JPH09138122A - 金属管の超音波肉厚計測装置 - Google Patents

金属管の超音波肉厚計測装置

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JPH09138122A
JPH09138122A JP29577895A JP29577895A JPH09138122A JP H09138122 A JPH09138122 A JP H09138122A JP 29577895 A JP29577895 A JP 29577895A JP 29577895 A JP29577895 A JP 29577895A JP H09138122 A JPH09138122 A JP H09138122A
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JP
Japan
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ultrasonic
metal tube
metal pipe
drawing die
wall thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP29577895A
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English (en)
Inventor
Katsuhisa Furuichi
勝久 古市
Yasuo Kaito
保雄 海東
Yasuyuki Igo
康之 井郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09138122A publication Critical patent/JPH09138122A/ja
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号とノイズの判別及び調整が難しく、ま
た、装置の調整が困難であった。 【解決手段】 金属管3の引抜き加工に用いる引抜きダ
イ13の後段に、内部に引抜潤滑油16の満たされた油
槽15を設け、引抜潤滑油16に超音波放射面が接触す
るようにして探触子6a〜6dを設置する。探触子6a
〜6dと金属管3の間の超音波信号の往復は、超音波信
号の減衰を殆ど生じさせない引抜潤滑油16のみを介し
て行われるため、超音波エコーの減衰を少なくし、計測
処理を支障なく行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて金
属管の肉厚を計測するための金属管の超音波肉厚計測装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属管の肉厚(偏肉を含む)計測はノギ
ス等を用いて計測することもできるが、非能率で処理能
力が劣り、計測誤差も生じ易い。そこで、近年において
は、超音波を用い、管の外壁からパルス波を入射し、管
の内壁で反射してくる反射パルスの受振し、送振パルス
と受振パルス間の時間から肉厚を演算し、肉厚値をアナ
ログメータ、デジタル表示器等に表示する超音波肉厚計
測装置が用いられている。
【0003】探触子に圧電素子を用いた超音波肉厚計測
装置では、探触子と測定面に空気層が形成されると、探
触子の表面で超音波の殆どが反射し、被測定物に超音波
が入射しなくなり、計測が行えない。そこで、空気層が
形成されないように、測定面にオイルのような粘性を有
するものを塗布して探触子を接触させ、或いは探触子と
被測定物の間に水等の液状体を注ぎながら計測が行われ
る。
【0004】このように、計測に際して探触子と被測定
物の間に水等の媒体を介在させる計測装置では、例え
ば、伸管機で引き抜き中の管に対して連続的に肉厚計測
を行おうとすると、探触子と被測定面が連続的に相対移
動し、上記したような水等の媒体を介在させる計測方法
は適用が困難である。しかし、特開昭57−4330号
公報に示されるように、超音波探触子と被測定物の表面
とを非接触にしながら肉厚等の超音波計測を行える装置
が開発され、これによって水等の媒体を介在させる必要
がなくなった。
【0005】図2は非接触方式の従来の超音波肉厚計測
装置を示す構成図である。この超音波肉厚計測装置は測
定部1と処理部2から成る。測定部1は、金属管3を引
き抜く引抜きダイ4(例えば、タングステンカーバイド
