JPH1024376A

JPH1024376A - シーム溶接機の設備診断方法

Info

Publication number: JPH1024376A
Application number: JP17814396A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Ishikawa; 正芳石川
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】シーム溶接機のオンラインでの設備診断方法
を提供する。【解決手段】位置検出器21ａを用いて入側クランプ装
置３の前進位置ＦＰを決めるテーパウェッジ18のストリ
ップの進行方向に対して直角な方向の移動量を測定し
て、この測定値に基づいて換算された重ね合わせ量とあ
らかじめ設定された所定の重ね合わせ量とを比較して、
入側クランプ装置３が所定の位置に停止したか否かを診
断し、位置検出器21ｂ，21ｃを用いて、入側クランプ装
置３が前進位置ＦＰに移動した状態でのドライブ側とワ
ーク側での位置を計測して、入側クランプ装置３の前進
位置の変化の有無を診断するとともに、入側クランプ装
置３が後退位置ＢＰに待機した状態でのドライブ側とワ
ーク側での位置を計測して、入側クランプ装置３の後退
位置ＢＰの変化の有無を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シーム溶接機の設
備診断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、先行ストリップと後行ストリップ
の端部同士を溶接するのに用いられるシーム溶接機に
は、例えば図８〜10に示すような設備が用いられる。す
なわち、これらの図において、コモンベース１上に所定
間隔をおいて設置されている先行ストリップＳ₁の後端
をクランプする出側クランプ装置２および後行ストリッ
プＳ₂の先端をクランプする入側クランプ装置３があ
り、これら出側クランプ装置２および入側クランプ装置
３の間を左右方向から進退可能なキャリッジ装置４があ
る。さらに、このキャリッジ装置４は油圧シリンダ５で
左右方向から進退する。なお、油圧シリンダ５の代わり
に電動機駆動のスクリューねじを用いることもできる。

【０００３】キャリッジ装置４には、図９に詳しく示す
ように、先行ストリップＳ₁の後端および後行ストリッ
プＳ₂の先端を剪断するシャー装置６と、その後端およ
び先端との重ね合わせ部を上下からから挟み込んで通電
することにより抵抗溶接する上下一対の電極輪７ａ，７
ｂと、この上部電極輪７ａを昇降自在とする油圧シリン
ダ８と、溶接部を上下から挟んで押し潰す上下一対の押
し付けロール９ａ，９ｂと、この上部押し付けロール９
ａを昇降自在とする押し付けシリンダ10と、上下一対の
研削ロール11ａ，11ｂとが一体的に積載されている。

【０００４】また、出側クランプ装置２は、図10(a) ,
(b) に示すように、その両側面に出側クランプフレーム
12ａ，12ｂが接合されており、これら出側クランプフレ
ーム12ａ，12ｂの中腹部に取り付けられたピン支持体13
ａ，13ｂにはピン14ａ，14ｂが回転自在に嵌め込まれて
いる。また、出側クランプフレーム12ａ，12ｂの下端に
は回動用の油圧シリンダ15ａ，15ｂがロッド16ａ，16ｂ
を介して結合される。また、入側クランプ装置３の下端
には作動アーム17が取り付けられており、前進限でテー
パウェッジ18に当接し、また後退限で固定ストッパ19と
当接する。

【０００５】つぎに、このように構成される従来のシー
ム溶接機の動作について説明する。製鉄プロセスライン
においては、ストリップの酸洗やめっき、熱処理などの
連続処理がなされている場合には、ストリップは図８の
矢印Ａで示す方向に走行している。そして、ストリップ
が送られてその端部がくると、この先行ストリップＳ ₁
がシャー装置６の刃幅内に導かれて停止する。この状態
になると、後行ストリップＳ₂がその先端部をシャー装
置６の刃幅内に送り込まれて停止する。そして、出側ク
ランプ装置２と入側クランプ装置３によって先後行スト
リップＳ₁, Ｓ ₂をクランプした後、出側クランプ装置
２と入側クランプ装置３の間に予め移動していたキャリ
ッジ装置４に積載されているシャー装置６の上部シャー
刃が下降して両ストリップＳ₁, Ｓ₂の対向する端部を
切断する。

