JP2024050422A

JP2024050422A - 電縫溶接鋼管の内面形状測定方法および測定装置、ならびに電縫溶接鋼管の製造方法および製造設備

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Publication number: JP2024050422A
Application number: JP2023128399A
Authority: JP
Inventors: 麻衣前田; 周一佐藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2024-04-10

Abstract

【課題】溶接前段の成形過程での電縫溶接鋼管の内面形状を簡易かつ十分な精度で測定することができる電縫溶接鋼管の内面形状測定方法および測定装置、ならびにそれらを用いた電縫溶接鋼管の製造方法および製造設備を提供する。
【解決手段】鋼板を成形し、端部を溶接して電縫溶接鋼管を製造するにあたり、電縫溶接鋼管の内面形状を測定する電縫溶接鋼管の内面形状測定方法は、製造中の電縫溶接鋼管の未溶接部から、非接触の距離計を有する距離測定部を電縫溶接鋼管の中に挿入し、距離測定部により電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定し、それに基づいて電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電縫溶接鋼管の内面形状測定方法および測定装置、ならびに電縫溶接鋼管の製造方法および製造設備に関する。

鉄鋼プロセスにおける電縫溶接鋼管の製造ラインでは、素材である熱延鋼帯を多段のロールスタンドを用いて連続的に幅方向の曲げ成形を行い、その鋼帯両端に高周波大電流を通電することによりジュール熱を発生させ同端部を溶融させ、溶融とほぼ同時に縮径ロールを通過させることにより鋼帯の突合せ圧接を行うことで連続的に鋼管を製造する。

電縫溶接鋼管の成形は主として、平板状の素板を半円状に粗成形するブレークダウンスタンドとＣ形状までの仕上成形を施すフィンパススタンドによって行われるが、このとき母材となる鋼板には、目的とする製品断面を形成するための幅方向曲げ変形だけでなく、ロールを通過するごとに長手方向の曲げ・曲げ戻し変形、素板各部が異なる空間的軌跡をたどって形成されることに起因する長手方向及び幅方向の伸び・縮み変形などの付加的変形が加わる。このため、素板の変形は幅方向に均一ではなく、これらの変形量はロールの寸法形状および空間的配置すなわち成形中の素板に加わる束縛の形態によって決まる。

上記のような付加的変形は、目的とする製品断面を形成するための幅方向曲げ変形の、ロールに対する素板のなじみの阻害および曲げ変形後弾性回復の抑制または促進を通じて、各種溶接不良および形状不良の原因となる。

このような付加的変形による影響を軽減させるためには、ロールフラワーと呼ばれる成形ロールで成形される素板形状の推移を最適化し、素板を滑らかに変形させることが有効である。その方法の一つとして、ブレークダウン成形からフィンパス成形に至る過程にケージロールと呼ばれる小径のロールを多数配置して素板の３次元変形曲面を望ましいと考えられる形状に拘束し、素板の流れを滑らかな軌跡でフィンパススタンドへ導くことを目指すケージロールフォーミング法がある。

このようなケージロールフォーミング法を採用したうえで、ロールの寸法形状および空間的配置を最適化することによって、理想的なロールフラワーを設計し、設計した理想的なロールフラワーと電縫溶接鋼管製造時のロールフラワーの比較を行い、製造時のロールフラワーが理想的な形となるようにロールを調整することで付加的な変形による影響を軽減させた理想的な成形が可能となる。

このように、電縫溶接鋼管製造時のロールフラワーを理想的なロールフラワーと比較するためには、電縫溶接鋼管の周方向の形状情報が必要となる。その電縫溶接鋼管の周方向の形状情報を知るための手段として、従来、作業者がダイヤメーターテープやノギスを用いて管外周長、管の上下・左右方向の外径、シーム開口部長さを手動測定してきたが、測定頻度とその所要時間に工業生産上の限界がある。そのため、自動的に鋼管の外径等を測定する方法が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、大径管の外面側に取り付けた投光器及び投光器に対向配置された受光器から成る測定器を用いて、大径管の外面側から外径を測定する方法が提案されている。具体的には、特許文献１の技術は、軸方向が水平となるように配置された管が挿通される基材に、管の外周円接線の延長線上に位置する第１の外径測定器と、第１の外径測定器の位置する接線と平行な接線の延長線上に位置する第２の外径測定器を取り付け、第１の外径測定器および第２の外径測定器を取り付けた基材を大径管の周方向に少なくとも９０°回転させることによって管の全周に亘る外径を測定するものである。

