JPS60238706A - 管の肉厚，曲がり測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は管の肉厚９曲がりを測定する装置に関する。

（従来技術〕 製管装置の１つに押し抜き方式のものがある。

この方式により製造された管は、一般に偏肉２曲がりが
大きいため曲がりが矯正され、その後に管内・外面の切
削が施されて真円の直管に修正される。

この矯正及び修正は管の偏肉量２曲がり量を定量的に把
握して行うのが望ましい。

管の偏肉量測定については、管の長さが比較的短いもの
はノギス、マイクロメータ等にて直接測定できるが、長
尺のものはその構造上、全長に亘る測定ができなかった
。これを測定可能とする装置としては、超音波測定装置
等の非接触型測定器及び特開昭５７−１１０９０２号等
の接触型測定器がある。

しかしながら超音波測定装置は高価であり、また特開昭
５７−１１０９０２号の装置は肉厚を測定するものであ
って曲がりを測定できないという欠点があった。

管の曲がり測定については、管両端を通る直線に対する
中央部の偏位置をものさし等にて実測する方式により行
われており、測定装置としては本格的に実用化されたも
のはなかった。

したがって管全長での曲がり量を測定できても実質的な
曲がり箇所での曲がり量は測定できず、また曲がり矯正
及び切削作業は作業者の技能により行っているので曲が
り矯正を正確に行えず、矯正後でも多少の曲がりが残り
、結果として切削時に曲がりを含んだ偏肉の修正が行わ
れていた。

このため矯正後の曲がり及び偏肉に基づいた修正のため
の切削代が必要であり、製管時には最終製品寸法よりも
著しく肉厚の厚い管としており、製品歩留が低くなって
いた。

〔目的〕

本発明は係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の肉厚及び曲がりを測定できる測定
装置を提供するにある。

〔発明の構成〕

本発明に係る管の肉厚１曲がり測定装置は、軸心回りに
回転可能になしである被測定物たる管とその軸長方向に
相対移動可能になしである移動体と、該移動体に装設さ
れ、前記管の壁を挾むように延在する２つの腕部を備え
、一方の腕部が管内外面の一方に当接するようになして
あって管の径方向の変位に追随して揺動する測定具と、
他方の腕部に管内外面の他方に当接するように摺動可能
に設けてあって、管の径方向の変位に追随するＩｉ定棒
と、測定棒と測定具夫々に取付けてあり、各変位量を検
出するための受光素子と、各受光素子に向けた光路不変
の光ビームの発生装置と、各受光素子の検出信号に基づ
き管の肉厚１曲がりを算出する演算器とを具備すること
を特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明装置を一部破断して示す模式的側面図で
あり、図中Ｐは押し抜きにより製造された管である。管
Ｐは、軸心部が平行かつ水平な２つのロールｌａ、ｉｂ
を適長離隔してこれを２組（図にはロールｌａのみが現
れている）用いて支承されており、図示しない回転駆動
装置によりロール１ａ＋１ｂが回転せしめられると軸心
回転する。

このような管Ｐの一端側には管Ｐの軸長方向にレール８
が水平に敷設されており、移動台車５はレール８上を移
動できるようになっている。移動台車５上には鉛直の支
柱６が立設されており、その上端部に設けた軸受７は音
叉形状の測定具２０を上下方向への揺動可能に支持して
いる。

測定具２０は管Ｐの上頂部を挾むように上下に２つの測
定用腕２１及び腕２２を有しており、これらの基部に連
なりこれらと平行となった柄２６の中途に形成された円
柱状の枢支軸２３を軸受７にて支持させ、これを支点と
して揺動できるようになっている。測定具２０には支点
に対して腕２１．２２と反対側の柄２６部分に重り３が
取付けられており、これによって腕側の回転モーメント
よりも重り側の回転モーメントの方が少し大きくなるよ
うにしである。

下側に位置し、管Ｐ内に挿入されるべき腕２２の先端部
の上面側には測定用ボール２５が上端部を覗かせて球受
座に転勤自在に支持されており、ボール２５は管Ｐの内
表面に当接する。従って測定具２０は管Ｐの内表面の高
さに基づいて揺動する。腕２１と腕２２との対向間距離
は、管Ｐに偏肉１曲がり等があっても管Ｐに各腕２１　
、２２が接触することがない値に定めている。

腕２１の先端部には測定棒挿通孔２１ａが鉛直方向に開
設され、その上面には測定棒挿通孔２１ａと同じ開口断
面積の測定棒支持筒２４が同心的に固着されており、上
記測定棒挿通孔２１ａ及び測定棒支持筒２４の開口部を
貫通して腕２Ｌ２２の対向間距離より長い測定棒４が摺
動可能に嵌装されている。測定棒４には腕２２の下側に
鍔状のハネ受は部４ａが設けられており、測定棒４は腕
２２〜ハネ受は部４８間に介装したバネの押圧によりそ
の下端が管Ｐの上爪部外表面に常に当接する。

