JPH0748069B2 - 電縫管の超音波探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電縫管の製造ライン上でそのシーム部の溶接
欠陥を超音波探傷する装置に関する。

〔従来の技術〕

近年製管ミルの稼動率の向上，歩留りの向上を図るため
コイル１個毎に段取り替え，通板を行う、所謂コイル製
管方式に代わり、製管に供しつつあるコイルのテイル
に、ループカーを用いて時間的な余裕を得つつ順次別の
コイルのヘッドを溶接して製管を行う、所謂連続製管方
式が採用されつつある。

この場合、接続されるべきコイルの幅，肉厚は同じとは
限らないため、製管される電縫管の径，肉厚も異なるこ
ととなる。従って従来電縫管の品質保証のために広く行
なわれているシーム部の超音波探傷装置においても、こ
のような異径管，異肉厚管に対し迅速な段取り替えによ
り、支障なく探傷を続行し得ることが望まれている。

このための装置として、従来にあっては第６図に示す如
き装置が提案されている。

第６図は従来（実公昭56−25414号）の探傷装置を示す
斜視図であり、51は固定枠、52は該固定枠51に支持され
た探傷装置、Ｐは電縫管を示している。電縫管Ｐはシー
ム部Ｓを上方に位置させて矢符方向に移送されるように
してあり、この電縫管Ｐの移送域の上方に探傷装置52が
固定枠51に取付枠53を用いて装着されている。

取付枠53の前面には複数のガイドロール54を用いてギア
55aを備えた円弧状をなすセグメント55が支持されてお
り、このセグメント55の前面に支持枠56が装着され、該
支持枠56に設けた回転軸57,エアシリンダ58を介してリ
ンク61,62,63,64からなる平行リンク機構が支持されて
いる。平行リンク機構を構成するリンク64には保持枠65
が固定され、これには径合せ機構66及び円弧枠67が設け
られている。

径合せ機構66は電縫管Ｐの径に応じて開，閉し、相互の
開き角度が変化する一対の転接ローラ66a,66aを備えて
いる。

また円弧枠67には取付枠67aを介し、電縫管Ｐのシーム
部Ｓ側に向けて探触子68が円弧枠67に沿って移動可能に
装着されている。

而してこのような従来装置にあっては、例えば電縫管Ｐ
が上，下方向に平行移動したときは転接ローラ66a,66a
を介して平行リンク機構がスフェリカルベアリング61a,
62aを回転中心として上，下に回転し、また保持枠65が
スフェリカルベアリング61bを回転中心として水平姿勢
を保持しつつ上，下に移動し、電縫管Ｐのシーム部Ｓと
探触子68との位置関係が保持される。

また電縫管Ｐが左右水平方向に平行移動したときは転接
ローラ66a,66aを介して平行リンク機構が各関節部のス
フェリカルベアリング61a,61bを支点として、水平面内
で矩形状から平行四辺形状に変化し、保持枠65も電縫管
Ｐの表面に乗ったまま水平方向に平行移動し、シーム部
Ｓと探触子68との位置関係は変化しない。

