JPH03170808A - 鋼管端部の外径・肉厚測定装置 - Google Patents

鋼管端部の外径・肉厚測定装置

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JPH03170808A
JPH03170808A JP30895089A JP30895089A JPH03170808A JP H03170808 A JPH03170808 A JP H03170808A JP 30895089 A JP30895089 A JP 30895089A JP 30895089 A JP30895089 A JP 30895089A JP H03170808 A JPH03170808 A JP H03170808A
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新玉 幹夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利川分野〉 本発明は、鋼管の端部における外径と肉厚を測定する装
置に関する. 〈従来の技術〉 従来から材料の厚さを非接触で測定する方式としては、
例えば超音波厚さ創とか放射線厚さ計を用いるなど公知
の方法が数多くある.また、平板のような形状の材料に
ついては、例えばレーザ式距顛計などを用いて、単純に
表面と裏面の変位を測定してその厚みを算出することも
できる.ところで、鋼管の端部の肉厚を測定する場合は
、例えば特開昭57− 12307号公報に開示されて
いるような放財線1’7さ酎を用いる方法や、特開昭6
1219810号公報に131示されているような超音
波厚さ計を用いる方法などが提案されているが、これら
はいずれも設備が大規模でかつ複雑となり、したがって
高価になってしまう. そこで、人手によりマイクロメータなどを管端部に挿入
して実測するとか、あるいは、例えば実開昭61−13
1610号公報に開示されているような管の内外面に検
出ロ−ラを接触させてロータリエンコーダで電気信号に
変換する肉r!.?l+1定装置なども提案され、使用
されている. く発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のような内押式や接触式の測定装買
を用いて管が連続して搬送される自動処理ラインなどに
おいて測定する場合には、肉厚を測定するのに例えば1
本当たり3〜5秒程度の高速性を要求されるにもかかわ
らず、実際にはより多くの特問を要したり、あるいは搬
送される管に衝突して故障するなど能率面や安全面など
に問題がある.また、本発明の目的の一つである管端部
の外径を測定することは困難である. 本発明は、上記のような課題を解決すべくなされたもの
であって、非接触式でかつ安価な鋼管端部の外径・肉厚
測定装置を提供することを目的とする. く諜題を解決するための手段〉 本発明の要旨とするところは、スキッド上を転動しなが
ら移送される測定すべき鋼管の管端から管壁内面に沿っ
て所定の位置に所定の角度でレーザ光を照1:1する第
1の光学式距離計と、該第Iの光学式距離計の照射位置
に対応した管壁外面に前記第1の光学式距離計から所定
の距Pllllillれた位置でかつ所定の角度でレー
ザ光を照射する第2の光学式距離計と、該第2の光学式
距離計の照射位置に対向した管壁外面に前記第2の光学
式距離計から所定の距#離れた位置でかつ所定の角度で
レーザ光を照射する第3の光学式距離計とからなる外径
・肉〃測定センサと、前記第2の光学式詐離計の測定信
号を川いて鋼管の端+Ihがりによる変位攪を演算する
変位量演ゴγ乎段と、前記第1の光学式距離計の信号と
前記第2の光学式距離計の信号とから肉IIを演算する
肉■演算手段と、前記第2の光学式距,!il1,!+
の信号と前記第3の光学式距甜計の信号とから外径を演
算する外径演算手段と、前記変位ffiiljQ算手段
で求められた変位攪に基づいて得られる端曲がり補i′
[値を用いて前記肉11値と外径伊とを補正して真の肉
1γ値と外径値とを求める抽正演算手段とからなる演算
処理装置と、該演算処理装置で1}られた真の肉厚値と
外径値とを表示する表示装訳と、から構成されることを
特徴とする鋼管端部の外径・肉厚測定装置である.また
、nil記外径・肉厚測定センサを袂数台前記入・1・
ツドに並行に設置し、該外径・肉厚測定センサに対応し
てそれぞれの測定信号を演算処理してそれぞれの真の肉
1”7. kf!と外径値を求めて出力する演算処理装
刀を設け、該演算処理装置から出力される真の肉厚値と
外径値と、外径・肉PIJ−基単埴設定器から,与えら
れる外径・肉厚基串値とを比較演算して鋼管の円周方向
の偏肉野と偏平量を求める偏肉■・偏平量演算手段を備
えるようにしたことを特徴とする鋼管端部の外径・肉厚
測定装置である. く作 川〉 以下に、木発1!IJの原理を第3図に基づいて説明す
る. 図に示すように、鋼管1の管端1aに、管内壁を臨むよ
うに光学式距剛計八を、また対向する管外壁を叱むよう
に光学式距離計B,Cをそれぞれ配置し、管端部1aか
ら管壁に沿って距離lの位置D,  E,  Fに、そ
れぞれθ1,θ,,θ,の角度でレーザビームを照射し
て、そのレーザスポットから反射する反射光を検出する
. このときの光学式距離計Bから光学式距離計八までの間
隔をL+ とし、光学式距離計Bから光学式距離計Cま
での間隔をL,とする.また、光学式距離計Aから点D
までの距離をrl+光学式距離BIBから点Eまでの距
離をrg+光学式距離計Cから点Fまでの距離をr,と
すると、測定すベき管壁1bの肉1’l. tに相当す
るL.と外径dに相当するdEFは、三角lffl方式
の原理を用いることにより下記(1). (2)式で算
出することができる.(14+”L1   rI CO
S θr   rtcos0x−・・−・・・(1) dtv=L.x −r= cos f −rs Cos
 θ3・・・−−− (2) いま、涸青1を第4図に示すようにス:トッド2上を転
がりながら流れていくものとすると、各光学式距創計八
,  B, Cによる鋼管1本毎の各位置D,  E,
  Fでの出力信号は、第5図(a). fb), (
c)ニ示すように凹状あるいは凸状の1111線として
得られる.そこで、これらの出力信号を上記(+). 
