JPH08271241A - 管状材の偏心及び肉厚分布の検出方法並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製管工程にて生じる偏肉にも対応し得ると共
に、管径寸法及び肉厚寸法が種々に異なる管状材に対し
ても、放射線の線源及び検出器の位置を変えることなく
肉厚分布を精度良く測定することができ、製品管理に適
用するに足る管状材の偏心及び肉厚分布の検出方法及び
その実施に使用する装置を提供する。 【構成】 コンピュータ７はＡ／Ｄ変換器６からディジ
タル信号を取り込み、線源１，１（ｉ＝１，２）から発
せられた放射線31，31及び放射線31，31に係る線量差を
それぞれ算出する。コンピュータ７には比例定数ｋが予
め与えられており、コンピュータ７は偏心量Ｏ_M 及び偏
心方向Ｏ_D を算出する。また、コンピュータ７は線源
１，１（ｉ＝１，２）から発せられた放射線32，32、及
び線源１，１（ｉ＝３，４）から発せられた放射線32，
32の透過距離から各位置での肉厚ｘ _n （ｎ＝１〜４）を
２重厚さとして算出して管状材Ｐの平均肉厚ｘ_avを算出
し、管条材Ｐの肉厚分布ｘ（θ）を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線を用いて管状材
の偏心及び肉厚分布を検出する方法並びにその実施に使
用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種金属管の製管工程においては、各工
程での製品管理に使用すべく、工程中を流れる管状材の
偏心及び肉厚分布を非接触で検出することが要求されて
おり、このような検出を可能とするための一装置とし
て、放射線を用いたものがある。

【０００３】この装置は、金属等の密度が均一な材料を
対象とし、この種の材料中を透過する放射線の強度が透
過距離に応じて減弱する特性を利用するものであり、検
出対象となる管状材を挾んで放射線の線源と検出器とを
対向配置して、線源から発せられた放射線が管状材の外
側から内側に入射し、再度外側に出射したとき、前記検
出器により捉えた結果からその肉厚を検出するものであ
る。前記放射線は、線源から検出器に達するまでの間
に、検出対象となる管状材の肉厚部を２度透過し、この
透過距離に応じて減弱する。従って、線源が発する放射
線の強度と前記検出器による検出強度とを比較すること
より、前記透過距離、即ち、前記管状材の肉厚を得るこ
とができる。

【０００４】ところが、前記比較により得られる透過距
離は、相対向する周方向位置における肉厚の和であり、
検出対象となる管状材が周方向に不均等な肉厚分布を有
する場合には、両位置の肉厚を精度良く求め得ないとい
う問題があり、この問題を解消すべく、特公昭60-44602
号公報には次のような肉厚検出方法及びその装置が開示
されている。

【０００５】図14は従来の肉厚検出方法の実施態様を示
す模式図である。図14に示す如く、検出対象となる管状
材Ｐの外側に、該管状材Ｐと同一中心を有して設定され
た適宜の円周上に、３つの線源11a ，11b ，11c が等配
してある。これら線源11a ，11b ，11c が発する放射線
13，13，13のビームは、線源11a ，11b ，11c の配設周
の内側にて放射線13，13，13の内の２つが夫々交叉し、
これらの交叉点が、前記管状材Ｐの管壁内にて正三角形
の頂点を形成するようになしてある。また、放射線13，
13，13を検出する検出器12，12，12が、前記線源11a ，
11b ，11c のそれぞれと管状材Ｐを挾んで対向するよう
に配してある。

【０００６】このような線源11a ，11b ，11c 及び検出
器12，12，12の配置により、各線源11a ，11b ，11c が
発する放射線13，13，13は、管状材Ｐの外面に所定角度
傾斜して入射し、この方向に管壁を透過して内側に入
り、管壁を再透過し、管状材Ｐの外側に出射され、対応
する検出器12，12，12に捉えられる。

【０００７】従って、線源11a ，11b ，11c における放
射線13，13，13の強度をＩ_i0（ｉは線源11a ，11b ，11
c の番号、ｉ＝１〜３）、管状材Ｐを２回透過して対応
する検出器12，12，12により捉えられる放射線13，13，
13の検出強度をＩ_i1（ｉ＝１〜３）とすると、これら両
者の関係は、放射線厚さ計の基本式として次のように表
される。

【０００８】 ｉ_i1＝Ｉ_i0・ｅｘｐ｛−μ（Ｔ_i1＋Ｔ_i2）｝ …（１）

【０００９】（１）式中のＴ_i1，Ｔ_i2は、放射線13の透
過距離であり、前者は、ｉ番目の線源11が発する放射線
13の１回目の透過距離、即ち、管状材Ｐの外側から内側
への透過距離を、後者は、ｉ番目の線源11が発する放射
線13の２回目の透過距離、即ち、内側から外側への透過
距離を夫々示している。また（１）式中のμは、透過中
における放射線13の減弱程度を表す減弱係数であり、検
出対象となる管状材Ｐの材料に固有の定数として与えら
れる上、検出前に同一材料に対する透過試験を実施して
較正することができる。