また、特許文献２には、外径、肉厚測定用の第１の外側、内側レーザー距離計を第１の直線上に、位置合わせ用の第２の外側レーザー距離計を第１の直線と直交する第２の直線上に、かつこれらを同心円上に配置して、枠体で支持し、枠体を枠体回転手段、枠体移動手段、および、前後進手段で、全てのレーザー距離計の同心回転、第２の直線の方向、および、同心円の直交方向の移動を可能とする技術が提案されている。

また、特許文献３には、スリット管または管一次製品の内側輪郭を測定する少なくとも１つの光源及び受信機が、少なくとも１つの内側変形加工工具に結合されている装置を用いて、自動化された管成形プレスを行う手法が提案されている。

さらに、特許文献４には、金属板を湾曲させる湾曲手段と、湾曲させた金属板の内面に指向性光を照射する発光手段と、発光手段によって照射された後に金属板によって反射された反射光を撮像する撮像手段と、反射光の形状に応じて湾曲手段の調整を支援する調整支援手段と、を有する溶接管製造装置を用いて、成形途中の金属板の形状を確認する技術が提案されている。

特開２０１０－７１７７８号公報特開２０１１－７５８７号公報特表２０１４－５０８０４２号公報特開２０１８－８３２０７号公報

特許文献１で提案された手法によって全周に亘る外径を測定するためには、外径測定器を取り付けた基材を少なくとも９０°回転させることが必要であり、被測定管が挿通可能でかつ回転駆動機構を有する大型の基材の据え付けを要する。このため、成形スタンドが連続的に配置されたシーム部溶接前段の成形過程においては特許文献１のような大型な装置の活用可能な箇所は限定されるという問題がある。

また、特許文献２で提案された手法ではレーザー距離計を具備した回転機能を有する枠体を被測定物である管の管軸方向一端に対向配置する必要があるため、活用は切断後の管に限定され、成形スタンドが連続的に配置されたシーム部溶接前段の成形過程での測定はできないという問題がある。

また、特許文献３で提案された装置では、被測定物であるスリット管または管一次製品の内側輪郭を測定する機構の少なくとも１つが、少なくとも１つの内側変形加工工具に結合されているため、内側輪郭を測定可能な箇所は内側変形加工工具設置箇所に限定されるという問題がある。また、スリット管または管一次製品の内側輪郭を測定する機構の少なくとも１つと、被測定物が、少なくとも１つの内側変形加工工具を介して接しているため振動などの外乱を受けやすく、測定精度が低下することが考えられる。

さらに、特許文献４は、成形途中の金属板の形状を確認するための手法に限定されており、撮像した形状の定量化および湾曲手段の調整を支援する具体的手法については提案されていない。

そこで、本発明は、溶接前段の成形過程での電縫溶接鋼管の内面形状を簡易かつ十分な精度で測定することができる電縫溶接鋼管の内面形状測定方法および測定装置、ならびにそれらを用いた電縫溶接鋼管の製造方法および製造設備を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は以下の［１］～［１４］の手段を提供する。

［１］鋼板を成形し、端部を溶接して電縫溶接鋼管を製造するにあたり、前記電縫溶接鋼管の内面形状を測定する電縫溶接鋼管の内面形状測定方法であって、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、非接触の距離計を有する距離測定部を前記電縫溶接鋼管の中に挿入し、前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定し、それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する、電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。

［２］前記距離計は、レーザー距離計である、［１］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。

［３］前記距離測定部は、前記距離計を回転させながら距離を測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の距離を周方向に測定する、［１］または［２］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。

［４］前記距離計による距離と、前記距離計の回転による前記距離計の回転角度とを連続的に測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の前記周方向形状を演算する、［３］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。

［５］前記距離測定部は、前記距離計が前記電縫溶接鋼管の内面の周方向に複数配置されている、［１］または［２］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。

［６］鋼板を成形し、端部を溶接して電縫溶接鋼管を製造するにあたり、前記電縫溶接鋼管の内面形状を測定する電縫溶接鋼管の内面形状測定装置であって、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、前記電縫溶接鋼管の中に挿入される非接触の距離計を有する距離測定部を有し、
前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定し、それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を測定する、電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。

