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技術分野

２つの板材の互いに重ねられた領域を抵抗溶接により接合する装置および方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

板材が段差状に重なった状態で溶接されてなる溶接接続部は、板厚にもよるが、多くの場合、溶接後にも段差形状を維持している。本開示の発明者の調査によれば、電極輪の通過直後に溶接接続部に庇（ひさし）状の段差形状が表れる場合は、圧下ロールを通過した溶接接続部に折れ込み疵が発生する。折れ込み疵を有した状態の板材が圧延工程に供給されるとすれば、圧延により、板厚に対して折れ込み疵の寸法比率が増加する。そのため、特に連続圧延ラインにおいては、折れ込み疵に起因する溶接接続部の破断を未然に防ぐことの必要性が高い。 しかしながら、庇の形状等、溶接接続部に表れる好ましくない形状は、必ずしも温度計測値によっては検出することができない。つまり、溶接接続部の温度計測値が適切な範囲内にあるとしても、溶接接続部の溶接状態が適切でない場合があり得る。 また、温度計測値は、電極輪の表面状態等に起因してばらつきが大きいので、チリが発生している場合と発生していない場合とを判別できない可能性がある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本開示の溶接装置は、第１板材と第２板材との重ねられた領域を抵抗溶接により接合し、第１板材および第２板材の通板方向に対して交差する溶接方向に沿って溶接領域を形成する溶接部と、溶接領域を圧下する圧下部と、圧下部により圧下される前または後の少なくとも一方における溶接領域の表面形状を取得する形状取得部と、溶接方向に往復移動可能に構成され、溶接部および圧下部を溶接方向に並んだ状態に支持する移動体と、を・・・　続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本開示の溶接装置および溶接方法によれば、溶接領域に含まれる段差の表面形状や、溶融金属が表出した表面形状が取得されるので、そうした表面形状を例えば表示装置の画面上で確認したり、表面形状のデータを演算して表面形状の良否を自動判定したりすることによって、折れ込み疵に繋がる異常形状やチリの発生を含め、溶接不良を適切に把握することが可能となる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 （ａ）は、本開示の溶接装置を模式的に示す側面図である。（ｂ）は、（ａ）のIb－Ib線矢視による一部断面図である。
【図2】 （ａ）および（ｂ）は、溶接装置に備わる複数の処理部の一形態を例示する図である。
【図3】 （ａ）は、軸線方向が交差した状態で板材の上側および下側に配置される圧下ロールを示す模式図である。（ｂ）は、溶接領域に対する圧延方向を示す模式図である。
【図4】 （ａ）は、溶接領域の横断面の拡大図である。（ｂ）および（ｃ）は、段差を含む溶接領域の断面形状を示す模式図である。
【図5】 （ａ）および（ｂ）は、段差を含む溶接領域の断面形状を示す模式図である。
【図6】 （ａ）は、溶接直後でかつ圧下部による圧下前における溶接領域の断面形状を示す図である。（ｂ）は、圧下部による圧下後の溶接領域の断面形状を示す図である。（ｃ）は、圧延装置による圧延後の溶接領域の断面形状を示す図である。
【図7】 溶接状態の良否判定に関する機能ブロック図である。
【図8】 図１（ａ）と同じ向きから、溶接部、圧下部、およびレーザ情報取得部を示す側面図である。
【図9】 （ａ）は、溶接方向から、圧下部およびレーザ情報取得部を示す図である。（ｂ）は、レーザ情報取得部から出射されるレーザの光軸と、そのレーザにより照射される溶接領域とを示す模式図である。
【図10】 図８のX矢印の向きから、レーザ情報取得部を示す図である。
【図11】 溶接状態の良否判定に係る処理ステップを示す図である。
【図12】 （ａ）および（ｂ）は、溶接良否判定結果の表示例を示す模式図である。
【図13】 （ａ）は、圧下前の溶接領域の良否判定を説明するためのグラフである。（ｂ）は、圧下前の段差角度と、圧下後の折れ込み疵の有無との関係を示す表を示している。
【図14】 （ａ）～（ｃ）は、圧下前溶接領域の板厚毎の良否判定を説明するためのグラフである。
【図15】 （ａ）および（ｂ）は、段差角度が閾値よりも大きい場合の圧下前および圧下後における溶接領域を示す断面図である。
【図16】 （ａ）および（ｂ）は、段差角度が閾値よりも小さい場合の圧下前および圧下後における溶接領域を示す断面図である。
【図17】 （ａ）～（ｃ）は、普通鋼の板厚毎に、溶接領域の計測温度とエリクセン値母材比との関係を示すグラフである。
【図18】 （ａ）～（ｃ）は、高張力鋼の板厚毎に、溶接領域の計測温度とエリクセン値母材比との関係を示すグラフである。
【図19】 圧下前の段差角度と圧下後の段差角度との相関関係を示すグラフである。
【図20】 圧延工程前の段差角度と圧延工程後の疵の状態との対応を示す図である。
【図21】 （ａ）は、溶接領域の平面図である。（ｂ）および（ｃ）は、溶接長に亘り得られた高さの計測値を示すグラフである。
【図22】 （ａ）および（ｂ）は、高さの計測値間の変化量を示すグラフである。
【図23】 溶接領域の平面図である。
【図24】 溶接領域よりも上側と下側との両方にレーザ情報取得部が設置される例を示す図である。