【００１０】従って、（１）式において、前記減弱係数
μ及び各線源11a ，11b ，11c からの出射強度Ｉ_i0（ｉ
＝１〜３）は既知であり、夫々の線源11a ，11b ，11c
に対応する検出器12，12，12による検出強度Ｉ_i1（ｉ＝
１〜３）が得られた場合、これらを（１）式に適用する
ことにより、各放射線13，13，13の透過距離の和（Ｔ _i1
＋Ｔ_i2）が求められる。

【００１１】また、管状材Ｐの外側から内側への、及び
内側から外側への各放射線13，13，13の透過は、前述し
た如く、管状材Ｐの肉厚範囲内に設定された他の放射線
13，13，13との交叉位置を通り、該位置での法線に対
し、各交叉位置で２本の放射線が交叉する角度の１／２
に相当する傾斜角度θを有して傾斜しており、得るべき
管状材Ｐの肉厚は、半径線に沿って測った厚さであるこ
とから、（１）式から求められる透過距離の和（Ｔ_i1＋
Ｔ_i2）に所定の変換定数ｈ（＝ｃｏｓθ）を乗じる次式
により、ｉ番目の放射線13の１回目の透過位置での肉厚
ｘ_i1（ｉ＝１〜３）と、２回目の透過位置での肉厚ｘ_i2
（ｉ＝１〜３）との和（ｘ_i1＋ｘ_i2）を求めることがで
きる。

【００１２】 Ｓ_i ＝ｘ_i1＋ｘ_i2＝ｈ（Ｔ_i1＋Ｔ_i2） …（２）

【００１３】前記傾斜角度θは、前述の如く、線源11a
，11b ，11c が発する放射線13，13，13の交叉角度、
即ち、これらの放射線13，13，13の内の任意の２本が交
叉する交叉点を頂点とする正三角形の一辺と、この辺に
対向する頂点とにより形成される２等辺三角形の頂角の
半値として与えられる。例えば、図14に示す如く、線源
11，11…の数が３つである場合の変換定数ｈは、ｃｏｓ
（π／６）となる。

【００１４】（２）式に含まれる肉厚ｘ_i1，ｘ_i2の内、
共通の交叉位置を通るものが各２つ存在し、これらは、
検出対象となる管状材Ｐの周方向の肉厚変化が緩やかで
あるという条件下においては略等しい。例えば、図14に
示す如く、線源11a ，11b ，11c の数が３つ、即ち、ｉ
＝１〜３である場合には、ｘ₁₁はｘ₃₂と、ｘ₂₁はｘ
₁₂と、またｘ₃₁はｘ₂₂と夫々略等しくなる。そこで、ｉ
番目の線源11が発する放射線13が他の放射線13と最初に
交叉する位置での肉厚をｘ_i （ｉ＝１〜３）とすると、
前記（２）式から次式に示す３つの関係が成立する。こ
の連立方程式を解くことにより肉厚ｘ_i （ｉ＝１〜３）
を各別に求めることができる。

【００１５】 ｘ₁ ＋ｘ₂ ＝Ｓ₁ ｘ₂ ＋ｘ₃ ＝Ｓ₂ …（３） ｘ₃ ＋ｘ₁ ＝Ｓ₃

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の肉厚検
出方法及びその装置にあっては次のような問題があっ
た。図15，図16及び図17は管状材の断面図であり、図15
及び図16は継目無管の製造工程における窄孔工具の偏心
によって生じた偏心性偏肉を、図17は窄孔後にリーラ，
サイザ等の仕上げロールによって生じた偏肉をそれぞれ
示している。また、偏心性偏肉の内、図15は窄孔工具の
芯ブレによって生じた偏心性偏肉を、図16は窄孔工具が
管状材のパスセンタからのズレによって生じた偏心性偏
肉をそれぞれ示している。各図中、（ａ）は管材の長手
方向の側断面図であり、（ｂ）はその長手方向の適宜箇
所における正断面図である。また、図18は仕上げロール
を示す斜視図である。

【００１７】図15の如く、窄孔工具15が管状材Ｐの中心
周りに回転する芯ブレが生じると、鋼片が螺線状に窄孔
されるため、管状材Ｐの肉厚ｘは、図15（ａ）の如く、
側断面視では管状材Ｐの長手方向で波状に変化してお
り、図15（ｂ）の如く、正断面視ではそれぞれの箇所に
おける肉厚ｘの薄い部分と厚い部分とが管状材Ｐの周方
向に順次変化している。また、図16（ａ），（ｂ）の如
く、窄孔工具15が管状材Ｐの中心からズレると、管状材
Ｐの肉厚ｘは窄孔工具15がズレた方向の部分が一定して
薄くなっている。

