JPH07239225A - 電縫管内面ビード切削形状測定装置の走査追従機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定中での電縫管４の上下左右の振れや傾
き、外面形状が真円より外れたものや外面切削部の端部
が尖っているものに良好に追従する。 【構成】 内面ビード切削形状測定装置１１のガイドフ
レーム１８に対して上下移動自在で所定位置での固定可
能に第１のフレーム２２を設置する。第１のフレーム２
２に対して上下移動自在に第２のフレーム２３を設置す
る。第１のフレーム２２に第２のフレーム２３の上下移
動用エアーシリンダを設置する。第２のフレーム２３の
下部に軸２３ａを介して電縫管４の外周方向への揺動自
在に第３のフレーム２４を設置する。第３のフレーム２
４の先端部に長手方向両端が上下揺動自在に第４のフレ
ーム２５を枢着する。第４のフレーム２５の中央部に超
音波探触子２６を保持するホルダー２７を設置する。第
４のフレーム２５の両端部に電縫管４の外周方向２か所
で管外周面に接触し管軸方向に転がる接触ローラ２８を
回転自在に枢着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管軸方向に沿う付き合
わせ溶接部をビードカッターで切削した電縫管内面切削
形状を超音波を用いて測定する装置における超音波探触
子の走査追従機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電縫管溶接部の内面切削形状を超音波を
用いて測定する装置は従来より多く提案され、実用化さ
れている〔例えば特開昭５４−２１３７２号公報、特開
平２−３１０４１１号公報、特開平５−１６４５４０号
公報〕。

【０００３】このうち特開昭５４−２１３７２号公報で
提案された装置における超音波探触子の走査機構は、図
９に示すように、探触子１を取り付けたホルダー２を円
弧状のガイドレール３に沿って移動させる構成であり、
探触子１は電縫管４とは非接触状態で走査される。

【０００４】また、特開平２−３１０４１１号公報で提
案された装置における超音波探触子の走査機構は、図１
０に示すように、探触子１を保持するホルダー２をビー
ド部と直交する方向に配置されたスクリューねじ５に螺
合させた構成であり、探触子１はスクリューねじ５の正
逆回転によりビード部と直交する方向に直線走査され
る。

【０００５】また、特開平５−１６４５４０号公報で提
案された装置における超音波探触子の走査機構は、図１
１に示すように、超音波の入射が電縫管溶接部の外面切
削部に対して垂直となるように首振り機構６と前記外面
切削部近傍を直線走査する前記特開平２−３１０４１１
号公報で記載されたものと同様の機構とからなる構成で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
走査機構はいずれも電縫管に対して探触子が非接触状態
で走査する構成であるので、測定中に管が上下左右に振
れたり、傾いたり、また外面形状が真円より外れるもの
や、さらには図１２に示すように、外面切削部の端部が
尖っているものに対しては、超音波が外面切削部に対し
て垂直に入射できなくなり測定に必要な反射エコーが得
られなくなるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記した従来の走査装置にあっ
た問題点に鑑みてなされたものであり、測定中に管が上
下左右に振れたり、傾いたり、また外面形状が真円より
外れるものや、さらには外面切削部の端部が尖っている
電縫管に対してでも良好に追従できて内面切削形状を高
精度に測定できる電縫管内面ビード切削形状測定装置の
走査追従機構を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の電縫管内面ビード切削形状測定装置の
走査追従機構は、電縫管の溶接ビードを内面切削した後
に内面ビードの切削形状を測定する装置を構成する円弧
状ガイドに沿って移動可能なガイドフレームに対して上
下移動自在及び所定位置での固定可能な第１のフレーム
と、この第１のフレームに対して相対的な上下移動自在
に設置された第２のフレーム及び前記第１のフレームに
設置された第２のフレームの上下移動用エアーシリンダ
と、この第２のフレームの下部において軸を介して電縫
管の外周方向への揺動自在に設置される第３のフレーム
と、この第３のフレームの先端部にその長手方向両端が
上下方向の揺動自在にその中央部を枢着される第４のフ
レームと、この第４のフレームの中央部に設置されて超
音波探触子を保持するホルダーと、同じく第４のフレー
ムに枢着され管軸方向に転がる接触ローラを具備させて
いるのであり、また、前記接触ローラを電縫管の外周方
向２か所で接触するように、正面視湾曲状の２山形状に
形成しているのである。

