(57)【要約】【課題】  安価で判断が容易である溶接部検出方法および溶接部検出装置を提供する。【解決手段】  溶接鋼管４に対向して端面型誘導コイル１３を配設し、溶接鋼管４と端面型誘導コイル１３とを相対的に回転させ、端面型誘導コイル１３から取り出される電圧の変化に基づいて溶接鋼管４の溶接部を検出する溶接部検出方法である。この検出方法では、コイル１３から取り出された電圧を微分回路２７によって微分処理する。帯鋼を円筒状に曲げ加工するときに発生する加工硬化部における電圧値は緩やかな変化を示す。溶接部における電圧値はパルス状の急峻な変化を示す。このとき、何等の処理もしないと、溶接部と加工硬化部の電圧のピーク値は略同じであり、それ故、溶接部の位置を判定することが難しい。コイル１３から取り出された電圧を微分処理すれば、加工硬化部と溶接部との電圧値の違いが明確になり、溶接部の位置の判断が容易にできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接物に対向してコイルを配設し、
前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させ、
前記コイルから取り出される電圧の変化に基づいて前記溶接物の溶接部を検出する溶接部検出方法において、
前記コイルから取り出された前記電圧を微分回路によって微分処理する
ことを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の溶接部検出方法において、前記コイルは端面型誘導コイルであることを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項３】
溶接物に対向してコイルを配設し、
前記溶接物と前記コイルとを相対的に少なくとも１回転１次回転させ、
前記１次回転中に前記コイルから取り出される電圧のピーク値を記憶し、
その後前記溶接物と前記コイルとを少なくとも１回転２次回転させ、
前記２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧を前記ピーク値と比較する
ことを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項４】
請求項３記載の溶接部検出方法において、前記コイルは端面型誘導コイルであることを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４記載の溶接部検出方法において、前記１次回転の際に取り出されるピーク値を小さくして記憶し、前記２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧のピーク部分が前記小さくされたピーク値を上回るようにすることを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項６】
溶接物に対向してコイルを配設し、
前記溶接物と前記コイルとを相対的に少なくとも１回転１次回転させ、
前記１次回転中に前記コイルから取り出される電圧を微分回路によって微分処理した後に該電圧のピーク値を記憶し、
その後前記溶接物と前記コイルとを少なくとも１回転２次回転させ、
前記２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧を前記微分回路によって微分処理した後に前記ピーク値と比較する
ことを特徴とする溶接部検出方法。
【請求項７】
溶接物に対向して配設されたコイルと、
前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させる回転手段と、
前記コイルから取り出される電圧を微分する微分回路と
を有することを特徴とする溶接部検出装置。
【請求項８】
請求項７記載の溶接部検出装置において、前記コイルは端面型誘導コイルであることを特徴とする溶接部検出装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載の溶接部検出装置において、前記溶接物と前記コイルとの間隔を一定に保持する間隔保持手段を有することを特徴とする溶接部検出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の溶接部検出装置において、前記間隔保持手段は、前記溶接物に対向して設けられた支持部材と、該支持部材に回転可能に設けられていて前記溶接物の外面に当接する円形状のローラとを有し、前記端面型誘導コイルは前記支持部材によって支持されることを特徴とする溶接部検出装置。
【請求項１１】
溶接物に対向して配設されたコイルと、
前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させる回転手段と、
前記コイルから取り出される電圧のピーク値を記憶して出力する記憶回路と、
前記記憶回路の出力信号と前記コイルから取り出される電圧とを比較する比較回路と、
