JP2836002B2 - スパイラル鋼管の外周長測定方法 - Google Patents
スパイラル鋼管の外周長測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパイラル鋼管の外周長
測定方法に関する。
測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパイラル鋼管の製造工程で、その造管
中に管外周長（平均外径）をオンライン測定すること
は、製品管品質を維持する上で最も重要な管理項目の１
つである。
中に管外周長（平均外径）をオンライン測定すること
は、製品管品質を維持する上で最も重要な管理項目の１
つである。
【０００３】然るに、鋼管の外周長測定方法としては、
下記(1) 〜(3) がある。 (1) 特開昭58-83207号公報に記載の方法 この方法は、被測定物体に巻き付けた帯状体あるいは線
状体の一端を該被測定物体に密着固定させる固定端子
と、該帯状体あるいは線状体の他端には一定張力を加え
る装置を設け、さらに、前記帯状体あるいは線状体上
に、固定端から被測定物体の外周長を含むある一定の長
さ位置に基準点を定めて、該基準点と固定端までの直線
長さを測定する装置及び前記基準点までの一定長さと前
記直線部の実測長さとの差から物体の外周長を演算する
装置とを用いる方法である。
下記(1) 〜(3) がある。 (1) 特開昭58-83207号公報に記載の方法 この方法は、被測定物体に巻き付けた帯状体あるいは線
状体の一端を該被測定物体に密着固定させる固定端子
と、該帯状体あるいは線状体の他端には一定張力を加え
る装置を設け、さらに、前記帯状体あるいは線状体上
に、固定端から被測定物体の外周長を含むある一定の長
さ位置に基準点を定めて、該基準点と固定端までの直線
長さを測定する装置及び前記基準点までの一定長さと前
記直線部の実測長さとの差から物体の外周長を演算する
装置とを用いる方法である。
【０００４】(2) 特開昭 58-108406号公報に記載の方法 この方法は、被測定鋼管の架台面に対して所定の角度θ
方向から被測定鋼管に向けて光を放射する投光器と、該
被測定鋼管を挟んで投降器の反対側に設置された２以上
の光検出器と、該光検出器を被測定鋼管の径に応じて反
対方向に移動させる（ 1＋cos θ）：（ 1−cos θ）の
比率の異なるピッチのねじ部を有するスクリュー機構と
を有するものを用いる方法である。
方向から被測定鋼管に向けて光を放射する投光器と、該
被測定鋼管を挟んで投降器の反対側に設置された２以上
の光検出器と、該光検出器を被測定鋼管の径に応じて反
対方向に移動させる（ 1＋cos θ）：（ 1−cos θ）の
比率の異なるピッチのねじ部を有するスクリュー機構と
を有するものを用いる方法である。
【０００５】(3) 特開平4-164207号公報に記載の方法 この方法は、被測定鋼管の外周表面上の１点に衝撃を付
与し、このようにして前記鋼管内に発生した表面波を、
前記１点を含む前記鋼管の外周表面上で且つ前記鋼管の
軸線と直交する１つの平面上の他点で検出して、前記表
面波が前記鋼管内を伝播して前記１点から前記他点に至
る伝播時間を測定し、そして、このようにして測定した
前記表面波の伝播時間と前記表面波の固有の伝播速度と
に基づいて、前記鋼管の外周長を演算する方法である。
与し、このようにして前記鋼管内に発生した表面波を、
前記１点を含む前記鋼管の外周表面上で且つ前記鋼管の
軸線と直交する１つの平面上の他点で検出して、前記表
面波が前記鋼管内を伝播して前記１点から前記他点に至
る伝播時間を測定し、そして、このようにして測定した
前記表面波の伝播時間と前記表面波の固有の伝播速度と
に基づいて、前記鋼管の外周長を演算する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述の従
来技術(1) 〜(3) には、それぞれ以下の如くの問題点が
ある。
来技術(1) 〜(3) には、それぞれ以下の如くの問題点が
ある。
【０００７】(1) の方法は、管外周に帯状体等（巻尺）
を接触させ、張力をかけるものとなるため、帯状体等の
耐久性確保に困難があり、測定精度の維持に困難があ
る。
を接触させ、張力をかけるものとなるため、帯状体等の
耐久性確保に困難があり、測定精度の維持に困難があ
る。
【０００８】(2) の方法は、光軸の数（１〜４個程度）
に対応する個数の代表外径しか測定できず、管外周の全
長連続的な平均外径を求めることができない。例えば、
管外周形状がいびつであるとき、管外周長の測定精度は
著しく低いものとなる。
に対応する個数の代表外径しか測定できず、管外周の全
長連続的な平均外径を求めることができない。例えば、
管外周形状がいびつであるとき、管外周長の測定精度は
