JP2861285B2 - 電縫管の溶接入熱制御装置 - Google Patents
電縫管の溶接入熱制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は電縫管の溶接入熱制御装置に関するもので
ある。
ある。
B.発明の概要 この発明は電縫管の溶接入熱制御における入熱量をフ
ァジイ制御するものにおいて、 ファジイ制御で実行される制御ルールおよびメンバー
シップ関数を理想の管素材の送り速度対入熱曲線に基づ
いたデータを使用して自動生成したことにより、 静止加熱領域から移動加熱領域までの制御ルールおよ
びメンバーシップ関数の決定を極めて簡単かつ容易に得
ることができるようになり、装置の運転開始を早く行う
ことができるようにしたものである。
ァジイ制御するものにおいて、 ファジイ制御で実行される制御ルールおよびメンバー
シップ関数を理想の管素材の送り速度対入熱曲線に基づ
いたデータを使用して自動生成したことにより、 静止加熱領域から移動加熱領域までの制御ルールおよ
びメンバーシップ関数の決定を極めて簡単かつ容易に得
ることができるようになり、装置の運転開始を早く行う
ことができるようにしたものである。
C.従来の技術 誘導加熱装置を用いた電縫管製造ラインにおいて、電
縫管溶接における溶接品質の改善、品質の安定化および
生産歩留りの大幅な向上を図るために入熱制御が行われ
ている。
縫管溶接における溶接品質の改善、品質の安定化および
生産歩留りの大幅な向上を図るために入熱制御が行われ
ている。
第６図は誘導式高周波電縫管製造ラインを示すもの
で、１は電磁誘導のためのワークコイル、２はスクイズ
ロール、３は溶接される素材、４はＶシーム、５は電縫
管、６は高周波発振装置である。
で、１は電磁誘導のためのワークコイル、２はスクイズ
ロール、３は溶接される素材、４はＶシーム、５は電縫
管、６は高周波発振装置である。
ワークコイル１はスクイズロール２の前段部に配置さ
れており、これらにより多段の成形ロール（図示省略）
によって素材３に作られたＶシーム４に高周波電流を流
すと、互いに突合わされるエッジ部が高周波電流によっ
て加熱され、次いでスクイズロール２によって加圧溶接
される。
れており、これらにより多段の成形ロール（図示省略）
によって素材３に作られたＶシーム４に高周波電流を流
すと、互いに突合わされるエッジ部が高周波電流によっ
て加熱され、次いでスクイズロール２によって加圧溶接
される。
上述した電縫管溶接において、Ｖシーム４に流れる高
周波電流を制御する従来の入熱制御手段としては次の３
つの制御手段が採られている。
周波電流を制御する従来の入熱制御手段としては次の３
つの制御手段が採られている。
（１）オペレータが溶接部の温度（火色）を目視すると
ともに切削された溶接ビードの形状を観察し、これらの
状態により手動で入熱量を調整する手動制御手段。
ともに切削された溶接ビードの形状を観察し、これらの
状態により手動で入熱量を調整する手動制御手段。
（２）溶接される素材の送り速度を検出し、送り速度に
見合う入熱量を関数発生器の出力によって調整する速度
連動制御手段。
見合う入熱量を関数発生器の出力によって調整する速度
連動制御手段。
（３）溶接部の温度を検出し、この温度が一定となるよ
うに制御する温度制御手段。
うに制御する温度制御手段。
しかし、上記（１）〜（３）の入熱制御手段では次の
（ａ）〜（ｃ）の点において未だ不十分である。
（ａ）〜（ｃ）の点において未だ不十分である。
（ａ）素材の送り速度変動、板厚変動などの急激に変動
する要因には追従できない。
する要因には追従できない。
（ｂ）起動時、停止時における送り速度ゼロの近傍では
溶接ができないで、オープンパイプが発生してしまう。
溶接ができないで、オープンパイプが発生してしまう。
（ｃ）これらの要因により、入熱の過不足が生じ、その
ためペネトレータ（スケールなどの酸化物を溶接部に巻
き込んで溶接不良となった状態）冷接（低い温度での不
完全な溶接）等といった溶接部欠陥が発生して、良好な
溶接品質が得られない。
ためペネトレータ（スケールなどの酸化物を溶接部に巻
き込んで溶接不良となった状態）冷接（低い温度での不
完全な溶接）等といった溶接部欠陥が発生して、良好な
溶接品質が得られない。
D.発明が解決しようとする課題 上述した（ａ）〜（ｃ）の問題点を解決するために、
溶接される素材の送り速度を検出して演算処理装置に入
力し、送り速度と最適溶接入熱との関係式（後述する）
に基づき、検出した送り速度に対応した溶接入熱を算出
