JP2002249107A

JP2002249107A - 結束方法及び結束用パッド

Info

Publication number: JP2002249107A
Application number: JP2001042808A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kamio; 圭司神尾; Toshiaki Takamatsu; 利明高松; Katsuhiro Hamaguchi; 勝洋浜口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-09-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ストリップコイル等の結束物の擦れキズ、形
状の崩れを防止することを目的とし、金属帯重合部の溶
接が完了し電極チップが退避した後もエアーモーターに
より金属帯に一度与えられた張力を保持することができ
る結束方法を提供する。【解決手段】金属帯１を被結束物６の外周に巻き廻し
て引き締め、金属帯重合部をスポット溶接で結合する結
束方法であって、前記金属帯重合部２と被結束物６の間
に、スポット溶接を行うための電極チップ４を挿入する
と共に、該電極チップの周辺に電極チップ４と同等の厚
みを有するパッド１４を挿入して溶接を行い、溶接終了
後は電極チップ４のみを退避させ、前記パッド１４は金
属帯重合部２と被結束物６間に介在せしめ被結束物６を
金属帯１で緊縛状態に結束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼のストリップコ
イル、管棒群、重積板等の被結束物のまわりに金属帯を
１回余り巻き廻し引き締め、引き締め状態でその重り合
い部分をスポット溶接結合して、緊縛状態に締結する結
束方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ストリップコイルは、製鉄所内等の工程
間の搬送や保管場所から移送される場合にコンベアや台
車によって行われている。このようなコンベアやコイル
移送用台車に載置して移送する時、コイルの先端が巻き
戻されるのを防止するために、コイルのまわりに金属帯
を１回あまり巻き廻し、巻き締めている。この時、溶接
タイプの自動結束機により、金属帯を被結束物外周に結
縛し強力に引き締めて、重合部をスポット溶接にて結合
する。図７は、金属帯重合部の部分説明図である。５は
コイル等の被結束物、１は被結束物の外周に巻き廻され
た金属帯である。

【０００３】スポット溶接される際には、金属帯重合部
２を溶接するために金属帯重合部２と被結束物５の間に
電極チップ４が挿入された状態で金属帯１は引き締めら
れ、金属帯１に弾性伸びが与えられている。金属帯重合
部２下部に電極チップ４が挿入されているため、図に示
すように金属帯重合部２には金属帯１と被結束物５との
間に隙間が形成されている。

【０００４】この隙間は電極チップ４の厚み（高さ寸
法）により、機械的に決定される。電極棒３が降下し、
溶接完了後は、電極チップ４が金属帯重合部２と被結束
物５の間から退避するため、強力に引き締められた金属
帯１は被結束物５の外周形状にならい、金属帯１の弾性
伸びは減少し、引き締め力は大きく弛緩し、条件によっ
ては金属帯１と被結束物５の間に緩みが発生する。

【０００５】以下にその点について、ストリップコイル
を金属帯で結束した場合を例にとり、金属帯と被結束物
との間の緩み発生のメカニズムを詳細に示す。金属帯重
合部２の溶接を行う際は、電極チップ４が金属帯重合部
２下部、即ち金属帯重合部２と被結束物５の間に挿入さ
れており、被結束物５に巻き廻された金属帯長（Ｌｆ）
は被結束物であるコイル外周（Ｌ）より長くなってい
る。ストリップコイル外周とストリップコイルに捲きつ
けた金属帯の長さの差Ｌｆ−Ｌを金属帯余剰長とする
と、下式の通り表される。（実際には電極チップ４と被
結束物５の間に隙間はあるがここでは簡易的に０とし
た）Ｌｆ−Ｌ＝ａ＋ｂ＋ｃ−（Θ／２π）Ｄπ ・・・・・・（式１）Ｄ：ストリップコイル外径Ｌｆ：金属帯外周長（＝７７＋ａ＋ｂ＋ｃ−（１−Θ
／２π）Ｄπ）Ｌ：ストリップコイル外周長（＝Ｄπ）

【０００６】金属帯１の引張力は、エアーモーターの作
動圧で制御され、引張力により金属帯１に与える弾性伸
びはコイル外径の関数で式２のように表される。Ｌｅ＝Ｔ（Ｐ）×Ｄπ／（ＡＥ）・・・・・・（式２）Ｌｅ：弾性伸びＴ（Ｐ）：エアー圧Ｐ時の引張力Ａ：金属帯断面積Ｅ：ヤング率金属重合部２の溶接完了後、金属帯１が被結束物５外周
にならった際の金属帯１の弾性伸びの減少がエアーモー
ターにより与えられた弾性伸び内であれば、緩みは理論
上発生しない。つまり、下記条件であれば緩みは発生し
ない。Ｌｅ＞Ｌｆ−Ｌ・・・・・・（式３）

