JPH09170912A - 鋳鉄管の管寸法自動検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に中口径の鋳鉄管の管軸方向に対する多点
の円周長の測定は、管路敷設時の要件から重要な項目で
あるが、従来は巻尺を使った手作業しか方法がなく、ま
た円管寸法の自動測定に係る多数の従来技術でも適応で
きる装置は皆無であった。 【解決手段】 芯出し部、測定部、搬送部よりなる検査
レイアウトで流れ作業式に鋳鉄管Ｐを送迎する。測定部
２では直上で垂直に昇降して管の全長に亘る各位置の外
周面上で圧接して回転するタッチロールセンサ４と、管
外面上に吸着した回転検出子を光ファイバーで検知して
管の１回転を正確に検出する回転検出器５と、タッチロ
ーラの回転数と管の１回転の両検出値を入力して管の長
手方向の個々の位置における円周長を演算し、標準仕様
と比較して寸法検査の合否を出力する制御器６で構成す
ることによって、全ての位置における正確な円周長が一
挙に算出されて課題が解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳鉄管の鋳造工程の
端末に接続し、連続して搬入される多数、多種類管、特
に大中口径の鋳鉄管がそれぞれ仕様通りの寸法に製造さ
れているか測定する管の寸法検査装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】鋳鉄管は材質的にはダクタイル鋳鉄で統
一されているが、各自治体などとの契約に基づいた納期
を守るために、同一管種に限ることなく、不特定多数の
鋳鉄管が平行して鋳造され検査工程へ搬入されてくるの
で、各鋳鉄管の寸法を逸早く測定し、もし異常が発見さ
れたときには直ちに鋳造現場へ情報をフィードバックし
て異常の原因に対処しなければ品質上の深刻なトラブル
に発展し兼ない。そのためには迅速な寸法検査と、その
正確さは品質管理上の重大な要諦となる。

【０００３】鋳鉄管の鋳造は現在、すべて遠心力鋳造に
よるから、同じ鋳型内へ注湯すれば同一外径の製品とな
る筈であるが、実際は注湯温度の差や成分差、外気温度
の変動などが錯綜して常温に至るまでの冷却速度に微妙
な違いが介入し、また、その後の熱処理についても変動
の要因が入る可能性は否定できない。しかも直径に対し
て管長が大きいという形状上の特殊な条件のため、管の
長手方向について特に歪みの起こり易い不利な要素もあ
る。これらの変動要因を吸収して寸法的に許容される限
度が厳しく設定され、限界を超えれば寸法不良として選
別される。従来はほとんど検査員の手作業によって鋳鉄
管の寸法検査が実施されてきたが、個別に測定すること
はきわめて非能率であると共に、作業員にも肉体的に非
常な負担を強いる結果となるし、個人差のために測定結
果は必ずしも信頼性が高くないこともあって、機械化、
自動化の進んだ鋳造工程に比べると立ち後れた感覚は否
めず問題視されていた。

【０００４】鋳鉄管の寸法測定を単なる個人の手作業に
だけ依存するのでなく、機械的に置換する自動化の試み
は従来から手が付けられている。たとえば、 実公平４−３２５７２号公報では、鋳鉄管の挿口の真
円度を検出するために測定する管を押えローラと測定ロ
ーラで上下から挾圧して回転し、測定ローラの上下変動
を検知するリニアスケールの測定値を制御装置へ入力し
て偏心の程度を自動的に検出している。 実公平５−３７２０６号公報では、鋳鉄管の受口の各
必要寸法を自動的に測定するために測定具を移動し、そ
の移動量をパルススケールでカウントする。たとえば図
１０のようにシリンダ１０１の作動で昇降する測定ピン
１０２の移動量をパルススケール１０３で検知して制御
装置１０４へ入力し、受口の最小内径Ｄ₃の測定を自動
的に算出する。 実公平５−１２７２７号公報では、図１１のように鋳
鉄管の両端に測定ユニット１０５を具え、このユニット
内に管体を内外から挟着、離脱自在に回動するキャリパ
ス１０６を軸支し、両キャリパスの回動を検知するリニ
アゲージ１０７の検知値を制御器に伝えて鋳鉄管の管厚
を自動的に測定する。