電縫管Ｐが垂直方向に傾斜変動した場合には平行リンク
機構がスフェリカルベアリング61bを中心にして回転
し、また水平方向に傾斜変動した場合には平行リンク機
構が矩形状のまま回転軸57を中心にして電縫管Ｐの傾斜
方向に回転し、夫々シーム部Ｓと探触子68との相対的な
位置関係は変化しない。電縫管Ｐが湾曲しているときは
保持枠65がこれに倣うよう平行リンク機構が矩形状から
平行四辺形に変化する。また電縫管Ｐのシーム部が周方
向に変位しているときはモータ69にてセグメント55を案
内ロール54に沿って左，右方向に傾斜せしめ、シーム部
Ｓに対し探触子68を追従移動せしめることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来の超音波探傷装置にあって
は、電縫管Ｐの姿勢に応じてそのシーム部Ｓに探触子68
を対応させることは可能であるが、逆に各関節部の滑り
動作によって位置ずれを生じ易く、また電縫管Ｐの管径
替りの段取り替え時等には径合せ機構66における転接ロ
ーラ66aをハンドル66bにて操作せねばならず、また電縫
管Ｐの径，肉厚に合せて各探触子68の位置を円弧枠67に
沿わせて手動的に調節せねばならず、通常６個程度必要
とする探触子68の位置を短時間に調整するには熟練を要
し、迅速な段取り替えが難しいという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは肉厚，管径替りの段取り替えを迅
速、且つ正確に行うことを可能とした電縫管の超音波探
傷装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電縫管の超音波探傷装置は、電縫管の移動
域に対して昇降移動可能に支持された昇降枠と、該昇降
枠に電縫管の移動方向と直交する左，右方向に対して移
動可能に支持され、下端に電縫管に転接してその左，右
及び上，下方向への移動に追従して移動する追従ローラ
を備えた保持台及び該保持台に対し電縫管の左，右方向
に移動可能に支持せしめられ、下端部に支持基盤及び電
縫管に転接してその周方向へ移動する追従ローラを備え
た支持台からなる追従機構と、前記支持基盤に設けら
れ、電縫管のシーム部両側近傍の表面に対する接線と平
行な方向への移動手段，法線と平行な方向への移動手段
及び電縫管の管軸と平行な向きの軸回りに回転する回転
手段を夫々有する倣い機構と、該倣い機構を介して支持
された少なくとも一対の接触子とを具備することを特徴
とする。

〔作用〕

本発明はこれによって校正用パイプを用いることなく自
動的に段取り替えが可能となり、倣い機構における回転
手段を含む３軸機構によって、探触子のスキップ距離を
迅速に設定することが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る電縫管の超音波探傷装置
（以下本発明装置という）の正面図、第２図は本発明装
置の左側面図であり、図中１は超音波探傷装置、２は架
台、Ｐは被検対象物である電縫管を示している。

第１図に示す如く電縫管Ｐはそのシーム部Ｓを真上にし
た状態でチェーンコンベア３により矢符方向に移送され
るようになっており、この電縫管Ｐの移送域の上方に超
音波探傷装置１が架台２に昇降枠４を介して電縫管Ｐの
移動域に対し昇降可能に配設されている。

昇降枠４は架台２に設けた縦向きのガイド部材５にリニ
アベアリング６を用いて昇降可能に配設されると共に、
前記架台２に設けたエアシリンダ７にてストッパ８より
も上方の任意の高さ位置に位置決め保持されるようにな
っている。ストッパ８は架台２に設けたガイド部材９
に、上，下移動可能に配設されると共に、リニアベアリ
ング10を介してモータ11にて上，下方向に移動位置決め
され、昇降枠４の下降限を規制するようになっている。

昇降枠４の下面にはリニアベアリング12を介して電縫管
Ｐの移送方向と直交する左，右水平方向に移動可能に追
従機構20を構成する保持台21が設けられ、またこの保持
台21には第２図に示す如くシームの倣い機構40を介して
複数の探傷ヘッド49が支持されている。

第３図は追従機構20の要部の分解斜視図である。第３図
（ａ）に明らかな如く保持台21は平行に配置した棒状の
フレーム21aと、下向きコ字形にしたフレーム21bとこれ
らの両端部間に渡したＬ形のサイドフレーム21c,21cを
枠組みして構成され、サイドフレーム21c,21cの両端か
ら垂下した支持杆22f,22rの各下端に下向きのＹ字形ホ
ルダ23f,23rを介して各一対の左，右方向追従ローラ24
f,24rを正面視でハ字形に設け、この前，後各一対の
左，右方向追従ローラ24f,24rを電縫管Ｐに跨がらせた
状態で電縫管Ｐの表面に転接せしめてある。

これによって電縫管Ｐが第１図において左，右方向に移
動したときはこの移動に従って追従ローラ24f,24rが左
又は右方向に押圧される結果、保持台21が倣い機構40，
探傷ヘッド49と共に、リニアベアリング12により昇降枠
４に対し左，又は右方向に移動せしめられ、電縫管Ｐか
ら両追従ローラ24f,24rが受ける力が等しくなる位置、
換言すれば両追従ローラ24f,24rが電縫管Ｐに左，右に
片寄りなく跨がる位置に追従移動されることとなる。

