JP4284666B1 - 管の異材判定方法 - Google Patents

Abstract

異材を精度良く判定可能な管の異材判定方法を提供する。
本発明に係る異材判定方法は、寸法測定工程で１本毎に測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定するステップと、重量算出工程で１本毎に算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定するステップと、材質判定工程で１本毎に判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定するステップとを含む異材判定工程を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、管の異材の有無を精度良く判定可能な管の異材判定方法に関する。

マンネスマン−マンドレルミル方式による継目無管の製造においては、まず素材のビレットを回転炉床式加熱炉で加熱した後、順次圧延ラインに供給する。具体的には、ビレットを穿孔圧延機でピアサプラグと圧延ロールとを用いて穿孔圧延してホローシェルを製造する。次に、前記ホローシェルの内面にマンドレルバーを串状に挿入し、複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルで外面を孔型ロールで拘束して延伸圧延することにより、所定の肉厚まで減肉する。その後、マンドレルバーを抜き取り、前記減肉された素管を、複数の圧延スタンドを備える定径圧延機で所定外径に定径圧延して管を得る。このようにして圧延された管は、実貫・測長工程において、重量や長さが測定され、予め定められた公差内にあるか否かが判定される。

ところで、圧延された管が実貫・測長工程に搬送される過程（熱処理工程や切断工程も含む）において、（１）重量や長さが同一又は近似するが、他の製造ロットの材質の異なる管が混入する虞がある。また、（２）材質は同じであるが、他の製造ロットの重量や長さの異なる管が混入する虞もある。さらには、（３）同一の製造ロット内の管同士ではあるが、順序が入れ替わって搬送される虞もある。

客先の要求仕様（材質、長さ、重量）を満足する管を出荷する必要があるのみならず、管１本毎の製造履歴を明確にする要求が増加している昨今の状況に鑑みれば、上記（１）〜（３）のような全ての異材（他の製造ロットから混入した管や、同一の製造ロット内で順序が入れ替わって搬送された管）の有無を精度良く判定することが望まれる。

しかしながら、従来は、主として、日本国特開２００１−１５３８４３号公報に記載のように、成分分析や物性値の測定によって管の材質を判定し、これにより異材の有無を判定している。すなわち、上記（１）〜（３）の異材のうち、主として（１）の異材の有無の判定を行っている。

前述のように、従来より、実貫・測長工程において測定した管の重量や長さが予め定められた公差内にあるか否かを判定しているため、この公差から外れる異材については、上記（２）や（３）の異材であっても検出できる可能性はある。

しかしながら、上記の公差は製造バラツキを加味したある程度大きな値に設定せざるを得ないので、正常な管と近似した重量や長さを有する上記（２）や（３）の異材を検出することはできない。

本発明は、斯かる従来技術に鑑みてなされたものであり、異材（他の製造ロットから混入した管や、同一の製造ロット内で順序が入れ替わって搬送された管）を精度良く判定可能な管の異材判定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、圧延工程と、該圧延工程によって圧延された管１本毎の重量及び長さを測定する実貫・測長工程とを含む管の製造工程において異材を判定する方法であって、以下の（ａ）〜（ｄ）の工程を含むことを特徴とする。
（ａ）寸法測定工程：前記圧延工程より後に且つ前記実貫・測長工程より前において、管の外径、肉厚及び長さを管１本毎に測定する。
（ｂ）重量算出工程：前記寸法測定工程で測定された管の外径、肉厚及び長さに基づき、管の重量を管１本毎に算出する。
（ｃ）材質判定工程：前記圧延工程より後に、管の材質を管１本毎に判定する。
（ｄ）異材判定工程：異材の有無を判定する。
そして、上記（ｄ）の異材判定工程は、以下の（ｄ１）〜（ｄ３）のステップを含むことを特徴とする。
（ｄ１）前記寸法測定工程で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、前記実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。
（ｄ２）前記重量算出工程で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、前記実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。
（ｄ３）前記材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定する。