【０００５】その他、鋳鉄管の計測に関しては、鋳鉄管
の楕円状態を自動的に検出する実願昭６２−１１８７８
６号、直管の曲り状態を自動的に測定する実願昭６２−
１１８７８５号、同趣旨の実願昭６３−７３７６４号な
ど相当な提案が公開され現に実施されている従来技術も
多い。さらに鋳鉄管以外の円筒管の測定の合理化につい
ては、管内面のテーパ部分の軸方向長さを測定する特開
昭６０−２４９００９号公報、ボイラーなどの円周突き
合わせ溶接部の肉厚測定に係る実開昭６１−１３１６０
号公報、簡単な測定方法で正確な数値を得る演算処理に
係る特開昭５１−５４４５２号公報、γ線によって鋼管
の形状と欠陥測定する特開平１−３０８９０７号公報、
放射状に多数の探触子を配置して鋼管の寸法測定する実
開昭６０−７６２０９号公報などもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここに引用した従来技
術は、すべてそれぞれが目指した課題の解決に有効であ
ったと考えてもよいが、鋳鉄管、特に大中口径管につい
てはどの従来技術によっても解決が不可能な一つの課題
が残されている。鋳鉄管は周知の通り地中で管同士を継
合して長い管路を埋設し、遠い貯水池から末端の家庭、
事務所などに送水されるが、その管路は単純な直線では
なく、大部分は地上の道路に合せて屈折、屈曲した複雑
な曲線を描くのが常である。したがって管路形成に当っ
ては定寸法の直管の受口・挿口の継合の他に、曲路に合
うように鋳鉄管を切断して方向変換するケースが意外に
頻発する。その場合に用いられる鋳鉄管は、相手側の継
手管と継合できるために管をどの長さに切断しても、そ
の切り口の断面寸法が常に一定値を維持していることが
必須の要件となる。業界ではこのような要件を満たした
鋳鉄管を特に「切用管」と呼んで管路の敷設工事用に別
に準備しなければないらない。

【０００７】切用管の要件は小口径の鋳鉄管（たとえば
７５ｍｍ口径管）の場合にはさほどの困難もなく、全て
の管が具えていると言ってもよい。しかし、管の口径が
大きくなると共に鋳造時の寸法誤差が増幅することはや
むを得ない現象であり、公式に許容されている公差内に
入っていても成分差による収縮量の差、大気の寒暖によ
る鋳造後の冷却速度、および熱処理時の冷却速度の差な
どが複雑に関連し合って、１本の鋳鉄管について見れ
ば、どの位置で切っても均等な断面寸法を維持するとは
保証し難い。いわばこれは技術的な限界でもあるわけで
あるから、鋳鉄管の全長に亘る断面の同一性を検知し
て、特定の数値限定を満たす鋳鉄管だけを選び出して切
用管と認定し、満たせなかった他の鋳鉄管と区別して現
地に提供するという特殊事情がある。

【０００８】切用管の選別は従来はすべて人手に依存し
てきた。すなわち、鋳造現場から流れ出してくる多種類
の口径が混在する鋳鉄管を、作業員が特定の巻尺で管の
全長に亘って所定の位置（日本水道協会の規定では１２
箇所）毎に巻き回して円周長を検寸し、各位置における
測定結果を総括して許容範囲と比較し検定を下してい
た。その作業は全く手仕事であるから非能率そのもので
あり、比較的合理化の進んだ前後の工程からみても余り
に低レベルの作業性に甘んじ、また労働安全、労働環境
の面からも見ても座視し難い深刻な課題と言わざるを得
ない。

【０００９】切用管として求められる各断面における均
一性がきわめて厳しいのに対し、多くの従来技術に見ら
れる測定の自動化に係る技術は、検査用具自体が鋳鉄管
の内外面に直接接触する方式であり、正確さを維持する
上でかなりの疑問が残る。鋳鉄管は鋳放し状態の鋳造独
特の鋳肌からなり、いわゆる梨地と呼ばれる微細な凹凸
の集合面で形成されている上、製造中の他の要素、たと
えば鋳型表面の状態、熱処理炉内の位置などによって常
に影響を受けて不特定な歪みや、やや目立った凹凸もあ
り得るので、精密な計測器具が直接強くタッチすれば直
ちに摩耗を起こして精度を失うという欠陥がある。計測
精度を高く要求されるにも拘わらず、計測対象面自体が
ざらついているし、管軸方向に対する歪みもあり得るか
ら、計測器具のタッチが弱ければ精度が著しく劣化し、
強過ぎれば接触面が躍ったり傾いて衝撃、振動の原因と
なって、計測装置の精緻な回路を狂わせ、または破損す
る虞れが高く、管の全長に亘る多数の位置で同じ条件下
に計測することは至難の業とされる。

