JP2632289B2 - Spiral steel pipe automatic welding method - Google Patents

Spiral steel pipe automatic welding method

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JP2632289B2
JP2632289B2 JP33876593A JP33876593A JP2632289B2 JP 2632289 B2 JP2632289 B2 JP 2632289B2 JP 33876593 A JP33876593 A JP 33876593A JP 33876593 A JP33876593 A JP 33876593A JP 2632289 B2 JP2632289 B2 JP 2632289B2
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spiral steel
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春雄 向江
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスパイラル鋼管の溶接方
法に関し、さらに詳しくはそれを自動化した改良方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for welding a spiral steel pipe, and more particularly to an improved method for automating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパイラル鋼管の製造工程は図4に示す
ように、工程の入り口に平板状で送給される材料(PL)は
次段で多数のロールによって管状に成形され、鋼管に成
形された部分(PT)は管軸を回転中心として自転しながら
図中左方向に生産されて行く。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, in a manufacturing process of a spiral steel pipe, a material (PL) fed in a flat plate shape at the entrance of the process is formed into a tubular shape by a number of rolls at the next stage and formed into a steel pipe. The part (PT) is produced in the left direction in the figure while rotating around the tube axis.

【0003】上記工程において、平板から管状に曲げら
れて再び平板部と接合する部分が第1の溶接部(A)とさ
れ、例えばERW溶接(高周波抵抗溶接)が施される。
上記溶接線(=接合線)が鋼管の自転によって管の天の
部分に至る場所が第2の溶接部(B)とされ、ここでは外
面溶接が施される。更に、上記溶接線が鋼管の自転によ
って管の地の部分に至る場所が第3の溶接部とされ、こ
こでは内面溶接が行われる。
In the above process, a portion bent from a flat plate into a tube and joined to the flat plate portion again is a first welded portion (A), for example, ERW welding (high frequency resistance welding) is performed.
The location where the welding line (= joining line) reaches the top portion of the steel tube by the rotation of the steel tube is defined as a second welded portion (B), where the outer surface is welded. Further, a place where the welding line reaches the ground portion of the pipe by the rotation of the steel pipe is defined as a third welded part, in which inner surface welding is performed.

【0004】送給される平板状材料の幅は完全に一定で
はないので、第1溶接部(A)の接合部分のギャップが変
動することとなる。このギャップの変動は溶接に悪影響
を与えるので、ギャップを一定にするための制御が必要
不可欠となる。
Since the width of the flat plate material to be fed is not completely constant, the gap at the joint of the first welded portion (A) varies. Since the change in the gap adversely affects the welding, control for keeping the gap constant is indispensable.

【0005】上記制御は、鋼管に成形された部分全体を
第1溶接部(A)の近傍を中心として旋回させることに
より、成形角(平板部の送給方法と、成形された鋼管部
の管軸と直交する面とのなす角度をいう)を僅かに変化
させてギャップ間隔を一定にするものであって、これは
通常ギャップコントロールと呼ばれている。
[0005] The above control is performed by turning the entire portion formed on the steel pipe around the vicinity of the first welded portion (A) so that the forming angle (the feeding method of the flat plate portion , the formed steel pipe portion,
( Referred to as the angle formed by a plane perpendicular to the tube axis ) to make the gap interval constant, and this is usually called gap control.

