JPS589781A - 電縫管の溶接入熱制御方法 - 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】 本発明は電縫管製造ミルにおけるミルの立゛上時及びミ
ルの定常操業時における溶接入熱の制御方法に関するも
のである。

通常電線管は素材たるストリップを成形ロールにてその
両側エツジ部が相対向するよう順次断面０形状に曲成し
、これを誘導コイルに通すことによって、或いは相対向
せしめた両側エツジ部にコンタクトチップを摺接せしめ
ることによって両側エツジ部に高周波電流を通流し、こ
の部分をジュール熱にて加熱溶融せしめつつスクイズロ
ール間に通して衝合溶接することにより製造されている
。

ところで上述の如き電縫管の製造方法においては溶接条
件、特にそのうちの入熱量の適否は溶接品質を左右する
極めて重要な要件とされており、例えば入熱量が不足す
ると、両側エツジ郡同士が溶接されない、所謂冷欠陥が
発生し、また入熱量が過大になると、両側エツジ部が溶
融落下してしまう、所謂溶は落ち、現象を生じて管品質
を低下させてしまうこととなる。このため旧来°にあっ
ては熟練作業者が被溶接部の火色伊溶接ピード外観等を
監視し、経線的に諸条件を設定調整することが行なわれ
ていたが、個人差が大きく正確な制御を行い・得なかっ
た。このた−め最近にあっては入熱量の−０動制御シス
テムも試みられるようになってき−た。このような方法
の一つとして、電縫管製造ミルの安定操業中における電
縫管素材たるストリップ厚さ及び移送速度を検出し、こ
の検出値を基準値として記憶し、操業中に検出したスト
リップの厚さ、＄送速度を検出し、これらを前記各基準
値とを比較し、基準値に対する検出値の偏差に応じてス
）　ＩＪツブに対する通流電流を制御する方法が提案さ
れている（特開昭５２−６９８４２号）。しかしこの方
法においては入熱敏に過不足を生せしめる要因として、
ストリップの厚さと移送速度とに着目しているが入熱制
御に影響を与える要素としてはストリップの厚さ、移送
速度の外にストリップ材質管製造すべき電縫管外径、材
質、アプセット量、溶接温度等種々の要因があり、特に
アプセット量と〆接入熱については極めて深い関係があ
るにもかかわらず、これらの要因が無視されており、溶
接部温度の検出かだ接点下流側に設置した放射温度計に
よるものであるから十分な効果を上げ得ないという欠点
があり、またミル立上り時からミル安定操業に到るまで
の間は制御されていなイノテ、この間において製造され
た管の溶接部品質が劣悪で不良品となり製管歩留が悪い
という欠点があるものであった。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消すべくなされたも
のであって、その目的とするところはストリップの厚さ
、移送速度に加えてアプセット量。

溶接点直前の被溶接部温度をも検出する一方、耐振入熱
に対する影響要素として特に重要な製管速度の変化率が
略一定する製管ミルの安定操業時と、立上り時とに分け
て、夫々別異の胸係式に基いて入熱制御を行うこととし
、電縫管品質と製管歩留の大幅な向上を図れるようにし
た電縫管の溶接入熱制御方法を提供するにある。

本発明に係る電縫管の溶接入熱制御方法は金属帯の両側
エツジ部が相対向するよう画状に曲成してなるオープン
パイプの前記両側エツジ部を加熱溶融させつつ衡合溶接
する電縫管の製造過程において、金属帯の肉厚、被溶接
部温度、アプセット量及び溶接速度を検出し、溶接速度
の変化率が予め定めた基準値を越える期間中は前記検出
項目を含む関係式に基いて入熱を制御することを特徴と
する。

以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて具体的に
説明する。第１図は本発明に係る電縫管の溶接入熱制御
方法（以下本発明方法という）４り実施に用いる製管ミ
ル及びその制御系を示すブロック図であり、図中゛ＳＱ
＃ｉスクイズロール、ＩＣは誘導コイル、ＯＰはオープ
ンパイプブを示している。オープンパイプＯＰはアンコ
イラＵＣ力為ら繰抄出されたストリップＳＰをトリマー
ＴＭにて幅寸法を切り揃えた後、成形ロール群ＦＨに通
して断面Ｃ形から両側エツジ部Ｅ、　　Ｅが相対１句す
る断面路Ｏ形に曲成してなり、誘導コイルＩＣに通され
て両側エツジ部Ｅ、Ｅを加熱させつつ、スクイズロール
ＳＱ側に向けて白抜矢符方向に移送され、両側エツジ部
Ｅ、Ｅが加熱麹融されると同時にスクイズロール５０間
に達して側圧を加えられ、両側エツジ部Ｅ、　　Ｅ同士
が衝合溶接されて管Ｐに製造されるようになっている。

