JPH0740062A - High frequency heating device - Google Patents

High frequency heating device

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JPH0740062A
JPH0740062A JP5187870A JP18787093A JPH0740062A JP H0740062 A JPH0740062 A JP H0740062A JP 5187870 A JP5187870 A JP 5187870A JP 18787093 A JP18787093 A JP 18787093A JP H0740062 A JPH0740062 A JP H0740062A
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high frequency
circuit
voltage
resonance
frequency
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Hiroyuki Yoshikawa
博之 吉川
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a high frequency heating device capable of controlling welding phenomenon in high speed. CONSTITUTION:A DC voltage generating circuit 11 outputs DC voltage Vs corresponding to a resonance frequency f0 of a resonance circuit 8. A switching control circuit 13 executes on/off for the power transistor of a switching circuit at the frequency f=f0 corresponding to the DC voltage given through an addition/subtraction unit 12. An arithemetic unit 10 detects excess/shortage of a high frequency power WRF by detecting a cyclic fluctuation DELTAIRF of high frequency current of the resonance circuit 8, and then the DC voltage DELTAVS required for correcting the excess/shortage is outputted to the addition/subtraction unit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は高周波加熱装置に関
し、特に、金属管の高周波電縫溶接に使用する高周波加
熱装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency heating device, and more particularly to a high frequency heating device used for high frequency electric resistance welding of metal pipes.

【0002】[0002]

【従来の技術】製管溶接法には、サブマージアーク溶接
法、プラズマ溶接法、TIG溶接法、高周波電縫溶接法
などがあり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから、一般
に広く使用されている。高周波電縫溶接法は、図3に示
すように、金属帯の両溶接端面51,52がV字形を形
成するようにロールで連続的に管状に曲げ成形してオー
プンパイプ50となした後、高周波加熱装置Cからコン
タクトチップ56,56を介して両溶接端面51,52
に高周波電流を通じて加熱溶融させ、次いでスクイズロ
ール55によって側圧を加え、両溶接端面51,52を
衝合溶接して金属管54を製造する方法である。
2. Description of the Related Art Pipe forming welding methods include a submerged arc welding method, a plasma welding method, a TIG welding method, and a high frequency electric resistance welding method. Of these, the high frequency electric resistance welding method is the most It is widely used because it is a highly efficient process. In the high frequency electric resistance welding method, as shown in FIG. 3, after continuously bending and forming a tubular shape with a roll so that both welding end surfaces 51 and 52 of the metal strip form a V shape, an open pipe 50 is formed. Both welding end faces 51, 52 from the high-frequency heating device C via the contact tips 56, 56.
Is a method of manufacturing a metal tube 54 by subjecting both welding end faces 51, 52 to abutting welding by applying a lateral pressure by a squeeze roll 55 by heating and melting by passing a high frequency current.

【0003】図4はこのような高周波電縫溶接法におい
て従来から一般的に用いられている高周波加熱装置Cの
構成を示すブロック図である。この高周波加熱装置C
は、交流電圧調整回路32、変圧器33、整流回路3
4、フィルタ回路35および高周波回路36を含み、交
流電圧調整回路32は交流電源31に接続され、高周波
回路36は負荷回路37であるオープンパイプ50に接
続される。図において交流電圧調整回路32は、設定さ
れた高周波電力WRFに応じ内蔵するサイリスタの点弧位
相角を調整して、交流電源31から供給された商用周波
数の電圧の実効値を調整する。交流電圧調整回路32に
よって実効値を調整された交流電圧は、変圧器32によ
って昇圧された後、シリコンダイオードなどからなる整
流回路34で直流高電圧に変換され、コイルおよびコン
デンサよりなるフィルタ回路35で平滑化される。平滑
化された直流高電圧は、次の高周波回路36に直流電源
電圧V PPとして与えられる。
FIG. 4 shows the high-frequency electric resistance welding method.
Of the high frequency heating device C that has been generally used
It is a block diagram which shows a structure. This high frequency heating device C
Is an AC voltage adjusting circuit 32, a transformer 33, a rectifying circuit 3
4, including a filter circuit 35 and a high frequency circuit 36,
The flow voltage adjusting circuit 32 is connected to the AC power source 31,
The circuit 36 is connected to the open pipe 50 which is the load circuit 37.
Will be continued. In the figure, the AC voltage adjustment circuit 32 is not set.
High frequency power WRFFiring position of the built-in thyristor according to
Commercial frequency supplied from AC power supply 31 by adjusting the phase angle
Adjust the rms value of the number voltage. AC voltage adjusting circuit 32
Therefore, the AC voltage whose RMS value is adjusted is
After being boosted,
Is converted to high DC voltage in the current circuit 34,
It is smoothed by the filter circuit 35 including a capacitor. smooth
The converted DC high voltage is supplied to the next high frequency circuit 36 as a DC power source.
Voltage V PPGiven as.

