JPS62214373A - 複層材料の絶縁不良の検出装置 - 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、複層材料の製造装置に組み込んで該複層材料
の絶縁不良を連続的に検出する装置に関する。更に詳細
に言えば、本発明は、製造ラインの適宜位置に組込んで
、サポートロール、圧延ロールもしくはプライドルロー
ル等の電気的な導通の影響なく、複層材料について電気
抵抗溶接時に欠陥が生じるか否かをオンラインで検査す
る装置に関する。

（従来の技術） 近年、輸送機械・加工機械・電気製品など多くの騒音発
生機械に対する騒音の低減化が大きな問題となっている
。一方、省資源の立場から装置・機械の軽量化も進んで
おり、軽量材料が求められている。今後この傾向はます
ます拡大するものと思われる。

これらの両者の問題の解決法として、複層材料、例えば
、いわゆるサンドイッチ鋼板と呼ばれる復金型割振鋼板
の使用が効果大であることが判り、近年、その特性であ
る軽量性、制振性を一層改善するとともに、その他具体
的用途に応じた特性をも改善すべく、活発な研究開発が
なされている。

ここに、複合型制振鋼板は上下２枚の鋼板（以下、単に
「スキン鋼板」とも、あるいは「スキン金属板」ともい
う）の間に粘弾性物質であるコア樹脂材を挟んだサンド
インチ構造を持つ複層材料の一種である。

また、サンドインチ鋼板の別の形態として、ステンレス
鋼板、チタン板等の高価な金属板と冷延鋼板、メッキ鋼
板等の安価な金属板とをコア樹脂材両側に接着剤層を介
して貼合したものがある。

これら異種金属板貼合サンドインチ鋼板は、省資源の立
場から工業的に有用であるばかりでなく、それぞれのス
キン金属板の特色を生かして耐食性、意匠性等にすぐれ
た機能を備えた複層材料でもある。

更に、コア樹脂材の厚みを大きくすることによって、軽
量化あるいは断熱性などの機能をさらに高めたサンドイ
ッチ鋼板を製造することも可能である。

このように、本明細書において複層材料はサンドインチ
金属板を包含するが、このサンドイッチ金属板としては
少なくとも一方が鋼板であるものばかりでなく、両者が
いずれも非鋼板である金属から構成されるサンドインチ
金属板も包含されるが、以下にあっては説明の便宜上鋼
板を両スキン金属板として使用した例について説明する
。

（発明が解決しようとする問題点） これらサンドインチ鋼板は、製造後、プレス等で所望形
状に成形してから最終製品に組立てるが、その組立に際
して接合技術が採用される。そのような接合方法の１つ
としてスポット溶接、プロジェクション溶接等の電気抵
抗溶接がある。ただし、コア樹脂材を構成する樹脂は一
般に電気絶縁性であるので、電気抵抗溶接時には、一方
の金属板と被溶接物との間に短絡回路（分流回路）を設
けることが必要不可欠である。

ところが、電気絶縁層たるコア樹脂材中に導電性物質が
混入し上下スキン金属板間に絶縁不良を生ずると、その
箇所に迷送電流が発生し、焼けこげ、貫通孔といった欠
陥が生ずる。

この迷走電流の発生を第６図によって説明する。

例えば、スキン鋼板１，１”とコア樹脂層２とから構成
されるサンドインチ鋼板３と普通鋼板５とをスポット溶
接する際、スキン鋼板１と鋼板５との間に短絡回路６を
設けることにより、電流は図中の２重破線のように上電
極チップ７−上スキン鋼板１−短絡回路６−普通鋼板５
−下電極チップ７°　と言った経路で流れる。この際、
両電極チップ７．７°の付近でジュール熱が発生し、し
かも両電極チップは加圧しているため、ジュール熱で軟
化あるいは溶融したコア樹脂層２は電極チップ間より外
へ追い出される。したがって、両スキン鋼板１，１°は
接することになり（図示せず）、今度は、電流は図中太
い実線のように流れ、通常のスポット溶接のごとくナゲ
ツトが形成されて溶接は完了する。しかしながら、コア
樹脂層２に導電性異物４が混入した場合には事情が異な
る。すなわち、図中、前述の２重破線のごとき短絡電流
以外にも、図中破線のように上電極チンプアー上スキン
鋼板１−導電性異物４−下スキン鋼板１゜−普通鋼板５
−下電極チツブ７゛　といった経路で分流が生ずる。い
わゆる迷走電流である。この分流が生ずるとジュール熱
が導電物質４のところで発生し、焼けあるいは甚だしい
場合には貫通孔が生ずる。この現象は交流、直流抵抗溶
接いずれの場合でも同様である。このような導電性異物
とじては、製造工場での粉塵など不可避的なものや、鋼
板のスクラッチ傷あるいは樹脂中に混入した物質等であ
る。したがって、上記溶接時の欠陥は、コア樹脂材の中
間介在層が薄いサンドインチ鋼板はど発生の確率は高い
。

