JP2803386B2

JP2803386B2 - 電縫管溶接管理方法およびその装置

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Publication number: JP2803386B2
Application number: JP8391791A
Authority: JP
Inventors: 雄二石坂
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: EP0509462A1; CA2066105A1; US5304768A; KR920019466A; SG30650G; DE69201321D1; DE69201321T2; KR960005713B1; MY108333A; JPH04319079A; EP0509462B1; ES2070546T3; CA2066105C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属帯板を丸めて管状体
を作る電縫管溶接の品質を維持するための電縫管溶接管
理方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は誘導式高周波電縫管溶接を示
し、図１３は接触式高周波電縫管溶接を示す。図中、３
ａは電磁誘導のためのワークコイル、３ｂ，３ｃは接触
通電のためのチップ（接触子）、２ａ，２ｂはスクイズ
ロール、１は溶接される管素材、１ｂ，１ｃはＶ字状ギ
ャップを形成する縁（エッジ）部、１ａは溶接点、３ｄ
は高周波発振器である。ワークコイル３ａ又はチップ３
ｂ，３ｃはスクイズロール２ａ，２ｂの前段部に配置さ
れており、これらにより多段の成形ロール（図示省略）
によって管素材１に作られたＶ字状ギャップの対向する
縁部１ｂ，１ｃに高周波電流ｉを流すと、対向する縁部
１ｂ，１ｃが高周波電流によって加圧溶接される。

【０００３】上述した電縫管溶接において、縁部（Ｖ字
状ギャップ）１ｂ，１ｃに流れる高周波電流ｉを制御す
る従来の入熱制御方法として、いかに述べる種々の方法
があった。すなわち、（１）オペレータの肉眼による溶接部の温度等の目視と
造管後の管の加工形状，ビート形状および機械破壊試験
等を併用して溶接投入電力のレベルをセットする方法、
いわゆる目視による制御方法。

【０００４】（２）温度計で溶接部の温度を連続的に計
測することによってオペレータの肉眼でセットした温度
レベルを維持調節すると共に造管後の管をチェックする
いわゆる温度計併用による制御方法。

【０００５】（３）オペレータの肉眼と温度計による計
測結果のフィードバック制御に加えてさらに被加工物で
ある管素材１，板厚，移動速度，スクイズロールによる
加圧等による温度変化外乱要因を別に検出してフィード
フォワード制御することで投入電力レベルを調節維持す
る方法および造管後の管のチェックの併用。

【０００６】（４）電縫管溶接においては、縁部への投
入電力による縁部１ｂ，１ｃの加熱状態に応じて溶接点
１ａでの溶接現象に異なる溶接現象モードが見られるこ
とが知られている。そしてこの溶接現象モードは大別し
て３種類のモードに大きく分類することができる。

【０００７】溶接状態はほぼ溶接温度に反映される。こ
こで、計測可能な要素の変化を捕えて、投入電力量をフ
ィードフォワード的に抑制し、更に他の要因による変化
を包括的に温度で捕えてフィードバック的に補償しよう
とするのが入熱制御の基本的な考え方である。

【０００８】しかるに、溶接後の製品をオフラインで顕
微鏡チェック、破壊チェック、水圧試験、リークテスト
等を行って不良を判別して製品を仕分ける。

【０００９】また、オンラインでは、渦流探傷，超音波
探傷等によって溶接欠陥をチェックするか、形状や内面
ビート形状，中途半端なアップセット不足，中途半端な
入熱，中途半端なセンタずれ，メタルフローのバランス
崩れ等を見分けることが事実上不可能であり、不良品を
作ってから仕分けるか、分らず仕舞で製品出荷後のトラ
ブル等が出て生産的損失が付きまとっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】溶接欠陥原因の四大要
素としては、温度，素材，環境および突合せ状態があ
り、これらは相互に関連性を持っている。

【００１１】温度条件としては過熱と冷接があり、素材
としては素材の組織，幅とスリット断面および抵抗があ
る。環境条件としては段差，アップセットおよび平行度
がある。

