JPH0630823B2 - High-frequency electric resistance welding automatic identification and control device - Google Patents

High-frequency electric resistance welding automatic identification and control device

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JPH0630823B2
JPH0630823B2 JP63112093A JP11209388A JPH0630823B2 JP H0630823 B2 JPH0630823 B2 JP H0630823B2 JP 63112093 A JP63112093 A JP 63112093A JP 11209388 A JP11209388 A JP 11209388A JP H0630823 B2 JPH0630823 B2 JP H0630823B2
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welding
type
signal
electric resistance
membership function
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裕 尾崎
修一 佐藤
正好 臼杵
博義 真嶋
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波電縫溶接における溶接状態の自動識別
及び制御装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a welding state automatic identification and control device in high frequency electric resistance welding.

電縫管は周知のようにストリップを成型機で円筒状に成
形しながら、そのV字状両エッジに高周波電流を流して
加熱溶融し、スクイズロールで加圧、溶着して、製管さ
れる。またスパイラル鋼管はストリップをスパイラルに
巻いて管状にしながらその重なり端縁に高周波電流を流
して加熱、溶着して製管される。
As is well known, an electric resistance welded pipe is manufactured by forming a strip into a cylindrical shape by a molding machine, applying a high-frequency current to both V-shaped edges of the strip to heat and melt, pressurizing and welding with a squeeze roll. . Further, the spiral steel pipe is manufactured by spirally winding a strip into a tubular shape and applying a high-frequency current to the overlapping edges to heat and weld the strip.

このような電縫溶接においては、入熱の大小により溶接
状態に特色のある現象が見られる。この詳細は特公昭54
−33784 及び特公昭54−40454 等に開示されているが、
第9図で簡単に説明すると、この図で10は溶接されて
電縫管11となるストリップ、12はスクイズロール、
13は給電用のコンタクトチップ、14はV収束点であ
る。余り入熱を加えない状態で第9図(a)となり、V収
束点14で溶接され、溶接点の位置はほヾ不変である。
これを第1種溶接現象と呼ぶ。
In such electric resistance welding, a phenomenon in which the welding state has a characteristic is seen depending on the amount of heat input. For more details, see
-33784 and Japanese Patent Publication No. 54-40454,
Briefly explaining in FIG. 9, 10 is a strip which is welded to form an electric resistance welded pipe 11, 12 is a squeeze roll,
Reference numeral 13 is a contact tip for feeding, and 14 is a V convergence point. FIG. 9 (a) shows a state in which the heat input is not so much applied, the welding is performed at the V convergence point 14, and the position of the welding point is almost unchanged.
This is called a type 1 welding phenomenon.

入熱を上げると第9図(b)の状態となり、溶融金属が、
流れる電流による電磁力で排除されて(図の波線はこれ
らを示す)、V収束点14では溶接されず、点14から
スクイズ中心に向けて平行なスリットが作られ、そのス
リット終点15で溶接される。ストリップは移動してお
り、そしてスリット部では溶滴がスリットが橋絡する現
象が頻発し、橋絡するとそれよりスクイズロール側では
電流が流れないから反発力がなくなって溶融金属がスリ
ットを埋め、このため溶接点15は一定しないで微小振
動を繰り返す。この状態を第2種溶接現象と呼ぶ。
When the heat input is increased, the state shown in Fig. 9 (b) is reached and the molten metal becomes
Eliminated by the electromagnetic force due to the flowing current (the wavy line in the figure shows these), it is not welded at the V convergence point 14, but a parallel slit is made from the point 14 toward the center of the squeeze and welded at the slit end point 15. It The strip is moving, and in the slit part, the phenomenon that the droplets bridge the slits frequently occurs, and when the bridges bridge, the repulsive force disappears because the current does not flow on the squeeze roll side, and the molten metal fills the slits. Therefore, the welding point 15 is not constant and repeats microvibration. This state is called a type 2 welding phenomenon.

更に入熱を上げると第9図(c)の状態となり、スリット
幅は広く、長くなり、しかしある長さになると点14で
溶滴による短絡が生じ、スリットは溶融金属で埋めら
れ、スクイズ中心に向けて延びていたスリット終点15
はV収束点14近くに戻され、ストリップ移動速度で再
びスクイズ中心へ向けて去って行く。以上を繰り返す。
この状態を第3種溶接現象と呼ぶ。
When the heat input is further increased, the state becomes as shown in Fig. 9 (c), the slit width is wide and long, but at a certain length, a short circuit due to the droplet occurs at point 14, the slit is filled with molten metal, and the squeeze center End point 15 of the slit extending toward
Is returned near the V convergence point 14 and leaves again at the strip moving speed toward the center of the squeeze. Repeat the above.
This state is called a type 3 welding phenomenon.

