JPH04231181A - 高周波溶接入熱自動制御装置 - Google Patents

高周波溶接入熱自動制御装置

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JPH04231181A
JPH04231181A JP41550990A JP41550990A JPH04231181A JP H04231181 A JPH04231181 A JP H04231181A JP 41550990 A JP41550990 A JP 41550990A JP 41550990 A JP41550990 A JP 41550990A JP H04231181 A JPH04231181 A JP H04231181A
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JP
Japan
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welding
heat input
spl
frequency
splmax
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP41550990A
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English (en)
Inventor
Shigehisa Miyata
宮田 重久
Shizuyoshi Sannomiya
三宮 静悦
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、 電縫管の高品質溶接
のための高周波溶接入熱自動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板を管状に曲げ、その突合せ部を高周
波溶接する電縫管製造工程では、高品質溶接のため入熱
を最適に制御する必要があり、そのための手段として溶
接電源周波数変動を監視し、それが最適になるように入
熱制御することが行なわれている。即ち、電縫管の溶接
中の部分は所謂V字溝になり、そのV字溝先端が溶接点
になり、スクイズロールで両側から加圧し適正なアプセ
ット量になるように溶接する。 又、溶接部分の変動は
入熱レベルが低い場合は溶接点の変動は殆んどないが、
入熱レベルが高いと溶接点位置はある振幅および周期で
変動する。そこで溶接点の位置変動の小さいものを第1
種溶接現象と、位置変動の振幅及び周期が中位のものを
第2種溶接現象と、それが大きく荒々しいものを第3種
溶接現象と呼ぶことができ、そして現在どの状態にある
かを検知し、溶接条件を調節して望ましい溶接現象が維
持されるようにすれば良好な品質が得られる。溶接点が
変動すると、溶接電源を構成する高周波発信回路の負荷
が変動するため、出力発信周波数,出力電圧と同電流の
位相差,および出力電力が変動し、従ってこれらのいず
れかを検出することにより溶接点変動を検出し、溶接現
象が第1種〜第3種のいずれかを知ることができる。通
常の電縫管溶接では電源周波数(又は周期)変動を検出
し、第2種溶接現象が実現されるように入熱制御すると
適切な溶接が行なえる。
【0003】このような制御を行なう従来回路を図6に
示す。先ず、溶接電源の発信周波数fはF/V変換回路
20によりfの変動分fA に変換し、かつ、fA の
ピークピークホールド回路9を通してfの変動巾である
Δf信号を1秒未満で連続更新しながらΔf信号をつく
り出す。一方Δfの制御基準となる目標値(ΔfR)を
つくり出す回路30で、先ずfA の信号をパルス化回
路31によってfpとして、そのfpの単位時間当りの
変動数を求めるためにfpのF/V変動器32を通して
SPL(Set  point  Level)の信号
をつくり出す。このSPL信号が欠陥と相関があり、最
適品質に相当するSPLのピーク値を得るためSPLピ
ーク値ホールド回路33とコンパレータ34によってS
PLmaxの瞬間をみつけその瞬間のΔfの信号をホー
ルド回路35にホールドしてそれをΔfの制御基準とな
る。ΔfR信号としてその基準値ΔfR を目標として
ΔfRとΔfの偏差値ΔPによって高周波溶接電源装置
11で自動補正制御をさせている。
【0004】溶接電源11の出力電力Kwに対するΔf
,SPLの変化を図3に示す。ΔfはKWの増大で増加
し、やがてピークを辿って減少に転じるが、その増加率
が大の点 、つまりSPLがピークをつける点は、ほぼ
