WO2021059429A1 - 測定装置および測定システム - Google Patents

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WO2021059429A1
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rotating body
unit
distance
tubular member
measured
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マヘシュ プラージュワル トゥムクール
忠義 玉村
慎市郎 中村
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大和鋼管工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
    • B21D5/12—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined

Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring the outer shape of a product.
  • Patent Document 1 a work which is a tubular measurement object is fixed to an installation table, a plurality of distance sensors are arranged around the work, and the sensors are moved along the work to move the entire work. The technique for measuring the roundness outer shape of is described.
  • An object of the present invention is to provide a measuring device capable of detecting various defects in the outer shape of a tubular member at low cost.
  • the present invention defines a rotating body having a hollow portion for passing a tubular member to be transported in the axial direction, and a plurality of rotating bodies provided in the rotating body, each of which determines a distance to the tubular member during transportation.
  • a measuring device including a detection unit that repeatedly measures at the timing of the above and an output unit that outputs the distances measured by the plurality of detection units.
  • Example> As an example of manufacturing a final product by continuously welding from raw materials to generate a continuous tubular member and finally cutting it to a predetermined length, a steel strip or a steel pipe is used. The case where the present invention is applied at the time of manufacturing will be described.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an example of the entire process of manufacturing a product from raw materials.
  • the raw material RM which is a steel strip wound in a roll shape
  • the raw material RM which is a steel strip extending in a strip shape
  • the final product FR is prepared by cutting the product to a predetermined length.
  • the plating apparatus 901 plate the upper part of the steel strip, that is, the portion to be the inner surface of the steel pipe.
  • the roll forming apparatus 902 forms the steel strip moving on the transport path L into a tubular shape.
  • the welding device 903 joins the tubular end contact portions by welding.
  • the plating apparatus 904 plating the outer surface of the steel pipe.
  • the shaping device 905 applies a pressing force to the steel pipe in the radial direction by a plurality of roller pairs so that the outer diameter of the steel pipe is accurately within the standard tolerance and the cross section of the steel pipe is a perfect circle. , Mold.
  • the measuring device 100 inspects whether there is a problem in the shape of the steel pipe after molding.
  • the coating device 906 coats the surface of the steel pipe.
  • the drying device 907 dries the steel pipe.
  • the cutting device 908 cuts the steel pipe to a predetermined length.
  • the position where the measuring device 100 is provided in the above step is an example, and is arbitrary as long as it is after the step of the shaping device 905 and before the step of the cutting device 908. Further, the plating step may be omitted.
  • the structure of the measuring device 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 6. First, the structure on the front side (side of the rotating body 110) of the measuring device 100 will be mainly described with reference to FIG.
  • the measuring device 100 is installed on the transport path L of the steel pipe.
  • the measuring device 100 is formed with a hollow portion H for passing a tubular member that is conveyed in the axial direction.
  • the hollow portion H is preferably substantially circular, and as shown in FIG. 6, the diameter of the hollow portion H is designed to be at least larger than the diameter of the steel pipe to be measured so that the steel pipe PI can be inserted. There is.
  • the direction of the measuring device 100 with respect to the transport direction of the steel pipe may be either direction.
  • the base portion 120 is fixed to the transport path L using a predetermined jig (not shown).
  • the rotating shaft of the rotating body 110 is fixed so as to coincide with the shaft of the steel pipe. Since the central axis of the steel pipe may be shaken during transportation, it is not necessary to always maintain a state in which the rotating shaft and the central axis of the steel pipe to be transported are exactly aligned.
  • the measuring device 100 includes a rotating body 110 and a non-rotating base portion 120.
  • the rotating body 110 and the base portion 120 are rotatably joined to the stationary base portion 120 via a roller bearing 130.
  • the rotating body 110 includes a substantially disk-shaped base material 118 fixed to the outer peripheral surface of the roller bearing 130, and a distance sensor 111 (111-1, 111-2, 111-3) provided on the base material 118. It has a wireless transmission unit 112.
  • the radio transmission unit 112 and all distance sensors 111 are electrically connected.
  • Each distance sensor 111 is a distance sensor unit using a laser beam, and includes a pair of light emitting units 111a and a light receiving unit 111b.
  • Each distance sensor 111a irradiates a laser beam toward the center of the hollow portion H and receives the reflected light from the steel pipe to measure the distance to the target steel pipe.
