JPH01130887A - 高周波溶接装置の溶接電力測定方法 - Google Patents

高周波溶接装置の溶接電力測定方法

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JPH01130887A
JPH01130887A JP28764687A JP28764687A JPH01130887A JP H01130887 A JPH01130887 A JP H01130887A JP 28764687 A JP28764687 A JP 28764687A JP 28764687 A JP28764687 A JP 28764687A JP H01130887 A JPH01130887 A JP H01130887A
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JP
Japan
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current
plate
voltage
welding
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JP28764687A
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Eiji Yoshikawa
吉川 英二
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波誘導溶接における溶接装置の溶接部に与
える溶接電力の測定方法に関するものである。
〔発明の背景〕
電縫管の製造工程においては、シームの溶接をなすべく
高周波溶接が最も多く採用される。また高周波焼入れに
おいても高周波電力が使用されている。そのような目的
に使用する高周波加熱装置はその周波数が20kHz以
上となっており、そのような高周波の溶接電力を直接且
つ高精度に計測する方法がない。それ故、被加熱物の温
度上昇又は高周波加熱装置の入力により溶接電力を間接
的に推測している。
しかし乍ら、高周波溶接により製造する電縫管の品質を
、向上させるには、溶接電力即ち加熱電力を高精度に迅
速に制御する必要があって、溶接電力のより高精度の計
測方法が検討されている。
〔従来技術〕
電縫管の製造は連続送給される金属板を所定径寸法に曲
成して端縁を互いに対向させたオープンパイプを形成し
、高周波誘導コイル内に挿通させるとともに、スクイズ
ロールにて側圧を加えて端縁同士を高周波溶着する。と
ころで、この高周波を発振させる発振管に真空管を用い
て高周波誘導溶接を行う場合には、作業者は発振管の陽
極直流電圧、陽極直流電流を指標とするとともに、溶接
大仏、ビード形状を見て被溶接材の材質、寸法等に適合
した入熱量を得るよう制御している。
またこのような入熱量又は溶接条件の制御方法とは別に
、高周波溶接装置の出力電力の計測を、出力電圧の実効
値、出力電流の実効値及び出力電圧と出力電流の位相差
とを測定して行う方法(特開昭59−24585号)が
提案されており、また高周波発振器出力側と溶接部間の
進行波電力と反射波電力との差を測定して溶接電力を求
める方法(特開昭52−44752号)が提案されてい
る。
更には、高周波電圧と高周波電流とを時系列的に計測し
て記憶して、演算装置により演算して溶接電力を求める
方法も提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した如く作業者が入熱量又は溶接条件設定のための
指標としている発振管の陽極直流電圧、陽極直流電流は
、溶接装置の入力であるから、溶接装置の効率が変化し
た場合には溶接装置の出力が変化して溶接条件が一定し
ないことになる。また発振管に真空管を使用しているこ
の種の溶接装置では効率が低く、例えば発振管効率が6
0〜80%であり、総合効率は50%程度である。そし
て、この効率は電縫管製造ラインに設けている加熱コイ
ルとスクイズロールとの距離、帯鋼の突き合わせ角度、
被加熱材の肉厚、外径の大小等の負荷状態によって大き
く変化する。これを補うのが作業者の熟練及び勘による
調節であるが安定した溶接が行えないという問題がある
一方、前記特開昭59−24585号公報により提案さ
れている方法においては、出力電圧及びこれと出力電流
の位相差を正確に測定することが難しい。
即ち出力電圧が高電圧であり、正確な瞬時値の計測が甚
だ難しく、また溶接電力が50kHz〜1000kH2
の高周波であるため出力電圧と出力電流との位相差の計
測は、ナノ秒オーダの極短い周期の計測が必要であるた
