WO2013172208A1

WO2013172208A1 - スティックスリップ現象の予兆検出方法、予兆検出装置、及び該予兆検出方法を用いた管の冷間抽伸方法

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Publication number: WO2013172208A1
Application number: PCT/JP2013/062751
Authority: WO
Inventors: 拓也花田
Original assignee: 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-11-21
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Abstract

【課題】スティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出方法を提供する。【解決手段】予兆検出装置６は、抽伸機１でのスティックスリップ現象の予兆を検出する。予兆検出装置６は、プラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の荷重を測定する荷重測定部６１と、荷重測定部６１が測定した荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出部６２と、制御部６３とを備えている。抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点から測定終了時点までの間、プラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の荷重を荷重測定部６１によって測定し、測定した荷重測定値に基づいて予兆検出部６２によってスティックスリップ現象の予兆を検出する。

Description

スティックスリップ現象の予兆検出方法、予兆検出装置、及び該予兆検出方法を用いた管の冷間抽伸方法

　本発明は、スティックスリップ現象の予兆検出方法、予兆検出装置、及び該予兆検出方法を用いた管の冷間抽伸方法に関する。

　従来より、鋼管等の管を加工して細径管にする方法として、管内にプラグを挿入した状態で、管をダイスに通して引き抜く冷間抽伸加工が行われている。抽伸機による管の抽伸加工を行う場合、その加工のメカニズム上、抽伸中にスティックスリップ現象が発生する場合がある。

　スティックスリップ現象について、図１を参照して説明する。
　管Ｔ内に挿入されたプラグ３はプラグ支持棒４の先端に設けられ、プラグ支持棒４の後端は抽伸機の架台に固定されている。抽伸時には、管Ｔの先端に取り付けられたキャリッジ（図示せず）が管Ｔを抽伸方向に引っ張る。この際、管Ｔの内面との間に生じる摩擦力によってプラグ３が引っ張られ、管Ｔと一体的に抽伸方向に移動する。プラグ３が引っ張られて抽伸方向に移動すると、プラグ支持棒４の後端が抽伸機の架台に固定されているため、プラグ支持棒４は抽伸方向に伸びる。従い、プラグ支持棒４の弾性による収縮力によって、プラグ３には抽伸方向と反対側（プラグ支持棒４側）に引き戻す力が働く。プラグ３の抽伸方向への移動距離が長くなると、プラグ支持棒４の弾性による収縮力も大きくなり、プラグ３を引き戻す力が大きくなる。管Ｔの内面とプラグ３との間に生じる摩擦力よりもプラグ３を引き戻す力が大きくなると、プラグ３と管Ｔの内面との間に滑りが生じてプラグ３はプラグ支持棒４側に引き戻される。プラグ３が引き戻されてプラグ支持棒４の収縮力が小さくなると、プラグ３は、再び管Ｔに引っ張られて抽伸方向に移動する。このようにしてプラグ３の抽伸方向への移動とプラグ支持棒４側への引き戻しが繰り返されることにより、プラグ３は抽伸方向に沿って振動する。スティックスリップ現象は、このようにして、抽伸中にプラグ３と管Ｔとの間の摩擦と滑りとによってプラグ３が抽伸方向に沿って大きく振動し、音が発生する現象である。このスティックスリップ現象は、抽伸速度が速い場合や管とプラグとの間の潤滑性が悪い場合等に発生し易い。

　このスティックスリップ現象が発生すると、抽伸後の管の外径、内径寸法が管の長手方向で変動する寸法不良が発生する。スティックスリップ現象が著しい場合には寸法不良が発生するのみならず、割れ疵などが発生する。
　スティックスリップ現象が発生するとプラグ等の振動に起因した音が生じるので、作業者は、抽伸中にスティックスリップ現象の音を聞くと抽伸速度を低下させる。そして、以後の同一ロットの管については、低下させた抽伸速度以下の速度で抽伸すること等によりスティックスリップ現象の発生を防止している。しかしながら、スティックスリップ現象の発生を危惧するあまり、抽伸速度を必要以上に低下させるおそれがあり、必要以上に低下させれば生産効率が低下する。

