(57)【要約】  本発明は、管溶接機で異形管を縦シーム溶接する方法及び装置であって、前記管溶接機には、直接順次に成形圧延機において金属帯材から成形されたスリット付き管（５）が縦シームの高周波溶接のために供給され、前記管溶接機は、溶接点の温度を測定する手段（１２）を備えており、該手段は、先細りするＶ字形の延在を有するギャップとなるようにローラ（８）によって互いに押し付けられる、スリット付き管の薄板エッジが位置する最も狭い個所で働く方法及び装置に関する。温度の変動及び溶接点（１１）の移動を、一点に合流するＶ字形ギャップ（４）の頂点に向けられたサーモグラフィカメラ（１２）によって検出し、継続的に測定したデータを、溶接プロセスを制御する装置コンピュータ（７）において処理して、最も高温の作用を有する前記溶接点（１１）が常に同じ位置に位置しているようにすることにより、縦シーム溶接は最良にされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御するために装置コンピュータに接続された管溶接機で異形管を縦シーム溶接する方法であって、前記管溶接機には、直接順次に成形圧延機において金属帯材から成形されたスリット付き管、又は少なくとも１つの金属薄板から変形されて形成されたスリット付き管が、特に１つ又は複数の縦シームの高周波溶接のために供給され、前記管溶接機は、溶接点の温度を測定する手段を備えており、該手段は、先細りするＶ字形の延在を有するギャップとなるようにローラによって互いに押し付けられる、スリット付き管の薄板エッジが位置する最も狭い個所で働く、異形管を縦シーム溶接する方法において、
温度の変動及び溶接点（１１）の移動を、形成される溶接シームを有した一点に合流するＶ字形ギャップ（４）の頂点に向けられたサーモグラフィカメラ（１２）によって検出し、このときに、継続的に測定したデータを、溶接プロセスを制御する装置コンピュータ（７）において処理して、最も高温の作用を有する前記溶接点（１１）が常に同じ位置に位置しているようにすることを特徴とする、異形管を縦シーム溶接する方法。
【請求項２】
特に請求項１の方法を実行するための、プロセス制御するために装置コンピュータに接続された管溶接機で異形管を縦シーム溶接する装置であって、前記管溶接機には、直接順次に成形圧延機において金属帯材から成形されたスリット付き管、又は少なくとも１つの金属薄板から変形されて形成されたスリット付き管が、特に１つ又は複数の縦シームの高周波溶接のために供給され、前記管溶接機は、溶接点の温度を測定する手段を備えており、該手段は、先細りするＶ字形の延在を有するギャップとなるようにローラによって互いに押し付けられる、スリット付き管の薄板エッジが位置する最も狭い個所で働く、異形管を縦シーム溶接する装置において、
最も高温の溶接点（１１）を検出するために、溶接手段（９）の間の領域に方向付けられたサーモグラフィカメラ（１２）が前記管溶接機（１）内に配置されていることを特徴とする、異形管を縦シーム溶接する装置。
【請求項３】
前記サーモグラフィカメラ（１２）は環境影響に対して防護されて組み込まれている、請求項２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス制御するために装置コンピュータに接続された管溶接機で異形管を縦シーム溶接する方法及び装置であって、前記管溶接機には、直接順次に成形圧延機において金属帯材から成形されたスリット付き管、又は少なくとも１つの金属薄板から変形されて形成されたスリット付き管が、特に１つ又は複数の縦シームの高周波溶接のために供給され、前記管溶接機は、溶接点の温度を測定する手段を備えており、該手段は、先細りするＶ字形の延在を有するギャップとなるようにローラによって互いに押し付けられる、スリット付き管の薄板エッジが位置する最も狭い個所で働く、異形管を縦シーム溶接する方法及び装置に関する。
【０００２】
相前後して設けられた複数の段における１つの帯材からのスリット付き管の製造は例えば米国特許第２１１０３７８号明細書により公知である。独国特許第４２１５８０７号明細書により、金属薄板を変形させることができる枠形管曲げプレス若しくは管成形プレスが公知である。
