JPS61296201A - 被覆鋼管の自動膜厚測定装置 - 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） 本発明は搬送中の被横鋼管の膜厚みを正確に測定する自
動膜厚測定装置に関するものである。

（従来技術） ４００〜１５００φの大径鋼管外面に非導電性物質、例
えばポリエチレン樹脂を１．５〜’ｉ’ｇａの厚さに塗
覆装する場合は、鋼管とポリエチレンを各々３００℃前
後に加熱し、半溶融状態のシート状ポリエチレンを回転
する鋼管にラセン状に巻きつける操作を行なっている。

塗覆装された鋼管は水冷された後、精整工程で携帯式電
磁微厚計を使って、−人が測定地の人が記録するという
二人の協同作業でポリエチレン樹脂膜の厚さをスポット
的に鋼管長手方向のトップ、ミドルボトム部の円周方向
４点合計１２点について測定していたが次のような欠点
があった。

■　測定点数が少く平均値が必ずしも代表膜厚では無い
こと、 ■　測定時鋼管を停止させ、寸動回転させ／ｓ４管長手
方向に測定者が移動するために非能率的であった。

■　測定値に個人誤差を含んでいるこ七、■　２大作業
で人手がかかること、 （発明の解決しようとする問題点） 本発明は上記問題点を解決するために塗覆装した鋼管を
水冷後の搬送工程のオンラインで搬送中の鋼管の動きに
対応出来る追従装置を持った自動膜厚測定装置を提供す
るものである。

（問題点の解決手段） 上記目的を達成するだめの本発明装置は被横鋼管の搬送
方向と直角方向に移動する台車上に、該台車進行方向と
直角方向に横行自在な横行架台と、該架台上にアームベ
ースを上下動させる上下動装置を介してアームベースを
設け、該ベース上面一端に連結ロッドを介してセンサー
アームを取付け、さらに該ベース他端部にシリンダーを
取付け、該シリンダーのロッド先端と前記センサーアー
ムの端部をピンを介して連結して、前記センサーアーム
を、前記連結ロッドとピンを回動支点として上下方向に
回動自在に片持支持し、前記センサーアームの先端部上
には連結ロッドを介してタッチロール用ベースを設け、
該ベースを水平及び傾動可能に保持出来るようにコイル
バネを鋼管搬送方向と直角方向で連結ロッドから同一距
離離れた対称位置の前記センサーアームの先端部上に設
け、前記ベース上には前記連結ロッドの垂直軸上に水平
方向に回動自在なメジャリングロールを上下動自在なメ
ジャリングロール支持軸を介して設け、該メジャリング
ロールから鋼管搬送方向と直角方向に同一距離離れ、ス
キューした位置に一対のタッチロールを水平方向に回動
自在にタッチロール支持軸を介して設けると共に、前記
メジャリングロール支持軸から鋼管搬送方向に同一距離
離れた対称位置に被膜厚みを測定する一対の検出器を被
横鋼管と非接触状態を維持する高さ位置に、さらに鋼管
搬送方向の上流側に被膜ラップ部を検出する差動トラン
スを具備した接触ロールをメジャリングロールとほぼ同
一高さに取付けて、前記横行架台の移動によシ膜厚測定
点を一定位置に保ち、搬送中の被横鋼管の任意方向の揺
動に対し、前記各ロールを被横鋼管表面に追従可能とし
たことを特徴とする被横鋼管の自動膜厚測定装置にある
。

本発明の正確な追従装置の必要性は次のような理由にあ
る。

搬送される塗覆装鋼管の樹脂厚みの測定精度を±０、１
１ｕ以下にするには測定器の分解能をその１１５として
０．０２ｇ以下程度持たせる必要があるが、被横鋼管は
搬送中の揺動が激しく、膜厚測定用検出器（渦流変位計
）が被横鋼管の樹脂膜表面と常に一定の距離にないと高
精度の測定は出来ないためである。そこで鋼管揺動を分
解し、詳細に検討した結果、揺動原因を鋼管形状による
特有な揺動及び溶接部（シーム部）がターニングロール
上を通過する時に生じる揺動など小さな動きと、搬送中
の大きな横の動きと縦の動きに分類出来ることが判った
。本発明は小さな動きには単独のコイルバネを利用し、
そして大きな動きには前記コイルバネとエアーシリンダ
ーを使った空気バネとを利用することによって検出器を
複合する鋼管揺動に正確に追従出来ることを見い出した
ものである。