めであり、より正確な計測が困難である。これは特開昭
52−44752号公報のものについても同様である。
また、高周波電圧と高周波電流とを時系列的に計測して
記憶し、演算装置により演算して溶接電力を求める方法
は、サンプリング演算であり、リアルタイムな計測がで
きないという問題がある。
本発明は高周波溶接装置の溶接電力をリアルタイムで高
精度に計測する方法を提案することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1発明に係る高周波溶接装置の溶接電力測定方法は、
発振管のプレート高周波電圧及びプレート高周波電流を
計測し、少なくともその一方の直流成分及び高調波成分
を除去した後、除去して得たプレート高周波電圧とプレ
ート高周波電流とを乗算して溶接電力を求める。
第2発明に係る高周波溶接装置の溶接電力測定方法は、
発振管を結合コンデンサを介して接続した共振回路の高
周波電圧又は真空管のプレート高周波電圧及び結合コン
デンサの高周波電流あるいは共振回路の高周波電圧及び
プレート高周波電流を計測して、少なくともその一方の
直流成分及び高調波成分を除去した後、除去して得た共
振回路の高周波電圧又はプレート高周波電圧と結合コン
デンサの高周波電流あるいは共振回路の高周波電圧とプ
レート高周波電流とを乗算して溶接電力を求める。
〔作用〕
発振管のプレート高周波電圧及びプレート高周波電流(
共振回路の高周波電圧又はプレート高周波電圧及び結合
コンデンサの高周波電流あるいは共振回路の高周波電圧
及びプレート高周波電流)を計測する。プレート高周波
電圧及びプレート高周波電流(共振回路の高周波電圧又
はプレート高周波電圧及び結合コンデンサの高周波電流
あるいは共振回路の高周波電圧及びプレート高周波電流
)の少なくとも一方の直流成分及び高調波成分を除去す
る。除去した後のプレート高周波電圧とプレート高周波
電流(共振回路の高周波電圧又はプレート高周波電圧と
結合コンデンサの高周波電流あるいは共振回路の高周波
電圧とプレート高周波電流)とを乗算して溶接電力を得
る。これにより高周波の溶接電力がリアルタイムで得ら
れる。
〔実施例〕
まず、本発明の溶接電力測定方法を実施するための溶接
装置を図面によって詳述する。第1図は発振管に真空管
を使用した高周波溶接装置の概略図である。
第1図において、発振管1はC級増幅動作を行う真空管
であって、10〜15kV程度の直流高電圧からなるプ
レート直流電圧EPを発振管lのプレートPに与えてい
る。
また発振管1のプレートPとカソードにとの間には、結
合コンデンサ(ブロッキングコンデンサ)6を介して、
共振コイルしに共振コンデンサC1と02との直列回路
が並列接続された共振回路(タンク回路)2が接続され
ていて、前記共振コンデンサC2と並列にコンデンサ3
.4を直列接続してなる分圧回路が接続されている。コ
ンデンサ3.4の接続中間点を発振管1のグリッドGに
接続していて、共振回路2から分圧コンデンサ3゜4に
よって帰還される信号をグリッドGに与えている。また
グリッドGはグリッド抵抗5によりバイアス電圧が与え
られている。これにより発振管1はグリッド交流電圧に
同期するスイッチング動作、つまり負荷を含めた共振回
路2の共振周波数によって回路が発振し、通常は50〜
1000kHzの周波数として共振回路2に高周波エネ
ルギーを供給する。
そして、溶接電力Pwは発振管lのカソードに回路に設
けた変流器CTで得られるプレート高周波電流ipと、
発振管1に加わるプレート高周波基本波電圧6P11と
の積で(1)式の如くなる。
Pw = ip  −ep*= 1pi−ep*  ・
=(1)但し、iPRはプレート高周波基本波電流、e
rRはプレート高周波基本波電圧である。
前記共振回路2の共振コイルしには1ターンの2次コイ
ルLaがリンク結合されていて、その両端は図示しない
前述した高周波誘導コイルに接続されており、共振回路
2の高周波電力エネルギーが溶接電力Pwとして図示し
ない溶接部に与えられるようになっている。
7は変流器CTによりプレート高周波電流i、を計測す
る高周波電流計測装置であり、8は共振コンデンサC3
の両端からプレート高周波電圧e。
を計測する高周波電圧計測装置である。高周波電流計測
装置7が計測したプレート高周波電流tpは基本波成分
のみを通すバンドパスフィルタ9に与えられている。1
0はプレート高周波電流1.とプレート高周波電圧ep
との積を求める乗算器である。11は乗算器IOで演算
した高周波電力の平均値を求める平均値演算回路である
前記バンドパスフィルタ9は、第2図に横軸を周波数と
し、縦軸を共振回路2の電流17として示した曲線Xの
如きフィルタ特性を有し、共振回路2の共振周波数fに