  • the measurement method may be a time-of-flight method or a triangular distance measurement method. The measurement is repeatedly executed at a preset timing (sampling cycle).
  • Each distance sensor 111 supplies the acquired data to the wireless transmission unit 112.
  • a gear 119 is formed on the outer peripheral surface of the base material 118. By fitting the gear 119 with the gear 123, the rotational force in any one direction is permanently transmitted from the base portion 120 to the rotating body 110.
  • the wireless transmission unit 112 outputs the distance measured by each distance sensor 111.
  • the wireless transmission unit 112 has a short-range wireless transmission function such as Bluetooth (registered trademark), and transmits data acquired from the distance sensor 111 to the communication unit 124 at a predetermined timing.
  • the data transmitted to the communication unit 124 includes the identification information of each distance sensor 111, so that the data acquired by which distance sensor 111 in the communication unit 124 can be identified. This transmission may be executed each time data is received from the distance sensor 111, or may be collectively transmitted with the accumulation of a predetermined number of data as a trigger. Alternatively, it is transmitted every integral multiple of the sampling cycle.
  • the wireless transmission unit 112 transmits the information of the timing at which the measurement of each data is executed to the communication unit 124 in association with the measurement data.
  • the communication unit 124 it is sufficient that the distance data measured by each distance sensor 111 and the information indicating the time when each measurement is executed are associated with each other.
  • a ring-shaped electrode 115 is provided on the back surface side of the rotating body 110.
  • the ring-shaped electrode 115 is, for example, a copper ring, and is composed of a ring-shaped electrode 115a and a ring-shaped electrode 115b.
  • the rotating body 110 is a member for receiving power supply from the base unit 120 by coming into contact with the power supply unit 125 while rotating.
  • the electric power supplied from the base portion 120 to the rotating body 110 is supplied to each distance sensor 111 and the wireless transmission unit 112 via a power supply line (not shown) formed on the base material 118.
  • the base portion 120 includes a base material 129 fixed to the inner peripheral surface of the roller bearing 130, a power supply portion 125, a communication unit 124, a motor 122, and a gear 123.
  • the motor 122 and the power supply unit 125 are connected to a power source (not shown).
  • the power supply unit 125 has a terminal for supplying power to the base unit 120.
  • the output shaft of the motor 122 is connected to the rotating shaft of the gear 123.
  • the gear 123 fits with the gear 119 to rotate the rotating body 110.
  • the communication unit 124 is a communication module, receives the distance measured by each distance sensor 111 from the wireless transmission unit 112 together with information on the time when the measurement is performed, processes it as necessary, and processes the server device ( Transmit wirelessly or by wire (not shown).
  • the power supply unit 125 is a power supply circuit that supplies power to the rotating body 110 via the ring-shaped electrode 115.
  • each distance sensor 111 is provided at a position separated from the center of the hollow portion H by 120 degrees.
  • pedestals having the same shape as the mounting pedestal of the wireless transmission unit 112 are also provided at positions separated by 120 degrees.
  • FIG. 7 is a functional diagram of the measurement system 10 including the measurement device 100.
  • the measurement system 10 has a measurement device 100 and a server device 200 connected via a network 900.
  • the measuring device 100 includes a measuring unit 501, an output unit 502, a drive mechanism 503, a power supply mechanism 504, and a communication unit 505.
  • the measuring unit 501 is realized by the distance sensor 111.
  • the output unit 502 is realized by the wireless transmission unit 112.
  • the drive mechanism 503 is realized by the motor 122 and the gear 123.
  • the power supply mechanism 504 is realized by the power supply unit 125 and the ring-shaped electrode 115.
  • the communication unit 505 is realized by the communication unit 124.
  • the server device 200 is installed in a corner of a factory, for example, and is used by an administrator.
  • the server device 200 includes a communication unit 201, a storage unit 202, a calculation unit 203, and a display unit 204.
  • the communication unit 201 is, for example, a wireless LAN module and receives measurement data from the measurement device 100.
  • the storage unit 202 is a hard disk or a semiconductor memory, and stores a program executed by the calculation unit 203, a calculation algorithm referred to when the program is executed, a data table, learned data, and the like.
