(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグと、前記プラグの長手方向の端部のうち前記素材と対向しない方の端部に前記プラグと同軸に配置される芯金と、前記素材を、その長手方向の軸を回転軸として回転させるための傾斜ロールと、前記芯金を保持する前記軸方向に配備された保持ロールと、を有するピアサミルおける、前記芯金の軸芯とパスラインとのずれを導出するピアサミル軸芯測定システムであって、
前記ピアサミルの出側に配置され、異なる２つの方向における前記芯金の位置を光学的に測定する測定手段と、
前記素材の長手方向の端部のうち前記プラグと対向する方の端部を検知する検知手段と、
前記測定手段により、穿孔開始直前と穿孔開始直後に測定された前記芯金の位置に基づいて、前記芯金の移動量を、前記芯金の長手方向の軸に垂直な異なる２つの方向において導出する第１の導出手段と、
を有し、
前記第１の導出手段は、
前記素材の長手方向の端部のうち、前記プラグと対向する側の端部が前記検知手段により検知され、所定のオフセット時間が経過した後、前記プラグが前記素材に接触するまでを、穿孔開始直前とし、
前記所定のオフセット時間が経過してから所定の測定時間が経過するまでであって、前記プラグが前記素材に接触した後を、穿孔開始直後とし、
前記所定の測定時間は、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下である、ピアサミル軸芯測定システム。
なお、オフセット時間は、オフセット時間が０となる場合を含む。
【請求項２】
前記測定手段における前記２つの方向は、前記芯金の長手方向の軸に垂直な水平方向である第１の測定方向と、前記測定手段の視野方向である第２の測定方向であり、
前記第１の導出手段における前記２つの方向は、前記芯金の長手方向の軸に垂直な水平方向である第１の移動量導出方向と、鉛直方向である第２の移動量導出方向である、請求項１に記載のピアサミル軸芯測定システム。
【請求項３】
前記第１の導出手段は、前記穿孔開始直前と前記穿孔開始直後に測定された、前記第２の測定方向における前記芯金の位置から、前記第２の測定方向における前記芯金の移動量を導出し、導出した前記第２の測定方向における前記芯金の移動量と、前記パスラインに対する前記測定手段の角度と、を用いて、前記第２の移動量導出方向における前記芯金の移動量を導出する、請求項２に記載のピアサミル軸芯測定システム。
【請求項４】
前記第１の導出手段は、前記芯金の長手方向の軸に垂直な水平方向に対する前記測定手段の角度を用いて、前記第２の移動量導出方向における前記芯金の移動量を導出する、請求項３に記載のピアサミル軸芯測定システム。
【請求項５】
前記第１の導出手段により導出された、前記芯金の長手方向の軸に垂直な異なる２つの方向における前記芯金の移動量に基づいて、前記芯金の前記パスラインからのずれ量の絶対値と、前記芯金の移動方向とを導出する第２の導出手段を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のピアサミル軸芯測定システム。
【請求項６】
中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグと、前記プラグの長手方向の端部のうち前記素材と対向しない方の端部に前記プラグと同軸に配置される芯金と、前記素材を、その長手方向の軸を回転軸として回転させるための傾斜ロールと、前記芯金を保持する前記軸方向に配備された保持ロールと、を有するピアサミルおける、前記芯金の軸芯とパスラインとのずれを導出するピアサミル軸芯測定方法であって、
前記ピアサミルの出側に配置され、異なる２つの方向における前記芯金の位置を光学的に測定する測定工程と、
前記素材の長手方向の端部のうち前記プラグと対向する方の端部を検知する検知工程と、
前記測定工程により、穿孔開始直前と穿孔開始直後に測定された前記芯金の位置に基づいて、前記芯金の移動量を、前記芯金の長手方向の軸に垂直な異なる２つの方向において導出する導出工程と、
を有し、
前記導出工程は、
前記素材の長手方向の端部のうち、前記プラグと対向する側の端部が前記検知工程により検知され、所定のオフセット時間が経過した後、前記プラグが前記素材に接触するまでを、穿孔開始直前とし、
前記所定のオフセット時間が経過してから所定の測定時間が経過するまでであって、前記プラグが前記素材に接触した後を、穿孔開始直後とし、
前記所定の測定時間は、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下である、ピアサミル軸芯測定方法。
なお、オフセット時間は、オフセット時間が０となる場合を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアサミル軸芯測定システムおよびピアサミル軸芯測定方法に関し、特に、ピアサミル（穿孔機）における芯金の軸心のずれを測定するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管等の継目無管を製造する手法として、ピアサミル（穿孔機）を用いて、加熱炉で加熱されたビレット等の素材から中空素管を製造する手法がある。
ピアサミルとして、一対の傾斜ロールと、プラグとを備えるものがある。一対の傾斜ロールは、ビレットのパスラインを挟んで相互に間隔を有して対向し、且つ、パスラインに対して傾斜するように配置される。ピアサミルは、傾斜ロールによりビレットを周方向に回転させながらプラグ（芯金）に押し込み、素材を穿孔および圧延して中空素管にする。
【０００３】
ピアサミルでは、プラグおよび芯金の軸芯と、ビレット（素材）やパスラインの軸芯とのずれが課題となる。このような軸芯のずれが生じた状態で穿孔および圧延を行うと、中空素管で偏芯偏肉が生じる。特に、１次偏肉は、次工程での排除または抑制が困難である。ピアサミルの次段において、ピアサミルで製造された中空素管の厚みはγ線肉厚計により測定されるが、γ線肉厚計では平均肉厚が測定されるため、前述した軸芯のずれによる偏肉を検知するのは困難である。また、最終工程においては超音波肉厚計等を用いて中空素管に生じている偏肉を検知することが行われているが、その偏肉の検知の結果をピアサミルにおける操業に反映させるまでに時間を要する。
【０００４】
中空素管における偏芯偏肉の生成要因は多岐にわたるが、前述した軸芯のずれの、偏芯偏肉の生成要因に占める割合は小さくない。そこで、特許文献１には、以下の技術が開示されている。ピアサミルの入側に配置されたレーザ発光装置から、パスラインの軸芯に一致するようにレーザスポットを照射する。このレーザスポットを傾斜ロール部等にて軸方向から撮影し、このレーザスポットが画像の中心に位置するように傾斜ロールの軸芯を調整する。このようにして撮影された画像を用いて、レーザスポット中心が各ロール部において画像の中心となるように各ロール軸芯を調整する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、オフラインで測定を行わなければならない。このようなオフラインの作業は、頻繁に行うことはできず、例えば、数か月に１回の頻度でしか行われない。また、実際の穿孔・圧延操業においては、例えば、１日に数百回程度の穿孔・圧延が実施されており、その都度設備に負荷がかかることで、前述した軸芯のずれが生じることになる。従って、操業中にオンラインで早期に軸芯のずれを検出することができない。そこで、ピアサミルにおける操業の段階で（即ち、オンラインで）、プラグ（芯金）の軸芯と、ビレット（素材）やパスラインの軸芯とのずれを測定することが望まれる。この種の技術として、特許文献２〜４に記載の技術がある。
【０００６】
特許文献２には、以下の技術が開示されている。ピアサミルの出側にレーザ変位計を設置し、穿孔・圧延時の芯金の振幅を測定する。芯金の振幅と偏肉量とに相関があることに基づき、測定した芯金の振幅が管理値を外れた場合には、偏肉が大きいため、芯金を取り替える。
【０００７】
特許文献３には、以下の技術が開示されている。傾斜ロールの出側に変位測定器を設置し、穿孔・圧延時の芯金、シェル（穿孔中の素材）の振幅を測定する。穿孔・圧延時の芯金・シェルの振れ回り振幅とシェルの偏肉率とに相関があることに基づき、芯金またはシェルの振れ回り振幅を監視する。この振れ回り振幅が大きい場合には、圧延の停止、素材の偏熱の防止、芯金の傾斜・偏芯の調節、穿孔機の位置調節といった偏肉防止対策を施す。
【０００８】
また、特許文献４には、以下の技術が開示されている。穿孔・圧延時のシェルの軸芯に対して直角方向の一断面のみが視野内に入るように一軸ＣＣＤカメラを設置する。この一軸ＣＣＤカメラを使用して、穿孔・圧延時のシェルの上下振動の振幅を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１５３２００号公報
【特許文献２】特開２００５−２１１９１２号公報
【特許文献３】特開昭６１−１１９３１８号公報
