JP3320509B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
- Publication number
- JP3320509B2 JP3320509B2 JP18787093A JP18787093A JP3320509B2 JP 3320509 B2 JP3320509 B2 JP 3320509B2 JP 18787093 A JP18787093 A JP 18787093A JP 18787093 A JP18787093 A JP 18787093A JP 3320509 B2 JP3320509 B2 JP 3320509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- circuit
- voltage
- power
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高周波加熱装置に関
し、特に、金属管の高周波電縫溶接に使用する高周波加
熱装置に関する。
し、特に、金属管の高周波電縫溶接に使用する高周波加
熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】製管溶接法には、サブマージアーク溶接
法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法、高周波電縫溶接法
などがあり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから、一般
に広く使用されている。高周波電縫溶接法は、図３に示
すように、金属帯の両溶接端面５１，５２がＶ字形を形
成するようにロールで連続的に管状に曲げ成形してオー
プンパイプ５０となした後、高周波加熱装置Ｃからコン
タクトチップ５６，５６を介して両溶接端面５１，５２
に高周波電流を通じて加熱溶融させ、次いでスクイズロ
ール５５によって側圧を加え、両溶接端面５１，５２を
衝合溶接して金属管５４を製造する方法である。
法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法、高周波電縫溶接法
などがあり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから、一般
に広く使用されている。高周波電縫溶接法は、図３に示
すように、金属帯の両溶接端面５１，５２がＶ字形を形
成するようにロールで連続的に管状に曲げ成形してオー
プンパイプ５０となした後、高周波加熱装置Ｃからコン
タクトチップ５６，５６を介して両溶接端面５１，５２
に高周波電流を通じて加熱溶融させ、次いでスクイズロ
ール５５によって側圧を加え、両溶接端面５１，５２を
衝合溶接して金属管５４を製造する方法である。
【０００３】図４はこのような高周波電縫溶接法におい
て従来から一般的に用いられている高周波加熱装置Ｃの
構成を示すブロック図である。この高周波加熱装置Ｃ
は、交流電圧調整回路３２、変圧器３３、整流回路３
４、フィルタ回路３５および高周波回路３６を含み、交
流電圧調整回路３２は交流電源３１に接続され、高周波
回路３６は負荷回路３７であるオープンパイプ５０に接
続される。図において交流電圧調整回路３２は、設定さ
れた高周波電力ＷRFに応じ内蔵するサイリスタの点弧位
相角を調整して、交流電源３１から供給された商用周波
数の電圧の実効値を調整する。交流電圧調整回路３２に
よって実効値を調整された交流電圧は、変圧器３２によ
って昇圧された後、シリコンダイオードなどからなる整
流回路３４で直流高電圧に変換され、コイルおよびコン
デンサよりなるフィルタ回路３５で平滑化される。平滑
化された直流高電圧は、次の高周波回路３６に直流電源
電圧Ｖ PPとして与えられる。
て従来から一般的に用いられている高周波加熱装置Ｃの
構成を示すブロック図である。この高周波加熱装置Ｃ
は、交流電圧調整回路３２、変圧器３３、整流回路３
４、フィルタ回路３５および高周波回路３６を含み、交
流電圧調整回路３２は交流電源３１に接続され、高周波
回路３６は負荷回路３７であるオープンパイプ５０に接
続される。図において交流電圧調整回路３２は、設定さ
れた高周波電力ＷRFに応じ内蔵するサイリスタの点弧位
相角を調整して、交流電源３１から供給された商用周波
数の電圧の実効値を調整する。交流電圧調整回路３２に
よって実効値を調整された交流電圧は、変圧器３２によ
って昇圧された後、シリコンダイオードなどからなる整
流回路３４で直流高電圧に変換され、コイルおよびコン
デンサよりなるフィルタ回路３５で平滑化される。平滑
化された直流高電圧は、次の高周波回路３６に直流電源
電圧Ｖ PPとして与えられる。
【０００４】図５は高周波回路３６の構成を示す電気回
路図である。図において真空管３８はＣ級増幅動作を行
なうものであって、前述の直流電源電圧ＶPPが真空管３
８のプレートＰとカソードＫの間に与えられる。真空管
３８のグリッドＧとカソードＫの間にはグリッド抵抗４
