JPH069746B2 - シーム位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、熔接縫合線（シーム線）部をもつ電縫鋼管又
は鋼板のシーム位置を検出するシーム位置検出装置に関
する。

＜従来の技術＞ 電縫鋼管等において、そのシーム部、特にホワイトライ
ンと呼ばれるシーム線の位置を検出することは、その製
品の品質検査等にて必要事項である。特に超音波探傷や
ポストアニーリング（局部熱処理）等において、０．１
mm単位によるホワイトライン或はシーム部の正確な位置
検出が必要となる。

シーム部はそれが熔接されてから、特にその部分を他の
部分と機械的な程度差や外観的な差を生じないよう加工
された場合には、簡単にシーム位置を正確に検出するこ
とは困難である。このため、従来はシーム位置の検出方
法として、光学的な検出法、電気抵抗による検出法、超
音波による検出法、磁気的検出法等が提案されている。
しかし、光学的な検出法では、シームの周辺部が機械的
加工による変色が少ないことがあり得ること、電気抵抗
による検出法では電気抵抗値変化がシーム部分のみと限
らぬこと、超音波による検出法では、超音波特性変化が
シーム位置にのみ限らないこと、磁気的検出法では磁力
線密度変化がシーム部分以外にも生ずること等から、
０．１mm単位でシーム位置を測定することは困難であっ
た。

＜発明が解決しようとする課題＞ 一般に、被検体である鋼管や鋼板の材料である鋼鉄は、
炭素とその他の各種元素を微量であるが含んでいる。例
えば、鋼管のシーム部はこれが製作されるとき、両側よ
り突当て面を電流等により高温熔解して合体し冷却固化
される。このとき鉄の熔解温度を越えるのは突当て面、
即ちシームであるが、その際シーム付近に存在する炭素
は酸化してガスとなり脱出する。又、冷却の遅れるのは
シーム部分であるので鉄より熔解温度の低い元素は偏折
してシーム部では減少する現象となる。このようなシー
ム部が被検体にある場合、磁力線を当てるとシーム部分
の周辺では磁力線集中が生じ、その磁力線分布が独特の
形状を呈することが発見された。本発明はシーム部での
磁気的特性がその他の部分に対して独特な変化をするこ
とに着目し、安定正確にシーム位置を検出する装置を提
供しようとするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明はシーム部をもつ被検体の表面から隔てられた位
置に置いたほぼ分布一様な密度の磁力線源の一方の極の
上面に透磁率の高い材料からなり、左右端を下方に折り
曲げた折り曲げ部を有する支持部材を設け、前記磁力線
源の他方の極の下面に非磁性体からなる支持体を設け、
該支持体の下面に被検体の表面に接触又は近接して磁力
線密度検出素子を取付け、該検出素子をシーム線に直角
の方向に移動させ磁力線密度の変化を検出すると共に、
該検出出力を電気的判定回路に入力し、シーム位置を検
出しようとするものである。

また、本発明は磁力線源の被検体の表面の距離は、磁力
線源の幅と同等か、若しくはこれより大となるよう構成
したものであり、更に、磁力線源の側面と、支持部材の
折り曲げ部の間隔は、磁力線源の極面と被検体の表面と
の距離より大となるようにし、また、支持部材の左右長
さは、被検査体の半径より大で、且つ支持部材の厚さは
少なくとも被検体の厚さ以上としたものである。

＜作 用＞ 本発明はシーム位置を検出するに、検出部を固定し被検
体を回転させるか、或は被検体を固定し検出部を同軸に
移動させるかして、磁力線密度検出器がシーム線の上部
を通過するようにして磁力線源より磁力線を当てると、
シーム付近での電気的出力が他の部分と相違した独特の
変化をなし、これを検出し電気的判定回路に入力するこ
とによりシーム位置が正確に検出できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図示の図面に従って説明すれば
次の通りである。

第１図は本発明の概略的構成を示すもので、１は検出
部、２は検出部の出力によりシーム位置を正確に判定す
る電子回路、３は被検体である電縫鋼管の断面を示し、
４はシーム位置を示すものである。

検出部１の詳細は第２図に示され、磁力線源である幅広
の永久磁石５の一方の極（図示ではＮ極）の上面に透磁
率の高い材料（例えば電気鉄）よりなる直線状の支持部
材６が左右端を下方に折曲げた折曲げ部７を備えて固定
され、又他方の極（図示ではＳ極）の下面には非磁性体
よりなる支持体８を介してホール素子からなる磁力線密
度検出素子９が被検体３の表面に接触又は近接して設け
られ、これらの検出部１は図示しないが被検体３をまた
ぐようにして支持され、場合により支持体１は被検体３
の周りを回転若しくは移動する機構を備える。これらの
機構は公知の手段で実施できるものであり、本発明では
特に限定しない。

