JP2005103597A - Apparatus for detecting inside bead grinding trace of steel tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼管の内面ビード切削跡検出装置に係わり、特に、電縫鋼管のシーム部に形成される内面ビード切削跡を精度良く検出し、その内面ビード切削跡を二次加工装置で所望位置に合わせる技術に関する。 The present invention relates to an inner surface bead cutting trace detection device for a steel pipe, and particularly detects an inner surface bead cutting trace formed on a seam portion of an ERW steel pipe with high accuracy, and the inner surface bead cutting trace is detected at a desired position by a secondary processing device. Related to the technology to match.
例えば、電縫鋼管は、一般に、素材であるコイル状鋼帯を巻き戻して連続的に走行させながら、一群の成形ロールによって円筒状に成形した後、突き合せた該鋼帯の幅方向両端部を溶接して製造される。その製造には、素材として、溶鋼を連続鋳造して得た鋼鋳片を加熱炉で所定温度(通常、1200〜1300℃)に加熱してから、熱間圧延で一定幅として巻き取ったコイル状鋼帯を用いる。そして、図4に示すように、この鋼帯8を、種々の形状をしたロールを多段に配設した一群の成形ロール9に鋼帯面を水平にして一定速度で送り込む。この成形ロール9で加工して円筒状にされた管体(突き合わされた幅方向端部は未接合なので、オープン管と称する)は、引き続き、その突き合わされた幅方向両端部をインダクション・コイル10で加熱し、スクイズ・ロール(図示せず)で押さえて圧着、溶接し、素鋼管11とされる。その素鋼管11の長手方向に連続してほぼ直線的に延びる接合部分(以下、シーム部1という)の内外面には、ビードと称するじゅず状突起が形成されるので、該ビードをビード切削手段12で切削除去したり、又は外面若しくは内面を圧延する特殊な圧延機で平滑化する。ここで、このようなビードを切削したり、平滑化した跡は、内面又は外面ビード切削跡と称されている。さらに、該素鋼管11を加熱炉13で再加熱し、ホット・ストレッチ・レデューサーあるいはサイザー14のような多段の絞り圧延機で寸法を整え、所望サイズ及び特性を有するかを検査した後、一次製品としての電縫鋼管となる。また、接合方法を上記溶接に代え、圧接あるいは鍛接とすると、圧接鋼管や鍛接鋼管になる。
For example, an electric resistance welded steel pipe is generally formed into a cylindrical shape by a group of forming rolls while rewinding and continuously running a coiled steel strip that is a material, and then both end portions in the width direction of the steel strip that are butted together It is manufactured by welding. For the production, a steel slab obtained by continuously casting molten steel as a raw material is heated to a predetermined temperature (usually 1200 to 1300 ° C.) in a heating furnace, and then coiled to a constant width by hot rolling A steel strip is used. Then, as shown in FIG. 4, the
次に、上記一次製品としての電縫鋼管は、用途に応じてカッタ15で必要な長さに切断され、次工程に運搬されて、例えば、縮径、曲げ加工等の二次加工が施されるが、その際、前記内面ビード切削跡を加工装置において一定位置に(同一姿勢で)配置されるようにする必要がある。加工後の二次製品に欠陥が生じるのを避けるため、曲げ加工時に内面ビード切削跡に最も低い負荷がかかるようにするためである。
Next, the ERW steel pipe as the primary product is cut to a required length by the
ところで、二次加工装置で前記内面ビード切削跡を一定位置に配置するには、従来、(1)該内面ビード切削跡を人が目で観察して、あるいは(2)鋼管の外表面側に磁気センサ又はレーザ式センサ等を配置して内面ビード切削跡の位置を検出して、位置合わせをしていた(特許文献1参照)。 By the way, in order to arrange the inner surface bead cutting trace at a fixed position by a secondary processing apparatus, conventionally, (1) the human inner surface bead cutting trace is visually observed or (2) on the outer surface side of the steel pipe. A magnetic sensor, a laser type sensor, or the like is disposed to detect the position of the inner surface bead cutting trace and perform alignment (see Patent Document 1).
