JPS5942261B2 - 鋼管接合部位置検出方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼管例えば電縫管、鍛接管等の接合部位置を
電磁誘導法によつて検出する方法および装置に関する。

鋼管の接合部を渦流探傷、超音波探傷あるいはポストア
ニールする際接合部が左右に動くと、探傷する場合には
、探傷プローブとその距離が変動することにより探傷感
度の変動が非常に大きく、探傷感度の低下の原因となる
問題が生じていた。

またポストアニールの場合にはポストアニーラーの中心
部と接合部位置とに大きなずれが生じて適切な焼純が行
えないと云う問題が生じていた。これに対する対策とし
ては目視による手動調整により探傷プローブまたはポス
トアニーラーと接合部との位置を一定に保つ方法が一般
的であつたが、近年このような問題を解決するために探
傷プローブまたはポストアニーラーの前段に接合部位置
を検出する装置を設け、その検出信号によつて探傷プロ
ーブまたはポストアニーラーの位置を接合部位置へ自動
的に倣わせることが可能となつた。従来前記接合（以下
シームと云う）部位置を検出する方法としては、シーム
部上でシーム検出用コイル（以下検出コイルと云う）を
シーム線に対して直角な方向へ走査させ、該検出コイル
のインピーダンス変化としてシーム部を検出する電磁誘
導法が用いられているが、該検出コイルの走査において
は、被測定物と検出コイルとの間隔を常に一定に保持さ
せねばならないと云う問題があつた。すなわち検出コイ
ルと鋼管との距離が変化すると疑似信号（以下リフトオ
フ信号と云う）を生じ、また検出感度も変化するために
、従来の検出方法は第１図の如く検出コイル１を鋼管２
と一定の間隔１１をもつて該鋼管の曲率に合わせて、矢
印イ，口の方向へシーム部３を横切るように一定周期で
揺動させる方式、あるいは第２図に示す如く、検出コイ
ル１を鋼管２の円周上で一定の間隔１，をもつて矢印ハ
の方向または反対方向に一定周期で回動させる方式が適
用されていた。しかし第１図の方式によれば揺動させる
ために走査機構が複雑となり、しかも駆動源が正弦運動
であれば検出コイル１の揺動は等速でないからシーム部
の位置が変化すると、その検出信号は一定とはならない
。

また走査速度は高速には出来ない。第２図の方式によれ
ば鋼管の外径を変更した場合に回転半径の変更、周速の
修正、芯合せ等の手間のか＼る作業が必要となり、また
鋼管端部の曲りに対して対策が必要である。以上のよう
な従来法に対して、本発明の方式では、電磁誘導法によ
る鋼管シーム部位置検出方法に於いて、検出コイルと被
測定物間の間隔変動があつても、それに起因する感度変
動はフイルタ一の周波数帯域を選ぶことにより、安定し
たシーム部位置を検出するようにしたことにある。

この方式によつて、操作が容易で走査速度が高く、かつ
応答速度が大で高精度な検出を可能ならしめることがで
きる。次に本発明の原理を、第３図および第４図により
説明する。

鋼管２のシーム部３の線上で、中心軸をＯ（シーム部３
を通る鋼管直径方向の線）として検出コイル１を円回転
させると、検出コイル１は第３図および第４図に示す如
く、Ａ，ｂ，ｃと矢印二の方向へ回転し、この際検出コ
イル１と鋼管外表面との間隔が１１，１２，１３と変化
することになり、−この距離の変化によつて生じるリフ
トオフ信号を検出する。発明者等はシーム部信号とリフ
トオフ信号との間には周波数に差があり、これらにはそ
れぞれ周波数の帯域があつてかつそれらは異なることを
見い出し、検出信号を周波数弁別することにより解決し
たものである。すなわち鋼管の接合状態あるいはその他
の原因でシーム部の電気伝導度および透磁率が局部的に
変化していて、その管軸方向のシーム線上に延展してい
る。

