JPH0767629B2 - 電縫管の溶接入熱量制御方法 - Google Patents
電縫管の溶接入熱量制御方法Info
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- JPH0767629B2 JPH0767629B2 JP20888885A JP20888885A JPH0767629B2 JP H0767629 B2 JPH0767629 B2 JP H0767629B2 JP 20888885 A JP20888885 A JP 20888885A JP 20888885 A JP20888885 A JP 20888885A JP H0767629 B2 JPH0767629 B2 JP H0767629B2
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- welding
- welding heat
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電縫管の製造に当り、電縫溶接部の品質の
向上および安定化を図るための電縫管の溶接入熱量制御
方法に関するものである。
向上および安定化を図るための電縫管の溶接入熱量制御
方法に関するものである。
電縫管の製造において、電縫溶接部の品質の向上および
安定化を図るためには、製造される管の肉厚や直径等に
よつて決められる溶接入熱量が一定となるように制御す
ることが必要とされる。
安定化を図るためには、製造される管の肉厚や直径等に
よつて決められる溶接入熱量が一定となるように制御す
ることが必要とされる。
このような溶接入熱量を制御するための方法として、溶
接Ｖスロート部の振動を監視して、前記振動が一定周波
数になるように制御する方法や、溶接部のピーク温度が
一定になるように制御する方法などが知られている。
接Ｖスロート部の振動を監視して、前記振動が一定周波
数になるように制御する方法や、溶接部のピーク温度が
一定になるように制御する方法などが知られている。
しかしながら、前者の方法は、溶接Ｖスロート部の振動
を認識するまでにある程度の経過時間が必要なため、入
熱量を動的に制御することはできない。また、後者の方
法は、電縫溶接部のような微小な部位を正確に把握して
測温することが極めて困難であり、溶接部のピーク温度
が溶接入熱量を正しく代表しているとは云い難く、しか
も、電縫溶接部は円周方向に振れるから、ピーク温度の
追尾機構などのために複雑な装置を必要とするなどの問
題を有している。
を認識するまでにある程度の経過時間が必要なため、入
熱量を動的に制御することはできない。また、後者の方
法は、電縫溶接部のような微小な部位を正確に把握して
測温することが極めて困難であり、溶接部のピーク温度
が溶接入熱量を正しく代表しているとは云い難く、しか
も、電縫溶接部は円周方向に振れるから、ピーク温度の
追尾機構などのために複雑な装置を必要とするなどの問
題を有している。
上述のような問題を解決する手段として、特開昭57−79
083号公報には、電縫溶接部の加熱幅を外面ビードの外
側より測定して前記加熱幅を制御することにより、溶接
入熱量を制御する方法が開示されている。
083号公報には、電縫溶接部の加熱幅を外面ビードの外
側より測定して前記加熱幅を制御することにより、溶接
入熱量を制御する方法が開示されている。
しかしながら、この方法は、下記式の伝達関数Ｇ
（Ｓ）、 Ｇ（Ｓ）＝（e-LS）／（１＋TS） 但し、L:むだ時間 T:時定数 S:ラプラス変換と演算子 を制御対象としており、むだ時間を含む時定数１〜２秒
の１次遅れ制御系であるため、通常のPID制御では応答
が遅く、原板の厚さの変動により、例えば加熱幅の変動
周期が1/2〜1/3Hzになると、応答ができない問題があつ
た。
（Ｓ）、 Ｇ（Ｓ）＝（e-LS）／（１＋TS） 但し、L:むだ時間 T:時定数 S:ラプラス変換と演算子 を制御対象としており、むだ時間を含む時定数１〜２秒
の１次遅れ制御系であるため、通常のPID制御では応答
が遅く、原板の厚さの変動により、例えば加熱幅の変動
周期が1/2〜1/3Hzになると、応答ができない問題があつ
