JPS63246606A - 管棒材の曲り測定方法 - 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〕 本発明は管、棒材の曲り測定方法に関する。

〔従来の技術〕

管、棒材は熱間加工又は更に冷間加工により所定の寸法
に加工され、その後必要により熱処理が施されるが、そ
の製造工程において曲りが発生する。管、棒材に曲りが
あると、外面又は内面の切削、研削時に未加工部分が生
じ、あるいは曲りが大きいと加工できないこともある。

特に最近はシリンダー、ロフト等の素材である機械構造
用鋼管において加工能率の向上、歩留りの向上のために
削り代を減少する傾向にあり、曲りを厳しく規制してい
る。

従来、管、棒材に生ずる曲りの検査方法としては、例え
ば（１）２本の管を並列に接触させて並べ、生じた隙間
を目視又はスキミゲージで調べる方法、■管をスキッド
上で転がし、この時の管ｒ１の振れを目視で調べる方法
、（３）ストレッチャー、定盤等直線部を存するものを
基準体としてスキミゲージにより隙間を測定する方法、
（２）管を水平に支持して回転させ、両端及び中央部の
振れをダイヤルゲージで検出し曲りを測定する方法、等
が用いられている。又その他にも数多くの提案がなされ
ており、例えば実開昭５８−５０４０７号公報では基準
線から管体の直管部及び管体端部までの距離を測定する
複数の距離測定センサーとそれらのセンサーによって得
た信号を用いて管体の曲り値を求める測定演算部を備え
た装置により管体の端部的りを測定する技術、実開昭６
０−８８０９号公報では管等の回転体の両端部を保持固
定し、その周りを旋回する旋回バーに変位センサーを取
り付けたＨａを用いて回転体の形伏を測定する技術、特
開昭５６−８１４１７号公報では基準位置からの変位量
を光学的方法により検出し、被検査体の形伏を演算する
Ｈａ構ををした装置を用いる技術等が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の管、棒材の曲がりを検査、測
定する技術においては以下のような問題があった。即ち
、前記（１）及び■の目視又はスキミゲージで調べる方
法では定旦的な判定ができず、又検査員によるバラツキ
も太きく、機＠ｍｍ造銅鋼管の曲り公差の厳しいものに
は適用できない。

（３）のストレッチャーとスキミゲージを用いる方法で
は最大曲り位置を探すのに時間がかかり、定盤を用いる
場合は更にたわみが影響し正確な値が求められない。（
４）の管を回転させ振れを測定する方法では全長面りは
測定できるが管端部りの測定は困難で、前記（３）の方
法等を併用して管端部りを測定しなければならず、多大
の工数がかかる。又、前記実開昭５８−５０４０７号公
報で提案された技術では管端部の曲りは測定できるが全
長面りは測定できず、実開昭８０−８８０９号公報ある
いは特開昭５８−８１４１７号公報でａ案された技術で
は逆に管端部における曲りは測定できない。

上記のように、従来用いられあるいは提案されている技
術では管、棒材の端部の曲りと全長面りを能率よくかつ
正確に測定することは困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来の問題を３決する手段を提供すること
を目的とするもので、管、棒材をその両端から所定の相
等しい距離にある２個所で支持ローラにより支持し、該
支持ローラで管、棒材をその軸の周りに回転角を検出し
ながら回転させ、管、棒材の両端、該両端と前記支持ロ
ーラの間にあって前記管、棒材の両端からそれぞれ曲り
発生可能長さ以上類れた位置、該位置から更にそれぞれ
管、棒材の中央寄りの位置及び管、棒材の中央位置で基
準位置から管、棒材の外周下面までの変位量を検出し、
該検出した変位量に基づき前記それぞれの位置における
平均変位量を算出し、該算出した平均変位量に対する前
記基準位置からの変位量の差を前記回転角に対応して算
出し、該算出した変位量の差に基づき管、棒材の端部的
り及び全長面りを算出することを特徴とする管、棒材の
曲り測定方法に関する。尚、前記曲り発生可能長さとは
ストレートナ−のロールピッチより短く曲り矯正できな
い管、棒材の端部の長さをいう。

