JP2002205193A - ストリップの長手方向の連続溶接方法および連続溶接設備 - Google Patents

ストリップの長手方向の連続溶接方法および連続溶接設備

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JP2002205193A
JP2002205193A JP2001003926A JP2001003926A JP2002205193A JP 2002205193 A JP2002205193 A JP 2002205193A JP 2001003926 A JP2001003926 A JP 2001003926A JP 2001003926 A JP2001003926 A JP 2001003926A JP 2002205193 A JP2002205193 A JP 2002205193A
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welding
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strips
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Shigenobu Koga
重信 古賀
Shigehiko Nomura
成彦 野村
Ryuichi Muramoto
隆一 村元
Hiroo Ishibashi
博雄 石橋
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 隣接する溶接対象のストリップを角度α0.
05〜1.0度傾斜方向から突き合わせ拘束して突き合
わせ部を連続溶接する際に、ストリップを強制的に規制
することなくコントロール可能で、併せてストリップの
突き合わせエッジ部の剛性を更に高めて、ストリップの
突き合わせ精度を一層安定的に確保して均一な溶接品質
が安定的に得られるストリップの長手方向連続溶接方法
および連続溶接設備を提供する。 【解決手段】 基準側のストリップを、退避構造を備え
たサイドガイドで進行方向を一定に保持するとともに、
拘束位置の上流側に配置した前段押さえロール41,4
7a及び/又は拘束位置の下流側に配置した後段押さえ
ロール42,48aで位置固定ロール13に巻き付けて
拘束位置でのストリップの剛性を高めるとともに、スト
リップの進行方向のコントロールに寄与させ、ストリッ
プの突き合わせ精度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2条又は3条以上
のストリップを突き合わせ、突き合わせ部を例えばレー
ザー溶接機でストリップの長手方向に連続溶接する場合
において、溶接品質を安定確保するために用いるストリ
ップの連続拘束装置及び連続拘束方法に関するものであ
り、特に薄手ストリップによる広幅溶接材あるいは3条
以上のストリップによる広幅溶接材を得る連続溶接に適
用して有効なものである。
【0002】
【従来の技術】突き合わせたストリップのエッジ部をレ
ーザー溶接機で連続溶接する場合には、突き合わせ精度
を確保するためにストリップを連続的に拘束する必要が
ある。この連続拘束方法として、小径のローラー群によ
り拘束する方法(例えば、特開平6−13153号公
報)と、大径のローラーにより拘束する方法(例えば、
特許第2622271号明細書)が知られている。前者
の方法は、小径のローラーがローラー径に応じた距離で
配置され、ローラーの間に設けられた隙間を経由して隣
接するストリップの突き合わせられたエッジ部にレーザ
ービームを照射するようにしたものである。一方、後者
の方法は、大径のローラーとして中空かつ幅方向に2分
割されたローラーが配置され、溶接ヘッドをローラー内
に収納するとともに、2分割されたローラーの間にギャ
ップを設け、このギャップを経由して隣接するストリッ
プの突き合わせられたエッジ部にレーザービームを照射
するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者の小径のローラー
群により拘束する方法では、各々ローラーの間において
ストリップのたわみを生じ、突き合わせるストリップの
エッジの位置が合わないうえ、レーザービームを各々の
ローラーの間に照射せざるを得ず、溶接点に十分近接し
た位置で拘束できず、溶接品質が不均一になるという欠
点があった。一方、後者の大径のローラーにより拘束す
る方法では、溶接されるストリップのエッジが拘束され
るため、溶接継目を均一にすることは可能となるが、溶
接ヘッドがローラー内に収納されるため、ローラーの直
径は溶接ヘッドの大きさに左右され、ローラーとストリ
ップの接点付近のごく短い拘束部分に対して、非常に大
きな直径を必要とする上、溶接ヘッドの光学系及び固定
機構が、ローラー内部の限られたスペースに収納される
ため専用化せざるを得なかった。このため、装置の大型
化及び、汎用的な溶接ヘッドが使用できないことによる
コスト増が避けられないという欠点があり、これが大き
な問題となっていた。
【0004】本発明者らは、上記課題を解決するため
に、図12、図13に示すように、小径の分割ワークロ
ール3a、3bを、拘束線上でギャップ4を開けて配置
し、圧下機構11a、11bにより圧下する2本一対の
片持の分割バックアップロール5a、6a(5bと6
b)で圧下し、位置固定ロール13との間でストリップ
1、2を溶接点に十分近接した位置を拘束しながら、ワ
ークロール3a、3b間のギャップ4とバックアップロ
ール5a、6a(5b、6b)の小径部間に形成される
隙間を、バックアップロール5a、6a(5b、6b)
の上部外側に配置したレーザー溶接機15の溶接ヘッド
から照射したレーザービーム16を通過させるようにし
た、特開平11−342488号公報に記載のストリッ
プの連続拘束装置を提案した。
【0005】この発明において、拘束位置(溶接位置)
におけるストリップの熱変形や耳波を抑制することを狙
いとし、ストリップ1、2を突き合わせて拘束する位置
固定ロール13の入側及び出側に、水平ラインより下方
にストリップ1、2を押すデフレクターロール20a、
20b及び21を設置して、ワークロール3a、3bと
