JP3423034B2 - 高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置 - Google Patents
高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高周波電縫溶接工程に
おける圧接量検出装置に関し、特に、オープンパイプの
Ｖ字状に対向するエッジ端面を高周波電力で加熱溶融さ
せ、１対のスクイズロールで前記エッジ端面同士を圧接
することによってパイプを製造する高周波電縫溶接工程
においてエッジ端面間の圧接量を検出する圧接量検出装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】製管溶接法には、サブマージアーク溶接
法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法、高周波電縫溶接法
などがあり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから、一般
に広く採用されている。高周波電縫溶接法は、金属帯の
エッジ端面Ｅ，ＥがＶ字型を形成するようにロールなど
で成形してオープンパイプＯＰとなした後、エッジ端面
Ｅ，Ｅを高周波電力によって加熱溶融させ、次いでスク
イズロールＳＱ，ＳＱよって両エッジ端面Ｅ，Ｅを圧接
してパイプＰを製造する方法である（図１参照）。エッ
ジ端面Ｅ，Ｅに高周波電力を供給する方法としては、オ
ープンパイプＯＰに接触させたコンタクトチップからエ
ッジ端面Ｅ，Ｅに高周波電力を流して直接供給する方法
と、オープンパイプＯＰを挿通させるワークコイルＷＣ
に高周波電流を流して間接的に供給する方法がある。 【０００３】このような高周波電縫溶接法において、電
縫溶接部の品質を決定する重要な因子として溶接入熱が
挙げられる。たとえば溶接入熱が低い場合はエッジ端面
Ｅが十分に溶融しないため溶接強度が不十分な冷接欠陥
が発生し、高い場合はペネトレータと呼ばれる微小な酸
化物欠陥が溶接部に在留する。そのため実生産において
は、溶接作業者が溶接前後の赤熱状態などを経験的に判
断して溶接入熱量を決定していた。しかしながら、この
ような作業者の経験的判断に基づいた方法では個人差が
大きく正確な入熱設定を行なうのは困難であり、そのう
え作業者に高い熟練度が要求されるなどの問題点があっ
たため、近年では２色温度計などによって溶接点近傍の
温度を計測して自動入熱制御を行なう方法が多く用いら
れるようになった。 【０００４】ところで、このような溶接温度のみを指標
とした入熱設定は、エッジ端面Ｅ，Ｅ間の圧接量ＵR が
適正であってこそ実現可能であって、圧接量ＵR が不適
正である場合は満足する溶接品質は得られない。たとえ
ば圧接量ＵR が小さい場合は、酸化した溶鋼Ｍの排出が
不十分となるために溶接欠陥やペネトレータが発生する
危険が高まり、極端な場合には溶け落ちが発生し、また
圧接量ＵR が大きい場合にはメタルフローの立上がり角
度が大きくなるために鋼中介在物の管表面への露出、い
わゆるフッククラックが発生しやすくなる。圧接量ＵR
は図８に示すように圧接前の対向するエッジ端面Ｅ，Ｅ
近傍の任意点Ａ，Ｂのエッジ端面Ｅ，Ｅからの距離ａ，
ｂの合計と、圧接後の任意点Ａ，Ｂ間の距離ｃとの差ａ
＋ｂ−ｃで定義されるが、実製造においてはライン停止
時に巻尺で溶接前後の管外周長差を測定して求めてい
る。しかし、このような方法では測定誤差が大きく、ま
た実際の溶接中において測定を行なうことが困難であ
る。 【０００５】溶接中に圧接量ＵR を連続して計測する方
法として、たとえば特開昭５２−１５３８４８号公報に
開示されている方法がある。これは溶接開始点ＷS およ
び溶接終了点ＷE におけるスクイズロールＳＱの孔型形
状の差から圧接量ＵR を求めるものである。また、特開
昭５５−４８４８３号公報に開示されるごとくオープン
パイプＯＰの外径、エッジ端面Ｅ，Ｅのギャップおよび
パイプＰの外径を測定して圧接量ＵR を求める方式も提
案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
圧接過程では溶接部近傍のみならず母材部までもリダク
ションを受けて縮径するので、スクイズロールＳＱ，Ｓ