しかしながら、上記人が目で観察する方法は、内面ビード切削跡の位置合わせは確実にできるが、専用の作業者を必要として労務費が嵩むばかりでなく、生産性を低下する恐れがあって経済的でない。また、鋼管の外表面側にレーザ式センサ等を設けて内面ビード切削跡を検出する方法は、該内面ビード切削跡とその他の部分(母材ともいう)とで磁気特性に差が小さいので、内面ビード切削跡の検出精度が低く、誤った位置合わせをすることがあった。
本発明は、かかる事情に鑑み、内面ビード切削跡を有する鋼管を二次加工する際に、該内面ビード切削跡の位置を精度良く検出すると共に、二次加工装置での該内面ビード切削跡の位置を正確に定めることの可能な鋼管の内面ビード切削跡検出装置を提供することを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention detects the position of the inner surface bead cutting trace with high accuracy when performing secondary processing on a steel pipe having the inner surface bead cutting trace, It is an object of the present invention to provide an inner surface bead cutting mark detection device for a steel pipe whose position can be accurately determined.
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。 The inventor has intensively studied to achieve the above object, and the results have been embodied in the present invention.
すなわち、本発明は、長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡を有する鋼管を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段と、該鋼管内面に挿入される棒状部材及びその進退手段と、該棒状部材の先端に互いに離隔して取り付けられ、前記内面の最低所に接触する回転接触子と、隣り合う回転接触子の間に配設され、鋼管の回転で内面ビード切削跡を横切る回転接触子に生じた振動を検出する振動センサと、該振動センサーの発する信号を表記する信号検出手段とを備えたことを特徴とする鋼管の内面ビード切削跡検出装置である。 That is, the present invention relates to a steel pipe rotating means for rotating a steel pipe having an inner surface bead cutting trace continuously extending in the longitudinal direction around the axis, a rod-shaped member inserted into the steel pipe inner face, and its advance / retreat means. Rotating across the inner surface bead cutting trace by rotation of the steel pipe, which is attached to the tip of the rod-like member at a distance from each other and disposed between the rotating contact contacting the lowest point of the inner surface and the adjacent rotating contact A steel pipe inner surface bead cutting trace detection device comprising a vibration sensor for detecting vibration generated in a contact and signal detection means for indicating a signal generated by the vibration sensor.
この場合、前記振動センサに代え、E型渦流センサを用いても良い。また、前記信号検出手段は、前記振動センサーの発する信号を受け、鋼管の前記回転手段に回転停止命令を発すると共に、該鋼管の停止時に、検出した内面ビード切削跡が停止する位置を鋼管の回転角で算出する機能を備えているのが好ましい。さらに、前記鋼管が、電縫鋼管、圧接鋼管及び鍛接鋼管のいずれかであるのが好ましい。 In this case, an E-type eddy current sensor may be used instead of the vibration sensor. Further, the signal detection means receives a signal issued by the vibration sensor, issues a rotation stop command to the rotation means of the steel pipe, and at the time of stopping the steel pipe, detects the position where the detected inner surface bead cutting trace stops. It is preferable to have a function for calculating the angle. Furthermore, it is preferable that the steel pipe is any one of an electric resistance welded steel pipe, a pressure welded steel pipe, and a forged steel pipe.
本発明によれば、内面ビード切削跡を有する鋼管の該内面ビード切削跡の位置を、鋼管内面に生じる段差あるいは形状変化に基づき精度良く検出できるようになる。その結果、該鋼管を二次加工に供し、曲げ等の二次加工を行う際に、二次加工装置で該内面ビード切削跡をそこにかかる負荷が小さくなる指定位置にセットできるようになり、加工後の二次製品で生じる欠陥を低減できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position of this inner surface bead cutting trace of the steel pipe which has an inner surface bead cutting trace can be detected now accurately based on the level | step difference or shape change which arises in a steel pipe inner surface. As a result, when the steel pipe is subjected to secondary processing and secondary processing such as bending is performed, the inner surface bead cutting trace can be set at a designated position where the load applied to the secondary processing device is reduced, Defects that occur in the secondary product after processing can be reduced.
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the circumstances leading to the invention.
まず、発明者は、電縫鋼管、圧接鋼管、鍛接鋼管等の内面ビード切削跡を、該鋼管等の外面側からその形状や磁気特性に基づき現在より精度良く検出することは難しいと判断した。そして、そのような手段に換わる代案を模索した。その結果、電縫鋼管等の内面に生じた内面ビード切削跡には、接合時に生じたビードをバイト等で切削除去したり、特殊なローラの利用で平滑化しても、段差が残存したり、形状変化が生じていることに着目した。つまり、それら段差又は形状変化を検出すれば、従来より精度良く内面ビード切削跡を検出できると考えたのである。 First, the inventor has determined that it is difficult to detect an inner surface bead cutting trace of an electric resistance welded steel pipe, a pressure welded steel pipe, a forged steel pipe, or the like from the outer surface side of the steel pipe or the like based on the shape and magnetic characteristics. He sought an alternative to such means. As a result, the inner surface bead cutting trace generated on the inner surface of the electric resistance welded steel pipe, etc., can be removed by cutting the bead generated at the time of joining with a bite or smoothing by using a special roller, We paid attention to the shape change. In other words, it was thought that the inner surface bead cutting trace could be detected with higher accuracy than before if these steps or shape changes were detected.
