JPS6144266B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属管・金属棒等の端面の割れを迅速
確実に自動的に検出し、割れのあるものを選別分
離し得べくするための端面探傷設備に関するもの
である。 一般に金属工場から出荷される金属管・金属棒
等はその両端面をエメリー切断あるいは旋盤加工
により平滑に仕上げるが、この端面に何らかの原
因の割れきずが存在することがある。この端面の
きずは長手方向外面に現われることが少なく一般
に行なわれている表面検査手段によつては検出で
きない。またほとんどの表面検査手段は両端部か
らある範囲までは検出不能か、または端面に近づ
くにつれて極端に検出能力が低下する。現在のと
ころ端部から20mm以内のきずを検出し得る自動探
傷装置はない。 したがつて、従来この端面キズの検査は非能率
な磁気（粉）又は滲透探傷→目視検査→人力選別
によつていた。 本発明は、この作業を自動化、省力化、高能率
化するためになされたもので、少なくとも５つの
ラインすなわち、被検材送入・先端位置ぎめライ
ン、被検材先端面探傷・マーキングライン、被検
材逆送・後端位置ぎめライン、被検材後端面探
傷、・マーキングラインおよび被検材排出ライン
を順次平行に配置するとともに、各ライン間での
被検材の送りを行なうためのウオーキングビーム
装置を設け、前記先端面および後端面探傷・マー
キングラインにはそれぞれ対応するライン端部に
回転走査型端面探傷プローブを有する端面探傷装
置とマーキング装置をまたライン方向に沿つて被
検材の支持台を配設し、前記先端および後端位置
ぎめラインには、それぞれ被検材のライン方向送
り用多ロール送り装置および被検材端面の位置ぎ
め用ストツパー装置を配設し、さらに前記各装置
の各作動部を相互に有機的に連動させるための制
御装置を設けたことを特徴とする金属管・金属棒
等の端面探傷ライン設備である。 以下図面について説明するに、第１図は本発明
によるライン設備の一実施例における各ラインの
概要配置を示すもので、この場合ラインの数と、
各ラインに受け持たせる機能とをどのようにする
か、すなわちラインによる機能分割の方法は多数
考えられるが、本発明のように少くとも５本のラ
インの組合せとすることが、能率、コストの点か
ら最も適切であることが判明した。ただし、これ
らのラインは本発明における最低必要条件であ
り、これ以外に、上記した以外の機能（例えば待
機など）を持たせたラインを適宣付加してもよ
い。 第１図において、矢印イ，ロ，ハ，ニは被検材
Ｗの移動方向を示す。すなわち被検材Ｗは何らか
の手段により先端位置ぎめライン（第１ライン）
に送り込まれ、多ロール送り装置のローラ３の駆
動により矢印イの方向に進行し、ストツパー装置
のストツパー１により停止される。ここでストツ
パー１付近の光電管４が被検材Ｗの進入を確認す
ると、他のラインの作動完了とも関連してウオー
キングビーム装置が駆動され、そのウオーキング
ビーム２により被検材Ｗは先端面探傷・マーキン
グライン（第２ライン）へ矢印ロに示すように横
移動され、支持台６に載置される。支持台６への
載置を光電管７により確認すると同時に先端面探
傷装置５が被検材Ｗの先端面に接近しはじめ、該
先端面にプローブ１４を接触させて停止する。次
いでタイマーにより設定された一定時間プローブ
１４による回転走査をして端面探傷検査を行なつ
た後、後退する。その際端面におけるきずを検出
すればそのきず信号によりマーキング装置８が働
き、被検材Ｗにマーキングを行なう。プローブ１
４の後退を光電管９により検出するとふたたびウ
オーキングビーム２が働き、被検材Ｗを後端位置
ぎめライン（第３ライン）へ矢印ロの方向に横移
動させる。後端位置ぎめラインにおいて被検材Ｗ
の存在を光電管１０により確認すると同時にロー
ラー３′が駆動され、被検材Ｗを矢印ハに示す逆
方向に後退させストツパー１′により後端位置ぎ
めを行なう。次にストツパー１′付近の光電管
４′が被検材Ｗを確認すると短時間を置いて再び
ウオーキングビーム２が駆動し、後端面探傷・マ