Ｑの孔型形状を算出に用いる方法では、エッジ端面Ｅ，
Ｅ間の圧接量ＵR を過大に算出するおそれがある。ま
た、これらの方法は２ロール方式でのみ算出可能であっ
て、一般に４〜５ロール方式のスクイズロールＳＱが用
いられる中大径ラインで適用することはできない。 【０００７】本発明に近い技術として、特開昭６０−２
１３３７３号公報および特開昭６１−１４０３８４号公
報に開示されている方法がある。これらはイメージセン
サによって溶接部をとらえ、画像処理で溶鋼排出量、ま
たは溶接開始点ＷS の位置、またはエッジ端面Ｅ，Ｅの
なす角度（Ｖ角度）θを測定して溶接状況を監視しよう
とするものである。しかしながら、これらの開示方法に
おいては、圧接量ＵRを求めようとするものではないた
め、監視するパラメータと圧接量ＵR は１対１には対応
しない。また、Ｖ角度θや溶接開始点ＷS の位置を監視
するにしても、これらはパイプ外径、溶接速度、あるい
はパイプ材質によってスプリングバック量が異なるた
め、製造品種ごとに管理値を設定する必要があり、非常
に煩雑である。 【０００８】この発明はかかる従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、溶接中に
おいて圧接量を正確かつ迅速に検出することができる高
周波電縫溶接工程における圧接量検出装置を提供するこ
とにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この発明はオープンパイ
プのＶ字状に対向するエッジ端面を高周波電力で加熱溶
融させ、１対のスクイズロールで前記エッジ端面同士を
圧接することによってパイプを製造する高周波電縫溶接
工程において前記エッジ端面間の圧接量を検出する圧接
量検出装置であって、前記エッジ端面同士が接触し始め
る溶接開始点近傍の画像を撮像する画像撮像手段と、前
記画像撮像手段の撮像出力に基づいて、前記１対のスク
イズロールの回転軸を含む面と前記溶接開始点の間の圧
接距離Ｌと、前記エッジ端面同士がなすＶ角度θとを検
出し、演算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基づいて圧
接量近似値ＵA を演算する演算処理手段とを含めて構成
される。 【００１０】 【作用】この発明の高周波電縫溶接工程における圧接量
検出装置にあっては、溶接部の画像を撮像し、その画像
を処理してスクイズロールの回転軸を含む面と溶接開始
点の間の圧接距離Ｌ、およびエッジ端面同士がなすＶ角
度θを検出し、演算式Ｕ A ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基
づいて圧接量近似値ＵA を演算する。この圧接量近似値
ＵA と実際の圧接量ＵR は高い相関を示す。したがっ
て、溶接中において圧接量ＵR を正確かつ迅速に検出す
ることができる。 【００１１】 【実施例】図１はこの発明の一実施例による圧接量検出
装置１の構成およびその使用状態を示すブロック図であ
る。この圧接量検出装置１は、２次元イメージセンサ２
（たとえば、ＣＣＤカメラ）、フレームメモリ３、画像
処理装置４および表示装置５を含み、２次元イメージセ
ンサ２は、溶接開始点ＷS （オープンパイプＯＰのＶ字
状に対向するエッジ端面Ｅ，Ｅが接触し始める点）の真
上に設けられる。 【００１２】図２は溶接開始点ＷS 近傍の状態を拡大し
て示す一部破断した平面図である。高周波電流によって
加熱されたエッジ端面Ｅ，ＥはスクイズロールＳＱ，Ｓ
Ｑによる拘束のために次第に接近し、溶接開始点ＷS に
おいて接触し、エッジ部の変形が開始される。その後エ
ッジ部は変形量を増し、最終的に両スクイズロールＳ
Ｑ，ＳＱの回転中心を含む面ＲＣを通過して、言い換え
ると両スクイズロールＳＱ，ＳＱの間隔が最も狭くなっ
た箇所ＷE （溶接終了点）を通過して溶接が完了する。
２次元イメージセンサ２の焦点はパイプＰの表面に合わ
せられ、その視野端はたとえば溶接終了点ＷE に合わせ
られる。 【００１３】２次元イメージセンサ２は、このような溶
接部の画像を撮像し、フレームメモリ３は、イメージセ
ンサ２から順次画像を取り込んで静止画像として記憶す
る。画像処理装置４は、フレームメモリ３から静止画像