【０００３】
スリット付き管が、又は例えば正方形又は長方形の横断面を有するスリット付き異形管も、どのような製造プロセスによって形成されたかに関わらず、溶接には細心の注意を要し、合流する点の近傍、若しくはＶ字形ギャップを成して互いに向かい合う金属薄板エッジの頂点若しくは交点に位置している溶接点は常に監視下にある。このために、実際に管縦シーム溶接では、専らパイロメータが使用されている（会社パンフレット「optris infrared thermometers」参照）。パンフレットには、高温製品の加工若しくは製造における、例えば押し出し成形、鍛造、注型又は類似のものにおける、パイロメータのさらなる使用例が記載されている。取鍋における溶融鋼の搬送との関連では、取鍋外壁若しくは容器外壁における最も高温の個所をサーモグラフィカメラによって検出することが記載されている。
【０００４】
縦シーム溶接で使用されるパイロメータにより温度の検出が可能であり、温度が変化した場合には、例えば高周波縦シーム管溶接装置において、溶接エラーが生じないようにするために、溶接出力若しくは溶接力又は誘導体の位置を調節することができる。
【０００５】
しかしながら実験により確認できたように、縦シーム溶接では、温度変動が生じるだけでなく、溶接点が水平方向及び鉛直方向で、即ち前方、後方に向かって、若しくは上方及び下方に向かってずれることもある。
【０００６】
本発明の課題は、スリット付き管の縦シーム溶接を最適化することができるような冒頭で述べた形式の方法及び装置を提供することである。
【０００７】
この課題を解決するために本発明の方法では、温度の変動及び溶接点の移動を、形成される溶接シームを有した一点に合流するＶ字形ギャップの頂点に向けられたサーモグラフィカメラによって検出し、このときに、継続的に測定したデータを、溶接プロセスを制御する装置コンピュータにおいて処理して、最も高温の作用を有する前記溶接点が常に同じ位置に位置しているようにした。
【０００８】
従って、溶接品質を改善し、上記欠点を回避するために、温度測定用に、溶接領域に対して約８０ｃｍの間隔を置いて方向付けられて配置されるサーモグラフィカメラによって直接的なプロセス監視が行われる。この場合、サーモグラフィカメラは、溶接点の完全な周辺領域、例えば３１０×２３０ｍｍの測定領域を監視することができ、溶接点のずれを検知する。サーモグラフィカメラ（赤外線カメラ）の安定的な測定データは、装置コンピュータを介して制御装置に入力されるので、閉制御回路によって溶接プロセスを、最も高温の溶接点の正確に規定された位置によって制御することができる。
【０００９】
例えば１分につき３０画像である、高解像度の継続的な測定により、同時に、操作者へのモニタ情報を伴う、溶接装置若しくは溶接機の操作スタンドへのフィードバックが可能となる。操作者は、「低温」溶接を遅延なく検知し、若しくはエラー信号を受け取り、校正することができる。測定データはさらにコンピュータに記憶され、その後の溶接過程のための品質管理のために、各製品条件を考慮して評価され、若しくは使用され、又は品質管理若しくは品質証明のために記載され、記録される。
【００１０】
本発明によれば、特に前記方法を実施するための装置は、最も高温の溶接点を検出するために、溶接手段の間の領域に方向付けられたサーモグラフィカメラが前記管溶接機内に配置されている。このサーモグラフィカメラは、本発明の構成によれば好適には環境影響に対して防護されて管溶接機の溶接ローラ枠に設けられている。
【００１１】
サーモグラフィカメラは、強い電磁界に影響されず、霧、水、熱のような周囲の影響に対しても影響されずに維持されるように配置され、防護されている。周囲の影響は、例えばエマルジョン付着防止剤を備えた上方のローラを形成することにより、かつ／又は水蒸気若しくは霧を吹き飛ばす又は吸い込む手段を設けることにより、又はスリット付き管を溶接機内でガイドするローラに製品流れ方向で見て背面側から冷却エマルジョンを供給することにより、無害にすることができる。
【００１２】
