JP3234708B2 - 溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法 - Google Patents
溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばＵＯＥ鋼管な
どの溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法に関す
る。
どの溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＵＯＥ鋼管などの大径溶接管の溶
接工程においては、本溶接前にあらかじめ仮付溶接して
突き合わせ部のアライメントを行うのであるが、その
際、突き合わせ部に段差（以下、オフセットという）が
生じたまま仮付溶接を行うと、本溶接時において溶接欠
陥を生じたり鋼管寸法精度を損なうなどの悪影響を及ぼ
すことになる。
接工程においては、本溶接前にあらかじめ仮付溶接して
突き合わせ部のアライメントを行うのであるが、その
際、突き合わせ部に段差（以下、オフセットという）が
生じたまま仮付溶接を行うと、本溶接時において溶接欠
陥を生じたり鋼管寸法精度を損なうなどの悪影響を及ぼ
すことになる。
【０００３】そこで、仮付溶接における突き合わせ部の
オフセット状況を目視で把握して、オフセット量が大き
くなった場合は、溶接機のケージロールの位置を調整
し、そのオフセット量を減少させることで安定した自動
溶接を行えるようにしているのが一般的である。
オフセット状況を目視で把握して、オフセット量が大き
くなった場合は、溶接機のケージロールの位置を調整
し、そのオフセット量を減少させることで安定した自動
溶接を行えるようにしているのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よってオフセット量を認識してケージロールを調整する
従来の方法では、仮付溶接時にオペレータが常時監視す
る必要があるから、仮付溶接作業から人手を省くことが
できず、完全自動化を図ることができないという問題が
ある。
よってオフセット量を認識してケージロールを調整する
従来の方法では、仮付溶接時にオペレータが常時監視す
る必要があるから、仮付溶接作業から人手を省くことが
できず、完全自動化を図ることができないという問題が
ある。
【０００５】本発明は、上記のような課題を解決すべく
なされたものであって、仮付溶接機の完全自動化を図る
のに必要とされる溶接管の突き合わせ部オフセット量計
測方法を提供することを目的とする。
なされたものであって、仮付溶接機の完全自動化を図る
のに必要とされる溶接管の突き合わせ部オフセット量計
測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶接管の突き
合わせ部でのオフセット量を計測する方法において、二
次元レーザ距離計を用いて突き合わせ部外表面のプロフ
ィールを計測する工程と、この計測値を一次微分処理し
て得られた変曲点より両側の開先エッジの２点の位置を
把握する工程と、さらにこれら２点の位置から水平に等
しい距離だけ外側に離れた溶接管の外周面上の２点を決
定する工程と、これら外周面上の２点と前記開先エッジ
の２点との位置関係から突き合わせ部におけるオフセッ
ト量を求める工程と、からなることを特徴とする溶接管
の突き合わせ部オフセット量計測方法である。
合わせ部でのオフセット量を計測する方法において、二
次元レーザ距離計を用いて突き合わせ部外表面のプロフ
