JPH0745694B2 - 鋼管の搬送制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、鋼管を搬送ライン上に載置して搬送し、誘導
加熱コイルを通過させる際に用いる鋼管の搬送制御装置
の改良に関する。

【従来の技術】

従来、鋼管を誘導加熱する場合には、一般にスキユーロ
ール式搬送制御が行われている。この制御は、第３図に
示されるように、まず、可動式の管端検出台車1A、1Bを
加熱コイル３の入側と出側に計２台設置する。管端検出
台車1A、1Bはタツチロール4A、4Bを備える。タツチロー
ル4A、4Bは、鋼管２の管端2A、2Bに押圧・当接される。
管端検出台車1A、1Bは、トルクモータや自動制御により
駆動され、鋼管搬送速度に同調させられる。この同調速
度を該管端検出台車1A、1Bに取付けてある台車速度検出
器（図示せず）によつて検出することにより、間接的に
鋼管搬送速度を検出する。 鋼管２は、図中右から左に搬送されるが、前半は後端検
出台車1Aの信号によつて検出される鋼管搬送速度が設定
値と一致するようにスキユーロール５の回転速度（直流
電動機６の回転速度）をフイードバツク制御する。後半
では、先端検出台車1Bの信号と自動的に切換えることに
より、後端2Aが誘導加熱コイル３に隠れた後の搬送制御
を行う。 このように、スキユーロール式の搬送制御装置にあつて
は、タツチロール4A、4Bを鋼管２の後端2A及び先端2Bに
順次当接させることにより鋼管搬送速度を検出し、搬送
ラインの全長に亘つて搬送速度をフイードバツク制御す
る。 なお、第３図において、符号７は冷却水ヘツダ、８は冷
却水飛散防止用のカバー、９は演算部である。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、上述のような従来の制御方法は、特に大
径、長尺の鋼管において、誘導加熱による昇温と水冷と
を併せて行う場合には次のような問題があつた。 第１の問題は、鋼管の管端2A、2Bの搬送ライン上の絶対
位置の検出が必要とするときに行えないということであ
る。 鋼管２の誘導加熱では、一般に管端部の加熱制御が難し
く、熱処理不良による歩留り低下の原因のうち、大半が
管端部の熱処理不良にあるというのが実情である。その
ため、従来、この管端部での歩留り向上を意図して、管
端部では加熱開始位置制御、終了位置制御、加熱電力パ
ターン制御、更には管端速度のパターン制御等のいくつ
かの特殊制御を行うことが試みられている。従つて、鋼
管２の管端2A、2Bの搬送ライン上の絶対位置の高精度な
トラツキングはこれらの制御の精度向上のために必須な
条件である。 ところが、従来の管端検出は、必要なときに必要とする
側の管端の絶対位置を知り得るものではなかつた。即
ち、搬送前半において後端検出台車1Aが機能していると
きは、最も知りたい先端2Bの位置の検出ができず、搬送
後半において先端検出台車1Bが機能しているときは、最
も知りたい後端2Aの位置の検出ができないものであつ
た。 第２の問題は、先端検出台車1Bによる鋼管の検出自体が
困難であるということである。 例えば焼入れの場合は、約900℃〜1000℃まで昇温加熱
し、直後に多量の冷却水で急冷させるため、加熱コイル
3Bの出側は冷却水の飛散防止用カバー８が設置されてい
るが、このカバー８内は、冷却水と発生する蒸気によつ
て極めて悪い環境となつており、鋼管２の先端2Bを検出
する装置の保全性、信頼性の面で精密な検出器の設置が
困難である。 第３の問題は、鋼管２の管端2A、2Bを検出する装置とし
てタツチロール式を用いると、機構面での制約が多く、
制御性が悪いということである。即ち、タツチロール式
の場合、機械的接触のため、鋼管２の端面凹凸や鋼管２
の上下動振動等によつてタツチロール4A、4Bが円滑に回
転しないという問題がある。又、タツチロール式では、
タツチロール4A、4Bが管端2A、2Bから離れると検出が不
能となるため、常に管端2A、2Bと接触させておく必要が
あるが、鋼管２に接近し過ぎると衝突して検出器を破損
することがある。

【発明の目的】

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であつて、管端の絶対位置を精度良くトラツキングする
ことができ、しかも鋼管の速度制御の精度を高く維持す
ることのできる鋼管の搬送制御装置を提供することを目
的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、鋼管を搬送ライン上に載置して搬送し、誘導
加熱コイルを通過させる際に用いる鋼管の搬送制御装置
において、前記鋼管が搬送されるべき目標速度パターン
で搬送ラインに添つて移動すると共に、鋼管の後端との
搬送方向の相対位置偏差を非接触で検出するための可動
管端検出手段と、前記誘導加熱コイルの少なくとも入口
側に設けられ、前記鋼管の先後端の通過を検出するため
の固定管端検出手段と、鋼管を搬送するための駆動手段
と、該駆動手段を前記可動管端検出手段で検出した相対
位置偏差に基づいてフイードバツク制御すると共に、前
記固定管端検出手段で検出した先後端の通過に基づいて
トラツキング制御するための制御手段と、を備えたこと
により、上記目的を達成したものである。