を有することを特徴とする溶接部検出装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の溶接部検出装置において、前記コイルから取り出される電圧を微分処理する微分回路をさらに有し、前記記憶回路および前記比較回路は前記微分回路の出力信号を受け取ることを特徴とする溶接部検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接鋼管の溶接部を検出する溶接部検出方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の産業分野で溶接鋼管が広く用いられている。この溶接鋼管は、例えば、平板状の鋼材である帯鋼を円管状に曲げ加工し、その曲げ加工によって互いに対向するに至った端面同士を電気抵抗溶接法、ｔｉｇ溶接法、高周波溶接法等といった溶接法を用いて溶接することによって製造される。この種の溶接方法は、継ぎ目を溶接によって接合することから、シーム溶接と呼ばれている。
【０００３】
シーム溶接によって製造された鋼管に関しては、溶接部の強度が他の部分の強度よりも劣る場合があったり、その鋼管を加工する際に溶接部を避けて加工を行うときがある。そのため、溶接鋼管を利用する際には、予め、溶接部を検出しておく必要がある。このようにシーム溶接によって製造された鋼管の溶接部を検出する方法として、従来、渦流探傷方法が知られている。
【０００４】
一般に、コイルに交流電流を流すと磁束が発生する。この磁束を金属に与えると、その金属の表面には電磁誘導によって渦電流、すなわち誘導電流が発生する。このとき、金属内に他の部分と異なった状態の部分、例えば、溶接部分や傷部分があると、その部分において渦電流の流れが変わり、その結果、上記コイルのインピーダンスが変化する。上記の渦流探傷方法は、このような渦電流の変化を利用して鋼管の溶接部分等を検出するものである。具体的には、検査対象である鋼管に電磁誘導によって渦電流を発生させ、この渦電流の発生状況によって溶接部分を検出するものである。
【０００５】
また、渦流探傷方法のように電流の変化に基づいて溶接部分等を検出することに代えて、発振回路からの出力信号の発振周波数の変化に基づいて溶接部分を検出するようにした検査装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−００４７０７号公報（第６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の渦流探傷方法や特許文献１に開示された従来の検査方法では、電流の変化や発振周波数の変化がどの程度になったところをもって溶接部分と判定するかの判断が難しかった。また、この方法を実施するための装置が高価であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、安価で判断が容易である溶接部検出方法およびその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】
上記の目的を達成するため、本発明に係る溶接部検出方法は、溶接物に対向してコイルを配設し、前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させ、前記コイルから取り出される電圧の変化に基づいて前記溶接物の溶接部を検出する溶接部検出方法において、前記コイルから取り出された前記電圧を微分回路によって微分処理することを特徴とする。
【００１０】
溶接物の材料として強磁性体の帯鋼が多く用いられている。この帯鋼と比較して溶接物の溶接部においては、コイルからみたインダクタンス（比透磁率）が減少し、比電気抵抗値も減少している。これらの電気特性の変化を測定すれば、溶接部の位置を検出できる。しかし、帯鋼を円筒状に曲げ加工するときには、帯鋼全体に加工硬化が発生し、この部分においてもインダクタンスの減少が起こる。
【００１１】
図４（ａ）および図４（ｂ）は渦流探傷方法における電圧の測定波形を示している。図４（ａ）に示すように、溶接部の波形はパルス状の急激な変化を示し、加工硬化部は緩やかな波形になっている。しかし、溶接部と加工硬化部の電圧のピーク値は略同じ値となっている。このため、溶接鋼管の円周上における電気特性、例えば電圧の変化だけを測定する方法では溶接部の位置を明確に判定することが難しい。
【００１２】
上記の本発明に係る溶接部検出方法によれば、コイルから取り出された電圧を微分処理することにより、緩やかな波形を描く加工硬化部の電圧値が下がり、図４（ｂ）に示すような波形が得られる。これにより、加工硬化部の電圧値と溶接部の電圧値との違いが明確になり、溶接部の位置の判断が容易にできる。
【００１３】
上記構成の本発明に係る溶接部検出方法およびこれ以降の説明において、「溶接部とコイルとを相対的に回転させる」とは、コイルに対して溶接物を回転させても良いし、溶接物に対してコイルを公転させても良い、ということである。
【００１４】