を取り出して後述の処理を施し、圧接量近似値ＵA を演
算する。表示装置５は圧接量近似値ＵA を、たとえばデ
ィジタル表示する。 【００１４】以下、画像処理装置４が行なう画像処理方
法を説明する。画像処理装置４は、図３に示すように、
フレームメモリ３から取り出した静止画像をパイプ進行
方向に垂直な多数（たとえば、５１２列。）の画素列Ｐ
X （この場合、Ｘは０から５１１までの整数である。）
に分解して処理する。 【００１５】すなわち、図４に示すように、最下流の画
素列Ｐ0 （これは、溶接終了点ＷEに対応している。）
から順に、各画素列ＰX への入射光の輝度分布ヒストグ
ラムを求める。たとえば溶接終了点ＷE に対応する画素
列Ｐ0 においては、エッジ端面Ｅ，Ｅ同士が圧接され溶
接された中央部が最も高温であり強い光を放射するの
で、図４（ａ）に示すように、凸型の輝度分布ヒストグ
ラムが得られる。また、溶接開始点ＷS に対応する画素
列ＰW （正確には溶接開始点ＷS のすぐ上流の地点に対
応した画素列である。）においては、中央部にエッジ端
面Ｅ，Ｅ間の微小なギャップが存在するので、図４
（ｂ）に示すように、全体としては凸型であるが中央部
において１画素分だけ暗い輝度分布ヒストグラムが得ら
れる。また、溶接開始点ＷS よりも上流側の任意点に対
応する画素列ＰX においては、エッジ端面Ｅ，Ｅ間に明
確なギャップが存在するので、図４（ｅ）に示すよう
に、２つの山に分離した輝度分布ヒストグラムが得られ
る。 【００１６】次いで、あるレベルのしきい値ＴＨを設定
して輝度分布ヒストグラムを２値化する。これにより、
たとえば図４（ａ）のヒストグラムは図５（ａ）に示す
ように１つの矩形信号に変換され、図４（ｂ）のヒスト
グラムは図５（ｂ）に示すように１画素分だけ離間した
２つの矩形信号に変換され、図４（ｃ）のヒストグラム
は図５（ｃ）に示すようにギャップ長に応じた画素数Ｎ
X だけ離間した２つの矩形信号に変換される。 【００１７】画像処理装置４は、このような処理を順次
下流側から上流側に向けて行ない、矩形信号が１つから
２つになるところを溶接開始点ＷS と判別する。そし
て、そのときの画素列ＰW の列番号Ｗから溶接開始点Ｗ
E と溶接終了点Ｗ0 の間の距離、すなわち圧接距離Ｌを
演算する。 【００１８】また、溶接開始点ＷS より上流側の任意の
画素列ＰX に対応する２つの矩形信号間の画素数Ｎ
X と、その画素列ＰX と溶接開始点ＷS に対応する画素
列ＰW の間の画素列数Ｘ−Ｗとから、エッジ端面Ｅ，Ｅ
がなす角度であるＶ角度θを求める。 【００１９】最後に、圧接距離ＬおよびＶ角度θから演
算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基づいて圧接量近似
値ＵA を演算する。この演算式は、発明者が実験を重ね
た結果得た実験式であり、図６に示すように、圧接量Ｕ
R はエッジ端面Ｅ，Ｅの延長線がスクイズロールＳＱ，
ＳＱの回転軸を含む面ＲＣと交わる２点間の距離ＵAで
近似されることを示している。 【００２０】図７はこのようにして求めた圧接量近似値
ＵA と実際の圧接量ＵR とを比較した図である。実験に
供した材料はＣ：０．２３％の炭素鋼であり、製管サイ
ズは外径５０．８ｍｍ、肉厚５．０ｍｍで、溶接速度は
２０ｍ／ｍｉｎである。意図的にスクイズロールＳＱ，
ＳＱ間隔を変化させることによって圧接量ＵR を変化さ
せた。また、実際の圧接量ＵR は圧接前のオープンパイ
プＯＰのエッジ端面Ｅ，Ｅから５ｍｍの位置にマーキン
グを施し、圧接後にその間隔を測定することで求めた。
図に示すように実際の圧接量ＵR と圧接量近似値ＵA と
は高い相関を示しており、この圧接量検出装置１により
圧接量ＵR が妥当に評価されていることが明らかであ
る。 【００２１】なお、この実施例においては、図５に示し
たように矩形信号が１つから２つに分かれるところを溶
接開始点ＷS としたが、溶接開始点ＷS は最も高温にな
り最も強い光を放射するので、溶接部の画像において最
も輝度の高いところを溶接開始点ＷS としてもよい。 【００２２】 【発明の効果】以上詳述したごとく、この発明にあって
は、溶接部の画像を撮像し、その画像に基づいて圧接量
近似値ＵA を演算するので、溶接品質に多大な影響を及
