JP6493070B2 - 管の肉厚及び内外面変位測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、継目無管等の管の肉厚及び内外面の変位を測定する装置に関する。特に、本発明は、効率良く管の肉厚及び内外面の変位を測定可能であり、ひいては管の内外面変位の軸方向分布で表わされる内外面のうねりを評価可能な管の肉厚及び内外面変位測定装置に関する。

継目無管の製造方法としては、マンドレルミル方式、プラグミル方式、ユジーン・セジュルネ方式、エルハルト・プッシュベンチ方式など種々の方式が知られている。いずれの方式であっても、継目無管は複数の工程を経て製造されるため、各工程で生じた肉厚変動が加算されて製品に残る。
このため、製品の肉厚分布を解析し、各工程での肉厚不良の原因を特定する取り組みがなされている（例えば、特許文献１、２参照）。
ただし、特許文献１、２に記載のように、肉厚分布を解析するのに用いられるフーリエ解析等の周波数解析は、管の軸方向及び周方向に大量の測定データを必要とする。

管の肉厚を測定する方法としては、超音波を用いた方法が広く用いられている。これは、管の表面と超音波プローブとの間に水などの接触媒質を介在させ、超音波プローブから接触媒質を介して管内に超音波を入射し、そのエコーを検出することで管の肉厚を測定する方法である。超音波プローブに対して管を相対的に周方向に回転させると共に軸方向に相対的に移動させることで、管の軸方向及び周方向の肉厚分布が測定される。
しかしながら、上記の方法では、表面に形成されたスケールが除去されていない製品の測定においてノイズを含み易く、測定誤差が大きくなる。また、肉厚測定装置は、製造後の管の肉厚を速やかに測定し、測定値が許容範囲内であるか否かを速やかに判定するために、管の製造ラインと直結していることが多い。したがって、ノイズなどによる測定誤差が疑われるために再測定する必要が生じた場合であっても、上記のように製造ラインに直結した肉厚測定装置を用いて再測定することは、製造スケジュールの調整や、管を再び製造ラインに戻すための運搬の問題があり、容易ではない。

したがって、肉厚測定値に疑義が生じた場合などに肉厚を再測定するには、ハンディタイプの超音波厚み計を用いて１点ずつ肉厚を測定するか、マイクロメータを用いて肉厚を測定するが、これらの方法では大量の測定データを得ることが困難である。このため、肉厚測定の省力化と測定時間の短縮が可能な装置の開発が望まれている。

また、小型の実験ミルを用いて管の寸法精度を高める取り組みがなされる場合、小型ミルで製造した管についても同様に、管の軸方向及び周方向の肉厚測定データを解析する必要がある。

さらに、継目無管は内外面にうねり（管の軸方向に沿った内外面変位の変動）が発生し、品質不良の一因となる場合がある。このため、肉厚測定と同時にうねりを測定する必要もある。

なお、マイクロメータ等と同様に、管の肉厚を接触式で測定する装置としては、例えば、特許文献３、４に記載の装置が提案されている。
しかしながら、特許文献３、４に記載の装置は管の肉厚を測定可能であるものの、管の内外面のうねりを測定可能な構成になっていない。