［７］前記距離計は、レーザー距離計である、［６］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。

［８］前記距離測定部は、前記距離計と、前記距離計を前記電縫溶接鋼管の周方向に回転させる回転機構とを有し、前記距離計を回転させながら距離を測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の距離を周方向に測定する、［６］または［７］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。

［９］前記距離計による距離と、前記距離計の回転による前記距離計の回転角度とを連続的に測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の前記周方向形状を演算する演算部をさらに有する、［８］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。

［１０］前記距離測定部は、前記距離計が前記電縫溶接鋼管の内面の周方向に複数配置されている、［６］または［７］に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。

［１１］電縫溶接鋼管を製造する電縫溶接鋼管の製造方法であって、
素材となる鋼板に対して多段のロールスタンドを有する造管系により連続的に幅方向の曲げ成形を行う工程と、
前記曲げ成形により形成された鋼板の両端を溶接する工程と、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、非接触距離計を有する距離測定部を前記電縫溶接鋼管の中に挿入し、前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定する工程と、
それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する工程と、
前記電縫溶接鋼管の周方向の内面形状が所望の形状になるように、前記造管系のアクチュエーターを制御する工程と、
を有する、電縫溶接鋼管の製造方法。

［１２］前記演算する工程は、予め記憶された周方向の理想的な前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである理想的プロファイルの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した周方向の前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである実測プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算し、
前記制御する工程は、前記制御値に基づいて前記造管系のアクチュエーターを制御する、［１１］に記載の電縫溶接鋼管の製造方法。

［１３］電縫溶接鋼管を製造する電縫溶接鋼管の製造設備であって、
素材となる鋼板に対して連続的に幅方向の曲げ成形を行う多段のロールスタンドを有する造管系と、
前記造管系を駆動するアクチュエーターと、
前記曲げ成形により形成された鋼板の両端を溶接する溶接手段と、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、前記電縫溶接鋼管の中に挿入され、前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定する、非接触距離計を有する距離測定部と、
前記距離測定部により前記周方向に測定された前記内面の距離に基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する演算装置と、
前記電縫溶接鋼管の周方向の内面形状が所望の形状になるように、前記造管系のアクチュエーターを制御する制御装置と、
を有する、電縫溶接鋼管の製造設備。

［１４］前記演算装置は、周方向の理想的な前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである理想的プロファイルが予め記憶され、前記理想的プロファイルの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した周方向の前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである実測プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算し、
前記制御装置は、前記制御値に基づいて前記造管系の前記アクチュエーターを制御する、［１３］に記載の電縫溶接鋼管の製造設備。

本発明によれば、溶接前段の成形過程での電縫溶接鋼管の内面形状を簡易かつ十分な精度で測定することができる。

電縫溶接鋼管の内面の周方向形状を測定する内面形状測定装置の一例を示す側面図である。電縫溶接鋼管の内面の周方向形状を測定する内面形状測定装置の一例を示す正面図である。内面形状測定装置により電縫溶接鋼管の周方向の管内面形状を測定している状態を示す断面図である。距離計の回転角度θと管内面までの距離Ｌを周方向に連続的に測定することにより得られた周方向の管内面形状プロファイルの一例を示す図である。理想的プロファイルＭと実測プロファイルＮとの重ね合わせを説明する図である。理想的プロファイルＭと実測プロファイルＮの特徴点の比較方法を説明する図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
一実施形態においては、電縫溶接鋼板の製造ラインにおいて、製造中の電縫溶接鋼管の未溶接部（オープンシーム部）から、距離測定部を電縫溶接鋼管の中に挿入し、距離測定部により電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定する。なお、以下の説明において、「電縫溶接鋼管」は、造管後、未溶接状態のものも含む。

具体的には、電縫溶接鋼管は、基本的に、素材である熱延鋼帯を多段のロールスタンドを用いて連続的に幅方向の曲げ成形を行い、その鋼帯両端に高周波大電流を通電することによりジュール熱を発生させ同端部を溶融させ、溶融とほぼ同時に縮径ロールを通過させることにより鋼帯の突合せ圧接（溶接）を行うことで連続的に製造される。

この際に、実際に製造している電縫溶接鋼管のロールフラワーを所望の形状に制御するために、好ましくは、設計上の理想的なロールフラワーに近づくように制御するために、電縫溶接鋼管の内面形状を測定することが必要となる。