ぼす圧接量の変化をリアルタイムでしかも正確に求める
ことができる。そのため、圧接量不適当による溶接品質
の悪化や、溶接ビード過大によるビード切削トラブルを
未然に防止することができる。また、演算結果を管理パ
ラメータとして溶接自動制御を行なえば、溶接品質を大
幅に向上させることができる。その結果、作業者の負担
が軽減されることは無論、品質不良品が激減するため歩
留りや稼働率が向上するなど、本発明は優れた効果を奏
する。
おける圧接量検出装置に関し、特に、オープンパイプの
Ｖ字状に対向するエッジ端面を高周波電力で加熱溶融さ
せ、１対のスクイズロールで前記エッジ端面同士を圧接
することによってパイプを製造する高周波電縫溶接工程
においてエッジ端面間の圧接量を検出する圧接量検出装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】製管溶接法には、サブマージアーク溶接
法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法、高周波電縫溶接法
などがあり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから、一般
に広く採用されている。高周波電縫溶接法は、金属帯の
エッジ端面Ｅ，ＥがＶ字型を形成するようにロールなど
で成形してオープンパイプＯＰとなした後、エッジ端面
Ｅ，Ｅを高周波電力によって加熱溶融させ、次いでスク
イズロールＳＱ，ＳＱよって両エッジ端面Ｅ，Ｅを圧接
してパイプＰを製造する方法である（図１参照）。エッ
ジ端面Ｅ，Ｅに高周波電力を供給する方法としては、オ
ープンパイプＯＰに接触させたコンタクトチップからエ
ッジ端面Ｅ，Ｅに高周波電力を流して直接供給する方法
と、オープンパイプＯＰを挿通させるワークコイルＷＣ
に高周波電流を流して間接的に供給する方法がある。 【０００３】このような高周波電縫溶接法において、電
縫溶接部の品質を決定する重要な因子として溶接入熱が
挙げられる。たとえば溶接入熱が低い場合はエッジ端面
Ｅが十分に溶融しないため溶接強度が不十分な冷接欠陥
が発生し、高い場合はペネトレータと呼ばれる微小な酸
化物欠陥が溶接部に在留する。そのため実生産において
は、溶接作業者が溶接前後の赤熱状態などを経験的に判
断して溶接入熱量を決定していた。しかしながら、この
ような作業者の経験的判断に基づいた方法では個人差が
大きく正確な入熱設定を行なうのは困難であり、そのう
え作業者に高い熟練度が要求されるなどの問題点があっ
たため、近年では２色温度計などによって溶接点近傍の
温度を計測して自動入熱制御を行なう方法が多く用いら
れるようになった。 【０００４】ところで、このような溶接温度のみを指標
とした入熱設定は、エッジ端面Ｅ，Ｅ間の圧接量ＵR が
適正であってこそ実現可能であって、圧接量ＵR が不適
正である場合は満足する溶接品質は得られない。たとえ
ば圧接量ＵR が小さい場合は、酸化した溶鋼Ｍの排出が
不十分となるために溶接欠陥やペネトレータが発生する
危険が高まり、極端な場合には溶け落ちが発生し、また
圧接量ＵR が大きい場合にはメタルフローの立上がり角
度が大きくなるために鋼中介在物の管表面への露出、い
わゆるフッククラックが発生しやすくなる。圧接量ＵR
は図８に示すように圧接前の対向するエッジ端面Ｅ，Ｅ
近傍の任意点Ａ，Ｂのエッジ端面Ｅ，Ｅからの距離ａ，
ｂの合計と、圧接後の任意点Ａ，Ｂ間の距離ｃとの差ａ
＋ｂ−ｃで定義されるが、実製造においてはライン停止
時に巻尺で溶接前後の管外周長差を測定して求めてい
る。しかし、このような方法では測定誤差が大きく、ま
た実際の溶接中において測定を行なうことが困難であ
る。 【０００５】溶接中に圧接量ＵR を連続して計測する方
法として、たとえば特開昭５２−１５３８４８号公報に
開示されている方法がある。これは溶接開始点ＷS およ
び溶接終了点ＷE におけるスクイズロールＳＱの孔型形
状の差から圧接量ＵR を求めるものである。また、特開
昭５５−４８４８３号公報に開示されるごとくオープン
パイプＯＰの外径、エッジ端面Ｅ，Ｅのギャップおよび
パイプＰの外径を測定して圧接量ＵR を求める方式も提