【作用】

本発明においては、鋼管の後端との搬送方向の相対位置
偏差を「非接触」で検出する可動管端検出手段を備えて
いる。その結果、機械的に接触させるタイプのタツチロ
ール式の管端検出装置が有していた種々の欠点、例えば
鋼管の端面凹凸や上下動振動によつてタツチロールが円
滑に回転しなかつたり、鋼管と離反することによつて位
置検出が不能となつたり、又、鋼管に衝突して検出器を
破損するというような欠点を解消することができるよう
になつた。 又、「非接触」であることから、鋼管と管端検出手段と
の搬送方向の相対位置がずれることを許容できるように
なつた。その結果、この管端検出手段自体が鋼管が搬送
されるべき目標速度パターンで移動させ、該管端検出手
段と鋼管との相対位置偏差をなくすようにフイードバツ
ク制御を行うことができるようになつた。 これは次の点で意義がある。即ち、従来は、管端検出手
段は、鋼管の端部に接触する必要がある関係上、必然的
に鋼管を同速度で移動した。従つて、検出可能な要素は
あくまで鋼管の「速度」であり、フイードバツク制御
は、検出された鋼管の速度が基準の速度となるようにフ
イードバツクされた。 ところが、鋼管の速度を検出してフイードバツク制御を
行う方法は、タツチロール式の検出精度があまり高くな
いことと相俟つて、従来±３％程度の精度の維持が限界
であつた。 しかしながら、このように管端検出手段自体を搬送され
るべき目標速度パターンで搬送ラインに添つて移動さ
せ、この移動に合致させるように鋼管の速度をフイード
バツク制御する場合には、いわば搬送時に、その時点で
の鋼管が存在するべき座標との「差」を検出し、この
「差」に基づいてフイードバツク制御することになるた
め、搬送速度の精度をほとんど管端検出手段自体の走行
誤差（約±0.5％）の範囲に高く維持することができる
ようになる。 本発明では、その上で、誘導加熱炉の少なくとも入口側
に設けられ、前記鋼管の先後端の通過を検出することが
できる固定管端検出手段を備えている。その結果、鋼管
が誘導加熱炉に差掛つた瞬間（鋼管の先端部の絶対位
置）を検出することができ、正確な通過情報を基に、鋼
管が誘導加熱炉の中でその時点で存在すべき座標に位置
するように搬送速度を制御することができる。 その結果、単に搬送速度の精度を高めることができるだ
けでなく、管端の絶対位置を的確にトラツキングするこ
とができ、誘導加熱炉における管端部の特殊制御を含め
た高度な制御を正確に行うことができるようになる。 更に、本発明ではこのように管端の絶対位置のトラツキ
ングを正確に行うことができるため、誘導加熱コイルの
出口側には検出器を置かない構成とすることができ、保
守、信頼性をそれだけ向上させることもできる。

