JP2000218380A - 電縫鋼管製造用溶接装置 - Google Patents
電縫鋼管製造用溶接装置Info
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- JP2000218380A JP2000218380A JP11021360A JP2136099A JP2000218380A JP 2000218380 A JP2000218380 A JP 2000218380A JP 11021360 A JP11021360 A JP 11021360A JP 2136099 A JP2136099 A JP 2136099A JP 2000218380 A JP2000218380 A JP 2000218380A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、インバータ素子に半導体を用いて
も、保護回路の作動頻度が低い電縫鋼管製造用溶接装置
を提供することを目的としている。 【解決手段】円筒状に成形した鋼板の対向する両端部分
に押し付け手段で接触させるコンタクト・チップと、該
コンタンクト・チップを介して高周波電流を両端部分に
供給し、該両端部分を高温に加熱する電流型半導体イン
バータを有する高周波電源とを備えた電縫鋼管製造用溶
接装置において、前記コンタクト・チップを複数対設け
るようにした。
も、保護回路の作動頻度が低い電縫鋼管製造用溶接装置
を提供することを目的としている。 【解決手段】円筒状に成形した鋼板の対向する両端部分
に押し付け手段で接触させるコンタクト・チップと、該
コンタンクト・チップを介して高周波電流を両端部分に
供給し、該両端部分を高温に加熱する電流型半導体イン
バータを有する高周波電源とを備えた電縫鋼管製造用溶
接装置において、前記コンタクト・チップを複数対設け
るようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電縫鋼管製造用溶
接装置に係わり、詳しくは、円筒状に成形した鋼板の対
向する端部を、接触式電極（チップ）を介して高周波電
流で高温に加熱する溶接装置の改造に関する。
接装置に係わり、詳しくは、円筒状に成形した鋼板の対
向する端部を、接触式電極（チップ）を介して高周波電
流で高温に加熱する溶接装置の改造に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼管を製造する技術の１つに、図３に示
すように、鋼板１を円筒状に成形し、その突き合わさっ
た端部２を融点以上の温度に加熱してからスクイズ・ロ
ール３と称する加圧手段で押し、一体化するものがあ
る。この技術で製造された鋼管は、電縫鋼管と称され、
比較的品質に優れているので、ガス管等に多用されてい
る。なお、上記の加熱は、高周波電流で行われるが、該
高周波電流の鋼板１への供給を、非接触方式の誘導コイ
ルを用いる場合と、接触方式のコンタクト・チップ４を
用いる場合とがある。
すように、鋼板１を円筒状に成形し、その突き合わさっ
た端部２を融点以上の温度に加熱してからスクイズ・ロ
ール３と称する加圧手段で押し、一体化するものがあ
る。この技術で製造された鋼管は、電縫鋼管と称され、
比較的品質に優れているので、ガス管等に多用されてい
る。なお、上記の加熱は、高周波電流で行われるが、該
高周波電流の鋼板１への供給を、非接触方式の誘導コイ
ルを用いる場合と、接触方式のコンタクト・チップ４を
用いる場合とがある。
【０００３】この接触方式を用いる場合、従来は、コン
タクト・チップ４として、サイズが１０〜２０ｍｍ角
で、ＣｕＷ等からなる金属チップを用い、１００〜４０
０ｋＨｚの高周波電流を生じさせるように、真空管をイ
ンバータ素子として有する高周波電源５が用いられてい
た。ところが、最近は、半導体技術の進歩により、イン
バータ素子にＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semicond
uctor −Field EffectTransistorの略、酸化金属半導
体電界効果トランジスタ）等を用いた高周波電源５を電
縫鋼管製造用溶接装置に適用する試みもある。真空管よ
りも効率、寿命の点で優れているからである。
タクト・チップ４として、サイズが１０〜２０ｍｍ角
で、ＣｕＷ等からなる金属チップを用い、１００〜４０
０ｋＨｚの高周波電流を生じさせるように、真空管をイ
ンバータ素子として有する高周波電源５が用いられてい
た。ところが、最近は、半導体技術の進歩により、イン
バータ素子にＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semicond
uctor −Field EffectTransistorの略、酸化金属半導
体電界効果トランジスタ）等を用いた高周波電源５を電