位置固定ロール13間で送給・送出されるストリップ
1、2を位置固定ロール13に巻き付けるような搬送ラ
インを採用することが記載されている。
【0006】しかし、デフレクターロール20a、20
b及び21の設置のみでは、その構造(機能)上からス
トリップ1、2を破断させない設定張力の範囲内で、ス
トリップ1、2のばたつきを十分に抑制することができ
ないため、位置固定ロール13への巻き付けが十分では
なく、ストリップ1、2の熱変形や耳波を十分に抑制す
ることができない場合があった。また、特にストリップ
1、2が厚み0.6〜2.0mmの場合には、剛性が十分
でないため、幅方向の変形の抑制が十分ではなく突き合
わせたストリップ1、2間で滑り込みと、これによる溶
接後ストリップの重なりが発生することがあり、突き合
わせ精度が不安定で均一な溶接品質が安定的に得られな
い場合もあった。
【0007】一方、ストリップを突き合わせるため、基
準側のストリップと寄せ側のストリップの搬送位置をガ
イドで規制することが行われているが、突き合わせた溶
接側エッジを軟化・圧潰させて連続溶接する場合など、
ストリップを突き合わせる際に比較的大きな押付力を必
要とする溶接方法を採用する場合には、特に、薄手スト
リップを溶接対象として突き合わせる場合において、ガ
イド側になるストリップのエッジの損傷や変形を生じる
ことがある。また、広幅のストリップを溶接対象にした
場合あるいは1条目と2条目を連続溶接して広幅の溶接
ストリップとし、引き続き、広幅の溶接ストリップに3
条目のストリップを連続溶接する場合などには、各部位
での拘束作用により通板位置の規制にはかなり大きな規
制力が必要であり、ガイドでの位置規制には限界があ
る。
【0008】本発明は、隣接する溶接対象のストリップ
を突き合わせて拘束し、拘束位置において突き合わせ部
を連続溶接する場合において、ストリップの進行方向を
剛構造のガイドで強制的に規制することなくコントロー
ル可能であり、併せてストリップの突き合わせエッジ部
の剛性を更に高めて、ストリップの突き合わせ精度をさ
らに安定的に確保でき、均一な溶接品質が安定的に得ら
れるストリップの長手方向連続溶接方法および連続溶接
設備を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は、以下の(1)〜(8)の通りであ
る。 (1) 位置固定ロール表面上の溶接位置で、基準側の
ストリップに対して寄せ側のストリップを角度α0.0
5〜1.0度の傾斜方向から突き合わせ、突き合わせ部
を長手方向に連続溶接するストリップの長手方向の連続
溶接方法において、2本一対のバックアップロールで圧
下される幅方向に分割されたワークロールと位置固定ロ
ールからなる拘束装置により、突き合わせ位置でストリ
ップ面を軽拘束するとともに、基準側のストリップ面を
突き合わせ位置の上流側に配置した前段押さえロールで
前記位置固定ロールに押し付けることによってストリッ
プの進行方向を一定に保持し、この基準側のストリップ
に対して寄せ側のストリップを角度αの傾斜方向から突
き合わせて突合わせ部を溶接することを特徴とするスト
リップの長手方向の連続溶接方法。
【0010】(2) (1)において、基準側のストリ
ップを、突き合わせる位置の下流で後段押さえロールで
ストリップ面を前記位置固定ロールに押し付けることを
特徴とする請求項1に記載のストリップの長手方向の連
続溶接方法。 (3) (1)または(2)において、溶接位置の近傍
で基準側のストリップと寄せ側のストリップを上下方向
で軽拘束する拘束装置をスラストロールとして使用する
ことを特徴とするストリップの長手方向の連続溶接方
法。 (4) (1)〜(3)のいずれかにおいて、溶接接位
置の近傍で基準側のストリップの溶接側エッジ位置を検
出し、溶接位置を基準側のストリップの溶接側エッジ位
置に追従させることを特徴とするストリップの長手方向
の連続溶接方法。
【0011】(5) 幅方向で隣接するストリップの下
面を位置固定ロール表面上で突き合わせ、突き合わせ部
を長手方向に連続溶接するストリップの長手方向の連続
溶接設備において、ストリップを角度αの傾斜方向から
突き合わせるように搬送する搬送装置と、ストリップを
突き合わせ位置で軽拘束する、2本一対のバックアップ
ロールで圧下される幅方向に分割されたワークロールと
位置固定ロールからなる拘束装置と、突き合わせ位置の
上流側で基準側のストリップの進行方向を一定に保持す
る前段押さえロールと、突き合わせ位置の近傍に配設さ
れたストリップ幅方向に移動自在な溶接装置と、溶接位
置の近傍で基準側の溶接側エッジ位置を検出する位置検
出装置を備えたことを特徴とするストリップの長手方向
の連続溶接設備。
【0012】(6) (5)において、ストリップの突
き合わせ位置の下流で基準側のストリップを押し付ける
後段押さえロールを配置したことを特徴とするストリッ
プの長手方向の連続溶接設備。 (7) (5)または(6)において、拘束装置を、ス
トリップに対し平行な面内で傾動自在にし、ストリップ
の幅方向に対し角度を付けてストリップを軽拘束可能に
したことを特徴とするストリップの長手方向の連続溶接
設備。 (8) (5)〜(7)のいずれかにおいて、前段押さ
えロール及び/又は後段押さえロールの軸を、ストリッ
プに対し平行な面内で傾動自在にし、ストリップの幅方
向に対し角度を付けてストリップに押し付け可能にした
ことを特徴とするのストリップの長手方向の連続溶接設
備。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、2条又は3条以上のス
トリップを平面的に見て角度αの傾斜方向から突き合わ
せ、軽拘束して突き合わせ部を長手方向に連続溶接する
ストリップの長手方向の連続溶接方法において、2本一
対のバックアップロールで圧下される幅方向に分割され
たワークロールと位置固定ロールからなる拘束装置によ
り、突き合わせ位置でストリップ面を軽拘束するととも
に、基準側のストリップ面を突き合わせ位置の上流側に
配置した前段押さえロールで前記位置固定ロールに押し
付けることによってストリップの進行方向を一定に保持
し、この基準側のストリップに対して寄せ側のストリッ
プを角度αの傾斜方向から突き合わせ、溶接側エッジを