略等しい周波数f−Δfからf十Δfの周波数範囲の高
周波電流が通過するようになっている。即ち、その周波
数域は共振回路2のQ(選択度Q=f/2Δf)に略等
しいものとなっている。
次にこの高周波溶接装置における溶接電力の測定方法を
第1図及び第2図により説明する。高周波発振している
発振管1のプレート高周波電圧e。
が高周波電圧計測装置8により測定される。また発振管
1のプレート高周波電流i、が高周波電流計測装置7に
より測定される。測定されたプレート高周波電流ipが
バンドパスフィルタ9を通過すると、バンドパスフィル
タ9の前述したフィルタ特性により共振周波数成分のみ
のプレート高周波基本波電流i□が得られる。このプレ
ート高周波基本波電流iP、Iと測定されたプレート高
周波電圧e、とが乗算器10により乗算されて共振周波
数成分のみの電力値を演算する。このプレート高周波基
本波電流iPRは、共振周波数成分のみの電流値(共振
回路の電流と等価)であるのでプレート高周波電圧e、
との積は共振周波数成分のみの電力値となる。そして算
出した電力値の平均値を平均値演算器11で演算して溶
接電力P1が求まる。
このようにしてバンドパスフィルタ9で模a的に共振状
態のテレート高周波基本波電流を求めた後に、それとプ
レート高周波電圧とを乗算することで、複雑な演算処理
を行わずに溶接電力が求められる。したがって、測定の
時間遅れなくリアルタイムで、しかも簡単な測定回路に
より高精度に溶接電力が得られる。
なお、プレート高周波電圧をバンドパスフィルタ9に与
えてプレート高周波基本波電圧6PIIを得ても同様に
して溶接電力を求め得る。更には、プレート高周波電圧
及びプレート高周波電流の夫々についてプレート高周波
基本波電圧、電流を得てもよい。
本実施例では発振管1のプレート高周波電圧e。
とプレート高周波基本波電流triとを乗算して溶接電
力P。を求めたが、共振回路2の高周波電圧e7と、結
合コンデンサの高周波電流18の基本波との乗算、又は
プレート高周波電圧e、と結合コンデンサの高周波電流
i1の基本波との乗算、あるいは共振回路2の高周波電
圧e7とプレート高周波電流ipの基本波との乗算のい
ずれかによっても前記同様に溶接電力P、、を求め得る
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば、高速度で変化する
溶接電力を、リアルタイムで高精度に求めることができ
る。したがって、高品質の高周波溶接をなし得る優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る溶接電力測定方法を実施するため
の高周波溶接装置の概略回路図、第2図はバンドパスフ
ィルタのフィルタ特性を示す曲線図である。 l・・・発振管 2・・・共振回路 7・・・高周波電
流計測装置 8・・・高周波電圧計測装置 9・・・バ
ンドパスフィルタ 10・・・乗算器 11・・・平均
値演算器P、1・・・溶接電力 e、・・・プレート高
周波電圧i、・・・プレート高周波電流 特 許 出願人  住友金属工業株式会社代理人 弁理
士  河  野  登  夫’4.1   口 第 2  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発振管に真空管を使用して高周波を発振させること
    により高周波溶接を行う溶接装置の溶接電力測定方法に
    おいて、 前記発振管のプレート高周波電圧とプレー ト高周波電流とを計測して、少なくともその一方の直流
    成分及び高調波成分を除去した後、除去して得たプレー
    ト高周波電圧とプレート高周波電流とを乗算して溶接電
    力を求めることを特徴とする高周波溶接装置の溶接電力
    測定方法。 2、発振管に真空管を使用して、前記発振管を結合コン
    デンサを介して共振回路と接続し、高周波を発振させる
    ことにより高周波溶接を行う溶接装置の溶接電力測定方
    法において、前記共振回路の電圧又は真空管のプレート 高周波電圧及び結合コンデンサの電流、あるいは共振回
    路の高周波電圧及び真空管のプレート高周波電流を計測
    して、少なくともその一方の直流成分及び高調波成分を
    除去した後、除去して得た共振回路の電圧又はプレート
    高周波電圧と結合コンデンサの高周波電流、あるいは共
    振回路の高周波電圧とプレート高周波電流とを乗算して
    溶接電力を求めることを特徴とする高周波溶接装置の溶
    接電力測定方法。
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