【００１２】溶接品質関係要素としては、変動要因とし
て、板厚変化，板幅変化，電源変動，成形変動，コア劣
化，発振変化，加熱長変化，電源周波数変動，管エッジ
面変化，冷却水質変化，速度変動および圧力変動などを
採げることができる。これらの変動要因の上に立脚し
て、溶接入熱，突合せ形状，圧接量および酸化度があ
り、これらの条件が満たされると溶接品質の向上を図る
ことができると推察されるが、これらは代表的なものに
過ぎず、全てを監視，制御できるとは限らない。

【００１３】例えば、成形中心のずれ，座屈・波状現
象，段差・ラップ，突合せ変形があり、このような形状
の変化は溶接欠陥を発生させるが、かかる状態を計測す
ることは困難である。

【００１４】まず単純に、温度を一定にすることを考え
ても、この温度を溶接に最も重要な突合せエッジの中央
部の温度を測定することが難しい。すなわち、材質によ
って溶接が健全に得られる温度もその許容範囲も変り、
高級品種のものを得るためにはだんだん狭くなり条件を
シビアに安定化しなければならない。

【００１５】本発明は上記従来の問題点に鑑みてはなさ
れたもので、その目的は、溶接後の状態は補助的なもの
とし、溶接不良を発生し得る原因ないし、溶接中の状態
を監視して不良の発見および入熱制御を行うことが出来
る電縫管溶接管理方法およびその装置を提供することで
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
形成し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志の溶接点で連続的に電気溶接する電縫管溶接装置にお
いて、溶接点近傍での溶接現象モードを輝度レベルおよ
び輝度分布として検出し画像信号を得る撮像手段と、そ
の他の溶接欠陥を発生する要因のうち少なくとも１つ以
上の要因についての計測手段と該撮像手段による画像信
号およびその他の少なくとも１つ以上の要因についての
計測結果と補正量範囲との間のメンバーシップ関数を作
成して予めプログラムし予め設定された溶接点近傍にお
ける基準の輝度レベルおよび電力レベルに対する前記測
定結果に応じて補正信号に変換して高周波電力制御部に
入力して入熱制御する入熱制御部と、前記画像処理部の
画像処理信号とその他の溶接不良要因のうち前記管素材
の素材要因，成形・雰囲気および機械要因を少なくとも
１つ以上を監視し、予めプログラムされた適正範囲と実
際の測定値との差を判定し前記入熱制御の補正項とする
と共に、前記画像および他の要因と補正量範囲との相互
関係を基に溶接不良原因を推論する推論演算部によって
電縫管溶接管理装置を構成する。

【００１７】

【作用】本発明においては、高周波電縫管溶接におい
て、溶接欠陥を発生する多数の要因のうち制御可能な要
因と制御不可能な要因に層別し、制御可能な要因はマイ
ナーループで夫々設定・制御を行い、制御不能な要因は
検出可能なものと不可能なものに更に層別し、検出不可
能な要因についてはそれらを含めた総合的な現象として
の溶接部衝合点からスクイズロール中心点までを含む視
野範囲とした溶接中の画像を把握し、検出可能な要因の
うちにコストパーフォーマンスを得られるものを検出し
て前記画像計測値および前記検出可能な要因についての
計測値と補正量範囲との間のメンバーシップ関数を作成
してプログラムしておき、これらの計測結果を時系列に
記録し、許容される範囲基準を越える要因と量をキャッ
チし、材料の溶接欠陥の可能性を知らせると共にマーキ
ングして識別可能にし、画像の面積，重心，傾斜の一つ
又は複数の量的変化を測定し、入熱量の大小，材料の変
動，成形状態を推論する。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図１１を参
照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の実施例による電縫管溶接管
理方法およびその装置を示すもので、図１において５は
ＣＣＤ素子を備えたカメラで管素材１の溶接点上に配置
されている。６は画像処理部、７は信号補正部、８は高
周波出力制御部、９は第１の出力設定条件入力部、１０
は高周波電力制御部１１の出力を検出する検出部で、こ
れらの７〜１１によって入熱制御部１００が構成され
る。

【００２０】１２は商用電源、１３は管にマーキングす
るマーキング部、１４は成形ロール４ａ，４ｂを回転駆
動するモータ、１５はモータ１４の回転速度を検出する
回転速度検出器、１６は第２の出力設定条件入力部１７
の設定条件信号と第２の出力検出器１８の検出信号を入
力としモータ１４を制御する駆動制御器で、これらによ
って速度制御部２００が構成される。

