JPS61107102A - 電縫鋼管溶接部検出装置 - Google Patents

電縫鋼管溶接部検出装置

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JPS61107102A
JPS61107102A JP22842484A JP22842484A JPS61107102A JP S61107102 A JPS61107102 A JP S61107102A JP 22842484 A JP22842484 A JP 22842484A JP 22842484 A JP22842484 A JP 22842484A JP S61107102 A JPS61107102 A JP S61107102A
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welded
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Kanehiro Ohashi
大橋 兼廣
Fumiaki Oide
大出 文昭
Hiroaki Kondo
近藤 廣章
Kunio Honda
本田 邦雄
Atsushi Hiwasa
日和佐 淳
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電縫鋼管の連続製造ラインにおいて。
溶接部を非接触で連続的に検出及びそれに追従する溶接
部検出装置に関するものである。
連続製造ラインでは鋼板コイルからの曲げ成形。
溶接、溶接ピード部の切除(以後ビードカットと称す)
、溶接部の非破壊検査、溶接部の焼なまし及びパイプカ
ットの工程を連続的に行ない製造品質の均一化製造原価
の低減を計っている。
溶接部検出装置は上記製造ラインにおいて、溶接部周辺
の非破壊検査機(超音波自動探傷装置に代表される)及
び溶接部母材と溶接機のなじみを良(し分子のひずみを
低減する焼なまし機(アニーラと称す)のための溶接部
位置検出用として用いられいずれも溶接部検出装置は高
精度を要求される。
〔従来技術〕
従来この種の装置としては、溶接部近傍をスポットライ
トで照射し熟練した検査員が目視により溶接部を検出し
9手操作により溶接部検出器を追従させる方法や、溶接
直後の溶接部付近の温度が高く被検材表面から放出され
る赤外線強度を検出する赤外線センサ検出装置及びビー
ドカット部を照射し反射光からビード部を検出する可視
光センナ検出装置が知られている。
第1図は赤外線センサによる溶接部検出装置。
第2図は可視光センサ検出装置の実施例を示すものであ
る。又第3図は第1図に示す赤外線センナによる溶接部
検出装置のセンナ検出信号を示すものである。
第1図においてfl)は電縫鋼管(被検材と称す)。
(2)は被検材の接合部分の溶接部、(3)は溶接の際
溶接材の盛り上りを切除したビードカット部、(4)は
被検材の上方向に図示していないが被検材の中空軸を中
心にして円周上空を揺動する揺動装置に取付られた赤外
線溶接検出部、(5)は被検材の表面から放射する赤外
線を赤外線センサ上に収束させる赤外線凸レンズ、(6
)はチョッパ七−夕によす回転させられる円板でその円
板に多数の小穴を持ち赤外線センサに入る赤外線を開閉
するチョッパフィン、(7)はチョッパフィン(6)を
回転させるチョッパモータ、 −(81は被検材表面か
ら放射する赤外線強度を電気信号に変換する赤外線セ/
す、 (8a)は赤外線センナ(8)の左側に位置する
赤外線上ンサ左セル、 (8b)は赤外線センサ(8)
の右側に位置する赤外線センナ右セル、 (9a)、 
(9b)は赤外線センサ左セル(8a) 、右セル(8
b)の各々に対応した電気信号を増幅する交流増幅器、
 (10a)、 (10b)は交流増幅器(9a) 。
(9b)に対応した交流から直流に変換する検波器。
αυは検波器(1Da)、 (1ob)の直流出力の差