このＭｍオーダーの帯状域を、回動する検出コイルが略
直角に横切ることによつて、微分信号の形でシーム位置
を認識出来るシーム信号が発生する。一方回動する検出
コイルは平板上を回転するので、鋼管の真上で最小、鋼
管の管軸に対し左右方向回動端部側にて最大となるよう
な検出コイルと鋼管との距離関係を回動毎に感知し、鋼
管の曲率半径が小さい程、すなわち小径鋼管程、距離変
動信号出力振巾が大きくなる。しかしながら該距離変動
信号は鋼管の曲率の如何に不拘回動回転数をパラメータ
ーとしてゆるやかな変化となる。一方シーム信号はシー
ム巾に略見合つた狭い帯状変化帯を横切ることにより発
生するためその信号周期はリフトオフ信号に比して短く
、このため前記の周波数差を生じる。回動回転数を変え
たときのこのシーム信号とリフトオフ疑似シーム信号と
の関係を、第５図に示す。この図でＷ１はシーム信号の
周波数帯域、Ｗ２はリフトオフ信号の周波数帯域である
。第５図から横軸の回動回転数を上昇させた方が２者の
周波数（エネルギー分布）差が大きくなり、帯域フイル
タ一による分離がより容易になる傾向があることが判る
。

また第５図から検出コイルの回転数が６００ｒｐｍの時
シーム信号は８５〜２２０Ｈｚの周波数通過帯域内にあ
ることがわかる。一方リフト信号は２５〜５５Ｈｚに分
布しているので帯域フイルタ一によるリフトオフ信号の
除去が可能であり、シーム部信号をとり出すことが可能
である。第６図ａにより本発明のシーム信号の取出しを
説明する。

発振器２２で一定の周波数を発振させ、これをブリツジ
２３を介して励磁コイルから鋼管２へあたえる、つまり
該鋼管を励磁する。鋼管の電磁気的変化を検出するため
の検出コイル１が変化をうけ、該コイルの出力が増幅器
４により増幅される。鋼管２への励磁および検出方法と
しては比較型電磁誘導法、直交励磁型電磁誘導法、隣接
型電磁誘導法、単コイル検出型電磁法等のいずれの方法
でも良い。また５は外来による影響を抑制してブリツジ
２３が正常に機能するための防除で、増幅器４の出力信
号を介してブリツジ２３に入れられ、外来による影響を
抑制している。

増幅された信号は位相検波器６に与えられ、位相検波器
６ではシーム部信号と他の要因による雑音信号との比率
を向上させる。７は発信器波形の位相より任意に位相を
ずらすことの出来る移相器であり、前記位相検波器６に
基準波形としてこの出力を供給する。

８は帯域フイルタ一で、検出コイル１が鋼管２上で回動
して検知されるべきシーム部を通過した時に発生するシ
ーム部信号と、鋼管の曲率の影響で発生する検出コイル
１と鋼管２との距離の変動による信号すなわちリフトオ
フ信号との混合された信号のなかから、シーム部信号だ
けを出力するフイルタ一である。

９は検出コイル１の位置でのずれを算出する計算回路で
、検出コイル１の回動位置を取り出す検出器２４とシー
ム部ずれ位置とを対応させて、ずれ方向と量を算出する
。

シーム部検出位置でのシーム部ずれ量を算出した計算回
路９のずれ量出力を用いて、例えば第６図ｂに示す如く
３台のポストアニーラ一１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを配置
し、これ等により鋼管シーム部上を常にアニールする方
法を説明する。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃはずれ量比例係数器設定器と演
算増幅器とからなり、シーム部検出位置からポストアニ
ーラ一の位置までの距離および例えば溶接位置２６から
シーム部検出装置２７までの距離を記憶しており、鋼管
２の移送速度２５とシーム部検出位置でのシームずれ量
から、溶接位置、シーム検出位置、ポストアニーラ一位
置関係にもとずいてポストアニーラ一の位置でのシーム
ずれ量１０Ａａ，１０Ｂｂ，１０Ｃｃを演算、増幅し、
これ等の信号によりポストアニーラ一制御器１０１ａ，
１０１ｂ，１０１ｃにより、ポストアニーラ一１０Ａ〜
１０Ｃを制御してポストアニーラ一が鋼管シーム部上を
常にアニールするようにポストアニーラ一を移動させる
。

本例ではポストアニーラ一３台を用いたが、１台でも出
来ることは云うまでもなく、探傷器にも使用出来るもの
である。なお第６図ｂでＯは鋼管シーム部の基準線で０
１はずれ量を表わす。第７図に本発明を実施する装置の
１例を示す。

