JP2019015609A - 電縫鋼管製造ラインにおける電縫鋼管の長さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電縫鋼管製造ラインを搬送される電縫鋼管の長さ測定を精度よく行うことができる電縫鋼管製造ラインにおける電縫鋼管の長さ測定装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電縫鋼管の長さ測定装置１は、搬送ローラ３上を搬送される電縫鋼管５の先端を検出する先端検出センサ７と、後端検出センサ９と、レーザドップラー型の速度計１１と、速度計１１、先端検出センサ７及び後端検出センサ９の検出情報を入力して先端検出センサ７で前記先端が検出されてから前記後端が検出されるまでの距離と先端検出センサ７と後端検出センサ９との距離から電縫鋼管５の長さを演算する演算部１５とを有し、速度計１１は電縫鋼管５の側方に電縫鋼管５に対して近づいたり離れたりする方向に移動可能に設けられ、速度計１１が電縫鋼管５に対して所定の距離に保持するように速度計１１の位置を制御する位置制御装置１３とを備えてなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、電縫鋼管製造ラインにおける電縫鋼管の長さ測定装置に関する。

搬送ラインを搬送されている電縫鋼管のような長尺の条材の長さを測定する方法に関しては、例えば特許文献１に開示された条材の測長方法の発明がある。
この条材の測長方法は、「一の条材を含む複数の条材が並列に並べられた状態から搬送装置により一の条材を搬送しつつ、一の反射式レーザ距離計で一の条材の搬送方向先端を検索し、他の反射式レーザ距離計で一の条材の搬送方向後方を検索し、一の反射式レーザ距離計及び他の反射式レーザ距離計による一の条材の検索向きが他の複数の条材と重なり合って検出される向きである第一工程と、一の反射式レーザ距離計が一の条材の搬送方向先端を検出してからこの他の反射式レーザ距離計が一の条材を検出しなくなるまでのパルス数を測定する第二工程と、搬送装置の１パルス当たりの搬送距離とこのパルス数とを乗算して通過長さＬ２を算出し、一の反射式レーザ距離計と他の反射式レーザ距離計とにより定まる間隔長さＬ１にこの通過長さＬ２を加算して、条材の長さを算出する第三工程と、を備える」ものである（特許文献１の請求項１参照）。
そして、特許文献１においては、ローラの一回転当たりのパルス数を検知して搬送距離を測定するようにしている。

また、移動する条材の長さ測定に関し、レーザドップラー効果を利用した速度計を用いるものとして、特許文献２に開示された「移動物体の測長装置」の発明がある。

特開２００８−３０４２８６号公報 特開平７−２７０４３６号公報

特許文献１の方法で条材の長さを正確に測定するには、搬送されている条材の前端と後端の検出を正確に行うと共に通過に要したパルス数を正確に検出する必要がある。
この点、本願発明が測長の対象としている電縫鋼管製造ラインを搬送される電縫鋼管にはこれらを正確に検出するのが難しいという特有の課題がある。以下、この点について説明する。

電縫鋼管の製造は、鋼板をフォーミングロールによって管状に成形する工程、上面を高周波溶接によって溶接する工程、溶接部の外面及び内面の溶接ビードを研削する工程、鋼管を所定の長さに切断する工程、切断された鋼管の長さを測定する工程を有している。また、電縫鋼管は回転する多数の搬送ローラ上に載置されて搬送されるが、管の形状は円形とは限らず、角形のものもあり、円形、角形のそれぞれ専用の搬送ラインを設ける場合と、兼用の搬送ラインを設ける場合とがあるが、設備費や敷地面積を節約する目的で、共用の搬送ラインとするケースが多い。

このような製造工程を有するため、測長に際しては以下のような問題がある。
まず、円形と角形の兼用の搬送ラインの場合、円形の鋼管搬送時には横揺れが生じ易い。
したがって、特許文献１に開示されたようなローラの一回転当たりのパルス数から搬送距離を測定する方法では、誤差が生じやすい。そのため、特許文献２に開示されたようなドップラー型の速度計を用いることが考えられる。

しかし、レーザドップラー型の速度計は、測定対象物との距離の許容範囲が狭い為、図６に示すように、横揺れしながら搬送されている電縫鋼管３１が測定対象の場合には、縦方向の揺れの方が少ないため、速度計３３を電縫鋼管３１の上方に設置することが考えられる。
しかしながら、電縫鋼管３１の上面外面には、図７に示すように、溶接ビードを研削した溶接ビード研削部３５があり、上方からレーザ光を照射すると、横揺れした際に溶接ビード切削部に当たったレーザ光が乱反射して測定誤差が生ずるという問題がある。