ィールを計測する工程と、この計測値を一次微分処理し
て得られた変曲点より両側の開先エッジの２点の位置を
把握する工程と、さらにこれら２点の位置から水平に等
しい距離だけ外側に離れた溶接管の外周面上の２点を決
定する工程と、これら外周面上の２点と前記開先エッジ
の２点との位置関係から突き合わせ部におけるオフセッ
ト量を求める工程と、からなることを特徴とする溶接管
の突き合わせ部オフセット量計測方法である。
【０００７】
【作 用】本発明によれば、二次元レーザ距離計により
仮付溶接前での突き合わせ部の外表面プロフィールを計
測し、開先エッジ２点とその２点からそれぞれ等しい水
平距離だけ離れた外周面上の２点の計４点での水平方向
と垂直方向の位置関係を用いることにより、自動的にオ
フセット量を把握することを可能としたものである。
仮付溶接前での突き合わせ部の外表面プロフィールを計
測し、開先エッジ２点とその２点からそれぞれ等しい水
平距離だけ離れた外周面上の２点の計４点での水平方向
と垂直方向の位置関係を用いることにより、自動的にオ
フセット量を把握することを可能としたものである。
【０００８】以下にその計測手順について詳しく説明す
る。 まず、図３に示すように、溶接管１の両エッジ１
ａ，１ｂの突き合わせ部Ｓを幅Ｌ0 なる監視範囲Ａの全
域にわたって、上部に取付けた二次元レーザ距離計（図
示せず）で計測する。 その計測値を水平方向をｘ座標とし垂直方向をｙ座
標とした座標軸にたとえば図４のように表示する。 さらに、この計測値をｙ座標の一次微分処理して、
図５に示すような一次微分値の特性を得る。この一次微
分値の突き合わせ部Ｓの両側からの一つ目の変曲点を開
先エッジと認識し、それぞれＰ2 ，Ｐ3 の２点を決定す
る。このとき開先エッジは左右とも同一形状であって、
突き合わせ部Ｓからそれぞれ等しい距離Ｌ 2 にあるもの
とする。 また、それに加えて、２点Ｐ2 ，Ｐ3 のそれぞれの
外側に水平に等しい距離Ｌ1 だけ離れた溶接管１の外表
面の２点をＰ1 ，Ｐ4 として決定する。 ついで、これら４点を図６に示すようにｘ−ｙ座標
軸で表し、それぞれのｘ−ｙ座標Ｐ1 （Ｘ1 ，Ｙ1 ）、
Ｐ2 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）、Ｐ3 （Ｘ3 ，Ｙ3 ）、Ｐ
4（Ｘ4 ，Ｙ4 ）を算出する。
る。 まず、図３に示すように、溶接管１の両エッジ１
ａ，１ｂの突き合わせ部Ｓを幅Ｌ0 なる監視範囲Ａの全
域にわたって、上部に取付けた二次元レーザ距離計（図
示せず）で計測する。 その計測値を水平方向をｘ座標とし垂直方向をｙ座
標とした座標軸にたとえば図４のように表示する。 さらに、この計測値をｙ座標の一次微分処理して、
図５に示すような一次微分値の特性を得る。この一次微
分値の突き合わせ部Ｓの両側からの一つ目の変曲点を開
先エッジと認識し、それぞれＰ2 ，Ｐ3 の２点を決定す
る。このとき開先エッジは左右とも同一形状であって、
突き合わせ部Ｓからそれぞれ等しい距離Ｌ 2 にあるもの
とする。 また、それに加えて、２点Ｐ2 ，Ｐ3 のそれぞれの
外側に水平に等しい距離Ｌ1 だけ離れた溶接管１の外表
面の２点をＰ1 ，Ｐ4 として決定する。 ついで、これら４点を図６に示すようにｘ−ｙ座標
軸で表し、それぞれのｘ−ｙ座標Ｐ1 （Ｘ1 ，Ｙ1 ）、
Ｐ2 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）、Ｐ3 （Ｘ3 ，Ｙ3 ）、Ｐ
