JP2000246442A - スパイラル鋼管の溶接位置制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スパイラル鋼管の製造の際に内面溶接トーチ位
置がシーム部に適正に配置されているか否かを精度よく
検出し、トーチの溶接位置を制御する。 【解決手段】スパイラル鋼管の内面溶接部のシーム位置
検出装置と、温度分布検出装置３と、温度ピーク位置と
シーム位置との位置ずれ量を演算する演算装置４と、位
置ずれがゼロになるように溶接トーチ７の位置を移動さ
せる制御装置５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパイラル鋼管の
製造工程における内面溶接位置制御方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スパイラル鋼管は、帯鋼を螺旋状に巻き
成形し、隣接する帯鋼端面をサブマージドアーク溶接法
によりシーム溶接して製造する。溶接はまず、内面溶接
を下向きで行い、次いで半ピッチ後外面を下向きで溶接
する。

【０００３】サブマージドアーク溶接ではスパイラル鋼
管製造時の内面溶接位置を直接確認することは不可能で
あり、製造後鋼管を切断し、切断面を検査して溶接位置
の適否を確認している。

【０００４】なお、薄板鋼管では内面溶接後の伝導熱に
よって溶接部の鋼管外面が幅２〜３ｃｍの帯状に赤熱す
る。この帯状の赤熱部を手鏡等によって観察し、その中
心と未溶接の外面シームが一致するようにトーチの位置
を調整することも行われている。

【０００５】しかし、厚肉材（１６ｍｍ以上）では溶接
による熱の管周方向への熱拡散が大きく、外表面が赤熱
するまで温度上昇しないため上記の観察による調整も採
用することができない。従って、トーチを一定位置に固
定して溶接するため大きな溶接外れが発生することがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はスパイラル鋼
管の製造の際に内面溶接トーチ位置が突合せ部に適正に
位置しているか否かを精度よく検出し、トーチの溶接位
置を制御する方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】スパイラル鋼管の製造工
程における内面溶接位置検出技術として、内面溶接位置
の直後に鋼管の外面よりＣＣＤカメラ等を用いて、シー
ム位置と温度分布を同一位置で検出し、シーム位置と温
度ピーク位置より内面溶接位置を精度よく検出する。ま
た、シーム位置と温度ピーク位置に位置ずれがある時、
ずれ量をトーチ駆動系にフィードバックして位置補正す
ることにより溶接位置偏差の少ない内面溶接を可能にす
る。

【０００８】すなわち本発明は、スパイラル鋼管の製造
工程における内面溶接直後の鋼管溶接部外面のシーム位
置と温度分布とを検出し、シーム位置と温度ピーク位置
とが一致するように溶接トーチの位置を制御することを
特徴とするスパイラル鋼管の溶接位置制御方法である。

【０００９】上記方法を確実に実施をすることができる
本発明の装置は、スパイラル鋼管の内面溶接部の外面の
シーム位置を検出するシーム位置検出装置と、同位置の
温度を検出する温度分布検出装置と、温度ピーク位置と
シーム位置との位置ずれ量を演算する演算装置と、位置
ずれがゼロになるように溶接トーチの位置を移動させる
制御装置とを備えたことを特徴とするスパイラル鋼管の
溶接位置制御装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１１】図４はスパイラル鋼管１の製造工程を示す
説明図で、鋼帯１０を螺旋状に巻き鋼帯１０のエッジ２
１、２２をサブマージアーク溶接して接合する。まず、
内面溶接機２３で内側のシーム部を下向き溶接し、半周
後外側のシーム部を外面溶接機２４で下向き溶接し、溶
接線２５を形成する。

