ラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置
【課題】溶接部の良否を精度よく判定すること。
【解決手段】溶接良否判定装置１２は、溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する。溶接良否判定装置１２は、溶接部の温度分布から溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する。溶接良否判定装置１２は、算出された比率と差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する。これにより、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【解決手段】溶接良否判定装置１２は、溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する。溶接良否判定装置１２は、溶接部の温度分布から溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する。溶接良否判定装置１２は、算出された比率と差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する。これにより、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続冷間処理ラインにおいては、先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって、先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とが溶接される。このような連続冷間処理ラインでは、溶接部に不良が発生した場合、溶接部分が破断し、ラインの稼働が停止してしまうことがある。このため、連続冷間処理ラインにおいては、溶接部の良否を判定し、溶接部に不良が検出された際には再溶接などの処置を施すことが望ましい。
【０００３】
このような背景から、溶接部の温度を測定することによって、溶接部の良否を判定する技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、鋼板の幅方向に直交する溶接幅方向（ラップ幅方向）に沿って温度検出器を複数個配置し、温度検出器の検出温度の最高値に基づいて溶接部の良否を判定する技術が記載されている。また、特許文献２には、溶接直後の溶接部の溶接幅方向の温度分布を測定し、測定された温度分布から溶接加熱温度に達した部分の幅をビード幅として検出し、検出されたビード幅に基づいて溶接部の良否を判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１９５１７９号公報
【特許文献２】特開平０９−２６７１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１，２記載の技術には以下に示すような問題点がある。以下、図１０，図１１を参照して、特許文献１，２記載の技術の問題点を説明する。図１０は、鋼板の幅方向位置と鋼板の溶接幅方向の最高温度との関係の一例を示す図である。図１１は、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置における鋼板の溶接幅方向の温度分布の一例を示す図である。
【０００６】
図１０によれば、溶接不良によって溶接幅方向の最高温度が低下することが顕著な傾向として確認することができる。具体的には、図１０に示す例では、溶接不良が確認された鋼板幅方向位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４において、溶接幅方向の溶接部の最高温度が低下していることが確認できる。一方、図１０に示す例では、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置Ｐ２，Ｐ５においても、溶接幅方向の溶接部の最高温度が低下していることが確認できる。しかしながら、特許文献１には、溶接幅方向の溶接部の最高温度がどのような挙動を示した場合に溶接不良が発生していると判定するかについては記載されていない。このため、特許文献１記載の技術のように、溶接幅方向の溶接部の最高温度のみに基づいて溶接部の良否を判定した場合には、溶接不良が発生していないのにも係わらず溶接不良が発生していると判定し、溶接部の良否を精度よく判定できないことがある。
【０００７】
また、図１１によれば、溶接不良が発生していない場合であっても、溶接部の温度分布幅Ｗ２が他の溶接部の温度分布幅Ｗ１より小さくなり、結果としてビード幅が小さくなる場合があることが確認できる。すなわち、溶接不良が発生していない場合であっても、ビード幅が鋼板幅方向位置に応じて変化することが確認できる。このため、特許文献２記載の技術のように、ビード幅のみに基づいて溶接部の良否を判定した場合には、特許文献１記載の技術と同様、溶接不良が発生していないのにも係わらず溶接不良が発生していると判定し、溶接部の良否を精度よく判定できないことがある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接部の良否を精度よく判定可能なラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定方法であって、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出ステップと、前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出ステップと、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定ステップと、を含む。
【００１０】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、前記溶接部が正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態のうちのいずれかの状態にあるかを判定するステップを含む。
【００１１】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、前記溶接部が不良であると判定するステップを含む。
【００１２】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、前記溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、前記溶接部が不良状態にあると判定するステップを含む。
【００１３】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、鋼板の幅方向端部を検出する幅検出ステップを含み、前記測定ステップは、幅検出ステップにおいて鋼板の幅方向端部が検出されたタイミングで前記溶接部の温度分布の測定を開始する。
