JP3090018B2 - Method and apparatus for manufacturing welded pipe - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing welded pipe

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JP3090018B2
JP3090018B2 JP07353884A JP35388495A JP3090018B2 JP 3090018 B2 JP3090018 B2 JP 3090018B2 JP 07353884 A JP07353884 A JP 07353884A JP 35388495 A JP35388495 A JP 35388495A JP 3090018 B2 JP3090018 B2 JP 3090018B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
溶接管を製造する溶接管の製造方法及び製造装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a welded pipe using laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年ではレーザ発振器が出射したレーザ
光を用いて溶接管を製造することが行われている。図1
1はレーザ溶接により溶接管を製造する状態を示す模式
的斜視図である。帯状金属板1を矢符で示す帯状金属板
1の長さ方向に移動させて、帯状金属板1を、幅方向の
両側端縁が相対向するよう弯曲させて、オープンパイプ
状に形成し、形成されたオープンパイプを挾んで対向し
ているスクイズロール2,2を回転させて、オープンパ
イプの両側端縁の端面を衝合させる。
2. Description of the Related Art In recent years, a welding pipe has been manufactured using a laser beam emitted from a laser oscillator. FIG.
1 is a schematic perspective view showing a state where a welded pipe is manufactured by laser welding. The band-shaped metal plate 1 is moved in the length direction of the band-shaped metal plate 1 indicated by an arrow, and the band-shaped metal plate 1 is curved so that both side edges in the width direction are opposed to each other to form an open pipe shape. By rotating the squeeze rolls 2 and 2 facing each other with the formed open pipe interposed therebetween, the end faces of both side edges of the open pipe are brought into abutment.

【0003】また帯状金属板(以下被溶接材という)1
の端面衝合部Wから被溶接材1の移動方向上流側(矢符
と反対方向)へ適長離隔した位置を、加熱コイルHCに
より高周波加熱して被溶接材1の端面に入熱して予熱す
る。そして予熱に形成された端面衝合部Wにレーザ光L
Bを照射して端面衝合部Wを高温度に加熱して被溶接材
1の端面衝合部を溶着させて、溶接管を連続的に製造す
る。
Further, a strip-shaped metal plate (hereinafter referred to as a material to be welded) 1
A high-frequency heating is performed by the heating coil HC at a position separated from the end surface abutting portion W by an appropriate length in the upstream direction (the direction opposite to the arrow) of the workpiece 1 in the moving direction, and heat is input to the end face of the workpiece 1 to be preheated. I do. The laser beam L is applied to the end face abutting portion W formed by preheating.
By irradiating B, the end-face abutting portion W is heated to a high temperature to weld the end-face abutting portion of the workpiece 1 to continuously produce a welded pipe.

【0004】このようなレーザ溶接による溶接管の製造
方法においては、レーザ光のスポット径が小さいため溶
融ビード幅が狭い溶接管を製造することができるが、レ
ーザ光を端面衝合部に正確に照射できなかった場合は、
端面衝合部が完全に溶着しない溶接不良部分が発生す
る。そこで、レーザ光の照射位置を正確に端面衝合部に
追従させる必要がある。レーザ光の照射位置を被溶接材
の端面衝合部に追従させる方法、つまりシーム倣い制御
方法は、特公平4−31799号公報に示されている。
In such a method of manufacturing a welded pipe by laser welding, a welded pipe having a narrow molten bead width can be manufactured due to a small spot diameter of a laser beam. If irradiation failed,
Poorly welded portions where the end contact portions are not completely welded are generated. Therefore, it is necessary to make the irradiation position of the laser beam accurately follow the end face abutting portion. A method for causing the irradiation position of the laser beam to follow the end face abutting portion of the workpiece, that is, a seam copying control method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-31799.

【0005】図12は、そのシーム倣い溶接制御方法を
実施する模式的斜視図である。オープンパイプ状に曲成
された被溶接材1の端面をスクイズロール2,2により
衝合させながら被溶接材1を矢符方向へ移動させ、また
加工ヘッド3から被溶接材1の端面衝合部Wへレーザ光
LBを照射する。また端面衝合部Wより手前であって、
被溶接材1の移動方向に所定間隔を離隔している2箇所
の位置を検出位置とし、この検出位置での端縁A1 ,B
1 の中間点M1 、端縁A2 ,B2 の中間点M2夫々につ
いて溶接基準線Lからのずれベクトルを測定し、夫々の
ずれベクトルと夫々の検出位置の端面衝合部からの距離
1 ,D1 +D2 に基づき、端面衝合部Wの溶接基準線
Lからのずれを算出し、それに応じて端面衝合部Wにレ
ーザ光LBの照射位置を一致させる制御を行う。
FIG. 12 is a schematic perspective view of the method for controlling the seam copying welding. The workpiece 1 is moved in the direction of the arrow while the end faces of the workpiece 1 bent into an open pipe shape are abutted by the squeeze rolls 2, 2, and the end face of the workpiece 1 is joined from the processing head 3. The portion W is irradiated with the laser beam LB. Also, before the end contact portion W,
Two positions separated by a predetermined distance in the moving direction of the workpiece 1 are set as detection positions, and the edges A 1 , B at the detection positions
Midpoint M 1 of 1, a displacement vector from the welding reference line L measured for people midpoint M 2 each edge A 2, B 2, the distance from the end surface abutting portion of the detection position of each of the displacement vector and each Based on D 1 , D 1 + D 2 , the deviation of the end face abutment portion W from the welding reference line L is calculated, and control is performed to match the irradiation position of the laser light LB to the end face abutment portion W accordingly.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、前述した
従来のシーム倣い制御では、2箇所の検出位置に何らか
の外乱要素が影響する場合が多く、それにより端面衝合
部に以下の如き誤差が生じる。この誤差はいずれもレー
ザ溶接に要求される±0.1mmの精度を考えると許容
できない大きさになる。即ち、オープンパイプ状に曲成
された被溶接材11の端縁は、図13、図14に示すよ
うにスケールF、ばりGによって必ずしも直線ではな
い。したがって、スケールF、ばりGの部分を端縁と誤
検出して誤差が大きくなる。またこのようなスケールF
は材質によっては常時発生しており、ばりGも多発
(0.5m程度で1回)する。
However, in the conventional seam copying control described above, there are many cases where some disturbance element affects the two detection positions, so that the following error occurs at the end face abutting portion. Occurs. All of these errors are unacceptable considering the accuracy of ± 0.1 mm required for laser welding. That is, the edge of the workpiece 11 bent into an open pipe shape is not necessarily straight due to the scale F and the burrs G as shown in FIGS. Accordingly, the scale F and the burrs G are erroneously detected as edges, and the error increases. In addition, such a scale F
Is constantly generated depending on the material, and burrs G occur frequently (once at about 0.5 m).

【0007】また、レーザ溶接により、溶接部からは図
15に示すように多数のスパッタHが発生する。そのス
パッタHが検出位置を通過した場合に端縁を誤検出して
誤差が発生する。更に、スパッタHが加工ヘッドに付着
した場合は、それ以降の倣い制御が不可能になる。この
ように、オープンパイプ状に曲成された被溶接材11の
端縁は微小な凹凸状となっており、一見直線であって
も、単に2箇所の検出位置で端縁を検出した場合は、誤
差が大きくなる。
Further, a large number of spatters H are generated from the welded portion by laser welding as shown in FIG. When the sputter H passes through the detection position, an edge is erroneously detected and an error occurs. Further, when the sputter H adheres to the processing head, the subsequent scanning control becomes impossible. As described above, the edge of the welded material 11 bent into an open pipe shape is minutely uneven, and even if it is seemingly straight, when the edge is detected at only two detection positions, , The error increases.