そのために、本実施形態では、上述したように、未溶接部（オープンシーム部）から電縫溶接鋼管の中に距離測定部を挿入し、距離測定部により電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定して電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を把握する。

図１は電縫溶接鋼管の内面の周方向形状を測定する内面形状測定装置の一例を示す側面図、図２はその正面図である。これらの図に示すように、内面形状測定装置１００は、距離測定部１と、位置調節機構２と、内面形状演算装置３とを有する。

距離測定部１は、電縫溶接鋼管１０の内面に挿入され、内面の距離を周方向に測定するものであり、電縫溶接鋼管１０の未溶接部１０ａから電縫溶接鋼管１０の内部に挿入される。なお、図１および図２は、距離測定部１が電縫溶接鋼管１０の内部に挿入された状態を示している。

距離測定部１は、距離計１１と、距離計１１を回転させる回転機構１２と、回転検出器１７とを有する。距離計１１は被測定物に対して非接触で距離を測定するものであり、典型的にはレーザー距離計である。回転機構１２は、回転ヘッド１３と、ギアモーター１４と、減速機１５と、第１シャフト１６ａ、第２シャフト１６ｂとで構成される。回転ヘッド１３には距離計１１が取り付けられている。第１シャフト１６ａは、カップリングを介して減速機１５とギアモーター１４とを接続し、第２シャフト１６ｂは、カップリングを介して回転ヘッド１３と減速機１５とを接続する。第１シャフト１６ａおよび第２シャフト１６ｂは、電縫溶接鋼管１０の長手方向に延びており、ギアモーター１４の回転が、第１シャフト１６ａ、減速機１５、および第２シャフト１６ｂにより回転ヘッド１３に伝達される。したがって、回転機構１２は、回転ヘッド１３に取り付けられた距離計１１を電縫溶接鋼管１０の周方向に３６０°回転させるように構成される。回転検出器１７は、回転機構１２の回転を検出するものであり、光電式回転検出センサ１８と反射マーク１９とで構成される。

位置調節機構２は、距離測定部１を保持し、その位置を調節するものである。位置調節機構２は距離測定部１を支持する支持部材２１を有し、支持部材２１を介して距離測定部１の位置を調節する。位置調節機構２は、距離測定部１を電縫溶接鋼管１０内に保持するとともに、電縫溶接鋼管１０内で距離測定部１を位置調節する。また、位置調節機構２により、距離測定部１を未溶接部１０ａを介して電縫溶接鋼管１０に対して出し入れすることが可能となる。位置調節機構２は、シリンダーやモーター等のアクチュエーターと簡単な自動制御系を組み合わせることで自動化してもよい。位置調節機構２は、測定箇所近傍の成形スタンドハウジングに取り付けることが望ましい。

内面形状演算装置３は、距離測定部１により測定された電縫溶接鋼管の周方向に測定した内面の距離に基づいて、電縫溶接鋼管１０の内面（以下、単に「管内面」と呼ぶことがある）における内面形状として内面の周方向形状を演算するものである。具体的には、距離計１１と回転検出器１７における光電式回転検出センサ１８の測定値が入力され、それに基づいて周方向の管内面形状プロファイルを演算する。

内面形状演算装置３には、プロセスコンピューターのような上位の制御装置から、測定対象である電縫溶接鋼管１０の外径仕様が入力される。また、外径仕様ごとの周方向の理想的な管内面形状プロファイルＭが予め記憶されていてもよい。この場合は、理想的な管内面形状プロファイルＭの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した管内面形状プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算してもよい。

内面形状演算装置３の演算結果から導き出された制御値は、造管系制御装置４に入力され、電縫溶接鋼管１０の周方向の管内面形状が所望の形状になるように、製造設備の距離計１１の上流に位置する各種造管系のシリンダーやモーター等のアクチュエーターを制御する。

次に、以上の内面形状測定装置１００により、電縫溶接鋼管１０の内面形状を測定する方法について説明する。

図３は、内面形状測定装置１００により電縫溶接鋼管１０の周方向の管内面形状を測定している状態を示す断面図である。

図３のように、内面形状測定装置１００の距離測定部１が、電縫溶接鋼管１０の上方から、位置調節機構２により未溶接部（オープンシーム部）１０ａを介して造管後の電縫溶接鋼管１０の内部に挿入される。位置調節機構２を自動調節とする場合は、内面形状演算装置３に入力された外径仕様に応じて、位置調節機構２が備えるモーター、シリンダーなどを駆動させ、装置を上下方向に昇降させる。