製)を保持するダイボックス5の周囲に十字形に配設さ
れる4個の探触子6a,6b,6c,6dを備えて構成
されている。
【0006】また、処理部2は、探触子6a〜6dの各
々に接続される肉厚計7a,7b,7c,7d、肉厚計
7a〜7dの各々に接続されるA/D変換コンバータ
8、このA/D変換コンバータ8に接続されるコンピュ
ータ9、このコンピュータ9により得られた肉厚値又は
偏肉値をプリントアウトするプリンタ10の各々を備え
て構成される。
【0007】肉厚計7a〜7dはコンピュータ9の指令
に基づいて探触子6a〜6dに送振パルスを送出すると
共に金属管3からの反射パルス(エコー)を受振する。
A/D変換コンバータ8は肉厚計7a〜7dのアナログ
による出力信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ
9へ送出する。また、コンピュータ9は指令を送出する
と共に、A/D変換コンバータ8からの信号を取り込ん
で送振パルスと受振パルスの間の時間々隔から金属管3
の肉厚値又は偏肉値を算出する。
【0008】図3は図2の測定部における引抜きダイの
周辺構成を示す断面図である。金属管3の内部には不図
示の手段によって円錐形のプラグ11が挿入及び位置決
めされ、金属管3を挟んで外側には引抜きダイ4が配設
されている。引抜きダイ4の内側はすり鉢形に加工さ
れ、プラグ11の外周にも円錐形部分と段差が設けられ
ている。このため、引抜きダイ4とプラグ11の間に金
属管3を図3の右方向から左方向へ連続的に通過させる
と、金属管3は外径がd1 からd2 に絞られる。このと
き、連続的に通過する金属管3の加工後の肉厚を測定す
るため、引抜きダイ4の表面に探触子の表面積以上の広
さに加工された平坦面12(4箇所)には探触子6a〜
6dが装着され、引抜きダイ4を通し、更に引抜きダイ
4と金属管3の間に塗布される引抜潤滑油を介して金属
管3に超音波パルスを照射している。
【0009】以上の構成において、コンピュータ9から
肉厚計7a〜7dの各々に対して相互に異なるタイミン
グ(送振パルスの発生から反射パルスが探触子6a〜6
dに受振されるまでの時間より長い時間間隔にする)で
送振指令が発せられ(探触子6a〜6dの相互間で干渉
が生じない場合、或いは影響が小さい場合には同時でも
可)、これに基づいて肉厚計7a〜7dは探触子6a〜
6dの各々が駆動される。探触子6a〜6dの各々から
は、異なるタイミングで超音波による送振パルスが金属
管3に向けて順次発せられる。
【0010】探触子6a〜6dの各々から発せられた送
振パルスは引抜きダイ4及び引抜潤滑油を介して金属管
3の表面に到達し、更に金属管3に進入して金属管3の
内壁面で反射し、金属管3の表面を突き抜け、引抜潤滑
油及び引抜きダイ4を通過して探触子6a〜6dの各々
に反射パルスとして戻り、この探触子6a〜6dで電気
信号に変換されて肉厚計7a〜7dに入力される。肉厚
計7a〜7dは、反射パルスに対応する信号をA/D変
換コンバータ8を介してコンピュータ9に伝送する。
【0011】コンピュータ9は、送振パルスから反射パ
ルスまでの時間及び物体中の伝搬速度に基づいて超音波
パルスの往復距離を算出して2で割り、探触子6の表面
から引抜きダイ4の内面までの既知の長さを差し引け
ば、金属管3の厚みを知ることができる。この結果は、
コンピュータ9に付属する表示器にデジタル表示するこ
とができる。また、必要に応じてプリンタ10に印字出
力することができる。
【0012】以上のように、引抜きダイ4に探触子6a
〜6dの装着面を形成することにより、探触子6a〜6
dを固定したまま金属管3の肉厚を連続的に、かつ全周
にわたっての測定が可能になる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、強度及び耐磨耗の要求から引抜きダイ
にタングステンカーバイドを用いており、この素材が超
音波信号を著しく減衰させるため、肉厚信号とノイズの
判別及び調整が難しく、信頼性に問題がある。また、引
抜きダイに対する探触子の設置位置の調整も容易ではな
く、作業者による個人差が生じやすく、測定精度にばら
つきが生じる。
【0014】以上の調整は引抜きダイの交換毎に行う必
要があり、要領よく完了させるためには熟練及び時間を
要し、非能率的で、信頼性も得られない。更に、引抜き
ダイは、複数の探触子を装着するための複数の平面が必
要なほか、各部の寸法や形状に制約があり、工具として
