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    公开号:WO1986003443A1
    申请号:PCT/JP1985/000674
    申请日:1985-12-06
    公开日:1986-06-19
    发明作者:Seietsu Sanmiya；Shigehisa Miyata
    申请人:Nippon Steel Corporation；
    IPC主号:B23K13-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳 溶接用高周波電源による入熱自動制御装置 技術分野
    [0002] 本発明は溶接用高周波電源による入熱自動制御装置に関す る。 本発明による装置は、 例えば、 電縫管の高品質の高周波 溶接における入熱自動制御に用いられる。 背景技術
    [0003] 一般に、 鐧板を管状に曲げ、 その突合せ部を高周波溶接す る電縫管製造工程では、 高品質溶接のため入熱を最適に制御 する必要があり、 そのための手段として溶接用電源の周波数 変動を監視し、 それが最適になるように入熱制御するこ とが 行なわれている。 .
    [0004] 電縫鐧管の溶接中の部分は所謂 V字溝になり、 その V字溝 先端が溶接点になるが、 この溶接点の位置は必らずしも一定 でなく、 溶接条件によって大き く又は小さ く変動する。 具体 的には、 入熱レベルが低い場合は溶接点の変勣は殆んどない が、 入力熱レベルが高いと溶接点位置はある振幅および周期 で変動する。 そこで溶接点の位置変動の小さいものを第 1形 式溶接現象と、 位置変動の振幅及び周期が中位のものを第 2 形式溶接現象と、 それが大き く荒々 しいものを第 3形式溶接 現象と呼ぶことができる。 そして溶接に際して現在どの状態 にあるかを検知し、 溶接条件を調節して望ましい溶接現象が 維持されるようにすれば良好な品質が得られる。 溶接点が変 動すると、 溶接電瀛を構成する高周波発振回路の食荷が変動 するため、 出力発振周波数、 出力電圧と同電流の位相差、 および出力電力が変動し、 従ってこれらのいずれかを検出す ることにより溶接点変動を検出し、 溶接現象が第 1形式〜第 3形式のいずれであるかを知ることができる。 通常の電縫 管溶接では電源の周波数変動又は周期変動を検出し、 第 2形 式溶接現象が実現されるように入熱制御すると適切な溶接を 行なう ことができる。
    [0005] 従来、 このような制御を行なう装置では、 周波数変動幅
    [0006] Δ f の逆数、 従って周期変動幅 Δ ( 1 / f ) を検出し、 それ が目標である最適値 Δ ( l Z i ) ( T ) になるように溶接用高 周波電源の出力を制御する。 溶接されるべき管体電源、 すな わちその高周波発振回路の食荷となり、 その溶接状態が該高 周波発振回路の発振周波数 ί (i) 影響を与.え、 溶接状態が 変化し、 溶接点位置が変動すると該周波数が変化する。 この 周波数 ί ( i ) は 1 / ί カウ ンタに導かれ、 分周器で例えば 1 / 100 に分周され、 分周出力 f Z lOO の立上り又は立下り点 が単安定マルチバイ ブレータによりパルス化されてカウ ンタ を介してラ ツチに入り、 先に現われる立上り検出パルスであ る単安定マルチバイ ブレータの出カバルスは力ゥ ンタの値を ラ ッチへ取込ませ、 後に現われる立下り検出パルスである単 安定マルチバイ ブレータの出力パルスは設定器にセッ 卜され ている値をカウ ンタに取込ませる。 カ ウ ンタは設定値をロ ー ドされると、 設定値から発振器出カバルス到来数だけダウン カウ ン ト し、 残値データを出力する。 単安定マルチバイ ブレ 一タが出力を生じる時点での計数値、 すなわち設定値から発 振器出カバルスの到来数を滅算した残値がラ ツチに取込まれ る。
    [0007] 周波数 i (i) は例えば 400KH2であり、 従ってその 1 ノ100 分周の周期は 0.25msec. 、 であり、 発振器の出カク ロ ッ クの 周波数は 100MHzである。 従ってカウ ンタに設定値が口ー ドさ れる周期 0.25msec. の間のク ロ ックパルス数は 25000偭であ る。 設定器にセ ッ 卜する値を 25000とすれば、 ί - 400ΚΗ2で あると、 ラ ッチに取込まれる値は 0であり、 ί >400ΚΗζであ ると、 差分に相当するパルス数がラ ッチに取込まれる。 チ ッ チに取込まれた差分は D Α変換器により アナ口グ信号に変換 され、 ビーク ビークホール ド回路により保持される。 ビーク ホールド面路は D A変換器の出力の最大値と最小値であって 最新のものの差を保持し、 従って周期変動幅△ ( 1 ノ ί ) ·を 出力する。 この出力 Δ ( 1 / f ) は電源の出力制御用帰還信 号となる。
    [0008] しかし前述の従来形装置は、 デジタルサンプリ ング方式の ため分解能が低い。 また目標値 Δ ( l / f ) (T)は、 ォペレ— タが溶接部の火色を目視判定しながら決定することが必要で あり、 自動設定はできないという問題点がある。 また、 回路 構成も比較的複雑である という問題点がある。
    [0009] なお、 高周波溶接における溶接特性に関するデジタル測定 を行う こ とにより溶接現象を監視する装置は例えば米国特許 出願第 4254323号 （承継人 ： 新日本製鉄株式会社） に開示さ れている。 発明の開示
    [0010] 本発明の目的は、 目標値の自動的設定が可能な、 かつ高分 解能による計測値の精密化が可能な、 改良された溶接用高周 波電源による入熱自動制御装置を得ることにある。
    [0011] 本発明においては、 基本彤態として、 高詧の鐧周波溶接用 の高周波電源の出力周波数の変動を検出し、 該出力周波数変 動検出の結果の出力の極大値および極小値を求め、 該極大値 極小値の差としての周波数変動幅 （Δ f ) を求め、 周波数変 勖幅の目標値 （Δ ί (T) )を求め、 そして、 該周波数変動幅 .
