JP5030412B2 - 缶胴溶接部の溶接良否判別方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、缶胴の溶接箇所の溶接状態の良否を判別する方法および装置に関する。

所定寸法に切断した金属板片を筒状に成形して中空円筒体とし、この中空円筒体の側面溶接部を電気抵抗溶接して缶胴を製造する方法は公知である。その一例を図７を参照して簡単に説明する。図７において、中空円筒体Ａは、その側面溶接部Ｂを上にして図の左から右に搬送され、上電極支持ロール３の回転と共に反時計方向に回動する上電極線１と中空円筒体Ａ内に配設された下電極支持ロール４と共に時計方向に回動する下電極線２とに同一垂直面上で挟持され、両電極線１，２間を通過する。この挟持されているときに上電極支持ロール３、上電極線１、中空円筒体Ａの溶接部Ｂ、下電極線２及び下電極支持ロール４を交流電流が流れ、溶接部Ｂの接触面抵抗によって、両接触面が発熱して溶接される。したがって、中空円筒体Ａの側面溶接部Ｂは、両電極線間を通過させられることによって、その全長に亘って溶接される。

ところで、電気抵抗溶接した側面溶接部Ｂの溶接状態の良否を判別する方法として、溶接状態と溶接電流とが明確な相関関係を有することを利用した方法が知られている。すなわち、交流溶接電流の各１／２サイクルにおける電流のピークを、基準上限値及び基準下限値と比較して、電流のピーク値が両限界値の間にあるときには該電流による溶接は良品であり、基準上限値よりも大（又は基準下限値よりも小）であるときには、該電流による溶接は不良品であると溶接状態を判別する方法が知られている。

一方、溶接電流を検出し、これを検出データとする溶接部の溶接良否判別方法では、溶接速度を５０〜７０ｍ／分程度に高めて生産能率を向上させ、好適な溶接状態の溶接缶を得ようとする場合には、交流電流の周波数を高める必要がある。しかしながら、溶接速度を速くすると、溶接金属の飛沫であるスプラッシュが発生し易くなるうえに、そのスプラッシュが溶接部に咬み込まれて溶接不良が生じた場合、そのような溶接不良が溶接電流の変化として敏感に現れにくい。そのために、このような溶接不良缶の判別が難しいものとなっている。

このように溶接不良缶が不良缶として判別されずに良缶群に混入すると、その不良缶が充填工程に送られて内容物が充填されるから、その溶接不良箇所から漏洩を引き起こしたり、内容物が劣化したりするなどの大きな問題を招来することになる。

そこで、赤外線温度センサを用いて、溶接点近傍の温度分布を検出し、これを検出データとして溶接部の状況を推測する方法が、溶接缶の溶接良否判定に使用されてきている（特許文献１参照）。この方法では、検出データを判別するための適正パターン（温度分布を図形化したもの）が絶対値化されており、検出された温度変化パターンと適正パターンとを比較して、温度変化パターンが適正パターンの上限値を超え、あるいは下限値を下回った場合に、不良の判定を行っている。なお、温度変化パターンとは、溶接の進行に伴う溶接部の温度を時間毎に示して図形化したものである。

一方、薄肉溶接缶では、その材質、製造時の雰囲気条件等により溶接部の発熱量が異なり、しかも溶接機の稼働開始後において機械部品温度の経時的変化に伴う発熱量の変化等の外乱変動の影響を受け易い。そこで、特許文献１に記載された方法あるいは装置では、前記適正パターンの元データとなる基準データの更新時期を予め決めておき、更新時期が到来する毎に、最も古い計測データを消去するとともに、これに替えて最新の計測データとを取り込み、その最新の計測データを含む基準データに基づいて、上下限値を共に更新している。

また、溶接缶の溶接良否の検査を行う方法として、溶接部の中央付近の温度に比較して、急激に温度が上昇する缶エッジ部を含めて、缶胴の一端から他端までを検査できるようにした缶胴溶接部の検査方法も提案されている（特許文献２参照）。
特開平２−１６５８７２号公報 特開平２００２−７９３３４号公報