案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
圧接過程では溶接部近傍のみならず母材部までもリダク
ションを受けて縮径するので、スクイズロールＳＱ，Ｓ
Ｑの孔型形状を算出に用いる方法では、エッジ端面Ｅ，
Ｅ間の圧接量ＵR を過大に算出するおそれがある。ま
た、これらの方法は２ロール方式でのみ算出可能であっ
て、一般に４〜５ロール方式のスクイズロールＳＱが用
いられる中大径ラインで適用することはできない。 【０００７】本発明に近い技術として、特開昭６０−２
１３３７３号公報および特開昭６１−１４０３８４号公
報に開示されている方法がある。これらはイメージセン
サによって溶接部をとらえ、画像処理で溶鋼排出量、ま
たは溶接開始点ＷS の位置、またはエッジ端面Ｅ，Ｅの
なす角度（Ｖ角度）θを測定して溶接状況を監視しよう
とするものである。しかしながら、これらの開示方法に
おいては、圧接量ＵRを求めようとするものではないた
め、監視するパラメータと圧接量ＵR は１対１には対応
しない。また、Ｖ角度θや溶接開始点ＷS の位置を監視
するにしても、これらはパイプ外径、溶接速度、あるい
はパイプ材質によってスプリングバック量が異なるた
め、製造品種ごとに管理値を設定する必要があり、非常
に煩雑である。 【０００８】この発明はかかる従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、溶接中に
おいて圧接量を正確かつ迅速に検出することができる高
周波電縫溶接工程における圧接量検出装置を提供するこ
とにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この発明はオープンパイ
プのＶ字状に対向するエッジ端面を高周波電力で加熱溶
融させ、１対のスクイズロールで前記エッジ端面同士を
圧接することによってパイプを製造する高周波電縫溶接
工程において前記エッジ端面間の圧接量を検出する圧接
量検出装置であって、前記エッジ端面同士が接触し始め
る溶接開始点近傍の画像を撮像する画像撮像手段と、前
記画像撮像手段の撮像出力に基づいて、前記１対のスク
イズロールの回転軸を含む面と前記溶接開始点の間の圧
接距離Ｌと、前記エッジ端面同士がなすＶ角度θとを検
出し、演算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基づいて圧
接量近似値ＵA を演算する演算処理手段とを含めて構成
される。 【００１０】 【作用】この発明の高周波電縫溶接工程における圧接量
検出装置にあっては、溶接部の画像を撮像し、その画像
を処理してスクイズロールの回転軸を含む面と溶接開始
点の間の圧接距離Ｌ、およびエッジ端面同士がなすＶ角
度θを検出し、演算式Ｕ A ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基
づいて圧接量近似値ＵA を演算する。この圧接量近似値
ＵA と実際の圧接量ＵR は高い相関を示す。したがっ
て、溶接中において圧接量ＵR を正確かつ迅速に検出す
ることができる。 【００１１】 【実施例】図１はこの発明の一実施例による圧接量検出
装置１の構成およびその使用状態を示すブロック図であ
る。この圧接量検出装置１は、２次元イメージセンサ２
（たとえば、ＣＣＤカメラ）、フレームメモリ３、画像
処理装置４および表示装置５を含み、２次元イメージセ
ンサ２は、溶接開始点ＷS （オープンパイプＯＰのＶ字
状に対向するエッジ端面Ｅ，Ｅが接触し始める点）の真
上に設けられる。 【００１２】図２は溶接開始点ＷS 近傍の状態を拡大し
て示す一部破断した平面図である。高周波電流によって
加熱されたエッジ端面Ｅ，ＥはスクイズロールＳＱ，Ｓ
Ｑによる拘束のために次第に接近し、溶接開始点ＷS に
おいて接触し、エッジ部の変形が開始される。その後エ
ッジ部は変形量を増し、最終的に両スクイズロールＳ
Ｑ，ＳＱの回転中心を含む面ＲＣを通過して、言い換え
ると両スクイズロールＳＱ，ＳＱの間隔が最も狭くなっ
た箇所ＷE （溶接終了点）を通過して溶接が完了する。
２次元イメージセンサ２の焦点はパイプＰの表面に合わ
せられ、その視野端はたとえば溶接終了点ＷE に合わせ
られる。 【００１３】２次元イメージセンサ２は、このような溶
