(57)【要約】【課題】本発明は、複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行い、該電極輪を支承する台座に係設してなる温度計でシーム溶接後のシーム温度を測定して溶接シームの良否を判定するシーム溶接の良否判定方法および装置に関する。【解決手段】前記電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定したシーム温度を補正し、その補正したシーム温度測定値に基づいてシーム溶接の良否を判定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行い、該電極輪を支承する台座に係設してなる温度計でシーム溶接後のシーム温度を測定して溶接シームの良否を判定するシーム溶接の良否判定方法であって、
前記電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定したシーム温度を補正し、その補正したシーム温度測定値に基づいてシーム溶接の良否を判定することを特徴とするシーム溶接の良否判定方法。
【請求項２】
複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行い、該電極輪を支承する台座に係設してなる温度計でシーム溶接後のシーム温度を測定して溶接シームの良否を判定する機能を具備してなるシーム溶接の良否判定装置であって、
前記電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定したシーム温度を補正する補正手段を有し、
その補正したシーム温度測定値に基づいてシーム溶接の良否を判定することを特徴とするシーム溶接の良否判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行うシーム溶接機によるシーム溶接の良否判定技術に関する。
なお、以下では、金属帯等の金属板の端部同士を重ね合せ、移動する上下一対の電極輪で加圧しながら通電することにより溶接を行うマッシュシームウェルダを例示し、該マッシュシームウェルダでの溶接シームの良否判定、すなわち、溶接部の溶接状態の良否判定について説明するが、本発明はこれに限定されず、電極輪を用いたシーム溶接機に広く適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
マッシュシームウェルダ等のシーム溶接機で溶接した溶接シームの良否判定は、電極輪通過後の溶接部である溶接シーム部の温度を、非接触の放射温度計等の温度測定手段である温度計で測定し、該温度計で測定したシーム温度測定値に基づいて行う。具体的には、測定した温度を、予め求めておいた良好な溶接状態での温度と比較することで容易に良否を判定することができる。
【０００３】
図１に基づき、本発明を適用するマッシュシームウェルダの全体構成について説明する。
マッシュシームウェルダは、重ね合わせた金属板１を上下一対の電極輪２で加圧しながら移動して溶接する設備であり、電極輪２は、門型のフレーム５内に油圧シリンダ等の押圧手段４を介して対向配置されている。なお、金属板重ね合せ部１のシーム部は、溶接時に電極輪２で加圧されるが、さらにプラニシュ６で溶接したシーム部を押しつぶして平坦にすることが行われる。
【０００４】
ここで、電極輪２で溶接した溶接シーム部の温度測定のため、放射温度計等の温度計１０が電極輪２を支承する台座に係設されている。温度計１０の検出信号はアンプ１１で処理され入熱監視装置１２に入力される。一方、入熱監視装置１２にはプロセスコンピュータ１３から溶接条件等が入力されており、溶接良否判定の基準となる溶接温度上下限値も取り込まれる。そして、入熱監視装置１２で溶接温度の良否判定を行い、記録・警報装置１４に所要の判定出力がされる。記録・警報装置１４には、溶接温度や溶接良否判定結果以外にも、キャリッジ速度、溶接電流、電極加圧力、２次電圧、金属板重ね代等の関連する情報も出力されており、常時オペレータによるモニターおよび監視が行われている。
【０００５】
ところで、従来から、溶接温度のみならず電極間電圧を用いて良否判定を行う特許文献１に開示の方法および装置や、測定した電極輪間隔と溶接温度の双方が予め定めた範囲内にあれば溶接品質が良好であるとする特許文献２に開示の方法および装置が知られている。他にも、特許文献３に開示の溶接部の良否判定装置等もすでによく知られている。
【０００６】
また、特許文献４には、溶接シーム部を測定する放射温度計の温度測定視野位置を確認する視野位置確認治具を具備し、視野位置の調整を容易に行えるようにする技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２５３８６６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１０３０５１  号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５１５８０  号公報
【特許文献４】
特開平１０−１９７４６６  号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
マッシュシームウェルダ等のシーム溶接機において、放射温度計を用いて行う溶接良否判定では、溶接部そのものが電極輪に挟まれており、温度を直接検出することができず、電極輪通過後の溶接シーム部の温度を検出して良否判定が行われる。
【０００９】
ところで、この溶接シーム部の温度を検出する放射温度計等の温度計は、その設置時の取り回しの問題等から、電極輪を支承する台座に係設されることがある。
その場合、電極輪が磨耗して径が変化すると、図２に示すように、温度計１０で測定する溶接シーム部の位置が変化することになる。例えば、図２に示すように、交換直後の電極輪２ａが磨耗して電極輪２に示す径となると、台座３の高さ位置が変化し、台座３に係設した温度計１０の高さ位置も変化する。そのため、温度計１０で測定する溶接シーム部の位置も１０ａ  に示すように変化する。
【００１０】
一方、溶接後に温度を検出するまでの距離や時間が変化すると、その間に溶接部から放出される熱量が異なり、溶接部では同じ温度であっても検出時の温度に差が生じることから、誤差が生じる。そのため、良好な判定を行うには、溶接部から検出位置までの距離が一定であることを前提とするが、実際には、電極輪の磨耗で径が変化することで、溶接部と測定部の距離が変化してしまう。この場合において、電極輪が磨耗して、その径がある許容範囲を超えると、検出温度のずれのため測定できなくなり、検出位置の調整や電極輪の交換等の作業が必要となり、オペレータの作業負荷を大きくしていた。
【００１１】