長さに限度のある缶胴を溶接する場合、その溶接部の端部（缶胴エッジ部）では熱の拡散が生じにくいために、その温度が缶胴の中央部より高くなり易く、また缶胴エッジ部では温度変化が大きい。これは、溶接の良否に必ずしも関係するものではなく、溶接機自体に起因するものも大きく関係している。このような缶胴エッジ部での急激な温度変化を前記特許文献１の発明における適正パターンに反映させて溶接不良を確実に判定することは一応可能であるが、上述した問題があるため、特許文献１の方法では、缶胴エッジ部をマスキング処理して判定領域から除外するか、又は良否を判定する許容範囲を広げなければ良品を不良品として誤判定してしまう場合があり、結局は、缶胴エッジ部を含めた缶胴の全体に亘る溶接部の溶接状態を正確に判定しにくいという新たな問題が溶接機の高速化に伴い発生してきた。

一方、特許文献２に開示された缶胴溶接部の検査方法は、缶胴溶接部の両端を含めた全体が検査対象とされている。しかしながら、特許文献２の方法では、缶胴の送り量と缶胴の送りタイミングに応じた基準パルスとに基づいて、被判定缶ごとに缶胴溶接部の先端が温度計測点に達したかどうか高度な判断操作が要求され、また、複雑な制御装置も必要となり設備コストが嵩むという問題がある。さらに、電極線の伸びやコンベヤベルトによるスリップなどが送り量の検出誤差の要因となって、缶胴の送り量の検出精度が必ずしも高くなく、そのために計測ポイントと検出温度との関係にズレが生じ易く、溶接機の高速化に対して未だ充分な検出精度が得られていないのが現状である。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、缶胴溶接部の温度が溶接部の中央付近に比べで急激に高くなるエッジ部での特有の現象があっても溶接の良否判定を精度良く行うことができ、それに伴ってムダばね率（良品でありながら不良品と判定してしまう割合）の低減が図れ、コスト的に有利で高速化に対応できる缶胴溶接部の溶接良否判別方法および装置を提供することを目的とする。

上述したように、缶胴溶接部の両端部の温度変化が中央部に比べて急激であり、この部分での計測データに基づく判定結果が「不良」となることが多い。本発明は、このような誤判定の原因を種々の実験から解明してなされたものである。すなわち、請求項１の発明は、缶胴の重合部を電気抵抗溶接した直後の溶接部の温度を温度センサで缶胴長方向の計測位置と同期して検出し、検出された計測データにより生成される被判定缶の計測パターンを、判定基準として定めた基準パターンと対比して、前記計測パターンが基準パターンの上限値と下限値として決まる許容範囲内に入っているか否かを判断し、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴溶接部の溶接は良缶、それ以外は不良缶と判断する缶胴溶接部の溶接の良否を判別する方法において、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入っているか否かによって缶胴溶接部の良否の第一の判定を行った後に、その第一の判定で不良缶と判断された場合に、その不良と判断された判定対象缶についての計測データのうち前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が、予め設定された缶胴エッジ部の領域の中にあるか否かを判断し、前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部の領域外であれば溶接不良の判定を確定させる一方、前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部の領域内に存在しているときは、前記計測パターンと基準パターンとを缶胴長方向において所定方向に相対的に微小幅ずらして、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入っているか否かの判断を再度行い、前後させたいずれか一方の側で計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば、その判定対象缶を良缶、それ以外は不良缶と判定する第二の判定を行うことを特徴とする方法である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記缶胴エッジ部の第二の判定は、前記計測パターンと基準パターンとを缶胴長方向において前後両方向にそれぞれ相対的にずらして、ずらしたいずれか一方の側で、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴エッジ部の溶接は良缶、それ以外は不良缶と判定することを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別方法である。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記基準パターンは、缶胴長方向に複数のゾーンに区分され、かつ予め定めた一定缶数分の計測データの各ゾーン毎に求められた標準偏差σに基づき、前記上限値を下記式（１）、前記下限値を下記式（２）から求めることを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別方法である。
許容上限値＝平均値十ασ…（１）
許容下限値＝平均値一ασ…（２）
ここで、α：各ゾーン毎に設定される係数。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記基準パターンは、一定缶数分の計測データを累積するとともにその累積値を平均化処理して生成され、かつ計測回数が予め設定した更新数に到達するごとに、前記累積値のうちの最も古い１缶分の計測データを消去するとともに新しい１缶分の良品計測データを取り込んで更新されることを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別方法である。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記基準パターンを計測パターンに対して、前記缶胴の長さとして、片側１ｍｍ〜５ｍｍのスライド幅で前後に移動させることを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別方法である。