分を取り出し増幅する差動増幅器、 (LZは差動増幅
器αυからの信号をサーボ増幅器側へ接続するための追
従用接続器、 (13はサーボモータを駆動するための
サーボ増幅器、(I4は図示されていないが赤外線溶接
検出部(4)を装着し被検材円周上を揺動する揺動装置
の動力となるサーボモータ、a5はサーボセータα4の
制動をかけスムーズに揺動装置を動かすためのタコジェ
ネレータ。
第2図において(lGはビードカット部(3)からの反
射光を検出する可視光ビードカット検出部、 (I′r
Iは反射光を反射光センサ上に収束する可視光凸レンズ
、αδはビードカット部(3)に光を照射する可視光の
光源、 (19a)、 (19b)はビードカット部(
3)からの反射光強度を電気信号に変換する可視光セン
サのフォトトランジスタ左及び右。
第3図において翰は被検材表面から放射する赤外線強度
分布を示す赤外線強度分布、 (21a)は溶接部から
のずれに対応した赤外線センサ左セルの赤外線強度を示
す左セル強度分布、 (21b)は前記同様の右セル石
セル強度分布、 (21c)は前記左セル強度分布(2
1a)と右セル強度分布(21b)から求まる差強度分
布を示す・ 第1図の赤外線センナ検出装置は銅帯を成形し接合部の
溶接直後における温度分布に層目したもので被検材+1
)は溶接部(2)を最高温度として周囲母材部に比較し
温度が高く赤外線を放射している。
被検材より放射される赤外線エネルギは赤外線凸レンズ
(6)により収束されチョッパモータ(7)によって回
転するチョッパフィン(6)の小穴を通して赤外線上/
す(8)の圧セル(8a)及び右セル(8b)上に投影
され強度に対応した交流電気信号に各々変換される。第
3図(ム)は溶接部を中心とした時点の赤外線強度分布
G!l)を示したもので溶接直後のビードカット(3)
前は溶接部(2)を最高温度として単調な温度分布を示
すがビードカットによりビードカット部(3)の温度が
切除状況により複雑に変化するのでこのビードカット部
(3)を測定対象からはずし比較的単調部分の赤外線強
度を赤外線センサセル(8a)、 (8b)で各々感知
する。第3図(B)は赤外線センサセル(8a)。
(8b)の各々について溶接部(2)から距離をずらし
た時の感度特性(赤外線強度分布)を示したものである
。赤外線センサセル(8a)、 (8b)の交流電気信
号は交流増幅器(92L)、 (91))により各々増
幅され検波器(10a)、 (10b)により直流信号
に変換されさらに差動増幅器αυにより差がとられる。
差動増幅器aυの差分・は第3図(C)に示すように溶
接部(2)をゼロ点として溶接部(2)からの距離のず
れに対応したほぼ直線となる。従ってサーボ増幅器α3
及びサーボモータα尋、タコジェネレータ(l!9のサ
ーボ系により揺動装置に装着した赤外線溶接検出部(4
)を溶接部(2)に収束させることができる。又溶接部
の変動に対しても第3図(C)の特性直線からサーボ系
により赤外線溶接検出部(4)を追従させることができ
る。
第2図の可視光センナ検出装置は溶接材の盛り上りをビ
ードカットした直後はビードカット部(3)が周囲の母
材に比較し光沢があることに着目し光源顧より可視光(
例祭光灯)を照射し反射光を可視光レンズαηにより収
束しチョッパモータ(7)により回転させられるチョツ
パフイ/(6)の小穴を通してフォトトランジスタ左(
19a)及び右(19b)に投影される。前記と同様に
交流増幅器(9a)、 (9b)等の信号処理を通しサ
ーボ系により揺動装置に着目した可視光ビードカット検
出部riGを追従させることができる。可視光センサ検
出装置は溶接部を検出するのではなくビードカット後の
最も光沢のある部分を検出している。
赤外線センサ検出装置において第3図(6)に示すよう
に溶接部近傍においては溶接部(2)をゼロ点として溶
接部からの距離ずれに対応した直線に近い特性を示すが
溶接部(2)からのずれが大きくなった場合左右各々に