【0008】更にまた、前述したシーム倣い制御では、
被溶接材11の端縁を直線と見做してその直線が交差す
る交点を端面衝合部Wとしている。しかし乍ら、端面衝
合部Wが変化する場合、被溶接材11の端縁は次のよう
に弯曲する。即ち、被溶接材11の端縁は、図16に示
すように端面衝合部Wの上流側の図示しない最終成形ロ
ール(フィンパスロール)により拘束され、その際の端
縁位置は、溶接基準線Lから等寸法位置になる。一方、
両端縁が衝合する部分は図示しないスクイズロールによ
り拘束されるが、その際の位置は被溶接材の曲がり(キ
ャンバー)等の要因により変動する。つまり、端面衝合
部の位置が溶接基準線Lに対して変動する。
Further, in the seam copying control described above,
The edge of the material to be welded 11 is regarded as a straight line, and an intersection point where the straight line intersects is defined as an end face abutting portion W. However, when the end face abutment portion W changes, the edge of the workpiece 11 bends as follows. That is, the edge of the material to be welded 11 is constrained by a final forming roll (fin pass roll) (not shown) on the upstream side of the end face abutting portion W as shown in FIG. From the line L, the position is the same size. on the other hand,
The portion where the both edges abut against each other is restrained by a squeeze roll (not shown), but the position at that time varies due to factors such as bending (camber) of the material to be welded. That is, the position of the end face abutting portion changes with respect to the welding reference line L.

【0009】そのため、両ロール間の被溶接材は、圧
縮、引張力を受けて図17、図18に示すように弯曲す
る。したがって、図18に示すように端縁が直線とし
て、その直線の交点を求めた場合は誤差αが発生する。
そしてこの誤差αは高精度に端面衝合部を追従するレー
ザ溶接においては許容できない大きさとなる。因みにこ
の端縁の弯曲の程度は、オープンパイプ状の被溶接材の
径寸法、肉厚、材料強度等に依存する。また、端面衝合
部が溶接基準線Lから外れる程大きく弯曲する。したが
って、誤差の大きさは、その状況に応じて様々である
が、例えば溶接基準線に対する端縁のずれが約5mmの
場合は、誤差αは0.7mm程度に達し、高精度のレー
ザ溶接が不可能であるという問題がある。
Therefore, the material to be welded between the two rolls is bent as shown in FIGS. 17 and 18 under compression and tension. Therefore, as shown in FIG. 18, when an edge is a straight line and an intersection of the straight line is obtained, an error α occurs.
This error α is unacceptable in laser welding that follows the end face abutting portion with high accuracy. Incidentally, the degree of the curvature of the edge depends on the diameter, thickness, material strength and the like of the open pipe-shaped material to be welded. Further, as the end face abutting portion deviates from the welding reference line L, the end face abuts more. Therefore, the magnitude of the error varies depending on the situation. For example, when the deviation of the edge from the welding reference line is about 5 mm, the error α reaches about 0.7 mm, and high-precision laser welding is performed. There is a problem that is impossible.

【0010】本発明は斯かる問題に鑑み、オープンパイ
プ状に曲成された被溶接材の端縁の非対称、端縁の弯曲
及び端縁の凹凸による影響をうけずに、レーザ光を、被
溶接材の端面衝合部に正確に追従して照射でき、溶接精
度が極めて高い溶接管の製造方法及び製造装置を提供す
ることを目的とする。
[0010] In view of the above problems, the present invention provides a method for receiving a laser beam without being affected by the asymmetry of the edge, the curvature of the edge, and the unevenness of the edge of the welded material bent into an open pipe shape. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a welded pipe, which can accurately irradiate an end contact portion of a welding material and irradiate the welded pipe with extremely high welding accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の
接管の製造方法は、帯状金属板をその長さ方向に移動さ
せて、帯状金属板を、幅方向の両側端縁が相対向するよ
う弯曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁を高
周波加熱により予熱し、予熱した両側端縁の端面を衝合
させ、端面衝合部にレーザ光を照射して端面衝合部
を溶接する溶接管の製造方法において、前記端面衝合
部より前記帯状金属板の移動方向上流側における両側端
縁を含む帯状金属板を撮像手段により波長が450nm
を越える光にて平面的に撮像し、撮像した前記両側端縁
夫々の端縁位置を示す数の端縁データを抽出し、抽出
した端縁データに基づいて各端縁を曲線近似した端
近似曲線を求め、端縁に対応している端縁近似曲線
の交点を求め、求めた交点のデータに基づいて前記レー
ザ光の照射位置を、前記移動方向と交差する方向へ移動
させることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a welded pipe, comprising: moving a strip-shaped metal plate in a longitudinal direction thereof; The pipes are curved so that the edges face each other to form an open pipe, and the edges on both sides are high.
Preheated by frequency heating and abuts the end faces of both preheated edges
Is, in the manufacturing method for welding pipes to weld the abutment of the end face by irradiating a laser beam to abutment of the end face, both side ends in the moving direction upstream side of the band-shaped metal plate from abutment of the end face
The wavelength of the band-shaped metal plate including the edge is 450 nm by the imaging means.
Dimensionally imaged by the optical exceeding extracts a large number of edge data indicating the edge positions of people the both side edges respectively captured, extracted curves approximating each side edge based on the edge data Me and the edge approximate the curve determined, obtain the intersection of each side edge edges approximate curve that corresponds to the irradiation position of the laser light based on the intersection of the data obtained, intersecting with the moving direction It is characterized by moving in the direction.

【0012】[0012]

【0013】請求項2に係る発明の溶接管の製造方法
は、前記帯状金属板の端縁を、450nm以の波長の
光を遮断して撮像することを特徴とする。
The method of manufacturing a welded pipe of the invention according to claim 2, the edge of the band-shaped metal plate, wherein the imaging by blocking light of wavelengths below 450nm or less.

【0014】[0014]

【0015】請求項3に係る発明の溶接管の製造装置
は、帯状金属板を、その長さ方向に移動させて、前記帯
状金属板を、幅方向の両側端縁が相対向するよう弯曲さ
せてオープンパイプ状に形成し、両側端縁を高周波加熱
により予熱し、予熱した両側端縁の端面を衝合させ、端
面の衝合部にレーザ光を照射して端面の衝合部を溶接す
る溶接管の製造装置において、前記端面の衝合部より帯
状金属板の移動方向上流側における両側端縁を含む帯状
金属板を波長が450nmを越える光にて平面的に撮像
する撮像手段と、該撮像手段により撮像したデータによ
り両側端縁夫々の端縁位置を示す多数の端縁データを抽
出する手段と、抽出した各側端縁に対応した2つの端縁
近似曲線を求め、各側端縁に対応した2つの端縁近似曲
線の交点を求める手段と、求めた交点のデータに基づい
て前記レーザ光を、帯状金属板が移動する方向と交差す
る方向へ移動させる手段とを備えることを特徴とする
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a welded pipe , comprising: moving a strip-shaped metal plate in a longitudinal direction thereof;
The metal plate is curved so that both edges in the width direction face each other.
To form an open pipe and heat the edges on both sides with high frequency
By preheating, butting the end faces of the preheated side edges,
Irradiation of laser beam to the abutting part of the surface to weld the abutting part of the end face
In the apparatus for manufacturing a welded pipe, a band is
Strip including both side edges on the upstream side in the moving direction of the metal plate
Plane imaging of a metal plate with light with a wavelength exceeding 450 nm
Imaging means for performing the processing, and data captured by the imaging means.
A large number of edge data indicating the edge position of each side edge is extracted.
Means for exiting and two edges corresponding to each extracted side edge
Calculate the approximate curve and find two edge approximations corresponding to each side edge
Means for finding the intersection of lines and based on the data of the found intersection
The laser light to intersect the direction in which the metal strip moves.
Means for moving in a direction .