特許第４２３２７７９号公報 特開昭６１−１３５４０９号公報 実開平５−７６６１０号公報 特開平８−２１９７０３号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、効率良く管の肉厚及び内外面の変位を測定可能であり、ひいては管の内外面のうねりを評価可能な管の肉厚及び内外面変位測定装置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、第１アーム部及び該第１アーム部に対向して平行に配置された第２アーム部を具備し、該第１アーム部及び該第２アーム部の一端側が連結されたコの字状部材と、前記コの字状部材の開放端側において、前記第２アーム部に対向するように前記第１アーム部に取り付けられた第１接触子と、前記コの字状部材の開放端側において、前記第１接触子に対向するように前記第２アーム部に取り付けられ、前記対向方向に進退動可能な軸部材及び該軸部材の先端に取り付けられた第２接触子を具備し、前記軸部材の進退動量に応じた前記第２接触子の変位を測定する接触式変位計と、前記第１アーム部が管の内側に位置し、前記第２アーム部が前記管の外側に位置し、なお且つ前記第１アーム部及び前記第２アーム部が前記管の軸方向に対して略平行となるように前記コの字状部材が配置された際に、前記第１アーム部に取り付けられた前記第１接触子が前記管の内面に接触するように、前記コの字状部材を前記第１アーム部及び前記第２アーム部の対向方向に付勢する付勢手段と、前記コの字状部材の付勢方向の変位を測定する変位計と、前記コの字状部材、前記第１接触子、前記接触式変位計、前記付勢手段及び前記変位計を前記管の軸方向に一体的に相対移動させる移動手段と、前記接触式変位計による変位測定値に基づき前記管の肉厚を算出し、前記変位計による変位測定値に基づき前記管の内面の変位を算出し、前記接触式変位計による変位測定値及び前記変位計による変位測定値に基づき前記管の外面の変位を算出する演算手段と、を備えることを特徴とする管の肉厚及び内外面変位測定装置を提供する。

本発明に係る測定装置によれば、移動手段によってコの字状部材等を管の軸方向に相対移動させ、第１アーム部が管の内側に位置し、第２アーム部が管の外側に位置し、なお且つ第１アーム部及び第２アーム部が管の軸方向に対して略平行となるように、コの字状部材の開放端からコの字状部材の内側に管の周方向の一部を挿通させた状態において、付勢手段によってコの字状部材が第１アーム部及び第２アーム部の対向方向に付勢され、第１アーム部に取り付けられた第１接触子が管の内面に接触することになる。そして、変位計によってコの字状部材の付勢方向（第１アーム部及び第２アーム部の対向方向）の変位が測定される。この変位計による変位測定値は、第１接触子が接触する管の内面の変位のみに応じて変化するため、演算手段は、変位計による変位測定値に基づき管の内面の変位を容易に算出可能である。
また、上記の状態において、接触式変位計が具備する軸部材を進退動させて第２接触子を管の外面に接触させることで、軸部材の進退動量に応じた第２接触子の変位が測定される。例えば、管の軸方向に沿って管の内面の位置のみが変化し管の肉厚が一定であるとすれば、第２接触子が接触する管の外面の位置は、内面の位置の変化量と同じ量だけ変化することになる。しかしながら、接触式変位計はコの字状部材に取り付けられているため、管の内面の位置が変化することで付勢手段によってコの字状部材が付勢されて移動することにより、接触式変位計の位置（軸部材及び第２接触子の位置）もコの字状部材の移動量（すなわち、管の内面の位置の変化量）と同じ量だけ変化することになる。このため、第２接触子が接触する管の外面の位置が変化したとしても、接触式変位計の軸部材は進退動しないため、接触式変位計による変位測定値は変化しないことになる。換言すれば、接触式変位計による変位測定値は、管の肉厚のみに応じて変化するため、演算手段は、接触式変位計による変位測定値に基づき管の肉厚を容易に算出可能である。
さらに、管の外面の変位は、管の内面の変位に管の肉厚を加算することによって算出できるため、演算手段は、接触式変位計による変位測定値及び変位計による変位測定値に基づき管の外面の変位を容易に算出可能である。
そして、移動手段によってコの字状部材等が管の軸方向に相対移動しつつ、演算手段が管の肉厚を算出することで管の肉厚の軸方向分布を評価し、演算手段が管の内外面の変位を算出することで管の内外面のうねりを評価可能である。
さらに、本発明に係る測定装置に対して管を周方向に相対回転させれば、管の全周に亘る測定も可能である。