  • the calculation unit 203 determines the uniformity of the shape of the steel pipe based on the distance measured by each distance sensor 111 and the measured timing, which are realized by one or more processors and acquired from the measuring device 100. Preferably, the calculation unit 203 identifies the type of defect or abnormality occurring in the steel pipe based on the distance measured by each detection unit and the measured timing. Types of defects include, for example, deviation of the cross-sectional shape from a perfect circle, diameter size, dents, scratches, and cracks. It should be noted that the defect or abnormality does not have to be related to whether or not the product is established, and at least it is sufficient to determine whether or not the degree of deviation from the preset standard regarding the shape of the steel pipe can be tolerated. ..
  • the display unit 204 displays the determination result output by the calculation unit 203.
  • FIG. 8 is a diagram conceptually showing an example of the correspondence between the measurement data and the defect of the steel pipe.
  • the data obtained by each distance sensor 111 is superimposed and plotted with the horizontal axis as the measurement timing and the vertical axis as the measured value (distance from the sensor to the steel pipe). It is a thing. Although the data is actually discrete, it is represented here as a line for convenience. The data measured by each sensor is distinguished by the difference in line thickness.
  • each distance sensor 111 becomes one horizontal line.
  • defects non-uniformity
  • ellipticization cross-sectional deformation
  • the calculation unit 203 first performs a pretreatment on the measured data to remove the influence of the shake.
  • a characteristic correlation can be seen in the data measured by each sensor.
  • the data show that the locus of motion of the steel pipe in the plane of rotation shows regular vibrations around the axis of rotation.
  • the position of the steel pipe in the rotation plane is repeatedly measured by three sensors at predetermined time intervals, it is suddenly whether the displacement of the measured distance is due to the axial deviation motion of the steel pipe. It is possible to determine whether it is caused by the generated distortion.
  • the installation position of the measuring device 100 it is not necessary to move the installation position of the measuring device 100 with respect to the transport path L in the axial direction, and the overall shape of the tubular product can be measured regardless of the length of the pipe.
  • a continuous body such as an electric sewing pipe that is continuously welded
  • the inspection accuracy can be improved without lowering the production efficiency.
  • the cause can be identified as well as the type of defect as a result of analysis of the measurement data, it is possible to eliminate the cause, such as adjusting the equipment in the shaping process in the previous stage, while the production line is still in operation. Become.
  • the structure of the rotating body is simplified and lightweight by providing only the measuring device and the communication device on the rotating body side and providing the other functions on the non-rotating base portion. It is possible to reduce the manufacturing cost of the measuring device. Further, in the above embodiment, since a plurality of distance sensors rotate around the steel pipe for measurement, the comprehensiveness of the inspection is improved without providing a large number of sensors along the circumferential direction of the rotating body. For example, there is no risk of overlooking even a defect that is difficult to find in the method of fixing the position of the sensor in the circumferential direction of the tubular member, such as a scratch on a line generated parallel to the transport shaft.
  • the occurrence of a defect and its details (type) high accuracy are compared with the case where one sensor is rotated, for example. Can be detected.
  • both improvement of measurement accuracy and reduction of manufacturing cost of the measuring device can be achieved at a high level.
  • the object to be measured may have a finite length instead of a continuum. In that case, the length of the object to be measured does not matter.
  • the shape and material of the object to be measured are arbitrary.
  • the cross-sectional shape of the object to be measured may be an ellipse or a prism.
  • the cause of the problem does not matter.
  • it is sufficient that at least the presence or absence (non-uniformity) of deviation from the original shape (uniform outer shape) can be detected.
  • information indicating the degree or type of deviation (non-uniformity) (details of the state of the defect) is acquired.
  • the present invention can be applied even when the original shape is intentionally designed to be non-uniform (for example, a product whose cross-sectional shape changes at a predetermined cycle).
  • distance data indicating the original shape is acquired in advance as reference data, and by comparing the measured data with the reference data, the presence or absence of the above deviation, the degree of the deviation, and the content of the deviation are determined. do it.
  • This reference data may be derived theoretically, or the distance data obtained when the measuring object having a defect is measured by using a method such as statistical method or machine learning is accumulated. By analyzing it, it may show a feature amount indicating a defect.
  • the measuring device has a rotating body having a hollow portion for passing a tubular member to be conveyed in the axial direction, and a plurality of rotating bodies provided in the rotating body, each of which determines the distance to the tubular member being conveyed. It suffices to include a detection unit that repeatedly measures at a predetermined timing and an output unit that outputs the distances measured by the plurality of detection units.
