JPS623685A

JPS623685A - 管の溶接位置検出装置

Info

Publication number: JPS623685A
Application number: JP60142171A
Authority: JP
Inventors: Nobutada Sugaya; 菅谷　暢恭; Seigo Ando; 安藤　静吾; Yukio Tanabe; 田部　幸夫; Yoshinobu Sato; 佐藤　嘉宣; Osamu Kobayashi; 修小林; Toshiro Nakamura; 敏郎中村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09

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】［産業上の利用分野］本発明はバイブライン等に使用される管の溶接位置を検
出する溶接位置検出装置に関する。

［従来の技術］原油、天然ガス等を輸送するバイブラインを敷設する場
合、多数の鋼鉄製の管を順次溶接して１本のバイブライ
ンに形成する。そして、溶接作業が終了すると管の溶接
部分を保護するために溶接部分の外表面および内表面を
塗装する必要がある。

従来、管の溶接部の内表面を塗装するために、管の内部
を軸方向に自由に移動できる移動台車に塗装装置を搭載
して、移動台車を遠隔操作で溶接位置まで移動させたの
ち、やはり遠隔操作で塗装装置を駆動して溶接部に塗料
を噴付ける。そして、移動台車に搭載された塗装装置が
溶接部に到達したことを検出する手段として、この溶接
装置に放射線源を取付け、管の外表面の溶接部近傍位置
に放射線検出器を取付けて、塗装装置を搭載した移動台
車が管内の溶接部を通過するときに放射線検出器で得ら
れる放射線検出信号の最大値を検出するようにしている
。

また、移動台車および塗装装置に駆動Ｎ源を供給するＮ
源ケーブルに距離を表わす目盛を付して、塗装装置が管
の入口からどのくらいの距離に位置しているかを検出す
る方法もある。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、移動台車又は塗装装置に放射線源を取付
ける溶接位置検出装置においては、放射線源から放射さ
れる放射線が人体に対して悪影響を与えるので、取扱い
を慎重に行なう必要があるとともに取扱いに対しては監
督官庁の許可が必要である。また、放射線検出器は管の
外表面の１箇所に取付けられているので、管の直径が変
化して放射線源と管の内壁との間の相対距離が変動する
と、放射線検出器の検出信号の信号レベルが大きく変化
して、溶接位置の検出精度が低下する懸念がある。

一方、電源ケーブルに目盛を付す方法であると、温度変
化によって電源ケーブルが伸縮して測定精度が低下する
。また、電源ケーブル送出時にケーブルのねじれや弛み
が生じる懸念もある。さらに、一般にパイプライン敷設
作業は汚れや泥等が存在する悪条件下で行われるので、
電源ケーブルに付された目盛が消されたり、汚れで判読
できない場合がある。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、管内を移動する移動体に発
磁体を取付けてこの発磁体の磁気を外表面の軸方向に配
列された３個の磁気センサで検出することによって、安
全で、かつ溶接位置を正確に検出できる管の溶接位置検
出装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段」本発明の管の溶接位置検出装置は、溶接部を有する管の
内部を軸方向に移動する移動体に発磁体を搭載し、管の
外表面の溶接部近傍位置の軸方向に発磁体の磁気を管壁
を介して検出する３個の磁気センサを配列し、差動増幅
器でもって両端に配設された一対の磁気センサの各出力
信号の差を増幅し、絶対値回路で差動増幅器の出力信号
の絶対値を得、ゲート信号発生器でもって中央に配設さ
れた磁気センサの出力信号が一定値以上になるとゲート
信号を出力させ、さらにこのゲート信号の入力期間に同
期して前記絶対値回路の出力信号をゲート回路で導通さ
せる。そして、このゲート回路の出力信号が一定振幅値
を越えたとき出力回路から移動体が管内の溶接位置に達
したことを示す溶接位置検出信号を出力するようにした
ものである。

［作用コこのように構成された管の溶接位置検出装置であれば、
発磁体を搭載した移動体が管内の溶接位置を通過すると
、３個の磁気センサのうち両端の磁気センサの各出力信
号の差を増幅する差動増幅器の出力信号は８字波形にな
る。従ってゲート回路へ入力される絶対値回路の出力信
号波形は中央部で値が大きく変化する２山（谷）波形と
なる。