入熱によっては、これら第1種、第2種、第3種溶接現
象の中間の状態もとる。本発明は特に、現在の溶接状態
が第1種、第2種、……溶接現象のどれに該当するかを
自動識別する手段に係るものである。
Depending on the heat input, an intermediate state between these first, second, and third welding phenomena may occur. In particular, the present invention relates to a means for automatically identifying which of the first type, the second type, ... Welding phenomenon the current welding state corresponds to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電縫管溶接では上記のように第1種、第2種、第3種お
よびこれらの中間の溶接現象があるが、どの溶接現象が
最適かは一概に言えず、被溶接物の寸法、材質、溶接機
及び成形機の能力等により異なる。しかし、これらが定
まれば最適溶接現象も定まり、そしてその定まった最適
溶接現象で溶接すれば(該現象が維持されるように入熱
制御すれば)、最高の溶接品質を維持できる。従って現
在の溶接状態が第1種、第2種、……溶接現象のどれに
該当するかを知る、自動制御なら自動的に識別し制御す
る、ことは重要である。
As described above, there are welding phenomena of type 1, type 2, type 3 and intermediates between these in ERW pipe welding. However, which welding phenomenon is optimum cannot be unequivocally determined. , The capacity of the welding machine and the molding machine. However, if these are determined, the optimum welding phenomenon is also determined, and if welding is performed by the determined optimum welding phenomenon (heat input is controlled so that the phenomenon is maintained), the best welding quality can be maintained. Therefore, it is important to know whether the current welding state corresponds to the first type, the second type, ..., Welding phenomenon, and to identify and control automatically in the case of automatic control.

前記特公昭54−33784 では変動する周期により、溶接現
象の識別を行なっている。即ち溶接点の移動でコンタク
トチップ13,13間のインピーダンスが変わり、つれ
て溶接電流、高周波発振管の陽極電圧/電流、格子電圧
/電流、高周波電圧・電流の位相差、スクイズロール加
圧力等(溶接特性値)が変わる。この溶接特性値の変動
周波数は第1種では 300Hzを越えており(但しこれはノ
イズとみるべきもの)、第2種では、40Hz〜 300Hz、
第3種1Hz〜40Hzである。そこで上記特公昭54−33784
ではコンタクトチップ間電圧から高周波電圧の周波数変
動成分を取出し、該成分の波数を一定時間係数して周波
数を求め、それが設定範囲外なら溶接機電流電圧を調整
して、変動成分の周波数が設定範囲内にあるようにす
る。
In Japanese Patent Publication No. 54-33784, the welding phenomenon is identified by the changing cycle. That is, the impedance between the contact tips 13, 13 changes due to the movement of the welding point, and accordingly, the welding current, the anode voltage / current of the high-frequency oscillation tube, the grid voltage / current, the phase difference of the high-frequency voltage / current, the squeeze roll pressure, etc. Welding characteristic value) changes. The fluctuating frequency of this welding characteristic value is over 300Hz in the first type (however, this should be regarded as noise), in the second type 40Hz ~ 300Hz,
The third type is 1 Hz to 40 Hz. Therefore, the above Japanese Patent Publication No. 54-33784
Then, extract the frequency fluctuation component of the high frequency voltage from the voltage between the contact tips, calculate the frequency by multiplying the wave number of the component for a certain period of time, and if it is outside the setting range, adjust the welding machine current voltage and set the frequency of the fluctuation component. Be within range.

第11図も同種の回路であるが、この場合は周期の変動
を検出する。即ち入力信号(例えばコンタクトチップ間
電圧で、これは溶接点移動で周波数変調を受けている)
をバンドパスフィルタおよびシュミット回路21に加え
て矩形波化し、カウンタ22に加える。該カウンタには
プリセットスイッチ23により数値0〜25、例えば2
5がプリセットされ、回路21からパルスが入る毎に減
算し、0になるとストップ信号を出力する。カウント2
4はクロック発生器25からの例えば 250MHzのクロッ
クを受け、また上記ストップ信号及びファンクション
(制御)回路26からのクリア、スタート各信号を受け
て該スタート、ストップ信号間のクロックを計数する。
この計数値は、カウンタ22が回路21から25個のパ
ルスを受ける間の時間を示す。計数は各25パルス毎に
繰り返され、計数値(ti)はレジスタ27にセットされ
る。レジスタ28にはデジタルスイッチ29により所定
値(to)がセットされ、減算器30はこれらの差(t−t
o)を出力し、レジスタ31にセットする。
Although FIG. 11 also shows a circuit of the same type, in this case, fluctuations in the cycle are detected. Ie input signal (eg contact tip voltage, which is frequency modulated by welding point movement)
Is added to the bandpass filter and the Schmitt circuit 21 to form a rectangular wave, which is then added to the counter 22. The counter has a preset switch 23 for setting a numerical value of 0 to 25, for example, 2
5 is preset and subtracted each time a pulse is input from the circuit 21, and when it becomes 0, a stop signal is output. Count 2
Reference numeral 4 receives a clock of 250 MHz, for example, from the clock generator 25, and also receives the clear and start signals from the stop signal and the function (control) circuit 26 to count the clocks between the start and stop signals.
This count value indicates the time during which the counter 22 receives 25 pulses from the circuit 21. Counting is repeated every 25 pulses, and the count value (ti) is set in the register 27. A predetermined value (t o ) is set in the register 28 by the digital switch 29, and the subtractor 30 sets the difference (t i −t) between them.
o ) is output and set in the register 31.