本発明によれば、圧延工程より後に且つ実貫・測長工程より前において、管の長さを管１本毎に測定する（（ａ）の寸法測定工程）。そして、この寸法測定工程で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する（（ｄ１）のステップ）。
換言すれば、本発明では、寸法測定工程で測定した管の長さを１本毎に記憶しておく。そして、この記憶された各管の長さと、トラッキング等により各管に紐付けられた（同一の管であると認識された）管の実貫・測長工程で測定した長さとを比較する。このとき、例えば、両者の差が予め定めた範囲外である場合には、寸法測定工程と、実貫・測長工程との間において、異材が混入した（つまり、長さを比較した管は同一の管ではない）と判定すればよい。長さを比較する管は、異材が混入していなければ同一の管である。このため、上記の範囲には製造バラツキを考慮する必要がなく、実貫・測長工程において従来より設定されている公差に比べて、上記の範囲を小さな値に設定可能である。従って、比較する管の長さが異なる限り（上記の範囲外である限り）、前述した（２）や（３）の異材をも精度良く検出することが可能である。

また、本発明によれば、寸法測定工程で測定された管の外径、肉厚及び長さに基づき、管の重量を管１本毎に算出する（（ｂ）の重量算出工程）。つまり、測定された管の外径、肉厚及び長さから管の体積が算出できるため、この体積に予め設定した管の密度を乗算することにより、管の重量を算出可能である。そして、この重量算出工程で測定した管の重量と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する（（ｄ２）のステップ）。
換言すれば、本発明では、寸法測定工程で測定した管の外径、肉厚及び長さに基づき重量算出工程で算出した管の重量を１本毎に記憶しておく。そして、この記憶された各管の重量と、トラッキング等により各管に紐付けられた（同一の管であると認識された）管の実貫・測長工程で測定した重量とを比較する。このとき、例えば、両者の差が予め定めた範囲外である場合には、寸法測定工程と、実貫・測長工程との間において、異材が混入した（つまり、重量を比較した管は同一の管ではない）と判定すればよい。重量を比較する管は、異材が混入していなければ同一の管である。このため、上記の範囲には製造バラツキを考慮する必要がなく、実貫・測長工程において従来より設定されている公差に比べて、上記の範囲を小さな値に設定可能である。従って、比較する管の重量が異なる限り（上記の範囲外である限り）、前述した（２）や（３）の異材をも精度良く検出することが可能である。
なお、本発明における「管の重量」とは、管全長の重量の他、管の単位長さ当たりの重量も含まれる概念として使用している。

さらに、本発明によれば、圧延工程より後に、管の材質を管１本毎に判定する（（ｃ）の材質判定工程）。そして、この材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定する（（ｄ３）のステップ）。
従って、従来と同様に、前述した（１）の異材を検出することが可能である。

以上のように、本発明によれば、前述した（１）〜（３）のような全ての異材（他の製造ロットから混入した管や、同一の製造ロット内で順序が入れ替わって搬送された管）の有無を精度良く判定することが可能である。

なお、前記寸法測定工程及び前記重量算出工程は、１本の管について複数回実行することが好ましい。そして、前記異材判定工程は、以下の（ｄ４）及び（ｄ５）のステップを更に含むことが好ましい。
（ｄ４）先の前記寸法測定工程で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、後の前記寸法測定工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。
（ｄ５）先の前記重量算出工程で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、後の前記重量算出工程で算出した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。

斯かる好ましい態様によれば、実貫・測長工程で測定した管の長さ及び重量との比較のみで異材の有無を判定するのではなく、複数回の寸法測定工程でそれぞれ測定した管の長さ同士や、複数回の重量算出工程でそれぞれ算出した管の重量同士をも比較して、異材の有無を判定するため、異材の判定精度をより一層高めることが可能である。

本発明に係る管の異材判定方法によれば、材質の異なる異材のみならず、全ての異材の有無を精度良く判定することが可能である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。 図２は、本発明の第２実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。 図３は、本発明の第３実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。 図４は、本発明の第４実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る管の異材判定方法の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る管の異材判定方法では、管を圧延する圧延工程と、圧延された管１本毎の重量及び長さを測定する実貫・測長工程との間において、１回のみ寸法測定工程が実行される。