０が接続されており、これによりバイアス電圧が与えら
れる。真空管３８のプレートＰとカソードＫの間には、
共振コイル４４と共振コンデンサ４３とが並列接続され
た共振回路４５が結合コンデンサ３９を介して接続され
ている。また、この共振回路４５と並列にコンデンサ４
１，４２を直列接続してなる分圧回路が接続されてお
り、コンデンサ４１，４２の接続点は真空管３８のグリ
ッドＧに接続されている。したがって、共振回路４５で
発生した高周波電圧は分圧コンデンサ４１，４２によっ
て分圧され、真空管３８のグリッドＧに帰還される。こ
れによって真空管３８は共振回路４５で発生する高周波
電圧に同期してスイッチング動作をすることとなり、真
空管３８の発振が行なわれる。このときの高周波電流は
種々の周波数成分を有する一種の脈流となっているが、
このうち共振回路４５の共振周波数成分以外は減衰し、
共振周波数成分のみが残る。共振コイル４４には二次側
コイル４６がリンクされており、２つのコイル４４，４
６はカレントトランスをなしている。この二次側コイル
４６がコンタクトチップ５６，５６に接続され、共振回
路４５で発生した高周波電流は負荷回路３７であるオー
プンパイプ５０に供給される。
路図である。図において真空管３８はＣ級増幅動作を行
なうものであって、前述の直流電源電圧ＶPPが真空管３
８のプレートＰとカソードＫの間に与えられる。真空管
３８のグリッドＧとカソードＫの間にはグリッド抵抗４
０が接続されており、これによりバイアス電圧が与えら
れる。真空管３８のプレートＰとカソードＫの間には、
共振コイル４４と共振コンデンサ４３とが並列接続され
た共振回路４５が結合コンデンサ３９を介して接続され
ている。また、この共振回路４５と並列にコンデンサ４
１，４２を直列接続してなる分圧回路が接続されてお
り、コンデンサ４１，４２の接続点は真空管３８のグリ
ッドＧに接続されている。したがって、共振回路４５で
発生した高周波電圧は分圧コンデンサ４１，４２によっ
て分圧され、真空管３８のグリッドＧに帰還される。こ
れによって真空管３８は共振回路４５で発生する高周波
電圧に同期してスイッチング動作をすることとなり、真
空管３８の発振が行なわれる。このときの高周波電流は
種々の周波数成分を有する一種の脈流となっているが、
このうち共振回路４５の共振周波数成分以外は減衰し、
共振周波数成分のみが残る。共振コイル４４には二次側
コイル４６がリンクされており、２つのコイル４４，４
６はカレントトランスをなしている。この二次側コイル
４６がコンタクトチップ５６，５６に接続され、共振回
路４５で発生した高周波電流は負荷回路３７であるオー
プンパイプ５０に供給される。
【０００５】また、最近では上述のような真空管３８を
用いた高周波加熱装置Ｃに代わり、半導体素子（たとえ
ば、パワートランジスタ）を用いた高周波加熱装置が開
発・実用化されつつある。これは近年のパワーエレクト
ロニクス技術の進歩により、電縫管の溶接に用いられる
ような２００〜５００ｋＨｚ程度の高周波かつ大出力に
耐え得る半導体素子が開発されるようになったためであ
り、また、半導体素子を用いた高周波加熱装置には、従
来の真空管方式に比べてエネルギロスが少なく、かつ設
備がコンパクトなため設置上の制約が少ないという利点
があるためである。半導体素子を用いた高周波加熱装置
は図４に示した従来のものとほぼ同様の構成をしている
が、従来の高周波加熱装置Ｃが真空管３８の発振作用を
利用して高周波電力ＷRFを発生させているのに対し、半
導体方式では素子のスイッチング動作を高速で行なうこ
とによって高周波電力ＷRFを発生させているところが異
なる。このときのスイッチング周波数は半導体素子のス
イッチング周期を変更することによって任意に変更する
ことができるが、共振回路４５内での減衰を避けるため
に共振コンデンサ４３や共振コイル４４などによって決
まる共振周波数と一致させるのが普通である。
用いた高周波加熱装置Ｃに代わり、半導体素子（たとえ
ば、パワートランジスタ）を用いた高周波加熱装置が開
発・実用化されつつある。これは近年のパワーエレクト
ロニクス技術の進歩により、電縫管の溶接に用いられる
ような２００〜５００ｋＨｚ程度の高周波かつ大出力に
耐え得る半導体素子が開発されるようになったためであ
り、また、半導体素子を用いた高周波加熱装置には、従
来の真空管方式に比べてエネルギロスが少なく、かつ設
備がコンパクトなため設置上の制約が少ないという利点
があるためである。半導体素子を用いた高周波加熱装置
は図４に示した従来のものとほぼ同様の構成をしている
が、従来の高周波加熱装置Ｃが真空管３８の発振作用を
利用して高周波電力ＷRFを発生させているのに対し、半
導体方式では素子のスイッチング動作を高速で行なうこ
とによって高周波電力ＷRFを発生させているところが異
なる。このときのスイッチング周波数は半導体素子のス
イッチング周期を変更することによって任意に変更する
ことができるが、共振回路４５内での減衰を避けるため
に共振コンデンサ４３や共振コイル４４などによって決
まる共振周波数と一致させるのが普通である。