第2種溶接現象状態に対応する。目標値出力回路30は
、この事実を利用しているものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般的な電縫管溶接で
は、Vスロート角(又はV角)2.5°前後でアプセッ
ト量の少ない溶接条件でSPLmax点すなわち第2種
溶接現象で入熱制御し、最適な溶接が行われている。今
日のように、管種や外径、肉厚により、溶接条件をV角
3°以上に広げ、アプセット量を増加させて操業した場
合は図4(a)(b)の品質指標の欠陥破面率データと
、SPL値が示すように、入熱を第1SPLmax点よ
り多く加えた方が(15%前後)品質がよい事がわかっ
た。これはV角の小さい時より押付力の増加により溶融
部の挙動が変化して、始めのSPLmax点を通過し、
かつ、第3種を過ぎてから再びSPLmax(小さくて
非常に判別しずらい)があることがわかり、これを第2
のSPLmax点とし、第2′種とした。なお、図5に
SPLとΔfの相関を示し、その傾きとバラツキの関係
を示す。従来の目標値出力回路30のままではSPLm
axのΔfを判定してΔfR をつくっているので第2
′種判別は、困難で、制御ができない欠点があった。 本発明は、かかる点を改善し、溶接条件を基準として第
2種判断部に、第2′種判断部を加えて溶接条件毎によ
る目標値の自動設定を、可能にするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波溶接入熱
自動制御装置は、被溶接鋼管を高周波溶接する高周波溶
接電源の出力周波数の微少変動をF/V変換して得られ
たfA 信号を使ってそのfA 信号の変動巾Δfとf
A信号の変動関数からSPL信号を得て、SPLmax
点におけるΔf値をΔfの基準値ΔfR1としていた今
迄の第2種基準判定部に、以下の追加を行うことによっ
て問題点を解決する。第2′種判定条件となる外径、肉
厚、V角、アプセット量によって決まる係数テーブルを
K1〜K9迄つくり、SPLmax時のΔfの値を基準
としてK1〜K9を使って ■ΔfとSPLが限定範囲内で ■Δf対SPLの相関の傾きとそのバラツキが限定範囲
内で ■電力がSPLmax時の限定範囲内 以上の条件の成立した時に、EpIpの基準値EpIp
Rを求めて、制御基準となる目標値EpIpRに等しく
なるように、高周波溶接電源の出力電力を偏差ΔPだけ
補正する制御回路を備えることと同時に、オンライン中
の上下限ハズレに対し、異常警報の出力と、モニターを
取付けて目視監視も行い、最適品質の製造を可能とした
ものである。即ち、本発明は、今迄の第2種のものに加
えて広V角操業となる第2′種溶接と、製品の相方に対
応した高周波溶接入熱制御装置である。
【0007】
【実施例】図1に本発明の一実施例の構成を示す。図1
は図6に第2′種溶接現象の時の目標値(EpIpR)
、検出部40を追加したものでSPL−Δf信号入力回
路41と、操業条件データ入力伝送回路42、第2′種
判定演算回路43、適正第2′種条件成立時の、基準と
なるEpIpRのホールド回路44、電力補正信号切替
回路45、異常警報出力回路46、モニター47からな
る。なお、51はV角測定器で52はその手動時の設定
器、53は切替器である。先ず、 溶接電源からの周波
数信号fからでF/V変換20してfA 信号をつくり
、それを、9でピークピークホールドしてつくり出した
周波数変動巾信号Δfと、fA の変動信号をパルス化
31してfpをつくり、fpをF/V変換器32を通し
て得られたSPL(Set  Point  Leve
l)信号の二つを利用して以下の処理を行う。この二つ
の信号の相関は、図4(a)(b)に示すように広V角
、高アプセット状態で入熱を段階的に上昇すると、品質
指標である欠陥破面率の最も低い点(品質が最良)が第
1のSPLmaxの所でなく、更に入熱の多い第2のS
PLmax点(判別が非常に困難)であった。このため
この点を第2′種とし、この点を判定し基準となるEp
IpRをつくり出す回路が第2′種溶接現象目標値検出
部40である。
【0008】図1のΔf−SPL信号入力回路で取込ま
れたΔfとSPLの二つの信号は第2′種判定演算回路
43に入り伝送回路42から得られた溶接条件によって
作られた係数テーブルK1〜K9を使って(K1〜K9
の数値は、外径339.7mm、肉厚9.65mm、V
角4.5度、アプセット量8mmの時の、一例を示す。 )■SPLmax時のΔfの値ΔfxとSPLmを得て
Δfの範囲が(K1〜K2)×−Δfxで(K1=1.