【0016】請求項4に係る発明の溶接管の製造装置
は、前記帯状金属板の端縁と、前記撮像手段との間に、
450nm以下の波長の光が透過しない光学フィルタを
備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a welded pipe, comprising:
An optical filter that does not transmit light having a wavelength of 450 nm or less is provided.

【0017】請求項5に係る発明の溶接管の製造装置
は、前記撮像手段が、450nm以下の波長の光を受光
しない光学特性であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided an apparatus for manufacturing a welded pipe, wherein the imaging means has an optical characteristic of not receiving light having a wavelength of 450 nm or less.

【0018】[0018]

【0019】本発明では、帯状金属板の移動方向上流側
位置で、帯状金属板の幅方向で対向する端縁を撮像す
る。撮像した画像を画像処理して帯状金属板の両側端縁
位置を示す数の端縁データを抽出する。抽出した端縁
データにより両側端縁夫々の端縁近似曲線データを算出
し、一側端縁に対応する端縁近似曲線と、他側端縁に対
応する端縁近似曲線との交点を算出し、算出した交点を
端面衝合部として、算出した交点データにより帯状金
属板に照射するレーザ光を、帯状金属板の移動方向と交
差する方向へ移動させる。なお、帯状金属板の厚さが厚
い場合は、高周波加熱して帯状金属板を予熱する。これ
により、帯状金属板の端面衝合部を、対向する両側端
縁の非対称、端縁の弯曲及び端縁の凹凸による影響をう
けずに正確に検出でき、端面衝合部に追従してレーザ
光を照射でき、高い溶接精度が得られる。
According to the present invention, an image of an edge of the band-shaped metal plate facing in the width direction is taken at an upstream position in the moving direction of the band-shaped metal plate. The image captured by the image processing for extracting a large number of edge data indicating the both side edges located in the strip-shaped metal plate. Calculates the edge approximate curve data s both side edges respectively by extracted edge data, the edge approximate the curve that corresponds to the one side edge, the intersection of the edge approximate the curve that corresponds to the other side edge The calculated intersection is used as an abutting portion of the end face , and the laser beam irradiated on the strip-shaped metal plate is moved in a direction intersecting the moving direction of the strip-shaped metal plate based on the calculated intersection data. When the thickness of the band-shaped metal plate is large, high-frequency heating is performed to preheat the band-shaped metal plate. Thereby, the abutment of the end face of the belt-like metal plate, asymmetric both side edges opposed, can be accurately detected without being affected by the curvature and the edge of the unevenness of the edges, to follow the abutment of the end face Laser beam, and high welding accuracy can be obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面により詳述する。 〔実施の形態1〕図1は本発明に係る溶接管の製造方法
を実施するための実施の形態1の溶接管の製造装置の模
式的構成図である。溶接管10を製造すべく帯状金属板
からなる被溶接材11を、オープンパイプ状に曲成しな
がら矢符方向へ移動させるようになっている。曲成され
た被溶接材11の端面衝合部Wの上方には、端面衝合部
Wに向けてレーザ光を照射するレーザヘッド12が配設
されている。このレーザヘッド12は被溶接材11の移
動方向と直交する方向に移動可能になしてある。端面衝
合部Wの位置から適長離隔した矢符で示す移動方向の上
流側位置の上方には、撮像領域Xを約120〜150m
mに調整した38万画素の2次元CCDカメラ13を、
被溶接材11の端面高さ位置から500mm離隔した位
置に、受光面を被溶接材11側に向けて設置されてい
る。なお、CCDカメラ13の水平走査方向は被溶接材
11の移動方向と直交する方向に一致させてCCDカメ
ラ13を固定している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing a welded pipe according to a first embodiment for carrying out a method for manufacturing a welded pipe according to the present invention. In order to manufacture the welded pipe 10, the material to be welded 11 made of a strip-shaped metal plate is moved in the direction of the arrow while bending it into an open pipe shape. A laser head 12 that irradiates a laser beam toward the end surface abutting portion W is disposed above the end surface abutting portion W of the bent workpiece 11. The laser head 12 is movable in a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece 11. Above the upstream position in the moving direction indicated by an arrow, which is separated from the position of the end face abutting portion W by an appropriate length, the imaging area X is set to about 120 to 150 m.
380,000 pixel two-dimensional CCD camera 13 adjusted to m
The light receiving surface is installed at a position 500 mm away from the end face height position of the workpiece 11 with the light receiving surface facing the workpiece 11 side. Note that the CCD camera 13 is fixed so that the horizontal scanning direction of the CCD camera 13 coincides with the direction perpendicular to the moving direction of the workpiece 11.

【0021】これにより、CCDカメラ13は一水平走
査で被溶接材11の左右の端面の各データが得られるよ
うになっており、水平走査線を480本とすれば、左右
の端縁夫々について480点の端縁データが得られるよ
うになしてある。CCDカメラ13の左,右側方には光
源14,14が配設されており、光源14,14の出射
光は撮像領域X及びその付近を照明するようになってい
る。CCDカメラ13が撮像した撮像データはパーソナ
ルコンピュータPCの画像処理部15へ入力される。画
像処理部15は入力された撮像データによる画像を画像
処理して、撮像した被溶接材11の端縁の所要点数の端
縁データを抽出するようになっている。この画像処理部
15で抽出された端縁データは演算部16へ入力され
る。
Thus, the CCD camera 13 can obtain each data of the left and right end faces of the workpiece 11 in one horizontal scan. If the number of horizontal scan lines is 480, each of the left and right edges can be obtained. Edge data of 480 points is obtained. Light sources 14 and 14 are provided on the left and right sides of the CCD camera 13, and the light emitted from the light sources 14 and 14 illuminates the imaging area X and its vicinity. Image data captured by the CCD camera 13 is input to the image processing unit 15 of the personal computer PC. The image processing unit 15 performs image processing on an image based on the input imaging data, and extracts edge data of a required number of edges of the workpiece 11 that has been imaged. The edge data extracted by the image processing unit 15 is input to the calculation unit 16.