し、フィードフォワード方式でオンライン制御すること
が考えらえるようになって来た。
溶接される素材の送り速度を検出して演算処理装置に入
力し、送り速度と最適溶接入熱との関係式（後述する）
に基づき、検出した送り速度に対応した溶接入熱を算出
し、フィードフォワード方式でオンライン制御すること
が考えらえるようになって来た。
フィードフォワード方式による制御要素の主たるもの
は同一板厚、同一外径、同一鋼種の場合、素材の送り速
度である。そして制御区分としては移動加熱領域と静止
加熱領域があり、各領域での入熱量p0，p1送り速度をパ
ラメータとしたとき、 p0＝av＋ｂ …（１） p1＝e/（cv＋ｄ）＋ｆ …（２） の近似式で与えられる。
は同一板厚、同一外径、同一鋼種の場合、素材の送り速
度である。そして制御区分としては移動加熱領域と静止
加熱領域があり、各領域での入熱量p0，p1送り速度をパ
ラメータとしたとき、 p0＝av＋ｂ …（１） p1＝e/（cv＋ｄ）＋ｆ …（２） の近似式で与えられる。
上記（１），（２）式から入熱制御装置での入熱量ｐ
は次式で与えられる。
は次式で与えられる。
ｐ＝p0＋p1＝av＋ｂ＋｛e/cv＋ｄ）｝＋ｆ …（３） 但し、a,b,c,d,e,f:パラメータ v:送り速度 しかし、上記方式では非線形要素を含んだ送り速度の
全域を上記（３）で近似しているため、a,b,c,d,e,fの
パラメータの同定が困難であり、かつ再現性に問題があ
った。
全域を上記（３）で近似しているため、a,b,c,d,e,fの
パラメータの同定が困難であり、かつ再現性に問題があ
った。
上記の問題点を解決するために、送り速度ｖに対する
制御を非線形制御も可能なファジイ制御によって実現す
る試みがなされるようになって来た。しかし、ファジイ
制御に使用される制御ルールおよびメンバーシップ関数
の決定には人手を必要としたため、種々の溶接ケースに
おけるデータを収集した後でしか、運転を行うことがで
きないとともに立上り、すなわち、静止加熱領域での制
御ルールおよびメンバーシップ関数の決定が極めて困難
であった。
制御を非線形制御も可能なファジイ制御によって実現す
る試みがなされるようになって来た。しかし、ファジイ
制御に使用される制御ルールおよびメンバーシップ関数
の決定には人手を必要としたため、種々の溶接ケースに
おけるデータを収集した後でしか、運転を行うことがで
きないとともに立上り、すなわち、静止加熱領域での制
御ルールおよびメンバーシップ関数の決定が極めて困難
であった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、入熱
制御装置の静止加熱領域から移動加熱領域までのルー
ル、メンバーシップ関数の決定が自動的に極めて簡単か
つ迅速に生成できるために、装置の運転開始を早く行う
ことができる電縫管の溶接入熱制御装置を提供すること
を目的とする。
制御装置の静止加熱領域から移動加熱領域までのルー
ル、メンバーシップ関数の決定が自動的に極めて簡単か
つ迅速に生成できるために、装置の運転開始を早く行う
ことができる電縫管の溶接入熱制御装置を提供すること
を目的とする。
E.課題を解決するための手段 この発明は、電縫管の溶接入熱制御装置において、 管素材の送り速度を検出する速度検出器と、電縫管の理
想的な送り速度対入熱量曲線にもとづいて得られる送り
速度対入熱量のデータ発生部と、このデータ発生部から
のデータが入力され、学習トリガーにより両データに基
づいてIF−THENからなる制御ルールを生成する制御ルー
ル発生部と、このルール発生部で発生したルールを記憶
しておく制御ルールベース部と、前記データが入力さ
れ、学習トリガーによって出力にメンバーシップ関数を
生成するメンバーシップ関数発生部と、このメンバーシ
ップ関数発生部で生成されたメンバーシップ関数を記憶
しておくメンバーシップ関数部と、このメンバーシップ
関数部に記憶されているメンバーシップ関数とルールベ
ース部に記憶されているルールが供給され、これらによ
り前記速度検出器で検出された管素材の送り速度に対す
る最適入熱量を推論し、出力するファジイ推論制御部
と、この制御部から送出される最適入熱量にて制御さ
れ、前記管素材を加熱する可変電源部とを備えたもので
ある。
想的な送り速度対入熱量曲線にもとづいて得られる送り
速度対入熱量のデータ発生部と、このデータ発生部から
のデータが入力され、学習トリガーにより両データに基
づいてIF−THENからなる制御ルールを生成する制御ルー
ル発生部と、このルール発生部で発生したルールを記憶