【0006】ところで、上記第3溶接部では鋼管内での
溶接作業となるのでこの鋼管内に内面溶接装置(4a)
を設置して行われるが、人の入るスペースが無いので、
溶接トーチ(43a)が溶接線を辿って行く倣い方法が
採用されている。上記倣い方法は、内面溶接の部分にT
Vカメラ(44a)をセットし、このカメラで撮影され
た映像を見ながら操作員が手動で溶接トーチ(43a)
の位置決めを行うものであるが、上記ギャップコントロ
ールが作動すると鋼管の位置が変化するため、TVカメ
ラ側から見ると溶接線が故意に大きく変動させられるこ
ととなる。従って、このような状況下での手動による溶
接は困難を極め、精度良く溶接線を追従して行くことは
不可能であり、この溶接部での溶接の自動化が望まれて
いた。
Incidentally, since the welding operation is performed in a steel pipe at the third welded portion, an inner surface welding device (4a) is installed in the steel pipe.
Is set up, but since there is no space for people to enter,
A copying method in which the welding torch (43a) follows the welding line is employed. The above copying method uses T
The operator manually sets the welding torch (43a) while setting the V camera (44a) and watching the video taken by this camera.
The gap control described above is performed.
When the tool is operated, the position of the steel pipe changes, so that the welding line is intentionally largely changed when viewed from the TV camera side. Therefore, manual welding in such a situation is extremely difficult, and it is impossible to accurately follow a welding line, and automation of welding at this welded portion has been desired.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の解決し
ようとする課題は、前記内面溶接を精度良好な自動倣い
とし、優良なスパイラル鋼管を生産することができるス
パイラル鋼管自動溶接方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic spiral steel pipe welding method capable of producing an excellent spiral steel pipe by assuming the inner surface welding to be an accurate automatic copying. It is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かくして本願『請求項
1』にかかる発明によれば、『平板状で送給される鋼板
(PL)を曲げて端縁同志を接合すると共にその接合部のギ
ャップが一定となるように成形角(θ)を制御しながら溶
接し、その接合線に沿って外面溶接した後内面溶接して
スパイラル鋼管を製造する方法であって、成形直前の平
板状の鋼板(PL)にその端縁(p)から一定距離(a)を隔てた
位置に基準線(21)を引いておき、内面溶接時に、溶接ト
ーチ(43)及びTVカメラ(44)が一定の間隔を保持して取
付けられかつ成形されたスパイラル鋼管部(PT)の管軸(P
x)に沿って前後動可能に該鋼管部内に挿入された内面溶
接手段(4)の上記TVカメラ(44)にて上記基準線(21)を
撮影し、基準線を含む映像信号から画面内での基準線の
位置(D1)を検出し、画面内に予め定められた基準線位置
目標値(D0)に上記検出位置(D1)を一致させるように内面
溶接手段(4)を前後動して、溶接トーチ(43)が接合線を
辿るよう制御することからなり、所定の成形角(θ)下で
の基準線位置目標値(D0)を、ギャップ制御時の成形角の
変化(△L)に基づいて補正し、この補正された基準線
位置目標値(D0a)に上記検出位置(D1)を一致させること
を特徴とするスパイラル鋼管自動溶接方法』が提供され
る。
According to the invention of claim 1 of the present application, "a steel sheet fed in a flat shape"
(PL) is bent, the edges are joined together, and the welding is performed while controlling the forming angle (θ) so that the gap at the joint is constant.The outer surface is welded along the joining line, and then the inner surface is welded. A method for manufacturing a spiral steel pipe, in which a reference line (21) is drawn on a flat steel plate (PL) immediately before forming at a position separated from the edge (p) by a certain distance (a), and the inner surface is welded. Occasionally, a welding torch (43) and a TV camera (44) are mounted at a fixed interval and the pipe shaft (P) of a formed spiral steel pipe (PT) is formed.
The reference line (21) is photographed by the TV camera (44) of the inner surface welding means (4) inserted into the steel pipe portion so as to be able to move back and forth along the x), and the image is displayed on the screen from a video signal including the reference line. The position of the reference line at (D 1 ) is detected, and the inner surface welding means (4) is adjusted so that the detected position (D 1 ) matches the predetermined reference line position target value (D 0 ) in the screen. The welding torch (43) moves back and forth so as to follow the joining line, and a reference line position target value (D 0 ) under a predetermined forming angle (θ) is set to the forming angle of the gap control. And automatically correcting the detected position (D 1 ) with the corrected reference line position target value (D 0 a) based on the change (ΔL). You.

【0009】本発明の自動溶接方法において、成形直前
に平板状鋼板(PL)に引かれる基準線(21)は、その平板状
鋼板(PL)の端縁(p)から一定の距離(a)を保持したもので
あり、従って端縁の形状がそのまま転写されたものとな
る。上記一定距離(a)は、後述する内面溶接手段(4)にお
ける溶接トーチ(43)とTVカメラ(44)との間隔に基づい
て設定されることが好ましい。上記基準線(21)は白線で
あることがTV画面上での判別しやすさの点から好まし
いが、別段これに限定されない。
In the automatic welding method according to the present invention, the reference line (21) drawn on the flat plate (PL) immediately before forming is a predetermined distance (a) from the edge (p) of the flat plate (PL). Therefore, the shape of the edge is transferred as it is. Preferably, the fixed distance (a) is set based on the distance between the welding torch (43) and the TV camera (44) in the inner surface welding means (4) described later. The reference line (21) is preferably a white line from the viewpoint of easy recognition on the TV screen, but is not particularly limited thereto.

【0010】本発明の自動溶接方法において、成形され
たスパイラル鋼管部(PT)内の内面溶接以外の溶接、すな
わち平板状鋼板(PL)の端縁同志を接合する溶接及びその
接合線の外面溶接に関しては、いずれも当該分野で公知
の方法が用いられる。本発明の自動溶接方法において、
上記内面溶接は、いわゆる自動倣いの構成とされる。上
記自動倣いは、例えば、溶接トーチ(43)及びTVカメラ
(44)が一定の間隔を保持して取付けられかつ成形された
スパイラル鋼管部(PT)の管軸(Px)に沿って前後動可能に
該鋼管部(PT)内に挿入された内面溶接手段(4)と、入力
信号に基づいて内面溶接手段(4)を所定の距離前後動さ
せる内面溶接手段駆動部(6)と、TVカメラ(44)により
撮影された基準線(21)のTV画面内における位置を検出
し、この検出位置(D1)をTV画面内に予め設定された所
定位置(D0)と比較し、上記検出位置(D1)を上記所定位置
に一致させるように内面溶接手段駆動部(6)に信号出力
する制御部(5)とから構成することができる。
In the automatic welding method according to the present invention, welding other than the inner surface welding in the formed spiral steel pipe (PT), that is, welding for joining the edges of the flat steel plate (PL) and outer welding of the joining line thereof For any of the methods, a method known in the art is used. In the automatic welding method of the present invention,
The inner surface welding has a so-called automatic copying configuration. The automatic profiling is performed, for example, by using a welding torch (43) and a TV camera.
An inner surface welding means (44) which is attached at a constant interval and is inserted into the formed spiral steel pipe (PT) so as to be able to move back and forth along the pipe axis (Px) of the pipe (PT). (4), an inner surface welding means driving unit (6) for moving the inner surface welding means (4) back and forth by a predetermined distance based on an input signal, and a TV screen of a reference line (21) taken by a TV camera (44). , The detected position (D 1 ) is compared with a predetermined position (D 0 ) preset in the TV screen, and the inner surface is adjusted so that the detected position (D 1 ) coincides with the predetermined position. And a control unit (5) for outputting a signal to the welding means driving unit (6).