【０００６】ところで、金属管５４の品質を最良に保つ
ためには、金属管５４の肉厚や溶接速度、溶接端面５
１，５２の突合せ状態などに応じて高周波電力ＷRFを最
適値に調整する必要がある。すなわち、高周波電力ＷRF
が低い場合は両溶接端面５１，５２が十分に溶融しない
ため溶接部強度が不十分な冷接欠陥が発生し、逆に高周
波電力ＷRFが高い場合はペネトレータと呼ばれる微小な
酸化物欠陥が両溶接端面５１，５２間に在留する。
ためには、金属管５４の肉厚や溶接速度、溶接端面５
１，５２の突合せ状態などに応じて高周波電力ＷRFを最
適値に調整する必要がある。すなわち、高周波電力ＷRF
が低い場合は両溶接端面５１，５２が十分に溶融しない
ため溶接部強度が不十分な冷接欠陥が発生し、逆に高周
波電力ＷRFが高い場合はペネトレータと呼ばれる微小な
酸化物欠陥が両溶接端面５１，５２間に在留する。
【０００７】そのため実生産においては、溶接作業者が
溶接後のビード外観、赤熱状態およびスパッタ（飛散溶
鋼）の発生状態などを観察して高周波電力ＷRFの過不足
を経験的に判断し、高周波電力ＷRFを調整していた。し
かしながら、このような作業者の経験的判断に基づいた
方法では個人差が大きく、正確な電力設定を行なうこと
は困難であり、その上作業者に高い熟練度が要求される
などの問題点があった。
溶接後のビード外観、赤熱状態およびスパッタ（飛散溶
鋼）の発生状態などを観察して高周波電力ＷRFの過不足
を経験的に判断し、高周波電力ＷRFを調整していた。し
かしながら、このような作業者の経験的判断に基づいた
方法では個人差が大きく、正確な電力設定を行なうこと
は困難であり、その上作業者に高い熟練度が要求される
などの問題点があった。
【０００８】このため最近では、高周波電力ＷRFの自動
制御が種々試みられており、それらは特公昭５４−３３
７８４号公報や特公昭５４−４０４５４号公報に開示さ
れている。これらに開示されているごとく、一般的に電
縫溶接における溶接点５３は、溶接線方向に周期的に変
動する。これは両溶接端面５１，５２を流れる溶接電流
によって誘起される電磁力で溶融金属が溶接端面５１，
５２の外側へ押出され、両溶接端面５１，５２の接近速
度が遅くなることによって生ずるものである。このよう
に溶接点５３の周期的変動は高周波電流パスを変化させ
るため、インピーダンスが周期的に増減するとともに高
周波電圧および高周波電流も同様に変化する。これらは
上述のような溶接点５３の周期的な変動現象と溶接品質
との関係を見出し、溶接点５３の変動を溶接現象特性値
として検出して、この特性値に基づいたフィードバック
制御を行なうものである。具体的には、溶接点５３の周
期的変動を示す特性値から高周波電力ＷRFの過不足を検
知し、これに基づいて交流電圧調整回路３２のサイリス
タの点弧位相角を調整している。これにより高周波回路
３６の真空管３８のプレート電圧が調整され、高周波電
力ＷRFが最適値に調整される。
制御が種々試みられており、それらは特公昭５４−３３
７８４号公報や特公昭５４−４０４５４号公報に開示さ
れている。これらに開示されているごとく、一般的に電
縫溶接における溶接点５３は、溶接線方向に周期的に変
動する。これは両溶接端面５１，５２を流れる溶接電流
によって誘起される電磁力で溶融金属が溶接端面５１，
５２の外側へ押出され、両溶接端面５１，５２の接近速
度が遅くなることによって生ずるものである。このよう
に溶接点５３の周期的変動は高周波電流パスを変化させ
るため、インピーダンスが周期的に増減するとともに高
周波電圧および高周波電流も同様に変化する。これらは
上述のような溶接点５３の周期的な変動現象と溶接品質
との関係を見出し、溶接点５３の変動を溶接現象特性値
として検出して、この特性値に基づいたフィードバック
制御を行なうものである。具体的には、溶接点５３の周
期的変動を示す特性値から高周波電力ＷRFの過不足を検
知し、これに基づいて交流電圧調整回路３２のサイリス
タの点弧位相角を調整している。これにより高周波回路
３６の真空管３８のプレート電圧が調整され、高周波電
力ＷRFが最適値に調整される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、フィードバックによる制御対象が交流電圧
調整回路３２のサイリスタであるために過渡応答の点で
商用周波数に起因する限界があり、制御応答性が悪かっ
た。そのため従来の方法では数百ｍｓｅｃ程度の比較的
長いピッチで変動する溶接現象を制御することが可能で
あるが、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ程度、あるいはそれ
以下の短い時間間隔で変動する溶接現象そのものをリア
ルタイムで制御することは困難であった。
の方法では、フィードバックによる制御対象が交流電圧
調整回路３２のサイリスタであるために過渡応答の点で
商用周波数に起因する限界があり、制御応答性が悪かっ
た。そのため従来の方法では数百ｍｓｅｃ程度の比較的
長いピッチで変動する溶接現象を制御することが可能で