【０００６】引き続いて、油圧シリンダ15ａ，15ｂを操
作してロッド16ａ，16ｂを押し出すと、出側クランプフ
レーム12ａ，12ｂがピン14ａ，14ｂを中心に回転され、
出側クランプ装置２を上方に回転揺動させる。続いて、
入側クランプ装置３を前進させて、出側クランプ装置２
および入側クランプ装置３でクランプした先行ストリッ
プＳ₁の後端と後行ストリップＳ₂の先端同士を所定量
だけ重ね合わせるような状態にする。この重ね合わせ量
は、入側クランプ装置３の作動アーム17がテーパウェッ
ジ18に当接して停止した位置（前進限位置）で決められ
るが、テーパウェッジ18の設定高さを矢印Ｂ方向に上下
移動調整することによって重ね合わせ量を調整すること
ができる。

【０００７】つづいて、油圧シリンダ15ａ，15ｂを操作
してロッド16ａ，16ｂを引き込むと、出側クランプフレ
ーム12ａ，12ｂがピン14ａ，14ｂを中心に出側クランプ
装置２を下方に回転揺動させて後行ストリップＳ₂の先
端の上面に先行ストリップＳ ₁の後端を接触させる。こ
れによって、先行ストリップＳ₁と後行ストリップＳ ₂
とを所定量だけ重ね合わせることができる。

【０００８】その後、油圧シリンダ５を操作してキャリ
ッジ装置４に積載された電極輪７ａ，７ｂを両ストリッ
プＳ₁, Ｓ₂の重ね合わせ部の側面近傍に位置するよう
に位置決めし、油圧シリンダ８を操作して上部電極輪７
ａを下降させて下部電極輪７ｂと接触させ、同時に押し
付けシリンダ10を操作して押し付けロール９ａを下降さ
せる。

【０００９】そして、溶接準備が整った時点でキャリッ
ジ装置４を左右方向、すなわち両ストリップＳ₁, Ｓ₂
の幅方向に移動させて上下電極輪７ａ，７ｂで重ね合わ
せ部を挟み込むとともに、上下電極輪７ａ，７ｂに通電
することによって重ね合わせ部に抵抗発熱させて溶融
し、押し付けロール９ａ，９ｂで溶接部を上下から挟ん
で押し潰して、両ストリップＳ₁, Ｓ₂を連続してシー
ム溶接する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のシーム溶接機においては、これらストリップの
切断端部同士を重ね合わせて電極間に挟み抵抗溶接する
場合に溶接不良が生じるのであるが、その原因として以
下のようなものが挙げられる。溶接電流、キャリッジ走行速度、電極加圧力などの実
績値が設定値から外れたような場合。入側クランプ装置の前進動作によるストリップの切断
端部同士の重ね合わせ量が、機械精度の変化で過小ある
いは過大になる場合。

【００１１】そこで、これらの対策として、まず、の
溶接電流、キャリッジ走行速度、電極加圧力などの異常
の判定には、その監視を主体とした種々の判定、診断方
法が提案されている。ところが、の機械精度の変化な
どについては目下のところ適当な対策がなく、その都度
稼働中のプロセスラインを停止した上で、詳細に点検・
測定し、不具合箇所を修理しているのが実状である。

【００１２】そのため、の異常要因による溶接不良が
検知されない場合、溶接されたストリップがプロセスラ
イン内で蛇行したり、あるいは溶接部から破断が発生
し、長時間にわたりプロセスラインを停止しなければな
らないし、その異常状態が長時間にわたり発生すると、
操業上多大な損害を被ることになる。そこで、上記のよ
うな問題を解決するためには、(a) 連続的な溶接毎の情
報が得られること、(b) ストリップの重ね合わせ量が過
小・過大になる発生要因を解明すること、(c) 重ね合わ
せ量の差を精度良く検出すること、(d) 重ね合わせ量の
変化と溶接部の品質の関係を解明すること、などの調査
が必要である。

【００１３】上記のうち、(a) ，(b) および(d) につい
ては、すでに解明あるいは監視方法が確立されている
が、(c) の重ね合わせ量の差を精度よく検出する方法は
従来確立されていなかったため、シーム溶接機の装置異
常が発生しても、ストリップ同士の重ね合わせ量の差が
異常となったことを、早期に検知して迅速に対応するこ
とができなかったのである。