た。
従つて、この発明の目的は、電縫管の製造に当り、優れ
た応答性によつて迅速適確に溶接入熱量を制御し、電縫
溶接部の品質および歩留りの向上を図ることができる電
縫管の溶接入熱量制御方法を提供することにある。
た応答性によつて迅速適確に溶接入熱量を制御し、電縫
溶接部の品質および歩留りの向上を図ることができる電
縫管の溶接入熱量制御方法を提供することにある。
この発明は、電縫溶接部の溶接入熱量に比例する前記溶
接部の加熱幅を実測し、実測加熱幅と目標加熱幅との偏
差に基いて、前記加熱幅が目標値となるように下記式、 Yn＝SKI（3.52εｎ−2.07εn-1）＋0.55Yn-1＋0.45Yn-2 但し、Yn:電力制御量 SKI:造管速度、板厚で決まる定数 ε：加熱幅偏差 に基いて溶接電力を調節し、かくして、電縫溶接部の溶
接入熱量を制御することに特徴を有するものである。
接部の加熱幅を実測し、実測加熱幅と目標加熱幅との偏
差に基いて、前記加熱幅が目標値となるように下記式、 Yn＝SKI（3.52εｎ−2.07εn-1）＋0.55Yn-1＋0.45Yn-2 但し、Yn:電力制御量 SKI:造管速度、板厚で決まる定数 ε：加熱幅偏差 に基いて溶接電力を調節し、かくして、電縫溶接部の溶
接入熱量を制御することに特徴を有するものである。
本発明者等は、前述した問題を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、サンプリング制御における有限時間整定応答
方式により電縫溶接部の加熱幅を制御すれば、極めて応
答性の優れた制御を行ない得ることを知見した。
ねた結果、サンプリング制御における有限時間整定応答
方式により電縫溶接部の加熱幅を制御すれば、極めて応
答性の優れた制御を行ない得ることを知見した。
この発明は、上記知見に基いてなされたものであり、以
下にその詳細を述べる。造管速度（ライン速度）:vm/s,
基準板厚:tにおける制御系の特性に応じた、サンプリン
グ制御における制御出力を出す間隔即ちサンプリングピ
ツチTpは、下記（１）式によつて求められる。
下にその詳細を述べる。造管速度（ライン速度）:vm/s,
基準板厚:tにおける制御系の特性に応じた、サンプリン
グ制御における制御出力を出す間隔即ちサンプリングピ
ツチTpは、下記（１）式によつて求められる。
Tp＝ａ・ｆ（ｔ）/v＋ｂ （１） 但し、a,b:定数 ｆ（ｔ）:tに依存する関数 有限時間整定応答を行なわせるための、電縫溶接部の目
標加熱幅と実測加熱幅との偏差Unに対する電力制御量に
比例する操作量ynを下記（２）式のように仮定する。
標加熱幅と実測加熱幅との偏差Unに対する電力制御量に
比例する操作量ynを下記（２）式のように仮定する。
yn＝a0Un＋a1Un-1＋・・・・・＋b0yn-1＋b1yn-2 ＋・・・ ……（２） 但し、a0,a1,b0,b1:定数 例えば、造管条件がライン速度v:60m/min,板厚t:7mmの
場合における、加熱幅の測定系を含めたループの伝達関
数Ｇ（Ｓ）は、実験により時定数T:1.5秒、むだ時間L:
0.3秒が求められ、下記（３）式のように表現できる。
場合における、加熱幅の測定系を含めたループの伝達関
数Ｇ（Ｓ）は、実験により時定数T:1.5秒、むだ時間L:
0.3秒が求められ、下記（３）式のように表現できる。
Ｇ（Ｓ）＝（e-LS）／（１＋TS） ＝（ｅ−0.3S）／（１＋1.5S） ……（３） ０次ホールド付有限時間整定応答をさせる。第２図にお
ける０次ホールドＨ（Ｓ）は、下記（４）式によって表
すことができる。
ける０次ホールドＨ（Ｓ）は、下記（４）式によって表
すことができる。
Ｈ（Ｓ）＝（１−e-TpS）/S ……（４） 上記（３）式で求められるＧ（Ｓ）および上記（４）式
で求められるＨ（Ｓ）の積Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）をＺ変換
して、全系を最短時間での整定Z-1となるようにする
と、計算機の制御要素Ｄ（Ｚ）は、下記（５）式のよう
になる。
で求められるＨ（Ｓ）の積Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）をＺ変換