【0022】演算部16は、入力された端縁データによ
り、左,右各端縁の端縁近似曲線を示す曲線データを算
出するとともに、左端縁の端縁近似曲線と右端縁の端縁
近似曲線との交点のデータを算出するようになってい
る。演算部16が算出して出力する交点の交点データは
出力部17へ入力される。出力部17は、入力された交
点データに相応する制御信号を出力するようになってい
る。そして出力部17が出力した制御信号CSは、前記
レーザヘッド12を移動させる図示しない駆動部へ入力
され、制御信号CSに応じてレーザヘッド12を被溶接
材11の移動方向と直交する方向へ移動させるようにな
っている。なお、照明のための光の投射は、必ずしも上
方から行う必要はなく、側方又は下方からの光の投射で
もよい。
The calculating section 16 calculates the curve data indicating the approximate edge curves of the left and right edges based on the input edge data, and calculates the approximate edge curve of the left edge and the approximate edge curve of the right edge. Data of the intersection with the curve is calculated. Intersection data of the intersection calculated and output by the operation unit 16 is input to the output unit 17. The output unit 17 outputs a control signal corresponding to the input intersection data. The control signal CS output from the output unit 17 is input to a drive unit (not shown) that moves the laser head 12, and moves the laser head 12 in a direction orthogonal to the moving direction of the workpiece 11 according to the control signal CS. It is made to let. The projection of light for illumination does not necessarily have to be performed from above, but may be performed from the side or from below.

【0023】次にこのように構成したレーザ溶接装置に
より、レーザ溶接する動作を説明する。帯状金属板から
なる被溶接材11をオープンパイプ状に曲成しつつ矢符
方向へ移動させて、レーザ光の照射位置で被溶接材11
の端面を衝合させ、端面衝合部Wを形成する。被溶接材
11の予熱状況次第では、光源14,14から光を投射
し、撮像領域Xを照明して被溶接材11の端縁を明瞭に
判別できるようにする。そしてCCDカメラ13により
撮像領域Xを撮像して、その撮像データを画像処理部1
5へ入力する。そうすると画像処理部は、入力された画
像データを、明暗を強調する効果がある微分処理等の画
像処理を行い、被溶接材11の左,右の端縁A,B夫々
について端縁方向の、例えば20点(箇所)の端縁デー
タを抽出する。抽出した端縁データを演算部16へ入力
すると、演算部16は、入力された多点の端縁データを
用いて端縁A,B夫々の端縁近似曲線を示す端縁近似曲
線データを算出する。
Next, the operation of laser welding by the laser welding apparatus thus constructed will be described. The material to be welded 11 made of a strip-shaped metal plate is moved in the direction of the arrow while being bent into an open pipe shape, and the material to be welded 11 is irradiated at the laser beam irradiation position.
Are joined to form an end contact portion W. Depending on the preheating state of the workpiece 11, light is projected from the light sources 14 and 14 to illuminate the imaging region X so that the edge of the workpiece 11 can be clearly identified. Then, the imaging area X is imaged by the CCD camera 13, and the imaged data is
Enter 5 Then, the image processing unit performs image processing such as differentiation processing that has an effect of enhancing the brightness of the input image data, and performs the left and right edges A and B of the workpiece 11 in the edge direction. For example, edge data of 20 points (locations) is extracted. When the extracted edge data is input to the calculation unit 16, the calculation unit 16 calculates edge approximate curve data indicating the edge approximate curves of the edges A and B using the input multipoint edge data. I do.

【0024】ここで曲線近似について説明する。曲線の
近似方法は多数存在する。最も一般的な方法として多項
式近似がある。これは
Here, curve approximation will be described. There are many methods for approximating curves. The most common method is polynomial approximation. this is

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】で表わされる関数曲線に対し、誤差が最小
となるようなai (i=0〜n)を決定する方法であ
る。nが大きくなるに従い、より高精度な曲線が得られ
るが、nが大きすぎると、演算に長い時間を要するた
め、ある程度の折り合いのところで実施する必要があ
る。ここではn=2の場合を例に説明する。
This is a method for determining a i (i = 0 to n) that minimizes the error with respect to the function curve represented by As n increases, a more accurate curve can be obtained. However, if n is too large, the calculation requires a long time, so it is necessary to perform the calculation at some degree of compromise. Here, a case where n = 2 will be described as an example.

【0027】図2は算出した端縁近似曲線データによる
端縁近似曲線f1 ,f2 を示したものである。図2は横
軸xを被溶接材11の移動方向とし、縦軸yを被溶接材
11の移動方向と直交する方向としている。この端縁近
似曲線f1 ,f2 は、 f1 =a(x−b)2 +c …(2) f2 =a(x−b)2 −c …(3) で表わすことができる。そして演算部16は算出した端
縁曲線データを用いて、端縁近似曲線f1 ,f2 の交点
Pを算出する。このようにして算出した交点Pは、被溶
接材11の縁線A,Bの交点であり、レーザ光を照射す
べき被溶接材11の端面衝合部W(図1参照)に対応
し、端面衝合部Wの位置データが得られたことになる。
FIG. 2 shows edge approximate curves f 1 and f 2 based on the calculated edge approximate curve data. In FIG. 2, the horizontal axis x is the moving direction of the workpiece 11, and the vertical axis y is the direction orthogonal to the moving direction of the workpiece 11. The edge approximation curves f 1 and f 2 can be represented by f 1 = a (x−b) 2 + c (2) f 2 = a (x−b) 2 −c (3) Then, the calculation unit 16 calculates the intersection P of the edge approximate curves f 1 and f 2 using the calculated edge curve data. The intersection P calculated in this way is the intersection of the edge lines A and B of the workpiece 11 and corresponds to the end face abutting portion W (see FIG. 1) of the workpiece 11 to be irradiated with the laser beam. This means that the position data of the end contact portion W has been obtained.

【0028】なお、近似曲線をより現実の被溶接材の端
縁形状に近似すべく多項式近似方法以外の近似方法によ
ることも可能である。例えば、
It is also possible to use an approximation method other than the polynomial approximation method to approximate the approximate curve to the actual edge shape of the workpiece. For example,

【0029】[0029]

【数2】 (Equation 2)

【0030】に近似する方法も有効である。しかし乍
ら、被溶接材により決まる定数l,mを把握する必要が
ある等、不適当な点もある。つまり、これらの点も考慮
して折り合いがつく近似方法を選択する必要がある。
A method approximating the above is also effective. However, there are also inappropriate points such as the need to grasp the constants l and m determined by the material to be welded. In other words, it is necessary to select an approximation method that can be reconciled in consideration of these points.

【0031】そして、この交点データを出力部17へ入
力すると、出力部17は交点データに応じた制御信号C
Sを出力してレーザヘッド12へ入力する。それにより
レーザヘッド12が、交点データに応じて被溶接材11
の移動方向と直交する方向へ移動して、レーザヘッド1
2が出射するレーザ光を端面衝合部Wへ正しく照射し、
端面衝合部Wを溶接することになる。そしてこのような
動作が連続的に行われる結果、レーザヘッド12は端面
衝合部Wに追従することになり、端面衝合部Wと照射し
たレーザ光LBとのずれが生じず、溶接精度を大幅に向
上させることができる。
When the intersection data is input to the output unit 17, the output unit 17 outputs a control signal C corresponding to the intersection data.
S is output and input to the laser head 12. Thereby, the laser head 12 moves the workpiece 11 in accordance with the intersection data.
The laser head 1 moves in a direction orthogonal to the
2 properly irradiates the laser light emitted from the end face abutting portion W,
The end contact portion W is to be welded. As a result of such an operation being performed continuously, the laser head 12 follows the end face abutting portion W, and no deviation occurs between the end face abutting portion W and the irradiated laser beam LB, and the welding accuracy is reduced. It can be greatly improved.

