JPH05240621A

JPH05240621A - 管の外径・肉厚測定装置

Info

Publication number: JPH05240621A
Application number: JP7830792A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Nagao; 勝則永尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】管の外径・肉厚測定装置における装置の小型
化, 製造費用の低価格化及び検出精度の向上を可能とす
る。【構成】測定対象の電縫鋼管Ｐの外周側にて管の軸心
を介して径方向に対向するように配され、各別に管の外
周面までの距離を光学的に測定する一対の第１距離測定
器151,151 を２組と、第１距離測定器151,151,151,151
の夫々と電縫鋼管Ｐの径方向に所定距離を隔てて対向す
るように管の内周側に配され、各別に管の内周面までの
距離を光学的に測定する第２距離測定器152,152,152,15
2 と、第１距離測定器151,151,151,151 及び第２距離測
定器152,152,152,152 の測定結果に基づいて管の外径を
求める肉厚測定部154 と、第１距離測定器151,151,151,
151 及び第２距離測定器152,152,152,152 の測定結果に
基づいて電縫鋼管Ｐの外径を求める外径測定部155 とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管の外径及び肉厚を測定
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】従来、製造された管の外径及び肉厚の測定
は、巻尺及びマイクロメータ等の寸法測定器を用いて作
業者の手作業によって行われており、その測定結果に基
づいて品質管理が行われている。しかし、このような測
定方法では、測定作業に多くの人手を要し、また測定効
率が低いという問題があったため、自動的に管の外径及
び肉厚の測定を行う測定が開発されている。

【０００４】このような測定装置としては、以下に示す
ような２種類の装置が開示されている。従来の第１の測
定装置（特開昭51-81641号公報) では、管の両端部に対
して前後進自在に設けられた一対の台車の夫々に、一対
のレバーを管の径方向に移動させて管の外径を測定する
外径測定部と、前記レバーに夫々対向するレバーを有
し、対向するレバーにて管を挟んで管の肉厚を測定する
肉厚測定部とを備え、外径測定部及び肉厚測定部におけ
るレバーの移動に基づいて機械的に管の外径及び肉厚を
測定していた。

【０００５】従来の第２の測定装置（実開昭63-19207号
公報) では、管軸線と直交する方向に管と非接触で一対
の超音波探触子を配置し、これらの超音波探触子から超
音波を発生させ、夫々の反射波の検出結果に基づいて管
の外径及び肉厚を測定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の第１
の測定装置では、機械的に管の外径及び肉厚を測定する
ため、装置の構造が複雑であるので製造費用が高価とな
るという問題があると共に、前記レバーの夫々の移動範
囲が限られているので測定対象の管の寸法の範囲に限界
があるという問題があった。

【０００７】また、前述の第２の測定装置では、管と超
音波探触子との位置関係を適正に調節しなければ、良好
な精度の測定結果が得られないので、前記位置関係の調
節のために複雑が複雑化及び大型化するという問題があ
り、また、この装置の測定精度は、マイクロメータの測
定精度よりも低いという問題があった。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、その装置が小型で安価であり、測定精度が良好
である管の外径・肉厚測定装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る管の外径・
肉厚測定装置は、管の外径及び肉厚を測定する装置にお
いて、測定対象の管の外周側にて管の軸心を介して径方
向に対向するように配され、各別に管の外周面までの距
離を光学的に測定する一対の第１距離測定手段と、該第
１距離測定手段の夫々と管の径方向に所定距離を隔てて
対向するように管の内周側に配され、各別に管の内周面
までの距離を光学的に測定する一対の第２距離測定手段
と、前記第１距離測定手段及び前記第２距離測定手段の
測定結果に基づいて管の外径を求める手段と、前記第１
距離測定手段及び前記第２距離測定手段の測定結果に基
づいて管の肉厚を求める手段とを具備することを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明にあっては、予め知られた、第１距離測
定手段と第２距離測定手段との間の距離から、第１距離
測定手段の測定結果及び前記第２距離測定手段の測定結
果を減算することにより、対向する第１距離測定手段，
２距離測定手段の各組において測定対象の管の肉厚が求
められる。また、前記各組において、予め知られた、第
１距離測定手段と第２距離測定手段との間の距離から、
第１距離測定手段の測定結果を減算して、第２距離測定
手段から管の外周面までの距離を求め、この距離を、予
め知られた管の軸心から第２距離測定手段までの距離に
加算することにより、管の外径の半径を夫々求め、求め
た２つの半径を加算することによって管の外径の直径が
求められる。