【００１２】図１は本発明の制御系統図、図２は制御系
統の説明図、図３はシーム部及び温度分布を検出する部
分を示すもので、スパイラル鋼管の内面溶接直後の裏面
（スパイラル鋼管の外面）の部分斜視図である。図３に
示すように、製造中のスパイラル鋼管１１の内面溶接金
属１２の裏面（スパイラル鋼管の外面）にはシーム部１
３と赤熱部１４がある。このシーム部１３及び赤熱部１
４の部分、すなわち内面溶接トーチ７の内面溶接部の直
後のスパイラル鋼管外面の部分を、図１、図２に示すよ
うに、検出装置３で検出する。低温の場合、ＣＣＤカメ
ラだけでは、検出困難である。位置検出には、ＣＣＤカ
メラ等を用い、温度分布の測定には一次元の走査形温度
計を用いる。走査温度計の測定位置とカメラ視野は同じ
位置をとらえるものとする。

【００１３】検出装置３は検出結果の信号を演算装置４
に送る。演算装置４はシーム画像４１と温度分布画像４
２を重ね合わせてシーム部１４の位置と温度分布のピー
ク位置とのずれを演算する。図２のモニタ４ａはこれを
図示している。制御装置５は演算装置４からの信号に基
づき、トーチ移動装置６を制御し、内面溶接トーチ７を
移動させる。すなわち、演算装置４でシーム位置と温度
ピーク位置を算出し、それぞれＳｏとＳとする。ずれ量
ΔＳ（＝Ｓ−Ｓｏ）を逐次算出し、ΔＳを小さくする方
向へトーチ７を駆動し位置制御を行う。この自動追従に
より溶接部とシーム部とのずれ量が大幅に減少した。

【００１４】演算装置４は画像処理機能を備え、次のよ
うに作動する。

【００１５】（１）ＣＣＤカメラの信号を２分し、検出
エリアからシーム位置（開先位置）を画像処理により算
出する。この場合、Ｓ／Ｎが良ければ生画像を用いても
よい。

【００１６】（２）検出エリアのシームと直交する一断
面の温度分布を放射温度計の原理で検出する。

【００１７】（３）上記（１）（２）のそれぞれの分布
を同一画面に表示する。シーム位置と温度分布のピーク
が一致していれば内面トーチが適正位置にあることにな
る。ずれていれば、ずれに応じた量だけ偏差がゼロにな
る方向へトーチを動かす信号を制御装置５に出力する。

【００１８】溶接金属とシーム部とのずれ量を製品を切
断した鋼管断面から判定した結果を図５（従来例）、図
６（実施例）に示す。従来の偏差（ずれ）分布に比し本
発明による偏差は著しく小さくなった。

【００１９】

【発明の効果】本発明によればスパイラル鋼管の内面溶
接位置がシーム位置に一致するようになり、品質向上に
大きく寄与した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御系統図である。

【図２】制御系統の説明図である。

【図３】本発明の検出部の説明図である。

【図４】スパイラル鋼管製造工程の説明図である。

【図５】従来例の溶接位置ずれの分布を示すグラフであ
る。

【図６】実施例の溶接位置ずれの分布を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ スパイラル鋼管 ２ 溶接部 ３ 検出装置 ４ 演算装置 ５ 制御装置 ６ トーチ移動装置 ７ トーチ １０ 鋼帯 １１ 製造中のスパイラル鋼管 １２ 溶接金属 １３ シーム部 １４ 赤熱部 ２１、２２ エッジ ２３ 内面溶接機 ２４ 外面溶接機 ２５ 溶接線 ４１ シーム画像 ４２ 温度分布画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 9/18 Ｂ２３Ｋ 9/18 Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパイラル鋼管の製造工程における内面
   溶接直後の鋼管溶接部外面のシーム位置と温度分布とを
   検出し、シーム位置と温度ピーク位置とが一致するよう
   に溶接トーチの位置を制御することを特徴とするスパイ
   ラル鋼管の溶接位置制御方法。
2. 【請求項２】 スパイラル鋼管の内面溶接部の外面のシ
   ーム位置を検出するシーム位置検出装置と、同位置の温
   度を検出する温度分布検出装置と、温度ピーク位置とシ
   ーム位置との位置ずれ量を演算する演算装置と、位置ず
   れがゼロになるように溶接トーチの位置を移動させる制
   御装置とを備えたことを特徴とするスパイラル鋼管の溶
   接位置制御装置。