しておく制御ルールベース部と、前記データが入力さ
れ、学習トリガーによって出力にメンバーシップ関数を
生成するメンバーシップ関数発生部と、このメンバーシ
ップ関数発生部で生成されたメンバーシップ関数を記憶
しておくメンバーシップ関数部と、このメンバーシップ
関数部に記憶されているメンバーシップ関数とルールベ
ース部に記憶されているルールが供給され、これらによ
り前記速度検出器で検出された管素材の送り速度に対す
る最適入熱量を推論し、出力するファジイ推論制御部
と、この制御部から送出される最適入熱量にて制御さ
れ、前記管素材を加熱する可変電源部とを備えたもので
ある。
F.作用 理想的な送り速度対入熱量曲線から送り速度対入熱量
データを得る。得られたデータは外部トリガーや一定イ
ンターバルあるいは送り速度等の学習トリガーオンのタ
イミングで制御ルール発生部とメンバーシップ関数発生
部に入力してルールおよびメンバーシップ関数を生成す
る。
データを得る。得られたデータは外部トリガーや一定イ
ンターバルあるいは送り速度等の学習トリガーオンのタ
イミングで制御ルール発生部とメンバーシップ関数発生
部に入力してルールおよびメンバーシップ関数を生成す
る。
生成されたルールおよびメンバーシップ関数はルール
ベース部および関数部を介してファジイ推論制御部に入
力され、ここで出力に最適入熱量を得て可変電源部に供
給される。
ベース部および関数部を介してファジイ推論制御部に入
力され、ここで出力に最適入熱量を得て可変電源部に供
給される。
G.実施例 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図において、パイプ状にロール成形された管素材
11はスクイズロール12の前段部に位置するワークコイル
13の高周波電流でＶシーム部11Aの加熱がなされる。ワ
ークコイル13に供給する高周波電流は可変電源部14で電
圧制御された交流電力を直流高圧部15によって昇圧整流
する。この高圧直流電力は高周波発振部16に供給され、
高圧発振部16から高周波電流を取り出し、この高周波電
流が整合変圧器17から取り出される。
11はスクイズロール12の前段部に位置するワークコイル
13の高周波電流でＶシーム部11Aの加熱がなされる。ワ
ークコイル13に供給する高周波電流は可変電源部14で電
圧制御された交流電力を直流高圧部15によって昇圧整流
する。この高圧直流電力は高周波発振部16に供給され、
高圧発振部16から高周波電流を取り出し、この高周波電
流が整合変圧器17から取り出される。
18は速度検出器で、この速度検出器18は管素材11の送
り速度ｖを検出する。送り速度ｖはフィードフォワード
制御を行うファジイ推論制御部19に与えられる。このフ
ァジイ推論制御部19は後述する制御ルールおよびメンバ
ーシップ関数を用いて送り速度ｖに対する入熱量ｐをフ
ァジイ推論するものである。
り速度ｖを検出する。送り速度ｖはフィードフォワード
制御を行うファジイ推論制御部19に与えられる。このフ
ァジイ推論制御部19は後述する制御ルールおよびメンバ
ーシップ関数を用いて送り速度ｖに対する入熱量ｐをフ
ァジイ推論するものである。
20は第２図に示す理論的な送り速度対入熱量特性曲線
から得られる送り速度viと入熱量piのデータ発生部で、
このデータ発生部20から送出されるviとpiはファジイ自
己学習部21に入力される。ファジイ自己学習部21はルー
ル発生部22およびメンバーシップ関数発生部23と、両発
生部22,23で生成されたルールおよびメンバーシップ関
数を記憶しておくルールベース部24およびメンバーシッ
プ関数部25とから構成されている。ファジイ自己学習部
21はデータ発生部20からのデータを学習トリガー（外部
トリガーや一定インターバルあるいは送り速度）オンの
タイミングに同期させて入力するように構成される。
から得られる送り速度viと入熱量piのデータ発生部で、
このデータ発生部20から送出されるviとpiはファジイ自
己学習部21に入力される。ファジイ自己学習部21はルー
ル発生部22およびメンバーシップ関数発生部23と、両発
生部22,23で生成されたルールおよびメンバーシップ関
数を記憶しておくルールベース部24およびメンバーシッ
プ関数部25とから構成されている。ファジイ自己学習部
21はデータ発生部20からのデータを学習トリガー（外部
トリガーや一定インターバルあるいは送り速度）オンの
タイミングに同期させて入力するように構成される。
ファジイ自己学習部21で得られた制御ルールおよびメ
ンバーシップ関数はファジイ推論制御部19に与えられ、