【００２１】３００は推論演算部で、画像処理部６の画
像信号θ，板厚計１９の板厚信号Ｔと板幅信号Ｗ，管素
材速度Ｖ，圧接力Ｐ，超音波探傷器４３の欠陥検出信号
およびキーボード４４の設定入力信号を入力として各種
の推論演算を実行する。２０は推論演算信号を基に推論
結果を表示する表示部でＣＲＴからなる。２１は推論結
果を基に図表を作成するプロッタ、２２は推論結果を印
字するプリンタ、４２は渦流探傷器、４３は超音波探傷
器である。

【００２２】推論演算部３００は、図２に示すように、
素材監視ブロック２３，成形・雰囲気監視ブロック２
４，入熱監視ブロック２５，機械監視ブロック２６およ
び溶接不良原因判定部２７を備えており、この判定部２
７は溶接不良要因メンバシップ関数を作制する関数発生
部２８と溶接不良原因を推論する入熱不良原因判定部２
９を備えている。

【００２３】素材監視ブロック２３では管素材１の両端
肉厚，板幅，スリット形状，抵抗およびＢ−Ｈ特性を監
視主要因とし、成形・雰囲気監視ブロック２４ではエッ
ジ高さ，オープン，縦形，横形，エッジ平行度，水量，
酸素濃度などを監視主要因とする。入熱監視ブロック２
５では輝度分布と高周波波形を監視主要因とすると共
に、機械監視ブロック２６ではロール圧下位置，ロール
隙間を監視主要因とする。

【００２４】素材監視ブロック２３は、素材の両端板厚
Ｔ₁，Ｔ₂の平均値（Ｔ₁＋Ｔ₂）／２と設定板厚Ｔｓとの
偏差△Ｔ＝（Ｔ₁＋Ｔ₂）／２−Ｔｓを求め、これを素材
データＭ₁〜Ｍｎとして溶接不良要因判定部２７に導
く。成形・雰囲気監視ブロック２４は監視データＦ₁〜
Ｆｎを判定部３０に導くと共に、入熱監視ブロック２５
は適正値，ズレ判定量，入熱偏差△θを基に監視データ
θ₁〜θｎを、機械監視ブロックＲは監視データＲ₁〜Ｒ
ｎを判定部２７に導く。溶接不良原因判定部２７はこれ
らのデータを基に溶接不良要因メンバシップ関数を生成
し、この関数に基づいて溶接不良原因を推論する。

【００２５】さらに詳しくは、溶接不良原因判定部２７
は、図３に示すように、メモリブロック３０，定義ブロ
ック３１，計算ブロック３２，推論ブロック３３，リミ
ッタ３４および推論（ファジー）ブロック３５からなっ
ている。

【００２６】溶接点近傍での溶接現象モードの画像デー
タθとその他の条件のうち素材データＭ，成形雰囲気デ
ータＦ，機械データＲを少くとも１つ以上をメモリブロ
ック３０に格納する。定義ブロック３１はメモリブロッ
ク３０のメモリデータを基に溶接不良要因を定義し、計
算ブロック３２は定義ブロック３１の定義に基づいて計
算し、推論ブロック３３は計算ブロック３２の計算結果
を基に推論演算する。リミッタ３４は補正範囲内におけ
る危険（要注意）範囲または不適正（欠陥が発生する）
範囲と補正量範囲との比較，判定を行う。推論ブロック
３５は推論演算結果を基に溶接不良原因を推論する。前
述のように溶接現象モードは大別して３種類のモードに
大きく分類することができる。