また、図８に示すように、溶接部の内面側を研削したときの切削後ビード３９が管の端部から尻尾のように飛び出したりしていたり、溶接後の水冷によって蒸気の白煙３７が生じたりしていることがある。そのため、管端部の検出に例えば図８に示すような投光部４１と受光部４３を有する検出器を用いると、白煙３７や管から飛び出している切削後ビード３９が検出されてしまい誤検知となって測定誤差が生ずるという問題もある。

特許文献１において測長の対象としているものは、精錬、造塊、分塊圧延等の工程を得て製造されるビレットであり、また特許文献２が測定対象としているものは形鋼であり、上述したような電縫鋼管に特有の問題点がなく、それ故に特許文献１、２ではこれらの問題解決には触れらてれおらず、そのため、特許文献１、２に記載の発明では、搬送ラインを搬送されている電縫鋼管の長さを正確に測定することができない。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、電縫鋼管製造ラインを搬送される電縫鋼管の長さ測定を精度よく行うことができる電縫鋼管製造ラインにおける電縫鋼管の長さ測定装置を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る電縫鋼管の長さ測定装置は、電縫鋼管製造ラインを搬送される電縫鋼管の長さ測定装置であって、
搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の先端を検出する先端検出センサと、搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の後端を検出する後端検出センサと、レーザドップラー型の速度計と、該速度計、前記先端検出センサ及び前記後端検出センサの検出情報を入力して前記先端検出センサで前記先端が検出されてから前記後端が検出されるまでの距離と前記先端検出センサと前記後端検出センサとの距離から前記電縫鋼管の長さを演算する演算部とを有し、
前記速度計は前記電縫鋼管の側方に、前記電縫鋼管に対して近づいたり離れたりする方向に移動可能に設けられ、前記速度計と前記電縫鋼管との距離を測定して、該測定値に基づいて前記速度計が前記電縫鋼管に対して所定の距離に保持するように前記速度計の位置を制御する位置制御装置とを備えていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記先端検出センサ及び前記後端検出センサは光を対象物に照射して反射光を受光することで対象物の有無を検出する反射型のセンサであり、かつ検出可能距離の範囲をあらかじめ所定の範囲に設定可能であること、及び前記先端検出センサ及び前記後端検出センサの光が照射される箇所をパージするパージ手段を備えていること、を特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、横揺れした電縫鋼管が前記速度計に接触するのを防止する保護板を設けたことを特徴とするものである。

本発明においては、搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の先端を検出する先端検出センサと、搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の後端を検出する後端検出センサと、レーザドップラー型の速度計と、該速度計、前記先端検出センサ及び前記後端検出センサの検出情報を入力して前記先端検出センサで前記先端が検出されてから前記後端が検出されるまでの距離と前記先端検出センサと前記後端検出センサとの距離から前記電縫鋼管の長さを演算する演算部とを有し、前記速度計は前記電縫鋼管の側方に、前記電縫鋼管に対して近づいたり離れたりする方向に移動可能に設けられ、前記速度計と前記電縫鋼管との距離を測定して、該測定値に基づいて前記速度計が前記電縫鋼管に対して所定の距離に保持するように前記速度計の位置を制御する位置制御装置とを備えていることにより、外表面に溶接ビードの研削部があり、また搬送中に横揺れが生じやすいという電縫鋼管搬送ラインの特殊事情があるにも拘わらず、精度よく長さ測定を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る電縫鋼管製造ラインにおける電縫鋼管の長さ測定装置の説明図である。 図１に示した速度計の満たすべき条件の説明図である。 図１に示した装置の一部を説明する説明図である。 図１に示した電縫鋼管の長さ測定装置の作用の説明図である。 図１に示した電縫鋼管の長さ測定装置による電縫鋼管の長さ測定方法の説明図である。 本発明が解決しようとする課題の説明図である（その１）。 本発明が解決しようとする課題の説明図である（その２）。 本発明が解決しようとする課題の説明図である（その３）。

本発明の一実施の形態に係る電縫鋼管の長さ測定装置１は、図１に示すように、搬送ローラ３上を搬送される電縫鋼管５の長さを連続的に測長する装置であって、先端検出センサ７と、後端検出センサ９と、レーザドップラー型の速度計１１と、速度計１１の電縫鋼管５に対する距離を所定の位置に位置制御する位置制御装置１３と、先端検出センサ７、後端検出センサ９及び速度計１１の情報を入力して電縫鋼管５の長さを演算する演算部１５を備えている。
以下、各構成機器を詳細に説明する。

＜搬送ローラ＞
搬送ローラ３は、自身が駆動する駆動搬送ローラ３ａと、自身は駆動しない無駆動搬送ローラ３ｂから構成されている。この搬送ローラ３は、電縫鋼管製造ラインの特殊性から、円形鋼管や角形鋼管という形状の異なるものや、円形鋼管でも外形が異なるものを搬送できる共用タイプのものである。
なお、搬送ローラ３は共用されるものであるから、電縫鋼管５を保持していないので電縫鋼管５が搬送中に横揺れすることが想定される。そこで、図１に示すように、横揺れした電縫鋼管５が速度計１１に衝突しないように、電縫鋼管５の移動を規制する保護板１７を設けるのが好ましい。