【0032】そして、端縁データの抽出点数を変えて、
端面衝合部とレーザ光照射位置との誤差を実測したとこ
ろ、図3及び図20に示す如き測定結果が得られた。図
3は静止状態の端縁(ばり等の外乱なし)における誤差
測定結果であり、縦軸を誤差とし、横軸を端縁データ抽
出点数としている。この図から明らかなように、端縁デ
ータ数が多くなる程、端縁近似曲線が端縁を正確に近似
して端縁近似の誤差が減少する。また、端縁データが2
点では誤差は約0.125mmに達することが判る。
Then, by changing the number of edge data extraction points,
When an error between the end face abutting portion and the laser beam irradiation position was actually measured, measurement results as shown in FIGS. 3 and 20 were obtained. FIG. 3 shows an error measurement result at an edge in a stationary state (no disturbance such as burrs). The vertical axis represents the error, and the horizontal axis represents the number of edge data extraction points. As is clear from this figure, as the number of edge data increases, the edge approximation curve more accurately approximates the edge, and the error in edge approximation decreases. The edge data is 2
In terms of point, it can be seen that the error reaches about 0.125 mm.

【0033】また、図20は被溶接材の移動状態におけ
る誤差変動を測定した特性図であり、データ点数が
“4”,“16”,“120”の3種類により同時に測
定したものである。そして、図20は縦軸を端面衝合部
位置とし、横軸を時間としている。この図20から明ら
かなように、データ点数が4点の場合では端面衝合部位
置算出結果のバラツキが大きく(=1mm)、また、ば
り等の影響により大きな誤差が発生することが判る。
FIG. 20 is a characteristic diagram showing a measured error variation in the moving state of the material to be welded, which is simultaneously measured for three kinds of data points "4", "16" and "120". In FIG. 20, the vertical axis represents the position of the end face abutting portion, and the horizontal axis represents time. As is clear from FIG. 20, when the number of data points is four, there is a large variation (= 1 mm) in the calculation result of the end face abutting portion position, and a large error occurs due to the influence of burrs and the like.

【0034】ここで、端面衝合部Wとレーザ光照射位置
との許容誤差を考えると、レーザ光のスポット径は0.
6mmであるから、端面衝合部Wはこの0.6mmの範
囲内に位置させる必要があり、レーザヘッド12の制御
精度は単純には±0.3mmが必要となる。しかし、C
CDカメラ13の撮像誤差、レーザヘッド12を駆動す
るサーボモータの駆動誤差等の誤差要因があるから、光
学的な誤差は±0.1mm以下である必要がある。その
ため、図3から明らかなように端縁データ抽出点数を3
点以上として端縁近似曲線を求めれば、端面衝合部とレ
ーザ光照射位置との誤差を0.1mm以内に確保でき、
高い溶接精度が得られることになる。なお、前述したよ
うに被溶接材の端縁を曲線近似したが、直線近似した場
合は誤差が若干大きくなるが、同様に溶接精度を高める
ことができる。
Here, considering the permissible error between the end face abutting portion W and the laser beam irradiation position, the spot diameter of the laser beam is 0.1 mm.
Since it is 6 mm, the end face abutting portion W needs to be located within the range of 0.6 mm, and the control accuracy of the laser head 12 simply needs to be ± 0.3 mm. But C
Since there are error factors such as an imaging error of the CD camera 13 and a driving error of a servo motor for driving the laser head 12, the optical error needs to be ± 0.1 mm or less. Therefore, as is clear from FIG.
If the edge approximation curve is obtained as a point or more, the error between the end face abutting portion and the laser beam irradiation position can be secured within 0.1 mm,
High welding accuracy can be obtained. As described above, the edge of the material to be welded is approximated by a curve. When the edge is approximated by a straight line, the error is slightly increased, but the welding accuracy can be similarly increased.

【0035】図4は端縁データ抽出点数と、端面衝合部
に対するレーザ光の照射位置の誤差との関係を、被溶接
材の端縁を多点で直線近似した場合と、多点で曲線近似
した場合とを比較した特性図である。この図4から明ら
かなように3点以上の端縁データで端縁を曲線近似した
場合は、端面衝合部と、レーザ光照射位置との誤差は最
大で0.1mmとなる。一方、3点以上の端縁データ
で、端縁を直線近似した場合は、前記同様の誤差は最大
で0.2mmとなり、曲線近似した場合より若干誤差が
大きくなるが、この場合も溶接精度を大幅に高め得る。
FIG. 4 shows the relationship between the number of edge data extraction points and the error of the irradiation position of the laser beam with respect to the end face abutting portion. FIG. 9 is a characteristic diagram comparing the case of approximation. As is clear from FIG. 4, when the edge is approximated by a curve using three or more edge data, the error between the end face abutting portion and the laser beam irradiation position is 0.1 mm at the maximum. On the other hand, when the edge is linearly approximated with three or more edge data, the same error as described above is a maximum of 0.2 mm, which is slightly larger than that when the curve is approximated. Can be greatly enhanced.

【0036】因みに、前述した従来のシーム倣い制御方
法では、特公平4−31799号公報に示されているよ
うに、誤差は0.25mmである。したがって、本発明
によれば、端面衝合部とレーザ光照射位置との誤差を格
段に減少させることができ、高精度のレーザ溶接が可能
であることは明らかである。このようにして、被溶接材
11を予熱せずにレーザ溶接を行う場合は、光源14,
14により撮像領域Xを照明するが、被溶接材11の厚
さが厚い場合は被溶接材11を高周波加熱により予熱し
てレーザ溶接を行う。その場合は、予熱により赤熱して
いる被溶接材11の撮像範囲の端縁を 像して、その端
縁を明瞭に判別することができるので、光源14,14
による照明を行わずに、照明を行った場合と同様にレー
ザヘッド12の移動を制御して高精度にレーザ溶接する
ことができる。
Incidentally, in the conventional seam copying control method described above, the error is 0.25 mm as shown in Japanese Patent Publication No. 4-31799. Therefore, according to the present invention, it is apparent that the error between the end face abutting portion and the laser beam irradiation position can be remarkably reduced, and high-precision laser welding is possible. In this manner, when laser welding is performed without preheating the workpiece 11, the light source 14,
The imaging region X is illuminated by 14. When the thickness of the workpiece 11 is large, laser welding is performed by preheating the workpiece 11 by high-frequency heating. In that case, the edge of the imaging range of the workpiece 11 that is glowing red by preheating can be imaged, and the edge can be clearly distinguished.
The laser welding can be performed with high precision by controlling the movement of the laser head 12 in the same manner as in the case of performing the illumination without performing the illumination by the laser beam.