本発明は、前述のような溶接良否判定における問題を解決し、溶接良否判定を高精度に行うことを可能とするシーム溶接機の溶接判定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、磨耗により変化する電極輪径に応じてシーム溶接後のシーム温度すなわちシーム溶接部温度を測定する温度計の測定値を補正することで、電極輪の磨耗の有無にかかわらず、誤差のないシーム温度測定が可能となり、シーム溶接の良否判定を高精度に行うことができることから、溶接品質を大幅に向上できることに想到し、本発明に至ったのである。
【００１３】
すなわち、本発明は、複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行い、該電極輪を支承する台座に係設してなる温度計でシーム溶接後のシーム温度を測定して溶接シームの良否を判定するシーム溶接の良否判定方法であって、前記電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定したシーム温度を補正し、その補正したシーム温度測定値に基づいてシーム溶接の良否を判定することを特徴とするシーム溶接の良否判定方法によって上記課題を解決した。
【００１４】
また、本発明は、複数の金属板を一対の電極輪で挟持し、移動しつつシーム溶接を行い、該電極輪を支承する台座に係設してなる温度計でシーム溶接後のシーム温度を測定して溶接シームの良否を判定する機能を具備してなるシーム溶接の良否判定装置であって、前記電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定したシーム温度を補正する補正手段を有し、その補正したシーム温度測定値に基づいてシーム溶接の良否を判定することを特徴とするシーム溶接の良否判定装置によって上記課題を解決した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、電極輪を用いたシーム溶接のシミュレーションを行い、溶接後のシーム方向のシーム温度分布を解析した。図３に、その結果の一例を示す。図３の横軸は電極輪接触部からの相対距離を示しており、実機のマッシュシームウェルダにおいては、電極輪からほぼ５０ｍｍの位置の温度測定を行っているが、この位置（すなわち、図３  に示す「温度測定点」の位置）では、溶接直後と比較して約２００  ℃の温度低下が認められる。
【００１６】
ところが、電極輪が磨耗して径が小さくなると、前述のように「温度測定点」の位置が変化して温度検出までの距離、すなわち、測定までの時間が長くなることで放散熱量が増大し、結果として検出温度が低くなってしまう。
例えば、同一の溶接条件の場合であっても、電極輪が新品での使用開始状態から使用可能下限径に至るまで磨耗することで、放射温度計での温度検出位置は３０ｍｍ以上変化することを確認した。
【００１７】
本発明においては、この電極輪径が変化した場合の各溶接条件における検出温度を予め定めた補正値で補正するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、磨耗して電極輪径が小さくなることで溶接部と温度検出部の距離が大きくなり、温度検出までに放散される熱量が増大して検出する温度が低下する場合において、電極輪径と溶接条件から求められる補正値に基づいて検出温度を補正するようにしたことで、常に同じ条件で温度検出しているのと同様となり、電極輪径によらず正確な溶接判定ができるようになるのである。
【００１８】
すなわち、図１に示すように、本発明のシーム溶接の良否判定装置では、電極輪の磨耗に伴う外径変化に応じて前記温度計で測定した溶接部温度すなわちシーム温度を補正する補正手段２１を具備するようにし、その補正手段による補正値を補正値設定手段２２で設定できるようにした。
ここで、最も簡便には、オペレータが、溶接条件と測定した電極輪の磨耗量に応じて補正値設定手段２２で補正値の設定を行うようにすればよい。この場合、磨耗量が所定の規定値を超えた段階でオペレータが手動で補正量を切り換える。
【００１９】
また、電極輪の径を自動測定し、その測定値から磨耗量を算出して、補正値設定手段２２を自動切り換えするようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例として、マッシュシームウェルダにおいて、電極輪の磨耗が所定の値を超えたときに、溶接する金属板の板厚と溶接良否判定の上下限温度に応じた補正を行うようにした具体例について説明する。
本発明を適用したマッシュシームウェルダの電極輪の径は、未使用で２００ｍｍ  φであり、使用下限限界値が１８０ｍｍ  φである。ここで、本発明では、電極輪の径が１９０ｍｍ  φ以下となった時点で切り換えを行い、表１に示す磨耗補正値を測定温度に上乗せするようにした。なお、この切り換えポイントは、必要に応じて適宜決めればよい。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
以上の補正を実施した結果、図４に示すように、新品電極のときの板厚に応じた検出温度（◇で示す。）が、磨耗電極補正前には□印で示すように大きく低下したが、本発明の適用によって△印で示すように、ほぼ新品電極と同等の温度に補正することができた。その結果、溶接の良否判定の高精度化を実現した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、電極輪径によらず常に同じ条件で溶接判定が行えるようになり、溶接良否判定レベルが向上し、本発明を導入して溶接を行うようにした連続ラインにおいて、溶接起因となるライン内の金属帯の破断を皆無とできた。
また、電極輪が磨耗して径が小さくなっても、測温位置の調整が不要となり、その調整頻度が減少し、作業員の負荷を軽減することができた。さらに、磨耗した電極輪の使用限度を広げることができ、電極輪交換頻度の低下を達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するマッシュシームウェルダの全体構成図である。
【図２】マッシュシームウェルダの電極輪磨耗による問題点の説明図である。
【図３】マッシュシームウェルダの電極輪での溶接における溶接シームの温度分布のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
【図４】マッシュシームウェルダの電極輪磨耗による溶接シームの検出温度への影響とその補正について、板厚を横軸に示すグラフである。
【符号の説明】
１        金属板（金属板のシーム部）
２、２ａ        電極輪
３        台座
４        押圧手段（油圧シリンダ）
５        フレーム
６        プラニシュ
１０        温度計（放射温度計）
１０ａ    温度計で測定する位置の変化分
１１    センサアンプ
１２    入熱監視装置
１３    プロセスコンピュータ（Ｐ／Ｃ）
１４    記録・警報装置
２１    温度補正手段
２２    補正値設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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