【0011】上記内面溶接手段駆動部(6)は、主とし
て、信号入力部を有し所定の順序で信号出力し得る信号
処理部(61)と、該信号処理部(61)からの出力信号に基づ
いて内面溶接手段(4)を所定距離移動させる駆動機構と
から構成される。この駆動機構は例えば油圧サーボ機構
とすることが好ましいが、別段これに限定されない。
The inner surface welding means driving section (6) mainly includes a signal processing section (61) having a signal input section and capable of outputting signals in a predetermined order, and an output signal from the signal processing section (61). And a drive mechanism for moving the inner surface welding means (4) by a predetermined distance based on this. This drive mechanism is preferably, for example, a hydraulic servo mechanism, but is not limited to this.

【0012】上記制御部(5)は、例えば、所定の成形角
の鋼管内面の予め設定された位置において溶接トーチ(4
3)が接合線上に位置したときの基準線(21)を撮影してそ
の基準線のTV画面における位置を基準線位置目標値(D
0)と設定できるサンプルホールド(52)と、ギャップ制御
時の成形角の変化に基づく基準線位置目標値(D0)の変動
量を算出して上記基準線位置目標値(D0)を補正する補正
手段(53)と、基準線を含む映像信号からTV画面内での
基準線の位置(D1)を画像処理方式によって算出する基準
線位置算出手段(51)と、該算出手段により算出される位
置(D1)を上記基準線位置目標値(D0)又は補正された基準
線位置目標値(D0a)と比較して前記内面溶接手段駆動部
(6)に信号出力する比較手段(54)とから構成することが
できる。
The control unit (5) is, for example, a welding torch (4) at a predetermined position on the inner surface of a steel pipe having a predetermined forming angle.
3) When the reference line (21) is located on the joining line, the position of the reference line on the TV screen is taken as a reference line position target value (D
0) and the sample-and-hold which can be set (52), the reference line position target value to calculate the amount of change of the reference line position target value based on a change of the forming angle at the time of gap control (D 0) and (D 0) Correction Correction means (53), reference line position calculation means (51) for calculating the position (D 1 ) of the reference line in the TV screen from the video signal including the reference line by an image processing method, and calculation by the calculation means is the position (D 1) the reference line position target value (D 0) or the corrected reference line position target value (D 0 a) compared to the said inner surface welding means driving unit
And (6) a comparison means (54) for outputting a signal.

【0013】上記補正手段(53)に入力される変動量
の算出については、成形角の変化を例えばスパイラル鋼
管部(PT)を載せたフレーム(3)の位置変化として
検出し、この検出値に基づいて成形角(θ)をパラメー
タとする補正式を案出し、この補正式に基づいて算出す
ることができる。上記補正式については、後述する実施
例の記載が参照される。
With respect to the calculation of the variation input to the correction means ( 53 ), a change in the forming angle is detected as, for example, a change in the position of the frame (3) on which the spiral steel pipe (PT) is mounted, and the detected value is calculated. A correction formula using the forming angle (θ) as a parameter can be devised based on the correction formula, and can be calculated based on the correction formula. For the above-mentioned correction formula, reference is made to the description of the embodiment described later.

【0014】[0014]

