JP4589898B2 - 鋼帯の突き合せ溶接機 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯の連続処理設備の入側に配置され、鋼帯を突き合せ溶接し連続的に処理する鋼帯の突き合せ溶接機に関するものである。

鋼帯の連続処理設備の入側には、鋼帯を自動的に突き合せ溶接し連続的に処理する溶接機が設置されている。そのうちフラッシュバット突き合せ溶接機は、図１に示すように、台座１上に先行鋼帯の後端を保持クランプする電極台２と、後行鋼帯の先端を保持クランプする電極台３とを備えたものである。この例では後行鋼帯の先端を保持クランプする電極台３をシリンダー４により他方の電極台２に向かって接近させ、鋼帯間でアーク放電を行わせて溶接を行わせている。

ところがこの突き合せ溶接に不具合があると、連続処理設備内で溶接接合部分から鋼帯が破断し、ラインストップを招くことがある。また、破断しないまでも溶接の不具合から鋼帯が蛇行し、通板速度を下げざるを得なくなったり、蛇行により設備を破損したりする場合があった。このため溶接機の信頼性を向上させる一方で、溶接に関する諸条件が設定通り実行されたか否かを監視する技術が開発されている。

例えば特許文献１には、鋼帯の幅方向両端の突き合せ量を、アーク発生開始時、アプセット開始時、アプセット終了時に測定し、設定値と比較してフラッシュバット突き合せ溶接の異常の有無を検出する方法が開示されている。また特許文献２には、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、加圧力等を検出し、設定値と比較してシーム溶接の異常の有無を検出する方法が開示されている。

ところが鋼帯端部間にアークを飛ばしながら溶接するフラッシュバット突き合せ溶接機においては、特許文献１，２に示されたような突き合せ量、溶接電流、溶接電圧、溶接速度などが全て設定値通りであっても、溶接破断や溶接不良に至るケースが発生し、ラインストップ等を引き起こすことがあった。
特開平２-８４２７８号公報 特開平５-１６１９８０号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、フラッシュバット形式の鋼帯の突き合せ溶接機における原因不明の溶接破断や溶接不良を減少させ、鋼帯の連続処理設備のラインストップや生産障害の回避を図ることができる鋼帯の突き合せ溶接機を提供することを目的とするものである。

本発明者は上記の課題を解決するために、フラッシュバット突き合せ溶接機における溶接挙動を詳細に調査した結果、鋼帯の端部をクランプ保持した電極台がアーク放電しながら移動する際に、電極台が微小なレベル変動を生じ、それに伴って鋼帯端部間の放電部位が変動するために溶接が不均一になることを究明した。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたもので、鋼帯の連続処理設備に設置された鋼帯の突き合せ溶接機であって、先行鋼帯の後端を保持クランプしている電極台と、後行鋼帯の先端を保持クランプしている電極台のうち、他方の電極台に向かって台座上を移動する電極台に、アーク放電しつつ移動中の電極台と台座との距離の変動を検出する測定手段を設けたことを特徴とするものである。なお、電極台と台座との距離の変動を、本明細書ではレベル変動と記す。

なお、上記の測定手段を電極台の複数個所に設けることが好ましく、測定手段により検出された電極台の移動中のレベル変動データ蓄積し、その経時変化を分析する溶接条件監視装置を備えることが好ましい。また、電極台の移動速度、電極台移動用のシリンダー圧力、電極台移動用のシリンダー背圧、溶接電流のうち、少なくとも一つを検出する手段を備えていることが好ましい。

本発明の鋼帯の突き合せ溶接機は、アーク放電しつつ移動中の電極台のレベル変動を検出する測定手段を備えたものであるから、溶接不良の原因となるようなレベル変動が発生した場合には、直ちに警報を発することができる。レベル変動の原因のひとつとしては、電極台の走行面に溶接スパッタが付着したことによるものであるから、走行面を清掃することによって解消できる場合がある。このため、フラッシュバット形式の鋼帯の突き合せ溶接機における原因不明の溶接破断、溶接不良を減少させることができ、鋼帯の連続処理設備のラインストップ、生産障害回避に大きく貢献することが可能となった。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図２において、１は鋼帯の連続処理設備に設置されたフラッシュバット溶接機の台座であり、その走行面上に先行鋼帯の後端を保持クランプする電極台２と、後行鋼帯の先端を保持クランプする電極台３とが搭載されている。各電極台２、３は、鋼帯の先端を数ｍｍ程度突出させてクランプし、相互間にアークを飛ばしながら接近させ、先端部を溶融させて溶接を行うものである。この例では先行鋼帯の後端を保持クランプする電極台２は固定されており、後行鋼帯の先端を保持クランプする電極台３をシリンダー４により電極台２に向かって接近させる構造となっている。しかし電極台３を固定して電極台２を移動させても、双方の電極台２、３を移動させても差し支えない。