図１は、本発明の第１実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。なお、図１において、実線で示す矢符は管の流れを、波線で示す矢符は情報の流れを意味する。
図１に示すように、本実施形態に係る管の異材判定方法では、まず寸法測定工程において、管の外径、肉厚及び長さが管１本毎に測定される。管の外径、肉厚及び長さは、管の搬送ラインに設置された計測器によって測定される。計測器の種類は、特に限定されるものではないが、管の外径は、例えば光学式の外径計によって測定される。管の肉厚は、例えば管の超音波肉厚計によって測定される。管の長さは、例えばレーザドップラー式の測長計によって測定される。そして、測定された管の外径、肉厚及び長さは、自動的に又はオペレータによる手動で、管の製造工程を制御するためのプロセスコンピュータに入力され、記憶される。この際、測定された管の外径、肉厚及び長さは、当該管に割り当てられた識別子に紐付けて記憶される。

次に、重量算出工程において、前記寸法測定工程で測定された管の外径、肉厚及び長さに基づき、管の重量が管１本毎に算出される。この重量算出工程は、前記プロセスコンピュータによって実行される。具体的には、前記プロセスコンピュータは、前記記憶された管の外径、肉厚及び長さから当該管の体積を算出し、この算出した体積に上位の生産管理システム等から入力された管の密度を乗算することにより、当該管の全長の重量を算出する。或いは、前記記憶された管の外径及び肉厚から当該管の単位長さ当たりの体積を算出し、この算出した体積に上位の生産管理システム等から入力された管の密度を乗算することにより、当該管の単位長さ当たりの重量を算出する。算出した重量（管全長の重量又は管の単位長さ当たりの重量）は、当該管に割り当てられた識別子に紐付けてプロセスコンピュータに記憶される。

一方、寸法測定工程において外径、肉厚及び長さが測定された管は、材質判定工程において、管１本毎に材質が判定される。材質判定の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、発光分光分析装置によって、管中に含まれる成分が分析される。その分析結果は、自動的に又はオペレータによる手動で、プロセスコンピュータに入力され、記憶される。この際、分析結果は、当該管に割り当てられた識別子に紐付けて記憶される。

次に、材質判定工程において材質が判定された管は、実貫・測長工程において、管１本毎に重量及び長さが測定される。管の重量及び長さの測定方法は、特に限定されるものではないが、管の重量は、例えばロードセルによって測定される。管の長さは、例えばレーザドップラー式の測長計で測定したり、オペレータが巻き尺を使用して測定することも可能である。そして、測定された管の重量（管全長の重量又は管の単位長さ当たりの重量）及び長さは、自動的に又はオペレータによる手動で、プロセスコンピュータに入力され、記憶される。この際、測定された管の重量及び長さは、当該管に割り当てられた識別子に紐付けて記憶される。

最後に、異材判定工程において、異材の有無が判定される。この異材判定工程は、前記プロセスコンピュータによって実行される。前記プロセスコンピュータは、寸法測定工程で測定した管の長さ（以下、長さＬ１という）と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の長さ（以下、長さＬ２という）とを比較して、異材の有無を判定する。具体的には、同一の識別子に紐付けて記憶された管の長さＬ１と長さＬ２とを比較し、両者の差が、上位の生産管理システム等から入力された管理範囲外である場合には、寸法測定工程と、実貫・測長工程との間において、異材が混入した（つまり、長さを比較した管は同一の識別子が割り当てられているものの、同一の管ではない）と判定する。

また、前記プロセスコンピュータは、重量算出工程で算出した管の重量（以下、重量Ｗ１という）と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の重量（以下、重量Ｗ２という）とを比較して、異材の有無を判定する。具体的には、同一の識別子に紐付けて記憶された管の重量Ｗ１と重量Ｗ２とを比較し、両者の差が、上位の生産管理システム等から入力された管理範囲外である場合には、寸法測定工程と、実貫・測長工程との間において、異材が混入した（つまり、重量を比較した管は同一の識別子が割り当てられているものの、同一の管ではない）と判定する。

