JP6323352B2 - シーム溶接機下電極輪高さ制御装置、シーム溶接システムおよびシーム溶接機の下電極輪高さ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置、シーム溶接システムおよびシーム溶接機の下電極輪高さ制御方法に関する。

従来、金属帯同士を接続する際にシーム溶接が実施されている。シーム溶接では、連続処理ラインにおいて、先行する金属帯の尾端部と、これに後続する金属帯の先端部とを重ね合わせて、一対の電極輪によってこの重ね合わせ部分に圧力および電流を加えて抵抗溶接する。

図１および図２は、一般的なシーム溶接を行っている状態の説明図である。図１に示すように、シーム溶接を行うためのシーム溶接システム１００では、溶接用上電極輪１０１と溶接用下電極輪１０２とにより２つの金属帯１０８を挟持し、溶接用上電極輪１０１と溶接用下電極輪１０２とを金属帯１０８上で回転移動させながら、シーム溶接が行われ、溶接部１０９が形成される。そして、溶接用下電極輪高さ変更用機構部１０３により溶接用下電極輪１０２の高さを調整することで、溶接を行う高さ（以下、溶接高さと記す。）を調整することができる。

このとき、図２に示すように、溶接高さが正常でない場合、溶接部１０９が変形して形状不良が発生したり、溶接部１０９近傍で折れが発生して金属帯１０８同士が破断したりすることで、製品としての品質低下が発生する。

これに対し、近年、電極輪の高さを調整する技術について検討されている。図３は、下電極輪１０２の高さを計測する装置を有する従来のシーム溶接システム１００の概略図である。図３に示すシーム溶接システム１００では、高さ計測部１０４および高さ計測部位置調整部１０５を有する。この技術によれば、溶接により電極輪１０１、１０２が磨耗等し、溶接高さが変わる場合に、例えば、高さ計測部１０４を溶接用下電極輪１０２に接触させることにより、溶接用下電極輪１０２の最上点の高さを計測し、溶接用下電極輪１０２の高さ調整を行うことで、溶接高さが調整される。このような電極輪の位置の調整を行う技術については、例えば、特許文献１で開示されている。

特許３７２０９５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、接触子（高さ計測部）を下電極輪に接触させて、下電極輪の高さを計測するため、複数回計測することで、接触子の磨耗が発生したり、下電極輪が変形したりすることで、下電極輪の高さを誤計測してしまうという問題があった。そこで、本発明は、複数回下電極輪の高さを計測しても、下電極輪の高さ調整の精度を維持することができるシーム溶接機下電極輪高さ制御装置、シーム溶接システムおよびシーム溶接機の下電極輪高さ制御方法を提供することを主目的とする。

本発明者らは、下電極輪の高さ調整の精度を維持する方法を鋭意検討した。その結果、非接触式の計測部により、下電極輪に接触しないで下電極輪の高さを計測することで、電極輪の位置調整の精度が格段に上がることを明らかにした。本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、本発明の要旨は、以下の通りである。

［１］上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機の下電極輪の高さを調整するための装置であって、
前記下電極輪に接触しないで前記下電極輪の外周最上部の高さを計測する非接触式計測部と、
該非接触式計測部により計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合に基づいて、前記下電極輪の高さを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記減少値または前記減少割合を記憶する記憶部と、
前記減少値または前記減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力する出力部と、を有するシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。

［２］前記制御部は、前記減少値または前記減少割合が前記上限値以下かつ所定の下限値以上の場合に、前記シーム溶接機に設けられた電極輪位置調整部に前記下電極輪の高さを調整するための情報を送信する情報送信部を有する前記［１］に記載のシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。

［３］前記シーム溶接を行う回数が所定回数を超えた場合に、前記非接触式計測部を清掃する清掃部を更に備える前記［１］または前記［２］に記載のシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。

［４］上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機を備え、
前記下電極輪に接触しないで前記下電極輪の外周最上部の高さを計測する非接触式計測部と、
該非接触式計測部により計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合に基づいて、前記下電極輪の高さを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記減少値または前記減少割合を記憶する記憶部と、
前記減少値または前記減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力する出力部と、を有するシーム溶接機下電極輪高さ制御装置を更に備えるシーム溶接システム。

［５］上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機の下電極輪の高さを制御する方法であって、
前記下電極輪に接触しないで前記下電極輪の外周最上部の高さを計測し、計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定し、
前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力し、
前記減少値または前記減少割合が前記上限値以下かつ所定の下限値以上の場合に、前記シーム溶接機に設けられた電極輪位置調整部に前記下電極輪の高さを調整するための情報を送信するシーム溶接機の下電極輪高さ制御方法。