ーキングライン（第４ライン）へ矢印ロの方向に
被検材Ｗを横移動させる。あとは、先端面探傷ラ
イン（第２ライン）におけると同様の手順で後端
面の探傷検査とマーキングが自動的に行なわれ、
次いでウオーキングビーム２により排出ライン
（第５ライン）に横移動される。 排出ラインは、ローラーテーブルあるいは斜面
テーブルにより、マーク材選別装置またはクレー
ドル等後処理工程へつながつている。 ウオーキングビーム２の駆動は第１ラインから
第４ラインまでの駆動準備完了信号が全部出そろ
つてはじめて駆動するようにプログラムする。 こうして、常時各ラインに１本、計５本の被検
材Ｗを同時処理する。 次に各ラインについて説明する。 送入・先端位置ぎめライン（第１ライン）およ
び後端位置ぎめライン（第３ライン）は、多ロー
ル送り装置および端面の位置ぎめ用ストツパー装
置から構成される。 ストツパーは、被検材Ｗのはね返りを防ぎ、静
止までの時間を最短にするために、衝撃吸収機能
をもたせることが必要であり、例えば第５図に示
すように油圧緩衝機と衝撃吸収板を併用するのが
適切である。すなわち、重い被検材に対しては主
として油圧緩衝を、また軽量材には主として衝撃
吸収板をそれぞれ有効に働かせることができる。
先端面探傷・マーキングライン（第２ライン）お
よび後端面探傷・マーキングライン（第４ライ
ン）はいずれも被検材支持台６，６′、探傷装置
５，５′およびマーキング装置８，８′からなる。
被検材支持台６，６′は被検材Ｗがころがること
なく安定して支持されることが必要であり、その
ためにはＶ型受溝をもつた被検材受台を備えてい
ることが望ましい。 また、本発明のライン設備に用いる端面探傷装
置５，５′は、プローブ１４が回転走査する場合
の回転軸芯高低調整機構、回転半径調整機構、プ
ローブ１４の前後位置調整機構、プローブ１４を
回転走査させる回転機構およびプローブ信号取出
し機構等を備えている。第２図および第３図はそ
れぞれ端面探傷装置の概略構造を示す正面図およ
び側面図である。 一般に表面きず探傷装置においては、プローブ
静止一被検材回転方式とその逆の方式があるが、
本発明においてはプローブ回転方式を採用してい
る。 すなわち、被検材Ｗの端面２５をプローブが円
形軌道を描きながら走査する方式である。 したがつて、被検材端面２５中心とプローブ回
転走査軌道中心とを一致させる必要があり、その
ため被検材Ｗの直径に応じて相互位置の調整を行
なう必要がある。 本発明においては位置調整を第２図および第３
図に示すように探傷装置側で行ない、ジヤツキ２
４によつてテーブル２３を上下動し、被検材中心
にホイール１１の中心を合わせることができるよ
うにしてある。なお横方向は調整の必要がないよ
う据付時に正確に芯を合わせて固定される。ま
た、被検面２５とプローブ１４の接近、接触も探
傷装置側で行ない、第３図に示すようにシヤフト
２１とスライダー２０およびエアシリンダー２２
によりテーブル１５を前後退させるスライド機構
を用いている。 なお、第３図において１６はホイール１１の回
転用モーター、１７はカツプリング、１８，１
８′はピローブロツク、１９はスリツプリングで
ある。次に第４図にしたがつてプローブ１４の詳
細を説明するにエアシリンダーにより、テーブル
１５が前進し、プローブ１４が被検面２５と接触
後はコイルバネ３０が圧縮しはじめ、一定圧縮量
に達すればリミツトスイツチ２９が働いて前進が
停止するようになされている。そしてその時、被
検面２５とプローブ１４が最適の押圧力となるよ
うにガイド３２内のネジ３１を前後に移動させて
バネ３０の圧縮量を調できるようにしてある。こ
のようにすることによつて、プローブ１４の被検
面２５に対する追従性を確保することができる。
第４図中２７は先端に保護用シユー２６を取付け
たプローブ本体、２８はスライダーである。本例
においては、プローブ押圧用にバネを用いている
が、バネにかえて空気圧或は油圧を利用してもよ
く、またその位置もエアシリンダー２２を含みそ
れより上部のいずれの箇所に設けてもよい。 またプローブ１４の前進の停止命令を出すリミ