そして、請求項６ないし請求項９の発明は、上述した溶接良否判別方法を実施できるように構成した装置である。

缶胴をその軸線方向（缶胴長方向）に送りつつ重合部の溶接を行う場合、実際の送り量と検出された送り量とに僅かなズレが生じることがある。これは、例えば、缶胴が上電極線と下電極線との間に入り込むとき、両電極線の挟み込みから抜け出るときなどにおける滑りや電極線の延びなどが原因と考えられる。このような僅かなズレが生じると、計測データと溶接部での計測ポイントとの相対関係に狂いが生じるが、本発明の缶胴溶接部の溶接良否判別方法あるいは装置によれば、温度が急激に上昇する缶胴溶接部の両端部（缶胴エッジ部）の温度変化に対して、缶胴長方向で缶胴の送り量のタイミングのズレが生じたりして基準パターンに対して計測パターンが、缶胴エッジ部で基準パターンの許容範囲から外れた場合、計測パターンと基準パターン（マシンクロック信号と同期する基準位置での適正パターン）とを相対的に缶胴長方向で所定方向に移動させる。そして、計測パターンが基準パターンの上限値と下限値の間に位置しているか否かを再判定（スライド判定）する。そのために、缶胴溶接部の両端部の判定を含めて缶胴溶接部の溶接良否判別が行われるので品質の信頼性向上と、良品でありながら不良品と判定してしまう誤判定やそれに基づくムダばね率の低減を比較的廉価な構成により達成することが可能となる。

つぎに、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の缶胴溶接部の溶接良否判別方法に用いられる溶接良否判別装置の概要を示す構成図である。図１において、中空円筒体（缶胴）Ａは、図７に図示したのと同様に、その側面重合部（溶接部）Ｂを上にして図１の左から右に搬送され、上下電極支持ロール３，４間で挟持された溶接途中の円筒体である。また、符号１０は、中空円筒体Ａの溶接点からの距離Ｌにおけるセンサスポット１１の重合部Ｂの温度を検出する温度センサで、溶接部Ｂの面に対して角度θ傾け、センサスポット１１との設定距離をＬとした応答速度１ｍｓ以下の高速型非接触赤外放射温度センサ（以下、単に温度センサという）である。設定距離Ｌは３０〜５０ｍｍ、角度θは３０度とするのが好適である。

符号１２は、温度センサ１０で検出された赤外線放射量を電圧信号にデータ変換するための温度電圧変換器であり、温度センサ１０と光ファイバ１３で接続する。符号１４は、溶接された缶の良否を、温度電圧変換器１２より出力された電圧信号に基づいて判定する溶接モニター装置である。符号１５は上記溶接モニター装置１４で不良缶と判定した缶を溶接工程後の搬送ライン上で噴射エアーによりライン外に排除するための排出装置で、溶接モニター装置１４からの排出信号により缶に向ってエアーを噴射するようにしてある。

上記溶接モニター装置１４は、図２に示すように入力部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、サブＣＰＵ２３、メインＣＰＵ２４、出力部２５等で構成されており、基本処理動作は以下のように行なわれる。

まず、判定対象とする溶接缶（被判定缶）の溶接直後の溶接部Ｂ、つまりセンサスポット１１における温度を温度センサ１０で検出し、その検出した温度信号は、一旦、温度電圧変換器１２で±１０Ｖ迄の電圧信号に変換され出力されるが、この出力信号を入力部２１で交流入力の差分を直流０〜１Ｖの電圧出力に変換する。

なお、この際、異常入力を取り込まないように、入力部２１に備えられているレベル監視ゲート（図示せず）を通す。

次に、入力部２１で直流０〜１Ｖの電圧に変換されたデータを後述のＣＰＵで読込むため、Ａ／Ｄ変換部２２でデジタル信号に変換する。このデジタル信号をサブＣＰＵ２３に入力し、サブＣＰＵ２３はこの信号を後述のフローチャートに従い、予めメインＣＰＵ２４で設定する計測データポイント数、学習缶数及びデータ更新周期（それぞれ後述の通り任意に設定可能である。）等をもとに、設定した缶数分のデータを保持させ、この設定缶数分のデータの平均値を演算して判定のための基準値（基準パターン）を作成する。なお、この基準パターンは、縦軸に計測データの平均値をとり、横軸にクロック信号もしくは時間あるいは溶接部Ｂの位置をとることにより、計測データの変化を図形化したものである。