【作用】本願『請求項1』にかかる発明によれば、成形
されたスパイラル鋼管部(PT)の内面溶接時において、T
Vカメラ(44)にて撮影された基準線(21)がTV画面にお
いてその位置(D1)が検出され、その検出位置(D1)が、T
V画面内に所定の成形角(θ)下で予め定められた基準線
位置目標値(D0)と比較されるが、それに先立って基準線
位置目標値(D0)はギャップ制御による成形角の変化に基
づく変動分が補正され、この補正された基準線位置目標
値(D0a)に上記検出位置(D1)が一致するように内面溶接
手段(4)が駆動制御され、溶接トーチ(43)が接合線上に
位置することとなる。
According to the invention of claim 1 of the present application, at the time of welding the inner surface of the formed spiral steel pipe (PT),
The position (D 1 ) of the reference line (21) photographed by the V camera (44) is detected on the TV screen, and the detected position (D 1 ) is
It is compared with a predetermined reference line position target value (D 0 ) under a predetermined forming angle (θ) in the V screen. Prior to that, the reference line position target value (D 0 ) is variation based on the change in the correction, the corrected reference line position target value (D 0 a) to the detection position (D 1) of the inner surface welding means to match (4) is driven and controlled, the welding torch (43) is located on the joining line.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。 実施例1 図1は本発明のスパイラル鋼管自動溶接方法を実施する
自動倣い装置の一例を含む概略構成図、図2は図1の自
動倣い装置の概略ブロック図である。これらの図は、主
として内面溶接に関する構成を中心にした自動倣い装置
(1)を示しており、内面溶接に関する構成を除いた部分
すなわち平板状鋼板の送給装置、鋼管部への成形装置、
第1溶接部(A)における溶接装置、第2溶接部(B)におけ
る溶接装置等は従来例と同様であるため、これらについ
ての図示又は説明は省略してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto. Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic configuration diagram including an example of an automatic copying apparatus for performing the spiral steel pipe automatic welding method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of the automatic copying apparatus of FIG. These figures show an automatic copying machine that mainly focuses on the configuration related to inner surface welding.
(1) shows, the portion excluding the configuration relating to the inner surface welding, namely, a feeding device for a flat steel plate, a forming device for forming a steel pipe portion,
The welding device at the first welding portion (A), the welding device at the second welding portion (B), and the like are the same as those in the conventional example, and therefore, illustration or description thereof is omitted.

【0016】上記自動倣い装置(1)は、白線引き装置
(2)、ギャップコントロールフレーム(3)、内面溶接機
(4)、自動倣い制御部(5)、内面溶接機駆動部(6)から主
として構成されている。
The automatic copying apparatus (1) is a white line drawing apparatus.
(2), gap control frame (3), inner surface welding machine
(4) It is mainly composed of an automatic copying control section (5) and an inner surface welding machine driving section (6).

【0017】白線引き装置(2)は、成形直前の平板状鋼
板(PL)に白線(21)を引くもので、平板状鋼板(PL)の端縁
(p)から一定の間隔(a)を保持して白線を引くよう構成さ
れている。
The white line drawing device (2) draws a white line (21) on the plate steel plate (PL) immediately before forming, and the edge of the plate steel plate (PL) is formed.
It is configured to draw a white line while keeping a constant interval (a) from (p).

【0018】ギャップコントロールフレーム(3)は、
成形されたスパイラル鋼管部(PT)をその管軸(P
x)を中心として自転可能に支持し、かつ第1溶接部
(A)の近傍の定点(P)を中心としてスパイラル鋼
管部(PT)を旋回可能に支持できるように構成されて
いる。上記ギャップコントロールフレーム(3)の所定
部位には位置センサ(31)が取付けられており、この
位置センサ(31)はギャップコントロールフレーム
(3)が旋回したときのベース変位量を検出することが
できる。なお、本実施例において、“ベース”とは鋼管
部を支持する基部という意味でギャップコントロールフ
レームを意味し、“ベース位置”とは例えば成形角がθ
のときのベースすなわちギャップコントロールフレーム
の位置というように任意に設定できるものであり、さら
に“ベース変位量”とは上記位置センサ(31)により
検出れるベース位置からのずれ量で例えば成形角θか
らのずれ角φをもって表すことができる。上記ベース変
位量は後述する数式により説明するが、本実施例におい
ては、説明を簡単にするために成形角θ及びずれ角φ
は、第1及び第2の溶接点並びに鋼管部(PT)の管軸
を含む面と直交する水平面に投影したときの角度を採用
するものとする。
The gap control frame (3)
The formed spiral steel pipe (PT) is inserted into its pipe shaft (P
It is configured to be rotatable about x) and to be able to pivotally support the spiral steel pipe (PT) about a fixed point (P 0 ) near the first welded portion (A). A position sensor (31) is attached to a predetermined portion of the gap control frame (3), and the position sensor (31) can detect a base displacement amount when the gap control frame (3) turns. . In this embodiment, the “base” is a steel pipe.
Gap control flange in the sense of the base that supports the
Means the frame, and the “base position” means, for example, that the forming angle is θ
The base when the gap control frame
Can be set arbitrarily, such as the position of
The “base displacement” is determined by the position sensor (31).
The amount of deviation from the detected base position, for example, the molding angle θ
Can be represented by the deviation angle φ. The base displacement amount will be described using a mathematical expression described later, but in the present embodiment,
In order to simplify the explanation, the forming angle θ and the deviation angle φ
Are the first and second welding points and the pipe axis of the steel pipe section (PT).
Adopts the angle when projected on a horizontal plane orthogonal to the plane containing
It shall be.