あるが、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ程度、あるいはそれ
以下の短い時間間隔で変動する溶接現象そのものをリア
ルタイムで制御することは困難であった。
【００１０】この発明はかかる従来の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、溶接現象を
高速で制御することができる高周波加熱装置を提供する
ことにある。
れたものであり、その目的とするところは、溶接現象を
高速で制御することができる高周波加熱装置を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の高周波加熱装
置は、所定の共振周波数を有する共振手段と、前記共振
周波数に応じた所定の直流電圧を発生する直流電圧発生
手段と、前記直流電圧に応じた周波数で直流電源電圧を
スイッチングし、前記共振手段に印加して高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、前記高周波電力の周期
的変動分を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結
果に応じて前記直流電圧を増減させる直流電圧増減手段
とを含めて構成される。
置は、所定の共振周波数を有する共振手段と、前記共振
周波数に応じた所定の直流電圧を発生する直流電圧発生
手段と、前記直流電圧に応じた周波数で直流電源電圧を
スイッチングし、前記共振手段に印加して高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、前記高周波電力の周期
的変動分を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結
果に応じて前記直流電圧を増減させる直流電圧増減手段
とを含めて構成される。
【００１２】
【作用】この発明に係る高周波加熱装置は、直流電源電
圧をスイッチングして共振手段に印加し、高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、高周波電力の周期的変
動分を検出する検出手段とを備えており、検出した高周
波電力の周期的変動分に応じてスイッチング手段のスイ
ッチング周波数を制御するようになっている。スイッチ
ング周波数が共振手段の共振周波数に等しいとき高周波
電力は最大となり、スイッチング周波数が共振周波数か
ら外れるほどに高周波電力は小さくなるので、スイッチ
ング周波数を制御することにより、高周波電力を制御す
ることができる。したがって、商用周波数の交流電圧の
実効値をサイリスタで制御することによって高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。
圧をスイッチングして共振手段に印加し、高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、高周波電力の周期的変
動分を検出する検出手段とを備えており、検出した高周
波電力の周期的変動分に応じてスイッチング手段のスイ
ッチング周波数を制御するようになっている。スイッチ
ング周波数が共振手段の共振周波数に等しいとき高周波
電力は最大となり、スイッチング周波数が共振周波数か
ら外れるほどに高周波電力は小さくなるので、スイッチ
ング周波数を制御することにより、高周波電力を制御す
ることができる。したがって、商用周波数の交流電圧の
実効値をサイリスタで制御することによって高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。
【００１３】
【実施例】図１はこの発明の一実施例による高周波加熱
装置Ａの構成を示すブロック図、図２はそのスイッチン
グ回路７および共振回路８の電気回路図を含む高周波回
路６のブロック図である。この高周波加熱装置Ａは、交
流電圧調整回路２、変圧器３、整流回路４、フィルタ回
路４および高周波回路６を含み、さらに高周波回路６
は、スイッチング回路７、共振回路８、高周波電流検出
回路９、演算回路１０、直流電圧発生回路１１、加減算
器１２およびスイッチング制御回路１３を含む。交流電
圧調整回路２は交流電源１に接続され、共振回路８は負
荷回路１４である図３で説明したオープンパイプ５０に
接続される。
装置Ａの構成を示すブロック図、図２はそのスイッチン
グ回路７および共振回路８の電気回路図を含む高周波回
路６のブロック図である。この高周波加熱装置Ａは、交
流電圧調整回路２、変圧器３、整流回路４、フィルタ回
路４および高周波回路６を含み、さらに高周波回路６
は、スイッチング回路７、共振回路８、高周波電流検出
回路９、演算回路１０、直流電圧発生回路１１、加減算
器１２およびスイッチング制御回路１３を含む。交流電
圧調整回路２は交流電源１に接続され、共振回路８は負
荷回路１４である図３で説明したオープンパイプ５０に
接続される。
【００１４】溶接作業者が溶接しようとするオープンパ
イプ５０に応じた高周波電力ＷRFをたとえばダイアルに