軟化・圧潰させて溶接するものである。
【0014】特に、溶接位置での基準側のストリップに
対して寄せ側のストリップを角度α0.05〜1.0度
の傾斜方向から突き合わせ、溶接側エッジを軟化・圧潰
させて溶接する場合など、ストリップを突き合わせる際
に比較的大きな押付力を必要とする場合に適用して効果
を奏するものである。本発明では、基本的には、薄手ス
トリップを溶接対象として、突き合わせる場合において
は、ストリップのエッジの損傷や変形を生じさせないた
めには、通板位置を剛構造のガイドで規制することは好
ましくない。また、広幅のストリップを溶接対象にした
場合あるいは1条目と2条目を連続溶接して広幅の溶接
ストリップとし、引き続き、広幅の溶接ストリップに3
条目のストリップを連続溶接する場合などには、各部位
での拘束作用により通板位置の規制にはかなり大きな規
制力が必要であり、剛構造のガイドでの位置規制には限
界があるとの認識から、剛構造のガイドを用いず、拘束
装置、前段押さえロール、後段押さえロールを、ストリ
ップ面と並行な面内で傾動自在にし、ストリップに対し
てスラスト力を付与可能にし、特に基準側のストリップ
の進行方向をコントロールするものである。
【0015】基本的には、基準側のストリップに対して
ガイドは配設するが、剛構造のガイドは配設せず、一定
の押付力が作用したとき後退(退避)する退避機構を有
するガイドを使用するものであり、例えば3条のストリ
ップを若干の時間差で連続溶接する場合では、1条目の
ストリップと、1条目と2条目による溶接ストリップを
基準側のストリップとし、1条目に突き合わせる2条目
のストリップと、1条目と2条目による溶接ストリップ
に突き合わせる3条目のストリップは寄せ側のストリッ
プにする場合が多い。寄せ側のストリップに対しては、
前段押さえロール、後段押さえロールによる押し付け
は、突き合わせの際の剛性を最小限確保してストリップ
の幅方向の変形を抑制するとともに、拘束位置(溶接位
置)及びその近傍におけるストリップ耳波を更に小さく
することは有効であるが、基準側のストリップの通板位
置の制御性を阻害して突き合わせ精度を低下する懸念も
あるので、基準側のストリップに対する押し付けより軽
度にすることが好ましい。この寄せ側のストリップにつ
いては、基準側のストリップの溶接側エッジに押し付け
るように搬送(例えば傾斜ロールで搬送)、または一定
の押付力が作用したとき退避可能なガイドを配設するこ
とによって突き合わせのための押付力を確保することが
可能である。
【0016】本発明では、基本的には、剛構造のガイド
による位置規制をしないため、ストリップの突き合わせ
位置がストリップの幅方向に微小変動することは避けら
れないことから、溶接位置を定位置にした場合には、安
定した溶接ができず、溶接欠陥を生じてしまう懸念があ
るので、ストリップの突き合わせ位置の近傍で基準側の
ストリップの溶接側エッジを検出して、検出位置に応じ
て溶接装置を最適の溶接ができる位置に追従動作させる
ことによって、より安定した溶接が確保でき、溶接品質
を安定確保できる。
【0017】また、本発明では、前段押さえロール、後
段押さえロールでストリップの進行方向をコントロール
する機能のほかに、搬送ストリップが破断しない設定張
力を維持(張力を上げないで)し、ストリップの搬送性
や突き合わせ性を阻害することなく、溶接位置及びその
近傍でストリップの剛性を高めて幅方向の変形を抑制す
るとともに、拘束位置(溶接位置)及びその近傍におけ
るストリップ耳波を更に小さくすることにより、ストリ
ップの突き合わせ精度をより安定的に確保するためにも
機能するものである。
【0018】前段押さえロール、後段押さえロールの押
し付けによる位置固定ロールに対するストリップの巻付
角度θ1 、θ2 は、ストリップの張力、ストリップの厚
み、エッジ形状、位置固定ロールの外径(外周曲率)、
ストリップの搬送性や突き合わせ性などを考慮して設定
するが、θ1 、θ2 は、各10〜45度程度であれば上
記の機能を十分に果たすことができる。拘束位置の上流
に配置する前段押さえロール、拘束位置の下流に配置す
る後段押さえロールは、厚みが異なるストリップを突き
合わせ拘束する場合には、ストリップ毎に独立して押し
付けられるようにし、位置固定ロール側に対する押し付
け圧力を調整可能にして、ストリップの厚みやエッジ形
状などに応じて押し付け圧力を調整できることが好まし
い。厚みが同じストリップを突き合わせ拘束する場合に
は、独立させずに共用させるようにすることもできる。
また、支持構造は、両持支持、片持支持あるいは中央部
を小径部にして小径部を支持するようにしてもよい。
【0019】この前段押さえロールと後段押さえロール
を両方配置することは不可欠ではないが、巻付角度をよ
り大きくする必要がある場合には、両方を配置するのが
効果が大きく、特に巻付角度を大きくする必要がある場
合には、搬送の円滑性を確保し、ストリップの損傷を防
止するために、前段押さえロールを配置の場合にはその
上流側に、後段押さえロールを配置の場合にはその下流
側にデフレクターロールを配置して、後段押さえロー
ル、後段押さえロールによる押付負担を軽減することが
好ましい。ストリップの搬送形態によっては、デフレク
ターロールの配置は必ずしも必要はない。前段押さえロ
ール、後段押さえロールは、位置固定ロールの中心方向
に押し付けることは不可欠ではないが、ストリップに対
する押付力の安定付与のためには、位置固定ロールの中
心方向に押し付けるように配置することが好ましい。
【0020】前段押さえロール、後段押さえロールは、
基準側になるストリップに対して配置することが突き合
わせ精度をより安定的に確保し溶接品質を安定確保する
上で効果が大である。また、前段押さえロール、後段押
さえロールは、非駆動として、ストリップの走行に伴っ
て回動させるのが簡易であるが、駆動させることも考慮
する。なお、前段押さえロール、後段押さえロールは、
ストリップを押し付けるときストリップに傷をつけない
ように、また、ストリップを押し付けた状態で突き合わ
せ位置の微調整が可能なように、あるいは厚みがわずか
に異なるストリップに対して共用する場合に厚み段差を
吸収できるように、ロールの表面に、ゴムなどの弾性素