そしてこのような製管工程において、厚゛み計１によっ
てストリップＳＰの厚さｄが、またアプセット量測定装
置２によって製管時のアプセット量−Ｕが、更に速度計
３によって管Ｐ１換言すればストリップＳＰの移送速度
Ｖが、そして溶接部温度ノリーン測定装置４（よって溶
接点直前におけるオープンノくイブＯＰのエツジ部端面
の温間分布が測定されるようになっている。厚み計１は
ストリップＳＰの表裏面に転接せしめたロール５ａｔＳ
ｂ間のロールギャップを検出することによってストリッ
プＳＰの長手方向における厚さを測定するようになって
いる。まえ速度計３は管ＰＫ転接せしめたロール４ａＫ
連繋するパルスジェネレータ等にて構成されており、ロ
ール４ａの回転数に応じて発せられる）ずルス数から管
Ｐの移送速度、換言すれば溶接速度を検出するようにし
である。なお前記厚み計ｌＩ／ｉ図示の構成のものに限
らず、超音波厚み計等周知のものを用いることが出来る
ことはいうまでもない。

アプセット量測定装置２は最終段のフィンパスロールＦ
Ｒ，の上部外周面に臨ませたギヤツブ計Ｇ１＋、スクイ
ズロールＳＱの相対向面側と反対側の外周面に臨ませた
ギヤツブ計Ｇ、（１個のみが表われている）を備えてお
り１．ギヤツブ計Ｇ、からはギヤツブ計Ｇ、とフィンパ
スロールＦＲ，との離隔寸法ｄ、を、またギヤツブ計Ｇ
、からけギヤツブ計Ｇ、と各スクイズロールＳＱ周面と
の離隔寸法ｄ２ｔｄｌを読み込み、下記（１）式に従っ
てアブセラ）Ｍυを検出するようにしである。

Ｕ＝２（ＧＦ　−Ｇｓ　）＋２ＲＦ（θＦ−Ｑｉ／２　
）−２ＲＢ　＠θ８・・・（１） ｆＥｔ　Ｌ、Ｇｙ　＝　ｄ　１’−ｄ　、−）−ＧＦ’
Ｇｓ＝（ＩＬ”　ｄｔ）＋（ｄｓ’　ｄｉ）十Ｇｓ’Ｇ
Ｆ：フインパスロールのロールギャップＧｓニスクイズ
ロールのロールギャップＲＦ：フインパスロールのキャ
リパ径 Ｒｓニスクイズロールのキャリパ径 θＦ＝フィンバスロールのキャリパ断面の円弧がその中
心に対してはさむ角度 θ８ニスクイズロールのキャリパ断面の円弧がその中心
に対してはさむ角度 ｄｌ’ｓ　　（１２’ｖ　　ｄ３’＋　Ｇ／＋　　Ｇｓ
ｏ　Ｆｉいずれも初期設定値 オープンパイプＯＰのエツジ部Ｅ、　Ｈの温度パターン
測定装置４は既に本出願人によって出願されている（特
願昭５５−１５４５０６号）ものであるがその概略を示
すと第２図に示す如く構成されている。第２図は温度パ
ターン測定装置４のブロック図であり、図中４１Ｆｉイ
メージガイド、４２けレンズを示している。イメージガ
イド４２のみ物側端末はオープンパイプＯＰにおけるエ
ツジ部Ｅ。

Ｅ及びその近傍を視野内に捉え得るよう配設されており
７、また他端末はレンズ４２に臨ませてあり、このレン
ズ４２を通してイメージガイド４１の端末が臨む部分の
視野を撮像管４３ａｅ　４３ｂｔ　４３ｃに　・て撮像
するようにしである。イメージガイド４１にて捉えられ
た像はハーフミラ４４ａ、′透過波長成分のピーク波長
がλ１である光学フィルタ４４ｂを経て撮像管４３ａ　
Ｉｃ入射し、また光学フィルタ４４ｂで。

