(57)【要約】【課題】基準軸（Ｚ軸）に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がＹ方向およびＸ方向の両方へ曲がっている場合でもその軸心を精度よく簡便に検出することが可能な検出装置を提供する。【解決手段】プラグバー長手方向の少なくとも２箇所にプラグバーの軸心を挟んで対向配置された一対のシリンダーと、それぞれのシリンダーのロッドが前記プラグバーの周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサーと、該距離センサーからの移動量の信号に基づいて前記プラグバーの先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置であって、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所にプラグバーの軸心を挟んで対向配置された一対のシリンダーと、それぞれのシリンダーのロッドが前記プラグバーの周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサーと、該距離センサーからの移動量の信号に基づいて前記プラグバーの先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなることを特徴とする継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
【請求項２】
前記演算装置は、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所に対向配置された一対のシリンダーのロッドを、曲がりのないプラグバーに当接させたときの位置を基準位置として記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１に記載の継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管の製造に用いる圧延工具のプラグを交換する際、プラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の製造工程では、鋼管素材を穿孔圧延して中空素管とするピアサーミル、それで得られる中空素管を圧延しその肉厚を薄くするプラグミル、さらにそれで得られる素管の肉厚を均一にするリーラミルにおいて、圧延工具としてプラグおよびそれを支えるプラグバーが使用される。その際、プラグバーの方はある程度曲がりが生じた状態でも繰り返し用いられ、一方、プラグの方は製造上、製品品質に大きい影響を与えるため、劣化プラグを新品プラグと交換する交換作業が頻繁に実行される。
【０００３】
この重量のあるプラグの交換作業を容易に行う自動着脱装置が普通、製造ラインに配置されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２３４５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の着脱装置は、両者の芯ずれを機械的な力やサーボモータのトルク等により検知し、芯合わせする自動調芯機能を有しているものの、プラグバーの先端部近傍の軸心を検出するようにしていない。したがって、着脱装置のクランプでプラグを把持し、回転させながら、曲がりのないプラグバーの軸心にプラグの軸心を一致させ、接近または離隔させてプラグを着脱した場合、プラグバーの先端部近傍の曲がりが、たとえば１ｍで５〜１０ｍｍともなると、支障を来たすことがあった。すなわち、プラグをクランプで把持し、回転させてプラグを装着する際、あらかじめプラグの軸心の傾斜を、プラグバー先端の傾斜に合わせておかないと、プラグ側のねじと、プラグバー１の先端に設けたねじ金物２のねじ（バー側のねじという）との螺合工程で「かじり」が生じ、プラグの交換作業が失敗してしまうことがあった。なお図５には、プラグバーの先端部近傍に生じた曲がりを拡大して示した。つまり、実線で示す曲がりのないプラグバー１の場合、プラグ３の軸心の傾斜を基準のＺ軸に合わせ、また曲がりのあるプラグバーの場合、その傾斜をあらかじめ求めておき、求めた傾斜にプラグ３の軸心の傾斜を合わせる必要がある。
【０００５】
普通、基準のＺ軸（曲がりのないプラグバー１の軸心１Ａ）に対し、プラグバーの先端部近傍の軸心１Ａがどの程度傾いているのかを検出するには、人手によって距離センサー等を用い、たとえばプラグバー長手方向の少なくとも２箇所で、Ｚ軸からプラグバー下面までのＹ方向距離を測定すれば、Ｙ方向にのみ曲がっているプラグバー１に対してはその傾斜角を以下で計算できる。
【０００６】
Ｙ方向への傾斜角＝（2箇所でのＹ方向距離の差）／Ｌ
ただし、Ｌ：プラグバー長手方向の２箇所での距離の差
だが、それだけでは、プラグバーの先端部近傍がＸ方向に曲がっている場合、その軸心を検出できず、その方向への傾斜角を求めることができないという問題があった。
また、プラグバー１の先端部近傍の軸心１ＡがＹ方向およびＸ方向へ曲がっていると、人手によって距離センサーを用い、その軸心を精度よく検出するには時間がかかり、また人手もいるという、問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、基準軸（Ｚ軸）に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がＹ方向およびＸ方向の両方へ曲がっている場合でもその軸心を精度よく簡便に検出することが可能な検出装置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】
【０００８】
本発明は、以下のとおりである。
１．基準軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置であって、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所にプラグバーの軸心を挟んで対向配置された一対のシリンダーと、それぞれのシリンダーのロッドが前記プラグバーの周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサーと、該距離センサーからの移動量の信号に基づいて前記プラグバーの先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなることを特徴とする継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
【０００９】
２．前記演算装置は、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所に対向配置された一対のシリンダーのロッドを、曲がりのないプラグバーに当接させたときの位置を基準位置として記憶する記憶部を有することを特徴とする１．に記載の継目無鋼管用プラグバー中心検出装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラグを交換する際に、基準となるＺ軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がＹ方向およびＸ方向の両方へ曲がっている場合でもプラグバーの軸心を精度よく簡便に検出することができる。