材をライニングすることが有効である。
【0021】位置固定ロールとによってストリップを軽
拘束するワークロールは、溶接位置にレーザー溶接機か
ら照射されるレーザービームが到達可能にするギャップ
を形成できるように配置する必要がある。ワークロール
は、基本的にはストリップ毎に分割して配置するもので
あり、その支持構造は、片持支持あるいは中央部を小径
部にして小径部を支持するようにしてもよく、突き合わ
せ精度を安定確保するために、ストリップ面に対して配
置角度を調整できるようにすることも考慮する。ワーク
ロールを圧下する2本一対のバックアップロールは、ワ
ークロール毎に配置してもよいし、共用するように配置
してもよいが、いずれの場合にもバックアップロール間
に溶接位置にレーザー溶接機から照射されるレーザービ
ームが到達可能にする隙間を形成できるように配置す
る。
【0022】2本一対のバックアップロールの支持構造
は、非分割の場合には両持支持が一般的であるが、分割
(独立)の場合には、片持支持、両持支持あるいは中央
部を小径部にして小径部を支持するようにしてもよい。
共用(非分割)の場合には、中央部を小径部にし突き合
わせるストリップ間で厚み差がある場合、ワークロール
の外径に厚み差分の段差を設ける。ワークロールとバッ
クアップロールは同じ架構に組み込まれ、ワークロール
の配置角度を調整する場合には、ワークロールと一緒に
配置角度が調整される。位置固定ロールは、ワークロー
ルよりかなり大径にして、ワークロールの配置角度を微
調整した場合の拘束性の低下を緩和できるようにする。
【0023】デフレクターロールを位置固定ロールの上
流側に配置する場合には、ストリップ毎に配置して、位
置固定ロールへのストリップ搬入角度をストリップ毎に
調整できるようにすることが有効であり、ストリップ面
に対して配置角度を調整できるようにすることも考慮す
る。デフレクターロールを位置固定ロールの下流側に配
置する場合には、溶接したストリップを押し付けること
になるので、1本のロールで共用するように配置し、厚
みの異なるストリップを溶接する場合には、押し付けを
均一にするため外径に厚み差分の段差を設けることも考
慮する。このデフレクターロールは、ストリップの安定
した搬送性を確保でき、前段押さえロール、後段押さえ
ロールで位置固定ロールにストリップを所望の巻付角度
で巻き付ける場合の押付けを円滑にできる配置位置を考
慮する。搬送ラインの設定条件にもよるが、位置固定ロ
ールに対する搬入角度が巻付角度を確保する際に、前段
押さえロール、後段押さえロールによる押付力効果が十
分に作用できる角度にすることが好ましい。
【0024】
【実施例】(実施例1)以下、本発明のストリップの連
続拘束装置の実施例1を、基本構成例としての図1〜図
5に基づいて説明する。この実施例は、2条のストリッ
プ1a、1bを溶接対象とした連続溶接設備例におい
て、本発明を適用した場合のものである。図1におい
て、1a、2bは、突き合わて長手方向に連続溶接され
る厚みの異なるストリップ(ここでは、厚みは1b>1
a)で、別々の搬送ラインによって搬送され、位置固定
ロール13と、その上に配置されたワークロール3a、
3b間に傾斜搬入され、位置固定ロール13とワークロ
ール3a、3bで突き合わせ軽拘束した状態で、この拘
束線上の突き合わせ部上方に配置したレーザー溶接機1
5で突き合わせ部が連続溶接されて広幅の溶接ストリッ
プとして搬出される。
【0025】この過程では、基準側になるストリップ1
bは、一定の押付力で後退する退避機構26を備えたサ
イドガイド25a(25b)でガイドされる。ただし、
このサイドガイド25a、25bは、図5に示すよう
に、退避機構26を備えており、制御押圧以上の押付力
が作用したとき退避動作をし、押付力が制御押圧以下の
とき基準位置に復元する。この退避機構26は、より具
体的には、サイドガイド架構59に設置され油圧源56
から、電磁弁ポート55a(制御押圧以上の場合)と電
磁弁ポート55b(制御押圧以下の場合)を備えた電磁
弁55を介して供給される油圧によって動作する、油圧
シリンダー57と、この油圧シリンダーで進退するサイ
ドガイド保持部材53とその前進位置を規定する前進位
置ストッパー58、保持部材に配設されサイドガイド2
5a(25b)に作用した押付力を検知して電磁弁55
を動作させるロードセル54によって構成されたもので
ある。
【0026】基準側のストリップ1bと寄せ側のストリ
ップ1aを角度αの傾斜方向から突き合わせて拘束し溶
接する場合、突き合わせ精度を確保するために、張力を
上げることは有効な手段であるが、突き合わせを円滑に
するとともにストリップ1a、1bの破断防止の観点か
ら、ストリップ1a、1bに大きな張力を付与すること
ができない。そこで、前記従来例と同様、デフレクタロ
ール20a、20bとデフレクタロール21によって、
位置固定ロール13に巻き付けるように傾斜搬入、傾斜
搬出するとが考えられるが、デフレクタロールの構造
(機能)上、ストリップの弾性によって浮き上がり位置
固定ロール13に対して十分な巻付効果が得られない場
合が多い。そのため、溶接位置及びその近傍でストリッ
プの幅方向の変形を抑制しストリップエッジの耳波の影
響を緩和できず、ストリップ1a、1bの突き合わせ精
度が不安定になり溶接品質の安定確保が難しくなってい
る。
【0027】そこで、この実施例1では、基準側のスト
リップ1b、寄せ側のストリップ1aの張力を変えない
ことを前提として、位置固定ロール13とワークロール
3a、3bによる拘束位置の上流側に入側デフレクタロ
ール20a、20bを配置し、下流側に出側デフレクタ
ロール21を配置してストリップ1a、1bを位置固定
ロール13に対して傾斜搬入し、位置固定ロール13か
らは傾斜搬出するようにし、デフレクタロール20a、
20bと拘束位置間において、基準側になるストリップ
1bに対して、デフレクターロール20bと拘束位置間
の拘束位置寄りに、前段押さえロール45を配置し、出
側デフレクタロール21と拘束位置間の拘束位置よりに
後段押さえロール46を配置して、基準側のストリップ
1bを前段押さえロール45と後段押さえロール46で
位置固定ロール13に押し付けることによって、ストリ
