JPH0212004A - 波付管肉厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、波付管の肉厚をオンラインで正確に測定可能
な波付管肉厚測定装置に関する。

（従来の技術） 電線の敷設等に用いられる波付管の製造にあたリ、品質
管理上、波付管の肉厚測定が行われる。

従来、このため、測定サンプルを採取し、このサンプル
各部の肉厚をノギス等の測定具を用いて実測している。

その一方で直管の肉厚を超音波測定器等を用いて自動測
定することが知られている。

波付管の肉厚測定を直管におけるように自動化できない
理由は、波付管の周壁の断面形状が直管に比べて複雑で
、肉厚測定のために波付管を超音波測定器の探触子に対
して移動させた際に波付管周壁と探触子間に非直交状態
が生じ、有意な測定結果が得られないからである。そこ
で、上述のような測定方法が採られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来法によれば、サンプル採取および測
定に手間がかかり、測定誤差も生じ易い。

しかも、サンプル採取頻度には自ら制約があるので、製
造条件の変更、調整を行う度に肉厚測定を行えず、また
、製造時間経過に伴う肉厚変動を確認し得ない、その一
方で、波付管の品質向上およびコスト低減を図るべく、
肉厚を連続測定すべきとの要請がある。

そこで、本発明は、波付管の肉厚をオンラインで正確に
連続測定可能であると共に、低コストでかつ広い設置ス
ペースを要さない波付管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） 上述の目的を達成するために本発明の波付管肉ｙＬｉｊ
１１定装置は、軸装置移動される波付管に臨んで配され
た探触子を有する超音波測定器と、波付管に臨みかつ探
触子と所定位置関係に配された検出器を有し探触子が波
付管のいずれの部位に臨んでいるかを識別するための識
別手段と、該識別手段の識別出力および超音波測定器の
出力に基づいて波付管の肉厚を決定するための手段とを
備えた構成よりなる。

好ましくは、識別手段は、波付管の軸方向に互いに所定
距離だけ離隔して配されかつ波付管の山部に臨んだとき
と谷部に臨んだときとで出力レベルが変化する一対のセ
ンサを含むセンサ群と、センサ出力に基づいて探触子が
山部および谷部のいずれに臨んでいるかを識別する論理
回路とを有する。

より好ましくは、識別手段は、各群が、波付管の山部ま
たは谷部のフラット部の軸長に対応して所定の距離だけ
互いに離隔して配された一対のセンサを含む２組のセン
サ群を含み、探触子が波付管の山部および谷部のフラッ
ト部のいずれに臨んでいるかを識別する。

（作用） 軸方向移動中の波付管に向けて超音波測定器の探触子か
ら発せられる超音波パルスは、波付管の周壁外面および
内面にて反射してそれぞれ表面波エコーおよび裏面波エ
コーとして超音波測定器により受信され、両エコーの受
信時間間隔に応じた出力信号が超音波測定器から出力さ
れる。超音波パルスは周期的に発せられ、したがって、
超音波測定器出力も周期的に送出される。そして、波付
管の軸方向移動に伴って波付管周壁と探触子とがなす角
度が変動し、測定器から有意な出力と有意でないものと
が混在して送出される。一方、好ましくはセンサ群を含
む識別手段により、超音波測定器の探触子が移動中の波
付管のいずれの部位に臨んでいるのかが、好ましくは波
付管の山部のフラット部または谷部のフラット部に臨ん
でいるか否かが識別される。探触子と波付管の周壁とが
直交している間、好ましくは探触子が各フラット部に臨
んでる間、超音波測定器出力が有意なものであると識別
し、肉厚決定手段により超音波測定器出力に基づいて波
付管の肉厚が測定される。

（実施例） 本発明による波付管肉厚測定装置の説明に先立ち、本発
明との関連において波付管の断面形状を説明する。第２
図に示すように、長平方向断面図で見ると、波付管３に
は、管軸に対して傾斜した移行部３Ｃを介在させて山部
３ａと谷部３ｂとが交互にあられれる。山部３ａは軸方
向中央領域に管軸と略平行して延びかつ肉厚が略均−な
比較的広範囲にわたるフラット部を有し、また、谷部３
ｂは比較的狭い軸方向中央領域に管軸と略平行でかつ肉
厚が不均等でしかも最小肉厚部位を含むフラット部を有
する。本発明は、この波イ１管形状に着目し、実際の肉
厚をあられしかつ品質管理上意義のある存意な測定値を
得るものである。

