JP2002292493A - 長手方向に連続溶接される帯状鋼板のエッジ案内方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 帯状鋼板を幅方向で突き合わせて、長手方向
に連続溶接するに際し、エッジのうねりに起因する基準
側の帯状鋼板のサイドガイドを軸としたライン進行方向
の変動（ねじれ）或いは搬送面外への変形を小さくし、
溶接部の段違い、重なりなど溶接不良のない溶接帯状鋼
板を安価に高生産性で製造する。 【解決手段】 基準側の帯状鋼板１を、エッジのうねり
の波長またはその整数倍の間隔を開けた少なくとも前後
２個所のサイドガイド６ａ，６ｂで案内し、接触状態を
安定させ、基準側の帯状鋼板１の搬送面外への変形を問
題を生じない範囲にして欠陥のない溶接部を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車の
車体などのように、隣接する部位に異なった種類（板厚
或いは材質等）の鋼板を幅方向に突き合わせて、例えば
レーザービーム溶接により、その長手方向に連続溶接し
てブランク材を製造するための溶接帯状鋼板の長手方向
溶接方法および連続溶接設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記したような接合ブランク材を
製造する方法としては、短冊状にしたシート同士を隙間
なく突き合わせ、突き合わせ部に沿って溶接機を移動さ
せながら溶接する方法が知られている。この方法では、
溶接のためのハンドリングが煩雑になり、コスト負担増
とともに、十分な生産性の確保ができないという問題が
ある。また、帯状鋼板と溶接機の両方を移動させて溶接
する方法が知られているが、帯状鋼板を溶接設備中で連
続搬送することができないため、溶接長が溶接機と帯状
鋼板の移動行程で制限され、コイル全長にわたって連続
溶接ができず、十分な生産性の確保ができないという問
題がある。

【０００３】近年、上記の従来方法の問題を解消するた
めに種々の改良がなされ、例えば、特公平６−１３１５
３公報に開示されているように、溶接機を固定して、こ
の溶接機による溶接位置に帯状鋼板のエッジ同士を突合
わせた状態で搬送することにより、帯状鋼板の突き合わ
せ部をレーザービームにより連続的に溶接することを前
提とした帯状鋼板の搬送、案内方法が提案されている。
すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、帯状鋼板
ａ、ｂの溶接側のエッジ同士を相互に隣合わせ、かつ各
々のエッジの一方を同一の鉛直面にある案内部材ｃ、ｄ
の案内面に接触させ、互いに横隣に配置し鋭角θで傾い
た別々の搬送面上で、同一平面内で接触させて溶接機ｅ
に送る帯状鋼板の搬送、案内方法が開示されている。

【０００４】この方法は、上下に離れて搬送される、そ
れぞれの帯状鋼板ａ、ｂを、傾斜配置した搬送ローラー
ｒと縦型ローラーｇで押し込んで、溶接側のエッジ同士
を同一の鉛直面にある案内部材ｃ、ｄの案内面ｃａ、ｄ
ａに接触させて搬送し、グリップローラーｆで同一平面
上で収束して帯状鋼板ａ、ｂのエッジ同士を突き合わ
せ、この突き合わせ部をグリップローラーの近傍に配置
した溶接機ｅで溶接するようにしたものである。この方
法では、案内されるエッジが完全な直線でないこと、お
よび溶接点の入側の一個所のみで案内していることか
ら、案内位置と溶接位置でエッジ位置のずれを生じやす
く、エッジ同士の隙間の拡大や、せり合いを生じ、溶接
状態が安定しにくいという問題がある。