ップ1bを、位置固定ロール13の外周面に所望の巻付
角度θ1 、θ2 で確実に巻き付ける。
【0028】ここでは、寄せ側になるストリップ1a側
に対しては、前段押さえロール、後段押さえロールとも
に配置を省略した。その理由は、寄せ側のストリップ1
aは厚みが小さく、かつ、デフレクターロール20aが
ストリップ1b用のデフレクターロール20bより下位
にあり、巻付角度を大きするように位置固定ロール13
に傾斜搬入されるので、前段押さえロール、後段押さえ
ロールを配置しなくても巻付効果があり、また、搬送装
置により基準側のストリップ1bに角度αで傾斜方向か
ら基準側のストリップ1bに倣って突き合わせるように
することで、突き合わせ精度を確保しやすいからであ
る。しかし、基準側と寄せ側の位置関係を変える場合
や、基準側と寄せ側の双方で巻き付けを選択的(押付力
の使い分けを含む)に行うことも有効な場合もあること
から、設備的には、基準側のストリップ1b側と寄せ側
のストリップ1a側の両方に、前段押さえロールと後段
押さえロールを配置しておくことが好ましい。この場
合、各押さえロールは、制御性を高めるため独立に動作
可能な構造にすることが好ましい。
【0029】このように、基準側のストリップ1bを位
置固定ロール13の外周面に確実に巻き付けることによ
り、突き合わせて拘束された溶接位置及びその近傍で基
準側のストリップ1b、寄せ側のストリップ1bの剛性
を高めて幅方向の変形を抑制するとともに、拘束位置
(溶接位置)及びその近傍におけるストリップ耳波を更
に小さくすることにより、ストリップ1a、1bの突き
合わせ精度をより安定的に確保して、溶接品質の安定確
保に寄与する。この実施例1で用いる、基準側のストリ
ップ1b側の前段押さえロール45は、図3に示すよう
に、架構17bに傾斜機構43を介して支持された圧下
機構41を介して支持された軸受ブロック47a、47
bによって、両持支持で軸支されており、圧下機構41
により、位置固定ロール13の中心方向に対して進退可
能であり、基準側のストリップ1bを位置固定ロール1
3に押し付け、巻付角度θ1 で確実に巻き付けることが
できる。
【0030】この前段押さえロール45は、傾斜機構4
3によって基準側のストリップ1b面と平行な面内で傾
動自在であり、基準側のストリップ1bに対して幅方向
にスラスト力を付与して進行方向をコントロールするた
めにも寄与することがとができる。一方、後段押さえロ
ール46は、基本的には、図3に示した前段押さえロー
ル45と同様、図4に示すように、架構17bに傾斜機
構44を介して支持された圧下機構42を介して支持さ
れた軸受ブロック48a、48bによって、両持支持で
軸支されており、圧下機構42により、位置固定ロール
13の中心方向に対して進退可能であり、基準側のスト
リップ1bを位置固定ロール13に押し付け、巻付角度
θ2 で確実に巻き付けることができる。この後段押さえ
ロール46は、傾斜機構44によって基準側のストリッ
プ1b面と平行な面内で傾動自在であり、基準側のスト
リップ1bに対して幅方向にスラスト力を付与して進行
方向をコントロールするために寄与することができる。
【0031】この実施例1では、基準側のストリップ1
bは、退避機構26を備えたサイドガイド25によって
反溶接側のエッジをガイドされているため、搬送位置が
ストリップの幅方向に変動し溶接すべき突き合わせ部の
位置がストリップの幅方向に変動することから、溶接機
15からのレーザービーム16の照射位置を固定した場
合には、溶接不能になったり、溶接不良を生じることは
避けられない。そこで、レーザービーム溶接機15に位
置倣い機構52を設け、ストリップの幅方向に移動自在
とするとともに、溶接位置の近傍に基準側のストリップ
1bの溶接側エッジの位置を検出するエッジ位置検出器
51を配置して、位置変動する基準側のストリップ1b
の溶接側エッジ位置を検出し、この検出位置に応じて位
置倣い機構52を追従動作させ、レーザービーム溶接機
15からのレーザービーム16の照射位置を基準側のス
トリップ1bの溶接側エッジ位置に正確に合わせて溶接
品質を安定確保できるようにしている。
【0032】この実施例1で用いる、基準側のストリッ
プ1b側のワークロール3と寄せ側のストリップ1a
側のワークロール3aは、位置固定ロール13上におい
て、ストリップ1a、1bの突き合わせ部で、レーザー
溶接機15からのレーザービーム16が通過可能にする
ギャップ4を生じるように拘束線上に対向配置されたも
のであり、ワークロール3aは軸受ブロック12aで、
またワークロール3bは軸受ブロック12bで片持支持
で独立に軸支されたものである。ここでは、基準側のス
トリップ1bと寄せ側のストリップ1aは厚みが異なる
ので、ワークロール3aと3bの外径に厚み差分の段差
を付けている。
【0033】このワークロール3a、3bには、上方で
平行配置された2本1対のバックアップロール5、6が
当接されている。このバックアップロール5、6は、ワ
ークロール3a、3bの軸と平行な軸を有し、それぞれ
軸受ブロック10a、10bで両端を軸支されたもので
あり、支持架台17に設置された圧下機構11a、11
bによってワークロール3a、3bを圧下してストリッ
プ1a、1bを押圧することにより、ストリップ1a、
1bを位置固定ロール13とワークロール3a、3b間
で軽拘束することができる。
【0034】ワークロール3a、3bとバックアップロ
ール5、6は、支持架構17に設置された傾斜機構18
によって傾斜可能な架構17aに組み込まれており同時
に傾斜動作するものであり、拘束されたストリップ1
a、1bに対し平行な面内で傾動自在である。このよう
にワークロール3a、3bとバックアップロール5、6
を傾動自在にしたのは、ストリップ1、2に対してスラ
スト力を付与してストリップの方向を微調整し、突き合
わせ精度を安定確保するために機能させるためである。
ここでは、ワークロール3a、3bは、独立して上下に
動作可能にしているため、バックアップロール5、6に
よる圧下量が一定で、ストリップ1、2の厚さが異なる
場合には、ワークロール3a、3bの外径を各々ストリ
ップ板厚に応じて変更することで、均等に軽拘束するこ
とが容易にできる。