　また、スティックスリップ現象の検出を作業者の聴覚に頼っているので、検出の精度が十分でない上に、作業者間で検出能に差があるので、スティックスリップ現象が発生しても、抽伸速度を低下させる等の対応が遅れるおそれがある。このため、従来より、作業者の聴覚に頼らずに上記のスティックスリップ現象を検出する方法が種々提案されている。
　例えば、ダイスにＡＥセンサーを取り付け、所定の周波数の振動を検出したときにスティックスリップ現象が発生したと判断する抽伸方法が提案されている（特許文献１参照）。
　また、管を引っ張るキャリッジの歪を測定し、歪変化量の周波数解析結果からスティックスリップ現象の発生を判断する検出方法が提案されている（特許文献２参照）。

　上記のように作業者が音で判断する方法や、特許文献１及び２の方法によって、スティックスリップ現象の発生を一応検出できる。しかしながら、スティックスリップ現象が発生した時点では既に管が寸法不良となっているので、スティックスリップ現象が発生する前の段階で、スティックスリップ現象の予兆（以下、スティックスリップ現象の予兆を単に予兆とも略す）を検出することが望ましい。予兆を検出し、スティックスリップ現象が発生する前に抽伸速度を低下させればスティックスリップ現象の発生を効果的に防止することができる。

日本国特開平１－１７０５１３号公報日本国特開平１０－２２５７１２号公報

　本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、スティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出方法、予兆検出装置、及び該予兆検出方法を用いた管の冷間抽伸方法を提供することを課題とする。

　前記課題を解決するために本発明者が鋭意検討したところ、管の寸法不良や音の発生を伴うスティックスリップ現象が発生する前の段階では、プラグが抽伸方向に沿ってスティックスリップ現象発生時よりも小さい振動幅で振動することを知見した。そこで、このスティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動を検出し得る方法を検討したところ、小さな振動であったとしてもプラグの振動に対応して、プラグに繋がっているプラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重（引張荷重）が変動することを知見した。このため、プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重の変動に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出できることを見出した。

　特許文献１のダイスに取り付けたＡＥセンサーによる振動の検出では、次の理由により、スティックスリップ現象の予兆を検出するのが難しいと考えられる。
　ダイスに取り付けたＡＥセンサーには、特許文献１に記載の方法の本来の検出対象であるダイスの振動と共に、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動が検出されていると思われる。しかしながら、ダイスに取り付けたＡＥセンサーは、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動のみならず、ダイスの振動、管を引っ張るキャリッジによる振動、周囲の他の設備による振動、及び工場建屋の振動等まで一緒に検出してしまうので、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動を他の振動から見分けることが難しい。

　また、特許文献２の検出方法では、次の理由により、予兆を検出するのが難しいと考えられる。
　特許文献２の検出方法では、管を引っ張るキャリッジの歪を測定している。キャリッジの歪の測定結果は、特に冷間抽伸がチェーン方式の場合にはキャリッジや他の設備の振動等の影響を受け易い。このため、特許文献２の図２で示されるような周波数解析を実施しても、キャリッジの歪以外の要因で生じるノイズの影響が大きく、予兆を誤判定するおそれがある。更に、スティックスリップ現象の予兆が発生した場合に、キャリッジが引っ張っている管は、プラグとの間で、一体的な移動と滑りとを繰り返しており、管はプラグと常には一体的に移動していないので、管を引っ張るキャリッジの歪にはプラグの振動の影響が直接には現れない。従って、キャリッジの歪を測定しても、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動を検出するのは困難と考えられる。

　本発明者は、上述した知見に基づき本発明を完成した。すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、ダイスと、該ダイス内に設けられたプラグと、該プラグを支持するプラク支持棒とを備えた抽伸機による管の冷間抽伸時に、スティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出方法であって、抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点から測定終了時点までの間、前記プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重を測定する荷重測定ステップと、前記荷重測定ステップで得られた荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出ステップとを含むことを特徴とするスティックスリップ現象の予兆検出方法を提供する。