また、中央の磁気センサの出力信号が入力されるゲート
信号発生器は発磁体が中央の磁気センサ位置近傍に達し
たときに一定幅のゲート信号をゲート回路へ送出する。

したがってゲート回路からは前記絶対値回路の出力信号
波形のうち値変化が大きい中央部分の波形のみが出力回
路へ送出され、この出力回路でこの波形の擾幅変化を検
出して溶接位置検出信号を出力する。

〔実施例］以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の管の溶接位置検出装置を示す断面模式
図である。図中１はバイブラインを構成する鋼管であり
、この鋼管１において軸方向の一定間隔おきに環状の溶
接部２が形成されている。

鋼管１内に移動体としての塗装装置３が挿入されており
、この塗装装置３は下部に取付けられた車輪４ａ、４ｂ
によって鋼管１内を軸方向に移動でき、上部に取付けら
れた車輪４ｃによってこの塗装装Ｗ１３が鋼管１内にて
左右に蛇行しないようにガイドされている。この塗装装
置３の上面には例えば永久磁石又は！！磁石にて形成さ
れた発磁体５が取付けられており、軸方向の一方端には
塗料を環状に鋼管１の内周面に嗅付けるための噴射器６
が取付けられている。

さらにこの塗装装置３の他方端にはこの塗装装置３へ駆
動電源を供給するための電源ケーブル７の一端が接続さ
れ、このＮ源ケーブル７の他端は鋼管１の端の入口から
鋼管１外へ出て、巻取りリール８を介して操作部９に接
続されている。操作部９は電源ケーブル７を介して塗装
装置３を鋼管１内の軸方向へ移動させるとともに、噴射
器６を駆動して塗料を鋼管１の内周面に環状に噴付ける
。

また、鋼管１の外表面の溶接部２近傍位置には３個の磁
気センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃからなる磁気検出器１
０が取付けられており、この磁気検出器１０の検出信号
は操作部９に隣接配置された検出部１１へ入力される。

なお、前記３個の磁気センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは
鋼管１の軸方向に配列されており、磁気センサ１０ａが
溶接部２側に位置し、磁気センサ１０ｃが反溶接部２側
に位置している。

この検出部１１は第２図に示すように構成されている。

すなわち、３個の磁気センサ１０ａ。

１０ｂ、ＩＯＣのうち磁気センサ１０ａの出力信号は差
動増幅器１２の（−）入力端子へ入力され、磁気センサ
１０Ｃの出力信号は差動増幅器１２の（＋）入力端子へ
入力される。差動増幅器１２の出力信号ａは絶対値増幅
器１３へ入力される。この絶対値増幅器１３は入力した
信号ａの絶対値を検出して増幅する回路である。この絶
対値増幅器１３の出力信号ｄはゲート回路１４の信号入
力端子へ入力される。

一方、３個の磁気センサのうち中央の磁気センサ１０ｂ
の出力信号は増幅器１５へ入力される。

この増幅器１５で増幅された出力信号すはゲート信号発
生器１６へ入力される。このゲート信号発生器１６は入
力した信号すの信号レベルが一定以上になるとパルス状
のゲート信号Ｃをゲート回路１４のゲート入力端子へ送
出する。ゲート回路１４はゲート入力端子へ入力された
ゲート信号ＣがＨレベルの期間だけ信号入力端子に入力
された信号ｄを次段の比較器１７の（＋）入力端子へ入
力する。この比較器１７の（−）入力端子には基準電圧
発生器１８から（−ＥＲ）の基準電圧が入力されている
。そしてこの比較器１７の出力信号ｅ（溶接位置検出信
号）は例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）で形成された表
示ランプ１つを点灯制御する。したがって、前記比較器
１７と基準電圧発生器１８とで溶接位置検出信号を出力
する出力回路を構成している。

前記差動増幅器１２の出力信号ａは絶対値増幅器１３へ
入力されるとともに、モニター用のＣＲ１表示部２０お
よび各比較器２１．２２の各（＋）入力端子へ入力され
る。比較器２１の（−）入力端子には基準電圧発生器２
３の（＋Ｅｔ　）の基準電圧が入力されており、出力信
号Ｑは表示ランプ２４を点灯する。また、比較器２２の
（−）入力端子には基準電圧発生器２５の（−Ｅｒ）の
基準電圧が入力されており、出力信号ｆは表示ランプ２
６を点灯する。

