe 7 which can change the approach angle of the steel strip 2 is made, there is a possibility that the manufacturing apparatus of the spiral steel pipe 7 becomes complicated and increases in size. Therefore, moving the steel pipe 7 side as described above to relatively change the approach angle of the steel strip 2 can make the manufacturing apparatus simple and provide the manufacturing apparatus at low cost.

ここで、スパイラル鋼管周長制御システムを用いたいスパイラル鋼管の製造方法におけるスパイラル鋼管の周長（径）の調整方法を図８のフローチャートを参照して説明する。
まず、初期処理として、周長目標値を設定する（ステップＳ１）。例えば、スパイラル鋼管の新しいロットを製造開始する際や製造されるスパイラル鋼管の周長（外周長または内周長）すなわち径（外径または内径）が変更される際などに、当該スパイラル鋼管の例えば設計上の周長もしくは径を目標値として制御装置に入力する。 Here, the adjustment method of the circumference (diameter) of the spiral steel pipe in the manufacturing method of the spiral steel pipe which wants to use a spiral steel pipe circumference control system is demonstrated with reference to the flowchart of FIG.
First, as an initial process, a circumference target value is set (step S1). For example, when starting production of a new lot of spiral steel pipe, or when the circumference (outer circumference or inner circumference) of the spiral steel pipe to be produced, that is, when the diameter (outer diameter or inner diameter) is changed, for example, The design circumference or diameter is input to the controller as a target value.

次に、実際にスパイラル鋼管の製造が開始された際に、上述の周長測定装置９を用いた上述の周長測定を行い、周長測定装置９から周長の計測値（算出値）か、当該周長を算出するために必要な距離計１７の測定値と距離計の回転角度のデータを取得する（ステップＳ２）。
なお、周長測定装置９から周長の算出された計測値ではなく、距離計１７の測定値と回転角度等に関するデータを取得した場合には、修正量演算装置側で周長を上述の方法で算出する。 Next, when the manufacturing of the spiral steel pipe is actually started, the circumference measurement using the circumference measurement device 9 is performed, and the measurement value (calculated value) of the circumference is obtained from the circumference measurement device 9. Then, the measurement value of the distance meter 17 and the rotation angle data necessary for calculating the circumference are acquired (step S2).
In addition, when the data regarding the measurement value of the distance meter 17, the rotation angle, and the like is obtained from the circumference measurement device 9 instead of the measurement value of the circumference, the circumference is calculated on the correction amount calculation device side by the above-described method. Calculate with

また、スパイラル鋼管の製造時には、周長測定装置９から定期的に周長のデータもしくは周長を算出可能なデータが入力されるので、当該データの入力の度にステップＳ２の処理を行うことになる。
また、制御装置が周長測定装置９を制御するものとして、制御装置からの指示に基づいて周長測定装置９が周長の測定を行うものとしてもよい。 In addition, when manufacturing the spiral steel pipe, the circumference measuring device 9 periodically inputs the circumference data or the data capable of calculating the circumference, so that the process of step S2 is performed every time the data is inputted. Become.
In addition, the control device may control the circumference measurement device 9 and the circumference measurement device 9 may measure the circumference based on an instruction from the control device.