の性能を維持するための負担が大きい。
【0015】そこで、本発明は、金属管の肉厚の超音波
による連続計測が生産速度により能率的かつ簡便に行う
ことのできる金属管の超音波肉厚計測装置を提供するこ
とを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、引抜きダイを用いて金属管を引抜き
加工する際、その生産速度のまま前記金属管の肉厚の連
続測定を超音波により行う金属管の超音波肉厚計測装置
において、引抜き中の前記金属管の少なくとも一部に超
音波伝搬特性に優れる液体が接触するようにして前記引
抜きダイの後段に形成される液体槽と、前記液体槽内の
液体に接触可能に設置される少なくとも1個の超音波探
触子とを備えた構成にしている。
【0017】この場合の層は、その後段に前記金属管の
加工希望の外径に応じた内径の第2の引抜きダイを備え
ることができる。上記した手段によれば、ダイなどの様
に超音波エネルギーが減衰し易い金属体に探触子を装着
せず、超音波エネルギーを殆ど減衰させない潤滑油等の
液体に装着状態にし、探触子の超音波が計測対象の金属
管と液体間を往復するようにしている。この結果、金属
管からの反射エコーは減衰することなく探触子に受振さ
れ、精度のよい計測信号が得られ、しかも、この為に熟
練が要求されたり、複雑な調整を行う必要もない。ま
た、引抜きダイにおいては、探触子の装着面を設ける必
要も、形状等に特別の配慮を払う必要もなくなり、加工
及び形状管理の制約が無くなり、工具維持費を軽減する
ことができる。
【0018】槽の後段に設けられた第2の引抜きダイ
は、探触子の装着スペースを確保し、かつ第2の引抜き
ダイに供給するための引抜潤滑油を超音波の伝搬用媒体
に兼用することができる。したがって、超音波計測の為
の装置の構成を簡略にできるほか、探触子に対する位置
調整作業が簡単になり、作業時間を大幅に短縮すること
ができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明による金属管の超音
波肉厚計測装置の一実施の形態を示す断面図である。こ
こでは、引抜きダイの周辺構成のみを示し、処理部につ
いては図示を省略している。
【0020】図1に示すように、金属管3(例えば、銅
管)を引抜きダイ13によって外径d1 からd2 に絞っ
た後、更に、シールダイ14(第2の引抜きダイ)で外
径d 3 (d3 はd2 に対し、0〜0.3mm程度)に絞
っている。そして、探触子6a〜6dを装着するため
に、引抜きダイ13とシールダイ14の間に油槽15
(槽)を設けている。この油槽15内には引抜潤滑油1
6が満たされ、この引抜潤滑油16に探触子6a〜6d
を挿入し、超音波パルスが引抜潤滑油16を唯一の媒体
として金属管3に到達するようにしている。探触子6a
〜6dは、図示のように油槽15の外壁面にねじ込んで
固定する。
【0021】引抜きダイ13は支持具17aを介してダ
イホルダ17に保持されている。そして、引抜きダイ1
3に対し、同軸になるようにして金属管3の内部にプラ
グ11が挿入されている。また、シールダイ14はシー
ルダイホルダ18により保持されている。したがって、
油槽15の側壁は、片側がダイホルダ17の側面で形成
され、他端はシールダイ14の側面とその外側の支持具
18aの各側面で形成されている。
【0022】そして、シールダイ14による絞りの際に
必要となる潤滑油は、油槽15内の引抜潤滑油16が用
いられる。この引抜潤滑油16は、シールダイ14によ
る引き抜き時に金属管3の外表面に付着するようにして
漏れるため、油槽15内の引抜潤滑油16は徐々に減量
する。そこで、油槽15の上部に給油管19を設け、不
図示のタンク及び補給手段によって、随時外部から補給
が行えるようにしている。
【0023】図1の構成においては、金属管3が引抜き
ダイ13及びシールダイ14を通して連続に図の左方向
へ送られ、その過程で外径がd1 →d2 →d3 に順次絞
られる。上記したように、シールダイ14での絞り変化
はd2 に対して0〜0.3mm程度であるため、径d2
に対する肉厚の変化は殆ど無いに等しく、径d2 を製品
仕様の範囲内に収めることは容易である。これは、偏肉
率においても同様である。
【0024】そして、油槽15において、その軸部を通
過する金属管3の径d2 の部分の肉厚が探触子6a〜6
dによって測定される。探触子6a〜6dから送出され