以上のように、本発明によれば、ハンディタイプの超音波厚み計やマイクロメータを用いて肉厚を測定する場合に比べて、容易に管の肉厚を測定可能である。また、管の肉厚と同時に管の内外面の変位を測定可能であり、ひいては管の内外面のうねりを評価可能である。
また、本発明によれば、第１接触子が接触する管の内面の部位では変位が直接測定されず、管の外部に配置することが可能な変位計によって、コの字状部材の変位、ひいては管の内面の変位が測定されることになる。すなわち、第１接触子は、第２接触子のように進退動可能な軸部材に取り付けられた接触式変位計の一部を構成するものではない。このため、管の内外にそれぞれ接触式変位計を配置して管の肉厚を測定する場合に比べて、管内に挿入する部材の寸法を小さくすることができるので、内径の小さな管であっても肉厚や内外面変位を測定可能である。

なお、本発明におけるコの字状部材の付勢方向の変位を測定する「変位計」としては、第２接触子を具備する接触式変位計と同様の接触式変位計を用いることが可能である。ただし、コの字状部材は管と異なりスケール等の影響が少ないため、本発明の「変位計」は必ずしも接触式変位計に限るものではなく、レーザ変位計等の非接触式の変位計を用いることも可能である。
また、本発明におけるコの字状部材等を管の軸方向に一体的に相対移動させる「移動手段」としては、コの字状部材等に連結された一軸ステージ等を例示できる。ただし、本発明の「移動手段」は必ずしもコの字状部材等を移動させるものに限らず、水平に配置された管を下から支持すると共に管を軸方向に搬送可能な搬送ローラなど、管の方を軸方向に移動させる手段を用いることも可能である。

本発明の演算手段は、具体的には、以下のようにして、管の肉厚、管の内面の変位及び管の外面の変位を算出することが可能である。
すなわち、前記演算手段は、前記第１接触子と前記第２接触子との間に厚みＡの校正材を挟んで校正した際の前記接触式変位計による変位測定値をＵＯ_０とし、前記第１接触子が前記管の内面に接触し且つ前記第２接触子が前記管の外面に接触した状態での前記接触式変位計による変位測定値をＵＯ_ｎとし、前記変位計による変位測定値をＵＩ_ｎとしたとき、以下の式（１）〜（３）によって、前記管の肉厚、前記管の内面の変位及び前記管の外面の変位を算出することが可能である。
管の肉厚＝ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（１）
管の内面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ ・・・（２）
管の外面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ＋ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（３）
ただし、上記式（２）及び（３）におけるＢは、任意の定数を意味する。また、前記接触式変位計による変位測定値は、前記第２接触子が前記第１接触子から離れる方向に変位する場合に大きくなるものとする。

本発明によれば、効率良く管の肉厚及び内外面の変位を測定可能であり、ひいては管の内外面のうねりを評価可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る管の肉厚及び内外面変位測定装置の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明に係る管の肉厚及び内外面変位測定装置の変形例の概略構成を模式的に示す図である。 図３は、図１に示す測定装置を用いて、ユジーン・セジュルネ方式で製管した後に冷間加工された継目無管の管端部分を測定した結果の一例を示す図である。 図４は、図１に示す測定装置を用いて、ユジーン・セジュルネ方式で製管した後に冷間加工された継目無管の管端部分を測定した結果の他の例を示す図である。 図５は、図１に示す測定装置を用いて、マンネスマンピアサ実験ミルで穿孔圧延した継目無管の肉厚を測定した結果の一例を示す図である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る管の肉厚及び内外面変位測定装置（以下、単に「測定装置」という）の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は管Ｐの軸方向に対して直交する水平方向から見た正面図であり、図１（ｂ）は平面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡＡ矢視断面図である。図１（ａ）において管Ｐは断面図で示している。また、図１（ｂ）において演算手段７は図示省略している。
図１に示すように、本実施形態に係る測定装置１００は、コの字状部材１と、第１接触子２と、接触式変位計３と、付勢手段４と、変位計５と、移動手段６と、演算手段７とを備えている。また、本実施形態に係る測定装置１００は、好ましい形態として、管Ｐを保持する保持手段８を備えている。