本発明のさらなる詳細及び特徴は、特許請求の範囲、図示した実施態様についての以下の説明により明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】縦シーム管溶接の際に、溶接点の温度を検出するサーモグラフィカメラによって撮影された、そこに（最も高温の）溶接点を備えたスリット付き管の合流するＶ字形ギャップを詳しく示した図である。
【図２】管溶接機の詳細として、溶接点に向けられてここに配置されたサーモグラフィカメラを備えた管溶接機の一部を概略的に示す図であり、図１で大きな矩形として示された測定領域が、図２の後方のローラの領域に示されている。
【００１４】
１０〜４０ｍｍの範囲の直径と、４ｍｍまでの壁厚さを有した高品質の石油管又はガス管のような、縦シーム溶接される管を圧延された金属帯材から製造する際に、通常、帯材供給部、螺旋帯材貯え部、成形圧延機若しくは予備成形延伸機、管溶接機、管分離装置を含む高周波縦シーム管溶接装置（誘導形及び通電形の高周波溶接）のうち、図２には、管溶接機１の端部区分だけが簡略化されて概略的に部分的に示されている。
【００１５】
図２には、水平・鉛直形配置（ＨＶ配置）で相前後して設けられた鉛直ロール若しくはローラ２ａと水平ロール若しくはローラ２ｂとによって１つの金属帯材から連続的に変形されて、矢印３で示した製品流れ方向でＶ字形ギャップ４を徐々に先細りさせながら管溶接機１内に進入するスリット付き管５の部分長さが示されている。略示したように、測定点６ａ，６ｂでは、先細りするＶ字形ギャップ４の角度を検出し、経過を測定値として装置コンピュータ７又は類似の評価ユニットに入力することができる。Ｖ字形ギャップ４の交点若しくは頂点は、溶接枠のロール若しくはローラ８と、そこにある溶接手段９との間に位置している。ローラ８の後方からは、縦シーム溶接された完成した管１０が出てくる。
【００１６】
縦シーム溶接、特に最も高温の溶接点１１（図１参照）の個所を監視し、最適化するために、管溶接機１には、環境影響に対して防護されたサーモグラフィカメラ１２が配置されている。サーモグラフィカメラ１２は矢印方向１３で目標を定めてＶ字形ギャップ４の頂点に方向付けられていて、ここでは、一方では比較的大きな測定領域１４を検出することができ、他方では、この測定領域１４における最も高温の領域１５、及び特に、最も高温の溶接点１１の位置も検出することができる。継続的に測定されたデータは、溶接プロセスを制御し、測定データを評価するために、装置コンピュータ７へと送られる。装置コンピュータ７は、同様に矢印で略示したように、例えば閉制御回路及び生じたエラーを表示するための操作スタンド１６と、データバンク１７とに接続されている。データバンク１７は、ここで例えば、進行する製造プロセス及び／又はそれ以前の製造プロセスからここに蓄積された比較値を有している。
【００１７】
図１には、サーモグラフィカメラ１２の測定領域１４が大きく拡大されて示されている。この場合、低温領域１９は薄い点で示されていて、高温領域２０は幾分濃い点で示されており、最も高温の領域１５はこれよりもさら濃い点で示されている。記入された矢印１８は、最も高温の溶接点１１が溶接過程中に不可避的に移動する際の前方に向かう方向、後方に向かう方向、上方に向かう方向、下方に向かう方向を示している。監視及びデータ交換により、縦シーム溶接は閉制御回路において、最も高温の溶接点１１が常に、図１に示した同じ最良の位置に保持されるように制御される。
【符号の説明】
【００１８】
１  管溶接機
２ａ  鉛直ローラ／ロール
２ｂ  水平ローラ／ロール
３  製品流れ方向の矢印
４  Ｖ字形ギャップ
５  スリット付き管
６ａ  角度変化測定点
６ｂ  角度変化測定点
７  装置コンピュータ
８  溶接枠のローラ／ロール
９  溶接手段
１０  縦シーム溶接された完成した管
１１  最も高温の溶接点
１２  サーモグラフィカメラ
１３  方向付けを示す矢印
１４  測定領域
１５  最も高温の領域
１６  操作スタンド
１７  データバンク
１８  移動を示す矢印
１９  低温領域
２０  高温領域
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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