WO2018181397A1 - 帯状板体の溶接判定装置および溶接判定方法 - Google Patents

帯状板体の溶接判定装置および溶接判定方法 Download PDF

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steel strip
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沖　祐一郎
大朗 作本
隆文 中谷
良祐 光岡
達輝 三皷
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Ｊｆｅスチール株式会社
Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
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    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the present disclosure relates to a welding determination device and a welding determination method for a belt-like plate body at a joint portion of the belt-like plate members joined by seam welding.
  • a strip-shaped plate body such as a steel strip
  • a strip-shaped plate body is manufactured by hot or cold rolling a steel ingot or the like.
  • pretreatment such as pickling or application of rust-preventing oil
  • each treatment is performed on each strip plate body, resulting in poor production efficiency and practical use. Not right. For this reason, the method of performing these processes continuously by welding the edge part of the longitudinal direction of each strip
  • seam welding which is a kind of lap resistance welding, is used as a method for welding the strip-shaped plate body.
  • the belt-like plate body is continuously welded by energizing the joint portion where the end portions of the belt-like plate body are overlapped with each other while rotating the pair of electrode wheels.
  • joint failure may occur at the joint, and the joint may break in the production line due to the joint failure, and the production line may stop. If the production line stops due to the rupture of the belt-shaped plate, in addition to reducing the production line's operating rate, it takes a long time to restore the production line and increases repair costs associated with repairs. .
  • Patent Document 1 as a welding determination method for a steel strip that is a strip-shaped plate body, the temperature of a welded portion immediately after welding is measured, and a threshold value corresponding to the measured temperature and the thickness of the steel strip is measured. Therefore, a method for determining a bonding failure is disclosed.
  • the average temperature at the joint part, and the joint A temperature difference that is a difference between a maximum value and a minimum value of the temperature in the portion is calculated, and when the average temperature is equal to or lower than the first threshold value and the temperature difference is equal to or higher than the second threshold value, And a determination unit for determining that a bonding failure due to the reactive current has occurred.
  • the measurement result in the measurement step, the average temperature in the joint portion, and the above A calculation step of calculating a temperature difference that is a difference between a maximum value and a minimum value of the temperature at the joint, and when the average temperature is equal to or lower than a first threshold value and the temperature difference is equal to or higher than a second threshold value, And a determination step of determining that a bonding failure due to reactive current has occurred in the bonded portion.
  • a method for determining the welding of a strip-shaped plate body is provided.
  • the welding determination apparatus 1 in this embodiment is an apparatus which determines the joining defect in the junction part of the steel strip 2 which is a strip
  • the steel strip 2 is introduced after the preceding material 21 and the preceding material 21 which is a steel strip previously introduced into a production line such as a pickling line. It consists of the following material 22 which is a steel strip.
  • the leading end 21 and the trailing member 22 are continuously connected by welding and joining the tail end of the leading member 21 and the leading end of the trailing member 22 by the seam welding machine 3.
  • One steel strip 2 is formed and subjected to treatment according to the purpose such as pickling.
  • the seam welder 3 includes a frame 31, a pair of electrode wheels 32 a and 32 b, a pair of swaging rolls 33 a and 33 b, two pressure cylinders 34 and 35, and a plurality of wheels 36.
  • the frame body 31 has a U-shaped shape with a right angle in the front view shown in FIG. 1, and the U-shaped groove is in the x-axis direction (the horizontal direction with respect to the paper surface of FIG. Direction).
  • the pair of electrode wheels 32a and 32b are roll-shaped electrodes, and are located inside the U-shaped groove of the frame 31 in the z-axis direction (vertical direction relative to the plane of FIG. 1 and perpendicular to the ground). Are provided opposite to each other.
  • the pair of electrode wheels 32a and 32b are respectively connected to a drive motor (not shown), and are configured to be rotatable in the roll-shaped circumferential direction on the xz plane in response to the drive force of the drive motor.
  • the pair of electrode wheels 32a and 32b are connected to a power supply device (not shown).
  • the electrode ring 32 a is disposed on the negative side of the z axis when the position of the steel strip 2 is 0 on the z axis, and is fixed to the frame body 31.