　本発明において、荷重測定ステップの測定開始時点と測定終了時点は、例えば、次のようにして定める。
　スティックスリップ現象の予兆が抽伸開始後のどの時点で発生し易いかを事前に調査して取得する。予兆が発生し易い時点の分布である発生分布が、広範囲に及ぶ場合には、抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間の任意の時間に荷重測定ステップと予兆検出ステップとを複数回行えるように荷重測定ステップの測定開始時点と測定終了時点を定めればよい。即ち、測定開始時点と測定終了時点との対を抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間の任意の時間に複数対定めればよい。抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間に、測定開始時点と測定終了時点との対を複数対定めて、荷重測定ステップと予兆検出ステップとを繰り返せば、予兆を漏れなく検出することが期待できる。この測定開始時点から測定終了時点までの間（以下、測定開始時点から測定終了時点までの間を荷重測定時間ともいう）は可能な限り短くすることが望ましい。スティックスリップ現象の予兆が発生した場合に、予兆検出ステップによって直ぐに予兆を検出しスティックスリップ現象発生の防止処置を行えるからである。
　また、予兆が発生し易い時点の分布である発生分布が狭範囲に収まるのであれば、荷重測定ステップと予兆検出ステップとをそれぞれ１回ずつ実行することとして、その発生分布が測定開始時点から測定終了時点までの間に入るように、荷重測定ステップの測定開始時点と測定終了時点を定めればよい。なお、荷重測定時間中に予兆が検出されたとき、スティックスリップ現象が発生するまでの間にスティックスリップ現象発生の防止処置を行えるように、測定終了時点は抽伸を開始する時点に近づけることが望ましい。
　また、予兆検出ステップにおいて、荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析することによって予兆を検出する場合には、検出の精度を高めるために、荷重測定時間は可能な限り短く定めることが望ましい。長い荷重測定時間と短い荷重測定時間とで同じ予兆を検出する場合に、短い荷重測定時間で検出する方が、周波数解析の対象とする全荷重測定値に対する予兆に関わる荷重測定値の割合が増えるからである。

　本発明で測定するプラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重には、管を引っ張るキャリッジによる振動や周囲の他の設備による振動や工場建屋の振動が影響を与え難い。これは、管を引っ張るキャリッジや他の設備や工場建屋が振動すると、その振動によって、プラグ支持棒がその後端を固定している架台と共に振動し、プラグ支持棒全体が伸縮を伴わずに単に振動方向に変位するだけだからである。このように、キャリッジ等が振動しても、プラグ支持棒が伸縮しないので、プラグ支持棒中には、抽伸方向の荷重が発生しない。従って、プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重には、管を引っ張るキャリッジによる振動や周囲の他の設備による振動や工場建屋の振動が影響を与え難い。
　また、本発明では、振動源であるプラグに直接繋がっているプラグ支持棒に掛かる荷重を測定しているので、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動を検出することができる。
　以上に述べた理由により、スティックスリップ現象の発生前の予兆を、本発明の方法によって検出できると考えられる。

　好ましくは、前記予兆検出ステップにおいて、前記荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析し、得られた周波数スペクトルのピーク強度が所定の基準値を超えた場合にスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断する。

　斯かる好ましい方法において、荷重測定値を周波数解析する周波数帯域の範囲は、例えば、事前に抽伸条件を変化させて強制的にスティックスリップ現象を発生させ、そのスティックスリップ現象の予兆時の荷重測定値を周波数解析し、予兆時のプラグの振動がどのような周波数の振動を有しているかを調べて設定すればよい。また、周波数スペクトルのピーク強度の所定の基準値についても、強制的に発生させたスティックスリップ現象の予兆時の荷重測定値から得られる周波数スペクトルの強度を事前に調べて設定すればよい。また、スティックスリップ現象を強制的に発生させずに、通常の抽伸条件での冷間抽伸加工時に荷重測定値を常に測定し、スティックスリップ現象が発生した場合のその発生前の荷重測定値に基づき、周波数解析する周波数帯域の範囲及び周波数スペクトルのピーク強度の所定の基準値を求めてもよい。
　斯かる好ましい方法によれば、荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析して予兆の発生を判断するので、予兆時のプラグの振動数以外の振動数を有するノイズに影響され難くなり、予兆の発生を精度よく判断し得ることが期待できる。

　また、前記課題を解決するため、本発明は、前記予兆検出方法によってスティックスリップ現象の予兆を検出したときに、前記抽伸機による管の抽伸速度を低下させることを特徴とする管の冷間抽伸方法としても提供される。
　斯かる発明によれば、スティックスリップ現象の予兆を検出したときに抽伸速度を低下させるので、スティックスリップ現象を発生し難くすることができる。