したがって、たとえばロボットアームに取り付けた着脱装置のクランプ爪でプラグを把持し、回転させながら、プラグバーに対して接近または離隔させてプラグを着脱するとき、プラグバーの曲がり量を考慮することで、プラグを着脱する工程のプラグ側のねじとバー側のねじと螺合させる螺合工程で「かじり」が生じることを抑制できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、図1を用い、プラグバー中心検出装置について説明する。図１（ａ）は、ピアサーミル用のプラグバー中心検出装置の構成を示す正面図、図１（ｂ）はその側面図である。プラグバー１の先端部近傍の軸心１Ａの基準は、プラグバー１に曲がりがない場合の軸心１Ａとし、それをＺ軸とした。
ここで、L０は最も先端側に配置した一対のシリンダー４と、プラグバー先端との間のＺ方向距離を示し、Lは、プラグバー長手方向に配置したシリンダー４間のＺ方向距離を示す。一般的にL０は１００〜２００ｍｍ、Lは３００〜４００ｍｍとすることができる。
【００１２】
この場合、プラグバー１の先端部近傍の軸心１Ａを検出する検出装置として、プラグバー長手方向の3箇所にプラグバー１の軸心１Ａを挟んで一対のリニアスケール付きシリンダー４を対向配置した。リニアスケール付きシリンダー４によれば、そのロッド４Ａがプラグバー１の周縁に当接するまでの移動量を正確に測定することが可能となる。５、６は、距離センサーであるリニアスケールから出力される移動量の信号を示す。ただし、図1には、リニアスケールからの移動量の信号５、６に基づいて、プラグバー１の先端部近傍の軸心１Ａの傾斜角を算出する演算装置の図示を省略した。
【００１３】
この例ではプラグバー長手方向の3箇所に一対のシリンダー４を対向配置したが、本発明では、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所に一対のシリンダー４を対向配置することで、演算装置により後述するようにして、プラグバー１の先端部近傍の軸心１Ａの傾斜角α、βを算出することができる（図３、４参照）。
以上説明したように、本発明のプラグバー中心検出装置は、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所にプラグバー１の軸心１Ａを挟んで対向配置された一対のシリンダー４と、それぞれのシリンダー４のロッド４Ａがプラグバー１の周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサー（この例ではリニアスケール）と、距離センサーからの移動量の信号５、６に基づいて先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備してなる。
【００１４】
この演算装置は、曲がりのないプラグバー１に、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所に対向配置された一対のシリンダー４のロッド４Ａを当接させたとき、距離センサーから出力される移動量の信号をロッド基準位置として記憶する記憶部を有することが、プラグバー１の先端部近傍の軸心１Ａを精度よく簡便に検出することができるので好ましい。
図２を用い、上述した本発明のプラグバー中心検出装置の検出原理を説明する。10は曲がりのないプラグバー断面の外縁を示し、20は曲がりのあるプラグバー断面の外縁をそれぞれ示す。ＯおよびＰは、円形の外縁10、20の中心である。
【００１５】
この図２で、左下のシリンダー４のロッド４Ａを曲がりのあるプラグバーの外縁20に当接させたときのロッド４Ａの移動量は、対向配置した右下のシリンダー４のロッド４Ａを同じ曲がりのあるプラグバーに当接させたときの移動量よりも大きい。つまり、曲がりのないプラグバー断面の外縁10にそれぞれのロッド４Ａを当接させたときのロッド位置を基準位置として記憶しておけば、対向配置された一対のシリンダー４のロッド４Ａを曲がりのあるプタグバーの外縁20に当接させることで、移動量の差が検出できる。この移動量の差を利用すれば、外縁10、20の形状が同じプラグバー１の外径であるという幾何学的な条件を考慮して、演算装置により曲がりのあるプラグバー１の外縁20の中心Ｐ（ΔＸ，ΔＹ）を決定することが容易にできる。また、同様にして、プラグバー長手方向の別な箇所に対向配置された一対のシリンダー４についても、そのロッド４Ａの移動量の差と幾何学的な条件とを考慮して、その箇所で曲がりのあるプラグバー１の断面の外縁の中心を決定することが容易にできる。
【００１６】
したがって、ＰＱ間の平均的な傾斜角α、βを以下のようにして計算することができる。なお、図３、４にはその傾斜角α、βを図示した。
Ｙ方向への傾斜角α＝（2箇所でのＹ方向の軸心位置の差）／Ｌ
Ｘ方向への傾斜角β＝（2箇所でのＸ方向の軸心位置の差）／Ｌ
ここで、Ｌはプラグバー長手方向に配置したシリンダー４間のＺ方向距離。
【００１７】
以上説明したことからわかるように、本発明の検出装置によれば、プラグバーを交換する際に、Ｚ軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心がＹ方向およびＸ方向の両方へ曲がっている場合でもその軸心を精度よく簡便に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ピアサーミル用のプラグバー中心検出装置の構成を示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図２】プラグバー中心検出装置による先端部近傍の軸心の検出原理を説明する特性図である。
【図３】プラグバーの先端部近傍の軸心のＹ方向曲がり（傾斜角α）を示す特性図である。
【図４】プラグバーの先端部近傍の軸心のＸ方向曲がり（傾斜角β）を示す特性図である。
【図５】プラグバーの先端部近傍の曲がりを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  プラグバー
１Ａ  軸心
２  ねじ金物
３  プラグ
４  シリンダー
４Ａ  ロッド
５、６  移動量の信号
10  曲がりのないバー断面の外縁
20  曲がりのあるバー断面の外縁
L０、L  Ｚ方向距離
Ｏ、Ｐ、Ｑ  点
α、β  傾斜角
【図１】
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【図２】
2008221267.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008221267.tif 000006
【図５】
2008221267.tif 000007