【0035】なお、バックアップロール5、6は、中央
部に小径部7が設けられ、ワークロール3a、3bを同
時に押さえるに十分なロール幅を有すると共に、ワーク
ロール3a、3bの軸と平行な軸上に対で設けられてい
る。なお、位置固定ロール13は、基準側のストリップ
1bと寄せ側のストリップ1aの突き合わせ部の下部領
域に、溶接副生物を排出・除去するための周溝14を形
成したものであり、ワークロール3a、3bを傾動自在
にする場合には、ワークロール3a、3bとの間でスト
リップの拘束性が低下しないように、ワークロール3
a、3bと同様に傾動自在にしてワークロール3a、3
bと同期的に傾動動作させることが好ましい。図中49
は、上記のように構成した本発明のストリップの連続溶
接設備例を示している。
【0036】(実施例2)本発明のストリップの連続拘
束装置の実施例2を、基本構成例としての図6〜図11
に基づいて説明する。この実施例2は、厚みの異なる3
条のストリップ2a、2b、2cを並行搬送し、まずス
トリップ2aと2bを突き合わせ拘束して連続溶接し、
若干の時間差をおいて引き続きストリップ2aと2bに
よる溶接ストリップ2wと3条目のストリップ2cを突
き合わせ拘束して連続溶接し、3種の厚みを組み合わせ
た広幅の溶接ストリップ2wdを製造するストリップの
連続溶接設備例において、本発明を適用した場合のもの
である。
【0037】この実施例2は、基本的には、実施例1の
ストリップ連続溶接設備49において、基準側のストリ
ップ1bの反溶接側エッジを剛構造のサイドガイド24
aで位置決めし、溶接位置倣い機構52を有しない(溶
接位置)点で異なるストリップ連続溶接設備49′を前
段に配設し、実施例1のストリップ連続溶接設備49と
同様のストリップ連続溶接設備49をストリップ2bの
幅相当分、ストリップの幅方向にずらして後段に連設し
3条のストリップの連続溶接ラインを形成したものであ
る。本発明による後段のストリップ連続溶接設備49で
は、前段のストリップ連続溶接設備49′で得られたス
トリップ2aと2bによる溶接ストリップ2wを基準側
のストリップとし、溶接ストリップ2wに突き合わせ拘
束して連続溶接する3条目のストリップ2cを寄せ側の
ストリップとして、溶接ストリップ2wを図4に示した
退避機構26を備えたサイドガイド25a、25bでガ
イドする。
【0038】以下に、より具体的に説明する。前段に配
設するストリップ連続溶接設備49′と後段に配設され
るストリップ連続溶接設備49において、共通する部分
については実施例1のストリップ連続溶接設備49を含
め、同じ符号(数字)を付して説明する。図6におい
て、1条目のストリップ2a、2条目のストリップ2b
は、前段のストリップ連続溶接設備49′において突き
合わせて長手方向に連続溶接される厚みの異なるストリ
ップで、別々の搬送ラインによって、位置固定ロール1
3′とその上に配置されたワークロール3a′、3b′
間に搬入され位置固定ロール13′とワークロール3
a′、3b′間で突き合わされ軽拘束された状態で、こ
の拘束線上の突き合わせ部上方に配置したレーザー溶接
機15aで突き合わせ部が連続溶接(wpが溶接位置)
される。
【0039】この際、ストリップ2b、2aは、拘束位
置の上流側では入側デフレクタロール20b、20aに
よって位置固定ロール13′に巻付角度θ1 で巻き付け
るように傾斜搬入され、板厚が厚い基準側のストリップ
2bは、拘束位置と入側デフレクタロール20b間に配
置した前段押さえロール45′によって位置固定ロール
13′に押し付けられ巻付角度θ1 ′で確実に巻き付け
られる。このとき、必要に応じて前段押さえロール4
5′を傾斜させストリップ2bに対してスラスト力を付
与して進行方向をコントロールすることもできる。
【0040】板厚の薄い寄せ側のストリップ2a側で
は、前段押さえロールの配置を省略し、デフレクタロー
ル20aにより基準側のストリップ2bより巻付角度θ
1 ′を大きくするように位置固定ロール13′に傾斜搬
入して、基準側のストリップ2bに倣って突き合わせる
ようにすることで基準側のストリップ2bに対する突き
合わせ精度が確保されるようにしている。また、基準側
のストリップ2bと寄せ側のストリップ2aを溶接して
得られた溶接ストリップ2wは、拘束位置の出側でデフ
レクタロール21aによって位置固定ロール13′とワ
ークロール3a′、3b′間から巻付角度θ2 ′で巻き
付けるように傾斜搬出され、拘束位置と出側デフレクタ
ロール21a間に配置した後段押さえロール46′によ
って位置固定ロール13′に押し付けられ巻付角度θ2
で確実に巻き付けられる。このとき、必要に応じて後段
押さえロール46′を傾斜させ溶接ストリップ2wに対
してスラスト力を付与して、前段押さえロール45′と
の共同動作によって進行方向をコントロールすることも
できる。
【0041】このように、基準側のストリップ2bと寄
せ側ストリップ2aを位置固定ロール13′に確実に巻
き付けることによって、位置固定ロール13′上での寄
せ側のストリップ2aとの突き合わせ精度を安定確保し
た状態でレーザービーム溶接機15aによる連続溶接を
実施することができる。前段のストリップ連続溶接設備
49′で得られた溶接ストリップ2wは、デフレクタロ
ール21aを経て後段のストリップ連続溶接設備49の
位置固定ロール13に巻付角度θ1 で巻き付けるように
傾斜搬入される。この際、基準側になる溶接ストリップ
2wは、退避機構26を備えたサイドガイド25aでガ
イドされる。
【0042】この溶接ストリップ2wに突き合わせ連続
溶接される、板厚の薄い3条目のストリップ2cは、別
の搬送ラインによって、デフレクタロール20c、入側
デフレクタロール21bを経て後段のストリップ連続溶
接設備49の位置固定ロール13上に溶接ストリップ2
wより巻付角度θ1 を大きくするように傾斜搬入され
る。また、溶接ストリップ2wは、拘束位置と入側デフ
レクタロール21a(前段ストリップ連続溶接設備4
9′の出側のデフレクタロール21aと兼ねる)間に配
置した前段押さえロール45によって位置固定ロール1
3に押し付けられ巻付角度θ1 で確実に巻き付けられ
る。このとき、必要に応じて前段押さえロール45を傾