メインＣＰＵ２４では、この基準パターンと予め設定した上下限幅とに基づき、判定上限値及び下限値が各計測データポイントごとに演算処理される。すなわち、缶胴の重合部を電気抵抗溶接した直後の溶接部Ｂの温度を温度センサ１０で缶胴長方向の計測データポイント（計測位置）と同期して検出し、検出された計測データにより生成される被判定缶の計測パターンを、判定基準として定めた基準パターンと対比して缶胴溶接部に溶接の良否を判別するシステムにおいて、被判定缶を測定して得られた計測パターンが基準パターンの上限値と下限値として決まる許容範囲内に入っているか否かを判断し、計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴溶接部の溶接は良、それ以外は不良と判断することを基本とし、更に、基準パターンに対する計測パターンが、基準パターンの許容範囲から外れ不良と判断された判定対象缶のうち、不良と判断した箇所が、予め設定された缶胴エッジ部（缶胴両端部）の領域に存在しているときは、その計測パターンと基準パターンとを缶胴長方向において所定方向（左右両方向でも、片側一方向でも可能）に相対的に微少幅ずらして、計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入っているか否か、つまり、缶胴エッジ部の不良判定が解消されるか否かスライド判定処理による再判定を行い、計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入りエッジ部の不良判定が解消されれば缶胴溶接部の溶接は良、それ以外は不良と確定する。

以上により、１つの現在値についての溶接良否の判定が終了する。更に、ロータリーエンコーダ（図示せず）によるマシンクロック信号によって缶胴の移動もしくは溶接の進行と同期を取りながら、上記と同様の処理を繰り返して製缶した各溶接缶の溶接部の溶接良否判定を行なう。そして、不良缶として判定した缶を、出力部２５からの排出信号により排出装置１５を作動させてライン外に排除する。

なお、メインＣＰＵ２４では、外部設定器、表示器、モニター等の入力出力処理を行なうとともに、サブＣＰＵ２３からの信号データの処理を行なう。また、メインＣＰＵ２４は、計測データサンプル数、学習缶数、前記上下限幅や基準パターンの更新周期及びエッジ部の良否を判定する領域設定のためのスライド幅などを、サブＣＰＵ２３に定数としてセットしたり、排出装置１５のブローソレノイドの動作タイミングを定数としてセットしたり、さらにモニターに対して出力するようになっている。

また、出力部２５はサブＣＰＵ２３で判定された不良缶信号を受けて、不良缶を排除処理するためのブローオフタイミングの作成処理を行うと同時に、排出装置１５へタイミングをとった排出信号を送る。

次に、図３ないし図６を参照して上記の装置の作用すなわち本発明の方法を詳細に説明する。図３は溶接缶の計測データのパターンを一例として表示した具体例、図４はサブＣＰＵ２３の動作内容を示すフローチャート、図５は、フローチャートの各工程の説明図である。

溶接部Ｂの発熱量Ｐは、溶接電流をＩ、抵抗（被溶接材の接触抵抗）をＲ、時間をｔとすれば、Ｐ＝Ｉ²Ｒｔで表わされ、溶接機固有の特性、被溶接材の素材仕様、製造条件による缶内部分流による抵抗が各製造ラインにより異なるため、その製造条件に伴いある一定のパターンで変化する。

したがって１缶当りのデータサンプル数（計測ポイント数）は、溶接諸条件、例えば溶接速度、溶接不良の特性、温度センサの応答速度、電気的処理の速度等から総合的に判断して設定され、例えば本例では１２０ポイントとし、マシンクロック信号からのオートフィード信号が０ＦＦの時と缶胴同士の間隔であることを示す缶区切信号ストップ信号が入力してから次の缶区切信号スタートの信号が入力されるまでの時間ｔとをサンプルデータから除外する。

このようにして得られた１缶分の溶接部の計測データのパターンの一例を図３に示す。同図では横軸に缶胴長方向（缶胴の軸線方向もしくは長手方向）の計測位置に対応する時間軸（１２０クロックパルス）、縦軸に電圧０〜１Ｖ迄の電圧信号（２５６ビットの分解能を有する）をとり、缶区切信号スタート時を始点、缶区切信号ストップ時を終点とする１２０クロックパルス毎のデータをサンプリングしたデジタルパターンを示す。

図４は図２のサブＣＰＵ２３が行なう動作例を示したフローチャートであり、これについて図を参照して説明する。

前述の通り、計測パターンは、各製造ラインにより異なるため、基準パターンは、その製造条件により形成される固有の計測パターンを学習することにより得られる。先ず、溶接始めから設定された学習缶数（例えば、本例では１２８缶に設定する）に達したか否か、つまり基準パターンを求める学習操作中か否かが判断される（ステップＳ１）。計測缶数が１２８缶に達していなければ、ステップＳ１でＹＥＳと判断し、温度センサ１０からのセンサ信号（計測データ）をデータテーブルに取り込み平均化処理が行われ、計測データが取り込まれる毎に判定のための基準パターン（基準波形）が生成される（ステップＳ２、ステップＳ５）。