レジスタ31の値は、上記入力信号の25波の時間
(t:25波の各周波の和)の所定値(to)からの差であ
り、tの変化は溶接点変動を示している。所定値から
の差をとるのはベース分を除いて変化分だけを取出すた
めであり、これにより差(正,負の値をとる)の絶対値
を小さくすることができる。レジスタ31の値はバンド
カットフィルタ32を通して制御に供され、またD/A
変換器33を通して表示器34へ供給されて表示され
る。この表示をみて手動による制御を行うこともでき
る。
The value of register 31 is the time of 25 waves of the above input signal.
(t i : sum of each frequency of 25 waves) is a difference from a predetermined value (t o ), and a change in t i indicates a welding point fluctuation. The reason for taking the difference from the predetermined value is to take out only the change, excluding the base, and this makes it possible to reduce the absolute value of the difference (takes a positive or negative value). The value of the register 31 is used for control through the band cut filter 32, and the D / A
It is supplied to the display 34 through the converter 33 and displayed. It is also possible to perform manual control by seeing this display.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

このような溶接点変動に伴なうコンタクトチップ間電圧
の周波数または周期の変化による溶接現象識別では、誤
まった判断をする恐れがある。第10図に周期(t−t
o)の経時変化を示し、(a)は第1種、(b)は第2種、(c)
は第3種の場合であるが、かなり複雑に変動している。
周期(この逆数が周波数)はこれら(a)〜(c)図の波形の
振幅であるが、振幅は回路の利得によって変わり、適切
な利得調整をしないと、第2種が第1種になったり(第
1種相当の振幅になったり,以下同じ)、第3種になっ
たりする。また入力信号にノイズが含まれると、第11
図の回路21でパルス化が誤って行なわれ、つれて周期
測定がエラーになる。こうして単なる周期監視では、第
3種溶接現象が第2種溶接現象と誤判定されたりする。
When the welding phenomenon is identified by the change in the frequency or the cycle of the voltage between the contact tips associated with such a change in the welding point, there is a risk of making an incorrect judgment. The period (t i −t
o ) shows changes with time, (a) is the first kind, (b) is the second kind, (c)
Is the case of the third type, but it varies quite complicatedly.
The period (the reciprocal of which is the frequency) is the amplitude of the waveforms in these figures (a) to (c), but the amplitude changes depending on the gain of the circuit, and unless the gain is adjusted properly, the second type becomes the first type. Or (the amplitude is equivalent to the first type, the same applies hereinafter), or the third type. If the input signal contains noise,
The circuit 21 in the figure is erroneously pulsed, which in turn causes an error in the period measurement. In this way, the mere periodical monitoring may result in erroneous determination of the type 3 welding phenomenon as the type 2 welding phenomenon.

第10図から明らかなように、周期の経時変化は第1
種、第2種、第3種では可成り異なっている。即ち第1
種では周期変化幅が小さく比較的滑らかであり、第2種
ではこれが大きくなりそして鋸歯状波様の波形が認めら
れ、第3種では振幅が相当に大きくそして明瞭な形で鋸
歯状波が現われる。この周期の経時変化の波形を自動認
識することができれば、利得やノイズなどに惑わされな
い溶接現象種別の自動検出が可能であり、所望溶接現象
での電縫溶接が可能である。
As is clear from FIG. 10, the time-dependent change in cycle is
The species, the second species, and the third species are quite different. That is, the first
In the species, the period width is small and relatively smooth, in the species 2, it becomes large and a sawtooth-like waveform is observed, and in the species 3, the amplitude is considerably large and the sawtooth wave appears clearly. . If the waveform of the change of this cycle with time can be automatically recognized, it is possible to automatically detect the welding phenomenon type that is not confused by gain or noise, and it is possible to perform electric resistance welding with a desired welding phenomenon.

本発明はかゝる点に着目するもので、周期の経時変化パ
ターンから溶接現象種別の自動識別を行ない、最適溶接
状態の維持を可能にする装置を提出することを目的とす
るものである。
The present invention focuses on these points, and it is an object of the present invention to provide an apparatus capable of automatically identifying a welding phenomenon type from a temporal change pattern of a cycle and maintaining an optimum welding state.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

第1図に示すように本発明では、高周波電縫溶接の制御
に、現在の溶接状態が第1種、第2種、……溶接現象の
いずれであるかをパターン認識する波形解析装置50を
用いる。
As shown in FIG. 1, in the present invention, for controlling high-frequency electric resistance welding, a waveform analysis device 50 for recognizing whether the current welding state is a first type, a second type, ... Welding phenomenon is provided. To use.