【００１４】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決するために提案されたものであって、ストリ
ップ同士の重ね合わせ量の差を精度よく検出して、スト
リップがプロセスライン内で蛇行したり、ストリップの
溶接部が破断することを防止するためのシーム溶接機の
設備診断方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、出側クランプ
装置でクランプされる先行ストリップの尾端部と入側ク
ランプ装置でクランプされる後行ストリップの先端部と
をダブルカットシャーを用いて切断し、これら尾端部と
先端部を重ね合わせて電極間に挟み込んで抵抗溶接する
シーム溶接機における設備の機械的誤差の有無を診断す
る方法において、前記入側クランプ装置の前進位置を決
めるテーパウェッジのストリップの進行方向に対して直
角な方向の移動量を測定して、この測定値に基づいて換
算された重ね合わせ量とあらかじめ設定された所定の重
ね合わせ量とを比較して、前記入側クランプ装置が所定
の位置に停止したか否かを診断する工程と、前記入側ク
ランプ装置が前記前進位置に移動した状態でのワーク側
とドライブ側での位置を計測して、前記入側クランプ装
置の前進位置の変化の有無を診断する工程と、前記入側
クランプ装置が後退位置に待機した状態でのワーク側と
ドライブ側での位置を計測して、前記入側クランプ装置
の後退位置の変化の有無を診断する工程と、からなるこ
とを特徴とするシーム溶接機の設備診断方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して詳しく説明する。図１は本発明の一実施
例に係る入側クランプ装置の後退位置での状態を示す側
面図で、図２はその平面図であり、図３は同じく入側ク
ランプ装置の前進限の状態を示すもので、(a) は側面
図、(b) は平面図である。なお、図中における従来例と
同一部材には、同一符号を付して説明を省略する。

【００１７】図１において、21ａ〜21ｃは例えばロッド
位置の磁気抵抗変化を検出する型式の位置検出器であ
る。位置検出器21ａは入側クランプ装置３の前進位置を
決めるテーパウェッジ18に設けられ、位置検出器21ｂ，
21ｃは入側クランプ装置３のドライブ側（ＤＳ）および
ワーク側（ＷＳ）に設けられる。これら位置検出器21ａ
〜21ｃは、それぞれ接続部材22ａ〜22ｃによって機械的
に接続される。23ａ〜23ｃは各位置検出器21ａ〜21ｃに
対応して設けられる変換器で、信号回線24ａ〜24ｃを介
して伝送される位置検出器21ａ〜21ｃからの検出信号を
電気信号に変換する。25は計算機で、信号回線26ａ〜26
ｃを介して変換器23ａ〜23ｃからの電気信号を入力し
て、後述する演算処理を行う。27は表示器で、信号回線
28を介して計算機25によって演算された結果を表示す
る。

【００１８】そこで、まず、位置検出器21ａによって接
続部材22ａを介してテーパウェッジ18の矢印Ｂで示す垂
直方向の移動量を計測し、信号回線24ａを介して変換器
23ａで電気信号に変換して、信号回線26ａを介して計算
機25に入力する。そして計算機25において、あらかじめ
設定された所定の重ね合わせ量と、位置検出器21ａで計
測されたテーパウェッジ18の移動量を用いて演算により
換算した重ね合わせ量とを比較演算し、その演算結果を
表示器27に表示する。これにより、入側クランプ装置３
が設定通りの重ね合わせ量になるように所定の位置に停
止するか否かを診断することができる。

【００１９】ここで、入側クランプ装置３の前進位置Ｆ
Ｐを位置決めするためにテーパウェッジ18を矢印Ｂの方
向に移動するのであるが、シーム溶接を行う際の先行ス
トリップＳ₁および後行ストリップＳ₂の重ね合わせ量
の換算値ＬＰ_RVとテーパウェッジ18の移動量Ｌ_Wとは下
記(1) 式の関係がある。Ｌ_W＝ＬＰ_RV／Ｔ_P ………………(1) ここで、Ｔ_Pはテーパウェッジ18の傾斜面の勾配の逆数
を表すものである。

【００２０】また、この実施例では、重ね合わせ量換算
値ＬＰ_RVとテーパウェッジ18の移動量Ｌ_Wの関係をわか
りやすくするために、前記(1) 式を変形して下記(2) 式
を導出し、この(2) 式によりテーパウェッジ18の移動量
Ｌ_Wから重ね合わせ量換算値ＬＰ_RVを算出する。ＬＰ_RV＝Ｌ_W・Ｔ_P ………………(2) そして、下記(3) 式に示すように、この重ね合わせ量換
算値ＬＰ_RVから予め与えられている重ね合わせ量指令値
ＬＰ_SVを減算することで、その偏差量ΔＬＰ_iを算定し
て、あらかじめ設定した基準偏差量ΔＬＰ_SVと偏差量Δ
ＬＰ_iとを比較演算するようにする。

