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

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。