(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であって、その長手方向の軸がパスラインに沿うように配置されるプラグと、
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配置される芯金であって、その長手方向の軸が前記パスラインに沿うよう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複数のロールと、を有する穿孔機を用いて製造される中空素管の１次偏肉を検出する１次偏肉検出システムであって、
前記プラグの内部と前記芯金の内部の少なくとも何れか一方の領域に、前記プラグおよび芯金と同軸で回転するように配置された加速度センサであって、前記プラグおよび芯金の長手方向の軸に垂直な方向の加速度を測定する加速度センサと、
前記加速度センサが前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記加速度センサが前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分に基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出する偏芯量導出手段と、
前記偏芯量と、１次偏肉率または１次偏肉量との関係であって、予め設定されている関係に基づいて、前記偏芯量導出手段により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出する１次偏肉導出手段と、を有することを特徴とする１次偏肉検出システム。
【請求項２】
前記１次偏肉導出手段により導出された前記１次偏肉率または前記１次偏肉量が閾値を上回るか否かを判定する閾値判定手段と、
前記１次偏肉導出手段により導出された前記１次偏肉率または前記１次偏肉量が前記閾値を上回ったことを示す情報を出力する出力手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の１次偏肉検出システム。
【請求項３】
前記偏芯量と、前記１次偏肉率または１次偏肉量との関係は、前記中空素管の長手方向における複数の領域ごとに個別に設定された関係であり、
前記１次偏肉導出手段は、前記偏芯量導出手段により導出された前記偏芯量が生じている前記中空素管の領域に対応する前記関係に基づいて、前記偏芯量導出手段により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の１次偏肉検出システム。
【請求項４】
前記１次偏肉検出システムは、
前記プラグおよび前記芯金の軸の、前記パスラインに対する傾斜角度を導出する傾斜角度導出手段と、
前記プラグおよび芯金の長手方向に沿って間隔を有した状態で配置された複数の前記加速度センサと、
を有し、
前記傾斜角度導出手段は、前記複数の加速度センサにより測定された加速度を用いて前記傾斜角度を導出し、
前記偏芯量導出手段は、前記複数の加速度センサがそれぞれ前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記複数の加速度センサがそれぞれ前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分と、前記傾斜角度導出手段により導出された前記傾斜角度とに基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の軸の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の１次偏肉検出システム。
【請求項５】
中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグであって、その長手方向の軸がパスラインに沿うように配置されるプラグと、
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配置される芯金であって、その長手方向の軸が前記パスラインに沿うよう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複数のロールと、を有する穿孔機を用いて製造される中空素管の１次偏肉を検出する１次偏肉検出方法であって、
前記プラグの内部と前記芯金の内部の少なくとも何れか一方の領域に、前記プラグおよび芯金と同軸で回転するように配置された加速度センサを用いて、前記プラグおよび芯金の長手方向の軸に垂直な方向の加速度を測定する測定工程と、
前記加速度センサが前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記加速度センサが前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分に基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の軸の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出する偏芯量導出工程と、
前記偏芯量と、１次偏肉率または１次偏肉量との関係であって、予め設定されている関係に基づいて、前記偏芯量導出工程により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出する１次偏肉導出工程と、を有することを特徴とする１次偏肉検出方法。
【請求項６】
前記１次偏肉導出工程により導出された前記１次偏肉率または前記１次偏肉量が閾値を上回るか否かを判定する閾値判定工程と、
前記１次偏肉導出工程により導出された前記１次偏肉率または前記１次偏肉量が前記閾値を上回ったことを示す情報を出力する出力工程と、をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の１次偏肉検出方法。
【請求項７】
前記偏芯量と、前記１次偏肉率または１次偏肉量との関係は、前記中空素管の長手方向における複数の領域ごとに個別に設定された関係であり、
前記１次偏肉導出工程は、前記偏芯量導出工程により導出された前記偏芯量が生じている前記中空素管の領域に対応する前記関係に基づいて、前記偏芯量導出工程により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出することを特徴とする請求項５または６に記載の１次偏肉検出方法。
【請求項８】
前記１次偏肉検出方法は、
前記前記プラグおよび前記芯金の軸の、前記パスラインに対する傾斜角度を導出する傾斜角度導出工程と、
前記プラグおよび芯金の長手方向に沿って間隔を有した状態で配置された複数の前記加速度センサと、
を有し、
前記傾斜角度導出工程は、前記複数の加速度センサにより測定された加速度を用いて前記傾斜角度を導出し、
前記偏芯量導出工程は、前記複数の加速度センサがそれぞれ前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記複数の加速度センサがそれぞれ前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分と、前記傾斜角度導出工程により導出された前記傾斜角度とに基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の軸の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の１次偏肉検出方法。
【請求項９】
請求項１〜４の何れか１項に記載の１次偏肉検出システムの各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次偏肉検出システム、１次偏肉検出方法、およびプログラムに関し、特に、中空素管の１次偏肉を検出するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管などの継目無管を製造する手法として、例えば、穿孔機（ピアサミル）を用いて、加熱炉で加熱されたビレットなどの素材から中空素管を製造する手法がある。