【０００７】金属帯余剰長、エアーモーターによる金属
帯余剰長と引張力による金属帯弾性伸びを縦軸、コイル
外径を横軸とし、（式１）、（式２）を図８に示した。
金属帯余剰長（式１）はコイル外径が大きくなる程、小
さくなり、緩みに対して有利となる。即ち、ストリップ
コイル外径が大きいと、同じ伸び率でも金属帯が長いた
め、弾性伸びが大きくなり、発生する弾性伸びの減少を
カバーすることができ、金属帯とストリップコイル間の
緩みが発生しなくなるからである。金属帯引張力はエア
ー圧（金属帯引張力）が大きくなる程、弾性伸びが大き
くなり、金属帯とストリップコイル間の緩みに対して有
利となる。即ち、弾性伸びが大きいと、電極チップが退
避し金属帯固定クランプが開放したときに発生する余剰
長を弾性伸びでカバーでき、金属帯とストリップコイル
間の緩みが発生しなくなるからである。従って、コイル
外径が小さい程、金属帯の引張力を大きくせねばなら
ず、（金属帯余剰長＞弾性伸び）の条件では電極チップ
が退避し金属クランプが開放し、金属帯がストリップコ
イル外周にならった際に、金属帯とストリップコイル間
に緩みが発生する。

【０００８】例えば、図８において、コイル径１０００
ｍｍに着目すると、電極チップ厚み１１ｍｍ、電極チッ
プ巾（金属帯クランプ巾含む）７７ｍｍの条件では、電
極チップ退避後金属帯余剰長（式（１））は５．３ｍｍ
発生する。このコイルを結束する際に、金属帯引張力１
０００ｋｇｆを作用させると、金属帯の弾性伸びは６．
８ｍｍとなり、金属帯余剰長より大きくなり、緩みは発
生しない。（電極チップ退避後は、１．５ｍｍ＝６．８
−５．３の弾性伸び代があり、金属帯には張力が作用し
ている。）しかし、金属帯引張力７５０ｋｇｆを作用さ
せた場合には、弾性伸びは５ｍｍとなり、金属帯余剰長
より小さいため、コイルと金属帯には緩みが生じる。
（電極チップ退避後は、−０．３ｍｍ＝５−５．３とな
り、引張力によって生じた弾性伸びは、全て消失し、緩
みが発生する。）

【０００９】この対策として、実開平３−８５１８１号
公報では、銅合金の電極チップを、熱処理された硬質の
合金鋼または類似の物質で保持しカバーすることにより
加圧電極の極めて強い加圧力に耐えうる電極を得ること
で、電極チップの厚みを縮小している。これにより溶接
完了後電極チップが退避するための金属帯１と被結束物
５の隙間を最小限とし、金属帯クランプ開放後の金属帯
緩みを少なくしている。しかし、電極チップの厚みを縮
小したとはいえ、溶接完了後の電極チップの退避用隙間
は皆無にならないため、金属帯が被結束物外周にならっ
た際の緩みを皆無にすることはできず、完全な対策とは
いえない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように金属帯とス
トリップコイル間に緩みが発生していると、金属帯によ
りコイル尾端は固定されていないため、コイル輸送中の
振動等によりコイル内で捲き緩みが発生し、ストリップ
が振動によりストリップ間で擦られ、表面キズが発生
し、品質の悪化を招く。また、コイル内部の捲きが緩む
と、ストリップが竹の子状に飛び出し、コイル形状が崩
れるという問題がある。また、コイル外径が小さくても
緩みが発生しないようにするためには、金属帯引張力を
大きくすればよいが、高能力のモータが必要となり設備
コストが高くなってしまう。本発明はかかる事情を鑑み
てなされたもので、ストリップコイル等の結束物の擦れ
キズ、形状の崩れを防止することを目的とし、金属帯重
合部の溶接が完了し電極チップが退避した後もエアーモ
ーターにより金属帯に一度与えられた張力を保持するこ
とができる結束方法を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】金属帯を被結束物の外周
に巻き廻して引き締め、金属帯重合部をスポット溶接で
結合する結束方法であって、前記金属帯重合部と被結束
物の間に、スポット溶接を行うための電極チップを挿入
すると共に、該電極チップの周辺に電極チップと同等の
厚みを有するパッドを挿入して溶接を行い、溶接終了後
は電極チップのみを退避させ、前記パッドは金属帯重合
部と被結束物間に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状
態に結束することを特徴とする。