以下、第１図を参照して、本発明の一実施例による波付
管肉厚測定値（以下、「１Ｉｌ１１定装置」と称する。

）について説明する。この測定装置ｌは、たとえば押出
機、成形機、冷却水槽、引取機および巻取機よりなり波
付管たとえば電線敷設用スパイラル波付硬質ポリエチレ
ン管を製造するための従来公知の製造ライン（冷却水槽
のみを符号２で示す）に組込まれている。測定装置１は
冷却水槽２の下流側に設けた水槽１０を備え、この水槽
内を波付管３が、その軸心に関する回転を伴わずにかつ
ガイド４により案内されて、図中左から右に巻取機によ
り軸方向に移送されるようになっている。水槽１０は、
主水槽部と、その上流および下流側に連設された副水槽
部とよりなり、両側水槽部に弾性の弱い、好ましくはウ
レタンよりなるシール材１１を配し、水槽１０中の水量
を維持すると共に波付管３の蛇行を防止するようにして
いる。

符号２１は測定装置の一部をなす超音波測定器２０の探
触子を示し、この探触子２１は送受信部等を内蔵した超
音波測定器本体２２に接続されると共に、波付管３のり
）周面に臨みかつ超音波測定媒体としての水の中に浸漬
されるように水槽１０の主水槽部の所定位置に保持され
ている。より詳しくは、探触子２１の保持位置は、探触
子と波付管３の山部３ａの外周面間距離が探触子の焦点
距離よりも小さくかつ測定可能範囲内に入り、また、谷
部３ｂの外周面との距離が焦点距離よりも大きくかつ測
定可能範囲内に入り、しかも、山部３ａおよび谷部３　
ｂの外周面において所定径のスボッｌが結ばれるように
、換言すれば、ひとつの探触子２１で波付管３の山部お
よび谷部の双方の肉ＩＩ測定が可能なように設定される
。そして、水ノズル１２．１３を探触子２１および主水
槽部入り口にそれぞれ配設して波付管３の外周面に付着
した気泡を除去するようにし、気泡による測定精度低下
を防止している。

水槽１０の下流側には波付管３を支持する支持体５と水
切りブロック６が配され、プロア６の近傍には測定装置
の一部をなす識別手段の検出器３０が波付管３の外周面
に臨んで配設されている。この検出器３０は、好ましく
は、波付管３の山部を検出するための検出部３１と谷部
を検出するための検出部３２とを備えている。山部検出
部３１は一対の反射式光学距離センサ３１ａ、３１ｂを
有し、各センサは、発光／受光素子を備え、検出物とし
ての波付管３の外周面との距離変化に伴って感度が変化
するもので、例えば、波付管３の山部３ａ外周面に臨ん
でいるとき、換言すれば、センサと波付管とが近接して
いるときにオンする一方、谷部３ｂ外周面に臨んだとき
、すなわち、センサと波付管とが離れているときにはオ
フするように構成されている。そしζ、両センサ３１ａ
、３１ｂは、山部３ａ周壁の、探触子２１からの超音波
パルス送出方向と直交する方向に延在する部位すなわち
フラット部の両端間路Ｍ（軸長）に対応した所定の距離
、即ちフラット部の軸長より短い距離だけ互いに離隔し
ている。さらに、これらセンサは、探触子２１が山部３
ａのフラット部外周面にスポット像を結ぶときに両セン
サがオンするような管軸方向位置に保持されている。谷
部検出部３２は前記山部検出部３１に対し、山部３ａに
沿った円周方向へ隣接する位置に設けられ、一対のセン
サ３２ａ、３２ｂよりなり、これらセンサはセンサ３１
ａ、３１ｂと同様に構成され、谷部３ｂ周壁のフラット
部の軸長に対応した所定の距離、即ちフラット部の軸長
より短い距離だけ互いに離隔しかつ探触子２１が谷部３
ｂのフラット部外周面にスポット像を結ぶときにオフす
るような位置に保持されている。このように、検出器３
０を水槽ｌＯの外側に設けて外乱の影響を除去し、また
、検出器３０を２対のセンサで構成して互いに軸長が異
なる山部３ａのフラット部および谷部３ｂのフラット部
を正確に検出するようにしている。