次に、目標値との偏差が予め設定された測定誤差εの絶対値より小さいか否かを判定する（ステップＳ３）。すなわち、この例の周長の測定において見込まれる測定誤差εを設定しておき、周長の測定値と目標値との差（偏差）が、測定誤差εの絶対値の範囲内ならば、測定値と目標値とのズレは測定誤差と見なすことができる。
そして、偏差が測定誤差範囲内（許容範囲内）ならば、後述の出側フレーム３２の角度の修正を行うことなく、スパイラル鋼管の製造を続行し、ステップＳ２に戻って引き続き周長の測定が順次行なわれることになる。
また、前記偏差が測定誤差εの絶対値以上となった場合には、出側フレーム３２の鋼帯２に対する角度を変更するために、出側フレーム３２の鋼帯２に対する角度の修正値αを算出する以下の処理を行う（ステップＳ４）。なお、出側フレーム３２の鋼帯２に対する角度を変更することで、鋼管７に対する鋼帯２の進入角度が相対的に変化することになる。 Next, it is determined whether the deviation from the target value is smaller than a preset absolute value of the measurement error ε (step S3). That is, the measurement error ε expected in the measurement of the circumference of this example is set, and if the difference (deviation) between the measurement value of the circumference and the target value is within the absolute value range of the measurement error ε, the measurement error The deviation between the value and the target value can be regarded as a measurement error.
If the deviation is within the measurement error range (within the allowable range), the spiral steel pipe is continuously manufactured without correcting the angle of the outgoing side frame 32, which will be described later, and the process returns to step S2 to continuously measure the circumference. It will be done sequentially.
When the deviation is equal to or larger than the absolute value of the measurement error ε, the angle correction value α of the outgoing frame 32 relative to the steel strip 2 is changed in order to change the angle of the outgoing frame 32 relative to the steel strip 2. The following calculation processing is performed (step S4). In addition, the approach angle of the steel strip 2 with respect to the steel pipe 7 changes relatively by changing the angle with respect to the steel strip 2 of the exit side frame 32.

（１）周長偏差（＝周長測定値−周長目標値）＞０の場合
周長偏差（＝周長測定値―周長目標値）＞０の場合は、周長が小さくなる方向に出側フレーム３２の角度を修正する必要がある。
図９に示すように、鋼帯２の幅Ｂと鋼管７の外径Ｄと成形角度θ（正符号：反時計方向角度、負符号：時計方向角度）の間には、以下の関係が成立つ。ここで、成形角度θは、上述の進入角度で、鋼管７の軸方向に直交する線（鋼帯２の面方向に沿っている）と鋼帯２の長手方向に沿った線とがなす角度である。
sinθ=Ｂ／πＤ ‥‥(4)
これより、Ｄ=Ｂ／πsinθ ‥‥(5) (1) When the circumference deviation (= circumference measurement value-circumference target value)> 0 When the circumference deviation (= circumference measurement value-circumference target value)> 0, the circumference decreases. It is necessary to correct the angle of the outgoing frame 32.
As shown in FIG. 9, the following relationship is established between the width B of the steel strip 2, the outer diameter D of the steel pipe 7, and the forming angle θ (positive sign: counterclockwise angle, negative sign: clockwise angle). One. Here, the forming angle θ is an angle formed by a line perpendicular to the axial direction of the steel pipe 7 (along the surface direction of the steel strip 2) and a line along the longitudinal direction of the steel strip 2 in the above-described approach angle. It is.
sinθ = B / πD (4)
From this, D = B / πsinθ (5)

式(5)から、Ｄを小さくする（周長を小さくする）にはθを大きくすればよいが、同一サイズのスパイラル鋼管７の製造中にθ（鋼帯２の進入角度）を動かすことは設備的に困難を伴う。本発明では、図２に示すように、アクチュエータ（回転駆動手段）３１により出側フレーム３２を角度α（正符号：反時計方向角度、負符号：時計方向角度）で揺動させることで、鋼帯２の進入角度θを相対的に修正する。すなわち、製造途中の鋼管７の位置を動かすことで、鋼帯２に対する鋼管７の角度を変更する。
式(5)において、Ｂは一定と仮定すると、以下の関係が成立つ。 From equation (5), it is only necessary to increase θ to reduce D (decrease the circumference), but it is possible to move θ (angle of entry of steel strip 2) during the manufacture of spiral steel pipe 7 of the same size. It is difficult in terms of equipment. In the present invention, as shown in FIG. 2, the actuator (rotation drive means) 31 swings the output side frame 32 at an angle α (positive sign: counterclockwise angle, negative sign: clockwise angle). The approach angle θ of the band 2 is relatively corrected. That is, the angle of the steel pipe 7 with respect to the steel strip 2 is changed by moving the position of the steel pipe 7 in the middle of manufacture.
In Equation (5), assuming that B is constant, the following relationship is established.

