JP6483932B2 - 帯状板体の溶接判定装置および溶接判定方法 - Google Patents
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Description
これに対して、例えば、特許文献1には、帯状板体である鋼帯の溶接判定方法として、溶接直後の溶接部の温度を測定し、測定した温度と鋼帯の重ね厚に応じた閾値とから、接合不良を判定する方法が開示されている。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、シーム溶接において無効電流に起因した接合不良の発生を判定することができる帯状板体の溶接判定装置及び溶接判定方法を提供することを目的としている。
はじめに、図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態に係る溶接判定装置1の構成について説明する。本実施形態における溶接判定装置1は、帯状板体である鋼帯2の接合部における接合不良を判定する装置である。本実施形態では、鋼帯2は、図1及び図2に示すように、酸洗ラインなどの生産ラインに先に投入された鋼帯である先行材21と、先行材21の後に投入された鋼帯である後行材22とからなる。このような生産ラインでは、先行材21の尾端部と、後行材22の先端部とがシーム溶接機3によって溶接され、接合されることで、先行材21と後行材22とが連続した1つの鋼帯2となり、酸洗などの目的に応じた処理が施される。
枠体31は、図1に示す正面視において角が直角なU字状の形状を有し、U字状の溝がx軸方向(図1の紙面に対する左右方向であり、地面に平行な水平方向)に平行に延在して配される。
また、シーム溶接機3は、不図示の走行用モータを有し、この走行用モータの駆動力を受けて、枠体31がx軸方向に移動可能に構成される。
まず、鋼帯2の幅方向の位置を調整するサイドガイド(不図示)や鋼帯2を保持するクランプ装置(不図示)などによって、先行材21の尾端部及び後行材22の先端部の位置が接合位置となるように調整される。接合位置とは、図1及び図2に示すように、先行材21及び後行材22の幅方向(x軸方向)の中心位置が合わさり、先行材21の尾端と後行材22の先端とが所定の重ね代(例えば、y軸方向に1.6mm〜3.8mm程度の長さ)で重ね合わされた状態となる位置である。
測定部11は、放射温度計などの測温装置であり、溶接直後の鋼帯2の接合部の温度を測定する。測定部11は、シーム溶接機3の枠体に固定され、一対の電極輪32a,32bによる溶接直後の接合部の表面温度が測定可能な位置に配される。本実施形態では、測定部11は、図1に示すように、電極輪32aとスウェージングロール33aとの間となる、枠体31のU字状の溝の内側に設けられる。測定部11は、一対の電極輪32a,32bによる溶接直後の接合部の表面温度を、シーム溶接が行われている間、連続的に測定し、測定結果を測定時間とともに記憶部12に出力する。
判定部13は、記憶部12から取得した測定データに基づいて、鋼帯2の接合部にて接合不良が発生したか否かを判定する。判定部13による、溶接判定方法についての詳細は、後述する。
記憶部12及び判定部13は、入力装置、出力装置、中央処理装置(CPU)、主記憶装置(内部記憶装置)、補助記憶装置(外部記憶装置)などから構成されるコンピュータであり、主記憶装置が記憶部12、中央処理装置が判定部13として機能する。
次に、図4〜図9を参照して本実施形態に係る帯状板体の溶接判定方法について説明する。図4に示すように、まず、測定部11は、鋼帯2の接合部の表面温度を測定する(S100)。ステップS100における表面温度の測定は、一対の電極輪32a,32b及び一対のスウェージングロール33a,33bによる、接合部の溶接及び圧下と並行して行われる。また、測定部11は、一対の電極輪32a,32bによって溶接された直後、且つ一対のスウェージングロール33a,33bによる圧下前の接合部の表面温度を測定する。測定部11による温度の測定結果は、記憶部12へと出力され、測定データとして記憶部12に記憶される。
ここで、一対の電極輪32a,32bで鋼帯2を圧下しながら溶接するようなシーム溶接の場合、稼動時間や圧下量、鋼帯2の材質などの条件によって、図6に示すように、一対の電極輪32a,32bの表面が段差状に偏摩耗することがある。偏摩耗による一対の電極輪32a,32bの表面の段差dが鋼帯2の板厚よりも小さい場合、シーム溶接の初期には、図7に示すように、鋼帯2の接合部にのみ電流が流れるため、接合部の溶接が正しく行われる。しかし、シーム溶接では、一対の電極輪32a,32bによる加圧が一定圧力で実施されるため、材料変形により接合部の重ね合せ代が小さくなる溶接末期に近づくに従い、接合部の板厚方向の厚みが薄くなる。この際、図8に示すように、後行材22及び先行材21が、一対の電極輪32a,32bの摩耗していない部分に接触し易くなり、接合部以外の経路で流れる無効電流が生じる。無効電流は接合部の溶接に寄与しないものであるため、無効電流の増加に伴い、接合部では溶接が十分に行われなくなり、接合部における表面温度も低下することとなる。つまり、一対の電極輪32a,32bの偏摩耗により無効電流が生じる場合には、図5に示すように、時間経過に伴い接合部の温度が低くなるような、右肩下がりの温度チャートとなる。このような無効電流は、溶接末期における接合部の厚み及び鋼帯2の板厚と、段差dとの関係から、段差dの大きさが鋼帯2の板厚と同じくらいになると発生し易くなる。