＜先端検出センサ＞
先端検出センサ７は、搬送ローラ３によって搬送されている電縫鋼管５の先端が通過したことを検出するためのものである。
本発明では、先端検出センサ７は、反射型のものであり、先端検出センサ７から照射したレーザ光が電縫鋼管５によって反射されて再び先端検出センサ７に入射することで電縫鋼管５の先端を検出する。先端検出センサ７は、検出可能な範囲（距離）を予め設定することが可能であり、この測定可能範囲を搬送される電縫鋼管５の外径や横揺れの範囲に基づいて設定する。このようにすることで、搬送される電縫鋼管５が横揺れした場合や、電縫鋼管５の外径が変わった場合であっても、先端を検出することが可能となる。
他方、切削後ビード１９は、通常は電縫鋼管５の径方向の中程の位置にあるので、上記の測定可能範囲から外れるため、切削後ビード１９を検出することはない（図２参照）。なお、図２の矢印で示した範囲が先端検出センサ７の測定可能範囲を示している。

なお、前述したように、電縫鋼管５では冷却水が蒸発することによる白煙が発生することがあり、この白煙による誤検出を防止するために、本実施の形態では、図１、図２に示すように、パージガスを測定点に噴射するパージ手段２１を備えている。これによって、白煙に起因する誤検出を効果的に防止できる。

なお、図８に示したような、透過型のセンサの場合であれば、投光側から受光側に至る全ての範囲をパージする必要があり、パージ範囲が広くなるが、本実施の形態のように、反射型を採用することで、測定点のみの極めて狭い範囲をパージすれば足りるのでパージ手段２１の装置構成を簡易化できる。

＜後端検出センサ＞
後端検出センサ９は、搬送ローラ３によって搬送されている電縫鋼管５の後端が通過したことを検出するためのものである。
本発明では、後端検出センサ９は、先端検出センサ７と同様に反射型のものであり、後端検出センサ９から照射したレーザ光が電縫鋼管５によって反射されて再び先端検出センサ７に入射されている状態から、入射されない状態に変わることで電縫鋼管５の後端を検出する。

＜速度計＞
速度計１１は、レーザドップラー原理を応用して、搬送されている測定ターゲットに照射したレーザの反射光から実際の搬送速度を測定するレーザドップラー型の速度計１１からなるものである。測定された搬送速度については、積分演算することで鋼管長さとされ、鋼管長さ0.1mmを1パルスとして長さカウント行う。

＜位置制御装置＞
位置制御装置１３は、速度計１１の電縫鋼管５に対する距離を所定の位置に位置制御するものであり、速度計１１と電縫鋼管５との距離を測定する距離計２３と、距離計２３の測定値に基づいて、速度計１１の電縫鋼管５に対する距離を所定の距離に調整するアクチュエータ２５とを備えている。
速度計１１の測定対象物に対する距離は、所定の距離、例えば200mmに対して±7.5mmなので、電縫鋼管５が搬送中に横揺れした場合でもこれに追従させて速度計１１の位置を上記の範囲になるようにしている。

図４はこの点を模式的に示したものであり、図４（ａ）は速度計１１の位置を制御しなかった場合の速度計１１と電縫鋼管５との距離を示しており、距離許容範囲を逸脱する場合があるが、図４（ｂ）は位置制御をした場合を示しており、距離許容範囲内にあることが示されている。

このように、位置制御装置１３を用いることで、電縫鋼管５が横揺れした場合でも速度計１１での測定を精度よく行うことができる。換言すれば、電縫鋼管５の製造ラインにおける搬送ラインでは、種々の形状や径の鋼管を搬送するために共用の搬送ローラ３が使用されるが、このような場合でも精度よく長さを測定できることを意味している。

＜演算部＞
演算部１５は、先端検出センサ７、後端検出センサ９及び速度計１１の信号を入力して、搬送されている電縫鋼管５の長さを演算するものである。具体的には、先端検出センサ７が搬送されている電縫鋼管５の先端を検出したことを入力した時点（図５（ａ））から、後端検出センサ９が電縫鋼管５の後端を検出した時点（図５（ｂ））までの速度計１１による速度を検出し、該速度から長さＬ２を演算する。そして、先端検出センサ７と後端検出センサ９の距離Ｌ１とＬ２を足算した距離（Ｌ１＋Ｌ２）を電縫鋼管５の距離とする。
なお、測定された距離を表示するために図１に示すような表示器２７を設けるのが好ましい。また、演算部１５に対する設定・操作を行うためにタッチパネル２９を備えるのが好ましい。