さらに、前記プロセスコンピュータは、材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定する。具体的には、記憶された管の材質（例えば、発光分光分析によって分析された管中に含まれる成分）が、上位の生産管理システム等から入力された管の材質（管中に含まれるべき成分）の管理範囲外である場合には、異材が混入したと判定する。

以上に説明した本実施形態に係る管の異材判定方法によれば、材質の異なる異材のみならず、全ての異材の有無を精度良く判定することが可能である。

なお、本実施形態では、実貫・測長工程の前に材質判定工程を実行する態様について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、実貫・測長工程の後に材質判定工程を実行することも可能である。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る管の異材判定方法では、管の製造工程が圧延工程と実貫・測長工程との間に熱処理工程を含み、圧延工程より後に且つ熱処理工程の前に１回のみ寸法測定工程が実行される。

図２は、本発明の第２実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。なお、図２において、実線で示す矢符は管の流れを、波線で示す矢符は情報の流れを意味する。
図２に示すように、本実施形態では、寸法測定工程と実貫・測長工程との間に熱処理工程が含まれる点で、第１実施形態と異なる。熱処理工程においては、酸化によって管の表面にスケールが生成されるため、熱処理工程後の管の重量は、熱処理工程前の管の重量よりも低減する（スケールロスが生じる）。このため、異材判定工程において、同一の識別子に紐付けて記憶された管の重量Ｗ１（重量算出工程で算出した管の重量）と重量Ｗ２（実貫・測長工程で測定した管の重量）とを単純に比較したのでは、両者の差が管理範囲外となる虞がある。

従って、本実施形態では、異材判定工程において、上位の生産管理システム等から入力されたスケールロスの設計値を考慮して、管の重量Ｗ１と重量Ｗ２とを比較している。すなわち、管の重量Ｗ１と、重量Ｗ２及びスケールロスの和とを比較し、両者の差が管理範囲内であるか否かを判定している。これにより、管の重量Ｗ１と重量Ｗ２とを単純に比較する場合に比べて、異材の判定精度が高まることを期待できる。その他の点については、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る管の異材判定方法では、寸法測定工程及び重量算出工程が１本の管について複数回実行される。具体的には、管の製造工程が圧延工程と実貫・測長工程との間に熱処理工程を含み、熱処理工程の前後で１回ずつ寸法測定工程が実行され、これに伴って重量算出工程も２回実行される。

図３は、本発明の第３実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。なお、図３において、実線で示す矢符は管の流れを、波線で示す矢符は情報の流れを意味する。
図３に示すように、本実施形態における異材判定工程Ｃ２では、第１実施形態における異材判定工程と同様に、寸法測定工程Ａ２で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。また、重量算出工程Ｂ２で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。さらに、材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定する。

本実施形態に係る管の異材判定方法は、上記の異材判定工程Ｃ２のみならず、異材判定工程Ｃ１を実行する点に特徴を有する。すなわち、異材判定工程Ｃ１では、先の寸法測定工程Ａ１で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、後の寸法測定工程Ａ２で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。また、先の重量算出工程Ｂ１で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、後の重量算出工程Ｂ２で算出した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。この比較の際には、第２実施形態と同様に、上位の生産管理システム等から入力されたスケールロスの設計値を考慮している。

以上のように、本実施形態に係る管の異材判定方法では、実貫・測長工程で測定した管の長さ及び重量との比較のみで異材の有無を判定するのではなく、複数回の寸法測定工程Ａ１、Ａ２でそれぞれ測定した管の長さ同士や、複数回の重量算出工程Ｂ１、Ｂ２でそれぞれ算出した管の重量同士をも比較して、異材の有無を判定するため、異材の判定精度をより一層高めることが可能である。その他の点については、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る管の異材判定方法では、第３実施形態と同様に、寸法測定工程及び重量算出工程が１本の管について複数回実行される。具体的には、管の製造工程が圧延工程と実貫・測長工程との間に熱処理工程及び切断工程を含み、熱処理工程の前、熱処理工程と切断工程との間、切断工程の後に１回ずつ寸法測定工程が実行され、これに伴って重量算出工程も３回実行される。