（発明の構成） 本発明装置の基本機能を第１図（イ）、（ロ）、（ハ）
に基づき説明する。被横鋼管Ｐは搬送ラインのターニン
グロール（図示せず）上をターニングロールの回転によ
り回転（矢印５６）されながら管軸方向（矢印５５）に
送られる。自動膜厚饋定装置は前記搬送ラインと直交方
向５３に配置されたレール１上を移動可能に配置される
。台車２上には該台車進行方向５３と直角方向５４（管
軸方向と平行）に横行自在な横行架台３６が設けられ、
該横行架台３６上方にアーム用ベース１ｏが該アーム用
ベース１０を上下動５２させる昇降装置を介して設けら
れ、アーム用ペース１０には可動支点１日、１９を介し
て正面からみてＪ″′″′状のセンサーアーム１７が片
持状に設けられる。可動支点１Ｂはエアシリンダー１４
のピストンロッド１５で連結され、シリンダ一部１４は
アーム用ベース１０の端部に取付けられたシリンダーア
ーム１３により固定される。センサーアーム１７はエア
シリンダー１４の動き（矢印５８）により可動支点１９
を中心に上下方向に回動自在（矢印５９）である。セン
サーアーム１７の先端部１７′上面には可動支点２１を
介してタッチロール用ベース３２が載置される。アーム
先端部１７′上で可動支点２１からパスラインに直角方
向に同一距離離れた対称位置に一対のコ、イルバネ２２
．２３を配置シ、タッチロール２５．２６が被横鋼管に
接していない時に、該タッチ用ロールベース３２を水平
に保ち、又鋼管に接し鋼管が揺動する場合に、該ベース
３２を可動支点２１を中心に傾動（矢印５１）保持を可
能とする。該ベース３２上にはメジャリングロール２４
が水平方向に回動自在にコイルバネ３７により上下動（
矢印５０）自在なメジャリングロール支持軸３５の先端
部に取付けられ、該メジャリング支持軸３５から管軸方
向５５に同一距離離れた対称位置に被横鋼管に非接触状
態になるよう一対の膜厚み測定用検出器ｓ１、ｓ２　　
を、さらに管軸方向５５の上流側に差動トランス３８を
備えた接触ロール３９とを該メジャリングロール支持軸
３５に一体に取・付ける。又、タッチロール用ベース３
２上にはメジャリングロール２４から管軸方向５５と直
角方向に同一距離離れ、かつスキューした位置に一対の
タッチロール２５．２６がメジャリングロール２４よシ
高い位置に水平方向に回動自在にタッチロール支持軸３
３．３４に設けられる。

このような構成からなる本装置の動きは矢印５３の方向
の動きが膜厚測定装置全体を搬送ラインから直角方向に
逃し、校正、メンテナンス等を行い、又、測定のために
再び搬送ラインの所定位置にセットする動きであり、矢
印５４の動きが、差動トランス３日の測定結果に基づき
、横行架台を管軸方向５５に移動させる動きで、接触ロ
ール３９が常に被膜のラップ部に来るように自動追従す
る。

矢印５２の動きは被横鋼管Ｐのサイズの相違により変化
する被横鋼管Ｐのボトム位置５ワに合せて装置の初期高
さを設定するもので、アーム用ベース１０上の積載装置
を上下動する動きである。矢印５日の動きはエアーシリ
ンダー１４の動きでメジャリングロール２４、タッチロ
ール２５．２６、接触ロール３９を被横鋼管Ｐに押圧し
、又押圧を解除したり、搬送中の鋼管の揺動に追従する
動きであシ、上記矢印５８の動きにより、センサーアー
ム１７は可動支点１９を中心に５９の上下方向の回動を
行う。５１の動きは可動支点２１を中心にタッチロール
用ベース３２が左右に回動する動きであり、矢印５０の
動きはメジャリングロール２４の上下の動きで鋼管表面
の凹凸に対して追従するものである。これら矢印５ｏ、
５１．５４．５８の動きで被横鋼管の搬送中の揺動に対
して追従するものである。