この制御部19で実際の送り速度ｖに対する入熱量ｐをフ
ァジイ推論して可変電源部14に最適入熱量を供給する。
ンバーシップ関数はファジイ推論制御部19に与えられ、
この制御部19で実際の送り速度ｖに対する入熱量ｐをフ
ァジイ推論して可変電源部14に最適入熱量を供給する。
次に上記実施例の動作を述べる。
データ発生部20は第２図に示す理想的な送り速度対入
熱量の特性曲線から学習トリガーのオンのタイミングで
送り速度viおよび入熱量piのデータを送出する。送出さ
れたデータはルール発生部22とメンバーシップ関数発生
部23に与えられる。ルール発生部22に与えられたデータ
で、ルール発生部22は第３図に示す制御ルールを生成
し、生成された制御ルールはルールベース部24に記憶さ
れる。また、メンバーシップ関数発生部23に与えられた
データで、メンバーシップ関数部23は第４図と第５図に
示すメンバーシップ関数を生成し、このメンバーシップ
関数をメンバーシップ関数部25に記憶する。
熱量の特性曲線から学習トリガーのオンのタイミングで
送り速度viおよび入熱量piのデータを送出する。送出さ
れたデータはルール発生部22とメンバーシップ関数発生
部23に与えられる。ルール発生部22に与えられたデータ
で、ルール発生部22は第３図に示す制御ルールを生成
し、生成された制御ルールはルールベース部24に記憶さ
れる。また、メンバーシップ関数発生部23に与えられた
データで、メンバーシップ関数部23は第４図と第５図に
示すメンバーシップ関数を生成し、このメンバーシップ
関数をメンバーシップ関数部25に記憶する。
上記したように自動生成された制御ルールおよびメン
バーシップ関数はファジイ推論制御部19に入力される。
そして速度検出器18で検出された実際の管素材11の送り
速度ｖに対する入熱量ptがファジイ推論制御部19でファ
ジイ推論される。入熱量ptは可変電源部14に与えられ
て、これを制御する。可変電源部14が制御されると、次
段の高圧直流部15も制御され、これにより高周波発振部
16の発振出力が制御される。この出力は、変成器17およ
びワークコイル13を介して管素材11に与えられ、管素材
11は最適入熱にて加熱される。
バーシップ関数はファジイ推論制御部19に入力される。
そして速度検出器18で検出された実際の管素材11の送り
速度ｖに対する入熱量ptがファジイ推論制御部19でファ
ジイ推論される。入熱量ptは可変電源部14に与えられ
て、これを制御する。可変電源部14が制御されると、次
段の高圧直流部15も制御され、これにより高周波発振部
16の発振出力が制御される。この出力は、変成器17およ
びワークコイル13を介して管素材11に与えられ、管素材
11は最適入熱にて加熱される。
なお、前述した第４図のvtのメンバーシップ関数μvt
は次のようにして求められる。
は次のようにして求められる。
いま、vt-1＜vt＜vt+1でかつvt-1，vt，vt+1の順でデ
ータを収集したとすると、 μvt＝０←μvt-1＝１またはμvt+1＝１ μvt＝１←μvt-1＝０かつμvt+1＝０ となるp0，p1，p2を決定し、線分p0p1とp1p2を直線で結
ぶことによってメンバーシップ関数μvtを求める。
ータを収集したとすると、 μvt＝０←μvt-1＝１またはμvt+1＝１ μvt＝１←μvt-1＝０かつμvt+1＝０ となるp0，p1，p2を決定し、線分p0p1とp1p2を直線で結
ぶことによってメンバーシップ関数μvtを求める。
また、第５図のptのメンバーシップ関数μptも上記と
同様にして求める。
同様にして求める。
H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、静止加熱領域
から移動加熱領域までの制御ルールおよびメンバーシッ
プ関数を自動的に生成することができ、これによって装
置の運転開始も早く行うことができるようになる。
から移動加熱領域までの制御ルールおよびメンバーシッ
プ関数を自動的に生成することができ、これによって装
置の運転開始も早く行うことができるようになる。
第１図はこの発明の実施例を示す概略構成図、第２図は
電縫管製造時の理想的な入熱制御パターンを示す送り速
度対入熱量特性曲線図、第３図は生成される制御ルール
の一例を示す説明図、第４図および第５図は生成される
メンバーシップ関数例を示す説明図、第６図は誘導式高
周波電縫管製造ラインを示す概略的な斜視図である。 11…管素材、12…スクイズロール、13…ワークコイル、