  • the electrode wheel 32 b is disposed on the z-axis positive direction side and is fixed to the frame body 31 via the pressure cylinder 34.
  • the electrode wheel 32b is configured to be movable in the z-axis direction by the pressure cylinder 34.
  • the pair of swaging rolls 33a and 33b is a reduction roll, and is opposed to the z-axis direction inside the U-shaped groove of the frame body 31 on the x-axis negative direction side of the pair of electrode wheels 32a and 32b.
  • the pair of swaging rolls 33a and 33b are disposed so as to be inclined with respect to the x-axis and the y-axis (directions perpendicular to the x-axis direction and the y-axis direction) as seen from the z-axis positive direction side. .
  • the pair of swaging rolls 33a and 33b are respectively connected to a drive motor (not shown), and are configured to be rotatable in the circumferential direction of the roll shape by receiving the drive force of the drive motor.
  • the swaging roll 33 a is disposed on the negative side of the z axis when the position of the steel strip 2 is 0 on the z axis, and is fixed to the frame body 31.
  • the swaging roll 33 b is disposed on the positive side of the z axis when the position of the steel strip 2 is 0 on the z axis, and is fixed to the frame body 31 via the pressure cylinder 35. Further, the swaging roll 33b is configured to be movable in the z-axis direction by the pressure cylinder 35.
  • the plurality of wheels 36 are provided on the bottom surface of the frame body 31 on the negative z-axis direction side by side in the x-axis direction and the y-axis direction so that the frame body 31 can move in the x-axis direction.
  • the seam welder 3 has a traveling motor (not shown), and the frame 31 is configured to be movable in the x-axis direction by receiving the driving force of the traveling motor.
  • the steel strip 2 is welded by the following operation.
  • the tail end portion of the leading member 21 and the tip end portion of the following member 22 are made by a side guide (not shown) for adjusting the position in the width direction of the steel strip 2 or a clamp device (not shown) for holding the steel strip 2.
  • the position is adjusted to be the joining position.
  • the joining position means that the center positions of the leading material 21 and the trailing material 22 in the width direction (x-axis direction) are combined, and the tail end of the leading material 21 and the leading end of the trailing material 22 are combined.
  • a predetermined overlap allowance for example, a length of about 1.6 mm to 3.8 mm in the y-axis direction).
  • the joint part of the steel strip 2 which becomes the location where the tail end part of the preceding material 21 and the tip part of the succeeding material 22 are overlapped is reduced and welded by the pair of electrode wheels 32a and 32b.
  • the preceding material 21 and the following material 22 are joined.
  • a junction part of the steel strip 2 was made into a pair.
  • the joining portion is continuously joined.
  • welding with a pair of electrode wheel 32a, 32b is performed by the fixed electric current value preset by the material, plate
  • FIG. In the present embodiment, the current value of the reduction force and the welding current by the pair of electrode wheels 32a and 32b is higher than that of general seam welding.
  • the steel strip 2 is a medium carbon steel having a plate thickness of 2 mm and a C content of about 0.30 mass% to 0.45 mass%
  • a rolling force of about 20.6 kN While welding is performed with a current value of about 17.5 kA, in this embodiment, welding is performed with a rolling force of about 30.0 kN and a current value of about 40.0 kA.
  • the joint portion where the welding by the pair of electrode wheels 32a and 32b is performed is reduced by the pair of swaging rolls 33a and 33b.
  • the joint immediately after welding moves to the position of the pair of swaging rolls 33a and 33b by the travel of the frame 31, and is reduced by the pair of swaging rolls 33a and 33b.
  • pressure and pressure are contacted.
  • the pair of swaging rolls 33a and 33b are arranged so as to cross each other, the joined portion after the reduction is in a substantially flat state.
  • the reduction by the pair of swaging rolls 33a and 33b is continuously performed over the entire width of the steel strip 2 in the x-axis direction, similarly to the reduction by the pair of electrode wheels 32a and 32b.