  • the measuring device 100 may have the function of the server device 200.
  • a control board including a processor and a memory having a function mounted on the arithmetic unit 203 is provided on the base material 129.
  • a rotating body having a hollow portion for passing a tubular member to be conveyed in the axial direction and a plurality of distances to the tubular member provided in the rotating body and being conveyed are determined. It suffices to include a detection unit that repeatedly measures at the timing of the above, and a calculation unit that determines the shape of the tubular member based on the distance measured by each detection unit and the measured timing.

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Abstract

測定装置（１００）は、軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部（H）を有する回転体（１１０）と、前記回転体に複数設けられ、各々、搬送中の前記管状部材までの距離を所定のタイミングで繰り返し計測する検出部（１１１）と、前記複数の検出部にて計測された距離を出力する出力部（１１２）とを備える。

Description

測定装置および測定システム
　本発明は、製品の外形を計測する技術に関する。
　鋼管など、工業製品によっては、原料から連続的に成型され、最終工程で所定のサイズに切断されるものがある。このような製品についても、いずれかの工程において、規格通りの外形（径や真円度が一様である状態）となっているかについての検査は必要である。
　この点に関し、例えば特許文献１には、管状の測定対象物であるワークを設置台に固定し、ワークの周囲に複数の距離センサを配置し、センサをワークに沿って移動させることでワーク全体の真円度外形を測定する技術が記載されている。
特開２０１８－１６５６８８号公報
　例えば上述のセンサを搬送方向の異なる位置に複数設置することにより、搬送中に製品の形状や外径を測定することは、原理的には可能である。しかし、測定精度を上げるためにはセンサの数を増やす必要がある。これにより、測定装置の製造コストが上昇する、加えて、発生し得る歪みや変形といった不具合には多くの態様があるところ、センサの配置の如何によっては検出が困難な不具合がある。
　本発明は、低コストで、管状部材の外形上の種々な不具合を検出することができる測定装置を提供することを目的とする。
　本発明は、一の態様において、軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部を有する回転体と、前記回転体に複数設けられ、各々、搬送中の前記管状部材までの距離を所定のタイミングで繰り返し計測する検出部と、前記複数の検出部にて計測された距離を出力する出力部とを備える測定装置を提供する。
　本発明によれば、低コストで、管状部材の外形上の種々な不具合を検出することができる。
原料から製品を製造する工程全体の概念図。 測定装置１００の外観斜視図（正面側）。 測定装置１００の外観斜視図（背面側）。 測定装置１００を搬送路Ｌの上方からみた図。 測定装置１００を正面（回転平面に垂直な方向から）みた図。 測定装置１００の使用状態を示す図。 測定システム１０の機能ブロック図。 測定データと鋼管の外形上の不具合の対応関係を示す例。
＜実施例＞
　以下では、原材料から連続的に溶接されることにより連続体となった管状部材を生成し、最終的に所定の長さで切断することによって最終製品を製造する一例として、鋼帯材ら鋼管を製造する際に本発明を適用した場合を説明する。
　図１は、原材料から製品を製造する工程全体の一例の概念図である。この製造工程は、ロール状に巻かれた鋼帯材である原材料ＲＭを引き出して搬送路Ｌに導き、帯状に延在する鋼帯材である原材料ＲＭに対して複数の工程の処理を連続的に行い、最終的に所定の長さに切断することによって、最終製品ＦＲを作成するというものである。