前記測定棒４の上端及び腕２１上にはアナログ（ディジ
タルでもよい）の２次元の光スポツト位置検出器（例え
ば浜松ホトニクス製Ｃ１４５４゜以下位置センサという
）９．１０が夫々受光方向を１＆述するレーザ発生装置
１１に向けて取付けられている。

移動台車５に固着された架台６′上にはレーザ発生装置
１１が設置されており、レーザ発生装置１１は上下方向
に適長離隔した位置から２本のレーザビームを発生させ
て各ビームが水平の一定の光路を通って位置センサ９，
１０に至るように設けられている。位置センサ９．１０
の光電変換部は正方形の受光面を有し、その各辺を水平
又は垂直にしており、上下の電極から光電流を取出す。

この光電流は上下辺からスポット位置までの距離７！１
゜７！２に反比例する。即ぢ上下透失々の電極からの電
流値をＹｌ＋Ｙ２とすると ”ｌ　Ｙｌ　−Ｃ２Ｙ２ となる。この出力電流は演算器１００にて増幅され、Ｙ
Ｉ　＋Ｙ２　、ＹＩ　Ｙ２が演算され、更にはＹＩＹ２
　／Ｙ　１＋Ｙ２が演算され、この正規化された演算値
ＹＩ　Ｙ２　／Ｙｌ　＋Ｙ２をアナログ・ディジタル変
換して演算器１００のディジタル計算部１０１へ入力さ
れる。ＹＩ　Ｙ２　／Ｙｌ　＋Ｙ２の値は光スポットの
位置センサ９，１０中心からの位置、換言すればレーザ
ビームを垂直の位置規準とする位置セン＋９，１０の移
動位置を表す情報であり、ディジタル計算部１０１はこ
れによって位置センサ９及び１０の、換言すれば測定棒
４及び腕２１又は２２又はボール２５の上下変位量を算
出する。

なお２次元の位置センサを用いたのは位置センサ９．１
０の横方向への揺動によっても安定した光スポツト位置
が検出できるようにするためである。

ディジタル計算部１０１にはロールＩａの一方に取付け
られたパルスジェネレータ１５から管Ｐの回転角に関す
る情報が、また移動台車５の車軸に取付けられたパルス
ジェネレータ１６から移動台車５の移動距離、即ち管Ｐ
の軸長方向の距離に関する情報が入力されるようになっ
ており、ディジクル計算部１０１は各入力信号より次に
説明する測定方法に基づいて演算を行い、演算結果を記
録器１３にて記録すると共に表示器１４にて表示する。

次に本発明装置による管の肉厚及び曲がりの測定方法に
つき説明する。

（肉厚測定） 管Ｐの測定位置を螺旋状に走査すべく管Ｐを所定の回転
速度で回転させ、移動台車５を所定の速度で移動させる
と管Ｐの内・外面の高さ位置に応してボール２５及び測
定棒４が、追−して上下する。

位置センサ１０，９は測定具２０及び測定棒４の上下方
向の動きを受光面上のスポット位置に基づく電流値に゛
（検出し、演算器１００は夫々からの入力信号に基づい
てボール２５．測定棒４の変位量をめ、両者夫々の変位
量の差に基づき肉厚をめる。例えば第３図ｆａ）に示す
ように位置センサ９，１０の受光面中央におけるレーザ
スポットの位置をＯａ。

ｏｂとして、それよりもスポット位置が上方に位置する
場合を＋側とすると１．＋ａ＋に示すような肉厚であっ
たものがｆｂ）に示すように外表面側が厚くなった場合
には、位置センサ１０のＹｌ、Ｙ２出力は変化せず、位
置センサ９のＹ、出力は小さくなり、またＹ２出力は大
きくなって結果的に一例の変位量として得られ、その差
が大きくなって厚（なったことがわかる。また（Ｃ１に
示すように肉厚に変化がないが、曲がり或いは偏平によ
り内・外面共に管Ｐの外側へ変位している場合には、位
置センサ９．１０は共に同値だけＹ１出力が大きく、Ｙ
２出力が小さくなって夫々の変位量が打消されることに
なり、肉厚が変化しないものとして測定される。

従ってスポット位置がＯａ、ＯＩ］のときの肉厚をｄｏ
、外面側変位量をＡ、内面側変位量をＢとすると、位置
センサ９，１０での変位方向と腕２１　、２２及び測定
棒４の変位方向とは逆になるので、肉厚ｄは下式にてま
る。

ｄ＝ｄｏ＋　（−Ａ）−（−Ｂ） ＝ｄｏ−Ａ＋Ｂ このようにしてめられる肉厚とパルスジェネレータ１５
及びパルスジェネレータ１６からの入力データ、即ち管
Ｐの周方向位置及び軸方向位置を対応づけて記録し、或
いは表示することにより管Ｐの各部での肉厚が測定でき
ることになる。