次に検出部１において、被検体３の表面の磁力線密度分
布が永久磁石５に拘束されず変化し得るためには、永久
磁石５の極面と被検体３の表面の距離Ｌは永久磁石５の
幅Ｓに対して等しいか、又はこれより大な程度であるこ
とが望ましい。又、被検体３を通過しない漏洩磁力線を
減少するために、永久磁石５の側面５′と支持部材６の
折曲げ部との間隔Ｒは前記した永久磁石５の極面と被検
体３の表面との距離Ｌより大であるのが望ましい。

又、被検体３に広く磁力線10を供給し、且つ磁路が被検
体３より磁気減衰を小とするため、支持部材６の左右長
（２×ｗ）は被検体３の半径より大であり、支持部材６
の厚さはＴは少なくとも被検体３の厚さ以上であること
が望ましい。又、支持部材６は直線状でなくても第３図
の図示の如く、湾曲した形状であっても磁路としては問
題がなく、更に磁気的減衰を減ずるよう支持部材６の両
端の折曲げ部７を先端が被検体３の周面に沿った形状と
することもできる。

次に作用を説明すると、第２図の状態において、仮りに
シーム４が被検体３にないとすると、永久磁石５の発生
する磁力線10は磁路である支持部材６、折曲げ部７、空
気、被検体３を通過し、第４図のように分布する。ここ
で、磁力線源である永久磁石５の表面が幅広く、且つ被
検体３と隔てられているので、支持体８の先端の磁力線
密度検出素子９の前後において該検出素子９を通過する
磁力線密度は特に集中しない。更に、被検体３の内部の
原因により検出素子９の表面で磁力線10が集中しようと
することに対して特に拘束がない。

又、測定時にシーム４部が第２図で符号４にて示す位置
にあると、その部分の周辺では磁力線集中が生じ、その
磁力線密度分布は第５図に示す富士山型の形状を呈す
る。第５図に於て、縦軸は透磁率、横軸はシーム線に直
角方向の寸法を示す。又、第５図の符号Ｍで示す陥没部
はシーム位置、Ｈはシーム形成時に熔解され高温になっ
た熱影響部の範囲を示す。

いま、第２図の状態において、検出部１は固定し、被検
体３を図上左方向に回転させるか、又は被検体３を固定
して検出部１と被検体３と同軸に右方向に移動させ、磁
力線密度検出素子９がシーム線４の上部を通過するよう
にする。測定においてはこの回転、移動により検出素子
９はそれを貫通する磁力線密度を電気的に検出するか
ら、その回転又は移動に伴なうシーム４付近での電気的
出力は前述した第５図の波形となる。

かくして、磁力線密度検出素子９が検出する電気的出力
はシーム４以外の場所で常に一定であるとは言えず、被
検体３である鋼管材料内部での透磁率の部分的変動、鋼
材加工の時発生する部分的帯磁、周辺での磁性体の近
接、或いは局部的な加工傷等で出力変化があり得る。

ここで、機械的駆動装置により検出部１と被検体３を相
対的に連続回転させ、被検体３の全周にわたる検出素子
９の電気的出力の例を第６図に示す。第６図において、
符号11で示す波形部分はシーム部における出力である
が、このシーム部波形11はその他の場合における電気的
出力波形とその形態特徴に大きな相違があることが判明
する。即ち、第１の特徴は、シーム部波形11における１
振幅Ａは最大であり、その他の場所においてはその電気
的出力は大であっても１振幅としてはシーム部波形11よ
りいずれも小さい。第２の特徴は、シーム部波形11はシ
ーム部の局所で発生するのでその周辺から急激に拡大変
化し、その傾斜角は大きい。第３の特徴は、シーム部波
形11はシーム４線をほぼ中心として左右対照的である
が、その他の場所の波形は不定である。従って、被検体
３の全周にわたり検出素子９の出力を取出した結果で、
上記した第１、第２、第３の特徴を合わせもつ場所を見
出すことで、シーム位置が確定される。

尚、被検体３の全周の測定をし、シーム部波形11を予備
的に検出記憶した上で、次に記憶したシーム部波形11の
場所を改めて測定し、シーム位置を高精度で指定しても
よい。このように、１回全周の測定をした後、シーム部
波形11部分のみの測定をし直す場合に、検出部１の本体
はほぼシーム部波形11の位置に固定し、磁力線密度検出
素子９のみを微少寸法だけ左右に機械的に揺動させる方
式によてもよい。