  • the joint portion of the steel strip 2 is pressed and welded by the pair of electrode wheels 32a and 32b, so that the joint portion is joined and the level difference of the joint portion is lower than before the reduction. Get smaller. And after joining by a pair of electrode wheel 32a, 32b, the shape of a junction part is planarized because a junction part of steel strip 2 is crushed by a pair of swaging rolls 33a, 33b.
  • the welding determination device 1 includes a measurement unit 11, a storage unit 12, and a determination unit 13.
  • the measuring unit 11 is a temperature measuring device such as a radiation thermometer, and measures the temperature of the joint of the steel strip 2 immediately after welding.
  • the measurement unit 11 is fixed to the frame of the seam welding machine 3 and is disposed at a position where the surface temperature of the joint immediately after welding by the pair of electrode wheels 32a and 32b can be measured.
  • the measuring unit 11 is provided inside a U-shaped groove of the frame body 31 between the electrode wheel 32 a and the swaging roll 33 a.
  • the measurement unit 11 continuously measures the surface temperature of the joint immediately after welding by the pair of electrode wheels 32a and 32b while seam welding is performed, and outputs the measurement result to the storage unit 12 together with the measurement time. .
  • the storage unit 12 stores the measurement result acquired from the measurement unit 11 as measurement data together with the measurement time, and outputs the measurement data to the determination unit 13.
  • the determination unit 13 determines whether or not a bonding failure has occurred at the bonded portion of the steel strip 2 based on the measurement data acquired from the storage unit 12. Details of the welding determination method by the determination unit 13 will be described later.
  • the storage unit 12 and the determination unit 13 are computers including an input device, an output device, a central processing unit (CPU), a main storage device (internal storage device), an auxiliary storage device (external storage device), and the like.
  • the device functions as the storage unit 12 and the central processing unit functions as the determination unit 13.
  • the measurement part 11 measures the surface temperature of the junction part of the steel strip 2 (S100).
  • the measurement of the surface temperature in step S100 is performed in parallel with welding and reduction of the joint by the pair of electrode wheels 32a and 32b and the pair of swaging rolls 33a and 33b.
  • the measurement part 11 measures the surface temperature of the junction part immediately after welding by a pair of electrode wheel 32a, 32b and before reduction by a pair of swaging rolls 33a, 33b.
  • the temperature measurement result by the measurement unit 11 is output to the storage unit 12 and stored in the storage unit 12 as measurement data.
  • the determination unit 13 calculates the average temperature T ave and the temperature difference ⁇ T in the welded part based on the measurement data stored in the storage unit 12 (S102).
  • the measurement data is temperature data corresponding to the measurement time, and is shown as a temperature chart as shown in FIG.
  • the measurement data of the determination range is extracted from the acquired measurement data prior to the calculation of the average temperature T ave and the temperature difference ⁇ T.
  • the determination range is a measurement time corresponding to the plate width of the steel strip 2, and is a time during which a joint portion of the welded steel strip 2 is measured.
  • the time from the start of energization of the pair of electrode wheels 32a, 32b to the timing at which the welded portion moves in the width direction from the end of energization to the timing at which the welded portion moves in the width direction from the end of energization is determined. It becomes a range.
  • the constant distance is a distance from the contact point of the pair of electrode wheels 32a and 32b to the measurement point of the measurement unit 11.
  • the determination unit 13 determines, based on the measurement data in the determination range, the average temperature T ave in the determination range corresponding to the joint and the maximum and minimum values of the temperature in the determination range.
  • a temperature difference ⁇ T which is a difference, is calculated.
  • the average temperature T ave is calculated as an average value of a plurality of temperature data in the measurement data in the determination range
  • the temperature difference ⁇ T is a maximum value and a minimum value of the plurality of temperature data in the measurement data in the determination range. Is calculated as the difference between
  • the determination unit 13 determines whether or not the average temperature T ave calculated in step S102 is less than or equal to the first threshold and the temperature difference ⁇ T is greater than or equal to the second threshold (S104).
  • the second threshold S104
  • the determination unit 13 determines whether or not the average temperature T ave calculated in step S102 is less than or equal to the first threshold and the temperature difference ⁇ T is greater than or equal to the second threshold (S104).