縫鋼管製造用溶接装置に適用する試みもある。真空管よ
りも効率、寿命の点で優れているからである。
【０００４】図２に、ＭＯＳ−ＦＥＴを電流型インバー
タとして使用した高周波電源の一例を示す。それは、商
用周波数（５０〜６０Ｈｚ）の交流を整流する整流部１
１、直流電流を平滑する直流リアクトル１２、インバー
タ部１３及び高周波の共振回路１４からなる。その整流
部１１には、直流電力を制御するコンバータ制御回路、
インバータ部１３には、負荷共振周波数に合わせてスイ
ッチングするインバータ制御回路が備えられている。Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴを高周波電源の素子として使用する場合、
該ＭＯＳ−ＦＥＴ自体の耐電圧、耐電流が真空管を使用
した場合に比べて非常に小さいので、素子の破壊防止の
ために様々な保護回路が上記制御回路に組み込まれる。
この電流型インバータの例では、インバータ制御回路に
高周波出力電圧−高周波電流（スイッチング信号）間位
相差の過大検出、高周波出力電圧の上昇検出、周波数過
大検出、周波数過小検出等の機能、コンバータ制御回路
に入力過電流検出、出力過電圧検出等の機能を有する保
護回路が組み込まれている。ところが、溶接作業中にこ
れらの保護回路が働き、高周波電源装置が頻繁に停止し
てしまうという問題が発生した。これは、該電源装置保
護のためには良くても、溶接作業が断続的になり、稼働
率が低下するばかりでなく、大幅な製品歩留の低下をも
たらす。
タとして使用した高周波電源の一例を示す。それは、商
用周波数（５０〜６０Ｈｚ）の交流を整流する整流部１
１、直流電流を平滑する直流リアクトル１２、インバー
タ部１３及び高周波の共振回路１４からなる。その整流
部１１には、直流電力を制御するコンバータ制御回路、
インバータ部１３には、負荷共振周波数に合わせてスイ
ッチングするインバータ制御回路が備えられている。Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴを高周波電源の素子として使用する場合、
該ＭＯＳ−ＦＥＴ自体の耐電圧、耐電流が真空管を使用
した場合に比べて非常に小さいので、素子の破壊防止の
ために様々な保護回路が上記制御回路に組み込まれる。
この電流型インバータの例では、インバータ制御回路に
高周波出力電圧−高周波電流（スイッチング信号）間位
相差の過大検出、高周波出力電圧の上昇検出、周波数過
大検出、周波数過小検出等の機能、コンバータ制御回路
に入力過電流検出、出力過電圧検出等の機能を有する保
護回路が組み込まれている。ところが、溶接作業中にこ
れらの保護回路が働き、高周波電源装置が頻繁に停止し
てしまうという問題が発生した。これは、該電源装置保
護のためには良くても、溶接作業が断続的になり、稼働
率が低下するばかりでなく、大幅な製品歩留の低下をも
たらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、インバータ素子に半導体を用いても、保護回路
の作動頻度が低い電縫鋼管製造用溶接装置を提供するこ
とを目的としている。
に鑑み、インバータ素子に半導体を用いても、保護回路
の作動頻度が低い電縫鋼管製造用溶接装置を提供するこ
とを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、保護回路が動作する原因を検討し、コンタ
クト・チップと鋼板との間でアークが発生した時に、高
周波電圧−電流間の位相差が瞬間的に過大になることに
起因すると結論した。そして、その対策の発見に鋭意努
力し、その成果を本発明に具現化した。
成するため、保護回路が動作する原因を検討し、コンタ
クト・チップと鋼板との間でアークが発生した時に、高
周波電圧−電流間の位相差が瞬間的に過大になることに
起因すると結論した。そして、その対策の発見に鋭意努
力し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】すなわち、本発明は、円筒状に成形した鋼
板の対向する両端部分に押し付け手段で接触させるコン
タクト・チップと、該コンタンクト・チップを介して高
周波電流を両端部分に供給し、該両端部分を高温に加熱
する電流型半導体インバータを有する高周波電源とを備
えた電縫鋼管製造用溶接装置において、前記コンタクト
・チップを複数対設けたことを特徴とする電縫鋼管製造
用溶接装置である。
板の対向する両端部分に押し付け手段で接触させるコン
タクト・チップと、該コンタンクト・チップを介して高
周波電流を両端部分に供給し、該両端部分を高温に加熱
する電流型半導体インバータを有する高周波電源とを備
えた電縫鋼管製造用溶接装置において、前記コンタクト
・チップを複数対設けたことを特徴とする電縫鋼管製造
用溶接装置である。
【０００８】また、本発明は、前記押し付け手段を、エ