著しく低いものとなる。
【０００９】スパイラル鋼管の外周長測定は内面溶接直
後に行なう必要があり、この場合には、管外面が未溶接
であって表面波が通らず、(3) の方法は実用できない。
後に行なう必要があり、この場合には、管外面が未溶接
であって表面波が通らず、(3) の方法は実用できない。
【００１０】本発明は、スパイラル鋼管の外周長測定方
法において、管外周長を高精度に測定することを目的と
する。
法において、管外周長を高精度に測定することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、スパイラル鋼管の外周長測定方法において、溶接シ
ーム部の両側の鋼管表面上に表面波の発信子と受信子を
配置し、発信子から受信子へ至る表面波伝播経路が溶接
シーム部を横切らないように設定し、表面波伝播速度と
発信子から受信子への表面波伝播時間とから、発信子か
ら受信子への表面波伝播経路長を求め、発信子と受信子
のそれぞれが溶接シーム部に対してなす位置と、上述の
発信子から受信子への表面波伝播経路長とから、上記溶
接シーム部を通る管外周長を算定するようにしたもので
ある。
は、スパイラル鋼管の外周長測定方法において、溶接シ
ーム部の両側の鋼管表面上に表面波の発信子と受信子を
配置し、発信子から受信子へ至る表面波伝播経路が溶接
シーム部を横切らないように設定し、表面波伝播速度と
発信子から受信子への表面波伝播時間とから、発信子か
ら受信子への表面波伝播経路長を求め、発信子と受信子
のそれぞれが溶接シーム部に対してなす位置と、上述の
発信子から受信子への表面波伝播経路長とから、上記溶
接シーム部を通る管外周長を算定するようにしたもので
ある。
【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において更に、前記発信子と受信子とを溶接シー
ム部の両側の管表面上で、管軸と平行をなす直線上に配
置し、それら発信子と受信子とを結ぶ直線上で、発信子
と受信子のそれぞれが溶接シーム部に対してなす距離を
Ｌ１、Ｌ２とし、発信子から受信子への表面波伝播経路
長をＬＡＢとするとき、管外周長を
の発明において更に、前記発信子と受信子とを溶接シー
ム部の両側の管表面上で、管軸と平行をなす直線上に配
置し、それら発信子と受信子とを結ぶ直線上で、発信子
と受信子のそれぞれが溶接シーム部に対してなす距離を
Ｌ１、Ｌ２とし、発信子から受信子への表面波伝播経路
長をＬＡＢとするとき、管外周長を
【数２】 により算定するようにしたものである。
【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の発明において更に、前記鋼管表面上における管
外周長測定領域の近傍で溶接シーム部を挟まない２位置
に表面波伝播速度較正用の発信子と受信子とを設け、こ
の発信子から受信子への表面波伝播時間と、上記２位置
の既知間隔長とから、表面波伝播速度を求め、この表面
波伝播速度を請求項１に記載の表面波伝播経路長を求め
るための表面波伝播速度として用いるようにしたもので
ある。
２記載の発明において更に、前記鋼管表面上における管
外周長測定領域の近傍で溶接シーム部を挟まない２位置
に表面波伝播速度較正用の発信子と受信子とを設け、こ
の発信子から受信子への表面波伝播時間と、上記２位置
の既知間隔長とから、表面波伝播速度を求め、この表面
波伝播速度を請求項１に記載の表面波伝播経路長を求め
るための表面波伝播速度として用いるようにしたもので
ある。
【００１４】
【作用】 発信子から受信子に至る表面波は、溶接シーム部を横
切ることなく伝播するから、溶接シーム部の影響を受け
ることのない表面波伝播経路長を求めることができる。
そして、この表面波伝播経路長と、発信子と受信子のそ
れぞれが溶接シーム部に対してなす位置とから、該溶接
シーム部を通る管外周長を高精度に算定できる。
切ることなく伝播するから、溶接シーム部の影響を受け
ることのない表面波伝播経路長を求めることができる。
そして、この表面波伝播経路長と、発信子と受信子のそ
れぞれが溶接シーム部に対してなす位置とから、該溶接
シーム部を通る管外周長を高精度に算定できる。
【００１５】鋼管表面上で溶接シーム部から 150mm以
上離れた位置に発信子と受信子を配置すれば、溶接シー
ム部からの熱影響はほとんど無視できるものの、周囲温
度により母材温度が変動し、表面波伝播速度が変動す
る。そこで、上記では表面波伝播速度を一定としても
良いが、測定精度向上には表面波伝播速度の温度補正を
行なう必要がある。そして、鋼管表面上における管外周
長測定領域の近傍で溶接シーム部を挟まない２位置に表
面波伝播速度較正用の発信子と受信子とを設け、この発