接部の画像を撮像し、フレームメモリ３は、イメージセ
ンサ２から順次画像を取り込んで静止画像として記憶す
る。画像処理装置４は、フレームメモリ３から静止画像
を取り出して後述の処理を施し、圧接量近似値ＵA を演
算する。表示装置５は圧接量近似値ＵA を、たとえばデ
ィジタル表示する。 【００１４】以下、画像処理装置４が行なう画像処理方
法を説明する。画像処理装置４は、図３に示すように、
フレームメモリ３から取り出した静止画像をパイプ進行
方向に垂直な多数（たとえば、５１２列。）の画素列Ｐ
X （この場合、Ｘは０から５１１までの整数である。）
に分解して処理する。 【００１５】すなわち、図４に示すように、最下流の画
素列Ｐ0 （これは、溶接終了点ＷEに対応している。）
から順に、各画素列ＰX への入射光の輝度分布ヒストグ
ラムを求める。たとえば溶接終了点ＷE に対応する画素
列Ｐ0 においては、エッジ端面Ｅ，Ｅ同士が圧接され溶
接された中央部が最も高温であり強い光を放射するの
で、図４（ａ）に示すように、凸型の輝度分布ヒストグ
ラムが得られる。また、溶接開始点ＷS に対応する画素
列ＰW （正確には溶接開始点ＷS のすぐ上流の地点に対
応した画素列である。）においては、中央部にエッジ端
面Ｅ，Ｅ間の微小なギャップが存在するので、図４
（ｂ）に示すように、全体としては凸型であるが中央部
において１画素分だけ暗い輝度分布ヒストグラムが得ら
れる。また、溶接開始点ＷS よりも上流側の任意点に対
応する画素列ＰX においては、エッジ端面Ｅ，Ｅ間に明
確なギャップが存在するので、図４（ｅ）に示すよう
に、２つの山に分離した輝度分布ヒストグラムが得られ
る。 【００１６】次いで、あるレベルのしきい値ＴＨを設定
して輝度分布ヒストグラムを２値化する。これにより、
たとえば図４（ａ）のヒストグラムは図５（ａ）に示す
ように１つの矩形信号に変換され、図４（ｂ）のヒスト
グラムは図５（ｂ）に示すように１画素分だけ離間した
２つの矩形信号に変換され、図４（ｃ）のヒストグラム
は図５（ｃ）に示すようにギャップ長に応じた画素数Ｎ
X だけ離間した２つの矩形信号に変換される。 【００１７】画像処理装置４は、このような処理を順次
下流側から上流側に向けて行ない、矩形信号が１つから
２つになるところを溶接開始点ＷS と判別する。そし
て、そのときの画素列ＰW の列番号Ｗから溶接開始点Ｗ
E と溶接終了点Ｗ0 の間の距離、すなわち圧接距離Ｌを
演算する。 【００１８】また、溶接開始点ＷS より上流側の任意の
画素列ＰX に対応する２つの矩形信号間の画素数Ｎ
X と、その画素列ＰX と溶接開始点ＷS に対応する画素
列ＰW の間の画素列数Ｘ−Ｗとから、エッジ端面Ｅ，Ｅ
がなす角度であるＶ角度θを求める。 【００１９】最後に、圧接距離ＬおよびＶ角度θから演
算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基づいて圧接量近似
値ＵA を演算する。この演算式は、発明者が実験を重ね
た結果得た実験式であり、図６に示すように、圧接量Ｕ
R はエッジ端面Ｅ，Ｅの延長線がスクイズロールＳＱ，
ＳＱの回転軸を含む面ＲＣと交わる２点間の距離ＵAで
近似されることを示している。 【００２０】図７はこのようにして求めた圧接量近似値
ＵA と実際の圧接量ＵR とを比較した図である。実験に
供した材料はＣ：０．２３％の炭素鋼であり、製管サイ
ズは外径５０．８ｍｍ、肉厚５．０ｍｍで、溶接速度は
２０ｍ／ｍｉｎである。意図的にスクイズロールＳＱ，
ＳＱ間隔を変化させることによって圧接量ＵR を変化さ
せた。また、実際の圧接量ＵR は圧接前のオープンパイ
プＯＰのエッジ端面Ｅ，Ｅから５ｍｍの位置にマーキン
グを施し、圧接後にその間隔を測定することで求めた。
図に示すように実際の圧接量ＵR と圧接量近似値ＵA と
は高い相関を示しており、この圧接量検出装置１により
圧接量ＵR が妥当に評価されていることが明らかであ
る。 【００２１】なお、この実施例においては、図５に示し
たように矩形信号が１つから２つに分かれるところを溶
接開始点ＷS としたが、溶接開始点ＷS は最も高温にな
り最も強い光を放射するので、溶接部の画像において最
も輝度の高いところを溶接開始点ＷS としてもよい。 【００２２】 【発明の効果】以上詳述したごとく、この発明にあって
