(57)【要約】【課題】肉薄で柔らかいパイプであって高速に移送されるパイプの全長にわたってオンラインで精度高く該パイプの肉厚を測定すること。【解決手段】連続かつ高速に移送されるパイプ１の垂直方向から該パイプの肉厚を連続的に計測する超音波探触子２と、超音波探触子２の前後に配置されてパイプ１の変動を伝達する２つのタイヤ３と、超音波探触子２および２つのタイヤ３を保持して固定する連結ベース４と、弾性部材５を介して連結ベース４を保持してパイプ１の変動を吸収するとともに、少なくとも超音波探触子２および２つのタイヤ３を覆う剛性のハウジング７と、弾性部材９を介して前記ハウジング７の周囲を保持してハウジング７の振動を吸収してハウジング７をフローティング状態にする剛性の固定ガイド１０と、ハウジング７に固定され、タイヤ３の両外側に設けられてパイプ１をガイドする２つのガイドロール８と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続かつ高速に移送されるパイプの垂直方向から該パイプの肉厚を連続的に計測する超音波探触子と、
前記超音波探触子の前後に配置されて前記パイプの変動を伝達する２つのタイヤと、
前記超音波探触子および前記２つのタイヤを保持して固定する保持部材と、
弾性部材を介して前記保持部材を保持して前記パイプの変動を吸収するとともに、少なくとも前記超音波探触子および前記２つのタイヤを覆う剛性のハウジングと、
弾性部材を介して前記ハウジングの周囲を保持して前記ハウジングの振動を吸収して前記ハウジングをフローティング状態にする剛性の固定部材と、
前記ハウジングに固定され、前記タイヤの両外側に設けられて前記パイプをガイドする２つのガイドロールと、
を備えたことを特徴とする肉厚測定装置。
【請求項２】
前記超音波探触子の焦点位置と前記２つのタイヤのパイプ接触位置とを同一直線上に配置したことを特徴とする請求項１に記載の肉厚測定装置。
【請求項３】
前記保持部材と前記ハウジングとを接続する弾性部材は、前記パイプに垂直な方向のみに弾性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の肉厚測定装置。
【請求項４】
前記パイプの周囲は、洗浄機能を有する媒体で満たされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の肉厚測定装置。
【請求項５】
前記２つのガイドロール間の距離Ｌは、前記ガイドロールの内側とパイプの外側との許容クリアランスをΔＷとし、前記パイプ移送時の曲率半径Ｒとした場合に、
Ｒ−√（Ｒ2−Ｌ2／４）＜ΔＷ
を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の肉厚測定装置。
【請求項６】
前記パイプの移送速度は、３００ｍ／分近傍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の肉厚測定装置。
【請求項７】
前記パイプは、肉薄のアルミパイプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の肉厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続かつ高速に移送されるパイプの垂直方向から該パイプの肉厚を連続的にオンラインで計測することができる肉厚測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車冷却部品である肉薄のアルミパイプは、全長約２０００〜７０００ｍであり、これを巻き付けたドラムで出荷している。このアルミパイプの出荷前には、マイクロメータを用いて作業者がアルミパイプの端部のみを測定して、良品と不良品とを峻別していたが、全長にわたって検査をしていないので精度の低い検査とならざるを得なかった。
【０００３】
このため、アルミパイプの全長にわたってアルミパイプの肉厚測定をオンラインで自動検査することが要望される。ここで、従来から、パイプ径の変動による影響をなくしてオンラインでパイプ径を計測できるものとしてタイヤ型探触子が知られている（特許文献１参照）。このタイヤ型探触子は、タイヤを介してパイプ径を測定する際、タイヤ自体の変動をも含めて測定し、このタイヤ変動を除去してパイプ自体のパイプ径を測定するものである。
【０００４】
また、ガイドロールをパイプに押し当ててパイプの振動や揺動を抑えて超音波肉厚測定を行うものがある（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開平７−８７６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したタイヤ型探触子は、タイヤを介しているために測定精度が悪く、パイプの肉厚も１０ｍｍ以上のパイプを対象とし、さらには移送されるパイプの中心軸、すなわちパスラインの揺動に追従することができないという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたものでは、高速で移送されるパイプの肉厚測定が可能であるが、ガイドロールをパイプに押し当てるようにしているため、鋼管の測定には適しているが、肉薄のアルミパイプに適用すると変形してしまうという