(23式で演算することにより、L.は第6図(a)に
示すような凹状の波形而線が、またdirは第6図(b
)に示すような凸状の曲線が得られ、それぞれの極値が
肉1¥と外径のnの値L,dとして求められる.なお、
光学式距離計B,Cのレーザビームの照射角度θ,.θ
,は0゜〜20゜の範囲が望ましい.また、管内壁の■
)点までの距離を測定する光学式距離計Aは下向きとし
ているが、上向きでも構わないし、光学式距離計の数は
4個でもかまわない.つぎに、鋼管lに端IToがりが
生じている場合の抽正について説明すると、第7図に示
すように、転がるw4管Iの下面が接するスキッド2の
上面を基Y倶面Gとして、鋼管lの管端1aでの基準面
Gからの絶対変位mをδLとすると、スキッド2からm
の距離における端曲がりの角度δθは下記(3)式で表
される. δθ=jan ” (δt / m )   一−−−
−− (3)なお、上記絶対変位射δLは、曲がりのな
い鋼管の下面位置を基準値とすることにより、容易に決
定することができる. それ故、肉厚と外径の真の4I1L,dは下記(4).
(5)のように?+fi正することによって求めること
ができる. l L ”= t.cos (δθ)   −.−.−−−
−−−−<4)d=dt,cos(δθ)   −−一
−一−−−−−−(5)このように、レーザビームの角
度θI (ただし、=1〜3)の変動量δθが、測定対
象である鋼竹Iのスキッド2上での5t%ラインからの
変動に対応していることに着目し、その補正を加えるこ
とにより、稍度のよい肉1’?:Wg定を実現するとと
もに、外径をも同時に測定し得るのである.なお、必ず
しも鋼管の管端部の外径と肉Jr1とを同特に測定しな
いで、必要に応じて外径のみあるいは肉厚のみを測定す
るようにしてもよい.また、外径・肉厚測定センサを?
M数台スキッドに並行にかつ等間隔に設置して、各演算
処理装置によって演算された真の肉厚値と外径値と外径
・肉Jg基単値と比較演夏することによって、鋼管の円
周方向の偏肉徂と偏平量とを求めることもできる. く実施例〉 以下に、本発明の実施例について、図面を参照し゜ζ詳
しく説明する. 〔実施例1〕 第1図は、間斜配置されるスキッド2上を鋼管lが白耘
しながら、例えばレーザ式変位センサなどの光学式距の
1計八,ロ.Cからなる測定装置3の前を通遇する際の
測定例を示したものである.測定装置3に組み込まれた
光学式距烈計A,B.Cからの距離信号は演算装置4の
入力回路5に人力される.そして、変位珊演算回路6に
おいて、光学式距離計Bからの13号は基準{S号とし
てそのまま変位量として端■がり補正値が演算される.