して、全系を最短時間での整定Z-1となるようにする
と、計算機の制御要素Ｄ（Ｚ）は、下記（５）式のよう
になる。
Ｄ（Ｚ）＝（１−e-Tp・Z-1）／〔（１−Z-1）（１ −e-Tp・Z-1−e-mTp＋e-mTp・Z-1）〕 ……（５） 但し、m:（Tp−Ｌ）/Tp、α:1/T （５）式を変形すると下記（５）−１式のようになる。
Ｄ（Ｚ）＝（１−e-Tp・Z-1）／〔（１−e-mTp） ＋（−e-Tp−１＋e-mTp＋e-mTp）Z-1 ＋（e-Tp−e-mTp）Z-2〕 ……（５）−１ ここで、応答特性を高くするために、サンプリングピッ
チTpを時定数T:1.5秒の約1/2の0.8秒とする。
チTpを時定数T:1.5秒の約1/2の0.8秒とする。
L:0.3秒、T:15秒、α＝1/T＝1/1.5を代入すると、 ｍ＝（Tp−Ｌ）/Tp＝（0.8−0.3）/0.8＝0.5/0.8＝0.62
5、e-mTp＝0.7165、e-Tp＝0.5866であり、１−ｅ
−0.625（0.8/1.5）＝0.2834、αTp＝0.8/1.5＝0.5333
であることから、これらを上記（５）−１式に代入する
と、次のようになる。
5、e-mTp＝0.7165、e-Tp＝0.5866であり、１−ｅ
−0.625（0.8/1.5）＝0.2834、αTp＝0.8/1.5＝0.5333
であることから、これらを上記（５）−１式に代入する
と、次のようになる。
Ｄ（Ｚ）＝（１−0.5866・Z-1）／〔0.2834 −（−0.5866−１＋２×0.7165）Z-1 ＋（0.5866−0.7165）Z-2〕 Ｄ（Ｚ）＝（１−0.5866・Z-1）／（0.2834−0.1536Z-1 −0.1299Z-2） ＝（3.52−2.07Z-1）／（１−0.55Z-1−0.45Z-2） ……
（５）−２ ynは、数学上の値であるため、これを電力制御量に変換
する必要があります。そこで、上記（５）−２式を逐次
制御式に直すと、 yn＝3.52Un−2.07Un-1＋0.55yn-1＋0.45yn-2……（５）
−３ ここで、電力制御量への変換定数SKIを考慮し電力制御
量即ち操作量Ynは、Yn＝SKIynと置き換えて、下記
（６）式によって求められる。
（５）−２ ynは、数学上の値であるため、これを電力制御量に変換
する必要があります。そこで、上記（５）−２式を逐次
制御式に直すと、 yn＝3.52Un−2.07Un-1＋0.55yn-1＋0.45yn-2……（５）
−３ ここで、電力制御量への変換定数SKIを考慮し電力制御
量即ち操作量Ynは、Yn＝SKIynと置き換えて、下記
（６）式によって求められる。
Yn＝SKIyn＝SKI（3.52Un−2.07Un-1）＋0.55n-1 ＋0.45yn-2 ……（６） 上記（６）式において、SKIは、加熱幅の制御量の計算
上の値を電力量に変換するための、ライン速度および板
厚によって定まるゲイン定数であり、KW（操作量）/mm
（加熱幅）で表される。このゲイン定数SKIは、電縫溶
接部の加熱幅目標値を単位量変化させることにより容易
に求めることができ、例えば、造管条件が電気抵抗溶接
でライン速度v:60m/min,板厚t:7mmの場合におけるSK1は
75KW/mmである。
上の値を電力量に変換するための、ライン速度および板
厚によって定まるゲイン定数であり、KW（操作量）/mm
（加熱幅）で表される。このゲイン定数SKIは、電縫溶
接部の加熱幅目標値を単位量変化させることにより容易
に求めることができ、例えば、造管条件が電気抵抗溶接
でライン速度v:60m/min,板厚t:7mmの場合におけるSK1は
75KW/mmである。
上記SKIの値は、板厚と造管速度の積に比例してこれを
適切な値に設定することにより、広範囲の造管条件に対
応することができる。
適切な値に設定することにより、広範囲の造管条件に対
応することができる。
なお、サンプリング制御においては、偏差を観測して初
めて制御量の演算が可能になるものであるから、階差の
初期値は通常０である。
めて制御量の演算が可能になるものであるから、階差の
初期値は通常０である。
従つて、電縫溶接部の目標加熱幅と実測加熱幅との偏差