【００１２】また、金属帯を被結束物の外周に巻き廻し
て引き締め、金属帯重合部をスポット溶接で結合するに
際し、スポット溶接を行うための電極チップの周辺にパ
ッドを挿入して溶接し、溶接後パッドを金属帯重合部と
被結束物間に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状態に
結合する方法にあって、前記パッドを電極チップの厚み
と同等にすると共に、パッド形状を、金属帯の巻き廻し
方向において電極チップをその両側から挟むようなコの
字状に形成したことを特徴とする。

【００１３】また、金属帯を被結束物の外周に巻き廻し
て引き締め、金属帯重合部をスポット溶接で接合するに
際し、スポット溶接を行うための電極チップの周辺にパ
ッドを挿入して溶接し、溶接後パッドを金属帯重合部と
被結束物間に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状態に
結束する方法にあって、前記パッドを電極チップの厚み
と同等にすると共に、パッド形状を、金属帯の巻き廻し
方向において電極チップをその両側から挟むような二の
字状に形成し、該二の字状のパッドを連結部材で結合し
たことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明について図１〜図６を基に
説明をする。図１に示すように、被結束物であるコイル
６は、例えば熱処理ラインで巻き取られた後、図示しな
い台車等によりライン出側直近に設置されたコイルスキ
ッド８上に載置される。Ａは、金属帯１をコイル６の外
周に結縛し強力に引き締めて、重合部をスポット溶接に
て結合するための自動結束機である。自動結束機Ａにお
いて、１０は金属帯１の重合部２を溶接するための溶接
ヘッドであり、この溶接ヘッド１０を支持する支持ロッ
ド１２は支持台１３上に設置され、シリンダー１１によ
り傾動可能な構成となっている。また、この溶接ヘッド
１０には、金属帯１の重合部を溶接するための電極棒
３、電極チップ４、トルクモーター９により駆動し、金
属帯１を送り出すトラクションホイール１７が内蔵され
ている。１４はパッド、７はコイル６の周囲に金属帯１
を周回させるための金属帯ガイドである。

【００１５】また、図３、図４はパッド１４を電極チッ
プ４の周辺に挿入するパッド挿入装置１８の説明図であ
る。パッド挿入装置１８の挿入ヘッド２２はシリンダー
２１により進退可能な構成となっており、パッド１４を
パッドストック１９から電極ヘッド４の周辺に押し出す
装置である。尚、２０は押し出されたパッド１４を把持
固定するクリップである。

【００１６】以下、金属帯１をコイル６の外周に巻き廻
し、結縛するときの動作について説明する。まず、熱処
理ライン等での処理を終え巻き取られたコイル６は、図
示しない台車等により、ライン出側近くに設置した自動
結束機Ａに隣接したコイルスキッド８上に載置される。
次に、図３，４に示すように、パッド１４を複数連ねた
状態でパッドストック１９の中に挿入待機させる。次
に、図１に示すように金属帯ガイド７をコイル６の外周
をおおうように、コイル６の周囲にセットする。そし
て、金属帯１をトラクションホイール１７によって送り
出し、金属帯ガイド７の案内溝に沿って、金属帯ガイド
７を一周させる。その後、パッド挿入装置１８のシリン
ダー２１により挿入ヘッド２２を押し出すことにより、
パッドストック１９に待機していたパッド１４の内、最
先端にあるパッド１４を、溶接ヘッド１０に内蔵された
電極チップ４の周辺に送り出す。送り出されたパッド１
４は、クリップ２０により溶接ヘッド１０の電極チップ
４周辺に固定される。

【００１７】次に、図２に示すように、シリンダー１１
により、支持ロッド１２を傾動させ、溶接ヘッド１０を
コイル６の表面まで倒す。尚、パッド挿入装置１８は溶
接ヘッド１０とは切り離されているためそのまま固定さ
れ、傾動はしない。溶接ヘッド１０が傾動した状態で、
トラクションホイール１７を逆回転させ、金属帯１を引
き戻すことにより、金属帯ガイド７の案内溝に保持され
ていた金属帯１は、案内溝から開放され、図２に示すよ
うに、コイル６の周囲に周回され、コイル６を緊縛状態
に締結する。