は、溶接部の画像を撮像し、その画像に基づいて圧接量
近似値ＵA を演算するので、溶接品質に多大な影響を及
ぼす圧接量の変化をリアルタイムでしかも正確に求める
ことができる。そのため、圧接量不適当による溶接品質
の悪化や、溶接ビード過大によるビード切削トラブルを
未然に防止することができる。また、演算結果を管理パ
ラメータとして溶接自動制御を行なえば、溶接品質を大
幅に向上させることができる。その結果、作業者の負担
が軽減されることは無論、品質不良品が激減するため歩
留りや稼働率が向上するなど、本発明は優れた効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による圧接量検出装置の構
成およびその使用状態を示すブロック図である。 【図２】溶接開始点近傍の状態を拡大して示す一部破断
した平面図である。 【図３】図１に示した圧接量検出装置の画像処理装置が
行なう画像処理方法を説明するための図であり、特に、
溶接部の画像を画素列ＰX に分解する工程を示す図であ
る。 【図４】図３に示した画素列ＰX の輝度分布ヒストグラ
ムを示す図である。 【図５】図４に示した輝度分布ヒストグラムを２値化し
た矩形信号を示す図である。 【図６】演算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）の意味を説
明するための図である。 【図７】図１に示した圧接量検出装置により求めた圧接
量近似値ＵA と実際の圧接量Ｕ R とを比較した図であ
る。 【図８】圧接量ＵR を説明するための一部破断した断面
図である。 【符号の説明】 １ 圧接量検出装置 ２ イメージセンサ（画像撮像手段） ３ フレームメモリ ４ 画像処理装置（演算処理手段） ５ 表示装置 Ｅ エッジ端面 ＯＰ オープンパイプ Ｐ パイプ ＳＱ スクイズロール ＷS 溶接開始点 ＷE 溶接終了点
成およびその使用状態を示すブロック図である。 【図２】溶接開始点近傍の状態を拡大して示す一部破断
した平面図である。 【図３】図１に示した圧接量検出装置の画像処理装置が
行なう画像処理方法を説明するための図であり、特に、
溶接部の画像を画素列ＰX に分解する工程を示す図であ
る。 【図４】図３に示した画素列ＰX の輝度分布ヒストグラ
ムを示す図である。 【図５】図４に示した輝度分布ヒストグラムを２値化し
た矩形信号を示す図である。 【図６】演算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）の意味を説
明するための図である。 【図７】図１に示した圧接量検出装置により求めた圧接
量近似値ＵA と実際の圧接量Ｕ R とを比較した図であ
る。 【図８】圧接量ＵR を説明するための一部破断した断面
図である。 【符号の説明】 １ 圧接量検出装置 ２ イメージセンサ（画像撮像手段） ３ フレームメモリ ４ 画像処理装置（演算処理手段） ５ 表示装置 Ｅ エッジ端面 ＯＰ オープンパイプ Ｐ パイプ ＳＱ スクイズロール ＷS 溶接開始点 ＷE 溶接終了点
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(56)参考文献 特開 平５−261564（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−77062（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−264170（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−88981（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−122442（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 13/00
B21C 37/08
B23K 13/08
G01B 11/14
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 オープンパイプのＶ字状に対向するエッ
ジ端面を高周波電力で加熱溶融させ、１対のスクイズロ