以下、本発明の詳細な説明する。尚、以下の説明におい
ては管の曲り測定方法及び測定装置にっ０て述べるが、
棒材に対してももちろん同様にΔ川できる。

第１図は実施例に対応するもので、本発明を実施するた
めの装置の一例の構成を示す説明図である。同図におい
て、被測定材である管（１）の軸方向に沿った直線上に
３対の支持ローラ（２１）、（２２＞、（２３）が固定
して配置される。支持ローラ（２１）は管（１）をその
軸の周りに回転させ得るように駆動装置を有し、更に支
持ローラ（２１）軸に管（１）の回転角を検出するため
の支持ローラ回転角検出計（２ａ）が連結される。又、
９個の変位センナ−（３１）、（３２）、（３３）、（
３４）、（３５）、（３８）、（３７）、（３８）、（
３９）　Ｃ以下変位センサー（３）と総称する）が管（
１）の回転軸に向いかつ管（１）の軸方向に移動可能に
取り付けられ、前記支持ローラ（２１）、（２２）、（
２３）の直近に管（１）断面の楕円形状に対する補正を
行なうため前記変位センサーと同様の変位センサー（図
示せず）が取り付けられる。前記変位センサー（３）は
該変位センサー（３）の検出値に基づき管の曲りを算出
する演算！ＩＢ置（勺に接続され該演算装置（４）は被
測定材である管０）の製造番号、ロフト名、本数、外径
、肉厚、長さ、曲り規定値等に関する情報が入力された
コンピュータ■と接続される。

支持ローラはローラ軸を答の軸方向と平行にして並列に
並べた２個のローラで１対となっており、少なくとも２
対配置する。管の長さが種々変わる場合は、支持ローラ
を管の他方向に移動させて支持ローラ間の距離を変える
ようにしてもよいし、あるいは固定して３対もしくはそ
れ以上配置し管の長さに応じて選択した２対を使用して
もよい。

本構成例では固定した３対の支持ローラ（２１）、（２
２）、（２３）を設けた。支持ローラは管を支持したと
きに少なくとも１対が駆動装置及び支持ローラ回転角検
出計を有するように配慮する。又、支持ローラにはいず
れも昇降機能をもたせることが望ましい。

変位センサーは基準位置から管の外周下面までの距離を
検出し、これを電気信号に変えて演算装置に入力できる
ものであればいずれも使用可能である。但し変位センサ
ーの先端部は第３図に示すようにＴ字状にしておく。こ
れは管をその軸の周りに回転させたとき管が曲っている
ために左右に振れつつ回転しても基準位置から資性周面
までの距離を正確に測定できるようにするためで、前記
先端部の幅２Ｗが管の振れ回りの幅と等しいかそれより
広くする。変位センサーは後述するように少な（とも７
個必要で、管の軸方向に移動可能に取り付ける。尚、変
位センサーは保護のため測定時のみ上昇するように昇降
装置に取り付けることが望ましい。

演算装置（４）は変位センサー■で検出した距離信号に
基づき後述の方法で管の曲りを算出する機能を存するも
ので、更にコンピュータ■からの情報、あるいは別に設
けた変位センサー位ｒ１検出機構からの信号等に基づき
支持ローラの選択、変位センサーの配置等ができるよう
な機能をもたせてもよい。

〔作　　　用〕

管の曲りの測定は上記のように構成されたＨ　Ｈを用い
て下記作用に基づいてなされる。

まず、管の支持ローラによる支持は管の両端から所定の
相等しい距離にある２個所で行なう。第４図は前記支持
方法を示す説明図で、１．及びＩｌ。

は管（１）の両端から支持ローラ（２１）、　（２３）
までの距離、ｆ１８は支持ローラ（２１＞、（２３）間
の距離、Ｓは管０）の左端寄りの２個所に配置した変位
センサー（３１）、（３２）間の距離であるが、同図に
おいてＪ２１”　ＩＩｓでかつＩ１１≧Ｓの条件を清た
すようにすることが必要である。畠（１）の右端側に関
しても同様である。即ち、管（１）からの両端の張り出
し量を等しくシ、該張り出し量は管（１）の両端寄りの
それぞれ２個所に配置した変位センサー間の距離以上と
することが必要である。