　具体的には、まずメッキ装置９０１が鋼帯材の上部、即ち鋼管内面となる部分をメッキする。続いて、ロール成型装置９０２が、搬送路Ｌ上を移動する鋼帯材を管状に成形する。続いて、溶接装置９０３が、管状に成形した両端接触部を溶接にて接合を行う。続いて、メッキ装置９０４が、鋼管の外面をメッキする。続いて、整形装置９０５が、複数のローラ対によって鋼管に径方向に押圧力を加えることより、鋼管の外径を精度よく規格公差内となるようにかつ鋼管の断面が真円となるように、成型する。続いて、測定装置１００が、成型後の鋼管形状に問題がないか検査する。続いて、コーティング装置９０６が鋼管表面をコーティングする。続いて、乾燥装置９０７が鋼管を乾燥させる。続いて、切断装置９０８が鋼管を所定の長さに切断する。
　なお、上記工程において測定装置１００を設ける位置は一例であって、整形装置９０５の工程より後で切断装置９０８の工程の前であれば、任意である。また、メッキ工程は省略しても構わない。
　図２～図６を用いて、測定装置１００の構造を説明する。まず、主に図２を参照して、測定装置１００の前面側（回転体１１０の側）の構造を中心に説明する。測定装置１００は、鋼管の搬送路Ｌ上に設置される。
　測定装置１００には、軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部Ｈが形成される。中空部Ｈは、好ましくは略円形であり、図６に示すように、中空部Ｈの径は、鋼管ＰＩが挿通できるように、少なくとも測定対象の鋼管の直径よりも大きくなるように設計されている。なお、鋼管の搬送方向に対する測定装置１００の向きはどちらの方向であってもよい。
　ベース部１２０は、所定の治具（図示せず）を用いて搬送路Ｌに対して固定される。好ましくは、図４に示すように、回転体１１０の回転軸が鋼管の軸と一致するように固定される。なお、搬送中に鋼管の中心軸はぶれる場合があるので、回転軸と搬送される鋼管の中心軸とが正確に一致した状態が常に保たれている必要はない。
　測定装置１００は、回転体１１０と回転しないベース部１２０とからなる。回転体１１０およびベース部１２０は、ローラベアリング１３０を介して、静止しているベース部１２０に対して回転体１１０が回転可能に接合されている。
　回転体１１０は、ローラベアリング１３０の外周面に固定された略円板状の基材１１８と、基材１１８上に設けられた距離センサ１１１（１１１-１、１１１-２、１１１-３）と無線送信ユニット１１２とを有する。無線送信ユニット１１２と全ての距離センサ１１１は電気的に接続されている。
　各距離センサ１１１は、レーザ光を用いた距離センサユニットであって、一対の発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂを含む。各距離センサ１１１ａは、レーザ光を中空部Ｈの中心へ向かって照射し、鋼管からの反射光を受信することで対象物である鋼管までの距離を測定する。測定方式としては、タイム・オブ・フライトでも三角測距方式でもよい。測定は、予め設定したタイミング（サンプリング周期）で繰り返し実行される。各距離センサ１１１は、取得したデータを、無線送信ユニット１１２へ供給する。
　基材１１８の外周面には歯車１１９が形成されている。歯車１１９は、歯車１２３と嵌合することで、ベース部１２０から回転体１１０に任意の一方向への回転力が永続的に伝達される。
　無線送信ユニット１１２は、各距離センサ１１１にて計測された距離を出力する。具体的には、無線送信ユニット１１２はBluetooth（登録商標）などの近距離無線送信機能を有し、所定のタイミングで、距離センサ１１１から取得したデータを通信ユニット１２４へ送信する。通信ユニット１２４へ送信されるデータには、各距離センサ１１１の識別情報が内包され、通信ユニット１２４においてどの距離センサ１１１にて取得したデータなのかが識別できるようになっている。
　この送信は、データを距離センサ１１１から受信する度に実行されてもよいし、所定数のデータがため込まれたことをトリガとして一括して送信してもよい。あるいは、サンプリング周期の整数倍の期間ごとに送信される。この場合、無線送信ユニット１１２は、各データの測定が実行されたタイミングの情報を測定データと対応付けて通信ユニット１２４に送信する。要するに、通信ユニット１２４において、各距離センサ１１１にて測定された距離のデータと各測定が実行された時点を示す情報とが対応付けられるようになっていればよい。
　続いて、主に図３を参照して、測定装置１００の背面側の構造を中心に説明する。回転体１１０の背面側にはリング状電極１１５が設けられる。リング状電極１１５は、例えば銅のリングであり、リング状電極１１５ａおよびリング状電極１１５ｂからなる。回転体１１０は回転しながら電力供給部１２５と接触することにより、ベース部１２０から電力の供給を受けるための部材である。ベース部１２０から回転体１１０に供給された電力は、基材１１８に形成された図示せぬ電源線を介して、各距離センサ１１１および無線送信ユニット１１２へ供給される。