Figure 2010120077
Figure 2010120077

式(6)と図９の関係から、成形角度θの変化を打消すように出側フレーム３２を角度αだけ変化させればよいことから、αが以下のように示されることになる。
α＝Δθ＝π/Ｂ・(cosθ−1/cosθ)ΔＤ ‥‥(7)
ここで、ΔＤは成形後の鋼管７の外径Ｄの変化量を表す。
一方、鋼管７の外周長Ｌと鋼管７の外径Ｄの間には以下の関係が成立つ。
Ｌ＝πＤ
ΔＬ＝πΔＤ ‥‥(8)
式(7)と式(8)から、以下の関係が得られる。
α＝π/Ｂ・(cosθ−1/cosθ)ΔＤ＝１/Ｂ・(cosθ−１/cosθ)ΔＬ ‥‥(9)
ΔＬ＞０の場合、すなわち外周長が大きくなる方向に変化した場合、式(9)からα＜０になり、出側フレーム３２を時計廻りに式(9)で計算される角度|α|（＝αの絶対値）分を調整すればよい。
すなわち、出側フレーム３２を鋼帯２の進入角度θが相対的に大きくなる方向にαで示される角度だけ回転移動させればよい。
内周長（＝Ｌ−２πt、tは鋼管の板厚）についても同様の調整を行えばよい。 From the relationship between equation (6) and FIG. 9, it is only necessary to change the exit side frame 32 by the angle α so as to cancel the change in the forming angle θ, so α is expressed as follows.
α = Δθ = π / B · (cosθ−1 / cosθ) ΔD (7)
Here, ΔD represents the amount of change in the outer diameter D of the steel pipe 7 after forming.
On the other hand, the following relationship is established between the outer peripheral length L of the steel pipe 7 and the outer diameter D of the steel pipe 7.
L = πD
ΔL = πΔD (8)
From the equations (7) and (8), the following relationship is obtained.
α = π / B · (cosθ−1 / cosθ) ΔD = 1 / B · (cosθ−1 / cosθ) ΔL (9)
When ΔL> 0, that is, when the outer circumferential length changes, α <0 from Equation (9), and the angle | α | ( = Absolute value of α) may be adjusted.
That is, the exit frame 32 may be rotated and moved by an angle indicated by α in a direction in which the approach angle θ of the steel strip 2 becomes relatively large.
The same adjustment may be performed for the inner circumferential length (= L-2πt, t is the thickness of the steel pipe).

（２）周長偏差（＝周長測定値―周長目標値）＜０の場合
周長偏差（＝周長測定値―周長目標値）＜０の場合は、周長が大きくなる方向に出側角度を修正する必要がある。
前述のΔＬ＜０の場合、すなわち外周長が小さくなる方向に変化した場合、式(9)から
α＞０になり、出側フレームを反時計廻りに式(9)で計算される角度|α|（＝αの絶対値）
分を調整すればよい。 (2) If the circumference deviation (= circumference measurement value-circumference target value) <0 If the circumference deviation (= circumference measurement value-circumference target value) <0, the circumference increases. It is necessary to correct the exit angle.
In the case of ΔL <0, that is, when the outer peripheral length is changed in a decreasing direction, α> 0 from Equation (9), and the angle | α calculated by Equation (9) counterclockwise from the outgoing frame. | (= Absolute value of α)
Just adjust the minutes.

すなわち、出側フレーム３２を鋼帯２の進入角度θが相対的に小さくなる方向にαで示される角度だけ回転移動させればよい。
内周長（＝Ｌ−２πt、tは鋼管の板厚）についても同様の調整を行えばよい。
以後は、一定の時間間隔あるいは鋼管長さ方向に関して一定間隔で行われる周長測定毎に、図１に示すフローチャートに従い、同様の出側角度調整を繰り返せばよい。 That is, the exit frame 32 may be rotated and moved by an angle indicated by α in a direction in which the approach angle θ of the steel strip 2 becomes relatively small.
The same adjustment may be performed for the inner circumferential length (= L-2πt, t is the thickness of the steel pipe).
Thereafter, the same exit angle adjustment may be repeated in accordance with the flowchart shown in FIG. 1 for each circumference measurement performed at a constant time interval or at a constant interval in the steel pipe length direction.