この第1図で40は交流電源、41は交流電圧調整器、
42は昇圧・整流回路、43は高周波発振回路、10は
電縫溶接されるストリップである。また44は溶接特性
測定器で、本例ではコンタクトチップ間電圧を取込み、
ローパスフィルタ、デジタルカウンタなどを備えて前記
計数値tを出力する。45は被減算信号メモリ、46
は減算装置、47はD/A変換器、48は表示器であ
る。また51は電圧指令装置、49は入熱制御用のアナ
ログ制御部である。交流電圧調整器41とアナログ制御
部49は入熱制御部を構成し、溶接特性測定器44、被
減算信号メモリ45、および減算装置46は特徴量算出
装置を構成する。
In FIG. 1, 40 is an AC power supply, 41 is an AC voltage regulator,
42 is a boosting / rectifying circuit, 43 is a high-frequency oscillation circuit, and 10 is a strip to be electro-welded. Further, 44 is a welding characteristic measuring instrument, which in this example takes in the voltage between the contact tips,
A low pass filter, a digital counter, etc. are provided to output the count value t i . 45 is a subtracted signal memory, 46
Is a subtracting device, 47 is a D / A converter, and 48 is a display. Further, 51 is a voltage command device, and 49 is an analog control unit for heat input control. The AC voltage regulator 41 and the analog control unit 49 configure a heat input control unit, and the welding characteristic measuring instrument 44, the subtracted signal memory 45, and the subtraction device 46 configure a feature amount calculation device.

波形解析装置50は第2図に示すように減算装置46の
出力Sをメモリに取込む手段、変動量Pi,変動時間
Qi,変動回数Ri,および消滅率Siを計算する手
段、平均化処理する手段、各特徴量の確率Pr(*,A
i)を計算する手段、各溶接接種別毎の確率の合計を求
める手段、および該合計が最大の溶接種別を判定結果と
する手段を有する。
As shown in FIG. 2, the waveform analysis device 50 takes in the output S 1 of the subtraction device 46 into a memory, a variation amount Pi, a variation time Qi, a variation frequency Ri, and a disappearance rate Si, and an averaging process. Means, probability of each feature Pr (*, A
It has a means for calculating i), a means for obtaining the total of the probabilities for each welding inoculation, and a means for making the welding type having the maximum total the determination result.

〔作用〕[Action]

ストリップ10は搬送されながら管状に成形され、コン
タクトチップ13によりそのV収束部に高周波電流を供
給され、加熱、溶着されて電縫管11に造管される。高
周波電流は発振回路43により発生、供給され、電圧調
整器41により調整される。即ち、電圧調整器41は逆
並列接続された一対のサイリスタを備え、制御部49の
出力信号Sに該サイリスタが点弧制御されて出力電圧
を変えるので、発振回路43の電源電圧が変ることにな
り、ひいては前記高周波電流が変る。
The strip 10 is formed into a tubular shape while being conveyed, and a high frequency current is supplied to the V converging portion by the contact tip 13, heated and welded, and formed into an electric resistance welded pipe 11. The high frequency current is generated and supplied by the oscillation circuit 43, and is adjusted by the voltage adjuster 41. That is, the voltage regulator 41 includes a pair of thyristors connected in anti-parallel, and the thyristor is controlled by the output signal S 4 of the control unit 49 to change the output voltage, so that the power supply voltage of the oscillation circuit 43 changes. Then, the high frequency current changes.

発振回路43は前記V収束部を回路に含むので、入熱に
より溶接点が変動し、インピーダンスが変ると、発振周
波数が変動する。これが溶接特性測定器44により検出
され、減算装置46の出力信号S(前述の差信号(t
−to)を生じる。
Since the oscillation circuit 43 includes the V converging portion in the circuit, if the welding point changes due to heat input and the impedance changes, the oscillation frequency changes. This is detected by the welding characteristic measuring instrument 44, and the output signal S 1 (the difference signal (t i
-T o) cause.

信号Sの経時変化は、溶接種別(第1種、第2種……
溶接現象)毎に特徴あるパターンを示す。
The change over time of the signal S 1 is determined by the welding type (first type, second type ...
A characteristic pattern is shown for each welding phenomenon.

波形解析装置50は予め各溶接種別毎の信号Sのパタ
ーン具体的にはメンバーシップ関数を記憶しており、減
算装置46から信号Sが入ると、それと記憶している
メンバーシップ関数とから、現在の溶接状態はどの溶接
種別かを認識し、認識した溶接種別を表わす信号S
出力する。
The waveform analysis device 50 stores in advance the pattern of the signal S 1 for each welding type, specifically, the membership function. When the signal S 1 is input from the subtraction device 46, the waveform analysis device 50 and the stored membership function It recognizes which welding type the current welding state is, and outputs a signal S 2 representing the recognized welding type.

信号Sは電圧指令装置51に入力して、所望の(設定
された)溶接種別と比較される。相違があれば、電圧指
令装置はそれを同じにするための電圧指令信号Sを出
力する。溶接種別は入熱(=電圧×電流)に対応してお
り、従って現在の溶接種別を設定溶接種別にするに必要
な信号も入熱を示すものであるが、管径、材質、V収束
角、……などの溶接条件が定まると電流は電圧に対応す
るから、こゝでは入熱の代りに電圧を用いる。電圧指令
信号Sは制御部49に入って点弧制御信号Sを変更
させ、電圧調整器41の出力電圧を変更させる。こゝで
も電流は回路条件に応じて電圧に対応しており、従って
電圧制御は入熱制御である。こうして所望の溶接現象で
の溶接が行なわれるように修正が行なわれる。アナログ
制御部49へは入熱VIも帰還されているが、これはモ
ニタ用である。
The signal S 2 is input to the voltage command device 51 and compared with the desired (set) welding type. If there is a difference, the voltage command device outputs a voltage command signal S 3 for making it the same. The welding type corresponds to heat input (= voltage x current), and therefore the signal necessary to set the current welding type to the set welding type also indicates the heat input, but the pipe diameter, material, V convergence angle Since the current corresponds to the voltage when the welding conditions such as ... are determined, voltage is used here instead of heat input. The voltage command signal S 3 enters the control unit 49 to change the firing control signal S 4 and change the output voltage of the voltage regulator 41. Here, the current also corresponds to the voltage according to the circuit conditions, so the voltage control is heat input control. In this way, the correction is performed so that welding is performed in the desired welding phenomenon. The heat input VI is also returned to the analog control unit 49, which is for monitoring.