穿孔機として、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。穿孔機は、傾斜ロールにより素材を周方向に回転させながらプラグに押し込み、素材を穿孔・圧延して中空素管にする。
【０００３】
穿孔機が中空素管を製造するときに、中空素管に偏肉が発生する場合がある。その原因としては、例えば、穿孔・圧延時のプラグの挙動、素材の温度ムラ、素材の表面性状、および穿孔・圧延時の素材の振動などがある。これらの原因により、穿孔・圧延時において、傾斜ロールとプラグとの間隔が変化する。その結果、中空素管の肉厚にばらつきが生じる。
【０００４】
継目無管の寸法精度を高めるためには、継目無管における偏肉の発生を抑制することが重要である。そのために、中空素管における偏肉の発生を検出する必要がある。
このような技術として特許文献１〜４に記載の技術がある。
特許文献１に記載の技術では、傾斜ロールの出側に設けた１次元レーザ距離計により、１次元レーザ距離計から、穿孔・圧延中のマンドレルバーと中空素管とのうちの少なくとも何れか一方までの距離の変位量を測定する。
【０００５】
特許文献２に記載の技術では、エロンゲータの出側のシェルの振動振幅を、一軸ＣＣＤカメラを使用した撮像器で連続的に計測し、計測した振動振幅の信号に基づいて、継目無管１本あたりのシェルの振動振幅のピーク値の平均値を演算し、演算した平均値が閾値を上回る場合に警報を発する。
【０００６】
特許文献３に記載の技術では、傾斜ロールの出側において光軸方向が相互に直交するように配置された２つのＣＣＤカメラで測定された中空素管の振動変位をベクトル化した振動量を用いて中空素管の偏肉の発生状況を監視する。
特許文献４に記載の技術では、傾斜ロールの出側にγ線肉厚計や超音波距離計を設置して、管の肉厚を測定し、測定値が目標肉厚値の許容範囲から外れたら、プラグの位置を後退させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１１９３１８号公報
【特許文献２】特開平４−１５７００５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２１２０３号公報
【特許文献４】特開２００１−３４０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、以上のようにして検出される偏肉のうち、穿孔機（ピアサミル）における穿孔により発生する１次偏肉は、後工程において排除することが容易ではない。したがって、１次偏肉を早期に検出する必要がある。１次偏肉を決定づける部位は、材料が傾斜ロールとプラグとに接触している部分であり、この部位でのプラグの位置であると考えられる。
しかしながら、特許文献１〜４に記載の技術では、プラグやプラグの近くの挙動を監視するものではない。このため、１次偏肉を早期に且つ正確に検出することが容易ではない。
【０００９】
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、中空素管に発生する１次偏肉を早期に且つ正確に検出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１次偏肉検出システムは、中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグであって、その長手方向の軸がパスラインに沿うように配置されるプラグと、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配置される芯金であって、その長手方向の軸が前記パスラインに沿うよう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複数のロールと、を有する穿孔機を用いて製造される中空素管の１次偏肉を検出する１次偏肉検出システムであって、前記プラグの内部と前記芯金の内部の少なくとも何れか一方の領域に、前記プラグおよび芯金と同軸で回転するように配置された加速度センサであって、前記プラグおよび芯金の長手方向の軸に垂直な方向の加速度を測定する加速度センサと、前記加速度センサが前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記加速度センサが前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分に基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出する偏芯量導出手段と、前記偏芯量と、１次偏肉率または１次偏肉量との関係であって、予め設定されている関係に基づいて、前記偏芯量導出手段により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出する１次偏肉導出手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の１次偏肉検出方法は、中空素管を製造するために素材に押し込まれるプラグであって、その長手方向の軸がパスラインに沿うように配置されるプラグと、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配置される芯金であって、その長手方向の軸が前記パスラインに沿うよう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複数のロールと、を有する穿孔機を用いて製造される中空素管の１次偏肉を検出する１次偏肉検出方法であって、前記プラグの内部と前記芯金の内部の少なくとも何れか一方の領域に、前記プラグおよび芯金と同軸で回転するように配置された加速度センサを用いて、前記プラグおよび芯金の長手方向の軸に垂直な方向の加速度を測定する測定工程と、前記加速度センサが前記パスライン上にある場合に測定された加速度と、前記加速度センサが前記パスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分に基づいて、前記プラグおよび前記芯金の少なくとも何れか一方の軸の前記パスラインからのずれ量である偏芯量を導出する偏芯量導出工程と、前記偏芯量と、１次偏肉率または１次偏肉量との関係であって、予め設定されている関係に基づいて、前記偏芯量導出工程により導出された前記偏芯量に対応する前記１次偏肉率または前記１次偏肉量を導出する１次偏肉導出工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のプログラムは、前記１次偏肉検出システムの各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラグの内部と芯金の内部の少なくとも何れか一方の領域に加速度センサを配置する。この加速度センサがパスライン上にある場合に測定された加速度と、この加速度センサがパスライン上からずれた位置にある場合に測定された加速度との差分に基づいて偏芯量を導出し、１次偏肉率または１次偏肉量と偏芯量との関係から、導出した偏芯量に対応する１次偏肉率または１次偏肉量を導出する。したがって、中空素管に発生する１次偏肉を早期に且つ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】中空素管の１次偏肉検出システムの構成の一例を示す図である。
【図２】加速度センサが配置された状態のプラグおよび芯金の構成の一例を示す図である。
【図３】加速度センサのＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向と、パスラインが延びる方向との関係の一例を示す図である。
