JPH0448576A

JPH0448576A - 電縫管の溶接入熱制御装置

Info

Publication number: JPH0448576A
Application number: JP15606590A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Iokido; 正五百旗頭
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-02-18
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2861285B2

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】 Δ　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の溶接入熱制御における入熱量をファ
ジィ制御するものにおいて、ファジィ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人熱曲線に基づい
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。

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。

乙第Ｖ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■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。

上述した電縫管溶接において、■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）オペレータが溶接部の温度（大角）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
状態により手動で大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。

（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。

しかし、」二記（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。

（２）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、オーブンバイブが発生してしまう。

（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。

Ｄ　発明が解決しようとする課題」−述した（、）〜（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。

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ｆＩｉＪ）ｏ、り＋送り
速度をパラメータとしたとき、ｐ、＝ａｖ＋ｂ　　・・
・（１）ｐ　＋−ｅ　／＜ｃ　ｖ→−ｄ）＋ｒ　　−（２）の近
似式で与えられる。

上記（＋）、（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、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｒ　：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、λ。

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ィ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、ファジィ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。

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装置において、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が入力され、学習トリガーに
より両データに基づいてＩＦ−Ｔ　ＨＥ　Ｎ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
メンパーンツブ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、これらにより送り速度に対する最適入熱
量を推論し、出力するファジィ推論制御部とを備えたも
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ノのタイ
ミングで制御ルール発生部とメンバーノツプ関散発生部
に入力してルールおよびメンパーンツブ関数を生成する
。

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ィ推論制御２１１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１３の高周波電流で■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！
６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、この速度検出部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ィ推論制御部１９に与えられる。

このファジィ推論制御部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をファジィ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Ｅｉ　ｐ　、のデータ
発生部で、このデータ発生部２０から送出されるｖｌと
ｐ、はファジィ自己学習部２１に入力される。ファジィ
自己学習部２目よルール発生部２２およびメンバーシッ
プ関数発生部２３と、両光生部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。ファジィ自己学習部２！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。

ファジィ自己学習部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ィ推論制御部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！ｉ
ｐをファジィ推論して可変電源部Ｉ４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ＩＩ　ｐ　＋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パーンツブ関数部２
５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ィ推論制御部！９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ｐ１がファジィ推論制御部１
９でファジィ推論される。入熱ＩＪｋ　ｐ　ｔ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１
４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Ｖ、のメンバーシップ関数μｖ
１は次のようにして求められる。

いま、Ｖ　＋−＋　＜　ｖ　ｔ＜　ｖ　（＊１でかっＶ
　ｔ−ｔ＋　Ｖ　ｔ。

Ｖ　ｌ＊　１の順でデータを収集したとすると、μｙ　
、　＝　Ｑ　←μＶｌ−１＝１またはμＶ　ｔ＊１＝　
１ｊｌ　Ｖ　ｔ＝　１　’−μＶ　ｔ−＋＝　０　がっ
μｙ、、、＝Ｑとなるｐ（１＋　　ｐ　Ｉｎ　ｐ　＊を
決定し、線分ｐ。ｐＩとｐ。

ｐ、を直線で結ぶことによってメンバーシップ関数μｖ
１を求める。

また、第５図のｐｌのメンバーシップ関数μｐ。

も上記と同様にして求める。

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。

【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
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、Ｉ５・・・
高圧直流部、１６・・・高周波発振部、１７・・・変成
器、１８・・速度検出器、１９・・・ファジィ推論制御
部、２０・・・送り速度と入熱量とのデータ発生部、２
１・・・ファジィ自己学習部、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。外１名２５・・・メンバーシップ関数部第２図送り速度対制御量特性曲線生成される制擲ルールの説明図・ＩＦ？７ｉｓ　　ν２ＴＨＥＮ　　Ｐ　　ｉｓ　　Ｐ２Ｒｎ＋ｔ　：　Ｉ　Ｆ７Ｉｉｓ　ｖｔ＋Ｉ　ＴＨＥＮ　　Ｐ　　ｉｓ　　Ｐｔ
＋１〆−−１ノ　　　　　　　　　　　　　　　　　−
へＮ、ノＭｔ：を番目に収集した送り速度のフ乙シイラ
ベルＲΔ；を番目に収集したノ、熱量のファンイラベル
第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電縫管の溶接入熱制御装置において、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、これらにより送り速度に対する最適入熱量を推論
し、出力するファジィ推論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。