(57)【要約】【要  約】【課  題】内面または外面のビード切削時、溶接ビードの切削量が多くなったときでも、「ビビリ」が生じることを防止でき、切削後の溶接ビード形状を滑らかにできるとともに、切削後の溶接ビード高さを所定の範囲内に入れることができる電縫溶接管のビード切削方法および装置を提供する。【解決手段】電縫溶接管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを、予め決められた目標ビード高さの範囲内となるようにビード切削バイトで切削するに際し、電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さを決定し、該切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削するおよびそれを実現する装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫溶接管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを、予め決められた目標ビード高さの範囲内となるようにビード切削バイトで切削するに際し、電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さを決定し、該切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削するビード切削方法。
【請求項２】
電縫溶接管の突き合せ溶接に形成された溶接ビードを、演算制御手段からの制御指令に基づき、予め決められた目標ビード高さの範囲内となるように切削する電縫溶接管のビード切削装置であって、前記溶接ビードを切削するビード切削バイトと、該ビード切削バイトの高さ位置調整を行うバイト位置調整機構と、該ビード切削バイトで切削した後の溶接ビードの形状を検出するビード形状検出器とで一基のビード切削ユニットを構成し、該ビード切削ユニットを造管方向に二基具備し、前記演算制御手段で電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さを決定し、該切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削する構成としてなることを特徴とする電縫溶接管のビード切削装置。
【請求項３】
前記バイト位置調整機構は、油圧モータ駆動方式とされ、前記演算制御手段からの制御指令に基づき、前記ビード切削バイトの高さ位置調整を行うだけでなく、初期設定機能を介して前記ビード切削バイトの初期設定を行うことができるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の電縫溶接管のビード切削装置。
【請求項４】
前記ビード形状検出器で検出した切削後の溶接ビードの形状情報を、突き合せ溶接条件を含む電縫溶接管の製造仕様と関係付けして前記演算制御手段と接続した記憶装置に蓄積しておき、該記憶装置に蓄積した切削後の溶接ビードの形状情報と、電縫溶接管の製造仕様との関係を解析し学習して得られる学習結果を、前記初期設定機能に反映させるように構成してなることを特徴とする請求項２または３に記載の電縫溶接管のビード切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫溶接管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを、精度よく切削することができる電縫溶接管のビード切削方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫溶接鋼管などの電縫溶接管は、鋼帯などを所定幅に切断し、搬送しつつロール成形してオープン管とし、このオープン管を電縫溶接機で突き合せ溶接して製造している。電縫溶接機には、オープン管の両端部を加熱する誘導コイルと、加熱されたオープン管の両端部を圧接する一対のスクイズロールが具備されている。
突き合せ溶接部には、盛り上がりが内外面に生じる。このままでは、電縫溶接管の使用時、不具合が生じるため、電縫溶接機の下流側、すなわち一対のスクイズロールの出側にビード切削装置が設置され、ビード切削バイトで溶接ビードを切削するようになっている。
【０００３】
近年、電縫溶接鋼管はよく二次加工して用いられ、また加工条件も厳しくなっていることから、溶接ビードを精度よく切削することが要求されている。
従来、溶接ビードの形状を目視観察し、ビード切削バイトの高さ位置調整をオペレーターが行うようにしていたが、オペレーターの判断ミスなどによって多量のビード形状不合格品が発生する場合があり、このような背景から、溶接ビードの形状を検出するビード形状検出器を設置し、検出した切削後の溶接ビードの形状情報に基づき、ビード切削バイトの高さ位置調整を自動で行うビード切削装置が各種提案されている（特許文献１、２、３）。
【特許文献１】特開平05-069218号公報
【特許文献２】特開平01-005761号公報
【特許文献３】特開昭60-141466号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来例の電縫溶接管のビード切削装置について説明しておく。
従来例の電縫溶接管のビード切削装置は、図２に示したように、演算制御手段６と、外面の溶接ビードＷ３を切削するビード切削バイト３と、ビード切削バイト３の高さ位置調整を行うバイト位置調整機構４と、ビード切削バイト３で切削した後の溶接ビードの形状を検出するビード形状検出器７とで構成されている。