次にこのように構成された管の溶接位置検出装置の動作
説明を第３図のタイムチャートを用いて行なう。塗装装
置３は第１図に示すように鋼管１内を矢印方向に移動し
ているとすると、塗装装置３に取付けられた発磁体５は
最初に時刻ｔ１にて磁気センサ１０ａの取付は位置を横
切り、次に時刻ｔ２にて中央の磁気センサ１０ｂの取付
は位置を横切り、最後にｔ３にて磁気センサ１０ｃの取
付は位置を横切る。したがって、ｔｌにて磁気センサ１
０ａの出力信号が最大値を示し、ｔ２にて磁気センサ１
０ｂの出力信号が最大値を示し、最後のｔ３にて磁気セ
ンサ１０ｃの出力信号が最大値を示す。その結果、差動
増幅器１２の出力信号ａは時刻で１で負の最少値を示し
、時刻で２でＯになり、時刻ｔ３で正の最大値を示す。

また、磁気センサ１０ｂに接続された増幅器１５の出力
信号すは時刻ｔ２で最大値を示す。

その結果、ゲート信号発生器１６は時刻ｔ　２．を中心
とする期間Ｔ工だけＨレベルとなるゲート信号Ｃをゲー
ト回路１４のゲート入力端子へ入力する。

また、第３図に示したＳ字形波形の差動増幅器１２から
の出力信号ａが入力される絶対値増幅器１３の出力信号
ｄは図示するように、出力信号ａにおけるｔ２からｔ３
までの波形を反転した形状になるので、時刻ｔ２近傍で
値が急峻に立上がった波形となる。この出力信号波形の
うちゲート信号ＣのＨレベルに相当する期間Ｔ１の信号
波形が比較器１７へ入力されることになる。比較器１７
は入力した信号波形のうち信号レベルが基準電圧ＥＲを
越える期間Ｔ２だけＨレベルとなる出力信号ｅ、すなわ
ち溶接位置検出信号を出力する。その結果、時刻ｔ２を
挟んで期間Ｔ２だけ表示ランプ１９が点灯する。

また、差動増幅器１２の出力信号ａは比較器２２へ入力
されて基準電圧（−Ｅｌ）と比較され、比較器２２から
時刻ｔ１を中心とする期間Ｔ３だけＨレベルとなる出力
信号ｆが出力される。その結果、表示ランプ２６は期間
Ｔ３だけ点灯する。

さらに差動増幅器１２の出力信号ａは比較器２１へ入力
されて基準電圧（＋Ｅ１　）と比較され、比較器２１か
ら時刻ｔ３を中心とする期間Ｔ３だけうＨレベルとなる出力信号やが出力される。その結果、表
示ランプ２４は期間Ｔ３だけ点灯する。

なお、第４図は、発磁体５の磁力を１にガウスとし、発
磁体５と鋼管１の内壁間の距離を４０１！１としたとき
における差動増幅器１２の出力信号ａの波形と、比較器
１７の出力信号ｅの波形の実測図である。

このような構成および動作の管の溶接位置検出装置にお
いて、溶接部２と磁気検出器１０の中心の磁気センサー
０ｃとの間の距離２１を、塗装装置３における発磁体５
と噴射器６との間の距離２２に等しく設定することによ
って、表示ランプ１９が点灯した瞬間に塗装装置３の噴
射器６が溶接部２の内面位置に対向するようにできる。

したがって、実際に鋼管１内の溶接部２を塗装する場合
は、操作部９の遠隔操作によって塗装装置３を矢印方向
に移ｖＪ！ｐＨ始させる。そして、表示ランプ２６が一
定期間Ｔ３だけ点灯しその後消灯した後、表示ランプ１
９が点灯した瞬間に塗装装置３の移動を停止する。そし
て、その位置で遠隔操作によって塗装装置３の噴射器６
から塗料を噴射させると、溶接部２の内周面に塗料が付
着する。そして、溶接部２に対する塗装が終了して塗装
装置３を同一方向へ移動開始すると、表示ランプ１つが
消灯し、表示ランプ２６が一定時間Ｔ３だけ点灯する。

