JPS5839284B2 - 管形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製管ライン上にある鋼管を、製管ラインからは
ずすことなく鋼管の任意の部分の周長、肉厚等を自動測
定しえる装置に関する。

製管ラインにおいては、成品の管端となるべき切断予定
部の肉厚寸法等を測定する作業工程がある。

従来、これらの寸法測定は光学式、放射線式もしくは機
械式またはこれらの組合せの方法によって行われていた
が、このような測定方法は装置が複雑になり測定精度も
十分なものかえられなかった。

本発明の目的は、被測定鋼管を製管ラインからはずすこ
となく、各種の寸法測定を精度よく自動的になしえる装
置を得ることによって、従来の測定手段における欠点を
排除させることにある。

本発明の装置における各構成要素を大別すると、被測定
鋼管の外周面に係合する１対の超音波検出部と、該超音
波検出部を水平方向の対向位置で対称移動自在に保持す
る幅調整機構と、該幅調整機構の上下方向の位置を調整
する昇降調整機構と、該昇降調整機構を支持する支持機
構と、前記超音波検出部からの検出信号を電気的に処理
する測定回路とからなる。

本発明の装置においては、前述した幅調整機構と昇降調
整機構とによって検出部を被測定鋼管の適正位置、すな
わち鋼管の直径上に正しく対向させる心出し構成をとっ
ている。

このような心出し構成として、本発明の装置では機械式
のものと電気機器を利用した電気−機械式のものとを採
用している。

さらに、装置本体の支持機構としては製管ライン上の最
適位置に装置本体を固定するものと、この最適位置付近
で装置本体を移動できるようにするものとがある。

これらの機構は必要に応じて任意に組合せることができ
るが、代表的な２つの実施例について以下に図面を参照
しながら説明する。

第１図から第４図に示す第１の実施例は、電気−機械式
の心出し機構と、装置本体を固定する機構とを用いるも
のであって、被測定鋼管Ｐの外周面に係合し、かつ、各
保合箇所の接触圧を検知するロード・セル１４３を備え
た１対の超音波検出部１と、超音波検出部１を水平方向
の対向位置に保持する１対の支持アーム２１とおよび１
対の支持アーム２１を水平方向に対称移動させる差動ね
じ部材２１．２２とを備えた幅調整機構２と、幅調整機
構２を上下させるねじ部材３２を備えた昇降調整機構３
と、昇降調整機構を製管ライン上の所定位置に固定支持
する支持枠体４と、超音波検出部１からの検出信号を電
気的に処理する測定回路６とからなる。

一方、第５図から第７図に示す第２の実施例は、機械式
の心出し機構と装置本体を移動自在に支持する機構とを
用いるものであって、被測定鋼管Ｐの外周面に弾性的に
係合させる１対の空圧シリンダ１３ａを備えた超音波検
出部１ａと、超音波検出部１ａを水平方向の対向位置に
保持する支持アーム２１ａとおよび超音波検出部１ａを
水平方向に対称移動させる差動ねじ部材１５ａ、１３１
ａとを備えた幅調整機構２３と、幅調整機構２ａを上下
させる空圧シリンダ３２ａを備えた昇降調整機構３３と
、昇降調整機構３ａを製管ライン上の所定位置付近で移
動自在に支持する支持機構４ａと、超音波検出部１ａか
らの検出信号を電気的に処理する測定回路６（第４図）
とからなる。

まず、第１の実施例について第１図から第４図を参照し
て説明する。

第１図に示すように、本実施例の超音波検出部１におけ
る検出素子１１としては、例えば超音波探触子を用い、
素子ホルダ１２によって支持パイプ１３の先端に支持さ
せてあって、左右の検出部は全くの対称構造になされて
いる。

検出部には、検出素子１１に至近の上下位置にそれぞれ
配置される案内ローラ１４１を有する当接ガイド１４を
設けである。

この当接ガイド１４は支持パイプ１３にスプライン係合
になされていて、パイプ１３の円周方向には摺動されず
軸方向だけに摺動できるようになっており、ばね１５の
反力によって常に検出端方向へ抑圧傾向が付されている
。

上下２つの案内ローラにおける係合先端の位置は全く同
じであって、この２つの案内ローラが同じ圧力で被測定
鋼管Ｐに接触した時検出素子１１の検出端が鋼管の軸心
方向に整合する状態となるようにしである。