【0004】図5は高周波回路36の構成を示す電気回
路図である。図において真空管38はC級増幅動作を行
なうものであって、前述の直流電源電圧VPPが真空管3
8のプレートPとカソードKの間に与えられる。真空管
38のグリッドGとカソードKの間にはグリッド抵抗4
0が接続されており、これによりバイアス電圧が与えら
れる。真空管38のプレートPとカソードKの間には、
共振コイル44と共振コンデンサ43とが並列接続され
た共振回路45が結合コンデンサ39を介して接続され
ている。また、この共振回路45と並列にコンデンサ4
1,42を直列接続してなる分圧回路が接続されてお
り、コンデンサ41,42の接続点は真空管38のグリ
ッドGに接続されている。したがって、共振回路45で
発生した高周波電圧は分圧コンデンサ41,42によっ
て分圧され、真空管38のグリッドGに帰還される。こ
れによって真空管38は共振回路45で発生する高周波
電圧に同期してスイッチング動作をすることとなり、真
空管38の発振が行なわれる。このときの高周波電流は
種々の周波数成分を有する一種の脈流となっているが、
このうち共振回路45の共振周波数成分以外は減衰し、
共振周波数成分のみが残る。共振コイル44には二次側
コイル46がリンクされており、2つのコイル44,4
6はカレントトランスをなしている。この二次側コイル
46がコンタクトチップ56,56に接続され、共振回
路45で発生した高周波電流は負荷回路37であるオー
プンパイプ50に供給される。
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing the configuration of the high frequency circuit 36. In the figure, the vacuum tube 38 performs a class C amplification operation, and the DC power supply voltage V PP described above is applied to the vacuum tube 3.
8 between the plate P and the cathode K. Between the grid G of the vacuum tube 38 and the cathode K, a grid resistance 4
0 is connected, which provides a bias voltage. Between the plate P of the vacuum tube 38 and the cathode K,
A resonance circuit 45 in which a resonance coil 44 and a resonance capacitor 43 are connected in parallel is connected via a coupling capacitor 39. Further, the capacitor 4 is connected in parallel with the resonance circuit 45.
A voltage dividing circuit formed by connecting 1 and 42 in series is connected, and the connection point of the capacitors 41 and 42 is connected to the grid G of the vacuum tube 38. Therefore, the high frequency voltage generated in the resonance circuit 45 is divided by the voltage dividing capacitors 41 and 42 and fed back to the grid G of the vacuum tube 38. As a result, the vacuum tube 38 performs a switching operation in synchronization with the high frequency voltage generated in the resonance circuit 45, and the vacuum tube 38 oscillates. The high frequency current at this time is a kind of pulsating current with various frequency components,
Of these, components other than the resonance frequency component of the resonance circuit 45 are attenuated,
Only the resonance frequency component remains. A secondary coil 46 is linked to the resonance coil 44, and the two coils 44, 4
6 is a current transformer. The secondary coil 46 is connected to the contact chips 56, 56, and the high frequency current generated in the resonance circuit 45 is supplied to the open pipe 50 which is the load circuit 37.