【０００５】
この演算制御手段６は、プロセスコンピュータなどであり、外面の溶接ビードＷ３をビード切削バイト３で切削する際、ビード形状検出器７（たとえばカメラ）で検出した切削後の溶接ビードの形状に基づき、切削後の溶接ビードが予め決められた目標ビード形状となるように制御量を演算し、その指令値をバイト位置調整機構４に送り、バイト位置調整機構４を介してビード切削バイト３の高さ位置調整を行う。なお、初期設定機能５は、バイト位置調整機構４を介してビード切削バイト３の初期設定を行う。６ａは記憶装置であり、演算制御手段６に接続されている。７ａは画像・データ処理装置であり、ビード形状検出器７（たとえばカメラ）に接続されている。
【０００６】
図２中、１はオープン管Ｗ１を両サイドから押し付ける一対のスクイズロール、２は突き合せ溶接する前にオープン管Ｗ１の両端部を加熱する誘導コイルを示す。
従来例のビード切削装置は、１段階で溶接ビードを切削する構成であり、溶接ビードの切削量が少ないときには、ビード切削バイト３で外面の溶接ビードＷ３を精度よく切削することができる。
【０００７】
しかしながら、従来例のビード切削装置は、特許文献１、２、３に記載のものを含めて、内面または外面の溶接ビードの盛り上がりを、基本的に一段階で切削する構成であり、電縫溶接管の突き合せ溶接時、溶接ビードの高さが高くなった場合、溶接ビードの切削量が多くなり、「ビビリ」が生じるという問題があった。
この「ビビリ」が生じると、ビード切削バイトの高さ位置調整が追いつかず、切削後の溶接ビードの凹凸が大きくなってしまい、切削後の溶接ビードの高さを所定の範囲内に入れることが困難となる。
【０００８】
図３には、外面のビード切削時、「ビビリ」が生じたため、切削後の溶接ビードの凹凸が大きくなっている状態を示した。図３中、ｈ０は切削前の溶接ビード高さ、ｈｆは切削後の溶接ビード高さを示した。それぞれ外面を基準とする高さである。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、内面または外面のビード切削時、溶接ビードの切削量が多くなったときでも、「ビビリ」が生じることを防止でき、切削後の溶接ビード形状を滑らかにできるとともに、切削後の溶接ビード高さを所定の範囲内に入れることができる電縫溶接管のビード切削方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、溶接ビードを精度よく切削することができる技術について鋭意検討した結果、切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削すれば、上記課題を解決できることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
（請求項１）電縫溶接管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを、予め決められた目標ビード高さの範囲内となるようにビード切削バイトで切削するに際し、電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さを決定し、該切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削するビード切削方法。
（請求項２）電縫溶接管の突き合せ溶接に形成された溶接ビードを、演算制御手段からの制御指令に基づき、予め決められた目標ビード高さの範囲内となるように切削する電縫溶接管のビード切削装置であって、前記溶接ビードを切削するビード切削バイトと、該ビード切削バイトの高さ位置調整を行うバイト位置調整機構と、該ビード切削バイトで切削した後の溶接ビードの形状を検出するビード形状検出器とで一基のビード切削ユニットを構成し、該ビード切削ユニットを造管方向に二基具備し、前記演算制御手段で電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さを決定し、該切削前の溶接ビード高さと目標ビード高さとから必要な切削量を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削する構成としてなることを特徴とする電縫溶接管のビード切削装置。
（請求項３）前記バイト位置調整機構は、油圧モータ駆動方式とされ、前記演算制御手段からの制御指令に基づき、前記ビード切削バイトの高さ位置調整を行うだけでなく、初期設定機能を介して前記ビード切削バイトの初期設定を行うことができるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の電縫溶接管のビード切削装置。
（請求項４）前記ビード形状検出器で検出した切削後の溶接ビードの形状情報を、突き合せ溶接条件を含む電縫溶接管の製造仕様と関係付けして前記演算制御手段と接続した記憶装置に蓄積しておき、該記憶装置に蓄積した切削後の溶接ビードの形状情報と、電縫溶接管の製造仕様との関係を解析し学習して得られる学習結果を、前記初期設定機能に反映させるように構成してなることを特徴とする請求項２または３に記載の電縫溶接管のビード切削装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内面または外面のビード切削時、溶接ビードの切削量が多くなったときでも、「ビビリ」が生じることを防止でき、切削後の溶接ビード形状を滑らかにできるとともに、切削後の溶接ビード高さを所定の範囲内に入れることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明法とそれに用いて好適なビード切削装置について詳細に説明する。
