(57)【要約】【課題】本発明は、内面ビード切削跡を有する鋼管を二次加工する際に、該内面ビード切削跡の位置を精度良く検出すると共に、二次加工装置での該内面ビード切削跡の位置を正確に定めることの可能な鋼管の内面ビード切削跡検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡を有する鋼管を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段と、該鋼管内面に挿入される棒状部材及びその進退手段と、該棒状部材の先端に互いに離隔して取り付けられ、前記内面の最低所に接触する回転接触子と、隣り合う回転接触子の間に配設され、鋼管の回転で内面ビード切削跡を横切る回転接触子に生じた振動を検出する振動センサと、該振動センサーの発する信号を表記する信号検出手段とを備える鋼管の内面ビード切削跡検出装置である。【選択図】        図１
2005103597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡を有する鋼管を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段と、該鋼管内面に挿入される棒状部材及びその進退手段と、該棒状部材の先端に互いに離隔して取り付けられ、前記内面の最低所に接触する回転接触子と、隣り合う回転接触子の間に配設され、鋼管の回転で前記内面ビード切削跡を横切る回転接触子に生じた振動を検出する振動センサと、該振動センサーの発する信号を表記する信号検出手段とを備えたことを特徴とする鋼管の内面ビード切削跡検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の振動センサに代え、Ｅ型渦流センサを備えたことを特徴とする請求項１記載の鋼管の内面ビード切削跡検出装置。
【請求項３】
前記信号検出手段は、前記振動センサーの発する信号を受け、鋼管の前記回転手段に回転停止命令を発すると共に、該鋼管の停止時に、検出した内面ビード切削跡が停止する位置を鋼管の回転角で算出する機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管の内面ビード切削跡検出装置。
【請求項４】
前記鋼管が、電縫鋼管、圧接鋼管及び鍛接鋼管のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の鋼管の内面ビード切削跡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の内面ビード切削跡検出装置に係わり、特に、電縫鋼管のシーム部に形成される内面ビード切削跡を精度良く検出し、その内面ビード切削跡を二次加工装置で所望位置に合わせる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電縫鋼管は、一般に、素材であるコイル状鋼帯を巻き戻して連続的に走行させながら、一群の成形ロールによって円筒状に成形した後、突き合せた該鋼帯の幅方向両端部を溶接して製造される。その製造には、素材として、溶鋼を連続鋳造して得た鋼鋳片を加熱炉で所定温度（通常、１２００〜１３００℃）に加熱してから、熱間圧延で一定幅として巻き取ったコイル状鋼帯を用いる。そして、図４に示すように、この鋼帯８を、種々の形状をしたロールを多段に配設した一群の成形ロール９に鋼帯面を水平にして一定速度で送り込む。この成形ロール９で加工して円筒状にされた管体（突き合わされた幅方向端部は未接合なので、オープン管と称する）は、引き続き、その突き合わされた幅方向両端部をインダクション・コイル１０で加熱し、スクイズ・ロール（図示せず）で押さえて圧着、溶接し、素鋼管１１とされる。その素鋼管１１の長手方向に連続してほぼ直線的に延びる接合部分（以下、シーム部１という）の内外面には、ビードと称するじゅず状突起が形成されるので、該ビードをビード切削手段１２で切削除去したり、又は外面若しくは内面を圧延する特殊な圧延機で平滑化する。ここで、このようなビードを切削したり、平滑化した跡は、内面又は外面ビード切削跡と称されている。さらに、該素鋼管１１を加熱炉１３で再加熱し、ホット・ストレッチ・レデューサーあるいはサイザー１４のような多段の絞り圧延機で寸法を整え、所望サイズ及び特性を有するかを検査した後、一次製品としての電縫鋼管となる。また、接合方法を上記溶接に代え、圧接あるいは鍛接とすると、圧接鋼管や鍛接鋼管になる。
【０００３】
次に、上記一次製品としての電縫鋼管は、用途に応じてカッタ１５で必要な長さに切断され、次工程に運搬されて、例えば、縮径、曲げ加工等の二次加工が施されるが、その際、前記内面ビード切削跡を加工装置において一定位置に（同一姿勢で）配置されるようにする必要がある。加工後の二次製品に欠陥が生じるのを避けるため、曲げ加工時に内面ビード切削跡に最も低い負荷がかかるようにするためである。
【０００４】