より設定すると、交流電圧調整回路２は、それに応じて
内蔵するサイリスタの点弧位相角を調整し、交流電源１
から供給された商用周波数の交流電圧の実効値を調整す
る。交流電圧調整回路３２によって実効値を調整された
交流電圧は、変圧器３によって昇圧され、さらには整流
回路４によって直流高電圧に変換される。この直流高電
圧は幾分脈流を含んでいるため、次のコンデンサなどよ
りなるフィルタ回路５で平滑化され、高周波回路６に直
流電源電圧ＶCCとして与えられる。
イプ５０に応じた高周波電力ＷRFをたとえばダイアルに
より設定すると、交流電圧調整回路２は、それに応じて
内蔵するサイリスタの点弧位相角を調整し、交流電源１
から供給された商用周波数の交流電圧の実効値を調整す
る。交流電圧調整回路３２によって実効値を調整された
交流電圧は、変圧器３によって昇圧され、さらには整流
回路４によって直流高電圧に変換される。この直流高電
圧は幾分脈流を含んでいるため、次のコンデンサなどよ
りなるフィルタ回路５で平滑化され、高周波回路６に直
流電源電圧ＶCCとして与えられる。
【００１５】高周波回路６は、直流電源電圧ＶCCに応じ
た大きさの高周波電力ＷRFを発生して負荷回路１４であ
るオープンパイプ５０に供給する。詳しく説明すると直
流電源電圧ＶCCは、図２に示すように、スイッチング回
路７の入力端子７ａ，７ｂ間に印加される。スイッチン
グ回路７にあっては、ＮＰＮパワートランジスタ１５，
１７のエミッタが、それぞれノードＮ１，Ｎ２を介して
ＮＰＮパワートランジスタ１６，１８のコレクタに接続
されており、ＮＰＮパワートランジスタ１５，１７のコ
レクタは一方入力端子７ａに接続され、ＮＰＮパワート
ランジスタ１６，１８のエミッタは他方入力端子７ｂに
接続されている。また、ＮＰＮパワートランジスタ１
５，１６，１７，１８のベースはスイッチング制御回路
１３に接続されている。
た大きさの高周波電力ＷRFを発生して負荷回路１４であ
るオープンパイプ５０に供給する。詳しく説明すると直
流電源電圧ＶCCは、図２に示すように、スイッチング回
路７の入力端子７ａ，７ｂ間に印加される。スイッチン
グ回路７にあっては、ＮＰＮパワートランジスタ１５，
１７のエミッタが、それぞれノードＮ１，Ｎ２を介して
ＮＰＮパワートランジスタ１６，１８のコレクタに接続
されており、ＮＰＮパワートランジスタ１５，１７のコ
レクタは一方入力端子７ａに接続され、ＮＰＮパワート
ランジスタ１６，１８のエミッタは他方入力端子７ｂに
接続されている。また、ＮＰＮパワートランジスタ１
５，１６，１７，１８のベースはスイッチング制御回路
１３に接続されている。
【００１６】共振回路８は共振コンデンサ１９および共
振コイル２０が並列に接続されたものであり、スイッチ
ング回路７のノードＮ１，Ｎ２間に接続されている。共
振コイル２０には二次側コイル２１がリンクされてお
り、２つのコイル２０，２１はカレントトランスをなし
ている。二次側コイル２１はコンタクトチップ５６，５
６を介してオープンパイプ５０に接続される。
振コイル２０が並列に接続されたものであり、スイッチ
ング回路７のノードＮ１，Ｎ２間に接続されている。共
振コイル２０には二次側コイル２１がリンクされてお
り、２つのコイル２０，２１はカレントトランスをなし
ている。二次側コイル２１はコンタクトチップ５６，５
６を介してオープンパイプ５０に接続される。
【００１７】直流電圧発生回路１１は、共振回路８の共
振周波数ｆ0 に応じた所定の直流電圧ＶS を加減算器１
２を介してスイッチング制御回路１３に出力する。スイ
ッチング制御回路１３は、直流電圧ＶS に応じた周波数
ｆ＝ｆ0 でパワートランジスタ１５，１８；１６，１７
を交互にオンオフする。パワートランジスタ１５，１８
をオンし、パワートランジスタ１７，１８をオフする
と、図中矢印イで示すように、入力端子７ａ、パワート
ランジスタ１５、ノードＮ１、共振回路８、ノードＮ
２、パワートランジスタ１８、入力端子７ｂの経路で電
流が流れる。また、パワートランジスタ１７，１６をオ
ンし、パワートランジスタ１５，１８をオフすると、図
中矢印ロで示すように、入力端子７ａ、パワートランジ
スタ１７、ノードＮ２、共振回路８、ノードＮ１、パワ
ートランジスタ１６、入力端子７ｂの経路で電流が流れ
る。以上の動作を高速で繰り返すことで共振回路８内に
高周波電流ＩRFを発生させることができる。この高周波
電流ＩRFは、パワートランジスタ１５，１８；１６，１
７をオンオフする周波数ｆが共振回路８の共振周波数ｆ
0 に等しいときに最大となり、パワートランジスタ１
５，１８；１６，１７をオンオフする周波数ｆが共振周
波数ｆ0 から外れるほどに小さくなる。
振周波数ｆ0 に応じた所定の直流電圧ＶS を加減算器１
２を介してスイッチング制御回路１３に出力する。スイ
ッチング制御回路１３は、直流電圧ＶS に応じた周波数
ｆ＝ｆ0 でパワートランジスタ１５，１８；１６，１７
を交互にオンオフする。パワートランジスタ１５，１８
をオンし、パワートランジスタ１７，１８をオフする