【0005】また、最近では上述のような真空管38を
用いた高周波加熱装置Cに代わり、半導体素子(たとえ
ば、パワートランジスタ)を用いた高周波加熱装置が開
発・実用化されつつある。これは近年のパワーエレクト
ロニクス技術の進歩により、電縫管の溶接に用いられる
ような200〜500kHz程度の高周波かつ大出力に
耐え得る半導体素子が開発されるようになったためであ
り、また、半導体素子を用いた高周波加熱装置には、従
来の真空管方式に比べてエネルギロスが少なく、かつ設
備がコンパクトなため設置上の制約が少ないという利点
があるためである。半導体素子を用いた高周波加熱装置
は図4に示した従来のものとほぼ同様の構成をしている
が、従来の高周波加熱装置Cが真空管38の発振作用を
利用して高周波電力WRFを発生させているのに対し、半
導体方式では素子のスイッチング動作を高速で行なうこ
とによって高周波電力WRFを発生させているところが異
なる。このときのスイッチング周波数は半導体素子のス
イッチング周期を変更することによって任意に変更する
ことができるが、共振回路45内での減衰を避けるため
に共振コンデンサ43や共振コイル44などによって決
まる共振周波数と一致させるのが普通である。
Recently, instead of the high frequency heating device C using the vacuum tube 38 as described above, a high frequency heating device using a semiconductor element (for example, a power transistor) is being developed and put into practical use. This is because the recent progress in power electronics technology has led to the development of a semiconductor element that can withstand a high frequency and a high output of about 200 to 500 kHz, which is used for welding electric resistance welded pipes. This is because the high-frequency heating device using is advantageous in that it has less energy loss as compared with the conventional vacuum tube system and that the equipment is compact, so there are few restrictions on installation. The high frequency heating device using a semiconductor element has almost the same structure as the conventional one shown in FIG. 4, but the conventional high frequency heating device C generates high frequency power W RF by utilizing the oscillation action of the vacuum tube 38. In contrast to this, the semiconductor system is different in that the high frequency power W RF is generated by performing the switching operation of the element at high speed. The switching frequency at this time can be arbitrarily changed by changing the switching cycle of the semiconductor element, but in order to avoid attenuation in the resonance circuit 45, it matches the resonance frequency determined by the resonance capacitor 43, the resonance coil 44, and the like. It is normal to let them do it.

【0006】ところで、金属管54の品質を最良に保つ
ためには、金属管54の肉厚や溶接速度、溶接端面5
1,52の突合せ状態などに応じて高周波電力WRFを最
適値に調整する必要がある。すなわち、高周波電力WRF
が低い場合は両溶接端面51,52が十分に溶融しない
ため溶接部強度が不十分な冷接欠陥が発生し、逆に高周
波電力WRFが高い場合はペネトレータと呼ばれる微小な
酸化物欠陥が両溶接端面51,52間に在留する。
By the way, in order to keep the quality of the metal pipe 54 at the best level, the thickness of the metal pipe 54, the welding speed, the welding end surface 5
It is necessary to adjust the high frequency power W RF to an optimum value according to the matching state of 1, 52 and the like. That is, the high frequency power W RF
If the welding temperature is low, both welding end faces 51, 52 do not melt sufficiently, and a cold welding defect with insufficient weld strength occurs. On the contrary, if the high-frequency power W RF is high, a small oxide defect called a penetrator occurs. Remains between the weld end faces 51 and 52.

【0007】そのため実生産においては、溶接作業者が
溶接後のビード外観、赤熱状態およびスパッタ(飛散溶
鋼)の発生状態などを観察して高周波電力WRFの過不足
を経験的に判断し、高周波電力WRFを調整していた。し
かしながら、このような作業者の経験的判断に基づいた
方法では個人差が大きく、正確な電力設定を行なうこと
は困難であり、その上作業者に高い熟練度が要求される
などの問題点があった。
Therefore, in actual production, the welding operator empirically determines whether the high frequency power W RF is excessive or insufficient by observing the appearance of the bead after welding, the state of red heat and the state of spatter (scattered molten steel). The power W RF was being adjusted. However, such a method based on the empirical judgment of the operator has a large individual difference, and it is difficult to perform accurate power setting. Moreover, there is a problem that the operator is required to have a high degree of skill. there were.