【図４】中空素管の１次偏肉率を説明する図である。
【図５】プラグ・芯金の偏芯量の一例を概念的に示す図である。
【図６】加速度センサにより測定される加速度の一例を概念的に示す図である。
【図７】加速度センサ測定される加速度と穿孔時間との関係の一例を示す図である。
【図８】プラグの回転周波数を導出する方法の一例を説明する図である。
【図９】１次偏肉率と偏芯量との関係の一例を示す図である。
【図１０】１次偏肉量の相対値および偏芯量の相対値と管長との関係の一例を示す図である。
【図１１】１次偏肉検出装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】プラグが傾斜している場合に加速度センサが検出する重力加速度の一例を概念的に示す図である。
【図１３】３つの加速度センサが配置された状態のプラグおよび芯金の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。尚、各図に示すｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、各図の向きの関係を示すものであり、各図に示す座標の原点は、各図に示す位置に限定されない。
図１は、中空素管の１次偏肉検出システムの構成の一例を示す図である。本実施形態では、穿孔機１０を用いて、素材の一例であるビレット２０に対し、穿孔・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。
【００１６】
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。
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、ビレット２０のトップ側（ｚ軸の負の方向側（入側））が、ボトム側（ｚ軸の正の方向側（出側））よりもパスラインＰＬに近づくように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（すなわちビレット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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
プラグ１２は、ビレット２０を穿孔・圧延するときに、ビレット２０のボトム側の端面（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。
【００２０】
芯金１３は、パスラインＰＬ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（すなわち、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。したがって、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、芯金１３の軸と略称する。
【００２１】
ガイド１４は、傾斜ロール１１ａ、１１ｂの前方（ｚ軸の正の方向側（入側））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。
【００２２】
図２は、加速度センサ１５が配置された状態のプラグ１２および芯金１３の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、ビレット２０が小径材である場合のプラグ１２および芯金１３の構成の一例を示す。図２（ｂ）は、ビレット２０が大径材である場合のプラグ１２および芯金１３の構成の一例を示す。図１では、図２（ａ）に示すプラグ１２および芯金１３を例に挙げて示す。
【００２３】
図２（ａ）に示す例では、加速度センサ１５の軸心は、芯金１３の先端側の領域内であって、且つ、芯金１３の軸上に配置される。プラグ１２および芯金１３の軸がパスラインＰＬと一致すると、加速度センサ１５の軸心は、パスラインＰＬ上に位置する。
このようにして加速度センサ１５を配置するために、図２（ａ）に示す例では、芯金１３は、少なくとも加速度センサ１５が配置される領域（芯金１３の先端側の領域）において中空構造となっている。
【００２４】
ここで、芯金１３の先端側の領域は、芯金１３の軸方向の長さの中心よりも先端側に位置する部分である。芯金１３の先端側の領域は、好ましくは、芯金１３の先端から芯金１３の軸方向長さの１／３の部分であり、さらに好ましくは、芯金１３の先端から芯金１３の軸方向長さの１／５の部分である。
【００２５】
一方、図２（ｂ）に示す例では、加速度センサ１５の軸心は、プラグ１２の基端側の領域内であって、且つ、プラグ１２の軸上に配置される。プラグ１２および芯金１３の軸がパスラインＰＬと一致すると、加速度センサ１５の軸心は、パスラインＰＬ上に位置する。
このようにして加速度センサ１５を配置するために、図２（ｂ）に示す例では、プラグ１２は、少なくとも加速度センサ１５が配置される領域（プラグ１２の先端側の領域）において中空構造となっている。
図２（ａ）に示す例でも、図２（ｂ）に示す例でも、加速度センサ１５は、必要に応じて治具を用いて固定される。
【００２６】
尚、加速度センサ１５は、プラグ１２と芯金１３との境界部分に配置されてもよい。ここで、加速度センサ１５がプラグ１２と芯金１３との境界部分に配置されるとは、加速度センサ１５が、プラグ１２の基端側の領域および芯金１３の先端側の領域の双方に位置するように配置されることをいう。つまり、加速度センサ１５がプラグ１２と芯金１３との境界部分に配置されるとは、側面視または平面視で加速度センサ１５がプラグ１２と芯金１３との境界に重なることをいう。
【００２７】
何れのように配置される場合であっても、加速度センサ１５は、プラグ１２と同軸、且つ、プラグ１２と同じ回転方向・回転速度で回転する。
加速度センサ１５は、３軸加速度センサである。３軸加速度センサは、１つの検出素子で３次元空間の加速度をＸ軸方向の加速度成分、Ｙ軸方向の加速度成分、およびＺ軸方向の加速度成分に分離して検出する。３軸加速度センサは、例えば、ピエゾ抵抗型であってもよいし、静電容量型であってもよいし、圧電型であってもよい。
【００２８】
図３は、傾斜ロール１１ａ、１１ｂとプラグ１２によりビレット２０が穿孔・圧延される前（初期設定）における、加速度センサ１５（３軸加速度センサ）のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向と、パスラインＰＬが延びる方向との関係の一例を示す図である。
本実施形態では、初期設定における加速度センサ１５のＺ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に一致する。また、初期設定における加速度センサ１５のＸ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に垂直な方向であって、水平方向に一致する。また、初期設定における加速度センサ１５のＹ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に垂直な方向であって、鉛直方向に一致する。
【００２９】
尚、加速度センサ１５で測定されるプラグ１２の加速度のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（図３のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を参照）は、図１や図２などに示すｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とは別の座標である（加速度センサ１５における各軸を大文字で表し、各図の向きの関係を示す各軸を小文字で表記する）。
【００３０】
図１において、中空素管の１次偏肉検出システムは、以上のような加速度センサ１５と、１次偏肉検出装置３０とを有する。