山部検出部３１をなす一対のセンサ３１ａ、　３１ｂは
ＡＮＤ回路３３の再入力端子にそれぞれ接続され、また
、谷部検出部３２のセンサ３２ａ、３２ｂはＮＡＮＤ回
路３４の再入力端子にそれぞれ接続され、両回路３３．
３４から送出される山部および谷部のフラット部検出信
号は、一方ではＯＲ回路３５の両入力端子にそれぞれ印
加され、他方ではコンピュータ４０に印加されるように
なっている。そして、コンピュータ４０には上述の超音
波測定器本体２２からの出力が、ＯＲ回路３５の出力に
応動するサンプリング回路３６とＡ／Ｄ変換器３７とを
介して印加されるようになっている。符号４１．４２は
コンピュータ４０に付設されたＣＲＴ表示装置およびプ
リンタを示す。

以下、測定装置の作動を説明する。

波付管製造ラインの稼働中、水を満たした水槽１０内を
波付管３が回転を伴わずに軸方向に移送されて行く、こ
のときシール材１１により波付管３の蛇行防止される。

そして、超音波測定器本体２２から探触子２１を介して
超音波パルスが、移動しつつある波付管３に向けて周期
的に送出される。各超音波パルスは、波付管３の周壁外
面および周壁内面において反射されて表面波エコーおよ
び裏面波エコーとして探触子２１を介Ｌ２て測定器本体
２２よりそれぞれ受信され、両エコーの受信時間間陽に
応じた大きさの肉厚信号（第３図）が測定器本体２２か
らサンプリング回路３６に出力される。この肉厚測定時
、水ノズル１２．ｉ３により波付管３に付着した気泡が
除去され、測定が良好に行われる。

波付管３の山部３ａのフラット部が探触子２１に対向す
る位置に至ると、山部検出部３１をなす光学式距離セン
サ３１ａ、３１ｂの双方が波付管３と近接してＡＮＤ回
路３３の出力がオンとなる（第２図（ｅ））。このとき
超音波パルス送出方向とフラット部延在方向とが直交す
るので、超音波測定出力すなわち肉厚信号は存意なもの
となる。そして、ＡＮＤ回路３３のＨレベル出力を入力
するＯＲ回路３５からのＨレベル出力によりサンプリン
グ回路３６がオン作動し、超音波測定器本体２２からの
肉厚信号が抽出される。この抽出肉厚信号はＡ／Ｄ変換
器３７を介してコンピュータ４０に印加される。検出３
１が山部３ｂのフラット部を検出している間、数十の超
音波パルスが間欠的に送出され、したがってこれと同数
の抽出肉厚信号がＡ／Ｄ変換された後コンビエータ４０
に印加される。このときコンピュータは、Ａ、　Ｎ　Ｄ
回路３３からの山部検出信号に基づき山部検出中である
ことを判別し、山部検出時の所定の演算を行い、例えば
、入力した山部肉厚信号の平均値、最大値および最小値
を算出し、第４図および第５図に示すように、該信号の
時間経過に伴う変化、平均値、最大値および最小値をＣ
ＲＴ表示装置、４１のスクリーンＣ表示させかつプリン
タ４２にプリントアウトさせる。なお、コンピュータ４
０は、各肉厚信号が所定上＠をと回るか否っ・を判断し
、この上限値を上回ったときには当該フラット部につい
ての肉厚測定を禁止して波付管３にパリ等があった場合
の肉厚誤認を回避する。

その後、波付管３の谷部３ｂのフラット部が探触子２１
に対向するまでは、山部検出３１のセンサ３Ｉａ、３１
ｂの少なくとも一方がオフになって（第２図（ａ）、　
（ｂ））　ＡＮ　０回路：）３出力がＬレベルになると
共に、、谷部検出部３２のセンサ゛１２ａ。

３２ｂの少なくとも一方がオンになって（第２図（Ｃ）
、（ロ））　、ＮＡＮＤ回路３４出力がＬレベルになる
。この結果、ＯＲ回路３５出力はＬレベルとなり、サン
プリング回路３６が非作動化され、有意性を欠く肉厚信
号のコンピュータ４０への供給が遮断される。

次いで、谷部３ｂのフラット部が探触子２１に対向する
に至ると、谷部検出部３２のセンサ３２ａ。

３２ｂの双方がオフになり（第２図（Ｃ）、（イ）”）
　、ＮＡＮＤ回路３４からのＨレベル出力を入力するＯ
Ｒ回路３５のＨレベル出力に応じてサンプリング回路３
６を介して有意な肉厚信号がコンピュータ４０に印加さ
れる。コンビエータ４０はその一方でＮＡＮＤ回路３４
からの谷部検出信号を受けて谷部検出時の所要の演算例
えば抽出された谷部肉厚信号の平均値、最大値および最
小値の算出を行い、第４図および第５図に示すように、
当該信号についてのグラフ表示およびプリントアウトを
行わせる。