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
本実施例では、図９に示すスパイラル鋼管７の製造工程において、コイル幅Ｂを1845mm、成形角度θ（鋼帯２の進入角度θ）を21.53度、成形後の鋼管外径（目標）を1600mm、鋼管外周長（目標）を5027mmとして、鋼管内面側のコイル幅方向端面突合せ部のサブマージアーク溶接直後に設けた周長測定装置９を用いて鋼管周長（外周長）の測定を行い、当該周長実測値をもとに出側角度修正量αを算出し、図１に示す制御フローに従って鋼管周長の制御を行った。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In this embodiment, in the manufacturing process of the spiral steel pipe 7 shown in FIG. 9, the coil width B is 1845 mm, the forming angle θ (the entrance angle θ of the steel strip 2) is 21.53 degrees, and the outer diameter (target) after forming is 1600 mm. The steel pipe perimeter (target) is 5027 mm, and the steel pipe perimeter (outer perimeter) is measured using a perimeter measuring device 9 provided immediately after the submerged arc welding of the end face butt portion in the coil width direction on the inner surface of the steel pipe. A delivery angle correction amount α was calculated based on the measured circumference, and the steel pipe circumference was controlled according to the control flow shown in FIG.

表１に、鋼管周長（外周長）実測値とこれを円周率で除して算出した鋼管外径計算値、ならびに前記(6)式をもとに算出した出側角度修正量αを例示する。なお、表１は、鋼管周長（外周長）、鋼管外径計算値、出側角度修正量αとの関係を外周長（外径）が大きい順に並べたものであり、時系列的に実測値を示したものではない。
表１に示すように、鋼管周長実測値が鋼管周長目標値（＝5027mm）を上回るとα＜０となり、図９において出側フレーム３２を時計廻りに角度|α|（＝αの絶対値）分の調整が行われ、やがて鋼管周長が小さくなる方向に変化することが確認できた。
一方、表１において鋼管周長実測値が鋼管周長目標値（＝5027mm）を下回るとα＞０となり、図９において出側フレーム３２を反時計廻りに角度|α|（＝αの絶対値）分の調整が行われ、やがて鋼管周長が大きくなる方向に変化することが確認できた。

Figure 2010120077
Table 1 shows the actual measured pipe circumference (outer circumference), the steel pipe outer diameter calculated by dividing this by the circumference, and the exit angle correction amount α calculated based on the above equation (6). Illustrate. Table 1 shows the relationship between the steel pipe circumference (outer circumference), the calculated steel pipe outer diameter, and the outlet angle correction amount α in order of increasing outer circumference (outer diameter). It does not indicate a value.
As shown in Table 1, when the measured value of the steel pipe circumference exceeds the steel pipe circumference target value (= 5027 mm), α <0, and in FIG. 9, the angle | α | Value)) was adjusted, and it was confirmed that the steel pipe circumference changed in the direction of decreasing.
On the other hand, in Table 1, when the measured value of the steel pipe circumference is below the target value of the steel pipe circumference (= 5027 mm), α> 0, and in FIG. 9, the angle | α | (= the absolute value of α) )) Was adjusted, and it was confirmed that the steel pipe circumference would change in the direction of increasing.
Figure 2010120077