【００１８】一方、図18に示した如く、窄孔された管状
材Ｐを縮径，整形する仕上げロール18は、管状材Ｐを中
心に対峙した複数対の横ロール16，16，…と複数対の縦
ロール17，17，…とがパスライン上に所定間隔を隔てて
交互に配してなり、これらのロール対の設定が不良であ
ると、図17（ａ）の如く、管状材Ｐの肉厚ｘは側断面視
では管状材Ｐの長手方向に一定であるが、正断面視で
は、図17（ｂ）の如く、管状材Ｐの内面に、横ロール1
6，16，…と縦ロール17，17，…との間隙に対応する部
分が内側に増肉したリッジＲ，Ｒ，Ｒ，Ｒが生じ、その
間の肉厚が予め設定した値より薄くなる。

【００１９】ところが、従来の装置にあっては、前述の
如く、線源11a ，11b ，11c から発せられる放射線13，
13，13が、検出対象となる管状材Ｐの肉厚範囲内にて交
叉することが条件となっており、この条件が満たされな
い場合、即ち、偏心性偏肉において肉厚が薄くなった部
分を外れると、（３）式により得られる肉厚ｘ_i の算出
精度が低下するという難点がある。また、別の条件とし
て放射線13，13，13の交叉点が例えば三角形である奇数
角形上にあることが要求されるため、図17の如く、管条
材Ｐの内周面に同じ距離を隔てて４ヵ所に生じるリッジ
Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ部分の肉厚及び、それが生じていない減
肉部分の肉厚を同時に検出することができない。

【００２０】一方、製管工程においては、管径寸法、肉
厚寸法が種々に異なる管状材Ｐが検出対象となることが
多く、このような場合には、夫々の管状材Ｐの肉厚範囲
内にて放射線13，13，13の交叉が生じるように、線源11
a ，11b ，11c 及び検出器12，12，12（共に図14参照）
の位置を変えるための可動機構が必要であり、この可動
機構の操作及び保守管理に多大の手間を要するという問
題があった。

【００２１】また、検出対象となる管状材Ｐの肉厚が周
方向に複雑な変動成分を有している場合には、線源11a
，11b ，11c 及び検出器12，12，12の並設数を増す必
要がある一方、この並設数の増加に伴って前記可動機構
の構成が複雑化し、大型化する結果、多くの製管工程に
おいては、製管中の管状材の周辺に前記可動機構を設置
するための空間を確保することが難しくなり、前述した
検出方法の実施自体が不可能となる虞れさえあった。

【００２２】更に、検出結果は管状材Ｐの所定位置の肉
厚だけであるため、製管の各工程での製品管理に適用す
るには情報量が少ないという問題もあった。

【００２３】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、管状材の偏心量及び
偏心方向を検出した結果に基づいて管状材の肉厚分布等
を求めることよって、製管工程にて生じる偏肉にも対応
し得ると共に、管径寸法及び肉厚寸法が種々に異なる管
状材に対しても、放射線の線源及び検出器の位置を変え
ることなく肉厚分布を精度良く検出することができ、製
品管理に適用するに足る管状材の偏心及び肉厚分布の検
出方法及びその実施に使用する装置を提供することにあ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る管状材の
偏心の検出方法は、検出対象となる管状材の外側に周方
向に配置した複数の線源からそれぞれ放射線を発し、前
記管状材の内側を経て再度外側に透過する各放射線の強
度を検出して、これらの検出強度に基づいて前記管状材
の偏心を検出する方法において、前記管状材の周方向に
略直角に位置を異ならせて配置した２つの線源から、当
該線源と前記管状材の中心とを結ぶ線分を対称軸として
線対称となるように２本の放射線をそれぞれ発し、得ら
れた両放射線の検出強度の差をそれぞれ求め、両検出強
度の差に基づいて前記管状材の偏心方向及び偏心量を算
出することを特徴とする。

【００２５】第２発明に係る管状材の偏心の検出方法
は、第１発明に加えて、前記管条材又は両線源を管状材
の長手方向に相対移動させて両線源から前記放射線をそ
れぞれ発し、両検出強度の差の変化に基づいて管状材の
偏心が螺線状に生じているか否かを判断し、更に両検出
強度の差をそれぞれ積分し、両積分値に基づいて前記偏
心が一定の方向に生じているか否かを判断し、一定の方
向に生じていると判断した場合、前記積分値を用いてそ
の量を求めることを特徴とする。

【００２６】第３発明に係る管状材の肉厚分布の検出方
法は、検出対象となる管状材の外側に周方向に配置した
複数の線源からそれぞれ放射線を発し、前記管状材の内
側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を検出し
て、これらの検出強度に基づいて前記管状材の肉厚分布
を検出する方法において、前記管状材の周方向に略直角
に位置を異ならせて配置した２つの線源から、当該線源
と前記管状材の中心とを結ぶ線分を対称軸として線対称
となるように２本の放射線をそれぞれ発し、得られた両
放射線の検出強度の差をそれぞれ求め、両検出強度の差
に基づいて前記管状材の偏心方向及び偏心量を算出し、
一方、複数の線源から前記管状材の中心へ放射線をそれ
ぞれ発し、得られた各検出強度に基づいて前記管状材の
平均肉厚を求め、求めた平均肉厚並びに前記偏心方向及
び偏心量に基づいて管状材の周方向の肉厚分布を演算す
ることを特徴とする。