さらに本発明装置の構成と作用について詳細に第２図に
より説明する。

まず、オフラインに退避した台車２を手動にょ９取手３
を押しレール１上を搬送ライン方向に移動させる。台車
２がストッパー４に当接したところで停止し、台車の先
後端をストッパー４、と５でレール上に固定する。台車
は必らずしもレール上を走行する必要はなく、床の上を
タイヤで走行するもの等であってもよい。この固定によ
り、メジャーリングロール２４、膜厚検出器ｓ１、ｓ２
、接触ロール３９は搬送ラインのセンター５５と自動的
に一致した位置に配置される。搬送ライン上を回転しな
がら管軸方向に送られて米た被横鋼管Ｐのトップ部は鋼
管検出器（図示せず）の検出によ９本装置上で停止する
。

まず、被横鋼管の径により異なる鋼管ボトム位置５７に
合せ本装置の初期設定高さを調整する。調整は横行架台
３６に設けられたハンドル６をまわし、軸７、ベベルギ
ヤー８．８′、垂直ネジ９を回転することにより、アー
ム用ベースｌＯを上昇（又は降下）させるもので、上昇
又は降下は横行架台３６上に４個配置されたガイドスリ
ーブ１２とアーム用ベース１０の下面に取付けられ、ガ
イドスリーブ１２に嵌合しているガイドバー１１をスラ
イドさせて行う。このアーム用ベース１０の上昇又は降
下により該ベース上の積載物はすべて上下動する。初期
高さに設定された装置は次に接触ロール３９を被膜ラッ
プ部に合せるために台車２上に積載されているモーター
２７を駆動し、軸４０、ベベルギヤボックス２８、カッ
プリング４１を介してネジ軸２９を回転させることに、
より、２本のスライド軸３０．３１を介して取付けられ
ている横行架台３６を管軸方向５５と平行に移動させる
。該横行架台３６の移動により台上に積載されたすべて
の装置が横行可能で、接触ロール３９は被膜のラップ部
上に配置される。接触ロール３９がラップ部上に配置さ
れると、メジャリングロール２４はラップ間のほぼ中央
に位置するようになり、このメジャリングロールの位置
の膜厚を連続してラセン状に測定するものである。

次にエアーシリンダ１４のピストン１５が圧縮空気によ
り下方の力を受けると、正面からみてｆ状のセンサーア
ーム１７は可動支点である連結ピン１８と連結ロッド１
９を介して上方に回動じ、センサーアーム１７の先端部
１７’に積載されているメジャリングロール２４、タッ
チロール２５．２６、接触ロール３９を被横鋼管下面に
押し付け、一定圧力で押圧する。そしてハンドル６を回
し、アームベース１０を上昇させ、傾斜しているセンサ
ーアーム１７を水平状態になるまで上昇させ位置を調整
しで、測定準備は完了する。

以後、同一径の場合の測定準備は最初の鋼管Ｐの測定終
了と同時にエアーシリンダー１４で、センサーアーム１
７を下方に回動して待機させ、資材の先端部が装置の直
上に来たらセンサーアーム１７を上方に回動し、鋼管Ｐ
に押圧するだけでよい。径の異なる鋼管の場合は前述の
初期設定高さの調整から同じ操作を行って準備するもの
である。

尚、センサーアーム１７の正面形状は第２図（イ）のよ
うに！状になっているが、フラット状であってもよい。

しかし、フラット状では装置が大きくなりすぎるという
難点があり、そこで、本発明装置では出来るだけコンパ
クトにするために、高さを低くおさえる意味からセンサ
ーアーム１７の形状をｆ状にしたものである。

又、センサーアーム１７の片持側端部にはアームのバラ
ンスをとるだめのバランスウェイト１６を設けである。

可動支点である連結ロッド１９はアームベース１０の上
面一端でセンサーアーム１７の両側に設けた支え台２０
．２０′に軸受４２．４２′を介して設けられる。

メジャリングロール支持軸３５に取付けられた膜厚測定
用検出器Ｓ８、Ｓ２　は搬送ラインのセンター上にメジ
ャリングロ−ル２４から同−距離能れた対称位置に配置
され、被膜と非接触状態を保つため、メジャリングロー
ル２４の上面から一定距離離れた低い位置に配置される
。溶接部が管軸方向に直線のＵＯ鋼管の場合は前述の配
置でよいが、スパイラル鋼管の場合には溶接部がラセン
状になっているために検出器の配置は溶接部のラセンと
平行になるように管軸方向に対して傾斜させて使いるも
のである。