このような自動調整の代りに、手動調整も可能である。
即ちこの場合は波形解析装置50は単に表示装置52に
溶接種別を出力して、現在第1種、第2種、……どの溶
接現象での溶接が行なわれているかを表示させる。これ
を見てオペレータは制御部49に信号を入力し(図示し
ない)、出力信号Sを変更させて溶接現象を変えさ
せ、表示装置52に所望の溶接種別が表示された所で信
号入力を止めればよい。
Instead of such automatic adjustment, manual adjustment is also possible.
That is, in this case, the waveform analysis device 50 simply outputs the welding type to the display device 52 to display which welding phenomenon is currently being performed by the first type, the second type, ... Upon seeing this, the operator inputs a signal to the control unit 49 (not shown), changes the output signal S 4 to change the welding phenomenon, and inputs the signal when the desired welding type is displayed on the display device 52. Just stop.

減算装置46の出力信号Sは変換器47でD/A変換
されたのち波形を表示器48に供給され、該表示器48
は第10図(a)〜(c)の如き波形を表示する。これは波形
解析装置へのメンバーシップ関数の登録などに利用す
る。
The output signal S 1 of the subtraction device 46 is D / A converted by the converter 47 and then supplied to the display unit 48, which then supplies the waveform to the display unit 48.
Displays a waveform as shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c). This is used for registering the membership function in the waveform analyzer.

波形解析装置50は出力信号Sから特徴量即ち変動量
Pi,変動時間Qi,……を算出するが、これは次のよ
うにして行なう。即ち、第10図(d)に示すように、あ
る時間幅本例では 300mSの間の信号Sにつき、前後で
(即ち差信号(t−to)と(ti-1 −to)の間で)所定値
本例では1V以上の差のあるもの(a,b,cなどがそ
れ)を求めて、その差が大きいものを、大きい方から所
定数A個本例では5個とり、これらを変動量Pi(i=
,……)とする。変動量Piは平均をとって特徴
量の1つとする。
The waveform analysis device 50 calculates the characteristic amount, that is, the variation amount Pi, the variation time Qi, ... From the output signal S 1 , which is performed as follows. That is, as shown in FIG. 10 (d), in a certain time width in this example, the signal S 1 during 300 mS is forward and backward (that is, the difference signals (t i −t o ) and (t i−1 −t o). )) Predetermined value In the present example, the one having a difference of 1 V or more (a, b, c, etc.) is obtained, and the one having the largest difference is the predetermined number A from the larger one, and five in this example. Then, the fluctuation amount Pi (i =
1 , 2 , ...). The variation amount Pi is averaged to be one of the feature amounts.

また変動時間Qiは、変動量に採用したものが、その谷
の値から変動量の所定%本例では50%を回復した時ま
での時間とする。変動時間Qiも平均をとって特徴量の
1つとする。
Further, the fluctuation time Qi is the time from the value of the trough to the time when the value of the trough recovers 50% of a predetermined% of the fluctuation amount in this example. The variation time Qi is also averaged to be one of the feature quantities.

また変動回数Riは、前記時間幅(300mS)をn等分本例
では3等分した各時間帯における変動回数Niを求め、
それを平均したものとする。こゝで変動とは前記変動量
Qiを算出するとき求めた山/谷変化をいい、この場合
は該変化の全部を計数対象とする。
The number of fluctuations Ri is obtained by obtaining the number of fluctuations Ni in each time zone by dividing the time width (300 mS) into n equal parts in this example,
Let it be the average. Here, the fluctuation means the peak / valley change obtained when the fluctuation amount Qi is calculated, and in this case, all of the changes are counted.

また消滅率Si(平均消滅率▲▼でもある)は、信
号Sの谷−山−谷の変化がある微小時間δ(例えば5
mS)以内に生じ、山の高さは所定値(1V)以上のもの、を
前記時間幅(300mS) 内で探してその出現回数Mを求め、
前記変動回数との比をとったものとする。
The extinction rate Si (which is also the average extinction rate ▲ ▼) is a small time δ (for example, 5) at which there is a valley-peak-valley change of the signal S 1.
mS), and the height of the mountain is equal to or higher than a predetermined value (1V) within the time width (300mS), and the number M of appearances is calculated.
It is assumed that the ratio with the number of fluctuations is taken.