【0019】内面溶接機(4)は、スパイラル鋼管部(PT)
内に挿入されかつスパイラル鋼管部(PT)と非接触状態で
支持された棒状の内面溶接主材(41)と、この内面溶接主
材(41)を往復動させる油圧シリンダー(42)と、上記内面
溶接主材(41)の先端に取付けられた溶接トーチ(43)と、
この溶接トーチ(43)から所定の間隔を隔てて上記主材(4
1)に取付けられたTVカメラ(44)とから主として構成さ
れている。なお、上記内面溶接主材(41)にも位置センサ
ー(45)が取付けられている。
The inner surface welding machine (4) is a spiral steel pipe (PT)
A rod-shaped inner surface welding main material (41) inserted in and supported in a non-contact state with the spiral steel pipe portion (PT), a hydraulic cylinder (42) for reciprocating the inner surface welding main material (41), and A welding torch (43) attached to the tip of the inner surface welding main material (41),
At a predetermined distance from the welding torch (43), the main material (4
It mainly comprises a TV camera (44) attached to 1). Note that a position sensor (45) is also attached to the inner surface welding main material (41).

【0020】自動倣い制御部(5)は、上記TVカメラ(4
4)にて撮影された映像信号を受信するTV画面を有し、
白線を含む映像信号からTV画面内での白線位置を算出
する画像処理手段(51)と、ギャップコントロールフレー
ム(3)の任意のベース位置(例えば成形角=θのとき)
において、溶接トーチ(43)が接合線上に位置したときの
TV画面内における白線の位置を白線位置目標値(D0)と
設定するためのサンプルホールド手段(52)、ギャップコ
ントロールフレーム(3)が駆動されてベース位置が変化
したとき、このベース変位量に基づいて白線位置目標値
の変動量(△L)を演算しかつ補正する補正手段(53)、
画像処理手段(51)により算出された白線位置(D1)と補正
手段(53)によって補正された白線位置目標値(D0a)とを
比較してその差を“ずれ量”として信号出力する比較手
段(54)とから主として構成されている。なお、(55)は手
動による補正手段、(56)は手動ボタンである。
The automatic copying control unit (5) is provided with the TV camera (4).
4) having a TV screen for receiving the video signal captured in 4),
Image processing means (51) for calculating a white line position in a TV screen from a video signal including a white line, and an arbitrary base position of the gap control frame (3) (for example, when the forming angle = θ)
Sample holding means (52) for setting the position of the white line on the TV screen when the welding torch (43) is positioned on the joining line as the white line position target value (D 0 ), and the gap control frame (3). Correction means (53) for calculating and correcting a variation amount (△ L) of the white line position target value based on the base displacement amount when the base position is changed by driving;
The white line position (D 1 ) calculated by the image processing means (51) is compared with the white line position target value (D 0 a) corrected by the correction means (53), and the difference is output as a “displacement amount”. And comparing means (54). (55) is a manual correction means, and (56) is a manual button.