  • seam welding such as welding while rolling down the steel strip 2 with a pair of electrode wheels 32a, 32b
  • the surfaces of the pair of electrode wheels 32a and 32b may be unevenly worn in steps.
  • the step d on the surface of the pair of electrode wheels 32a and 32b due to uneven wear is smaller than the plate thickness of the steel strip 2, as shown in FIG. Will flow, so that the welding of the joint is performed correctly.
  • the first threshold value is set as a value that can detect an increase in average temperature T ave due to the occurrence of dust from the temperature data when dust occurs. Furthermore, the rise in average temperature T ave due to dust tends to increase as the thickness of the steel strip 2 increases. For this reason, the first threshold value may be set according to the plate thickness of the steel strip 2.
  • the second threshold value is set according to the material of the steel strip 2, the current value, and the like as a value capable of detecting a temperature drop from the initial stage to the final stage of welding in the temperature chart that occurs when a reactive current is generated.
  • step S104 when the average temperature T ave is equal to or lower than the first threshold value and the temperature difference ⁇ T is equal to or higher than the second threshold value, the determination unit 13 causes a bonding failure due to reactive current in the welded portion of the steel strip 2. (S106). After step S106, the determination unit 13 outputs a determination result to a control unit (not shown) that controls the production line provided with the seam welder 3, and stops the production line (S108). As a result, it is possible to prevent breakage of the joint that has become defective due to the reactive current, and it is possible to suppress a reduction in operating rate and cost for recovery compared to when the production line is stopped due to breakage.
  • the determination unit 13 determines that the welding failure of the steel strip 2 is caused by a bonding failure due to reactive current. It determines with having not generate
  • the method is applied when welding the steel strip 2 in the pickling line, but the present invention is not limited to such an example.
  • the present invention can be applied to a production line for a strip-shaped plate body made of not only a steel strip but also other metals.
  • the belt-like plate body is the steel strip 2
  • it can be applied not only to the pickling line but also to the steel strip 2 line where other treatments such as cold rolling and rust prevention are performed.
  • the strip plate body welding determination apparatus 1 includes a measurement unit 11 that measures the temperature of a joint portion of a strip plate body (for example, a steel strip 2) joined by seam welding, and a measurement. Based on the measurement result of the part 11, an average temperature T ave at the joint and a temperature difference ⁇ T which is a difference between the maximum value and the minimum value of the temperature at the joint are calculated, and the average temperature T ave is equal to or less than the first threshold value. And when the temperature difference ⁇ T is equal to or greater than the second threshold value, the determination unit 13 determines that a bonding failure due to the reactive current has occurred in the bonding portion.
  • a measurement unit 11 that measures the temperature of a joint portion of a strip plate body (for example, a steel strip 2) joined by seam welding, and a measurement. Based on the measurement result of the part 11, an average temperature T ave at the joint and a temperature difference ⁇ T which is a difference between the maximum value and the minimum value of the temperature at the joint are calculated, and the average temperature
  • a method for determining welding of a strip-shaped plate body includes a measurement step (step S100) for measuring the temperature of a joint portion of the strip-shaped plate body joined by seam welding, and a measurement result at the measurement step. Based on the calculation step (step S102) for calculating the average temperature T ave at the junction and the temperature difference ⁇ T which is the difference between the maximum value and the minimum value of the temperature at the junction, the average temperature T ave is the first A determination step (step S104) for determining that a bonding failure due to the reactive current has occurred in the bonded portion when the temperature difference ⁇ T is equal to or smaller than the threshold value and equal to or larger than the second threshold value.
  • the second threshold value is used for determination in order to detect an increase in the temperature difference ⁇ T due to the reactive current that increases toward the end of welding. For this reason, in the seam welding, it is possible to determine when the welding is normally performed and when the bonding is defective due to the reactive current.
  • the first threshold value by performing the determination of the average temperature T ave using the first threshold value, it is possible to detect the occurrence of a bonding failure in distinction from the bonding failure caused by other factors such as dust. For example, when dust occurs, as shown in FIG. 9, the temperature chart tends to have a large temperature difference ⁇ T due to hunting. Therefore, only the bonding failure due to the reactive current can be detected only in the temperature difference ⁇ T. difficult.