１１は基台で、該基台１１に配設されたスクリユーネジ
１２にアーム１３の端が嵌合し、該アーム１３はスクリ
ユーネジ１２に連設されたモーター１４により１駆動さ
れ、矢印ホ，への方向へ上下動可能である。

アーム１３はシリンダー等で上下動するようにしても良
い。一方アーム１３の他端には検出コイル１の保持体１
５が固設され、該保持体には回転体との信号伝達機構例
えばスリツプリングや回転トランス１６を備える軸１−
７が貫通し、該軸１７の下部はモーター１８との間に渡
されたベルト１９によつて回動可能であり、検出コイル
１の回動装置が構成されている。２０は軸１７の上端に
連結されたエアーシリンダーで、このシリンダーの作動
によつて検出コイル１が矢印ホ，への方向へ上下動可能
である。

これは微動させるもので、例えば鋼管のシーム部の異常
時等に上下動するものである。又検出コイル１の端末は
スリツプリング１６を介して図示しない電磁誘導検出器
へ接続されている。２はローラー２１上を送られる鋼管
で３はシーム部である。

鋼管シーム部の検出に際してはまずモーター１４を駆動
してアーム１３、保持体１５を矢印ホ，への方向へ上下
動させ、検出コイル１と鋼管２の上端のシーム部３との
間隔を適切に設定した後、エアーシリンダー２０を矢印
ホの方向へ作動させ、検出コイル１を持ち上げておく。

すなわち通常鋼管の両端は形状不良が多く鋼管２の端部
による検出コイル１への衝突を防止するものである。次
に鋼管２を検出コイル１へ向けて送るとともにモーター
１８を駆動して検出コイル１を円回転させる。検出コイ
ル１の回動は鋼管シーム部３を遮ぎれば良く、したがつ
て円回動橢円回動、揺動回動のいずれでも良い。鋼管２
の先端が検出コイル１を通過すると同時にエアーシリン
ダー２０を矢印への方向へ作動し、鋼管シーム部３位置
の検出を開始するものである。また前記において、エア
ーシリンダー２０を設置せずモーター１４のみで鋼管２
と検出コイル１間の間隔を調整することも出来る。また
保持台１５には検出コイル１の回動位置を検出するため
の検出器２４を設け、検出コイル１の回転位置を知るよ
うにする。検出器２４としてはリミツトスイツチ、角度
計、無接触式検出器等を用いれば良い。なお検出器２４
は検出コイル１の位置を検出するものであり、従つて検
出器２４の設置個所は保持台１５に限定するものではな
い。本発明は鋼管の径に関係なく検出コイルを回動する
走査方式であるから、サイズ替時は検出コイルと鋼管の
間隔を調整するだけで良く、作業性良好の他に機構も簡
単となり、又走査が回動式でかつその径が小さいから走
査処理能力の増大が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は従来のシーム部位置検出方法の説明図、
第３、第４図は本発明の検出コイルの回動説明図で第５
図は本発明の検出コイルのシーム部とリフト部の周波数
帯域を示す図面、第６図Ａ，ｂは本発明を実施するため
の一実施例の説明図で第７図は本発明の装置を説明する
ための一実施例である。 １：検出コイル、２：鋼管、３：鋼管シーム部、８：フ
イルタ一 １１：基台、１３：アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼管接合部を電磁誘導法によつて検出する方法にお
   いて、鋼管接合部検出コイルを鋼管の軸心に対して平行
   なかつ鋼管接合部上に位置する面内で回動させ、また検
   出コイルの回動を検出するための検出器を設け、前記検
   出コイルからの検出信号をリフトオフ信号の周波数帯域
   より高い周波数帯を通過させるフィルターを設けて周波
   数弁別し、前記フィルターを通過した出力と前記検出コ
   イルの回動を検出した検出信号とから鋼管接合部の位置
   を検出することを特徴とする鋼管接合部位置検出方法。 ２ 基台に昇降可能なアームを設け、該アームの一端に
   鋼管の軸心に対し平行なかつ鋼管接合部上に位置する面
   内で鋼管接合部を電磁誘導法によつて検出するための検
   出コイルを回動させる回動装置を設け、かつ検出コイル
   の回動を検出するための検出器を設けて前記検出コイル
   の検出信号である鋼管接合部信号とリフトオフ信号のう
   ち鋼管接合部信号のみを周波数弁別により取り出すフィ
   ルターを設けたことを特徴とする鋼管接合部位置検出装
   置。