本発明の溶接部検出方法において、前記コイルは端面型誘導コイルであることが望ましい。端面型誘導コイルとは、誘導コイルを測定物である溶接物に接近させることで、その溶接物の表面、すなわち、端面に誘導電流を発生させるコイルである。従来、リング状のコイルの内側に溶接物を挿入することによって、該溶接物に誘導電流を発生させる方法が知られている。しかしこの方法では、コイルのリング径の大きさによって、測定できる溶接物の径が制限されるおそれがある。
【００１５】
これに対し、端面型誘導コイルを用いれば、コイルの内側に溶接物を挿入する必要がないので、溶接物の径を選ばずに測定することができる。また、渦電流を溶接物の表面にポイント的に発生させることができるので、溶接部の位置を検出する精度が向上する。
【００１６】
次に、本発明に係る第２の溶接部検出方法は、溶接部に対向してコイルを配設し、前記溶接部と前記コイルとを相対的に少なくとも１回転、１次回転させ、その１次回転中に前記コイルから取り出される電圧のピーク値を記憶し、その後前記溶接物と前記コイルとを少なくとも１回転、２次回転させ、その２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧を前記ピーク値と比較することを特徴とする。
【００１７】
従来の溶接部検出方法においては、渦電流等を検出するための検出装置の構成が複雑で高価であった。これに対し本発明の溶接部検出方法によれば、１次回転と２次回転の電圧のピーク値を比較することだけで溶接部の判断が容易にできる。そのため、検出装置の構成が簡単になり、しかも安価になる。
【００１８】
上記の第２の溶接部検出方法においても、前記コイルは端面型誘導コイルであることが望ましい。端面型誘導コイルを用いることにより、コイルの内側に溶接物を挿入する必要がないので、溶接物の径を選ばずに測定することができる。また、渦電流を溶接物の表面にポイント的に発生させることができるので、溶接部の位置を検出する精度が向上する。
【００１９】
ピーク値を記憶するようにした上記第２の溶接部検出方法において、前記１次回転の際に取り出されるピーク値を小さくして記憶し、前記２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧のピーク部分が前記小さくされたピーク値を上回るようにすることが望ましい。これにより、ピーク値の比較をより明確に且つ容易に行うことができる。
【００２０】
次に、本発明に係る第３の溶接部検出方法は、溶接物に対向してコイルを配設し、前記溶接物と前記コイルとを相対的に少なくとも１回転、１次回転させ、その１次回転中に前記コイルから取り出される電圧を微分回路によって微分処理した後に該電圧のピーク値を記憶し、その後前記溶接物と前記コイルとを少なくとも１回転、２次回転させ、前記２次回転の際に前記コイルから取り出される電圧を前記微分回路によって微分処理した後に前記ピーク値と比較することを特徴とする。
【００２１】
上記の溶接部検出方法によれば、溶接物を複数回転させる間のピーク値同士の比較によって溶接部を検出するようにしたので、溶接部かどうかの判断が容易である。また、コイルから取り出される電圧を微分処理してからピーク値を記憶したり、微分してからピーク値を比較するようにしたので、急峻なピークと緩やかなピークとを明確に識別でき、それ故、判断の精度が非常に向上する。
【００２２】
次に、本発明に係る溶接部検出装置は、溶接物に対向して配設されたコイルと、前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させる回転手段と、前記コイルから取り出される電圧を微分する微分回路とを有することを特徴とする。
【００２３】
この溶接部検出装置によれば、コイルから取り出された電圧を微分処理することにより、緩やかな電圧波形を描く加工硬化部の電圧値が下がり、その結果、溶接部の電圧値との違いを明確にすることができる。それ故、溶接部の位置の判断が容易にできる。
【００２４】
本発明に係る溶接部検出装置においても、前記コイルは端面型誘導コイルであることが望ましい。これにより、コイルの内側に溶接物を挿入する必要がないので、溶接物の径を選ばずに測定することができる。また、渦電流を溶接物の表面にポイント的に発生させることができるので、溶接部の位置を検出する精度が向上する。
【００２５】
本発明に係る溶接部検出装置は、前記溶接物と前記コイルとの間隔を一定に保持する間隔保持手段を有することが望ましい。この構成によれば、溶接物の回転中において、溶接物と端面型誘導コイルとの間隔を一定に保持することができる。これにより、電圧値を再現性良く検出することができる。
【００２６】
間隔保持手段を設けるようにした上記の溶接部検出装置において、前記間隔保持手段は、前記溶接物に対向して設けられた支持部材と、該支持部材に回転可能に設けられていて前記溶接物の外面に当接する円形状のローラとを有し、前記端面型誘導コイルは前記支持部材によって支持されることが望ましい。この構成によれば、回転可能な円形状のローラが溶接物の外面に当接することにより、溶接物とコイルとの間隔を一定に保持できる。また、溶接物の回転がなめらかに行われる。また、端面型誘導コイルが支持部材に支持されることにより、溶接物に対してコイルが動くことなく、より安定した測定ができる。