図１は、本発明法に用いて好適な、外面の溶接ビードＷ３の盛り上がりを２段階で切削するビード切削装置の構成図である。
図１中、一対のスクイズロール１に近い側を第1段目、一対のスクイズロール１に対して遠い側を第２段目という。ｈ１、ｈｆは、それぞれ第1段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さ、第２段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さをそれぞれ示す。これらの値はビード形状検出器４、好ましくは非接触な検出器であるカメラで検出した切削後の溶接ビードの形状情報に基づき、画像・データ処理装置７ａで求めることができる。
【００１２】
一方、切削前の溶接ビード高さｈ０の値は、突き合せ溶接条件を含む電縫溶接管の製造仕様で決まるから、目標ビード高さｈｍとするのに必要な切削量はｈ０−ｈｍで求まる。しかし、実際にはｈ０、ｈ１、ｈｆの値は、突き合せ溶接条件の変動、切削力の変動によって変わり得る。そこで、演算制御手段６は、目標ビード高さｈｍとするのに必要な切削量（ｈ０−ｈｍ）を求めるとともに、ビード形状検出器４で検出した切削後の溶接ビードの形状が予め決められた目標ビード高さｈｍとなるように制御量を演算し、その制御指令値を各バイト位置調整機構４に送る。
【００１３】
本発明法は、電縫溶接管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを、予め決められた目標ビード高さｈｍとなるようにビード切削バイトで切削するに際し、電縫溶接管の製造仕様に基づき切削前の溶接ビード高さｈ０を決定し、切削前の溶接ビード高さｈ０と目標ビード高さｈｍとから必要な切削量（ｈ０−ｈｍ）を求め、求めた必要な切削量を２段階で切削するビード切削方法である。
【００１４】
具体的には、演算制御手段６で必要な切削量（ｈ０−ｈｍ）を２分し、まず一対のスクイズロール１に対して近い側の第1段目のビード切削バイト３で２分した一方の分を切削することができるように制御量を演算し、次いで一対のスクイズロール１に対して遠い側の第２段目のビード切削バイト３で残った分を切削することができるように制御量を演算する。そして、演算制御手段６からその制御指令値を、初期設定機能５を介して各バイト位置調整機構４に送る。各バイト位置調整機構４は、演算制御手段６から送られた制御指令値に基づき、第1、第２段目のビード切削バイト３の高さ位置調整を行う。
【００１５】
それに用いる電縫溶接管のビード切削装置は、図１に示したように、演算制御手段６を具備し、従来の第1段目のビード切削ユニットに第２段目のビード切削を追加し、演算制御手段６と接続してなる。これに用いるバイト位置調整機構４は、油圧モータ駆動方式とするのが好適である。
油圧モータ駆動方式としたバイト位置調整機構４によれば、演算制御手段６からの制御指令値に基づき、迅速かつ正確に各ビード切削バイト３の高さ位置調整を行うことができる。また、そのようなバイト位置調整機構４によれば、初期設定機能５を介してビード切削バイト３の初期設定を迅速かつ正確に行うことができる。
【００１６】
ここで、バイト位置調整機構４に制御指令値を送る演算制御手段６は次のように構成するのが好適である。
（１）演算制御手段６は、一対のスクイズロール１に対して近い側の第1段目のビード切削バイト３でｈ１に切削することができなかった切削量分を、第1段目のビード形状検出器７で検出した切削後の溶接ビードの形状情報に基づき求めるとともに、求めた切削量分に相当する制御指令値を一対のスクイズロール１に対して遠い側の第２段目のビード切削バイト３のバイト位置調整機構４に送る。
【００１７】
このフィードフォワード制御（ＦＦ制御）によれば、第1段目のビード切削バイト３の高さ位置調整を行わず、ＦＦ制御で第２段目のビード切削バイト３の高さ位置調整を行うので、第1段目のビード切削バイト３でｈ１にできなかった箇所から正確に目標ビード高さｈｍにすることができる。
（２）演算制御手段は、一対のスクイズロール１に対して遠い側の第２段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さｈｆが、目標ビード高さｈｍの範囲から外れている場合、目標ビード高さｈｍとするのに必要な切削量分を求め、求めた切削量分に相当する制御指令値を一対のスクイズロール１に対して近い側の第1段目のビード切削バイト３のバイト位置調整機構４に送る。このフィードバック制御（ＦＢ制御）によれば、第２段目のビード切削バイト３の高さ位置調整を行わず、ＦＢ制御で第1段目のビード切削バイト３の高さ位置調整を行うため、第２段目の切削バイト３の切削量の変化を小さくすることができる。
【００１８】
このような自動制御法によれば、自動制御開始した以降、第２段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さｈｆを目標ビード高さｈｍの範囲内に入れることができる。その他、ビード切削ユニットごとにＦＢ制御を行ってもよいし、公知のジャストインタイム法（ＪＩＴ法）を行ってもよい。