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、肉薄で柔らかいパイプであって高速に移送されるパイプの全長にわたってオンラインで精度高く該パイプの肉厚を測定することができる肉厚測定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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる肉厚測定装置は、連続かつ高速に移送されるパイプの垂直方向から該パイプの肉厚を連続的に計測する超音波探触子と、前記超音波探触子の前後に配置されて前記パイプの変動を伝達する２つのタイヤと、前記超音波探触子および前記２つのタイヤを保持して固定する保持部材と、弾性部材を介して前記保持部材を保持して前記パイプの変動を吸収するとともに、少なくとも前記超音波探触子および前記２つのタイヤを覆う剛性のハウジングと、弾性部材を介して前記ハウジングの周囲を保持して前記ハウジングの振動を吸収して前記ハウジングをフローティング状態にする剛性の固定部材と、前記ハウジングに固定され、前記タイヤの両外側に設けられて前記パイプをガイドする２つのガイドロールと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記超音波探触子の焦点位置と前記２つのタイヤのパイプ接触位置とを同一直線上に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記保持部材と前記ハウジングとを接続する弾性部材は、前記パイプに垂直な方向のみに弾性を有することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記パイプの周囲は、洗浄機能を有する媒体で満たされていることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記２つのガイドロール間の距離Ｌは、前記ガイドロールの内側とパイプの外側との許容クリアランスをΔＷとし、前記パイプ移送時の曲率半径Ｒとした場合に、
Ｒ−√（Ｒ2−Ｌ2／４）＜ΔＷ
を満足することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記パイプの移送速度は、３００ｍ／分近傍であることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる肉厚測定装置は、上記の発明において、前記パイプは、肉薄のアルミパイプであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明にかかる肉厚測定装置は、ハウジングが、弾性部材を介して、超音波探触子および２つのタイヤを保持する保持部材を保持して前記パイプの変動を吸収し、固定部材が、弾性部材を介して前記ハウジングの周囲を保持して２つのガイドロールから伝達される前記ハウジングの振動を吸収して前記ハウジングをフローティング状態にし、パイプ径が変動しても、あるいはパイプ自体が振動しても、超音波探触子とパイプとの位置関係は常に保たれるので、肉薄で柔らかいパイプであって高速に移送されるパイプの全長にわたってオンラインで精度高く該パイプの肉厚を測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明を実施するための最良の形態である肉厚測定装置について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態である肉厚測定装置の概要構成を模式的に示す斜視図である。図１において、この肉厚測定装置１１は、線速３００ｍ／分近傍で高速に連続して移送される肉薄のアルミパイプ１の肉厚をオンラインで全長にわたって測定する装置である。アルミパイプ１の肉厚測定は、超音波探触子２によって行われ、アルミパイプ１の流れ方向に対して垂直な方向から測定が行われる。
【００１９】
超音波探触子２は、図２に示すように、内部に超音波を発生する振動子２１を有し、この振動子２１が発生する超音波の焦点が、パイプ１の測定個所に一致するように所定距離Ｈ、たとえば４０ｍｍ弱の距離をおいて配置される。超音波探触子２とパイプ１との間には、比較的超音波の減衰が少なく、かつパイプの洗浄効果もある灯油が媒質として満たされている。
【００２０】
超音波探触子２は、パイプ１に対して超音波を発生し、パイプの表面で反射した超音波Ｓとパイプの内面で反射した超音波Ｂとをパルスレシーバ２２で測定し、図３に示すように、この超音波Ｓと超音波Ｂとの時間差を測定し、この時間差に対応する距離の半分の値をパイプの肉厚として測定する。
【００２１】
タイヤ３は、超音波探触子２を挟むように、超音波探触子２の前後に２つ設けられ、パイプ１に接触するように配置される。タイヤ３は、パイプ１に接触しているため、パイプ１が流れるとそのパイプ１の流れによって接触しつつ回転する。
【００２２】
超音波探触子２とタイヤ３とは、超音波探触子２の焦点と、各タイヤ３のパイプ１との接触点とが同一直線上に配置されるように、連結ベース４に固定保持される。連結ベース４はさらに２つの弾性部材５を介して上方に位置する連結ベース６に固定保持される。したがって、パイプ１の径変動があった場合、各タイヤ３がその径変動に追従して上下動するが、この場合、２つの弾性部材５がこの上下動を吸収する。この２つの弾性部材５は、この上下動の方向のみに弾性を有することが好ましい。これによって、超音波探触子２とパイプ１との間の距離は、所定距離Ｈに保たれる。