【0008】このため最近では、高周波電力WRFの自動
制御が種々試みられており、それらは特公昭54−33
784号公報や特公昭54−40454号公報に開示さ
れている。これらに開示されているごとく、一般的に電
縫溶接における溶接点53は、溶接線方向に周期的に変
動する。これは両溶接端面51,52を流れる溶接電流
によって誘起される電磁力で溶融金属が溶接端面51,
52の外側へ押出され、両溶接端面51,52の接近速
度が遅くなることによって生ずるものである。このよう
に溶接点53の周期的変動は高周波電流パスを変化させ
るため、インピーダンスが周期的に増減するとともに高
周波電圧および高周波電流も同様に変化する。これらは
上述のような溶接点53の周期的な変動現象と溶接品質
との関係を見出し、溶接点53の変動を溶接現象特性値
として検出して、この特性値に基づいたフィードバック
制御を行なうものである。具体的には、溶接点53の周
期的変動を示す特性値から高周波電力WRFの過不足を検
知し、これに基づいて交流電圧調整回路32のサイリス
タの点弧位相角を調整している。これにより高周波回路
36の真空管38のプレート電圧が調整され、高周波電
力WRFが最適値に調整される。
Therefore, recently, various attempts have been made to automatically control the high frequency power W RF , which are disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-33.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 784 and Japanese Patent Publication No. 4040454. As disclosed in these documents, generally, the welding point 53 in electric resistance welding periodically fluctuates in the welding line direction. This is an electromagnetic force induced by a welding current flowing through both the welding end faces 51, 52 so that the molten metal is welded by the welding end faces 51, 52.
This is caused by the fact that it is extruded to the outside of 52 and the approach speed of both welding end faces 51, 52 slows down. As described above, the periodical change of the welding point 53 changes the high frequency current path, so that the impedance periodically changes and the high frequency voltage and the high frequency current also change. These are for finding the relationship between the periodic fluctuation phenomenon of the welding point 53 and the welding quality as described above, detecting the fluctuation of the welding point 53 as a welding phenomenon characteristic value, and performing feedback control based on this characteristic value. Is. Specifically, the excess or deficiency of the high frequency power W RF is detected from the characteristic value indicating the periodic fluctuation of the welding point 53, and the ignition phase angle of the thyristor of the AC voltage adjusting circuit 32 is adjusted based on this. As a result, the plate voltage of the vacuum tube 38 of the high frequency circuit 36 is adjusted, and the high frequency power W RF is adjusted to an optimum value.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、フィードバックによる制御対象が交流電圧
調整回路32のサイリスタであるために過渡応答の点で
商用周波数に起因する限界があり、制御応答性が悪かっ
た。そのため従来の方法では数百msec程度の比較的
長いピッチで変動する溶接現象を制御することが可能で
あるが、数msec〜数十msec程度、あるいはそれ
以下の短い時間間隔で変動する溶接現象そのものをリア
ルタイムで制御することは困難であった。
However, in these methods, since the object to be controlled by feedback is the thyristor of the AC voltage adjusting circuit 32, there is a limit in the transient response due to the commercial frequency, and the control response is low. It was bad. Therefore, in the conventional method, it is possible to control the welding phenomenon that fluctuates at a relatively long pitch of several hundred msec, but the welding phenomenon itself that fluctuates in a short time interval of several msec to several tens msec or less. Was difficult to control in real time.

【0010】この発明はかかる従来の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、溶接現象を
高速で制御することができる高周波加熱装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a high frequency heating apparatus capable of controlling a welding phenomenon at a high speed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明の高周波加熱装
置は、所定の共振周波数を有する共振手段と、前記共振
周波数に応じた所定の直流電圧を発生する直流電圧発生
手段と、前記直流電圧に応じた周波数で直流電源電圧を
スイッチングし、前記共振手段に印加して高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、前記高周波電力の周期
的変動分を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結
果に応じて前記直流電圧を増減させる直流電圧増減手段
とを含めて構成される。
A high-frequency heating apparatus according to the present invention comprises a resonance means having a predetermined resonance frequency, a DC voltage generation means for generating a predetermined DC voltage according to the resonance frequency, and a DC voltage A switching means for switching a DC power supply voltage at a frequency corresponding to the generated resonance frequency and applying a high frequency power to the resonance means, a detection means for detecting a periodic fluctuation of the high frequency power, and a detection result of the detection means. And a DC voltage increasing / decreasing means for increasing / decreasing the DC voltage.

【0012】[0012]

【作用】この発明に係る高周波加熱装置は、直流電源電
圧をスイッチングして共振手段に印加し、高周波電力を
発生させるスイッチング手段と、高周波電力の周期的変
動分を検出する検出手段とを備えており、検出した高周
波電力の周期的変動分に応じてスイッチング手段のスイ
ッチング周波数を制御するようになっている。スイッチ
ング周波数が共振手段の共振周波数に等しいとき高周波
電力は最大となり、スイッチング周波数が共振周波数か
ら外れるほどに高周波電力は小さくなるので、スイッチ
ング周波数を制御することにより、高周波電力を制御す
ることができる。したがって、商用周波数の交流電圧の
実効値をサイリスタで制御することによって高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。
A high frequency heating apparatus according to the present invention comprises a switching means for switching a DC power supply voltage and applying it to a resonance means to generate a high frequency power, and a detection means for detecting a periodic variation of the high frequency power. The switching frequency of the switching means is controlled according to the detected periodic fluctuation of the high frequency power. The high frequency power becomes maximum when the switching frequency is equal to the resonance frequency of the resonance means, and the high frequency power becomes smaller as the switching frequency deviates from the resonance frequency. Therefore, the high frequency power can be controlled by controlling the switching frequency. Therefore, the high frequency power can be controlled at a higher speed and the welding phenomenon can be controlled at a higher speed than in the conventional case where the high frequency power is controlled by controlling the effective value of the AC voltage of the commercial frequency with the thyristor.