    [0012] (厶 ί ) が該周波数変動幅目標値 Δ f (T) に等しく なるよう に該高周波電源の出力を制御する、 ことを特徴とする溶接用 高周波電源による入熱自動制御方法が提供される。
    [0013] また本発明においては他の形態として、 鐧管の高周波溶接 用の高周波電源、 該高周波電源の出力周'凌数の変動を検出す る検出回路、 該検出回路の出力の極大値と極小値を求めその 差の周波数変動幅 （Δ ί ) を出力する第 1 のホール ド回路、 該周波数変動幅の目標値 （ Δ f (T) )を発生する目標値発生回 路、 および前記周波数変動幅 （ Δ ί)が目標値 （ Δ f (T) )に等 しく なるように該高周波電源の出力電力を制御する制御回路. を具備することを特徴とする溶接用高周波電源による入熱自 動制御装置、 が提供される。
    [0014] 本発明による装置においては、 差分を周波変動幅 Δ ( 1 / f ) でなく周波数変動幅 Δ ί とし、 該 を位相ロ ックルー プ回路 （ P L L回路） 及びホールド回路で検出ホールドする と、 回路を簡素化できると同時に、 計測値の高分解能化、 锖 密化を達成することができる a また目標値である周波数変動 幅厶 〖 の目橒値は Δ 〖 の変動が最大になる点の Δ ί として自 勖決定することができる。 図面の簡単な説明
    [0015] 第 1図は従来形の溶接用高周波電源による入熱自動制御装 置を示すブロ ック線図、
    [0016] 第 2図は溶接現象の種々の形式を示す波形図、
    [0017] 第 3図は.電力と周波数変化幅および周波数変化幅変化率と. の関係を示す特性図、
    [0018] 第 4図は本発明の一実'施例としての溶接用高周波電源によ る入熱自動制御装置を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0019] 最良の形態における本発明の実施例の記述に先立って従来 形の装置および第 1 , 第 2 ， 第 3形式溶接現象が第 1図 ， 第 2図 ， 第 3図に示される。 第 1図装置では， 周波数変動幅 Δ f の逆数、 従って周期変勣幅 Δ ( 1 ノ ί ) を検出し、 それ が目標値としての最適値厶 （ 1ノ f ) (Τ)になるように溶接用 高周波電源 1 の出力電力を制御する。 7 は溶接されるべき管 体であって電源 1 としての高周波発振回路の負荷となり、 そ の溶接状態が該高周波発振回路の周波数 f ( i ) に影響を与え 溶接状態が変化し、 溶接点位置が変動すると該周波数が変化 する。
    [0020] この周波数 ί (i) は周波数逆数 （ 1ノ ί ) 計数回路 8· 1 に 導かれて、 まず分周器 811 で例えば 1 / 100 に分周され、 分 周出力 ίノ 100 の立上り又は立下り点が単安定マルチバイブ レータ 812 , 813 によりバルス化されてカウ ンタ 816 、 ラ ッ チ回路 817 に入り、 先に現われる立上り検出パルスである単 安定マルチバイブレータ 812 の出カバルスはカウ ンタ 816 の 値をラッチ回路 8Π へ取込ませ、 後に現われる立下り検出パ ノレスである単安定マルチバイブレータ 813 の岀カバルスは設 定器 815 にセ ッ トされている値をカウ ンタ 816 に取込ませる , カウンタ 816 は設定値がロー ドされると、 設定値から発振器 81 出カバルス到来数をダウンカウ ン ト し、 残値データを出 力する。 単安定マルチバイ ブレータ 812 が出力を生じる時点 での計数値、 すなわち設定値から発振器 814 出カバルスの到 来数を減算した残値がラ ッチ'回路 817 に取込まれる