コの字状部材１は、第１アーム部１１及び第１アーム部１１に対向して平行に配置された第２アーム部１２を具備する。図１（ａ）に示す例では、第２アーム部１２は、第１アーム部１１の上方で且つ平行に配置されている。また、本実施形態のコの字状部材１は、第１アーム部１１及び第２アーム部１２の一端側に配置された連結部材１３を具備する。第１アーム部１１及び第２アーム部１２の一端側がそれぞれ連結部材１３と結合されることにより、第１アーム部１１及び第２アーム部１２の一端側は連結されている。

第１接触子２は、コの字状部材１の開放端側（第１アーム部１１及び第２アーム部１２の他端側）において、第２アーム部１２に対向するように第１アーム部１１に取り付けられている。図１（ａ）に示す例では、第１接触子２は、第１アーム部１１の他端側において第１アーム部１１の上側に取り付けられている。

接触式変位計３は、コの字状部材１の開放端側において、第１接触子２に対向するように第２アーム部に取り付けられている。接触式変位計３は、前記対向方向（図１（ａ）に示す例では上下方向）に進退動可能な軸部材３１と、軸部材３１の先端（図１（ａ）に示す例では下端）に取り付けられた第２接触子３２とを具備し、軸部材３１の進退動量に応じた第２接触子３２の変位を測定するものである。接触式変位計３としては、市販されている種々の接触式変位計を変位測定範囲に応じて選択し適用することが可能である。なお、接触式変位計３は、軸部材３１を進動させる方向に付勢するバネ等から構成された付勢部材（図示せず）を具備している。

付勢手段４は、第１アーム部１１（少なくとも第１アーム部１１の他端側）が管Ｐの内側に位置し、第２アーム部１２（少なくとも第２アーム部１２の他端側）が管Ｐの外側に位置し、なお且つ第１アーム部１１及び第２アーム部１２が管Ｐの軸方向に対して略平行となるようにコの字状部材１が配置された際（図１（ａ）に示す状態）に、第１アーム部１１に取り付けられた第１接触子２が管Ｐの内面に接触するように、コの字状部材１を第１アーム部１１及び第２アーム部１２の対向方向（図１（ａ）に示す例では上方向）に付勢する。具体的には、本実施形態の付勢手段４は、一端が連結部材１３に結合され他端が移動部材６２に結合された軸部材４１と、軸部材４１に巻回された弾性部材（バネ）４２とを具備する。バネ４２は、その一端（図１（ａ）に示す例では上端）が連結部材１３の一端（図１（ａ）に示す例では下端）に当接し、その他端（図１（ａ）に示す例では下端）が移動部材６２の上面に当接し、自然長よりも短い状態で取り付けられている。これにより、連結部材１３ひいてはコの字状部材１に対して上方向の付勢力Ｆが作用することになる。

変位計５は、コの字状部材１の付勢方向（上下方向）の変位を測定するものである。本実施形態の変位計５は、接触式変位計３と同様の接触式変位計とされており、付勢方向に進退動可能な軸部材と、該軸部材の先端に取り付けられた接触子とを具備し、前記軸部材の進退動量に応じた前記接触子の変位を測定する。具体的には、変位計５の本体が連結部材１３に取り付けられ、変位計５の接触子が移動部材６２の上面に接触するように配置されることで、連結部材１３ひいてはコの字状部材１の変位が測定される。なお、変位計５は必ずしも接触式変位計に限るものではなく、レーザ変位計等の非接触式の変位計を用いることも可能である。

移動手段６は、コの字状部材１、第１接触子２、接触式変位計３、付勢手段４及び変位計５を管Ｐの軸方向に一体的に相対移動させるものである。具体的には、本実施形態の移動手段６は、基台６１と、基台６１上を管Ｐの軸方向に移動する移動部材６２とを具備する一軸ステージとされている。前述のように移動部材６２には付勢手段４の軸部材４１が結合されているため、移動部材６２が管Ｐの軸方向に移動することにより、軸部材４１及びバネ４１を具備する付勢手段４も管Ｐの軸方向に移動することになる。これにより、軸部材４１に結合されたコの字状部材１や、コの字状部材１に取り付けられた第１接触子２、接触式変位計３、付勢手段４及び変位計５も一体的に管Ｐの軸方向に移動することになる。なお、移動手段６は必ずしもコの字状部材等を移動させるものに限らず、水平に配置された管Ｐを下から支持すると共に管Ｐを軸方向に搬送可能な搬送ローラなど、管Ｐの方を軸方向に移動させる手段とすることも可能である。