4（Ｘ4 ，Ｙ4 ）を算出する。
【０００９】いま、溶接管１の中心線Ｃに対する突き合
わせ部Ｓのずれ量をＺ（図３参照）とすると、中心線Ｃ
を基準にしたときの各点におけるｘ軸方向の値はそれぞ
れ以下のように求められる。 Ｘ1 ＝−Ｚ−Ｌ2 −Ｌ1 Ｘ2 ＝−Ｚ−Ｌ2 Ｘ3 ＝−Ｚ＋Ｌ2 Ｘ4 ＝−Ｚ＋Ｌ2 ＋Ｌ1 それゆえ、各点の座標は、以下のように表示されること
になる。
わせ部Ｓのずれ量をＺ（図３参照）とすると、中心線Ｃ
を基準にしたときの各点におけるｘ軸方向の値はそれぞ
れ以下のように求められる。 Ｘ1 ＝−Ｚ−Ｌ2 −Ｌ1 Ｘ2 ＝−Ｚ−Ｌ2 Ｘ3 ＝−Ｚ＋Ｌ2 Ｘ4 ＝−Ｚ＋Ｌ2 ＋Ｌ1 それゆえ、各点の座標は、以下のように表示されること
になる。
【００１０】Ｐ1 （−Ｚ−Ｌ2 −Ｌ1 ，Ｙ1 ） Ｐ2 （−Ｚ−Ｌ2 ，Ｙ2 ） Ｐ3 （−Ｚ＋Ｌ2 ，Ｙ3 ） Ｐ4 （−Ｚ＋Ｌ2 ＋Ｌ1 ，Ｙ4 ） つぎに、図３に示すような溶接管１の両エッジ１
ａ，１ｂのオフセット量ΔＨを求める。
ａ，１ｂのオフセット量ΔＨを求める。
【００１１】まず前出図６に示すように、２点Ｐ1 とＰ
4 を直線Ｒで結び、この直線Ｒをベースとして、他の２
点Ｐ2 ，Ｐ3 のｙ軸方向での直線Ｒとの交点Ｐ5 ，Ｐ6
としたとき、この交点Ｐ5 ，Ｐ6 と点Ｐ2 ，Ｐ3 との垂
直方向距離をそれぞれＹA ，ＹB とすると、オフセット
量をΔＨは下記式で求められる。 ΔＨ＝ＹB −ＹA …………(1) いま、各交点Ｐ5 ，Ｐ6 のｘ−ｙ座標を（Ｘ2 ，
Ｙ5 ）、（Ｘ3 ，Ｙ6 ）とすると、 ＹA ＝Ｙ2 −Ｙ5 ＝Ｙ2 −Ｙ1 −（Ｙ4 −Ｙ1 ）・Ｌ1 ／２（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）………(2) ＹB ＝Ｙ3 −Ｙ6 ＝Ｙ3 −Ｙ1 −（Ｙ4 −Ｙ1 ）・（Ｌ1 ＋２Ｌ2 ）／２（Ｌ1 ＋Ｌ2 ） …………(3) そこで、式(2) , (3) を式(1) に代入して、下記(4) 式
によりオフセット量ΔＨを求める。
4 を直線Ｒで結び、この直線Ｒをベースとして、他の２
点Ｐ2 ，Ｐ3 のｙ軸方向での直線Ｒとの交点Ｐ5 ，Ｐ6
としたとき、この交点Ｐ5 ，Ｐ6 と点Ｐ2 ，Ｐ3 との垂
直方向距離をそれぞれＹA ，ＹB とすると、オフセット
量をΔＨは下記式で求められる。 ΔＨ＝ＹB −ＹA …………(1) いま、各交点Ｐ5 ，Ｐ6 のｘ−ｙ座標を（Ｘ2 ，
Ｙ5 ）、（Ｘ3 ，Ｙ6 ）とすると、 ＹA ＝Ｙ2 −Ｙ5 ＝Ｙ2 −Ｙ1 −（Ｙ4 −Ｙ1 ）・Ｌ1 ／２（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）………(2) ＹB ＝Ｙ3 −Ｙ6 ＝Ｙ3 −Ｙ1 −（Ｙ4 −Ｙ1 ）・（Ｌ1 ＋２Ｌ2 ）／２（Ｌ1 ＋Ｌ2 ） …………(3) そこで、式(2) , (3) を式(1) に代入して、下記(4) 式
によりオフセット量ΔＨを求める。
【００１２】 ΔＨ＝Ｙ3 −Ｙ2 −（Ｙ4 −Ｙ1 ）・Ｌ2 ／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）…………(4) このようにオフセット量ΔＨを自動的に把握することが
できるから、このΔＨの値を用いることにより仮付溶接
機の自動化を図ることが可能になる。
できるから、このΔＨの値を用いることにより仮付溶接
機の自動化を図ることが可能になる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照して詳しく説明する。図１は、本発明に係るＵＯＥ鋼
