JPS6268686A - 電縫管の溶接入熱量制御方法 - 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】 〔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っ〔従来技術とその問題点〕 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
よっ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。

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
が溶接人熱量を正しく代表しているとは云い囃く、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
追尾機溝などのために復雑な装置を必要とするなどの問
題を有している、っ 上述のような問題を解決する手段として、特開昭５７−
７９０８３号公報には、電縫溶接部の加熱幅を外面ビー
ドのタト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−ＬＳ １＋ＴＳ を制御χ・を象としており、むだ時間を含む時定数１〜
２１’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ｙ２〜１／１３Ｈｚ　　になると、応答
ができない間頒があった。

〔発明の目的〕

従って、この発明の目的は、電縫管の製造に当り、浸れ
た応答性によっ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。

〔発明の概要〕

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−２，０７６ｎ−１）
＋　０．５５Ｙｎ−＋　＋　０．４５Ｙ１−２但し、Ｙ
ｎ：電力制御量 ｓｘｒ　：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。

〔発明の構成〕

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。

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）、７％
　、基準板厚：Ｌにおける制御系の持断て応じた、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
ングピッチＴＰは、下記（１）式によって求められる。

Ｔｐ　＝　ａ　　ｆ（ｔ）／ｖ　＋　ｂ　　　　　　（
１）但し、ａ、ｂ　　定数 ｆ（ｔ）：ｔに依存する関数 有限時間翳定応答を得なわせるための、電縫溶接部の目
標１１口熱幅と実測加熱幅との偏差ｕｎに対する電力制
御Ｕ即ち操作Ｈｙ。は、下記（２）式のようになる。

Ｙｎ＝　ａＯｕ、＋　ａｌ　ｕ、−１＋　−−−＋　ｂ
ｏＹｎ＋ｂ＋Ｙｎ−＋　−−（２）ｆ旦　し、　　ａｏ
　　＋ａｌ　　・　・＋＋　　ｂＯ、ｂｌ　　　・　　
　：　　ｇ　敗ｕｎ、今回の偏差値 ｕｎ−１：前回の偏差値 Ｙｎ　　　今回の操作量 Ｙｎ−１：前回の操作は 例えば、造管条件がライン速度　６０　ｍ、／＝＋　。

板厚ニア酎の場合におけるサンプリングピッチＴＰを０
．８秒とすると、加熱幅の測定系を含めた全制御系の時
定数は、下記（３）式のように近似できる。

０次ホールド付のサンプリング制御として、第２図に示
す系により有限整定応答させる。第２図におけるＨ　（
Ｓ）を、下記（４）式によって算出し、Ｈ（Ｓ）および
Ｇ　（Ｓ）をＺ変換して全系をｚ−１となるようにする
と、Ｄ　（Ｚ）は下記（５）式のようになる。

上記（５）式に基づき、電力制御量即ち操作量Ｙｎを、
下記（６）式によって求めることができる。

Ｙｎ＝　ＳＫＩ　（３，５２ｉｎ−２，０７εｙ１−１
　）　＋　ｏ、５ｓｙｎ−１＋　ｏ、４ｓｙｎ−２但し
、ε　：目標加熱幅と実測加熱幅との偏差 ＳＫＩ　：造管速度、板厚等によって決まる定数 従って、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
。

第１図は、この発明の方法を行なうための装置の一例を
示すブロック図である。図面に示すように、管状に成形
されたオープンバイブ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によって撮影され、カメラコントロ
ーラ３に送られる。一方、ディスプレイ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ィスプレイ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、ディスプレイ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、得られた値によって溶接機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。

第４図（１′）は、この発明の方法によって、直径１３
９−８　ｍｍ、肉厚７．７２　ｍｍ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ったが、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
も変動が少なかった。

〔発明の効果〕

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、優れた応答性によっ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
張力銅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って省力化が
図られる等、多くの工業上優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

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
すブロンク図、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る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・・・ディスプレイ、　　　５・・・溶接制御装置、
６・・・ディスプレイ、　　　７・・・溶接機、８　電
縫管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 Ｙ＿ｎ＝ＳＫＩ（３．５２ε＿ｎ−２．０７ε＿ｎ＿−
   ＿１）＋０．５５Ｙ＿ｎ＿−＿１＋０．４５Ｙ＿ｎ＿−
   ＿２但し、Ｙ＿ｎ：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を特徴とする、電縫管の溶接入
   熱量制御方法。