【００２７】
次に、本発明に係る他の溶接部検出装置は、溶接物に対向して配設されたコイルと、前記溶接物と前記コイルとを相対的に回転させる回転手段と、前記コイルから取り出される電圧のピーク値を記憶する記憶回路と、前記記憶回路の出力信号と前記コイルから取り出される電圧とを比較する比較回路とを有することを特徴とする。この溶接部検出装置によれば、１次回転と２次回転の電圧のピーク値を比較することだけで溶接位置の判断が容易にできる。
【００２８】
本発明に係る溶接部検出装置は、前記コイルから取り出される電圧を微分処理する微分回路をさらに有し、前記記憶回路および前記比較回路は前記微分回路の出力信号を受け取ることが望ましい。コイルから取り出された電圧を微分処理することにより、緩やかな電圧波形を描く加工硬化部の電圧値が下がり、その結果、溶接部の電圧値との違いを明確にすることができる。それ故、溶接部の位置の判断が容易にできる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、微分処理を用いた本発明に係る溶接部検出方法および溶接部検出装置によれば、コイルから取り出された電圧を微分処理することにより、加工硬化部の電圧値を下げることができる。そしてこれにより、溶接部の電圧値との違いを明確にすることができ、それにより、溶接部の位置の判断が容易にできる。
【００３０】
また、１次回転時の電圧ピーク値を記憶し、それを２次回転時の出力電圧と比較するようにした本発明に係る溶接部検出方法および溶接部検出装置によれば、１次回転時における電圧ピーク値と２次回転時における電圧ピーク値との比較によって溶接部の位置を判断するので、その判断を容易に且つ明確に行うことができる。
【００３１】
さらに、微分処理および電圧ピーク値比較の両方を行うようにした本発明に係る溶接部検出方法および溶接部検出装置によれば、溶接部の位置の判断をより一層明確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る溶接部検出方法およびその装置を、シーム溶接された溶接鋼管の溶接部の検出に用いた場合を例に挙げて、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことは、もちろんである。
【００３３】
本発明に係る溶接部検出方法を説明するのに先立って、まず、シーム溶接に関して簡単に説明する。図５は溶接鋼管の製造方法の一例を示している。図５において、コイル状に巻かれた帯鋼１がアンコイル工程（ａ）においてアンコイラ２によって徐々に巻き解かれる。次に連続的に造管するために、１つの帯鋼１と他の帯鋼１とを突き合わせて溶接する。このとき、突き合わせ溶接を正確に行うために、その端面をシャー（Shear：せん断機）でそろえてから溶接する（シャーウェルダ工程ｂ）。さらに、必要に応じて、ビード（Bead：小塊）の切削を行う（ビード切削工程ｃ）。
【００３４】
次に帯鋼１を溶接している間に造管装置を停止しないで済むように、帯鋼１の一時貯蔵場所を作る必要がある。このために造管速度の２倍程度の早さで強制的に帯鋼１を送り込む装置を含んだルーパー(Looper)３を配設する（ループ工程ｄ）。その後、フォーミング（Forming）工程（ｅ）において、管状に成形する。
【００３５】
次に、溶接工程（ｆ）において、例えば、高周波溶接装置５によって溶接を行い溶接物としての溶接鋼管４が形成される。この溶接鋼管４には、通常、ビードが発生する。このビードは、次の切削工程（ｇ）において、切削されて除去される。通常、外面ビードは必ず切削するが、内面ビードは切削しない場合がある。次に、冷却工程（ｈ）において、溶接鋼管４を常温に近い温度まで冷却し、これ以降の工程で管に熱変形が生じることを防止する。
【００３６】
以上の工程を経て作られた溶接鋼管４には、成形部で与えられた複雑な外力や、溶接時の熱応力等を受けることにより、軸方向の変形、すなわち曲がりや、真円度の欠陥が発生することがある。これを解消するため、成形工程（ｉ）において、数段のロールによって溶接鋼管４に冷間絞り加工を加える。これにより、不均一な応力が除去され、寸法精度が高められて希望寸法の溶接鋼管４が得られる。
【００３７】
その後、切削工程（ｊ）において、カッタ６を溶接鋼管４の造管速度に同期して作動することにより、溶接鋼管４を希望の長さに切断する。さらに矯正工程（ｋ）において、矯正機７によって、溶接鋼管４の直線性を高めることにより、所望の鋼管が作製される。
【００３８】
上記のようにして作製された溶接鋼管４に関しては、溶接部の強度が他の部分の強度よりも劣る場合があったり、その鋼管を加工する際に溶接部を避けて加工を行うときがある。そのため、溶接鋼管４を利用する際には、予め、溶接部を検出しておく必要がある。以下、そのための方法について説明する。
【００３９】