【００１８】図５は、金属帯１の重合部の部分説明図で
ある。ここではコの字状パッドを使用した場合の形態を
示している。金属帯１によりコイル６を締結したら、電
極棒３を図示しないシリンダー等で金属帯重合部２に接
触させ、電極棒３と電極チップ４により、金属帯重合部
２を溶接する。電極棒３を退避させ、金属帯１を図示し
ないシャーによりカットし、電極チップ４をピン１５を
支点にして回動させ、金属帯重合部２下部から揺動退避
させる。その後、シリンダー１１を駆動して傾動してい
た支持ロッド１２をもとの位置に戻すことにより、溶接
ヘッド１０をコイル６から退避させる。この時、パッド
１４を把持していたクリップ２０を開放し、電極チップ
４の周辺に挿入したパッド１４はそのままコイル６と金
属帯重合部２の間に介在させたままにする。金属帯ガイ
ド７もコイルの周囲から退避させ、コイル６は図示しな
い台車等により次の工程に移送される。

【００１９】本発明において重要なのは、前述したパッ
ド１４を電極チップ４の周辺に設置し、金属帯重合部２
の溶接が終了した後も、このパッド１４はコイル６と金
属帯重合部２の間に介在させたままにする点である。そ
のパッドの具体的な形状を図４に示す。例えば、図６
（ａ）は「二」の字状パッド（２個使用）、図６（ｂ）
は「コ」の字状パッドを示している。いずれも、溶接完
了後電極チップ４が金属帯重合部２とコイル６の間から
退避できる構造となっている。二の字状パッドは、金属
帯１の巻き廻し方向において、電極チップ４をその両側
から挟むような形状のものであり、連結部材１６上に一
定間隔をあけて平行な２本の長方形のパッド１４を固定
一体化した形状となっている。ここでの一定間隔とは、
電極チップ４を間に挟むことができる間隔である。

【００２０】一方、「コ」の字型パッドは、「コ」の字
の凹み部に電極チップ４が納まるような形状であり、金
属帯１の巻き廻し方向において、電極チップ４をその両
側から挟むような形状であり、溶接が終了した後、電極
チップ４が退避できるようになっている。また、パッド
１４の厚みｔは電極チップ４の厚みｔと同じ厚さになっ
ている。パッド１４の厚みは電極チップ４より大きい
と、溶接時に電極チップ４と金属帯１の間に隙間が生
じ、電極棒３で押さえつけても、十分な溶接ができな
い。逆に、パッド１４厚みが電極チップ４より小さいと
電極チップ４を退避させた後、金属帯１に緩みが生じ金
属帯１の張力は減少してしまう。

【００２１】また、パッド１４は金属帯１からの押し付
け力によりコイル６に沿い、かつ押し付け力により凹ま
ない強度をもった、樹脂、紙等弾性を持った材質からな
っている。このようなパッド１４を電極チップ４の周辺
に設置し、溶接が済んだ後、電極チップ４が金属帯重合
部２とコイル６の間から退避しても、金属帯重合部２と
コイル６の間には、パッド１４を介在させることによ
り、従来生じていた金属帯１とコイル６の間の隙間はな
くなる。従って、コイル輸送中の振動等が生じても、ス
トリップ間が摩擦されることはなく、摩擦による表面キ
ズの発生がなくなり、製品品質の確保が図れる。また、
コイル輸送中の振動等が生じても、内部のストリップが
竹の子上に飛び出すという、コイル形状崩れを防止でき
る。

【００２２】尚、パッド１４については、金属帯１の巻
き締め方向において、電極チップ４を挟んで少なくとも
２カ所（電極チップ４の両脇）に挿入する形状であるこ
と、電極チップ４が退避できる形状になっていること、
電極チップ４と同等の高さを有するものであることを満
足させるものであれば、どのような形状でもよく、図６
（ａ）（ｂ）のパッド形状に限定されるものではない。
さらに、パッドが金属帯重合部２とコイル６の間に介在
しているためこれが緩衝材の役目も果たし、通常搬送時
や台車に載置する際、コイルを結束している金属帯端部
により、コイルにキズが入ることも防止することができ
る。