次に各変位センサー（３）の取付位置であるが、変位セ
ンサー（３１）及び（３９）はそれぞれ管（１）の両端
に取り付ける。変位センサー（３２）及び（３８）はそ
れぞれ変位センサー（３１）及び（３９）より曲り発生
可能長さ即ち曲り矯正できない管端長さ以上の間隔を置
く。変位センサー（３３）及び（３４）の位こは前記変
位センサー（３２）より管の中央寄りで任意であるが、
前記の変位センサー（３１）、（３２）間の距ｒａＳに
対し変位センサー（３３）あるいは（３４）がα３Ｓ〜
１．５８の範囲になるようにすると後述する管（りの曲
り計算において誤差が少な（なるので前記範囲を考慮し
て定め、Ｓの長さに応じて変位センサー（３３）あるい
は（３４）を選択使用する。変位センサー（３７）及び
（３６）の位置についても前記変位センサー（３３）及
び（３４）の場合と同様に定め、変位センサー（３９）
、（３８）間の距離に応じて選択使用する。変位センサ
ー（３５）は２対の支持ローラの中央に置く。

前記各変位センサー（３）で検出した基準位置より管（
１）外周面までの変位量からの管（１）の曲りの算出は
以下のように行なう。まず各回転角に対応して各変位セ
ンサー（３）で検出した変位量を演算ｖｅ謀（４）へ入
力し、次式に基づき演算を行ない、各変位センサー（３
）位置での平均変位量χ」を求める。

ここで、χ１Ｊ１１　　は変位センサー（ｊ）位置での
ｈ回目の回転における回転角ｉ番目の変位ｆｆ１（以下
χ１と略記する）。

Ｃ」　は変位センサー（ｊ）位置でのｈ回目の回転にお
ける回＋ｌ＋ 転角１番目の楕円補正量（以下ｅｊと略記する）。

Ｎは管の回転数。

ｍは管の１回転当りの変位ｆｆｉ検出検出向、楕円補正
ｆｆ１ｅｊ　　とは管の断面が楕円であるとき補正すべ
き値で以下のように求める。第５図は断面が楕円形状を
をする管を支持ローラ（２１）で回転したときの管の外
周面の位置を模式的に示した説明図で、実線は管（１）
の回転軸が９０度の場合、破線は管（１）の回転角が０
度の場合である。同図において、回転角が０度のとき及
び９０度のときの基準位置Ｘからの変位量をχ。及びχ
９０　’１又、平均変位量をχ″としたとき、回転角が
Ｏｆｆのとき及び９０度のときの楕円補正量ｅＡ　　及
びＣ″ゝ　はそれぞれｅＡ　　＝＝χＡ　　−ＸＡ　、
　ｅＡ　　＝＝χ″　−ｅ　となる。一般に回転角ｉ番
目の変位量をχゝ　、楕円補正量をｅ　’　　とすると
ｅゝは次式で表わされる。

ｅＡ＝χ”−χ″・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・■支持ローラ（２３）における楕
円補正ｆｆ１ｅ’、’　　にライても同様で、次式で表
わされる。

Ｃ−χ　　χ　　　　　　・・・・・・・・・・・・（
４）前記楕円補正量ｅＡ　及びｅ　１．１　を管０）の
全長に比例配分することにより各変位センサー（３）位
置での楕円補正ｕ５　　を求めることができる。第６図
は前！２ｉＩｒ１円補正量ｅＪ　　の算出方法の説明図
であって、管（１）の長さを１、両管端と支持ローラ（
２１）及び（２３）の間の距離を１．とじ、長さ方向基
準位ｉ１Ｔと各変位センサー（３）の間の距離をｚｊ　
　とすると、楕円補正ｆｆ１Ｃ」　　は となり、これに前記（２）〜■式を代入すると次式のよ
うになる。

