JPS62450B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属管の内面疵を、熱間状態にお
いても、また冷間状態においても、その温度変化
にかかわらず、自動的に適確に検出することので
きる金属管内面探傷装置に関するものである。

例えば、圧延直後における継目無鋼管の管内面
検査は、従来、管内に可燃物を投入し、前記可燃
物により生ずる炎で管内面を照明しながら、作業
員が目視でチエツクするか、あるいは管の冷却後
において漏洩磁束法による自動検査装置等を使用
し内面疵の検出を行なつていた。

しかるに、上記作業員による目視検査では、管
が小径の場合、深部まで見通すことが困難である
上、圧延サイクルタイムは、通常一般に10数秒か
ら数10秒の短時間のため、全数検査は非常に多く
の労力を要することから、事実上不可能で、サン
プリング検査に拠らざるを得ず、その結果、ロー
ルギヤツプや工具不良等の如き圧延条件不良によ
るラツプ疵の検出タイミングが遅れ、対策として
とられるロールギヤツプの適正化や工具交換等の
処置を速やかに行なうことができず、歩留り向上
の障害となつていた。また、前記自動検査装置
は、管の冷却後に行なわれるものであるため、同
じく疵検出による対策を速やかにとることができ
ず、また前記従来の装置は、管端付近が不感帯と
なるため、管端付近における疵検査は不十分であ
り、目視検査で疵と見落した場合には、欠陥製品
となる問題があつた。

この発明は、上述のような観点から、金属管の
内面疵を、熱間あるいは冷間のいかなる状態にお
いてもその温度変化にかかわらず、また管端部あ
るいは中間部等その場所にかかわらず、自動的に
適確に検出することのできる金属管内面探傷装置
を提供するもので、探傷装置を収容する１つの箱
体と、前記箱体の、検査すべき金属管に向う側面
に固定された外筒体内に、一端が前記外筒体の端
部より突出し、他端が前記箱体内に突出する回転
自在な内筒体よりなる、前記金属管内に、前記金
属管と同心的に挿入され、管軸方向に移動自在な
プローブと、前記箱体内に設けられたレーザ発振
管およびレーザ光検出器ならびに赤外線検出器
と、プローブヘツド内の先端部に取り付けられ
た、レーザ発振管から発射され前記内筒体内を直
進するビームを受光して前記金属管の内壁に照射
するとともにその反射光を受光し、且つ、前記金
属管からの赤外線輻射を受光するための走査ミラ
ーと、前記走査ミラーにより受光されたレーザビ
ームの反射光を前記レーザ光検出器に送り且つ赤
外線輻射を前記赤外線検出器に送るための、前記
箱体内に設けられたハーフミラーとからなること
に特徴を有するものである。

次に、この発明を実施例により図面とともに説
明する。

第１図には、この発明の探傷装置の配置および
探傷サイクルが説明図により示されている。図面
において、被検査管１を探傷装置に送る走行ライ
ン２には、その終端部にアライメント装置３が設
けられているとともに、前記走行ライン２と直角
方向に冷却台４が設けられ、走行ライン２を送ら
れてきた被検査管１は、アライメント装置３によ
り管端が定位置に揃えられた後、跳ね出し装置
（図示せず）により前記冷却台４上に跳ね出さ
れ、冷却台４上を移送機構（図示せず）により、
逐次移動する。

前記冷却台４の一側端には、被検査管１の移動
方向と平行にレール５，５′が敷設され、前記レ
ール５，５′上に探傷装置６が、被検査管１の移
動と同期して移動し得る如く配置されている。

第２図には、探傷装置６の構成が説明図により
示されている。７は探傷装置６を収容する箱体
で、前記箱体７の被検査管１に向う側面７ａのほ
ぼ中央部には、内部を冷却水等の循環によつて冷
却される外筒体８が固定され、前記外筒体８内に
は、一端が外筒体８の端部より突出し、他端が箱
体７の側面７ａを貫通して箱体７内に突出する内
筒体９が、外筒体８両端部内面の摺動部材に支持
された状態で回動自在に設けられ、プローブ１０
を構成している。１１は前記内筒体９の箱体７内
における突出部９ａ外周面に懸回された内筒体回
動力伝達用のチエーンで、前記チエーン１１の一
端は、変速機構を備えたモータ１２の回転体１３
に、また他端は、回転位置検出器１５の回転体１
４にそれぞれ懸回されている。従つてプローブ１
０は、前記モータ１２の駆動により、チエーン１
１を介して自由に回動せしめることができ、また
その回動位置は、回転位置検出器１５によつて信
号処理等が行なわれ検出することができる。