このため、第３図に示すように後述する昇降調整機構３
と関連して動作するように、案内ローラ１４１の軸受部
にはスプリング１４２をかいしてロード・セル１４３を
内装し、上下１対の案内ロール１４１に加わる接触荷重
を外部へ導出して検出できるようにしである。

超音波検出部１は幅調整機構２の、支持アーム２１の先
端に装着されている。

支持アーム２１は超音波検出部１と同様に左右が対称構
造で組合わされ、上部の支持端側は、幅調整ホルダ２２
に対して左右がそれぞれ逆ねじ（右ねじおよび左ねじ）
で螺装されていて差動ねじ部材を構成する。

第２図に示すように、支持アーム２１の自由端は平行に
間隔をあけて昇降ブロック３１に出入するガイド軸２４
にそれぞれ連結されている。

幅調整ホルダ２２は、それ自体が回転可能に昇降ブロッ
ク３１に保持され、幅調整ハンドル２３の操作によって
回転され、これによって逆ねじ嵌合されている左右１対
の支持アーム２１をそれぞれ反対方向へ対称移動（差動
ねじ作用）させ、左右１対の超音波検出部１が中央部に
形成する検出幅を拡縮調整できるようになっている。

幅調整誤差は、ばね１５によって吸収・相殺される。

昇降調整機構３の昇降ブロック３１は、重心部を支える
１本のねじ軸３２によって上下の位置調整を可能に支持
され、また、第２図に示すように、コーナ部の２箇所に
はガイド軸３３を起設してあって、昇降動作が安定して
行えるようになっている。

ねじ軸３２には比較的大きな荷重が懸加されるので、角
ねじの太軸が用いてあり、支持枠体４の天井部４１に設
けた傘歯車３４のめねじ３４１に螺装され、昇降用ハン
ドル３５の操作によって昇降調整できるようにしである
。

本装置の超音波検出部に用いる超音波探触子の媒質とし
ては水が使用されるため、昇降ブロック３１、幅調整ホ
ルダ２２、支持アーム２１、支持パイプ１３にそれぞれ
媒質通路３１１．２１１ 。

１３１を設け、媒質供給系５から送られる水を検出素子
１１へ供給できるようにしである。

次に、第１の実施例の装置の動作を説明する。

まず、幅調整ハンドル２３の操作によって、被測定鋼管
Ｐの公称外径に合せて超音波検出部１の検出幅を予め設
定する。

この幅設定は各種の長さゲージを使用して行う。

次に、昇降用ハンドル３５を操作し、昇降ブロック３１
を下降させて、左右１組の超音波検出部１を、鋼管の直
径方向の線上に相当する位置に整合させる。

超音波検出部に設けた案内ローラ１４１にはそれぞれロ
ード・セル１４３が内装してあり、第４図に示すように
、各ローラ１４１にかかる接触荷重はそのまま制御回路
６１に導入されるため、左右それぞれの超音波検出部に
おいて、上下のローラにおけるロード・セルの検出荷重
が平衡した時が、検出素子１１の正しい係合位置である
と判断され、制御回路６１が始動信号を発し、その位置
で高さ調整が完了する。

測定に際しては被測鋼管Ｐを回転させ、それぞれの検出
素子１１から超音波を発射し、鋼管の外表面からの反射
波Ｂ１．Ｂ’１および管内表面からの反射波Ｂ２．Ｂ’
２を送受信回路６２によって受信し、これを記憶・表示
回路６３において表示し、これをＡ／Ｄ変換器６４によ
って数値変換したのち、その反射往復時間を演算回路６
５で計算し、管径および肉厚値の測定結果を記録表示機
６６に表示させる。

演算回路６５には被測定鋼管の公称外径や外径上下限値
、肉厚上下限値および検出素子間隔りなどを予め設定し
であるため、鋼管の外径りは、 Ｄ ＝ Ｌ （１１＋１３２ ） によって得ることができ、また、肉厚Ｔはｔｌ、ｔ２か
ら直接知ることができる。

検出素子１１の位置設定誤差の微調整は次のようにして
も行うことができる。

被測定鋼管Ｐの水平直径方向に関する検出素子の位置設
定誤差は支持パイプ１３に装着したばね１５によって吸
収・相殺される。

被測定鋼管Ｐの垂直直径方向に関する検出素子の位置設
定誤差は、第４図に概略的に示すメモリースコープのス
クリーン８ａ、８ｂ上に現われるパルス高さ、幅、間隔
等を測定者が観察しながら、ハンドル３５の回転を微調
整することによって調節される。