ところで、二次加工装置で前記内面ビード切削跡を一定位置に配置するには、従来、（１）該内面ビード切削跡を人が目で観察して、あるいは（２）鋼管の外表面側に磁気センサ又はレーザ式センサ等を配置して内面ビード切削跡の位置を検出して、位置合わせをしていた（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記人が目で観察する方法は、内面ビード切削跡の位置合わせは確実にできるが、専用の作業者を必要として労務費が嵩むばかりでなく、生産性を低下する恐れがあって経済的でない。また、鋼管の外表面側にレーザ式センサ等を設けて内面ビード切削跡を検出する方法は、該内面ビード切削跡とその他の部分（母材ともいう）とで磁気特性に差が小さいので、内面ビード切削跡の検出精度が低く、誤った位置合わせをすることがあった。
【特許文献１】特開平７−６０４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、内面ビード切削跡を有する鋼管を二次加工する際に、該内面ビード切削跡の位置を精度良く検出すると共に、二次加工装置での該内面ビード切削跡の位置を正確に定めることの可能な鋼管の内面ビード切削跡検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡を有する鋼管を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段と、該鋼管内面に挿入される棒状部材及びその進退手段と、該棒状部材の先端に互いに離隔して取り付けられ、前記内面の最低所に接触する回転接触子と、隣り合う回転接触子の間に配設され、鋼管の回転で内面ビード切削跡を横切る回転接触子に生じた振動を検出する振動センサと、該振動センサーの発する信号を表記する信号検出手段とを備えたことを特徴とする鋼管の内面ビード切削跡検出装置である。
【０００９】
この場合、前記振動センサに代え、Ｅ型渦流センサを用いても良い。また、前記信号検出手段は、前記振動センサーの発する信号を受け、鋼管の前記回転手段に回転停止命令を発すると共に、該鋼管の停止時に、検出した内面ビード切削跡が停止する位置を鋼管の回転角で算出する機能を備えているのが好ましい。さらに、前記鋼管が、電縫鋼管、圧接鋼管及び鍛接鋼管のいずれかであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内面ビード切削跡を有する鋼管の該内面ビード切削跡の位置を、鋼管内面に生じる段差あるいは形状変化に基づき精度良く検出できるようになる。その結果、該鋼管を二次加工に供し、曲げ等の二次加工を行う際に、二次加工装置で該内面ビード切削跡をそこにかかる負荷が小さくなる指定位置にセットできるようになり、加工後の二次製品で生じる欠陥を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１２】
まず、発明者は、電縫鋼管、圧接鋼管、鍛接鋼管等の内面ビード切削跡を、該鋼管等の外面側からその形状や磁気特性に基づき現在より精度良く検出することは難しいと判断した。そして、そのような手段に換わる代案を模索した。その結果、電縫鋼管等の内面に生じた内面ビード切削跡には、接合時に生じたビードをバイト等で切削除去したり、特殊なローラの利用で平滑化しても、段差が残存したり、形状変化が生じていることに着目した。つまり、それら段差又は形状変化を検出すれば、従来より精度良く内面ビード切削跡を検出できると考えたのである。
【００１３】
具体的には、図１（ａ）に示すように、長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡１を有する電縫鋼管等（以下、単に鋼管２とする場合もある）を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段（図示せず）を設けると共に、該鋼管２の内面に、棒状部材３をその進退手段４として例えばエアシリンダ等を用いて挿入できるようにした。なお、鋼管２の回転手段としては、一般的なターンローラが利用できる。また、回転速度としては、高速である必要性はない。
【００１４】
この棒状部材３の先端には、互いに一定距離（例えば、４０ｍｍ程度）だけ離隔して、鋼管内面のほぼ最低所に接触する回転接触子５を取り付ける。これにより、鋼管２を軸廻りに回転させ（矢印方向）、その内面ビード切削跡１が最低所を通過する際には、該回転接触子５と該内面ビード切削跡１の近傍の鋼管内面とが接触する。そして、これら回転接触子５は、内面ビード切削跡１に残存している前記段差（図示せず）を横切る際に振動を発することになる。接触子を回転自在とした理由は、そのようにしないと、鋼管２が回転した際に該鋼管の内面に前記棒状部材３が接触し、「すり疵」等の欠陥を新たに発生させる恐れがあるから、その対策として摩擦抵抗を低減させるのである。なお、回転接触子５としては、本発明では特に限定しないが、図１（ｂ）に示すようなボールベアリングに用いられるボールが好ましく利用できる。
【００１５】