【0021】上記補正手段(53)における変動量(△
L)の演算方法について図3を参照して説明する。ギャ
ップコントロールフレーム(3)の旋回中心(P)と
成形中心〔=第1の溶接点〕(A)との距離(D)、ス
パイラルピッチ(P)、ギャップコントロールフレーム
(3)における旋回中心(P)から位置センサ(3
1)までの距離(Ls)が、同図に示される関係にある
とき、位置センサ(31)で検出される変位量(B
とピッチ点での変位量(B)との関係は、 B=(P−D) ・B/Ls … として得られる。なお、ピッチ点とは以下のことを意味
する。すなわち、平板から管状に曲げられて再び平板部
と接合する第1の溶接部(A)、この溶接部が鋼管製造
につれて自転しながら管の天の部分に至る場所を、外面
溶接される第2の溶接部、この後、さらに自転しながら
再び管の地の部分に至る場所を、内面溶接される第3の
溶接部としたとき、第1と第3の溶接部は、管が丁度1
回転自転した位置関係となっている。従って、この自転
1回転に相当する管軸方向の長さを1ピッチと呼び、ピ
ッチ点とは1ピッチ離れた点を指すものとする。従って
第1溶接点からのピッチ点は第3の溶接点を意味するこ
ととなる。ピッチ点でのスパイラル鋼管部の変位量(B
)は、 B=k・B … (kは比例定数である。すなわちギャップコントロール
フレームが変位しても、その上に乗っている製造中の鋼
管部の変位量は、ベースの変位量におよそ比例するもの
の、ベースと全く同じ量だけ変位するものではない。従
ってこのときの2種の変位量相互の比例係数を意味して
いる。)と表すことができる。また、成形角の変位量
(φ)は、φ=B/P と表すことができる。従っ
て、、より、 φ={k・(P−D)}・B/{P・Ls} となる。一方、TV画面におけるギャップコントロール
に伴う変動を含めた白線位置を表す関数f(φ)は以下
のように与えられる。まず、鋼管部の管軸に沿ってトー
チセンタの移動軸と検出センタの移動軸とがあり、これ
らの軸は機械上の理由によりオフセットが生じている。
両センタの移動 軸の間隔をOC・cosθと定義する。
(ここでOCはTVカメラの検出点から管軸に平行に延
ばした線分と溶接線との交点と溶接点との距離を表し、
θはベース位置での成形角を表している。)このOC・
cosθは、実用的観点から第1次近似として、成形角
の変化に拘わらず一定とする。また溶接線と白線とは管
軸と直交する面とそれぞれ成形角θを成して存在し、両
線の間隔をaと定義すると、溶接点と検出点との管軸方
向の間隔X は、 =a/cosθ−OC*cosθ*tanθ で表される。ここで、成形角がギャップコントロールで
(θ+φ)に変化したとすると、このときの溶接点と検
出点との管軸方向の間隔X ′は次式で表される。 ′=a/cos(θ+φ)−OC*cos(θ+φ)*tan(θ+φ) このように、ギャップコントロールにより成形角が変化
すると、溶接点と検出点との管軸方向の間隔X も変化
するので、検出点を辿っているだけでは、溶接トーチが
溶接点を辿れないという状況となる。そこで、ギャップ
コントロールにより成形角が変化した場合、本来の検出
点の位置から検出点と溶接点の管軸方向の間隔X の変
化を補正した地点で倣いを実行することが必要となる。
従って補正された白線位置を表す関数f(φ)は、 f(φ)= ′−X a/cos(θ+φ) − a/cos(θ) − OC・cos(θ)・{tan(θ+φ)−tan(θ)}で表されることとなる。結局、 ギャップコントロールに
よる白線位置目標値の変動量(△L)は、 △L=f(φ)−f(φ0) ただし、f(φ0)はサンプルホールド時(=成形角θ
のとき)のf(φ)を示す。となり、演算式が与えられ
ることとなる。
The amount of variation (△) in the correction means (53)
The calculation method of L) will be described with reference to FIG. Distance (D) between spiral center (P 0 ) of gap control frame (3) and forming center [= first welding point] (A), spiral pitch (P), center of pivot in gap control frame (3) ( P 0 ) to the position sensor (3
When the distance (Ls) to 1) is in the relationship shown in the figure, the displacement amount (B S ) detected by the position sensor (31)
And the displacement amount at the pitch point (B B ) is obtained as B B = (P−D) · B S / Ls. In addition, the pitch point means the following
I do. In other words, it is bent from a flat plate to a tubular
Welded part (A) to be joined with steel pipe manufacturing
The area that reaches the top of the tube while rotating
The second weld to be welded, after which, while rotating further
Again, the third to be welded internally, to the bottom of the pipe
Assuming that the first and third welds are just one pipe,
It is in a positional relationship of rotation and rotation. Therefore, this rotation
The length in the pipe axis direction corresponding to one rotation is called one pitch,
The touch point indicates a point separated by one pitch. Therefore
The pitch point from the first welding point means the third welding point.
And Displacement of spiral steel pipe at pitch point (B
P) is, B P = k · B B ... (k is a proportionality constant. That gap control
Even if the frame is displaced, the steel being manufactured on it
The displacement of the tube is approximately proportional to the displacement of the base
However, the displacement is not exactly the same as that of the base. Obedience
Means the proportional coefficient of the two types of displacement at this time
I have. )It can be expressed as. The displacement (φ) of the forming angle can be expressed as φ = B P / P. Therefore than ,,, phi = the {k · (P-D) } · B S / {P · Ls}. On the other hand, the function f (φ) representing the position of the white line including the fluctuation accompanying the gap control on the TV screen is as follows.
Is given as First, toe along the pipe axis of the steel pipe section.
There is a movement axis of the center and a movement axis of the detection center.
These axes are offset for mechanical reasons.
The interval between the moving axes of both centers is defined as OC · cos θ.
(Here, OC extends parallel to the tube axis from the detection point of the TV camera.
The distance between the intersection of the extended line and the welding line and the welding point,
θ represents the forming angle at the base position. ) This OC
cos θ is, as a first approximation, from a practical viewpoint, the forming angle
Is constant regardless of the change of. The welding line and the white line are pipes
Exist at a forming angle θ with the plane perpendicular to the axis.
If the line interval is defined as a, the pipe axis direction between the welding point and the detection point
The direction interval X 0 is represented by X 0 = a / cos θ−OC * cos θ * tan θ . Here, the molding angle is controlled by the gap
(Θ + φ), the welding point at this time and the inspection
The distance X 0 ′ in the pipe axis direction from the output point is expressed by the following equation. X 0 ′ = a / cos (θ + φ) −OC * cos (θ + φ) * tan (θ + φ) Thus, the molding angle is changed by the gap control.
Then, even variation interval X 0 of the tube axis direction between the detection point and the weld point
Therefore, just following the detection point will make the welding torch
The situation is that the welding point cannot be traced. So the gap
If the molding angle is changed by the control, the original detection
Varying the position of the point in the tube axis direction of detection points and welding points distance X 0
It is necessary to perform copying at a point where the conversion is corrected.
Therefore, the function f (φ) representing the corrected white line position is f (φ) = X 0 ′ −X 0 = a / cos (θ + φ) −a / cos (θ) −OC · cos (θ) ·) tan (Θ + φ) −tan (θ)} . After all, the variation amount (ΔL) of the white line position target value by the gap control is ΔL = f (φ) −f (φ0) where f (φ0) is at the time of sample hold (= forming angle θ).
F) in the case of And an arithmetic expression is given.