【００１０】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に鋳鉄管、特に大中口径管の管全長に亘って多数の位置
における円周長を最も能率的に、かつ正確に測定する管
寸法自動検査装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋳鉄管の管
寸法自動装置は、搬入され待機する鋳鉄管Ｐを１本づつ
蹴り込んで両サイドにそれぞれ配置した２個１組のロー
ラ１１上で回動して位置決めする芯出し部１、芯出し後
の鋳鉄管Ｐを両サイドに設けたそれぞれ２個１組のロー
ラ２１上へ受けて回動し管外周長さを測定する測定部
２、および前記ローラ１１、２１の対向する両サイド間
で往復走行する台車３１と該台車３１上で対向し昇降自
在に支持される２個１組のＶ形ブロック３２と３３を直
列に並置してなる搬送部３よりなり、前記測定部２の直
上に管軸に対して垂直に昇降して管の全長に亘る各位置
の外周面上で圧接して回転するタッチロールセンサ４
と、管外面上に吸着した回転検出子を光ファイバーで検
知して管の１回転を正確に検出する回転検出器５と、タ
ッチローラの回転数と管の１回転の両検出値を入力して
管の長手方向の個々の円周長を演算し、標準仕様と比較
して寸法検査の合否を出力する制御器６よりなる構成よ
りなる。本装置へアットランダムに搬入されてきた各種
サイズの鋳鉄管Ｐは待機した後、芯出し部１へ蹴り込ま
れて進入し、ここで位置決めされて隣接する測定部２へ
進む。この移動は搬送部３の台車３１が行ない、測定部
２から測定済みの先行の鋳鉄管Ｐが搬出されると同時
に、芯出しの終った後続の鋳鉄管Ｐが入れ替わって進入
するように台車が往復する。この作用が繰り返されるか
ら、鋳造現場から続々と搬入される鋳鉄管Ｐは、鋳造ペ
ースに同調して装置内で移動し搬出されるから、検査ペ
ースは格段に向上して課題を解決する。一方測定部の機
能について言えば、管の全長に亘る軸線一杯に配置され
たタッチロールセンサ４が同時に垂直に垂下して管の外
周面にタッチローラ４１が圧接して回転し、管の回動と
共回りしてその延長距離を検知する。同時に回転検出器
５では回転検出子の回転を非接触のままで光ファイバー
検知センサ５３が捉えて正確な鋳鉄管Ｐの１回転を検知
するから、管１回転当りの総延長距離が計算され、全て
の位置における正確な円周長が一挙に算出することで課
題が解決される。

【００１２】この構成において、タッチロールセンサ４
は幅の狭いポリウレタン製のタッチローラ４１と、該タ
ッチローラ４１を支点軸４２より自重で揺動自在に吊支
する長いアーム４３と、タッチローラ４１の回転軸４４
の反対側に取り付けたパルス発振式のロータリーエンコ
ーダ４５、および該ロータリーエンコーダからパルス波
を制御器６へ伝える回路を接続することが最も望ましい
態様である。タッチロールセンサは摩耗に対して耐性が
高く使用によっても容易に摩耗しないし、この方式は本
来転がり摩擦であるから摩耗作用も最小に留まり、検知
の信頼性が高い。タッチローラ４１の幅を通常の半分以
下に設定し、またタッチローラ４１を揺動自在に吊支す
るアーム４３は逆に通常の１．５〜２倍の長さに設定す
れば、鋳鉄管外周面の粗雑な鋳肌や凹凸に自重で圧接し
ても、躍ったり飛び撥ねたり傾いたりすることなく、ま
た、管軸方向の歪みがあってもその変動は揺動によって
吸収し、それぞれが追随して一斉にそれぞれの位置で圧
着するから、軸の反対側に取り付けたロータリーエンコ
ーダ４５の精緻な機能を衝撃や振動によって害する虞れ
がなくなることによって課題が解決した。