反射された一部の光は反射波長成分のピーク波長がλ、
（λ１〈λ２）である光学フィルタ４４ｃを経て撮像管
４３ｂに入射し、寥にハーフミラ４４ａにて反射された
光はカラー用撮像管４３ｃ　Ｋ入射されるよう　　　　
゛にしである。撮像管４３ｃｌｄオープンパイプＯＦの
縮接部の形状を捉えるためのものであってビジコン等が
用いられ、これに対して撮像管４３ａｅ　４３ｂは後述
の如き２色温度演算を行−なわせる苑めの情報を得るべ
く設けられており、イメージディセクタ等ランダム走査
が可能な光電変換素子を用いている。撮像管４３ａ、　
４３ｂには共通のＸ偏光信号（水平方向）、Ｙｔｌｉ！
光信号（垂直方向）が演算位置設定器４５く走査制御回
路４６を通じて入力されており、各撮像管４３ｍ、　４
３ｂから夫々発せられたビデオ信号ＶＤ、、　　ＶＤ、
は信号処理回路４７に取り込まれて二色温度演算された
後、温度パターン信号として映像信号制御回路４８に入
力される。

映像信号制御回路４８にあっては撮像管４３ｃからの映
像信号と、温度パターン信号とを合成し、画像合成湿度
パターン信号としてモニタ４９に、例えば第３図に示す
如く■で示す画像表示部においてはイメージガイド４１
が捉えた部分の画像を、また■で示す画像表示部では水
平方向（管軸方向）の温度パターンを、更にＯで示す画
像表示部では垂直方向（管周方向）の湿度パターンが表
示されるようＫなっている。これによってオープンパイ
プＯＦにおける溶接直前の両側エツジ部Ｅ、Ｈの温度が
オープンパイプＯＰの移動方向の温度分布、並びに管周
方向の温度分布として捉えられることとなる。

６は演算制御装置であって、厚み計１からはストリップ
ＳＰの長手方向における板厚データを、アプセット量測
定装置２からは製管に際してのアプセット量に関するデ
ータを、速度計３からは管Ｐの移送速度、即ち溶接速度
に関するデータを、そして温度パターン測定装置４から
は両側エツジ部Ｅ、　　Ｅを含む溶接点直前の長手方向
の温度パターン又は溶接直前の短側エツジ部Ｅ、＝Ｅの
特定位置の温度を読み込み、製管ミルの立上り時ｌ）と
、製管ミルの安定操業−２１とに分けて大々以下に示す
如き演算を行い誘導コイルＩＣに対する印加電圧を調節
すべく電圧印加装置７に指令信号を発するようにしてち
る。

（１）製管ミルの立上り期間における入熱制御演算制御
装置６ＦｉストリツプＳＰの板厚ｄ１移送速度ｖ１アプ
セット量Ｕ及び両側エツジ部Ｅ、Ｅ同士の衝合溝接点直
前特定位置のエツジ部Ｅ、Ｅの温度Ｔを続み込み、これ
らと予め設定されている製造すべき管Ｐの外径り等に基
いて、経験的に定められる下記（２）式に基いて印加電
圧ｖ１換言すれば入熱量を演算する。

Ｖ　＝　ＫＩＩｆ　（Ｖｔ　ｄ、　Ｄ−Ｔ−Ｕ）　　　
　・”（２）なお、上記（２）式において板厚ｄは溶接
点直前の温度測定位置と異なる位置のものであるからト
ラッキングを行なって温度測定位置のものを算出して入
力するものとする。

管Ｐの外径り、定数ＫＫついては予めテーブル化されて
おり製管条件が変更される毎に適宜に選択採用されるよ
うにしである。

（２）式に基いて演算した入熱量を実現すべく演算制御
装置６から電圧印加制御装置７に指令信号が発せられる
が、上述した如き各データの読み込みは所定のタイミン
グにてｍｂ返され、ストリップ移送速度Ｖ−板厚ｄ等に
変化が生じた場合にはそれに応じた入熱制御量′を演算
し、その都度演算制御装置６から電圧印加制御装置７に
印加電圧を修正すべく指令信号が発せられる。

上述の制御は製管ミルの立上り期間、換言すればストリ
ップＳＰの移送速度の時間当シの変化率が基準値８以上
ｄｖ／ｄｔ　＞　ａとなっている期間中、順次反復継続
され、ｄｖ／ｄｔ≦ａとなって製管ミルが安定した操業
状ｔｌｉｆｉＫ達した後は後述する（２）の′安定操業
期間中の入熱制御に切替えられる。