【００２７】図７（Ａ）〜（Ｄ）は溶接点１ａ近傍を上
方から見た拡大図であって代表的な４つの溶接現象モー
ドを示している。（Ａ）は第１のモードで投入電力が不
足して縁部１ｂ，１ｃの加熱が不充分な状態であり、縁
部１ｂ，１ｃは単純なＶ字状のまま溶接点１ａにて収束
している。（Ｂ）は投入電力が増加した第２のモードで
あってＶ字状ギャップを形成する縁部１ｂ，１ｃは
（Ａ）にて見られた収束点である溶接点１ａの手前の４
ｂにて見かけ上収束し、４ｂと溶接点１ａの間の縁部１
ｂ，１ｃの間隙を溶融金属１ｅが運動しながら埋めてい
る。見かけ上の収束点４ｂには頻繁にアークが生じる。
（Ｃ）および（Ｄ）は更に投入電力が増加した第３のモ
ードであって縁部１ｂ，１ｃの見かけ上の収束点４ｃお
よび４ｄは更に手前側に移動してこの見かけ上の収束点
４ｃおよび４ｄと溶接点１ａの間の距離が大きくなる。
見かけ上の収束点４ｃ，４ｄでは頻繁にアークが生じ、
（Ｃ）の状態では４ｃと溶接点１ａの間の縁部１ｂ，１
ｃの間隔を溶融金属１ｅが激しく運動しながら不安定な
状態で埋めているのに対して（Ｄ）の状態では見かけ上
の収束点４ｄと溶接点１ａの間の縁部１ｂ，１ｃの間隙
を溶融金属１ｅが埋めきれずに空隙１ｆが生じる。かか
る溶接現象モードの画像データは溶接不良原因判定部２
７で推論判定され、ＣＲＴ２０に表示されると共に、プ
ロッタ２１，プリンタ２２に示される。

【００２８】（Ａ）の状態では投入電力の不足から縁部
１ｂ，１ｃの加熱，溶融が不充分なため溶接結果は好ま
しくない。また（Ｄ）の状態では投入電力が大きすぎる
ことからオーバーヒートとなり溶接結果は同様に好まし
くない。（Ｂ）および（Ｃ）の状態はそれらの中間で良
好な溶接結果が得られる範囲であり、これらの要因も溶
接不良原因判定部２７で推論され、この推論結果は視覚
的に表示される。

【００２９】図４，図５に示すようにＣＣＤ素子を備え
たカメラ５は管素材１の溶接点１ａ上に配置されてい
る。また、図４において３６はカメラ５からアナログ画
像信号Ｓ₁をディジタル画像信号Ｓ₂に変換するアナログ
／ディジタル変換器、３７はディジタル画像信号Ｓ₂を
格納する画像メモリ、３８は予め設定された画像パター
ンを格納しておくための設定メモリ、３９は演算処理部
（ＣＰＵ）で、画像メモリ３７の画像メモリ信号Ｓ₃と
設定信号Ｓ₄をもとに演算処理して画像解析を行うとと
もにその解析された画像の判定を行う。これらのＡ／Ｄ
変換器３６，画像メモリ３７，設定メモリ３８および演
算処理部（ＣＰＵ）３９によって画像処理部６が構成さ
れ、この画像処理部６の処理信号をもとに種々の制御を
実行する。

【００３０】７は信号補正部で、ＣＰＵ３９の判別信号
Ｓ₅に基づいて適正な電気制御信号を得るものである。
すなわち、信号補正部７は信号変換回路４０と信号制御
回路４１によって構成され、画像判別信号Ｓ₅を電気信
号に変換し、該電気信号を修正する。信号制御回路４１
は加熱部であるワークコイル３ａへの供給電力設定信号
と変換回路４０の電気信号Ｓ₆に基づいて電力制御信号
Ｓ₇を出力する。電力制御部１１は電力制御信号Ｓ₇に基
づいてワークコイル３ａに電力を供給する。

【００３１】図４に示す入熱制御部１００の動作をさら
に詳しく説明すると、まず横×縦方向にｎ×ｍ個のＣＣ
Ｄ素子を備えたカメラ５は図７（Ａ）〜（Ｄ）に代表例
を示した溶接点の溶接現象モード等を各ＣＣＤ素子ごと
にその対応する位置の輝度レベル（従って全体としては
輝度分布パターン）としてとらえ、スキャニングによる
画像信号Ｓ₁を出力する。画像信号Ｓ₁は輝度信号であっ
て、ｎ×ｍ個のＣＣＤ素子よりなるカメラ５の受光体か
らの電気信号である。この電気信号は、Ａ／Ｄ変換器３
６によってディジタル信号Ｓ₂に変換された後、ｎ×ｍ
個の各画素ごとの輝度Ｃｄ／Ｍ²を例えば１２８の段階
のレベルに解析したディジタル量として画像メモリ３７
に格納される。画像メモリ３７内の画像データＳ₃はＣ
ＰＵ３９に入力される。ＣＰＵ３９は、画像データＳ₃
を受け入れ、図６に示す、横×縦方向にｎ×ｍ個の各画
素の輝度レベルに従って、例えば図６のパターンＰ₁，
Ｐ₂に示すようにディジタル計測を行う。図６の各パタ
ーンＰ₁，Ｐ₂は各画素ごとの輝度分布をＸ，Ｙ軸方向の
位置関係で示したものである。

