(57)【要約】目違い計算システムであって、第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備え、その目違い計算器が、第１角度基準と第２角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心と第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での目違い量を算出することにより、突き合わせ溶接する際の目違いを数値化して評価できる。
2013132561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、
前記目違い計算器が、前記第１角度基準と前記第２角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心と第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。
【請求項２】
第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、
前記目違い計算器が、前記第１角度基準と前記第２角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心と第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。
【請求項３】
第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、
前記目違い計算器が、第１の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の目違い計算システムが、さらに、前記目違い計算器を用いて所定の角度ごとに目違い量を算出し、目違い量が最小となる角度を求める角度算出器を備えることを特徴とする目違い計算システム。
【請求項５】
請求項３に記載の目違い計算システムが、さらに、前記第１角度を所定の第３角度ごとに変化させるとともに、変化させる前記第１角度の各角度において第２角度を所定の第４角度ごとに変化させつつ前記目違い計算器を用いて目違い量を算出し、目違い量が最小となる前記第１角度および前記第２角度を求める角度算出器を備えることを特徴とする目違い計算システム。
【請求項６】
前記目違い量が、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータ、および、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ａ）、（ｂ）または（ｃ）に記載の項目であることを特徴とする請求項１〜５に記載の目違い計算システム。
（ａ）突き合わせた際に非接触となる部分の面積
（ｂ）突き合わせた際に非接触となる部分の径方向長さの最大値
（ｃ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる領域の面積が占める割合
【請求項７】
前記目違い量が、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ｄ）、（ｅ）または（ｆ）に記載の項目であることを特徴とする請求項１〜５に記載の目違い計算システム。
（ｄ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積
（ｅ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域における径方向長さの最大値
（ｆ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積が占める割合
【請求項８】
前記目違い量が、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ｇ）、（ｈ）または（ｉ）に記載の項目であることを特徴とする請求項１〜５に記載の目違い計算システム。
（ｇ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積
（ｈ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域における径方向長さの最大値
（ｉ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積が占める割合
【請求項９】
請求項４〜８のいずれかに記載の目違い計算システムが、さらに、複数の鋼管で構成される鋼管群から２本の鋼管を選択して突き合わせる際の全組み合わせについて、前記角度算出器を用いて目違い量が最小となる角度データおよび該角度データでの目違い量を求める処理を行うことにより目違いデータ群を生成するデータ生成器と、
入力された順および向きで複数の鋼管を突き合わせる際の各突き合わせ部の目違い量を合計した値を、前記目違いデータ群を用いて算出する合計算出器と、
前記鋼管群を順に突き合わせて連結管とする際の順および向きの全組み合わせについて前記合計算出器を用いて目違い量の合計を算出し、目違い量の合計が最小となる順、向きおよび角度データを求める演算器を備えることを特徴とする目違い計算システム。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれかに記載の目違い計算システムが、さらに、前記目違い計算器を用いて算出された目違い量について設定された閾値を用いて合否を判定する判定器を備えることを特徴とする目違い計算システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の端部同士を突き合わせて溶接する際の目違いを算出する目違い計算システムに関する。詳しくは、突き合わせ溶接する際の目違いを数値化して評価できる目違い計算システムに関する。【０００２】
なお、別に記載がない限り、本明細書における用語の定義は次のとおりである。