また、本発明では、上記のようにして生じた振動は、隣り合う回転接触子５の間に振動センサ６を設け、検出するようにした。つまり、鋼管２の内面ビード切削跡１の位置は、前記最低所で検出されることになる。振動センサ６としては、市販のもので十分である。この検出された振動は、オシロスコープ等の信号検出手段（図示せず）で電気信号に変換され、チャート上に例えば図２に示すように表記される。図２は、二回の確認テストで得られた結果であるが、回転接触子が鋼管の内面に接触した際のピーク（記号：Ａ）、最初に段差を通過する際のピーク（記号：Ｂ）及び２回目の段差通過時のピーク（記号：Ｃ）がそれぞれ出現している。なお、本発明では、上記した振動センサ６に代え、図１（ｃ）に示すような磁束密度の大小を検出するＥ型渦流センサ７を用いても良い。この場合は、前記回転接触子５のように振動を検出するのではなく、内面ビード切削跡１の形状（具体的には、表面の凹凸等）変化を検出することになる。実際に試行した結果は、振動センサ６と同等の結果になることが確認されたので、本発明に加えることにした。
【００１６】
次に、以上述べた本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置だけでは、鋼管２の内面ビード切削跡１を前記最低所で検出できるが、実用に際しては鋼管２の回転を停止した姿勢で内面ビード切削跡１がどこに位置しているか知る必要がある。そこで、発明者は、このことについても引き続き鋭意検討した。
【００１７】
まず、前記した２回目の段差通過と連動させて鋼管の回転手段の停止スイッチをオフにして、内面ビード切削跡の停止位置を実際に調査した。ちなみに、外径４２．７ｍｍφ×肉厚２．３ｍｍ×長さ５００ｍｍの鋼管で２５回の実験を試みたところ、停止位置は、図３に示すように、前記最低所から回転角θでほぼ１８０°の位置に集中していた。その再現性は、外周の距離で±１．５ｍｍの範囲にあり、非常に安定していた。
【００１８】
従って、予め鋼管の回転手段の停止スイッチをオフにしてからの内面ビード切削跡１の実際の停止位置を把握しておけば、上記本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置を用いて、該鋼管の内面ビード切削跡の位置を従来より精度良く検出できることになる。ただし、上記した実際の内面ビード切削跡の検出は、停止スイッチ等の操作に人手を要する。そこで、発明者は、自動化を図るため、前記信号検出手段に、前記振動センサーの発する信号を受け、鋼管の前記回転手段に回転停止命令を発すると共に、該鋼管の停止時に、検出した内面ビード切削跡が停止する位置を鋼管の回転角θで算出する機能を備えるようにした。この機能を発揮させるには、コンピュータ等を利用すれば良い。
【００１９】
なお、回転の停止は、前記鋼管回転手段のスイッチを停止状態（この時の内面ビード切削跡の位置は前記最低所）にしてから一定時間経過後に停止するが、実際に停止するまでの鋼管の回転速度は、該鋼管のサイズ（内径、厚み等）によって異なる。従って、このような自動化に際しても、予め試験運転で内面ビード切削跡の停止位置を調査し、コンピュータへ前記実際に停止するまでの鋼管の回転速度を記憶させておく必要がある。
【００２０】
このようにして本発明に係る装置で内面ビード切削跡の位置が検出された電縫鋼管等は、次工程へ送られて二次加工される。その輸送に際しては、前記内面ビード切削跡の停止位置を固定した状態で鋼管を把持し、該鋼管を二次加工装置の内面ビード切削跡指定位置へそのまま移動するロボットを利用するのが良い。
【実施例】
【００２１】
図４に示した電縫鋼管製造ラインの切断機に近接して、本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置を設けた。そして、該製造ラインで製造され、サイズが外径４２．７ｍｍφ×肉厚２．３ｍｍ×長さ６００ｍｍの鋼種ＳＴＫＭからなる電縫鋼管の内面ビード切削跡の位置を、該鋼管の回転速度を１５ｒｐｍとして自動的に検出した。なお、本発明との効果を比較するため、従来の鋼管外面から検出する磁気センサを用いた検出装置での調査も同様に行った（従来例）。
【００２２】
その結果は、肉眼で該内面ビード切削跡の位置を再確認して、両者の一致率（（本発明に係る装置による内面ビード切削跡位置―肉眼観察による内面ビード切削跡位置）／調査本数×１００）で評価した。表１より、本発明によれば、検出精度が従来の装置に比べて格段に向上することが明らかである。
【００２３】
【表１】
2005103597.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置を説明する図であり、（ａ）は全体の横断面を、（ｂ）は回転接触子の正面を示し、（ｃ）はＥ型渦流センサの斜視図である。
【図２】信号検出手段のアウトプットを示すチャートである。
【図３】鋼管の回転角θで内面ビード切削跡の停止位置を示す図である。
【図４】電縫鋼管の製造ラインを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    内面ビード切削跡
２    鋼管
３    棒状部材
４    進退手段（エアシリンダ等）
５    回転接触子
６    振動センサ
７    Ｅ型渦流センサ
８    鋼帯
９    成形ロール群
１０  インダクション・コイル
１１  素鋼管
１２  ビード切削手段
１３  再加熱炉
１４  サイザー
１５  カッター
【図１】
2005103597.tif 000004
【図２】
2005103597.tif 000005
【図３】
2005103597.tif 000006
【図４】
2005103597.tif 000007