図１は本発明に係る溶接部検出装置１０の一実施形態の電気的構成を示している。また、図３は本発明に係る溶接部検出装置１０の一実施形態の機械的構成を示している。図３において、溶接部検出装置１０は、検出対象物である溶接鋼管４に対向して配設されたコイル１３と、溶接鋼管４とコイル１３との間隔を保持する間隔保持機構１２と、溶接鋼管４をその鋼管の軸線Ｘ0を中心として回転させる回転駆動装置１７とを有する。符号Ｗは検出対象である溶接部を示している。溶接部Ｗは、一般に、直線状に形成される。
【００４０】
本実施形態においては、前記コイル１３は端面型誘導コイルを用いて構成する。コイル１３としてリング状コイルを用いることも考えられるが、その場合には、溶接鋼管４をそのリング状コイルの内側に挿入することになる。このときには、測定できる溶接鋼管４の外径がコイルのリング径によって規制されてしまう。これに対し、コイル１３として端面型誘導コイルを用いれば、コイルの内側に溶接鋼管４を挿入する必要がないので、溶接鋼管４の径を選ばずに測定することができる。また、渦電流を溶接鋼管４の表面にポイント的に発生させることができるので、溶接部Ｗの位置を検出する精度が向上する。
【００４１】
間隔保持機構１２は、溶接鋼管４に対向して設けられた支持部材１４と、支持部材１４に回転可能に設けられていて溶接鋼管４の外面に当接する円形状のローラ１５とを有する。また、支持部材１４には溶接鋼管４に対向した位置に端面型誘導コイル１３が支持されている。これにより、溶接鋼管４と端面型誘導コイル１３との間隔を一定に保持することができる。なお、回転駆動装置１７は、溶接鋼管４を軸線Ｘ０を中心として回転させることができる任意の装置によって構成できるが、例えば、電動モータを動力源とし、その回転を適宜の回転伝達機構によって溶接鋼管４に伝達するという構成を採用できる。なお、溶接鋼管４の回転は一定速度であることが望ましい。
【００４２】
図１において、検出回路１１は、発振回路２２と、ＭＯＳＦＥＴ（MOS Field Effect Transistor：ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）２３と、直列共振回路２４と、半波整流回路２５と、ボルテイジフォロワ回路２６と、微分回路２７と、第１ピークホールド回路２８と、第１増幅回路２９と、タイマーＴＭ１とを有する。
【００４３】
発振回路２２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）３１と水晶振動子３２とを有する。ＣＭＯＳ３１と水晶振動子３２とを組み合わせて構成することにより、安定度の良い一定の発振周波数を発生させることができる。
【００４４】
ＭＯＳＦＥＴ２３は、発振回路２２の出力側に接続される。ＭＯＳＦＥＴ２３のドレインに接続されているインダクタンスＬ0は、直流電源への高周波電流の流入を防止している。また、抵抗Ｒ0は負荷抵抗であり、極力小さい抵抗値とすることが望ましい。
【００４５】
直列共振回路２４は、測定用の端面型誘導コイルＬｍおよびコンデンサＣ１を直列に接続することで構成されている。この直列共振回路２４におけるインピーダンスＺ（オーム）は次の式（１）で表される。
Ｚ＝Ｒ+ｊωＬ−ｊ（１／ωＣ）・・・（１）
ここで、  ω＝２πｆ
Ｒ＝ＭＯＳＦＥＴを含んだ直列共振回路の純抵抗分
ｆ＝水晶振動子による発振周波数
Ｌ＝端面型誘導コイルＬｍおよびリード線Ｌ1の合計インダクタンス
Ｃ＝Ｌとの直列共振周波数が水晶振動子３２による発振周波数ｆに近く                    なるコンデンサ容量
である。
【００４６】
図３において、溶接鋼管４の溶接部Ｗでは、インダクタンスが減少するために端面型誘導コイルＬｍの見かけ上の値が小さくなり、上記の式（１）のｊωＬの値が小さくなる。従って、回路のインピーダンスＺの値が小さくなる。また、溶接部Ｗにおいては抵抗値も小さくなり式（１）のＲの値も小さくなるが、この数値の減少率はわずかであり無視できる。
【００４７】
図１のコンデンサＣ１の交流電圧Ｖ１は、次の式（２）で表される。
Ｖ１＝ｊ（１／ωＣ）×（Ｖ０／Ｚ）・・・（２）
ここで、Ｖ０＝ＭＯＳＦＥＴのドレインの電圧である。
式（１）において、溶接部ＷのインピーダンスＺの値が小さくなった結果、式（２）における（Ｖ０／Ｚ）の値が大きくなり、交流電圧Ｖ１の電圧が高くなる。ここで（ｊωＣ）は、コンデンサ容量Ｃと、発振周波数ｆとは共に一定のために変化は無い。インピーダンスＺが小さくなるために負荷抵抗Ｒ０に流れる電流が多くなる。その結果、コンデンサの交流電圧Ｖ０の値は低くなる。しかし、この交流電圧Ｖ０の値の低下は、負荷抵抗Ｒ０の値を小さくすることにより軽減できる。
【００４８】
半波整流回路２５は、整流素子、例えばダイオードを１個使って電圧を整流するものである。これにより、直列共振回路２４から出力された交流電圧Ｖ1を直流電圧Ｖ2に変換する。また、ボルテイジフォロワ回路２６は、増幅器の出力電圧をその増幅器の反転入力端子に直接フィードバック接続することで非反転増幅回路を形成する。これにより、入力電圧Ｖ２と同じ極性で且つ低インピーダンスの出力電圧Ｖ３を得る。
【００４９】
微分回路２７は、インダクタＬ２および抵抗Ｒ１を有する。インダクタＬ２の電圧Ｖ４は次の式（３）で表される。
Ｖ４＝Ｌ２×（ｄｉ／ｄｔ）・・・（３）