サンドインチ鋼板の接合方法として電気抵抗溶接が多用
されていることを考えれば、そのような欠陥は致命的と
もいうべく、製造段階で完全にチェックする検査法の確
立が望まれている。

しかるに、これら焼けあるいは貫通孔の原因となる導電
物質（絶縁不良）を検出する方法としては軟質Ｘ線を使
用する方法、超音波を使用する方法等が考えられるが、
それらの方法は次のような欠点を有する。

すなわち、導電性異物の大きさは数１００μｍ以下とサ
ンドインチ鋼板全体の厚みに比べて非常に小さいのが一
般的であり、上記のような方法で検査をするには綿密に
時間をかける必要があり、製品の全量検査あるいはオン
ライン検査をするには不向きである。しかるに、上記貫
通孔は、すでに述べたようにサンドインチ鋼板の用途に
よっては致命的欠陥となる場合もあり、製品の全量検査
あるいはオンライン検査は必要不可欠である。また、コ
ア樹脂層中には、接合時に上述のような貫通孔発生の原
因とはならない絶縁性異物が不可避的にあるいは故意に
混入することは充分に考えられるが、軟Ｘ線法、超音波
法等ではこれら導電性異物と、絶縁性異物との区別をつ
けることは、非常に難しい。

よって、本発明の目的は、上述のような貫通孔発生の原
因となる上下スキン金属板の絶縁不良を確実かつ容易に
検出することのできる検出装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明にかかる絶縁不良検出装置は、２枚の金属板の間
に絶縁材料層を介在させて構成した複層材料の絶縁不良
を、該複層材料が進行する状態において連続的に検出す
る装置であって、ａ）電流供給源と ｂ）前記電流供給源に接続され、かつ、それぞれ複層材
料の上下の金属板と電気的に接触する一対の導電性ロー
ルと、 Ｃ）前記ｂ）の一対のロールの両側に配設した二対の導
電性ロールであって、かつ、各対はそれぞれ複層材料の
上下の金属板と電気的に接触するものと、 ｄ）前記Ｃ）の二対のロールの各対間の電圧の差を検出
する手段と、 ｅ）前記ｄ）で検出された電圧差を所定値と比較する手
段と、 を備えることを特徴とする。

なお、上記検査装置は複層材料であるサンドイッチ金属
板を構成した後の製造ラインの適宜位置に配置すること
ができ、例えばシャーラインの出側に設け、所定長さに
切断した後に一枚づつ連続的に検査をしても、あるいは
スリッターもしくはトリマーの出側に配置することによ
り、コイルに巻取るに先立って連続的に検査してもよい
。

かくして、本発明に係る装置によれば、複層材料の全景
をオンラインで検査することができるのである。

（作用） 電流供給源から供給された電流は、通常時において、前
記ｂ）の一対のロール、複層材料の上下金属板、および
複層材料を両側で支持するスタンド等の形成する回路を
通して流れている。したがって、前記ｄ）で検出された
Ｃ）の二対のロールの各対間の電圧差はほぼ一定値（通
常時に形成される回路が、ｂ）の一対のロールに対し対
称である場合は、この一定値は０である）を維持する。

ここで、複層材料の絶縁層中に異物などが混入し、絶縁
不良が生じた個所が、前記Ｃ）の二対のロールのうちの
一方の対の間にさしかかったものとする。この場合、絶
縁不良個所の抵抗値はスタンド等の抵抗値に比して小さ
いため該個所を通して短絡が生じ、絶縁不良個所が通過
中のロールの間の電圧は急激に降下する。この結果、ｅ
）の比較手段は電圧差が予め設定された所定値を越えて
変動したことを検知し、該材料の絶縁不良が検出される
。