　ベース部１２０は、ローラベアリング１３０の内周面に固定された基材１２９と、電力供給部１２５、通信ユニット１２４、モータ１２２、歯車１２３を有する。モータ１２２及び電力供給部１２５は図示せぬ電源に接続される。電力供給部１２５は、ベース部１２０へ電力を供給するための端子を有する。モータ１２２は、出力軸が歯車１２３の回転軸と接続される。歯車１２３は、歯車１１９と嵌合して、回転体１１０を回転させる。通信ユニット１２４は通信モジュールであって、各距離センサ１１１にて計測された距離を、計測が行われた時間に関する情報とともに無線送信ユニット１１２より受信し、必要に応じて加工して、サーバ装置（図示せず）に無線又は有線で送信する。
　電力供給部１２５は、電源供給回路であって、リング状電極１１５を介して回転中の回転体１１０へ電力を供給する。
　図５に示すように、各距離センサ１１１は中空部Ｈの中心からそれぞれ１２０度隔てられた位置に設けられる。同様に無線送信ユニット１１２の取り付け台座と同様の形状の台座も、各々１２０度隔てられた位置に設けられる。これにより、回転体１１０の重心が可能な限り回転中心に一致し、回転が安定する。
　図７は、測定装置１００を含む測定システム１０の機能図である。測定システム１０は、ネットワーク９００を介して接続された測定装置１００とサーバ装置２００とを有する。測定装置１００は、測定部５０１と、出力部５０２と、駆動機構５０３、と電力供給機構５０４、と通信部５０５とを含む。測定部５０１は距離センサ１１１によって実現される。出力部５０２は無線送信ユニット１１２によって実現される。駆動機構５０３は、モータ１２２および歯車１２３によって実現される。電力供給機構５０４は、電力供給部１２５およびリング状電極１１５によって実現される。通信部５０５は通信ユニット１２４によって実現される。
　サーバ装置２００は、例えば工場の一角に設けられ、管理者によって使用される。サーバ装置２００は、通信部２０１と記憶部２０２と演算部２０３と表示部２０４とを含む。
　通信部２０１は、例えば無線ＬＡＮモジュールであって、測定装置１００から測定データを受信する。記憶部２０２は、ハードディスクや半導体メモリであって、演算部２０３にて実行されるプログラム、当該プログラムの実行にともなって参照される演算アルゴリズム、データテーブル、学習済みデータ等が記憶される。
　演算部２０３は、１以上のプロセッサによって実現され、測定装置１００から取得した、各距離センサ１１１にて計測された距離および計測されたタイミングに基づいて、鋼管の形状の一様性を判定する。好ましくは、演算部２０３は、各検出部にて計測された距離および計測されたタイミングに基づいて、鋼管に生じている不具合ないし異常の種類を特定する。不具合の種類には、例えば、断面形状の真円からのずれ、径のサイズ、凹み、傷、割れ、が含まれる。なお、不具合や異常というのは、製品として成立する否かと関係している必要はなく、少なくとも、鋼管の形状に関して予め設定した基準からのずれの程度が許容できるか否かが判定されればよい。
　表示部２０４は、演算部２０３にて出力された判定結果を表示する。
　図８は、測定データと鋼管の不具合の対応関係の一例を、概念的に示す図である。同図（ａ）～（ｅ）は、それぞれ、横軸を測定したタイミング、縦軸を測定値（センサから鋼管までの距離）として、各距離センサ１１１にて得られたデータを重ねてプロットしたものである。なお、実際にはデータは離散的であるが、ここでは便宜上、線として表している。各センサにて測定されたデータは線の太さの違いで区別している。
　仮に、搬送中に鋼管の中心軸が全くぶれないとすると、鋼管の断面が完全に真円で径が一様であれば、各距離センサ１１１が示すグラフは一本の水平線となる。ところが、鋼管に凹み、傷、径の（絞り）、割れ、断面の変形（楕円化）といった不具合（非一様性）が発生すると、計測される距離に変化が生じる。この際、３つのグラフにおけるずれの絶対値やずれの発生のタイミング（位相の違い）を解析すれば、どのような種類の異常なのかを特定することが可能である。例えば同図（ｂ）のように、真円を保ったまま径のサイズが変化するタイプの不具合の場合は、距離の増加が上に凸の山として現れ、且つそれぞれの山は重なることにある。一方、同図（ｃ）や（ｄ）のように、鋼管の軸方向に沿って形状の異常が発生するような場合は、それぞれピーク位置が異なるシャープな山が観測されることになる。
　また、同図（ａ）に示すように、鋼管に凹みが発生している場合は、幅が広い山が観測されることになる。
　また、同図（ｅ）に示すように、断面が一様な楕円の場合、振幅および周期が等しいが位相がそれぞれ異なる３つのグラフが得られる。
　なお、このようなグラフの特徴は、搬送速度、回転速度、および測定データのサンプリング周期に依存する。従って、上述の例はあくまで一例である。
　なお、搬送中の鋼管の中心軸のぶれが測定データに与える影響が無視できない場合、演算部２０３は、まず、測定したデータに対して軸ぶれの影響を除去する前処理を行うことが好ましい。ここで、鋼管の軸ぶれ運動（回転平面内の運動）が発生した場合、各センサにて測定されたデータには、特徴的な相関関係が見られる。典型的には、データは、回転平面内における鋼管の運動の軌跡が、回転軸を中心とする規則的な振動を示す。上記実施例においては、３つのセンサによって回転平面内の鋼管の位置を所定の時間間隔で繰り返し計測するので、測定した距離の変位が鋼管の軸ぶれ運動に起因したものであるのか、突発的に発生した歪みに起因したものであるのかを判別することが可能である。