【0013】[0013]

【実施例】図1はこの発明の一実施例による高周波加熱
装置Aの構成を示すブロック図、図2はそのスイッチン
グ回路7および共振回路8の電気回路図を含む高周波回
路6のブロック図である。この高周波加熱装置Aは、交
流電圧調整回路2、変圧器3、整流回路4、フィルタ回
路4および高周波回路6を含み、さらに高周波回路6
は、スイッチング回路7、共振回路8、高周波電流検出
回路9、演算回路10、直流電圧発生回路11、加減算
器12およびスイッチング制御回路13を含む。交流電
圧調整回路2は交流電源1に接続され、共振回路8は負
荷回路14である図3で説明したオープンパイプ50に
接続される。
1 is a block diagram showing the structure of a high frequency heating apparatus A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a high frequency circuit 6 including electric circuit diagrams of a switching circuit 7 and a resonance circuit 8 thereof. . The high frequency heating device A includes an AC voltage adjusting circuit 2, a transformer 3, a rectifying circuit 4, a filter circuit 4 and a high frequency circuit 6, and further includes a high frequency circuit 6.
Includes a switching circuit 7, a resonance circuit 8, a high frequency current detection circuit 9, an arithmetic circuit 10, a DC voltage generation circuit 11, an adder / subtractor 12 and a switching control circuit 13. The AC voltage adjustment circuit 2 is connected to the AC power supply 1, and the resonance circuit 8 is connected to the load circuit 14 which is the open pipe 50 described in FIG.

【0014】溶接作業者が溶接しようとするオープンパ
イプ50に応じた高周波電力WRFをたとえばダイアルに
より設定すると、交流電圧調整回路2は、それに応じて
内蔵するサイリスタの点弧位相角を調整し、交流電源1
から供給された商用周波数の交流電圧の実効値を調整す
る。交流電圧調整回路32によって実効値を調整された
交流電圧は、変圧器3によって昇圧され、さらには整流
回路4によって直流高電圧に変換される。この直流高電
圧は幾分脈流を含んでいるため、次のコンデンサなどよ
りなるフィルタ回路5で平滑化され、高周波回路6に直
流電源電圧VCCとして与えられる。
When the welding operator sets the high frequency power W RF corresponding to the open pipe 50 to be welded by, for example, a dial, the AC voltage adjusting circuit 2 adjusts the firing phase angle of the built-in thyristor accordingly. AC power supply 1
Adjust the effective value of the commercial frequency AC voltage supplied from. The AC voltage whose effective value is adjusted by the AC voltage adjusting circuit 32 is boosted by the transformer 3 and further converted into a DC high voltage by the rectifying circuit 4. Since this DC high voltage contains some pulsating current, it is smoothed by the filter circuit 5 composed of the following capacitor and the like and is given to the high frequency circuit 6 as the DC power supply voltage V CC .

【0015】高周波回路6は、直流電源電圧VCCに応じ
た大きさの高周波電力WRFを発生して負荷回路14であ
るオープンパイプ50に供給する。詳しく説明すると直
流電源電圧VCCは、図2に示すように、スイッチング回
路7の入力端子7a,7b間に印加される。スイッチン
グ回路7にあっては、NPNパワートランジスタ15,
17のエミッタが、それぞれノードN1,N2を介して
NPNパワートランジスタ16,18のコレクタに接続
されており、NPNパワートランジスタ15,17のコ
レクタは一方入力端子7aに接続され、NPNパワート
ランジスタ16,18のエミッタは他方入力端子7bに
接続されている。また、NPNパワートランジスタ1
5,16,17,18のベースはスイッチング制御回路
13に接続されている。
The high frequency circuit 6 generates a high frequency power W RF having a magnitude corresponding to the DC power supply voltage V CC and supplies it to the open pipe 50 which is the load circuit 14. More specifically, the DC power supply voltage V CC is applied between the input terminals 7a and 7b of the switching circuit 7, as shown in FIG. In the switching circuit 7, the NPN power transistor 15,
The emitter of 17 is connected to the collectors of NPN power transistors 16 and 18 via nodes N1 and N2, respectively, and the collectors of NPN power transistors 15 and 17 are connected to one input terminal 7a, and NPN power transistors 16 and 18 are connected. The emitter of is connected to the other input terminal 7b. Also, the NPN power transistor 1
The bases of 5, 16, 17, and 18 are connected to the switching control circuit 13.