【特許文献４】特開平４−１５７００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の技術では、芯金のどの部分の振幅を測定するのかが明らかではなく、中空素管の偏芯偏肉が生じている場合に、芯金又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかを特定することが容易ではない。また、芯金の振幅が大きい場合に、芯金の交換という措置をとることが記載されているものの、その措置が必ずしも有効であるとは言えない。例えば、素材の偏熱やピアサミルに生じるガタによっても芯金の振幅は変動するからである。
【００１１】
また、特許文献３に記載の技術では、穿孔・圧延時の芯金・シェルの振れ回り振幅とシェルの偏肉率とに相関があるとしている。しかしながら、穿孔・圧延中の芯金やシェルの振れ回り量と中空素管の偏芯偏肉とは必ずしも精度よく一致しない。例えば、芯金とシェルの振れ回りが同期した場合には、中空素管の偏芯偏肉の検知精度は低下するからである。従って、芯金又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかを特定することが容易ではなく、また、どのような措置をとるのが有効であるのかを特定することも容易ではない。
【００１２】
また、特許文献４に記載の技術では、シェルの上下方向のみの振幅を測定する。従って、水平方向の振幅を測定することができないことに加え、芯金又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかを特定することが容易ではなく、また、どのような措置をとるのが有効であるのかを特定することも容易ではない。
【００１３】
以上のように特許文献２〜４に記載の技術では、中空素管の偏芯偏肉が生じている場合に、芯金の軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかを特定することが容易ではなかった。また、前述したように、特許文献２〜４に記載の技術では、中空素管の偏芯偏肉が生じている場合に、どのような措置をとるのが有効であるのかを特定することが容易ではない。この場合、芯金の軸芯とラインの軸芯のずれのみを抽出することが考えられるが、特許文献２〜４に記載の技術では、その手立てがない。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、中空素管の偏芯偏肉が生じている場合に、素材の偏熱やピアサミルに生じるガタによる芯金の振れ回りを除き、芯金とビレットの軸芯ずれのみを抽出し、芯金の軸芯とパスラインとのずれが生じた場合に、芯金又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかをオンラインで特定できるようにすることを第１の目的とする。
また、芯金の軸芯とパスラインとのずれのみを可及的に抽出できるようにすることを第２の目的とする。
これは、穿孔が開始され、プラグ、芯金、および傾斜ロール等による素材の穿孔が進められると芯金とパスラインとの軸芯ずれ以外に、素材の偏熱による振れ、又は、設備のガタによる振れ等が、合算された振れ周りを測定することになり、芯金とパスラインの軸芯ずれのみを抽出することが不可能である為である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のピアサミル軸芯測定システムは、中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグと、前記プラグの長手方向の端部のうち前記素材と対向しない方の端部に前記プラグと同軸に配置される芯金と、前記素材を、その長手方向の軸を回転軸として回転させるための傾斜ロールと、前記芯金を保持する前記軸方向に配備された保持ロールと、を有するピアサミルおける、前記芯金の軸芯とパスラインとのずれを導出するピアサミル軸芯測定システムであって、前記ピアサミルの出側に配置され、異なる２つの方向における前記芯金の位置を光学的に測定する測定手段と、前記素材の長手方向の端部のうち前記プラグと対向する方の端部を検知する検知手段と、前記測定手段により、穿孔開始直前と穿孔開始直後に測定された前記芯金の位置に基づいて、前記芯金の移動量を、前記芯金の長手方向の軸に垂直な異なる２つの方向において導出する第１の導出手段と、を有する。前記第１の導出手段は、前記素材の長手方向の端部のうち、前記プラグと対向する側の端部が前記検知手段により検知され、所定のオフセット時間が経過した後、前記プラグが前記素材に接触するまでを、穿孔開始直前とし、前記所定のオフセット時間が経過してから所定の測定時間が経過するまでであって、前記プラグが前記素材に接触した後を、穿孔開始直後とし、前記所定の測定時間は、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下である。なお、オフセット時間は、オフセット時間が０となる場合を含む。
【００１６】
本発明のピアサミル軸芯測定方法は、中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグと、前記プラグの長手方向の端部のうち前記素材と対向しない方の端部に前記プラグと同軸に配置される芯金と、前記素材を、その長手方向の軸を回転軸として回転させるための傾斜ロールと、前記芯金を保持する前記軸方向に配備された保持ロールと、を有するピアサミルおける、前記芯金の軸芯とパスラインとのずれを導出するピアサミル軸芯測定方法であって、前記ピアサミルの出側に配置され、異なる２つの方向における前記芯金の位置を光学的に測定する測定工程と、前記素材の長手方向の端部のうち前記プラグと対向する方の端部を検知する検知工程と、前記測定工程により、穿孔開始直前と穿孔開始直後に測定された前記芯金の位置に基づいて、前記芯金の移動量を、前記芯金の長手方向の軸に垂直な異なる２つの方向において導出する導出工程と、を有する。前記導出工程は、前記素材の長手方向の端部のうち、前記プラグと対向する側の端部が前記検知工程により検知され、所定のオフセット時間が経過した後、前記プラグが前記素材に接触するまでを、穿孔開始直前とし、前記所定のオフセット時間が経過してから所定の測定時間が経過するまでであって、前記プラグが前記素材に接触した後を、穿孔開始直後とし、前記所定の測定時間は、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下である。なお、オフセット時間は、オフセット時間が０となる場合を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、芯金の長手方向の軸に垂直な相互に異なる２つの方向のそれぞれにおいて芯金の移動量を、ピアサミルの出側に配置される測定手段によりピアサミルにてビレットの穿孔開始前と開始後（特には、開始直後が好ましい）の異なるタイミングで測定された芯金の位置に基づいて導出する。従って、中空素管の偏芯偏肉が生じている場合に、素材の偏熱やピアサミルに生じるガタによる芯金の振れ回りを除き、芯金とビレットの軸芯ずれのみを抽出し、芯金の軸芯とパスラインとのずれが生じた場合に、芯金又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせば中空素管の偏芯偏肉が低減するのかをオンラインで特定することができる。
また、芯金の長手方向の軸に垂直な相互に異なる２つの方向のそれぞれにおいて芯金の移動量を、所定の測定時間内において、ピアサミルの出側に配置される測定手段により異なるタイミングで測定された芯金の位置に基づいて導出する。従って、導出される芯金の移動量に、芯金の軸芯とパスラインとがずれていること以外に起因する移動量が含まれることを抑制することができる。よって、芯金の軸芯とパスラインとのずれのみを可及的に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ピアサミル軸芯測定システムの構成の第１の例を示す図である。
【図２】軸芯ズレの一例を概念的に説明する図である。
【図３】軸芯ズレ演算装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図４】ビームプロファイルの第１の例を概念的に示す図である。
【図５】ビームプロファイルと、そのピークの第１の例を示す図である。
【図６】鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差を導出する方法の一例を説明する図である。
【図７】軸芯ズレ演算装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】軸芯ズレ演算装置により導出された鉛直方向移動量と水平方向移動量の一例を示す図である。
【図９】芯金の軸芯の調整前後におけるビレットの振れ回り量の一例を概念的に示す図である。
【図１０】ピアサミル軸芯測定システムの構成の第２の例を示す図である。
【図１１】ビームプロファイルの第２の例を概念的に示す図である。