ついてピークを経過しゼロになる特性を示す。溶接部(
2)からピークまでの距離が小さいため溶接部(2)を
遺作した場合、真の溶接部(2)を追従せずにピークを
越えた次のゼロを追従していたことが時々あり、真の溶
接部(2)であるかピークを越えた次のゼロなのか判別
が困難である。
第2図の可視光センサ検出装置はビードカット部(3)
の最大光沢部を追従するので必ずしも溶接部(2)と一
致しないむしろ一致しない場合が多い。
〔発明の概要〕
この発明は前記従来の装置の欠点を改善する目的でなさ
れたもので赤外線センサ検出装置で検出並びに追従した
場合ゼロ点が溶接部の他に比較的近距離のピークを越え
た後にもおるため溶接部を追従しているはずのものがピ
ークを越えた次のゼロ点を追従していることがある。又
可視光センナ検出装置で溶接部を追従した場合最大光沢
部を検出並びに追従するので溶接部と異なる場合が多い
電縫鋼管の製品を見た場合溶接部は必ずビードカット内
に位置すること及び可視光センサ検出装置はビードカッ
トを正確に検出することから赤外線センナ検出装置と可
視光センサ検出装置を組合せ可視元側で常に赤外線側の
検出範囲の逸脱を監視し逸脱した場合、警報を発すると
共に制御を可視元側に切換、ビードカット内に赤外線側
を戻す。
戻し終った後に赤外線側へさらに切換で正確な溶接部(
2)の検出並びに追従を行なうことにより精度良い溶接
部の検出部ひに追従が可能な溶接部検出装置を提供する
ものである。
〔発明の実施例〕
第4図はこの発明の実施例を示したもので@は赤外線セ
ンサ検出部及び可視光センナ検出部を被検材(1)の垂
直方向にかつ平行方向の同一軸上に配置した複合溶接検
出部、I23は赤外線センナ左セル(8a)、右セル(
8b)の各々及び可視光センサのフォトトランジスタ左
(19a)、右(19b)各々の電気変換信号を交流増
幅器(9a)、 (9b)で増幅、検波器(10a)、
 (10b)で直流変換、差動増幅器αDで赤外線セ/
を及び可視光センサ各々の直流差分信号に成りそれらの
直流信号をアナログ−デジタル変換するAカ変換器。
(財)はプログラムの入ったメモリやデータを一時保管
するメモリと共に用いマイクロコンピュータの演算処理
用のCPU、5は演算処理手順、データ等が保管しであ
る読出し専用のリードオンリメモリ。
2’tOM 、(ハ)はCPU941が演算データ、結
果等を一時保管するランダムアクセスメモリ、RAM、
@は演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換する
い変換器を示す。なお交流増幅器(9)、検波器H,差
動増幅器+11+を含めて信号処理部、 A/’D変換
器(ハ)。
0PTII34. ROM(ハ)、 RAM(至)、V
ム変換器■を含めて演算処理部、サーボ増幅器αJ、サ
ーボモータa41゜タコジェネレータαり及び図示して
いないが揺動する機構部を含めて追従駆動部と称し複合
溶接検出部24は機構部に装着されている。
ます造管初めにおいて、複合溶接検出部は被検材(1)
の真上にあり可視光センナ検出部の差分信号のアナログ
−デジタル変換信号を演算処理部で演算し追従駆動部に
よりビードカット部(3ンを捕える。
前記捕捉動作完了後1機構部の追従制御を赤外線センサ
検出部に切換、信号処理部の差分信号を演算処理部で演
算し追従駆動部により溶接部を捕捉する。被検材(1)
は造管速度で流れ溶接部位置は一定でなく刻々変化する
ので前記のように溶接部変動を捕えて追従する。この間
可視光センサ出力も信号処理部を経て演算処理部に入る
。演算処理部での可視光センサ出力に対する処理として
ビードカット部(3)内で追従している時のデジタル量
及びビードカット部(3)を逸脱した時のデジタル量を
あらかじめメモリROM(ハ)にプログラムしておき、
常に可視光センサデジタル量と前記プログラム量をcp
tr g4)によって比較し可視光センサデジタル量が