本発明によれば、複数回下電極輪の高さを計測しても、接触子の磨耗が発生したり、下電極輪が変形したりすることで、下電極輪の高さを誤計測することを防止でき、下電極輪の高さ調整の精度を維持することができる。

一般的なシーム溶接を行っている状態の説明図である。 一般的なシーム溶接を行っている状態の説明図である。 下電極輪の高さを計測する装置を有する従来のシーム溶接システムの概略図である。 本発明のシーム溶接システムの概略図である。 本発明のシーム溶接システムの概略図である。 本発明のシーム溶接システムにより下電極輪の高さを調整する工程を説明するフロー図である。

以下、図４〜図６を参照して、本発明に係るシーム溶接システム１０と、シーム溶接システム１０を構成するシーム溶接機１１およびシーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２と、シーム溶接機１１の下電極輪高さ調整方法との好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

［シーム溶接システム１０］
図４は、本発明のシーム溶接システム１０の概略図である。図４に示すように、本発明のシーム溶接システム１０は、上電極輪１および下電極輪２を用いてシーム溶接を行うシーム溶接機１１と、シーム溶接機１１の下電極輪２の高さを調整可能なシーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２と、から主に構成される。シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２は、下電極輪２に接触せずに下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測する非接触式計測部４を有する。本発明のシーム溶接システム１０では、非接触式計測部４により下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測するため、下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測することによる非接触式計測部４の磨耗等の経時劣化を防止でき、下電極輪２の高さの誤計測を防止できる。これにより、本発明のシーム溶接システム１０では、下電極輪２の高さの調整を精度良く行い続けることができる。

＜シーム溶接機１１＞
図４に示すように、本発明のシーム溶接システム１０を構成するシーム溶接機１１は、一対の上電極輪１および下電極輪２と、この下電極輪２の高さを調整する下電極輪高さ調整部３と、を有する。シーム溶接機１１では、この一対の電極輪１、２により金属帯（図示せず）を挟持し、上電極輪１と下電極輪２とを金属帯上で回転移動させながら、上電極輪１により押圧することで、シーム溶接が行われ、溶接部が形成される。下電極輪高さ調整部３は、後述するようにシーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２の情報送信部６４から所定の情報を受信することで、複数回の溶接後に磨耗した下電極輪２を上電極輪１側（図４中、矢印Ｆ１の方向）に移動させることができ、下電極輪２の外周最上部ｘを所望の高さに調整することができる。

シーム溶接機１１では、その他の構成については特に限定されないが、溶接時に上電極輪１を下電極輪２側に押圧するための押圧部、上電極輪１および下電極輪２を回転させる回転駆動部、上電極輪１および下電極輪２を所定の領域で走行させる走行制御部等を有していてもよい。

＜シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２＞
図４に示すように、本発明のシーム溶接システム１０を構成するシーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２は、下電極輪２に接触しないで下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測する非接触式計測部４と、非接触式計測部４により計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合に基づいて、下電極輪２の高さを制御する制御部６とを有する。また、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２は、非接触式計測部４を図中矢印Ｆ２の方向に自在に移動させる非接触式計測部位置調整部５を有していてもよい。

この非接触式計測部４は、レーザ方式、超音波方式等の方式で計測することにより、下電極輪２に接触しないで、下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測することができる。なお、上記の減少値および減少割合の詳細については、図６を参照しながら後述する。

また、この制御部６は、上記の減少値または減少割合を記憶する記憶部６１と、上記の減少値または減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定する判定部６２と、上記の減少値または減少割合が所定の上限値αを超えた場合に、シーム溶接機１１に異常が発生していることを示す警告情報を出力する出力部６３と、を有する。また、制御部６は、上記の減少値または減少割合が所定の下限値β以上であり、かつ上限値α以下である場合に、シーム溶接機１１に設けられた下電極輪高さ調整部３に下電極輪２の高さを調整するための情報を送信する情報送信部６４を有していてもよい。この情報送信部６４は、上記の減少値または減少割合が下限値β未満である場合には、下電極輪高さ調整部３に下電極輪２の高さを調整するための情報を送信しなくてもよい。また、制御部６は、上述したように下電極輪２の高さを制御することができれば、特に限定されるものではなく、コンピュータに設けられたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等とすることができる。このように、上記の減少値または減少割合が、（１）α超え、（２）β以上α以下、（３）β未満の３つのパターンに応じて、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２では、装置運転者、作業者等が所望する操作が自動でなされるため、装置運転者、作業者等は、より安全にシーム溶接システム１０を利用することができ、溶接の品質を向上させることができる。