【００３２】図６に例示したパターンは溶接点１ａの近
傍における前記の図７（Ｃ）に示した溶接現象モードに
相当するものであって図６におけるＰ₁で囲まれた部位
は最も輝度レベルの高い部分であって図７（Ｃ）の溶融
金属１ｅに相当する。また図６におけるＰ₁の外側でＰ₂
で囲まれた部位は２番目に輝度レベルの高い部分であっ
て、図７（Ｃ）の溶融金属１ｅの周囲の高温に加熱され
たエッジ部１ｂ，１ｃに相当する。ＣＰＵ３９は、一方
で設定メモリ３８に予め記憶していた基準値としての複
数の溶接現象モードにもとづく基準の輝度レベルおよび
輝度分布データＳ₄を受け入れ、画像メモリ３７からの
信号Ｓ₃にもとづく図６のパターンを基準データＳ₄と比
較演算してその形状（輝度分布）や輝度レベルから溶接
状態が適正レベルに対してどのようなレベルにあるかを
判断することによってＶシームを形成する対向エッジ部
への投入電力の適否を判断して画像識別信号Ｓ₅を信号
補正部７に入力する。

【００３３】なおＣＰＵ３９において、カメラ５がとら
えた溶接現象モードにもとづく輝度レベルおよび輝度分
布データ（Ｓ₃）を複数の基準データ（Ｓ₄）と比較せし
めるには、例えば最も単純な方法の１例としては図６の
パターンにおけるＰ₁で囲まれた部分のＸ方向の長さを
基準データの基準長と比較することでよい。即ちこれに
よって図７（Ａ）〜（Ｄ）における溶融金属１ｅの存在
する部位の長さから溶接状態（レベル）の適否を判断す
ることができる。

【００３４】信号補正部７においては、信号変換回路４
０が、ＣＰＵ３９からの画像判別信号θ₅＝△θと形状
監視データ△Ｔを基に補正して電気信号Ｓ₆に変換する
と共に信号制御回路４１に入力する。信号制御回路４１
は信号変換回路４０の電気信号Ｓ₆と電力設定基準信号
を比較して電力制御信号Ｓ₇を電力制御部１１に入力す
る。電力制御部１１は電力制御信号Ｓ₇に応じてワーク
コイル３への供給電力の電圧を調整する。

【００３５】また図８（Ａ），（Ｂ）は図７と同じく溶
接点１ａ近傍を上方から見た拡大図であって溶接現象モ
ードを示すとともに管素材１のねじれ等のために対向す
る縁部１ｂ，１ｃや溶接点１ａがスクイズロール２ａお
よび２ｂの中間である中心線Ｏ−Ｏから左または右方へ
ずれている。このようなずれが顕著になると左右の縁部
１ｂ，１ｃにおける加熱条件や溶接条件がアンバランス
になり溶接結果が不良となる。

【００３６】前述のように溶接点近傍における溶接現象
モードを輝度レベルおよび輝度分布としてカメラ５によ
ってとらえてその出力情報Ｓ₁を画像処理部６に入力し
て画像解析を行う際にこのような溶接点１ａの左右への
ずれもまた前記の図６における基準線（Ｘ）に対する画
像のずれとしてそのずれ量を識別することができる。従
ってこのずれ量にもとづいてＣＲＴ２０，プロッタ２１
およびプリンタ２２に出力すると共に、管体のねじれを
修正するための信号を出してワークコイル３ａの前方に
ある成形ロール部を自動調整することによって溶接点の
左または右方へのずれを自動的に修正制御することもで
きる。

【００３７】同様にまた画像処理の結果から溶接点１ａ
における左右の縁部１ｂ，１ｃの突合せ段差の有無や縁
部の突合せ状態の適否を識別，判断して表示したりまた
は自動修正制御を行うこともできる。