【０００５】この問題に対して、片方の帯状鋼板の反溶
接側のエッジを溶接点前後で案内して位置を安定化さ
せ、これを基準に他方の帯状鋼板を漸近させて押し付け
る方法も提案されている。溶接対象の帯状鋼板は、溶接
前に事前にエッジをスリッターで幅方向に剪断される
が、剪断後のエッジには、スリッター構造（形状）に起
因するうねりがあるため、前後の案内位置のエッジ位置
を軸として帯状鋼板がライン進行方向からセンター方向
に対し変動し（ねじれ）、或いは面外に変形し、これに
より溶接突き合わせ部で段差を生じたり、重なりを生
じ、溶接精度の安定確保は不十分で、溶接部性状が低下
してしまうという問題を生じることがある。特に、面外
変形については、薄鋼板を溶接対象とした場合において
顕著である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主として、
板厚が２mm未満の薄手の帯状鋼板を対象とし、幅方向で
突き合わせて長手方向に連続溶接し帯状溶接鋼板を得る
に際し、エッジのうねりに起因する基準側の帯状鋼板の
サイドガイドへの接触状態変化に伴なう基準側の帯状鋼
板のサイドガイドを軸としたライン進行方向からセンタ
ー方向への変動（ねじれ）或いは搬送面外への変形を小
さくし、溶接部での段違い、重なりなど溶接不良のない
良好な広幅の溶接帯状鋼板を安価に、かつ高生産性で製
造するための、長手方向に連続溶接される帯状鋼板のエ
ッジ案内方法およびその装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記（１）〜
（４）の発明から構成されるものである。 （１） 長手方向に連続溶接される２条の帯状鋼板の基
準側の帯状鋼板を、エッジのうねりの波長またはその整
数倍の間隔を開けて、少なくとも前後２個所に設けたサ
イドガイドで案内することを特徴とする、長手方向に連
続溶接される帯状鋼板のエッジ案内方法。 （２） 長手方向に連続溶接される２条の帯状鋼板の基
準側の帯状鋼板の事前の幅方向の剪断に使用される丸刃
の直径がＤとするとき、うねりの波長をπＤとすること
を特徴とする、長手方向に連続溶接される（１）記載の
帯状鋼板のエッジ案内方法。 （３） 幅方向で隣接する帯状鋼板を搬送ライン上で突
き合わせ、突き合わせ部を長手方向に連続溶接する帯状
鋼板の長手方向の連続溶接設備において、基準側の帯状
鋼板を搬送する搬送装置と、エッジのうねりの波長また
はその整数倍の間隔を開けて、少なくとも前後２個所に
設けたサイドガイドと、基準側の帯状鋼板をサイドガイ
ド側に押し付ける機構を配設したことを特徴とする長手
方向に連続溶接される帯状鋼板のエッジ案内装置。 （４） 少なくとも前後２個所に設けたサイドガイドの
少なくとも一方に、帯状鋼板搬送の進行方向に移動させ
る機構を配設することを特徴とする長手方向に連続溶接
される（３）記載の帯状鋼板のエッジ案内装置。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、主として板厚が２mm未
満の薄手の帯状鋼板を、例えば水平方向に並べて搬送し
ながら、基準側になる帯状鋼板と寄せ側になる帯状鋼板
を角度αの傾斜方向から突き合わせ、突き合わせ部を例
えばレーザービーム溶接機で長手方向に連続溶接して、
同種で異厚の帯状鋼板あるいは異種で同厚または異種で
異厚の帯状鋼板による広幅の溶接帯状鋼板を連続的に製
造するための、帯状鋼板の案内方法とこれを実施するた
めの案内装置である。

【０００９】本発明では、基準側の帯状鋼板を、エッジ
のうねりの波長またはその整数倍の間隔を開けた少なく
とも前後２個所のサイドガイドで案内し、接触状態を安
定させ、基準側の帯状鋼板のサイドガイドを軸としたラ
イン進行方向からセンター方向への変動（ねじれ）或い
は搬送面外への変形を問題を生じない範囲にして欠陥の
ない溶接部を確保し、溶接不良のない良好な広幅の溶接
帯状鋼板を製造を可能とする。

【００１０】本発明者等は、隣接する帯状鋼板を搬送し
ながら片側を基準に突き合わせ溶接を行った場合に、基
準側の帯状鋼板にライン進行方向からセンター方向への
変動（ねじれ）或いは搬送面外への変形を生じて良好な
溶接部ができない状況が頻繁に発生することから、こう
した変動、変形を極力小さくして良好な溶接部を実現す
るための実験、検討を行った。その結果、溶接対象の帯
状鋼板は、溶接前にスリッターによって幅方向に剪断さ
れて作られるが、スリッター構造（形状）に起因して剪
断後のエッジに図２に示すように、振幅ａが０．０４m
m、波長λが９００mmの規則的に変化するうねりｕを生
じており、このうねりｕのあるエッジを前後２個所のサ
イドガイドに押し当てて案内すると、実際には平行搬送
にならず、図３に示すように、サイドガイドを軸とした
ライン進行方向からセンター方向への変動（ねじれ）或
いは搬送面外への変形が避けられない。また、このうね
りｕは、使用するスリッターによって発生パターンが異
なり、このうねりの波長λはスリッターの丸刃の直径に
よって概ね決まることを見い出した。