に基づき、上記（６）式により溶接電力を調節すれば、
溶接入熱量を迅速且つ適確に制御することが可能とな
る。
に基づき、上記（６）式により溶接電力を調節すれば、
溶接入熱量を迅速且つ適確に制御することが可能とな
る。
第１図は、この発明の方法を行なうための装置の一例を
示すブロツク図である。図面に示すように、管状に成形
されたオープンパイプ8aは矢印のように移動し、ワーク
ロール１を通過する間に溶接される。このようにして溶
接された電縫管８のワークロール１による加熱幅は、リ
ニアレイカメラ２によつて撮影され、カメラコントロー
ラ３に送られる。一方、デイスプレイ４において、溶接
された電縫管の外径、肉厚、材質等に基き、目標加熱幅
が算出され、カメラコントローラ３に送られる。
示すブロツク図である。図面に示すように、管状に成形
されたオープンパイプ8aは矢印のように移動し、ワーク
ロール１を通過する間に溶接される。このようにして溶
接された電縫管８のワークロール１による加熱幅は、リ
ニアレイカメラ２によつて撮影され、カメラコントロー
ラ３に送られる。一方、デイスプレイ４において、溶接
された電縫管の外径、肉厚、材質等に基き、目標加熱幅
が算出され、カメラコントローラ３に送られる。
カメラコントローラ３は、上述したリニアレイカメラ２
からの実測加熱幅とデイスプレイ４からの目標加熱幅と
の偏差を演算し、その偏差値を溶接制御装置５に送る。
溶接制御装置５は、デイスプレイ６から入力された制御
パラメータにより、前述した（６）式に基いて電力制御
量を演算し、得られた値によつて溶接機７の溶接電力を
制御する。かくして、電縫管８のワークロール１による
溶接入熱量は、所定の目標加熱幅となるように制御され
る。
からの実測加熱幅とデイスプレイ４からの目標加熱幅と
の偏差を演算し、その偏差値を溶接制御装置５に送る。
溶接制御装置５は、デイスプレイ６から入力された制御
パラメータにより、前述した（６）式に基いて電力制御
量を演算し、得られた値によつて溶接機７の溶接電力を
制御する。かくして、電縫管８のワークロール１による
溶接入熱量は、所定の目標加熱幅となるように制御され
る。
第３図は上述した方法による制御の一例を示すグラフで
ある。第３図において、横軸は時間を、縦軸は出力（溶
接電力量）を示す。図面に示すように、溶接電力量を階
段状に変化させることにより、加熱幅は目標値に制御さ
れる。
ある。第３図において、横軸は時間を、縦軸は出力（溶
接電力量）を示す。図面に示すように、溶接電力量を階
段状に変化させることにより、加熱幅は目標値に制御さ
れる。
第４図（イ）は、この発明の方法によつて、直径139.8m
m、肉厚7.72mmの電縫管の溶接入熱を制御したときの加
熱幅を示すグラフであり、第４図（ロ）は、従来の手動
操作のときの加熱幅を示すグラフである。図面に示すよ
うに、従来はコイル間の継目部において加熱幅が大きく
変動し、またコイル中間部においても加熱幅の変動が多
かつたが、この発明の方法によれば、加熱幅はほぼ一定
となり、コイル間の継目部においても変動が少なかつ
た。
m、肉厚7.72mmの電縫管の溶接入熱を制御したときの加
熱幅を示すグラフであり、第４図（ロ）は、従来の手動
操作のときの加熱幅を示すグラフである。図面に示すよ
うに、従来はコイル間の継目部において加熱幅が大きく
変動し、またコイル中間部においても加熱幅の変動が多
かつたが、この発明の方法によれば、加熱幅はほぼ一定
となり、コイル間の継目部においても変動が少なかつ
た。
以上述べたように、この発明によれば、電縫管の製造に
当り、優れた応答性によつて迅速適確に溶接入熱量を制
御することができ、不適当な溶接入熱による溶接不良は
無くなり、電縫溶接部の品質および歩留りは向上し、高
張力鋼管等の難溶接材による電縫管の製造も可能とな
り、作業員による溶接性状の監視も不要となつて省力化
が図られる等、多くの工業上優れた効果がもたらされ
る。
当り、優れた応答性によつて迅速適確に溶接入熱量を制
御することができ、不適当な溶接入熱による溶接不良は
無くなり、電縫溶接部の品質および歩留りは向上し、高
張力鋼管等の難溶接材による電縫管の製造も可能とな