  • a determination is made even with the average temperature T ave in addition to the temperature difference ⁇ T. It can be distinguished and determined.
  • the average temperature T ave was 800 ° C. or lower when a bonding failure due to reactive current occurred.
  • the temperature chart descends to the right as shown in FIG. 5, and it was confirmed that the temperature difference ⁇ T increases.
  • production of the joining defect by a reactive current can be detected by setting the 2nd threshold value with respect to temperature difference (DELTA) T to 125 degreeC. confirmed.
  • the temperature difference ⁇ T is less than 125 ° C.
  • the second threshold value for the temperature difference ⁇ T is set to 155 ° C., so that only the occurrence of bonding failure due to reactive current can be accurately determined. confirmed. Furthermore, when the thicker plate thickness is greater than 1.8 mm and less than or equal to 2.1 mm, the second threshold value for the temperature difference ⁇ T is set to 167 ° C., so that only the occurrence of bonding failure due to reactive current can be accurately determined. confirmed. When the thicker plate thickness exceeds 2.1 mm, no reactive current is generated.

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Abstract

無効電流に起因した接合不良の発生を判定すること。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。

Description

帯状板体の溶接判定装置および溶接判定方法
　本開示は、シーム溶接によって接合される帯状板体の接合部における、帯状板体の溶接判定装置および溶接判定方法に関する。
　鋼帯などの帯状板体を製造・処理する生産ラインでは、鋼塊などを熱間または冷間圧延することで、帯状板体が製造される。このような生産ラインでは、帯状板体に対して酸洗などの前処理や防錆油の塗布などを施す際に、個々の帯状板体に各処理を施すのでは、生産効率が悪く、実用的ではない。このため、個々の帯状板体の長手方向の端部を互いに溶接して連接することで、これらの処理を連続的に行う方法が用いられている。
　帯状板体の溶接方法としては、一般的に、重ね抵抗溶接の一種であるシーム溶接が用いられる。シーム溶接では、帯状板体の端部同士を重ね合せた接合部を、一対の電極輪を回転させながら通電することで、帯状板体を連続的に溶接する。このようなシーム溶接では、接合部で接合不良が発生する可能性があり、接合不良によって生産ライン内で接合部が破断し、生産ラインが停止することがあった。帯状板体の破断により生産ラインが停止してしまうと、生産ラインの稼動率が低下することに加え、生産ラインの復旧に多大な時間が掛かるとともに修理に伴う修繕コストが増加するといった影響がある。
　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。
特開昭６３－２０３２８５号公報
　ところで、電極輪で接合部を圧下しながら溶接するシーム溶接では、稼動時間や圧下量などの使用条件によっては、電極輪の表面に偏摩耗が生じることがある。電極輪の表面に偏摩耗がある場合、鋼帯の接合部以外の箇所が経路となり流れる無効電流が発生する。通常、シーム溶接では、一定の電流値で溶接が行われるため、無効電流が発生すると、接合部に流れる電流が少なくなるために、接合部が十分に接合されずに接合不良となる場合がある。しかし、特許文献１に記載の方法の場合、このような接合不良の発生を判定することができなかった。
　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。
　本発明の一態様によれば、シーム溶接により接合される帯状板体の接合部の温度を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて、上記接合部における平均温度、及び上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、上記平均温度が第１の閾値以下で、且つ上記温度差が第２の閾値以上である場合に、上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する判定部とを備えることを特徴とする帯状板体の溶接判定装置が提供される。