距離測定部１の電縫溶接鋼管１０内へのセットを完了した後に、上位の制御装置から測定開始指令を与え、回転機構１２により距離計１１を回転させ、光電式回転検出センサ１８による回転数の測定と、距離計１１による電縫溶接鋼管１０までの距離の測定とを開始させる。回転機構１２により距離計１１を電縫溶接鋼管１０の周方向に３６０°回転させ、距離計１１が初期位置に戻ると、回転機構１２による回転と、距離計１１の距離測定と、光電式回転検出センサ１８の回転数測定とを終了させる。

距離計１１がレーザー距離計である場合、レーザー距離計の半導体レーザーから管内面の被測定部にレーザー光を照射し、反射した光を受光レンズで集約し、受光素子へ結像させたときの受光素子上の結像位置の変化量から被測定部までの距離Ｌを測定する。回転機構１２により距離計１１を周方向に回転させた際には、距離計１１によって距離Ｌが周方向に連続的に測定される。

また、回転機構１２により距離計１１を周方向に回転させた際に、回転検出器１７によって、減速機１５とギアモーター１４を接続する第１シャフト１６ａの回転数が測定される。その回転数は、予め内面形状演算装置３に設定された減速機１５の減速比と測定開始からの経過時間ｔによって、回転ヘッド１３と減速機１５を接続する第２シャフト１６ｂの回転角度、すなわち回転ヘッド１３に取り付けられた距離計１１の回転角度θに変換され、この回転角度θが連続的に測定される。

このように、回転機構１２により距離計１１を周方向に回転させることで、管内面までの距離Ｌと距離計１１の回転角度θとを連続的に測定することができる。図３では、距離計１１の回転角度がθ_１、θ_２のとき、距離計１１により測定された管内面までの距離がそれぞれＬ_１、Ｌ_２であることを示している。

内面形状演算装置３では、連続的に測定された管内面までの距離Ｌと距離計１１の回転角度θとにより、周方向の管内面形状プロファイルを演算する。図４は、距離計の回転角度θと管内面までの距離Ｌを周方向に連続的に測定することにより得られた周方向の管内面形状プロファイルの一例を示す図である。図４では、横軸に回転角θをとり縦軸に距離Ｌをとって、周方向の管内面形状プロファイルを座標表示している。

測定精度を上げるためには、測定時間ｔを長くして、回転角度θと管内面までの距離Ｌの測定値を可能な限り多くすることが有効であり、そのためには減速機１５の減速比を大きくすることが望ましい。

内面形状演算装置３では、外径仕様ごとの周方向の理想的な管内面形状プロファイルＭが予め記憶されていている場合に、理想的な管内面形状プロファイルＭの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した管内面形状プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算することができる。

図５は、周方向の理想的な管内面形状のプロファイルＭ（理想的プロファイルＭ）と、電縫溶接鋼管１０の内面を実際に周方向に測定することによって得られた管内面形状のプロファイルＮ（実測プロファイルＮ）との重ね合わせを説明する図である。図５では理想的プロファイルＭと、実測プロファイルＮを実際に重ね合わせているが、図４に示したような、回転角度θを横軸とし、管内面までの距離Ｌを縦軸とした座標上のプロファイルを重ね合わせてもよい。

この図５は、成形スタンドのボトムパスラインがサイズ毎に予め決まっているミルの場合を示しており、理想的プロファイルＭと実測プロファイルＮはプロファイル最下面の点が一致するように重ね合わせを行う。実測プロファイルＮの中心点Ｏ’は、プロファイル最下面の点Ｂ’と測定プロファイルの法線上、最下面の点からＯ’Ｂ’だけ離れた地点に位置する。実測プロファイルＮの中心点Ｏ’と最下面の点Ｂ’の距離Ｏ’Ｂ’は、以下の（１）式で示すように、距離計１１の回転半径ｒと、最下面点における距離計１１の計測値すなわち距離計１１と管最下面の距離Ｌ_Ｂ’の和で求めることができる。
距離Ｏ’Ｂ’＝ｒ＋Ｌ_Ｂ’ （１）
ボトムロールの高さがサイズ毎に予め決まっているミルの場合は、プロファイル最下面の点から中心点までの距離が理想と実測で等しいと考え、理想的プロファイルＭの中心点Ｏはプロファイル最下面の点Ｂと理想プロファイルの法線上、最下面の点からＯ’Ｂ’だけ離れた位置において、以降の重ね合わせおよび演算を行う。