図４は、本発明の第４実施形態に係る管の異材判定方法を説明するブロック図である。なお、図４において、実線で示す矢符は管の流れを、波線で示す矢符は情報の流れを意味する。
図４に示すように、本実施形態における異材判定工程Ｃ３’では、第３実施形態における異材判定工程Ｃ２と同様に、寸法測定工程Ａ３’で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。また、重量算出工程Ｂ３’で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。さらに、材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定する。

また、本実施形態における異材判定工程Ｃ１’では、第３実施形態における異材判定工程Ｃ１と同様に、先の寸法測定工程Ａ１’で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、後の寸法測定工程Ａ２’で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。また、先の重量算出工程Ｂ１’で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、後の重量算出工程Ｂ２’で算出した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。

本実施形態に係る管の異材判定方法は、上記の異材判定工程Ｃ１’、Ｃ３’のみならず、異材判定工程Ｃ２’を実行する点に特徴を有する。すなわち、異材判定工程Ｃ２’では、先の寸法測定工程Ａ２’で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、後の寸法測定工程Ａ３’で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定する。ここで、切断工程で切断された管の長さは、自動的に又はオペレータによる手動で、プロセスコンピュータに入力され、記憶される。この際、管の切断長さは、当該管に割り当てられた識別子に紐付けて記憶される。そして、前記長さの比較の際には、前記記憶された管の切断長さが考慮される。すなわち、先の寸法測定工程Ａ２’で測定した管の長さと、後の寸法測定工程Ａ３’で測定した管の長さ及び前記切断長さの和とを比較し、両者の差が管理範囲内であるか否かを判定している。また、先の重量算出工程Ｂ２’で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、後の重量算出工程Ｂ３’で算出した管の重量とを比較して、異材の有無を判定する。比較する重量が管全長の重量である場合には、上記の管の長さを比較する際と同様に、管の切断長さが考慮される。

以上のように、本実施形態に係る管の異材判定方法では、実貫・測長工程で測定した管の長さ及び重量との比較のみで異材の有無を判定するのではなく、複数回の寸法測定工程Ａ１’〜Ａ３’でそれぞれ測定した管の長さ同士や、複数回の重量算出工程Ｂ１’〜Ｂ３’でそれぞれ算出した管の重量同士をも比較して、異材の有無を判定するため、異材の判定精度をより一層高めることが可能である。その他の点については、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

Claims (2)

1. 圧延工程と、該圧延工程によって圧延された管１本毎の重量及び長さを測定する実貫・測長工程とを含む管の製造工程において異材を判定する方法であって、
   前記圧延工程より後に且つ前記実貫・測長工程より前において、管の外径、肉厚及び長さを管１本毎に測定する寸法測定工程と、
   前記寸法測定工程で測定された管の外径、肉厚及び長さに基づき、管の重量を管１本毎に算出する重量算出工程と、
   前記圧延工程より後に、管の材質を管１本毎に判定する材質判定工程と、
   異材の有無を判定する異材判定工程とを含み、
   前記異材判定工程は、
   前記寸法測定工程で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、前記実貫・測長工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定するステップと、
   前記重量算出工程で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、前記実貫・測長工程で測定した管の重量とを比較して、異材の有無を判定するステップと、
   前記材質判定工程で判定した管の材質に基づいて、異材の有無を判定するステップとを含むことを特徴とする管の異材判定方法。
2. 前記寸法測定工程及び前記重量算出工程を１本の管について複数回実行し、
   前記異材判定工程は、
   先の前記寸法測定工程で測定した管の長さと、当該管に紐付けられた、後の前記寸法測定工程で測定した管の長さとを比較して、異材の有無を判定するステップと、
   先の前記重量算出工程で算出した管の重量と、当該管に紐付けられた、後の前記重量算出工程で算出した管の重量とを比較して、異材の有無を判定するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の管の異材判定方法。

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