　また、前記課題を解決するため、本発明は、ダイスと、該ダイス内に設けられたプラグと、該プラグを支持するプラク支持棒とを備えた抽伸機によって管を冷間抽伸するときのスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出装置であって、抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点と測定終了時点の間、前記プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重を測定する荷重測定部と、該荷重測部により測定した荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出部とを備えたことを特徴とするスティックスリップ現象の予兆検出装置としても提供される。

　本発明によれば、管の冷間抽伸時にスティックスリップ現象の予兆を検出できる。

図１は、スティックスリップ現象を説明する図である。図２は、本発明の一実施形態に係る予兆検出方法に用いる抽伸機及びスティックスリップ現象の予兆検出装置の一構成例を示す概略図である。図３は、予兆検出装置で測定したプラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重の推移図の例である。図４は周波数スペクトルの図である。図４（ａ）は、図３に示される通常状態での荷重測定値を周波数解析して得られたて周波数スペクトルの図であり、図４（ｂ）は、図３に示される予兆状態での荷重測定値を周波数解析して得られたて周波数スペクトルの図である。図５は、振動計で測定したプラグ支持棒に掛かる抽伸方向の加速度の推移図の例である。図６は、周波数スペクトルの図である。図６（ａ）は、図５に示される通常状態での加速度測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図であり、図６（ｂ）は、図５に示される予兆状態での加速度測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図である。

　以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係るスティックスリップ現象の予兆検出方法について説明する。
　図２は、本実施形態に係る予兆検出方法に用いる抽伸機及びスティックスリップ現象の予兆検出装置の一構成例を示す概略図である。
　管（鋼管）Ｔを抽伸する抽伸機１は、ダイス２と、ダイス２内に設けられたプラグ３と、プラグ３を支持するプラク支持棒４とを備えている。プラグ３は、プラグ支持棒４の先端に設けられ、プラグ支持棒４の後端は、抽伸機１の架台（図示せず）に固定ピン５で固定されている。

　抽伸機１でのスティックスリップ現象の予兆は、予兆検出装置６で検出される。
　予兆検出装置６は、プラグ支持棒４に掛かる抽伸方向（図２に矢符で示す方向）の荷重を測定する荷重測定部６１と、荷重測定部６１が測定した荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出部６２とを備えている。予兆検出装置６は、予兆検出部６２等の動作を制御する制御部６３と、予兆の検出を報知する報知部６４とを更に備えている。

　荷重測定部６１は、例えば、プラグ支持棒４に貼り付けられる歪ゲージ６１ａと、歪ゲージ６１ａが測定した歪量からプラグ支持棒４に掛かる荷重を演算する荷重演算部６１ｂとを具備しており、荷重演算部６１ｂは演算した荷重測定値を予兆検出部６２に送信する。荷重測定部６１としては、上記のような構成に限られず、例えばロードセルを用いることも可能である。本実施形態では、上述のように、荷重測定部６１が歪ゲージ６１ａと荷重演算部６１ｂとを具備している場合を例に挙げて説明する。

　予兆検出部６２は、例えば、荷重測定部６１が測定した荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析する周波数解析部６２ａと、周波数解析によって得られる周波数スペクトルに基づき、スティックスリップ現象の予兆の発生を判断する判断部６２ｂとを具備している。
　周波数解析部６２ａには、荷重測定値を周波数解析する周波数帯域の範囲が、抽伸条件に応じて記憶されている。荷重測定値を周波数解析する周波数帯域の範囲は、例えば、事前にスティックスリップ現象の予兆時の荷重測定値を周波数解析し、予兆時のプラグ３の振動がどのような周波数の振動を有しているかを調べて設定され、記憶される。
　判断部６２ｂは、周波数解析によって得られた周波数スペクトルのピーク強度が、所定の基準値を超えた場合にスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断する。判断部６２ｂには、予兆が発生したと判断する所定の基準値が、抽伸条件に応じて記憶されている。この所定の基準値は、例えば、スティックスリップ現象の予兆時の荷重測定値から得られる周波数スペクトルの強度を事前に調べて設定され、記憶される。

　制御部６３は、予兆検出部６２が予兆を検出すると、予兆を検出したことを報知部６４に報知させる。報知部６４は、例えば、音、音声、及び／又は、表示等によって予兆を検出したことを作業者に報知する。

　次に、スティックスリップ現象の予兆を検出する方法について説明する。
　鋼管Ｔを抽伸機１にセットし、キャリッジ（図示せず）によって鋼管Ｔの先端を引っ張り、抽伸を開始する（開始ステップ）。
　抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点から測定終了時点までの間、前記プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重（引張荷重）を測定する（荷重測定ステップ）。