具体的には、図1(a)に示すように、長手方向に連続してほぼ直線的に延びる内面ビード切削跡1を有する電縫鋼管等(以下、単に鋼管2とする場合もある)を軸廻りに回転させる鋼管の回転手段(図示せず)を設けると共に、該鋼管2の内面に、棒状部材3をその進退手段4として例えばエアシリンダ等を用いて挿入できるようにした。なお、鋼管2の回転手段としては、一般的なターンローラが利用できる。また、回転速度としては、高速である必要性はない。
Specifically, as shown in FIG. 1A, an electric resistance welded steel pipe or the like having an inner surface
この棒状部材3の先端には、互いに一定距離(例えば、40mm程度)だけ離隔して、鋼管内面のほぼ最低所に接触する回転接触子5を取り付ける。これにより、鋼管2を軸廻りに回転させ(矢印方向)、その内面ビード切削跡1が最低所を通過する際には、該回転接触子5と該内面ビード切削跡1の近傍の鋼管内面とが接触する。そして、これら回転接触子5は、内面ビード切削跡1に残存している前記段差(図示せず)を横切る際に振動を発することになる。接触子を回転自在とした理由は、そのようにしないと、鋼管2が回転した際に該鋼管の内面に前記棒状部材3が接触し、「すり疵」等の欠陥を新たに発生させる恐れがあるから、その対策として摩擦抵抗を低減させるのである。なお、回転接触子5としては、本発明では特に限定しないが、図1(b)に示すようなボールベアリングに用いられるボールが好ましく利用できる。
A rotating
また、本発明では、上記のようにして生じた振動は、隣り合う回転接触子5の間に振動センサ6を設け、検出するようにした。つまり、鋼管2の内面ビード切削跡1の位置は、前記最低所で検出されることになる。振動センサ6としては、市販のもので十分である。この検出された振動は、オシロスコープ等の信号検出手段(図示せず)で電気信号に変換され、チャート上に例えば図2に示すように表記される。図2は、二回の確認テストで得られた結果であるが、回転接触子が鋼管の内面に接触した際のピーク(記号:A)、最初に段差を通過する際のピーク(記号:B)及び2回目の段差通過時のピーク(記号:C)がそれぞれ出現している。なお、本発明では、上記した振動センサ6に代え、図1(c)に示すような磁束密度の大小を検出するE型渦流センサ7を用いても良い。この場合は、前記回転接触子5のように振動を検出するのではなく、内面ビード切削跡1の形状(具体的には、表面の凹凸等)変化を検出することになる。実際に試行した結果は、振動センサ6と同等の結果になることが確認されたので、本発明に加えることにした。
In the present invention, the vibration generated as described above is detected by providing the
次に、以上述べた本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置だけでは、鋼管2の内面ビード切削跡1を前記最低所で検出できるが、実用に際しては鋼管2の回転を停止した姿勢で内面ビード切削跡1がどこに位置しているか知る必要がある。そこで、発明者は、このことについても引き続き鋭意検討した。
Next, only the inner surface bead cutting trace detection device for a steel pipe according to the present invention described above can detect the inner surface
まず、前記した2回目の段差通過と連動させて鋼管の回転手段の停止スイッチをオフにして、内面ビード切削跡の停止位置を実際に調査した。ちなみに、外径42.7mmφ×肉厚2.3mm×長さ500mmの鋼管で25回の実験を試みたところ、停止位置は、図3に示すように、前記最低所から回転角θでほぼ180°の位置に集中していた。その再現性は、外周の距離で±1.5mmの範囲にあり、非常に安定していた。 First, the stop switch of the rotating means of the steel pipe was turned off in conjunction with the second step passing, and the stop position of the inner surface bead cutting trace was actually investigated. By the way, when 25 experiments were performed with a steel pipe having an outer diameter of 42.7 mmφ, a wall thickness of 2.3 mm, and a length of 500 mm, as shown in FIG. Concentrated at the position of °. The reproducibility was within a range of ± 1.5 mm at the outer peripheral distance and was very stable.