【００２７】第４発明に係る管状材の肉厚分布の検出方
法は、第３発明において、前記線源を前記管状材の周方
向の特定位置に配置し、該線源から発せられ前記特定位
置及び管状材の中心を透過した放射線の検出強度及び前
記偏心方向及び偏心量に基づいて、その肉厚を求めるこ
とを特徴とする。

【００２８】第５発明に係る管状材の偏心の検出装置
は、検出対象となる管状材の外側に周方向に配置した複
数の線源から放射線をそれぞれ発し、前記管状材の内側
を経て再度外側に透過する各放射線の強度を検出して、
これらの検出強度に基づいて前記管状材の偏心を検出す
る装置において、前記管状材の周方向に略直角に位置を
異ならせて配置してあり、それと前記管状材の中心とを
結ぶ線分を対称軸として線対称となるように２本の放射
線をそれぞれ発する２つの線源と、両線源から発せられ
たそれぞれの放射線の検出強度の差を求める手段と、両
検出強度の差に基づいて、前記管状材の偏心方向を算出
する手段と、偏心量を算出する手段とを備えることを特
徴とする。

【００２９】第６発明に係る管状材の偏心の検出装置
は、第５発明に加えて、前記管条材又は両線源を管状材
の長手方向に相対移動させる手段と、両線源から前記放
射線をそれぞれ発して得られた両検出強度の差の変化に
基づいて管状材の偏心が螺線状に生じているか否かを判
断する手段と、両検出強度の差をそれぞれ積分する手段
と、各々の積分値に基づいて、前記偏心が一定の方向に
生じているか否かを判断する手段と、一定の方向に生じ
ていると判断した場合、前記積分値を用いてその量を求
める手段とを備えることを特徴とする。

【００３０】第７発明に係る管状材の肉厚分布の検出装
置は、検出対象となる管状材の外側に周方向に配置した
複数の線源から放射線をそれぞれ発し、前記管状材の内
側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を検出し
て、これらの検出強度に基づいて前記管状材の肉厚分布
を検出する装置において、前記管状材の周方向に略直角
に位置を異ならせて配置してあり、それと前記管状材の
中心とを結ぶ線分を対称軸として線対称となるように２
本の放射線をそれぞれ発する２つの線源と、両線源から
発せられたそれぞれの放射線の検出強度の差を求める手
段と、両検出強度の差に基づいて、前記管状材の偏心方
向を算出する手段と、偏心量を算出する手段と、前記管
状材の中心へ放射線を発する複数の線源と、それらの線
源からそれぞれ発せられた放射線の各検出強度に基づい
て、前記管状材の平均肉厚を求める手段と、求めた平均
肉厚並びに前記偏心方向及び偏心量に基づいて管状材の
周方向の肉厚分布を演算する手段とを備えることを特徴
とする。

【００３１】第８発明に係る管状材の肉厚分布の検出装
置は、第７発明において、前記管状材の周方向の特定位
置に配置してあり、前記特定位置及び管状材の中心を透
過する放射線を発する線源と、該線源から発せられた放
射線の検出強度及び前記偏心方向及び偏心量に基づい
て、その肉厚を求める手段とを備えることを特徴とす
る。

【００３２】

【作用】図５及び図６は本発明の一実施態様を示す模式
図であり、図５は偏心性偏肉が生じている場合を、図６
は偏肉が生じていない場合をそれぞれ示している。図
５，６の如く、管状材Ｐの周囲には該管状材Ｐから適宜
距離を隔てて線源１が配置してあり、線源１から管状材
Ｐへ２本の放射線31，31が発せられている。両放射線3
1，31は管状材Ｐの外側に所定角度傾斜して入射し、こ
の方向に肉厚部を透過して内側に入り、肉厚部を再透過
し、前記所定角度傾斜して外側に出射され、線源１の反
対側の対応する位置に配された検出器２，２に捉えられ
て、各々の透過線量が検出される。このとき、放射線3
1，31は線源１から、該放射線31，31がなす角の２等分
線上を管状材Ｐの外周の中心Ｏが位置するように発せら
ており、線源１から両検出器２，２までの距離は同じで
ある。

【００３３】そして、検出器２，２に捉えられた放射線
31，31の透過線量を比較すると、偏肉が生じていない場
合、図６に示した如く、管状材Ｐの肉厚部を透過した放
射線31の透過距離Ｔ₁ ＝Ｔ₁₁＋Ｔ₁₂と、放射線31の透過
距離Ｔ₂ ＝Ｔ₂₁＋Ｔ₂₂は同じであるため、両検出器２，
２で検出された透過線量Ｉ₁ ，Ｉ₂ は同じである。しか
し、図５に示した如く、管状材Ｐの内周の中心Ｏ₁ が中
心Ｏから偏心量Δｘだけ偏心して、管状材Ｐに偏心性偏
肉が生じると、透過距離Ｔ₁ と透過距離Ｔ₂ とが異なる
ため、検出器２，２で検出された透過線量Ｉ₁ ，Ｉ₂ に
差が生じる。

