JPS5828534B2 - デンポウコウカンヨウセツセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電縫鋼管溶接時において溶接部失色を高精度
で検出し溶接条件を制御する装置に関する。

電縫鋼管溶接時の溶接部状況（失色、温度、ピード形状
等）と溶接部の品質との間には密接な関係があり、通常
溶接部状況によって溶接条件を制御しており、このため
溶接部の状況を定量的に把握することが必要である。

該溶接部状況として溶接部温度を把握する方法としては
放射赤外線量の絶対値を測定する方法があるが、この場
合溶接部形状の影響、赤外線放射効率の変動および周囲
雰囲気の影響等により測定値が変動し精度が低いという
問題があり実用的でない。

前述のような絶対値測定の欠点を解消した測定方法とし
て失色の各波長成分の光強度を波長スペクトルとして相
対的に捕える２色温度計による方法があるが、この場合
は特定の２波長のみの相対比であるためノイズに弱く、
また動作温度によっては感度が低い。

即ち２色温度計の場合ｔこおいてノイズをα、検出信号
（信号十ノイズ）をＴ１、Ｔ２、その信号成分のみを８
１、Ｓ２とすれば温度Ｔは となり、ノイズ分αを除去する手段がない（もしＴ２−
Ｔ１＝ Ｓ２− Ｓ、なら赤外線絶対値測定と同じ感度
問題が起る）。

従って２色温度計は肉眼や赤外線温度計より劣るもので
あり、特に制Ｈｃこ使用する場合誤動作が致命傷となる
。

また特に電縫鋼管溶接のように高周波大電力（例えば４
５０ ＩＧ（ｚ 、 ３００ ＫＷ）を使用している
現場ではいくらジードルしてもある程度のノイズは消せ
ないものであり、信号の冗長度を持たない２色温度計で
は信号とノイズの分離が不可能である。

一方溶接後に溶接部の破壊テスト及び超音波テスト等を
行う方法もあるがフィードバック情報が遅いため、溶接
時の自動制御には適用できない。

このため従来電縫鋼管溶接時の溶接状況の把握は溶接機
の運転者が目視で行ない、失色や、ビード形状を観察し
て手動で溶接条件の制御を行っていたが、目視観察であ
るため誤差が大きい問題があった。

本発明はこのような欠点を解消し電縫鋼管溶接時におい
て溶接部失色を高精度で検出し、溶接条件を制御可能に
なしたものである。

前記溶接機の運転者が失色を見て温度を推定できるのは
溶接部失色が黒体放射に近似しており、波長特性によっ
て温度が一義的に決ること（こ基づいている。

従って失色の分光特性を測定すれば溶接部温度を知るこ
とができる。

本発明装置はこの考え方に基づき失色を分光させ、その
スペクトルを光電変換素子群によって非常に速い速度で
かつ高精度で電気的にスキャニングすることによりスペ
クトルの波長パターンを求め、この波長パターンに基づ
いて溶接条件を制御するものである。

即ち従来の分光器はその用途が実験室用であるため波長
分解能を高めることばかりに重点が置かれ、メカニカル
に極低速で波長スキャニングを行なっており、可祝光全
域を１回スキャニングするのに１０分程度を要していた
。

これではプロセスへの適用は殆んど望めない。

本発明はメカニカルスキャニングに代って光電変換素子
の電気的スキャニングを行なうことによりｌ ｍ５ｅｃ
（１／ １０００秒）程度で可視域をスキャニングして
分光器をプロセスで使用可能にしたものである。

以下本発明の１実施例を図面と共に説明する。

７は溶接によって造管中の電縫鋼管で、スクイズロール
６によって矢印の方向へ送られながらスクイズされる。

５は溶接部であり、該溶接部の失色は集光装置１によっ
て集光され、ファイバースコープ２を通って分光器３へ
送られる。

分光器は固定されており例えばグレーティング又はプリ
ズムが使用され該集光を波長分解する。

波長分解されたスペクトルの全波長域は次に光電変換素
子群４に同時に入る。

該光電変換素子群４は多数（本例では５１２個）の光電
変換素子から構成され例えばフォトダイオードリニアア
レー、イメージデイテクク又はＩＴＶカメラ等が使用さ
れる。

光電変換素子群４は該スペクトルを高速で電気的にスキ
ャニング走査し、その出力は波長パターンの電気信号と
なって信号処理回路８へ入る。

該信号処理回路８でノイズ信号が除去されてスペクトル
の各波長の強度分布、すなわち真の波長パターンが求め
られ、失色に相当する温度の信号に変換される。

例えばノイズ除去は光量がほぼ零でノイズのみからなる
紫外線寄の波長域を取出すことによりノイズレベルを知
り該ノイズレベルを全波長域から減算すればよい。

次に波長パターンのピーク値を基準に電気信号を正規化
（ノーマライズ）し、該信号と例えば１４００〜１６０
０℃間における２０種の黒体放射の波長パターン（標準
パターン）の相対値と比較してゆき、求めた波長パター
ンに近い２種の標準パターンを選択する。

この２種の標準パターンに対応する温度間に実測温度が
ある（なお２０種の標準パターンは理論値を基に実測で
修正したものを前もって決定しておく）。

しかして軽度の波長パターンの異常は標準パターンを基
に修正し、重度の波長パターン異常の場合はデータをリ
ジェクトして次のデーター処理に移る。

即ちこの２種の標準パターン間で最も感度が良い波長を
選び、この量の比例配分でもって詳細温度を決定する。

そして信号処理回路８からの出力信号は該信号の表示装
置９および溶接条件制御回路１０へ入り、該溶接条件制
御回路１０から溶接条件制御信号（溶接電流、電圧、溶
接速度等）が出力され溶接制御が行われるものである。

なお溶接制御の具体例としては第２図の如く検出された
温度と目標温度との差を求め、これに従って発信器のプ
レート電圧（Ｅｐ）を変更し、この電圧Ｅｐに従って発
信器のマツチングがとれるよう他のファクター（例えば
グリッド電圧、電流）を、真空管動作特性及び負荷回路
特性に応じて変更する。

本発明は以上の如く非常に簡単な構成で電縫鋼管工場の
ように騒音、水蒸気、粉塵等の多い環境であってもノイ
ズの分離が可能であり又高精度でスキャニングでき、従
来困難であった溶接部失色による溶接制御を可能になし
たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す説明図である。 第２図は溶接制御動作の説明図である。 １・・・集光装置、２・・・ファイバースコープ、３・
・・分光器、４・・・光電変換装置、５・・・溶接部、
６・・・スクイズロール、 γ・・・電縫鋼管、 ８・・・信号処理回路、 ９・・・表示装置、 １０・・・溶接条件制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電縫鋼管溶接部の失色を集光する集光装着と、ファ
   イバースコープにより該集光装置に接続され、集光され
   た光を分光する固定された分光器と、該分光されたスペ
   クトルの全波長域を同時に受光して高速で電気的に走査
   し該スペクトルの波長パターン出力を生じる光電変換素
   子群と、該光電変換素子群の出力を受けて、検知したノ
   イズレベルを全波長域の該出力に対して減算し、その減
   算結果を正規化し、所定温度範囲の黒体放射の標準パタ
   ーン群と比較して失色温度を求める信号処理回路と、該
   信号処理回路の出力を受けて溶接条件制御信号を出力す
   る溶接条件制御回路を備えることを特徴とする電縫鋼管
   溶接制御回路。