と、図中矢印イで示すように、入力端子７ａ、パワート
ランジスタ１５、ノードＮ１、共振回路８、ノードＮ
２、パワートランジスタ１８、入力端子７ｂの経路で電
流が流れる。また、パワートランジスタ１７，１６をオ
ンし、パワートランジスタ１５，１８をオフすると、図
中矢印ロで示すように、入力端子７ａ、パワートランジ
スタ１７、ノードＮ２、共振回路８、ノードＮ１、パワ
ートランジスタ１６、入力端子７ｂの経路で電流が流れ
る。以上の動作を高速で繰り返すことで共振回路８内に
高周波電流ＩRFを発生させることができる。この高周波
電流ＩRFは、パワートランジスタ１５，１８；１６，１
７をオンオフする周波数ｆが共振回路８の共振周波数ｆ
0 に等しいときに最大となり、パワートランジスタ１
５，１８；１６，１７をオンオフする周波数ｆが共振周
波数ｆ0 から外れるほどに小さくなる。
【００１８】高周波電流検出回路９は、負荷回路１４に
おいて変動する溶接現象を検出するため、共振回路８に
おける高周波電流ＩRFを検出する。前述のように、電縫
溶接における溶接点５３は、溶接点方向に周期的に変動
しており、この現象によって溶接電流パスが変化し、イ
ンピーダンスが増減するため高周波電流ＩRFも同様に変
化する。本来は負荷回路１４において高周波電流ＩRFを
検出するのが望ましいが、計測の困難性から本実施例で
は共振回路８内の高周波電流ＩRFを計測することとし
た。
おいて変動する溶接現象を検出するため、共振回路８に
おける高周波電流ＩRFを検出する。前述のように、電縫
溶接における溶接点５３は、溶接点方向に周期的に変動
しており、この現象によって溶接電流パスが変化し、イ
ンピーダンスが増減するため高周波電流ＩRFも同様に変
化する。本来は負荷回路１４において高周波電流ＩRFを
検出するのが望ましいが、計測の困難性から本実施例で
は共振回路８内の高周波電流ＩRFを計測することとし
た。
【００１９】演算回路１０は、高周波電流検出回路９で
検出された高周波電流ＩRFの変動分ΔＩRFを検出し、そ
の変動分ΔＩRFに基づいてオープンパイプ５０に与えて
いる高周波電力ＷRFの過不足を検知し、高周波電力ＷRF
の過不足を補正するのに必要な直流電圧ΔＶS を加減算
器１２に出力する。加減算器１２は、直流電圧発生回路
１１から入力された直流電圧ＶS と、演算回路１０から
入力された直流電圧ΔＶS とを加減算してスイッチング
制御回路１３に出力する。スイッチング制御回路１３
は、補正された直流電圧ＶS ＋ΔＶS に応じた周波数ｆ
＝ｆ0 ＋Δｆ0 でパワートランジスタ１５，１８；１
７，１６をオンオフさせ、共振回路８内に高周波電流Ｉ
RFを発生させる。したがって、高周波電力ＷRFは適値に
補正される。
検出された高周波電流ＩRFの変動分ΔＩRFを検出し、そ
の変動分ΔＩRFに基づいてオープンパイプ５０に与えて
いる高周波電力ＷRFの過不足を検知し、高周波電力ＷRF
の過不足を補正するのに必要な直流電圧ΔＶS を加減算
器１２に出力する。加減算器１２は、直流電圧発生回路
１１から入力された直流電圧ＶS と、演算回路１０から
入力された直流電圧ΔＶS とを加減算してスイッチング
制御回路１３に出力する。スイッチング制御回路１３
は、補正された直流電圧ＶS ＋ΔＶS に応じた周波数ｆ
＝ｆ0 ＋Δｆ0 でパワートランジスタ１５，１８；１
７，１６をオンオフさせ、共振回路８内に高周波電流Ｉ
RFを発生させる。したがって、高周波電力ＷRFは適値に
補正される。
【００２０】表１は種々の条件下（外径、肉厚、製管速
度）で製管を行なった場合の溶接欠陥発生率、スパッタ
発生による表面疵発生率および同原因によるミル停機回
数を、本実施例の高周波加熱装置Ａを使用した場合と従
来の高周波加熱装置Ｃを使用した場合とで比較したもの
である。表１では、従来の高周波加熱装置Ｃを使用した
場合の溶接欠陥発生率などを１とし、本実施例の高周波
加熱装置Ａを使用した場合のそれを１に対する比率で示
している。
度）で製管を行なった場合の溶接欠陥発生率、スパッタ
発生による表面疵発生率および同原因によるミル停機回
数を、本実施例の高周波加熱装置Ａを使用した場合と従
来の高周波加熱装置Ｃを使用した場合とで比較したもの
である。表１では、従来の高周波加熱装置Ｃを使用した
場合の溶接欠陥発生率などを１とし、本実施例の高周波
加熱装置Ａを使用した場合のそれを１に対する比率で示
している。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１に示すように、本実施例の高周波加熱
装置Ａを使用すれば、溶接欠陥発生率などを従来の２割
ないし４割程度に減少させられることがわかった。
装置Ａを使用すれば、溶接欠陥発生率などを従来の２割
ないし４割程度に減少させられることがわかった。
【００２３】このように本実施例の高周波加熱装置Ａを
使用すれば、溶接現象が安定化して溶接欠陥が減少する
だけでなく、スパッタ発生も抑制され、スパッタ押し込
みによる表面品質の悪化や内面ビード切削治具への堆積
によるミル停機などの生産性悪化が防止される。