【００１１】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る管の外径・肉
厚測定装置（以下本発明装置という）を適用した電縫鋼
管の製造ラインを示す模式図である。

【００１２】図中１は帯鋼Ｂを円筒状に曲成してオープ
ンパイプＯを得るフォーミングロールであり、該フォー
ミングロール群１のライン下流側には、オープンパイプ
Ｏの両側エッジ部を衝合溶接して電縫鋼管Ｐを得るウエ
ルダ２，衝合溶接されてなる電縫鋼管Ｐを冷却する水冷
槽３，電縫鋼管Ｐを定形するサイザロール群４，電縫鋼
管Ｐのシーム部の位置を検出するシーム部位置検出装置
５，電縫鋼管Ｐを所定長に切断するカットオフ機６，切
断された電縫鋼管Ｐを後述のコンベア８へ順次送るテー
ブル７，該テーブル７から送られた電縫鋼管Ｐをライン
の下流側へ搬送するコンベア８，該コンベア８の搬送経
路の中途に配され、電縫鋼管Ｐの曲がりを修正するスト
レーナ９，曲がりを修正された電縫鋼管Ｐを後述のコン
ベア12へ順次送るテーブル10，テーブル10上を送られる
電縫鋼管Ｐの両端部を加工する面取機11,11 ，テーブル
10から送られた電縫鋼管Ｐをラインの下流側へ搬送する
コンベア12，該コンベア12の搬送経路の中途に配され、
電縫鋼管Ｐの表面検査を行う渦流探傷器13，表面検査さ
れた電縫鋼管Ｐを順次送るテーブル14，該テーブル14上
の電縫鋼管Ｐの端部の外径及び肉厚を測定する寸法測定
装置15,15 がこの順序で配設されている。

【００１３】このように構成された電縫鋼管の製造ライ
ンにおいては、図中白抜き矢符にて示される、ライン上
流側からライン下流側へ向かう方向に帯鋼Ｂが送給さ
れ、該帯鋼Ｂは、フォーミングロール群１に通され、そ
の両側エッジ部が相対する円筒状に曲成されたオープン
パイプＯとなる。そして、オープンパイプＯは、ウエル
ダ２においてその両側エッジ部に電流が流され、抵抗熱
によって両側エッジ部が加熱溶融させられつつ衝合溶接
されて電縫鋼管Ｐとなる。このように衝合溶接された電
縫鋼管Ｐは、水冷槽３にて冷却され、さらに切削装置
（図示せず）によって管内側及び管外側のビードを切削
される。

【００１４】そして、電縫鋼管Ｐは、サイザロール群４
によってその外径変動が抑制されつつ、シーム部位置検
出装置５によってそのシーム部の位置が検出され、検出
されたシーム部が超音波探傷装置（図示せず）によって
探傷される。その後、電縫鋼管Ｐはサイザロール群４に
よって所定の外径に定形され、カットオフ機６によって
所定長に切断される。

【００１５】そして、電縫鋼管Ｐは、ストレーナ９によ
ってその曲がりが抑制され、面取機11,11 によってその
両端部が機械加工される。その後、電縫鋼管Ｐは、渦流
探傷器13によって表面を検査され、寸法測定装置15,15
に送られる。

【００１６】次に、寸法測定装置15,15 の構成を説明す
る。寸法測定装置15,15 の夫々は同一の構成となってい
るため、以下、その一方の寸法測定装置15を代表例とし
て説明する。図２は電縫鋼管Ｐを側面視した状態での寸
法測定装置15,15 の距離測定器の配置状態を示す模式図
である。

【００１７】図２に示される如く、電縫鋼管Ｐの外周側
には、電縫鋼管Ｐの軸心Ｏ_Pから径方向へ所定距離だけ
離れた位置に、４つの第１距離測定器151,151,151,151
が、電縫鋼管Ｐの周方向に90度ずつ離れて配設され、電
縫鋼管Ｐの内周側には、電縫鋼管Ｐの軸心Ｏ_Pから径方
向へ所定距離だけ離れた位置にあり、電縫鋼管Ｐの周壁
を介して第１距離測定器151,151,151,151 の夫々と電縫
鋼管Ｐの径方向に対向する第２距離測定器152,152,152,
152 が配設されている。従って、対向する第１距離測定
器151 と第２距離測定器152 との間の距離は、夫々の第
１距離測定器151 と第２距離測定器152 との組で等しく
なっている。