【００２１】 ΔＬＰ_i＝ＬＰ_RV−ＬＰ_SV ………………(3) 次いで、図４に示すように、入側クランプ装置３が前進
位置ＦＰに移動して先行ストリップＳ₁と後行ストリッ
プＳ₂とを重ね合わせる状態で、位置検出器21ｂ，21ｃ
により接続部材22ｂ，22ｃを介して入側クランプ装置３
の前進位置ＦＰを検出し、信号回線24ｂ，24ｃを介して
変換器23ｂ，23ｃでその検出信号を変換して、信号回線
26ｂ，26ｃを介して計算機25に伝送し、その演算結果を
表示器27に表示する。これにより、計算機25において、
入側クランプ装置３の前進位置ＦＰの変化を上記のよう
に常時診断することができる。

【００２２】つぎに、前出図１において、入側クランプ
装置３が後退位置ＢＰに待機した状態で、位置検出器21
ｂ，21ｃにより接続部材22ｂ，22ｃを介して入側クラン
プ装置３の後退位置ＢＰを検出して計算機25で演算処理
することにより、入側クランプ装置３の後退位置ＢＰの
変化を常時診断することができる。このように構成する
ことにより、入側クランプ装置３のテーパウェッジ18お
よびドライブ側、ワーク側に位置検出器21ａ〜21ｃを取
付けて、入側クランプ装置３の前進位置ＦＰおよび後退
位置ＢＰにおけるそれぞれの位置変化の有無を診断する
ことができるから、入側クランプ装置３に位置変化が発
生すると迅速に検出することが可能である。

【００２３】

【実施例】以下に、このように構成された本発明装置を
適用した例について説明する。テーパウェッジ18の移動
位置を測定する位置検出器21ａには、テーパウェッジ18
のストローク40mmに合わせて計測範囲が50mmの仕様のも
のを適用した。この位置検出器21ａの測定精度は0.01mm
である。また、ドライブ側（ＤＳ）およびワーク側（Ｗ
Ｓ）の移動位置を測定する位置検出器21ｂ，21ｃには、
入側クランプ装置３の前進・後退のストローク200mm に
合わせて計測範囲が250 mmの仕様のものを適用した。そ
の測定精度は0.01mmである。この場合、入側クランプ装
置３の装置本体と位置検出器21ｂ，21ｃを機械的に接続
するために、接続部材22ｂ，22ｃを入側クランプ装置３
のドライブ側およびワーク側にそれぞれ配設した。

【００２４】そのときの診断例を図５に示した。図中の
縦軸は重ね合わせ量の換算値ＬＰ_RVを示し、横軸は重ね
合わせ量の指令値ＬＰ_SVを示している。この図における
実線はＬＰ_SV＝ＬＰ_RVの直線を示しており、また黒丸印
●は計測値を示している。また、図中の実線をはさむ上
下２本の一点鎖線は重ね合わせ量の指令値ＬＰ_SVに対す
る重ね合わせ量の換算値ＬＰ_RVのばらつきの許容範囲を
示している。この計測例のように、テーパウェッジ18の
指令値に対する動作状態をこの診断により定量的に把握
できるものである。

【００２５】次いで、図６は入側クランプ装置３の前進
位置ＦＰの計測値を示したものである。この計測は入側
クランプ装置３のドライブ側およびワーク側にそれぞれ
配設した位置検出器21ｂ，21ｃにより計測したものであ
る。この図における縦軸は入側クランプ装置３における
前進位置ＦＰの測定値と指令値との差を示し、横軸は計
測された信号のデータ番号を示している。また、図中の
基準位置は前進位置ＦＰの測定値＝指令値の位置を示し
ており、白丸印○は入側クランプ装置３のワーク側を、
四角印□は同じくドライブ側の計測値をそれぞれ示して
いる。この場合の入側クランプ装置３の前進位置ＦＰの
測定値と指令値の差のばらつきの許容値の上下限値を一
点鎖線で示している。

【００２６】この計測例に示すように、入側クランプ装
置３の前進位置ＦＰの指令値に対する測定値の差を、各
溶接毎にトレンドグラフで解析することで、入側クラン
プ装置３の機械精度を定量的に診断することができ、か
つ入側クランプ装置３のワーク側とドライブ側の前進位
置の測定値と指令値の差を同時に解析することで、溶接
時の先後行ストリップＳ₁，Ｓ₂の重ね合わせ量の変化
を診断することができる。

【００２７】次いで、図７は入側クランプ装置３の後退
位置ＢＰの計測例を示したものである。この計測は入側
クランプ装置３のドライブ側およびワーク側にそれぞれ
配設した位置検出器21ｂ，21ｃにより計測したものであ
る。この図における縦軸は入側クランプ装置３の後退位
置ＢＰの計測値を示し、横軸は溶接毎のデータ番号を示
している。また、図中の一点鎖線は、入側クランプ装置
３の後退位置ＢＰのばらつきの許容範囲の上下限値を示
している。