斜させ溶接ストリップ2wに対してスラスト力を付与し
て進行方向をコントロールすることもできる。板厚の薄
いストリップ2c側では、前段押さえロールの配置を省
略し、基準側のストリップ2bに倣って突き合わせるよ
うに搬送することで位置固定ロール13に巻き付けられ
溶接ストリップ2wに対する突き合わせ精度が確保され
るようにしている。
【0043】また、溶接ストリップ2wとストリップ2
cをレーザー溶接機15で溶接して得られた広幅溶接ス
トリップ2wdは、拘束位置の出側で出側デフレクタロ
ール22によって位置固定ロール13とワークロール3
a、3b間から巻付角度θ2で巻き付けるように傾斜搬
出され、拘束位置と入側デフレクタロール22間に配置
した後段押さえロール46によって位置固定ロール13
に押し付けられ巻付角度θ2 で確実に巻き付けられる。
この際、広幅溶接ストリップ2wdの反溶接側エッジ
は、退避機構26を備えたサイドガイド25aによって
ガイドされており、必要に応じて後段押さえロール46
を傾斜させ広幅溶接ストリップ2wdに対してスラスト
力を付与して、前段押さえロール45との共同動作によ
って進行方向をコントロールすることもできる。
【0044】この後段のストリップ連続溶接設備49に
おいては、基準側になる溶接ストリップ2wは、退避機
構26を備えたサイドガイド25bでガイドされている
ため、搬送位置がストリップの幅方向に変動し溶接すべ
き突き合わせ部の位置がストリップの幅方向に変動する
ことから、レーザー溶接機15からのレーザービーム1
6の照射位置を固定した場合には、溶接不能になった
り、溶接不良を生じることは避けられない。そこで、実
施例1と同様に、レーザー溶接機15に位置倣い機構5
2を設けるとともに、溶接位置の近傍に溶接ストリップ
2wの溶接側エッジ位置を検出するエッジ位置検出器5
1を配置して、位置変動する溶接ストリップ2wの溶接
側エッジ位置を検出し、この検出位置に応じて位置倣い
機構52を追従動作させ、レーザー溶接機15からのレ
ーザービーム16の照射位置を溶接ストリップ2wの溶
接側エッジ位置に正確に合わせて溶接品質を安定確保す
る。このようにして、1条目のストリップ2aと2条目
のストリップ2bを前段のストリップ連続溶接設備4
9′で溶接して溶接ストリップ2wとして、本発明を適
用した後段のストリップ連続溶接設備49に導入し、こ
こで、3条目のストリップ2cを連続溶接して3条の厚
みの異なるストリップ2a、2b、2cからなる3種の
板厚を有する広幅溶接ストリップ2wdを連続的に製造
することができる。
【0045】上記の実施例1、2のいずれにおいても、
本発明のストリップ連続溶接設備49においては、スト
リップの搬送位置を固定しないで、退避機構26を備え
た柔構造のサイドガイド25a、25bでガイドし、前
段押さえロール45、後段押さえロール46でスラスト
力付与してストリップの進行方向をコントロールするこ
とができ、ストリップの反溶接側エッジを損傷を防止す
ることができる。また、前段押さえロール45、後段押
さえロール46でストリップを位置固定ロール13に巻
き付けて確実に突き合わせ拘束することができ、ストリ
ップの剛性を高めて溶接位置及びその近傍での幅方向の
変形を抑制して、突き合わせ精度をより安定的に確保で
きる。突き合わせ位置は、ストリップの幅方向に位置変
動するが、レーザー溶接機15の位置を、この位置変動
に追従させることができ、レーザービーム16の照射位
置精度を安定確保でき、溶接品質を安定確保できる。
【0046】なお、本発明は、上記の実施例1、2の内
容に限定されるものではない。例えば、上記の実施例2
では、後段のストリップ連続溶接設備に本発明を適用し
ているが、前段のストリップ連続溶接設備にも本発明を
適用してもよい。また、本発明のストリップ連続溶接設
備を構成するワークロール、バックアップロール、位置
固定ロール、前段押さえロール、後段押さえロール、デ
フレクターロールの構造および配置、サイドガイドの構
造および配置、溶接機の構造および倣い機構などについ
ては、対象ストリップ条件(材質、サイズなど)、搬送
条件、溶接条件等に応じて、上記請求項を満足する範囲
内で変更のあるものである。
【0047】
【発明の効果】本発明のストリップ連続溶接設備によれ
ば、基準側のストリップに対して寄せ側のストリップを
傾斜方向から突き合わせて連続溶接する場合において、
ストリップの搬送位置を、剛構造のサイドガイドで強制
規制することなくストリップの進行方向をコントロール
可能とし、溶接機を溶接側エッジ位置に追従させて溶接
するものであり、前段押さえロール、後段押さえロール
によってストリップを位置固定ロールに所定の巻付角度
で確実に巻き付けて、ワークロールと位置固定ロール間
で軽拘束する際のストリップの剛性を高めて、幅方向の
変形を抑制するとし、突き合わせ精度をより安定的に確
保するとともに、前段押さえロール、後段押さえロール
を、ストリップの進行方向のコントロールにも寄与させ
ることによって突き合わせ精度、溶接位置精度を安定確
保して溶接品質を安定確保することができる。本発明
は、とくに、エッジが損傷しやすい特に板厚の薄いスト
リップや、ガイドで位置規制が十分にできない広幅のス
トリップを溶接対象とし、傾斜方向から突き合わせ軽拘
束した状態で連続溶接する場合に適用して著効を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるストリップの連続溶接設備の実施
例1の側面説明図。
【図2】図1の平面説明図。
【図3】図1のAa−Ab矢視一部切欠断面説明図。
【図4】図1のBa−Bb矢視一部切欠断面説明図。
【図5】本発明の実施例1および実施例2で用いる退避
機構を備えたサイドガイドの構造例を示す側面説明図。
【図6】本発明によるストリップ連続溶接設備の実施例
2の側面説明図。
【図7】図6の平面説明図。
【図8】図6のAa−Ab矢視一部切欠断面説明図。
【図9】図6のBa−Bb矢視一部切欠断面説明図。
【図10】図6のCa−Cb矢視一部切欠断面説明図で
ある。
【図11】図6のDa−Db矢視一部切欠断面説明図で
ある。
【図12】従来のストリップの連続溶接設備例の側面説
明図である。
【図13】図12のAa−Ab矢視一部切欠断面説明図