【００３４】いま、線源１の線量をＩ₀ ，線減弱係数を
μとすると、前述した透過線量Ｉ₁，Ｉ₂ の差に基づい
て偏心量Δｘが近似的に次の（５）式にて求められる。
なお、ｋは管状材の直径に基づいて定まる偏心量と線量
差との比例定数であり、偏心性偏肉のある管状材を用い
て実験等により予め求めておく。

【００３５】

【数１】

【００３６】この（４）式の右項は偏心量が管状材Ｐの
直径の１０％未満である場合は、放射線31，31がなす角
の中央の線に略直角となる偏心量に比例するという知見
を実験的に得ている。また、この知見は、図８及び図９
に示した如く、管状材Ｐの肉厚及び直径に拘らず満たさ
れるということも確認された。

【００３７】従って、図７の如く、線源1a及び検出器
２，２の組とは別にもう一組の線源1b及び検出器２，２
を、中心Ｏ周りに９０度位置を異ならせて配置すること
により、種々の直径の管状材Ｐに対応して、次の（６）
及び（７）式に基づいて偏心量Ｏ_M 及び偏心方向Ｏ_D が
求められる。

【００３８】

【数２】

【００３９】そして、管状材の肉厚分布を次のように算
出する。図13は本発明の他実施態様を示す模式図であ
り、縦ロール及び横ロールを備える仕上げロールの設定
不良にも対応するようにしてある。縦ロール及び横ロー
ルを備える仕上げロール（図18参照）によって圧延され
た管状材Ｐの周囲には、縦ロール及び横ロールによって
圧延された部分の略中央の位置に対向してそれぞれ線源
1a，1bが配置してあり、また縦ロール及び横ロールの間
隙の位置に対向してそれぞれ線源1c，1dが配置してあ
る。これらの線源1a，1b，1c，1dから発せられた放射線
32，32，32，32のビームは中心Ｏを通過して、線源1a，
1b，1c，1dと対峙して配置された検出器２，２，２，２
によってそれぞれ検出される。そして、各放射線32，3
2，32，32によって前述した各位置での管状材Ｐの肉厚
ｘ₁ （ｘ₁＝ｘ₁₁＋ｘ₁₂），ｘ₂ （ｘ₂ ＝ｘ₂₁＋
ｘ₂₂），ｘ₃ （ｘ₃ ＝ｘ₃₁＋ｘ₃₂），及びｘ₄ （ｘ₄ ＝
ｘ₄₁＋ｘ₄₂）がそれぞれ２重厚さとして検出される。

【００４０】肉厚ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ が検出される
と、次の（８）式に基づいて管状材の平均肉厚ｘ_avを算
出する。

【００４１】

【数３】

【００４２】そして、算出した平均肉厚ｘ_av並びに前述
した偏心量Ｏ_M 及び偏心方向Ｏ_D に基づいて、管状材Ｐ
の周方向の肉厚分布ｘ（θ）を次の（９）式によって求
める。 ｘ（θ）＝ｘ_av＋ｘ_ex …（９） 但し、ｘ_ex＝Ｏ_M ｓｉｎ（θ＋α） θ ：管状材の周方向の位相 α ：偏心方向によって定められる位相補正項

【００４３】ところで、仕上げロールの設定に不良が発
生すると、それに起因して偏肉が生じるが、該偏肉は前
述した如く、縦ロール及び横ロールの配置に対応して管
状材Ｐの周方向の略同じ位置に発生する。従って、前述
した如き放射線32，32，32，32によって肉厚を検出する
ことによって、仕上げロールの設定不良による偏肉も２
重厚さとして評価される。

【００４４】そして、検出された肉厚ｘ_n （ｎ＝１〜
４）及び前述した偏心量Ｏ_M 及び偏心方向Ｏ_D から、次
の（10）式に基づいて、肉厚ｘ_n の各成分の肉厚ｘ
_t （ｔ＝11，12，21，22，31，32，41，42）を求め、各
成分の肉厚ｘ_t の位相φ_t の位置では、前述した（９）
式の値に代えて（10）式の値を用いる。 ｘ_t ＝ｘ_n ／２−Ｏ_M ・ｃｏｓ（Ｏ_D −φ_t ） …（10） 但し、φ_t ：各成分の肉厚ｘ_t の位相φ_t

【００４５】一方、前述した如く求めた偏心が、窄孔工
具の芯ブレによって生じたものであるか、窄孔工具が管
状材の中心からのズレによって生じたものであるかを次
のようにして判断することができる。図10，図11及び図
12は図７に示した２組の線源及び検出器によって偏心性
偏肉が生じた管状材を検出し、各々の線量差を経時的に
示したグラフであり、図10は窄孔工具の芯ブレが生じた
場合を、図11は窄孔工具が管条材の中心からズレた場合
を、また図12は両者が組み合わさった場合をそれぞれ示
している。