信子から受信子への表面波伝播時間と、上記２位置の既
知間隔長とから、表面波伝播速度を求めるものとすれ
ば、この表面波伝播速度を上記の表面波伝播経路長を
求めるための表面波伝播速度として用いることにより、
管外周長の測定精度を向上できる。
上離れた位置に発信子と受信子を配置すれば、溶接シー
ム部からの熱影響はほとんど無視できるものの、周囲温
度により母材温度が変動し、表面波伝播速度が変動す
る。そこで、上記では表面波伝播速度を一定としても
良いが、測定精度向上には表面波伝播速度の温度補正を
行なう必要がある。そして、鋼管表面上における管外周
長測定領域の近傍で溶接シーム部を挟まない２位置に表
面波伝播速度較正用の発信子と受信子とを設け、この発
信子から受信子への表面波伝播時間と、上記２位置の既
知間隔長とから、表面波伝播速度を求めるものとすれ
ば、この表面波伝播速度を上記の表面波伝播経路長を
求めるための表面波伝播速度として用いることにより、
管外周長の測定精度を向上できる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の実施状態を示す模式図、図２
は本発明の原理を示す模式図、図３は本発明における表
面波伝播速度の補正原理を示す模式図である。
は本発明の原理を示す模式図、図３は本発明における表
面波伝播速度の補正原理を示す模式図である。
【００１７】図１のスパイラル造管機１０にあっては、
成形機１１によって帯板１をスパイラル状に成形し、内
面溶接機（不図示）によって内面溶接を施し、外面溶接
機１２によって外面溶接を施し、スパイラル鋼管２を製
造する。尚、帯板１の進入角はβである。
成形機１１によって帯板１をスパイラル状に成形し、内
面溶接機（不図示）によって内面溶接を施し、外面溶接
機１２によって外面溶接を施し、スパイラル鋼管２を製
造する。尚、帯板１の進入角はβである。
【００１８】内面溶接機と外面溶接機１２の間には、外
周長測定ヘッド１３が配置される。外周長測定ヘッド１
３は、溶接シーム部３の両側の管表面上で、管軸と平行
をなす直線ＡＢ上の２位置に表面波（超音波）の発信子
２１と受信子２２を配置する。そして、発信子２１から
受信子２２へ至る表面波伝播経路ＬABが溶接シーム部３
を横切らないように設定してある。この表面波伝播経路
ＬABはスパイラル状になっている。
周長測定ヘッド１３が配置される。外周長測定ヘッド１
３は、溶接シーム部３の両側の管表面上で、管軸と平行
をなす直線ＡＢ上の２位置に表面波（超音波）の発信子
２１と受信子２２を配置する。そして、発信子２１から
受信子２２へ至る表面波伝播経路ＬABが溶接シーム部３
を横切らないように設定してある。この表面波伝播経路
ＬABはスパイラル状になっている。
【００１９】然るに、スパイラル鋼管２の外周長は下記
(1) 〜(4) により算定される（図２）。
(1) 〜(4) により算定される（図２）。
【００２０】(1) 表面波伝播速度をＶとする。
【００２１】(2) 発信子２１から受信子２２へ表面波を
発信し、発信子２１から受信子２２への表面波伝播時間
ｔABを求める。
発信し、発信子２１から受信子２２への表面波伝播時間
ｔABを求める。
【００２２】(3) 上記(1) の表面波伝播速度Ｖと、上記
(2) の発信子２１から受信子２２への表面波伝播時間ｔ
ABとから、発信子２１から受信子２２への表面波伝播経
路長ＬABを求める。 ＬAB＝Ｖ・ｔAB
(2) の発信子２１から受信子２２への表面波伝播時間ｔ
ABとから、発信子２１から受信子２２への表面波伝播経
路長ＬABを求める。 ＬAB＝Ｖ・ｔAB
【００２３】(4) 発信子２１と受信子２２のそれぞれが
溶接シーム部３（Ｏ点）に対してなす位置（Ｌ1 、Ｌ
2 ）と、上述の発信子２１から受信子２２への表面波伝
播経路長ＬABとから、上記溶接シーム部３（Ｏ点）を通
る管外周長Ｌ0 を算定する。
溶接シーム部３（Ｏ点）に対してなす位置（Ｌ1 、Ｌ
2 ）と、上述の発信子２１から受信子２２への表面波伝
播経路長ＬABとから、上記溶接シーム部３（Ｏ点）を通
る管外周長Ｌ0 を算定する。
【００２４】即ち、発信子２１と受信子２２とを結ぶ管
軸と平行をなす直線ＡＢ上で、発信子２１と受信子２２
のそれぞれが溶接シーム部３に対してなす距離をＬ1 、
Ｌ2（図２（Ａ））とし、発信子２１から受信子２２へ
の表面波伝播経路長をＬABとするとき、管外周長Ｌo
を、
軸と平行をなす直線ＡＢ上で、発信子２１と受信子２２
のそれぞれが溶接シーム部３に対してなす距離をＬ1 、
Ｌ2（図２（Ａ））とし、発信子２１から受信子２２へ
の表面波伝播経路長をＬABとするとき、管外周長Ｌo
を、
【数３】 により算定する。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の要部展開図