次に、上記の手順で中心点を定めた理想的プロファイルＭと実測プロファイルＮの特徴点を比較する。図６は、この際の特徴点の比較方法を説明する図である。内面形状演算装置３にはロール調整量を演算するために、理想的プロファイルＭと実測プロファイルＮとを比較する位置である特徴点として、例えば、ブレークダウン１番スタンドトップロールの特徴点Ｂ_１Ｔ（図６参照）、ブレークダウン１番スタンドボトムロールの特徴点Ｂ_１Ｂ・・・というように予め複数設定しておき、かつそれぞれの特徴点にはロール調整量を演算するための演算式を予め設定しておく。

例えば、図６に示すように、理想プロファイルＭの中心点Ｏからブレークダウン１番スタンド上ロールの特徴点として設定しておいた点Ｂ_１Ｔまでの距離をＬ_Ｂ１Ｔ、実測プロファイルＮの中心点Ｏからブレークダウン１番スタンド上ロールの特徴点Ｂ_１Ｔ’までの距離をＬ_Ｂ１Ｔ’とした場合に、以下の（２）式で示す演算式によってロール調整量を算出する。
ロール調整量＝α×（Ｌ_Ｂ１Ｔ’－Ｌ_Ｂ１Ｔ）＋β （２）
係数α、βは予め設定しておく必要があり、一例として、いくつかの外径仕様において、二つのプロファイルの差分Ｌ_Ｂ１Ｔ’－Ｌ_Ｂ１Ｔとロール調整量の関係を実験的に求め、その結果を測定対象となる外径仕様全体に外挿する方法がある。

内面形状演算装置３で演算された演算値は、造管系制御装置４に入力される。造管系制御装置４は、このような制御値に基づいて、製造設備の距離計１１の上流に位置する各種造管系のシリンダー、モーターなどのアクチュエーターを制御する。例えば、上記（２）式により得られたロール調整量が、制御値として造管系制御装置４に入力され、このような制御値に基づいて、造管系制御装置４が距離計１１の上流に位置する各種造管系のシリンダー、モーターなどのアクチュエーターを制御する。

以上説明したように、本実施形態では、製造中の電縫溶接鋼管１０の未溶接部（オープンシーム部）１０ａから、距離測定装置１００を構成する距離測定部１を電縫溶接鋼管の中に挿入し、距離測定部１の距離計１１により電縫溶接鋼管１０の内面の距離を周方向に測定する。このため、シーム溶接前段の成形過程での周方向の管内面形状プロファイルを、管を切断することなく、簡易かつ十分な精度で測定することができる。また、測定頻度の制限はなく、十分な頻度で測定することができる。

そして、このように十分な精度で測定した周方向の管内面形状プロファイルの情報を用いて、造管系制御装置４により、距離計１１の上流に位置する各種造管系のシリンダー、モーターなどのアクチュエーターを制御することにより、高精度で電縫溶接鋼管を製造することができる。特に、内面形状演算装置３に、外径仕様ごとの理想的プロファイルＭを予め記憶させておくとともに、理想的プロファイルＭの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と管内面形状プロファイルとを比較して制御値を演算することにより、理想的な成形を行うことができ、より高精度で電縫溶接鋼管を製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらはあくまで例示に過ぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記実施形態では、距離測定部として、距離計と、距離計を回転させる回転機構を有するものを用い、距離計を電縫溶接鋼管の周方向に回転させることによって周方向の内面形状の測定を行う例を示した。しかし、本発明において、距離測定部は、電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定できるものであればこれに限るものではなく、例えば、電縫溶接鋼管の内面の周方向に距離計を複数配置したものであってもよい。この場合は、距離計の個数や配置態様は、所望の精度で電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定できるよう適宜設定すればよい。

１距離測定部
２位置調節機構
３内面形状演算装置
４造管系制御装置
１０電縫溶接鋼管
１０ａ未溶接部（オープンシーム部）
１１距離計
１２回転機構
１３回転ヘッド
１４ギアモーター
１５減速機
１６ａ，１６ｂシャフト
１７回転検出器
１００内面形状測定装置