　上記実施例においては、搬送路Ｌに対する測定装置１００の設置位置を軸方向に移動するといった必要がなく、管の長さによらず、管状製品の全体形状を測定することができる。とりわけ、連続溶接される電縫管のような連続体の場合、製造されるラインを定期的に停止するといった必要がない。その結果、生産効率を落とさずに検査精度を上げることができる。製造ライン稼働中に不具合が検出されたとしても、その時のみ製造ラインを止めればよい。あるいは、測定データの解析の結果、不具合の種類だけでなくその原因が特定できる場合は、製造ラインを稼働させたまま、前段の整形工程の装置の調整など、その原因を除去することも可能となる。
　また、上記実施例においては、回転体側には電源等を設けず、測定装置および通信装置のみを設け、それ以外の機能は回転しないベース部に設けたことで、回転体の構造を簡略かつ軽量化することができる、測定装置の製造コストを低減することができる。
　また、上記実施例においては、鋼管の周囲を複数の距離センサが回転しながら計測するので、回転体の周方向に沿って多数のセンサを設けることなく、検査の網羅性が向上する。例えば、搬送軸に平行に発生した線上の傷など、管状部材の周方向におけるセンサの位置を固定する方式では発見し辛い不具合であっても、見過ごす虞がない。
　また、上記実施例においては、センサを複数設けるので、３つのデータの位相の違いを解析することにより、例えば一つのセンサを回転させる場合に比べて、不具合の発生やその詳細（種類）高精度に検出することができる。特に、測定された距離の変化が、搬送中の鋼管の動きに起因するものなのか形状の歪みに起因するものなのかを高精度で分離することができる。
　この際、センサの数を３とすることで、計測精度の向上と計測装置の製造コストの低減が高次元で両立する。
　＜その他の実施例＞
　測定対象物は連続体でなく有限の長さを有するものでも構わない。その場合、測定対象物の長さは問わない。また、測定対象物の形状や材質は任意である。例えば、測定対象物の本来あるべき断面形状は楕円や角柱であってもよい。また、不具合が生じる原因は問わない。
　要するに、本発明において、本来あるべき形状（一様の外形）からのずれの有無（非一様性）が少なくとも検出できればよい。好ましくは、更に、ずれ(非一様性)の程度あるいは種類（不具合の状態の詳細）を示す情報を取得する。よって、例えば、本来の形状が意図的に非一様に設計された製品（たとえば所定の周期で断面形状が変化するような製品）である場合であっても、本発明を適用することが可能である。具体的には、本来あるべき形状を示す距離データを参照データとして予め取得しておき、測定したデータと参照データとを比較することにより、上記ずれの有無、ずれの程度、ずれの内容を判定すればよい。この参照データは、理論的に導かれるものでもよいし、統計的手法や機械学習等の手法を用いて、不具合が生じている測定対象物を測定した際に得られた距離データを蓄積して解析することによって、不具合を示す特徴量を示すものであってもよい。
　回転機構や電源供給機構については、上述した機構以外のものを採用することが可能である。例えば、転がり軸受け以外の摺動機構を備えてもよい。距離センサ１１１の数は３に限定されない。２であってもよいし、４以上であってもよい。ただし、各距離センサ１１１は回転平面上で中心軸から等角度に設けられることが好ましい。
　要するに、本発明に係る測定装置は、軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部を有する回転体と、前記回転体に複数設けられ、各々、搬送中の前記管状部材までの距離を所定のタイミングで繰り返し計測する検出部と、前記複数の検出部にて計測された距離を出力する出力部とを備えていればよい。
　サーバ装置２００の機能を測定装置１００に持たせてもよい。具体的には、基材１２９上に、演算部２０３に機能を実装したプロセッサおよびメモリを含む制御基板を設ける。
　要するに、本発明に係る測定システムは、軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部を有する回転体と、前記回転体に複数設けられ、搬送中の前記管状部材までの距離を、所定のタイミングで繰り返し計測する検出部と、各検出部にて計測された距離および計測されたタイミングに基づいて、前記管状部材の形状を判定する演算部とを備えていればよい。