【0037】〔実施の形態2〕図5は本発明に係る溶接
管の製造方法を実施するための実施の形態2の溶接管の
製造装置の構成図である。CCDカメラ13の撮像レン
ズ13aの先端部に紫外線除去フィルタ20を取付けて
おり、撮像領域Xの反射光を、紫外線除去フィルタ20
を通してCCDカメラ13が受光するようになってい
る。それ以外の構成は図1に示す構成と同様となってお
り、同一構成部分には同一符号を付している。
[Second Embodiment] FIG. 5 is a block diagram of a welding pipe manufacturing apparatus according to a second embodiment for carrying out the method for manufacturing a welding pipe according to the present invention. An ultraviolet removal filter 20 is attached to the tip of the imaging lens 13a of the CCD camera 13, and the reflected light of the imaging region X is reflected by the ultraviolet removal filter 20.
Through which the CCD camera 13 receives light. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

【0038】図6は紫外線除去フィルタ20の透過波長
特性図である。縦軸を透過率とし、横軸を波長としてい
る。図3から明らかなように紫外線除去フィルタ20は
580nmの波長が透過限界波長となっており、透過限
界波長580nmを中心として、透過率が徐々に変化す
る波長傾斜幅が存在する。そして波長傾斜幅の下限波長
以下の波長の光が透過せず、波長傾斜幅の上限波長以上
の波長の光が透過する特性となっている。
FIG. 6 is a transmission wavelength characteristic diagram of the ultraviolet light removing filter 20. The vertical axis represents transmittance, and the horizontal axis represents wavelength. As is clear from FIG. 3, the wavelength of 580 nm is the transmission limit wavelength of the ultraviolet removal filter 20, and there is a wavelength gradient width where the transmittance gradually changes around the transmission limit wavelength of 580 nm. Light having a wavelength equal to or smaller than the lower limit wavelength of the wavelength gradient width is not transmitted, and light having a wavelength equal to or greater than the upper limit wavelength of the wavelength gradient width is transmitted.

【0039】次にこのように構成した溶接管の製造装置
の溶接動作を説明する。CCDカメラ13が撮像した撮
像データによる画像を画像処理し、被溶接材11の端縁
を近似する端縁近似曲線を求め、各端縁に対応する2つ
の端縁近似曲線の交点を算出し、算出した交点データに
よりレーザヘッド12の移動を制御して、レーザ光の照
射位置を被溶接材11の端面衝合部Wに追従させるべく
制御する動作は、図1に示した溶接管の製造装置の溶接
動作と同様である。
Next, the welding operation of the apparatus for manufacturing a welded pipe constructed as described above will be described. Image processing is performed on an image based on the image data captured by the CCD camera 13, an edge approximation curve approximating the edge of the workpiece 11 is calculated, and the intersection of the two edge approximation curves corresponding to each edge is calculated. The operation of controlling the movement of the laser head 12 based on the calculated intersection data and controlling the irradiation position of the laser beam to follow the end face abutting portion W of the workpiece 11 is performed by the welding pipe manufacturing apparatus shown in FIG. Is the same as the welding operation.

【0040】ところで、被溶接材11を高周波加熱して
被溶接材11を例えば1100℃に赤熱すると、その赤
熱により発生する金属溶融プラズマ光の分光特性は図7
に示す如く、480〜380nmの波長については光強
度が大きい光が発生する。また赤熱部で発生する光の分
光特性は図8に示す如くなって、480nm以上の波長
については光強度が大きい光が発生する。したがって、
紫外線除去フィルタ20を通してCCDカメラ13によ
り撮像領域Xを撮像すると、CCDカメラ13は、金属
溶融プラズマ光を受光せず、予熱により赤熱した被溶接
材11の端縁の赤熱部の光のみを受光する。そして、赤
熱部の光の大部分の成分は波長が600nm以上の長波
長の赤外線成分になっている。したがって、CCDカメ
ラ13は被溶接材11の赤熱した端縁の形状を明瞭に撮
像し、図9に示すように、被溶接材11の左右端縁A,
Bのみが強調されたコントラストが良好な画像が得られ
る。
When the material to be welded 11 is heated to a high frequency by heating the material to be welded 11 to, for example, 1100 ° C., the spectral characteristics of the metal melting plasma light generated by the red heat are shown in FIG.
As shown in the figure, light having a high light intensity is generated at a wavelength of 480 to 380 nm. The spectral characteristics of the light generated in the glowing portion are as shown in FIG. 8, and light having a high light intensity is generated at a wavelength of 480 nm or more. Therefore,
When the imaging area X is imaged by the CCD camera 13 through the ultraviolet removing filter 20, the CCD camera 13 does not receive the metal-melted plasma light, but receives only the light of the glowing portion at the edge of the workpiece 11 that is glowed by preheating. . Most of the light in the glowing portion is a long-wavelength infrared component having a wavelength of 600 nm or more. Accordingly, the CCD camera 13 clearly captures the shape of the glowed edge of the workpiece 11, and as shown in FIG.
An image with good contrast in which only B is emphasized is obtained.

【0041】なお、被溶接材11を予熱しない場合にお
いても、長波長の赤外線成分の光を出射する光源によ
り、撮像領域Xを照明することにより、被溶接材11の
端縁形状を明瞭に撮像することができる。それにより、
被溶接材の端縁をより高精度に撮像できて、端縁近似曲
線を実端縁に、より正確に近似でき、被溶接材の端面衝
合部とレーザ光照射位置との誤差をより僅少になし得、
溶接精度がより高められる。
Even when the material to be welded 11 is not preheated, the edge shape of the material to be welded 11 is clearly imaged by illuminating the imaging region X with a light source that emits light of a long-wavelength infrared component. can do. Thereby,
The edge of the workpiece can be imaged with higher precision, and the approximate edge curve can be more accurately approximated to the actual edge, and the error between the abutting portion of the workpiece and the laser beam irradiation position can be reduced. Can be
The welding accuracy is further improved.

【0042】図10はCCDカメラの水平走査方向位置
と撮像画像の濃淡レベルとの関係を、紫外線除去フィル
タ20を非装着の場合と装着した場合とで比較したグラ
フである。縦軸を画像濃淡レベルとし、横軸を水平走査
方向位置としている。この図10は撮像した画像におけ
る図9に示す線HLに対応している水平走査方向位置の
画像の濃淡レベルを測定したものである。この図10に
見られるように、紫外線除去フィルタ20を装着した場
合は、画像の濃淡レベルの差が少ないが、紫外線除去フ
ィルタ20を装着することによって、480〜380n
mの波長の光を受光しないようにしてS/N比を高めた
場合は、画像の濃淡レベルの差が拡大し、被溶接材11
の端縁を明瞭に撮像できることを確認し得た。そのた
め、端縁データを用いて近似する端縁近似曲線の精度を
高め得、それによって、被溶接材11の端面衝合部W
と、レーザ光の照射位置との誤差をより少なくできる。
FIG. 10 is a graph comparing the relationship between the position of the CCD camera in the horizontal scanning direction and the density level of the picked-up image when the ultraviolet removal filter 20 is not mounted and when it is mounted. The vertical axis is the image density level, and the horizontal axis is the horizontal scanning direction position. FIG. 10 shows the measurement of the gray level of the image at the position in the horizontal scanning direction corresponding to the line HL shown in FIG. 9 in the captured image. As shown in FIG. 10, when the ultraviolet removal filter 20 is attached, the difference in the gray level of the image is small, but by attaching the ultraviolet removal filter 20, 480 to 380 n
When the S / N ratio is increased so as not to receive light having a wavelength of m, the difference in the gray level of the image increases, and
It was confirmed that the edge of the image could be clearly imaged. Therefore, the accuracy of the edge approximation curve that is approximated using the edge data can be increased, and thereby, the end face abutting portion W of the workpiece 11 can be improved.
In this case, the error between the laser beam and the irradiation position can be reduced.