「目違い」：第１鋼管の端部と第２鋼管の端部とを突き合わせた際に、第１鋼管の端部外面形状と第２鋼管の端部外面形状とに生じるずれと、第１鋼管の端部内面形状と第２鋼管の端部内面形状とに生じるずれとを意味する。
【背景技術】
【０００３】
石油や天然ガス等を輸送するパイプラインは、鋼管の端部同士を突き合わせて溶接することにより連結管を作製して敷設される。その際、一方の鋼管の端部における外面形状および内面形状と、他方の鋼管の端部における外面形状および内面形状とは完全に一致することなく、ずれが生じ、すなわち、目違いが生じる。その目違いは、一定の品質基準で管理されて製造された鋼管が、品質基準の範囲内で端部の外径、内径および肉厚が周方向で変化することによって生じる。また、品質基準の範囲内における外面形状および内面形状の楕円化や偏肉によって生じる。【０００４】
突き合わせ溶接された溶接部で目違いが大きいと、パイプラインで溶接部を起点とした破断の原因となる。破断の危険性を最小とするためには、目違いを最小限に留めることが必要となる。しかし、鋼管の端部同士を突き合わせて溶接する際の目違いは、通常、目視により確認するのみである。【０００５】
突き合わせ溶接する際の目違いに関し、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献１がある。特許文献１は、リールパージ法によるパイプラインの敷設において、突き合わせ溶接された連結管を曲げてドラムに巻き取る際、目違い等に起因する連結管の座屈の発生を防止することを目的とする。特許文献１には、突き合わせ溶接される第１鋼管および第２鋼管として、それらの端部における外径差、内径差および降伏強度差が所定の関係式を満たす鋼管を準備することが提案されている。これにより、外面目違い、内面目違いおよび強度に起因した座屈の発生を抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８１２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の通り、鋼管の端部同士を突き合わせて溶接する際に目違いを最小とすることが必要となるが、通常、目視により目違いを確認するのみである。このため、目違いを数値化して評価すること、さらには目違いを最小として破断の危険性を低減することが望まれている。【０００８】
前記特許文献１では、外径差および内径差が所定の関係式を満たす鋼管を準備することにより目違いを管理する。しかしながら、外径および内径が同じ寸法の鋼管であっても、鋼管の外面形状または内面形状が楕円化等で変形する場合があり、それにより目違いが生じる。したがって、外径差および内径差が所定の関係式を満たす鋼管を準備する場合でも、目違いを数値化して評価すること、さらには目違いを最小として破断の危険性を低減することが望まれる。【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、突き合わせ溶接する際の目違いを数値化して評価できる目違い計算システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は、次の通りである：【００１１】
（１）第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、前記目違い計算器が、前記第１角度基準と前記第２角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心と第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。【００１２】
（２）第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、前記目違い計算器が、前記第１角度基準と前記第２角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心と第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。【００１３】
（３）第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、前記目違い計算器が、第１の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。【００１４】
（４）上記（１）または（２）に記載の目違い計算システムが、さらに、前記目違い計算器を用いて所定の角度ごとに目違い量を算出し、目違い量が最小となる角度を求める角度算出器を備えることを特徴とする目違い計算システム。【００１５】
（５）上記（３）に記載の目違い計算システムが、さらに、前記第１角度を所定の第３角度ごとに変化させるとともに、変化させる前記第１角度の各角度において第２角度を所定の第４角度ごとに変化させつつ前記目違い計算器を用いて目違い量を算出し、目違い量が最小となる前記第１角度および前記第２角度を求める角度算出器を備えることを特徴とする目違い計算システム。【００１６】
（６）前記目違い量が、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータ、および、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ａ）、（ｂ）または（ｃ）に記載の項目であることを特徴とする上記（１）〜（５）に記載の目違い計算システム。
（ａ）突き合わせた際に非接触となる部分の面積
（ｂ）突き合わせた際に非接触となる部分の径方向長さの最大値
（ｃ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる領域の面積が占める割合【００１７】
（７）前記目違い量が、第１の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ｄ）、（ｅ）または（ｆ）に記載の項目であることを特徴とする上記（１）〜（５）に記載の目違い計算システム。
（ｄ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積
