JP6483933B2 - 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チリの発生を精度よく判定することができる帯状板体の溶接判定装置およ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及び図2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の接合部にてチリ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3及び図5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3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。
第1の閾値は、接合部でチリが発生した際における、接合部の温度上昇を検知可能な値として、鋼帯2の板厚に応じて、板厚が厚くなるに従い第1の閾値も高くなるように適宜設定される。チリが発生した場合、溶融した母材が接合部の表面に露出した状態となり、測定部11によって露出した高温の溶融母材が測定されるため、図4に示すように温度チャートがハンチングし、正常に溶接が行われた場合に比べ表面温度が高い測定箇所が発生する。このため、チリが発生した場合には、平均温度Taveは、正常に溶接が行われた場合に比べ高くなる。また、平均温度Taveは、板厚が厚い程、高くなる。本実施形態では、第1の閾値は、先行材21及び後行材22のうち厚い方の板厚に応じて設定される。
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、チリの発生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。
さらに、上記実施形態では、鋼帯2の板幅に対応した判定範囲で、チリの発生を判定するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図4に示す板幅に対応した判定範囲をさらに分割した複数の範囲を判定範囲として、複数の範囲毎にステップS102以降の処理を行ってもよい。
(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及び温度差ΔTを算出し、平均温度Taveが帯状板体の板厚に応じて設定される第1の閾値以上で、且つ温度差ΔTが第2の閾値以下である場合に、接合部にてチリが発生したことを判定する判定部13とを備える。
ここで、平均温度Tave及び温度差ΔTのいずれか一方の条件のみでチリの発生を判定する場合、条件によってはチリが発生していない場合にも同様な値となることがあり、精度よくチリの発生を判定することが難しい。一方、上記(1),(2)の構成によれば、平均温度Tave及び温度差ΔTの2つの条件に合致した場合に、チリが発生したと判定するため、精度よく判定することができる。
また、上記(1),(2)の構成によれば、第1の閾値を板厚に応じて設定することで、様々な板厚に対応することができる。
実施例の結果、チリが発生した場合、正常な場合に比べ、接合部の平均温度Taveが上昇する傾向があることを確認した。しかし、同じ板厚のチリが発生していない条件であっても、条件によってはバラツキの中で、チリが発生した場合の平均温度Taveのうち低い温度と同程度となることがあることを確認した。なお、実施例では、平均温度Taveに対する第1の閾値を、厚い方の板厚が1.5mm以下の場合には865℃、厚い方の板厚が1.5mm超、1.8mm以下の場合には938℃、厚い方の板厚が1.8mm超、2.1mm以下の場合には886℃、厚い方の板厚が2.1mm超、2.5mm以下の場合には954℃、厚い方の板厚が2.5mm超、3.8mm以下の場合には1000℃、厚い方の板厚が3.8mm超6.5mm以下の場合には1000℃とすることで、板厚が1mm以上6.5mm以下の鋼帯2においてチリの発生を全て検知できることを確認した。
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1mm以上6.5mm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温度差を算出し、前記平均温度が前記帯状板体の板厚に応じて設定される第1の閾値以上で、且つ前記温度差が第2の閾値以上である場合に、前記接合部にてチリが発生したことを判定し、前記平均温度が第1の閾値未満または前記温度差が前記第2の閾値未満である場合に、前記接合部にてチリ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1の閾値を865℃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1の閾値を938℃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1の閾値を886℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が2.1mm超2.5mm以下の場合には第1の閾値を954℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が2.5mm超6.5mm以下の場合には第1の閾値を1000℃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1mm以上6.5mm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温度差を算出する算出ステップと、
前記平均温度が前記帯状板体の板厚に応じて設定される第1の閾値以上で、且つ前記温度差が第2の閾値以上である場合に、前記接合部にてチリが発生したことを判定し、前記平均温度が第1の閾値未満または前記温度差が前記第2の閾値未満である場合に、前記接合部にてチリ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1の閾値を865℃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1の閾値を938℃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1の閾値を886℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が2.1mm超2.5mm以下の場合には第1の閾値を954℃とし、厚い方の帯状板体の板厚が2.5mm超6.5mm以下の場合には第1の閾値を1000℃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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