である。
である。
【００２５】尚、発信子２１と受信子２２は、図２にお
けると逆に、発信子２１をライン下流側に、受信子２２
のライン上流側に配置しても良い。
けると逆に、発信子２１をライン下流側に、受信子２２
のライン上流側に配置しても良い。
【００２６】尚、上記(1) 〜(4) は信号処理装置３０に
よりなされる。信号処理装置３０が算定した管外周長Ｌ
0 は表示器３１にて管外周長そのもの、もしくは管平均
外径に換算されて表示される。
よりなされる。信号処理装置３０が算定した管外周長Ｌ
0 は表示器３１にて管外周長そのもの、もしくは管平均
外径に換算されて表示される。
【００２７】また、信号処理装置３０は、算定した管外
周長Ｌ0 とその目標値との偏差△Ｌに基づき、成形機１
１をして外周長制御情報に供する。
周長Ｌ0 とその目標値との偏差△Ｌに基づき、成形機１
１をして外周長制御情報に供する。
【００２８】次に、図３による表面波伝播速度Ｖの温度
補正方法について説明する（図３）。
補正方法について説明する（図３）。
【００２９】上記スパイラル造管機１０において、発信
子２１と受信子２２とを結ぶ直線ＡＢの延長上で、発信
子２１から受信子２２の反対側に距離Ｌ3 離れた位置に
受信子２３を配置する。このとき、発信子２１と受信子
２３は、表面波伝播速度較正用となり、溶接シーム部３
を挟まない２位置（Ａ、Ｃ）に設けられるものとなる。
発信子２１は表面波伝播速度較正用として兼用されるも
のとなり、受信子２２、２３の両方向に向けて表面波を
発信する。発信子２１とが別個の表面波伝播速度較正用
として専用される発信子２１Ａを設けても良い。
子２１と受信子２２とを結ぶ直線ＡＢの延長上で、発信
子２１から受信子２２の反対側に距離Ｌ3 離れた位置に
受信子２３を配置する。このとき、発信子２１と受信子
２３は、表面波伝播速度較正用となり、溶接シーム部３
を挟まない２位置（Ａ、Ｃ）に設けられるものとなる。
発信子２１は表面波伝播速度較正用として兼用されるも
のとなり、受信子２２、２３の両方向に向けて表面波を
発信する。発信子２１とが別個の表面波伝播速度較正用
として専用される発信子２１Ａを設けても良い。
【００３０】そして、表面波伝播速度較正用としての発
信子２１、受信子２３にあっては、下記(a) 〜(d) によ
り上述の温度補正を行なう。
信子２１、受信子２３にあっては、下記(a) 〜(d) によ
り上述の温度補正を行なう。
【００３１】(a) 発信子２１と受信子２３の設置間隔長
Ｌ3 （固定値）を既知として把握する。
Ｌ3 （固定値）を既知として把握する。
【００３２】(b) 発信子２１から受信子２３Ａへ表面波
を発信し、発信子２１から受信子２３への表面波伝播時
間ｔACを求める。
を発信し、発信子２１から受信子２３への表面波伝播時
間ｔACを求める。
【００３３】(c) 上記(a) の間隔長Ｌ3 と、上記(b) の
表面波伝播時間ｔACとから、較正用の表面波伝播速度Ｖ
a を求める。 Ｖa ＝Ｌ3 ／ｔAC
表面波伝播時間ｔACとから、較正用の表面波伝播速度Ｖ
a を求める。 Ｖa ＝Ｌ3 ／ｔAC
【００３４】(d) 管外周長測定用として定められる前述
(1) の表面波伝播速度Ｖとして、上記Ｖa を用いること
により、周囲温度、母材温度の影響を受けることなく、
前述(4) の管外周長Ｌ0 をより高精度で測定できる。
(1) の表面波伝播速度Ｖとして、上記Ｖa を用いること
により、周囲温度、母材温度の影響を受けることなく、
前述(4) の管外周長Ｌ0 をより高精度で測定できる。
【００３５】以下、本実施例の作用について説明する。 発信子２１から受信子２２に至る表面波は、溶接シー
ム部３を横切ることなく伝播するから、溶接シーム部３
の影響を受けることのない表面波伝播経路長Ｌ ABを求め
ることができる。そして、この表面波伝播経路長Ｌ
ABと、発信子２１と受信子２２のそれぞれが溶接シーム
部３に対してなす位置とから、該溶接シーム部３を通る
管外周長Ｌ0 を高精度に算定できる。
ム部３を横切ることなく伝播するから、溶接シーム部３
の影響を受けることのない表面波伝播経路長Ｌ ABを求め
ることができる。そして、この表面波伝播経路長Ｌ
ABと、発信子２１と受信子２２のそれぞれが溶接シーム
部３に対してなす位置とから、該溶接シーム部３を通る
管外周長Ｌ0 を高精度に算定できる。
【００３６】上記の表面波伝播経路長ＬABを求める
ための表面波伝播速度Ｖとして、較正用の表面波伝播速
度Ｖa を用いることにより、管外周長Ｌ0 の測定精度を
向上できる。
ための表面波伝播速度Ｖとして、較正用の表面波伝播速
度Ｖa を用いることにより、管外周長Ｌ0 の測定精度を
向上できる。