製管ミルの立上シ期間中における具体的な制御手順を第
４図に示すフローチャー）Ｋ従って説明する。先ず速度
計３によって所定のタイミングで管Ｐの移送速度Ｖユｓ
Ｖ１・・・Ｖｌ−１ｔ　ｖｌ　＝−を読み込み（ステッ
プ■）、読み込んだ各移送速度ｖ１．１とｖｌとの差Δ
Ｖｌ　（ｖｔ　　Ｖｔ−５）を演算しくステップ■）、
移送速度ノＶｉ　（ｄｖ／ｄ　ｔに相当する）が予め定
めた一定値ａよりも大きいか否かを判別しくステップ■
）、Ｎｏの場合、即ちノＶｉ　ｄＭａのときは後述する
製管ミルの安定操業時のルーチンＫｇす、オたＹＥＳの
場合、即ちΔｖｌ　＞　ａのときは製管スケジュールに
基いて決定されている管外径Ｄ１厚み計１から入力され
るストリップＳＰの肉厚ｄ１及びアプセット量測定装置
２から入力されるアプセット１Ｕｌ：て基いて選定した
比例定＆　ＫＶを定数テーブルから読み込み、移送速度
の変化分に対応すべき入熱制御量ΔＶｖを下記（３）式
に基いて演算する（ステップ■）。

ΔＶｖ＝Ｋｖ＊ΔＶｌ　　　　−（３）次にこの入熱制
御１ＪＪＶｖと先のサイクルで演算され、設定された入
熱ｉｔ　Ｖｔ−ｔと、後述する製管外径Ｄｇ移送速度町
、板厚山に基いて選定した比例定ｉ　Ｋｆｂにより定め
られる入熱制御量ｊ　Ｖｆｂとから新たに設定すべき入
熱量Ｖ、を下記（４）式に基いて演算しくステップ■）
、この入熱量Ｖ、を実現すべく電圧印加制御装置７に指
令信号を発することとなる（ステップ■）。ＩＶＩ＞ａ
の闇は再びステップのに民って上述の過程を順次反復し
てゆくこととなる。

ＶＩ　＝　　ＩＶＩ　＋　Ｖｌ−１＋ｊＶｆ　ｂ　　　
　　　　・・４４）（２）製１＝ルの安定操業期間にお
ける入熱制御前述の如くステップ■において移送速度の
変化−１ΔｖＩが基準値ａ以下となった場合、即ちΔＶ
（６ａとなった場合には、製管ミルが安定操業状急に入
ったものとして入熱制御は以下のルーチンに従って行な
われる。温度パターン測定装置４から、衡合溶接される
直前特定位置の両側エツジ部Ｅ、　　Ｈの温度Ｔ、Ｊ　
Ｔ、ｌ　・・・’ｒ、−１．　Ｔ、・・・　を読み込み
（ステップ■）、この検出値と予め製管スケジュールに
おけるス）　ＩＪツブＳＰの板厚ｄ、材＠Ｍ及び製管外
径りに基いて定められる溶接直前の両側エツジ部ＥｔＥ
の目標温度Ｔｏとの差ΔＴＩ（＝バーＴ（１）を順次演
算しくステップ■）、次いで製管外径りに基いて選定し
た比例定ｗＫＫｐ、　　厚み計１にて検出した板厚山及
び速度計３にて検出した゛移送速度Ｖ１等のフィードバ
ックデータに基いて選定した比例定数Ｋｌ及びその他の
比例定数ＫＤと、前記謳度差ΔＴ１　とに基いてこれら
エツジ部温度等の変化に相応する入熱制御前述Ｖｆｂを
下記（５）式に基いて演算する（ステップ■）。

ｊＶｆｂ＝Ｋｐ（ｊＴｌ−ｔ’ｉ’！−、）＋ＫＩ、Ｉ
ｆ−十Ｋｐ（ｔ’ｒｉ−２ΔＴｉ−。

＋ΔＴ＋−ａ）　　　　　　　　　　　・・・（５）な
おこのステップ■迄における１Ｖｆｂを求める演算はΔ
ｖｌ＞ａの場合にも適用するものとする。

次に上述したストリップＳＰの板厚ｄｓ＝’！移送速度
Ｖ４等のフィードバックデータに基く入熱制御量Δｖｆ
ｂト、ストリップＳＰのフィードフォワードデータに基
ずく入熱制御量ΔＶｆｆと、アプセット菫測定装置２に
よって検出されたアプセット量病の変化に対応する入熱
制御量ΔＶｕとに基いて被溶接部たる両側エツジ部Ｅ、
Ｅを目標温度Ｔ。に一致せしめるに必要な全入熱制御量
ΔＶ、を下記（６）式に槌ッて演算する（ステップ■）
。

