JPS62118981A - 高周波溶接装置の溶接電力測定方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波誘導溶接における溶接装置の溶接部に与
える溶接電力の測定カルに関するものである。

〔従来技術〕

電縫管の１！！造は連続送給される金属板を所定径寸法
に曲成し°ζ端縁を互いに対向させたオーブンパイプを
形成し、高周波誘導コイル内に挿通させるとともに、ス
クイズロールにて（１１１圧を加え”（端縁同士を高周
波溶着する。ところで、この高周波を発振させる発振管
に真空管を用い゛ζ高周波誘導溶接を行う場合には、作
業音は発振管のプレート直流電圧、プレート直流電流を
指標とするとともに、溶接火色、ビード形状を見°ζ被
溶接材の材質、寸法等に適合した大熱量を１ｖるよう制
御している。

またこのような大熱量又は溶接条件の制御方法とは別に
、高周波溶接装置の出力電力の計測を、出力電圧の実効
値、出力電流の実効値及び出力電圧と出力電流の位相差
とを測定して行う方法（勅開昭５９−２４５８５号）が
提案されており、また高周波発振器出力側と溶接部間の
進行波電力と反射波電力との差を測定して溶接電力を求
める方法（特開昭５２４４７５２号）が提案されている
。

〔発明が解決しよ・）とする問題点〕

ｉｌ１述した如＜ｆｉ＝Ｘ者が入熱型又は溶接条件設定
のための指標としていた発振管のプレート直流電圧、プ
レート直流電流は溶接装置の入力であるから、溶接装置
の効率が変化した場合には溶接装置の出力が変化し“（
Ｉｇ接条件が一定しないごとになる。また発振管に真空
管を使用しているこの種の溶接装置では効率が低く、例
えば発振管効率が６０〜８０％であり、総合効率は５０
％程度である。そして、この効率は電縫管製造ラインに
設けている加熱コイルとスクイズロールとの距離、帯鋼
の突き合わせ角度、被加熱材の肉厚、外径の大小等の魚
油状態によっ−Ｃ大きく変化する。これを補うのが作業
者の熟練及び勘による調節であるが安定した溶接が行え
ないという問題がある。

一方、ｉ１記特開昭５９−２４５８５号により提案され
ている方法においては、出力電圧及びこれと出力電流の
位相差を正確に測定することが難しい、即ぢ出力電圧が
高電圧であり、正確な瞬時値の計測が甚だ難しく、また
溶接電力がｌ　ｋｌｌｚ　＝　１０００ｋＨｚの高周波
であるため出力電圧と出力電流との位相差の５１測は、
）“ノ秒オーダの極短い周期の計測が必要でｉｌ）るた
めであり、これらを可能とする計測装置に対して高額の
設備費を要する等の問題がある。

これは特開昭５２−４４７５２号のものについても同様
である。

〔問題点を解決づるための手段〕

本発明は０；１述した問題に鑑み、高周波溶接装置の溶
接電力を、高周波発振させる発振管のプレート交流電圧
とプレート交流電流とを測定するごとにより簡単に、ま
た高精度で溶接電力を測定し得て、溶接状態を常に安定
したものとなし得る溶接電力測定力法を提案するもので
ある。

本発明に係る高周波溶接装置の溶接電力測定力ｒｌ＝は
、発振管に真空管を使用し′（高周波を発振させること
により高周波溶接を行う溶接装置の溶接電力測定力法に
おいて、前記発振管のプレート交流電圧ｄｐと、プレー
ト交流電圧ｒＰとを計測し、プレート交流電流の基本波
成分の振幅ＡＰをフーリエ変換により算出し、溶接電力
１’ｗをとして求めることを特徴とＪる。

（実施例〕 まず、本発明の溶接電力測定力法を実ｈｂするだめの溶
接装置を図面によって詳述する。第り図は高周波溶接装
置の概略図であり、第２図は溶接装置各部の電圧、電流
波形を示したものである。

第１図において、発振管ＩはＣ級増幅動作を行う真空管
であって、ｌＯ〜１５ｋＶ程度の直流高電圧からなるプ
レー；・Ｆｊ流電圧ＥＰを発振管ｌのプレートＰに与え
ている。