本発明の実施の形態に係るスパイラル鋼管の製造方法に用いられるスパイラル鋼管の製造装置およびスパイラル鋼管周長制御システムの概略を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline of the manufacturing apparatus and spiral steel pipe circumference control system of the spiral steel pipe used for the manufacturing method of the spiral steel pipe which concerns on embodiment of this invention. 前記スパイラル鋼管の製造装置およびスパイラル鋼管周長制御システムの概略を示す図であって、スパイラル鋼管の出側（下流側）から素材である鋼帯の入側（上流側）に向かって見た図である。It is a figure which shows the outline of the manufacturing apparatus and spiral steel pipe circumference control system of the said spiral steel pipe, Comprising: The figure seen toward the entrance side (upstream side) of the steel strip which is a raw material from the exit side (downstream side) of a spiral steel pipe It is. 同、要部側面図である。FIG. （ａ）は大径の鋼管の内周長を測定する場合を示す図であり、（ｂ）は大径の鋼管の内周長を測定する場合を示す図である。(A) is a figure which shows the case where the inner peripheral length of a large diameter steel pipe is measured, (b) is a figure which shows the case where the inner peripheral length of a large diameter steel pipe is measured. 鋼管の内面の内周長を測定する原理を示す図であって、（ａ）は鋼管内の距離計を示す図であり、（ｂ）は距離計の回転角と鋼管内面までの距離との関係を示す図である。It is a figure which shows the principle which measures the inner peripheral length of the inner surface of a steel pipe, (a) is a figure which shows the distance meter in a steel pipe, (b) is the rotation angle of a distance meter, and the distance to a steel pipe inner surface. It is a figure which shows a relationship. 内周長測定における台座の移動用シリンダーの動作状況を示す図であって、（ａ）はスパイラル鋼管の周長測定装置の側面図であり、台座の移動用シリンダーのストロークを時間軸で表した図である。It is a figure which shows the operation | movement condition of the cylinder for a pedestal movement in inner periphery measurement, Comprising: (a) is a side view of the circumference measurement apparatus of a spiral steel pipe, and showed the stroke of the cylinder for a pedestal movement on the time axis. FIG. 鋼管の内面に溶接ビードや凸部がある場合の鋼管の内面の内周長の計算方法を説明するための図であって、（ａ）は鋼管内の距離計を示す図であり、（ｂ）は補間法を用いた距離計の回転角と鋼管内面までの距離との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the inner peripheral length of the inner surface of a steel pipe in case there exists a weld bead and a convex part in the inner surface of a steel pipe, (a) is a figure which shows the distance meter in a steel pipe, (b ) Is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the distance meter using the interpolation method and the distance to the inner surface of the steel pipe. 前記スパイラル鋼管の製造方法における周長の調整方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the adjustment method of the circumference in the manufacturing method of the said spiral steel pipe. 鋼帯の幅と鋼管の外径と成形角度との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the width | variety of a steel strip, the outer diameter of a steel pipe, and a forming angle.

符号の説明Explanation of symbols

２ 鋼帯
３ 成形装置
４ 内面ローラ
５ 外面ローラ
７ 鋼管（製造途中のスパイラル鋼管）
９ 周長測定装置（周長測定手段）
１０ マンドレル
１７ 距離計
３１ アクチュエータ（回転駆動手段）
３２ 出側フレーム（鋼管支持部材） 2 Steel strip 3 Forming device 4 Inner roller 5 Outer roller 7 Steel pipe (spiral steel pipe in production)
9 Circumference measuring device (perimeter measurement means)
10 Mandrel 17 Distance meter 31 Actuator (Rotation drive means)
32 Outlet frame (steel pipe support member)

Claims (8)