なお、このように絶縁不良が検出された場合には、複層
材料の該当個所にマーカで印を付け、さらに警告ランプ
で操作員に知らせる等の処置をする。

（実施例） 次に添付図面を参照しながら、本発明の実施例について
詳しく説明する。

第１図は、ロールスタンド間に設置された本発明にかか
る装置の略式側面図およびブロック図を組合せた図であ
る。

同図において、一対のロールスタンドｌｏａ　、　１０
ｂの間を、復層材料であるサンドイッチ鋼板３が進行す
る。サンドイッチ鋼板３は、２枚のスキン鋼板１．１”
の間に絶縁材料であるコア樹脂層２を挟んで構成される
。１樹脂層２には導電性異物４が混入し絶縁不良を生じ
る個所がある。

定電流源１１に電気的に接続された一対の電流供給ロー
ルＡ１、Ａ２は、導電性材料より構成され、スタンド１
０ａ　、１０ｂの中間においてそれぞれ上下のスキン鋼
板１．１゛と接触する。

さらに、二対の導電性の電圧検出ロールＢ１、Ｂ２、Ｃ
Ｉ、Ｃ２が電流供給ロールＡ１、Ａ２の両側に設けられ
、各対はそれぞれ上下のスキン鋼板１．１°と接触する
。

これらのロールＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２は
すべてスタンド１０ａ　、　１０ｂと（綱板３を介する
以外は）絶縁状態に保持される。これらのロールの材質
としてはリン青銅を用いた。

電圧検出ロール対Ｂ１、Ｂ２はそれぞれ差動増幅器１３
Ｂの各入力に接続される。他方のロール対ＣＩ、Ｃ２も
同様に差動増幅器１３Ｃの各入力に接続される。

従って、各増幅器１３Ｂ　、１３Ｃは、それぞれロール
対Ｂ１、Ｂ２、およびＣ１、Ｃ２の間の電圧に比例する
出力を有する。増幅器１３Ｂ　、　１３Ｃ出力は、差動
増幅器１５に入力され、この結果得られた両電圧の差に
比例する出力は、比較器１７において予め定められた所
定値と比較される。この比較の結果、増幅器１５の出力
が所定値を越えたと判断される場合には、マーカを作動
させて鋼板３の該当個所にマークを付けるとともに、警
告用ランプを点灯して操作員に知らせる。また増幅器１
５の出力はレコーダ（磁気テープ等）により連続的に記
録する。

第２図は、通常状態（異物４が無い状態）における第１
図の装置の等価回路図である。図において、 ＲＩ：電流供給ロールＡ１、Ａ２と各電圧検出ロールＢ
１、Ｂ２、ＣＩ、Ｃ２の間の、スキン鋼板１．１°を介
する抵抗、 Ｒ２：各電圧検出、ロールＢ１、Ｂ２、ＣＬ　Ｃ２とロ
ールスタンド１０ａ　、　１０ｂの間の、スキン鋼板１
．１′を介する抵抗、 Ｒ３：各ロールスタンド１０ａ　、　１０ｂの上下間の
抵抗、 を示す。

図における対称性から明らかなように、通常状態におい
ては差動増幅器１３Ｂ、１３Ｃで検出される電圧は等し
く、従って増幅器１５の出力はＯに等しい。

第３図は、導電性異物４がロールＢ１、Ｂ２間を通過中
の場合における第１図の装置の等価回路図である。異物
４によるロールＢ１．８２間の短絡抵抗をＲ２とすると
、一般にＲ，は２Ｒ２＋　Ｒ，よりはるかに小さい（Ｒ
ｔ　＜＜　２Ｒｚ＋　Ｒｓ　）から、ロールＢ１．８２
間の抵抗２Ｒ２＋　Ｒ３を省略して考えることができる
。

第３図の等価回路を用いて異物４がロールＢ１、Ｂ２間
を通過する場合のロールＢ１．８２間の電圧Ｖ。

およびロールＣＩ、Ｃ２間の電圧■、を計算すると、Ｖ
、　＝　Ｉ・Ｒｒ　（２Ｒｚ＋　Ｒ１）／（Ｒｔ　＋　
Ｒｅ　＋４Ｒ１）Ｖｃ　＝Ｉ　’　Ｒｏ　（２Ｒ＋＋　
Ｒｅ）／（Ｒｆ＋　Ｒｏ　＋４Ｒ＋）（ただし、Ｒａ＝
２Ｒｚ　”　Ｒｓ。電流源１１の供給する定常電流値を
■とおいた。） 差動増幅器１３Ｂ　、　１３Ｇの出力はそれぞれ■６、
■、に比例する。ところがこの場合、Ｒ，は非常に小さ
いから、ｖＩｌはほぼＯに等しい。差動増幅器１５は出
力は Ｖ　　＝Ｖｉ　　Ｖｃ に比例するから、異物通過時の該出力は、はぼＶｃ　＝
−１−Ｒ６（２Ｒ１＋Ｒｏ）／（Ｒｆ＋Ｒｏ＋４Ｒ＋）
に比例し、通常時における値（すなわち０）から大きく
変動する。