ここで、  ｄｉ＝Ｒ１から流出する電流ｉの微分電流
ｄｔ＝微分時間
である。
【００５０】
上記の微分回路２７には、微分回路動作用スイッチＳ１ａおよびＳ１ｂが設けられている。スイッチＳ１ａを開放してスイッチＳ１ｂを短絡すると、微分回路２７がオン状態になる。この状態において溶接鋼管４を回転させると、インダクタンスの減少幅が狭い部分、すなわち、溶接部ＷにてＶ４の電圧が最も高くなる。Ｖ４の電圧は、抵抗Ｒ１の値、インダクタＬ２の容量、溶接鋼管４の回転速度および溶接部Ｗのインダクタンスの変化幅に依存する。
【００５１】
他方、スイッチＳ１ａを短絡し、スイッチＳ１ｂを開放すると、微分回路２７はオフ状態になる。この状態において溶接鋼管４を回転させると、インピーダンスの最も減少する部分にてＶ４の電圧が最も高くなる。この場合、Ｖ４の電圧は、
Ｖ４＝Ｒ２／（Ｒ１+Ｒ２）・・・（４）
となる。
【００５２】
第１ピークホールド回路２８は、微分回路２７の出力電圧Ｖ４の最も高い電圧を記憶する記憶回路として機能する。この第１ピークホールド回路２８には、回路動作用スイッチＳ２ａが設けられている。スイッチＳ２ａを開放した状態にすると第１ピークホールド回路２８がオン状態になり、微分回路２７の出力電圧Ｖ４の最大値を記憶し、そのピーク電圧値をＶ５として出力する。他方、スイッチＳ２ａを短絡すると、第１ピークホールド回路２８はオフ状態になり、Ｖ５はＶ４と同じ電圧値を出力する。
【００５３】
第１ピークホールド回路２８の出力側には、比較回路としての第１増幅回路２９が設けられている。また、第１ピークホールド回路２８と第１増幅回路２９の反転入力端子との間には、可変ボリュームＶＲ１が配設されている。溶接鋼管４が１回転する間の出力電圧Ｖ４の変化量は、数十ｍｍＶと非常に低い。そのため、第１増幅回路２９によって電圧値を増幅し出力電圧Ｖ７を得ることで、検出精度を向上させることができる。このときの電圧Ｖ７は、
Ｖ７＝（Ｖ４−Ｖ６）×（Ｒ４／Ｒ３）・・・（５）
となる。
【００５４】
第１増幅器２９の出力端子には、タイマーＴＭ１が設けられている。このタイマーＴＭ１は、溶接鋼管４が後述する１次回転を行う時間を計時できるようになっている。このタイマーＴＭ１の動作により、例えば、溶接鋼管４の１次回転中はタイマーＴＭ１の接点を開放しておいて、第１増幅器２９の出力電圧Ｖ７を出力させず、１次回転が終わった後、タイマーＴＭ１の接点を短絡させて出力電圧Ｖ７を出力するという処理を行うことができる。
【００５５】
以下、本実施形態の溶接部検出方法およびその装置について、その動作を説明する。
図３において、溶接鋼管４をその溶接鋼管４の軸線Ｘ０とローラ１５の軸線Ｘ１とが平行になるように、且つ溶接鋼管４の外面とローラ１５の外面とが当接するように設置する。端面型誘導コイル１３は、支持部材１４に支持され、溶接鋼管４の外面に対向するように配置する。ここで、回転駆動装置１７によって、溶接鋼管４を軸線Ｘ０を中心として一定速度で図３のＡ方向へ回転させる。このとき、ローラ１５は支持部材１４に回転可能に取付けられているので、軸線Ｘ１を中心として溶接鋼管４と反対方向へ従動回転する。端面型誘導コイル１３は支持部材１４に固定されているので、回転する溶接鋼管４の外面に常に対向している。
【００５６】
図４（ａ）は、溶接鋼管４を１回転させたときの、図１における半波整流回路２５の出力電圧Ｖ２の電圧値の変化を示している。また、図４（ｂ）は、図１の微分回路２７をオン状態にして溶接鋼管４を１回転させたときの、図１における微分回路２７の出力電圧Ｖ４の電圧値の変化を示している。以下、微分回路２７による微分処理および第１ピークホールド回路２８によるピーク値の記憶処理のそれぞれを行う場合と、行わない場合とにおいて、それぞれの動作について説明する。
【００５７】
（微分処理およびピーク値の記憶の両方を行わない場合）
図１において、スイッチＳ１ａを短絡し、スイッチＳ１ｂを開放して微分回路２７をオフ状態にする。また、スイッチＳ２ａを短絡させて、第１ピークホールド回路２８もオフ状態とする。この状態において、溶接鋼管４を１回転させると、半波整流回路２５の出力電圧Ｖ２において図４（ａ）のような波形が得られる。図１において、出力電圧Ｖ２はボルテイジフォロワ回路２６によって増幅されるが、微分回路２７はオフ状態のため、出力電圧Ｖ４の波形はＶ２の波形と同様になる。
【００５８】
図４（ａ）において、緩やかな波形を描いている部分は、帯鋼を円筒状に曲げ加工したときに発生した加工硬化の部分である。この緩やかな波形に挟まれてパルス状の急峻な波形を描いている部分が溶接部Ｗである。この場合、グラフ上でみれば加工硬化部と溶接部Ｗの円周方向の距離における変化幅が明らかに異なるため、溶接部Ｗは検出できる。しかし、溶接鋼管４の円周上における電圧変化のみを測定する場合においては、加工硬化部と溶接部Ｗとの電圧のピーク時が略同じ値となるので、溶接部Ｗの位置の判断は難しい。
【００５９】
（微分処理を行い、ピーク値の記憶を行わない場合）