鋼帯を外面および内面ローラからなる成形装置を用いて連続的に管状に成形しながら、前記鋼帯の幅方向端面の互いに突き合わされる部分を溶接していくことにより前記鋼帯からスパイラル鋼管を連続的に製造するスパイラル鋼管の製造方法において、
製造途中のスパイラル鋼管の管状に成形された部分の内周長または外周長を前記溶接位置の近傍で測定し、
前記内周長または外周長の測定値に基づいた前記スパイラル鋼管の内周長または外周長の変化量に応じて、前記スパイラル鋼管の内周長または外周長が目標値に近づくように前記製造途中のスパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正することを特徴とするスパイラル鋼管の製造方法。 While continuously forming a steel strip into a tubular shape using a forming device comprising an outer surface and an inner surface roller, a spiral steel pipe is formed from the steel strip by welding the mutually abutted portions of the end surfaces in the width direction of the steel strip. In the manufacturing method of the spiral steel pipe manufactured continuously,
Measure the inner peripheral length or outer peripheral length of the portion of the spiral steel pipe formed in the middle of manufacture in the vicinity of the welding position,
Depending on the amount of change in the inner circumferential length or the outer circumferential length of the spiral steel pipe based on the measured value of the inner circumferential length or the outer circumferential length, the inner circumferential length or the outer circumferential length of the spiral steel pipe is in the course of manufacturing so as to approach the target value. The manufacturing method of the spiral steel pipe characterized by changing the position of the spiral steel pipe and correcting the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip. 前記内周長または外周長の変化量ΔＬに対する前記スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度の修正量αを以下に示す式で求めることを特徴とする請求項１に記載のスパイラル鋼管の製造方法。
α＝１/Ｂ・(cosθ−１/cosθ)ΔＬ
ここで、Ｂは前記鋼帯の幅、θは前記鋼帯の製造途中の前記鋼管に対する進入角度を示す。 2. The method for manufacturing a spiral steel pipe according to claim 1, wherein a correction amount α of an angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip with respect to the change amount ΔL of the inner circumference length or the outer circumference length is obtained by an expression shown below.
α = 1 / B · (cosθ-1 / cosθ) ΔL
Here, B represents the width of the steel strip, and θ represents the angle of approach to the steel pipe during the production of the steel strip. 前記鋼帯に対する前記スパイラル鋼管の角度を変更する方法が、製造途中の前記スパイラル鋼管を支持する鋼管支持部材の角度を変更することによるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスパイラル鋼管の製造方法。   The method of changing the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip is by changing the angle of a steel pipe support member that supports the spiral steel pipe being manufactured. The manufacturing method of the spiral steel pipe of description. 前記内周長または外周長の測定に際し、前記内面ローラを支持するマンドレルの先端部に設けられた距離計を製造途中の前記スパイラル鋼管の周方向に回転させるとともに、当該距離計に当該距離計の各回転角度における前記鋼管の内面までの距離を非接触で測定させ、
前記距離計により計測された当該距離計の各回転角度における前記鋼管内面までの距離と、前記距離計の回転角度とを用いて、前記鋼管の内周長または外周長を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスパイラル鋼管の製造方法。 When measuring the inner peripheral length or the outer peripheral length, the distance meter provided at the tip of the mandrel supporting the inner roller is rotated in the circumferential direction of the spiral steel pipe being manufactured, and the distance meter The distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle is measured without contact,
The inner peripheral length or the outer peripheral length of the steel pipe is calculated using the distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle of the distance meter measured by the distance meter and the rotation angle of the distance meter. The method for manufacturing a spiral steel pipe according to any one of claims 1 to 3. 鋼帯を外面および内面ローラからなる成形装置を用いて連続的に管状に成形しながら、前記鋼帯の幅方向端面の互いに突き合わされる部分を溶接していくことにより前記鋼帯からスパイラル鋼管を連続的に製造する際に当該スパイラル鋼管の周長を制御するスパイラル鋼管周長制御システムであって、
製造途中のスパイラル鋼管の管状に成形された部分の内周長または外周長を前記溶接位置の近傍で測定する周長測定手段と、
前記スパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正する鋼管角度修正手段と、
前記周長測定手段に測定される前記内周長または外周長から前記スパイラル鋼管の内周長または外周長の変化量を算出するとともに、当該内周長または外周長の変化量に応じて、前記スパイラル鋼管の内周長または外周長が目標値に近づくように、前記製造途中のスパイラル鋼管の位置を変化させて、当該スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度を修正する際の角度の修正量を算出する修正角度演算手段と、