なお、逆方向から塗装装置３を溶接部２方向へ移動させ
る場合は、最初に表示ランプ２４が一定期間Ｔ３だけ点
灯した後表示ランプ１９が点灯する。

このように構成された管の溶接位置検出装置において、
鋼管１の軸方向に３個の磁気センサ１０ａ、１０ｂ、１
０Ｃを配列し、塗装装置３に取付けられた発磁体５から
の磁気を順番に検出している。そして、両端の磁気セン
サ１０ａ、１０ｃの各出力信号の差を差動増幅器１２で
増幅して、その差の信号波形ａのＯラインを横切るタイ
ミングを発磁体５が中央の磁気センサ１０ｂを横切った
タイミングとしている。このタイミング検出は鋼管１の
直径が変化して発磁体５と鋼管１の外表面に配設された
各磁気センサ１０ａ、１０ｂ、１０Ｃとの相対距離が変
化したとしてもタイミングの検出精度は変化しない。し
たがって、放射線源を使用して１個の放射線検出器で検
出された放射線レベルの最大値から管内の塗装装置の位
置を検出するようにした従来の位置検出装置に比較して
位置検出精度を大幅に向上できる。

また、ゲート信号発生器１６から出力されるゲート信号
Ｃを用いることによって、比較器１７がら出力される溶
接位置検出信号ｅの検出幅（期間Ｔ２）を大幅に短縮で
きるので、さらに位置検出精度を向上できる。ちなみに
、実施例の検出装置においては溶接部２の位置検出精度
は±１０１ＩＩＩ以内であった。

また、放射線源を使用していないので、監督官庁の許可
を得る必要もなく、人体に悪影響を及ぼすことなく安全
に作業できる。

ざらに、作業員は各表示ランプ１９，２４．。

２６の点灯状態を確認するのみでよいので、簡単な操作
で正確に溶接位置を検出できる。特に、必ず表示ランプ
２６又は２４が一定時間Ｔ３点灯した後、表示ランプ１
９が点灯するので、表示ランプ１９の点灯を見逃すこと
はな、い。

また、比較器１７の出力信号ｅを操作部９へ入力して、
この出力信号ｅがＨレベルになると、塗装装置３の移動
を自動的に停止させるようにしてもよい。

また、このような溶接位置検出装置であれば、溶接部分
の塗装のみならず、溶接部分における欠陥検出装置の位
置検出装置にも適用できる。さらに、溶接部以外の位置
検出にも応用できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、管内を移動する移
動体に発磁体を取付けてこの発磁体の磁気を外表面の軸
方向に配列された３個の磁気センサで検出するようにし
ている。したがって、安全で取扱いが簡単で、かつ溶接
位置を正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる管の溶接位置検出装
置を示す断面模式図、第２図は同実施例を示すブロック
図、第３図および第４図は動作を示すタイムチャートで
ある。１・・・鋼管、２・・・溶接部、　３・・・塗装装置（
移動体）、４ａ、４ｂ、４Ｃ・・・車輪、５・・・発磁
体、６・・・噴射器、７・・・電源ケーブル、８・・・
巻取りリール、９・・・操作部、１０・・・磁気検出器
、１０ａ、１０ｂ。１０ｃ・・・磁気センサ、１１・・・検出部、１２・・
・差動増幅器、１３・・・絶対値増幅器、１４・・・ゲ
ート回路、１５・・・増幅器、１６・・・ゲート信号発
生器、１７゜２１．２２・・・比較器、１８，２３．２
５・・・基準電圧発生器、１９．２４．２６・・・表示
ランプ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ニー　　　ニーふ−工一

Claims

【特許請求の範囲】

溶接部を有する管の内部を軸方向に移動する移動体に搭
載された発磁体と、前記管の外表面の溶接部近傍位置に
軸方向に配列され、前記発磁体の磁気を管壁を介して検
出する３個の磁気センサと、これ等３個の磁気センサの
うち両端に配設された一対の磁気センサの各出力信号の
差を増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の出力信号
の絶対値を得る絶対値回路と、前記３個の磁気センサの
うち中央に配設された磁気センサの出力信号が一定値以
上になるとゲート信号を出力するゲート信号発生器と、
前記ゲート信号の入力期間に同期して前記絶対値回路の
出力信号を導通させるゲート回路と、このゲート回路の
出力信号が一定振幅値を越えたとき前記移動体が前記管
の溶接位置に達したことを示す溶接位置検出信号を出力
する出力回路とを具備したことを特徴とする管の溶接位
置検出装置。