１６は箱体７内に設置されているレーザ発振管
で、２mmφ程度の細いビーム１７ａが発振され
る。１８は前記ビーム１７ａの進路に、ビーム１
７ａを直角方向に反射させる位置に設けられた第
１のミラー、１９は前記第１のミラー１８で反射
されたビーム１７ａを、プローブ１０内に反射さ
せる位置に設けられた第２のミラーである。２０
は前記第２のミラー１９で反射され内筒体９内を
直進するビーム１７ａを受光し、被検査管１の内
壁１ａに照射させるとともに、その反射光を受光
し、また後記する被検査管１からの赤外線輻射も
受光する走査ミラーで、プローブヘツド１０ａ内
に取りつけられており、前記プローブヘツド１０
ａには、走査ミラー２０によるビーム１７ａの通
過位置にビーム通過孔３３が設けられている。

２１はレーザ光検出器で、一般にフオトマルチ
プライヤーが使用され、またレーザの強度によつ
ては、Siセル等の如きセンサも用いられる。前記
レーザ発振管１６により発振され、第１のミラー
１８、第２のミラー１９、走査ミラー２０で被検
査管１の内壁１ａに、ビーム通過孔３３を通り照
射されたビーム１７ａは、前記内壁１ａで反射さ
れ、反射光１７ｂとなつて、前記走査ミラー２０
に受光される。

走査ミラー２０で受光された反射光１７ｂは、
内筒体９を通り、箱体７内における前記反射光１
７ｂの進路中に設けられたレンズ２２を経て、ハ
ーフミラー２３により直角方向に反射され、絞り
２４で絞られた後、フイルター２５によりレーザ
光に合つた波長がレーザ光検出器２１に受光され
る。

２６および２７は赤外線検出器で、第１の赤外
線検出器２６は欠陥検出用、第２の赤外線検出器
２７は、前記第１の赤外線検出器２６による検出
結果の温度補償のための管内面温度計測用であ
る。なお、前記赤外線検出器２６および２７は、
いずれもPbSe、PbS、InAs等の如き、高感度素
子が内蔵されている。

また、被検査管１の内壁１ａから発射される赤
外線輻射２８は、プローブヘツド１０ａに設けら
れた前記走査ミラー２０で受光され、上記と同じ
く内筒体９を通り、レンズ２２、ハーフミラー２
３を経て第２のハーフミラー２９により直角方向
に反射せしめた上、前記第１の赤外線検出器２６
に受光される。

３０は前記第２のハーフミラー２９を直進する
赤外線２８′の通路に設けられたチヨツパー、３
１はフオトインタラプタで、前記チヨツパー３０
は、チヨツパーモータ３２により回転し、前記ハ
ーフミラー２９を直進する赤外線２８′はチヨツ
ピングされる。前記チヨツピングされた赤外線２
８′は、第２の赤外線検出器２７に入り、被検査
管１の内面温度が計測され、前記計側により前記
第１の赤外線検出器２６で検出された信号の温度
補償が行なわれる。

３４は箱体７の被検査管１に向う側面７ａに、
プローブ１０をはさんでピン３７により枢着され
た被検査管１の管体保持腕で、その先端部にはロ
ーラ３５が取りつけられている。３６は前記管体
保持腕３４の駆動用シリンダで、一端は管体保持
腕３４の中間位置に、他端は箱体側面７ａに、そ
れぞれピン３８，３８′により枢着されている。

上記の如く構成されている探傷装置６は、被検
査管１の冷却台４上における移動方向と平行に敷
設されたレール５，５′を、前記被検査管１の移
動と同調して走行する台車３９上の、前記台車３
９の走行方向と直角方向に設けられたレール４０
を移動する移動台４１に、昇降可能な上下センタ
リング装置４２を介して塔載されている。なお、
台車３９の走行は、移動する被検査管１より駆動
力を得てもよく、また別個に駆動装置を設けても
よい。４３は台車３９の車輪、４４は移動台４１
の車輪、４５はレール４０の所定位置に設けられ
た管内進入位置検出用センサである。

次にこの発明装置により被検査管１の管端部に
おける探傷を行なつた例について、その作動を、
第１図および第２図により説明する。即ち、走行
ライン２を進行してきた圧延後の400〜800℃の温
度を有する被検査管１は、アライメント装置３に
より管端が定位置に揃えられて冷却台４上に跳ね
出される。その際探傷装置６は、第１図のａで示
す如く待機位置にある。被検査管１が冷却台４上
を移動するに伴ない、台車３９上に塔載されてい
る探傷装置６は前記被検査管１の移動と同調して
レール５，５′上を移動し始めるとともに、移動
台４１によつて、台車３９上のレール４０を被検
査管１の管軸方向に移動を始める。そして、第２
図に示される如く、保持腕３４が被検査管１に到
達した時点でシリンダ３６を作動せしめ、またセ
ンタリング装置４２による上下動の調節によつ
て、被検査管１は探傷装置６の保持腕３４でその
中心と内筒体９の中心とが一致した状態で挾持さ
れるとともに、プローブヘツド１０ａは、第１図
のｂで示す如く被検査管１の端部から管内に挿入
される。