【0043】〔実施例〕なお、撮像領域Xを照明して、
被溶接材11の端面衝合部Wをレーザ溶接して溶接管を
製造する前者の製造方法においては、被溶接材11の移
動速度を3〜20m/分、製造すべき溶接管の外径寸法
を406.9〜609.6mm、被溶接材を予熱する場
合はその入熱温度を1000℃以下としている。また、
撮像領域Xを照明せず、被溶接材11の端面衝合部Wを
レーザ溶接して溶接管を製造する後者の製造方法におい
ては、被溶接材11の移動速度を3〜10m/分、製造
すべき溶接管の外径寸法を406.9〜609.6m
m、被溶接材11を予熱する入熱温度を1100℃程度
としている。
[Embodiment] The imaging area X is illuminated,
In the former manufacturing method of manufacturing a welded pipe by laser welding the end face contact portion W of the material to be welded 11, the moving speed of the material to be welded 3 is 3 to 20 m / min, and the outer diameter of the welded pipe to be manufactured. Is 406.9 to 609.6 mm, and when the material to be welded is preheated, the heat input temperature is 1000 ° C. or less. Also,
In the latter manufacturing method of manufacturing a welded pipe by irradiating the end face abutting portion W of the workpiece 11 without illuminating the imaging region X, the moving speed of the workpiece 11 is 3 to 10 m / min. The outer diameter of the welded pipe to be used is 406.9-609.6m
m, the heat input temperature for preheating the material to be welded 11 is about 1100 ° C.

【0044】図21は端面衝合部の追従性の評価テスト
結果を示す特性図である。試験用溶接管ミルに本発明装
置を適用してテストしたところ、極めて良好な追従性が
得られることが判る。評価テスト方法として、レーザ光
を10秒間隔で照射、非照射を繰り返し、そのレーザ光
の照射開始時点、または照射終了時点における端面衝合
部とレーザ光とのずれ量をルーペにて測定した。その結
果、図21に示すように±0.3mm以内の端面衝合部
の許容ずれに対し、±0.1mmの精度で追従できてい
ることが確認できた。
FIG. 21 is a characteristic diagram showing an evaluation test result of the followability of the end face abutting portion. When a test was conducted by applying the apparatus of the present invention to a test welded pipe mill, it was found that extremely good followability was obtained. As an evaluation test method, irradiation and non-irradiation of laser light were repeated at 10-second intervals, and the amount of deviation between the end face abutting portion and the laser light at the start of irradiation or at the end of irradiation was measured with a loupe. As a result, as shown in FIG. 21, it was confirmed that the allowable deviation of the end face abutting portion within ± 0.3 mm could be followed with an accuracy of ± 0.1 mm.

【0045】〔条件〕 照明あり オープンパイプの径457.2φ 入熱温度800℃ また、図19は端面衝合部の挙動を示したもので、縦軸
を変位とし、横軸を時間としている。
[Conditions] Illumination Open pipe diameter 457.2φ Heat input temperature 800 ° C. FIG. 19 shows the behavior of the end face abutting portion, where the vertical axis represents displacement and the horizontal axis represents time.

【0046】なお、本発明の実施の形態では、被溶接材
の端縁を明瞭に撮像するように紫外線除去フィルタを用
いたが、紫外線除去フィルタを用いずに同様の光透過特
性、つまり450nm以下の波長の光を受光しないCC
Dカメラを用いても同様の効果が得られる。
In the embodiment of the present invention, the ultraviolet removing filter is used so as to clearly image the edge of the material to be welded. However, similar light transmission characteristics, ie, 450 nm or less, are used without using the ultraviolet removing filter. Which does not receive light of wavelength
Similar effects can be obtained by using a D camera.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように本発明は溶接点であ
るオープンパイプ状に形成された帯状金属板の端面
合部より、帯状金属板の移動方向上流側の位置を平面的
撮像し、撮像した両側端縁夫々の端縁位置を示す多数
の端縁データを抽出し、抽出した数の端縁データを用
いて対向する各端縁を近似した端縁近似曲線を求め、
々の端縁に対応している端縁近似曲線の交点を求め、求
めた交点データに基づいてレーザ光の照射位置を帯状金
属板の移動方向に交差する方向へ移動させるようにした
ので端面衝合部に高精度にレーザ光を照射できる。
As described above in detail, according to the present invention, the position on the upstream side in the moving direction of the band-shaped metal plate from the abutting portion of the end surface of the band-shaped metal plate formed in the shape of an open pipe, which is a welding point, is planar.
Imaged, the imaging was many shown edge positions of both side edges respectively <br/> the edge data extracted for the end approximating the respective edges facing with extraction large number of edge data moving an edge approximation curve calculated Me, obtain the intersection of each edge approximate curve that corresponds to the edge of, on the basis of the intersection data obtained in a direction intersecting the irradiation position of the laser beam in the direction of movement of the belt-like metal plate since so as to be irradiated with a laser beam with high precision abutment of the end surface.

【0048】また、光学フィルタを通して、あるいは光
学フィルタと同透過特性の光を受光する撮像手段により
対向する端縁を撮像した場合は、端縁をより正確に撮像
できて、端面衝合部に対しより高精度にレーザ光を照射
できて、溶接精度が極めて高い溶接管の製造方法及び製
造装置を提供できる。それにより、溶接不良箇所を皆無
になし得て、品質が格段に高い溶接管を製造することが
可能である等、本発明は産業界に寄与することが大き
い。
In the case where the opposite edge is imaged through the optical filter or by the imaging means that receives light having the same transmission characteristics as the optical filter, the edge can be more accurately imaged, and It is possible to provide a method and an apparatus for manufacturing a welded pipe that can irradiate a laser beam with higher accuracy and have extremely high welding accuracy. Accordingly, the present invention greatly contributes to the industrial world, for example, it is possible to eliminate weld defective spots at all, and to manufacture a welded pipe with remarkably high quality.

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

【図1】本発明に係る溶接管の製造方法を実施する溶接
管の製造装置の実施の形態1の模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a welded pipe manufacturing apparatus for performing a welded pipe manufacturing method according to the present invention.

【図2】端縁を近似した端縁近似曲線図である。FIG. 2 is an edge approximation curve diagram that approximates an edge.

【図3】端縁データ抽出点数と誤差との関係を示すグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an edge data extraction score and an error.

【図4】端縁データ抽出点数と誤差との関係を、端縁を
直線近似した場合と曲線近似した場合とで比較したグラ
フである。
FIG. 4 is a graph comparing the relationship between the number of edge data extraction points and an error when the edge is approximated by a straight line and when the edge is approximated by a curve.

【図5】本発明に係る溶接管の製造方法を実施する溶接
管の製造装置の実施の形態2の模式的構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a welding pipe manufacturing apparatus for performing a welding pipe manufacturing method according to the present invention.

【図6】紫外線除去フィルタの透過波長特性図である。FIG. 6 is a transmission wavelength characteristic diagram of an ultraviolet removal filter.

【図7】溶融プラズマ光の波長と光強度との関係を示す
特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of the molten plasma light and the light intensity.

【図8】赤熱部の光の波長と光強度との関係を示す特性
図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of light in the red-hot region and the light intensity.

【図9】帯状金属板の対向する端縁を撮像した画像を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an image obtained by imaging opposite edges of a strip-shaped metal plate.