【0016】共振回路8は共振コンデンサ19および共
振コイル20が並列に接続されたものであり、スイッチ
ング回路7のノードN1,N2間に接続されている。共
振コイル20には二次側コイル21がリンクされてお
り、2つのコイル20,21はカレントトランスをなし
ている。二次側コイル21はコンタクトチップ56,5
6を介してオープンパイプ50に接続される。
The resonance circuit 8 has a resonance capacitor 19 and a resonance coil 20 connected in parallel, and is connected between the nodes N1 and N2 of the switching circuit 7. A secondary coil 21 is linked to the resonance coil 20, and the two coils 20 and 21 form a current transformer. The secondary coil 21 has contact chips 56, 5
It is connected to the open pipe 50 via 6.

【0017】直流電圧発生回路11は、共振回路8の共
振周波数f0 に応じた所定の直流電圧VS を加減算器1
2を介してスイッチング制御回路13に出力する。スイ
ッチング制御回路13は、直流電圧VS に応じた周波数
f=f0 でパワートランジスタ15,18;16,17
を交互にオンオフする。パワートランジスタ15,18
をオンし、パワートランジスタ17,18をオフする
と、図中矢印イで示すように、入力端子7a、パワート
ランジスタ15、ノードN1、共振回路8、ノードN
2、パワートランジスタ18、入力端子7bの経路で電
流が流れる。また、パワートランジスタ17,16をオ
ンし、パワートランジスタ15,18をオフすると、図
中矢印ロで示すように、入力端子7a、パワートランジ
スタ17、ノードN2、共振回路8、ノードN1、パワ
ートランジスタ16、入力端子7bの経路で電流が流れ
る。以上の動作を高速で繰り返すことで共振回路8内に
高周波電流IRFを発生させることができる。この高周波
電流IRFは、パワートランジスタ15,18;16,1
7をオンオフする周波数fが共振回路8の共振周波数f
0 に等しいときに最大となり、パワートランジスタ1
5,18;16,17をオンオフする周波数fが共振周
波数f0 から外れるほどに小さくなる。
The DC voltage generating circuit 11 has the same function as the resonance circuit 8.
Swing frequency f0DC voltage V according toSAdder / subtractor 1
2 to the switching control circuit 13. Sui
Of the DC voltage VSFrequency according to
f = f0Power transistors 15, 18; 16, 17
Alternate on and off. Power transistors 15 and 18
Turns on and turns off the power transistors 17 and 18.
As shown by the arrow a in the figure, the input terminal 7a, the power
Transistor 15, node N1, resonance circuit 8, node N
2, power transistor 18 and input terminal 7b
The flow flows. In addition, the power transistors 17 and 16 are turned on.
When the power transistors 15 and 18 are turned off,
Input terminal 7a, power transistor
Star 17, node N2, resonant circuit 8, node N1, power
-Current flows through the path of transistor 16 and input terminal 7b
It By repeating the above operation at high speed,
High frequency current IRFCan be generated. This high frequency
Current IRFAre power transistors 15, 18; 16, 1
The frequency f for turning on / off 7 is the resonance frequency f of the resonance circuit 8.
0Power transistor 1 becomes maximum when
5, 18; frequency f for turning on and off 16, 17 is the resonance frequency
Wave number f0It gets smaller as it goes away from.

【0018】高周波電流検出回路9は、負荷回路14に
おいて変動する溶接現象を検出するため、共振回路8に
おける高周波電流IRFを検出する。前述のように、電縫
溶接における溶接点53は、溶接点方向に周期的に変動
しており、この現象によって溶接電流パスが変化し、イ
ンピーダンスが増減するため高周波電流IRFも同様に変
化する。本来は負荷回路14において高周波電流IRF
検出するのが望ましいが、計測の困難性から本実施例で
は共振回路8内の高周波電流IRFを計測することとし
た。
The high frequency current detection circuit 9 detects the high frequency current I RF in the resonance circuit 8 in order to detect the fluctuating welding phenomenon in the load circuit 14. As described above, the welding point 53 in the electric resistance welding periodically fluctuates in the welding point direction, and the welding current path changes due to this phenomenon, and the impedance increases and decreases, so the high-frequency current I RF also changes. . Originally, it is desirable to detect the high-frequency current I RF in the load circuit 14, but due to the difficulty of measurement, the high-frequency current I RF in the resonance circuit 8 is measured in this embodiment.

