JPS61273273A - 電縫管溶接部の内面ビ−ド検出装置 - 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、電縫管溶接部の内面ビードを電縫管の外面
側から検出して、その突出量を求めることができる、電
縫管溶接部の内面ビード検出装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

従来の電縫管の用途では、溶接部の内面ビードもしくは
内面ビードの粗切削によるパリが残っていても、さしつ
かえなかった。しかし、最近では、シリンダ用など、内
面ビードの残存が許されない用途への需用が起こシつつ
ある。このような用途への電縫管においては、内面ビー
ドを充分に切削することが要求されるが、従来、適当な
内面ビード検出装置がなかったので、内面ビードの突出
量や切削後に残存している内面ビードの突出量は、人手
によってチェックしている現状であった。

内面ビードの突出量を検出する装置として従来考えられ
ているものは、次のように電縫管の内面側から検出する
ものがほとんどである。すなわち、第５図に示した従来
の検出装置においては、検出部１に対して機械的に伸縮
する接触バー２の先端の接触子３を、電縫管４の溶接部
５内面に接触させて、図のように電縫管４の軸方向と直
角方向に移動させ、そのときの接触バー２の伸縮量から
、内面ビード６の突出量を検出する。第６図に示した従
来の別の検出装置においては、光源７からスリット光８
を溶接部５内面に向けて照射して、スリット光８によっ
て特徴づけられた内面ビード６とその周辺部の光切断像
を撮像管９によって撮像し、得られた画像信号を信号処
理装置１０で処理して内面ビード６の突出量を求める。

以上のように、従来考えられている検出装置は、内面ビ
ード６の突出量を電縫管４の内面側から検出するように
なっているので、電縫管４の管径が大きいときには問題
ないが、小さいときには、検出装置の設定が容易でなく
、内面ビード６の突出量の検出が困難である。

このようなことから、電縫管溶接部の内面ビードを電縫
管の外面側から検出することができる、検出装置の開発
が強く望まれているが、このような検出装置は未だ提案
されていない。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の現状に鑑み、電縫管溶接部の内面ビ
ードを電縫管の外面側から検出して、その突出量を求め
ることができる検出装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明の電縫管溶接部の内面ビード検出装置は、 電縫管の外面ビードが切削された溶接部に、前記電縫管
の外面側から超音波を、前記電縫管の軸方向と直角方向
に所定間隔で走査しながら送波すると共に、送波された
超音波の、前記溶接部の外面からの外面反射波および前
記溶接部の内面からの内面反射波を受波するための検出
ヘッドと、前記検出ヘッドで受波された前記内面反射波
を検出するだめの第１ゲート回路、および前記検出ヘッ
ドで受波された前記外面反射波を検出するだめの第２ゲ
ート回路からなるゲートと、前記第１ゲート回路による
前記内面反射波の検出タイミングと、前記第２ゲート回
路による前記外面反射波の検出タイミングとの間の、検
出タイミングの時間差を計測するためのタイマ回路と、
前記タイマ回路で計測された前記検出タイミングの時間
差を、前記超音波が送波された前記溶接部の位置に対応
させて記憶するためのメモリ回路と、 前記溶接部の位置に対応させて前記メモリ回路に記憶さ
れた前記検出タイミングの時間差のデータから、前記溶
接部の内面側に生じている内面ビードの突出量を演算す
るための演算回路と、からなることに特徴を有する。

〔発明の構成〕

以−下、この発明の電縫管溶接部の内面ビード検出装置
を、図面に基づき詳述する。

第１図は、この発明の内面ビード検出装置の１実施態様
を示すブロック図である。第１図に示されるように、こ
の発明の内面ビード検出装置は、焦点型グローブ１１と
駆動装置１２とからなる検出ヘッド１３と、パルサー１
４と、レシーバ１５と、第１ゲート回路１６と第２ゲー
ト回路１７とからなるゲート１８と、タイマ回路１９と
、メモリ回路２０と、演算回路２１と、そして、制御回
路２２とからなっている。