　測定開始時点と測定終了時点は、例えば、次のようにして定める。
　スティックスリップ現象の予兆が抽伸開始後のどの時点で発生し易いかを事前に調査して取得する。予兆が発生し易い時点の分布である発生分布が、広範囲に及ぶ場合には、抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間の任意の時間に荷重測定ステップと予兆検出ステップとを複数回行えるように荷重測定ステップの測定開始時点と測定終了時点を定めればよい。即ち、測定開始時点と測定終了時点との対を抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間の任意の時間に複数対定めればよい。抽伸の開始時点から抽伸の終了時点までの間に、測定開始時点と測定終了時点との対を複数対定めて、荷重測定ステップと、後述の予兆検出ステップとを繰り返せば、予兆を漏れなく検出することが期待できる。この測定開始時点から測定終了時点までの間は可能な限り短くすることが望ましい。スティックスリップ現象の予兆が発生した場合に、予兆検出ステップによって直ぐに予兆を検出しスティックスリップ現象発生の防止処置を行えるからである。
　また、予兆が発生し易い時点の分布である発生分布が狭範囲に収まるのであれば、荷重測定ステップと予兆検出ステップとをそれぞれ１回ずつ実行することとして、その発生分布が測定開始時点から測定終了時点までの間に入るように、荷重測定ステップの測定開始時点と測定終了時点を定めればよい。なお、荷重測定時間中に予兆が検出されたスティックスリップ現象が発生するまでの間にスティックスリップ現象発生の防止処置を行えるように、測定終了時点は抽伸を開始する時点に近づけることが望ましい。

　上記のようにして定めた測定開始時点と測定終了時点は、予め制御部６３に記憶させておく。抽伸機１が抽伸を開始した時点を測定開始時点と測定終了時点との計時の基準とする場合には、抽伸機１が抽伸を開始した時に、抽伸機１から抽伸開始信号を制御部６３に送信し、制御部６３は抽伸開始信号を受信したときを基準として測定開始時点と測定終了時点とをカウントするようにする。

　荷重演算部６１ｂは、歪ゲージ６１ａが測定したプラグ支持棒４の歪量からプラグ支持棒４に掛かる荷重を一定の時間間隔で演算する。そして、演算して得た荷重測定値を順次、周波数解析部６２ａに送信する。

　続いて、荷重測定ステップで得られた荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する（予兆検出ステップ）。
　荷重測定値に基づく予兆の検出は、例えば次のように行う。
　制御部６３は、周波数解析部６２ａに周波数解析を実行させる。具体的には、測定開始時点から測定終了時点までの間に荷重演算部６１ｂが周波数解析部６２ａに送信した荷重測定値の所定の周波数帯域についての周波数解析を実行させる。そして、判断部６２ｂは、周波数解析部６２ａによる周波数解析によって得られた周波数スペクトルのピーク強度が、所定の基準値を超えた場合にスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断する。

　周波数解析によって予兆を検出する場合、検出の精度を高めるために、測定開始時点から測定終了時点までの間である荷重測定時間は可能な限り短く定めることが望ましい。長い荷重測定時間と短い荷重測定時間とで同じ予兆を検出する場合に、短い荷重測定時間で検出する方が、周波数解析の対象とする全荷重測定値に対する予兆に関わる荷重測定値の割合が増えるからである。荷重測定時間は、例えば０．４秒以下に設定される。
　判断部６２ｂは、スティックスリップ現象の予兆が発生したと判断すると、予兆を検出したことを示す信号を制御部６３に送信する。

　図３は、予兆検出装置６（荷重測定部６１）で測定したプラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の荷重測定値の推移図の例である。横軸が抽伸時間（抽伸開始時点からの経過時間）を示し、縦軸がプラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の荷重を示す。この推移図は、下記の抽伸条件で得られた荷重測定値である。
（１）管材質：ベアリング鋼（ＳＵＪ２：ＪＩＳ　Ｇ　４８０５）
（２）抽伸前寸法：外径４５．００ｍｍ、肉厚５．９０ｍｍ、
（３）抽伸後寸法：外径３４．３０ｍｍ、肉厚５．２０ｍｍ、
（４）プラグ支持棒の外径：１９ｍｍ
（５）抽伸速度：４０ｍ／ｍｉｎ