【００１４】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定装置は、先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定装置であって、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出手段と、前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出手段と、前記比率算出手段によって算出された比率と前記差分値算出手段によって算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置によれば、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、鋼板幅方向に沿った溶接ラップ方向の溶接部の温度分布の一例を示す図である。
【図３】図３は、電極輪近傍位置における溶接直後の溶接部の温度変化の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、溶接が正常である場合と溶接不良が発生している場合とにおける鋼板幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化の一例を示す図である。
【図６】図６は、溶接部の温度分布のパターンを示す図である。
【図７】図７は、比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋの算出方法を説明するための図である。
【図８】図８は、良否判定マップの一例を示す図である。
【図９】図９は、鋼板幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化、および溶接幅方向位置の変化に伴う溶接温度の変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、鋼板の幅方向位置と鋼板の溶接幅方向の最高温度との関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置における鋼板の溶接幅方向の温度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成およびその動作について説明する。
【００１８】
〔ラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成を示す模式図である。本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、ラップシーム溶接機が形成した溶接部の良否を判定するものである。図１に示すように、ラップシーム溶接機は一対の電極輪１ａ，１ｂを備えている。一対の電極輪１ａ，１ｂは、長さ方向端部が重ね合わされた先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとの重ね合わせ部分（ラップ部分）を上下方向から挟み込むように押圧しつつ電力を印加すると共に、図示しない駆動装置によって先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向に移動される。これにより、一対の電極輪１ａ，１ｂは、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向に先行鋼板２ａの長さ方向端部（尾端）と後行鋼板２ｂの長さ方向端部（先端）とを溶接し、先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとを結合する。
【００２０】
本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、温度計１０、鋼板端部検出センサ１１、溶接良否判定装置１２、および表示装置１３を備えている。温度計１０は、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定するために先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとの重ね合わせ部分より十分広い幅の視野Ｒを有している。温度計１０は、溶接直後の溶接部の温度を測定するために電極輪１ｂの出側近傍に設置されている。温度計１０は、電極輪１ｂの鋼板幅方向への移動に伴い鋼板幅方向に移動する。これにより、温度計１０は、図２に示すような鋼板幅方向に沿った溶接ラップ方向の溶接部の温度分布を測定することができる。温度計１０は、本発明に係る測定手段として機能する。
【００２１】
図３は、電極輪近傍位置における溶接直後の溶接部の温度変化の一例を示す図である。図３に示すように、電極輪直下の位置である点Ａにおいては、温度は融点以上に上昇し、溶接完了後に温度は急激に低下している。このため、溶接完了後の外乱を考慮すると、温度計１０の設置位置（温度測定点）は可能な限り電極輪の出側近傍であることが望ましい。しかしながら、ラップシーム溶接機においては、温度計１０の設置スペースや測定角度制約から、温度計１０を設置できる位置は電極輪直下位置から電極輪の半径程度離れている。このため、温度計１０の設置スペースや測定角度制約を考慮して、温度計１０としては、走査型放射温度計やリニアアレイ型温度計などの小型の温度計を用いることが望ましい。
【００２２】
鋼板端部検出センサ１１は、反射型の光電スイッチなどの指向性が良好なセンサによって構成されている。鋼板端部検出センサ１１は、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部を検出し、幅方向端部が検出されたタイミングで溶接良否判定装置１２に制御信号を出力する。なお、鋼板端部検出センサ１１の代わりに、電極輪１ａ，１ｂの押付油圧の圧力を圧力計で検出することによって鋼板の幅方向端部を検出するようにしてもよい。
【００２３】
溶接良否判定装置１２は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成され、記憶部１２１と制御部１２３とを備えている。記憶部１２１は、ＲＯＭなどの不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部１２１は、温度計１０によって測定された溶接部の温度分布のデータや後述する溶接良否判定処理において用いられる良否判定マップ１２２などの溶接部の良否判定処理に用いられる各種制御データや制御プログラムを記憶している。制御部１２３は、ＣＰＵなどの演算処理装置によって構成されている。制御部１２３は、記憶部１２１に記憶されている制御プログラムに従って溶接良否判定装置１２の動作を制御する。溶接良否判定装置１２は、本発明に係る比率算出手段、差分値算出手段、および判定手段として機能する。
【００２４】
出力装置１３は、表示装置、印刷装置、音声出力装置などによって構成されている。出力装置１３は、溶接良否判定装置１２の溶接良否判定処理結果を出力するものである。
【００２５】
このような構成を有するラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、以下に示す溶接良否判定処理を実行することによって、溶接部の良否を判定する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、溶接良否判定処理を実行する際のラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの動作について説明する。
【００２６】
〔溶接良否判定処理〕