【0019】演算回路10は、高周波電流検出回路9で
検出された高周波電流IRFの変動分ΔIRFを検出し、そ
の変動分ΔIRFに基づいてオープンパイプ50に与えて
いる高周波電力WRFの過不足を検知し、高周波電力WRF
の過不足を補正するのに必要な直流電圧ΔVS を加減算
器12に出力する。加減算器12は、直流電圧発生回路
11から入力された直流電圧VS と、演算回路10から
入力された直流電圧ΔVS とを加減算してスイッチング
制御回路13に出力する。スイッチング制御回路13
は、補正された直流電圧VS +ΔVS に応じた周波数f
=f0 +Δf0 でパワートランジスタ15,18;1
7,16をオンオフさせ、共振回路8内に高周波電流I
RFを発生させる。したがって、高周波電力WRFは適値に
補正される。
The arithmetic circuit 10 detects the variation [Delta] I RF of the detected high-frequency current I RF in the high-frequency current detecting circuit 9, the high frequency power W RF have given open pipe 50 on the basis of the variation [Delta] I RF Detects excess and deficiency and high frequency power W RF
The DC voltage ΔV S required to correct the excess or deficiency of the above is output to the adder / subtractor 12. The adder / subtractor 12 adds and subtracts the DC voltage V S input from the DC voltage generation circuit 11 and the DC voltage ΔV S input from the arithmetic circuit 10 and outputs the added voltage to the switching control circuit 13. Switching control circuit 13
Is the frequency f according to the corrected DC voltage V S + ΔV S
= F 0 + Δf 0 , power transistors 15, 18; 1
7 and 16 are turned on and off, and the high frequency current I is fed into the resonance circuit 8.
Generate RF . Therefore, the high frequency power W RF is corrected to an appropriate value.

【0020】表1は種々の条件下(外径、肉厚、製管速
度)で製管を行なった場合の溶接欠陥発生率、スパッタ
発生による表面疵発生率および同原因によるミル停機回
数を、本実施例の高周波加熱装置Aを使用した場合と従
来の高周波加熱装置Cを使用した場合とで比較したもの
である。表1では、従来の高周波加熱装置Cを使用した
場合の溶接欠陥発生率などを1とし、本実施例の高周波
加熱装置Aを使用した場合のそれを1に対する比率で示
している。
Table 1 shows the welding defect occurrence rate, the surface flaw occurrence rate due to spatter generation, and the number of mill stoppages due to the same cause when pipes were produced under various conditions (outer diameter, wall thickness, pipe production speed). It is a comparison between the case where the high frequency heating apparatus A of the present embodiment is used and the case where the conventional high frequency heating apparatus C is used. In Table 1, the welding defect occurrence rate when the conventional high-frequency heating apparatus C is used is set to 1, and when the high-frequency heating apparatus A of this embodiment is used, it is shown as a ratio to 1.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】表1に示すように、本実施例の高周波加熱
装置Aを使用すれば、溶接欠陥発生率などを従来の2割
ないし4割程度に減少させられることがわかった。
As shown in Table 1, it has been found that the use of the high frequency heating apparatus A of this embodiment can reduce the welding defect occurrence rate to about 20 to 40% of the conventional rate.

【0023】このように本実施例の高周波加熱装置Aを
使用すれば、溶接現象が安定化して溶接欠陥が減少する
だけでなく、スパッタ発生も抑制され、スパッタ押し込
みによる表面品質の悪化や内面ビード切削治具への堆積
によるミル停機などの生産性悪化が防止される。
As described above, when the high frequency heating apparatus A of the present embodiment is used, not only the welding phenomenon is stabilized and welding defects are reduced, but also spatter generation is suppressed, the surface quality is deteriorated due to the indentation of spatter, and the inner surface bead is suppressed. Productivity deterioration such as mill stoppage due to accumulation on the cutting jig is prevented.

【0024】なお、この実施例では、スイッチング回路
7におけるスイッチング用の半導体素子としてNPNパ
ワートランジスタを用いたが、これに限るものではな
く、PNPパワートランジスタを用いてもよいし、、M
OSパワートランジスタを用いてもよい。
In this embodiment, the NPN power transistor is used as the switching semiconductor element in the switching circuit 7. However, the present invention is not limited to this, and a PNP power transistor may be used.
An OS power transistor may be used.