    [0021] 周波数 ί ( i ) は例えば 400KH2であり、 従ってその 1ノ 100 分周の周期は 0. 25Bi s ec . 、 発振器 814 の出力クロ ックの周波 数は 100MHz、 従ってカウ ンタ 816 に設定値が口一ドされる周 期 0. 25ms ec . の間のクロ ックパルス数は 25000偭である。
    [0022] 従って設定器 815 にセッ トする値を 25000とすれば、 ί =
    [0023] 400 KHz ならラ ッチ回路 817 に取込まれる値は 0であり、 ί > 400 KHz であればその差分に相当するパルス数がラ ッチ回 路 817 に取込まれる。 ラ ッチ回路 817 に取込まれた差分は D A変換器 818 によりアナログ信号に変換され、 ビーク ビーク ホール ド回路 4により保持される。 ビークホ—ル ド回路 4 は D A変換器 818 の出力の最大値と最小値であっていずれも最 新のものの差を保持し、 従って周期変動幅 Δ ( 1 / f ) .を出 力する。 この出力 Δ ( l / ί ) は電源 1の出力制御用帰還信 号となる。 第 1図装置はデジタルサンプリ ング方式のため分 解能が低い。 また目標値 Δ ( 1ノ ί ) (Τ)は、 オペレータが溶 接部の火色を目視判定しながら決定することが必要であり、 自動設定はできない。 また、 回路構成も比較的複雑である。 第 1 ， 第 2 , 第 3形式溶接現象が第 2図に示される。 電力対 周波数変化器幅 Δ ίおよびその変化率 D ( Δ f ) の関係が第 3図に示される。
    [0024] 本発明の最良の形態における一実施例としての溶接用高周 波電源による入熱自動制御装置が第 4図に示される。 2 は位 相ロ ックループ回路で、 位相比較器 2 1、 低減濾波器 2 2、 電圧制御発振器 2 3からなる。 3は△ ί の目標値検出回路で、 微分回路 3 1 、 周波数対電圧変換器 3 2、 ビークホールド面 路 33 , 35、 および比較回路 3 4を備える。
    [0025] 溶接電源 1 の出力周波数 ί (i) を位相ロ ックループ回路 2 の位相比較器 2 1 に入力すると、 該比較器 2 1 は該入力と電 圧制御発振器（VC0)23 の出力との位相差に応じた出力を生じ る。 なお電圧制御発振器 2 3 の出力周波数は、 周波数 ί (i) とは ± 5 %程度の差以内にあるように予め調節しておく。 比 較器 2 1 の出力は濾波器 2 2で高周波成分を除去されたのち 電圧制御発振器 2 3 に加わり、 その出力周波数を変化させて 入力 f (i) との位相差がな く なるように動作する。
    [0026] こう して電圧制御発振器 2 3 の出力周波数は入力周波数に 追従するが、 この状態での濾波器 2 2の出力である周波信号 の振幅 f (a) と入力周波数 f (i) との関孫は直線 £の如く な り、 f (a) は ί (i) の変化に比例する。 但し增滅方向は逆で あり、 f の增加にともない ί (a) は滅少する。 ホールド回路 4はかかる ί (a) の極大値及び極小値の差をビークビークホ ールドし、 周波数変動値厶 ίを出力する。 なお、 ホールド回 路 4は 1秒程度で放電するようにしておき、 常に最新の△ ί が得られるようにしておく。 この Δ ί と目標値 Δ ί (Τ) との 差が溶接用高周波電源 1 の出力電力を制御し、 該差が零にな るようにする。 第 4 装置によれば、 従来形における周 ¾数 逆数計数回路は位相口 ックループ回路 2で済み、 回路構成が 簡単になる。 .