▲▼=M/▲▼ これらの▲▼,▲▼,▲▼,▲▼は前
記時間幅(300mS) 毎に求め、これらを電縫溶接の特徴量
とする。
▲ ▼ = M / ▲ ▼ These ▲ ▼, ▲ ▼, ▲ ▼, and ▲ ▼ are obtained for each of the time widths (300 mS), and these are used as characteristic quantities of electric resistance welding.

こゝまでが第2図のステップまでである。即ちステッ
プでは信号S詳しくはt−t(i=,…
…)の各々をデータメモリに格納し、前記時間幅(300m
S) 毎のSに対しステップでPi,Qi,……を計
算し、ステップで▲▼,▲▼,……を求め
る。上記説明から明らかなようにステップとは一部
混在している。また、ステップ以降の処理に例えば 7
00mSかゝるので、 300mSの間データをメモリへ採取した
ら上記 700mSの間はデータ採取せず、 700mS後に再びデ
ータ採取、を繰り返す。
This is up to the steps in Fig. 2. That is, in the step, the signal S 1 is specifically t i −t o (i = 1 , 2 , ...
Each of the above) is stored in the data memory and the time width (300 m
For each S 1 of S), Pi, Qi, ... Are calculated in steps, and ▲ ▼, ▲ ▼ ,. As is clear from the above description, some steps are mixed. In addition, for processing after the step, for example, 7
Since it is 00 mS, if data is sampled into the memory for 300 mS, data is not sampled for 700 mS, and data is sampled again after 700 mS.

ステップで特徴量▲▼,▲▼,……を求めた
ら、次はステップに進んで、これらの特徴量から推定
される溶接種別の確率Pr(*,Ai)を求める。これに
はメンバーシップ関数を利用する。
After the feature quantities ▲ ▼, ▲ ▼, ... Are obtained in the step, the process proceeds to the next step, and the welding type probability Pr (*, Ai) estimated from these feature quantities is obtained. To do this, use the membership function.

第4図に変動回数と溶接種別とのメンバーシップ関数の
一例を示す。こゝでは溶接種別を第1種1、第2種下限
、第2種2、第2種上限2、第3種下限3、及
び第3種3の6種類に分けており、a,b,c,d,e
が各種別のメンバーシップ関数で、特徴量と当該溶接現
象の発生確率を示す。なお第3種下限3のメンバーシ
ップ関数は図示していない。第3図(a)〜(f)に第1種、
……溶接現象の信号Sのパターンを示す。このメンバ
ーシップ関数は台形近似型を使用しており、上辺は確率
1、下辺は確率0、斜辺はこれらの中間の確率を示す。
そこで、例えば変動回数▲▼が6.7なら溶接種別
3の確率は1、同2の確率も1、同2の確率は0.
7、同2及び1確率は0となる。
FIG. 4 shows an example of the membership function of the number of fluctuations and the welding type. Here, the welding types are divided into six types, namely, the first type 1, the second type lower limit 2 , the second type 2, the second type upper limit 2 + , the third type lower limit 3 , and the third type 3, a, b, c, d, e
Is a membership function for each type, which indicates the feature quantity and the probability of occurrence of the welding phenomenon. It should be noted that the first three lower limit 3 - the membership function of the (not shown). The first type in FIGS. 3 (a) to (f),
... The pattern of the signal S 1 of the welding phenomenon is shown. This membership function uses a trapezoidal approximation type. The upper side shows a probability of 1, the lower side shows a probability of 0, and the hypotenuse shows an intermediate probability.
Therefore, for example, if the number of fluctuations ▲ ▼ is 6.7, the probability of welding type 3 is 1, the probability of 2+ is 1, and the probability of 2 is 0.
7, the same 2 - a and 1 probability is 0.

変動量▲▼、変動時間▲▼、消滅率▲▼に
ついても同様なメンバーシップ関数を用意しておき、測
定された▲▼,▲▼,▲▼で該関数を読ん
で溶接種別毎の確率Pr(*,Ai)を求める。これが第
2図のステップである。ここで*は溶接種別の3,3
,2,2,2,1のいずれか、Aiはi=1なら
▲▼,i=2なら▲▼,i=3なら▲▼,
i=4なら▲▼を示す 確率Pr(*,Ai)が求まったら、次はステップに進
み、溶接種別毎に確率の和C、 C=Σ aPr(*,Ai) を計算する。こゝでaは重み係数であり、溶接種別を
求めるのに重要なもの、それ程重要ではないもの、をこ
れで区別する。
Similar membership functions are prepared for the fluctuation amount ▲ ▼, the fluctuation time ▲ ▼, and the disappearance rate ▲ ▼, and the functions Pr are read by the measured ▲ ▼, ▲ ▼, and ▲ ▼, and the probability Pr for each welding type is read. Find (*, Ai). This is the step of FIG. Where * is welding type 3,3
Any one of , 2 + , 2, 2 and 1, Ai is ▲ ▼ if i = 1, ▲ ▼ if i = 2, ▲ ▼ if i = 3.
If i = 4, ▲ ▼ is shown. When the probability Pr (*, Ai) is obtained, the process proceeds to the next step, and the sum of probabilities C and C = Σa i Pr (*, Ai) is calculated for each welding type. Here, a i is a weighting coefficient, which is used to distinguish what is important for determining the welding type and what is not so important.