１次偏肉検出装置３０は、ビレット２０が穿孔・圧延されることにより形成される中空素管の１次偏肉率を、中空素管２１の製造中に（すなわちオンラインで）導出し、導出した１次偏肉率が閾値を上回る場合に、そのことを示す情報を出力する。１次偏肉検出装置３０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た情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ）を用いることにより実現される。
【００３１】
図４は、中空素管２１の１次偏肉率を説明する図である。
図４に示すように、１次偏肉が生じている中空素管２１の円周方向（軸に垂直な１つの断面）における最大肉厚をｍａｘ［ｍ］、最小肉厚をｍｉｎ［ｍ］、平均肉厚をａｖｅ［ｍ］とすると、１次偏肉率［％］は、以下の（１）式で表される。
１次偏肉率＝｛（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）÷ａｖｅ｝×１００  ・・・（１）
尚、１次偏肉とは、円周方向の肉厚分布において、極大肉厚部と極小肉厚部がそれぞれ１箇所ずつ存在する偏肉のことをいう。
【００３２】
以下に、１次偏肉検出装置３０が有する機能の一例を説明する。
［測定値取得部３１］
測定値取得部３１は、加速度センサ１５で穿孔中に測定された加速度を取得する。前述したように本実施形態では、加速度センサ１５は３軸加速度センサである。したがって、測定値取得部３１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のそれぞれの加速度の測定値を取得する。また、本実施形態では、加速度センサ１５は、所定の周期（例えば１０［ｍｓ］）で繰り返し加速度を測定する。したがって、測定値取得部３１は、この所定の周期ごとに加速度の測定値を取得する。
【００３３】
［偏芯量導出部３２］
偏芯量導出部３２は、ビレット２０を穿孔・圧延しているとき（すなわち、中空素管を製造しているとき）のプラグ１２・芯金１３の偏芯量［ｍ］を導出する。プラグ１２・芯金１３の偏芯量とは、プラグ１２・芯金１３の軸の、ビレット２０の長手方向の軸（パスラインＰＬ）からのずれ量をいう。尚、以下の説明では、ビレット２０の長手方向の軸を必要に応じてビレット２０の軸と略称する。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、芯金１３の内部に加速度センサ１５を配置する場合には、芯金１３の偏芯量が導出され、図２（ｂ）に示すように、プラグ１２の内部に加速度センサ１５を配置する場合には、プラグ１２の偏芯量が導出される。また、プラグ１２と芯金１３との境界部分に加速度センサ１５を配置する場合には、プラグ１２および芯金１３の偏芯量が導出される。
【００３５】
図５は、プラグ１２・芯金１３の偏芯量の一例を概念的に示す図である。
穿孔機１０においては、ビレット２０を穿孔・圧延して中空素管２１にするときに、ビレット２０の軸と、プラグ１２の軸とが一致していないことがある。例えば、図５に示すように、ビレット２０の軸ＲＡはパスラインＰＬと一致する。これに対し、プラグ１２の軸ＲＢはパスラインＰＬと一致しないことがある。このようにプラグ１２が動く原因としては、例えば、ビレット２０の温度ムラ、ビレット２０の表面性状、ビレット２０の振動などがある。
【００３６】
プラグ１２が動くと、プラグ１２と傾斜ロール１１ａ、１１ｂとの間隔が変化する。その結果、中空素管２１の肉厚にばらつきが生じる。つまり、プラグ１２の軸ＲＢがパスラインＰＬと一致する（プラグ１２がパスラインＰＬ上に位置する）場合には、中空素管２１に偏肉は発生しない。一方、プラグ１２の軸ＲＢがパスラインＰＬと一致しない（プラグ１２がパスラインＰＬ上からずれた位置にある）場合には、中空素管２１に偏肉が発生する。図５では、プラグ１２の軸ＲＢがパスラインＰＬから距離Ｒ１だけずれている場合を例に挙げて示す。すなわち、図５に示す例では、プラグ１２・芯金１３の偏芯量はＲ１である。
【００３７】
まず、加速度センサ１５のＺ軸とパスラインＰＬが一致している場合について例として説明する。
図６は、加速度センサ１５により測定される加速度の一例を概念的に示す図である。図６において、破線の円の傍らに示す矢印線は、プラグ１２の回転方向を示す。
プラグ１２・芯金１３がパスラインＰＬ上に位置する場合、中空素管２１に偏肉は発生しない。つまり、中空素管２１において偏肉が発生していない部分では、加速度センサ１５はパスラインＰＬ上に位置する。加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に位置する場合、図６に示すように、加速度センサ１５は、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの方向において重力加速度のみを検出する（図６のパスラインＰＬ上にある加速度センサ１５を参照）。つまり、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に位置する場合、加速度センサ１５が検出する加速度は常に一定である。
【００３８】
一方、プラグ１２がパスラインＰＬ上からずれた位置にある場合、中空素管２１に偏肉が発生する。つまり、中空素管２１において偏肉が発生している部分では、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上からずれた位置に存在する。加速度センサ１５がパスラインＰＬ上からずれた位置にある場合、加速度センサ１５は、図６に示すように、重力加速度だけでなく、遠心力による加速度も検出する（図６の破線の円上にある加速度センサ１５を参照）。つまり、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上からずれた位置にある場合、加速度センサ１５が検出する加速度は、周期的に変化する。
【００３９】
図６では、図５と同様に、加速度センサ１５がパスラインＰＬから距離Ｒ１だけずれている場合（すなわち、プラグ１２・芯金１３の偏芯量はＲ１である場合）を例に挙げて示す。加速度センサ１５がパスラインＰＬから距離が大きいほど、遠心力による加速度が増加する。
【００４０】
このように、加速度センサ１５の軸心の、パスラインＰＬからの距離に応じて、加速度センサ１５が検出する加速度は異なる。したがって、加速度センサ１５が検出する加速度を監視すれば、プラグ１２・芯金１３の動きを監視することができる。
本実施形態では、偏芯量導出部３２は、加速度センサ１５で測定された加速度から、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に位置する場合の加速度を減算した値を、プラグ１２・芯金１３の偏芯により生じるプラグ１２・芯金１３の加速度の変化量ΔＧ［ｍ／ｓ2］として導出する。偏芯量導出部３２は、このようなプラグ１２・芯金１３の偏芯により生じるプラグ１２・芯金１３の加速度の変化量ΔＧの導出を、加速度センサ１５のＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて個別に行う。
尚、以下の説明では、「プラグ１２・芯金１３の偏芯により生じるプラグ１２・芯金１３の加速度の変化量」を必要に応じて「偏芯による加速度変化量」と称する。
【００４１】
加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に位置する場合の遠心力による加速度ａ０［ｍ／ｓ2］は、以下の（２）式で表される。また、加速度センサ１５がパスラインＰＬから距離Ｒ１だけ離れた場所に位置する場合の遠心力による加速度ａ１［ｍ／ｓ2］は、以下の（３）式により表される。
ａ０＝Ｒ０×ω2  ・・・（２）
ａ１＝Ｒ１×ω2  ・・・（３）
【００４２】