　図３に示す例では、時間経過と共に、通常状態Ｌ１からスティックスリップ現象の予兆が発生している予兆状態Ｌ２に変わり、更にスティックスリップ現象が発生しているスティックスリップ現象発生状態Ｌ３に推移している。
　プラグ支持棒４に掛かる荷重は、通常状態Ｌ１では、変動幅が０．０１（ｔｆ）程度であるが、予兆状態Ｌ２になると、０．０５（ｔｆ）程度に少し大きくなり、スティックスリップ現象発生状態Ｌ３では、０．６（ｔｆ）程度に増大している。

　図４は、図３に示す荷重測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図である。図４（ａ）は、通常状態Ｌ１での荷重測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図であり、図４（ｂ）は、予兆状態Ｌ２での荷重測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図である。ここでの周波数解析にはフーリエ解析を用いている。

　周波数解析する周波数帯域の範囲は、プラグ支持棒４の外径、引張荷重、管Ｔの材質、管Ｔの抽伸前後の外径及び肉厚、抽伸速度等に応じて決まるが、管Ｔが鋼管である場合、例えば下限を１０Ｈｚ以上の範囲に設定し、上限を６００Ｈｚ以下の範囲に設定すればよい。これにより、予兆を検出することができる。
　本実施形態では、図４に示すように、周波数解析する周波数帯域の範囲Ｒは１０～１００Ｈｚとしている。１０～１００Ｈｚの範囲での周波数スペクトルのピーク強度Ｐは、図４（ａ）に示す通常状態Ｌ１では１００以下であるが、図４（ｂ）に示す予兆状態Ｌ２では２５０以上になっている。従って、ピーク強度の基準値を例えば１００に設定しておけば、予兆を容易に検出できる。

　制御部６３は、予兆を検出したことを示す信号を判断部６２ｂから受信すると、予兆を検出した旨を報知部６４に報知させる。
　このように、本実施形態では、プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重測定値に基づいて、スティックスリップ現象の予兆を検出することができる。

　次に、本発明と異なり、プラグ支持棒４に振動計を取り付け、この振動計によってプラグ支持棒４の抽伸方向の振動（加速度）を測定した場合について説明する。振動計としては、例えば特許文献１に記載されているのと同様のＡＥセンサーを用いることができる。
　図５は、振動計で測定したプラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の加速度の推移図の例である。横軸が抽伸時間（抽伸開始時点からの経過時間）を示し、縦軸がプラグ支持棒４に掛かる抽伸方向の加速度を示す。図５の推移図は、図３の場合と同じ抽伸条件で得られたものである。

　図５に示す例では、加速度は、通常状態Ｌ１の時に比べて、予兆状態Ｌ２の時に大きくなり、スティックスリップ現象発生状態Ｌ３の時に更に大きくなっている。しかしながら、この加速度測定値は、抽伸機１以外の振動源がない場合に得られたものである。他の振動源がある場合には、それらの振動の影響を受けるので、通常状態Ｌ１、予兆状態Ｌ２、スティックスリップ現象発生状態Ｌ３での加速度の差が小さくなる。従って、加速度の大きさからスティックスリップ現象発生前の予兆を検出するのは困難である。

　図６は、図５に示す加速度測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図である。図６（ａ）は、通常状態Ｌ１での加速度測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図であり、図６（ｂ）は、予兆状態Ｌ２での加速度測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルの図である。ここでの周波数解析にはフーリエ解析を用いている。

　周波数解析する周波数帯域の範囲Ｒは、前述した図４に示す荷重の場合と同じ１０～１００Ｈｚとしている。１０～１００Ｈｚの範囲での周波数スペクトルのピーク強度Ｐは、図６（ａ）に示す通常状態Ｌ１と、図６（ｂ）に示す予兆状態Ｌ２とで、大きな差が見られない。従って、加速度測定値を周波数解析した周波数スペクトルからスティックスリップ現象発生前の予兆を検出することも困難である。