【００１８】このように配設された第１距離測定器151
及び第２距離測定器152 は、レーザ光を測定対象物に照
射すると共にその反射光を受光し、照射光と反射光との
位相差に基づいて測定対象物までの距離を測定し、その
測定結果を表す距離信号を出力する光反射式の距離測定
器であり、第１距離測定器151,151,151,151 は電縫鋼管
Ｐの外周面までの距離を測定し、第２距離測定器152,15
2,152,152 は電縫鋼管Ｐの内周面までの距離を測定する
ようになっている。なお、第１距離測定器151,151,151,
151 及び第２距離測定器152,152,152,152 の距離測定の
ためのレーザ光は夫々の距離測定器の長手方向，即ち、
電縫鋼管Ｐとしては周方向に相当する方向にスキャンさ
れるようになっている。

【００１９】図３は寸法測定装置15のブロック図であ
る。第１距離測定器151,151,151,151の夫々の距離信号
及び第２距離測定器152,152,152,152 の夫々の距離信号
は、これらの距離信号に基づいて種々の信号処理を行う
ことにより電縫鋼管Ｐの外径及び肉厚の測定値を求める
信号処理装置150 に与えられるようになっている。ま
た、信号処理装置150 で求められた外径及び肉厚の測定
値のデータは、表示データ及び記録データとして出力さ
れるようになっている。

【００２０】信号処理装置150 は、第１距離測定器151,
151,151,151 及び第２距離測定器152,152,152,152 から
出力される距離信号に基づいて、各距離測定器から電縫
鋼管Ｐまでの夫々の距離を演算して求める距離演算部15
3 と、距離演算部153 にて求められた各距離情報に基づ
いて電縫鋼管Ｐの端部の肉厚を求める肉厚測定部154
と、距離演算部155 にて求められた各距離情報に基づい
て電縫鋼管Ｐの端部の外径を求める外径測定部155 とに
よって構成されている。

【００２１】次に、このように構成された寸法測定装置
15の動作について説明する。第１距離測定器151,151,15
1,151 及び第２距離測定器152,152,152,152 から出力さ
れる距離信号は、信号処理装置150 における距離演算部
153 に与えられる。距離演算部153 では、前記距離信号
を距離データに変換するための演算処理プログラムを実
行し、夫々の距離信号から距離データを求める。

【００２２】そして、前述の如く演算された距離データ
は肉厚測定部155 に与えられ、肉厚測定部154 では以下
に説明する方法により前記距離データに基づいて電縫鋼
管Ｐの端部の肉厚を求める。その後、前記２値化画像デ
ータは、外径測定部155 に与えられ、外径測定部155 で
は以下に説明する方法により前記距離データに基づいて
電縫鋼管Ｐの端部の外径を求める。

【００２３】図４は肉厚測定部154 における肉厚測定方
法及び外径測定部155 における外径測定方法を説明する
ための第１距離測定器151 ，第２距離測定器152 及び電
縫鋼管Ｐの配置を示す模式図であり、第１距離測定器15
1,151,151,151 及び第２距離測定器152,152,152,152 の
うち、一例として最上部に配した第１距離測定器151及
び第２距離測定器152 の組を示す。

【００２４】肉厚測定部154 において肉厚を測定する場
合は、既知である、第１距離測定器151 と、第２距離測
定器152 との間の距離Ｑから第１距離測定器151 の距離
測定値Ｌ₁及び第２距離測定器152 の距離測定値Ｌ₂を
減算することにより求め、この減算結果を電縫鋼管Ｐの
肉厚の測定値とする。この測定値は、第１距離測定器15
1 及び第２距離測定器152 のレーザ光のスキャン方向に
複数求め、そして、これらの肉厚の測定結果の最大値及
び最小値を求める。このような肉厚の測定は、その他の
第１距離測定器151 及び第２距離測定器152 の組につい
ても前述と同様の方法にて求められる。

【００２５】外径測定部155 において外径を測定する場
合は、前記距離Ｑから第１距離測定器151 の距離測定値
Ｌ₁を減算した値に、既知である、電縫鋼管Ｐの軸心か
ら第２距離測定器152 におけるレーザ光の受光面Ｒまで
の距離を加算した値を第１距離測定器151 及び第２距離
測定器152 のレーザ光のスキャン方向に複数求め、これ
らの最大値を、電縫鋼管Ｐの半径として求める。また、
最下部に配した第１距離測定器151 及び第２距離測定器
152 の組の距離測定結果から同様に電縫鋼管Ｐの半径を
求める。そして、求めた２つの半径を加算し、電縫鋼管
Ｐの外径を求める。