ツトスイツチ２９は、被検材の位置ぎめが100％
近い確率で正確に行なわれる場合は、必ずしも必
要ではなく、常に一定の位置でストツプするよう
設定しておけばよい。しかし被検材に曲つたもの
があるとか、その他の理由によりまれにでも、狂
いが生ずる恐れがあればリミツトスイツチをつけ
ることが望ましい。 次にプローブ１４の回転直径、すなわちプロー
ブ走査軌道径の大きさの調節は第２図および第３
図に示すように、ホイール１１に直径方向にスラ
イド枠１２をとりつけ、これにスライダー１３を
固定可能にとりつけ、このスライダー上にプロー
ブ１４を固定することで調節可能な構成としてあ
る。 被検材Ｗの端面２５上の一定円軌道のみを走査
する場合はスライダー１３を単にその位置に固定
すればよいが、全面あるいは特定範囲の走査が必
要な場合は、自動スライド移動装置をつければよ
い。たとえば小型モータとウオームギアの組合せ
などが適切である。 プローブ自体に関しては種々のタイプのものた
とえば自己誘導式、磁気探傷式、漏洩磁束式、差
動渦流式について種々テストした結果、主として
SN比の点で本出願人の一が既に実用新案発録出
願し、実開昭52―71582号「電磁誘導式検知装
置」として公開されている直交交差結合渦流式の
探傷装置が最適であると判明した。 この探傷装置はプローブ１４に閉磁路化コアを
設け、該コアに発振回路に接続した励磁コイルを
巻付けるとともに、該励磁コイルに対し直角に検
出イルを配設し、被検面のきずの存在による磁力
線の乱れを検出することにより探傷を行なうもの
である。 次に本発明においては、これら各ラインにおけ
る前記した各種装置の作動部およびウオーキング
ビーム装置を制御し、相互の動きを関連づける制
御装置が必要である。その制御の実施例を第６図
にブロツク系統図にして示す。そして本発明によ
るライン設備の場合制御入力信号としては最少
限、次のものを備えていると安全確実な作動を期
待することができる。 (1) 第１，２，３，４各ラインへの被検材の到着
信号（それぞれ独立に） (2) プローブの被検材への圧接信号（第２，４ラ
イン） (3) プローブ後退確認信号（第２，４ライン） 信号(1)と(3)は調整器を通じて、これらの信号がす
べて出そろつた時点でウオーキングビーム２を作
動させる。信号(2)はプローブ１４の前進、すなわ
ち第２，３図のエアシリンダー２２の前進作動を
停止させ、同時にタイマーを作動させて探傷装置
のプローブ１４による回転走査探傷動作を開始さ
せる。 これら、信号の発信手段は特定のものでなくて
よく、一般に用いられる光電管、機械的リミツト
スイツチなどを一般的な使い方で用いればよい。
このようにすることで各ラインにおける作動と、
ウオーキングビーム２による被検材Ｗの送り動作
の関連づけを行ない、装置全体の動きをコントロ
ールすることができる。 本発明におけるストツパーの役割は、定位置に
正確に素早く、被検材を停止させることにある。
すなわち処理能率向上の観点からすればできる限
りはね返りがないか、あるいはあつても小さく、
かつはね返り回数が少ないことが望ましい。従つ
て衝撃吸収機能を持つたものでなければならず、
妥当な容量・能力の油圧緩衝器などが適切であ
る。 しかし、被検材の重量が15〜300Kgと広範囲に
亘り一定していない場合は、単一の緩衝器では、
目的の効果が得られない。例えば最大許容300Kg
×100ｍ／分の油圧緩衝器だと100Kg程度以下に対
しては効果が小さく、容量可変式のものでも50Kg
以下は無理なので、２重緩衝するのが望ましい。
２重緩衝を行なう一実施例として第５図に示す如
き、ずり上り式の衝撃吸収板を用い、これを油圧
緩衝の前面に付設して軽量被検材の位置ぎめ停止
問題を解決することができた。 すなわち同図によつて説明するに油圧緩衝式ス
トツパー１のラム３３の先端には受板３４が固着
されていて、これに被検材Ｗの端面２５が衝当停
止してその位置ぎめがなされるのであるが、被検
材Ｗの送り速度と重量とに関連して屡屡はねかえ
り現象を生じ、正確な位置ぎめ停止が期待できな