【００２８】この計測例のように、入側クランプ装置３
が後退位置ＢＰに待機している状態では、入側クランプ
装置３の後退位置ＢＰは固定ストッパ19により常時定位
置となるような機械構造になっている。この入側クラン
プ装置３の後退位置ＢＰが後退位置待機中に変化する
と、シャー装置６で先後行ストリップＳ₁，Ｓ₂を切断
する際、ストリップの移動方向でその切断位置が変化し
てしまうため、溶接時の重ね合わせ量が変化して溶接品
質が低下するので、入側クランプ装置３の後退位置ＢＰ
の測定も重要な管理ポイントの一つである。

【００２９】この図７の計測例のように、入側クランプ
装置３の後退位置ＢＰを測定することで、前出した図６
の場合と同様に入側クランプ装置３の機械精度の診断を
定量的に行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーム溶接機の入側クランプ装置のテーパウェッジおよ
びドライブ側、ワーク側に位置検出器を取付けて、入側
クランプ装置の前進位置および後退位置におけるそれぞ
れの位置変化の有無を診断するようにしたので、もし入
側クランプ装置に位置ずれが発生すれば、迅速に検出す
ることが可能である。これによって、入側クランプ装置
の機械精度を定量的に測定・解析することができるか
ら、入側クランプ装置の機械精度に異常徴候が発生した
ときに、その異常徴候を早期に検出して、その不具合を
迅速に修理・修正することができ、したがって溶接品質
の維持と溶接部の破断を防止することが可能である。ま
た、定性効果として操業安定化を達成できるので、操業
経費の節減などにすぐれた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る入側クランプ装置の後
退位置での状態を示す側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る入側クランプ装置の前
進位置での状態を示すもので、(a) は側面図、(b) は平
面図である。

【図４】入側クランプ装置の重ね合わせ状態を示す側面
図である。

【図５】重ね合わせ量指令値と重ね合わせ量換算値の関
係を示す特性図である。

【図６】入側クランプ装置の前進位置の測定値と指令値
の差のデータを示す特性図である。

【図７】入側クランプ装置の後退位置の計測データを示
す特性図である。

【図８】従来のシーム溶接機の構成を示す斜視図であ
る。

【図９】従来のシーム溶接機のキャリッジ装置の構成を
示す斜視図である。

【図１０】従来のシーム溶接機の入出側クランプ装置の
構成を説明する(a) 平面図、(b)Ｉ−Ｉ矢視断面図であ
る。

【符号の説明】

１コモンベース２出側クランプ装置３入側クランプ装置４キャリッジ装置５油圧シリンダ６シャー装置７ａ，７ｂ電極輪８油圧シリンダ９ａ，９ｂ押し付けロール 10 押し付けシリンダ 11ａ，11ｂ研削ロール 12ａ，12ｂ出側クランプフレーム 13ａ，13ｂピン支持体 14ａ，14ｂピン 15ａ，15ｂ油圧シリンダ 16ａ，16ｂロッド 17 作動アーム 18 テーパウェッジ 19 固定ストッパ 21ａ〜21ｃ位置検出器 22ａ〜22ｃ接続部材 23ａ〜23ｃ変換器 24ａ〜24ｃ，26ａ〜26ｃ，28 信号回線 25 計算機 27 表示器ＤＳドライブ側ＷＳワーク側ＦＰ前進位置ＢＰ後退位置Ｓ₁ 先行ストリップＳ₂ 後行ストリップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出側クランプ装置でクランプされる先行
ストリップの尾端部と入側クランプ装置でクランプされ
る後行ストリップの先端部とをダブルカットシャーを用
いて切断し、これら尾端部と先端部を重ね合わせて電極
間に挟み込んで抵抗溶接するシーム溶接機における設備
の機械的誤差の有無を診断する方法において、前記入側クランプ装置の前進位置を決めるテーパウェッ
ジのストリップの進行方向に対して直角な方向の移動量
を測定して、この測定値に基づいて換算された重ね合わ
せ量とあらかじめ設定された所定の重ね合わせ量とを比
較して、前記入側クランプ装置が所定の位置に停止した
か否かを診断する工程と、前記入側クランプ装置が前記前進位置に移動した状態で
のワーク側とドライブ側での位置を計測して、前記入側
クランプ装置の前進位置の変化の有無を診断する工程
と、前記入側クランプ装置が後退位置に待機した状態でのワ
ーク側とドライブ側での位置を計測して、前記入側クラ
ンプ装置の後退位置の変化の有無を診断する工程と、か
らなることを特徴とするシーム溶接機の設備診断方法。