使用すれば、溶接現象が安定化して溶接欠陥が減少する
だけでなく、スパッタ発生も抑制され、スパッタ押し込
みによる表面品質の悪化や内面ビード切削治具への堆積
によるミル停機などの生産性悪化が防止される。
【００２４】なお、この実施例では、スイッチング回路
７におけるスイッチング用の半導体素子としてＮＰＮパ
ワートランジスタを用いたが、これに限るものではな
く、ＰＮＰパワートランジスタを用いてもよいし、、Ｍ
ＯＳパワートランジスタを用いてもよい。
７におけるスイッチング用の半導体素子としてＮＰＮパ
ワートランジスタを用いたが、これに限るものではな
く、ＰＮＰパワートランジスタを用いてもよいし、、Ｍ
ＯＳパワートランジスタを用いてもよい。
【００２５】また、負荷回路１４において変動する溶接
現象を検出するために共振回路８の高周波電流ＩRFを検
出したが、これに限るものではなく、高周波電圧や周波
数や位相差などを検出してもよい。また、１つに限らず
複数を検出してもよい。
現象を検出するために共振回路８の高周波電流ＩRFを検
出したが、これに限るものではなく、高周波電圧や周波
数や位相差などを検出してもよい。また、１つに限らず
複数を検出してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、ス
イッチング手段のスイッチング周波数を制御することに
より高周波電力を制御するので、商用周波数の交流電圧
の実効値をサイリスタで制御することにより高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。また、溶接現象の高速制御が可能となって溶接現象
が安定化し、溶接欠陥の発生率が激減することは無論、
入熱管理も容易となって溶接作業者の負荷が軽減され
る。また、スパッタ発生をも抑制可能となるため、スパ
ッタ押込みによる表面品質の悪化や、内面ビード切削治
具への堆積による停機がなくなるなど、優れた効果を奏
する。
イッチング手段のスイッチング周波数を制御することに
より高周波電力を制御するので、商用周波数の交流電圧
の実効値をサイリスタで制御することにより高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。また、溶接現象の高速制御が可能となって溶接現象
が安定化し、溶接欠陥の発生率が激減することは無論、
入熱管理も容易となって溶接作業者の負荷が軽減され
る。また、スパッタ発生をも抑制可能となるため、スパ
ッタ押込みによる表面品質の悪化や、内面ビード切削治
具への堆積による停機がなくなるなど、優れた効果を奏
する。
【図１】この発明の一実施例による高周波加熱装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】図１で示した高周波加熱装置におけるスイッチ
ング回路および共振回路の電気回路図を含む高周波回路
のブロック図である。
ング回路および共振回路の電気回路図を含む高周波回路
のブロック図である。
【図３】高周波加熱装置が使用される高周波電縫溶接法
を示す一部破断した正面図である。
を示す一部破断した正面図である。
【図４】従来の高周波加熱装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図５】図４に示した高周波加熱装置の高周波回路の電
気回路図である。
気回路図である。
Ａ 高周波加熱装置 ７ スイッチング回路 ８ 共振回路 ９ 高周波電流検出回路 １０ 演算回路 １１ 直流電圧発生回路 １２ 加減算器 １３ スイッチング制御回路 ５０ オープンパイプ ５１，５２ 溶接端面 ５３ 溶接点 ５４ 金属管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 13/00 B21C 37/08 B23K 13/08 H02M 7/48 H05B 6/10
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の共振周波数を有する共振手段と、 前記共振周波数に応じた所定の直流電圧を発生する直流
電圧発生手段と、 前記直流電圧に応じた周波数で直流電源電圧をスイッチ
ングし、前記共振手段に印加して高周波電力を発生させ
るスイッチング手段と、 前記高周波電力の周期的変動分を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に応じて前記直流電圧を増減さ
せる直流電圧増減手段とを含むことを特徴とする、高周