測定準備が出来た被横鋼管Ｐはターニングロール（図示
せず）により管軸方向５５に回転しながら搬送されるが
、溶接部のターニングロールへの接触、被横鋼管Ｐの軸
方向の曲り、管表面の形状変化や凹凸により、搬送中に
上下、左右、進行方向に傾斜、さらにこれらの複合的な
動きにより鋼管Ｐはパスラインに対し移動や揺動ヲくり
返し、搬送される。これらの動きに対し、被横鋼管表面
に押圧された本膜厚測定装置のメジャリングロール２４
、タッチロール２５．２６、接触ロール３９は可動支点
１８．１９．２１により矢印方向５０、５１．５９．５
８の動きにより被横鋼管表面に追従し、接触を保持する
。膜厚測定用の検出器Ｓ３、Ｓ２、　は常に管軸心に向
いており、軸・し方向の膜厚が測定出来るものである。

又、接触ロール３９は被横鋼管Ｐの搬送中にラップ部か
らずれて来るが、該ロール３９に備えている差動トラン
ス３８により、ラップ部の膜厚変化を電気的にとらえ、
横行架台３６をパスライン方向に移動し、常に接触ロー
ル３９がラップ部上にあるように制御される。

金被横鋼管Ｐが第１図に示すように左方向に移動しＰ′
の位置になったとするとタッチロール２５は下方の力を
受け、タッチロール２６は可動支点２１とスプリング２
３及びエアシリンダー１４で押上げられているアーム部
１７により上方の力を受ケ、タッチロール用ベース３２
は微かに傾斜する。傾斜してもメジャリングロール２４
と検出器Ｓ、　、Ｓ、はタッチロール２５．２６の中間
位置を探持し被横鋼管Ｐ′の軸心に向って追従す・るの
で正確な膜厚測定が可能である。

次に膜厚測定方法について第３図（イ）、（ロ）により
説明する。メジャリングロール支持軸３５に取付けられ
た検出器（渦流変位計）　ｓｔ　、”’ｔは管軸方向に
距離１゜だけ離れ、かつ、検出器上面とメジャリングロ
ール２４の上面との距離ｈ１だけ離れた位置に設けられ
、該支持軸３５の上下動に連動するようになっている。

検出器は非導電材である被膜Ｍ（ポリエチレン）には反
応しないで、検出器の信号出力は検出器の直下の鋼管Ｐ
の表面からの距離ｇ、に対応した値となる。被膜厚さｔ
は下記の式％式％（１） で測定出来る。鋼管Ｐが水平であれば、検出器５１１Ｓ
２の測定値ｇ、は同じになり、　検出器は１個でもよい
が、実際は、前述したように搬送中の揺動により、検出
器と管表面との相対的な傾きが発生する。このため、左
右の検出器の距離ｇ１が変化し膜厚測定値ｔに誤差が生
ずる。そこで本発明の測定方法は（ロ）に示すように検
出器Ｓｌ　、Ｓ２　　と鋼管表面との距離がｇｌａ　、
　ｇｌｂ　　となり見掛上の被膜厚みはｔｌ、ｔｂとな
るので下記式により膜厚ｔを求める。

即ち２個の検出器ＳＩ、Ｓ２　の信号出力の平均値を用
いることにより、検出器と管表面との相対的な傾きがあ
っても、自動的に補正して、メジャリングロー・ル２４
の接触点Ａの膜厚ｔを正しく測定出来るものである。