図４は、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、溶接処理が開始されたタイミングで開始となり、溶接良否判定処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ１の処理では、溶接良否判定装置１２が、鋼板端部検出センサ１１から制御信号が入力されたか否かを判別することによって、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部が検出されたか否かを判別する。溶接良否判定装置１２は、鋼板端部検出センサ１２から制御信号が入力されたタイミングで、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部が検出されたと判断し、溶接良否判定処理をステップＳ２の処理に進める。
【００２８】
鋼板幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する際、鋼板の幅方向端部の溶接が正常であり、溶接部の温度が温度計１０の測定下限温度を十分に上回っている場合には、温度分布に基づいて鋼板の端部を検出し、図５（ａ）に示すように、鋼板の幅に相当する温度データのみを記録することができる。しかしながら、鋼板の幅方向端部に溶接不良が発生した場合には、溶接部の温度が温度計１０の測定下限温度を下回り、図５（ｂ）に示すように、温度データが測定下限値（又はゼロ）となる領域Ｒ１が形成されるので、鋼板の端部を検出することができない。このため、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理では、上述のように、鋼板端部検出センサ１１を利用した鋼板の幅方向端部を検出することによって、溶接不良の有無に係わらず鋼板の端部を検出できるようにしている。
【００２９】
ステップＳ２の処理では、温度計１０が、鋼板幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定し、溶接良否判定装置１２が、温度計１０によって測定された温度分布のデータを記憶部１２１に記憶する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ３の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ３以後の処理は、ステップＳ２の処理において測定された溶接幅方向の溶接部の温度分布に基づいて溶接部の良否を判定する処理である。ここで、ステップＳ３以後の処理の概要について説明する。溶接不良が発生している際の溶接部の温度分布は、概ね図６（ａ）〜（ｆ）に示す６つのパターンＡ〜Ｆに分類される。すなわち、パターンＡは、温度分布Ｄ２が溶接幅方向で変化しないパターンであり、入熱不足、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）、ラップ不足、および電極輪表面異常などの原因によって発生する。温度分布がパターンＡである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＢは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より小さく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度より低いパターンであり、入熱不足、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）、ラップ不足、電極輪表面異常、および電極加圧過剰などの原因によって発生する。パターンＢの状態が過度である場合、溶接部は不良と判定され、パターンＢの状態が軽度である場合には、溶接部は正常と判定される。
【００３１】
パターンＣは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より大きく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度より高いパターンであり、入熱過剰や電極加圧低下などの原因によって発生する。温度分布がパターンＣである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＤは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より小さく、且つ、温度分布の最高温度位置が正常時の温度分布の最高温度位置からずれているパターンであり、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）や電極輪表面異常などの原因によって発生する。温度分布がパターンＤである場合、溶接部は不良と判定され、パターンＤの状態が軽度である場合には、溶接部は軽不良と判定される。パターンＥは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より大きく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度とほぼ同じパターンであり、ラップ過多などの原因によって発生する。温度分布がパターンＥである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＦは、温度が最高温度となる溶接幅方向の位置が正常時において温度が最高温度となる溶接幅方向の位置から大きくずれているパターンであり、通常は発生しないパターンである。温度分布がパターンＦである場合、設備異常が発生していると判定される。
【００３２】
このため、温度分布の幅や最高温度に対する単純な閾値判定では、溶接部の温度分布から溶接部の良否を精度高く判定することはできない。そこで、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理では、溶接部の状態に応じて温度分布の最高温度Ｔｍａｘと温度が温度計１０の測定下限温度となる温度分布の底辺の長さＷｘとが変動することに着目して溶接部の良否を判定する。具体的には、２つの変動因子Ｔｍａｘ，Ｗｘを集約するために、後述する比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋを算出し、比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋに基づいて溶接部の良否を判定する。以下、ステップＳ３以後の処理について詳しく説明する。
【００３３】
ステップＳ３の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ２の処理において測定された溶接部の温度分布の面積Ｓを算出し、以下に示す数式（１）を利用して算出された面積Ｓと鋼板の大きさや鋼種毎に設定された正常時における溶接部の温度分布（基本温度分布）の面積Ｓｂとの面積比率Ｓｒａｔｉｏを算出する。なお、本実施形態では、温度分布の最高温度Ｔｍａｘと温度が温度計１０の測定下限温度となる温度分布の底辺の長さＷｘとは次元が異なる物理量であるので、溶接正常時における最高温度Ｔｍａｘと長さＷｘとを１として正規化している。具体的には、溶接正常時の最高温度Ｔｍａｘが１０００℃であるとき、判定対象の最高温度Ｔｍａｘが９００℃であれば、正規化後の判定対象の最高温度Ｔｍａｘは０．９となる。温度分布の温度分布Ｄ１が放物線形状であると仮定して、溶接部の温度分布の面積Ｓは以下に示す数式（１）より算出することとした。従って、図７（ａ）に示す正常時の温度分布Ｄ１の面積Ｓｂは２／３となる。さらに、面積Ｓと面積Ｓｂとの比である面積比率Ｓｒａｔｉｏは以下に示す数式（２）で算出される。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３４】