演算手段７は、接触式変位計３による変位測定値に基づき管Ｐの肉厚を算出し、変位計５による変位測定値に基づき管Ｐの内面の変位を算出し、接触式変位計３による変位測定値及び変位計５による変位測定値に基づき管Ｐの外面の変位を算出するように構成されている。
具体的には、演算手段７は、第１接触子２と第２接触子３２との間に厚みＡの校正材を挟んで校正した際の接触式変位計３による変位測定値をＵＯ_０とし、第１接触子２が管Ｐの内面に接触し且つ第２接触子３２が管Ｐの外面に接触した状態（図１（ａ）に示す状態）での接触式変位計３による変位測定値をＵＯ_ｎとし、変位計５による変位測定値をＵＩ_ｎとしたとき、以下の式（１）〜（３）によって、管Ｐの肉厚、管Ｐの内面の変位及び管Ｐの外面の変位を算出するように構成されている。
管の肉厚＝ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（１）
管の内面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ ・・・（２）
管の外面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ＋ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（３）
ただし、上記式（２）及び（３）におけるＢは、任意の定数を意味する。また、接触式変位計３による変位測定値は、第２接触子３２が第１接触子２から離れる方向に変位する場合（軸部材３１が退動する場合）に大きくなるものとする。

演算手段７は、例えば、接触式変位計３及び変位計５に接続され、接触式変位計３及び変位計５からそれぞれ入力された変位測定値に基づき前述の式（１）〜（３）で表される演算を行うようにプログラミングされたＰＬＣ（programmable logic controller）によって構成される。
なお、本実施形態の演算手段７は、移動手段６を駆動する制御手段としての機能も果たしている。具体的には、演算手段７は、移動手段６である一軸ステージの駆動源（図示せず）に接続され、移動手段６の移動部材６２を管Ｐの軸方向に一定の速度で移動させる指令信号を前記駆動源に出力するようにプログラミングされている。これにより、管Ｐの肉厚及び管Ｐの内外面の変位を管Ｐの軸方向に連続して測定することが可能である。

保持手段８は、管Ｐの外面に当接して管Ｐを支持・位置決めする当接部材８１と、移動手段６の基台６１に立設され当接部材８１が取り付けられた支持柱８２とを備えている。本実施形態の当接部材８１は上下左右に４つ設けられ、各当接部材８１は支持柱８２に対して水平方向に（左右に）位置調整可能に取り付けられている。測定対象である管Ｐの外径に応じて各当接部材８１の位置を調整することで、管Ｐは肉厚等を測定する上で適切な位置に保持される。なお、保持手段８は、必ずしも図１に示す形態に限らず、管Ｐを肉厚等を測定する上で適切な位置に保持できる限りにおいて種々の形態を採用可能である。

以上に説明した構成を有する測定装置１００によれば、移動手段６によってコの字状部材１等を管Ｐの軸方向に相対移動させ、第１アーム部１１が管Ｐの内側に位置し、第２アーム部１２が管Ｐの外側に位置し、なお且つ第１アーム部１１及び第２アーム部１２が管Ｐの軸方向に対して略平行となるように、コの字状部材１の開放端からコの字状部材１の内側に管Ｐの周方向の一部を挿通させた状態（図１（ａ）に示す状態）において、付勢手段４によってコの字状部材１が第１アーム部１１及び第２アーム部１２の対向方向に付勢され、第１アーム部１１に取り付けられた第１接触子２が管Ｐの内面に接触することになる。そして、変位計５によってコの字状部材１の付勢方向（第１アーム部１１及び第２アーム部１２の対向方向）の変位が測定される。この変位計５による変位測定値は、第１接触子２が接触する管Ｐの内面の変位のみに応じて変化するため、演算手段７は、変位計５による変位測定値に基づき、式（２）によって管Ｐの内面の変位を容易に算出可能である。