Claims

鋼板を成形し、端部を溶接して電縫溶接鋼管を製造するにあたり、前記電縫溶接鋼管の内面形状を測定する電縫溶接鋼管の内面形状測定方法であって、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、非接触の距離計を有する距離測定部を前記電縫溶接鋼管の中に挿入し、前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定し、それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する、電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。
前記距離計は、レーザー距離計である、請求項１に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。
前記距離測定部は、前記距離計を回転させながら距離を測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の距離を周方向に測定する、請求項１または請求項２に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。
前記距離計による距離と、前記距離計の回転による前記距離計の回転角度とを連続的に測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の前記周方向形状を演算する、請求項３に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。
前記距離測定部は、前記距離計が前記電縫溶接鋼管の内面の周方向に複数配置されている、請求項１または請求項２に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定方法。
鋼板を成形し、端部を溶接して電縫溶接鋼管を製造するにあたり、前記電縫溶接鋼管の内面形状を測定する電縫溶接鋼管の内面形状測定装置であって、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、前記電縫溶接鋼管の中に挿入される非接触の距離計を有する距離測定部を有し、
前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定し、それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を測定する、電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。
前記距離計は、レーザー距離計である、請求項６に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。
前記距離測定部は、前記距離計と、前記距離計を前記電縫溶接鋼管の周方向に回転させる回転機構とを有し、前記距離計を回転させながら距離を測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の距離を周方向に測定する、請求項６または請求項７に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。
前記距離計による距離と、前記距離計の回転による前記距離計の回転角度とを連続的に測定することにより、前記電縫溶接鋼管の前記内面の前記周方向形状を演算する演算部をさらに有する、請求項８に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。
前記距離測定部は、前記距離計が前記電縫溶接鋼管の内面の周方向に複数配置されている、請求項６または請求項７に記載の電縫溶接鋼管の内面形状測定装置。
電縫溶接鋼管を製造する電縫溶接鋼管の製造方法であって、
素材となる鋼板に対して多段のロールスタンドを有する造管系により連続的に幅方向の曲げ成形を行う工程と、
前記曲げ成形により形成された鋼板の両端を溶接する工程と、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、非接触距離計を有する距離測定部を前記電縫溶接鋼管の中に挿入し、前記距離測定部により前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定する工程と、
それに基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する工程と、
前記電縫溶接鋼管の周方向の内面形状が所望の形状になるように、前記造管系のアクチュエーターを制御する工程と、
を有する、電縫溶接鋼管の製造方法。
前記演算する工程は、予め記憶された周方向の理想的な前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである理想的プロファイルの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した周方向の前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである実測プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算し、
前記制御する工程は、前記制御値に基づいて前記造管系のアクチュエーターを制御する、請求項１１に記載の電縫溶接鋼管の製造方法。
電縫溶接鋼管を製造する電縫溶接鋼管の製造設備であって、
素材となる鋼板に対して連続的に幅方向の曲げ成形を行う多段のロールスタンドを有する造管系と、
前記造管系を駆動するアクチュエーターと、
前記曲げ成形により形成された鋼板の両端を溶接する溶接手段と、
製造中の前記電縫溶接鋼管の未溶接部から、前記電縫溶接鋼管の中に挿入され、前記電縫溶接鋼管の内面の距離を周方向に測定する、非接触距離計を有する距離測定部と、
前記距離測定部により前記周方向に測定された前記内面の距離に基づいて前記電縫溶接鋼管の内面形状として内面の周方向形状を演算する演算装置と、
前記電縫溶接鋼管の周方向の内面形状が所望の形状になるように、前記造管系のアクチュエーターを制御する制御装置と、
を有する、電縫溶接鋼管の製造設備。
前記演算装置は、周方向の理想的な前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである理想的プロファイルが予め記憶され、前記理想的プロファイルの任意に選択された位置に複数の特徴点を設定し、その特徴点と実測した周方向の前記電縫溶接鋼管の管内面形状プロファイルである実測プロファイルの対応する特徴点とを比較することにより制御値を演算し、
前記制御装置は、前記制御値に基づいて前記造管系の前記アクチュエーターを制御する、請求項１３に記載の電縫溶接鋼管の製造設備。