【００１１】そこで本発明者等は、図４に示すように、
周期性のあるエッジのうねりに対しては、幾何学的に、
うねりの波長λまたはその整数倍の間隔に固定点を設け
れば、帯状鋼板の進行方向は、常にラインセンターと同
一方向となることから、これを、基準側の帯状鋼板の案
内におけるサイドガイドの間隔に適用し、案内区間の前
後に生じる曲げ変形を軽減し、良好な溶接部を得ること
を着想した。サイドガイドの個数は、サイドガイドの構
造、帯状鋼板の拘束装置、溶接機周辺の機器配置条件、
搬送ラインの長さに応じて設定するが、通常の場合で
は、溶接点を挟む前後２個所に配置すれば問題はない。

【００１２】案内される基準側の帯状鋼板の搬送面外へ
の変形は、帯状鋼板のエッジをスリッターで剪断すると
きに発生するうねりが主因となって発生し、このうねり
の振幅と波長によって、帯状鋼板の変化（ねじれ）と変
形状態が決まる。うねりの形状は振幅と波長によって特
徴付けされるが、このうねりの振幅と波長は、スリッタ
ーの丸刃の直径Ｄによって変わるものである。サイドガ
イドで基準側の帯状鋼板を平行搬送するための前後間隔
の設定には、うねりの波長λを考慮する必要があるが、
この波長λは、概ねπＤで算定できるため、サイドガイ
ドの前後間隔は、スリッターの丸刃の直径Ｄを考慮し
て、ｎπＤ（ｎ：整数）と設定すれば問題はない。ｎ
は、搬送ラインの機器構成や配置制約に応じて設定する
ことができるが、間隔が長くなるとサイドガイドへの押
し当て力や溶接時の熱歪みによる変形を受け易くなるた
め、可能な限り小さいことが望ましい。なお、この前後
間隔は、スリッターの丸刃の直径Ｄの条件を狭い範囲に
限定可能であれば、固定とすることもできるが、一般に
はスリッター設備の仕様や丸刃の消耗等で変化するもの
であり、可変とすることが好ましい。

【００１３】なお、本発明による案内方法による、溶接
されるエッジの変動は、案内されるエッジのうねりの振
幅がａ、溶接されるエッジのうねりの振幅がａ′である
場合、最大で２（ａ＋ａ′）となるので、定置式のレー
ザー溶接で照射位置ずれによる溶接不良を防ぐには、ａ
及びａ′の合計が０．１mm以下の帯状鋼板を選定するこ
とが望ましい。勿論、帯状鋼板のエッジ位置を検出して
溶接機の位置制御を併用すれば、一般的なスリット精度
でも状況は改善できる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を、図に基づいて説明する。
この実施例は、図１に示すように基準側の帯状鋼板１と
寄せ側の帯状鋼板２を漸近させ、突き合せ部を一対の拘
束ロール４ａ、４ｂと下側拘束ロール４ｕからなる拘束
装置で拘束した状態でレーザービーム溶接機５により長
手方向に連続溶接して、広幅の溶接帯状鋼板３とする場
合を示している。

【００１５】この実施例においては、基準側の帯状鋼板
１は、その反溶接側のエッジの溶接点を挟んだ前後２個
所に設けられたサイドガイド６ａ、６ｂにより案内され
る。入側のサイドガイド６ａには長手方向の位置調整機
構８が設けられ、前後間隔を可変できるようにしてい
る。なお、この位置調整機構８は、設置スペース等の関
係に応じて、出側のサイドガイド６ｂに設けても良い
し、または入側、出側の両方に設けても良い。サイドガ
イド６ａ、６ｂの前後間隔内には搬送ロール７ａ、７ｂ
を傾斜配置し、基準側の帯状鋼板１をサイドガイドへ６
ａ、６ｂに押し付けることで位置精度を安定確保する。
なお、寄せ側の帯状鋼板２を基準側の帯状鋼板１へ押付
けるために、サイドガイド６ｃ、６ｄが設けられてい
る。図１の例では、サイドガイドの前後間隔Ｌは、基準
側の帯状鋼板１を剪断したスリッターの丸刃の径をＤと
するとき、うねりの波長λ＝πＤとなるよう、長手方向
の位置調整機構８により予め設定する。