【数１】
【数２】
【００３５】
ステップＳ４の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ２の処理において測定された溶接部の温度分布から溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、図７（ｂ）に示すように、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値をラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとして算出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ５の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ５の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに基づいて、溶接部の良否を判定する。具体的には、溶接良否判定装置１２の記憶部１２１には、予め図８に示すような面積比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋと溶接部の状態との関係を示すマトリクス状の良否判定マップ１２２が記憶されている。図８に示す良否判定マップ１２２は、面積比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋに基づいて図６に示すパターンＡ〜Ｆを分類したものである。そこで、溶接良否判定装置１２は、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに対応する良否判定マップ１２２上の位置を特定し、特定した位置における溶接部の状態に基づいて溶接部の良否を判定する。図８に示す例では、溶接部の状態は、正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態の４つの状態に分類されている。なお、溶接良否判定装置１２は、溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、溶接部が不良であると判定するとよい。また、溶接良否判定装置１２は、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、溶接部が不良であると判定するとよい。具体的には、溶接良否判定装置１２は、鋼板の幅方向をオペレータ側鋼板区分、中央鋼板区分、およびドライブ側鋼板区分の３つの区分に区分けし、溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上発生した場合、溶接部が不良であると判定するとよい。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ６の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ６の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ５の判定結果を出力装置１３に出力する。これにより、一連の溶接良否判定処理は終了する。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理によれば、溶接良否判定装置１２は、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに基づいて、溶接部の良否を判定するので、溶接部の最高温度やビード幅のみに基づいて溶接部の良否を判定する従来技術と比較して、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【００３９】
〔実施例〕
最後に、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の実施例について説明する。
【００４０】
図９（ａ）は、鋼板の幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化を示す図である。図９（ｂ）は、溶接幅方向位置の変化に伴う溶接温度の変化を示す図である。図９（ａ）に示す溶接部の最高温度では溶接不良を検出することができなかったが、面積比率Ｓｒａｔｉｏとラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとが良否判定マップのどの区分に該当するか確認することによって、図６に示すパターンＤの溶接不良が発生していることが確認できた。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ，１ｂ 電極輪
２ａ 先行鋼板
２ｂ 後行鋼板
１０ 温度計
１１ 鋼板端部検出センサ
１２ 溶接良否判定装置
１３ 出力装置
１２１ 記憶部
１２２ 良否判定マップ
１２３ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続冷間処理ラインにおいては、先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって、先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とが溶接される。このような連続冷間処理ラインでは、溶接部に不良が発生した場合、溶接部分が破断し、ラインの稼働が停止してしまうことがある。このため、連続冷間処理ラインにおいては、溶接部の良否を判定し、溶接部に不良が検出された際には再溶接などの処置を施すことが望ましい。
【０００３】
このような背景から、溶接部の温度を測定することによって、溶接部の良否を判定する技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、鋼板の幅方向に直交する溶接幅方向（ラップ幅方向）に沿って温度検出器を複数個配置し、温度検出器の検出温度の最高値に基づいて溶接部の良否を判定する技術が記載されている。また、特許文献２には、溶接直後の溶接部の溶接幅方向の温度分布を測定し、測定された温度分布から溶接加熱温度に達した部分の幅をビード幅として検出し、検出されたビード幅に基づいて溶接部の良否を判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１９５１７９号公報
【特許文献２】特開平０９−２６７１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１，２記載の技術には以下に示すような問題点がある。以下、図１０，図１１を参照して、特許文献１，２記載の技術の問題点を説明する。図１０は、鋼板の幅方向位置と鋼板の溶接幅方向の最高温度との関係の一例を示す図である。図１１は、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置における鋼板の溶接幅方向の温度分布の一例を示す図である。
【０００６】