【０００９】

【作用】本発明の電縫管内面ビード切削形状測定装置の
走査追従機構は、それぞれ回転自在に枢着され、管軸方
向に転がる接触ローラを備えた第４のフレームが、第３
のフレームの先端部に上下方向の揺動自在に枢着される
と共に、この第３のフレームは第２のフレームの下部に
おいて軸を介して電縫管の外周方向への揺動自在に設置
され、またこの第２のフレームは第１のフレームに対し
て上下移動自在に構成されているので、超音波探触子を
保持するホルダーを中央部に設置した前記第４のフレー
ムは、上下方向の揺動と電縫管の外周方向への揺動及び
上下移動が自由に行えることになって、超音波探触子は
電縫管の外周面に対して常に垂直に倣うことができ、測
定中における電縫管の上下左右への振れや傾き、また外
面形状が真円より外れるものや、さらには外面切削部の
端部が尖っている場合にも良好に追従できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の電縫管内面ビード切削形状測
定装置の走査追従機構を、図１〜図８に示す１実施例に
基づいて説明する。図１は本発明の電縫管内面ビード切
削形状測定装置の走査追従機構の１実施例を示す正面
図、図２は第４のフレーム及びこれに設置された超音波
探触子，ホルダー，接触ローラを図１の左方向から見た
一部断面して示す図、図３は図１の平面図のうちの要部
を一部断面して示す図、図４は図１におけるホルダー部
近傍を断面して示す図、図５は本発明の走査追従機構を
設置した電縫管内面ビード切削形状測定装置の正面図、
図６は図５の右側面図、図７は図５の平面図、図８は本
発明の走査追従機構を設置した電縫管内面ビード切削形
状測定装置における円弧状ガイドに沿う移動構造の斜視
図である。

【００１１】図１〜図８において、１１は本発明の走査
追従機構２１を設置した電縫管内面ビード切削形状測定
装置であり、電縫管４における溶接部のねじれが最低限
でかつ欠陥の早期発見の観点から、溶接部の切削直後に
設置され、例えば以下に説明するような構成となされて
いる。

【００１２】１２は前記位置における電縫管４を跨ぐよ
うに配設された架台であり、この架台１２を構成する梁
１２ａ上を、ロッドレスシリンダ１４ａ・１４ｂの作用
により前記梁１２ａに平行に設置されたリニアガイド１
３に案内されて横行フレーム１５が移動するようになっ
ている。なお１５ａは横行フレーム１５に回転自在に枢
支されたガイドローラである。

【００１３】１６は前記横行フレーム１５の前面側上部
に設置された昇降用モータ１５ｂの出力軸に直結された
スクリュー軸１５ｃの正逆回転によって、これに螺合す
るナット部材１６ａの作用で横行フレーム１５に対して
昇降移動する昇降フレームであり、この昇降フレーム１
６の前面には非常退避用ガイドロッド１６ｂが立設さ
れ、円弧状ガイド１７がこのガイドロッド１６ｂに案内
されて非常退避用ロッドレスシリンダ１６ｃの作用で昇
降移動するように成されている。

【００１４】１８は前記円弧状ガイド１７に沿う移動が
自在なガイドフレームであり、このガイドフレーム１８
には円弧状ガイド１７の内外周を抱持する走査ローラ１
８ａが回転自在に配置されている。そして、ガイドフレ
ーム１８に設置された走査用モータ１８ｂによって正逆
回転する駆動ピニオン１８ｃ及びこの駆動ピニオン１８
ｃの両側に配置されたテンションローラ１８ｄに、円弧
状ガイド１７の外周面全域に張設されたラック付きタイ
ミングベルト１７ａを巻装することによって、ガイドフ
レーム１８が円弧状ガイド１７に沿って移動するように
成されている。

【００１５】本発明の走査追従機構２１は例えば上記し
たような構成の電縫管内面ビード切削形状測定装置１１
におけるガイドフレーム１８に設置されるものであり、
以下その詳細構成について説明する。