次はステップに進み、和Cが最大の溶接種別を求め、
それを認識出力Sとする。
Next, go to step, find the welding type with the highest sum C,
Let it be the recognition output S 2 .

つまり波形解析装置50は各特徴量▲▼,▲
▼,……毎のメンバーシップ関数を予め記憶しており、
入力信号Sから▲▼,▲▼,……を算出し
て、それらで当該メンバーショップ関数の値を読んで確
率Pr(*,Ai)を求め、溶接種別毎の確率Pr(*,
Ai)の和Cを求めて、それが最大の溶接種別を出力とす
る。
In other words, the waveform analysis device 50 uses the feature quantities ▲ ▼, ▲
▼, …… The membership function for each is stored in advance,
The input signal S 1 is used to calculate ▲ ▼, ▲ ▼, ..., The value of the member shop function is read therefrom to obtain the probability Pr (*, Ai), and the probability Pr (*, Ai) for each welding type is calculated.
The sum C of Ai) is obtained and the maximum welding type is output.

〔実施例〕〔Example〕

次表に信号Sから求められた特徴量A(変動量)、
(変動時間)、A(変動回数)、A(消滅率)
の例、これらより算出された確率の値、および確率の和
Cを示す。
In the following table, the feature amount A 1 (variation amount) obtained from the signal S 1 ,
A 2 (Variation time), A 3 (Number of changes), A 4 (Disappearance rate)
, The probability value calculated from these, and the sum C of the probabilities.

上記表から明らかなように和Cの最大値は3.9 であり、
従って現時点の溶接種別は2(第2種上限)と判定さ
れる。
As is clear from the above table, the maximum value of sum C is 3.9,
Therefore, the current welding type is determined to be 2 + (type 2 upper limit).

メンバーシップ関数は第5図に示す用量で作成する。即
ち信号Sから特徴量Aiを計算し、これをi
,……毎にプロットすると第5図(a)になる
が、この平均値と標準偏差σを求め、これらで同図
(b)正規分布関数を求め、これでデータAiを近似す
る。次にこれを同(c)に示すように上辺が2σ、下辺が
maxmin の台形で近似する。この台形がメンバーシッ
プ関数である。台形で近似する代りに点線で示すように
三角形で近似してもよく、これでも結果は余り変らな
い。
The membership function is created with the dose shown in FIG. That is, the feature value Ai is calculated from the signal S 1 and is calculated as i
= 1 , 2 , ... Plotting results in Fig. 5 (a). Obtain the average value and standard deviation σ,
(b) Obtain a normal distribution function and approximate the data Ai with this. Next, as shown in (c), the upper side is 2σ and the lower side is
Approximate with a trapezoid from max to min . This trapezoid is the membership function. Instead of a trapezoidal approximation, a triangle may be used as shown by the dotted line, and the result does not change much.

システム立上げ時には波形解析装置50の4×6=24
種のメンバーシップ関数を記憶させる必要があるが、こ
れは、実際に電縫溶接して信号Sを得、波形解析装置
50に特徴量Aiを計算させ、そしてオペレータが表示
器48を見て溶接種別を判断し、その種別を波形解析装
置に入力し、かゝる処理を入熱を変えて各種溶接現象を
出現させながら繰り返すことで、行なうことができる
(この処理プログラムを波形解析装置に格納してお
く)。
4 × 6 = 24 of the waveform analyzer 50 when the system is started up
It is necessary to memorize the membership function of the seed, but this means that the signal S 1 is actually obtained by electric resistance welding, the waveform analyzer 50 calculates the characteristic amount Ai, and the operator looks at the display 48. It can be performed by determining the welding type, inputting the type into the waveform analysis device, and repeating such processing while changing the heat input and causing various welding phenomena to appear (this processing program can be executed by the waveform analysis device). Store it).

表示器に表示されている特徴量を見てオペレータが溶接
種別が入力すると波形解析装置(コンピュータ)50で
は、(Ai,X,Y)を作成し、これをデータファイルに
格納する。こゝでXはオペレータが入力した溶接種別、
Yは造管条件の整番(これは予め入力しておく)であ
る。データファイルは造管条件の整番Y別とし、各デー
タはD(Ai,x,i)の形にしておく。こゝではiはデ
ータNo. で例えば1〜100 とする。
When the operator inputs the welding type by looking at the characteristic amount displayed on the display, the waveform analyzer (computer) 50 creates (Ai, X, Y) and stores it in a data file. Here, X is the welding type entered by the operator,
Y is a serial number of pipe making conditions (this is entered in advance). Data files are classified by serial number Y of pipe making conditions, and each data is in the form of D (Ai, x, i). Here, i is a data number, for example, 1 to 100.

第6図にメンバーシップ関数の推定手順を示す。また第
7図と第8図に変動量と変動回数の実測結果とこれより
求めたメンバーシップ関数を示す。
FIG. 6 shows the procedure for estimating the membership function. Further, FIGS. 7 and 8 show the measurement results of the fluctuation amount and the fluctuation frequency and the membership function obtained from them.