【００４６】図10の如く、偏心性偏肉が窄孔工具の芯ブ
レが生じた場合、管状材の周りに９０度位置を異ならせ
て配置した２対の検出器における線量差（Ｉ₁ −
Ｉ₂ ），（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）は線量差＝０を中心に一定の幅
及び一定の周期で増減している。そして、両線量差（Ｉ
₁ −Ｉ₂ ），（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）をそれぞれ積分すると、次
の（11）式及び（12）式の如く、その結果は略零にな
る。 ∫（Ｉ₁ −Ｉ₂ ）ｄｔ∝Δｘ≒０ …（11） ∫（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）ｄｔ∝Δｙ≒０ …（12）

【００４７】偏心性偏肉が窄孔工具の中心からのズレに
よって生じた場合、図11の如く、線量差（Ｉ₁ −
Ｉ₂ ），（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）は常に一定であり、両線量差
（Ｉ₁ −Ｉ₂），（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）をそれぞれ積分する
と、次の（13）式及び（14）式の如く、その結果は一定
の値になる。 ∫（Ｉ₁ −Ｉ₂ ）ｄｔ＝一定値 …（13） ∫（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）ｄｔ＝一定値 …（14）

【００４８】偏心性偏肉が両者の組み合わせによって生
じた場合、図12の如く、線量差（Ｉ ₁ −Ｉ₂ ），（Ｉ₃
−Ｉ₄ ）は所定の線量差を隔てて一定の幅及び一定の周
期で増減している。そして、両線量差（Ｉ₁ −Ｉ₂ ），
（Ｉ₃ −Ｉ₄ ）をそれぞれ積分すると、前述した（13）
式及び（14）式の如く、その結果は一定の値になり、こ
の値と前述した（６）式とを用いて偏心量Ｏ_M を算出
し、窄孔工具の中心からのズレ量とする。

【００４９】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る管状材の肉厚検出装
置の要部を示す模式図及びデータ処理系を示すブロック
図であり、図中Ｐは窄孔・整形された管状材である。管
状材Ｐは図１の紙面に直交する方向に移送されるように
なっている。管状材Ｐの移送領域には線源1aが管状材Ｐ
の周面に対向して配置してあり、該線源1aの両側には線
源1c，1dが管状材Ｐ周りに略４５度位置を異にして配置
してある。また、線源1cから更に管状材Ｐ周りに略４５
度位置を異にして、即ち管状材Ｐの中心Ｏを通る水平方
向に線源1bが配置してある。これら線源1a，1b，1c，1d
の配置は、仕上げロールの縦ロール又は横ロールによっ
て管状材Ｐが圧延された部分の略中央の位置、及び縦ロ
ール及び横ロールの間隙の位置に対応している。そし
て、管状材Ｐの周囲には、線源1a，1bと対峙してそれぞ
れ３つの検出器２，２，２が配置してあり、また線源1
c，1dと対峙してそれぞれ１ずつ検出器２，２が配置し
てある。

【００５０】線源1a，1bからは、管状材Ｐの外側に接線
と垂直に入射し、この方向に肉厚部を透過して内側に入
り、管状材Ｐの中心Ｏを通って、肉厚部を再透過して外
側に出射される放射線32、及び該放射線32の両側に同じ
角度だけ開いた角度で管状材Ｐの外側に入射し、この方
向に肉厚部を透過して内側に入り、肉厚部を再透過して
外側に出射される放射線31，31がそれぞれ発せられ、こ
れらの放射線31，31，32は検出器２，２，２によってそ
れぞれ検出される。また、線源1c，1dからは、管状材Ｐ
の外側に接線と垂直に入射し、この方向に肉厚部を透過
して内側に入り、管状材Ｐの中心Ｏを通って、肉厚部を
再透過して外側に出射される放射線32がそれぞれ発せら
れ、両放射線32，32はそれぞれ検出器２，２によって検
出される。

【００５１】放射線31〜32が入射された検出器２〜２は
その透過線量に応じた信号を出力し、該信号はアンプ５
へ与えられて増幅されてアナログ／ディジタル（Ａ／
Ｄ）変換器６でディジタル信号に変換されてコンピュー
タ７に与えられ、コンピュータ７は次のようにして管状
材Ｐの肉厚分布等を求めて、その結果を上位コンピュー
タへ出力する。

【００５２】図２，図３及び図４は管状材Ｐの肉厚分布
の演算手順を示すフローチャートである。コンピュータ
７はＡ／Ｄ変換器６からディジタル信号を取り込み（ス
テップＳ１）、線源1a，1bから発せられた放射線31，31
及び放射線31，31に係る線量差（Ｉ₁ −Ｉ₂ ），（Ｉ₃
−Ｉ₄ ）をそれぞれ算出する（ステップＳ２）。コンピ
ュータ７には偏心性偏肉がありその直径が異なる複数の
管状材を用いた試験により求めた比例定数ｋが予め与え
られており、コンピュータ７は次の（６）式及び（７）
式に基づいて偏心量Ｏ_M 及び偏心方向Ｏ_D を算出する
（ステップＳ３）。

【００５３】

【数４】

【００５４】また、コンピュータ７は線源1a，1bから発
せられた放射線32，32、及び線源1c，1dから発せられた
放射線32，32の透過距離から各位置での肉厚ｘ_n （ｎ＝
１〜４）を２重厚さとして算出し（ステップＳ４）、次
の（８）式に基づいて管状材Ｐの平均肉厚ｘ_avを算出す
る（ステップＳ５）。

