JPS61250503A - 電縫管の外面溶接部の位置検出方法 - Google Patents

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、電縫管の外面溶接部の位置検出方法に関す
るものである。

〔従来技術とその問題点〕

電縫管は、帯鋼板を成型ロール群に通して、前記帯鋼板
のシーム端が互いに向き合うように上方に円形に成形し
、次いで、このようにして円形に成型された素管のシー
ム端を加熱しながらスクイズロールによって前記シーム
端同士を加圧溶着して素管を調整し、そして、このよう
にして調整された素管の溶接ビードの余盛をバイトによ
り切削することによって連続的に製造される。

このようにして製造された電縫管は、上述した製造ライ
ンの下流側に設けられた探傷装置に搬送され、前記探傷
装置によって、余盛を切削した後の溶接部内部の欠陥が
探傷され、そして、電縫管は、必要に応じて、探傷装置
の下流側に設けられた熱処理装置に搬送され、熱処理装
置によって、溶接部に熱処理が連続的に施される。

上記電縫管の溶接部の中心は、はぼ電縫管の上部に位置
するが、電縫管製造過程で前記溶接部の中心位置は、そ
の周方向にシフトする。このために、上述した溶接欠陥
の探傷および熱処理を正確に施すには、これら探傷装置
および熱処理装置を溶接部の移動に追従させる必要があ
り、このためには、溶接部の幅方向の中心位置を正確に
検出する必要がある。

電縫管における溶接部の、従来の中心位置検出方法が、
特開昭５８−３７５５０号公報（以下、先行技術という
）に開示されている。この先行技術にかかる溶接部の中
心位置検出方法の原理を第８図および第９図を参照しな
がら説明する。

電縫管１の製造時において、素管の溶接ビードの余盛は
、約１２００℃の温度のもとてバイトによシ切削される
ために、溶接部２の表面は、急激に酸化する。従って、
溶接部２の表面の反射率は、その近接の母材部１′の表
面の反射率より低くなる。

この点に着目し、第８図に示すように、電縫管１の溶接
部２の上方に受光器４を配置し、受光器４の両側に１対
の投光器３を配置し、１対の投光器３によって溶接部２
およびその近傍の母材部１′の表面に光を照射し、溶接
部２および母材部１′の表面の輝度を受光器４によって
検出し、そして、このようにして検出された前記輝度信
号に基づいて溶接部２の中心位置を検出する。

即ち、受光器４によって検出された前記輝度信号は、溶
接部２０表面の輝度レベルより母材部１′の表面の輝度
レベルの方が高いことから、第９回内に示す↓うな波形
となる。そこで、前記輝度信号に対して所定の大きさの
スレッシュホールドレベルを設定して、同図（Ｂ）に示
すように、前記輝度信号を２値化し、そして、このよう
にして２値化された輝度信号に基づいて、下式により溶
接部２の幅方向の中心位置（Ｌ）を演算器５によって演
算する。

但し、１．：２値化した輝度信号の最 初の立下りまでの時間に 基ずく寸法、 Ｌ、：２値化した輝度信号の２ 回目の立上りまでの時間 に基ずく寸法。

しかし、上述した先行技術には、次に述べる問題があっ
た。

（１）溶接ビードを切削した後の電縫管ｌの溶接部２に
熱処理を施すと、溶接部２の表面は勿論、その近傍の母
材部１′の表面が酸化し、このために、これらの表面の
反射率が低下するので、溶接部近傍の母材部１′の表面
の輝度レベルは、大幅に下がり、溶接部２０表面の輝度
レベルとの間の差が小さくなる。この結果、溶接部２の
中心位置を正確に検出することができない。

（２）溶接部近傍の母材部１′の表面に、造管時、スク
イズロール等により疵が付くと、母材部１′の表面の反
射率が部分的に変化するので、受光器４によって得られ
る反射輝度信号の波形が乱れる。

この結果、溶接部２の位置を正確に検出することができ
ない。

そこで、溶接部２に熱処理を施しても、且つ、溶接部近
傍の母材部１′の表面に疵が存在しても溶接部２の中心
位置を常に正確に検出することができる、電縫管の外面
溶接部の位置検出方法が望まれているが、かかる方法は
、未だ提案されていない。

〔発明の目的〕

従って、この発明の目的は、溶接部に熱処理を施しても
、且つ、溶接部近傍の母材部の表面に疵が存在しても、
常に正確に溶接部の中心位置を検出することができる、
電縫管の外面溶接部の位置検出方法を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

