JPH0647812U - 円形断面を持つ金属長尺物体の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マンドレルバー等の円形断面の金属長尺物体
をその全長に亘って外径及び表面の様相を検出しこれを
可視化することによって総合的な管理を可能とするこ
と。 【構成】 金属長尺物体をその軸線周りに自転させなが
ら軸線方向に移送する搬送手段と、搬送手段に併設され
て金属長尺物体の外径を測定する外径測定器及び表面疵
を検査するクラック検出測定器と、これらの測定器から
の検出信号が入力され金属長尺物体の軸線方向の全長の
外径変化及び表面疵の発生状況を表示する表示装置とを
備える。外径測定器によって金属長尺物体の外径が連続
的に走査検出され、これと同時に表面疵の発生状況がク
ラック検出測定器によって走査検出され、これらの検出
結果は表示装置によって表示可視化され、検査対象のオ
ンラインでの測定検査を可能とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば小径シームレス鋼管の圧延に使用するマンドレルバー等の 外径や表面クラックを検出して可視化する表面性状の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

マンドレルバーは、その製造及び操業時での保守点検の際、外径精度の管理や 圧延使用後の表面肌荒れの評価を行うことが、製品の精度の管理の面からも重要 である。

【０００３】 外径管理については、マンドレルバーの長さが３０ｍ程度であるため、数点を マイクロメータで測定するという方法が採用されている。また、表面の肌荒れや クラックについては、損傷箇所のみを写真撮影してこれを記録するというもので ある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、外径管理については、数点を測定するだけであるため、マンドレル バーの全長についての様相を知ることはできない。

【０００５】 また、肌荒れやクラックについても、全長について可視化するものではないの で、同様に全体の様相を把握することはできない。

【０００６】 そして、外径の変動とクラックの発生位置との相関もデータとして収集できな いことから、圧延によるマンドレルバーの変形等の解析にも限界がある。

【０００７】 このように、従来ではマンドレルバーの保守管理に際して、外径及びクラック 等を全長に亘って精査できず可視化もされないことから、厳密な管理の面からみ ると不十分な点が多い。

【０００８】 本考案において解決すべき課題は、マンドレルバー等の円形断面の金属長尺物 体をその全長に亘って外径及び表面の様相を検出しこれを可視化することによっ て総合的な管理を可能とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、円形断面を持つ金属長尺物体の外径とその表面疵の発生状況を検査 する装置であって、前記金属長尺物体をその軸線周りに自転させながら軸線方向 に移送する搬送手段と、前記搬送手段に併設されて前記金属長尺物体の外径を測 定する外径測定器及び表面疵を検査するクラック検出測定器と、これらの測定器 からの検出信号が入力され前記金属長尺物体の軸線方向の全長の外径変化及び表 面疵の発生状況を表示する表示装置とを備えてなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

搬送手段によって移送される金属長尺物体は、外径測定器によってその外径が 連続的に走査検出され、これと同時に表面疵の発生状況がクラック検出測定器に よって走査検出される。そして、これらの検出結果は表示装置によって表示可視 化され、検査対象をオンラインで測定検査することが可能となる。

【００１１】 また、外径の変化とクラックの発生の分布等を同時に表示したデータが得られ るので、外径変化とクラック発生の相関を解析することもでき、総合的な管理が 行える。

【００１２】

【実施例】

図１はマンドレルバーの外径及び表面の様相を検出する場合に適用した本考案 の検査装置及びマンドレルバーを示す概略図である。

【００１３】 図において、マンドレルバー５は搬送手段を構成するローラ６によってその軸 線をほぼ水平に支持され、駆動装置（図示せず）によって軸線周りに回転しなが ら移動可能である。

【００１４】 検査装置１は、マンドレルバー５が通り抜ける形状を持つ外径測定器２とクラ ック検出測定器３とを備え、更にこれらの測定器２，３からの信号を受けて可視 化する表示装置４を配備したものである。そして、表示装置４によってマンドレ ルバー５の全長を検査してそのデータを表示するとき、マンドレルバー５の軸線 方向の位置との対応を図るため、ローラ６によるマンドレルバー５の移送速度を 検査装置１に入力する。

【００１５】 外径測定器２は、図２に示すように、その内部をマンドレルバー５のパスライ ンとし、レーザを用いた光学系によって外径を差分法によって検出可能としたも のであり、その検出系の概略を図３に示す。

【００１６】 外径測定器２は、レーザー光源２ａからの光を音叉偏光器２ｂによってマンド レルバー５のパスラインと直交する方向に投射し、一対のレンズ２ｃ，２ｄを介 して受光器２ｅで受けるシステムとしたものである。音叉偏光器２ｂはドライバ ２ｆによって駆動され、このドライバ２ｆからの位相信号及び受光器２ｅからの 検出信号は、信号処理回路２ｇに入力される。一方、この信号処理回路２ｇには クロックパルス発生器２ｈからクロック信号が入力される。

【００１７】 このような光学系により、レーザー光源２ａによるレーザー走査方向の位相信 号と受光器２ｅからの検出信号及びクロックパルス発生器２ｈからのクロック信 号に基づいて信号処理回路２ｇによって論理積をとり、マンドレルバー５の外径 信号として表示装置４に入力する。

【００１８】 クラック検出測定器３は、たとえば特公昭５６−２９２０２号公報に記載され た磁気平衡型のセンサを用いることができる。これは、図４に示すように２個の 励磁コイル３ａ，３ｂと、これらの励磁コイル３ａ，３ｂによる励磁磁界が平衡 する位置に配置した磁気検知部３ｃとから構成されたものであり、その検知系の 概要を図５に示す。