【００５５】

【数５】

【００５６】更に、コンピュータ７は肉厚ｘ_n （ｎ＝１
〜４）及び前述した偏心量Ｏ_M 及び偏心方向Ｏ_D から、
次の（10）式に基づいて、増肉部（リッジ）及び減肉部
の肉厚ｘ_n の各成分の肉厚ｘ_t （ｔ＝11，12，21，22，
31，32，41，42）をそれぞれ求める（ステップＳ６）。 ｘ_t ＝ｘ_n ／２−Ｏ_M ・ｃｏｓ（Ｏ_D −φ_t ） …（10）

【００５７】そして、コンピュータ７は次の（９）式に
基づいて、管条材Ｐの肉厚分布ｘ（θ）を求める（ステ
ップＳ７）。なお、θ＝φ_t の場合は、（９）式に代え
て（10）式を用いる。 ｘ（θ）＝ｘ_ave ＋ｘ_ex …（９） 但し、ｘ_ex＝Ｏ_M ｓｉｎ（θ＋α） θ ：管状材の周方向の位相 α ：偏心方向によって定められる位相補正項 ｘ_t ＝ｘ_n ／２−Ｏ_M ・ｃｏｓ（Ｏ_D −φ_t ） …（10）

【００５８】一方、ステップＳ２で線量差をそれぞれ算
出すると、コンピュータ７は両線量差が経時的に変化す
る場合は窄孔工具の芯ブレによるスパイラルが生じたと
判断し、一定である場合はスパイラルが生じていないと
判断する（ステップＳ８）。そして、コンピュータ７は
両線量差をそれぞれ積分し（ステップＳ９）、両積分値
の少なくとも一方が０でない場合、窄孔工具が中心Ｏか
らズレるセンタズレが生じたと判断して（ステップＳ1
0）、該積分値及び前述した（６）式に基づいて偏心量
を求め、それをセンタズレ量とする（ステップＳ11）。

【００５９】なお、本実施例では管状材Ｐを移送して偏
心及び肉厚分布を検出するようにしてあるが、本発明は
これに限らず、線源1a〜1d及び検出器２，２，…を管状
材Ｐの長手方向に移動するようになしてもよいことはい
うまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述した如く第１及び第５発明にあ
っては、管状材の直径に拘らずその偏心量及び偏心方向
を高精度に検出することができ、管条材の周方向の各位
置における肉厚、及び偏肉の状態等を詳細に解析するこ
とが可能になる。

【００６１】また、第２及び第６発明にあっては、偏心
が、窄孔工具の芯ブレによって生じたのか、窄孔工具の
センタズレによって生じたのか、或いは両者の組み合わ
せによって生じたのかが判別でき、また、そのセンタズ
レ量が定量的に検出されるため、これらの情報に基づい
て製管工程の製品管理を行うことができる。

【００６２】また、第３及び第７発明にあっては、管状
材の直径に拘らずその肉厚分布を求めることができるた
め、可動機構が不要で設備コストが低く、また保守管理
が容易である。

【００６３】更に、第４及び第８発明にあっては、製管
工程において特定の位置に生じる偏肉を検出することが
でき、偏肉発生の原因を定量的に検出することができる
等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の要部を示す模式図及びデータ処理
系を示すブロック図である。

【図２】管状材の肉厚分布の演算手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】管状材の肉厚分布の演算手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】管状材の肉厚分布の演算手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】本発明の一実施態様を示す模式図である。