【００１３】また、回転検出器５の構成については、鋳
鉄管Ｐの外周面に向って進退自在、かつ離脱自在にホル
ダー５１に挟持されるマグネット５２と、該マグネット
５２を挟む両側に対向する発光部５３Ａと受光部５３Ｂ
よりなる光ファイバー検知センサ５３と、該検知を受け
て処理する制御器６（ＣＰＵ）へ接続する回路を形成す
ることが最も望ましい態様である。鋳鉄管Ｐの１回転を
正確に把握することはタッチロールセンサとの共同作用
を採る本方式では必須の前提である。従来の回転検出方
法は、鋳鉄管Ｐの端面（挿口）に円板を押し当てて中心
軸の回転をリミットスイッチで検出する方式などが慣用
化しているが、リミットスイッチの内部誤差が大きいの
で繰り返し精度が低くて信頼性に乏しい。またこの後の
電気回路でも応答性が悪いので再現性が得られず誤差が
予想以上に大きいという欠点が払拭できなかった。本発
明では鋳鉄管Ｐの外周面上へ回転検出子としてマグネッ
ト５２を吸着させて管と共に回動し、この検出子である
マグネットと接触しないで、極細光ファイバー検知セン
サ５３によって横切る瞬間を捉えたスタートと１回転後
の時間の経過を電気的回路で処理する方式であるから、
検知は最も正確であり、誤差の入る確率をきわめて少な
くすることによって課題が解決した。

【００１４】以上の鋳鉄管の円周長測定の機能に加え、
測定部２の管端の定位置で管内へ進退し、管肉を隔てて
対向するコ形のレーザ発振子７１より投射し、管の内外
面からの反射波を捉えて管肉を演算するレーザギャップ
センサ７を前記制御器６へ接続する回路を具えた構成を
採れば、寸法検査として要求される他の項目である管肉
を同時に自動的に検査できるから、検査工程全体の合理
化にさらに貢献する。

【００１５】制御器６について言えば、図７のブロック
図で装置各部材と情報系路を示す通り、タッチロールセ
ンサ４のパルス列をカウントする高速のカウンタユニッ
ト６１、およびレーザギャップセンサ７のアナログ変位
値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換ユニット６２を組込ん
だＣＰＵよりなり、さらに回転検出器５のパルス値をカ
ウントする専用トリガ演算器６３を別に具えて前記ＣＰ
Ｕへ入力する構成を特徴とする。鋳鉄管の円周長さを測
定するとき、タッチローラの測定精度と共に１回転の範
囲を限定する信号の速度応答性が重要な要素となり、信
号の応答性が悪ければその誤差内に円周長さをカウント
するので、結果的に測定精度の劣化は免れない。ＣＰＵ
は装置全体をプログラムで制御しているので、光ファイ
バーからの信号も制御させると応答性が落ちるので、別
に光ファイバーセンサのパルスだけをカウントする専用
トリガ演算器を具えて測定精度の向上を実現し、課題解
決に大きな貢献を果たす。

【００１６】制御器６を主体とする情報処理のフロー図
を図８、図９に示すが、レーザギャップセンサ７による
管厚測定の直前に別の標準試料の測定によって気温変化
に伴う変動量を吸収する補正係数を測定算出すると共
に、タッチロールセンサ４の円周長さの測定を定回数繰
り返す毎に別の標準試料を測定してタッチローラ４１の
摩耗に伴う変動量を吸収する補正係数を測定算出する手
順が本発明の課題解決上の特性である。レーザ変位計を
使用した測定では温度による影響は無視できない誤差の
原因となる。図８はレーザギャップセンサ７による管厚
測定フローであり、変位計キャブリブレーションの手順
において気温の高低に基づく測定値の変動を標準試料と
対比して補正係数を求める。補正係数は測定直前に実施
するので、その都度温度による変動量を吸収して測定値
の信頼性を高める。同様に図９はタッチロールセンサ４
による測定フローであり、この場合、測定誤差の主な原
因はタッチローラ４１の摩耗による変動であるから、フ
ローのパラメータセットの手順を組入れて定回数毎に標
準試料の測定値と対比して補正係数を求め、カウント時
に乗じて測定値の信頼性を高め、両者相俟って課題解決
に貢献する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２は本発明の実施の形態全体を
示す平面略図であり、図３は鋳鉄管進路の中心線におけ
る縦断正面図である。前工程から鋳鉄管Ｐが搬入されて
くる方向は図２の下方から、または図３の右側からであ
り、鋳鉄管Ｐは１本づつ待機部８へ進入し、キッカー８
１でタイムリーに蹴り込まれて芯出し部１へ転動して進
入する。芯出し部１には両サイドに２個１組のローラ１
１が設けられて転動してきた鋳鉄管Ｐをその上に載置し
て水平に支持する。鋳鉄管Ｐの端面には油圧シリンダー
１２で水平に移動する調整板１３が当接して軸線方向の
管の姿勢を一定の位置に摺動し、さらにローラ１１が回
動することによって鋳鉄管Ｐの軸線をローラ軸線に一致
させて芯出しが行なわれる。