前記鋼管角度修正手段を制御して、前記修正角度演算手段で求められた前記修正量分だけ前記鋼管の角度を修正させる鋼管角度制御手段とを備えたことを特徴とするスパイラル鋼管周長制御システム。 While continuously forming a steel strip into a tubular shape using a forming device comprising an outer surface and an inner surface roller, a spiral steel pipe is formed from the steel strip by welding the mutually abutted portions of the end surfaces in the width direction of the steel strip. A spiral steel pipe circumference control system for controlling the circumference of the spiral steel pipe during continuous production,
A circumferential length measuring means for measuring an inner circumferential length or an outer circumferential length of a portion of the spiral steel pipe formed in the middle of manufacture in the vicinity of the welding position;
A steel pipe angle correcting means for changing the position of the spiral steel pipe and correcting the angle of the spiral steel pipe with respect to the steel strip;
While calculating the change amount of the inner peripheral length or the outer peripheral length of the spiral steel pipe from the inner peripheral length or the outer peripheral length measured by the peripheral length measuring means, according to the change amount of the inner peripheral length or the outer peripheral length, Calculate the amount of angle correction when changing the position of the spiral steel pipe relative to the steel strip by changing the position of the spiral steel pipe in the middle of manufacture so that the inner or outer circumference of the spiral steel pipe approaches the target value. Correction angle calculating means to perform,
A spiral steel pipe circumference control system comprising: a steel pipe angle control means for controlling the steel pipe angle correction means to correct the angle of the steel pipe by the correction amount obtained by the correction angle calculation means. . 前記修正角度演算手段は、前記内周長または外周長の変化量ΔＬに対する前記スパイラル鋼管の前記鋼帯に対する角度の修正量αを以下に示す式で求めることを特徴とする請求項５に記載のスパイラル鋼管周長制御システム。
α＝１/Ｂ・(cosθ−１/cosθ)ΔＬ
ここで、Ｂは前記鋼帯の幅、θは前記鋼帯の前記鋼管に対する進入角度を示す。 The said correction angle calculating means calculates | requires the correction amount (alpha) of the angle with respect to the said steel strip of the said spiral steel pipe with respect to the variation | change_quantity (DELTA) L of the said inner periphery length or outer periphery length by the formula shown below. Spiral steel pipe circumference control system.
α = 1 / B · (cosθ-1 / cosθ) ΔL
Here, B represents the width of the steel strip, and θ represents the angle of approach of the steel strip to the steel pipe. 前記鋼管角度修正手段は、前記製造途中のスパイラル鋼管を支持するとともに回転移動自在な鋼管支持部材と、当該鋼管支持部材を所定角度範囲内で回転駆動する回転駆動手段とを備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載に記載のスパイラル鋼管周長制御システム。   The steel pipe angle correction means includes a steel pipe support member that supports the spiral steel pipe being manufactured and is rotatable, and a rotation drive means that rotationally drives the steel pipe support member within a predetermined angle range. The spiral steel pipe circumference control system according to claim 5 or 6. 前記周長測定手段は、前記内面ローラを支持するマンドレルの先端部に設けられ、製造途中の前記スパイラル鋼管内で当該スパイラル鋼管の周方向に沿って回転自在な距離計と当該距離計の測定値からスパイラル鋼管の外周長または内周長を算出する周長算出手段とを備え、
前記距離計は、製造途中の前記スパイラル鋼管の周方向に沿って回転するとともに、前記鋼管の内面までの距離を各回転角度において非接触で測定し、
前記周長算出手段は、前記距離計により測定された各回転角度での前記鋼管内面までの距離と、前記距離計の回転角度とを用いて、前記鋼管の内周長または外周長を算出することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のスパイラル鋼管周長制御システム。 The circumference measuring means is provided at a tip portion of a mandrel that supports the inner roller, and is a distance meter that is rotatable along a circumferential direction of the spiral steel pipe in the middle of manufacture and a measured value of the distance meter A peripheral length calculating means for calculating the outer peripheral length or inner peripheral length of the spiral steel pipe from
The distance meter rotates along the circumferential direction of the spiral steel pipe during production, and measures the distance to the inner surface of the steel pipe in a non-contact manner at each rotation angle.
The circumference calculation means calculates the inner circumference or the outer circumference of the steel pipe using the distance to the inner surface of the steel pipe at each rotation angle measured by the distance meter and the rotation angle of the distance meter. The spiral steel pipe circumference control system according to any one of claims 5 to 7, wherein
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