図１０によれば、溶接不良によって溶接幅方向の最高温度が低下することが顕著な傾向として確認することができる。具体的には、図１０に示す例では、溶接不良が確認された鋼板幅方向位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４において、溶接幅方向の溶接部の最高温度が低下していることが確認できる。一方、図１０に示す例では、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置Ｐ２，Ｐ５においても、溶接幅方向の溶接部の最高温度が低下していることが確認できる。しかしながら、特許文献１には、溶接幅方向の溶接部の最高温度がどのような挙動を示した場合に溶接不良が発生していると判定するかについては記載されていない。このため、特許文献１記載の技術のように、溶接幅方向の溶接部の最高温度のみに基づいて溶接部の良否を判定した場合には、溶接不良が発生していないのにも係わらず溶接不良が発生していると判定し、溶接部の良否を精度よく判定できないことがある。
【０００７】
また、図１１によれば、溶接不良が発生していない場合であっても、溶接部の温度分布幅Ｗ２が他の溶接部の温度分布幅Ｗ１より小さくなり、結果としてビード幅が小さくなる場合があることが確認できる。すなわち、溶接不良が発生していない場合であっても、ビード幅が鋼板幅方向位置に応じて変化することが確認できる。このため、特許文献２記載の技術のように、ビード幅のみに基づいて溶接部の良否を判定した場合には、特許文献１記載の技術と同様、溶接不良が発生していないのにも係わらず溶接不良が発生していると判定し、溶接部の良否を精度よく判定できないことがある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接部の良否を精度よく判定可能なラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定方法であって、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出ステップと、前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出ステップと、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定ステップと、を含む。
【００１０】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、前記溶接部が正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態のうちのいずれかの状態にあるかを判定するステップを含む。
【００１１】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、前記溶接部が不良であると判定するステップを含む。
【００１２】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、前記判定ステップは、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、前記溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、前記溶接部が不良状態にあると判定するステップを含む。
【００１３】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法は、上記発明において、鋼板の幅方向端部を検出する幅検出ステップを含み、前記測定ステップは、幅検出ステップにおいて鋼板の幅方向端部が検出されたタイミングで前記溶接部の温度分布の測定を開始する。
【００１４】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定装置は、先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定装置であって、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出手段と、前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出手段と、前記比率算出手段によって算出された比率と前記差分値算出手段によって算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るラップシーム溶接部の溶接良否判定方法および溶接良否判定装置によれば、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、鋼板幅方向に沿った溶接ラップ方向の溶接部の温度分布の一例を示す図である。
【図３】図３は、電極輪近傍位置における溶接直後の溶接部の温度変化の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、溶接が正常である場合と溶接不良が発生している場合とにおける鋼板幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化の一例を示す図である。
【図６】図６は、溶接部の温度分布のパターンを示す図である。
【図７】図７は、比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋの算出方法を説明するための図である。
【図８】図８は、良否判定マップの一例を示す図である。
【図９】図９は、鋼板幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化、および溶接幅方向位置の変化に伴う溶接温度の変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、鋼板の幅方向位置と鋼板の溶接幅方向の最高温度との関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、溶接不良が発生していない鋼板幅方向位置における鋼板の溶接幅方向の温度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成およびその動作について説明する。
【００１８】
〔ラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの構成を示す模式図である。本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、ラップシーム溶接機が形成した溶接部の良否を判定するものである。図１に示すように、ラップシーム溶接機は一対の電極輪１ａ，１ｂを備えている。一対の電極輪１ａ，１ｂは、長さ方向端部が重ね合わされた先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとの重ね合わせ部分（ラップ部分）を上下方向から挟み込むように押圧しつつ電力を印加すると共に、図示しない駆動装置によって先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向に移動される。これにより、一対の電極輪１ａ，１ｂは、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向に先行鋼板２ａの長さ方向端部（尾端）と後行鋼板２ｂの長さ方向端部（先端）とを溶接し、先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとを結合する。