また発振管１のプレー１−　Ｐとカソードにとの間には
結合コンデンサ６を介して共振コイルＬ、と共振コンデ
ンサＣとが並列接続された共振回路（タンク回路）２が
接続されていて、この共振回路２と並列にコンデ／す３
，４を直列接続してなる分圧回路が接続されている。コ
ンデンサ３．４の接続点を発振管１のグリッドＧに接続
し°ζいζ、共振回路２から分圧コ／デンサ３．４によ
って帰還される信号をグリノｌ”Ｇに与えている。また
グリッドＧはグリッド抵抗５で第４図（ｂ）に示す如き
バイ゛ノ′ス電圧−Ｅノが加えられている。これにより
発振管ｌはグリッド交流電圧Ｃび　〔第２図（Ｌ＋１参
照〕に同期するスイッチング動作をＪる。即ち第２図（
ｂｌに示すよ・うにグリッド交流電圧＠ンがグリッドＧ
に加わるプレート交流電圧ｅｐの寄与分−〇ｐ／′μ（
μは発振管ｌの増幅率）より上回った期間だけプレート
交流電流ｉＰが流れζ〔第２図（Ｑｌ参照〕、共振回路
２にエネルギーを供給する。共振コイルＬにはｌターン
の２次コイル１．ａがリンクしていてその両端は図示し
ない１１ｊ述した高周波誘導コイルに接続され゛（いζ
、共振回路２の電力エネルギーは溶接電力として溶接部
に与えられるようになっている。そしく、このときのプ
レート交流電流ｊｐは一種の脈流となっており、種々の
周波数成分を金白している。プレート交流電流ｉｐに含
まれている周波数成分のうら共振回路２の共振周波数成
分以外は共振回路２内で減衰して第２図（Ｃ１に破線で
示す波形の共振周波数成分（基本波成分）のみが残っ′
ζζ接接電力し′ζ自効に作用する。そし゛（ごのプレ
ート交流電流ｉｐの流通角φＰは、プレー１−交流電圧
の位相０点、即らφ＝０の時点とプレー１交流電流ｉｐ
の通電開始時点又はｉｉ１電終了時点との夫々の期間〔
第２図（ｅ）参照〕である。このプレート交流電流ｉｐ
の流通角φＰは発振管ｌのグリッドＧに加わるグリッド
交流電圧ｅ＞で制御されるものであり、グリッドＧのバ
イアス電圧−Ｅシは第４図（ｄ）に示したグリッド直流
電流ｆ、とグリッド抵抗５の抵抗値Ｒ，との積の電圧に
より与えられる。

ところで、プレート交流電圧ｅｐは負荷インピーダンス
によって変化するから、プレート交流電流ｉｐの流通角
φＰも負荷状態によって変わる。

即ち、負荷状態の変化により、溶接装置の効率が人きく
変化するのはこの発振管ｌのグリッドバイアス電圧が変
化することに起因するからである。

しかして、この高周波溶接装置における動作の基本式は ｅｐ＝Ｅｐ　　６ｐＣＯ３φ　　　　　・（１１１３９
＝　　Ｅ９　＋６１１ＣＯａ　φ　　　　０（２１ｉｐ
　＝Ｇｙ　　’　　（ｅｉ　”　（ｅｐ　／　＃）ン＝
Ｇｍ’（（εシ　−εＰ／μ）　ｃｏｓ　　φ（Ｅｓ−
Ｆ、ｐ／μ））　　　・・・（３）但し、ＥＰ　；プレ
ート直流電圧 Ｅ滲　ニゲリッド直流電圧 ＥＰ　：プレー１・交流電圧振幅 ＆３　ニゲリッド交流電圧振幅 ６１′二発振管の相互コンダクタンス −二位相角 で表わされる。