2、K2=1.5) SPLが範囲が(K3〜K4)×SPLmであること(
K3=0.1、K4=0.5)・・・(図4a,b参照
)■単位時間(約1秒)毎にn個(約100個)の移動
データを使ってSPLとΔfの相関式SPL=A×Δf
+BからAとBを最小二乗方で   A=nΣ(Δf×SPL)−ΣΔf×ΣSPL/n
ΣΔf2−(ΣΔf)2  B=ΣSPL/n−A×Σ
Δf/n  と求め、かつ
【数1】 を計算し、SPLのバラツキδはO〜K5=0.08で
Δfに対するSPLの傾きAはK6=−0.03〜K7
=0.03の範囲とする。・・・・(図5参照)■電力
がSPLmax時に対し、K8〜K9の範囲(K8=1
.05、K9=1.15)・・・(図4a,b参照) 以上の条件が成立した時にある時間平均化して第2′種
領域と判断し、適正なEpIpR信号を出力する適正E
pIpホールド回路44は、前記信号が発生した事によ
り適正EpIp値をホールドしておき、EpIpの制御
の基準となるEpIpR信号を連続的に出力する。次に
電力補正信号切替回路45はΔfの偏差値ΔP1とEp
Ipの偏差値ΔP2をV角によって自動選択し、電力補
正信号ΔPとして出力するものであり、V角は自動計測
51と手動設定52を切替えて使用可としている。一方
監視機能としてオンライン中に上下限ハズレに対し異常
警報の出力回路46と現状のΔfとSPLの運転状態の
モニター47を設け品質管理を厳重にしている。又、溶
接起動時のEpIpRの決定は、溶接電源11の出力電
力(又は入熱)KWを主制御系(図示していない)で溶
接条件と比較して漸増させながら行い、 取込後に以後
の取込み動作を禁止しEpIpRを基準とする制御に移
行する。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
接時の外径、肉厚及びV角、アプセット量等の条件によ
って異なる最適入熱量、特に広V角、高アプセット、高
入熱における第2′種溶接現象の操業を可能とし溶接品
質精度向上に寄与し、経済的である。
【0010】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図。
【図2】第1種〜第3種溶接現象の説明図。
【図3】電力(又は入熱)KW対fの変動から検出した
fAの周波数変動幅Δf及び、fA の変動周波数SP
Lの関係を示すグラフ。
【図4】(a)は入熱KWとfの変動から検出したfA
の周波数変動巾ΔfとfAの単位時間の変動数SPLの
関係を示し、(b)は溶接品質評価テスト結果の一例で
入熱KWと欠陥破面率(%)の関係を示す。
【図5】SPLとΔfの相関と傾斜とバラツキの関係を
示す。
【図6】従来の制御回路例を示すブロック図である。
【符号の説明】
12  被溶接鋼管(パイプ) 13  スクイズロール 30  目標値出力回路 40  検出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  被溶接鋼管を高周波溶接する高周波溶
    接電源の出力周波数の微少変動をF/V変換して得たf
    A 信号の変動巾ΔfとfA 信号の単位時間の変動数
    SPLの信号をつくり、かつ溶接条件で決まるK1〜K
    9のテーブルに従い ■SPLmax時のΔρの値をSPLmとΔρxとして
    Δfx×K1 < Δf < Δfx×K2     
         SPLm×K3<SPL<SPLm×K4■
    単位時間毎に、 n個n移動データを使って、SPLと
    Δfの相関式SPL=A・Δf+Bから、AとBを最小
    二乗法で求め、かつ、標準偏差δを計算し、バラツキδ
    <K5で傾きAは、K6<A<K7 ■EpIpのSpLmax 時の電力をEpIpmとし
    てK8×EpIpm<EpIp<K9×EpIpmの範
    囲となる条件でEpIpの基準値EpIpRをつくり出
    しEpIpが目標とする基準値EpIpRに等しくなる
    ように高周波電源の出力電力を制御する回路を備えるこ
    とを特徴とする高周波溶接入熱自動制御装置
JP41550990A 1990-12-28 1990-12-28 高周波溶接入熱自動制御装置 Withdrawn JPH04231181A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013157422A1 (ja) 2012-04-18 2013-10-24 新日鐵住金株式会社 電縫溶接操業管理装置、電縫溶接操業管理方法、及びコンピュータプログラム
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