【図１２】ビームプロファイルと、そのピークの第２の例を概念的に示す図である。
【図１３】穿孔と測定についてのタイムチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態を説明する。
＜ピアサミル軸芯測定システムの構成＞
図１は、ピアサミル軸芯測定システムの構成の一例を示す図である。具体的に図１（ａ）は、ピアサミル軸芯測定システムの全体構成の一例を示す図である。図１（ｂ）は、ビレット２０のパスラインＰＬに沿う方向（図１（ａ）に示す白抜き矢印線の方向）から見た場合の芯金１３と２次元レーザ変位計１５との位置関係の一例を示す図である。本実施形態では、穿孔機（ピアサミル）１０を用いて、素材の一例であるビレット２０に対し、穿孔および圧延を行い、中空素管を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００２１】
穿孔機１０は、一対の傾斜ロール１１ａ、１１ｂと、プラグ１２と、芯金１３と、ガイド１４と、を有する。尚、穿孔機１０は、これらの他に、ピアサミルとして必要な公知の構成を有する。例えば、穿孔機１０は、芯金１３を保持するために軸方向に配備された複数の保持ロールも有する。
傾斜ロール１１ａ、１１ｂは、パスラインＰＬを介して相互に間隔を有して対向する位置に配置される。傾斜ロール１１ａ、１１ｂは、ピアサミル出側から入側に向けて傾斜した状態になっている。傾斜ロール１１ａ、１１ｂは、ビレット２０を、周方向に（即ち、ビレット２０の長手方向の軸を回転軸として）回転させ、プラグ１２と共にビレット２０を圧延する。図１（ａ）に示すように、ビレット２０のトップ側の端面の中心部には、プラグ１２の位置を、ビレット２０の中心に誘導するための凹部であるセンタリングポンチ穴２１が形成されている。
【００２２】
尚、傾斜ロール１１ａ、１１ｂは、コーン型であってもよいし、バレル型であってもよい。図１では、穿孔機１０が、一対の傾斜ロール１１ａ、１１ｂを備える２ロール式である場合を例に挙げて示す。しかしながら、穿孔機１０は、２ロール式に限定されない。例えば、パスラインＰＬに沿う方向から見た場合に、パスラインＰＬを軸とする回転対称の位置関係になるように、パスラインＰＬの周りに配置された３つ以上の傾斜ロールを穿孔機１０が備えてもよい。
【００２３】
プラグ１２は、一対の傾斜ロール１１ａ、１１ｂの間の位置であって、且つ、プラグ１２の長手方向の軸がパスラインＰＬ（の軸芯）と一致する位置を目標位置として配置される。プラグ１２は、その横断面の形状が円形状であり、且つ、その外径は、プラグ１２の先端から後端に向かって大きくなる。このように、プラグ１２の形状は、略砲弾状である。
【００２４】
プラグ１２は、ビレット２０を穿孔および圧延するときに、ビレット２０のトップ側の端面（つまり、プラグ１２と対向する端面）の中央部に押し込まれ、ビレット２０を穿孔する。
【００２５】
芯金１３は、パスラインＰＬ（の軸芯）の方向に延在する部材であり、プラグ１２を所定の位置に配置するための部材である。芯金１３の先端は、プラグ１２の基端面と結合される。例えば、プラグ１２の基端面は軸方向に凹んだ結合部を有し、芯金１３の先端部は、当該結合部に挿入され、固定される。このとき、プラグ１２の長手方向の軸と芯金１３の長手方向の軸とが一致するようにする（即ち、プラグ１２と芯金１３が同軸になるようにする）。前述したように、プラグ１２の目標位置は、プラグ１２の長手方向の軸がパスラインＰＬと一致する位置である。従って、芯金１３の目標位置も、芯金１３の長手方向の軸がパスラインＰＬと一致する位置である。尚、以下の説明では、プラグ１２の長手方向の軸、芯金１３の長手方向の軸を、必要に応じて、プラグ１２の軸芯、芯金１３の軸芯と略称する。
【００２６】
ガイド１４は、傾斜ロール１１ａ、１１ｂの前方（Ｚ軸の正の方向側）に配置される。ガイド１４は、ビレット２０の振動を抑制する。ビレット２０の振動とは、例えば、側面視または平面視でパスラインＰＬに垂直な方向にビレット２０が往復移動することである。
【００２７】
２次元レーザ変位計１５は、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）および測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）の変位をオンラインで測定するためのものである。測定方向は、２次元レーザ変位計１５の視野方向（光軸方向）である。即ち、測定方向は、図１（ａ）の一点鎖線に沿う方向であって、２次元レーザ変位計１５から芯金１３に向かう方向である。
【００２８】
本実施形態では２次元レーザ変位計１５は、光切断法により測定を行う。即ち、２次元レーザ変位計１５は、ライン状のレーザ光を対象物に照射して、その反射光を高さデータとして取得し、２次元レーザ変位計１５と対象物との測定方向（光軸方向）の距離を、三角測量に基づいて測定する。以下の説明では、この距離を必要に応じて測定距離Ｌと称する（図１（ａ）を参照）。これにより、芯金１３の測定方向の位置が測定される。
【００２９】
尚、２次元レーザ変位計１５は、測定対象からの反射光から測定対象までの距離を２次元で測定する技術である為、本実施形態に記載の芯金１３を測定した場合には、円弧状の反射光の測定データとして取得されることになるが、以下では、そうして取得された円弧状の測定値を、ビームプロファイルと称することとする。
また、反射光を受光する受光センサの画素が、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）に並ぶように２次元レーザ変位計１５を配置する。これにより、受光したビームプロファイルのピーク位置が芯金１３までの距離となり、受光センサの水平方向の画素の値から、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）の位置が測定される。尚、２次元レーザ変位計１５自体は、公知の技術で実現することができる。
【００３０】
本実施形態では、レーザ光の波長λを４０５［ｎｍ］とする。ただし、芯金１３は熱間材ではないため、レーザ光の波長λは制限されない。
図１（ａ）に示すように、２次元レーザ変位計１５は、穿孔機１０の出側に設置される。２次元レーザ変位計１５は、パスラインＰＬに対して角度θ、水平方向（Ｘ軸方向）に対して角度φを設けて設置される。また、本実施形態では、水平方向（Ｘ軸方向）において芯金１３を中心とする１００［ｍｍ］の領域を、２次元レーザ変位計１５の水平方向（Ｘ軸方向）における視野幅とする。ただし、２次元レーザ変位計１５の視野内に、芯金１３の最上端（Ｙ軸の負の方向の端部）を含む数ｍｍの領域が含まれていれば、２次元レーザ変位計１５の水平方向（Ｘ軸方向）における視野幅は、このようなものに限定されない。
【００３１】
芯金１３の径は多岐に亘り、種々の径を有する芯金１３が使用される。本実施形態では、説明を簡単にするため、２次元レーザ変位計１５と芯金１３との光軸方向における最短距離が４００［ｍｍ］になる位置に２次元レーザ変位計１５を設置する。即ち、本実施形態では、前述した測定距離Ｌの基準値は４００［ｍｍ］になる。また、本実施形態では、２次元レーザ変位計１５の受光センサの測定分解能は、測定距離Ｌの基準値（＝４００［ｍｍ］）において、０．３［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］であるものとする。尚、以下の説明では、この測定分解能を、必要に応じて、基準分解能と称する。２次元レーザ変位計１５の受光センサの測定分解能は、受光センサの画素配列に応じて、任意に設定することが可能である。尚、２次元レーザ変位計１５の受光センサの測定分解能は、受光センサの１画素当たりの実空間における距離であり、この測定分解能を用いることにより、画素の数から、実空間における距離が得られる。
【００３２】
また、本実施形態では、芯金１３の径が変わっても、測定距離Ｌの基準値が４００［ｍｍ］となるように、２次元レーザ変位計１５の位置を変えるようにする場合を例に挙げて説明する。ただし、測定距離Ｌの基準値を４００［ｍｍ］に維持すると、２次元レーザ変位計１５と設備の干渉等が生じる場合には、測定距離Ｌの基準値を変更することになる。
【００３３】
また、図１（ａ）に示すように、本実施形態では、角度θを４５［°］にする。ただし、穿孔機１０による操業を阻害しない範囲であれば、角度θは４５［°］に限定されない。また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、２次元レーザ変位計１５は、水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φが９０［°］となるように設置される。即ち、本実施形態では、２次元レーザ変位計１５は、鉛直方向（Ｙ軸方向）に沿うように設置される。
尚、以上の条件の下、穿孔機１０による操業を阻害しない範囲で可及的に芯金１３に近くなるように、２次元レーザ変位計１５を設置するのが好ましい。