代表図 図1本件の代表的な図

１ 溶接装置 ２ 鋼板（板材） １０ 溶接部 １１，１２ 電極輪 １３，３３ 昇降機構 ２０ 溶接領域 ２０Ｌ 照射範囲 ２１ 先行鋼板 ２１Ａ 端面 ２２ 後行鋼板 ２２Ａ 端面 ３０ 圧下部 ３１，３２ 圧下ロール ４０ 移動体 ４１ フレーム ４２ 車輪 ４３ ベース ４４ 走行路 ４５ 駆動装置 ４６ 電流印加装置 ５０ 制御部 ６１ 被膜除去部 ６２ 切断部 ６３ 冷却部 ６４ 加熱部 ７０ 形状取得部 ７１ レーザ情報取得部 ７２ 段差形状データ取得部 ７３ 高さ計測値取得部 ７４ 角度取得部 ７５ 段差高さ取得部 ７６ 圧下後角度取得部 ７７ 温度計測部 ８０ 表示部 ８１ 第１判定部 ８２ 第２判定部 １００ 基準面 ２０１，２０２ 段差 ２０１Ａ，２０１Ｂ 角 ２０３ 折れ込み疵 ２０４ 部位 ４１０ 開口 ４１１ 上部フレーム ４１２ 下部フレーム ４１３ 支持部材 ４１５，４１６ 支持部 ４５１ サーボモータ ６１１，６１２ ブラシロール ６２１，６２２ せん断刃 ７００ レーザ変位計 ７０１ 筐体 ７０２ 保護カバー ７１１ 出射部 ７１２ 撮像素子 ８０１ モニタ ８０１Ａ 画面 Ａ 圧下前段差角度 Ｂ 圧下後段差角度 Ａ１，Ａ２ 光軸 ｃ 曲線 Ｃ１ 先行クランプ Ｃ２ 後行クランプ ｄ 方向 Ｆ１，Ｆ２ せん断力 ｈ 段差高さ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 直線 Ｌ５ 近似直線 ＬＳ１ 出射レーザ ＬＳ２ 反射レーザ Ｎ ナゲット ｍ 計測位置 Ｐ１ 後退位置 Ｐ２ 前進位置 ｐ１，ｐ２ 変曲点 ｐ３ 照射位置 ＲＤ 回転方向 ｒ 接合範囲 ｒ１ 範囲 ｒ３ 非定常範囲 ｓ 表面 Ｓ１ 溶接・圧下ステップ Ｓ２ 段差形状取得ステップ Ｓ３ 第１判定ステップ Ｓ４ 高さ計測値取得ステップ Ｓ５ 第２判定ステップ Ｓ６ 表示ステップ ＳＴ１，ＳＴ２ 段差 Ｔ 温度 ｗ 重なり代 ｗ１ 幅 ｘ 通板方向 ｙ 溶接方向 ｚ 上下方向 α 圧下前段差角度 α１，α２ 角度 β 圧下後段差角度 γ 角度

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