ａＶｌ　＝　ΔＶｆｂ　＋１Ｖｆｆ　＋　ｌＶｕ　　　
　　−（６）そしてこの全入熱制御量ΔＶｔと先のサイ
クルで設定された入ｆｅｂＭＶＩ−ｓとに基いて新たに
設定すべき入熱１ｋ　Ｖ＋を下記（７）式に従って演算
しくステップ■）、これを実現すべく電圧印加制御装置
７に指令信号を発する（ステップ■）。

Ｖｌ　＝　ｊＶ＋　＋Ｖｔ−ｘ　　　　　　　　　　−
（７）ΔＶｌ≦ａの間はステップ■に戻ってステップ■
〜■の過程を順次反覆してゆくこととなる。

なお、上述のステップ■において用いるフィードフォワ
ードデータであるストリップＳＰの板厚変化に対応する
入熱制徊斌ＩＶｆｆ、アプセット量Ｕの変化に対応する
入熱制御量ΔｖＵは次のような処理にて求められる。即
ち、入熱制御量ＩＶｆｆ’は先ず厚み計１からストリッ
プＳＰの板厚ｄ、、　ｄ、・・・ｄｌ−Ｂａｄビ・・に
関するデータを所定のタイミングで読み込み、これに基
いて定数テーブルから夫々に対応する比例定数Ｋｆｆを
選定する。一方、読み込んだ板厚ｄ１−１・山の差Δｄ
＋　（＝ｄｓ　　ｄｉ−ｔ　）を演算し、次いでこの板
厚変化量ｊｄ、と比例定数Ｋｆｆとに基いて板厚変化に
対応する入熱制御量ΔＶｆｆは下記（匂式に従って演算
することにより得られる。

１Ｖｆｆ　＝　Ｋｆｆ　−ｌｄｔ　　　　　　−（８）
また入熱制御量ΔＶｕについても同様であって、アプセ
ット量測定装置２から所定のタイミングでアプセットｆ
ｌＵｘ−Ｕｘ、・・・Ｕｉ−ｔ　ｔ　　Ｕｌ・・・を読
み込み、これに基いて定数テーブルから夫々に対応する
比例定数Ｋｕを選定する。一方、読み込んだアプセット
量ＵＩ−ｓ　＋　Ｕｌの差ΔＵｔ　（＝ＵＩ　　Ｕｌ−
１）を演算し、次いでこのアプセット変化量ΔＵ＃と比
例定数ＫＵとに基いてアプセツ）Ｍの変化に対応する人
Ｍｉｌｌ＠穢ノＶｕを下記（９）式に従って演算するこ
とにより得られる。

ｊＶ［＝　ＫＵ　１１　ｊ　Ｕ、　　　　　　　　−（
９）以上の如く本発明にあっては２接入熱の１ｌｉ（Ｊ
御量を製管材料たる金属帯の肉厚、被溶接部温度、アプ
セット菫及び溶接速度を含む関係式に基いて算出し、溶
接速度の変化率が予め定めた基準値を越える期間中１よ
これに従って制御することとしているから、従来の如く
溶接速度、素材板厚のみを考慮した入熱制御方法に比較
して制御精度カー大幅に同上し、溶接品質も高く歩留り
が著しく１旬上するなど、本発明は優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状虐を示す模式図、第２図は
本発明方法において用いる被溶接部くの温度パターン測
定装置の模式図、第３図は温度測定装置のモニタにおけ
る表示態様を示す説明図、第４図は制御過程を示すフロ
ーチャートである。 ｌ・・・厚み計　２・・・アプセット菫測定装置３・・
・速度計　４・・・温度パターン測定装ｂ１５・・・演
算制御部　７・・・電圧印加制御装ｗｔ　ＳＰ・・・ス
トリップ　ＳＱ・・・スクイズロール　ＩＣ・・・誘導
コイル特　許　出　願　人　　　住友金属工業株式会社
代理人　弁理士　　河　野　登　犬

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金°属帯の両側エツジ部が相対向するよう筒状に曲
   成してなるオープンパイプの前記両側エツジ部を加熱溶
   融させつつ衝合だ接する電縫管の製造過程において、金
   属帯の肉厚、被溶接部温度・　アプセツ）ｉｍ及び溶接
   ゛速度を検出し、溶接速度の変化率が予め定めた基準値
   を越える期間中は前記検出項目を含む関係式に基いて入
   熱を制御することを特徴とする電縫管の溶接入熱制御方
   決。