次いで前記（１）式で求めた平均変位量χＪ　に対する
各変位センサー（３）位置及び各回転角におけるそれぞ
れの変位量の差を求める。

ｙ　ｊ　＝＝χＪ−χ」＋ｆｊ　　　　　　・・・・・
・・・・（８）■式においてｆＪ　　は自重によるたわ
み補正量であり、従って前記ｙｊ　　は単なる「差」で
はな（支持ローラ（２１）、（２３）で支持されている
部分の’ｉ？　（１）外周下面を基準としたときの各変
位センサー（３）位置における各回転角毎の外周下面の
変位量となる。尚、たわみがないか、あっても無視でき
る場合は考慮しな（でもよい。前記自重たわみ補正ｆｆ
１ｙｊ　　は梁のたわみ理論より下記（９）及び０１式
により求めることができる。即ち、支持ローラ（２１）
、　（２３）間の距離をＩｌ＋、両管端と支持ローラ（
２１）及び（２３）間の距離をム、前記長さ方向基準位
ｆＺＴと各変位センサー（３）の間の距離を２　とする
と、支持ローラ（２１）、（２３）間、即ち　１．≦ｚ
ｊ≦４２＋　＋　１．＊の場合の自重たわみは 又、張り出し部、即ち　ｚ３≦１．の場合の自重たわみ
は ω Ｅ　　＝　　２１０００ｋｇ／ｉｆ　（ヤング率）ω　
　＝　　　０．０２４１３６　ｔ　　（ｄｏ　　−ｔ）
　　ｘｔｏ→　ｋｇ／ｕ＋（管の自ｍ） ｄｏ：外径、ｄｉ内径、ｔ：肉厚 で表わされる。

上記のように求めた各変位センサー（３）位置での変位
ｆ：ｋ　ｙｊから管（１）の端部にお４夕る曲りの算出
は以下のように行なう、第７図は各変位センサーの改（
を位置での管（鳳）の振れの吠面を模式的に示した説明
図で、（イ）図は管（１）のｒｇ部から３番目の変位セ
ンサー（３４）を支持ローラ（２１）より管（里）の中
央寄り即ち内側に取付けた場合、（ロ）図は支持ローラ
（２１）より外側に取付けた場合である。管の端部にお
ける自りとは、（イ）図においては管端部における管（
１）外周下面をｐｌとし、変位センサー（３２）及び（
３４）位置における管（１）外周下面を１１！腺で結び
その外挿株が前Ｊ＋ｌ！Ｐ＋から下した鉛直９と交わる
点をｑ、としたとき点ｐｌと点ｑｌとの間の距ｍｕ、を
いい、（ロ）図においては（イ）図の場合と同Ｈ１１ｓ
一点ｐ、と点ｑ、との間の距＊　ｎ、をいう、（イ）図
において、変位センサー（３１）、（３２）間の距離を
５１変位セフ　？　−（３２）、（３４ン同の距ｍを１
、又変位センサー（３４）位こにおける管（１）外周Ｆ
面から基ｔ／ｉ腺Ｚに平行にひいた直線が前記ｐ、から
下した鉛ｒｔ１１と交わる点をｒｌとしたとき点「１と
前記の点ｑ、との間の距離をＣとすると、変位センサー
（３Ｉ）、（３２）及び（３４）位置における変位量は
前記（８）式からそれぞれ’ｌ’　、Ｖ”及びｙ４で表
わされるので、次式 が成立し、管（１）の端部における曲りＢｌ＆よ次式で
表わすことができる。

Ｂｌ＝　ｙ’　−（Ｃ＋　ｙ’　） Ｓ＋ａ ＝Ｖ：　−ｙニー＜ｙ７−　ｙ７＞−曲・・・・・Ｑ３
（→図においても（イ）図の場合と同様にが成立し、管
０）のｒＩＪ部における曲りＬは次式で表わすことがで
きる。