なお、溶接始めから溶接が安定するまでの１０缶目までの判定缶は、経時的な変動が大きいため、計測データの取り込みだけを行い溶接良否の判断をせずに全てリジェクトする。１１缶目から学習缶数までは、溶接始めからの取り込み済みデータを学習しながら、取り込んだ缶数が１２８缶に達するまで平均値と偏差値の演算を行い順次溶接の良否判断を行い、学習缶数に達して基準値の初期設定が完了する。なお、１１缶目から１２８缶目までの間、学習しながら取り込み可能と判定したデータのみをデータテーブルに取り込むようにする。また、良缶データが入るまで学習缶数としてカウントされない。そして初期設定された基準値で、新しい計測データ（以下、現在値という）の判定を行うように実行する。

つぎに、計測缶数が予め設定した学習缶数に達して基準値の初期設定が完了した後は、ステップＳ１でＮＯと判断し、続いて、データ取り込みサイクル数（基準値の変更周期）が更新数に到達したか否かの判断と、更新数に達した場合には、そのときの最終缶の現在値が良缶データであるか否かとの判断とを行う（ステップＳ３）。

すなわち、基準値が既に得られていて、ステップＳ１でＮＯと判断し、その基準値に基づく判定が実行されている間、データを取り込んでいる判定対象缶が、基準値の更新時期にあたる最終の缶となった場合、その最終缶が溶接不良のない良缶か否か判断される。

また、このステップＳ３において、データ取り込みサイクル数が更新数に達していない場合や、更新時期の最終缶の現在値が不良缶と判定された場合には、ステップＳ３でＮＯと判断し、データの更新処理は行わず、直ちにステップＳ５に進み、前の基準値をもとに、次の新しい計測データの判定が行われる。

上記ステップＳ３において、更新時期となった場合で、現在値が取り込んでも良いデータと判定されＹＥＳと判断された場合には、１２８缶分のデータテーブルのうち、最も古いデータ１缶分を取り出し、新しい１缶分の計測データ（現在値）をデータテーブルに入れデータを更新して平均処理化する（ステップＳ４）。こうして得られた基準値に基づいて基準パターン（基準波形）が生成される（ステップＳ５）。

次いで、１２０の計測ポイント毎に１２８缶のバラツキが求められる（ステップＳ６）。具体的には、１２０のポイント毎に１２８缶分の標準偏差σが求められる。これらのポイント毎に求められた標準偏差σに係数αを掛けた判定用の上下限が基準値に設定され、基準波形が生成される（ステップＳ７）。その基準波形の一例を図５の（ａ）に模式的に示してある。ここで、係数αは、製造条件毎に実験によって、あるいは実稼働の立上げ時、定期又は不定期の検診時に良品のムダばねが多くならないように上下限を厳しく調整を行って最適値を設定する。図中一点鎖線は上限レベル、二点鎖線は下限レベルを示す。

例えば、基準波形は、１２８缶分の標準偏差σに基づき、許容上限値が下記式（１）、許容下限値が下記式（２）から求められる。また、基準波形は、缶胴長方向に複数のゾーン（本例では１２ゾーン）に区分され、各ゾーン毎にその許容上限値、許容下限値を適用することもできる。一般的には、隣り合うポイントで温度変化が大きくなる缶胴エッジ部、すなわち１２０ポイント中の両端から５ポイント前後（約５ｍｍ）のゾーン１，２、ゾーン１１，１２は４σ〜５σに、それ以外の中央部のゾーン３〜１０は、２σ〜３σとして設定し、許容範囲をムダばねが多くならない様にすることが好ましい。
許容上限値＝平均値十ασ…（１）
許容下限値＝平均値一ασ…（２）
ここで、α：各ゾーン毎に設定される係数

さらに、現在値が、メインＣＰＵ２４で予め各ゾーン毎に設定された係数αから求められる基準波形の上下限幅（ＭＡＸ、ＭＩＮ）で決まる許容範囲の中にあるかを判定し、判定結果が“Ｇｏｏｄ”か否かが判断される（ステップＳ８）。すなわち、現在値の全ポイントのデータが全て上下限レベルの中に入っていれば、ステップＳ８でＹＥＳと判断し、その場合は良缶であると判定する（ステップＳ９）。それ以外であればステップＳ８でＮＯと判断し、それに伴って例えばスライド判定のフラグを動作させる。