【００３８】なおカメラでの撮像における溶接点付近で
の水や水蒸気，スパッタ等の外乱要因の影響を避けるた
めには、上記の画像処理において画素輝度の微分信号
（輝度変化量）を得るようにすれば、前記の外乱を除去
して該外乱の影響なしに判定，識別をすることができ
る。

【００３９】管素材１が鉄系材料であるときは、図１１
に示すように、管素材１の溶接点近傍に空隙１ｆが形成
される。図１１は空隙１ｆが形成される過程を示すもの
で、時刻Ｔ₁で冷材衝合点前方に溶融層１ｅが形成さ
れ、時刻Ｔ₂，Ｔ₃ではエッジの溶融層１ｅが電磁力で押
出され、空間１ｆが成長して行く。時刻Ｔ₄ではＣ点部
に空隙１ｆが形成される限界点Ｗに到り、時刻Ｔ₅では
Ｃ−Ｗ間にビードが還流して埋まり空隙が消失する。そ
してこの現象が繰り返される。このような空隙形成過程
をカメラ５で捕え図１０に示すように空隙の大きさと位
置を注目することにより、推論演算部３００で推論判定
され表示部，プロッタ，プリンタによって出力される。

【００４０】推論演算部３００においては、監視項目に
溶接現象モードの画像（θ）とその他の条件のうち素材
監視要因Ｍ，成形・雰囲気監視要因Ｆ，機械監視要因Ｒ
を少なくとも１つ以上加え、画像のうち適正画像を予め
プログラムし画像と他の要因との相互関係を予め把握し
て溶接不良と原因のメンバシップ関数をプログラムし、
実際の測定値との差を判定し自動入熱調整の補正項を用
い入熱制御を行うと共に、溶接不良原因判定を合せて行
う。

【００４１】上述の電縫管溶接装置の入熱制御方法およ
び装置によれば、制御応答速度として０．２秒以下の制
御周期にて良好な自動入熱制御を実現できると共に、溶
接点における温度計測に通常使用される２色温度計によ
る温度の計測が溶接温度が低いために困難であったアル
ミ系，銅系の材料にも使用できる。また溶接点における
溶接現象モードは緑部への投入電力量のほかに管体の板
厚の変動や移送速度の変動などの要因をすべて含んだ総
合的な結果としての溶接レベルに対応するものでこのよ
うな絶対的な溶接レベルを直接計測することからより総
合的に溶接条件を制御することができ、溶接入熱制御お
よび異常状態の判別を従来よりはるかに総合的に精度よ
く行うことができるとともに安価に実施することが可能
となり、電縫管溶接における溶接品質の向上とシステム
の自動化に寄与できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上の如くであって、溶接欠
陥を発生する多数の要因のうち制御可能な要因と制御不
可能な要因に層別し、制御可能な要因はマイナループで
夫々設定制御を行い、制御不能な要因を検出可能なもの
と不可能なものに更に層別し、溶接点近傍の画像信号に
他の検出可能な要因についての少なくとも１つ以上の要
因の測定結果を併せて判定し、補正するものであるか
ら、従来見分けられなかった中途半端な不良を見分ける
ことができるので、出荷後の製品不良トラブルが激減し
歩留りが向上すると共に、検出可能な要因のうちコスト
パーフォマンスを得られるものを検出し、時系列に記録
し、許容される範囲基準を越える要因と量および時刻を
キャッチし、材料の欠陥の可能性を知らし、マーキング
して識別可能にしたから、溶接プロセスの信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電縫管溶接管理方法およ
びその装置を示すブロック図。