Ｂｅ　＝　’ｌ：　−（Ｃ＋７７　） Ｓ＋λ ＝ｙ：″″ｙゴー（ｙ’、　−ｙ’、　）□・・・・・
・・・・Ｏ［）一方％ｆｆ（１）の全長面りの算出は以
下のように行なう、第８図はｑＩ（１）の全長面りの仕
口を模式的に示した説明図であるが、管の全長面りとは
管（１）の両端部における管（Ｉ）外周下面を結んだα
株に対する最大隙間Ｙｅいう、尚、前記第４図に示した
ような支持方法をとっているので、支持ローラ（２１）
、（２３）の中央点と管（１）のｍ心とが一致し、変位
センサー（あ）位ＪでＦｉ間は最大になる。最大隙間Ｙ
を表わす線分の上端υｈ基／Ｐｌ腺２との間の距離をＫ
とすると、変位センサー（３Ｉ）、（３Ｓ）及び（３９
）位置における変位置は前記（８）式からそれぞれ　ｙ
ｊ　＊　Ｓｒ？及びｙ？で表わされるので Ｙ　　＝　　Ｋ　　−ｙ！　　　　　　　　　　・・山
・・・・　ａでが成立し、 であるから管（塵）の全長面りＹは次式で表わすことが
できる。

上記のように、各変位センサー口）で各回転角毎に変位
量を求め、０）又は００式及び（ｌＦｊ式により管の端
部における曲り及び全長面りを算出し、その中で最も値
の大きいものをその管の曲りとする。

〔実　施　例〕

以下、ＡＪ！ｆ例に基づいて説明する。

第１図は本発明の方法を実施するためのｖｔｎの一例の
構成を示す説明図で、被測定材である管（ｆ）の軸方向
に沿った直線上に３対の支持ローラ（２１）、（２２）
、（２３）を有し、そのうちの２対の支持ローラ（２１
）、（２３）で管（１）を支持している。尚、支持ロー
５　（２１）が管（１）を回転させるための駆動＆ｉ　
ｉ７ｆを有し、更に該支持ローラ（２１）軸に管０）の
回転角を検出するための支持ローラ四転角検出計（２ａ
）が連結されている。変位センサー（３）は合計９個、
即ち管（１）の両端に各１個の変位センサー（３１）及
び（３９）、変位センサー（３１）、（３９）からそれ
ぞれ８５０■箇中央寄りの位置に変位センサー（３２）
及び（３８）　、該変位センサー（３２）（３８）より
更に中央寄りに変位センサー（３３）、（３↓）及び（
３７）、（３Ｇ）、そして管（＋３の中央部に変位セン
サー（３５）をいずれも管０）の回転軸に向けて取り付
けた。

尚、前記各変位センサー（３）の先端部の形伏は前記第
３図に示すようにＴ字状にした。

変位センサー（３２）及び（３８）の取付位置は管（１
）の驕正に用いたストレートナ−のロールピッチが８５
０　ａｌｌであるのでそれぞれ変位センサー（３１）、
（３９）から８５０■■とじたものである。又、変位セ
ンサー　（３３）、（３４）及び（３７）、（３６）は
変位センサー（３２）とこれより中央寄りの変位センサ
ーまで距離及び変位センサー（３８）とこれより中央寄
りの変位センサーまで距離が、変位センサー（３３）あ
るいは（３４）、変位センサー（３７）あるいは（３６
）を選択することにより、いずれも前記の０３Ｓ〜１．
５８を満足する３００〜９００龍の範囲に入るように取
付けている。本実施例では変位センサー（：］３）、（
３７）を使用した。変位センサー（３）としてはいずれ
もストロークが０〜１０〇−會、分解能が１／１００．
層のリニアゲージセンサーと通称される電子式の変位測
定器を用いた。

各変位センサー（３）に接続される演算装置（４）とし
てはバーンナルコンピュータを使用した。該パーソナル
コンピュータのキーボードより各変位センサー（３）の
取付位置を入力す乞ことができる。前記演算装置！２　
（４）は管（１）の長さ、曲り規定値等の情報をインプ
ットされたコンピュータ■と接続されており、該コンピ
ュータ■から与えられた管（１）の長さに基づいて後述
する管の端面検知センサー（０１）、（０２）の位置、
使用する支持ローラの選択、変位センサー（３）の配置
等についての指示を行なう。

第２図はｍ１図に示した本発明の装置を使用するに際し
付随して設けた装置の一例の構成を示す説明図で、被測
定材である管（図示せず）の端部を検知する管の進行方
向と平行に移動可能に取付けた端面検知センサー（８１
）、（［ｉ２）と、管の進行方向と直角に取付けたキツ
カー■及びストッパー（８０１（８２）を備えた６本の
スキッド（９）からなる。