図１において、スイッチＳ１ａを開放し、スイッチＳ１ｂを短絡させて微分回路２７をオン状態にする。また、スイッチＳ２ａは短絡させておき、第１ピークホールド回路２８はオフ状態のままとする。この状態において、上記と同じく溶接鋼管４を１回転させると、微分回路２７の出力電圧Ｖ４において、図４（ｂ）のような波形が得られる。
【００６０】
微分回路２７によって電圧Ｖ２を微分処理することにより、溶接鋼管４が１回転するうちのインダクタンスの減少幅が狭い部分で出力電圧Ｖ４の値が最も高くなる。すなわち、急峻な波形の溶接部Ｗの電圧値が最も高くなる。これにより、加工硬化部と溶接部Ｗとの電圧値の違いが明確になり、溶接部Ｗの位置の判断が容易にできる。
【００６１】
（微分処理およびピーク値の記憶の両方を行う場合）
図１において、微分回路２７をオン状態にし、さらに、スイッチＳ２ａを開放して第１ピークホールド回路２８をオン状態にする。この状態で溶接鋼管４を、例えば１回転、１次回転させる。この１次回転は、比較の基準となるピーク値を検出するために行われる予備的な回転である。この１次回転を開始すると、同時にタイマーＴＭ１の計時が開始される。この時点でタイマーＴＭ１の接点は開放されており、出力電圧Ｖ７は出力されない。この１次回転のときに第１ピークホールド回路２８は電圧Ｖ４のピーク値を記憶し電圧Ｖ５を出力する。電圧Ｖ５は、可変ボリュームＶＲ１によって電圧値が少し下げられて電圧Ｖ６となる。この下げられた電圧Ｖ６が第１増幅回路２９の反転入力端子に入力される。
【００６２】
上記の１次回転が終了すると、すなわち、溶接鋼管４の溶接部Ｗが端面型誘導コイル１３を１回通過すると、図１のタイマーＴＭ１は接点を短絡させる。そして、１次回転に引続いて行われる２次回転において、溶接部Ｗが端面型誘導コイル１３を２回目に通過した時に得られた出力電圧Ｖ４のピーク値が、第１増幅回路２９の非反転入力端子に入力される。なお、溶接鋼管４の２次回転も、例えば溶接鋼管４の１回転によって達成される。
【００６３】
２次回転時の電圧Ｖ４のピーク値は、１次回転時における下げられた電圧Ｖ６のピーク値を上回り、それ故、第１増幅回路２９の出力電圧Ｖ７は正電圧となる。２次回転の際にはタイマーＴＭ１の接点は短絡しているので、溶接部検出装置１０の出力端子に出力電圧Ｖ７が出力される。出力電圧Ｖ７は第１増幅回路２９によって入力電圧Ｖ４を増幅した後に得られた値であるので、ピーク値の比較をより明確に且つ容易に行うことができる。また、タイマーＴＭ１を設けたことにより、１次回転時の検出結果は出力されず、出力されるのは第１増幅回路２９において比較したピーク電圧のみであるので、溶接部Ｗの位置を確実に検出することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図２は、本発明に係る溶接部検出装置の他の実施形態を示している。図２において、図１の場合と同じ要素は同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。前記第１実施形態においては、溶接鋼管４の１次回転時に記憶したピーク電圧値と、２次回転時のピーク電圧値とを第１増幅回路２９によって比較して、溶接部Ｗの位置を判断した。本実施形態においては、前記第１実施形態の第１増幅回路２９の出力端子に得られた出力電圧Ｖ７に対して、再度、ピークホールド処理およびピーク比較処理を行うものとする。
【００６５】
図２において、第１増幅回路２９の前段までの回路構成は図１の実施形態と同じである。本実施形態では、第１増幅回路２９の出力側に第２ピークホールド回路３８が接続され、その出力側に第２増幅回路３９が接続され、さらに、その出力端子にタイマーＴＭ２が設けられる。
【００６６】
第２ピークホールド回路３８は、第１ピークホールド回路２８と同じ動作を行う。すなわち、第２ピークホールド回路３８は、第１増幅回路２９の出力電圧Ｖ７の最も高い電圧を記憶する記憶回路として機能する。この第２ピークホールド回路３８には、回路動作用スイッチＳ２ｂが設けられている。スイッチＳ２ｂを開放すると第２ピークホールド回路３８がオン状態になり、第１増幅回路２９の出力電圧Ｖ７のピーク値を記憶し、そのピーク電圧値をＶ８として出力する。他方、スイッチＳ２ｂを短絡すると、第２ピークホールド回路３８はオフ状態となり、Ｖ８はＶ７と同じ電圧値となる。
【００６７】
第２増幅回路３９は、第１増幅回路２９と同じ動作を行う。第２ピークホールド回路３８と第２増幅回路３９の反転入力端子との間には、可変ボリュームＶＲ２が配設されている。第１増幅回路２９に得られた電圧値を第２増幅回路３９によってさらに増幅し、出力電圧Ｖ１０を得ることで、検出精度を向上させることができる。このときの電圧Ｖ１０は、
Ｖ１０＝（Ｖ７−Ｖ９）×（Ｒ６／Ｒ５）・・・（６）
となる。
【００６８】
タイマーＴＭ２は、タイマーＴＭ１と同じ動作を行う。このタイマーＴＭ２の動作時間は、溶接鋼管４が１次回転する時間に設定される。これにより、１次回転中はタイマーＴＭ２の接点は開放されており、第２増幅器３９の出力電圧Ｖ１１は出力されない。１次回転が終わると、タイマーＴＭ２は接点を短絡させて出力電圧Ｖ１１を出力する。
【００６９】
以下、本実施形態の溶接部検出装置について、その動作を説明する。