【００１９】 励磁コイル３ａ，３ｂはそれぞれ励磁電源３ｄに接続され、磁気検知部３ｃに は信号処理部３ｅを接続してこれに信号を入力する。そして、この信号処理部３ ｅからの出力信号は電圧位相差比較回路部３ｆに入力され、これによって検出さ れる電圧信号が表示部４に入力されて表示される。電圧位相差比較回路部３ｆで は、マンドレルバー５の正常な部分を検知するときの電圧信号をたとえば「０」 とし、クラック等が通過するときの電磁平衡の乱れによって正又は負の電圧信号 が表示装置４に表示される。

【００２０】 なお、表示装置４としては各種のものが適用でき、実施例ではペンレコーダを 用いた設備とする。

【００２１】 図６はマンドレルバー５の外径及び表面性状の管理を実施したときに得られた 表示装置４によるデータの一例である。

【００２２】 同図の（ａ）は外径測定器２によるマンドレルバー５の軸線方向全長の外径変 化についてのデータである。

【００２３】 外径測定器２では図３で示した光学系によってマンドレルバー５の外径が測定 される。そして、マンドレルバー５はその軸線周りに回転を伴いながら光学系の 中を進むので、このデータは横軸方向がマンドレルバー５の長手方向に一致し、 捩角度の微小な螺旋の周面の外径が縦方向に表示される。そして、光学系では差 分法によって計測するので、表示量は最大径及び最小径の差が縦方向に現れるも のとなる。

【００２４】 また、同図の（ｂ）はクラック検出測定器３によるクラック発生状況の測定結 果のデータである。

【００２５】 クラック検出測定器３による検出信号は、先に説明した平衡磁界の乱れを利用 することから、マンドレルバー５の表面疵の深さに比例して振幅が大きくなるパ ターンとして表示装置４によって表示される。そして、外径計測のデータと同様 に、横軸がマンドレルバー５の長手方向に一致し、その全長について表面疵の深 さの度合い及びクラックの発生状況を知ることができる。

【００２６】 以上の構成において、図１のようにマンドレルバー５をローラ６の上に載せて 軸線周りに回転させながら移動させると、外径測定器２及びクラック検出測定器 ３とによってマンドレルバー５の外径及び表面の様相が同時に測定される。そし て、この測定はマンドレルバー５の全長に亘って実行され、その測定結果は表示 装置４によって表示記録される。

【００２７】 このように、マンドレルバー５の全長の外径を測定できるので、従来のように マイクロメータ等を利用した数点での測定に比べると、マンドレルバー５の全体 の外径を把握できる。したがって、製品の圧延本数によってどのような外径変化 が生じるかや、軸線方向の外径変化の分布の様相も知ることができる。

【００２８】 また、クラック検出測定器３でも同様にマンドレルバー５の全長の表面性状を 測定することができ、クラックの大きさやその発生分布を知ることができる。

【００２９】 そして、図６で示したように、一つの検査対象について、外径の変化と表面の 性状とを同時に調べるとができ、圧延による外径及びクラックの発生の相関の解 析も可能となる。このため、マンドレルバー５の外径の大きさや軸線長さ等に応 じてどのような変化が見られるかを統計的なデータとて蓄積してこれを解析すれ ば、マンドレルバー５の設計の最適化も図られる。

【００３０】 なお、実施例ではシームレス鋼管製造用のマンドレルバーを検査対象としたが 、その他の円形断面を持つ各種の大型の工具の検査、或いは円形断面を持つ長尺 金属製品の検査にも本考案の検査装置を利用することができる。

【００３１】

【考案の効果】

本考案では、検査対象が大型のものであっても、その外径と表面の様相とを同 時に検査することができる。このため、従来の多点法検査による外挿的な外径の 把握に比べると格段に高い精度での検査管理が可能となる。また、検査データを 表示する手段を備えているので、検査対象の全長の外径の変化とクラックの発生 分布等を合成して解析することができ、単なる様相変化の把握だけでなく管理内 容の多様化も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シームレス鋼管製造用のマンドレルバーを検査
対象とした例の検査装置の概要を示す図である。

【図２】外径測定器をマンドレルバーのパス方向に見た
概略図である。

【図３】外径測定器の光学測定系の概略図である。

【図４】クラック検出測定器のマンドレルバーに対する
配置例を示す概略図である。

【図５】クラック検出測定器の検知系を示す概略図であ
る。

【図６】マンドレルバーの表面性状の検出データの一例
であって、同図の（ａ）は外径の変化及び同図の（ｂ）
は表面疵の発生分布及びその深さを示す。

【符号の説明】

１ 検査装置 ２ 外径測定器 ３ クラック検出測定器 ４ 表示装置 ５ マンドレルバー（金属長尺物体） ６ ローラ（搬送手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形断面を持つ金属長尺物体の外径とそ
   の表面疵の発生状況を検査する装置であって、前記金属
   長尺物体をその軸線周りに自転させながら軸線方向に移
   送する搬送手段と、前記搬送手段に併設されて前記金属
   長尺物体の外径を測定する外径測定器及び表面疵を検査
   するクラック検出測定器と、これらの測定器からの検出
   信号が入力され前記金属長尺物体の軸線方向の全長の外
   径変化及び表面疵の発生状況を表示する表示装置とを備
   えてなる円形断面を持つ金属長尺物体の検査装置。