ア・シリンダとしてなることを特徴とする電縫鋼管製造
用溶接装置でもある。
ア・シリンダとしてなることを特徴とする電縫鋼管製造
用溶接装置でもある。
【０００９】本発明によれば、使用中にコンタクト・チ
ップの周辺でアークが発生しなくなるので、インバータ
素子に半導体を用いても、保護回路の作動頻度が著しく
低下する。その結果、半導体を用いた溶接装置の稼働率
低下が抑えられ、大幅な製品歩留の低下も解消された。
ップの周辺でアークが発生しなくなるので、インバータ
素子に半導体を用いても、保護回路の作動頻度が著しく
低下する。その結果、半導体を用いた溶接装置の稼働率
低下が抑えられ、大幅な製品歩留の低下も解消された。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をなすに至った経緯
もまじえ、その実施の形態を説明する。
もまじえ、その実施の形態を説明する。
【００１１】まず、発明者は、インバータ素子６が半導
体からなる前記図２に示した電気回路を有する溶接装置
で、円筒状に成形した鋼板１の端部２を加熱する試験を
行なった。しかし、該装置は、頻繁にトリップして停止
し、円滑な加熱ができなかった。引き続き、トリップの
タイミングを調査したところ、コンタクト・チップ４と
鋼板１の端部２との接触部で発生するアークとの関係が
原因のように感じた。さらに、アークの発生を調べたと
ころ、鋼板端部２の表面が波打っていて凹凸があり、そ
のため、コンタクト・チップ４が鋼板面より浮き上がる
ことがあった。そして、この浮き上がりが大きい場合
に、電気回路が瞬間的に開放状態になり、また、この瞬
間的な回路開放があると、電流継続のためにアークが発
生すると考えた。
体からなる前記図２に示した電気回路を有する溶接装置
で、円筒状に成形した鋼板１の端部２を加熱する試験を
行なった。しかし、該装置は、頻繁にトリップして停止
し、円滑な加熱ができなかった。引き続き、トリップの
タイミングを調査したところ、コンタクト・チップ４と
鋼板１の端部２との接触部で発生するアークとの関係が
原因のように感じた。さらに、アークの発生を調べたと
ころ、鋼板端部２の表面が波打っていて凹凸があり、そ
のため、コンタクト・チップ４が鋼板面より浮き上がる
ことがあった。そして、この浮き上がりが大きい場合
に、電気回路が瞬間的に開放状態になり、また、この瞬
間的な回路開放があると、電流継続のためにアークが発
生すると考えた。
【００１２】そこで、発明者は、このコンタクト・チッ
プ４の接触を改善することを種々検討した。そして、図
１に示すよう、前記試験した溶接装置（図２参照）の回
路に、電気的に並列接続した２個以上のコンタクト・チ
ップ４を配置するようにした。その結果、２つのコンタ
クト・チップ４が同時に浮き上がることはほとんどない
ので、コンタクト・チップ４の浮き上がりによる瞬間的
な回路の開放が防げるようになった。つまり、図１に示
すコンバータ制御回路、インバータ制御回路に組み込ま
れている前記保護回路７が作動しないようになった。
プ４の接触を改善することを種々検討した。そして、図
１に示すよう、前記試験した溶接装置（図２参照）の回
路に、電気的に並列接続した２個以上のコンタクト・チ
ップ４を配置するようにした。その結果、２つのコンタ
クト・チップ４が同時に浮き上がることはほとんどない
ので、コンタクト・チップ４の浮き上がりによる瞬間的
な回路の開放が防げるようになった。つまり、図１に示
すコンバータ制御回路、インバータ制御回路に組み込ま
れている前記保護回路７が作動しないようになった。
【００１３】なお、複数対のコンタクト・チップ４を配
置する技術は、特開平５−３８５８８号公報に、コンタ
クト・チップ４による疵の防止を目的とする技術がある
が、当時はＭＯＳ−ＦＥＴを用いた高周波インバータは
開発されておらず、高周波電源（１００ｋＨｚ以上）は
真空管で形成されており、その技術は、本発明と目的、
効果において異なるものである。
置する技術は、特開平５−３８５８８号公報に、コンタ
クト・チップ４による疵の防止を目的とする技術がある
が、当時はＭＯＳ−ＦＥＴを用いた高周波インバータは
開発されておらず、高周波電源（１００ｋＨｚ以上）は
真空管で形成されており、その技術は、本発明と目的、
効果において異なるものである。
【００１４】さらに、発明者は、従来、バネで鋼板１の
面を押すコンタクト・チップ４の接触よりも、優れた手
段を鋭意検討した。そして、加圧力の変化に敏感に応答
するエア・シリンダ８の利用を着想し、図４に示す形態
で試用した。それは、図１の共振回路１４に電気的に接
続される押えブロック１５と、該ブロック内を昇降自在
にした複数な棒体１６とからなり、該棒体１６の先端に
コンタクト・チップ４を貼り付けたものである。これに
よれば、従来のバネ方式よりも押し付けが確実であった
ので、鋼板１の端部２との非接触頻度が低減し、アーク
の発生も減少する。そのため、かかる加圧手段を有する