前記保持台21の直下には第３図（ｂ）に示す如く吊台2
9,連動枠30を介して電縫管Ｐの移動方向と直交する向き
に移動する支持台31及び支持基盤41を吊設し、これらに
よって追従機構20が構成されている。

吊台29は前，後方向の両端部を夫々リニアベアリング29
aを介して前記保持台21に電縫管Ｐの移動方向と直交す
る左右方向へ移動可能に支持されると共に、前，後方向
の略中央部にナット部材29bを設け、このナット部材29b
に前記保持台21に設けたモータ37に連繋する螺状杆37a
を螺合挿通せしめてあり、モータ37の正，逆駆動によっ
てリニアベアリング29aを介して保持台に対し、これと
同じ方向である左，右方向に移動せしめ得るようになっ
ている。

吊台29の両端部下面には夫々垂下片29c,29cが設けられ
ており、その下部側面には電縫管Ｐの管軸と平行な向き
のピン29d,29dが設けられ、該ピン29d,29dを連動枠30の
軸孔30dに係合せしめることで連動枠30を水平に軸支し
てある。

連動枠30は吊台29と平行なフレーム30aの両端部から側
方に向けてＬ形をなすサイドフレーム30b,30bを張り出
して構成されており、フレーム30aの両端近傍に穿った
孔30dに、前記吊台29の垂下片29c,29cのピン29dを係入
し、そのピン29dを軸孔30dに係合せしめ、また両サイド
フレーム30b,30bの下端部に穿った孔30e,30eに支持台31
のピン31cを係合せしめてある。

支持台31は水平枠31aの両端から下方に支持枠32f,32rを
延在させ、支持枠32f,32r下端近傍に夫々外側方に向け
ピン31cを突設すると共に、支持枠32f,32rの下端部両側
にハ字形をなすよう各一対の追従ローラ34f,34rを軸支
して構成されている。

前記支持台31の下部には第２図に示す如く電縫管Ｐの移
動方向に略一定の間隔で支持する支持基盤41を設け、該
支持基盤41には第4,5図に示す如くｙ軸方向移動手段42,
x軸方向移動手段45、回転手段48を夫々取り付け、前記
回転手段48に左，右一対の探傷ヘッド49を複数個設けて
ある。

第４図は第２図のIV−IV線による拡大正面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線による拡大側面図であり、倣い機構40
の細部の構成を示している。

支持基盤41は左，右両側に袖部41,41rを備え全体とし
て正面視でへの字形をなすように形成され、上部中央を
前記した支持台31に固定されている。支持基盤41の左，
右の袖部41,41rには夫々一対の探傷ヘッド49,49及び
これらを電縫管Ｐにおけるシーム部近傍に倣わせるべく
電縫管Ｐのシーム部Ｓ近傍表面における法線方向（以下
ｙ軸方向という）に探傷ヘッド49を移動させるｙ軸方向
移動手段42、接線方向（以下ｘ軸方向という）にを動さ
せるｘ軸方向移動手段45、各探傷ヘッド49を電縫管Ｐの
管軸と平行な軸48d,48d回りに回転させる回転手段48を
設け、これらによって倣い機構40が構成されている。

〈ｙ軸方向移動手段42〉 第４図に示す如く支持基盤41の表面に設けた法線方向に
延在するガイドレール42a（第５図参照）に沿って移動
可能にｙ軸方向移動盤42bを設け、このｙ軸方向移動盤4
2bをボールネジ42cを介してモータMyに連繋して構成さ
れており、モータMyの正，逆駆動によりボールネジ42c
を介してｙ軸方向移動盤42bを、これに設けたｘ軸方向
移動手段45、回転手段48、探傷ヘッド49と共にｙ軸方向
に移動せしめるようになっている。

〈ｘ軸方向移動手段45〉 ｘ軸方向移動手段45は前記ｙ軸方向移動盤42bの前面側
に設けたｘ軸方向に延在するガイドレール45aに沿って
移動可能にｘ軸方向移動盤45bを設け、このｘ軸方向移
動盤45bにボールネジ45cを介してモータMxを連繋して構
成されており、モータMxの正，逆駆動によってｘ軸方向
移動盤45bをこれに設けた倣いローラ46,回転手段48、探
傷ヘッド49と共にｘ軸方向に移動せしめるようになって
いる。