図２において、第１増幅回路２９の出力端子に電圧Ｖ７を出力するまでの動作は、第１実施形態と同じである。また、第２ピークホールド回路３８に設けられたスイッチＳ２ｂは開放されていて、第２ピークホールド回路３８はオン状態になっているものとする。
【００７０】
測定開始と同時にタイマーＴＭ２の計時が開始される。この時点でタイマーＴＭ２の接点は開放されており、出力電圧Ｖ１１は出力されない。溶接鋼管４が１次回転するときに出力された電圧Ｖ７は第２ピークホールド回路３８に入力される。ここで、電圧Ｖ７のピーク値を記憶して電圧Ｖ８を出力する。電圧Ｖ８は可変ボリュームＶＲ２によって電圧値が少し下げられて電圧Ｖ９となる。この下げられた電圧Ｖ９が、第２増幅回路３９の反転入力端子に入力される。
【００７１】
前記の１次回転が終了すると、図２のタイマーＴＭ２は接点を短絡させる。そして、引続いて行われる２次回転において、溶接部Ｗが端面型誘導コイル１３を通過した時に得られた第１増幅回路２９の出力電圧Ｖ７のピーク値が、第２増幅回路３９の非反転入力端子に入力される。すると、その電圧Ｖ７のピーク値は、反転入力端子に入力されている下げられた電圧Ｖ９のピーク値を上回り、第２増幅回路３９の出力電圧Ｖ１０は正電圧となる。この時点において、タイマーＴＭ２の接点は短絡しているため、溶接部検出装置１０の出力端子に出力電圧Ｖ１１が出力される。この出力電圧Ｖ１１は、第２増幅回路３９によって入力電圧Ｖ７を増幅した値であるので、電圧Ｖ７を出力信号とした第１実施形態よりも、さらに検出精度を向上させることができる。また、タイマーＴＭ２を設けたことにより、１次回転時の検出結果は出力されず、出力されるのは第２増幅回路３９において比較したピーク電圧のみであるので、溶接部Ｗの位置を確実に検出することができる。
【００７２】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、以上の各実施形態においては、溶接鋼管４の１次回転および２次回転を、それぞれ、溶接鋼管４の１回転によって行ったが、これらの１次回転および２次回転は、１回転以上であれば何回転でもよい。回転数を多くすれば、溶接部Ｗの位置の検出における信頼性が向上する。
【００７３】
また、以上の各実施形態においては、端面型誘導コイル１３を固定し、測定対象物である溶接鋼管４を回転駆動装置１７によって回転させて溶接鋼管４の表面を検査した。これに代えて、溶接鋼管４を固定し、その周りを端面型誘導コイル１３が公転するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る溶接部検出方法および溶接部検出装置は、溶接鋼管を加工する際において、予め、溶接部を検出しておく必要がある場合に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る溶接部検出装置の一実施形態の電気的構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る溶接部検出装置の他の一実施形態の電気的構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係る溶接部検出装置の一実施形態の機械的構成を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る溶接部検出装置によって得られる結果の一例を示すグラフであり、（ａ）は微分処理を行わない場合を示し、（ｂ）は微分処理を行った場合を示す。
【図５】溶接鋼管の製造方法の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１．帯鋼、  ２．アンコイラ、  ３．ルーパー、  ４．溶接鋼管、  
５．高周波溶接装置、  ６．カッタ、  ７．矯正機、  １０．溶接部検出装置、
１１，２１．検出回路、  １２．間隔保持機構、  １３．端面型誘導コイル、  
１４．支持部材、１５．ローラ、  １７．回転駆動装置、
２２．発振回路、  ２３．ＭＯＳＦＥＴ、  ２４．直列共振回路、  
２５．半波整流回路、  ２６．ボルテイジフォロワ回路、  ２７．微分回路、
２８．第１ピークホールド回路、  ２９．第１増幅回路、  ３１．ＣＭＯＳ、
３２．水晶振動子、  ３８．第２ピークホールド回路、  ３９．第２増幅回路、
Ｌｍ．端面型誘導コイル、  Ｌ０．ドレインのインダクタ、
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ．微分回路動作用スイッチ、  
Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ．ピークホールド回路動作用スイッチ
ＴＭ１，ＴＭ２．タイマー、  Ｗ．溶接部、  
【図１】
2005249440.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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