次に、第２の実施例について第５図から第１図を参照し
て説明する。

本実施例における超音波検出部１ａは、第１の実施例；
こおける超音波検出部１と実質的には同じである。

第５図および第１図に示すように、検出素子１１ａを支
持する素子ホルダ１２ａは空圧シリンダ１３ａの一端に
固定される。

空圧シリンダ１３ａの縮径部の外周にはねじ１３１ａが
切られていて、これに内面にめねじが切られ外面にウオ
ーム・ギヤが切られたウオーム・ホイール１５ａが装着
される。

これらの部材が差動ねじ部材を構成する。

ウオーム・ホイール１５ａは、回動はするが軸方向の移
動は拘束されるように後述する幅調整機構２ａの支持ア
ーム２１ａに保持される。

空圧シリンダ１３ａのピストン・ロッド１３２ａは、シ
リンダの縮径部の内部を貫通し、その先端に案内ローラ
１４１を保持する当接ガイド１４ａが固定されている。

超音波探傷用の媒質として水が媒質供給系５から素子ホ
ルダ１２ａ内に供給される。

幅調整機構２ａはほぼアーチ形状をした支持アーム２１
ａと、駆動傘歯車２２ａと、１対の従動傘歯車２４ａと
、１対の連結棒２５ａと、１対のウオーム２６ａとから
できている。

支持アーム２１ａの中央部は、第５図に最もよく示すよ
うに、後述する昇降調整機構３３の空圧シリンダ３２ａ
のピストン・ロッド３２１ａに連結され、また、支持ア
ーム２１ａの両端部には前述した超音波検出部１ａが装
着される。

支持アーム２１ａの端部において前述のウオーム・ホイ
ール１５ａを回動自在に支持するとともに空圧シリンダ
１３ａを回動はさせずに軸方向に滑動自在に支持する。

連結棒２５ａの上端には従動傘歯車２４ａが取り付けら
れ、また、下端にはウオーム２６ａが設けられる。

幅調整ハンドル２３ａは支持アーム２１ａの中央部に回
動自在に支持され、幅調整ハンドル２３ａの回転中心軸
２３１ａに駆動傘歯車２２ａが固定される。

駆動傘歯車２２ａには１対の従動傘歯車２４ａがかみ合
い、また、ウオーム２６ａはウオーム・ホイル１５ａに
かみ合う。

したがって、幅調整ハンドル２３ａを回すことによって
、１対の空圧シリンダ１３ａが被測定鋼管Ｐの軸心に関
して左右対称に移動されること（差動ねじ作用）になる
。

第５図に示すように、昇降調整機構３３は、空圧シリン
ダ３２ａと、台車３４ａとからできている。

空圧シリンダ３２ａは台車３４ａに固定され、空圧シリ
ンダ３２ａのピストン・ロッド３２１ａの先端が支持ア
ーム２１ａの中央部に連結されている。

台車３４ａの両端には車輪３４１ａが回転自在に取り付
けられていて、後述する支持機構４ａのレール４１ａに
係合する。

支持機構４ａは、第５図に示すように、上下左右に平行
に間隔をあけた１組のレール４１ａからなり、製管ライ
ン上の所定の場所に設置される。

図示するように、上下１対の１・−ル４１ａが車輪３４
１ａを上下から挾み付けて支持するので、車輪３４１ａ
がレール４１ａから浮き上がることはない。

第２の実施例の装置の動作について説明する。

まず、被測定鋼管の各種寸法範囲に対応して数種類の測
定ユニットをあらかじめ準備しておく。

この測定ユニットは支持アーム２１ａに超音波検出部１
ａを前述したように装着したものからできている。

被測定鋼管の公称寸法にもとづいて適当な測定ユニット
を選定し、空圧シリンダ３２ａのピストン・ロッド３２
１ａに取り付け、高さ位置を概略調節しておく。

次に、幅調整ハンドル２３ａをまわし、超音波検出部１
ａの水平方向の対向間隔を概略調節しておく。

このようにして、概略的に心出しの準備の整った測定装
置を移動させて、測定位置に待機している被測定鋼管Ｐ
に係合させる。

心出しの微調整は、空圧シリンダ１３ａ１および３２ａ
を同時に作動させることによって自動的に行われる。

すなわち、各空圧シリンダの弾性的押圧力によって、水
平および垂直方向の心出し誤差が吸収・相殺される。

このようにして、前述した測定作業が行われる。

本発明の測定装置によれば、鋼管の長手方向における任
意の部分での寸法測定が可能であるから、切断予定部の
寸法が予め測定でき、したがって無、駄な切断作業を行
う必要がなくなる。