【００２６】これは、最上部に配した第１距離測定器15
1 及び第２距離測定器152 の組と、最下部に配した第１
距離測定器151 及び第２距離測定器152 の組とは、電縫
鋼管Ｐの径方向に対向するものであるので、これらから
求められた半径を加算すれば、電縫鋼管Ｐの上下方向の
外径が求められるからである。

【００２７】このような外径の測定値は、左右方向に対
向するその他の第１距離測定器151及び第２距離測定器1
52 の組についても前述と同様の方法にて行われ、これ
によって電縫鋼管Ｐの上下方向の外径及び左右方向の外
径が求められることとなる。

【００２８】次に、前述したような本発明装置を用いて
実際に電縫鋼管の外径及び肉厚を測定した場合の結果に
ついて説明する。この場合の検出条件は、電縫鋼管が外
径25.4mm, 肉厚2.0mm の炭素鋼であり、第１距離測定器
151,151,151,151 及び第２距離測定器152,152,152,152
の測定範囲は10mm，測定周期は16.7msであった。

【００２９】図５は前述の如き条件にて本発明装置を用
いて実際に電縫鋼管の外径及び肉厚を測定した場合の測
定誤差を電縫鋼管の周方向の測定位置毎に示すグラフで
あり、縦軸に測定誤差、横軸に周方向の測定位置を夫々
とり、これらの関係を、肉厚の最大値は白三角、肉厚ｔ
の最小値は白四角、外径は白丸にて示している。

【００３０】但し、測定誤差は、マイクロメータを用い
た測定値を基準値として求めた。また、このグラフにお
ける測定位置は、最上部の第１距離測定器151 及び第２
距離測定器152 の組を０度_,最右部の第１距離測定器15
1 及び第２距離測定器152 の組を90度_,最下部の第１距
離測定器151 及び第２距離測定器152 の組を180 度_,最
左部の第１距離測定器151 及び第２距離測定器152 の組
を270 度としている。また、外径の測定誤差について
は、０度と180 度との第１距離測定器151 及び第２距離
測定器152 の組による測定誤差を０度の位置に表し、90
度と270 度との第１距離測定器151 及び第２距離測定器
152 の組による測定誤差を90度の位置に表してある。

【００３１】図５から明らかな如く肉厚及び外径の測定
誤差は±10μｍ以内に入っている。また、このような条
件で一般的な従来装置を用いて肉厚及び外径を測定した
場合、次のような測定誤差が得られた。その代表例とし
て、前述した如き従来の第２の測定装置では、測定誤差
が±50μｍであった。以上の結果から明らかな如く本発
明装置では、従来の装置に比して測定誤差が小さくな
り、検出精度が向上した。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明装置において
は、第１距離測定手段及び第２距離測定手段による光学
的な距離の測定結果に基づいて管の外径・肉厚が精度良
く求めることができ、また、装置は、光学的に距離の測
定を行う装置と、簡単な信号処理を行う装置とで構成さ
れるため、装置の小型化が実現できると共に製造費用の
低価格化が実現できる等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管の外径・肉厚測定装置を適用し
た電縫鋼管の製造ラインを示す模式図である。

【図２】電縫鋼管を側面視した状態での寸法測定装置の
距離測定器の配置状態を示す模式図である。

【図３】寸法測定装置のブロック図である。

【図４】肉厚測定部における肉厚測定方法及び外径測定
部における外径測定方法を説明するための第１距離測定
器，第２距離測定器及び電縫鋼管の配置を示す模式図で
ある。

【図５】本発明装置を用いて実際に電縫鋼管の外径及び
肉厚を測定した場合の測定誤差を電縫鋼管の周方向の測
定位置毎に示すグラフである。

【符号の説明】

151 第１距離測定器 152 第２距離測定器 153 距離演算部 154 肉厚測定部 155 外径測定部Ｐ電縫鋼管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管の外径及び肉厚を測定する装置におい
て、測定対象の管の外周側にて管の軸心を介して径方向に対
向するように配され、各別に管の外周面までの距離を光
学的に測定する一対の第１距離測定手段と、該第１距離測定手段の夫々と管の径方向に所定距離を隔
てて対向するように管の内周側に配され、各別に管の内
周面までの距離を光学的に測定する一対の第２距離測定
手段と、前記第１距離測定手段及び前記第２距離測定手段の測定
結果に基づいて管の外径を求める手段と、前記第１距離測定手段及び前記第２距離測定手段の測定
結果に基づいて管の肉厚を求める手段とを具備すること
を特徴とする管の外径・肉厚測定装置。