　本発明の一態様によれば、シーム溶接により接合される帯状板体の接合部の温度を測定する測定ステップと、上記測定ステップでの測定結果に基づいて、上記接合部における平均温度、及び上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、上記平均温度が第１の閾値以下で、且つ上記温度差が第２の閾値以上である場合に、上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する判定ステップとを備えることを特徴とする帯状板体の溶接判定方法が提供される。
　本発明の一態様によれば、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。
本発明の一実施形態に係る帯状板体の溶接判定装置を示す説明図である。 シーム溶接による鋼帯の溶接方法を示す説明図である。 シーム溶接による鋼帯の溶接方法を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る帯状板体の溶接判定方法を示すフローチャートである。 無効電流に起因して接合不良が発生した際の、接合部の温度の測定結果を示すグラフである。 無効電流の発生メカニズムを示す説明図である。 無効電流の発生メカニズムを示す説明図である。 無効電流の発生メカニズムを示す説明図である。 チリに起因して接合不良が発生した際の、接合部の温度の測定結果を示すグラフである。
　以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
　＜装置構成＞
　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。
　シーム溶接機３は、枠体３１と、一対の電極輪３２ａ，３２ｂと、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂと、２つの加圧シリンダー３４，３５と、複数の車輪３６とを備える。
　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。
　一対の電極輪３２ａ，３２ｂは、ロール状の電極であり、枠体３１のＵ字状の溝の内側に、ｚ軸方向（図１の紙面に対する上下方向であり、地面に垂直な鉛直方向）に対向して設けられる。一対の電極輪３２ａ，３２ｂは、不図示の駆動モータにそれぞれ接続され、駆動モータの駆動力を受けて、ｘ－ｚ平面においてロール形状の周方向に回転可能に構成される。また、一対の電極輪３２ａ，３２ｂは、不図示の電源装置に接続される。電極輪３２ａは、鋼帯２の位置をｚ軸の０としたときのｚ軸負方向側に配され、枠体３１に固定される。電極輪３２ｂは、ｚ軸正方向側に配され、加圧シリンダー３４を介して、枠体３１に固定される。また、電極輪３２ｂは、加圧シリンダー３４によって、ｚ軸方向に移動可能に構成される。
　一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂは、圧下ロールであり、一対の電極輪３２ａ，３２ｂのｘ軸負方向側となる枠体３１のＵ字状の溝の内側に、ｚ軸方向に対向して設けられる。一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂは、ｚ軸正方向側からみて、ｘ軸及びｙ軸（ｘ軸方向及びｙ軸方向に垂直な方向）に対して傾いて、互いに交差するように配される。また、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂは、不図示の駆動モータにそれぞれ接続され、駆動モータの駆動力を受けて、ロール形状の周方向に回転可能に構成される。スウェージングロール３３ａは、鋼帯２の位置をｚ軸の０としたときのｚ軸負方向側に配され、枠体３１に固定される。スウェージングロール３３ｂは、鋼帯２の位置をｚ軸の０としたときのｚ軸正方向側に配され、加圧シリンダー３５を介して、枠体３１に固定される。さらに、スウェージングロール３３ｂは、加圧シリンダー３５によって、ｚ軸方向に移動可能に構成される。
　複数の車輪３６は、枠体３１にｚ軸負方向側の底面に、枠体３１がｘ軸方向に移動可能なように、ｘ軸方向及びｙ軸方向に並んで設けられる。
　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。
　上記構成のシーム溶接機３によるシーム溶接では、以下の動作によって鋼帯２の溶接が行われる。
　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。
　そして、先行材２１の尾端部と後行材２２の先端部とが重ね合わさった箇所となる鋼帯２の接合部が、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによって、圧下及び溶接されることで、先行材２１と後行材２２とが接合される。一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる接合では、図３に示すように、一対の電極輪３２ａ，３２ｂの間に鋼帯２の接合部が挟持された状態で、鋼帯２の接合部を一対の電極輪３２ａ，３２ｂで加圧及び通電することで、鋼帯２の抵抗発熱により接合部を加熱し、押しつぶす。さらに、この一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる接合を、枠体３１を幅方向に走行させ、一対の電極輪３２ａ，３２ｂを回転させながら行うことで、鋼帯２のｘ軸方向の全幅にわたって、接合部の接合が連続的に行われる。なお、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる溶接は、鋼帯２の材質や板厚などによって予め設定された一定の電流値で行われる。なお、本実施形態では、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる圧下力及び溶接電流の電流値は、一般的なシーム溶接に比べて、いずれも高い条件となる。例えば、鋼帯２が、２ｍｍの板厚、０．３０ｍａｓｓ％～０．４５ｍａｓｓ％程度のＣ含有量となる中炭素鋼である場合、一般的なシーム溶接では、２０．６ｋＮ程度の圧下力、１７．５ｋＡ程度の電流値で溶接が行われるのに対して、本実施形態では、３０．０ｋＮ程度の圧下力、４０．０ｋＡ程度の電流値で溶接が行われる。