【００１８】搬送部３は台車３１を具えて軸線方向へ走
行する。走行は図３に示す油圧シリンダー３４の作動に
よって行なわれる。芯出し部２における台車３１は芯出
し中は鋳鉄管Ｐの回動の妨げとならないように低い位置
に沈んでいるが、芯出しが終了すれば台車の車輪３５の
車軸が回動して立ち上がり、台車が上昇して台車上に装
着したＶ形ブロック３２が芯出し部のローラ１１より上
位となり、ローラ１１に替って鋳鉄管Ｐを支持する。台
車３１は鋳鉄管Ｐを支持して走行し隣接する測定部２の
定位置に達し、ここで台車が降下してＶ形ブロック３２
上に支持してきた鋳鉄管Ｐを測定部２の両サイドに設け
たローラ２１の上へ移し替える。

【００１９】この動きは台車３１の測定部の領域（図３
の左側）でも同時に進行して、ローラ２１の上で測定の
終った鋳鉄管Ｐは上昇する台車上のＶ形ブロック３３の
上へ移し替えられ、台車の走行と共に左進して搬出部９
へ移動する。このように芯出し部のローラ上での作用と
測定部のローラ上での作用が平行して進行し、その作用
が完了すれば搬送部の前後のＶ形ブロックが昇降し、そ
れぞれ鋳鉄管Ｐを同時に受け継いで支持し次の領域へ移
動するから、全体が一つの流れを形成して鋳鉄管の検査
が自動的に進行する。

【００２０】図１は測定部２において昇降自在に取り付
けられたタッチロールセンサ４の配置図である。この図
では規格の検寸箇所通り鋳鉄管Ｐの管軸を１２等分した
位置の上方に一括してタッチロールセンサ４を並列に吊
支する架橋４６を昇降自在に架設している。タッチロー
ルセンサ４を吊支した架橋４６は昇降用のモータ４７の
回転を垂直方向に変換して全体がガイド付きジャッキ４
８に案内されて垂直に上下する。

【００２１】個々のタッチロールセンサ４の詳細な形態
は図４（Ａ）（Ｂ）に示す。タッチローラ４１はアーム
４３を介して支点軸４２から揺動自在に吊支されて自重
によって鋳鉄管Ｐの外周面に圧接して共回りする。この
支点軸４２は軸受４９を介して前記の架橋４６の底面に
螺合している。タッチローラ４１の回転軸４４の他端に
はパルス発振式のロータリーエンコーダ４５が取り付け
られてタッチローラの回転数をパルス信号に置き換え、
さらに制御器６へ伝達して電気的に処理される。

【００２２】図５は測定部２の領域で回動する鋳鉄管Ｐ
の１回転分を正確に検知する回転検出器５である。回転
検出子としてはマグネット５２を適用し、測定以外の時
点ではホルダー５１に抱持されて鋳鉄管Ｐの外周面より
低く沈んでいるが（図の２点鎖線）、測定時には電動シ
リンダー５４の作動によってホルダー５１と共に上昇し
て先端が外周面に接触して吸着する。その後、ホルダー
５１はマグネット５２を離して単独で降下し、マグネッ
ト５２は鋳鉄管Ｐ外周面に残されたまま一緒に回動す
る。マグネット５２の回動はホルダー５１を隔てた位置
に対向して取り付けられた発光部５３Ａと受光部５３Ｂ
よりなる光ファイバー検知センサ５３によって正確に捉
えられる。すなわちマグネット５２が回動をスタートす
ると発光部からの照射が遮られてカウントが始まり、１
回転して次に横切って発光が遮られた瞬間までを検知す
る。その信号は専用トリガ演算器６３でカウントされて
制御器（ＣＰＵ）６へ入力され、前記のタッチロールセ
ンサからの入力と共に演算の対象となる。