ステップＳ８でスライド判定のフラグを動作された場合について説明する。まず、現在値が基準波形のどのポイントで上限値と下限値との間から外れているか、言い換えればそのポイントがエッジ部の領域の中にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。すなわち、缶胴エッジ部でのデータが上限値もしくは下限値を超えているか否かを判断する。そして、ステップＳ１０でＮＯと判断した場合には、エッジ部以外の部分での計測データが上限値もしくは下限値を超えていることになるので、溶接不良の判定を確定させる。

一方、上限値もしくは下限値を超える計測データを生じた計測ポイントがエッジ部領域内のポイントであれば、後述するスライド判定処理のフローへ進む（ステップＳ１１、ステップＳ１２）。エッジ部で計測データについてＮＧ（Ｎｏ Ｇｏｏｄ）の判定が生じる場合の計測パターンと基準波形との関係の一例を図５の（ｂ）に模式的に示してある。

スライド判定処理は、その基準波形を現在値に対して缶胴長方向で前後に移動させ、前後させたいずれか一方の側において、現在値であるエッジ部の計測データが基準波形の上限値と下限値との間に入っているか否かを判定する処理である。その判定結果が“Ｇｏｏｄ”か否かを判断する（ステップＳ１２）。判定結果が“Ｇｏｏｄ”であることによりステップＳ１２でＹＥＳと判断した場合には、エッジ部についての計測データが上限値と下限値との間に入っていることになるので、缶胴エッジ部の溶接は正常と判定し、判定対象の缶を良缶と判断する（ステップＳ９）。それ以外は不良缶であることの判定を確定させる。すなわち、ステップＳ１２でＮＯと判断した場合には、その缶胴を缶胴製造ラインの外部に排出する（ステップＳ１３）。スライド操作することにより計測パターンが基準パターンの上限値と下限値との間に入った例を図５の（ｃ）に模式的に示してある。なお、本例では基準波形を現在値に対して缶胴長方向で前後に移動させているが、計測データのＮＧがどのポイントに存在しているかによって、移動方向を一方に特定することも可能である。

その理由は、温度が急激に上昇する領域では、計測パターンを基準パターンと対比する場合、計測レベル軸方向（縦軸方向）よりも計測ポイント軸方向（横軸方向）で、良品でありながら僅かな缶胴のズレに起因して計測パターンが許容する基準パターンと干渉することが考えられるためである。

このため、エッジ部の計測データにＮＧが生じた場合には、その計測データを、適宜設定された量だけ缶胴長方向での前方と後方とにスライドさせた基準波形とそれぞれ対比させる。このようにして、計測データが許容範囲から外れていることが、缶胴の送り量のズレに起因するものなのかを再度判定する。そして、溶接部の両端部での計測データが、スライドさせた基準波形の上限値と下限値の許容範囲の中に入れば良缶と判定し、それ以外は不良缶と判定する。不良缶の判定を成立させた場合には、不良フラグを動作させて１つの缶胴についての計測データ（現在値）の判定が終了する。

上述したスライド判定処理において、溶接諸条件にもよるが両エッジ部から５ｍｍ程度の範囲で急激に上昇するため、エッジ部の溶接の良否を判定するための前後方向（搬送方向）のスライド幅は、１〜５ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍの幅に設定する。

なお、最小値を１ｍｍに設定している理由は、前述の通り、本例では１缶分の溶接部の計測データサンプル数として１２０クロックパルスでセンサー信号を取り込むように設定していることから、その最小の１パルスに相当する幅（約１ｍｍ）をスライド幅として設定している。このクロックパルス数は溶接ナゲット等の溶接諸条件から任意に設定できるので、スライド幅を１ｍｍよりも小さく設定することは可能であるが、クロックパルスを多くして分解能を増やしても検出精度の向上につながらず、かえってデータ処理に時間がかかる結果となるので経済的でない。一方、スライド幅の最大値は、ムダばね率、基準パターンの許容上下限値の設定等から適宜設定され、５ｍｍよりも大きなスライド幅が必要になるときは、缶胴溶接機自体に問題があると考えられる。その場合は送り方向のズレを少なくする調整が必要になる。