ールで前記エッジ端面同士を圧接することによってパイ
プを製造する高周波電縫溶接工程において前記エッジ端
面間の圧接量を検出する圧接量検出装置であって、 前記エッジ端面同士が接触し始める溶接開始点近傍の画
像を撮像する画像撮像手段と、 前記画像撮像手段の撮像出力に基づいて、前記１対のス
クイズロールの回転軸を含む面と前記溶接開始点の間の
圧接距離Ｌと、前記エッジ端面同士がなすＶ角度θとを
検出し、演算式ＵA ＝２Ｌｔａｎ（θ／２）に基づいて
圧接量近似値Ｕ A を演算する演算処理手段とを含むこと
を特徴とする、高周波電縫溶接工程における圧接量検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18592193A JP3423034B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18592193A JP3423034B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740061A JPH0740061A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3423034B2 true JP3423034B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=16179211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18592193A Expired - Fee Related JP3423034B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3423034B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5014837B2 (ja) * | 2007-03-01 | 2012-08-29 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫鋼管の製造方法 |
| JP5125670B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-01-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。 |
| CN102171552B (zh) * | 2008-10-17 | 2014-09-24 | 日本轻金属株式会社 | 接合质量管理方法及接合质量管理装置 |
| KR101447793B1 (ko) * | 2010-03-23 | 2014-10-06 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 고주파 저항 용접 및 유도 가열 용접의 조업 관리 장치, 조업 관리 방법 및 조업 관리 프로그램 |
| US9446473B2 (en) * | 2012-04-18 | 2016-09-20 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Electric resistance welding operation management device, electric resistance welding operation management method, and computer program |
| JP6361840B1 (ja) * | 2016-11-15 | 2018-07-25 | 新日鐵住金株式会社 | 電縫鋼管の高周波抵抗溶接及び誘導加熱溶接の操業監視装置、方法及びプログラム |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18592193A patent/JP3423034B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0740061A (ja) | 1995-02-10 |
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