また、上記の状態（図１（ａ）に示す状態）において、接触式変位計３が具備する軸部材３１を付勢部材（図示せず）による付勢力によって進動させて又は付勢力に抗して退動させて第２接触子３２を管Ｐの外面に接触させることで、軸部材３１の進退動量に応じた第２接触子３２の変位が測定される。例えば、管Ｐの軸方向に沿って管Ｐの内面の位置のみが変化し管Ｐの肉厚が一定であるとすれば、第２接触子３２が接触する管Ｐの外面の位置は、内面の位置の変化量と同じ量だけ変化することになる。しかしながら、接触式変位計３はコの字状部材１に取り付けられているため、管Ｐの内面の位置が変化することで付勢手段４によってコの字状部材１が付勢されて移動することにより、接触式変位計３の位置（軸部材３１及び第２接触子３２の位置）もコの字状部材１の移動量（すなわち、管Ｐの内面の位置の変化量）と同じ量だけ変化することになる。このため、第２接触子３２が接触する管Ｐの外面の位置が変化したとしても、接触式変位計３の軸部材３１は進退動しないため、接触式変位計３による変位測定値は変化しないことになる。換言すれば、接触式変位計３による変位測定値は、管Ｐの肉厚のみに応じて変化するため、演算手段７は、接触式変位計３による変位測定値に基づき、式（１）によって管Ｐの肉厚を容易に算出可能である。

さらに、管Ｐの外面の変位は、管Ｐの内面の変位に管Ｐの肉厚を加算することによって算出できるため、演算手段７は、接触式変位計３による変位測定値及び変位計５による変位測定値に基づき、式（３）によって管Ｐの外面の変位を容易に算出可能である。
そして、移動手段６によってコの字状部材１等が管Ｐの軸方向に相対移動しつつ、演算手段７が管Ｐの肉厚を算出することで管Ｐの肉厚の軸方向分布を評価し、演算手段７が管Ｐの内外面の変位を算出することで管Ｐの内外面のうねりを評価可能である。
さらに、測定装置１００に対して管Ｐを周方向に相対回転させれば（手動、又は、管Ｐを周方向に回転させる回転手段を設けてこの回転手段により回転させても良い）、管Ｐの全周に亘る測定も可能である。

以上のように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、ハンディタイプの超音波厚み計やマイクロメータを用いて肉厚を測定する場合に比べて、容易に管Ｐの肉厚を測定可能である。また、管Ｐの肉厚と同時に管Ｐの内外面の変位を測定可能であり、ひいては管Ｐの内外面のうねりを評価可能である。
また、本実施形態に係る測定装置１００によれば、第１接触子２が接触する管Ｐの内面の部位では変位が直接測定されず、管Ｐの外部に配置することが可能な変位計５によって、コの字状部材１の変位、ひいては管Ｐの内面の変位が測定されることになる。すなわち、第１接触子２は、第２接触子３２のように進退動可能な軸部材に取り付けられた接触式変位計の一部を構成するものではない。このため、管Ｐの内外にそれぞれ接触式変位計を配置して管Ｐの肉厚を測定する場合に比べて、管Ｐ内に挿入する部材（本実施形態の場合は、第１アーム部１１及び第１接触子２）の寸法を小さくすることができるので、内径の小さな管Ｐであっても肉厚や内外面変位を測定可能である。

