JPH0436983A - 電縫管の溶接入熱制御装置 - Google Patents

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】 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。

Ｂ１発明の概要 この発明は電縫管製造ラインにおける電縫管の溶接入熱
制御装置において、 溶接温度の一定の制御を行うファジィ推論部を設けると
ともに、管素材送り速度とその設定値との偏差分および
前記推論部の推論結果とをファジィ推論して入熱量とし
て出力するようにしたことにより、 非線形部分も含めた広い範囲のフィードバック制御を可
能とし、かつ滑らかな入熱制御を可能としたものである
。

Ｃ１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。

第６図は誘導式高周波電縫管製造ラインを示すもので、
ｌ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、互いに突き合わされるエツ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。

−旧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。

（１）オペＩノータが溶接部の温度（大仏）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１１ｔ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。

（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。

しか１２、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）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。

（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。

（Ｃ）これらの要因により、入熱の過不足が生じ、その
ためベネトレータ（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。

１）１発明が解決しようとする課題 上述した（２Ｌ）〜（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
が考えられ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ｆｆ１Ｐ。、■）１は送
り速度をパラメータとしたとき、 ｐｏ＝ａｖ＋ｂ　　　・−（１） Ｐ＋＝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。

Ｐ＝Ｐｏ＋Ｐ＋＝ａｖ＋ｂ＋（ｅ／ｃｖ＋ｄ）＋ｆ・・
（３） 但し、λ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ　＋パラメータＶ：送り
速度 １−記のように速度を主要系とした制御はフィードフォ
ワード方式が用いられるが、溶接温度を主要系とした制
御にはフィードバック方式が用いられる。このフィード
バック制御方式は通常線形制御であるＰＩＤ制御が使用
されている。このＰＩＤ制御は有効範囲（溶接目標温度
との偏差）が狭くて制御開始および停止タイミングの決
定がむずかしく、また速度変動時の未制御の対応がむず
かしいため、広い温度偏差範囲のフィードバック制御が
不可能であった。

この発明は−１−記の事情に鑑ｎてなされたもので、線
形部分、非線形部分も含めた広い範囲でのフィードバッ
ク制御を可能とするとともに円滑な入熱制御を可能とし
た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。

Ｅ９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において、管素材の現
在の溶接温度と溶接目標温度設定値との偏差を検出する
第１偏差検出部と、管素材の送り速度と基準送り速度設
定値との偏差を検出する第２偏差検出部と、第１．第２
偏差検出部の偏差出力が入力され、第１偏差検出出力を
ファジィ推論して溶接温度の一定制御を行う推論結果を
得るとともに、この推論結果と第２偏差検出出力とをフ
ァジィ推論して入熱量の制御を行うフィードバック制御
部とを備えたものである。

Ｆ　作用 管素材の現在の温度と設定値との偏差分をファジィ推論
して溶接温度が一定制御となるように推論する。一方、
管素材の送り速度と設定値との偏差分を得て、この偏差
分と前記推論結果とをファジィ推論し、入熱量の制御が
円滑になるようにフィードバック制御する。

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１
１はスクイズロール１２の前段部に位置するワークコイ
ル■３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Ｉ４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■
６に供し、この高周波電流が整合変圧器１７から取り出
される。

１８は温度計で、この温度計１８は管素材１１の溶接直
後の温度θを検出するもので、この検出された温度出力
は第１偏差検出部Ｉ９に供給される。第１偏差検出部１
９は溶接目標温度設定値θ６と検出温度θとの偏差Δ０
３を検出してフィードバック制御部２０に入力される。

なお、フィードバック制御部２０には後述の偏差Δｖ８
が入力される。

２１は速度検出器で、この速度検出器２Ｉは管素材ＩＩ
の送り速度Ｖを検出するもので、検出された送り速度Ｖ
は第２．第３偏差検出部２２．２３に供給される。第２
．第３偏差検出部２２．２３には基準速度設定値ｖ９と
静＋Ｌ／移動加熱領域クロス速度設定値ｖ８がそれぞれ
与えられ、これら値Ｖ　ｓ　、　Ｖ　ｘとＶとの偏差Δ
Ｖｓ、ΔＶｘを出力に得る。これら偏差Δｖ５．Δｖ３
はフィードフォワード制御部２４に入力される。２５は
加算器で、この加算器２５にはフィードバック制御部２
０とフィードフォワード制御部２４の出力が供給される
。加算器２５の出力は最適入熱量Ｐとして可変電源部１
４に供給される。