【００２０】
本発明の一実施形態であるラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、温度計１０、鋼板端部検出センサ１１、溶接良否判定装置１２、および表示装置１３を備えている。温度計１０は、鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定するために先行鋼板２ａと後行鋼板２ｂとの重ね合わせ部分より十分広い幅の視野Ｒを有している。温度計１０は、溶接直後の溶接部の温度を測定するために電極輪１ｂの出側近傍に設置されている。温度計１０は、電極輪１ｂの鋼板幅方向への移動に伴い鋼板幅方向に移動する。これにより、温度計１０は、図２に示すような鋼板幅方向に沿った溶接ラップ方向の溶接部の温度分布を測定することができる。温度計１０は、本発明に係る測定手段として機能する。
【００２１】
図３は、電極輪近傍位置における溶接直後の溶接部の温度変化の一例を示す図である。図３に示すように、電極輪直下の位置である点Ａにおいては、温度は融点以上に上昇し、溶接完了後に温度は急激に低下している。このため、溶接完了後の外乱を考慮すると、温度計１０の設置位置（温度測定点）は可能な限り電極輪の出側近傍であることが望ましい。しかしながら、ラップシーム溶接機においては、温度計１０の設置スペースや測定角度制約から、温度計１０を設置できる位置は電極輪直下位置から電極輪の半径程度離れている。このため、温度計１０の設置スペースや測定角度制約を考慮して、温度計１０としては、走査型放射温度計やリニアアレイ型温度計などの小型の温度計を用いることが望ましい。
【００２２】
鋼板端部検出センサ１１は、反射型の光電スイッチなどの指向性が良好なセンサによって構成されている。鋼板端部検出センサ１１は、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部を検出し、幅方向端部が検出されたタイミングで溶接良否判定装置１２に制御信号を出力する。なお、鋼板端部検出センサ１１の代わりに、電極輪１ａ，１ｂの押付油圧の圧力を圧力計で検出することによって鋼板の幅方向端部を検出するようにしてもよい。
【００２３】
溶接良否判定装置１２は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成され、記憶部１２１と制御部１２３とを備えている。記憶部１２１は、ＲＯＭなどの不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部１２１は、温度計１０によって測定された溶接部の温度分布のデータや後述する溶接良否判定処理において用いられる良否判定マップ１２２などの溶接部の良否判定処理に用いられる各種制御データや制御プログラムを記憶している。制御部１２３は、ＣＰＵなどの演算処理装置によって構成されている。制御部１２３は、記憶部１２１に記憶されている制御プログラムに従って溶接良否判定装置１２の動作を制御する。溶接良否判定装置１２は、本発明に係る比率算出手段、差分値算出手段、および判定手段として機能する。
【００２４】
出力装置１３は、表示装置、印刷装置、音声出力装置などによって構成されている。出力装置１３は、溶接良否判定装置１２の溶接良否判定処理結果を出力するものである。
【００２５】
このような構成を有するラップシーム溶接部の溶接良否判定システムは、以下に示す溶接良否判定処理を実行することによって、溶接部の良否を判定する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、溶接良否判定処理を実行する際のラップシーム溶接部の溶接良否判定システムの動作について説明する。
【００２６】
〔溶接良否判定処理〕
図４は、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、溶接処理が開始されたタイミングで開始となり、溶接良否判定処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ１の処理では、溶接良否判定装置１２が、鋼板端部検出センサ１１から制御信号が入力されたか否かを判別することによって、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部が検出されたか否かを判別する。溶接良否判定装置１２は、鋼板端部検出センサ１２から制御信号が入力されたタイミングで、先行鋼板２ａおよび後行鋼板２ｂの幅方向端部が検出されたと判断し、溶接良否判定処理をステップＳ２の処理に進める。
【００２８】
鋼板幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する際、鋼板の幅方向端部の溶接が正常であり、溶接部の温度が温度計１０の測定下限温度を十分に上回っている場合には、温度分布に基づいて鋼板の端部を検出し、図５（ａ）に示すように、鋼板の幅に相当する温度データのみを記録することができる。しかしながら、鋼板の幅方向端部に溶接不良が発生した場合には、溶接部の温度が温度計１０の測定下限温度を下回り、図５（ｂ）に示すように、温度データが測定下限値（又はゼロ）となる領域Ｒ１が形成されるので、鋼板の端部を検出することができない。このため、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理では、上述のように、鋼板端部検出センサ１１を利用した鋼板の幅方向端部を検出することによって、溶接不良の有無に係わらず鋼板の端部を検出できるようにしている。
【００２９】
ステップＳ２の処理では、温度計１０が、鋼板幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定し、溶接良否判定装置１２が、温度計１０によって測定された温度分布のデータを記憶部１２１に記憶する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ３の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ３以後の処理は、ステップＳ２の処理において測定された溶接幅方向の溶接部の温度分布に基づいて溶接部の良否を判定する処理である。ここで、ステップＳ３以後の処理の概要について説明する。溶接不良が発生している際の溶接部の温度分布は、概ね図６（ａ）〜（ｆ）に示す６つのパターンＡ〜Ｆに分類される。すなわち、パターンＡは、温度分布Ｄ２が溶接幅方向で変化しないパターンであり、入熱不足、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）、ラップ不足、および電極輪表面異常などの原因によって発生する。温度分布がパターンＡである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＢは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より小さく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度より低いパターンであり、入熱不足、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）、ラップ不足、電極輪表面異常、および電極加圧過剰などの原因によって発生する。パターンＢの状態が過度である場合、溶接部は不良と判定され、パターンＢの状態が軽度である場合には、溶接部は正常と判定される。