【0022】内面溶接機駆動部(6)は、前記比較手段(5
4)に接続されるシーケンサ(61)と、シーケンサ(61)から
の出力を増幅するアンプ(62)と、このアンプ(62)からの
出力に基づいて作動されかつ油圧シリンダ(42)への油量
を調節する油圧弁(63)と、前記内面溶接主材(41)に取付
けた位置センサー(45)により検出されるデータをシーケ
ンサ(61)にフィードバックして油圧シリンダ(42)の駆動
量を調節する油圧サーボ機構(6A)とから構成されてい
る。
The inner welding machine driving section (6) is provided with the comparing means (5).
4) connected to the sequencer (61), an amplifier (62) for amplifying the output from the sequencer (61), and an oil operated to the hydraulic cylinder (42) based on the output from the amplifier (62). The hydraulic valve (63) for adjusting the amount and the data detected by the position sensor (45) attached to the inner surface welding main material (41) are fed back to the sequencer (61) to adjust the driving amount of the hydraulic cylinder (42). And a hydraulic servo mechanism (6A) for adjustment.

【0023】以上のように構成された自動倣い装置(1)
の作動について説明する。まず、ギャップコントロール
フレーム(3)の作動前に、該フレーム位置をベース位置
(このときの成形角=θ)とし、この状態で接合線上に
溶接トーチ(43)を位置させ、このときTVカメラ(44)に
て白線を撮影し、自動倣い制御部(1)のサンプルホール
ド手段(52)を作動させて、TVカメラ(44)からの白線を
含む映像信号を画像処理してTV画面内での白線位置を
算出する。この算出値を白線位置目標値(D0)とする。以
後、順次撮影される白線位置の映像信号に基づいて算出
されるTV画面における白線検出位置(D1)が自動倣い制
御部(5)に出力されて上記白線位置目標値(D0)と比較さ
れ、その差が内面溶接機駆動部(6)のシーケンサ(61)に
出力されて、油圧サーボ機構を介して内面溶接機(4)の
溶接トーチ(43)が接合線を辿るように制御される。
The automatic copying apparatus (1) configured as described above.
The operation of will be described. First, before the operation of the gap control frame (3), the frame position is set to the base position (the forming angle at this time = θ), and in this state, the welding torch (43) is positioned on the joining line. In step 44), a white line is photographed, and the sample and hold means (52) of the automatic scanning control unit (1) is operated to process an image signal containing the white line from the TV camera (44) to perform image processing on the TV screen. Calculate the white line position. This calculated value is set as a white line position target value (D 0 ). Thereafter, the white line detection position (D 1 ) on the TV screen calculated based on the video signal of the white line position sequentially shot is output to the automatic copying control unit (5) and compared with the white line position target value (D 0 ). The difference is output to the sequencer (61) of the inner welding machine drive section (6), and the welding torch (43) of the inner welding machine (4) is controlled to follow the joining line via the hydraulic servo mechanism. You.

【0024】一方、ギャップコントロールを作動させた
ときフレーム(3)の位置変動が生じて成形角が変動し、
上記設定した白線位置目標値(D0)自身が変動させられる
こととなる。この場合、まず自動倣い制御部(5)の補正
手段(53)が作動し、白線位置目標値(D0)の変動量(△
L)が上記のごとく演算される。次いで、得られた変動
量(△L)により白線位置目標値が補正されて、この補
正白線位置目標値(D0a)に対して、白線検出位置(D1)が
合わさるように、上記と同様に自動倣い制御部(5)が内
面溶接機駆動部(6)に作動を指令し、これによって内面
溶接機(4)の溶接トーチ(43)が接合線を辿ることができ
る。
On the other hand, when the gap control is operated, the position of the frame (3) fluctuates and the forming angle fluctuates.
The set white line position target value (D 0 ) itself is changed. In this case, first, the correction means (53) of the automatic copying control unit (5) is operated, and the variation amount (△) of the white line position target value (D 0 ) is obtained.
L) is calculated as described above. Next, the white line position target value is corrected based on the obtained fluctuation amount (ΔL), and the above-described correction is performed so that the white line detection position (D 1 ) matches the corrected white line position target value (D 0 a). Similarly, the automatic copying control unit (5) instructs the inner surface welding machine drive unit (6) to operate, whereby the welding torch (43) of the inner surface welding machine (4) can follow the joining line.