自記フィードバック制御部２０には図示しないが、第２
図に示す制御ルールで制御されるファジィ推論部が設け
られている。

次に上記実施例の動作を述べる。

管素材１１の溶接温度θは温度計１８で検出し、それの
送り速度Ｖは速度検出器２１で検出する。

検出された溶接温度Ｏは第１偏差検出部１９で設定値０
８と比較され、その偏差へ〇がフィードバック制御部２
０に入力される。−・方、検出された送り速度Ｖは第２
．第３偏差検出部２２．２３で設定値Ｖｇ、Ｖｘと比較
され、その偏差ΔＶ　ｓ　。

ΔＶ、がフィードフォワード制御部２４に入力されると
ともに、偏差ΔＶ８はフィードバック制御部２０に入力
される。

ここでフィードフォワード制御部２４は通常行われてい
る制御と同じものであるので、この実施例では特にフィ
ードバック制御部２０における制御について述べる。

フィードバック制御部２０に入力された溶接１−１標温
度偏差ΔＯは第２図に示す制御ルールに従っ月 て推論されるファジィ推論部に入力され、ここで八〇を
基に溶接温度が一定制御される出力を得る。

第２図の制御ルールにおいて、ＲＩ”Ｒ９は八〇による
フィードバック制御用のルール例で、例えばルールＲ８
を実行したとき、中間変数％Ｐはポジティブビック（Ｐ
ｏｓｉｔｉｖｅ　　Ｂｉｇ）になる。

また、フィードバック制御部２０にはΔｖ８が入力され
るが、このΔｖ８はフ、ｆ−ドパツク制御打効度をファ
ジィ推論する推論部に入力され、この推論部で第２図に
示すＲ１，Ｒｎ。、ルールにより実行される。このルー
ルが実行されるとフィードバック制御部２０から送出さ
れるフィードバック制御の有効量が円滑に制御されるよ
うになる。

第３図から第５図はメンバーシップ関数例を示ず説明図
で、第３図はΔ０８のメンバーシップ関数例、第４図は
溶接偏差変位率へ〇８′のメンバーシップ関数例、第５
図はΔＶ、、のメンバーシップ関数例である。

なお、第３図から第５図における各符号の意味を次に示
す。

ＮＢ：負方向に大きい ＮＳ、負方向に小さい ＺＥ　　ゼロ ＰＳ゛正方向に大きい ＰＲ・正方向に小さい Ｉ−Ｉ　、発明の効果 以ｆｘ述べたように、この発明によれば、電縫管製造ラ
インにおける入熱制御をファジィ推論によるフィードバ
ック制御を用いて制御することによ従来のＩ）　Ｉ　Ｉ
）制御では実現不可能であった非線形部分も含めた広い
範囲でのフィードバック制御が可能となるとともに、フ
ィードバック制御の有効量を円滑に変化させてフィード
バック制御の投入、解除タイミングを全く意識しない制
御を実現でさる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す概略構成図、第２図は
この実施例に使用される制御ルールの例を示す説明図、
第３図から第５図は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
に斜視図である。 １１・管素材、１２・・スクイズロール、Ｉ３・・・ワ
ークコイル、Ｉ４・・・１丁変電源部、Ｉ５・・・高圧
直流部、１６・・筒周波発振部、１７・・変成器、１８
・・温度計、Ｉ９・・第１偏差検出部、２０・・・フィ
トバック制御部、２１・・・速度検出器、２２．２３・
・第２．第３偏差検出部。 第３図 △θＳのメンバーシップ関数例の説明図第４図 ΔθＳのメンバーシップ間数例の説明図第５図 △Ｖｓのメンバーシップ関数例の説明図第６図 電縫管製造ラインを示す斜視図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電縫管の溶接入熱制御において、管素材の現在の
   溶接温度と溶接目標温度設定値との偏差を検出する第１
   偏差検出部と、管素材の送り速度と基準送り速度設定値
   との偏差を検出する第２偏差検出部と、第１、第２偏差
   検出部の偏差出力が入力され、第１偏差検出出力をファ
   ジィ推論して溶接温度の一定制御を行う推論結果を得る
   とともに、この推論結果と第２偏差検出出力とをファジ
   ィ推論して入熱量の制御を行うフィードバック制御部と
   を備えたことを特徴とする電縫管の溶接入熱制御装置。