【００３４】
図１（ａ）および図１３において、先端検知器１６は、ガイド１４に沿って、図示しない搬送機構によってＺ軸の負の方向に搬送されてくるビレット２０のトップ側の端面（Ｚ軸の負の方向側の端面）を検知すると、測定開始トリガ信号１３０１を送信する。この時点では測定自体はまだ開始されてはいないが、測定開始トリガ信号１３０１に起因して、所定のオフセット時間ＯＴのタイマーが開始される。尚、図１３において、上下方向にのびる破線は、時刻ｔ１〜ｔ４において、ビレット２０のトップ側の端面が到達する位置の一例を示す。
本実施形態では、時刻ｔ１においてビレット２０のトップ側の端面が検知されて以後、オフセット時間ＯＴを通じて搬送され続けるビレット２０のトップ側の端面が、オフセット時間ＯＴが経過した時点で、正規の測定開始位置（測定開始時刻ｔ２のところで上下方向にのびる破線の位置）に位置するように、先端検知器１６の位置が定められる。
尚、前記正規の測定開始位置は、例えば、ビレット２０のトップ側の端面とプラグ１２の先端とが僅かに間隔を有する位置である。
【００３５】
そして、オフセット時間ＯＴの経過後に、正規の測定開始位置を通過したビレット２０のトップ側の端面に対し、後述する測定が実際に開始されることとなり、所定の時間にわたってずれ量の測定が行われる。
即ち、ビレット２０のトップ側の端面がプラグ１２の先端に接触するまでに、測定が開始されてから更なる時間が掛かるため（測定開始時刻ｔ２から、ビレット２０のトップ側の端面がプラグ１２の先端に接触する時刻ｔ３までの時間ＰＴを参照）、所定の測定時間ＭＴを当該時間より長く定めておくことで、ビレット２０の穿孔開始前（ビレット２０の穿孔を開始すると想定される時刻ｔ３よりも前）の芯金１３の変位と穿孔開始後（ビレット２０の穿孔を開始すると想定される時刻ｔ３よりも後）の芯金１３の変位とを、両方とも取得することが可能となる。そして、所定の測定時間ＭＴが経過し時刻ｔ４になると、測定を終了する。
【００３６】
先端検知器１６は、例えば、投光器と受光器とを有する。例えば、投光器から投光された光が受光器で受光されなくなると、ビレット２０のトップ側の端面を検知するように先端検知器１６を構成することができる。先端検知器１６自体は、公知の技術で実現することができる。尚、穿孔機１０による中空素管の製造ラインに既存のものを先端検知器１６として利用してもよいし、専用の先端検知器１６を新たに設置してもよい。
【００３７】
軸芯ズレ演算装置１００は、先端検知器１６から送信された測定開始トリガ信号１３０１を受信してから所定のオフセット時間が経過すると、そのタイミングから所定の測定時間ＭＴにおける２次元レーザ変位計１５の測定結果に基づいて、パスラインＰＬと芯金１３の軸芯との、水平方向（Ｘ軸方向）および鉛直方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおけるずれ量を演算する。所定の測定時間ＭＴは、例えば、ビレット２０のトップ側の端面にプラグ１２が接触する直前と直後を含む一定期間のみにおいて、２次元レーザ変位計１５による測定結果が得られるように予め定められる。例えば、所定の測定時間ＭＴは、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下の範囲の中から定められる。
尚、以下の説明では、パスラインＰＬと芯金１３の軸芯とのずれを必要に応じて軸芯ズレと称する。また、軸芯ズレ演算装置１００は、軸芯ズレによるずれ量と、軸芯ズレの方向を演算する。また、先端検知器１６の配置に応じて前述した所定のオフセット時間が決まるので、先端検知器１６の配置によっては、前述した所定のオフセット時間は０（ゼロ）になることもある。
【００３８】
図２は、軸芯ズレの一例を概念的に説明する図である。具体的に図２（ａ）は、軸芯ズレが生じていない場合を示し、図２（ｂ）は、軸芯ズレが生じている場合を示す。
図２（ａ）に示すように、プラグ１２および芯金１３の軸芯とパスラインＰＬとが一致している場合、軸芯ズレは生じていないことになる。
【００３９】
一方、図２（ｂ）に示す例では、プラグ１２および芯金１３の軸芯とパスラインＰＬとが一致せず、ずれ量ＡＧの軸芯ズレが生じていることを示す。尚、図２（ｂ）では、表記の都合上、鉛直方向（Ｙ軸方向）における軸芯ズレを示すが、軸芯ズレは、水平方向（Ｘ軸方向）の成分と鉛直方向（Ｙ軸方向）の成分とを含む。前述した軸芯ズレによるずれ量の絶対値（総合的なずれ量）は、水平方向（Ｘ軸方向）の成分の２乗と、鉛直方向（Ｙ軸方向）の成分の２乗との和の平方根で表される。
【００４０】
尚、以下の説明では、軸芯ズレによるずれ量を必要に応じて移動量と称し、水平方向（Ｘ軸方向）の軸芯ズレによる芯金１３のずれ量を必要に応じて水平方向移動量と称し、鉛直方向（Ｙ軸方向）の軸芯ズレによる芯金１３のずれ量を必要に応じて鉛直方向移動量と称する。
軸芯ズレ演算装置１００は、これら水平方向移動量および鉛直方向移動量の少なくとも何れか一方の絶対値が、夫々に対して予め設定されている閾値を上回るか否かを判定する。
【００４１】
出力装置２００は、軸芯ズレ演算装置１００により、水平方向移動量および鉛直方向移動量の少なくとも何れか一方が、夫々に対して予め設定されている閾値を上回ると判定されると、そのときの水平方向移動量、鉛直方向移動量、軸芯ズレによるずれ量、および軸芯ズレの方向の情報を出力する。出力の形態は、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、および記憶媒体への記憶の少なくとも何れか１つを採用することができる。
【００４２】
＜軸芯ズレ演算装置１００＞
次に、軸芯ズレ演算装置１００の一例について詳細に説明する。
軸芯ズレ演算装置１００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを備える情報処理装置、または、専用のハードウェアを用いることにより実現される。図３は、軸芯ズレ演算装置１００の機能的な構成の一例を示す図である。以下に、軸芯ズレ演算装置１００が有する機能の一例を説明する。
【００４３】
［先端検知判定部１０１］
先端検知判定部１０１は、先端検知器１６により、ビレット２０のトップ側の端面が検知されたか否かを判定する。前述したように、先端検知器１６は、ビレット２０のトップ側の端面を検知すると、測定開始トリガ信号１３０１を送信する。従って、先端検知判定部１０１は、測定開始トリガ信号１３０１を受信すると、先端検知器１６により、ビレット２０のトップ側の端面が検知されたと判定し、所定のオフセット時間ＯＴの計時用のタイマーの起動を開始する。
【００４４】
［ビームプロファイル作成部１０２］
ビームプロファイル作成部１０２は、先端検知判定部１０１により、ビレット２０のトップ側の端面が検知されたと判定されてから所定のオフセット時間ＯＴが経過すると、そのタイミングから所定の測定時間ＭＴが経過するまでの間、２次元レーザ変位計１５の測定結果に基づいて、ビームプロファイルを、所定のサンプリング周期で繰り返し作成する。本実施形態では、ビームプロファイルは、２次元レーザ変位計１５から見た場合の、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）および測定方向の位置を示す情報である。前述したように、測定方向は、２次元レーザ変位計１５の視野方向（光軸方向）である（図１（ａ）の一点鎖線を参照）。また、前述したように、所定の測定時間ＭＴは、例えば、ビレット２０のトップ側の端面にプラグ１２が接触する直前と直後の期間のみにおいて、２次元レーザ変位計１５による測定結果が得られるように予め定められる。前述したように、所定の測定時間ＭＴは、例えば、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下の時間である。また、所定のサンプリング周期は、例えば１［ｍｓ］である。
【００４５】
図４は、ビームプロファイルの一例を概念的に示す図である。
前述したように、２次元レーザ変位計１５の受光センサの画素は、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）に並ぶように配置される。従って、図４において、Ｘ軸の値は、２次元レーザ変位計１５の受光センサの画素の位置に対応する。また、Ｙ／ｓｉｎθ軸の値は、２次元レーザ変位計１５により測定される測定距離Ｌに対応する。尚、以上のことは、後述する図５、図１１、図１２においても同じである。
【００４６】
尚、ここで、ビームプロファイルについて注釈を記載すると、図１に記載の説明図でいえば、２次元レーザ変位計１５と芯金１３との間で計測されるビームプロファイルは、芯金１３に反射したレーザ変位計１５のレーザ光の反射像を意味するため、２次元レーザ変位計１５に向かって上側半円状のビームプロファイルとなる。即ち、半円状のビームプロファイルのピーク位置が２次元レーザ変位計１５の最近傍点となる。