上述のように、プローブヘツド１０ａが被検査
管１の管内に挿入されると、モータ１２の駆動に
より、チエーン１１によつて内筒体９は回動を始
め、プローブヘツド１０ａ内に設けられた走査ミ
ラー２０によつて、管の内周面が走査される。こ
のようにして探傷装置６は第１図ｃのように被検
査管１の移動と同調して移動しながら、管内を管
軸方向へ一定の速度で進行し、同図ｄのように所
定深さまで進入した時点で探傷の完了とともに停
止する。ついで同図ｅの如く後退を始め、被検査
管１から脱出して、同図ｆのように後退が完了す
ることにより、最初の待機位置に戻り、次の管の
探傷に備えた状態となる。

次に、この探傷装置６による金属管内面の探傷
機構について説明する。前述した如く、この発明
の装置においては、レーザ検出器２１と赤外線検
出器２６，２７とが内蔵されており、被検査管１
が低温の場合には、レーザ発振管１６で発振され
たレーザ光線により探傷を行なうものである。即
ち、レーザ光線が被検査管１の内壁１ａに照射さ
れると、管内面疵の幾何学的な形状変化は、レー
ザ光の反射率として検出される。また被検査管１
が高温の場合には、前記被検査管１の内壁１ａか
ら放射される赤外線を受光し、管内面疵は、赤外
線輻射強度の減衰状態、即ち内面温度の変化とし
て検出される。

第３図には、上記探傷工程がブロツクダイヤグ
ラムで示されている。図面において、Ａはレーザ
光検出系統で、走査ミラー２０で受けたレーザ反
射光１７ｂは、増巾器４６ａで電気信号に変換増
巾され、被検査管１の管径変更による反射角の変
化や管内面粗度の影響を、増巾器４６ｂ、ローパ
スフイルタ４７により、平均反射光強度４８を得
る回路で反射率補償４９を行なつた後、ハイパス
フイルタ５０でＳ／Ｎ比を向上せしめてから、
AD変換器５１でAD変換がなされ、信号記憶回路
５２にメモリーされる。

同図Ｂは赤外線検出回路で、同じく走査ミラー
２０で受けた第１の赤外線検出器２６用の数mm²の
狭い領域の欠陥検出用赤外線輻射光２８は、増巾
器４６ｃで電気信号に変換増巾される。一方、第
２の赤外線検出器２７用の赤外線輻射光２８′
は、チヨツパー３０によるチヨツピングの後、増
巾器４６ｄで増巾することにより管内面温度信号
５３となつて、前記欠陥検出用赤外線輻射光２８
の温度補償５４を行なう。このようにして、安定
した検出能となつた欠陥検出用赤外線輻射光２８
による信号は、ハイパスフイルタ５０によりＳ／
Ｎ比を向上せしめてから、AD変換器５１でAD変
換がなされ、信号記憶回路５２にメモリーされ
る。

また、同図Ｃは回転位置検出回路で、回転位置
検出器１５により検出されたプローブ１０の回転
位置は、信号記憶回路５２にメモリーされる。

上述の如く、信号記憶回路５２にメモリーされ
たレーザ光あるいは赤外線輻射光は、その検出位
置を示す信号とともと、パターン認識回路５５、
レベル判定回路５６によつて多様な形状の疵検出
結果となつてあらわされるから、これを表示制御
装置５７によつて人間が認識し得る形状の画面に
再構成した後表示装置５８に表示される。

次に、上記表示装置５８による表示方法につい
て説明する。表示装置５８は、CRTが使用され
ており、レーザ光反射式および赤外線式のいずれ
の場合においても、その探傷結果は、管内面を展
開した形でCRT上に表示される。その表示方法
は、赤外線式の場合には温度差を管内面平均温度
で除した値、レーザ光反射式の場合には反射光量
とその大きさに応じて数段階のレベル例えば８レ
ベルに分類し、レベルに応じた明暗によつて
CRT上に表示される。即ち、例えば赤外線式の
場合に、温度差の大きいところは明るく表示さ
れ、温度差の小さいところは暗く表示される。従
つて、管内面に疵があるときは、前記疵部の温度
差が大きいことから明るく表示されるため、容易
に疵の判別ができる。この場合、例えば疵部に生
じている温度差のレベルの如く、特定レベルのみ
を浮き出させるようにすれば、より鮮明な欠陥パ
ターンを得ることができる。