（ｅ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域における径方向長さの最大値
（ｆ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積が占める割合【００１８】
（８）前記目違い量が、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出され、下記（ｇ）、（ｈ）または（ｉ）に記載の項目であることを特徴とする上記（１）〜（５）に記載の目違い計算システム。
（ｇ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積
（ｈ）突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域における径方向長さの最大値
（ｉ）前記第１の鋼管の端部または前記第２の鋼管の端部の面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積が占める割合【００１９】
（９）上記（４）〜（８）のいずれかに記載の目違い計算システムが、さらに、複数の鋼管で構成される鋼管群から２本の鋼管を選択して突き合わせる際の全組み合わせについて、前記角度算出器を用いて目違い量が最小となる角度データおよび該角度データでの目違い量を求める処理を行うことにより目違いデータ群を生成するデータ生成器と、入力された順および向きで複数の鋼管を突き合わせる際の各突き合わせ部の目違い量を合計した値を、前記目違いデータ群を用いて算出する合計算出器と、前記鋼管群を順に突き合わせて連結管とする際の順および向きの全組み合わせについて前記合計算出器を用いて目違い量の合計を算出し、目違い量の合計が最小となる順、向きおよび角度データを求める演算器を備えることを特徴とする目違い計算システム。【００２０】
（１０）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の目違い計算システムが、さらに、前記目違い計算器を用いて算出された目違い量について設定された閾値を用いて合否を判定する判定器を備えることを特徴とする目違い計算システム。【００２１】
本発明において「角度データ」とは、上記（１）の外面形状の中心同士を一致させる実施形態および上記（２）の内面形状の中心同士を一致させる実施形態では、目違い量が最小となる角度（第１角度基準と第２角度基準とがなす角度）を意味し、上記（３）の外面形状の底位置同士を一致させる実施形態では、目違い量が最小となる第１角度および第２角度を意味する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の目違い計算システムは、下記の顕著な効果を有する。
（１）鋼管の端部同士を突き合わせ溶接する際の目違いを数値化して評価できる。
（２）上記（１）により、目違いが最小となる角度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、目違い算出器により目違い量を算出する手順の一例を説明する図であり、図１（ａ）は第１鋼管のプロファイルデータを補間する手順、図１（ｂ）は第２鋼管のプロファイルデータを補間する手順、図１（ｃ）は第１鋼管の補間された図形を平行移動する手順、図１（ｄ）は第２鋼管の補間された図形を平行移動する手順、図１（ｅ）は第１鋼管の補間された図形を回転移動する手順、図１（ｆ）は第２鋼管の補間された図形を回転移動する手順をそれぞれ示す。
【図２】図２は、本発明で規定する目違い量を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の目違い計算システムの実施形態であって、連結管における目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度を演算するシステムの処理例を表すフローチャートであり、図３（ａ）は主処理、図３（ｂ）は合計算出器をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．目違い算出器
本発明の目違い計算システムは、第１鋼管の端部と第２鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を算出する目違い計算器を備える。その目違い計算器は、鋼管の端部における内面形状および外面形状のいずれか一方または両方を示すプロファイルデータを用いて目違い量を算出する。これは、目違いを最小にするためには、鋼管の外径または内径だけでは不十分であり、楕円化等による鋼管の外面形状または内面形状の変形を考慮する必要があるからである。
【００２５】
プロファイルデータは、鋼管の端部における全周の外面形状および内面形状のいずれか一方または両方を示す点群データである。点群データとして、例えば、複数の測定点で構成され、その測定点が角度（θ）とその角度における測定中心からの距離（ｒ）とで表現される点群データを用いることができる。より具体的には、隣り合う測定点の角度間隔が１°であるプロファイルデータを用いることができる。
【００２６】
プロファイルデータは、形状測定機により測定することができる。測定によりプロファイルデータを作成する際には、角度基準（θ＝０°の基準）を設定する。また、突き合わせ溶接時に鋼管の角度の基準を容易に把握するため、鋼管の端部に角度基準の位置（θ＝０°の位置）を表記しておくのが好ましい。
【００２７】
実際に鋼管の端部同士を突き合わせ溶接する際には、第１鋼管と第２鋼管との外面形状の中心同士を一致させる方式、第１鋼管と第２鋼管との内面形状の中心同士を一致させる方式、および、第１鋼管と第２鋼管との外面形状の底位置同士を一致させる方式が多用される。このため、本発明の目違い計算システムが備える目違い計算器は、外面形状の中心同士を一致させる実施形態、内面形状の中心同士を一致させる実施形態または外面形状の底位置同士を一致させる実施形態を採用できる。
【００２８】