しかしながら、図４以降においては、グラフ表記の都合上、２次元レーザ変位計１５から遠ざかる方向をＹ軸の正の方向、言い換えればＹ軸上方向となるように上下反転して記載している。即ち、半円状のビームプロファイルのピーク点が、２次元レーザ変位計１５の最近傍点となるように、即ち、グラフ上同一プロファイル中の最下点となるように記載している。尚、このことは、後述する図５、図１１、図１２においても同様である。
【００４７】
このようなビームプロファイル４００が所定のサンプリング周期で繰り返し作成される。本実施形態では、ビームプロファイル作成部１０２は、所定のサンプリング周期で繰り返し作成されるビームプロファイル４００の移動平均をとり、各サンプリング周期におけるビームプロファイルを作成する。例えば、所定のサンプリング周期が１［ｍｓ］であり、５［ｍｓ］ごとに移動平均をとる場合、５つのビームプロファイル４００の移動平均をとる。そして、その移動平均後の値を、当該５つのビームプロファイル４００の作成時刻のうちの最先の作成時刻におけるビームプロファイルとする。以下の説明では、特に断らない限り、ビームプロファイルと称する場合には、この移動平均後のビームプロファイルであるものとする。
【００４８】
［ピーク位置抽出部１０３］
前述したように本実施形態では、光切断法を用いるため、ビームプロファイルにおけるピークの位置から、２次元レーザ変位計１５と芯金１３との間の距離が導出される。そこで、ピーク位置抽出部１０３は、ビームプロファイル作成部１０２により作成されるビームプロファイルのそれぞれからピークの位置を抽出する。本実施形態では、ピーク位置抽出部１０３は、８画素ごとに（１つの）ビームプロファイルの移動平均をとり、その移動平均後のビームプロファイルのピークの位置を抽出する。尚、以下の説明では、特に断らない限り、ビームプロファイルのピークと称する場合には、このようにして抽出されるピークであるものとする。
【００４９】
図５は、ビームプロファイルと、そのピークの一例を概念的に示す図である。
具体的に図５（ａ）は、ビレット２０の穿孔開始前の芯金１３の軸芯の位置と、穿孔開始後の芯金１３の軸芯の位置の変化が小さい場合のビームプロファイル５０１、５０２の関係と、そのピーク５０１ａ、５０２ａの関係を示す図である。一方、図５（ｂ）は、ビレット２０の穿孔開始前の芯金１３の軸芯の位置と、穿孔開始後の芯金１３の軸芯の位置の変化が大きい場合のビームプロファイル５０１、５０３の関係と、そのピーク５０１ａ、５０３ａの関係を示す図である。
【００５０】
プラグ１２および芯金１３の軸芯が、ビレット２０のトップ側の端面の中心（即ち、パスラインＰＬ）から大きくずれていなければ、２次元レーザ変位計１５と芯金１３との距離は、穿孔開始前と穿孔開始直後とで大きくずれない。このため、図５（ａ）に示すように、穿孔開始前と穿孔開始直後とで、ビームプロファイル５０１、５０２は大きく異ならない。ここで、このビームプロファイル５０１、５０２は、穿孔開始前と穿孔開始直後のあるタイミングのビームプロファイルの一例である。
【００５１】
一方、前述したように本実施形態では、ビレット２０のトップ側の端面の中心部に、ビレット２０の中心に誘導するためのセンタリングポンチ穴２１が形成されている。従って、プラグ１２および芯金１３の軸芯が、ビレット２０のトップ側の端面の中心（即ち、パスラインＰＬ）から大きくずれた状態で、穿孔が開始されると、プラグ１２および芯金１３は、センタリングポンチ穴２１の方向に誘導される。このため、図５（ｂ）に示すように、穿孔開始前と穿孔開始直後とで、ビームプロファイル５０１、５０３は大きく異なる。ここで、このビームプロファイル５０１、５０３は、穿孔開始前と穿孔開始直後のあるタイミングのビームプロファイルの一例である。
【００５２】
［座標変換部１０４］
座標変換部１０４は、測定開始時のビームプロファイルと、測定開始後の各ビームプロファイルのピークの位置に基づいて、水平方向（Ｘ軸方向）と鉛直方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおけるピークの位置の距離差を導出する。
尚、前述したように、ここでいう測定開始時とは、先端検知判定部１０１により、ビレット２０のトップ側の端面が検知されたと判定され所定のオフセット時間ＯＴが経過したタイミングであり、その際の測定では、穿孔開始前のピーク位置が取得されることになる。また、ここでいう測定開始後とは、測定開始時よりも後のタイミングであるため、その際の測定では、穿孔開始前のピーク位置と穿孔開始後のピーク位置とが取得されることになる。
【００５３】
ここで、測定開始時のビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置をＹ０とする。また、測定開始後のビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置をＹ´とする。例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）において、測定開始時のビームプロファイルがビームプロファイル５０１であるとすると、測定開始時のビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置Ｙ０は、ピーク５０１ａのＹ／ｓｉｎθ軸の値になる。また、測定開始後の各ビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置Ｙ´は、ピーク５０２ａ、５０３ａのＹ／ｓｉｎθ軸の値になる。
【００５４】
尚、以下の説明では、測定開始時のビームプロファイルのピークの位置（穿孔開始前のピーク位置）を、必要に応じて、基準ピーク位置と称する。また、測定開始後の各ビームプロファイルのピークの位置を、必要に応じて、測定ピーク位置と称する。
【００５５】
座標変換部１０４は、測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）における測定ピーク位置Ｙ´の、測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）における基準ピーク位置Ｙ０に対する距離差ΔＹ´を導出する（ΔＹ´＝Ｙ０−Ｙ´）。尚、以下の説明では、この距離差ΔＹ´を、必要に応じて、Ｙ軸方向の距離差ΔＹ´と称する。そして、座標変換部１０４は、Ｙ軸方向の距離差ΔＹ´と、パスラインＰＬに対する２次元レーザ変位計１５の角度θとに基づいて、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔを導出する。
【００５６】
図６は、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔを導出する方法の一例を説明する図である。
図６において、測定開始時のビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置Ｙ０は、２次元レーザ変位計１５と、測定開始時の芯金１３の表面１５ａとの最短距離になる。また、測定開始後のビームプロファイルの測定方向（Ｙ／ｓｉｎθ軸方向）におけるピークの位置Ｙ´は、２次元レーザ変位計１５と、測定開始後の芯金１３の表面１５ｂとの最短距離になる。
【００５７】
図６に示すように、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔは、以下の（１）式で表される。
ΔＹ´＿ｔ＝（Ｙ０−Ｙ´）×ｓｉｎθ  ・・・（１）
従って、座標変換部１０４は、（１）式の計算を行って、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔを導出する。
本実施形態では、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔが、前述した鉛直方向移動量になる。
【００５８】
また、座標変換部１０４は、以下の（２）式の計算を行って、Ｘ軸方向における測定ピーク位置の、Ｘ軸方向における基準ピーク位置に対する距離差ΔＸ´を導出する。
ΔＸ´＝（Ｘ０−Ｘ´）×αｉ  ・・・（２）
（２）式において、Ｘ０は、Ｘ軸方向における基準ピーク位置であり、Ｘ´は、Ｘ軸方向における測定ピーク位置であり、αｉは、２次元レーザ変位計１５の受光センサの測定分解能である。
本実施形態では、Ｘ軸方向における測定ピーク位置の、Ｘ軸方向における基準ピーク位置に対する距離差ΔＸ´が、前述した水平方向移動量になる。
【００５９】
尚、以下の説明では、２次元レーザ変位計１５の受光センサの測定分解能αｉを、必要に応じて、測定分解能αｉと略称する。
測定距離Ｌの基準値をＬｓとし、測定距離Ｌの測定値をＬｍとし、基準分解能をαｓとすると、測定分解能αｉは、以下の（３）式により計算される。
αｉ＝αｓ×Ｌｍ／Ｌｓ  ・・・（３）
本実施形態では前述したように、測定距離Ｌの基準値Ｌｓは、４００［ｍｍ］であり、基準分解能αｓは、０．３［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］である。また、測定距離Ｌの測定値Ｌｍは、以下の（４）式により計算される。