（曲がり測定） 肉厚測定の場合と同様にして位置センサ１０，９からの
電流値を検出し、これに基づいてボール２５及び測定棒
４の変位量をめる。

変位測定位置の走査は肉厚側定時同様に蜆旋状としても
よいが、主走査を円周方向、副走査を軸方向として同一
の軸方向位置での全周の変位をめることとした方が曲が
り量、方向の判定が容易である。

而して曲がり量は基準位置、例えば腕２２を最も管内深
く差し込まれた状態での測定棒４及びボール２５の位置
Ａｏ又はＢＯからの軸方向各部での変位量として直接的
にめられる。

なお本発明は管Ｐの内径が大きい場合には、腕２１．２
２が管Ｐの下谷部を挾むようにしても測定できる。また
重りを軽くして重り側の回転モーメントを腕側の回転モ
ーメントよりも小さくすることにより上側に位置する腕
にボール２５を設け、逆に測定棒４を下側の腕に取付け
ることとしてもよい。

また重りの替りにバネ機構とすることにより管Ｐの上頂
部、下谷部に限らず、他の周方向でも測いずれにしても
実施例のように位置センサ、測定棒を管の外側となるよ
うに配した場合には小径管をも測定することができる利
点がある。

更に、本発明は測定用ボールの替りに突起物、例えば針
状の物を取付けたものでもよい。

〔効果〕

次に本発明の効果につき説明する。押し抜き法により製
造された鋼管の曲がり矯正、偏肉修正を、本発明装置を
用いて第４図に示す工程にて実施した。

まず、押し抜きされた鋼管を用途に応じて熱処。

理し、熱処理後の鋼管をプレス装置を使用して目視にて
荒面がり矯正したのち、管側端部を切断して内面ショッ
トを行い、ショットされ内面スケールが除去された鋼管
を本発明装置にて肉厚１曲がりを測定し、測定結果に基
づいて精油がり矯正し、この矯正後また本発明装置にて
同様の測定を行い、この測定結果に基づき内面、外面の
切削加工を施し、真円で偏肉のない直管にした。

このように本発明装置を曲がり矯正、偏肉修正工程に適
用した場合、本発明装置は肉厚２曲がりを実測できるの
で、矯正を正確になし得る。このため従来肉厚１曲がり
が定量化されていなかったときは第１表に示すように最
終製品寸法に対して内・外面共に１０龍の削り代を設け
ていたが、第１表 （表中の数字は１０ｎの削り代を必要とする要因の内訳
を示すものであり、肉厚増加分に相当する）本発明装置
を用いた場合は曲がり矯正を正確になし得るので曲がり
量に基づき矯正することにより曲がりの内・外面合わせ
て８鶴を不要にでき、更には偏肉量に基づく曲がり相当
分を曲がり量と共に矯正することにより曲がりの内・外
面合わセ。

た８額と偏肉の内面又は外面の４■識との計１２■翔程
度を不要にでき、これにより製品歩留の向上が図れる。

なお切削するとき製管疵が存在する箇所では疵取りを含
めて行う。

以上詳述した如く本発明による場合は、肉厚。

曲がりを定量的にでき、このため測定結果を製管装置に
フィードパ、りすることにより製管時の肉厚制御９曲が
り制御を実施でき、また製管後の矯正を正確に行い得る
。更に矯正を正確にできるので、削り代を少くでき製品
歩留、原価を低減できる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を一部破断して示す模式的側面
図、第２図は本発明装置の位置センサ及び演算器の内容
説明図、第３図は本発明装置による管の肉厚及び曲がり
の測定方法の説明図、第４図は本発明の詳細な説明する
ための工程図である。 Ｐ・・・管　３・・・重り　４・・・測定棒　７・・・
軸受９、ｌＯ・・・位置センサ　２０・・・測定具　２
１　、２２・・・腕１００・・・演算器 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　野　登　夫 ′　七〇 ｔａ）ｆｂ）　（Ｃ） 第　３　図 ％４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＨＪ心回りに回転可能になしである被測定物たる管
   とその軸長方向に相対移動可能になしである移動体と、 該移動体に装設され、前記管の壁を挾むように延在する
   ２つの腕部を備え、一方の腕部が管内外面の一方に当接
   するようになしてあって管の径方向の変位に追随して揺
   動する測定具と、 他方の腕部に管内外面の他方に当接するように摺動可能
   に設けてあって、管の径方向の変位に追随する測定棒と
   、 測定棒と測定具夫々に取付けてあり、各変位量を検出す
   るための受光素子と、 各受光素子に向けた光路不変の光ビームの発生装置と、 各受光素子の検出信号に基づき管の肉厚。 曲がりを算出する演算器と を具備することを特徴とする管の肉厚１曲が６測定装置
   。