前記ｘ軸方向移動盤45bの前面にはｙ軸方向に延在する
レール46aにｙ軸方向に対して移動可能に支持盤46bを設
け、該支持盤から延在したアーム46cに倣いローラ46を
設けると共に、この支持盤46bの上面側にはｘ軸方向移
動盤45bに設けたエアシリンダ46dのロッドを連結して構
成してあり、エアシリンダ46dの駆動によって倣いロー
ラ46を電縫管Ｐの表面に所定の圧力で転接せしめ探傷ヘ
ッド49を電縫管Ｐの表面に所定の距離を隔てて対向保持
せしめるようになっている。

〈回転手段48〉 倣いローラ46の支持盤46bの前面に突設した、電縫管Ｐ
の移動方向と平行な軸48dに円盤を部分切欠した形状を
なすタイミングプーリ48aを軸支すると共に、このタイ
ミングプーリ48aと前記倣いローラ46の支持盤46bに付設
したパルスモータMrのプーリとの間にベルト48bを張設
して構成されており、パルスモータMrの正，逆駆動によ
ってタイミングプーリ48aを回転させるようにしてあ
る。

このタイミングプーリ48aの前面には取付盤49aを介して
探傷ヘッド49が固定されており、前記パルスモータMrが
駆動されると探傷ヘッド49が回転し、電縫管Ｐの表面に
対する超音波の入射角度が調節されるようになってい
る。

探傷ヘッド49は筒状のホルダ49b内に探触子49cを設けて
構成されており、図示しない給水系から供給される水を
電縫管Ｐの表面に向けて噴射し、これによって形成され
る水膜を介して探触子49cから発信した超音波を電縫管
Ｐの表面に伝播させ、同じ経路を経て伝播されてきたシ
ーム部Ｓからの反射超音波を受信する。

次にこのような本発明装置の動作を説明する。

第１図に示すモータ11を駆動してボールネジ11aを回転
し、ストッパ８を探傷対象とする電縫管Ｐの直径に応じ
て移動位置決めし、昇降枠４の下降限を設定する一方、
エアシリンダ７を駆動して昇降枠４及びこれに支持され
ている探傷ヘッド49を電縫管Ｐの移動域の上方に支持し
て待機させる。

チェーンコンベヤ３上に載置された電縫管Ｐが超音波探
傷装置１下を移動する過程で、エアシリンダ７を駆動し
て追従機構20、倣い機構40及び探傷ヘッド49を下降し、
左，右方向追従ローラ24f,24r、周方向追従ローラ34f,3
4rを電縫管Ｐ上に跨がらせる態様で下降させると共に、
倣い機構40におけるｙ軸方向移動手段42,x軸方向移動手
段45、回転手段48を介して探傷ヘッド49を電縫管Ｐのシ
ーム部Ｓから同方向に所定寸法離れた位置で所定角度に
対向させ、倣いローラ46を電縫管Ｐの表面に転接させ
る。

これによって探傷ヘッド49の探触子49cは電縫管Ｐの表
面にその法線に対して所定の角度で対向する。探傷ヘッ
ド49から電縫管Ｐの表面に向けて水膜を形成しつつ探触
子49cから超音波を発信し、探傷を開始する。

〈電縫管Ｐの上，下移動〉 探傷中においては、超音波探傷装置１の荷重はエアシリ
ンダ７と電縫管Ｐとによって支持された状態にあり、ス
トッパ８による規制範囲内で上，下移動が許容されてい
るから、電縫管Ｐの上，下方向への変位に対応してはエ
アシリンダ７による弾持作用により超音波探傷装置１が
上，下移動してこれに追従する。

〈電縫管Ｐの左，右移動〉 電縫管Ｐがシーム部Ｓを上方に向けた状態のまま左，右
方向に位置ずれすると、電縫管Ｐに跨がった状態で転接
している各一対の追従ローラ24f,24rが電縫管Ｐにより
左，又は右方向に向けて押圧される結果、保持台21がリ
ニアベアリング12を介し、昇降枠４に対して左，又は右
方向に移動せしめられ、これに伴って追従ローラ34f,34
rも同方向に移動し、電縫管Ｐの左，右方向移動に追従
する。