外面形状の中心同士を一致させる実施形態では、目違い計算器が、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心と第２鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での目違い量を算出する。
【００２９】
ここで、第１鋼管の端部と第２鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量は、第１鋼管の軸心回りの角度と第２鋼管の軸心回りの角度とによって変動する。このため、目違い計算器は、第１鋼管の端部のプロファイルデータを回転させる第１角度および第２鋼管の端部のプロファイルデータを回転させる第２角度を入力可能にするのが好ましい。
【００３０】
しかし、外面形状の中心同士を一致させる実施形態では、第１角度および第２角度によらず、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度が同じであれば、目違い量が同じ値になる。このため、本実施形態では、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を設定できるように角度を入力すれば良い。例えば、第１角度および第２角度を入力し、入力された第１角度および第２角度から第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を求め、その角度の値を目違い計算器に入力する方式を採用することもできる。
【００３１】
また、内面形状の中心同士を一致させる実施形態では、目違い計算器が、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を入力された角度にするとともに、第１鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心と第２鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの中心とを一致させた状態での目違い量を算出する。この実施形態でも、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度が同じであれば、目違い量が同じ値になる。このため、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を設定できるように角度を入力すれば良い。例えば、第１角度および第２角度を入力し、入力された第１角度および第２角度から第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度を求め、その角度の値を目違い計算器に入力する方式を採用することもできる。
【００３２】
外面形状の底位置同士を一致させる実施形態では、目違い計算器が、第１鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での目違い量を算出する。
【００３３】
この実施形態では、第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度が同じであっても、第１角度および第２角度によって目違い量が変化する。ここで、底位置とは、鋼管を平面に載置した際に接地する位置を意味し、底位置を一致させるとは、下記図１および図２を参照して説明する手順ではθ＝２７０°のｒ値を同じ値にすることを意味する。
【００３４】
これらの実施形態を採用できる目違い算出器により目違い量を算出する手順の一例について、下記図１および図２を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、目違い算出器により目違い量を算出する手順の一例を説明する図であり、図１（ａ）は第１鋼管のプロファイルデータを補間する手順、図１（ｂ）は第２鋼管のプロファイルデータを補間する手順、図１（ｃ）は第１鋼管の補間された図形を平行移動する手順、図１（ｄ）は第２鋼管の補間された図形を平行移動する手順、図１（ｅ）は第１鋼管の補間された図形を回転移動する手順、図１（ｆ）は第２鋼管の補間された図形を回転移動する手順をそれぞれ示す。
【００３６】
図１を用いて説明する手順は、第１鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させる手順である。
【００３７】
最初に、第１鋼管における外面形状および内面形状を示すプロファイルデータのうち、目違い量の計算に用いるプロファイルデータについて隣り合う測定点と測定点との間を補間する。補間は、例えば、直線補間、スプライン補間、ベジエ補間、クロソイド補間等の周知の方法により行うことができる。図１（ａ）には、第１鋼管の端部外面形状を表す図形１１および端部内面形状を表す図形１２を示す。それらの図形は第１鋼管の端部外面形状および端部内面形状を示すプロファイルデータの測定点３１の間をベジエ補間することにより得た。
【００３８】
第１鋼管の場合と同様に、第２鋼管における端部外面形状および端部内面形状を示すプロファイルデータのうち、目違い量の計算に用いるプロファイルデータについて、隣り合う測定点と測定点との間を補間する。図１（ｂ）には、第２鋼管の端部外面形状を表す図形２１および端部内面形状を表す図形２２を示す。それらの図形は第２鋼管の端部外面形状および端部内面形状を示すプロファイルデータの測定点３１の間をベジエ補間することにより得た。
【００３９】
補間により得られた第１鋼管の端部形状を表す図形（直線補間の場合は多角形、スプライン補間等の場合は閉じた曲線）を平行移動し、端部外面形状の中心または端部内面形状の中心を極座標の原点に位置させる。図１（ｃ）には、平行移動により端部外面形状の中心を極座標の原点に位置させた第１鋼管の端部外面形状を表す図形１１および端部内面形状を表す図形１２を実線で、平行移動前の第１鋼管の端部外面形状を表す図形および端部内面形状を表す図形を想像線でそれぞれ示す。ここで、端部外面形状の中心および端部内面形状の中心は、プロファイルデータから近似円を求め、その中心を算出することにより得られる。近似円は、最小２乗法といった公知の方法により求められる。図１（ｃ）には、第１鋼管の端部外面形状の中心１１ｃを黒塗り丸印で示す。
【００４０】
第１鋼管の場合と同様に、補間により得られた第２鋼管の端部形状を表す図形を平行移動し、端部外面形状の中心または端部内面形状の中心を極座標の原点に位置させる。図１（ｄ）には、平行移動により端部外面形状の中心を極座標の原点に位置させた第２鋼管の端部外面形状を表す図形２１および端部内面形状を表す図形２２を実線で、平行移動前の第２鋼管の端部外面形状を表す図形および端部内面形状を表す図形を想像線でそれぞれ示す。また、第２鋼管の端部外面形状の中心２１ｃを黒塗り丸印で示す。
【００４１】
平行移動させた第１鋼管の端部形状を表す図形を座標変換により、第１角度回転移動する。図１（ｅ）には、第１角度回転移動した第１鋼管の端部外面形状を表す図形１１および端部内面形状を表す図形１２を実線で、回転移動前の第１鋼管の端部外面形状を表す図形および端部内面形状を表す図形を想像線でそれぞれ示す。
【００４２】
第１鋼管の場合と同様に、平行移動させた第２鋼管の端部形状を表す図形を座標変換により第２角度回転移動する。図１（ｆ）には、第２角度回転移動とした第２鋼管の端部外面形状を表す図形２１および端部内面形状を表す図形２１を実線で、回転移動前の第２鋼管の端部外面形状を表す図形および端部内面形状を表す図形を想像線でそれぞれ示す。
【００４３】
このようにして得られた第１鋼管および第２鋼管の端部形状を表す図形を用いて目違い量を算出する。図１を用いて説明した手順は、第１鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させる手順であり、外面形状の底位置同士を一致させる実施形態にそのまま適用できる。
【００４４】
また、外面形状の中心同士を一致させる実施形態および内面形状の中心同士を一致させる実施形態にも、図１に示す手順の一部を変更すれば適用できる。具体的には、第１角度を０°とし、入力された角度から第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度が入力された角度となる第２角度を求め、その第１角度および第２角度を用いて図１を用いて説明した手順を実施すればよい。すなわち、第１角度を０°とすることにより、同図（ｅ）の第１鋼管の図形を回転移動する手順を実質的に省略して実施すればよい。
【００４５】
また、第２角度を０°とし、入力された角度から第１鋼管の角度基準と第２鋼管の角度基準とがなす角度が入力された角度となる第１角度を求め、その第１角度および第２角度を用いて図１を用いて説明した手順を実施してもよい。すなわち、第２角度を０°とすることにより、同図（ｆ）の第２鋼管の図形を回転移動する手順を実質的に省略して実施すればよい。
【００４６】
このようにして得られた第１鋼管および第２鋼管の端部形状を表す図形を用いて目違い量を算出する。具体的には、第１鋼管および第２鋼管の端部形状を表す図形のいずれか一方をＹ軸を対称軸にして反転した後（Ｙ軸に対して鏡映変換した後）、反転させた図形と反転処理を行わなかった鋼管の端部形状を表す図形とを重ね合わせる。
【００４７】
ただし、外面形状の底位置同士を一致させる実施形態では、回転移動させた第１鋼管または第２鋼管の端部形状を表す図形を平行移動し、第１鋼管の端部外面形状の底位置（θ＝２７０°のｒ値）と第２鋼管の端部外面形状の底位置（θ＝２７０°のｒ値）とを一致させた後、重ね合わせる必要となる。
【００４８】
このように重ね合わせた図形に基づいて目違い量を算出する。目違い量としては、例えば、前記（ａ）〜（ｉ）の項目を採用することができる。各項目について、下記図２を用いて説明する。
【００４９】
図２は、本発明で規定する目違い量を説明する図である。図２には第１鋼管の端部外面形状を表す図形１１および端部内面形状を表す図形１２（以下、単に「第１鋼管の外面形状」および「第１鋼管の内面形状」ともいう）を実線で、第２鋼管の端部外面形状を表す図形２１および端部内面形状を表す図形２２（以下、単に「第２鋼管の外面形状」および「第２鋼管の内面形状」ともいう）を２点鎖線でそれぞれ示す。図２に示すように、目違いは、第１鋼管の外面側非接触領域１３および内面側非接触領域１４、並びに、第２鋼管の外面側非接触領域２３および内面側非接触領域２４で構成される。
【００５０】
ここで、第１鋼管の外面側非接触領域１３は、第１鋼管の端面のうちで第２鋼管と接触しない部分であって、第１鋼管の外面形状１１と第２鋼管の外面形状２１とで区画される領域である。また、第１鋼管の内面側非接触領域１４は、第１鋼管の端面のうちで第２鋼管と接触しない部分であって、第１鋼管の内面形状１２と第２鋼管の内面形状２２とで区画される領域である。第２鋼管の外面側非接触領域２３は、第２鋼管の端面のうちで第１鋼管と接触しない部分であって、第１鋼管の外面形状１１と第２鋼管の外面形状２１とで区画される領域である。第２鋼管の内面側非接触領域２４は、第２鋼管の端面のうちで第１鋼管と接触しない部分であって、第１鋼管の内面形状１２と第２鋼管の内面形状２２とで区画される領域である。
【００５１】
前記（ａ）の突き合わせた際に非接触となる部分の面積とは、第１鋼管の外面側非接触領域１３および内面側非接触領域１４、並びに、第２鋼管の外面側非接触領域２３および内面側非接触領域２４の面積を合計した値である。また、前記（ｄ）の突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積とは、第１鋼管の内面側非接触領域１４および第２鋼管の内面側非接触領域２４の面積を合計した値である。前記（ｇ）の突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積とは、第１鋼管の外面側非接触領域１３および第２鋼管の外面側非接触領域２３の面積を合計した値である。
【００５２】