波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18787093A JP3320509B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18787093A JP3320509B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740062A JPH0740062A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3320509B2 true JP3320509B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=16213662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18787093A Expired - Fee Related JP3320509B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3320509B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002165438A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Meidensha Corp | 電縫管溶接用高周波電源 |
| JP4935703B2 (ja) * | 2007-02-27 | 2012-05-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶接部の靭性が良好な電縫鋼管の製造方法 |
| KR101943791B1 (ko) * | 2018-01-26 | 2019-01-29 | 오민수 | 스키드 로더용 연삭장치 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP18787093A patent/JP3320509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0740062A (ja) | 1995-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4614856A (en) | Hot-wire TIG welding apparatus | |
| EP0868959A1 (en) | Pulse arc welding apparatus | |
| JPS60158984A (ja) | ア−ク溶接方法 | |
| JP3320509B2 (ja) | 高周波加熱装置 | |
| CN1036508C (zh) | 熔化极直流电弧焊机 | |
| US5889262A (en) | System for and method of automatically controlling amount of input heat in high-frequency electric resistance welding machine | |
| JPH0139873B2 (ja) | ||
| FI98711C (fi) | Menetelmä ja kytkentäjärjestely hitsausvirran tai hitsaustehon säätämiseksi hitsausnopeudesta riippuen | |
| JPH0699287A (ja) | 高周波溶接装置の溶接電力制御方法 | |
| KR880002007B1 (ko) | 펄스 직류 아아크 용접방법 | |
| JPS603906B2 (ja) | フラツシユバツト溶接法及び装置 | |
| JPH0938772A (ja) | 交流セルフシールドアーク溶接方法 | |
| US3524041A (en) | Electric arc process and apparatus | |
| JP3328378B2 (ja) | 高周波加熱装置 | |
| JP3163037B2 (ja) | 高周波電気抵抗溶接装置の自動入熱量制御システム及び制御方法 | |
| JP2732154B2 (ja) | インバータ式抵抗溶接制御方法 | |
| JP2711138B2 (ja) | 交流ティグ溶接方法および装置 | |
| JP2854613B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接における交流アーク溶接方法およびその装置 | |
| JPH01299771A (ja) | プラズマアーク切断機およびその制御方法 | |
| US2769887A (en) | High speed induction welding | |
| KR100225256B1 (ko) | 고주파 전기 저항 용접 장치의 자동 입열량 제어 장치 및 제어 방법 | |
| JP2024069804A (ja) | パルスアーク溶接の溶接品質判定方法 | |
| JPS62252677A (ja) | 交流矩形波プラズマア−ク溶接方法 | |
| JPH0241394B2 (ja) | ||
| JP2711137B2 (ja) | 交流ティグ溶接装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020604 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |