JPH02165872A - 缶胴重合部の溶接適否判別方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶接個所の溶接状態の適否を判別する方法及
び装置に関するもので、特に、電気抵抗溶接した缶胴の
接合部の溶接の適否を判別するのに適した方法及び装置
に関する。

〔従来の技術〕

所定寸法に切断した金属板片をまるめて中空円筒体とし
、この中空円筒体の側面重合部を電気抵抗縫合溶接して
缶胴な製造する方法は周知であるが、第９図を参照して
簡単に説明する。第９図において、中空円筒体Ａは、そ
の側面重合部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ｌ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とで同一垂直
面上で挟持され、両型極線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ｌ、
中空円筒体Ａの重合部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５重合部Ｂの接触面抵抗によっ
て２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の側面重合部は、両型極線間を通過させられる
ことによって、その全長にわたり溶接される。

ところで、電気抵抗縫合溶接した缶胴の重合部Ｂの溶接
状態の適否を判別する方法としては、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、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適であり
、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適であると溶接状態
を判別する方法が知られている。

また、溶接電流を波形データとして読み取る方法で、実
験的又は経験的に求めた１回ないし複数回の良品波形を
記憶し、この波形データから基準波形データを求め、こ
の基準波形データをもとに予め良品の許容範囲を設定て
置き、各溶接毎の測定データがその許容範囲に入ってい
るか否かによって溶接状態の適否判定する装置も、例え
ば、特開昭６１−４９７９３号公報に開示されている。

この外にも、大型部材の溶接（例えば航空機、自動車等
）の場合では、溶接部の溶接状態を溶接電流の検出によ
らず、赤外線温度センサを用いて溶接中の溶接点近傍の
温度を計測し、その点の温度分布を予め設定した適正な
熱画像パターン又は値と比較して溶接状態の適否を判定
し、溶接の諸条件を適正なものにｉ’ｉ制御するように
した制御装置が１例えば、特開昭６３−２１２０７６号
公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする！！題〕

これら従来の溶接適否判別方法又は装置には、次のよう
な問題点がある。

■上電極支持ロール→上電極線→中空円筒体の重合部峠
下電極線→下電極支持ロールを流れる二次側溶接電流（
又は−次側溶接電流）を検出し、これを検出データとす
る溶接缶胴重合部の溶接適否判別方法では、溶接速度を
５０〜７０■１分程度に高めて生産１距率を向上させ、
且つ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例えば、４００〜６００Ｈｚ程度に
高める必要があり、この場合通電回路中のインダクタン
ス成分を周波数の増加に対して補正しないままにしであ
るため１周波数の増加で力率角が大きくなるのに伴いイ
ンピーダンス比（純接触抵抗／インダクタンス）が小さ
くなり、純接触抵抗変化によるインピーダンス成分変化
量が小さくなる。その結果、溶接速度を上げた場合に発
生しやすいスプラッシュ（溶融金属の飛沫）が、磁化作
用を受ける上下電極ロールの接触点、すなわち、溶接部
に咬み込んで溶接不良を起こした場合、上記理由により
溶接点の純接触抵抗成分変化が溶接電流の変化として敏
感に現れにくく、この溶接不良缶を不適なものと判別し
てライン外に排出すること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正常
毎に混入すると、溶接不良箇所から漏洩を引き起こした
り、ひいては内容物の劣化にも連がる大きな問題ともな
る。

■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
る方法を溶接缶の溶接適否に使用しようとした場合に、
検出データを判別するための適正パターンか絶対値化さ
れているので、被溶接材の材質、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
始後の機械部品温度の経時的変化に伴なう発熱量の変化
等の外乱変動の影響を受けやすい薄肉溶接缶では、溶接
部の温度状況を正確に把握することが困難なため実用化
されていないのが実情である。

本発明は、薄肉溶接缶等の溶接部の温度変化を検出し、
これを定常の温度変化パターンと比較して定常パターン
から外れたものを溶接不良缶と判定し、この定常パター
ンを順次更新するようにして前記の問題点を解決するよ
うにしたものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は、缶胴
の重合部を電気抵抗縫合溶接した直後の溶接部の温度を
赤外温度センサで缶胴長方向の計測位置と同期して検出
し、この計測値を電圧信号に変換した一定缶数の計測デ
ータを記憶すると共に、この計測データに基づき基準デ
ータを設定し、被判定毎の計測データを前記基準データ
と対比して溶接の適否を判別するものであって、前記基
準データを更新する更新数を設定し。