た送振パルスは、引抜潤滑油16を通して金属管3の外
周面に到達する。引抜潤滑油16は減衰係数が小さいた
め、この部分を通過する超音波は殆ど減衰を受けない。
このため、金属管3の内壁で反射して戻る反射パルスの
振幅値は大きく、ノイズ分や不要反射に対して顕著なレ
ベルで受振される。
【0025】したがって、従来問題であった反射パルス
(エコー)の識別不能は生じない。又、探触子6a〜6
dは、少なくとも先端部が引抜潤滑油16に挿入されて
いさえすればよく、特に調整は必要としない。このた
め、従来必要であった熟練は不要になり、誰でも交換作
業に携わることができ、作業時間も大幅に短縮される。
また、引抜きダイの加工、形状管理等に伴う工具維持費
の軽減が可能になるほか、信頼性も向上する。
【0026】なお、上記実施の形態においては、シール
ダイ14に対する引抜潤滑油の供給手段としての油槽1
5に探触子6a〜6dを設置するものとしたが、シール
ダイ14を含まない構成であってもよい。即ち、シール
ダイ14及びシールダイホルダ18を油槽15の一方の
側壁にしていたのに対し、これに代わる側壁を油槽15
に設け、引抜潤滑油16が漏れ出ない構成にし、油槽1
5を探触子6a〜6dの設置のためにのみ用いるように
すればよい。この場合、油槽15に満たす液体は引抜潤
滑油に限定されず、油以外の他の液体(水など)であっ
てもよい。
【0027】また、油槽15は金属管3の全周が引抜潤
滑油16に触れるように、金属管3を挿入する構成にし
たが、金属管3の一部(1箇所)の肉厚を測定するのみ
で良ければ、何らかのシール手段を用い、金属管3の一
部にのみ引抜潤滑油16が接触する構成(但し、シール
ダイ14に対する潤滑油の供給手段は別途に構成)にし
てもよい。
【0028】更に、前記実施の形態においては、4個の
探触子を用いるものとしたが、個数に限定はなく、1個
以上であれば何個でもよい。この場合、肉厚の測定は比
較的狭い部分の1箇所になる。
【0029】
【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、引抜きダイの後段に、内部に引抜潤滑油などの液体
が収納される槽を金属管に前記液体が接触する様に設
け、探触子を前記槽内の液体に接触するように設置した
ことにより、精度のよい計測信号が得られ、かつ、この
為に熟練が要求されたり、複雑な調整を行う必要もな
い。したがって、引抜きダイの交換を行っても特に調整
等を必要としない。また、引抜きダイは探触子の装着面
を設ける必要も、形状等に特別の配慮を払う必要もなく
なる結果、工具維持費の低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による金属管の超音波肉厚計測装置の一
実施の形態を示す断面図である。
【図2】非接触方式の従来の超音波肉厚計測装置を示す
構成図である。
【図3】図2の測定部における引抜きダイの周辺構成を
示す断面図である。
【符号の説明】
3 金属管 6a〜6d 探触子 13 引抜きダイ 14 シールダイ 15 油槽 16 引抜潤滑油 17 ダイホルダ 18 シールダイホルダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引抜きダイを用いて金属管を引抜き加工
    する際、その生産速度のまま前記金属管の肉厚の連続測
    定を超音波により行う金属管の超音波肉厚計測装置にお
    いて、 引抜き中の前記金属管の少なくとも一部に超音波伝搬特
    性に優れる液体が接触するようにして前記引抜きダイの
    後段に形成される液体槽と、 前記液体槽内の液体に接触可能に設置される少なくとも
    1個の超音波探触子とを具備することを特徴とする金属
    管の超音波肉厚計測装置。
  2. 【請求項2】 前記液体槽は、その後段に前記金属管の
    加工希望の外径に応じた内径の第2の引抜きダイを備え
    ることを特徴とする請求項1記載の金属管の超音波計測
    装置。
JP29577895A 1995-11-14 1995-11-14 金属管の超音波肉厚計測装置 Pending JPH09138122A (ja)

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Cited By (3)

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