【図６】本発明の一実施態様を示す模式図である。

【図７】本発明の一実施態様を示す模式図である。

【図８】線量差と偏肉率との関係を示すグラフである。

【図９】線量差と偏肉率との関係を示すグラフである。

【図１０】図７に示した２組の線源及び検出器によって
偏心性偏肉が生じた管状材を検出し、各々の線量差を経
時的に示したグラフである。

【図１１】図７に示した２組の線源及び検出器によって
偏心性偏肉が生じた管状材を検出し、各々の線量差を経
時的に示したグラフである。

【図１２】図７に示した２組の線源及び検出器によって
偏心性偏肉が生じた管状材を検出し、各々の線量差を経
時的に示したグラフである。

【図１３】本発明の他実施態様を示す模式図である。

【図１４】従来の肉厚検出方法の実施態様を示す模式図
である。

【図１５】管状材の断面図である。

【図１６】管状材の断面図である。

【図１７】管状材の断面図である。

【図１８】仕上げロールを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ａ 線源 １ｂ 線源 １ｃ 線源 １ｄ 線源 ２ 検出器 ３ 放射線 ５ アンプ ７ コンピュータ Ｐ 管状材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象となる管状材の外側に周方向に
   配置した複数の線源からそれぞれ放射線を発し、前記管
   状材の内側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を
   検出して、これらの検出強度に基づいて前記管状材の偏
   心を検出する方法において、 前記管状材の周方向に略直角に位置を異ならせて配置し
   た２つの線源から、当該線源と前記管状材の中心とを結
   ぶ線分を対称軸として線対称となるように２本の放射線
   をそれぞれ発し、得られた両放射線の検出強度の差をそ
   れぞれ求め、両検出強度の差に基づいて前記管状材の偏
   心方向及び偏心量を算出することを特徴とする管状材の
   偏心の検出方法。
2. 【請求項２】 前記管条材又は両線源を管状材の長手方
   向に相対移動させて両線源から前記放射線をそれぞれ発
   し、両検出強度の差の変化に基づいて管状材の偏心が螺
   線状に生じているか否かを判断し、更に両検出強度の差
   をそれぞれ積分し、両積分値に基づいて前記偏心が一定
   の方向に生じているか否かを判断し、一定の方向に生じ
   ていると判断した場合、前記積分値を用いてその量を求
   める請求項１記載の管状材の偏心の検出方法。
3. 【請求項３】 検出対象となる管状材の外側に周方向に
   配置した複数の線源からそれぞれ放射線を発し、前記管
   状材の内側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を
   検出して、これらの検出強度に基づいて前記管状材の肉
   厚分布を検出する方法において、 前記管状材の周方向に略直角に位置を異ならせて配置し
   た２つの線源から、当該線源と前記管状材の中心とを結
   ぶ線分を対称軸として線対称となるように２本の放射線
   をそれぞれ発し、得られた両放射線の検出強度の差をそ
   れぞれ求め、両検出強度の差に基づいて前記管状材の偏
   心方向及び偏心量を算出し、一方、複数の線源から前記
   管状材の中心へ放射線をそれぞれ発し、得られた各検出
   強度に基づいて前記管状材の平均肉厚を求め、求めた平
   均肉厚並びに前記偏心方向及び偏心量に基づいて管状材
   の周方向の肉厚分布を演算することを特徴とする管状材
   の肉厚分布の検出方法。
4. 【請求項４】 前記線源を前記管状材の周方向の特定位
   置に配置し、該線源から発せられ前記特定位置及び管状
   材の中心を透過した放射線の検出強度及び前記偏心方向
   及び偏心量に基づいて、その肉厚を求める請求項３記載
   の管状材の肉厚分布の検出方法。
5. 【請求項５】 検出対象となる管状材の外側に周方向に
   配置した複数の線源から放射線をそれぞれ発し、前記管
   状材の内側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を
   検出して、これらの検出強度に基づいて前記管状材の偏
   心を検出する装置において、 前記管状材の周方向に略直角に位置を異ならせて配置し
   てあり、それと前記管状材の中心とを結ぶ線分を対称軸
   として線対称となるように２本の放射線をそれぞれ発す
   る２つの線源と、両線源から発せられたそれぞれの放射
   線の検出強度の差を求める手段と、両検出強度の差に基
   づいて、前記管状材の偏心方向を算出する手段と、偏心
   量を算出する手段とを備えることを特徴とする管状材の
   偏心の検出装置。
6. 【請求項６】 前記管条材又は両線源を管状材の長手方
   向に相対移動させる手段と、両線源から前記放射線をそ
   れぞれ発して得られた両検出強度の差の変化に基づいて
   管状材の偏心が螺線状に生じているか否かを判断する手
   段と、両検出強度の差をそれぞれ積分する手段と、各々
   の積分値に基づいて、前記偏心が一定の方向に生じてい
   るか否かを判断する手段と、一定の方向に生じていると
   判断した場合、前記積分値を用いてその量を求める手段
   とを備える請求項５記載の管状材の偏心の検出装置。
7. 【請求項７】 検出対象となる管状材の外側に周方向に
   配置した複数の線源から放射線をそれぞれ発し、前記管
   状材の内側を経て再度外側に透過する各放射線の強度を
   検出して、これらの検出強度に基づいて前記管状材の肉
   厚分布を検出する装置において、 前記管状材の周方向に略直角に位置を異ならせて配置し
   てあり、それと前記管状材の中心とを結ぶ線分を対称軸
   として線対称となるように２本の放射線をそれぞれ発す
   る２つの線源と、両線源から発せられたそれぞれの放射
   線の検出強度の差を求める手段と、両検出強度の差に基
   づいて、前記管状材の偏心方向を算出する手段と、偏心
   量を算出する手段と、前記管状材の中心へ放射線を発す
   る複数の線源と、それらの線源からそれぞれ発せられた
   放射線の各検出強度に基づいて、前記管状材の平均肉厚
   を求める手段と、求めた平均肉厚並びに前記偏心方向及
   び偏心量に基づいて管状材の周方向の肉厚分布を演算す
   る手段とを備えることを特徴とする管状材の肉厚分布の
   検出装置。
8. 【請求項８】 前記管状材の周方向の特定位置に配置し
   てあり、前記特定位置及び管状材の中心を透過する放射
   線を発する線源と、該線源から発せられた放射線の検出
   強度及び前記偏心方向及び偏心量に基づいて、その肉厚
   を求める手段とを備える請求項７記載の管状材の肉厚分
   布の検出装置。