管の仮付溶接機における実施例を示す正面図である。図
に示すように、溶接されるパイプ１は、突き合わせ部Ｓ
の左右に対称的に配置されるケージロール２ａ，２ｂを
含む複数のケージロール２ｃ，…２ｉ…２ｎによって、
その円周方向が円形状に拘束されて成形され、その突き
合わせ部Ｓの上部に仮付溶接トーチ３が、またこの仮付
溶接トーチ３の上流側に所定の距離を隔てて二次元レー
ザ距離計４がそれぞれ配置される。この二次元レーザ距
離計４からの計測信号は制御装置５に入力される。そし
て、制御装置５においてオフセット量ΔＨが演算され、
そのオフセット量ΔＨを０にするようにケージロール駆
動モータ６ａ，６ｂが制御され、ケージロール２ａ，２
ｂの圧下ストロークが調整される。
照して詳しく説明する。図１は、本発明に係るＵＯＥ鋼
管の仮付溶接機における実施例を示す正面図である。図
に示すように、溶接されるパイプ１は、突き合わせ部Ｓ
の左右に対称的に配置されるケージロール２ａ，２ｂを
含む複数のケージロール２ｃ，…２ｉ…２ｎによって、
その円周方向が円形状に拘束されて成形され、その突き
合わせ部Ｓの上部に仮付溶接トーチ３が、またこの仮付
溶接トーチ３の上流側に所定の距離を隔てて二次元レー
ザ距離計４がそれぞれ配置される。この二次元レーザ距
離計４からの計測信号は制御装置５に入力される。そし
て、制御装置５においてオフセット量ΔＨが演算され、
そのオフセット量ΔＨを０にするようにケージロール駆
動モータ６ａ，６ｂが制御され、ケージロール２ａ，２
ｂの圧下ストロークが調整される。
【００１４】サイズが外径；711.2 mm×肉厚；15mm×長
さ；12m のパイプ１を仮付溶接する際に、本発明法を用
いてパイプ１の長手方向のオフセット量を計測した。こ
のときの監視範囲Ａの幅Ｌ0 を80mmとして、二次元レー
ザ距離計４で外表面プロフィールを計測したところ、突
き合わせ部Ｓと開先エッジの２点Ｐ2 ，Ｐ3 との距離Ｌ
2 が５mmであった。
さ；12m のパイプ１を仮付溶接する際に、本発明法を用
いてパイプ１の長手方向のオフセット量を計測した。こ
のときの監視範囲Ａの幅Ｌ0 を80mmとして、二次元レー
ザ距離計４で外表面プロフィールを計測したところ、突
き合わせ部Ｓと開先エッジの２点Ｐ2 ，Ｐ3 との距離Ｌ
2 が５mmであった。
【００１５】ついで、制御装置５において、２点Ｐ2 ，
Ｐ3 の外側の水平距離Ｌ1 を15mmとしてパイプ１の外表
面における２点Ｐ1 ，Ｐ4 を決定した。なお、パイプ１
の中心線からの突き合わせ部Ｓのずれ量Ｚはおよそ３mm
であった。さらに、制御装置５によって２点Ｐ2 ，Ｐ3
での垂直方向距離ＹA ，ＹB およびオフセット量ΔＨの
演算した。図２はその演算結果を示したものであるが、
オフセット量ΔＨはパイプ１の長手方向で−0.15mmから
＋0.9mm の間になだらかに変動していることがわかる。
Ｐ3 の外側の水平距離Ｌ1 を15mmとしてパイプ１の外表
面における２点Ｐ1 ，Ｐ4 を決定した。なお、パイプ１
の中心線からの突き合わせ部Ｓのずれ量Ｚはおよそ３mm
であった。さらに、制御装置５によって２点Ｐ2 ，Ｐ3
での垂直方向距離ＹA ，ＹB およびオフセット量ΔＨの
演算した。図２はその演算結果を示したものであるが、
オフセット量ΔＨはパイプ１の長手方向で−0.15mmから
＋0.9mm の間になだらかに変動していることがわかる。
【００１６】ここで、オフセットの限界値をたとえば1.