尚、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に厳密に一致する位置に存在しない場合（加速度センサ１５がパスラインＰＬの近傍にある場合）がある。そこで、（２）式では、加速度センサ１５の位置がパスラインＰＬ上に厳密に一致していない場合に僅かに生じる、加速度センサ１５とパスラインＰＬとの距離をＲ０［ｍ］で表記する。加速度センサ１５がパスラインＰＬ上に厳密に一致する位置に存在する場合、Ｒ０は０（ゼロ）になり、加速度ａ０も０（ゼロ）になる。
【００４３】
また、（２）式および（３）式において、ωは角速度［ｒａｄ／ｓ］であり、プラグ１２の加速度の回転周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、以下の（４）式で表される。
ω＝２πｆ  ・・・（４）
【００４４】
重力加速度をｇ［ｍ／ｓ2］とすると、（２）式より、加速度センサ１５がパスラインＰＬ上またはパスラインＰＬの近傍に位置する場合のプラグ１２・芯金１３の加速度Ｇ０［ｍ／ｓ2］は、以下の（５）式で表される。また、（３）式より、加速度センサ１５がパスラインＰＬから距離Ｒ１だけ離れた場所に位置する場合のプラグ１２・芯金１３の加速度Ｇ１［ｍ／ｓ2］は、以下の（６）式で表される。
Ｇ０＝ｇ＋ａ０＝ｇ＋Ｒ０×ω2  ・・・（５）
Ｇ１＝ｇ＋ａ１＝ｇ＋Ｒ１×ω2  ・・・（６）
【００４５】
以上より、偏芯による加速度変化量ΔＧ（加速度Ｇ０、Ｇ１の差分）は、以下の（７）式で表される。
ΔＧ＝Ｇ１−Ｇ０＝（ｇ＋Ｒ１×ω2）−（ｇ＋Ｒ０×ω2）＝（Ｒ１−Ｒ０）×ω2  ・・・（７）
（７）式を変形すると、プラグ１２・芯金１３の偏芯量Ｒ１−Ｒ０［ｍ］は、以下の（８）式で表される。
Ｒ１−Ｒ０＝ΔＧ÷ω2  ・・・（８）
【００４６】
前述したように、偏芯による加速度変化量ΔＧは、加速度センサ１５のＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて個別に導出される。したがって、偏芯による加速度変化量のＸ軸方向成分ΔＧXと、Ｙ軸方向成分ΔＧYとが導出される。また、プラグ１２の回転周波数ｆも、加速度のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分のそれぞれについて導出される。
【００４７】
ここで、測定された加速度のＸ軸方向成分から導出されるプラグ１２の回転周波数ｆ、角速度ωをそれぞれｆX、ωXと表記する。また、加速度のＹ軸方向成分から導出されるプラグ１２の回転周波数ｆ、角速度ωをｆY、ωYと表記する。尚、理論上は、ｆX＝ｆY，ωX＝ωYである。そうすると、（８）式より、プラグ１２・芯金１３のＸ軸方向の偏芯量［ｍ］とプラグ１２・芯金１３のＹ軸方向の偏芯量は、それぞれ以下の（９）式、（１０）式のように表される。
Ｘ軸方向の偏芯量＝ΔＧX÷ωX2＝ΔＧX÷（２πｆX）2  ・・・（９）
Ｙ軸方向の偏芯量＝ΔＧY÷ωY2＝ΔＧY÷（２πｆY）2  ・・・（１０）
【００４８】
（９）式と（１０）式より、プラグ１２・芯金１３の偏芯量［ｍ］は、以下の（１１）式で表される。
プラグ１２・芯金１３の偏芯量＝｛（ΔＧX÷（２πｆX）2）2＋（ΔＧY÷（２πｆY）2）2｝1/2  ・・・（１１）
【００４９】
このように、加速度センサ１５で測定された加速度のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分とそれぞれの周波数とから、プラグ１２・芯金１３の偏芯量を導出することができる。加えて、任意のＲ０からの偏芯量を導出することができる。これは、設置された加速度センサのＺ軸が、パスラインＰＬと一致しない場合においても測定が可能となる。また、Ｒ０を予め実測しておくことも有効な手段である。
【００５０】
図７は、加速度センサ１５で測定される加速度と穿孔時間との関係の一例を示す図である。図８は、プラグ１２の回転周波数を導出する方法の一例を説明する図である。具体的に図７は、加速度センサ１５で測定されたプラグ１２の加速度のＸ軸成分の時間波形を示す。図８（ａ）は、図７に示す時間波形の一部分を拡大して示す図である。また、図８（ｂ）は、図７に示すプラグ１２の加速度のＸ軸成分の時間波形に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行った結果を示す。尚、図７に示す穿孔時間とは、穿孔を開始してからの時間である。
【００５１】
プラグ１２・芯金１３の偏芯量を導出するためには、（１１）式に示すように、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを導出する必要がある。
偏芯量導出部３２は、ゼロクロス法により、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを導出することができる。すなわち、偏芯量導出部３２は、図７（ａ）に示すように、加速度センサ１５で測定された加速度のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分の時間波形がゼロになる点を基準として定まる一周期の逆数を、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYとして導出することができる。
【００５２】
また、偏芯量導出部３２は、ゼロクロス法を用いずに、加速度センサ１５で測定された加速度のＸ軸方向成分の時間波形とＹ軸方向成分の時間波形のそれぞれに対してフーリエ変換を行うことにより、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを導出することができる。すなわち、偏芯量導出部３２は、図８（ｂ）に示すように、加速度センサ１５で測定された加速度のＸ軸方向成分の時間波形とＹ軸方向成分の時間波形をフーリエ変換し、その結果から得られる中心周波数（最大のピークを示す周波数）を、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYとして導出することができる。
【００５３】
尚、図８（ａ）、図８（ｂ）は、プラグ１２の回転数が３６０［ｒｐｍ］（周期が０．１６７［ｓ］）である場合の結果であり、図８（ａ）に示す結果でも、図８（ｂ）に示す結果でも、プラグ１２の回転周波数ｆXは６．２１［Ｈｚ］（周期が０．１６１［ｓ］）となり、実測値と略一致した。
【００５４】
プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを導出する手法として、以上のゼロクロス法を用いてもフーリエ変換を用いてもよい。ただし、ゼロクロス法を用いれば、時々刻々と変動し得るプラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを１周期ごとに導出（すなわち、プラグ１２の回転ｆX、ｆYを可及的にリアルタイムに導出）することができるので好ましい。
【００５５】
［１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３］
１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３は、１次偏肉率と偏芯量との関係を示す情報を予め記憶する。
図９は、１次偏肉率とプラグの偏芯量との関係の一例を示す図である。図９（ａ）は、中空素管のトップ側（ｚ軸の負の方向側（入側））の領域における１次偏肉率と偏芯量との関係の一例を示し、図９（ｂ）は、中空素管のミドル部の領域における１次偏肉率と偏芯量との関係の一例を示し、図９（ｃ）は、中空素管のボトム側（ｚ軸の正の方向側（出側））の領域における１次偏肉率と偏芯量との関係の一例を示す。
【００５６】
ここで、中空素管のトップ側の領域とは、中空素管のトップ側の端部を始点とする領域であって、中空素管のトップ側の端部から、中空素管の長手方向に沿って、中空素管の長手方向の長さの１／３倍の長さだけ隔てた位置を終点とする領域である。