【００３１】
パターンＣは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より大きく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度より高いパターンであり、入熱過剰や電極加圧低下などの原因によって発生する。温度分布がパターンＣである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＤは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より小さく、且つ、温度分布の最高温度位置が正常時の温度分布の最高温度位置からずれているパターンであり、入熱過剰によるナゲット割れ（開孔）や電極輪表面異常などの原因によって発生する。温度分布がパターンＤである場合、溶接部は不良と判定され、パターンＤの状態が軽度である場合には、溶接部は軽不良と判定される。パターンＥは、温度分布Ｄ２の幅が正常時の温度分布Ｄ１の幅より大きく、且つ、温度分布の最高温度が正常時の温度分布の最高温度とほぼ同じパターンであり、ラップ過多などの原因によって発生する。温度分布がパターンＥである場合、溶接部は不良と判定される。パターンＦは、温度が最高温度となる溶接幅方向の位置が正常時において温度が最高温度となる溶接幅方向の位置から大きくずれているパターンであり、通常は発生しないパターンである。温度分布がパターンＦである場合、設備異常が発生していると判定される。
【００３２】
このため、温度分布の幅や最高温度に対する単純な閾値判定では、溶接部の温度分布から溶接部の良否を精度高く判定することはできない。そこで、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理では、溶接部の状態に応じて温度分布の最高温度Ｔｍａｘと温度が温度計１０の測定下限温度となる温度分布の底辺の長さＷｘとが変動することに着目して溶接部の良否を判定する。具体的には、２つの変動因子Ｔｍａｘ，Ｗｘを集約するために、後述する比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋを算出し、比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋに基づいて溶接部の良否を判定する。以下、ステップＳ３以後の処理について詳しく説明する。
【００３３】
ステップＳ３の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ２の処理において測定された溶接部の温度分布の面積Ｓを算出し、以下に示す数式（１）を利用して算出された面積Ｓと鋼板の大きさや鋼種毎に設定された正常時における溶接部の温度分布（基本温度分布）の面積Ｓｂとの面積比率Ｓｒａｔｉｏを算出する。なお、本実施形態では、温度分布の最高温度Ｔｍａｘと温度が温度計１０の測定下限温度となる温度分布の底辺の長さＷｘとは次元が異なる物理量であるので、溶接正常時における最高温度Ｔｍａｘと長さＷｘとを１として正規化している。具体的には、溶接正常時の最高温度Ｔｍａｘが１０００℃であるとき、判定対象の最高温度Ｔｍａｘが９００℃であれば、正規化後の判定対象の最高温度Ｔｍａｘは０．９となる。温度分布の温度分布Ｄ１が放物線形状であると仮定して、溶接部の温度分布の面積Ｓは以下に示す数式（１）より算出することとした。従って、図７（ａ）に示す正常時の温度分布Ｄ１の面積Ｓｂは２／３となる。さらに、面積Ｓと面積Ｓｂとの比である面積比率Ｓｒａｔｉｏは以下に示す数式（２）で算出される。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３４】
【数１】
【数２】
【００３５】
ステップＳ４の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ２の処理において測定された溶接部の温度分布から溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、図７（ｂ）に示すように、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値をラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとして算出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ５の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ５の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに基づいて、溶接部の良否を判定する。具体的には、溶接良否判定装置１２の記憶部１２１には、予め図８に示すような面積比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋと溶接部の状態との関係を示すマトリクス状の良否判定マップ１２２が記憶されている。図８に示す良否判定マップ１２２は、面積比率Ｓｒａｔｉｏおよびラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋに基づいて図６に示すパターンＡ〜Ｆを分類したものである。そこで、溶接良否判定装置１２は、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに対応する良否判定マップ１２２上の位置を特定し、特定した位置における溶接部の状態に基づいて溶接部の良否を判定する。図８に示す例では、溶接部の状態は、正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態の４つの状態に分類されている。なお、溶接良否判定装置１２は、溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、溶接部が不良であると判定するとよい。また、溶接良否判定装置１２は、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、溶接部が不良であると判定するとよい。具体的には、溶接良否判定装置１２は、鋼板の幅方向をオペレータ側鋼板区分、中央鋼板区分、およびドライブ側鋼板区分の３つの区分に区分けし、溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上発生した場合、溶接部が不良であると判定するとよい。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、溶接良否判定処理はステップＳ６の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ６の処理では、溶接良否判定装置１２が、ステップＳ５の判定結果を出力装置１３に出力する。これにより、一連の溶接良否判定処理は終了する。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理によれば、溶接良否判定装置１２は、ステップＳ３の処理において算出された面積比率ＳｒａｔｉｏとステップＳ４の処理において算出されたラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとに基づいて、溶接部の良否を判定するので、溶接部の最高温度やビード幅のみに基づいて溶接部の良否を判定する従来技術と比較して、溶接部の良否を精度よく判定することができる。