【図10】水平走査方向位置に対する画像の濃淡レベル
の変化を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a change in a gray level of an image with respect to a position in a horizontal scanning direction.

【図11】レーザ光を用いて溶接管を製造する状態を示
す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a state in which a welded pipe is manufactured using laser light.

【図12】従来のシーム倣い制御方法の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional seam copying control method.

【図13】被溶接材の端縁の模式的拡大図である。FIG. 13 is a schematic enlarged view of an edge of a material to be welded.

【図14】被溶接材の端縁の模式的拡大図である。FIG. 14 is a schematic enlarged view of an edge of a material to be welded.

【図15】溶接時における被溶接材上面の模式図であ
る。
FIG. 15 is a schematic view of the upper surface of a material to be welded during welding.

【図16】被溶接材の端縁の状態図である。FIG. 16 is a state diagram of an edge of a material to be welded.

【図17】オープンパイプ状に曲成された帯状金属板の
端縁の状態図である。
FIG. 17 is a state diagram of an edge of a strip-shaped metal plate bent into an open pipe shape.

【図18】端面衝合部と中間点を通る直線とのずれが発
生する説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram in which a deviation between an end face abutting portion and a straight line passing through an intermediate point occurs.

【図19】帯状金属板の端縁の挙動を示すグラフであ
る。
FIG. 19 is a graph showing the behavior of the edge of the strip-shaped metal plate.

【図20】被溶接材を移動させて端面衝合部位置の誤差
変動を測定した特性図である。
FIG. 20 is a characteristic diagram in which a material to be welded is moved and an error variation in the position of the end face abutting portion is measured.

【図21】レーザ光照射位置と端面衝合部とのずれの変
動を示す特性図である。
FIG. 21 is a characteristic diagram showing a change in a deviation between a laser beam irradiation position and an end face abutting portion.

【符号の説明】 10 溶接管 11 帯状金属板(被溶接材) 12 レーザヘッド 13 CCDカメラ 14 光源 15 画像処理部 16 演算部 20 紫外線除去フィルタ W 端面衝合部 A,B 端縁[Description of Signs] 10 Welded pipe 11 Strip-shaped metal plate (material to be welded) 12 Laser head 13 CCD camera 14 Light source 15 Image processing unit 16 Operation unit 20 Ultraviolet removal filter W End face abutting part A, B Edge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野頭 武人 和歌山県和歌山市湊1850番地 住金制御 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−1167(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/42 B21C 37/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Taketo Nogami 1850 Minato, Wakayama-shi, Wakayama Sumikin Control Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A 7-1167 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/42 B21C 37/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 帯状金属板をその長さ方向に移動させ
て、帯状金属板を、幅方向の両側端縁が相対向するよう
弯曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁を高周
波加熱により予熱し、予熱した両側端縁の端面を衝合さ
せ、端面衝合部にレーザ光を照射して端面衝合部を
溶接する溶接管の製造方法において、 前記端面衝合部より前記帯状金属板の移動方向上流側
における両側端縁を含む帯状金属板を撮像手段により
長が450nmを越える光にて平面的に撮像し、撮像し
た前記両側端縁夫々の端縁位置を示す数の端縁データ
を抽出し、抽出した端縁データに基づいて各端縁を曲
線近似した端縁近似曲線を求め、端縁に対応してい
る端縁近似曲線の交点を求め、求めた交点のデータに基
づいて前記レーザ光の照射位置を、前記移動方向と交差
する方向へ移動させることを特徴とする溶接管の製造方
法。
1. A by moving the strip-shaped metal plate in the longitudinal direction, a strip-shaped metal plate, to form an open pipe shape by curved so that the both side edges in the width direction opposing the both side edges Hangzhou
Preheating by wave heating, butted end faces of both preheated edges
So, in the manufacturing method for welding pipes to weld the abutment of the end face by irradiating a laser beam to abutment of the end surface, the both side edges in the upstream side in the movement direction of the belt-like metal plate from the abutment of the end face wave by the imaging means a strip metal plate comprising
Length is dimensionally imaged by light exceeding 450 nm, extracts a large number of edge data indicating the edge positions of people the both side edges respectively obtained by imaging, each side edge based on the extracted edge data Me the edge approximation curve which approximates songs <br/> line determined, corresponds to each side edge
That find the intersection edge approximate curve, the irradiation position of the laser light based on the intersection of the data obtained, the production method of welding pipes, characterized in that moving in a direction crossing the moving direction.
【請求項2】 前記帯状金属板の端縁を、450nm以
の波長の光を遮断して撮像する請求項1記載の溶接管
の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the edge of the strip-shaped metal plate is 450 nm or less.
The method for manufacturing a welded pipe according to claim 1, wherein imaging is performed by blocking light having a lower wavelength.
【請求項3】 帯状金属板を、その長さ方向に移動させ
て、前記帯状金属板を、幅方向の両側端縁が相対向する
よう弯曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁を
高周波加熱により予熱し、予熱した両側端縁の端面を衝
合させ、端面の衝合部にレーザ光を照射して端面の衝合
部を溶接する溶接管の製造装置において、 前記端面の衝合部より帯状金属板の移動方向上流側にお
ける両側端縁を含む帯状金属板を波長が450nmを越
える光にて平面的に撮像する撮像手段と、該撮像手段に
より撮像したデータにより両側端縁夫々の端縁位置を示
す多数の端縁データを抽出する手段と、抽出した各側端
縁に対応した2つの端縁近似曲線を求め、各側端縁に対
応した2つの端縁近似曲線の交点を求める手段と、求め
た交点のデータに基づいて前記レーザ光を、帯状金属板
が移動する方向と交差する方向へ移動させる手段とを備
えることを特徴とする溶接管の製造装置。
3. A belt-shaped metal plate is moved in its length direction.
Then, the band-shaped metal plate is opposed at both side edges in the width direction.
Curved into an open pipe shape,
Preheated by high-frequency heating, and the preheated end faces
And irradiate a laser beam to the abutting part on the end face to
In the apparatus for manufacturing a welded pipe for welding a portion, the upstream end in the moving direction of the band-shaped metal plate from the abutting portion on the end surface.
Wavelength exceeds 450 nm
Imaging means for imaging two-dimensionally with light
The edge position of each side edge is indicated by the image data
Means to extract a large number of edge data, and each extracted edge
Find two edge approximation curves corresponding to the edges,
Means for determining the intersection of the corresponding two edge approximation curves;
The laser beam based on the data of the intersection
Means for moving in a direction intersecting with the direction in which
An apparatus for manufacturing welded pipes, comprising:
【請求項4】 前記帯状金属板の端縁と、前記撮像手段
との間に、450nm以下の波長の光が透過しない光学
フィルタを備える請求項記載の溶接管の製造装置。
4. An edge of said strip-shaped metal plate and said imaging means
Optics that do not transmit light with a wavelength of 450 nm or less between
Apparatus for producing a welded tube according to claim 3, wherein the Ru with a filter.
【請求項5】 前記撮像手段が、450nm以下の波長
の光を受光しない光学特性である請求項3記載の溶接管
の製造装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said imaging means has a wavelength of 450 nm or less.
4. The apparatus for manufacturing a welded pipe according to claim 3, wherein the apparatus has an optical characteristic of not receiving the light .
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