この発明は、水平に移動中の電縫管の上方に左側投光器
および右側投光器を配置し、前記左側投光器によって前
記電縫管の溶接部およびその近傍の母材部の表面に斜め
左上方から光を照射し、前記右側投光器によって前記表
面に斜め右上方から光を照射し、前記左側投光器および
前記右側投光器の間に配置した受光器によって前記表面
の輝度を測定し、そして、このようにして測定した前記
輝度に基づいて前記溶接部の位置を検出することからな
る、電縫管の外面溶接部の位置検出方法において、前記
表面に前記左側投光器および前記右側投光器から光互に
光を照射し、前記左側投光器からの照射光による前記表
面の左側輝度および前記右側投光器からの照射光による
前記表面の右側輝度を前記受光器によって測定し、この
ようにして測定した前記左側輝度および前記左側輝度を
比較して前記溶接部の表面の輝度のみを抽出し、そして
、このようにして抽出した前記溶接部の表面の輝度に基
づいて前記溶接部の位置を検出することに特徴を有する
。

〔発明の構成〕

本願発明者等は、上述の問題点を解決すべく鋭意研究を
重ねた。その結果、次の知見を得た。即ち、溶接部に熱
処理を施しても、且つ、溶接部近傍の母材部の表面に疵
が存在しても、常に正確に溶接部の中心位置を検出する
には、溶接部およびその近傍の母材部の表面の輝度信号
から溶接部の表面の輝度信号のみを抽出すれば良い。

この発明は、上述した知見に基づいてなされたものであ
る。以下、この発明の原理を図面を参照しながら説明す
る。

第１図において、左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂ
は、電縫管１の溶接部２の真上に設置された受光器４の
両側に配置されており、溶接部２およびその近傍の母材
部１’Ａ　、　ｌ’Ｂの表面に光を照射する。左側投光
器３Ａおよび右側投光器３Ｂは、その光の照射方向が、
電縫管１の軸線と直交し、且つ、溶接部２０幅方向中央
部を通９電縫管ｌの径方向に延びる直線Ｕ）に対して角
度（θ）だけ傾くように受光器４０両側にそれぞれ配置
されている。左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂから
の照射光は、溶接部近傍の母材部１’Ａ　、　１’Ｂの
表面で正反射するが、前記正反射光のうち、第２図（Ａ
）に示すように、母材部１’Ａ　、　ｌ’Ｂにおいて、
溶接部２から若干離れた位置の母材部１’Ａ　、　１’
Ｂ　　の表面で正反射した光のみが、受光器４に直接入
射する。

従って、左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂから、電
縫管１の溶接部２およびその近傍の母材部１’Ａ　。

１’Ｂの表面に光を照射すると、受光器４からは第２図
（Ｂ）に示すような３つのピークを有する輝度信号が得
られる。

第２図（Ｂ）に示すように、溶接部２から若干離れた位
置の母材部１’Ａ、ｌ’Ｂ　の表面の輝度レベルが一番
高いのは、左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂからの
照射光が母材部１’Ａ、ｌ’Ｂ　　の表面で正反射して
受光器４に直接入射するからである。溶接部２の表面の
輝度レベルが、その両側の母材部１′Ａ。

１’Ｂ、即ち、母材部１’Ａ、１’Ｂ　　に比べて溶接
部２により近い母材部１’Ａ　、　１’Ｂの表面の輝度
レベルに比べて高いのは、溶接部２０表面は、溶接ビー
ドの余盛がバイトによって切削されているので、乱反射
面になっていて、これによる乱反射光が受光器番に入射
するからである。

前述した、先行技術において、受光器４によって得られ
る輝度信号が、第２図ＣＢ）に示した波形にならないの
は、先行技術においては、溶接部２から若干離れた母材
部１’Ａ、１’Ｂに比べて、溶接部２により近い母材部
１’Ａ　、　ｌ’Ｂ　　の表面で正反射した投光器３か
らの照射光が、受光器４に直接入射するためであると考
えられる。

上述したようにして、左側投光器３Ａおよび右側投光器
３Ｂから、電縫管ｌの溶接部２およびその近傍の母材部
１’Ａ、ｌ’Ｂ　の表面に光を照射することによって、
溶接部２の表面の輝度信号を得ることができるが、溶接
部２の表面の輝度信号のみを他の輝度信号から抽出する
必要がある。

次に、この抽出方法について説明する。第３図（Ａ）に
示すように、左側投光器３Ａから溶接部２の表面に照射
された光は、溶接部２の表面で乱反射して受光器４に入
射し、そして、同図（Ｂ）に示すように、右側投光器３
Ｂから溶接部２の表面に照射された光は、溶接部２の表
面で乱反射して受光器４に入射する。