（実施例） 本発明装置を各種ポリエチレン被横鋼管（ＵＯ鋼管、ス
パイラル鋼管、電縫鋼管）に適用したが、測定条件は鋼
管外径φ４００〜５００、曲り１．５／１０００、膜厚
測定範囲１．５〜７％、鋼管周速４〜２５ｍ１ｍ１ｎ、
軸速１．５　ｍ／　ｆｆＪ　１ｆｌのスパイラル送り、
タッチロール、メジャリングロール、接触ロール鋼管に
対する押圧力４．５Ｋｙ／ａｌ渦流検出器Ｓ１、Ｓ２　
　の間隔１０ｃｔｎで測定したところ再現性γ＝±１３
μ、直線性ε＝±２０μ、ドリフトα＝±１０μで総合
精度ａ　＝　３γ＋ε十α＝６９μとなり高精度の追従
性能を確認した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明装置によれば搬送中に揺動す
る被横鋼管の表面に正確に追従出来、膜厚を精度良く測
定することが可能となった。又被横鋼管の下面から装置
を押圧するようにしたので管のサイズもφ４００〜φ１
５００が可能で装置は簡単で小型化を実現出来た。精整
工程の稼動率も向上し、さらに、今まで測定誤差をみこ
んで膜厚を規定より厚くしていたが、規定厚みに管理出
来ることで被覆材（ポリエチレン）の歩留向上が出来る
等多くの効果があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本機能を示す説明図で、（イ）
は管軸方向から見た説明図、（ロ）は管軸の平行方向か
ら見た説明図、（ハ）は上面方向から見た説明図、第２
図（イ）は本発明装置の一切欠断面を示す側面図、（ロ
）は本発明装置の平面図である。第３図は膜厚測定の説
明図である。 １・・・レール　　　　　　２パ°台車４・・・ストッ
パー　　　　５・・・ストッパー６・・・ハンドル　　
　　　７・・・軸９・・・垂直ネジ　　　　　１０・・
・アーム用ベース１１・・・ガイドスリーブ　　１２・
・・ガイドバー１３・・・シリンダーアーム　１４・・
・コアシリンター１６・・・バランスウェイト　１７・
・・センサーアーム１８、１９．２１・・・可動支点　
　２０．２０’・・・支え台２２・・・コイルバネ２３
・・・コイルハネ２４・・・メジャリングロール　２５
，２６・・・タッチロール２９・・・ネジ軸　　　　　
　３０．３１・・・スライド軸３２・・・タラｆ用ロー
ルベ　３３．３４・・・タッチロール支−ス　　　　　
　　　　　持軸 ３５・・・メジャリングロー　３６・・・横行架台ル支
持軸　　　　　３７・・・コイルバネ３８・・・差動ト
ランス　　　３９・・・接触ロール４０・・・軸　　　
　　　　　４１・・・カップリング４２．４２’・・・
軸受　　　　　５７・・・ボトム位置５２、５４．５５
．５６．　ｓｓ・・・矢印　１７’・・・センサーアー
ムの先端部 第１図 （ロ） （ハ） 第２図 （ｕつ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被覆鋼管の搬送方向と直角方向に移動する台車上に、該
   台車進行方向と直角方向に横行自在な横行架台と、該架
   台上にアームベースを上下動させる上下動装置を介して
   アームベースを設け、該ベース上面一端に連結ロッドを
   介してセンサーアームを取付け、さらに該ベース他端部
   にシリンダーを取付け、該シリンダーのロッド先端と前
   記センサーアームの端部をピンを介して連結して、前記
   センサーアームを前記連結ロッドとピンを回動支点とし
   て上下方向に回動自在に片持支持し、前記センサーアー
   ムの先端部上には連結ロッドを介してタッチロール用ベ
   ースを設け、該ベースを水平及び傾動可能に保持出来る
   ようにコイルバネを鋼管搬送方向と直角方向で連結ロッ
   ドから同一距離離れた対称位置の前記センサーアームの
   先端部上に設け、前記ベース上には前記連結ロッドの垂
   直軸上に水平方向に回動自在なメジャリングロールを上
   下動自在なメジャリングロール支持軸を介して設け、該
   メジャリングロールから鋼管搬送方向と直角方向に同一
   距離離れ、スキューした位置に一対のタッチロールを水
   平方向に回動自在にタッチロール支持軸を介して設ける
   と共に、前記メジャリングロール支持軸から鋼管搬送方
   向に同一距離離れた対称位置に被膜厚みを測定する一対
   の検出器を被覆鋼管と非接触状態を維持する高さ位置に
   、さらに鋼管搬送方向の上流側に被膜ラップ部を検出す
   る差動トランスを具備した接触ロールをメジャリングロ
   ールとほぼ同一高さに取付けて、前記横行架台の移動に
   より膜厚測定点を一定位置に保ち、搬送中の被横鋼管の
   任意方向の揺動に対し、前記各ロールを被覆鋼管表面に
   追従可能としたことを特徴とする被覆鋼管の自動膜厚測
   定装置。