図２は、本発明に係る測定装置の変形例の概略構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は第１の変形例を示す正面図であり、図２（ｂ）は第２の変形例を示す正面図であり、図２（ｃ）は第３の変形例を示す正面図である。なお、図２では、演算手段７は図示省略している。
図２（ａ）に示すように、第１の変形例に係る測定装置１００Ａは、図１（ａ）に示す測定装置１００と異なり、付勢手段４が連結部材１３の上側（第２アーム部１２側）に設けられている。このため、付勢手段４のバネ４２は自然長よりも長い状態で取り付けられている。これにより、連結部材１３ひいてはコの字状部材１に対して上方向の付勢力Ｆが作用し、第１アーム部１１に取り付けられた第１接触子２が管Ｐの内面に接触することになる。また、第１の変形例に係る測定装置１００Ａは、付勢手段４が連結部材１３の上側に設けられているため、移動手段６には、付勢手段４と移動部材６２とを連結する連結部材６３が設けられている。これにより、移動部材６２が管Ｐの軸方向に移動することで、コの字状部材１、第１接触子２、接触式変位計３、付勢手段４及び変位計５を管Ｐの軸方向に一体的に移動させることが可能である。

図２（ｂ）に示すように、第２の変形例に係る測定装置１００Ｂは、図１（ａ）に示す測定装置１００と異なり、第１アーム部１１及び第１接触子２が、第２アーム部１２及び接触式変位計３よりも上方に設けられている。このため、付勢手段４のバネ４２は自然長よりも長い状態で取り付けられている。これにより、連結部材１３ひいてはコの字状部材１に対して下方向の付勢力Ｆが作用し、第１アーム部１１に取り付けられた第１接触子２が管Ｐの内面に接触することになる。

図２（ｃ）に示すように、第３の変形例に係る測定装置１００Ｃは、図１（ａ）に示す測定装置１００と異なり、第１アーム部１１及び第１接触子２が、第２アーム部１２及び接触式変位計３よりも上方に設けられている。また、第３の変形例に係る測定装置１００Ｃは、図１（ａ）に示す測定装置１００と異なり、付勢手段４が連結部材１３の上側に設けられている。付勢手段４のバネ４２は、図１（ａ）に示す測定装置１００と同様に、自然長よりも短い状態で取り付けられている。これにより、連結部材１３ひいてはコの字状部材１に対して下方向の付勢力Ｆが作用し、第１アーム部１１に取り付けられた第１接触子２が管Ｐの内面に接触することになる。また、第３の変形例に係る測定装置１００Ｃは、付勢手段４が連結部材１３の上側に設けられているため、移動手段６には、付勢手段４と移動部材６２とを連結する連結部材６３が設けられている。これにより、移動部材６２が管Ｐの軸方向に移動することで、コの字状部材１、第１接触子２、接触式変位計３、付勢手段４及び変位計５を管Ｐの軸方向に一体的に移動させることが可能である。

以上に説明した第１の変形例に係る測定装置１００Ａ、第２の変形例に係る測定装置１００Ｂ、及び第３の変形例に係る測定装置１００Ｃによっても、図１（ａ）に示す測定装置１００と同様に、効率良く管Ｐの肉厚及び内外面の変位を測定可能であり、ひいては管Ｐの内外面のうねりを評価可能であるという作用効果を奏する。

図３は、図１に示す測定装置１００を用いて、ユジーン・セジュルネ方式で製管した後に冷間加工された外径１１０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの継目無管の管端部分を測定した結果の一例を示す図である。図４は、同仕様である別の継目無管の管端部分を測定した結果の一例を示す図である。なお、図３（ａ）及び（ｂ）並びに図４（ａ）及び（ｂ）の縦軸に示す外面変位及び内面変位は、測定開始点（横軸の原点）の変位がそれぞれ０ｍｍとなるように、式（２）及び（３）に示す定数Ｂを決定したときの値を示す。
図３及び図４に示すように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、継目無管の肉厚及び内外面のうねりを評価可能である。