第４図（Ａ）に示すように、左側投光器３Ａがら溶接部
２の近傍の母材部１’Ａ　、　ｌ’Ｂ　　の表面に照射
された光は、母材部１’Ａ、ｌ’１３の表面で正反射す
るが、受光器４には、母材部１’Ａの表面で正反射した
光のみが入射する。そして、同図（Ｂ）に示すように、
右側投光器３Ｂから溶接部２の近傍の母材部１’Ａ　。

１’Ｈの表面に照射された光は、母材部１’Ａ　、　１
’Ｂの表面で正反射するが、受光器４には、母材部１’
Ｂの表面で正反射した光のみが入射する。

第５図（ｆｉＪに示すように、左側投光器３Ａがら溶接
部２の近傍の母材部１’Ａ　、　ｌ’Ｂの表面についた
疵６Ａ。

６Ｂに照射された光は、疵６Ａ、６Ｂの表面で正反射す
るが、受光器４には、左側の疵６人の表面で正反射した
光のみが入射する。そして、同図（Ｂ）に示すように、
右側投光器３Ｂから溶接部２の近傍の母材部１’Ａ、１
’Ｂの表面についた疵６Ａ、６Ｂに照射された光は、疵
６Ａ、６Ｂの表面で正反射するが、受光器４には、右側
の疵６Ｂの表面で正反射した光のみが入射する。スクイ
ズロール等によってついたノツチ状の疵６Ａ、５Ｂは、
金属面が露出していて鏡面状であるために、左側および
右側投光器３Ａ。

３Ｂ　からの照射光は、疵６Ａ、６Ｂの表面で正反射す
る。

以上のことから明らかなように、溶接部２の表面におい
ては、左側および右側投光器３Ａ、３Ｂの何れからの照
射光も乱反射して受光器４に入射する。これに対して、
母材部１’Ａ　、　ｌ’Ｂの表面においては、左側およ
び右側投光器３Ａ、３Ｂの何れが一方からの照射光しか
正反射して受光器番に入射しない。

従って、左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂから交互
に溶接部２およびその近傍の母材部１’Ａ　、　１’Ｂ
の表面に光を照射し、これによって得られた、左側投光
器３Ａからの照射光による左側輝度信号と、右側投光器
３Ｂからの照射光による右側輝度信号とを比較し、これ
ら輝度信号の、電縫管ｌの周方向の各位置における最小
値を演算すれば、溶接部２の表面の輝度信号のみを抽出
することができる。

このようにして、溶接部２０表面の輝度信号のみが抽出
されたら、前記輝度信号に対して、所定のスレッシュホ
ールドレベルを設定して、前記輝度信号を２値化すれば
、２値化された輝度信号に基づいて、溶接部２の幅方向
の中心位置を検出することができる。

第６図（Ａ）に示すように、電縫管ｌの溶接部２の左側
母材部１’Ａの表面に疵６Ａが付いている場合の、左側
投光器３Ａからの照射光による左側輝度信号の波形を同
図（Ｂ）に示し、右側投光器３Ｂからの照射光による右
側輝度信号の波形を同図（Ｃ）に示し、これらの輝度信
号を比較し、電縫管１の周方向の各位置における輝度信
号の最小値の波形を同図（Ｄ）に示し、そして、同図（
局に、２値化した輝度信号の最小値の波形を示す。溶接
部２の中心位置（Ｌ）は、同図（Ｅ）から下式によって
演算される。

！、＋１４ Ｌ：　　　　　　　　　　・・・（２）但し、１．：２
値化した輝度信号の立 上りまでの時間に基づく 寸法、 Ｊ４：　２値化した輝度信号の立 下りまでの時間に基ずく 寸法。

次に、この発明を電縫管の溶接部自動追従装置に適用し
た実施例を、第７図のブロック図を参照しながら説明す
る。

第７図において、架台７は、電縫管１と同一の曲率でわ
ん曲したレール８にそって、倣いモータ９により自在に
移動する。架台７には、受光器４と、受光器４の両側に
配置された左側投光器３Ａおよび右側投光器３Ｂとが取
シ付けられている。左側および右側投光器３Ａ、３Ｂは
、点滅制御回路１゜によって所定時間間隔ごとに交互に
点滅する。

受光器４の左側に配置された左側投光器３Ａからの照射
光による溶接部２およびその近傍の母材部１′Ａ、１′
Ｂの表面の左側輝度のアナログ信号は、ＶＤ変換器１１
によってデジタル信号に変換される。これと同様に、受
光器４の右側に配置された右側投光器３Ｂからの照射光
による溶接部２およびその近傍の母材部１’Ａ、ｌ’Ｂ
　　の表面の右側輝度のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器
１１によってデジタル信号に変換される。