Ｌｍ＝Ｙ´  ・・・（４）
【００６０】
［判定部１０５］
判定部１０５は、座標変換部１０４により導出された水平方向移動量ΔＸ´の絶対値が予め設定されている閾値を上回るか否かを判定する。また、判定部１０５は、座標変換部１０４により導出された鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値が予め設定されている閾値を上回るか否かを判定する。尚、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値に対する閾値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値に対する閾値は、個別に設定される。
【００６１】
［移動量・移動方向演算部１０６］
移動量・移動方向演算部１０６は、判定部１０５により、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値又は、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値が予め設定されている閾値を越えた場合に、座標変換部１０４により導出された、水平方向移動量ΔＸ´と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔとに基づいて、軸芯ズレによるずれ量Ｄと、軸芯ズレの方向ηとを導出する。本実施形態では、移動量・移動方向演算部１０６は、以下の（５）式の計算を行うことにより、軸芯ズレによるずれ量Ｄを導出する。また、移動量・移動方向演算部１０５は、以下の（６）式の計算を行うことにより、軸芯ズレの方向ηを導出する。
Ｄ＝｛（ΔＸ´）2＋（ΔＹ´＿ｔ）2｝1/2  ・・・（５）
η＝ｔａｎ-1（ΔＹ´＿ｔ／ΔＸ´）  ・・・（６）
【００６２】
［出力部１０７］
出力部１０７は、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値が閾値を上回る場合と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値が閾値を上回る場合の少なくとも何れか一方の場合に、当該水平方向移動量ΔＸ´と、当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔと、当該水平方向移動量ΔＸ´および当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔから導出される軸芯ズレによるずれ量Ｄおよび軸芯ズレの方向とを出力装置２００に出力する。
【００６３】
＜動作フローチャート＞
次に、図７のフローチャートを参照しながら、本実施形態の軸芯ズレ演算装置１００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ７０１において、先端検知判定部１０１は、先端検知器１６により、ビレット２０のトップ側の端面（先端）が検知されるまで待機する。そして、先端検知器１６により、ビレット２０のトップ側の端面（先端）が検知されると、ステップＳ７０２に進む。
【００６４】
ステップＳ７０２に進むと、ビームプロファイル作成部１０２は、所定のオフセット時間ＯＴが経過するまで待機する。そして、所定のオフセット時間が経過すると、ステップＳ７０３に進む。
ステップＳ７０３に進むと、ビームプロファイル作成部１０２は、２次元レーザ変位計１５の測定結果に基づいて、ビームプロファイルを作成する。前述したように、ビームプロファイルは、所定のサンプリング周期で繰り返し作成され、このようにして作成された複数のビームプロファイルの所定の時間における移動平均値が、最終的なビームプロファイルになる。
【００６５】
次に、ステップＳ７０４において、ピーク位置抽出部１０３は、ステップＳ７０３で作成されたビームプロファイルのピークの位置を抽出する。前述したように、ピーク位置抽出部１０３は、ビームプロファイルの所定の画素における移動平均値から、当該ビームプロファイルのピークの位置を抽出する。
次にステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５に進むと、ピーク位置抽出部１０３は、所定の測定時間ＭＴが経過したか否かを判定する。この判定の結果、所定の測定時間ＭＴが経過した場合には、ステップＳ７０６へ進む。一方、所定の測定時間ＭＴが経過していない場合には、ステップＳ７０３に戻り、次のタイミングにおけるビームプロファイルの作成、ピークの位置の抽出を行う。そして、所定の測定時間ＭＴが経過するまで、ステップＳ７０３〜Ｓ７０５の処理を繰り返し行う。
次に、ステップＳ７０６において、座標変換部１０４は、（１）式の計算を行うことにより、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔを導出すると共に、（２）式および（３）式の計算を行うことにより、水平方向移動量ΔＸ´を導出する。
【００６６】
次に、ステップＳ７０７において、判定部１０５は、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値が閾値を上回るか否かと、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値が閾値を上回るか否かを判定する。この判定の結果、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値との少なくとも何れか一方が閾値を上回る場合には、ステップＳ７０８に進む。
次に、ステップＳ７０８に進むと、移動量・移動方向演算部１０６は、（５）式の計算を行うことにより、軸芯ズレによるずれ量Ｄを導出すると共に、（６）式の計算を行うことにより、軸芯ズレの方向ηを導出する。
次に、ステップＳ７０９に進み、出力部１０７は、当該水平方向移動量ΔＸ´と、当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔと、当該水平方向移動量ΔＸ´および当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔから導出される軸芯ズレによるずれ量Ｄおよび軸芯ズレの方向ηとを出力装置２００に出力する。そして、図７のフローチャートによる処理を終了する。
【００６７】
一方、ステップ７０７において、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値との何れもが閾値を上回らない場合には、ステップＳ７０９に進み、図７のフローチャートによる処理を終了する。
なお、図７のフローと異なるが、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値との何れもが閾値を上回らない場合であっても、ステップＳ７０８およびＳ７０９へと進み、前述したように、当該水平方向移動量ΔＸ´と、当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔと、軸芯ズレによるずれ量Ｄおよび軸芯ズレの方向ηとを出力し、図７のフローチャートによる処理を終了するようにしても良い。
【００６８】
図８は、本実施形態の軸芯ズレ演算装置１００により導出された鉛直方向移動量８０１と水平方向移動量８０２の一例を示す図である。尚、前述したように本実施形態では、所定の測定時間ＭＴは、０．０１［ｓ］以上０．５［ｓ］以下の範囲の中から定められるが、図８では、説明および表記の都合上、長期間にわたって、鉛直方向移動量８０１と水平方向移動量８０２を導出した結果を示す。図８に示す例では、時刻ｔにおいて、鉛直方向移動量８０１が約２［ｍｍ］、水平方向移動量８０２が約１［ｍｍ］となり、それぞれ閾値を上回った。したがって、この時刻ｔにおいて、穿孔が開始したと判定することができる。
本実施形態の軸芯ズレ演算装置１００では、最終的に、閾値を上回るずれ量について導出している（Ｓ７０８、Ｓ７０９）ため、（閾値の設定にもよるが、）図８における、時刻ｔ以降のデータが、ずれ量として得られることになり、結果として、ずれを是正するための芯金１３又はパスラインの移動方向や量を把握することができるようになる。
【００６９】
＜まとめ＞
以上のように本実施形態では、２次元レーザ変位計１５による測定の結果に基づいて、水平方向（Ｘ軸方向）の軸芯ズレによる芯金１３のずれ量（水平方向移動量ΔＸ´）と、鉛直方向（Ｙ軸方向）の軸芯ズレによる芯金１３のずれ量（鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔ）を導出する。従って、水平方向（Ｘ軸方向）と鉛直方向（Ｙ軸方向）の双方の方向における芯金１３のずれを測定することができる。従って、芯金１３の軸芯をどの方向にどれだけ動かせば、ビレット２０の偏芯偏肉が生じている場合に、ビレット２０の偏熱やピアサミルに生じるガタによる芯金１３の振れ回りを除き、芯金１３とビレット２０の軸芯ズレのみを抽出し、芯金１３の軸芯とパスライン２０とのずれが生じた場合に、芯金１３又はパスラインの軸芯をどの方向に動かせばビレット２０の偏芯偏肉が低減するのかをオンラインで特定することができる。