第４図にはCRTアドレスの具体例が示されて
いる。図示の如く、CRTの水平方向を管の円周
方向、垂直方向を管軸方向となし、管の円周を例
えば512個に分割の上、それぞれの明暗を表示す
ると、走査ミラー２０の取りつけられているプロ
ーブヘツド１０ａの１回転が、水平方向の走査線
に相当するから、例えば１回転当り３mm前記プロ
ーブヘツド１０ａを管の軸方向に移動せしめるこ
とにより、管端ａから1536mmまでの管端部の欠陥
パターンを表示することができる。第５図は検査
結果の１例で、同図Ａには管端部内壁にメカニカ
ルラツプ疵５９の発生状況が、また同図Ｂには本
発明装置により前記メカニカルラツプ疵５９を検
知したCRT表示例が示されている。

なお、上述の実施例においては、管端部の探傷
例について説明したが、同様の方法により、管全
長の探傷ができること勿論である。

以上説明したように、この発明の探傷装置によ
れば、管の内面欠陥、特に従来の自動検査装置で
は不感帯とされていた管端付近における欠陥を、
熱間状態においてもまた冷間状態においても自動
的に適確に検出することができ、従つて、圧延直
後の温度変化が大きい状態における管内面疵が高
い精度で検出されるから、前記検出結果に基づく
対策を迅速にとることが可能となるため、不良品
の発生は少なくなり、歩留り向上が図れる等、工
業上優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の探傷装置の配置および探傷
サイクルを示す図、第２図はこの発明装置の構成
を示す説明図、第３図はこの発明装置による探傷
工程を示すブロツクダイヤグラム、第４図は探傷
結果の表示方法を示す図、第５図は同じく表示例
を示す図である。図面において、 １……被検査管、２……走行ライン、３……ア
ライメント装置、４……冷却台、５，５′……レ
ール、６……探傷装置、７……箱体、８……外筒
体、９……内筒体、１０……プローブ、１０ａ…
…プローブヘツド、１１……チエーン、１２……
モータ、１３，１４……回転体、１５……回転位
置検出器、１６……レーザ発振管、１７……ビー
ム、１８……第１のミラー、１９……第２のミラ
ー、２０……走査ミラー、２１……レーザ検出
器、２２……レンズ、２３……ハーフミラー、２
４……絞り、２５……フイルター、２６……第１
赤外線検出器、２７……第２赤外線検出器、２８
……赤外線、２９……第２ハーフミラー、３０…
…チヨツパー、３１……フオトインタラプタ、３
２……チヨツパーモータ、３３……ビーム通過
孔、３４……保持腕、３５……ローラ、３６……
シリンダ、３７，３８……ピン、３９……台車、
４０……レール、４１……移動台、４２……セン
タリング装置、４３，４４……車輪、４５……セ
ンサ、４６……増巾器、４７……ローパスフイル
タ、４８……平均反射光強度、４９……反射率補
償、５０……ハイパスフイルタ、５１……AD変
換器、５２……信号記憶回路、５３……管内面温
度信号、５４……温度補償、５５……パターン認
識回路、５６……レベル判定回路、５７……表示
制御装置、５８……表示装置、５９……メカニカ
ルラツプ疵。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 探傷装置を収容する１つの箱体と、前記箱体
   の、検査すべき金属管に向う側面に固定された外
   筒体内に、一端が前記外筒体の端部より突出し、
   他端が前記箱体内に突出する回転自在な内筒体よ
   りなる、前記金属管内に、前記金属管と同心的に
   挿入され、管軸方向に移動自在なプローブと、前
   記箱体内に設けられたレーザ発振管およびレーザ
   光検出器ならびに赤外線検出器と、プローブヘツ
   ド内の先端部に取り付けられた、レーザ発振管か
   ら発射され前記内筒体内を直進するビームを受光
   して前記金属管の内壁に照射するとともにその反
   射光を受光し、且つ、前記金属管からの赤外線輻
   射を受光するための走査ミラーと、前記走査ミラ
   ーにより受光されたレーザビームの反射光を前記
   レーザ光検出器に送り且つ赤外線輻射を前記赤外
   線検出器に送るための、前記箱体内に設けられた
   ハーフミラーとからなり、 前記金属管が低温の場合には、前記プローブヘ
   ツドにより前記金属管内面に照射されたレーザ光
   の反射光から得られた前記金属管の内面形状の変
   化に基いて疵を検知し、そして、前記金属管が高
   温の場合には、前記プローブヘツドによりとらえ
   られた前記金属管内面の赤外線放射光から得られ
   た前記金属管の内面温度の変化に基いて疵を検知
   することを特徴とする金属管内面探傷装置。