【0025】なお、フレーム(3)に設けられた位置セン
サー(31)により検出される位置変位量を、シーケンサ(6
1)にフィードフォワード量として入力することにより、
瞬間的な追従を実行することができるので好ましい。
The position displacement amount detected by the position sensor (31) provided on the frame (3) is determined by the sequencer (6).
By inputting the feed forward amount in 1),
This is preferable because instantaneous following can be performed.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、スパイラル鋼管の内面
溶接に関して、精度良好な自動倣い方式とすることがで
き、優良なスパイラル鋼管を効率良く量産することがで
きる。また、スパイラル鋼管製造時の溶接工程すなわち
第1溶接、第2溶接(外面溶接)及び第3溶接(内面溶
接)がすべて自動に行えるので、手動による溶接工程を
含まず溶接工程の管理が容易になり、均一な品質のスパ
イラル鋼管を製造することができる。
According to the present invention, it is possible to use an automatic copying method with good accuracy for the inner surface welding of a spiral steel pipe, and to efficiently mass-produce an excellent spiral steel pipe. In addition, since the welding process at the time of manufacturing the spiral steel pipe, that is, the first welding, the second welding (outer surface welding) and the third welding (inner surface welding) can all be performed automatically, the welding process can be easily managed without including the manual welding process. Thus, a spiral steel pipe of uniform quality can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のスパイラル鋼管自動溶接方法を実施す
る自動倣い装置の一例の要部概略構成図
FIG. 1 is a schematic diagram of an essential part of an example of an automatic copying apparatus for implementing a spiral steel pipe automatic welding method according to the present invention.

【図2】図1の自動倣い装置の概略ブロック図FIG. 2 is a schematic block diagram of the automatic copying apparatus of FIG. 1;

【図3】ギャップコントロールに基づく補正値の演算方
法を説明するためのギャップコントロールフレームを中
心とする相対位置関係図
FIG. 3 is a relative positional relationship centered on a gap control frame for explaining a method of calculating a correction value based on gap control.

【図4】従来例のスパイラル鋼管自動溶接方法を説明す
る要部概略図
FIG. 4 is a schematic view of a main part for explaining a conventional spiral steel pipe automatic welding method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)…自動倣い装置 (2)…白線引
き装置 (3)…ギャップコントロールフレーム (4)…内面
溶接機 (5)…自動倣い制御部 (6)…内面溶
接機駆動部 (21)…白線 (31)…位置セ
ンサー (41)…内面溶接主材 (42)…油圧シ
リンダー (43)…溶接トーチ (44)…TVカ
メラ (45)…位置センサー (51)…画像処
理手段 (52)…サンプルホールド手段 (53)…補正手
段 (54)…比較手段 (61)…シーケ
ンサ (62)…アンプ (63)…油圧弁 (PL)…平板状鋼板 (PT)…スパイ
ラル鋼管部 (Px)…管軸 (p)…平板状
鋼板の端縁
(1)… Automatic copying machine (2)… White line drawing device (3)… Gap control frame (4)… Inner welding machine (5)… Automatic copying control unit (6)… Inner welding machine drive unit (21)… White line (31)… Position sensor (41)… Main material of inner surface welding (42)… Hydraulic cylinder (43)… Welding torch (44)… TV camera (45)… Position sensor (51)… Image processing means (52)… Sample Holding means (53)… Correction means (54)… Comparing means (61)… Sequencer (62)… Amplifier (63)… Hydraulic valve (PL)… Sheet steel plate (PT)… Spiral steel pipe (Px)… Pipe shaft (p): Edge of flat steel plate

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平板状で送給される鋼板を曲げて
端縁同志を接合すると共にその接合部のギャップが一定
となるように成形角を制御しながら溶接し、その接合線
に沿って外面溶接した後内面溶接してスパイラル鋼管を
製造する方法であって、 成形直前の平板状の鋼板にその端縁から一定距離隔てた
位置に基準線を引いておき、内面溶接時に、溶接トーチ
及びTVカメラが一定の間隔を保持して取付けられかつ
成形されたスパイラル鋼管部の管軸に沿って前後動可能
に該鋼管部内に挿入された内面溶接手段の上記TVカメ
ラにて上記基準線を撮影し、基準線を含む映像信号から
画面内での基準線の位置を検出し、画面内に予め定めら
れた基準線位置目標値に上記検出位置を一致させるよう
に内面溶接手段を前後動して、溶接トーチが接合線を辿
るよう制御することからなり、 所定の成形角下での基準線位置目標値を、ギャップ制御
時の成形角の変化に基づいて補正し、この補正された基
準線位置目標値に上記検出位置を一致させることを特徴
とするスパイラル鋼管自動溶接方法。
1. A steel plate fed in a flat plate shape is bent to join the edges together, and welding is performed while controlling a forming angle so that a gap of the joining portion is constant, and an outer surface is formed along the joining line. A method of manufacturing a spiral steel pipe by welding and then welding an inner surface thereof, wherein a reference line is drawn at a predetermined distance from an edge of a flat steel plate immediately before forming, and a welding torch and a TV are used at the time of inner surface welding. A camera is attached at a fixed interval, and the reference line is photographed by the TV camera of the inner surface welding means inserted into the formed steel pipe part so as to be able to move back and forth along the pipe axis of the formed steel pipe part. Detecting the position of the reference line in the screen from the video signal including the reference line, and moving the inner surface welding means back and forth so as to match the detected position with the reference line position target value predetermined in the screen, Welding torch follows joining line The reference line position target value under the predetermined forming angle is corrected based on the change of the forming angle during the gap control, and the detected position matches the corrected reference line position target value. A method for automatically welding spiral steel pipes.
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