【００７０】
図９は、芯金１３の軸芯の調整前後におけるビレット２０の振れ回り量の一例を概念的に示す図である。具体的に図９（ａ）は、本実施形態の手法の場合を示し、図９（ｂ）は、従来の（特許文献２〜４に記載の）手法の場合を示す。
図９（ａ）に示すように本実施形態では、水平方向移動量ΔＸ´と鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔとを導出するので、軸芯ズレによるずれ量Ｄと、軸芯ズレの方向ηとを導出することができる（図９（ａ）の実線の矢印線９０２が、軸芯ズレによるずれ量Ｄと、軸芯ズレの方向ηとを表す）。従って、これを相殺するように、芯金１３の軸芯の位置を調整すればよい（図９（ａ）の破線の矢印線９０１が、芯金１３の軸芯の位置の調整量と調整方向を表す）。このように芯金１３の軸芯の位置を調整することによって、ビレット２０の振れ回りを、実線の楕円９０３から、破線の楕円９０４のように抑制させることができる。
【００７１】
一方、図９（ｂ）に示すように従来の手法では、シェル又は、芯金１３の振れ周り量のみにおいて導出されるに過ぎない。従って、図９（ｂ）の矢印線に示すように、この方向については、芯金１３又はシェルの振れ周り方向であって、芯金とパスラインの軸芯ズレとは、必ずしも一致しない。言い換えれば、この方向に芯金又はパスラインの調整を行うことは、軸芯ズレの修正にはならない。
【００７２】
また、図９（ｂ）に示すように、従来の手法では、芯金１３又はシェルの振れ回り量を示すこの測定値が、芯金１３の軸芯とパスラインＰＬとのずれによるものなのか、それとも前述したようなその他の要因であるのかを特定することができない。
これに対し、本発明者らは、芯金１３とビレット２０の軸芯とのズレが、プラグ１２がビレット２０に接触し最初にズレを生じた際のズレ量と方向に相関があることを突き止めた。そこで、本実施形態では、所定の測定時間ＭＴにおける２次元レーザ変位計１５の測定結果に基づいて、水平方向移動量ΔＸ´と鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔを導出する。例えば、ビレット２０のトップ側の端面の温度分布に偏りが生じている場合や、穿孔機１０にガタが生じている場合には、それらの影響による軸芯ズレは、穿孔を開始してからある程度の時間が経過してから生じる。従って、芯金１３の先端部（トップ側）を測定することで、穿孔開始直前から直後までの微小な移動量を捉えることが可能となり、温度分布に偏りが生じている場合の移動量や、穿孔機１０に生じたガタによる移動量が発生する時間になるまでの、２次元レーザ変位計１５の測定結果に基づいて、水平方向移動量ΔＸ´と鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔを導出することにより、芯金１３の軸芯とパスラインＰＬとのずれのみを可及的に抽出し、軸芯ズレの量とその方向を把握することができる。
【００７３】
さらに、１台の２次元レーザ変位計１５による簡単な構成で、２つの方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の軸芯ズレによる芯金１３のずれ量をオンラインで高速に且つ高精度に検出することができる。
従って、軸芯ズレが生じている場合の、芯金１３の調整方向および調整量が明確になり、シェルの振れ回りを的確に且つ迅速に抑制することが可能になる。
また、２次元レーザ変位計１５の、芯金１３の周方向における設置位置の制限がないことから、２次元レーザ変位計１５と設備とが干渉することを抑制することができる。
【００７４】
＜変形例＞
本実施形態のように、１台の２次元レーザ変位計１５を用いれば、構成が簡単になると共に、設備との干渉を容易に抑制することができるので好ましい。しかしながら、２次元レーザ変位計の数は１台に限定されない。例えば、芯金１３の水平方向（Ｘ軸方向）の変位を光学的に測定するセンサと、芯金１３の鉛直方向（Ｙ軸方向）の変位を光学的に測定するセンサとを個別に設けてもよい。また、芯金１３の変位を測定する方向は、水平方向（Ｘ軸方向）と鉛直方向（Ｙ軸方向）に限定されず、相互に異なる２つの方向であれば、どの方向であってもよい。その他、２次元センサではなく３次元センサを用いてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、水平方向移動量と鉛直方向移動量を導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、芯金１３のずれ量を導出する方向は、水平方向（Ｘ軸方向）および鉛直方向（Ｙ軸方向）に限定されず、芯金１３の軸芯に垂直な相互に異なる２つの方向であれば、どの方向であってもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、水平方向移動量ΔＸ´と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔと、軸芯ズレによるずれ量Ｄと、軸芯ズレの方向ηとを出力する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、水平方向移動量ΔＸ´および鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔから、軸芯ズレの方向ηと軸芯ズレによるずれ量Ｄが得られる。従って、水平方向移動量ΔＸ´および鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔを出力する場合には、軸芯ズレの方向ηと軸芯ズレによるずれ量Ｄの少なくとも何れか一方を出力しなくてもよい。また、軸芯ズレによるずれ量Ｄと軸芯ズレの方向ηから、水平方向移動量ΔＸ´および鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔが得られる。従って、軸芯ズレによるずれ量Ｄと軸芯ズレの方向ηを出力する場合には、水平方向移動量ΔＸ´および鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔを出力しなくてもよい。即ち、軸芯ズレによるずれ量Ｄと軸芯ズレの方向ηを特定する情報が出力されるようにしていればよい。また、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値との少なくとも何れか一方が閾値を上回るか否かに関わらず、これらの情報を出力してもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値と、鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの絶対値との少なくとも何れか一方が閾値を上回ると判定された後に、当該水平方向移動量ΔＸ´および当該鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔから、軸芯ズレによるずれ量Ｄおよび軸芯ズレの方向ηの導出を行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、水平方向移動量ΔＸ´および鉛直方向移動量ΔＹ´＿ｔの導出に続けて、軸芯ズレによるずれ量Ｄおよび軸芯ズレの方向ηの導出をしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、水平方向移動量ΔＸ´の絶対値および水平方向移動量ΔＸ´の絶対値が閾値を上回っているか否かを判定する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、これに代えてまたは加えて軸芯ズレによるずれ量Ｄが閾値を上回っているか否かを判定してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、（６）式に示すように、軸芯ズレの方向ηを、水平方向（Ｘ軸方向）からの角度で表す場合を例に挙げて説明した。ただし、軸芯ズレの方向を示す情報であれば、必ずしも（６）式により、軸芯ズレの方向を導出する必要はない。
【００８０】
また、本実施形態では、所定のオフセット時間ＯＴを設ける場合を例に挙げて説明したが、所定のオフセット時間ＯＴを設けなくてもよい。