【図２】図１の装置の推論演算部の詳細を示すブロック
図。

【図３】図２の推論演算部の溶接不良原因判定部の詳細
を示すブロック図。

【図４】電縫管溶接入熱制御部のブロック図。

【図５】電縫管溶接における溶接部位を示す平面図。

【図６】溶接部位における画像パターン図。

【図７】溶接点近傍における画像パターン図。

【図８】溶接状態の異常を示す現象モード図。

【図９】電縫管溶接における溶接部位を示す平面図。

【図１０】溶接部位における画像パターン図。

【図１１】溶接状態の異常を示す現象モード図。

【図１２】誘導式高周波電縫管を示す斜視図。

【図１３】接触式高周波溶接を示す斜視図。

【符号の説明】

１…管素材、２ａ，２ｂ…スクイズロール、３ａ…ワー
クコイル、５…カメラ、６…画像処理部、７…信号補正
部、８…高周波出力制御部、９…第１の出力設定条件入
力部、１０…出力検出部、１１…高周波電力制御部、１
３…マーキング部、１９…板厚計、２０…ＣＲＴ、２１
…プロッタ、２２…プリンタ、２３…素材監視ブロッ
ク、２４…成形・雰囲気監視ブロック、２５…入熱監視
ブロック、２６…機械監視ブロック、２７…入熱不良原
因判定部、２８…メンバシップ関数発生部、２９…溶接
不良原因推論部、１００…入熱制御部、２００…速度制
御部、３００…推論演算部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
形成し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志が接合する溶接点で連続的に電気溶接する電縫管溶接
において、撮像手段により前記溶接点の近傍での溶接現
象モードを輝度レベルおよび輝度分布としての画像信号
として捕え、この画像信号とその他の溶接欠陥を発生す
る要因のうち素材要因，成形要因，雰囲気要因，機械要
因を少なくとも１つ以上加えて計測監視し、画像計測値
およびその他の上記欠陥要因計測値との特長量をメンバ
ーシップ関数として作成し、それらの計測値と入熱補正
量との間の関係をファジィ推論するようにプログラム
し、該メンバーシップ関数を計測値に応じて入熱調整の
補正項として用いることを特徴とする電縫管溶接管理方
法。
【請求項２】管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
形成し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志が接合する溶接点で連続的に電気溶接する電縫管溶接
において、溶接衝合点からスクイブロール中心点までを
含む溶接点近傍を視野範囲とした溶接中の画像を把握
し、画像の面積，重心，傾斜の一つ又は複数の量的変化
を測定すると共に、溶接欠陥を発生する要因のうち制御
可能な要因と制御不可能な要因に層別し、制御可能な要
因はそれ自体を制御対象として目標値となるように入熱
制御し、制御不能かつ検出可能な欠陥要因を検出して前
記画像計測値および他の欠陥要因計測値の特長量をメン
バーシップ関数として作成しそれらの関数と溶接欠陥発
生の関係をファジィ推論するプログラムを作成してお
き、これらの計測結果の時系列な変化を加味して将来の
溶接欠陥を判定または発生する可能性を予測するファジ
ィ推論プログラムを備えたことを特徴とする電縫管溶接
管理方法。
【請求項３】管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
形成し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志が接合する溶接点で連続的に電気溶接する電縫管溶接
において、前記溶接点の近傍での溶接現象モードを輝度
レベルおよび輝度分布として検出し画像信号を得る撮像
手段と、この撮像手段の画像信号とその他の溶接欠陥を
発生する要因のうち素材要因，成形要因，雰囲気要因，
機械要因を少なくとも一つ以上加えて計測監視し、画像
計測値およびその他の上記欠陥要因計測値の特長量のメ
ンバーシップ関数を求め、該メンバーシップ関数から適
正入熱補正量をファジィ推論する推論演算部と、該推論
結果を前記管素材への入熱調整の補正項として用いる入
熱制御部によって構成したことを特徴とする電縫管溶接
管理装置。
【請求項４】管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
形成し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志の接合点で連続的に電気溶接する電縫管溶接におい
て、溶接衝合点からスクイズロール中心点までを含む溶
接点近傍を視野とした溶接中の画像を得る撮像手段と、
この撮像手段による画像の面積，重心，傾斜の一つ又は
複数の量的変化を測定して画像処理し画像測定値を得る
画像処理部と、溶接欠陥を発生する要因のうち制御可能
な要因と制御不可能な要因に層別して制御可能な要因は
それ自体を制御対象として制御し、制御不可能な要因の
うち検出可能な要因を検出して前記画像処理部による画
像計測値および前記検出可能な要因についての計測値の
特長量をメンバーシップ関数として求め、計測値による
メンバーシップ関数と溶接欠陥の関係をファジィ推論す
るプログラムを作成し溶接不良原因の推論を行うか又は
溶接不良発生予測推論を行う推論演算部とを備え合せて
入熱調整の補正量をファジィ推論した結果によって入熱
制御を行う入熱制御部によって構成したことを特徴とす
る電縫管溶接管理装置。