以上の手順を繰り返すことにより、周期的に更新される１２８缶分の基準データに基づいて、１缶ずつの溶接部の現在値が、順次判定されることになる。

上記基準値をパターン表示化し、現在値のパターン表示化したものと比較した一例を図６に示す。図６（ａ）は基準パターンを示し、図６（ｂ）は溶接不良のない正常缶の計測パターンを示し、図６（ｃ）〜（ｅ）は溶接部に不良がある不良缶の計測パターンを示し、図６（ｆ）はエッジ部がＮＧ判定されたが、スライド判定処理で上下限値の間に入って良缶と判定される計測パターンを示す。

なお、ここで、点線は平均値パターン、一点鎖線と二点鎖線とは平均値パターンに対する上下限値パターンを示し、ＮＧ部分が上下限値幅から上又は下に外れて不良箇所になっていることを示す。

上述したように、缶胴のわずかなズレによるパターンマッチングにズレがあると、正規の計測ポイントでの上下限値ではなく隣接する計測ポイントの上下限値に基づく良否判定が行われ、誤った判定が生じ易くなり検出精度の低下やムダばね率が多くなる。これに対してこの発明に係る方法もしくは装置では、基準パターンもしくは計測パターンを缶胴長方向での前後又はいずれか一方にスライドさせ、その状態で基準パターンと計測パターンとを対比するから、缶胴のわずかな機械的なズレによるパターンマッチングのズレの影響を受け難くさせる。その結果、缶胴エッジ部についても溶接状態の良否を正確に判定することが可能となり、品質の信頼性を向上させることができる。

なお、取り込む計測データが不良と判定された場合には、次の被判定缶に用いる基準パターンには、このデータを取り込まず、前の基準パターンを再度使って被判定缶を検査する。その場合、データ取込み周期を広げると、基準パターンの経時的なサーチ領域が拡大でき、溶接諸条件の変化および基準パターンの経時的な変動が少なくなり、ノイズを小さくでき、それに伴ってデータの精度を上げることができる。

また、温度センサによる計測データは連続的に得ることができるが、上記の例では、数ｍｍの等間隔の１２０ポイントの計測データをピックアップすることとしている。本発明では、これに替えて、温度変化が中央付近に比べてかなり大きくなり易い缶胴エッジ部においては、複数のゾーンに区分し、エッジ部の温度上昇の変化が大きいゾーンでは、上下限値を設定する前記“ασ”の値を実稼働におけるムダばねが多くならないように任意に範囲を広げることも可能である。そうすることにより良缶を不良缶と判定する誤判定を可及的に低減することが可能となる。

さらに本例では、ロータリーエンコーダによるマシンクロックと同期を取りながら各被判定缶の溶接の良否を判別しているが、これに限定されず、缶胴と同期的に移動する搬送コンベヤに基づくタイミングにより同期を取りながら各被判定缶の溶接の良否を判別することも可能である。

またさらに、被判定缶の計測パターンを基準パターンと対比してスライド判定する際に、本例で基準パタ一ンを計測パターンに対して前後に移動させているが、これに限定されず、基準パターンと計測パターンとを相対的に缶胴長方向で前後に移動させれば良いので、計測パターンを前後に移動させることもできる。

本発明の溶接良否判別方法に用いる装置の概要を示す構成図である。 溶接モニタ装置の説明図である。 溶接缶の計測データパターンを示す図である。 本発明の溶接良否判別方法のフローチャートを示す図である。 図４のフローチャートの各工程を示す説明図である。 基準データ及び現在値データをパターン表示化した図であり、（ａ）は基準パターンを示し、（ｂ）〜（ｆ）は現在値パターン（計測パターン）を示す。 従来の缶胴の溶接方法の一例を説明するための概念図である。

符号の説明

Ａ…中空円筒体（缶胴）、 Ｂ…重合部（溶接部）、 ３，４…上下電極支持ロール、 １０…温度センサ、 １１…センサスポット、 １２…温度電圧変換器、 ２１…入力部、 ２２…Ａ／Ｄ変換部、 ２３…サブＣＰＵ、 ２４…メインＣＰＵ、 ２５…出力部。

Claims (9)