　また、シーム溶接機３によるシーム溶接では、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる溶接が行われた接合部は、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂによって圧下される。一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂによる圧下では、溶接直後の接合部が、枠体３１の走行によって一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂの位置まで移動し、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂによって圧下されることで、加圧及び圧接される。この際、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂは、互いに交差して配されるため、圧下後の接合部がほぼ平坦な状態となる。一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂによる圧下も、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる圧下と同様に、鋼帯２のｘ軸方向の全幅にわたって、連続して行われる。
　シーム溶接機３によるシーム溶接では、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによって、鋼帯２の接合部が圧下及び溶接されることで、接合部が接合し、また接合部の段差が圧下前に比べて小さくなる。そして、一対の電極輪３２ａ，３２ｂによる接合の後、一対のスウェージングロール３３ａ，３３ｂによって、鋼帯２の接合部が圧下されることで、接合部の形状が平坦化される。
　溶接判定装置１は、図１に示すように、測定部１１と、記憶部１２と、判定部１３とを備える。
　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。
　記憶部１２は、測定部１１から取得した測定結果を測定時間とともに測定データとして記憶し、測定データを判定部１３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。
　＜溶接判定方法＞
　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。
　次いで、測定部１１による温度の測定が終了した後、判定部１３は、記憶部１２に記憶された測定データに基づいて、溶接部における平均温度Ｔａｖｅ及び温度差ΔＴを算出する（Ｓ１０２）。測定データは、測定時間に応じた温度のデータであり、図５のような温度チャートとして示される。ステップＳ１０２では、平均温度Ｔａｖｅ及び温度差ΔＴの算出に先立ち、取得された測定データから判定範囲の測定データの抽出が行われる。判定範囲は、鋼帯２の板幅に対応した測定時間であり、溶接された鋼帯２の接合部を測定している時間である。具体的には、一対の電極輪３２ａ，３２ｂの通電開始から一定距離だけ溶接部が幅方向に動いたタイミングから、通電終了から一定距離だけ溶接部が幅方向に動いたタイミングまでの時間が判定範囲となる。なお、一定距離とは、一対の電極輪３２ａ，３２ｂの接触点から、測定部１１の測定点までの距離である。判定範囲の抽出が行われた後、判定部１３は、判定範囲における測定データに基づいて、接合部に相当する判定範囲における平均温度Ｔａｖｅ、及び判定範囲おける温度の最大値と最小値との差である温度差ΔＴを算出する。なお、具体的には、平均温度Ｔａｖｅは判定範囲の測定データにおける複数の温度データの平均値として算出され、温度差ΔＴは判定範囲の測定データにおける複数の温度データの最大値と最小値との差として算出される。
　ステップＳ１０２の後、判定部１３は、ステップＳ１０２で算出された平均温度Ｔａｖｅが第１の閾値以下、且つ温度差ΔＴが第２の閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。
　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。
　ステップＳ１０４による判定では、このような無効電流による接合部の温度変化を検知するものである。このため、第１の閾値は、母材が溶融して飛び散る現象であるチリなどの現象が起きていない場合における、接合部の平均温度Ｔａｖｅを検出可能な値に設定される。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。このため、図９に示すように、チリが発生した場合には温度チャートがハンチングし、チリが発生していない場合に比べ平均温度Ｔａｖｅが高くなる。つまり、第１の閾値は、チリが発生した際の温度データから、チリの発生による平均温度Ｔａｖｅの上昇が検知可能な値として設定される。さらに、チリによる平均温度Ｔａｖｅの上昇は、鋼帯２の板厚が厚くなるに従い、大きくなる傾向がある。このため、第１の閾値は、鋼帯２の板厚に応じて設定されてもよい。また、第２の閾値は、無効電流が発生した際に生じる、温度チャートにおける溶接の初期から末期にかけての温度降下を検知可能な値として、鋼帯２の材質や電流値などに応じて設定される。