電極台移動中のレベル変動の測定方法は特に限定されるものではないが、この実施形態では、電極台３が移動する際にその変動を最も正確に測定できる位置に、レベル変動を検出する測定手段５が設けられ、電極台３と台座１との間の距離を連続的に測定している。該測定手段５としてはレーザー変位計、近接距離計、ゲージメーターなどを用いることができる。測定手段５は電極台３がアーク放電しつつ移動する間のレベル変動を検出し、溶接条件監視装置６に出力する。レベル変動は少なくともアーク放電を実施している間は測定し続けることが好ましい。

測定手段５は単一であってもよいが、検出精度を高めるために電極台３の複数個所に設けることが好ましい。例えば溶接する鋼帯の両サイド側（ワークサイド（ＷＳ）とドライブサイド（ＤＳ））や、さらに移動する電極台３の前後に設置して測定監視することが好ましい。また同一箇所にフェイルセーフや検出精度アップのため複数設置することも好ましい。

さらに移動する電極台３の移動中のレベル変動データを溶接条件監視装置６に蓄積し、移動する電極台３の移動中のレベル変動の経時変化を把握することも好ましい。このようにレベル変動の経時変化を把握することで、電極台移動装置、例えば電極台移動車輪やレール、台座等の経時劣化を把握することが可能となり、溶接トラブルを未然に防ぐことやトラブル時の原因究明が可能となる。

図２に示すように、電極台移動中のレベル変動以外にも、電極台３の移動速度、電極台移動用のシリンダー４の圧力、電極台移動用のシリンダー４の背圧、溶接電流、溶接電圧のうち、少なくとも一つを検出する手段を設け、レベル変動と併せて溶接異常の有無を検出することもできる。また、超音波や過流探傷などの探傷装置やＩＴＶによる溶接部の診断を付加しても構わない。

図３と図４に、このようにして検出された溶接電圧、溶接電流、電極台が移動する際のレベル変動（台座との距離）、電極台移動速度、電極台移動シリンダー圧力、電極台移動シリンダー背圧のチャートを示す。図３は正常に溶接された場合の測定結果チャートであり、図４は溶接後破断が発生した場合の測定結果チャートである。両図は電極台移動中のレベル変動を除き溶接条件はほぼ同じ結果が出ているが、図４では溶接後破断が発生し設備がラインストップし生産障害が生じた。

発明者らは、電極台移動中のレベル変動と溶接異常の有無について所定期間にわたり調査を継続した結果、溶接電流、電極台移動速度、電極台移動シリンダー圧力とその背圧異常がないにもかかわらず溶接破断を生じたものには、図４と同様の電極台移動中のレベル変動に異常があることをつきとめた。図４のように、鋼帯の端部が突合わさる直前に移動中の電極台のレベルが大きく変動した後に突き合せ、溶接されると、最終的に同じレベルで突合されても、その前のアーク放電中のレベル変動により、溶接不良につながることを確認した。

以上に説明したように、本発明による突き合せ溶接機によれば、従来の突き合せ溶接機よりも格段に溶接破断等の溶接トラブルを未然に防止することができるため、金属帯の製造設備、例えば鋼帯の圧延機や酸洗設備入側の溶接機に好適である。

従来一般の鋼帯の突き合せ溶接機を示す説明図である。 本発明の鋼帯の突き合せ溶接機を示す説明図である。 正常に溶接された場合の測定結果チャートである。 溶接不良となった場合の測定結果チャートである。

符号の説明

１ 台座
２ 先行鋼帯の後端を保持クランプする電極台
３ 後行鋼帯の先端を保持クランプする電極台
４ シリンダー
５ 測定手段
６ 溶接条件監視装置

Claims (4)

1. 鋼帯の連続処理設備に設置された鋼帯の突き合せ溶接機であって、先行鋼帯の後端を保持クランプしている電極台と、後行鋼帯の先端を保持クランプしている電極台のうち、他方の電極台に向かって台座上を移動する電極台に、アーク放電しつつ移動中の電極台と台座との距離の変動を検出する測定手段を設けたことを特徴とする鋼帯の突き合せ溶接機。
2. 前記測定手段を、電極台の複数個所に設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の突き合せ溶接機。
3. 前記測定手段により検出された電極台の移動中のレベル変動データ蓄積し、その経時変化を分析する溶接条件監視装置を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼帯の突き合せ溶接機。
4. 電極台の移動速度、電極台移動用のシリンダー圧力、電極台移動用のシリンダー背圧、溶接電流、溶接電圧のうち、少なくとも一つを検出する手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鋼帯の突き合せ溶接機。

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