【００２３】前記のように図８、図９は制御器６におけ
るフローを示したものであり、図８のフローがレーザギ
ャップセンサ７による測定手順を示す。ここでキャリブ
レーションが気温変化に伴う測定誤差を吸収するに補正
する過程であり、鋳鉄管測定の直前に同一温度の標準試
料を測定して対比し、温度のファクターを打ち消す。ま
た、図９のタッチロールセンサ４における情報処理につ
いてもパラメータセットの過程でタッチローラの摩耗に
よる変動要因を吸収する補正を行なうが、この場合には
摩耗の進行が緩慢であるから、測定直前毎に補正する必
要性は認められない。適宜、経験的に設定した定回数毎
の補正を標準的に制御器６へ初期条件として入力してお
けば生産性低下防止の観点から望ましい。

【００２４】制御器６のＣＰＵで演算した結果はあらか
じめ初期条件として入力されたそれぞれの管種の許容誤
差限度と比較考量し、合否を表示部６４へ出力して自動
的に表示すると共に、所定の様式でプリントアウトして
検査記録を自動的に作成する。または、許容範囲を大き
く外れる管種が一定本数連続するときには、警報ランプ
の点滅やサイレンの吹鳴など、適宜機能を活用して前工
程へフィードバックする手法を伴うと品質管理上有益で
もある。

【００２５】図６は管厚測定のために適用するレーザギ
ャップセンサ７の形態を示したもので、断面がコ形のレ
ーザ発振子７１は下方に接続する電動シリンダー７２の
作動を受けて鋳鉄管の端部から内部へ進入する。管内で
は管体内外の表面に向ってレーザー光線を投射し、それ
ぞれの反射波を捉えて上下の発振子間の距離Ｌと、管の
内外面までの距離Ｓ₁、Ｓ₂から肉厚＝Ｌ−（Ｓ₁＋Ｓ₂）
で算出する。鋳鉄管Ｐを回動して円周４分割の位置でそ
れぞれ測定し、その結果を制御器６へ入力して良否の判
定に供するが、全ての作動が電気的に連動する回路を組
んでいるから作業性は大幅に向上し、その結果に対する
信頼性も比較にならないほど高まる。非接触式であるか
ら、鋳鉄管の局部的な外周面の状態に影響されず、正確
な肉厚を測定できるし、検出部材自体が摩耗したり外力
（振動など）によって機能を低下する虞れもない長所を
具えている。

【００２６】

【実施例】本発明の自動検査装置の対象となる鋳鉄管の
種類に何の限定もないことは言うまでもないが、既に述
べたように小口径管には切用管の選別という概念が不必
要であるし、大口径管は大幹線管路に使用され、管長自
体も短いから切用管としての必要性は少ないから、最も
有効な実施例はすべて中口径、すなわち３００〜８００
ｍｍ程度の鋳鉄管が主体となる。この管種に対する実施
例の一つを挙げると、タッチロールセンサ４のタッチロ
ーラ４１は直径が１００±０．１ｍｍのポリウレタン製
の円板よりなり、ロールの幅は３０ｍｍとして従来の標
準寸法７７ｍｍの半分以下に設定した。また、タッチロ
ーラの回転軸４４と支点軸４２間の距離を２７０ｍｍと
して、従来のアームの標準長さよりｘ倍長く取り、特に
走行安定性の向上を実現した。この両寸法の改変によっ
て従来はタッチローラが躍って撥ね上がり、または計測
面で傾斜して正確なタッチができない上、接続するロー
タリーエンコーダの精密な機能を損っていた欠陥を是正
し、面圧１．７Kgf/cm²で円滑に圧着して共回りした。
ロータリーエンコーダ４５についても、従来の標準装備
ではパルス周波数の最大が７５０までであったものを、
１０２４ｐｐｒと大幅に能力アップし、高速高精度のロ
ータリーエンコーダを形成した。

【００２７】回転検知器については、リミットスイッチ
方式の従来技術では精度が得られず、この方式とタッチ
ロールセンサとを組合わせて精度を確認した場合でも、
円周長さが２５０×πに対して約２ｍｍの誤差が避けら
れず、しかもその誤差範囲が特定せずに再現性に乏しく
信頼できなかったのに比べ、タッチロールセンサと光フ
ァイバー検知センサの組合わせで０．１６ｍｍまでの誤
差範囲に収まり、その卓抜した再現性と共に検査レベル
の飛躍的な向上が実証された。結局、３００〜８００ｍ
ｍの中口径鋳鉄管について平均的に見れば、±０．３ｍ
ｍ以内の誤差範囲に留まることが確認され、比率にすれ
ば０．３／（８００×π）＝０．０１２％内という驚異
的な精度となる。本来、鋳鉄管自体においては表面の凹
凸、楕円、歪み、曲りなどが避けられないから、そのば
らつきの要素を参酌して精度が２倍低下すると見積もっ
ても、±０．６ｍｍが最大誤差であると解釈すれば十分
であることが確かめられた。