【００３９】
〔実施例〕
最後に、本発明の一実施形態である溶接良否判定処理の実施例について説明する。
【００４０】
図９（ａ）は、鋼板の幅方向位置の変化に伴う溶接部の最高温度の変化を示す図である。図９（ｂ）は、溶接幅方向位置の変化に伴う溶接温度の変化を示す図である。図９（ａ）に示す溶接部の最高温度では溶接不良を検出することができなかったが、面積比率Ｓｒａｔｉｏとラップ幅方向位置Ｘｐｅａｋとが良否判定マップのどの区分に該当するか確認することによって、図６に示すパターンＤの溶接不良が発生していることが確認できた。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ，１ｂ 電極輪
２ａ 先行鋼板
２ｂ 後行鋼板
１０ 温度計
１１ 鋼板端部検出センサ
１２ 溶接良否判定装置
１３ 出力装置
１２１ 記憶部
１２２ 良否判定マップ
１２３ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定方法であって、
鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とするラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項２】
前記判定ステップは、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、前記溶接部が正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態のうちのいずれかの状態にあるかを判定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項３】
前記判定ステップは、前記溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、前記溶接部が不良であると判定するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項４】
前記判定ステップは、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、前記溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、前記溶接部が不良状態にあると判定するステップを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項５】
鋼板の幅方向端部を検出する幅検出ステップを含み、前記測定ステップは、幅検出ステップにおいて鋼板の幅方向端部が検出されたタイミングで前記溶接部の温度分布の測定を開始することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項６】
先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定装置であって、
鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出手段と、
前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出手段と、
前記比率算出手段によって算出された比率と前記差分値算出手段によって算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするラップシーム溶接部の溶接良否判定装置。
【請求項１】
先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定方法であって、
鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とするラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項２】
前記判定ステップは、前記比率算出ステップにおいて算出された比率と前記差分値算出ステップにおいて算出された差分値とに基づいて、前記溶接部が正常状態、不良状態、軽不良状態、および異常状態のうちのいずれかの状態にあるかを判定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項３】
前記判定ステップは、前記溶接部が不良状態にあると判定された回数が鋼板の幅方向に沿って１回以上発生した場合、前記溶接部が不良であると判定するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項４】
前記判定ステップは、鋼板の幅方向を複数の区分に区分けし、前記溶接部が軽不良状態にあると判定された累積回数が区分毎に設定された所定回数以上になった場合、前記溶接部が不良状態にあると判定するステップを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項５】
鋼板の幅方向端部を検出する幅検出ステップを含み、前記測定ステップは、幅検出ステップにおいて鋼板の幅方向端部が検出されたタイミングで前記溶接部の温度分布の測定を開始することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載のラップシーム溶接部の溶接良否判定方法。
【請求項６】
先行鋼板の長さ方向端部と後行鋼板の長さ方向端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分の上下に電極輪を押圧させた状態で通電することによって形成された、溶接部の良否を判定するラップシーム溶接部の溶接良否判定装置であって、
鋼板の幅方向に沿って溶接幅方向の溶接部の温度分布を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布の面積を算出し、算出された面積と正常時における溶接部の温度分布の面積との比率を算出する比率算出手段と、
前記測定手段によって測定された溶接部の温度分布から該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置を算出し、算出された溶接幅方向位置と正常時における溶接部の温度分布から算出された該溶接部の温度が最高となる溶接幅方向位置との差分値を算出する差分値算出手段と、
前記比率算出手段によって算出された比率と前記差分値算出手段によって算出された差分値とに基づいて、溶接部の良否を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするラップシーム溶接部の溶接良否判定装置。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２２５９７（Ｐ２０１３−２２５９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７０３３（Ｐ２０１１−１５７０３３）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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