前記（ｃ）の第１鋼管の端部または第２鋼管の端部の面積（以下、これらを総称して単に「鋼管の端部面積」ともいう）に対して突き合わせた際に非接触となる領域の面積が占める割合とは、鋼管の端部面積に対して前記（ａ）の面積が占める割合である。また、前記（ｆ）の鋼管の端部面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域の面積が占める割合とは、鋼管の端部面積に対して前記（ｄ）の面積が占める割合である。前記（ｉ）の鋼管の端部面積に対して突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域の面積が占める割合とは、鋼管の端部面積に対して前記（ｇ）の面積が占める割合である。ここで、鋼管の端部面積として、例えば、プロファイルデータから算出される面積や呼び外径および呼び内径から算出される面積、平均外径および平均内径から算出される面積を採用できる。
【００５３】
突き合わせた際に非接触となる部分の径方向長さは、前記図２に示すように、外面側の非接触部の長さｗ１および内面側の非接触部の長さｗ２で構成される。ここで、外面側の非接触部の長さｗ１は、第１鋼管の外面形状１１から第２鋼管の外面形状２１までの径方向の距離である。また、内面側の非接触部の長さｗ２は、第１鋼管の内面形状１２から第２鋼管の内面形状２２までの径方向の距離である。
【００５４】
前記（ｂ）の突き合わせた際に非接触となる部分の径方向長さは、外面側の非接触部の長さｗ１および内面側の非接触部の長さｗ２を合計した値である。その最大値は、０〜３６０°まで所定の角度ごとに非接触となる部分の径方向長さを求めた際の最大値である。また、前記（ｅ）の突き合わせた際に非接触となる部分のうちの内面側領域における径方向長さは、内面側の非接触部の長さｗ２であり、その最大値は、所定の角度ごとに内面側の非接触部の長さｗ２を求めた際の最大値である。前記（ｈ）の突き合わせた際に非接触となる部分のうちの外面側領域における径方向長さは、外面側の非接触部の長さｗ１であり、その最大値は、所定の角度ごとに外面側の非接触部の長さｗ１を求めた際の最大値である。
【００５５】
前記（ａ）〜（ｃ）の項目は、第１鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータ、および、第１鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出する。また、前記（ｄ）〜（ｆ）の項目は、第１鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータと第２鋼管の端部における内面形状を示すプロファイルデータを用いて算出する。前記（ｇ）〜（ｉ）の項目は、第１鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータと第２鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータを用いて算出する。
【００５６】
このように鋼管の端部のプロファイルデータを用いて目違い量を計算することにより、目違いを数値化して評価することができる。したがって、連結管の製造において、鋼管の端部同士を突き合わせ溶接するにあたり、本発明の目違い計算システムを用いて目違い量を計算して評価すれば、得られる連結管における破断の危険性を把握することができる。
【００５７】
２．角度算出器
本発明の目違い計算システムは、さらに、目違い量が最小となる角度データを求めるための角度算出器を備えるのが好ましい。これにより、連結管の製造において、鋼管の端部同士を突き合わせ溶接するにあたり、本発明の目違い計算システムを用いて目違い量が最小となる角度データを求め、求めた角度データに基づいて第１鋼管と第２鋼管との角度を調整すれば、目違いを最小にすることができる。その結果、鋼管の端部同士を突き合わせ溶接して作製された連結管で突き合わせ部で破断する危険性を低減できる。
【００５８】
外面形状の中心同士を一致させる実施形態および内面形状の中心同士を一致させる実施形態では、角度算出器は、目違い計算器を用いて所定の角度ごとに目違い量を算出し、目違い量が最小となる角度（第１角度基準と第２角度基準とがなす角度）を求める。この場合、角度算出器は、目違い量が最小となる角度とともにその角度での目違い量を出力するのが好ましい。また、目違い量を算出する角度間隔は、例えば、プロファイルデータにおける隣り合う測定点の角度間隔と同じ角度に設定することができる。
【００５９】
外面形状の底位置同士を一致させる実施形態では、角度算出器は、第１角度を所定の第３角度ごとに変化（増加または減少）させるとともに、変化させる第１角度の各角度において第２角度を所定の第４角度ごとに変化（増加または減少）させつつ目違い計算器を用いて目違い量を算出し、目違い量が最小となる第１角度および第２角度を求める。この場合、角度算出器は、目違い量が最小となる第１角度および第２角度とともに、その第１角度および第２角度での目違い量を出力するのが好ましい。また、目違い量を算出する角度間隔、すなわち、所定の第３角度および所定の第４角度は、例えば、プロファイルデータにおける隣り合う測定点の角度間隔と同じ角度に設定することができる。
【００６０】
３．鋼管の順、向きおよび角度の演算
次に、本発明の目違い計算システムの実施形態であって、鋼管群を連結管とする際に目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度データを演算するシステムについて下記図３を参照しながら説明する。
【００６１】
図３は、本発明の目違い計算システムの実施形態であって、連結管における目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度を演算するシステムの処理例を表すフローチャートであり、図３（ａ）は主処理、図３（ｂ）は合計算出器をそれぞれ示す。図中のＳ１〜Ｓ１７およびＳ２１〜Ｓ２４は処理ステップを表す。
【００６２】