1. 缶胴の重合部を電気抵抗溶接した直後の溶接部の温度を温度センサで缶胴長方向の計測位置と同期して検出し、検出された計測データにより生成される被判定缶の計測パターンを、判定基準として定めた基準パターンと対比して、前記計測パターンが基準パターンの上限値と下限値として決まる許容範囲内に入っているか否かを判断し、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴溶接部の溶接は良缶、それ以外は不良缶と判断する缶胴溶接部の溶接の良否を判別する方法において、
   前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入っているか否かによって缶胴溶接部の良否の第一の判定を行った後に、
   その第一の判定で不良缶と判断された場合に、その不良と判断された判定対象缶についての計測データのうち前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が、予め設定された缶胴エッジ部の領域の中にあるか否かを判断し、
   前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部の領域外であれば溶接不良の判定を確定させる一方、
   前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部の領域内に存在しているときは、前記計測パターンと基準パターンとを缶胴長方向において所定方向に相対的に微小幅ずらして、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内に入っているか否かの判断を再度行い、
   前後させたいずれか一方の側で計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば、その判定対象缶を良缶、それ以外は不良缶と判定する第二の判定を行うことを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別方法。
2. 前記缶胴エッジ部の第二の判定は、前記計測パターンと基準パターンとを缶胴長方向において前後両方向にそれぞれ相対的にずらして、ずらしたいずれか一方の側で、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴エッジ部の溶接は良缶、それ以外は不良缶と判定することを特徴とする請求項１記載の缶胴溶接部の溶接良否判別方法。
3. 前記基準パターンは、缶胴長方向に複数のゾーンに区分され、かつ予め定めた一定缶数分の計測データの各ゾーン毎に求められた標準偏差σに基づき、前記上限値を下記式（１）、前記下限値を下記式（２）から求めることを特徴とする請求項１記載の缶胴溶接部の溶接良否判別方法。
   上限値＝平均値十ασ…（１）
   下限値＝平均値一ασ…（２）
   ここで、α：各ゾーン毎に設定される係数。
4. 前記基準パターンは、一定缶数分の計測データを累積するとともにその累積値を平均化処理して生成され、かつ計測回数が予め設定した更新数に到達するごとに、前記累積値のうちの最も古い１缶分の計測データを消去するとともに新しい１缶分の良品計測データを取り込んで更新されることを特徴とする請求項１記載の缶胴溶接部の溶接良否判別方法。
5. 前記基準パターンを計測パターンに対して、前記缶胴の長さとして、片側１ｍｍ〜５ｍｍのスライド幅で前後に微少移動させることを特徴とする請求項１記載の缶胴溶接部の溶接良否判別方法。
6. 缶胴の重合部を電気抵抗溶接した直後の溶接部の温度を温度センサで缶胴長方向の計測位置と同期して検出し、検出された計測データにより生成される被判定缶の計測パターンを判定基準として定めた基準パターンと対比して、前記計測パターンが前記基準パターンの上限値と下限値とで決まる許容範囲内に入っているか否かを判断し、計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば溶接は良缶、それ以外は不良缶と判定する缶胴溶接部の溶接の良否を判別する装置において、
   前記計測パターンが基準パターンの許容範囲に入っているか否かの第一の判定で不良と判定された対象缶についての計測データのうち前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が、予め設定された缶胴エッジ部の領域の中に存在するか否かを判断する機能と、前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部以外の部分に存在しているときは、被判定缶の溶接不良を確定させる機能と、前記基準パターンの上限値もしくは下限値を超えた箇所が前記缶胴エッジ部の領域の中に存在するときは、その計測パターンと基準パターンとの少なくともいずれか一方を相対的に缶胴長方向で前後に移動させる機能と、前後移動させたいずれか一方の側で、前記計測パターンが基準パターンの許容範囲内にあれば缶胴溶接部の溶接は良缶、それ以外は不良缶と判定する機能とを含むスライド判定手段を備えていることを特徴とする缶胴溶接部の溶接良否判別装置。
7. 前記基準パターンを、缶胴長方向に複数のゾーンに区分され、かつ予め定めた一定缶数分の計測データの各ゾーン毎に求められた標準偏差σに基づき、前記上限値を下記式（１）、前記下限値を下記式（２）から求める手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の缶胴溶接部の溶接良否判別装置。
   上限値＝平均値十ασ…（１）
   下限値＝平均値一ασ…（２）
   ここで、α：各ゾーン毎に設定される係数。
8. 前記基準パターンを、一定缶数分の計測データを累積するとともにその累積値を平均化処理して生成し、かつ計測回数が予め設定した更新数が到達するごとに、前記累積値のうちの最も古い１缶分の計測データを消去するとともに新しい１缶分の良品計測データを取り込んで更新する手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の缶胴溶接部の溶接良否判別装置。
9. 前記基準パターンを計測パターンに対して、前記缶胴の長さとして、片側１ｍｍ〜５ｍｍのスライド幅で前後に移動させる手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の缶胴溶接部の溶接良否判別装置。

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