【００２３】
連結ベース４は、ハウジング７に固定接続される。ハウジング７は、パイプ１の流れ方向を中心軸にした筒状をなし、その上部で連結ベース４を固定接続する。ハウジング７の両端部分近傍であってタイヤ３の外側には、パイプ１をガイドする２つのガイドロール８が設けられる。
【００２４】
２つのガイドロール８間の距離Ｌは、図４に示すように、パイプ１の流れ方向の曲がりを考慮して決定される。このパイプ１の曲がりの曲率半径をＲとすると、曲がりの中心位置からパイプ１までの距離Ｔは、
Ｔ＝√（Ｒ2−Ｌ2／４）
として表され、パイプ１の許容される変動距離ｔは、
ｔ＝Ｒ−Ｔ
＝Ｒ−√（Ｒ2−Ｌ2／４）
となる。許容距離ｔは、後述するガイドロール８のクリアランスΔＷ未満であることが要求されるため、ガイドロール８間の距離Ｌは、
Ｒ−√（Ｒ2−Ｌ2／４）＜ΔＷ
を満足する距離Ｌに設定される。
【００２５】
上述したようにガイドロール８のクリアランスΔＷによってパイプ１は左右上下にΔＷ分、振動あるいは揺動する。したがって、図５に示すようにパイプ１に対する超音波探触子２の超音波送受信方向は、所定距離Ｈを考慮して所定角度内に振れるため、この振れ角、たとえば６度以内の振れ角を考慮して測定する必要がある。また、図６に示すように、超音波探触子２は、パイプ１の横揺れ幅ΔＷを考慮した誤差を含めて測定する必要がある。
【００２６】
図７は、ガイドロール８の構成を示す図であり、ガイドロール８は、井桁状に形成された枠内に矩形のガイド孔を形成し、このガイド孔内にパイプが通過し、ガイド孔とパイプ１との間にはクリアランスΔＷが形成される。このクリアランスΔＷは、媒体によって決定され、超音波の減衰が大きい場合には、小さなクリアランスΔＷとなる。このクリアランスΔＷは、上述したように、超音波探触子２の測定精度に直接影響するからである。
【００２７】
ハウジング７は、その周囲を４つの弾性部材９を介して固定ガイド１０に接続される。したがって、ハウジング７は、固定ガイド１０に対してフローティング状態となる。ここで、ガイドロール８は、ハウジング７に固定されているため、パイプ１の振動や揺動は、直接ハウジングに伝わるが、この振動や揺動は、弾性部材９が吸収する。この結果、パイプ１の振動や揺動が生じても、ハウジング７が振動や揺動を行うのみで、ハウジング７内における超音波探触子２とパイプ１との相対位置関係に変化は生じないため、精度の高い肉厚測定を行うことができる。
【００２８】
なお、媒質である灯油は、この肉厚測定装置１１全体を灯油浴内に浸漬してもよいし、超音波探触子２およびパイプ１のみが浸漬されるようにしてもよい。パイプ１が灯油内に浸漬されるようにすると、灯油の洗浄効果があるので好ましい。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、アルミパイプを例に挙げて説明したが、これに限らず、柔らかい材質であって肉薄のパイプであれば、同様の効果を得ることができる。また、パイプ１の線速は、３００ｍ／分程度の高速であるとして説明したが、これに限らず、３００ｍ／分以下の速度にも適用できるのは明らかである。
【００３０】
また、上述した実施の形態では、超音波探触子２が１つであったが、これに限らず、複数の超音波探触子を設けて複数点の肉厚を測定するようにしてもよい。たとえば、パイプ１の複数の周方向から同時に肉厚を測定するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、上述した実施の形態では、超音波探触子２を用いて肉厚を測定していたが、これに限らず、各種の電磁波を用いて測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態である肉厚測定装置の概要構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】超音波探触子とパイプとの位置関係を示す図である。
【図３】超音波探触子による肉厚測定原理を説明する図である。
【図４】ガイドロール間の距離を説明する図である。
【図５】超音波探触子とパイプとの角度ずれによる誤差を説明する図である。
【図６】超音波探触子とパイプとの位置ずれによる誤差を説明する図である。
【図７】ガイドロールの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  パイプ
２  超音波探触子
３  タイヤ
４，６  連結ベース
５，９  弾性部材
７  ハウジング
８  ガイドロール
１０  固定ガイド
１１  肉厚測定装置
【図１】
2007327841.tif 000003
【図２】
2007327841.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007327841.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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