また肉厚演算回路7には、光学式距離計Bからの信号と
光学式距離計Aからの信号が入力されて肉厚値が演算さ
れる.さらに外径演算回路8には光学式ii1’!il
ill計Bからの信号と光学式距離計Cからの信号が入
力されて外径値が演算される.これらの演算された肉r
¥値および外径値は補正演算回路9において端曲がり補
正値によって真の肉厚値および外径値に補正され、表示
装置10に出力して表示される. なお、測定装13の測定開始は、近接スイッチ11から
の検出信号によって演算装′It.4が作動するように
構威してもよく、また、この検出信号は光学式距離計の
変位出力がある測定範囲内に入った可測定の状態を用い
てもよい. 〔実施例■〕 第2図は、4個の測定装置31. 32, 33. 3
4を傾斜配置されるスキッド2に並行にかつ等間隔■、
,で設置しておき、スキッド2上を一定速度で転動する
ときの鋼管lの円周方向の肉厚および外径の測定例を示
したものである.なお、各測定装置31,32. 33
. 34には、がj記実施例1と同様に3個の光学式距
離計八,n,cが組み込まれている.また、測定装同間
の間隔L,の大きさは、鋼管1の外径に応じて設定する
ようにし、測定装置を4個用いる場合は鋼91の円周の
1/4の間隔とするとよい. 測定装FT31, 32, 33. 34での測定信号
は、それぞれ演算装W41, 42,43. 44にお
いて、前記実施例日と同様に因■.外径が演算され、か
つ端曲がりの補正が施されて、その演算結果が演算装置
l2に入力される. この演算装置l2には、外径・肉厚基準値設定器l3か
ら外径・肉J7−基準値が設定されており、その外径・
肉〃基準値を基にして演算装置41, 42. 43,
44で演算された外径値および肉厚値と比較することに
より、鋼管lの円周方向での偏肉量と偏平量との分布が
演算される.その演算結果は、表示装置10に出力表示
される. なお、外径基tjA値としてば、最初の測定装ra31
による測定値を用いるようにしてもよい.く発明の効果
〉 以上説明したように、本発明によれば、少なくとも3個
の光学式!@離11tを用いるようにしたので、オンラ
インで非接触式でかつ管内部に挿入することなく、管端
部の外径および肉厚を連続的にかつ高速で自動測定を行
うことができる. また、これによって、従来の接触式や内神式にありがち
な装置の破損などのトラブルを解消することができる.
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る第1の実施例を模式的に示す斜
視図、第2図は、本発明に係る第2の実施例を模式的に
示す斜視図、第3図は、本発明の測定原理を模式的に示
す説明図、第4図は、鋼管の移送状態を示す側面図、第
5図(a). (b). (c)は、各光学式距離11
の出力信号の分布を示す特性図、第6図(a), (b
)は、外径と肉厚の演算値を示す特性図、第7図は、@
Ifhがりの補正の原理を模式的に示す説明図である. !・・・鋼管.  2・・・スキッド.  3・・・外
径・肉厚測定センサ.  4・・・演算処理装置.  
5・・・入力回路.  6・・・変位量演算回路(変位
量演算手段),  7・・・肉厚演算回路(肉j¥演算
手段),8・・・外径演算回路(外径演算手段).  
9・・・補正演′n回WI(補正演ω手¥j.).  
10・・・表示装置,12・・・偏肉■・偏平滑演算装
置,  31.32.33.34・・・外径・肉厚測定
センサ.  41,42.43.44・・・演算処理装
置, 八,n,c・・・光学式Y!離計.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、スキッド上を転動しながら移送される測定すべき鋼
    管の管端から管壁内面に沿って所定の位置に所定の角度
    でレーザ光を照射する第1の光学式距離計と、 該第1の光学式距離計の照射位置に対応した管壁外面に
    前記第1の光学式距離計から所定の距離離れた位置でか
    つ所定の角度でレーザ光を照射する第2の光学式距離計
    と、 該第2の光学式距離計の照射位置に対向した管壁外面に
    前記第2の光学式距離計から所定の距離離れた位置でか
    つ所定の角度でレーザ光を照射する第3の光学式距離計
    とからなる外径・肉厚測定センサと、 前記第2の光学式距離計の測定信号を用いて鋼管の端曲
    がりによる変位量を演算する変位量演算手段と、 前記第1の光学式距離計の信号と前記第2の光学式距離
    計の信号とから肉厚を演算する肉厚演算手段と、 前記第2の光学式距離計の信号と前記第3の光学式距離
    計の信号とから外径を演算する外径演算手段と、 前記変位量演算手段で求められた変位量に基づいて得ら
    れる端曲がり補正値を用いて前記肉厚値と外径値とを補
    正して真の肉厚値と外径値とを求める補正演算手段とか
    らなる演算処理装置と、 該演算処理装置で得られた真の肉厚値と外径値とを表示
    する表示装置と、 から構成されることを特徴とする鋼管端部の外径・肉厚
    測定装置。 2、前記外径・肉厚測定センサを複数台前記スキッドに
    並行に設置し、 該外径・肉厚測定センサに対応してそれぞれの測定信号
    を演算処理してそれぞれの真の肉厚値と外径値を求めて
    出力する演算処理装置を設け、 該演算処理装置から出力される真の肉厚値と外径値と、
    外径・肉厚基準値設定器から与えられる外径・肉厚基準
    値とを比較演算して鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量を
    求める偏肉量・偏平量演算手段を備えるようにしたこと
    を特徴とする請求項1記載の鋼管端部の外径・肉厚測定
    装置。
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