〈電縫管Ｐの回転〉 電縫管Ｐが回転し、そのシーム部Ｓが周方向にずれる
と、図示しないシーム部センサがこれを検知し、モータ
37が正，又は逆駆動されて吊台29をリニアベアリング29
a,29aを介して電縫管Ｐの管軸と直交する左，又は右方
向に移動させる。

電縫管Ｐの管軸に対し、吊台29が左又は右方向に移動さ
れると、これにピン29dを介して軸支されている連動枠3
0も吊台29と同方向に移動される。連動枠30が左、又は
右方向に移動されると、ピン31cを介してこれに枢支さ
れている支持台31も同方向に移動する。

支持台31には追従ローラ34f,34rが軸支されており、こ
の追従ローラ34f,34rが電縫管Ｐに跨った状態で転接し
ているから、支持台31の下部が追従ローラ34fにて左，
右方向移動に対し拘束状態となり、支持台31は連動枠30
に対しピン31c回りに回動する。

この支持台31の回動によってこれに設けられている各探
傷ヘッド49は電縫管Ｐの周面に対向した状態でシーム部
Ｓと対向する位置に回動されてシーム部Ｓに追従するこ
ととなる。

〈肉厚，管径替わりの段取り替え〉 管径の段取り替えがあった場合には現在探傷を行ってい
る電縫管Ｐの探傷が終了すると同時に、エアシリンダ７
を駆動し、追従機構20及び倣い機構40と共に探傷ヘッド
49を上方又は下方に移動させて新たな電縫管Ｐに左，右
方向追従ローラ24f,24r、周方向追従ローラ34f,34rを跨
がらせる。

またこれに先立って、又はこれと併行して倣い機構40を
構成するｙ軸方向移動手段42、ｘ軸方向移動手段45、回
転手段48を駆動して、シーム部Ｓから周方向に適正なス
キップ距離だけ隔てた位置であって、且つ超音波の適正
な入射角度に探傷ヘッド49を位置決めする。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあっては、管径，肉厚替わり時
に校正用パイプを用いることなく探触子の自動的に位置
決めが可能となり、校正パイプのハンドリング時間が短
縮出来、また入射角の変更も自動的に行うことが出来て
適用範囲が広く、部品コストの低減を図れる等、本発明
は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の正面図、第２図は第１図の左側面
図、第３図は追従機構の主要構成の分解斜視図、第４図
は第２図のIV−IV線による拡大正面図、第５図は第４図
のＶ−Ｖ線による拡大側面図、第６図は従来の探傷装置
を示す斜視図である。 １……超音波探傷装置、２……架台、３……チェーンコ
ンベア、４……昇降枠、20……追従機構、21……保持
台、24f,24r……左，右方向追従ローラ、31……支持
台、34f,34r……周方向追従ローラ、37……モータ、41
……支持基盤、42……ｙ軸方向移動手段、42b……ｙ軸
方向移動盤、45……ｘ軸方向移動手段、45b……ｘ軸方
向移動盤、46……倣いローラ、48……回転手段、48d…
…軸、49……探傷ヘッド、49c……探触子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−500262（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−37366（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭56−25414（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電縫管の移動域に対して昇降移動可能に支
   持された昇降枠（４）と、該昇降枠（４）に電縫管の移
   動方向と直交する左，右方向に対して移動可能に支持さ
   れ、下端に電縫管に転接してその左，右及び上，下方向
   への移動に追従して移動する追従ローラ（24f,24r）を
   備えた保持台（21）及び該保持台（21）に対し電縫管の
   左，右方向に移動可能に支持せしめられ、下端部に支持
   基盤（41）及び電縫管に転接してその周方向へ移動する
   追従ローラ（34f,34r）を備えた支持台（31）からなる
   追従機構（20）と、前記支持基盤（41）に設けられ、電
   縫管のシーム部両側近傍の表面に対する接線と平行な方
   向への移動手段（42）、法線と平行な方向への移動手段
   （45）及び電縫管の管軸と平行な向きの軸回りに回転す
   る回転手段（48）を夫々有する倣い機構(40)と、該倣い
   機構(40)を介して支持された少なくとも一対の接触子
   （49）とを具備することを特徴とする電縫管の超音波探
   傷装置。