第１図及び第２図において、管（１）は道管ローラ００
により送られ、管端があらかじめ位置決めされたれフ面
検知センサー（６２）を横切ると道管スピードが低丁し
、端面検知センサー（６１）の位置に達したところで停
止する。次いでキツカー■によりキックアウトされてス
キッド（９）に転出され、該スキッド（９）上を回転し
つつ移動し、ストッパー（８１）で−担保持された後１
本づつ支持ローラ（２１）、（２３）へ供給される。ス
トッパー（８２）は管（！）の転りを抑え前記支持ロー
ラ（２１＞、（２３＞への供給を円滑化するように働（
。本実施例においては支持ローラ（２２）と変位センサ
ー（３４）、　（３Ｂ）は使用されない。上記のような
付驕装置を取り付けることによりオンライン測定が可能
となっている。

管（１）の曲りの測定は、まず支持ローラ（２１）に取
り付けた駆動ｗ　ＦＬにより管（１）が回転し、各回転
角に対応して各変位センサー（３）で検出された変位量
は電気信号に変換され、パーソナルコンピュータに入力
される。次いで前記の式（１）〜Ｏｅに基づき演算が行
なわれ、管の両端部における曲り及び全長曲りが算出さ
れる。本実施例に用いたパーソナルコンピュータでは前
記的りの算出値とコンピュータ■により与えられた曲り
規定値との比較がなされ、その判定結果は警報及び良否
表示ランプにより検査員に知らされる。更に、変位セン
サー（３）による検出値、該検出値に基づく曲り算出値
及び良否判定結果はプリンターで印刷され、記憶装置に
も書込まれ、記憶されたデータは統計処理を行なうこと
も可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、管、棒材を支持ローラで支持すると
共にその軸の周りに回転させ、軸方向の各部において各
回転角に対応した変位量を検出し、該変位量に基づき管
、棒材の端部曲り及び全長曲りを算出する本発明の方法
を用いることにより、端部曲り及び全長曲りを同時に能
率よく測定することができる。又、管、棒材にたわみが
あり、あるいは線断面が楕円形伏を在していても補正す
ることができ精度の良い測定が可能であり、管、棒材の
真直度の保証を行なう上で極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例の構成を示
す説明図、第２図は実施例において本発明の装置に付随
して設けた装置の一例の構成を示す説明図、第３図は変
位センサーの先端の形伏を示す説明図、第４図は本発明
における管、棒材の支持方法を示す説明図、第５図は断
面が楕円形伏を仔する管を支持ローラで回転したときの
管の外周面の位置を模式的に示す説明図、第６図は管の
楕円補正量の算出方法を示す説明図、第７図は各変位セ
ンサー取付位置での管の振れの状聾を模式的に示す説明
図、第８図は管、棒材の全長曲りの状態を模式的に示す
説明図である。 Ｉ・・・管　　　　　　　　　　　２＋、２２．２３・
・・支持ローラ３．３１．３２，３３，３４，３５．３
（ｉ、３７，３８．３９・・・変位センサー４・・・演
算装置　　　　　　　　　　５・・・コンピュータＯｆ
、０２・・・端面検知センサー　　　　　７・・・キツ
カー８１．８２・・・ストッパー　　　　　　　　９・
・・スキッド１０・・・道管ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管、棒材をその両端から所定の相等しい距離にある２個
   所で支持ローラにより支持し、該支持ローラで管、棒材
   をその軸の周りに回転角を検出しながら回転させ、管、
   棒材の両端、該両端と前記支持ローラの間にあって前記
   管、棒材の両端からそれぞれ曲り発生可能長さ以上離れ
   た位置、該位置から更にそれぞれ管、棒材の中央寄りの
   位置及び管、棒材の中央位置で基準位置から管、棒材の
   外周下面までの変位量を検出し、該検出した変位量に基
   づき前記それぞれの位置における平均変位量を算出し、
   該算出した平均変位量に対する前記検出した変位量の差
   を前記回転角に対応して算出し、該算出した変位量の差
   に基づき管、棒材の端部曲り及び全長曲りを算出するこ
   とを特徴とする管、棒材の曲り測定方法。