【0025】また、負荷回路14において変動する溶接
現象を検出するために共振回路8の高周波電流IRFを検
出したが、これに限るものではなく、高周波電圧や周波
数や位相差などを検出してもよい。また、1つに限らず
複数を検出してもよい。
Further, the high frequency current I RF of the resonance circuit 8 is detected in order to detect the fluctuating welding phenomenon in the load circuit 14, but the present invention is not limited to this, and high frequency voltage, frequency, phase difference, etc. are detected. Good. Further, the number is not limited to one, and a plurality may be detected.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、ス
イッチング手段のスイッチング周波数を制御することに
より高周波電力を制御するので、商用周波数の交流電圧
の実効値をサイリスタで制御することにより高周波電力
を制御していた従来に比べ、高周波電力を高速で制御す
ることができ、溶接現象を高速で制御することができ
る。また、溶接現象の高速制御が可能となって溶接現象
が安定化し、溶接欠陥の発生率が激減することは無論、
入熱管理も容易となって溶接作業者の負荷が軽減され
る。また、スパッタ発生をも抑制可能となるため、スパ
ッタ押込みによる表面品質の悪化や、内面ビード切削治
具への堆積による停機がなくなるなど、優れた効果を奏
する。
As described above, according to the present invention, since the high frequency power is controlled by controlling the switching frequency of the switching means, the high frequency is controlled by controlling the effective value of the AC voltage of the commercial frequency with the thyristor. High-frequency power can be controlled at a high speed, and the welding phenomenon can be controlled at a high speed, as compared with the conventional case where the power is controlled. Also, of course, high-speed control of the welding phenomenon will be possible, the welding phenomenon will be stabilized, and the incidence of welding defects will drastically decrease.
Heat input management is also facilitated and the load on the welding operator is reduced. Further, since it is possible to suppress the generation of spatter, excellent effects such as deterioration of surface quality due to indentation of spatter and stoppage due to deposition on the inner bead cutting jig are eliminated.

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

【図1】この発明の一実施例による高周波加熱装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high frequency heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示した高周波加熱装置におけるスイッチ
ング回路および共振回路の電気回路図を含む高周波回路
のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a high frequency circuit including electrical circuits of a switching circuit and a resonance circuit in the high frequency heating device shown in FIG.

【図3】高周波加熱装置が使用される高周波電縫溶接法
を示す一部破断した正面図である。
FIG. 3 is a partially cutaway front view showing a high frequency electric resistance welding method in which a high frequency heating device is used.

【図4】従来の高周波加熱装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional high-frequency heating device.

【図5】図4に示した高周波加熱装置の高周波回路の電
気回路図である。
5 is an electric circuit diagram of a high frequency circuit of the high frequency heating device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 高周波加熱装置 7 スイッチング回路 8 共振回路 9 高周波電流検出回路 10 演算回路 11 直流電圧発生回路 12 加減算器 13 スイッチング制御回路 50 オープンパイプ 51,52 溶接端面 53 溶接点 54 金属管 A high-frequency heating device 7 switching circuit 8 resonance circuit 9 high-frequency current detection circuit 10 arithmetic circuit 11 DC voltage generation circuit 12 adder / subtractor 13 switching control circuit 50 open pipe 51, 52 welding end face 53 welding point 54 metal pipe

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の共振周波数を有する共振手段と、 前記共振周波数に応じた所定の直流電圧を発生する直流
電圧発生手段と、 前記直流電圧に応じた周波数で直流電源電圧をスイッチ
ングし、前記共振手段に印加して高周波電力を発生させ
るスイッチング手段と、 前記高周波電力の周期的変動分を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に応じて前記直流電圧を増減さ
せる直流電圧増減手段とを含むことを特徴とする、高周
波加熱装置。
1. A resonance means having a predetermined resonance frequency, a DC voltage generation means for generating a predetermined DC voltage according to the resonance frequency, and a DC power supply voltage that is switched at a frequency according to the DC voltage. Switching means for applying high-frequency power to the resonance means to generate high-frequency power, detection means for detecting a periodic fluctuation of the high-frequency power, and direct-current voltage increasing / decreasing means for increasing / decreasing the direct-current voltage according to the detection result of the detecting means. A high-frequency heating device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002165438A (en) * 2000-11-28 2002-06-07 Meidensha Corp High-frequency power supply for welding seam welded steel pipe
JP2008238269A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Jfe Steel Kk Method of manufacturing electric resistance welded steel pipe having good tenacity in welded portion
KR101943791B1 (en) * 2018-01-26 2019-01-29 오민수 Grinder for skid steer loader

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