い。この傾向は軽量被検材の場合特にいちじるし
い。そこで第５Ａ図に示すように前記受板３４の
前面にはねかえり防止板３５をその両側に一体に
取付けた耳片３６の斜長孔３７を介して受板３４
の両側の耳軸３８に懸吊取付けし、被検材Ｗが受
板３４により緩衝される前にはねかえり防止板３
５に衝当し、該はねかえり防止板３５が第５Ｂ図
に示すようにずり上ることにより衝撃を吸収して
ばねかえりを防止するようにしている。 以上の説明から本発明による被検材端面探傷ラ
イン設備の構成は充分明らかにされたが、以下具
体的な操業の態様を説明する。 被検材としては外径25〜150mm、肉厚３〜25
mm、重量15〜300Kg／本の鋼管を対象とし、その
端面割れの検査、選別を行なうものとした。第１
ラインにはモーター駆動底つきＶ溝ローラーテー
ブルを用いた。ローラー径164mm、Ｖ溝上端幅180
mm、底幅50mm、底径115mmとした。ローラー回転
速度を276回転／分の定速とし、したがつて直径
150mm以下の被検材の送り速度はすべて100ｍ／分
となる。 ストツパー装置には最大許容300Kg／100ｍ／分
の油圧緩衝機を用いこれに重量１Kg程度のはねか
えり防止板を取付け軽量小径管のはねかえり問題
を解決した。これで軽量小径管においても、はね
かえりは殆んどみられず正確な端面位置ぎめがで
きた。 本設備への被検材の送り込みは、第１ラインの
延長ローラーテーブル上に、キツカーにより行な
つた。 キツカーの作動は、タイマーと、ストツパー付
近に設置した光電管とにより材料がないことを確
認してから作動するようにした。タイマーは、第
２ライン（または第４ライン）のサイクルタイム
の６秒に合わせた。 第２ラインはＶ溝（第１ラインのロールと類似
サイズただし底面はなし）つきの支持台をライン
上に約１ｍ間隔に７本設置した。ラインを含む垂
直面に正確にプローブホイールの中心軸を合わせ
て探傷装置を設置した。探傷装置の上下調整用ジ
ヤツキの可動幅は300mm、エアシリンダーによる
前後方向可能調整幅は300mm、プローブ押圧用ス
プリングは20mmの圧縮でリミツトスイツチが働
き、エアシリンダーを止めるようにした。この時
のプローブ押しつけ力は50gr乃至100grとなるよ
う調整した。ホイール直径は320mmでこれをギヤ
ドモーターにより装置稼動中は停止することな
く、２回転／秒の定速回転をするように設定し
た。スライド１３の位置調整は本実施例の場合、
検出対象を端部内面割れとしたため、被検ライン
は内面の１固定円周上だけでよいので、手動調整
による固定型とした。 プローブ自体は直交交差結合渦流式で励磁コイ
ルおよび検出コイルからなり、これを保護シユー
を介して被検面に対向させるようになつている。
保護シユーは非磁性の耐摩耗性に富んだ材料を用
いる。実施例の場合、厚さ約１mmの高Mn鋼を用
いた。 この場合、使用周波数は8kHzとした。 本プローブの場合の１パスの可能検査帯域は幅
約10mmである。 なお、本実施例の場合、プローブ回転を定速回
転とし、したがつて、被検材の大きさによりプロ
ーブの走査速度が変わるが、それにつれて検出対
象きずのきず信号の周波数も変わる。 本来Ｓ／Ｎ比よくきず信号を検出るためにはき
ず信号周波数周辺の周波数のみを用いればよいの
で、本実施例においては被検材のサイズに応じ
て、きず信号周波数周辺だけを取り出すよう特に
本目的に合わせたバンド・パス・フイルター
（BPF）を信号処理回路に入れた。 第１表にバンド・パス・フイルター使用による
改善例を示す。

【表】 回転するプローブからの信号取り出しは、本実
施例においてはスリツプリングによつたが、非接
触電磁結合の回転トランスでもよい。検査時間、
すなわち探傷作動時間は、プローブの被検材へ圧
着信号、すなわち、コイル圧縮量検出リミツトス
イツチの作動からタイマーにより１秒間、すなわ
ち２回転分とした。 マーキング装置は塗料のエアスプレイによるも
のとし、該エアスプレイを第２および第４ライン
の被検材の被検端から約300mmの位置にセツトし