検出ヘッド１３の焦点型プローブ１１は、電縫管４の外
面ビードが切削された溶接部５外面に、超音波伝播媒質
（抛を介して配置されている。プローブ１１は、電縫管
４の外面側から超音波νを溶接部５に所定走査ピンチで
送波し、そして、送波された超音波νの、溶接部５外面
からの外面反射波および溶接部５内面からの内面反射波
を受波する。焦点Ｗｆグローブ１としては、ビーム径が
極力小さいものがよい。検出安定性を高めるには、ビー
ド幅ｗＫ対してピー１径φがψ≦Ｗ／３であることが望
ましい。駆動装置１２は、グローブ１１を電縫管４の軸
方向と直角方向に往復動させ、プローブ１１から送波さ
れる超音波を溶接部５に対して所定幅に亘って走査させ
る。駆動装置１２は、第２図（ａ）に示すように、制御
回路２２から検出開始を指令する初期パルスｅ１を受け
とると、！ロープ１１を走査幅の端部に対応した位置ま
で移動し、以後グローブ１１を走査幅に亘って連続的に
駆動する。

制御回路２２は、初期パルスｅ、など必要な信号を出力
して、検出装置の各部を制御する。

ノｆルサー１４は、ブローｆ１１の振動子にパルス電圧
を印加して、超音波を発生させる。）４ルサー１４は、
第２図（ｂ）に示すように、制御回路２２から初期パル
スｅ１に続いて出力されるトリガ・やルスｅ２を受けと
ると、パルス電圧を発生する。超音波による溶接部５０
所定ピツチの走査は、駆動装置１２によシブローブ１１
を駆動すると共に、グローブ１１の振動子に対してパル
サー１４から所定時間間隔でパルス電圧を印加すること
によシ行なわれる。

レシーバ１５は、プローブ１１の振動子で外面反射波お
よび内面反射波を受波して発生された、外面反射波の・
９ルス電圧ｅ、および内面反射波の・ぐルス電圧ｅ、を
、第２図（ｃ）に示すように受信して、ゲート１８に導
く。

ｆ−ト１８の第１ゲート回路１６は、外面反射波のＩＩ
？ルス電圧ｅ、を検出して、第２図（ｄ）に示すように
、外面反射波の検出ノやルスｅ、を出力する。ゲート１
８の第２ゲート回路１７は、内面反射波のノ臂ルス電圧
ｅ４を検出して、第２図（ｅ）に示すように、内面反射
波の検出・臂ルスｅ６を出力する。

タイマ回路１９は、第２図（ｆ）に示すように、第１ゲ
ート回路１６から出力された外面反射波の検出ノ母ルス
ｅ、によって起動し、第Ｓｌ’−ト回路１７から出力さ
れた内面反射波の検出パルスｅ６によって起動停止し、
外面反射波の検出タイミングと内面反射波の検出タイミ
ングとの間の、検出タイミングの時間差ｔ、を計測する
。以上のような検出タイミングの時間差計測が、溶接部
５に対して所定走査ピッチで送波される超音波の全てに
ついて行なわれ、各回の時間差ｔｎ　のデータが得られ
る。

メモリ回路２０は、タイマ回路１９で得られた検出タイ
ミングの時間差ｔｎのデータを、超音波が送波された溶
接部５の位置に対応させて記憶する。

このメモリ回路２０に記憶された検出タイミングの時間
差ｔｎのデータは、第３図に示すように、溶接部５の内
面形状を表わしておシ、その差Δｔは、内面ビード６の
溶接部５内面周辺部に対する突出量を表わしている。

演算回路２１は、メモリ回路２０に記憶された検出タイ
ミングの時間差ｔｎのデータに基づいて、その差Δｔを
、次いで、Δｔから次式（１）に基づい・て内面ビード
６の突出量を演算する。

内面ビードの突出量”　Ｃｏ・Δｔ／２　　　　・・・
（１）但し、 Ｃ０：電縫管管材料の超音波縦波伝播速度なお、超音波
伝播速度Ｃ０は温度の影響を受けるので、これが内面ビ
ード６の突出量検出誤差を出する虞れがあるときには、
演算回路２１による内面ビードの突出量の演算は、次の
ように行なうことがよい。すなわち、第３因に示す時間
差ｔ８は、電縫管４の通常部分の肉厚りに対応しておシ
、一方、この肉厚りは造管前の工程で測定されている。

この時間差ｔ８および肉厚りを用いれば、超音波伝播速
度ＣｏをＣｏ＝　２　Ｄ　／　ｔＢと表現できるので、
上記（１）式を超音波伝播速度Ｃ０を用いずに下記（２
）式のように書き表わせる。

内面ビー５ドの突出量＝Ｄ・Δ１／１．　　　・・・（
２）従って、（２）式に基づいて内面ビード６の突出量
を演算すれば、超音波伝播速度Ｃ１に無関係に突出量を
求めることができる。