設定した更新数が到達するごとに、最も古い１缶７分の
計測データを消去し、新しい１缶分の計測データを取り
込むことで一定缶数分の計測データの総計を更新し、該
更新データにより基準データを更新すると共に、該基準
データに対し所定巾を有する上下限値も更新し１次の更
新時まで前記基準データの上下限値により溶接適否の判
別を継続する缶胴重合部の溶接適否判別方法及び装置で
あり、更新設定手段には上下限中、更新周期、缶胴長方
向の計測位置判定領域を設定する手段を設けることがで
きる。

溶接適否の判別の基準となる基準データが設定した更新
周期で常に新しいデータに更新されるので、温度分布の
経時的変動に追従でき、高速溶接するために周波数を高
くしても、周波数の増加分に影響されることなく、溶接
の適否の判別を適正に行うことかできて、不良缶を確実
に判別することか可能となる。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、溶接適否判別装置の概要を示す構成図である
。第１図において、中空円筒体Ａは、第９図に図示した
と同様にその側面重合部Ｂを上にして左から右に搬送さ
れ、上下電極支持ロール３．４間で挟持された溶接途中
の円筒体を示す。

１０は、中空円筒体Ａの溶接点からの距ｆｉＬ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２とした応答速度１ｍｓの高速型
非接触赤外放射温度センサ（以下赤外温度センサという
）である。距離りは３０〜５０Ｉ１１、角度θは約３０
度、設定距離２は５０置會とするのか好適である。

１２は、赤外温度センサ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、赤外温度センサ１０と光ファイバ１３で接続する。

　１４は、温度電圧変換器１２より出力された電圧信号
をもとに溶接された缶の良否を判定する溶接モニター装
置である。１５は上記溶接モニター装置１４で不良缶と
判定した缶を製缶完了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
射するようにしである。

上記溶接モニター装置１４は、第２図に示すように入力
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の溶接直後の溶接部Ｂのセ
ンサスポット１１における温度を赤外温度センサｌＯで
検出し、その検出した温度信号は、旦、温度電圧変換器
１２で±ＩＯＶ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〜
ＩＶ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２
１にあ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Ｏ〜ｌｖ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ＣＰ
Ｕ２３に入れ、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
測データ数及びデータ更新周期（例えば、データ数を８
と設定し、データ更新周期は後述の通り任意に設定可能
である。）をもとに、８缶分のデータを保持させ、この
８缶分のデータの平均値を演算して判定のための基準デ
ータパターンを作成する。この基準データパターンに対
して、メインＣＰＵ２４で予め設定した上下限巾に基づ
き、判定上限値及び下限値が各データサンプリング（各
計測位置）ごとに演算処理され、その上下限値の範囲内
に判定対象とする溶接缶の計測データ（現在値）の全デ
ータが入っているか否かでその缶の適否を判別する。

以上により、１つの現在値についての溶接適否の判定が
終了する。更に、ロータリエンコーダ（図示せず）によ
るマシンクロック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適否判
定を行なう。その結果で不良缶として判定した缶を、出
力部２５を介して出された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共に、サブＣＰＵ２
３より流れて来るデータ処理を行ない、サブＣＰＵ２３
ヘデータ所定数、上下限巾やデータ更新周期及び判定領
域設定のためのマスキング間隔巾を定数セットしたり、
排出装置Ｉ５のブローソレノイドへのタイミング定数セ
ットを行うと共に、外部へモニター出力を行う。

また、出力部２５はサブＣＰＵ２：ｌ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ｙｔ装１
５ヘタイミングをとった排出信号を送る。

次に、第３図ないし第８図を参照して詳細に説明する。

第３図は溶接缶の計測データパターンを表示した具体例
、第４図はサブＣＰＵ２３の動作内容を示すフローチャ
ート、第５図は、フローチャートの各工程の説明図であ
る。

溶接部の発、％量Ｐは■：溶接電流、Ｒ：抵抗（被溶接
材の接触抵抗）、ｔ：時間とすれば、Ｐ；ｌ２ＦＬｔで
表わされ、被溶接材、製造条件、缶内部分流による抵抗
の変化のため、おのおのの缶毎に、ある一定のパターン
で変化する。

１缶当りのデータサンプル数は、溶接速度、溶接不良の
特性、赤外温度センサの応答速度、電気的処理の速度か
ら判断して１２０回とし、オートフィート信号がＯＦＦ
の時と先行缶との缶胴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。また、缶区切信号の設定器を可変式とし、温
度変動の大きい缶エツジ部をマスキング処理して判定領
域から除外する。

このようにして得られた１缶分の溶接部パターンの一例
を第３図に示す。同図では横軸に缶胴長方向の計測位置
に対応する時間軸（１２０クロック区分）、縦軸に電圧
０〜ＩＶ迄の電圧信号（２５６ビツ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クロツク毎のデータをサン
プリングしたデジタルパターンを示す。