5 mmとして、オフセット量ΔＨがこの値を超えたときは
その差を０に近づけるように、制御装置５によってケー
ジロール駆動モータ６ａ，６ｂを制御して、ケージロー
ル２ａ，２ｂの圧下ストロークを調整するようにすれ
ば、仮付溶接の自動化を図ることが可能となる。なお、
上記実施例はＵＯＥ鋼管を対象にして説明したが、本発
明はこれに限るものではなく、仮付溶接を施す必要のあ
る管であれば、どのような溶接管であっても適用するこ
とが可能であることはいうまでもない。
5 mmとして、オフセット量ΔＨがこの値を超えたときは
その差を０に近づけるように、制御装置５によってケー
ジロール駆動モータ６ａ，６ｂを制御して、ケージロー
ル２ａ，２ｂの圧下ストロークを調整するようにすれ
ば、仮付溶接の自動化を図ることが可能となる。なお、
上記実施例はＵＯＥ鋼管を対象にして説明したが、本発
明はこれに限るものではなく、仮付溶接を施す必要のあ
る管であれば、どのような溶接管であっても適用するこ
とが可能であることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二次元レーザ距離計により仮付溶接前での突き合わせ部
の外表面プロフィールを計測し、開先エッジ２点とその
２点からそれぞれ等しい水平距離だけ離れた外表面の２
点の計４点での水平方向位置と垂直方向位置の値を用い
てオフセット量を自動的に把握できるようにしたので、
溶接管寸法精度や溶接欠陥などに影響するオフセットを
常時監視することができ、品質の向上に寄与することが
可能である。
二次元レーザ距離計により仮付溶接前での突き合わせ部
の外表面プロフィールを計測し、開先エッジ２点とその
２点からそれぞれ等しい水平距離だけ離れた外表面の２
点の計４点での水平方向位置と垂直方向位置の値を用い
てオフセット量を自動的に把握できるようにしたので、
溶接管寸法精度や溶接欠陥などに影響するオフセットを
常時監視することができ、品質の向上に寄与することが
可能である。
【００１８】また、これによって仮付溶接機の自動化を
図ることが可能であるから、省力化にも大いに貢献す
る。
図ることが可能であるから、省力化にも大いに貢献す
る。
【図１】本発明法に係るＵＯＥ鋼管の仮付溶接機におけ
る実施例を示す正面図である。
る実施例を示す正面図である。
【図２】本発明を適用したときのパイプ長手方向位置と
計測値の関係を示す特性図である。
計測値の関係を示す特性図である。
【図３】本発明の原理を説明する図である。
【図４】二次元レーザ距離計の計測値を示す特性図であ
る。
る。
【図５】図４のｙ座標一次微分値の特性図である。
【図６】オフセット量の求め方を説明する座標軸の図で
ある。
ある。
１ 溶接管（パイプ） ２ ケージロール ３ 仮付溶接トーチ ４ 二次元レーザ距離計 ５ 制御装置 ６ ケージロール駆動モータ Ａ 監視範囲 Ｃ 中心線 ΔＨ オフセット量 Ｓ 突き合わせ部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01B 21/00 - 21/32 B21C 37/08
Claims (1)
- 【請求項１】 溶接管の突き合わせ部でのオフセット
量を計測する方法において、二次元レーザ距離計を用い
て突き合わせ部外表面のプロフィールを計測する工程
と、この計測値を一次微分処理して得られた変曲点より
両側の開先エッジの２点の位置を把握する工程と、さら
にこれら２点の位置から水平に等しい距離だけ外側に離
れた溶接管の外周面上の２点を決定する工程と、これら
外周面上の２点と前記開先エッジの２点との位置関係か
ら突き合わせ部におけるオフセット量を求める工程と、
からなることを特徴とする溶接管の突き合わせ部オフセ
ット量計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03251294A JP3234708B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03251294A JP3234708B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243829A JPH07243829A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3234708B2 true JP3234708B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=12361040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03251294A Expired - Fee Related JP3234708B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 溶接管の突き合わせ部オフセット量計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234708B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5915371B2 (ja) * | 2012-05-21 | 2016-05-11 | 新日鐵住金株式会社 | Ｕｏｅ鋼管の製造方法 |
| CN105246607B (zh) * | 2013-05-20 | 2017-08-11 | 杰富意钢铁株式会社 | 连续点焊设备中的偏移校正控制装置及偏移校正控制方法 |
| JP7411464B2 (ja) * | 2020-03-18 | 2024-01-11 | 本田技研工業株式会社 | 精度評価装置および精度評価方法 |
| CN114197525B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-01-10 | 中铁二局集团有限公司 | 一种后插法钢管柱的垂直度控制方法 |
| CN114383508B (zh) * | 2022-03-24 | 2022-06-03 | 胜利油田胜华实业有限责任公司 | 一种油田专用多功能辅助工具 |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP03251294A patent/JP3234708B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07243829A (ja) | 1995-09-19 |
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