そして、ステップS106の後、判定部13は、シーム溶接機3が設けられた生産ラインを制御する不図示の制御部に判定結果を出力し、生産ラインを停止させる(S108)。これにより、無効電流によって接合不良となった接合部の破断を防止することができ、破断によって生産ラインが停止した場合に比べ稼動率の低下や復旧に掛かるコストを抑制することができる。
以上の、ステップS100〜S110の工程を経ることで、本実施形態における溶接部の判定が終了する。
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。
(1)本発明の一態様に係る帯状板体の溶接判定装置1は、シーム溶接により接合される帯状板体(例えば、鋼帯2)の接合部の温度を測定する測定部11と、測定部11の測定結果に基づいて、接合部における平均温度Tave、及び接合部における温度の最大値と最小値との差である温度差ΔTを算出し、平均温度Taveが第1の閾値以下で、且つ温度差ΔTが第2の閾値以上である場合に、接合部にて無効電流による接合不良が発生したことを判定する判定部13とを備える。
また、チリが発生した場合では、温度差ΔTが110℃以上となり、平均温度Taveは800℃超となることを確認した。つまり、上記実施形態において、第1の閾値を800℃、第2の閾値を125℃とすることで、無効電流による接合不良の発生のみを精度よく判定できることが確認された。
11 測定部
12 記憶部
13 判定部
2 鋼帯
21 先行材
22 後行材
3 シーム溶接機
31 枠体
32a,32b 電極輪
33a,33b スウェージングロール
34,35 加圧シリンダー
36 車輪
Claims (2)
- シーム溶接により接合される板厚が2.1mm以下の帯状板体の接合部の温度を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記接合部における平均温度、及び前記接合部における温度の最大値と最小値との差である温度差を算出し、前記平均温度が第1の閾値以下で、且つ前記温度差が第2の閾値以上である場合に、前記接合部にて無効電流による接合不良が発生したことを判定し、前記平均温度が第1の閾値超または前記温度差が第2の閾値未満である場合に、前記接合部にて無効電流による接合不良が発生していないと判定する判定部と
を備え、
前記判定部は、接合される前記帯状板体について、厚い方の帯状板体の板厚が1.5mm以下の場合には第2の閾値を125℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が1.5mm超1.8mm以下の場合には第2の閾値を155℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が1.8mm超2.1mm以下の場合には第2の閾値を167℃とすることを特徴とする帯状板体の溶接判定装置。 - シーム溶接により接合される板厚が2.1mm以下の帯状板体の接合部の温度を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの測定結果に基づいて、前記接合部における平均温度、及び前記接合部における温度の最大値と最小値との差である温度差を算出する算出ステップと、
前記平均温度が第1の閾値以下で、且つ前記温度差が第2の閾値以上である場合に、前記接合部にて無効電流による接合不良が発生したことを判定し、前記平均温度が第1の閾値超または前記温度差が第2の閾値未満である場合に、前記接合部にて無効電流による接合不良が発生していないと判定する判定ステップと
を備え、
前記判定ステップでは、接合される前記帯状板体について、厚い方の帯状板体の板厚が1.5mm以下の場合には第2の閾値を125℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が1.5mm超1.8mm以下の場合には第2の閾値を155℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が1.8mm超2.1mm以下の場合には第2の閾値を167℃とすることを特徴とする帯状板体の溶接判定方法。
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