    [0027] 目標値 Δ ί (Τ) は目標値検出回路 3から出力される。 目標 値検出回路 3では濾波器出力 ί (a) を微分回路 3 1で微分し、 パルス化する。 これら.の濾波器 2 2の出'力 ί (a) および微分 回路 3 1 の出力 ί (ρ) は、 第 1形式〜第 3形式溶接找態に応 じて第 2図に示すようになる。 出力 f (p) の周波数は周波数 · 電圧変換器 3 2でアナログ電圧 D (Δ f ) に変換され、 ビー クホールド回路 3 3 と比較 HI路 3 4に入力される。 比較回路 3 4はホールド回路 3 3が出力する D ( Δ f ) のピーク値
    [0028] D (△ ί ) (ρ)と周波数 · 電圧変換器 3 2が出力する D ( Δ f ) の現在値を比較 ύ、 D(Af) (p) >D(Af)になったとき出力を 生じてそのときの厶 f をホールド回路 3 5に取込ませ、 これ を Δ f (T) として出力させる。
    [0029] 溶接用高周波電源の出力電力 KWに対する , D ( Δ f ) の変化を第 3図に示す。 Δ f は最初、 出力電力 K Wの増大に ともない增加し、 次いでビークを柽て減少に転じるが、.その 増加率が最大の点、 つまり D ( Δ f ) がビークをつける点は、 ほぼ第 2形式溶接現象状態に対応する。 目標値出力回路 3 0 はこの事実を利用するものである。 起動時のホールド回路 3 5への△ f 取込みつまり Δ ί (T) の決定は、 溶接用高周波 電潁 1 の出力電力 K Wを図示されていない主制御系で漸增さ せながら行ない、 取込み後は取込み動作を禁止し、 Δ f (T) を基準値とする制御に移行する。
    [0030] 第 4図装置においては、 最適入熱制御指標 Δ f の計測回路 が大幅に簡素化され、 計測精度が向上し、 経済的である。 ま た溶接されるべき管体の材料によって異なる厶 ί の目標値と しての最適値目標値の設定が自動的にでき、 極めて有効であ る。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 鐧管の高周波溶接用の高周波電額の出力周波数の変動 を検出し、
    該出力周波数変動検出の結果の出力の極大値および極小値 を求め、 該極大値、 極小値の差としての周波数変動輻 （Δ ί ) を求め、 周波数変動幅の目標値 （Δ f (T) )を求め、 そして、 該周波数変動幅 （Δ ί ) が該周波数変動幅目標値 （ Δ f (Τ) ) に等しく なるように該高周波電源の出力を制櫛する、 ことを 特徴とする溶接用高周波電源による入熱自動制御方 ¾。
    2. 鐧管の高周波溶接用の高周波電源、 該高周波電源.の出 力周波数の変動を検出する検出回路、 該検出回路の出力の極 大値と極小値を求めその差の周波数変動幅 （ Δ ί ) を出力す る第 1 のホール ド回路、 該周波数変動幅の目標値 （Δ f (T) ) を発生する目標値発生回路、 および前記周波数変動幅 ) が目標値 （△ ί (Τ) )に等しく なるように該高周波電源の出力 電力を制御する制御回路、 を具備することを特徴とする溶接 用高周波電源による入熱自動制御装置。
    3. 該目標値出力回路は、 検出回路の出力を微分する微分 回路、 該微分回路の出力を周波数-電圧変換する周波数 ♦ 電 圧変換器、 該周波数 ·電圧変換器の出力の極大値をホール ド する第 2のホール ド回路、 および該周波数 · 電圧 ♦ 変換器の 出力が第 2のホール ド西路の出力より小になるとき、 そのと きの周波数変動幅 （厶 f ) を取込み、 それを目標値 （△ ί (T) ) として出力する第 3のホール ド回路、 を具備する 請求の 範囲第 2項記載の装置，
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    GB2181004B|1989-08-23|
    JPS61135490A|1986-06-23|
    DE3590632T1|1987-01-29|
    DE3590632C2|1988-10-27|
    DE3590632T0||
    GB2181004A|1987-04-08|
    KR900002480B1|1990-04-16|
    AU5232386A|1986-07-01|
    US4740665A|1988-04-26|
    KR870700035A|1987-02-28|
    GB8617721D0|1986-08-28|
    AU582619B2|1989-04-06|
    JPH0334432B2|1991-05-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-06-19| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU DE GB KR US |
    1986-08-14| CFP| Corrected version of a pamphlet front page|Free format text: REPLACE (22) INT.FILING DATE "6 DECEMBER 1986 (061286)" BY "6 DECEMBER 1985 (061285)" AND (32) PRIORITY DATE "6 DECEMBER 1986 (061286)" BY "6 DECEMBER 1984 (061284)" |
    1986-10-09| CFP| Corrected version of a pamphlet front page|Free format text: IN JAPANESE CHARACTERS ONLY,THE NAME OF THE "INVENTOR;AND" AND "INVENTOR/APPLICANT(FOR US ONLY)""SANMYIA,SEIETSU(JP/JP)" WAS RETYPED |
    1987-01-29| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3590632 Country of ref document: DE Date of ref document: 19870129 |
    1987-01-29| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3590632 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP59257916A|JPH0334432B2|1984-12-06|1984-12-06||
    JP59/257916||1984-12-06||KR8670530A| KR900002480B1|1984-12-06|1985-12-06|고주파 용접 입열의 자동 제어장치|
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