溶接現象は6種としたが、勿論これに限るものではな
い。電縫溶接では2種上限が適当となるケースが多く、
これを中央にした複数種としてもよい。
Welding phenomena were classified into six types, but of course the invention is not limited to this. In electric resistance welding, there are many cases where the upper limit of 2 types is appropriate,
It may be a plurality of types with this as the center.

また特徴量は4種としたが、最も有効なのは変動量、次
いで変動回数である。これには重み係数aで対応する
が、判定アルゴリズムを変えて変動量で1次判定し、他
の特徴量で2次判定する、等としてもよい。
Further, although there are four types of feature amounts, the most effective amount is the amount of variation, and then the number of variations. Although the weighting coefficient a i corresponds to this, the determination algorithm may be changed to perform the primary determination based on the variation amount and the secondary determination based on the other feature amount.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明では、溶接点の溶鋼移動状
態を表わす特徴量を求め、該特徴量と、溶接種別毎に予
め作成しておいたメンバーシップ関数とから現在の溶接
種別を判定してそれを示す信号を出力するので、正確な
溶接状態情報を提供することができ、溶接種別の自動制
御、最適電縫溶接状態の自動保持が可能になる。波形解
析装置が出力する溶接種別を示す信号はモニタに利用で
き、現在の溶接現象が設定溶接現象が大きくくずれたと
きは警報を発するようにすることもできる。
As described above, in the present invention, the characteristic amount representing the molten steel moving state of the welding point is obtained, and the current welding type is determined from the characteristic amount and the membership function created in advance for each welding type. Since a signal indicating that is output, accurate welding state information can be provided, and automatic control of the welding type and automatic holding of the optimum electric resistance welding state are possible. A signal indicating the welding type output from the waveform analyzer can be used for a monitor, and an alarm can be issued when the current welding phenomenon largely deviates from the set welding phenomenon.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本構成を示すブロック図、 第2図は波形解析装置の処理内容を示す流れ図、 第3図は各種溶接現象の波形図、 第4図はメンバーシップ関数の一例を示す図表、 第5図はメンバーシップ関数の作成要領を示す説明図、 第6図はメンバーシップ関数の作成手順を示す流れ図、 第7図および第8図はオンラインデータとメンバーシッ
プ関数との相関例を示す図表、 第9図は第1種〜第3種溶接現象の説明図、 第10図は周期の経時変化例を示す図表、 第11図は周期検出の従来例を示すブロック図である。 第1図で41は交流電圧調整器、42は昇圧・整流回
路、43は高周波発振回路、10は電縫溶接されるスト
リップ、13はコンタクトチップである。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a flow chart showing the processing contents of a waveform analysis device, FIG. 3 is a waveform diagram of various welding phenomena, and FIG. 4 is an example of a membership function. Chart, Fig. 5 is an explanatory diagram showing the procedure for creating a membership function, Fig. 6 is a flow chart showing the procedure for creating a membership function, and Figs. 7 and 8 are examples of correlation between online data and membership function. The table shown in FIG. 9, FIG. 9 is an explanatory diagram of the welding phenomena of the first to third types, FIG. 10 is a table showing an example of the change of the cycle with time, and FIG. In FIG. 1, reference numeral 41 is an AC voltage regulator, 42 is a boosting / rectifying circuit, 43 is a high frequency oscillation circuit, 10 is a strip to be electro-welded, and 13 is a contact tip.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真嶋 博義 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (56)参考文献 特公 昭57−20075(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyoshi Majima 1 Kimitsu, Kimitsu-shi, Chiba Shin-Nippon Steel Co., Ltd. Kimitsu Steel Co., Ltd. (56) References Japanese Patent Publication No. 57-20075 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入熱制御部(41,49) を備える高周波発振回
路(43)の出力により行なわれる高周波電縫溶接の溶接状
態の自動識別及び制御装置において、 溶接部から取出した信号を供給されて、溶接点の移動状
態の経時変化を示す信号(S)を出力する算出装置
(44〜46)と、 溶接種別毎に作成された特徴量と当該溶接種別発生確率
との関係を示すメンバーシップ関数を記憶しており、前
記算出装置から出力された信号(S)から特徴量(A
)を求め、この求めた特徴量と該メンバーシップ関数
とから現在の溶接状態を示す溶接種別信号(S)を出
力する波形解析装置(50)を備えることを特徴とする、
高周波電縫溶接状態の自動識別及び制御装置。
1. A device for automatically identifying and controlling the welding state of high frequency electric resistance welding performed by the output of a high frequency oscillation circuit (43) having a heat input control unit (41, 49), and supplying a signal extracted from the welding unit. A calculation device (44 to 46) that outputs a signal (S 1 ) indicating the temporal change of the moving state of the welding point, and the relationship between the feature amount created for each welding type and the welding type occurrence probability is shown. The membership function is stored, and the feature quantity (A) is calculated from the signal (S 1 ) output from the calculation device.
i )), and a waveform analysis device (50) for outputting a welding type signal (S 2 ) indicating the current welding state from the obtained feature amount and the membership function.
High-frequency electric resistance welding automatic identification and control device.
JP63112093A 1988-05-09 1988-05-09 High-frequency electric resistance welding automatic identification and control device Expired - Lifetime JPH0630823B2 (en)

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