ビードカット部(3)を逸脱した時のデジタル量より大
になった場合、追従駆動部の制御信号を赤外線センサ検
出信号から可視光センナ検出信号に切換で機構部をビー
ドカット内に収束させる。同時に外部へランプ、ブザー
等により警報を発する。機構部収束後直ちに溶接部検出
のため赤外線センサに切換る。
〔発明の効果〕
前記制御により常に精度良い溶接部の検出並びに追従が
可能であり溶接部周辺を検査する検査機器及び溶接部の
アニーラに対し効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は赤外線センナを用いた溶接部検出装置の実施例
を示す図、第2図は可視光センサを用いた溶接部(ビー
ドカット部)検出装置の実施例を示す図、第3図は第1
図に示す赤外線を用いた溶接部検出装置のセンサ検出信
号を示す図である。 イ4rtJtjン4声シー緘メε伊1ε込ブ川g93 
。 図中(1)は電縫鋼管(被検材) 、 +21は溶接部
、(3)はビードカット部、(4)は赤外線溶接検出部
、(5)は赤外線凸レンズ、(6)はチョッパフィン、
(7)はチョッパモータ、(8)は赤外線センサ、 (
aa)、(sb)は赤外線センサ左セル及び右セル、 
(9a)、 (9b)は交流増幅器、 (1oa)、 
(1ob)は検波器、aυは差動増幅器、(I3は追従
用接続器、α謙はサーボ増幅器、α4はサーボモータ、
任!9はタコジェネレータ、aeは可視光ビードカット
検出部、 +171は可視光凸レンズ、6gは光源。 (19a)、 (19b)はフォトトランジスタ、(支
)は赤外線強度分布、 (21a)、 (21’b)、
 (21c)は赤外線セフ’Fj左セル強度分布、右セ
ル強度分布、差強度分布、@は複合溶接゛検出部、@は
Aカ変換器、@はC!PIT、(ハ)はROM。 (ハ)はRAM、@はルヘ変換器を示すものである。 なお9図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 銅帯をロール等により成形し、溶接機により接合部を溶
    接する電縫鋼管の溶接直後の溶接部の位置を非接触で検
    出するための溶接部検出装置において、各々の2素子か
    らなる赤外線センサと可視光センサと、前記溶接部とそ
    の周辺を照射する光源と、前記溶接部とその周辺から放
    射される赤外線と反射光を各々集光する赤外線レンズと
    可視光レンズと、前記赤外線と反射光を断続するチョッ
    パフィンと前記チョッパフィンを駆動するモーターとか
    らなる赤外線検出部と可視光検出部と、前記赤外線検出
    部と可視光検出部を被検材の円周方向に揺動する機構部
    と、前記赤外線センサと可視光センサの電気変換信号を
    それぞれ増幅、検波し、2素子の差分出力を取り出す信
    号処理部と、前記信号処理部の信号を演算処理し、前記
    赤外線検出部と前記可視光検出部とで検出される各々の
    溶接部の位置を算出する演算処理部と、前記演算処理部
    で生成される演算信号により前記機構部を揺動させる追
    従駆動部とを有し、通常は前記赤外線検出部で検出され
    る溶接部の位置に前記赤外線検出部と可視光検出部とを
    追従させながら、同時に前記赤外線検出部で検出される
    溶接部の位置と前記可視光検出部で検出される溶接部の
    位置とを比較し、それら2つの位置が設定値よりずれた
    場合においては前記可視光検出部で検出される溶接部の
    位置に前記赤外線検出部と可視光検出部とを追従させる
    ことを特徴とする電縫鋼管溶接部検出装置。
JP22842484A 1984-10-30 1984-10-30 電縫鋼管溶接部検出装置 Granted JPS61107102A (ja)

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