溶接装置も本発明に加えた。
面を押すコンタクト・チップ４の接触よりも、優れた手
段を鋭意検討した。そして、加圧力の変化に敏感に応答
するエア・シリンダ８の利用を着想し、図４に示す形態
で試用した。それは、図１の共振回路１４に電気的に接
続される押えブロック１５と、該ブロック内を昇降自在
にした複数な棒体１６とからなり、該棒体１６の先端に
コンタクト・チップ４を貼り付けたものである。これに
よれば、従来のバネ方式よりも押し付けが確実であった
ので、鋼板１の端部２との非接触頻度が低減し、アーク
の発生も減少する。そのため、かかる加圧手段を有する
溶接装置も本発明に加えた。
【００１５】以上の説明では、高周波電源用インバータ
として電流型インバータを採用した例を示したが、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴを用いた電圧型インバータも考えられ、そこ
にも同様の保護回路が必要である。従って、そのような
電圧型インバータに対しても、本発明は有効である。
として電流型インバータを採用した例を示したが、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴを用いた電圧型インバータも考えられ、そこ
にも同様の保護回路が必要である。従って、そのような
電圧型インバータに対しても、本発明は有効である。
【００１６】
【実施例】板厚１２ｍｍの鋼板１を、外径２６インチの
円筒状に成形し、長さ３００ｍの電縫鋼管を製造した。
その際、円筒状に成形した多数本の鋼板１の端部２を、
本発明に係るコンタクト・チップ４を複数対設けた溶接
装置と、1対のみ設けた装置とで溶接した。その結果、
本発明に係る溶接装置では、ほとんどアークの発生は起
きず、溶接装置の運転が停止されることはなかった。そ
れに対して、1対のコンタクト・チップ４の場合には、
溶接装置の停止が頻繁に起こり、円滑な溶接ができなか
った。それらの操業成績を、表１に比較して示す。
円筒状に成形し、長さ３００ｍの電縫鋼管を製造した。
その際、円筒状に成形した多数本の鋼板１の端部２を、
本発明に係るコンタクト・チップ４を複数対設けた溶接
装置と、1対のみ設けた装置とで溶接した。その結果、
本発明に係る溶接装置では、ほとんどアークの発生は起
きず、溶接装置の運転が停止されることはなかった。そ
れに対して、1対のコンタクト・チップ４の場合には、
溶接装置の停止が頻繁に起こり、円滑な溶接ができなか
った。それらの操業成績を、表１に比較して示す。
【００１７】表１の操業成績は、従来の真空管方式の電
源を用いた場合と遜色なく、本発明に係る溶接装置が、
電縫鋼管の製造に有効であることを示している。なお、
この場合、コンタクト・チップ４には、前記したエア・
シリンダ８で抑えたものを使用したが（図４参照）、従
来のバネによる場合より、一層成績が良いことも明らか
になった。
源を用いた場合と遜色なく、本発明に係る溶接装置が、
電縫鋼管の製造に有効であることを示している。なお、
この場合、コンタクト・チップ４には、前記したエア・
シリンダ８で抑えたものを使用したが（図４参照）、従
来のバネによる場合より、一層成績が良いことも明らか
になった。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、使用
中にコンタクト・チップの周辺でアークが発生しなくな
り、インバータ素子に半導体を用いても、保護回路の作
動頻度が著しく低下した。その結果、半導体を用いた溶
接装置の稼働率低下が抑えられ、大幅な製品歩留の低下
も解消された。
中にコンタクト・チップの周辺でアークが発生しなくな
り、インバータ素子に半導体を用いても、保護回路の作
動頻度が著しく低下した。その結果、半導体を用いた溶
接装置の稼働率低下が抑えられ、大幅な製品歩留の低下
も解消された。
【図１】本発明に係る溶接装置の電気回路を示す図であ
る。
る。
【図２】試験で用いた溶接装置の電気回路を示す図であ
る。
る。
【図３】一般的な電縫鋼管の製造方法を説明する斜視図
である。
である。
【図４】本発明に係るコンタクト・チップの押え手段を
示す図であり、（ａ）は縦断面、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ矢視、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視である。
示す図であり、（ａ）は縦断面、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ矢視、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視である。