以上のように被検体３の全周にわたり、磁力線密度検出
素子９の電気的出力を取り出して、シーム部波形11にお
けるシーム位置を検出するのに第１図に示す電子回路２
が用いられる。この電子回路２の動作は第７図に示す
が、これは判定の動作を各個に区分して示したもので、
この各動作の順番は限定されない。又場合により不作
用、除外できるものもある。

このようにして前記したシーム部波形11の第１、第２、
第３の特徴を合せもつ波形11を見出した後、その中央部
分で生ずる減少の最低値の位置Ｍを検出すれば、ここが
シーム位置を示すことになる。被検体３の材料、種類に
よっては中央部分の減少がなく、最高値がシーム位置を
示すことがあるが、これらは被検体３の全周の測定の
際、どのような判定をすればシーム位置であるかの判定
機能をもたせればよい。又、波形の両側の最大値Ｈの位
置から熱影響部の位置と幅を知ることができる。

かくして、検出したシーム位置を記憶し、表示し、或い
は駆動部分に指令してその位置に停止させる等は前記の
判定検出回路の動作と共に、電子回路、コンピュータソ
フトにて容易に具体化することができる。

＜発明の効果＞ 上述のように本発明ではシーム部をもつ被検体の表面か
ら隔てられた位置に置いたほぼ分布一様な密度の磁力線
源の一方の極の上面に透磁率の高い材料からなり、左右
端を下方に折り曲げた支持部材を設け、磁力線源より磁
力線を被検体に当て、該磁力線の存在する被検体の表面
又は表面に近接して非磁性体からなる支持体の下面に取
付けた磁力線密度検出素子を、シーム線に直角方向に移
動し、磁力線密度の変化を検出し、電気的判定回路に入
力してシーム位置を検出するようにしたことで、シーム
の正確な位置を確実に検出することができる。尚、磁力
線源の支持部材に折曲げ部を設けたことで、被検体に広
く磁力線を供給することができ、正確なシーム位置の検
出をすることができる。

更に、磁力線源である永久磁石の極面と被検体の表面の
距離を永久磁石の幅と同等か、それ以上の幅とすること
により、被検体の表面の磁力線密度分布が永久磁石に拘
束されずに変化させることができる。

また、磁力線源である永久磁石の側面と支持部材の折曲
げ部との間隔を永久磁石の極面と被検体の表面との距離
より大としたことにより、被検体を通過しない漏洩磁力
線を減少させることができる。

また、支持部材の左右長さを被検体の半径より大とし、
且つ支持部材の厚さを少なくとも被検体の厚さ以上とす
ることで、被検体に広く磁力線を供給し得、磁気減衰を
小さくすることができる。

しかも、本発明はシーム部での磁力線密度分布が独特の
富士山型波形となって検出でき、この波形は他の場所で
の波形と区別できる特徴をもったものであることから、
電縫鋼管等の製作時に生ずる熱影響部の位置と幅、更に
はシームの正しい位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
概略した構成を示す説明図、第２図は検出部の拡大した
正面図、第３図は検出部の他の実施例を示す正面図、第
４図は磁力線分布を示す説明図、第５図はシーム部波形
を示す説明図、第６図は被検体の全周にわたる電気的出
力の波形を示す説明図、第７図は電子回路の動作を示す
説明図である。 １．．．検出部 ２．．．電子回路 ３．．．被検体 ４．．．シーム位置 ５．．．永久磁石 ６．．．支持部材 ８．．．支持体 ９．．．磁力線密度検出素子 11．．．シーム部波形 12、13．．．永久磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−14145（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シーム部をもつ被検体の表面から隔てられ
   た位置に置いたほぼ分布一様な密度の磁力線源の一方の
   極の上面に透磁率の高い材料からなり、左右端を下方に
   折り曲げた折り曲げ部を有する支持部材を設け、前記磁
   力線源の他方の極の下面に非磁性体からなる支持体を設
   け、該支持体の下面に被検体の表面に接触又は近接して
   磁力線密度検出素子を取付け、該検出素子をシーム線に
   直角の方向に移動させ磁力線密度の変化を検出すると共
   に、該検出出力を電気的判定回路に入力し、シーム位置
   を検出することを特徴とするシーム位置検出装置。
2. 【請求項２】磁力線源の極面と被検体の表面の距離は、
   磁力線源の幅と同等か、若しくはこれより大となるよう
   構成したことを特徴とする請求項１記載のシーム位置検
   出装置。
3. 【請求項３】磁力線源の側面と、支持部材の折り曲げ部
   の間隔は、磁力線源の極面と被検体の表面との距離より
   大であることを特徴とする請求項１記載のシーム位置検
   出装置。
4. 【請求項４】支持部材の左右長さは、非検査体の半径よ
   り大で、且つ支持部材の厚さは少なくとも被検査体の厚
   さ以上であることを特徴とする請求項１記載のシーム位
   置検出装置。