上記実施例では山部検出部と谷部検出部とを別偏に設け
かつ各々を一対のセンサで構成したが、ひとつの検出部
で兼用しても良く、また、山部検出部および谷部検出ま
たは兼用検出部のそれぞれを３つ以上のセンサ群で構成
してより精密な肉厚測定を行うようにしてもよい、また
、気温、水温及び製品温度を測定して肉厚測定値の温度
補償を行うようにしても良い。

本発明の波付管肉厚測定装置は上述の実施例の硬質ポリ
エチレン管に限定されず、種々の材質の波付管、特に金
属管にも適用出来ることは勿論のことである。

（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、超音波測定器の探触子
および識別手段の検出器を軸方向移動される波付管に臨
みかつ互いに所定位置関係に配し、有意な超音波測定器
の出力のみを抽出するようにしたので、波付管の肉厚を
オンラインで正確に連続測定可能な装置が提供される。

しかも、本装置は廉価でかつ広い設置スペースを要さな
い。

また、管軸方向に離隔したセンサ群からの出力に基づい
て探触子が山部および谷部に臨んだ状態を識別するよう
にした場合には、超音波測定器出力のうち有意なものを
確実に抽出でき、測定精度がさらに向上する。山部と谷
部とをそれぞれ専用のセンサ群で検出するようにした場
合、さらに測定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による波付管肉厚測定装置を
示す概略構成図、第２図は波付管の断面形状ならびに山
部および谷部検出部のセンサ群及び波付管の相対位置と
センサ出力との関係を説明する図面、第３図は肉厚信号
を示すグラフ、第４図及び第５図は抽出肉厚信号に基づ
く算出結果のスクリーン表示およびプリントアウト例を
示す図である。 ３・・・波付管、３ａ・・・山部、３ｂ・・・谷部、２
０・・・超音波測定器、２１・・・探触子、３０・・・
検出器、３１・・・山部検出器、３２・・・谷部検出器
、３１ａ　、　３１ｂ　。 ３２ｇ　、　３２ｂ−・・センサ、３３・ＡＮＤ回路、
３４−・・ＮＡＮＤＡＮＤ回路・・・ＯＲ回路、３６・
・・サンプリング回路、４０・・・コンピュータ。 第２ 図 （９）花闘品　　　″　　　□゛ 第３ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に移動される波付管に臨んで配された探触
   子を有する超音波測定器と、前記波付管に臨みかつ前記
   探触子と所定位置関係に配された検出器を有し前記探触
   子が前記波付管のいずれの部位に臨んでいるかを識別す
   るための識別手段と、該識別手段の識別出力および前記
   超音波測定器の出力に基づいて前記波付管の肉厚を決定
   するための手段とを備えた波付管肉厚測定装置。
2. （２）前記識別手段は、前記検出器としてのセンサ群と
   、該センサ群に接続された論理回路とを含み、前記セン
   サ群は前記波付管の軸方向に互いに所定距離だけ離隔し
   て配された少なくとも一対のセンサを含み、前記論理回
   路は前記波付管の山部に臨んだときと谷部に臨んだとき
   とでレベルが変化する各前記センサの出力に基づいて前
   記探触子が前記波付管の山部および谷部のいずれに臨ん
   でいるかを識別する請求項１記載の波付管肉厚測定装置
   。
3. （３）前記識別手段は、前記検出器としての山部検出用
   及び谷部検出用の２組のセンサ群と、該２組のセンサ群
   に接続された論理回路とを含み、両該センサ群は前記波
   付管の輪方向に前記波付管の山部のフラット部及び谷部
   のフラット部の夫々の軸長に対応して所定の距離だけ互
   いに離隔して配された少なくとも一対のセンサを夫々含
   み、前記論理回路は前記波付管の山部に臨んだときと谷
   部に臨んだときとでレベルが変化する各前記センサの出
   力に基づいて前記探触子が前記波付管の山部のフラット
   部および谷部のフラット部のいずれに臨んでいるかを識
   別する請求項１記載の波付管肉厚測定装置。