また、中空素管のボトム側の領域とは、中空素管のボトム側の端部を始点とする領域であって、中空素管のボトム側の端部から、中空素管の長手方向に沿って、中空素管の長手方向の長さの１／３倍の長さだけ隔てた位置を終点とする領域である。
【００５７】
また、中空素管のミドル部の領域とは、中空素管の領域のうち、中空素管のトップ側の領域でもボトム側の領域でもない領域である。すなわち、中空素管のミドル部の領域とは、中空素管のトップ側の端部から、中空素管の長手方向に沿って、中空素管の長手方向の長さの１／３倍の長さだけ隔てた位置と、中空素管のボトム側の端部から、ビレットの長手方向に沿って、中空素管の長手方向の長さの１／３倍の長さだけ隔てた位置との間の領域である。
【００５８】
中空素管のトップ側の領域において、加速度センサ１５で測定された加速度の波形から、（１１）式によりプラグ１２・芯金１３の偏芯量を繰り返し導出する。本実施形態では、図９（ａ）に示す偏芯量を、このようにして導出したプラグ１２・芯金１３の偏芯量の最大値と最小値の差（プラグ１２・芯金１３の偏芯量の最大値の絶対値と、プラグ１２・芯金１３の偏芯量の最小値の絶対値との差）として定義する。また、中空素管のトップ側の領域における最大肉厚と最小肉厚と平均肉厚とを用いて、（１）式の計算を行うことにより、１次偏肉率を導出する。本実施形態では、図９（ａ）に示す１次偏肉率を、このようにして導出された値として定義する。このような偏芯量と１次偏肉率の導出を、材質（例えば鋼種）とサイズ（径）とが同じ複数の中空素管について行うことにより、図９（ａ）に示すプロット（○）がそれぞれ得られる。尚、プラグ１２・芯金１３の偏芯量・１次偏肉率は、中空素管のトップ側の領域における値を代表するものであれば、必ずしも前述したようにして求めなくてもよい。
【００５９】
図９（ｂ）に示すプロット（○）は、中空素管のミドル部の領域について、図９（ａ）と同様の導出を行うことにより得られるものであり、図９（ｃ）に示すプロット（○）は、中空素管のボトム側の領域について、図９（ａ）と同様の導出を行うことにより得られるものである。
【００６０】
本実施形態では、このようなプロットから、偏芯量および１次偏肉率の関係が正比例の関係にあるものとして、偏芯量および１次偏肉率の近似曲線（直線）を導出することを、中空素管のトップ側の領域、中空素管のミドル部の領域、および中空素管のボトム側の領域のそれぞれについて行った。このようにして得られた近似曲線を、中空素管のトップ側の領域、中空素管のミドル部の領域、および中空素管のボトム側の領域の偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報として１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に予め記憶する。
【００６１】
また、本実施形態では、中空素管のトップ側の領域、中空素管のミドル部の領域、および中空素管のボトム側の領域の偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を、中空素管の材質（例えば鋼種）ごと、サイズ（径）ごとに導出し、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に予め記憶する。
以上のようにして、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報として、中空素管の領域ごと・材質ごと・サイズごとの情報が、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に予め記憶される。
【００６２】
尚、ここでは、偏芯量および１次偏肉率の関係が正比例の関係にある場合を例に挙げて示した。しかしながら、偏芯量および１次偏肉率の関係は、前述したようにして導出される偏芯量と１次偏肉率（プロット）に依存する。したがって、偏芯量および１次偏肉率の関係は正比例の関係に限定されるものではない。例えば、偏芯量および１次偏肉率の関係を指数関数で表しても、ｎ（ｎは２以上の整数）次関数で表してもよい。また、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）では、表記の都合上、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す相関線に明確な相違はないが、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す相関線は、中空素管のトップ側の領域、中空素管のミドル部の領域、および中空素管のボトム側の領域で異なる場合もある。
【００６３】
また、ここでは、偏芯量および１次偏肉率の関係を関数（式）として１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶する場合を例に挙げて示した。しかしながら、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶していれば、必ずしも関数（式）を記憶する必要はない。例えば、偏芯量および１次偏肉率の関係を示すテーブルを１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶してもよい。
【００６４】
また、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示す例では、中空素管のトップ側の領域およびボトム側の領域の方が、中空素管のミドル部の領域よりも、偏芯量および１次偏肉率が大きくなる傾向にある。このような場合、それぞれの領域ごとに、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶するのが好ましい。偏芯量および１次偏肉率の関係が領域ごとに異なる場合があるからである。しかしながら、例えば、中空素管のトップ側とボトム側の１次偏肉が大きな問題にならない場合には、中空素管の全ての領域について、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報として同じ情報を１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶してもよい。また、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を前述した３つの領域よりもさらに細分化した領域ごとに導出し、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶してもよい。
【００６５】
［１次偏肉導出部３４］
１次偏肉導出部３４は、穿孔機１０で製造中の中空素管の材質およびサイズの情報を、例えば、１次偏肉検出装置３０に対するオペレータによる入力操作や、上位のコンピュータとの通信により取得する。
【００６６】
また、１次偏肉導出部３４は、穿孔機１０で製造中の中空素管の内部におけるプラグ１２の先端の現在の位置を示す情報を取得する。かかる情報は、例えば、ビレット２０にプラグ１２を押し込む駆動装置に備わる不図示のエンコーダの測定値から得られる。そして、１次偏肉導出部３４は、穿孔機１０で穿孔・圧延中のビレット２０の内部におけるプラグ１２の先端の現在の位置を示す情報から、中空素管のトップ側の領域、中空素管のミドル部の領域、および中空素管のボトム側の領域の何れの領域を穿孔・圧延中であるかを判断する。
【００６７】
１次偏肉導出部３４は、以上のようにして得られる中空素管の領域・材質・サイズに対応する、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３から読み出し、読み出した情報から、偏芯量導出部３２で導出されたプラグ１２・芯金１３の偏芯量に対応する１次偏肉率を導出する。