１ 鋼板 ２ 端部 ３ スクイズ・ロール ４ コンタクト・チップ ５ 高周波電源 ６ インバータ素子 ８ エア・シリンダ ９ 支持部材 １０ 商用周波数電源へ １１ 整流部 １２ 直流リアクトル １３ インバータ部 １４ 共振回路 １５ 押えブロック １６ 棒体 １７ バネ
Claims (2)
- 【請求項１】 円筒状に成形した鋼板の対向する両端部
分に押し付け手段で接触させるコンタクト・チップと、
該コンタンクト・チップを介して高周波電流を両端部分
に供給し、該両端部分を高温に加熱する電流型半導体イ
ンバータを有する高周波電源とを備えた電縫鋼管製造用
溶接装置において、 前記コンタクト・チップを複数対設けたことを特徴とす
る電縫鋼管製造用溶接装置。 - 【請求項２】 前記押し付け手段を、エア・シリンダと
してなることを特徴とする請求項１記載の電縫鋼管製造
用溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11021360A JP2000218380A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 電縫鋼管製造用溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11021360A JP2000218380A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 電縫鋼管製造用溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000218380A true JP2000218380A (ja) | 2000-08-08 |
Family
ID=12052940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11021360A Pending JP2000218380A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 電縫鋼管製造用溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000218380A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341286A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | コンタクト式電縫管溶接電源装置 |
| JP2007326128A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電縫管溶接電源装置及びその再起動制御方法 |
| JP2008125334A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-05-29 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電縫管溶接電源の負荷短絡検知方法および装置 |
| JP2021037520A (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 日本製鉄株式会社 | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP11021360A patent/JP2000218380A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341286A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | コンタクト式電縫管溶接電源装置 |
| JP2007326128A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電縫管溶接電源装置及びその再起動制御方法 |
| JP2008125334A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-05-29 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電縫管溶接電源の負荷短絡検知方法および装置 |
| JP2021037520A (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 日本製鉄株式会社 | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 |
| JP7260785B2 (ja) | 2019-09-02 | 2023-04-19 | 日本製鉄株式会社 | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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