またさらに、電縫溶接管の全長にわたり、第２段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さｈｆを目標ビード高さｈｍの範囲内となるように切削するには次のようにするのが好ましい。
【００１９】
すなわち、第1段目と第２段目のビード形状検出器７で検出した切削後の溶接ビードの形状情報を、突き合せ溶接条件を含む電縫溶接管の製造仕様と関係付けして前記演算制御手段と接続した記憶装置６ａに蓄積しておく。記憶装置６ａに蓄積しておく電縫溶接管の製造仕様としては、電縫溶接管のサイズ、材質、向け先などがある。突き合せ溶接条件としては、加熱温度、突き合せ量などである。
【００２０】
このようにすれば、記憶装置６ａに蓄積しておいた切削後の溶接ビードの形状情報と、電縫溶接管の製造仕様との関係を解析し学習して得られる学習結果を、初期設定機能５に反映させることができる。学習結果を反映させた初期設定機能５によれば、自動制御を開始する前の電縫溶接管の管端部で、ビード切削バイト３の高さ位置を適切に初期設定することができる。このため、「ビビリ」が生じることを防止しつつ第２段目のビード切削バイト３で切削した後の溶接ビード高さを所定範囲内に入れることができる。
【００２１】
ところで、切削後の溶接ビードの形状を一段と精度よく検出するには、光切断法を採用したビード形状検出器を用いるのがよい。図４、図５には、光切断法を採用したビード形状検出器の構成を示した。
図４に示したように、ビード切削バイト３で切削した後の外面のビード形状を検出するのに、投光手段（光源）10と、カメラ20とでビード形状検出器を構成してなる。カメラ20には光切断された溶接ビードの形状を算出する画像・データ処理装置20ａに接続さている。この光切断法の場合、投光手段（光源）10は、電縫溶接管Ｗ２の管軸方向に直角に溶接ビードを含む表面部分にスリット光10ａあるいは点状走査光を投光する。カメラ20は、スリット光10ａあるいは点状走査光によって照らされた溶接ビードを含む表面部分の像を、投光角αと異なる受光角βの角度から撮像する。図４中の20ｂは、画像・データ処理装置20ａで求めた溶接ビードの形状を表示する表示装置である。
【００２２】
一方図５に示したように、ビード切削バイト42で切削した後の内面のビード形状を検出するのに、測定ヘッド30内に収納した投光手段（光源）10とカメラ20とでビード形状検出器を構成してなる。測定ヘッド30はマンドレル40に搭載されている。また、内面の溶接ビードＷ４を切削するビード切削バイト42はマンドレル40に収納されている。この内面の溶接ビードＷ４を切削するビード切削装置にも本発明法および装置を適用できる。
【００２３】
図５中、41はマンドレル支持・回動機構、40ａ、40ｂはマンドレル40に内蔵した上支持コロ、下支持コロをそれぞれ示す。
【実施例】
【００２４】
外径31.8ｍｍ、肉厚1.5ｍｍの小径電縫鋼管の突き合せ溶接部に形成された溶接ビードを切削して目標ビード形状とするに際し、本発明法を適用し、従来法と比較した。
目標ビード形状：長手方向全長にわたり、内外面の溶接ビード高さ＝-0.05〜+0.20ｍｍ。溶接ビード高さが負とは、内面または外面を基準面とし、切削した部分が基準面よりも低い場合をいう。
【００２５】
従来法の場合には、内面または外面の溶接ビードを１段階で切削していたので、内面または外面の切削前の溶接ビード高さが1.8ｍｍを超えると、「ビビリ」が生じ、切削後の溶接ビードの高さを目標ビード高さの範囲内とすることができていなかった。
これに対し、本発明法を適用した場合、内面または外面の溶接ビードを２段階で切削するようにしたので、内面または外面の切削前の溶接ビード高さが1.8ｍｍを超えた場合でも、「ビビリ」が生じることもなく、切削後の溶接ビードの高さを目標ビード高さの範囲内とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明法に用いて好適なビード切削装置の構成図である。
【図２】従来例のビード切削装置の構成図である。
【図３】ビード切削時、「ビビリ」が生じた場合の溶接ビードの形状を示す管軸方向部分断面図である。
【図４】光切断法を採用した外面のビード形状検出器の構成図である。
【図５】光切断法を採用した内面のビード形状検出器の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｗ１  オープン管
Ｗ２  電縫溶接管
Ｗ３、Ｗ４  溶接ビード
ｈ０  切削前の溶接ビード高さ
ｈ１、ｈｆ  切削後の溶接ビード高さ
１  スクイズロール
２  誘導コイル
３  ビード切削バイト
４  バイト位置調整機構
５  初期設定機能
６  演算制御手段
６ａ  記憶装置
７  ビード形状検出器（たとえばカメラ）
７ａ  画像・データ処理装置
10  投光手段（光源）
10ａ  スリット光あるいは走査光
20  カメラ
20ａ  画像・データ処理装置
20ｂ  表示装置
30  測定ヘッド
40  マンドレル
41  マンドレル支持・回動機構
42  ビード切削バイト
40ａ  上支持コロ
40ｂ  下支持コロ
【図１】
2010036192.tif 000003
【図２】
2010036192.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010036192.tif 000006
【図５】
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