【００６８】
［閾値判定部３５］
閾値判定部３５は、１次偏肉導出部３４により導出された１次偏肉率が、予め設定されている閾値を上回るか否かを判定する。閾値は、製品である継目無管（例えば継目無鋼管）の材質、種類、規格などに応じて適宜決定することができる。
例えば、製品の肉厚の公差が±１０［％］以内であることが要求されている場合には、これを１次偏肉率に換算すると、閾値は２０［％］になり、同様に、製品の肉厚の公差が±５［％］以内であることが要求されている場合には、閾値は１０［％］になる。これよりも厳しい閾値を設けてもよい。
【００６９】
［出力部３６］
出力部３６は、閾値判定部３５により、１次偏肉率が閾値を上回ると判定されると、そのことを示す情報を出力する。情報の出力は、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、ランプの点灯、および音の出力の少なくとも何れか１つにより実現される。また、出力部３６は、１次偏肉率が閾値を上回ったことを示す情報を、外部装置へ送信し、当該外部装置で当該情報の出力を行うようにしてもよい。
このような１次偏肉率が閾値を上回ったことを示す情報の出力により、オペレータは、例えば、穿孔機１０のセットアップを再度行うことができる。
【００７０】
尚、また、１次偏肉率が閾値を上回ったことを示す情報を含んでいれば、出力部３６は、必ずしも、当該情報そのものを出力する必要はない。例えば、出力部３６は、１次偏肉率とビレット２０の長手方向の位置との関係を示す情報を出力してもよい。このようにすれば、オペレータは、ビレット２０の長手方向のどの位置で１次偏肉率が閾値を上回ったのかを特定することができる。
【００７１】
図１０は、１次偏肉量の相対値および偏芯量の相対値と管長との関係の一例を示す図である。図１０（ａ）は、偏肉が相対的に小さい場合の関係を示し、図１０（ｂ）は、偏肉が相対的に大きい場合の関係を示す。
【００７２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、管長とは、中空素管の長手方向の長さを示す。管長が０［ｍｍ］の位置は、中空素管のトップ側の端部の位置であり、管長が２０００［ｍｍ］の位置は、中空素管のボトム側の端部の位置である。このように、図１０（ａ）および図１０（ｂ）の結果を得るために製造した中空素管の長手方向の長さの目標値は、２０００［ｍｍ］である。尚、中空素管の肉厚の目標値は８．５［ｍｍ］、中空素管の直径φの目標値は９０［ｍｍ］である。
【００７３】
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）における１次偏肉量とは、製造後の中空素管の長手方向の各位置（各管長）における１次偏肉量の実測値である。１次偏肉量は、中空素管の円周方向の肉厚分布において、最大肉厚から最小肉厚を減算した値である。ここでは、中空素管の円周方向の６箇所の位置において、接触式変位計を用いて、偏肉量を測定し、測定した偏肉量から、最大肉厚と最小肉厚を決定した。
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、偏芯量とは、前述したようにして偏芯量導出部３２により導出される各位置でのプラグ１２・芯金１３の偏芯量の値である。
【００７４】
ただし、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、前述したようにして得られる１次偏肉量から、１次偏肉量の全体の平均値を減算した値を採用すると共に、前述したようにして得られるプラグ１２・芯金１３の偏芯量から、プラグ１２・芯金１３の偏芯量の全体の平均値を減算した値を採用する。１次偏肉量と偏芯量の基準となる値を揃えるためである。
【００７５】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、偏芯量１００１、１００３と１次偏肉量１００２、１００４とを比較すると、プラグ１２・芯金１３の偏芯量が大きくなると、１次偏肉量も大きくなり、逆に、プラグ１２・芯金１３の偏芯量が小さくなると、１次偏肉量も小さくなることが分かる。このように、偏芯量導出部３２により導出される各プラグ１２・芯金１３の偏芯量と、１次偏肉量・１次偏肉率には、相関関係があることが分かる。
【００７６】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、１次偏肉検出装置３０の処理の一例を説明する。
ステップＳ１１０１において、測定値取得部３１は、加速度センサ１５で穿孔中に測定された加速度を取得する。
次に、ステップＳ１１０２において、偏芯量導出部３２は、ステップＳ１１０１で取得された加速度の測定値のＸ軸方向成分の値とＹ軸方向成分の値を用いて（１１）式の計算を行うことにより、プラグ１２・芯金１３の偏芯量を導出する。尚、前述したように、このとき、偏芯量導出部３２は、ゼロクロス法などにより、プラグ１２の回転周波数ｆX、ｆYを導出する。
【００７７】
次に、ステップＳ１１０３において、１次偏肉導出部３４は、ステップＳ１１０２で導出されたプラグ１２・芯金１３の偏芯量に対応する１次偏肉率を、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３に記憶されている、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報から導出する。このとき、前述したように１次偏肉導出部３４は、ビレット２０の領域・材質・サイズに対応する、偏芯量および１次偏肉率の関係を示す情報を、１次偏肉率−偏芯量関係記憶部３３から読み出す。
【００７８】
次に、ステップＳ１１０４において、閾値判定部３５は、ステップＳ１１０３で導出された１次偏肉率が閾値を上回るか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ１１０３で導出された１次偏肉率が閾値を上回らない場合には、ステップＳ１１０１の処理に戻る。一方、ステップＳ１１０３で導出された１次偏肉率が閾値を上回る場合には、ステップＳ１１０５に進む。
【００７９】
ステップＳ１１０５に進むと、出力部３６は、１次偏肉率が閾値を上回っていることを示す情報を出力する。尚、ここでは、１次偏肉率が閾値を上回る場合にのみ、情報を出力する場合を例に挙げて示すが、前述したように、１次偏肉率が閾値を上回っていない場合にも、１次偏肉率の情報などを出力してもよい。
【００８０】
次に、ステップＳ１１０６において、１次偏肉検出装置３０は、ビレット２０の穿孔・圧延が終了したか否かを判定する。この判定の結果、ビレット２０の穿孔・圧延が終了していない場合には、ステップＳ１１０１に戻る。一方、ビレット２０の穿孔・圧延が終了すると、図１１のフローチャートによる処理を終了する。
【００８１】
以上のように本実施形態では、中空素管の１次偏肉率と、プラグ１２・芯金１３の偏芯量との関係を示す情報を予め記憶する。プラグ１２および芯金１３の少なくとも一方の内部に、プラグ１２および芯金１３と同軸で回転するように加速度センサ１５を配置し、加速度センサ１５で測定された加速度を用いて、プラグ１２・芯金１３の偏芯量を導出する。そして、プラグ１２・芯金１３の偏芯量に対応する１次偏肉率を、前述した関係から導出し、１次偏肉率が閾値を上回る場合に、そのことを示す情報を出力する。
【００８２】
したがって、ゴージにおけるプラグの動作を可及的に忠実に反映する物理量（加速度センサ１５で測定される加速度）を用いて、プラグ１２・芯金１３の偏芯量を導出することができる。