以上、図４を参照しながら説明したように、本発明のシーム溶接システム１０では、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２が非接触式計測部４を有するため、シーム溶接機１１により溶接を複数回行っても、下電極輪２の高さの制御を精度良く行い続けることができる。より具体的には、１回または複数回の溶接が完了する毎にシーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２の非接触式計測部４が下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測しても、磨耗した下電極輪２を矢印Ｆ１の方向に精度良く移動させることができる。

図５は、本発明のシーム溶接システム１０の他の例の概略図である。図４に示したシーム溶接システム１０と比べ、図５に示すシーム溶接システム１０では、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２が、非接触式計測部４を清掃する清掃部７を有する点に特徴を有する。清掃部７は、シーム溶接を行う回数が所定回数を超えた場合に、吸引を行ったり、気体を吹き付けたり、取り付けられたブラシや布等で拭き取ったりすること等により、非接触式計測部４を清掃することができる。このように、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２が清掃部７を有することで、非接触式計測部４の汚れ等による誤計測を防止でき、より精度良く下電極輪２の高さを制御することができる。

＜シーム溶接機１１の下電極輪高さ制御方法＞
次に、図６を参照しながら、シーム溶接機１１の下電極輪高さ制御方法について説明する。図６は、本発明のシーム溶接システム１０により下電極輪２の高さを制御する工程を説明するフロー図である。

まず、シーム溶接機１１の一対の電極輪１、２により金属帯（図示せず）を挟持し、上電極輪１と下電極輪２とを金属帯上で回転移動させ、上電極輪１により押圧することで、溶接部を形成しシーム溶接が行われる（ステップＳ１）。

次に、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２の非接触式計測部４により、下電極輪２の外周最上部ｘの高さが計測される（ステップＳ２）。このとき、前述したように、非接触式計測部４は下電極輪２に接触せずに下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測する。このようにして、下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測することによる非接触計測部４の磨耗等の経時劣化を防ぎ、下電極輪２の高さの誤計測が発生することを防止できる。

次に、判定部６２により、下電極輪２の外周最上部ｘの高さの基準高さに対する減少値または減少割合が予め設定された上限値αを超えたか否か判定する（ステップＳ３）。

判定部６２が、減少値が上限値αを超えたか否かについて判定する場合、この減少値は、特に限定されるものではないが、記憶部６１に記憶された下電極輪２の外周最上部ｘの高さの基準値と、測定された下電極輪２の外周最上部ｘの高さとの差とすることができる。

また、判定部６２が、減少割合が上限値αを超えたか否かについて判定する場合、この減少割合は、特に限定されるものではないが、記憶部６１に記憶された下電極輪２の外周最上部ｘの高さの基準値と測定された下電極輪２の外周最上部ｘの高さとの差を、記憶部６１に記憶された下電極輪２の外周最上部ｘの高さの基準値で割った値とすることができる。

また、例えば、上記の基準値としては、ｎ＋１回目（ｎ：自然数）の下電極輪２の外周最上部ｘの高さが測定された場合に、ｎ回目の下電極輪２の外周最上部ｘの高さの値としてもよい。

そして、上記の減少値または減少割合が上限値αを超えた場合には、出力部６３が、シーム溶接機１１に異常があることを装置運転者、作業者等に通知させることが可能なアラーム等の警告情報を出力する（ステップＳ４）。警告情報の出力方法に関しては、音声による出力や、ランプ等の装置上での表示が挙げられるが、特に限定されるものではない。アラーム等の警告情報が出力されることで、シーム溶接の溶接不良部が発生することを防止することができる。アラーム等の警告情報が出力された後は、シーム溶接システム１０では、非接触式計測部４の点検や取替え等のメンテナンスを行い、自動で電極輪高さ調整を継続することができる。

一方、上記の減少値または減少割合が上限値α以下であり、かつ予め設定された下限値β以上である場合には、下電極輪２の高さが調整される（ステップＳ５、Ｓ６）。具体的には、情報送信部６４が、シーム溶接機１１に設けられた下電極輪高さ調整部３に下電極輪２の高さを調整するための情報を送信することができる。その後、下電極輪高さ調整部３が下電極輪３の高さを上電極輪１側に移動させることができ、下電極輪２の外周最上部ｘを所望の高さに調整することができる。そして、シーム溶接機１１により、次のシーム溶接が行われる。