である。
【符号の説明】
1a 寄せ側のストリップ 1b 寄せ側のストリップ 2a 1条目のストリップ 2b 2条目のストリップ 2c 3条目のストリップ 2w 溶接ストリップ 2wd 広幅溶接ストリップ 4 ワークロール間のギャップ 5、5′、6、6′ バックアップロール 7 バックアップロール小径部 8 バックアップロール小径部の幅 9 バックアップロール小径部間の隙間 10a、10b バックアップロールの軸受ブロック 10a′、10b′ バックアップロールの軸受ブロ
ック 11a、11b バックアップロールの圧下機構 11a′、11b′ バックアップロールの圧下機構 12a、12b ワークロールの軸受ブロック 12a′、12b′ ワークロールの軸受ブロック 13、13′ 位置固定ロール 14、14′ 周溝 15、15a レーザー溶接機 16、16′ レーザービーム 17 支持架構 17a、17a′ 架構 17b、17b′ 架構 18、18′ 傾斜機構 20a、20b、20c、21a、21b、22 デ
フレクターロール 24a、24b サイドガイド 25a、25b サイドガイド 26 退避機構 41、41′ 圧下機構(前段押さえロール) 42、42′ 圧下機構(後段押さえロール) 43、43′ 傾斜機構(前段押さえロール) 44、44′ 傾斜機構(後段押さえロール) 45、45′ 前段押さえロール 46、46′ 後段押さえロール 47a、47a′ 軸受ブロック(前段押さえロー
ル) 47b、47b′ 軸受ブロック(前段押さえロー
ル) 48a、48b 軸受ブロック(後段押さえロール) 48a′、48b′ 軸受ブロック(後段押さえロー
ル) 49 後段のストリップの連続溶接設備 49′ 前段のストリップの連続溶接設備 51 エッジ位置検出器 52 位置倣い機構 53 サイドガイド保持部材 54 ロードセル 55 電磁弁 55a 制限押圧以下の電磁弁ポート 55b 制限押圧以上の電磁弁ポート 56 油圧源 57 油圧シリンダー 58 前進位置ストッパー 59 サイドガイド架構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村元 隆一 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 石橋 博雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位置固定ロール表面上の溶接位置で、基
    準側のストリップに対して寄せ側のストリップを角度α
    0.05〜1.0度の傾斜方向から突き合わせ、突き合
    わせ部を長手方向に連続溶接するストリップの長手方向
    の連続溶接方法において、2本一対のバックアップロー
    ルで圧下される幅方向に分割されたワークロールと位置
    固定ロールからなる拘束装置により、突き合わせ位置で
    ストリップ面を軽拘束するとともに、基準側のストリッ
    プ面を突き合わせ位置の上流側に配置した前段押さえロ
    ールで前記位置固定ロールに押し付けることによってス
    トリップの進行方向を一定に保持し、この基準側のスト
    リップに対して寄せ側のストリップを角度αの傾斜方向
    から突き合わせて突き合わせ部を溶接することを特徴と
    するストリップの長手方向の連続溶接方法。
  2. 【請求項2】 基準側のストリップを、突き合わせる位
    置の下流で後段押さえロールでストリップ面を前記位置
    固定ロールに押し付けることを特徴とする請求項1に記
    載のストリップの長手方向の連続溶接方法。
  3. 【請求項3】 溶接位置の近傍で基準側のストリップと
    寄せ側のストリップを上下方向で軽拘束する拘束装置を
    スラストロールとして使用することを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載のストリップの長手方向の連続
    溶接方法。
  4. 【請求項4】 溶接位置の近傍で基準側のストリップの
    溶接側エッジ位置を検出し、溶接位置を基準側のストリ
    ップの溶接側エッジ位置に追従させることを特徴とする
    請求項1〜請求項3のいずれかに記載のストリップの長
    手方向の連続溶接方法。
  5. 【請求項5】 幅方向で隣接するストリップの下面を位
    置固定ロール表面上で突き合わせ、突き合わせ部を長手
    方向に連続溶接するストリップの長手方向の連続溶接設
    備において、ストリップを角度αの傾斜方向から突き合
    わせるように搬送する搬送装置と、ストリップを突き合
    わせ位置で軽拘束する、2本一対のバックアップロール
    で圧下される幅方向に分割されたワークロールと位置固
    定ロールからなる拘束装置と、突き合わせ位置の上流側
    で基準側のストリップの進行方向を一定に保持する前段
    押さえロールと、突き合わせ位置の近傍に配設されたス
    トリップ幅方向に移動自在な溶接装置と、溶接位置の近
    傍で基準側の溶接側エッジ位置を検出する位置検出装置
    を備えたことを特徴とするストリップの長手方向の連続
    溶接設備。
  6. 【請求項6】 ストリップの突き合わせ位置の下流で基
    準側のストリップを押し付ける後段押さえロールを配置
    したことを特徴とする請求項5に記載のストリップの長
    手方向の連続溶接設備。
  7. 【請求項7】 拘束装置を、ストリップに対し平行な面
    内で傾動自在にし、ストリップの幅方向に対し角度を付
    けてストリップを軽拘束可能にしたことを特徴とする請
    求項5または請求項6に記載のストリップの長手方向の
    連続溶接設備。
  8. 【請求項8】 前段押さえロール及び/又は後段押さえ
    ロールの軸を、ストリップに対し平行な面内で傾動自在
    にし、ストリップの幅方向に対し角度を付けてストリッ
    プに押し付け可能にしたことを特徴とする請求項5〜請
    求項7のいずれかに記載のストリップの長手方向の連続
    溶接設備。
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