【実施例】

以下、図面に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第１図に、本発明の実施例が適用された誘導加熱コイル
前後における鋼管の搬送制御装置の概略を示す。 この実施例は、鋼管２を搬送ラインＸ上に載置して搬送
し、誘導加熱コイル3A、3Bを通過させる際に用いる鋼管
の搬送制御装置において、前記鋼管２が搬送されるべき
目標速度パターンで搬送ラインＸに添つて移動すると共
に、鋼管２の後端2Aとの搬送方向の相対位置偏差ΔＸを
非接触で検出する可動管検出装置10と、前記誘導加熱コ
イル3Aの入口側及び出口側と誘導加熱コイル3Bの出口側
にそれぞれ設けられ、前記鋼管２の管端2A、2Bの通過を
検出するための計３個の固定管端検出装置20A〜20Cと、
鋼管２の搬送を行うためのスキユーロール搬送設備30
と、該スキユーロール搬送設備30を可動管端検出装置10
で検出した相対位置偏差ΔＸに基づいてフイードバツク
制御すると共に、固定管端検出装置20A〜20Cで検出した
先後端の通過に基づいてトラツキング制御する制御系40
とを備える。 前記可動管端検出装置10は、可動台車11、この可動台車
11上に設けられたイメージセンサ12、及びイメージセン
サ用のバツクライト13により主に構成される。可動台車
11は、誘導加熱コイル3Aの入側で搬送ラインＸに添つて
設けられたレール14上を走行する。この走行は、駆動モ
ータ15を固定側に設置し、図示せぬ減速機及びチエーン
を介して可動台車11をレール14上で前・後進させること
によつて行う。鋼管２の後端2Aを検出するためのイメー
ジセンサ12及びバツクライト13は、可動台車11上に搭載
される。イメージセンサ12の検出範囲は200mm、検出精
度は0.2mmである。イメージセンサ12は、バツクライト1
3側の管端に焦点を合わせる。又、イメージセンサ12側
の管端の影響を少なくするために、進行方向側に約７゜
の視界方向角θｃを持たせる。イメージセンサ12が鋼管
２の後端2Aにかかると、バツクライト13の全入光状態が
部分遮光状態になり、出力信号が変化する。相対位置偏
差は、このイメージセンサ12の信号を平均化処理した
後、イメージセンサ中央を0V、進み側全入光を＋10V、
送れ側全遮光を−10Vとする±10Vのアナログ信号として
把握することができる。この可動管端検出装置10には、
可動台車11自身の速度の制御用として台車速度制御部1
6、及び移動量の検出用としてパルス発振器PLG₁が付設
されている。 前記固定管端検出装置20A〜20Cは、光の透過、遮断によ
つて鋼管２の前後端を検出する光電管で構成されてい
る。光電管20Aは誘導加熱コイル3Aの入側に、光電管20B
は誘導加熱コイル3A及び3Bの間に、又、光電管20Cは誘
導加熱コイル3Bの出側にそれぞれ設けられており、それ
ぞれの位置における鋼管２の管端2A、2Bの通過（絶対位
置）を検出する。 前記鋼管２を搬送するためのスキユーロール搬送設備30
の構成は従来と同様である。即ち、このスキユーロール
搬送設備30は、図示の例では２個のロールを１組とした
６組計12個のスキユーロール31₁〜31₁₂を備える。各ス
キユーロール31₁〜31₁₂は、それぞれ搬送方向に対して
スキユー角θ_１を有し、且つ、機械的に回転シヤフトで
連結され、１台の直流電動機32によつて駆動される。こ
のスキユーロール搬送設備30には、直流電動機32の回転
速度を可変とするためのスキユーロール速度制御部33
と、スキユーロール回転数を検出するパルス発振器PLG₂
が付設されている。 前記制御系40は、スキユーロール用直流電動機32の回転
速度のフイードバツク制御及び管端のトラツキング制御
を行う演算部41を備える。 誘導加熱コイル3Bの出側には冷却水ヘツダ50が設けられ
ており、更に冷却水の飛散防止用カバー61が設けられて
いる。この冷却水カバー61の内部は極めて環境が悪いた
め、複雑な検出器等は一切設けられていない。 本実施例装置においては、具体的には、搬送スタート時
の管端（後端）位置同期制御、熱処理中の可動台車11の
速度制御、鋼管の後端の可動台車11に対する揃速フイー
ドバツク制御、管端（後端）検出不能領域でのスキユー
ロール回転数制御が行われる。 次に、この装置における具体的な制御を第２図を併せて
参照しながら説明する。第２図（Ａ）は搬送スタート時
を示している。可動台車11は、鋼管搬入時の支障となら
ないように当初待機位置P₁点にあり、スタートと同時に
高速にて前進させる。同時にスキユーロール搬送設備30
のスキユーロール31を回転させ、鋼管２を前進させる。 可動台車11が鋼管２の横にくるとバツクライト13の全入
光状態が部分遮光状態となり、出力信号が＋10Vから0V
側に変化する。この状態を演算部41で判断し、この位置
P₂から可動台車11の速度を高速から熱処理条件によつて
予め定められた目標速度（定速又はパターン走行）を指
令速度とする速度フイードバツク制御に切換える。 更に、スキユーロール搬送設備30の回転速度制御をこの
可動台車11との揃速フイードバツク制御に切換える。こ
の揃速制御は、可動台車11を前記目標速度で走行させ、
この可動台車11との相対位置偏差が零となるようにスキ
ユーロール31の回転数（直流電動機32の回転数）を増減
し、鋼管２の搬送速度を可動台車11の直進速度に一致さ
せるものである。 例えば、得ようとする熱処理速度が定速の場合、可動台