ここで、溶接電力Ｐｗはプレート交流電流ｉｐの基本波
成分（共振周波数成分）の振幅ＡＰとプレート交流電圧
ｅｐとの積として下記（４）式に゛（表１ごとができる
。

更に、プレート交流電流Ｌｐの基本波成分の振幅ＡＰは
、プレート交流電流ｉｐの波形のフーリエ変換によって
下記（Ｌｉｌ式で求めることができる。

・・・（Ｌｉｌ （ＥＩシ、φＰ・・・プレート交流電流流通角ｆ　・・
・プレート交流電流基本波成分の周波数 この（５）式から明らかなよ・うに、プレート交流電流
ｉＰの基本波成分のＷＲ幅ＡＰは、ＦＦＴ法（高速フー
リエ変換）による演算装置を用いることにより、プレー
ト交流電流流通角φＰ及びプレート交流電流基本波成分
の周波数ｆも同時に算出するので、振幅ＡＰは、プレー
１〜交流電流ｌＰのみを計ＩｊＦ１　するごとにより求
め得ることになる。

したがつど、発振管■のプレート交流電圧６ｐとプレー
ト交流電流ｉｐとを計測するごとにより溶接電力ｒ’ｗ
が求まる。

７は共振コンデンナＣの両端に接続し°ζおり、発振管
１のプレート交流電圧ｅｐを測定するプレート電圧計測
装置である。８は発振管ｌのプレート電流基本波成分計
測装置であり、プレート回路に設けた変流器ＣＴにより
プレート交流電流ｉｐを検出してフーリエ変換するもの
であり、算出した波形をＦＦＴ法（高速フーリエ変換変
！りにより演算するｍ能を備え、またプレート交流電流
ｉｐからプレート交流電流通流角φＰ及びプレー１−交
流電流基本波成分の周波数「をも算出する機能を備えた
ものである。

９は溶接電力演算装置であって、この溶接電力演算装置
９にはプレー１−電圧計測装置７が計測した出力信号ｅ
ｐ及びプレート電流基本波成分計測装置８が算出した出
力信号ＡＰが与えられζいて、ｉｉＩ記（４）式による
演算を行って溶接電力ｒ’ｗを算出する。

なお、プレート電圧計測装置７は共振回路２の電圧をコ
ンデンナ分圧等の方法により、低電圧に変換した後に計
測できる。

したがっ′（、この出力端子９ａから得られる溶接電力
Ｐｗの出力信号を指標とし“ζ、この溶接装置の入力を
、図示しない制御回路で制御するごとにより、精度の高
い溶接電力の調整が行なえる。それ故、従来のように作
業者の熟練又は勘に頼らずに効率の良いｙ８ｔＭ作業が
でき良好な溶接状態が得られる。

また、溶接電力演算装置の出力により発振管の劣化の診
断も可能となる。

〔効果〕

以１−詳述した如く、本発明は発振管のプレート交流電
圧と、プレート交流電流とを測定してこのプレート交流
電流をＦＦＴ法によりフーリエ変換して溶接電力を求め
るので、作業者の熟練又は勘に頼る必要なく溶接電力を
高精度に求め得る。また従来困難であった出力電圧と出
力電流との位相差を求める必要がなく、簡単な検出回路
によって安価で的確に溶接電力の制御を行わしめ得、溶
接電力の高効率制御が可能である、性能の優れた高周波
溶接装置を折供して産業上に大きく寄与するりとができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶接電力測定方法を実施するため
の溶接装置の概略回路図、第２図は第１図にお＆Ｊる各
部の電圧、電流波形図である。 ｌ・・・発振管　２・・・共擾回路（タンク回路）７・
・・プレート電圧計測装置　８・・・プレート電流基本
波成分計測装置　９・・・溶接電力演算装置ｉｐ・・・
プレート交流電流 ＡＰ・・・プレート交流電流基本波振幅ｅｐ・・・プレ
ート交流電圧　Ｐｓ・・・溶接電力性　許　出願人　　
住友金属工業株式会社代理人　弁理士　　河　　野　　
登　　人力　１　図 第　２　図 手続補正ＩＦ（自発） 昭和６１年１月３１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発振管に真空管を使用して高周波を発振させること
   により高周波溶接を行う溶接装置の溶接電力測定方法に
   おいて、前記発振管のプレート交流電圧ｅ＿ｐと、プレ
   ート交流電流Ｉ＿ｐとを計測し、プレート交流電流の基
   本波成分の振幅Ａ＿ｐをフーリエ変換により算出し、溶
   接電力Ｐｗを Ｐｗ＝（Ａ＿ｐ／√２）・ｅ＿ｐ として求めることを特徴とする高周波溶接 装置の溶接電力測定方法。