【００１６】２２は前記ガイドフレーム１８に対して上
下移動自在に設置された第１のフレームであり、ロック
用レバー２２ａの回動操作によってこの第１のフレーム
２２を自重による降下移動及び所定位置での固定が可能
なようになされている。この第１のフレーム２２にはそ
のロッドが下方に出退可能なようにエアーシリンダ２２
ｂが垂下状に配置されており、第１のフレーム２２に対
してスライドベアリング２２ｃを介して上下移動自在に
配置した第２のフレーム２３を、前記エアーシリンダ２
２ｂのロッド端に取り付けることで、第２のフレーム２
３を第１のフレーム２２に対して相対的に上下移動でき
るようにしている。

【００１７】２４は前記第２のフレーム２３の下部に軸
２３ａを介して前方へ張り出し状に設置された第３のフ
レームであり、この第３のフレーム２４は前記軸２３ａ
の作用によって第２のフレーム２３に対して電縫管４の
外周面に沿う方向への揺動が自在となされている。

【００１８】２５は前記第３のフレーム２４の先端部
に、その長手方向両端が上下方向の揺動が自在なように
その長手方向中央部を例えば挟持状に軸２５ａを介して
枢着された第４のフレームであり、この第４のフレーム
２５の中央部には超音波探触子２６を保持するホルダー
２７が起立状に設置されている。加えて、第４のフレー
ム２５の例えば両端部には、図２・３に示すように、電
縫管４の外周方向２か所で管外周面に接触し管軸方向に
転がる、正面視２山形状の接触ローラ２８をそれぞれ回
転が自在なように枢着している。この接触ローラ２８の
管外周面への接触部近傍は図２・３に示すように湾曲状
となしている。

【００１９】なお、前記接触ローラ２８における電縫管
４の外周方向２か所での管外周面への接触部の間隔（図
２におけるＬ）は、特に限定されるものではないが、電
縫管４の外周面への追従性からは狭い方がよい反面走査
時の安定性は悪くなるので、１０〜２０ｍｍの範囲内と
するのが望ましい。また、接触ローラ２８は、この実施
例では超音波探触子２６を挟んで第４のフレーム２５の
両端部に設置したものを示したが、ホルダー２７の重量
を支持できるのであれば第４のフレーム２５の片側に１
つだけ設置したものであってもよい。

【００２０】本発明の本発明の電縫管内面ビード切削形
状測定装置１１の走査追従機構２１は、上記したような
構成であり、測定に際しては、エアーシリンダ２２ｂの
ロッドをストロークエンドまで出動作させた状態でロッ
ク用レバー２２ａを回動して第１のフレーム２２を降下
させ、電縫管４の外周面に接触ローラ２８を当接させ
る。この時、第１のフレーム２２の降下によってエアー
シリンダ２２ｂのロッドがストロークの約半分だけ退入
したところでロック用レバー２２ａを元に戻して第１の
フレーム２２を固定する。

【００２１】なお、エアーシリンダ２２ｂのロッドの突
出量がストロークの約半分の状態で電縫管４の外周面に
接触ローラ２８が当接するのであれば、先ず、エアーシ
リンダ２２ｂのロッドが退入した状態のまま、電縫管４
の外周面への接触ローラ２８の当接時にエアーシリンダ
２２ｂのロッドの突出量がストロークの約半分の位置に
なるまで、ロック用レバー２２ａを回動して第１のフレ
ーム２２を降下させた後、エアーシリンダ２２ｂのロッ
ドを出動作させて電縫管４の外周面に接触ローラ２８を
当接させてもよい。

【００２２】以上のように位置設定した後に測定走査を
行うのであるが、この測定走査時、本発明の走査追従機
構２１では接触ローラ２８は電縫管４の管軸方向への移
動に伴って回転する。この時、本発明の走査追従機構２
１を走査用モータ１８ｂによって円弧状ガイド１７に沿
って移動させる際にも接触ローラ２８の外周が湾曲して
いるので円滑に移動できることになる。

【００２３】また、測定中における電縫管４の上下の振
れや傾きにはスライドベアリング２２ｃと軸２３ａによ
って追従でき、また、走査時の外表面に対する追従には
エアーシリンダ２２ｂの力により軸２３ａを介して接触
ローラ２８の外周面が常に電縫管４の外周方向２か所で
接触するので、電縫管４が左右に振れたり、図１２のよ
うに外面切削部の端部が尖っている場合にも超音波探触
子２６を電縫管４の外周面に対して常に垂直に保持でき
る。