【００２８】管の肉厚測定については、たとえば従来、
キャリパスによって人手によって直接管肉を挟んで測定
した場合には、経験上、１／１０ｍｍ程度の誤差が精度
の限界とされていたが、非接触式のレーザー光線投射に
よる方式では１／１００ｍｍまで誤差範囲が縮小し、精
度は抜群となった。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る鋳鉄管の管寸法自動検査装
置は、比較的検査面の粗い鋳肌である外周面を対象とし
ながら、従来技術に比べると検査の精度は抜群に高い。
かつ、その機能は長く維持されて変ることが少ないか
ら、検査結果に対する信頼性は従来よりも格段に優れて
いる。特に中口径管のいわゆる切用管の選別には好適で
あり、要件として求められる管軸方向の多点における円
周長の測定に限って言えば、如何なる従来技術でも果た
せなかった検査の能率化、合理化、省力化、作業環境の
浄化、労働安全と衛生問題の解決など、現場の抱える様
々な課題を一挙に解消して、能率の高い快適な作業場に
転換するのに大きな貢献を果たす。本発明ではユニーク
な検査手法の開発とその組合わせに加え、全体の優れた
検査レイアウトが相俟ってさらにこの効果を助長するこ
とが別の特徴である。合理的な領域の設定によって不特
定多数の鋳鉄管が流れ込んでくる現況に対応して、円滑
に捌いてスムースな流れを形成する効果が大きく、鋳造
作業の自動化に追随可能な検査能力を新たに具備するこ
とは生産工程全体の生産性を高める原動力である。

【００３０】請求項２はタッチロールセンサの具体的な
対応に係り、タッチロールセンサ自体は従来からも紙
類、布類の厚み測定に適用される公知技術であるが、そ
の長所を活かし、粗雑な鋳肌面には到底適用し得ない問
題点を摘出し、鋭意改善した結果、優れた精度と耐久性
を兼備した検査方式に到達した効果が大きい。

【００３１】請求項３は回転検出器の具体的な対応に係
り、回転検出子を検査面に付着して移動によって光ファ
イバー検知センサでその横切る瞬間を捉える検知の方式
自体は公知であるとは言え、鋳鉄管の１回転の検出に適
用するために付帯する種々の部材との組合わせとその作
動には従来技術ではうかがえない斬新なアイデアが基盤
となっている。タッチロールセンサと組合わせることに
よって、検査のフロー自体が従来の個々の技術では得ら
れなかった総合的な前記の効果を生み出す因子を構築し
たと位置付けるべきである。

【００３２】請求項４は鋳鉄管の肉厚測定に係る具体的
な形態であり、非接触式の測定によって能率の向上と信
頼性の確保が著しく、今後の検査の方式をリードする重
要な技術を先駆して開発した効果は顕著である。

【００３３】請求項５は回転検出器に専用のパルスカウ
ンタユニットを設けて応答性の低下を防ぎ、結果的に装
置全体の測定精度を大幅に向上する効果がある。また、
請求項６は通常の測定フローに本発明独自の補正手順を
組み入れて、特有の誤差発生の原因を取り除き、測定値
の信頼性を大きく高める効果があり、両者相俟って連続
的な測定操作の高速化と精度向上に大きな貢献を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のうち、測定部の要部を示す
正面図である。