ここで、図３に示す処理例では、ｉ本の鋼管からなる鋼管群において目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度を演算するものとする。このｉ本の鋼管には、１〜ｉまでの索引番号が割り振られ、それぞれの鋼管の一方の管端には索引番号１が他方の管端には索引番号２が割り振られているものとする。また、本説明では、目違い計算器は、外面形状の中心を一致させて目違い量を算出するものとし、角度算出器は、１°ごとに目違い量を算出し、角度データとして目違い量が最小となる角度（第１角度基準と第２角度基準とがなす角度）を求めるものとする。
【００６３】
図３（ａ）に示す主処理では、最初に、データ生成器によって、鋼管群から２本の鋼管を選択して突き合わせる際の全組み合わせについて、角度算出器を用いて目違い量が最小となる角度（角度データ）およびその角度（角度データ）での目違い量を求める処理を行うことにより目違いデータ群を生成する。図３に示す処理例ではＳ１〜Ｓ１０がデータ生成器に該当する。データ生成器では、角度算出器Ｓ５およびその結果を目違いデータ群へ収納する処理Ｓ６を繰り返して行う。繰り返しは、第１鋼管として選択した鋼管の索引番号を示す変数ｊを１〜ｉ−１、第２鋼管として選択した鋼管の索引番号を示す変数ｋをｊ＋１〜ｉ、第１鋼管の突き合わせる端部の索引番号を示す変数ｌを１または２、第２鋼管の突き合わせる端部の索引番号を示す変数ｍを１または２の範囲でそれぞれ変化させて行う。
【００６４】
このような繰り返し計算によって目違いデータ群（例えば、表や配列）が生成される。表を生成する場合、表の列は、例えば、第１鋼管とした鋼管の索引番号および第１鋼管の突き合わせる端部の索引番号、第２鋼管とした鋼管の索引番号および第２鋼管の突き合わせる端部の索引番号、並びに、目違いが最小となる角度（角度データ）およびその角度（角度データ）での目違い量で構成できる。生成される表の行数は｛ｉ×（ｉ−１）／２｝×４となる。
【００６５】
次に、演算器によって、目違い量の合計が最小となる鋼管の向き、順序および角度（角度データ）を求める。このデータ演算器による処理は、図３に示す処理例ではＳ１１〜Ｓ１７が該当する。データ演算器は、並べ順データを求める処理Ｓ１１および並べ順データを用いて目違い量の合計が最小となる条件を求める処理Ｓ１２〜Ｓ１７で構成される。
【００６６】
処理Ｓ１１では、突き合わせ溶接する際の鋼管の順序および向きの全組み合わせを求め、並べ順データ（例えば、表や配列）に収納する。並べ順データを表として収納する場合、並べ順表の列は、例えば、１番目に配置する鋼管の索引番号、１番目の鋼管で後側に配置する管端の索引番号、２番目に配置する鋼管の番号、２番目の鋼管で後側に配置する管端の索引番号、・・・、ｉ番目に配置する鋼管の番号およびｉ番目の鋼管で後側に配置する管端の索引番号で構成できる。得られる並べ順表の行数は、ｉ！×２（ｉ−１）となる。ここで、後側に配置する管端とは、ｐ番目（ただし、ｐは１〜ｉ−１の整数）に配置する鋼管の端部のうちでｐ＋１番目に配置する鋼管の端部と突き合わせられる端部、または、ｉ番目に配置する鋼管の端部のうちで突き合わせ溶接が行われない端部である。
【００６７】
続いて、処理Ｓ１２〜Ｓ１６では、並べ順表の各行について合計算出器により目違い量の合計を求める処理Ｓ１３、および、目違い量の合計が最小の場合に並べ順表の行番号およびその目違い量の合計値を記憶する処理Ｓ１４〜Ｓ１５を繰り返す。これにより、目違い量の合計が最小となる行番号およびその目違い量の合計が求められる。求めた目違い量の合計が最小となる行番号を用いて並べ順表からデータを読み込めば、目違い量が最小となる鋼管の順および向きが得られる。得られた鋼管の順および向きを用い、目違いデータ群から目違い量が最小となる角度（角度データ）を順に読み込んで付加する。このようにして求められた目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度（角度データ）を出力する（Ｓ１７）。
【００６８】
一方、合計算出器は、図３（ｂ）に示すように、目違いデータ群に照会することによってｏ番目に配置される鋼管とｏ＋１番目に配置される鋼管を突き合わせる際の最小の目違い量を取り出す処理Ｓ２２および目違い量の合計に加算する処理Ｓ２３を行う。最小の目違い量を取り出す処理Ｓ２２では、例えば、並べ順表を用いてｏ番目に配置される鋼管の索引番号、ｏ番目に配置される鋼管のｏ＋１番目に配置される鋼管と突き合わせられる端部の索引番号、ｏ＋１番目に配置される鋼管の索引番号およびｏ＋１番目に配置される鋼管のｏ番目に配置される鋼管と突き合わせられる端部の索引番号を求める。これらを検索条件に用いて目違いデータ群に照会することにより、最小の目違い量を取り出すことができる。
【００６９】
また、目違い量の合計に加算する処理Ｓ２３では、取り出した最小の目違い量を目違い量の合計を示す変数に加算する。これらの処理をｏが１からｉ−１まで順に行うことにより目違い量の合計を算出する。
【００７０】
このように本発明の目違い計算システムは、データ生成器、合計算出器および演算器を備えることにより、鋼管群を順に突き合わせて連結管とする際に目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度データを求めることができる。したがって、鋼管群から連結管を製造するにあたり、本発明の目違い計算システムを用いて目違い量の合計が最小となる鋼管の順、向きおよび角度データを求め、その結果に基づいて鋼管の順、向きおよび角度を調整して突き合わせ溶接を行えば、得られる連結管の目違いおよび破断の危険性を最小にできる。
【００７１】
４．判定器
一方、本発明の目違い計算システムは、上述の目違い算出器と、目違い計算器を用いて算出された目違い量について設定された閾値を用いて合否を判定する判定器とを備える構成を採用することもできる。これにより、突き合わせ溶接する際に目違い量を容易に閾値以下とすることができる。したがって、連結管の製造において、鋼管の端部同士を突き合わせ溶接するにあたり、本発明の目違い計算システムを用いて目違い量を判定し、第１鋼管と第２鋼管とを目違い量が閾値以下となる角度に調整すれば、得られる連結管の品質を向上できる。閾値は、目違い量として算出する項目や鋼管の寸法、連結管に要求される耐溶接部破断性に応じて適宜設定することができる。