従って、予め鋼管の回転手段の停止スイッチをオフにしてからの内面ビード切削跡1の実際の停止位置を把握しておけば、上記本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置を用いて、該鋼管の内面ビード切削跡の位置を従来より精度良く検出できることになる。ただし、上記した実際の内面ビード切削跡の検出は、停止スイッチ等の操作に人手を要する。そこで、発明者は、自動化を図るため、前記信号検出手段に、前記振動センサーの発する信号を受け、鋼管の前記回転手段に回転停止命令を発すると共に、該鋼管の停止時に、検出した内面ビード切削跡が停止する位置を鋼管の回転角θで算出する機能を備えるようにした。この機能を発揮させるには、コンピュータ等を利用すれば良い。
Therefore, if the actual stop position of the inner surface
なお、回転の停止は、前記鋼管回転手段のスイッチを停止状態(この時の内面ビード切削跡の位置は前記最低所)にしてから一定時間経過後に停止するが、実際に停止するまでの鋼管の回転速度は、該鋼管のサイズ(内径、厚み等)によって異なる。従って、このような自動化に際しても、予め試験運転で内面ビード切削跡の停止位置を調査し、コンピュータへ前記実際に停止するまでの鋼管の回転速度を記憶させておく必要がある。 The rotation is stopped after a certain time has elapsed since the switch of the steel pipe rotating means is stopped (the position of the inner surface bead cutting trace is at the lowest position). The rotation speed varies depending on the size (inner diameter, thickness, etc.) of the steel pipe. Therefore, even in such automation, it is necessary to investigate in advance the stop position of the inner surface bead cutting trace in a test operation and store the rotational speed of the steel pipe until the actual stop in the computer.
このようにして本発明に係る装置で内面ビード切削跡の位置が検出された電縫鋼管等は、次工程へ送られて二次加工される。その輸送に際しては、前記内面ビード切削跡の停止位置を固定した状態で鋼管を把持し、該鋼管を二次加工装置の内面ビード切削跡指定位置へそのまま移動するロボットを利用するのが良い。 In this way, the electric resistance welded steel pipe or the like in which the position of the inner surface bead cutting trace is detected by the apparatus according to the present invention is sent to the next process and subjected to secondary processing. For the transportation, it is preferable to use a robot that holds the steel pipe in a state where the stop position of the inner surface bead cutting trace is fixed and moves the steel pipe to the inner surface bead cutting trace designated position of the secondary processing apparatus as it is.
図4に示した電縫鋼管製造ラインの切断機に近接して、本発明に係る鋼管の内面ビード切削跡検出装置を設けた。そして、該製造ラインで製造され、サイズが外径42.7mmφ×肉厚2.3mm×長さ600mmの鋼種STKMからなる電縫鋼管の内面ビード切削跡の位置を、該鋼管の回転速度を15rpmとして自動的に検出した。なお、本発明との効果を比較するため、従来の鋼管外面から検出する磁気センサを用いた検出装置での調査も同様に行った(従来例)。 A steel pipe inner surface bead cutting trace detection device according to the present invention was provided in the vicinity of the cutting machine of the ERW steel pipe production line shown in FIG. And the position of the inner surface bead cutting trace of the electric-resistance-welded steel pipe made of the steel type STKM having the outer diameter of 42.7 mmφ, the wall thickness of 2.3 mm, and the length of 600 mm manufactured by the production line, and the rotational speed of the steel pipe is 15 rpm. As automatically detected. In addition, in order to compare the effect with this invention, the investigation with the detection apparatus using the magnetic sensor detected from the conventional steel pipe outer surface was also performed similarly (conventional example).
その結果は、肉眼で該内面ビード切削跡の位置を再確認して、両者の一致率((本発明に係る装置による内面ビード切削跡位置―肉眼観察による内面ビード切削跡位置)/調査本数×100)で評価した。表1より、本発明によれば、検出精度が従来の装置に比べて格段に向上することが明らかである。 As a result, the position of the inner surface bead cutting trace was reconfirmed with the naked eye, and the coincidence ratio between them ((the inner surface bead cutting trace position by the apparatus according to the present invention—the inner surface bead cutting trace position by visual observation) / the number of investigations × 100). From Table 1, it is clear that according to the present invention, the detection accuracy is remarkably improved as compared with the conventional apparatus.
1 内面ビード切削跡
2 鋼管
3 棒状部材
4 進退手段(エアシリンダ等)
5 回転接触子
6 振動センサ
7 E型渦流センサ
8 鋼帯
9 成形ロール群
10 インダクション・コイル
11 素鋼管
12 ビード切削手段
13 再加熱炉
14 サイザー
15 カッター
1 Internal
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