以上のような検出装置で内面ビード６の突出量を検出す
る場合、その検出精度は、時間計測分解能や超音波反射
波の波形安定性によシ左右されるが、時間計測分解能は
、現状の技術では何ら問題ない。超音波反射波の波形安
定性については、公知のＡＧＣ手法を、レシーバ１５、
第１ゲート回路１６および第２ゲート回路１７の受信系
に用いて、超音波反射波の振幅変動による影響を除くこ
とによシ、著しく改善できる。このような改善を施した
検出装置によれば、内面ビード６の突出量検出精度を、
約ｏ、ｉ　ｉｔｘ程度とすることができる。

第４図は、この発明の内面ビード検出装置の他の実施態
様を示すブロック図である。第４図に示される内面ビー
ド検出装置は、リニア・プレイ型グローブ２３を用いて
電子走査によシ、電縫管４の溶接部５に対して超音波を
走査させる点が、第１図に示した、駆動装置１２によｌ
）　ｆ　ａ−プ１１を機械的に駆動して、超音波を走査
させる方式の検出装置と異なる。その他の構成は、第１
図に示した検出装置と同一である。

すなわち、第４図に示した検出装置では、制御回路２２
からのトリガノヤルスによって、パルサー回路アレイ２
４からパルス電圧を、グローブ２３の振動子エレメント
に選択的に印加して、個々の振動子エレメントに適当な
遅延時間を与えながら超音波を発生させ、かくして、超
音波を溶接部５に対して所定走査ピッチで走査する。受
信系では、制御回路２２から指令の出ているプローブ２
３の振動子エレメントのみを、マルチブレフサ２５によ
シ選択して、その振動子エレメントからの外面反射波の
パルス電圧および内面反射波のパルス電圧を選択的にレ
シーバ１５に導く。以下、第１図に示した検出装置と同
様に、レシーバ１５で受信した外面反射波の・ぐルス電
圧を、ゲート１８の第１グア、ト回路１６で検出し、内
面反射波のパルス電圧を第２）１′−１回路１７で検出
して、その検出タイミングの時間差をタイマ回路１９で
計測する。そして、検出タイミングの時間差を、溶接部
５の超音波送波位置に対応させて、メモリ回路２ｏに記
憶すると共に、記憶された検出タイミングの時間差のデ
ータに基づいて、演算回路２１によシ内面ピード６の突
出量を演算する。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように構成されるので、電縫管溶接部
の内面ビードを電縫管の外面側から検出して、その突出
量を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の検出装置の１実施態様を示すブロ
ック図、第２図（ａ）〜（ｆ）は、第１図の検出装置に
おける時間差検出を示すタイムチャート図、第３図は、
第１図の検出装置のメモリ回路に記憶された記憶内容を
示す説明図、第４図は、この発明の検出装置の他の実施
態様を示すブロック図、第５図は、従来の検出装置によ
る内面ビードの突出量検出方法を示す説明図、第６図は
、従来の別の検出装置による内面ビードの突出量検出方
法を示す説明図である。図面において、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電縫管の外面ビードが切削された溶接部に、前記電縫管
   の外面側から超音波を、前記電縫管の軸方向と直角方向
   に所定間隔で走査しながら送波すると共に、送波された
   超音波の、前記溶接部の外面からの外面反射波および前
   記溶接部の内面からの内面反射波を受波するための検出
   ヘッドと、前記検出ヘッドで受波された前記内面反射波
   を検出するための第１ゲート回路、および前記検出ヘッ
   ドで受波された前記外面反射波を検出するための第２ゲ
   ート回路からなるゲートと、 前記第１ゲート回路による前記内面反射波の検出タイミ
   ングと、前記第２ゲート回路による前記外面反射波の検
   出タイミングとの間の、検出タイミングの時間差を計測
   するためのタイマ回路と、前記タイマ回路で計測された
   前記検出タイミングの時間差を、前記超音波が送波され
   た前記溶接部の位置に対応させて記憶するためのメモリ
   回路と、 前記溶接部の位置に対応させて前記メモリ回路に記憶さ
   れた前記検出タイミングの時間差のデータから、前記溶
   接部の内面側に生じている内面ビードの突出量を演算す
   るための演算回路と、からなることを特徴とする電縫管
   溶接部の内面ビード検出装置。