【００７２】
以上に説明した本発明の目違い計算システムは、例えば、上述した処理を行うプログラムと、コンピューターとで実現することができる。コンピューターは、データ入力部（例えば、キーボードやマウス）と、そのデータ入力部が接続されたデータ処理部（ＣＰＵやメモリ等）と、データ処理部と接続されたデータ記憶部（大容量メモリ）と、データ処理部と接続され処理結果表示部（モニタディスプレイ）とで構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の目違い計算システムは、下記の顕著な効果を有する。
（１）鋼管の端部同士を突き合わせ溶接する際の目違いを数値化して評価できる。
（２）上記（１）により、目違いが最小となる角度を求めることができる。【００７４】
このような本発明の目違い計算システムを連結管の製造に用いれば、得られる連結管で破断の危険性を低減でき、連結管の品質向上に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１１：第１鋼管の外面形状を表す図形、
１１ｃ：第１鋼管の外面形状の中心、
１２：第１鋼管の内面形状を表す図形、
１３：第１鋼管の外面側非接触領域、
１４：第１鋼管の内面側非接触領域、
２１：第２鋼管の外面形状を表す図形、
２１ｃ：第２鋼管の外面形状の中心、
２２：第２鋼管の内面形状を表す図形、
２３：第２鋼管の外面側非接触領域、
２４：第２鋼管の内面側非接触領域、
３１：プロファイルデータの測定点、
ｗ１：外面側の非接触部の長さ、
ｗ２：内面側の非接触部の長さ
【図１】
2013132561.tif 000003
【図２】
2013132561.tif 000004
【図３】
2013132561.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月29日(2013.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、
前記目違い計算器が、第１の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（３）（第１の鋼管の端部と第２の鋼管の端部とを突き合わせて溶接する際の目違い量を、予め第１の鋼管の端部について第１角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータと、予め第２の鋼管の端部について第２角度基準を設定して周方向に測定したプロファイルデータとを用いて算出する目違い計算器を備える目違い計算システムであって、前記目違い計算器が、第１の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２の鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２の鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での前記目違い量を算出することを特徴とする目違い計算システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
外面形状の底位置同士を一致させる実施形態では、目違い計算器が、第１鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第１角度回転させ、かつ、第２鋼管の端部におけるプロファイルデータを入力された第２角度回転させるとともに、第１鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置と第２鋼管の端部における外面形状を示すプロファイルデータの底位置とを一致させた状態での目違い量を算出する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第１鋼管の場合と同様に、平行移動させた第２鋼管の端部形状を表す図形を座標変換により第２角度回転移動する。図１（ｆ）には、第２角度回転移動とした第２鋼管の端部外面形状を表す図形２１および端部内面形状を表す図形２２を実線で、回転移動前の第２鋼管の端部外面形状を表す図形および端部内面形状を表す図形を想像線でそれぞれ示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
図３（ａ）に示す主処理では、最初に、データ生成器によって、鋼管群から２本の鋼管を選択して突き合わせる際の全組み合わせについて、角度算出器を用いて目違い量が最小となる角度（角度データ）およびその角度（角度データ）での目違い量を求める処理を行うことにより目違いデータ群を生成する。図３に示す処理例ではＳ１〜Ｓ１０がデータ生成器に該当する。データ生成器では、角度算出器による処理Ｓ５およびその結果を目違いデータ群へ収納する処理Ｓ６を繰り返して行う。繰り返しは、第１鋼管として選択した鋼管の索引番号を示す変数ｊを１〜ｉ−１、第２鋼管として選択した鋼管の索引番号を示す変数ｋをｊ＋１〜ｉ、第１鋼管の突き合わせる端部の索引番号を示す変数ｌを１または２、第２鋼管の突き合わせる端部の索引番号を示す変数ｍを１または２の範囲でそれぞれ変化させて行う。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
次に、演算器によって、目違い量の合計が最小となる鋼管の向き、順序および角度（角度データ）を求める。このデータ演算器による処理は、図３に示す処理例ではＳ１１〜Ｓ１７が該当する。データ演算器による処理は、並べ順データを求める処理Ｓ１１および並べ順データを用いて目違い量の合計が最小となる条件を求める処理Ｓ１２〜Ｓ１７で構成される。
【国際調査報告】
2013132561.tif 000006
2013132561.tif 000007