【図２】実施形態の全体を示す平面図である。

【図３】上図の中央縦断正面図である。

【図４】タッチロールセンサの正面図（Ａ）と平面図
（Ｂ）である。

【図５】回転検出器の正面図である。

【図６】管厚測定のレーザーギャップセンサの正面図
（Ａ）と測定原理（Ｂ）である。

【図７】本発明のブロック図である。

【図８】本発明の管厚測定フローである。

【図９】本発明の円周長さ測定フローである。

【図１０】従来技術の一部断面正面図である。

【図１１】別の従来技術の正面図である。

【符号の説明】

１ 芯出し部 ２ 測定部 ３ 搬送部 ４ タッチロールセンサ ５ 回転検出器 ６ 制御器（ＣＰＵ） ７ レーザギャップセンサ ８ 待機部 ９ 搬出部 11 ローラ 21 ローラ 31 台車 32 Ｖ形ブロック 33 Ｖ形ブロック 41 タッチローラ 42 支点軸 43 アーム 44 回転軸 45 ロータリーエンコーダ 51 ホルダー 52 マグネット 53 光ファイバー検知センサ 61 高速カウンタユニット 62 Ａ／Ｄ変換ユニット 63 専用トリガ演算器 64 表示部 71 レーザ発振子 Ｐ 鋳鉄管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大羽 洋司 兵庫県神戸市灘区岩屋中町４丁目１−27− 402 (72)発明者 内海 貴文 兵庫県高砂市米田町米田925−２ 高砂ア ーバンコンフォート103

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳鉄管の管寸法の検査装置において、搬
   入され待機する鋳鉄管Ｐを１本づつ蹴り込んで両サイド
   にそれぞれ配置した２個１組のローラ１１上で回動して
   位置決めする芯出し部１、芯出し後の鋳鉄管Ｐを両サイ
   ドに設けたそれぞれ２個１組のローラ２１上へ受けて回
   動し管外周長さを測定する測定部２、および前記ローラ
   １１、２１の対向する両サイド間で往復走行する台車３
   １と該台車３１上で対向し昇降自在に支持される２個１
   組のＶ形ブロック３２と３３を直列に並置してなる搬送
   部３よりなり、前記測定部２の直上に管軸に対して垂直
   に昇降して管の全長に亘る各位置の外周面上で圧接して
   回転するタッチロールセンサ４と、管外面上に吸着した
   回転検出子を光ファイバーで検知して管の１回転を正確
   に検出する回転検出器５と、タッチローラの回転数と管
   の１回転の両検出値を入力して管の長手方向の個々の位
   置における円周長を演算し、標準仕様と比較して寸法検
   査の合否を出力する制御器６よりなることを特徴とする
   鋳鉄管の管寸法自動検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、タッチロールセンサ
   ４は幅の狭いポリウレタン製のタッチローラ４１と、該
   タッチローラ４１を支点軸４２から自重で揺動自在に吊
   支する長いアーム４３と、タッチローラ４１の回転軸４
   ４の反対側に取り付けたパルス発振式のロータリーエン
   コーダ４５と、該検知を受けて処理する制御器６へ接続
   する回路を具えたことを特徴とする鋳鉄管の管寸法自動
   検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、回転検出器
   ５は鋳鉄管Ｐの外周面に向って進退自在、かつ離脱自在
   にホルダー５１に挟持されるマグネット５２と、該ホル
   ダー５１の両側で対向する発光部５３Ａと受光部５３Ｂ
   よりなる光ファイバー検知センサ５３と、該検知を受け
   て処理するマイクロシーケンサ、高速カウンタ、主ケン
   サーを介して制御器６へ接続する回路を具えたことを特
   徴とする鋳鉄管の管寸法自動検査装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかにおいて、測定
   部２の管端の定位置で管内へ進退し管肉を隔てて対向す
   るコ形のレーザ発振子７１より投射し、管の内外面から
   の反射波を捉えて管肉を演算するレーザギャップセンサ
   ７を前記制御器６へ接続する回路を具えたことを特徴と
   する鋳鉄管の管寸法自動検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかにおいて、制御
   器６はタッチロールセンサ４のパルス列をカウントする
   高速のカウンタユニット６１、およびレーザギャップセ
   ンサ７のアナログ変位値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
   ユニット６２を組込んだＣＰＵよりなり、さらに回転検
   出器５のパルス値をカウントする専用トリガ演算器６３
   を別に具えて前記ＣＰＵへ入力することを特徴とする鋳
   鉄管の管寸法自動検査装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、レーザギャップセン
   サ７による管厚測定の直前に別の標準試料の測定によっ
   て気温変化に伴う変動量を吸収する補正係数を測定算出
   すると共に、タッチロールセンサ４の円周長さ測定を定
   回数繰り返す毎に別の標準試料を測定してタッチローラ
   ４１の摩耗に伴う変動量を吸収する補正係数を測定算出
   することを特徴とする鋳鉄管の管寸法自動検査装置。