異物４がロールＣ１、Ｃ２間を通過した場合も、差動増
幅器１５の出力は、通常時における値から大きく変動す
る。

比較器１７はこの増幅器１５の変動幅が所定値を越えた
場合にマーカを作動し、ランプを点灯する。

第４図は、第１図の装置のロール部分の具体構成を示す
斜視図である。鋼板３の下面に接触するロール（第１図
のＡ２、Ｂ２、Ｃ２）は検出スタンド２０に回動自在に
固定されるが、上面側ロールＡ１．　Ｂｌ、Ｃ１は、エ
アーシリンダ２１で鋼板３方向に加圧される（ｉｉｌｌ
板開始時開始時ルＡＩ、Ｂｌ、　ＣＩを上方に退避させ
る）、また各ロールＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ
２への電気的接続は、スリップリング２２を介して行う
。

なお、鋼板の全幅における絶縁不良検出にはロールの位
置を幅方向に変位させた複数の装置を設置すれば良い。

（発明の効果） 本発明においては、ロールＡＩ、　Ａ２に定電流源から
一定電流を供給し、ロール対Ｂ１．８２間の電圧Ｖ、と
ロール対ＣＩ、　Ｃ２間の電圧ｖｃの差Ｖ　＊　　Ｖ　
ｃに対応する量の変動が所定値を越えたか否かにより絶
縁不良の有無を判定する。

このように定電流を供給して電圧（の差）を検出する構
成であるから、ロールとサンドイッチ鋼板（複層材料）
との間の接触抵抗の変化などによるノイズの影響をほと
んど受けることなく、走行する材料の絶縁不良を極めて
高い精度で能率的に検出することができる。

第５図は、本発明の装置の差動増幅器１５の出力■を記
録したグラフの一例を示したものである　（任意基！！
電圧、ライン速度２０ｍ／ｍｉｎ　、スキン鋼板厚０．
８＋ｎｍ　、樹脂厚５０μｍｍ）。図中、■、は異物４
の通過による出力■の大きな変動を示す。図から分かる
ように本発明におけるＳ／Ｎ比は高く、絶縁不良判断の
信頬性は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置をロールスタンド間に設置
した場合の略式側面図とブロック図を組合せた図、 第２図および第３図は、第１図の装置の等価回路図、 第４図は、第１図の装置のロール部分の斜視図、第５図
は、第１図の装置により検出されるロール間電圧差の時
間的変化を示すグラフ、および第６図は、サンドイッチ
鋼板をスポット溶接する場合に絶縁不良個所に迷送電流
が流れる機構を示す略式断面図である。 Ｌｌ’ニスキン鋼板 ２　：コア樹脂層 ３　：サンドインチ鋼板 ４　：導電性異物 １０ａ、　１０ｂ　：スタンド １１：定電流源 １３Ｂ、　１３Ｃ，ｔ５：差動増幅器 １７：比較器 ＡＩ、Ａ２：電流供給ロール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２枚の金属板の間に絶縁材料層を介在させて構成した複
   層材料の絶縁不良を、該複層材料が進行する状態におい
   て連続的に検出する装置であって、 ａ）電流供給源と ｂ）前記電流供給源に接続され、かつ、それぞれ複層材
   料の上下の金属板と電気的に接触する一対の導電性ロー
   ルと、 ｃ）前記ｂ）の一対のロールの両側に配設した二対の導
   電性ロールであって、かつ、各対はそれぞれ複層材料の
   上下の金属板と電気的に接触するものと、 ｄ）前記ｃ）の二対のロールの各対間の電圧の差を検出
   する手段と、 ｅ）前記ｄ）で検出された電圧差を所定値と比較する手
   段と、 を備えることを特徴とする、複層材料の絶縁不良の検出
   装置