14…可変電源部、15…高圧直流部、16…高周波発振部、
17…変成器、18…速度検出器、19…ファジイ推論制御
部、20…送り速度と入熱量とのデータ発生部、21…ファ
ジイ自己学習部、22…ルール発生部、23…メンバーシッ
プ関数発生部、24…ルールベース部、25…メンバーシッ
プ関数部。
電縫管製造時の理想的な入熱制御パターンを示す送り速
度対入熱量特性曲線図、第３図は生成される制御ルール
の一例を示す説明図、第４図および第５図は生成される
メンバーシップ関数例を示す説明図、第６図は誘導式高
周波電縫管製造ラインを示す概略的な斜視図である。 11…管素材、12…スクイズロール、13…ワークコイル、
14…可変電源部、15…高圧直流部、16…高周波発振部、
17…変成器、18…速度検出器、19…ファジイ推論制御
部、20…送り速度と入熱量とのデータ発生部、21…ファ
ジイ自己学習部、22…ルール発生部、23…メンバーシッ
プ関数発生部、24…ルールベース部、25…メンバーシッ
プ関数部。
Claims (1)
- 【請求項１】電縫管の溶接入熱制御装置において、 管素材の送り速度を検出する速度検出器と、電縫管の理
想的な送り速度対入熱量曲線にもとづいて得られる送り
速度対入熱量のデータ発生部と、このデータ発生部から
のデータが入力され、学習トリガーにより両データに基
づいてIF−THENからなる制御ルールを生成する制御ルー
ル発生部と、このルール発生部で発生したルールを記憶
しておく制御ルールベース部と、前記データが入力さ
れ、学習トリガーによって出力にメンバーシップ関数を
生成するメンバーシップ関数発生部と、このメンバーシ
ップ関数発生部で生成されたメンバーシップ関数を記憶
しておくメンバーシップ関数部と、このメンバーシップ
関数部に記憶されているメンバーシップ関数とルールベ
ース部に記憶されているルールが供給され、これらによ
り前記速度検出器で検出された管素材の送り速度に対す
る最適入熱量を推論し、出力するファジイ推論制御部
と、この制御部から送出される最適入熱量にて制御さ
れ、前記管素材を加熱する可変電源部とを備えたことを
特徴とする電縫管の溶接入熱制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15606590A JP2861285B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 電縫管の溶接入熱制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15606590A JP2861285B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 電縫管の溶接入熱制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448576A JPH0448576A (ja) | 1992-02-18 |
| JP2861285B2 true JP2861285B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=15619540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15606590A Expired - Lifetime JP2861285B2 (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 電縫管の溶接入熱制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861285B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5614116A (en) * | 1994-10-31 | 1997-03-25 | United Technologies Corporation | Welding control using fuzzy logic analysis of video imaged puddle dimensions |
-
1990
- 1990-06-14 JP JP15606590A patent/JP2861285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448576A (ja) | 1992-02-18 |
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