【００３７】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の発
信子と受信子を用いる外周長測定タイミングは、造管の
進行に伴って連続的になされても良く、あるいは所定の
間隔をおいてなされるものであっても良い。
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の発
信子と受信子を用いる外周長測定タイミングは、造管の
進行に伴って連続的になされても良く、あるいは所定の
間隔をおいてなされるものであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スパイラ
ル鋼管の外周長測定方法において、管外周長を高精度に
測定することができる。
ル鋼管の外周長測定方法において、管外周長を高精度に
測定することができる。
【図１】図１は本発明の実施状態を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の原理を示す模式図である。
【図３】図３は本発明における表面波伝播速度の補正原
理を示す模式図である。
理を示す模式図である。
１ 帯板 ２ スパイラル鋼管 ３ 溶接シーム部 １０ スパイラル造管機 ２１ 発信子 ２２ 受信子
Claims (3)
- 【請求項１】 スパイラル鋼管の外周長測定方法におい
て、 溶接シーム部の両側の鋼管表面上に表面波の発信子と受
信子を配置し、 発信子から受信子へ至る表面波伝播経路が溶接シーム部
を横切らないように設定し、 表面波伝播速度と発信子から受信子への表面波伝播時間
とから、発信子から受信子への表面波伝播経路長を求
め、 発信子と受信子のそれぞれが溶接シーム部に対してなす
位置と、上述の発信子から受信子への表面波伝播経路長
とから、上記溶接シーム部を通る管外周長を算定するこ
とを特徴とするスパイラル鋼管の外周長測定方法。 - 【請求項２】 前記発信子と受信子とを溶接シーム部の
再側の管表面上で、管軸と平行をなす直線上に配置し、
それら発信子と受信子とを結ぶ直線上で、発信子と受信
子のそれぞれが溶接シーム部に対してなす距離をＬ１，
Ｌ２とし、発信子から受信子への表面波伝播経路長をＬ
ＡＢとするとき、管外周長を 【数１】 により算定する請求項１記載のスパイラル鋼管の外周長
測定方法。 - 【請求項３】 前記鋼管表面上における管外周長測定領
域の近傍で溶接シーム部を挟まない２位置に表面波伝播
速度較正用の発信子と受信子とを設け、この発信子から
受信子への表面波伝播時間と、上記２位置の既知間隔長
とから、表面波伝播速度を求め、この表面波伝播速度を
請求項１に記載の表面波伝播経路長を求めるための表面
波伝播速度として用いる請求項１または２記載のスパイ
ラル鋼管の外周長測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25358293A JP2836002B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | スパイラル鋼管の外周長測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25358293A JP2836002B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | スパイラル鋼管の外周長測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783644A JPH0783644A (ja) | 1995-03-28 |
| JP2836002B2 true JP2836002B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17253385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25358293A Expired - Lifetime JP2836002B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | スパイラル鋼管の外周長測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836002B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP25358293A patent/JP2836002B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783644A (ja) | 1995-03-28 |
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