また、上記の減少値または減少割合が下限値β未満である場合には、下電極輪２の高さは調整されなくてもよい（ステップＳ７）。具体的には、情報送信部６４が、下電極輪高さ調整部３に下電極輪２の高さを調整するための情報を送信しなくてもよい。そして、下電極輪２の高さの調整はなされずに、シーム溶接機１１により、次のシーム溶接が行われる。

以上説明したように、本発明のシーム溶接システム１０によれば、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２の非接触式計測部４により、下電極輪２に接触せずに下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測するため、下電極輪２の外周最上部ｘの高さを計測することによる非接触計測部４の磨耗等の経時劣化を防止でき、下電極輪２の高さの誤計測を防止できる。これにより、例えば、１回または複数回の溶接が完了する毎に、下電極輪２の高さの計測が行われても、下電極輪２の高さ調整を精度良く行い続けることができる。

また、シーム溶接機下電極輪高さ制御装置１２に清掃部７を設けることもでき、清掃部７により非接触式計測部４を清掃することが可能となる。これにより、非接触式計測部４の汚れ等により下電極輪２の高さの誤計測が発生することを防止できる。

このように、本発明のシーム溶接システム１０によれば、溶接の品質が低下することを防止できる。より具体的には、溶接不良により板が破断すること等を防いで、設備停止により生産性が低下することを防止できる。

１ 上電極輪
２ 下電極輪
３ 下電極輪高さ調整部
４ 非接触式計測部
５ 非接触式計測部位置調整部
６ 制御部
６１ 記憶部
６２ 判定部
６３ 出力部
６４ 情報送信部
７ 清掃部
１０ シーム溶接システム
１１ シーム溶接機
１２ シーム溶接機下電極輪高さ制御装置

Claims (5)

1. 上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機の下電極輪の高さを制御するための装置であって、
   前記下電極輪に接触しないで前記下電極輪の外周最上部の高さを計測する非接触式計測部と、
   該非接触式計測部により計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合に基づいて、前記下電極輪の高さを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記減少値または前記減少割合を記憶する記憶部と、
   前記減少値または前記減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定する判定部と、
   前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力する出力部と、を有し、
   前記非接触式計測部は、下電極輪の高さを計測する方向に移動可能であるシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。
2. 前記制御部は、前記減少値または前記減少割合が前記上限値以下かつ所定の下限値以上の場合に、前記シーム溶接機に設けられた電極輪高さ調整部に前記下電極輪の高さを調整するための情報を送信する情報送信部を有する請求項１に記載のシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。
3. 前記シーム溶接を行う回数が所定回数を超えた場合に、前記非接触式計測部を清掃する清掃部を更に備える請求項１または２に記載のシーム溶接機下電極輪高さ制御装置。
4. 上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機を備え、
   前記下電極輪に接触しないで前記下電極輪の外周最上部の高さを計測する非接触式計測部と、
   該非接触式計測部により計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合に基づいて、前記下電極輪の高さを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記減少値または前記減少割合を記憶する記憶部と、
   前記減少値または前記減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定する判定部と、
   前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力する出力部と、を有し、
   前記シーム溶接機下電極輪高さ制御装置の前記非接触式計測部は、下電極輪の高さを計測する方向に移動可能であるシーム溶接機下電極輪高さ制御装置を更に備えるシーム溶接システム。
5. 上下一対の電極輪により金属帯を挟持し、前記上下一対の電極輪のうち上電極輪により押圧しながらシーム溶接するシーム溶接機の下電極輪の高さを制御する方法であって、
   前記下電極輪に接触しないで、非接触式計測部を下電極輪の高さを計測する方向に移動させて前記下電極輪の外周最上部の高さを計測し、計測された高さの基準高さに対する減少値または減少割合が所定の上限値を超えたか否かを判定し、
   前記減少値または前記減少割合が前記上限値を超えた場合に、前記シーム溶接機に異常が発生していることを示す警告情報を出力し、
   前記減少値または前記減少割合が前記上限値以下かつ所定の下限値以上の場合に、前記シーム溶接機に設けられた電極輪位置調整部に前記下電極輪の高さを調整するための情報を送信するシーム溶接機の下電極輪高さ制御方法。

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