【００２４】なお、図１〜図８中の２９は非測定時、第
３のフレーム２４に対する第４のフレーム２５の上下方
向の揺動を規制して固定するエアーシリンダであり、第
４のフレーム２５の一方側面に突設され、第３のフレー
ム２４を貫通するストッパーピン２５ｂの上下揺動を規
制するストッパー部材２９ａをロッドの先端に設置した
ものである。また、３０は前記第２のフレーム２３に設
置されたエアーシリンダであり、第３のフレーム２４の
後端上面２４ａに圧接され、第３のフレーム２４の第２
のフレーム２３に対する電縫管４の外周面に沿う方向へ
の揺動を規制して固定するストッパー部材３０ａがその
ロッド端に取り付けられている。さらに、３１は探傷水
ホースを示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明の電縫管内面ビード切削形状測定
装置の走査追従機構は、上記したように構成したので、
超音波探触子を保持するホルダーをその中央部に設置し
た前記第４のフレームは、上下方向の揺動と電縫管の外
周面に沿う方向への揺動及び上下移動が自由に行えるこ
とになる。従って、超音波探触子は電縫管の外周面に対
して常に垂直に倣うことができ、測定中における電縫管
の上下左右への振れや傾き、また外面形状が真円より外
れるものや、さらには外面切削部の端部が尖っている場
合にも高精度に追従できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電縫管内面ビード切削形状測定装置の
走査追従機構の１実施例を示す正面図である。

【図２】第４のフレーム及びこれに設置された超音波探
触子，ホルダー，接触ローラを図１の左方向から見た一
部断面して示す図である。

【図３】図１の平面図のうちの要部を一部断面して示す
図である。

【図４】図１におけるホルダー部近傍を断面して示す図
である。

【図５】本発明の走査追従機構を設置した電縫管内面ビ
ード切削形状測定装置の正面図である。

【図６】図５の右側面図である。

【図７】図５の平面図である。

【図８】本発明の走査追従機構を設置した電縫管内面ビ
ード切削形状測定装置における円弧状ガイドに沿う移動
構造の斜視図である。

【図９】特開昭５４−２１３７２号公報で提案された装
置における超音波探触子の走査機構の説明図である。

【図１０】特開平２−３１０４１１号公報で提案された
装置における超音波探触子の走査機構の説明図である。

【図１１】特開平５−１６４５４０号公報で提案された
装置における超音波探触子の走査機構の説明図である。

【図１２】電縫管溶接部近傍の断面形状の説明図であ
る。

【符号の説明】

４ 電縫管 １１ 電縫管内面ビード切削形状測定装置 １７ 円弧状ガイド １８ ガイドフレーム ２１ 走査追従機構 ２２ 第１のフレーム ２２ａ ロック用レバー ２２ｂ エアーシリンダ ２２ｃ スライドベアリング ２３ 第２のフレーム ２３ａ 軸 ２４ 第３のフレーム ２５ 第４のフレーム ２５ａ 軸 ２６ 超音波探触子 ２７ ホルダー ２８ 接触ローラ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年３月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続き (72)発明者 宇田川 義夫 東京都渋谷区道玄坂２丁目10番12号 日本 クラウトクレーマー株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電縫管の溶接ビードを内面切削した後に
   内面ビードの切削形状を測定する装置における超音波探
   触子の走査追従機構であって、前記内面ビード切削形状
   測定装置を構成する円弧状ガイドに沿って移動可能なガ
   イドフレームに対して上下移動自在及び所定位置での固
   定可能な第１のフレームと、この第１のフレームに対し
   て相対的な上下移動自在に設置された第２のフレーム及
   び前記第１のフレームに設置された第２のフレームの上
   下移動用エアーシリンダと、この第２のフレームの下部
   において軸を介して電縫管の外周方向への揺動自在に設
   置される第３のフレームと、この第３のフレームの先端
   部にその長手方向両端が上下方向の揺動自在にその中央
   部を枢着される第４のフレームと、この第４のフレーム
   の中央部に設置されて超音波探触子を保持するホルダー
   と、同じく第４のフレームに枢着され管軸方向に転がる
   接触ローラを具備したことを特徴とする電縫管内面ビー
   ド切削形状測定装置の走査追従機構。
2. 【請求項２】 接触ローラは、電縫管の外周方向２か所
   で接触するように、正面視湾曲状の２山形状に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の電縫管内面ビード切削
   形状測定装置の走査追従機構。