また、本実施形態では、中空素管の１次偏肉率を実測し、実測した中空素管の１次偏肉率と、当該中空素管を製造した際に導出したプラグ１２・芯金１３の偏芯量との関係を導出する。実際の穿孔・圧延時に生じる１次偏肉は、プラグ１２の挙動だけに依存するのではなく、母材であるビレットの振れ回り量、ビレットの温度分布、ビレットの進行速度など、複数の因子が複合的に影響することにより決まる。このため、シミュレーションでは、これらの因子のうち特定の因子をモデル化または固定する必要がある。したがって、実際の中空素管に生じる１次偏肉をシミュレーションにより高精度に予測することは容易ではない。また、仮に、全ての因子を測定することができたとしても、莫大な演算時間が必要になり、１次偏肉をオンラインで検出することは容易ではない。これに対し、本実施形態のようにして１次偏肉率および偏芯量の関係を導出すれば、前述した因子を測定してシミュレーションを行わなくても、１次偏肉を高精度に導出することができる。
【００８３】
以上のように本実施形態では、ピアザミル工程において、後の工程では除去が困難である１次偏肉を早期に且つ正確に検出することができ、操業条件の修正を早期に実施することが可能になる。これにより、製造不良となる製品が発生することを抑制することができる。
【００８４】
（変形例）
［変形例１］
本実施形態では、１次偏肉率を導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、１次偏肉率ではなく、１次偏肉量（１次偏肉の偏肉量）を導出してもよい。前述したように、１次偏肉量は、中空素管の円周方向の肉厚分布において、最大肉厚から最小肉厚を減算した値である。
【００８５】
［変形例２］
本実施形態では、１次偏肉率が閾値を上回るか否かを判定し、その判定の結果、１次偏肉率が閾値を上回る場合には、そのことを示す情報を出力する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこれらの処理を行う必要はない。例えば、１次偏肉率を出力し、当該１次偏肉率が適切であるか否かをオペレータが判断してもよい。
【００８６】
［変形例３］
本実施形態では、加速度センサ１５のＺ軸方向がパスラインＰＬの方向（ｚ軸方向）と一致する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、加速度センサ１５のＺ軸は常にパスラインＰＬと一致する構成でなくとも良い。加速度センサ１５のＺ軸がパスラインＰＬと一致していない場合では、加速度センサ１５は、Ｘ軸およびＹ軸方向の加速度として、加速度センサ１５のＺ軸がパスラインＰＬと一致していない分量に応じて加速度センサ１５に生じる遠心力による加速度の増加分を検知するが、このような場合には、この加速度センサ１５のＺ軸がパスラインＰＬ上にない場合の増加分の加速度を基準に偏芯量を算出すればよいことになる。前記のような構成の場合では、プラグ１２または芯金１３に偏芯が加わった場合には、加速度センサ１５は、加速度センサ１５のＺ軸とパスラインＰＬが一致していない分量に伴う加速度に加え、偏芯による加速度を検知するからである。
【００８７】
ここで、ビレット２０を穿孔・圧延している際に、プラグ１２の軸ＲＢがパスラインＰＬに対して傾斜している場合を例に挙げて、加速度センサ１５のＺ軸がパスラインＰＬ上にない場合のプラグ１２・芯金１３の偏芯量の導出方法の一例を説明する。図１２は、プラグ１２が傾斜している場合に加速度センサ１５が検出する重力加速度の一例を概念的に示す図である。
【００８８】
プラグ１２の軸ＲＢがパスラインＰＬに対して傾斜している場合、図１２に示すように、加速度センサ１５は、重力加速度のＺ軸方向成分とＹ軸方向成分を検出する。図１２に示すように、プラグ１２の軸ＲＢのパスラインＰＬに対する傾斜角度をθ［°］とすると、（７）式は、以下の（１２）式に書き換えられるので、（１１）式は、以下の（１３）式に書き換えられる。
ΔＧ＝（Ｒ１−Ｒ０）×ω2÷ｃｏｓθ  ・・・（１２）
プラグ１２・芯金１３の偏芯量＝｛（ΔＧX÷（２πｆX）2×ｃｏｓθ）2＋（ΔＧY÷（２πｆY）2×ｃｏｓθ）2｝1/2  ・・・（１３）
【００８９】
ここで、プラグ１２の軸ＲＢのパスラインＰＬに対する傾斜角度θを導出する方法の一例を説明する。
図１３は、３つの加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置された状態のプラグ１２および芯金１３の構成の一例を示す図である。
図１３では、図２（ａ）に対し、加速度センサの配置する数が異なるだけであり、その他の構成は、図２（ａ）に示したものと同じである。
図１３において、加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、３軸加速度センサであり、本実施形態で説明したものと同じもので実現できる。加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、プラグ１２と同軸で（プラグ１２と同じ回転方向・回転速度で）回転する。
【００９０】
初期設定における加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのＺ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に一致する。初期設定における加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのＸ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に垂直な方向であって、水平方向に一致する。初期設定における加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのＹ軸方向は、パスラインＰＬが延びる方向に垂直な方向であって、鉛直方向に一致する。このように加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、芯金１３の軸に沿って間隔を有した状態で配置される。
【００９１】
偏芯量導出部３２は、以上のようにして配置された加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃで測定された加速度のそれぞれを用いて、本実施形態で説明したように、プラグ１２・芯金１３の偏芯量を個別に導出する。このようにして導出された３つのプラグ１２・芯金１３の偏芯量と、芯金１３内における加速度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置とから、プラグ１２の軸ＲＢのパスラインＰＬに対する傾斜角度θを導出することができる。
【００９２】
尚、図１３に示すようにした場合、１次偏肉導出部３４は、プラグ１２に最も近い加速度センサ１５ａで測定された加速度を用いて導出されたプラグ１２・芯金１３の偏芯量を用いて、１次偏肉率を導出する。
また、ここでは、図示を省略するが、図２（ｂ）に示した例においても、図１３に示すように、複数の加速度センサを配置することにより、プラグ１２の軸ＲＢのパスラインＰＬに対する傾斜角度θを導出することができる。
【００９３】
［その他の変形例］
尚、以上説明した本発明の実施形態のうち、１次偏肉検出装置３０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。すなわち、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。
【符号の説明】
【００９４】
１０：穿孔機、１１ａ、１１ｂ：傾斜ロール、１２：プラグ、１３：芯金、１４：ガイド、１５：加速度センサ、２０：ビレット、２１：中空素管、３０：１次偏肉検出装置、３１：測定値取得部、３２：偏芯量導出部、３３：１次偏肉率−偏芯量関係記憶部、３４：１次偏肉導出部、３５：閾値判定部、３６：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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