図５は、図１に示す測定装置１００を用いて、小型の実験ミルで製造した外径７３ｍｍ、肉厚６．６ｍｍの継目無管の肉厚を測定した結果の一例を示す図である。具体的には、図５は、製管された継目無管を軸方向の適宜の箇所で切断し、切断された継目無管毎に、軸方向５ｍｍピッチで測定した肉厚を繋ぎ合わせて図示したものである。図５（ａ）〜図５（ｈ）は、それぞれ継目無管の周方向に等間隔を隔てた異なる８箇所の部位について肉厚を測定した結果を示す。
図５に示すように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、継目無管の表面にスケールが形成された状態であっても、管の軸方向及び周方向に正確な肉厚データを容易に且つ大量に測定可能であるため、容易にフーリエ解析等の周波数解析を実行可能である。また、本実施形態に係る測定装置１００は、管内に挿入する部材（第１アーム部１１、第１接触子２）が単純化されているため、小型の実験ミルで製造した内径の小さな管であっても、肉厚及び内外面変位を測定可能である。

１・・・コの字状部材
２・・・第１接触子
３・・・接触式変位計
４・・・付勢手段
５・・・変位計
６・・・移動手段
７・・・演算手段
８・・・保持手段
１１・・・第１アーム部
１２・・・第２アーム部
１３・・・連結部材
３１・・・軸部材
３２・・・第２接触子
１００・・・管の肉厚及び内外面変位測定装置（測定装置）
Ｐ・・・管

Claims (2)

1. 第１アーム部及び該第１アーム部に対向して平行に配置された第２アーム部を具備し、該第１アーム部及び該第２アーム部の一端側が連結されたコの字状部材と、
   前記コの字状部材の開放端側において、前記第２アーム部に対向するように前記第１アーム部に取り付けられた第１接触子と、
   前記コの字状部材の開放端側において、前記第１接触子に対向するように前記第２アーム部に取り付けられ、前記対向方向に進退動可能な軸部材及び該軸部材の先端に取り付けられた第２接触子を具備し、前記軸部材の進退動量に応じた前記第２接触子の変位を測定する接触式変位計と、
   前記第１アーム部が管の内側に位置し、前記第２アーム部が前記管の外側に位置し、なお且つ前記第１アーム部及び前記第２アーム部が前記管の軸方向に対して略平行となるように前記コの字状部材が配置された際に、前記第１アーム部に取り付けられた前記第１接触子が前記管の内面に接触するように、前記コの字状部材を前記第１アーム部及び前記第２アーム部の対向方向に付勢する付勢手段と、
   前記コの字状部材の付勢方向の変位を測定する変位計と、
   前記コの字状部材、前記第１接触子、前記接触式変位計、前記付勢手段及び前記変位計を前記管の軸方向に一体的に相対移動させる移動手段と、
   前記接触式変位計による変位測定値に基づき前記管の肉厚を算出し、前記変位計による変位測定値に基づき前記管の内面の変位を算出し、前記接触式変位計による変位測定値及び前記変位計による変位測定値に基づき前記管の外面の変位を算出する演算手段と、
   を備えることを特徴とする管の肉厚及び内外面変位測定装置。
2. 前記演算手段は、前記第１接触子と前記第２接触子との間に厚みＡの校正材を挟んで校正した際の前記接触式変位計による変位測定値をＵＯ_０とし、前記第１接触子が前記管の内面に接触し且つ前記第２接触子が前記管の外面に接触した状態での前記接触式変位計による変位測定値をＵＯ_ｎとし、前記変位計による変位測定値をＵＩ_ｎとしたとき、以下の式（１）〜（３）によって、前記管の肉厚、前記管の内面の変位及び前記管の外面の変位を算出することを特徴とする請求項１に記載の管の肉厚及び内外面変位測定装置。
   管の肉厚＝ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（１）
   管の内面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ ・・・（２）
   管の外面の変位＝ＵＩ_ｎ−Ｂ＋ＵＯ_ｎ−ＵＯ_０＋Ａ ・・・（３）
   ただし、上記式（２）及び（３）におけるＢは、任意の定数を意味する。また、前記接触式変位計による変位測定値は、前記第２接触子が前記第１接触子から離れる方向に変位する場合に大きくなるものとする。

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