このようにしてデジタル信号に変換された左側および右
側輝度信号は、点滅制御回路１ｏからの指令によって交
互に、左側記憶回路１２および右側記憶回路１３に記憶
される。

左側および右側記憶回路１２．１３によって記憶された
左側および右側輝度信号は、輝度信号検出回路１４によ
って比較され、溶接部２の表面の輝度信号のみが抽出さ
れる。

このようにして抽出された、溶接部２０表面の輝度信号
は、中心位置演算回路１５によって、予め設定されたス
レッシュホールドレベルに基づき２値化されて、溶接部
２の幅方向の中心位置が演算される。

中心位置演算回路１５による、溶接部２の中心位置の演
算結果は、平均値演算回路１６によって複数１集められ
、その平均値が演算される。

このようにして平均化された、溶接部２の中心位置の演
算結果は、偏差演算回路１７によって、予め設定された
基準値と比較され、その偏差が零になるような信号が、
倣いモータ９に送られる。

これによって、電縫管１の溶接部２の位置が造管時に周
方向にシフトしても、架台７は、その動きに常に追従す
る。従って、架台７と、例えば探傷装置とを連結すれば
、溶接部２の探傷が常時適確に行なえる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、溶接部および
その近傍の母材部の表面の輝度の状態に依らず、常時、
正確に溶接部の中心位置を検出することができるといっ
たきわめて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の原理を示す正面図、第２図（Ａ）
は、左側および右側投光器からの照射光が母材部１’Ａ
　、　１’Ｂ　の表面で正反射した状態を示す正面図、
同（Ｂ）図は、左側および右側投光器から溶接部および
その近傍の母材部の表面に光が照射されたときの輝度と
電縫管周方向の位置との関係を示すグラフ、第３図（Ａ
）は、左側投光器からの照射光が溶接部の表面で乱反射
した状態を示す正面図、同（Ｂ）図は、右側投光器から
の照射光が溶接部の表面で乱反射した状態を示す正面図
、第４図（Ａ）は、左側投光器からの照射光が左側母材
部の表面で正反射した状態を示す正面図、同図（Ｂ）は
、右側投光器からの照射光が右側母材部の表面で正反射
した状態を示す正面図、第５図（Ｎは、左側投光器から
の照射光が左側母材部の疵の表面で正反射した状態を示
す正面図、同図（Ｂ）は、右側投光器からの照射光が右
側母材部の疵の表面で正反射した状態を示す正面図、第
６図（４）は、左側および右側投光器からの照射光が左
側母材部に疵が付いている電縫管の表面で反射した状態
を示す正面図、同（Ｂ）図は、左側輝度と電縫管周方向
の位置との関係を示すグラフ、同（Ｃ）図は、右側輝度
と電縫管周方向の位置との関係を示すグラフ、同■）図
は、溶接部表面の輝度と電縫管周方向の位置との関係を
示すグラフ、同＠）図は、２値化された溶接部表面の輝
度を示すグラフ、第７図は、この発明を電縫管の溶接部
自先行技術により溶接部およびその近傍の母材部表面に
光を照射したときの前記表面の輝度と電縫管周方向の位
置との関係を示すグラフ、同（Ｂ）図は、２値化された
輝度を示すグラフである。図面において、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水平に移動中の電縫管の上方に左側投光器および右側投
   光器を配置し、前記左側投光器によつて前記電縫管の溶
   接部およびその近傍の母材部の表面に斜め左上方から光
   を照射し、前記右側投光器によつて前記表面に斜め右上
   方から光を照射し、前記左側投光器および前記右側投光
   器の間に配置した受光器によつて前記表面の輝度を測定
   し、そして、このようにして測定した前記輝度信号に基
   づいて前記溶接部の位置を検出することからなる、電縫
   管の外面溶接部の位置検出方法において、前記表面に前
   記左側投光器および前記右側投光器から交互に光を照射
   し、前記左側投光器からの照射光による前記表面の左側
   輝度および前記右側投光器からの照射光による前記表面
   の右側輝度を前記受光器によつて測定し、このようにし
   て測定した前記左側輝度信号および前記左側輝度信号を
   比較して前記溶接部の表面の輝度信号のみを抽出し、そ
   して、このようにして抽出した前記溶接部の表面の輝度
   信号に基づいて前記溶接部の位置を検出することを特徴
   とする、電縫管の外面溶接部の位置検出方法。