上記のように構成された本実施の形態の電縫鋼管５の長さ測定装置１を用いた電縫鋼管５の長さ測定方法を概説すると以下の通りである。
搬送ローラ３上を切断された電縫鋼管５が搬送され、搬送中は、電縫鋼管５における先端検出センサ７及び後端検出センサ９の光が照射される部分がパージ手段２１によってパージされている。これによって、白煙が発生していた場合でも、先端検出センサ７及び後端検出センサ９による検出に支障が生ずることがない（図１参照）。

搬送されている電縫鋼管５が先端検出センサ７の位置を通過すると、その先端が先端検出センサ７によって検出され、この検出情報は演算部１５に入力される。このとき後端検出センサ９では電縫鋼管５による反射光が入射した状態であり、電縫鋼管５が前方に進んで後端検出センサ９の位置を通過すると、後端検出センサ９が反射光を検出しなくなり、この情報が演算部１５に入力される。速度計１１では、搬送されている電縫鋼管５にレーザ光を照射して搬送速度が正確に測定されており、この速度情報が演算部１５に入力されている。

電縫鋼管５は横揺れすることがあるが、速度計１１は位置制御装置１３によって電縫鋼管５との距離が所定の範囲内にあるように位置制御されており、常に測定可能範囲内にあるので正確な速度計測が可能になっている。
演算部１５では、先端検出センサ７及び後端検出センサ９の情報に基づいて電縫鋼管５の先端が検出された時点から後端検出センサ９が後端を検出した時点までの時間と、速度計１１による当該時間における速度とに基づいて、図５に示した長さＬ２を演算する。
そして、先端検出センサ７と後端検出センサ９の距離Ｌ１とＬ２を足算した距離（Ｌ１＋Ｌ２）を求め、これを表示部に電縫鋼管５の長さとして表示する。

以上のように、本実施の形態の電縫鋼管５の長さ測定装置１によれば、搬送中に横揺れが生じたり、白煙が発生したり、あるいは切削後ビード１９が付着したりするという電縫鋼管５の特殊事情が発生したとしても、誤検出をすることなく正確な長さ測定を行うことができる。

なお、本実施の形態の電縫鋼管の長さ測定装置１の測定精度を確認するために、φ165×5.0ｔ×4012mm(目標とした切断長さ)の電縫鋼管について、測定値と実測値を比較した。比較の結果を表１に示す。

表１を見ると、計測値と実測値との差が殆どなく、極めて高精度に長さ測定ができることが実証されている。

１ 測定装置
３ 搬送ローラ
３ａ 駆動搬送ローラ
３ｂ 無駆動搬送ローラ
５ 電縫鋼管
７ 先端検出センサ
９ 後端検出センサ
１１ 速度計
１３ 位置制御装置
１５ 演算部
１７ 保護板
１９ 切削後ビード
２１ パージ手段
２３ 距離計
２５ アクチュエータ
２７ 表示器
２９ タッチパネル
＜課題の説明の機器類＞
３１ 電縫鋼管
３３ 速度計
３５ 溶接ビード研削部
３７ 白煙
３９ 切削後ビード
４１ 投光部
４３ 受光部

Claims (3)

1. 電縫鋼管製造ラインを搬送される電縫鋼管の長さ測定装置であって、
   搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の先端を検出する先端検出センサと、搬送ローラ上を搬送される前記電縫鋼管の後端を検出する後端検出センサと、レーザドップラー型の速度計と、該速度計、前記先端検出センサ及び前記後端検出センサの検出情報を入力して前記先端検出センサで前記先端が検出されてから前記後端が検出されるまでの距離と前記先端検出センサと前記後端検出センサとの距離から前記電縫鋼管の長さを演算する演算部とを有し、
   前記速度計は前記電縫鋼管の側方に、前記電縫鋼管に対して近づいたり離れたりする方向に移動可能に設けられ、前記速度計と前記電縫鋼管との距離を測定して、該測定値に基づいて前記速度計が前記電縫鋼管に対して所定の距離に保持するように前記速度計の位置を制御する位置制御装置とを備えていることを特徴とする電縫鋼管の長さ測定装置。
2. 前記先端検出センサ及び前記後端検出センサは光を対象物に照射して反射光を受光することで対象物の有無を検出する反射型のセンサであり、かつ検出可能距離の範囲をあらかじめ所定の範囲に設定可能であること、及び前記先端検出センサ及び前記後端検出センサの光が照射される箇所をパージするパージ手段を備えていること、を特徴とする請求項１記載の電縫鋼管の長さ測定装置。
3. 横揺れした電縫鋼管が前記速度計に接触するのを防止する保護板を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫鋼管の長さ測定装置。

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