また、鋼管と測定装置とを相対的に螺旋移動させること
によって、管の全長にわたって外径や肉厚を螺旋状にチ
ェックすることが可能となる。

本装置は製管ライン上へそのまま設置できるので、測定
動作をオンラインで自動的に行うことができ、作業能率
の向上にも大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく第１実施例の管形状測定装置
を一部断面によって示す正面図。 第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線からみた千崩図。 第３図は案内ローラの部分的な断面図。 第４図は測定動作の説明図。 第５図は本発明にもとづく第２実施例の管形状測定装置
を一部断面によって示す正面図。 第６図は第５図の■−■線からみた一部破断側面図。 第７図は第５図の■−■線からみた縦断面図。１：超音
波検出部、１１：検出素子、１２：素子ホルダ、１３：
支持パイプ、１４：当接ガイド、１５：ばね、２：幅調
整機構、２１：支持アーム、２２：幅調整ホルダ、２３
：幅調整ハンドル、２４ニガイド軸、３：昇降調整機構
、３に昇降ブロック、３２：ねじ軸、３３ニガイド軸、
３４：傘歯車、３５：昇降用ハンドル、４：支持枠体、
５：媒質供給系、６：測定回路、６１：制御装置、６２
：超音波送受信回路、６３：記憶・表示回路、６４：Ａ
／Ｄ変換器、６５：演算回路、６６：記録・表示機、７
：ターニング・ローラ、Ｐ：被測定鋼管、１ａ：超音波
検出部、１１ａ：検出素子、１２ａ：素子ホルダ、１３
ａ：空圧シリンダ、１４ａ：当接ガイド、１５ａ：ウオ
ーム・ホイール、２ａ；幅調整機構、２１ａ：支持アー
ム、２２ａ：駆動傘歯車、２３ａ：幅調整ハンドル、２
４ａ：従動傘歯車、２５ａ：連結棒、２６ａ：ウオーム
、３ａ：昇降調整機構、３２ａ：空圧シリンダ、３４ａ
：台車、４ａ：支持機構、４１ａ：レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定鋼管の外周面に係合する１対の超音波検出部
   と、該超音波検出部を水平方向の対向位置で対称移動自
   在に保持する幅調整機構と、該幅調整機構の上下方向の
   位置を調整する昇降調整機構と、該昇降調整機構を支持
   する支持機構と、前記超音波検出部からの検出信号を電
   気的に処理する測定回路とからなる管形状測定装置。 ２ 被測定鋼管の外周面に係合し、かつ、各保合箇所の
   接触圧を検知するロード・ゼルを備えた１対の超音波検
   出部と、該超音波検出部を水平方向の対向位置に保持す
   る１対の支持アームとおよび該ｌ対の支持アームを水平
   方向に対称移動させる差動ねじ部材とを備えた幅調整機
   構と、該幅調整機構を上下させるねじ部材を備えた昇降
   調整機構と、該昇降調整機構を製管ライン上の所定位置
   に固定支持する支持枠体と、前記超音波検出部からの検
   出信号を電気的に処理する測定回路とからなる特許請求
   の範囲第１項記載の管形状測定装置３ 被測定鋼管の外
   周面に弾性的に係合させる１対の空圧シリンダを備えた
   超音波検出部と、該超音波検出部を水平方向の対向位置
   に保持する支持アームとおよび該超音波検出部を水平方
   向に対称移動させる差動ねじ部材とを備えた幅調整機構
   と、該幅調整機構を上下させる空圧シリンダを備えた昇
   降調整機構と、該昇降調整機構を製管ライン上の所定位
   置付近で移動自在に支持する支持機構と、前記超音波検
   出部からの検出信号を電気的に処理する測定回路とから
   なる特許請求の範囲第１項記載の管形状測定装置。