た。スプレイはきず信号を検出すると直ちに作動
し、被検材表面に塗料を吹きつける。第２ライン
（第４ラインも同じ）のサイクルタイムは次のと
おり６秒とした。

【表】 確認
これが、本実施例の場合、装置全体のサイクル
タイムとなり、したがつて、処理能力は10本／分
である。また、この装置によつて、端面からの管
軸方向深さが0.2mm以上被検材内外面からの直径
方向の深さが0.4mm以上のきずを検出し得た。 以上に説明したことから明らかなように本発明
のライン設備の稼動により、従来磁粉探傷→目視
検査による場合、２名で６本／分であつたものが
１名で10本／分とすることができ、また従来年間
５〜10件の検査洩れがあつたものを完全になくす
ることができたなどきわめて大きい経済的効果お
よび信頼性向上を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ライン設備の概略平面図、第２
図は探傷装置の正面図、第３図は探傷装置の側面
図、第４図はプローブ圧着機構の説明図、第５
Ａ，Ｂ図は衝撃吸収ストツパーの説明図、第６図
は本願実施例のブロツク説明図である。 １，１′…ストツパー、２…ウオーキングビー
ム、３，３′，３″…ローラー、４，４′…光電
管、５，５′…探傷装置、６，６′…被検材支持
台、７，７′…光電管、８，８′…マーキング装
置、９，９′…光電管、１０…光電管、１１…ホ
イール、１２…スライド枠、１３…スライダー、
１４…プローブ、１５…テーブル、１６…回転用
モーター、１７…カツプリング、１８，１８′…
ピローブロツク、１９…スリツプリング、２０…
スライダー、２１…シヤフト、２２…エアシリン
ダー、２３…テーブル、２４…ジヤツキ、２５…
被検材端面、２６…保護シユー、２７…プローブ
本体、２８…スライダー、２９…リミツトスイツ
チ、３０…コイルバネ、３１…ネジ、３２…ガイ
ド、３３…ラム、３４…受板、３５…はねかえり
防止板、３６…耳片、３７…斜長孔、３８…耳
軸、Ｗ…被検材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも５つのライン、すなわち被検材送
   入・先端位置ぎめライン、被検材先端面探傷・マ
   ーキングライン、被検材逆送・後端位置ぎめライ
   ン、被検材後端面探傷・マーキングラインおよび
   被検材排出ラインを順次平行に配置するととも
   に、各ライン間での被検材の送りを行なうための
   ウオーキングビーム装置を設け、前記先端面およ
   び後端面探傷・マーキングラインにはそれぞれ対
   応するライン端部に回転走査型端面探傷プローブ
   を有する端面探傷装置とマーキング装置をまたラ
   イン方向に沿つて被検材の支持台を配設し、前記
   先端および後端位置ぎめラインにはそれぞれ被検
   材のライン方向送り用多ロール送り装置および被
   検材端面の位置ぎめ用ストツパー装置を配設し、
   さらに前記各装置の各作動部を相互に有機的に連
   動させるための制御装置を設けたことを特徴とす
   る金属管・金属棒等の端面探傷ライン設備。 ２ 前項に記載の端面探傷装置は被検材の端面に
   対し適宜の押圧力をもつて当接し被検面を回転走
   査するプローブを備え、該プローブには閉磁路化
   コアーを設け、該コアーに発振回路に接続した励
   磁コイルを巻付けるとともに、該励磁コイルに対
   し直角に検出コイルを配設した電磁誘導検知装置
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の端面探傷ライン設備。 ３ 第１項記載の位置ぎめ用ストツパー装置は、
   油圧緩衝機と、該油圧緩衝機のラム先端に固着さ
   れた受板と、該受板の両側耳軸に耳片の斜長孔を
   介して懸吊取付けしたはねかえり防止板とからな
   り、被検材の衝当時においてはねかえり防止板の
   ずり止りにより衝撃を吸収するうにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の端面探傷
   ライン設備。