り、作業員による溶接性状の監視も不要となつて省力化
が図られる等、多くの工業上優れた効果がもたらされ
る。
第１図はこの発明の方法を行なうための装置の一例を示
すブロツク図、第２図は有限整定応答系を示す図、第３
図はこの発明方法による制御の一例を示すグラフ、第４
図（イ）はこの発明の方法により制御結果の一例を示す
グラフ、第４図（ロ）は従来の手動操作による制御結果
の一例を示すグラフである。図面において、 １……ワークロール、２……リニアレイカメラ、 ３……カメラコントローラ、 ４……デイスプレイ、５……溶接制御装置、 ６……デイスプレイ、７……溶接機、 ８……電縫管。
すブロツク図、第２図は有限整定応答系を示す図、第３
図はこの発明方法による制御の一例を示すグラフ、第４
図（イ）はこの発明の方法により制御結果の一例を示す
グラフ、第４図（ロ）は従来の手動操作による制御結果
の一例を示すグラフである。図面において、 １……ワークロール、２……リニアレイカメラ、 ３……カメラコントローラ、 ４……デイスプレイ、５……溶接制御装置、 ６……デイスプレイ、７……溶接機、 ８……電縫管。
Claims (1)
- 【請求項１】電縫溶接部の溶接入熱量に比例する前記溶
接部の加熱幅を実測し、実測加熱幅と目標加熱幅との偏
差に基づいて、前記加熱幅が目標値になるように、下記
式、 Yn＝SKI（3.52Un−2.07Un-1）＋0.55Yn-1＋0.45Yn-2 但し、Yn:電力制御量 Un:今回の加熱幅偏差値 Un-1:前回の加熱幅偏差値 Yn-1:前回の電力制御量 Yn-2:前々回の電力制御量 SKI:造管速度、板厚で定まる定数 に基いて溶接電力を調節し、かくして、電縫溶接部の溶
接入熱量を制御することを特徴とする、電縫管の溶接入
熱量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20888885A JPH0767629B2 (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | 電縫管の溶接入熱量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20888885A JPH0767629B2 (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | 電縫管の溶接入熱量制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6268686A JPS6268686A (ja) | 1987-03-28 |
| JPH0767629B2 true JPH0767629B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=16563782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20888885A Expired - Lifetime JPH0767629B2 (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | 電縫管の溶接入熱量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767629B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107378328A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-11-24 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种焊接操作的记录方法及装置 |
-
1985
- 1985-09-24 JP JP20888885A patent/JPH0767629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6268686A (ja) | 1987-03-28 |
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