第４図は第２図のサブＣＰＵ２３が行なう動作例を示し
たフローチャートであり、これについて第５図を参照し
て説明する。

予め学習モードにより、８缶分の計測データから基準値
の初期設定がなされており、このフローチャートはその
後のフローを示すもので、データ取込みサイクル数が更
新数（更新数は後述のように任意選択できる）になるま
で、上記の初期設定した基準値で、新しい計測データ（
以下現在値；ＮＥＷという）を判定するが、ここで現在
値は、−旦１２０ポジションから成る前回データテーブ
ルに入れる。この前回データテーブルは、データ取込み
サイクル数が更新数になって、基準値を更新する際、前
回データ（ＢＵＦＤ）が読み込んでも良いデータなのか
を確認するために設けたもので、基準値の更新時に前回
データが不良缶データと判定されたものは取り込まず、
基準値は前回データテーブルに正常な缶のデータが入る
まで更新されず、旧基準値を用いて判定する。

次に、基準値更新時になった場合で、前回データが取り
込んでも良いデータであるならば、８缶データテーブル
から第５図では５番の一番古いデータ（ＯＬＤ）を取り
出しくｓｉ）、前回データを８缶データテーブルに入れ
る（Ｓ２）。なお、現在値を次回更新時に判定されるた
め前回データテーブルに入れておく　（Ｓ３）。

次に、８缶トータルテーブルから古い８缶トータル（Ｏ
ＬＤＳＵＭ）を取り出し、それから古いデータ（ＯＬＤ
）を引き、前回データ（ＢＵＦＤ）を加え（Ｓ４）て、
新しい８缶トータル（ＮＥＷＳＵＭ）を次式で演算する
。

ＮＥＷＳＵＭ＝ＯＬＤＳＵＭ−ＯＬＤ＋ＢＵＦＤこのＮ
ＥＵＳＵＭを８缶トータルテーブルに戻し、８缶トータ
ルを更新する（Ｓ５）。

続いて、８缶トータルを定数８で割り、基準値（ＡＶＲ
）を次式で演算して基準値が作成されＡＶＲ＝ また、現在値がメインＣＰＵ２４で予め定数セットされ
た上下限巾（ＭＡＸ、ＭＩＮ）の許容範囲の中にあるか
を判定する（Ｓ６）。すなわち、現在値の全データが全
て ＡＶＲ−ＭＩＮ≦ＮＥＷ≦ＡＶＲ＋ＭＡＸの中に入りて
いれば良、それ以外であれば不良と判定し、不良フラグ
を動作させ、１つの現在値の判定が終了する。

以上の手順を繰り返し、１缶づつの溶接部の現在値は、
周期的に更新される８缶分のデータをもとに順次判定さ
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第６図に示す。同図（Ａ）
は基準パターンであり、同図（Ａ）に対して同図（Ｂ）
は正常缶パターン（ＯＫ）を示し、同図（Ｃ）〜（Ｅ）
は不良缶（ＮＧ）と判定されているのを示す。

なお、ここで−点鎖線は平均値パターン、点線は平均値
パターンに対する上下限値パターンを示し、矢印部分が
上下限値巾から上又は下に外れてＮＧになっていること
を示す。

第７図と第８図は、基準データパターン作成のためのデ
ータ取込みサイクルと各缶の検査順序の具体例を示すフ
ローチャートである。判定基準値は、前述の第４図に示
したフローチャートにより周期的に更新されるか、この
更新時の新データの取込み周期（更新数）は任意に設定
可能で、データ取込み周期が、例えば０の時は、第７図
のように缶番号１か６８まで缶の平均パターンＤｔ　　
（基準データ）を作成しくＣＩ　）　、缶番号９の缶を
この平均パターンＤ＋で検査する（Ｃ２）。次に、缶番
号２か６９で平均パターンＤ２を作成しくＣ３）、缶番
号１０の缶を平均パターンＤ２で検査する（Ｃ４）。

同様に、缶番号１１を（Ｃ５）で作成した平均パターン
Ｄ１で検査しくＣ６）、缶番号１ｚを平均パターンＤ４
で検査する（Ｃ８）ことになるが、例えば、缶番号１２
が検査（Ｃ８）で不良と判定された場合には１次の缶番
号１３の判定に用いる基準データには、缶番号１２のデ
ータを取り込まず、缶番号１２の検査に用いたＤ４をも
う１度使って缶番号１３を検査する（Ｃ９）ことになる
。

第８図の検査フローチャートは、データ取込み周期を２
に設定し、２缶とびに基準データを更新させるもので、
缶番号１，４．７・・・２２の８個の缶の平均パターン
ｄ、を作成しくＣ□）、この平均パターンｄ、で缶番号
２３，２４．２５を順次検査しくｃ、）、次に缶番号４
．７．１０．・・・−２５の８個の缶の平均パターンｄ
２を作成しくＣ３）、この平均パターンｄ２で缶番号２
６，２７．２８を順次検査する（Ｃ４）。