【００８１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φが９０［°］になるように、２次元レーザ変位計１５を配置する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、２次元レーザ変位計１５の水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φが９０［°］以外の角度である場合について説明する。このように本実施形態と第１の実施形態は、２次元レーザ変位計１５の配置が異なることによる構成および処理の一部が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図９に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００８２】
図１０は、ピアサミル軸芯測定システムの構成の一例を示す図である。具体的に図１０（ａ）は、ピアサミル軸芯測定システムの全体構成の一例を示す図であり、図１（ａ）に対応する図である。図１０（ｂ）は、パスラインＰＬに沿う方向（図１０（ａ）に示す白抜き矢印線の方向）から見た場合の芯金１３と２次元レーザ変位計１５との位置関係の一例を示す図であり、図１（ｂ）に対応する図である。
【００８３】
図１（ｂ）と図１０（ｂ）を比べると明らかなように、本実施形態では、２次元レーザ変位計１５は、水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φとして４５［°］の角度を設けて設置される。本実施形態のピアサミル軸芯測定システムのその他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００８４】
図１１は、ビームプロファイル１１００の一例を概念的に示す図である。第１の実施形態で説明した図４に示すようにしてＸ軸、Ｙ／ｓｉｎθ軸を定めた場合、図１１に示す向きでビームプロファイル１１００が作成される。
図１２は、ビームプロファイルと、そのピークの一例を概念的に示す図である。具体的に図１２（ａ）は、ビレット２０の穿孔開始前の芯金１３の軸芯の位置と、穿孔開始後の芯金１３の軸芯の位置の変化が小さい場合のビームプロファイル１２０１、１２０２と、そのピーク１２０１ａ、１２０２ａを示す図であり、図５（ａ）に対応する図である。一方、図１２（ｂ）は、ビレット２０の穿孔開始前の芯金１３の軸芯の位置と、穿孔開始後の芯金１３の軸芯の位置の変化が大きい場合のビームプロファイル１２０１、１２０３と、そのピーク１２０１ａ、１２０３ａを示す図であり、図５（ｂ）に対応する図である。
【００８５】
第１の実施形態では、（１）式により計算される、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔが鉛直方向移動量になる。また、（２）式および（３）式により計算される、Ｘ軸方向における測定ピーク位置の、Ｘ軸方向における基準ピーク位置に対する距離差ΔＸ´が水平方向移動量になる。
【００８６】
これに対し、本実施形態では、鉛直方向移動量ΔＹＹは、以下の（７）式により計算され、水平方向移動量ΔＸＸは、以下の（８）式により計算される。
ΔＹＹ＝ΔＹ´＿ｔ×ｃｏｓφ−ΔＸ´×ｓｉｎφ  ・・・（７）
ΔＸＸ＝ΔＹ´＿ｔ×ｓｉｎφ＋ΔＸ´×ｃｏｓφ  ・・・（８）
【００８７】
従って、移動量・移動方向演算部１０５は、（７）式の計算を行うことにより、鉛直方向移動量ΔＹＹを導出し、（８）式の計算を行うことにより、水平方向移動量ΔＸＸを導出する。
【００８８】
そして、移動量・移動方向演算部１０５は、（５）式、（６）式に代えて、以下の（９）式、（１０）式の計算を行うことにより、軸芯ズレによるずれ量Ｄと軸芯ズレの方向ηを導出する。
Ｄ＝｛（ΔＸＸ）2＋（ΔＹＹ）2｝1/2  ・・・（９）
η＝ｔａｎ-1（ΔＹＹ／ΔＸＸ）  ・・・（１０）
【００８９】
以上のように、２次元レーザ変位計１５の水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φが９０［°］以外の角度であっても、前述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、２次元レーザ変位計１５の水平方向（Ｘ軸方向）に対する角度φを調整することにより、２次元レーザ変位計１５と設備とが干渉することを抑制することができる。
また、本実施形態においても第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００９１】
（請求項との関係）
以下に、請求項と実施形態との関係の一例を示す。尚、本発明が前述した実施形態に限定されないことは、変形例等において説明した通りである。
＜請求項１、５、１２、１３＞
プラグは、例えば、プラグ１２を用いることにより実現される。
芯金は、例えば、芯金１３を用いることにより実現される。
素材は、例えば、ビレット２０を用いることにより実現される。
傾斜ロールは、例えば、傾斜ロール１１ａ、１１ｂを用いることにより実現される。
測定手段は、例えば、２次元レーザ変位計１５を用いることにより実現される。
少なくとも相互に異なる２つの方向は、例えば、Ｘ軸方向とＹ／ｓｉｎθ軸方向（測定方向）を用いることにより実現される。
第１の導出手段は、例えば、ビームプロファイル作成部１０２、ピーク位置抽出部１０３、および座標変換部１０４を用いることにより実現される。
芯金の長手方向の軸に垂直な相互に異なる２つの方向は、例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向を用いることにより実現される。
芯金の移動量は、例えば、Ｘ軸方向における測定ピーク位置の、Ｘ軸方向における基準ピーク位置に対する距離差ΔＸ´と、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔにより実現される。
＜請求項２、３＞
検知手段は、例えば、先端検知器１６を用いることにより実現される。
＜請求項４＞
穿孔開始前は、例えば、先端検知判定部１０１により、ビレット２０のトップ側の端面が検知されたと判定され所定のオフセット時間ＯＴが経過してから、ビレット２０のトップ側の端面がプラグ１２の先端に接触するまでのタイミングにより実現される。穿孔開始後は、ビレット２０のトップ側の端面がプラグ１２の先端に接触した後（より好ましくは接触した直後）のタイミングにより実現される。
＜請求項６＞
前記第２の測定方向における前記芯金の移動量は、例えば、Ｙ軸方向の距離差ΔＹ´により実現される。また、前記パスラインに対する前記測定手段の角度は、例えば、角度θにより実現される。また、前記第２の移動量導出方向における前記芯金の移動量は、鉛直方向（Ｙ軸方向）における測定ピーク位置の、鉛直方向（Ｙ軸方向）における基準ピーク位置に対する距離差ΔＹ´＿ｔ（（１）式）により実現される。
＜請求項７＞
前記芯金の長手方向の軸に垂直な水平方向に対する前記測定手段の角度は、例えば、角度φにより実現される（（７）式も参照）。
＜請求項８＞
前記測定手段により、穿孔開始前と穿孔開始後とする異なるタイミングで測定された、前記第１の測定方向における前記芯金の位置は、例えば、２次元レーザ変位計１５の計測結果（ビームプロファイル）に基づいて得られるＸ軸方向における測定ピーク位置Ｘ´により実現される。
１つの前記画素当たりの実空間における距離である基準分解能は、例えば、基準分解能αｓにより実現される。
前記第２の測定方向における前記測定手段と前記芯金との間の基準距離は、例えば、測定距離Ｌの基準値Ｌｓ（本実施形態の例では４００［ｍｍ］）により実現される。
前記測定手段により測定された前記第２の測定方向における前記芯金の位置に基づき定まる前記第２の測定方向における前記測定手段と前記芯金との間の測定距離は、測定距離Ｌの測定値Ｌｍ（（４）式）により実現される。
前記第１の移動量導出方向における前記芯金の移動量は、例えば、Ｘ軸方向における測定ピーク位置の、Ｘ軸方向における基準ピーク位置に対する距離差ΔＸ´（（２）式）により実現される。
＜請求項９＞
前記芯金の長手方向の軸に垂直な水平方向に対する前記測定手段の角度は、例えば、角度φにより実現される（（８）式も参照）。
＜請求項１０＞
軸芯の総合的な移動量は、例えば、軸芯ズレによるずれ量Ｄ（（５）式）により実現される。
軸芯の移動方向は、例えば、軸芯ズレの方向η（（６）式）により実現される。
第２の導出手段は、例えば、移動量・移動方向演算部１０５を用いることにより実現される。
＜請求項１１＞
判定手段は、例えば、判定部１０６を用いることにより実現される。
出力手段は、例えば、出力部１０７および出力装置２００を用いることにより実現される。
【符号の説明】
【００９２】
１０：穿孔機、１１ａ〜１１ｂ：傾斜ロール、１２：プラグ、１３：芯金、１４：ガイド、１５：２次元レーザ変位計、１６：先端検知器、１００：軸芯ズレ演算装置、２００：出力装置、１０１：先端検知判定部、１０２：ビームプロファイル作成部、１０３：ピーク位置抽出部、１０４：座標変換部、１０５：判定部、１０６：移動量・移動方向演算部、１０７：出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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