１０・・・測定システム、１００・・・測定装置、２００・・・サーバ装置、１１０・・・回転体、１２０・・・ベース部、１１１・・・距離センサ、１１２・・・無線送信ユニット、１１５・・・リング状電極、１３０・・・ローラベアリング、１１８・・・基材、１１９・・・歯車、１２５・・・電力供給部、１２４・・・通信ユニット、１２２・・・モータ、１２３・・・歯車、１２９・・・基材、Ｈ・・・中空部、Ｌ・・・搬送路、９００・・・ネットワーク、５０１・・・測定部、５０２・・・出力部、５０３・・・駆動機構、５０４・・・電力供給機構、５０５・・・通信部、２０１・・・通信部、２０２・・・記憶部、２０３・・・演算部、２０４・・・表示部、９０１・・・メッキ装置、９０２・・・ロール成型装置、９０３・・・溶接装置、９０４・・・メッキ装置、９０５・・・整形装置、９０６・・・コーティング装置、９０７・・・乾燥装置、９０８・・・切断装置

Claims (8)

  1. 　軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部を有する回転体と、
    　前記回転体に複数設けられ、各々、搬送中の前記管状部材までの距離を所定のタイミングで繰り返し計測する検出部と、
    　前記複数の検出部にて計測された距離を出力する出力部と
    　を備える測定装置。
  2. 　前記検出部は、回転平面内において略１２０度ずつ隔てた位置に設けられた３つのレーザ距離センサである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  3. 　前記管状部材は連続溶接される鋼管である
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
  4. 　前記回転体に駆動力を伝達する機構と、前記検出部および前記出力部に電力を供給する機構と、通信部と、を有するベース部を更に備え、
    　前記出力部は、前記回転体に設けられ、計測した距離を無線によって前記通信部に送信する
    　ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の測定装置。
  5. 　前記通信部は、各検出部において計測された距離を、計測が行われたタイミングに関する情報とともに、サーバ装置に送信する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
  6. 　軸方向に搬送される管状部材を通すための中空部を有する回転体と、
    　前記回転体に複数設けられ、搬送中の前記管状部材までの距離を、所定のタイミングで繰り返し計測する検出部と、
    　各検出部にて計測された距離および計測されたタイミングに基づいて、前記管状部材の形状の一様性を判定する判定部と
    　を備える測定システム。
  7. 　前記判定部は、各検出部にて計測された距離および計測されたタイミングに基づいて、前記管状部材に生じている不具合の種類を特定する、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の測定システム。
  8. 　前記不具合の種類には、断面形状の真円からのずれ、径のサイズ、凹み、傷、割れ、が含まれる
    　ことを特徴とする請求項７に記載の測定システム。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62140316U (ja) * 1986-02-25 1987-09-04
JP2001033233A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 管状および棒状被検査物の検査方法
JP2017181224A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接鋼管の真円度測定方法および真円度測定装置
US20190017809A1 (en) * 2016-07-12 2019-01-17 U. S. Steel Tubular Products, Inc. Methods and systems for measurement and inspection of tubular goods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62140316U (ja) * 1986-02-25 1987-09-04
JP2001033233A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 管状および棒状被検査物の検査方法
JP2017181224A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接鋼管の真円度測定方法および真円度測定装置
US20190017809A1 (en) * 2016-07-12 2019-01-17 U. S. Steel Tubular Products, Inc. Methods and systems for measurement and inspection of tubular goods

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