【００２３】尚、表１に各ストリップコイル径で金属帯
引張力１０００ｋｇで結束し電極チップ４が退避した後
の金属帯１の張力の計算値を示した。従来方法では、ス
トリップコイル径が小さくなると、金属帯張力は小さく
なり、ストリップコイル内部は緩み易くなっていたが、
本発明のパッド１４を使用して結束すると、コイル径に
よらず、金属帯１の張力は金属帯に与えた張力と同じで
ある。尚、本発明の実施の形態では、被結束材としてコ
イルを例にとり説明したが、管棒群、重積板等を結束す
る場合も本発明の結束方法は適用することが可能であ
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【実施例】電気亜鉛めっきライン出側に設置された結束
機に金属帯ををコイル中央１条掛けとし、主源力には圧
縮空気が用いられ、引張張力７００〜８００ｋｇでコイ
ル外径８００ｍｍ、コイル巾１２００ｍｍからなるコイ
ルに金属帯の下部に図２に示す「コ」の字型パッドを設
置し、金属帯を締め付け、スポット溶接を行なった。そ
の結果、コイルと金属帯には緩みは発生しなかった。比
較例として、「コ」の字状パッドの設置を行なわない
で、上記記載のコイルに金属帯を締め付け、スポット溶
接を行なった結果、コイルと金属帯には緩みが発生し、
金属帯には張力は残っておらず、容易に金属帯は動い
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、結束用の金属帯を溶接する
時、結束用金属帯とコイル間に電極チップと同等の厚み
を有するパッドを挟み、溶接が終了し電気チップが退避
した後も、パッドは金属帯とコイルの間に固定したまま
結束しているため、金属帯とコイルの間に緩みがなくな
り、コイル輸送中の振動等が生じても、ストリップ間が
摩擦されることはなく、摩擦による表面キズの発生がな
くなり、製品品質の確保が図れる。また、パッド形状
が、「コ」の字状または「ニ」の字状になっているた
め、電極チップをスムーズに退避させることができる。
また、コイル輸送中の振動等が生じても、内部のストリ
ップが竹の子上に飛び出すという、コイル形状崩れを防
止できる。さらに、このパッドによりコイル径に係わら
ず、常に金属帯の張力は、モータにより金属帯に与えら
れた張力と同じ張力で結束することが可能となるため、
従来のように緩みをなくすために、モータ能力を上げて
大きな張力を与える必要がなくなり、設備コストのダウ
ンも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動結束機の縦断面図、

【図２】自動結束機の縦断面図、

【図３】パッド挿入装置の斜視図、

【図４】パッド挿入装置の平面図、

【図５】金属帯重合部の部分説明図、

【図６】パッド形状を示す図、

【図７】金属帯重合部の部分説明図、

【図８】金属帯余剰長と引張力による弾性伸び、コイル
外径との関係を示した図である。

【符号の説明】

１金属帯２金属帯重合部３電極棒４電極チップ５被結束物６コイル７金属帯ガイド８コイルスキッド９トルクモーター１０溶接ヘッド１１シリンダー１２支持ヘッド１３支持台１４パッド１５ピン１６連結部材１７ロラクションホイール１８パッド挿入装置１９パッドストック２０クリップ２１シリンダー２２挿入ヘッドＡ自動結束機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜口勝洋千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内Ｆターム(参考） 3E052 AA14 BA12 CA07 CB03 CB05 CB07 EA10 FA02 GA08 HA05 KA20 LA09 4E065 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯を被結束物の外周に巻き廻して引
き締め、金属帯重合部をスポット溶接で結合する結束方
法であって、前記金属帯重合部と被結束物の間に、スポ
ット溶接を行うための電極チップを挿入すると共に、該
電極チップの周辺に電極チップと同等の厚みを有するパ
ッドを挿入して溶接を行い、溶接終了後は電極チップの
みを退避させ、前記パッドは金属帯重合部と被結束物間
に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状態に結束するこ
とを特徴とする結束方法。
【請求項２】金属帯を被結束物の外周に巻き廻して引
き締め、金属帯重合部をスポット溶接で結合するに際
し、スポット溶接を行うための電極チップの周辺にパッ
ドを挿入して溶接し、溶接後パッドを金属帯重合部と被
結束物間に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状態に結
束する方法にあって、前記パッドを電極チップの厚みと
同等にすると共に、パッド形状を、金属帯の巻き廻し方
向において電極チップをその両側から挟むようなコの字
状に形成したことを特徴とする結束用パッド。
【請求項３】金属帯を被結束物の外周に巻き廻して引
き締め、金属帯重合部をスポット溶接で結合するに際
し、スポット溶接を行うための電極チップの周辺にパッ
ドを挿入して溶接し、溶接後パッドを金属帯重合部と被
結束物間に介在せしめ被結束物を金属帯で緊縛状態に結
束する方法にあって、前記パッドを電極チップの厚みと
同等にすると共に、パッド形状を、金属帯の巻き廻し方
向において電極チップをその両側から挟むような二の字
状に形成し、該二の字状のパッドを連結部材で結合した
ことを特徴とする結束用パッド。