このようにデータ取込み周期を広げると、基準データパ
ターンの経時的な検査領域が拡大でき、溶接諸条件の変
化か少なく基準データパターンの経時的な変動が少ない
場合には、ノイズを小さくできデータの精度を上げるこ
とができる。

以上の実施例において、溶接の適否判別を基準データパ
ターンにより行うものを示したが、基準データパターン
の代りに基準データ値で判別することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、溶接重合部の溶接適否の判別を、被測定デー
タの経時的な変動に合わせ、溶接直後の溶接部温度を赤
外温度センサで測定した複数毎分の計測データのうち最
も古い計測データを１つ捨てて、新しい計測データを１
つ取込む形で常に新しく基準データを更新し、上下限の
判定範囲もそれに合わせで更新されるので、重合部の溶
接適否判定するにあたり、被溶接材の材質、製造条件、
溶接機の稼動条件等による溶接直後の熱の放射率の外乱
変動に合わせて、その都度、基準値、判定上下限等の調
整をする必要がなく、基準データに対して上下限巾を定
数設定する簡単な操作だけで、外乱変動に対し自動的に
対応ができて安定した不良缶判別が可使となる。

しかも溶接速度を上げた高速生産の場合でも、スプラッ
シュの咬み込み不良等のように溶接電流の変化としてと
らえにくい局部的に発生する溶接不良箇所を確実に検出
でき、ライン外に排出させることができる。

また、缶胴の先端及び終端近辺の温度変動が大きい箇所
でも、缶中央部分とは別の判定上下限値を設定すること
が可能である。すなわち、缶胴の胴長方向の計測位置ご
とに相対的に判定上下限値が設定できるので、基準デー
タとの比較が可能となり検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の実施例を示すもので第１
図は溶接適否判別装置の概要を示す構成図、第２図は溶
接モニター装置の説明図、第３図は溶接缶の計測データ
パターンを表す図、第４図はサブＣＰＵの動作内容を示
すフローチャート。 第５図はフローチャートの各工程の説明図、第６図は基
準パターン及び現在値パターンを表示化したものを示し
同図（Ａ）は基準パターン、同図（Ｂ）〜（Ｅ）は現在
値パターンを示す図、第７図と第８図はデータ取込みサ
イクルと各缶の検査順序の具体例を示すフローチャート
で第７図は取込み周期が０第８図は取込み周期が２の場
合を示す図、第９図は従来の電気抵抗縫合溶接で缶胴を
製造する方法の説明図である。 第３図 上電極線 上電極支持ロール 赤外温度センサ 温度−電圧変換器 排出装置 下電極線 下電極支持ロール センサスポット 溶接モニター装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、缶胴の重合部を電気抵抗縫合溶接した直後の溶接部
   の温度を赤外温度センサで缶胴長方向の計測位置と同期
   して検出し、該計測値を電圧信号に変換した一定缶数の
   計測データを記憶し、該計測データに基づき基準データ
   を設定し、被判定缶の計測データを前記基準データと対
   比して溶接の適否を判別する方法において、前記基準デ
   ータを更新する更新数を設定し、設定した更新数が到達
   するごとに、最も古い１缶分の計測データを消去し、新
   しい１缶分の計測データを取り込むことで一定缶数分の
   計測データの総計を更新し、該更新データにより基準デ
   ータを更新すると共に、該基準データに対し所定巾を有
   する上下限値も更新し、次の更新時まで前記基準データ
   の上下限値により溶接の適否の判別を継続することを特
   徴とする缶胴重合部の溶接適否判別方法。 ２、缶胴の重合部を電気抵抗縫合溶接した直後の溶接部
   の温度を缶胴長方向の計測位置と同期して検出する赤外
   温度センサと、該赤外温度センサからの出力信号を電圧
   信号に変換する手段と、電圧信号に変換した一定缶数の
   計測データを記憶し、設定した更新数が到達するごとに
   、最も古い１缶分の計測データを消去し、新しい１缶分
   の計測データを取り込むことで一定缶数分の計測データ
   の総計を更新し、該更新データにより基準データを更新
   すると共に、該基準データに対し所定巾を有する上下限
   値を更新設定する手段と、前記更新設定手段に対する上
   下限巾、更新周期、缶胴長方向の計測位置判定領域を設
   定する手段と、前記基準データの上下限値により溶接の
   適否を判別する手段と、該判別手段からの不良信号によ
   り排出装置へ不良缶排出信号を出す手段とを具備するこ
   とを特徴とする缶胴重合部の溶接適否判別装置。