車11はレール14上を無条件に±0.5％程度の高精度走行
を行う。鋼管２が同一速度でスキユー搬送されている間
は、偏差量は基準値となり、スキユーロール搬送設備30
を駆動する直流電動機32も定速で回転する。しかしなが
ら、実際には鋼管２の搬送は鋼管２の捩れ、溶接ビード
の凸部、スキユーロールの据付け不揃い、ロールの偏摩
耗等によつて大きく躍りながらスリツプ回転しつつ搬送
される。従つて、直流電動機32が定速で回転したとして
も、必ずしも定速では搬送されない。しかしながら、例
えば鋼管２が可動台車11に対して遅くなると、可動台車
11上のイメージセンサ12によつてその偏差が検出され
る。その結果、スキユーロール駆動用の直流電動機32の
回転数を増加させ、鋼管速度を上げるようなフイードバ
ツク制御がなされ、偏差量が基準値まで戻される。この
制御は、鋼管の搬送速度を検出してフイードバツク制御
を行うのと異なり、直進の速度制御が困難なスキユーロ
ール搬送方式においても可動台車11の速度制御精度±0.
5％と同程度の熱処理速度の制御を実現することができ
る。 このようにして、揃速制御を行いながら鋼管２を搬送し
ていくと、やがて鋼管２の先端2Bが誘導加熱コイル3Aの
入側に差掛り、この瞬間が固定管端検出装置（光電管）
20Aによつて検出される。従つて、光電管2Aを通過後の
先端2Bの絶対位置は、可動台車11の速度検出パルス信号
と相対位置偏差信号とから求められる鋼管２の直進移動
量を積算することにより求めることができる。従つて、
先端部における高精度な特殊熱処理制御を行うことも可
能となる。このトラツキングは、固定管端検出装置20
B、20Cを先端2Bが通過するときにその誤差修正が行われ
るため、一層高精度に維持することができる。 第２図（Ａ）、（Ｂ）において、P₂→P₃→P₄間が可動台
車11に対する相対位置誤差に基づく揃速制御の領域に当
つている。同図（Ｂ）に示されるように、鋼管２の後端
2Aが誘導加熱コイル3Aの入口付近P₄までくると、可動台
車11によつては後端2Aを検出することができなくなる。
従つて、この位置P₄で揃速制御を終了し、スキユーロー
ルの回転数制御に自動切換えを行う。ここでのスキユー
ロール回転数制御は、例えば一定速度の熱処理の場合、
可動台車切離し直前のスキユーロール回転数を記憶し、
この回転数を保持する方法が採られている。 第２図（Ｃ）のP₅、即ち鋼管２が冷却水ヘツダ50を出る
までの間は、揃速制御によらないことのスキユーロール
回転数制御で搬送し、熱処理を行う。従つて、搬送の精
度は多少低下するが、全長に対して短い期間であること
から、鋼管２のスキユーロール乗移りも少なく、搬送速
度のばらつきも実用上問題とならないものである。又、
この間においては、特に固定管端検出装置20A〜20Cによ
る鋼管２の後端2Aの検出によつてトラツキングの誤差が
キヤンセルされるため、速度制御の誤差を一層問題とな
らない領域にまで小さくすることができるようになつて
いる。 なお、上記実施例においては、固定管端検出装置を３個
設けるようにしていたが、上述したように、本発明にお
いて最も重要な固定管端検出装置は誘導加熱コイルの入
側に設けられたものであり、従つて、他の固定管端検出
装置については、これを省略してもよい。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、鋼管の速度制御速
度を±３％程度から±0.5％程度にまで向上させること
ができ、更に管端位置のトラツキング精度（絶対位置検
出精度）を±50mmから±1mm程度にまで向上させること
ができるようになつた。これにより、鋼管全体の加熱制
御の精度が向上し、特に熱処理不良の生じ易い管端部に
おいても、目標温度で加熱制御できるようになり、品質
面、歩留り向上、保全性向上を図ることができるように
なつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る鋼管の搬送制御装置の実施例の
全体構成を示す概略ブロツク図、第２図は、鋼管が搬送
されていく様子を示す概略平面図、第３図は、従来の鋼
管の搬送制御装置の全体を示す、第１図相当の概略ブロ
ツク図である。 ２……鋼管、2A……後端、 2B……先端、 3A、3B……誘導加熱コイル、 10……可動管端検出装置、 11……可動台車、12……イメージセンサ、 13……バツクライト、 20A〜20C……固定管端検出装置（光電管）、 30……スキユーロール搬送設備、 40……制御系、 41……演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管を搬送ライン上に載置して搬送し、誘
   導加熱コイルを通過させる際に用いる鋼管の搬送制御装
   置において、 前記鋼管が搬送されるべき目標速度パターンで搬送ライ
   ンに添つて移動すると共に、鋼管の後端との搬送方向の
   相対位置偏差を非接触で検出するための可動管端検出手
   段と、 前記誘導加熱コイルの少なくとも入口側に設けられ、前
   記鋼管の先後端の通過を検出するための固定管端検出手
   段と、 鋼管を搬送するための駆動手段と、 該駆動手段を前記可動管端検出手段で検出した相対位置
   偏差に基づいてフイードバツク制御すると共に、前記固
   定管端検出手段で検出した先後端の通過に基づいてトラ
   ツキング制御するための制御手段と、 を備えたことを特徴とする鋼管の搬送制御装置。