　本実施形態において、制御部６３は、予兆検出部６２が予兆を検出すると、予兆を検出したことを示す予兆検出信号を抽伸機１に送信し、予兆検出信号を受信した抽伸機１が抽伸速度を低下させるような構成にしてもよい。
　すなわち、前述の予兆検出ステップにおいて判断部６２ｂがスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断すると、制御部６３は、抽伸機１に予兆検出信号を送信し、予兆検出信号を受信した抽伸機１は、抽伸速度を自動的に低下させる（速度低下ステップ）。
　また、予兆が検出されたときの報知部６４による報知によって、作業者が手動で抽伸速度を低下させるようにしてもよい。
　いずれにせよ、スティックスリップ現象の予兆を検出したときに抽伸速度を低下させるので、スティックスリップ現象を発生し難くすることができる。

　本実施形態では、スティックスリップ現象の予兆を、プラグ支持棒４に掛かる荷重の測定値を周波数解析して得られた周波数スペクトルのピーク強度に基づいて検出しているが、周波数解析を行わずに荷重測定値そのものに基づいて検出するようにしてもよい。例えば、図３に示すように、荷重測定値の変動幅が、通常状態Ｌ１のときに比べて予兆状態Ｌ２のときに大きくなるので、荷重測定値の変動幅の大きさに基づいて予兆を検出するようにしてもよい。具体的には、予兆検出部６２の判断部６２ｂに、スティックスリップ現象の予兆が発生したと判断する荷重測定値の変動幅の基準値を記憶させておき、荷重測定値の変動幅が基準値を超えたときにスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断部６２ｂが判断するようにすればよい。

　本実施形態で測定するプラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重には、鋼管を引っ張るキャリッジによる振動や周囲の他の設備による振動や工場建屋の振動が影響を与え難い。これは、管を引っ張るキャリッジや他の設備や工場建屋が振動すると、その振動によって、プラグ支持棒がその後端を固定している架台と共に振動し、プラグ支持棒全体が伸縮を伴わずに単に振動方向に変位するだけだからである。このように、キャリッジ等が振動しても、プラグ支持棒が伸縮しないので、プラグ支持棒中には、抽伸方向の荷重が発生しない。従って、プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重には、鋼管を引っ張るキャリッジによる振動や周囲の他の設備による振動や工場建屋の振動が影響を与え難い。
　また、本実施形態では、振動源であるプラグに直接繋がっているプラグ支持棒に掛かる荷重を測定しているので、スティックスリップ現象の発生前のプラグの小さな振動を検出することができる。
　以上に述べた理由により、スティックスリップ現象の発生前の予兆を、本発明の方法によって検出できると考えられる。
　特に、本実施形態のように、荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析し、得られる周波数スペクトルのピーク強度に基づいて予兆の発生を判断するようにすれば、予兆時のプラグの振動数以外の振動数を有するノイズに影響され難くなり、予兆の発生を精度よく判断し得ることが期待できる。

１・・・抽伸機
２・・・ダイス
３・・・プラグ
４・・・プラグ支持棒
６・・・予兆検出装置
６１・・・荷重測定部
６２・・・予兆検出部
６３・・・制御部
Ｔ・・・鋼管（管）

Claims

　ダイスと、該ダイス内に設けられたプラグと、該プラグを支持するプラク支持棒とを備えた抽伸機による管の冷間抽伸時に、スティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出方法であって、
　抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点から測定終了時点までの間、前記プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重を測定する荷重測定ステップと、
　前記荷重測定ステップで得られた荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出ステップとを含むことを特徴とするスティックスリップ現象の予兆検出方法。
　前記予兆検出ステップにおいて、前記荷重測定値を所定の周波数帯域について周波数解析し、得られた周波数スペクトルのピーク強度が所定の基準値を超えた場合にスティックスリップ現象の予兆が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載のスティックスリップ現象の予兆検出方法。
　請求項１又は２に記載の予兆検出方法によってスティックスリップ現象の予兆を検出したときに、前記抽伸機による管の抽伸速度を低下させることを特徴とする管の冷間抽伸方法。
　ダイスと、該ダイス内に設けられたプラグと、該プラグを支持するプラク支持棒とを備えた抽伸機によって管を冷間抽伸するときのスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出装置であって、
　抽伸を開始した後に、予め定めた測定開始時点から測定終了時点までの間、前記プラグ支持棒に掛かる抽伸方向の荷重を測定する荷重測定部と、
　前記荷重測部により測定した荷重測定値に基づいてスティックスリップ現象の予兆を検出する予兆検出部とを備えたことを特徴とするスティックスリップ現象の予兆検出装置。