　ステップＳ１０４において、平均温度Ｔａｖｅが第１の閾値以下、且つ温度差ΔＴが第２の閾値以上である場合、判定部１３は、鋼帯２の溶接部において、無効電流による接合不良が発生したと判定する（Ｓ１０６）。
　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。
　一方、ステップＳ１０４において、平均温度Ｔａｖｅが第１の閾値超、または温度差ΔＴが第２の閾値未満である場合、判定部１３は、鋼帯２の溶接部において、無効電流による接合不良が発生していないと判定する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０の場合、制御部による生産ラインの停止動作は行われず、生産ラインは継続して稼動することとなる。
　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。
　＜変形例＞
　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。
　例えば、上記実施形態では、酸洗ラインにおける鋼帯２の溶接時に適用する方法としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明は、鋼帯だけでなく他の金属などからなる帯状板体の生産ラインに適用することができる。また、帯状板体が鋼帯２の場合においても、酸洗ラインだけでなく、冷間圧延や防錆といった他の処理を施す鋼帯２のラインにおいても適用することができる。
　＜実施形態の効果＞
　（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。
　（２）本発明の一態様に係る帯状板体の溶接判定方法は、シーム溶接により接合される帯状板体の接合部の温度を測定する測定ステップ（ステップＳ１００）と、測定ステップで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を算出する算出ステップ（ステップＳ１０２）と、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ステップ（ステップＳ１０４）とを備える。
　上記（１），（２）の構成によれば、溶接末期にかけて増加する無効電流による温度差ΔＴの増大を検知するため、第２の閾値を用いて判定をする。このため、シーム溶接において、正常に溶接が行われた場合と、無効電流により接合不良となった場合とを判定することができる。また、第１の閾値を用いて平均温度Ｔａｖｅの判定を合わせて行うことで、チリなどの他の要因に起因した接合不良と区別して接合不良の発生を検知することができる。例えば、チリが発生した場合、図９に示すように、温度チャートがハンチングにより温度差ΔＴが大きく傾向となるため、温度差ΔＴのみの判定では無効電流に起因した接合不良のみを検知することが難しい。しかし、上記（１），（２）の構成のように、温度差ΔＴに加えて、平均温度Ｔａｖｅでも判定を行うことで、無効電流に起因した接合不良を、チリに起因した接合不良と区別して判定することができる。
　次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態と同様に、鋼帯２に対して、溶接により接合された接合部の無効電流による接合不良の発生有無を確認し、接合不良が発生した条件と接合部の温度との関係について調査した。また、チリが発生した場合の鋼帯２についても同様に調査を行った。
　実施例の結果、無効電流による接合不良が発生した場合、平均温度Ｔａｖｅは８００℃以下となることを確認した。また、無効電流による接合不良が発生した場合、図５に示す右肩下がりの温度チャートとなり、温度差ΔＴが大きくなることを確認した。なお、実施例では、厚い方の鋼帯２の板厚が１．５ｍｍ以下の場合、温度差ΔＴに対する第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を検知できることを確認した。溶接が正常に行われた場合、温度差ΔＴは１２５℃未満となるため、上記実施形態において、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を精度よく判定できることが確認された。また、厚い方の板厚が１．５ｍｍ超、１．８ｍｍ以下の場合、温度差ΔＴに対する第２の閾値を１５５℃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。さらに、厚い方の板厚が１．８ｍｍ超、２．１ｍｍ以下の場合、温度差ΔＴに対する第２の閾値を１６７℃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。なお、厚い方の板厚が２．１ｍｍ超の場合は、無効電流は発生しない。
　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。
　１　溶接判定装置
　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)

  1. 　シーム溶接により接合される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する判定部と
    　を備えることを特徴とする帯状板体の溶接判定装置。
  2. 　シーム溶接により接合される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する判定ステップと
    　を備えることを特徴とする帯状板体の溶接判定方法。
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