【００１６】サイドガイドの前後間隔Ｌがうねりの波長
λまたはその整数倍と異なる場合、図３に示すように、
基準側の帯状鋼板１は、サイドガイド６ａ、６ｂで案内
される領域外のほぼ平行搬送される領域に対し、サイド
ガイド６ａ、６ｂの少なくとも一方の接触点を軸とし
て、周期的な進行方向の変動（ねじれ）を生じ、特に薄
鋼板の場合には面外変形を生じる。この面外変形は拘束
ロール４ａ近傍に伝播するため、突き合せ部での寄せ側
の帯状鋼板２の搬送面との一致が確保できず、段違いや
重なり等の溶接不良を生じる。

【００１７】一方、図１の例に示すようにサイドガイド
の前後間隔Ｌをうねりの波長λに設定することにより、
基準側の帯状鋼板１は、図４に示すように、エッジのう
ねりｕの振幅ａの２倍の幅移行を伴ないながら、常時サ
イドガイド６ａ、６ｂと接触し、ラインセンターと同一
方向に進行するため、周期的な進行方向の変動（ねじ
れ）や面外変形を生じずに、同一搬送面での突き合わせ
溶接することができ、段違いや重なりなどの溶接欠陥を
発生しない溶接帯状鋼板３を容易に得ることができる。
なお、１′は任意長さ進行後の基準側の帯状鋼板、ｕ′
は任意長さ進行後の帯状鋼板１′のうねりを示してい
る。

【００１８】

【実験例】図１に示すような溶接設備を用いて、同材質
で厚みの異なる基準側の帯状鋼板と寄せ側の帯状鋼板を
幅方向で突き合わせ、長手方向の連続溶接実験を行い、
溶接帯状鋼板の溶接部を調査した。実験条件と実験結果
を以下に説明する。

【００１９】（実験条件） 基準側の帯状鋼板 厚み：１．４mm 幅（公称）：４００mm エッジうねり 振幅ａ：平均０．０４mm 波長λ：平均９００mm 基準側サイドガイド 前後間隔：１１００mm、９００mm、７００mm 寄せ側の帯状鋼板 厚み：０．８mm 幅（公称）：４００mm エッジうねり：特定せず 溶接機 レーザービーム溶接機：ＹＡＧ ２kW 溶接速度（搬送速度）：３m/min

【００２０】（１）基準側のサイドガイドの間隔を９０
０mmとして、うねり波長と一致させて溶接した本発明の
実験例では、基準側の帯状鋼板の突き合わせ側のエッジ
の位置変化は±０．１mm、前後のサイドガイドへの接触
圧はほぼ均等であり、溶接部に段違いの発生は認められ
なかった。 （２）基準側のサイドガイドの間隔を１１００mmとし
て、うねり波長の約１．２倍の間隔とした実験例では、
基準側の帯状鋼板の突き合わせ側のエッジの位置変化は
±０．０７mm、前後のサイドガイドへの接触圧が交互に
増減し、サイドガイドの接触面での鋼板エッジの上下変
動が±４mm認められ、溶接部には０．３mm程度の段違い
が周期的に発生した。 （３）基準側のサイドガイドの間隔を７００mmとして、
うねり波長の約０．８倍の間隔とした実験例では、基準
側の帯状鋼板の突き合わせ側のエッジの位置変化は±
０．０５mm、前後のサイドガイドへの接触圧が交互に増
減し、サイドガイドの接触面での鋼板エッジの上下変動
が±８mm認められ、溶接部には０．６mm程度の段違いが
発生し、最終的に重なった。なお、寄せ側の鋼板とし
て、うねり波長が９００mm〜１３００mmの範囲にある数
種類を用いたが、これら寄せ側の鋼板を変更による上記
（１）〜（３）の結果に差異は認められなかった。

【００２１】これらの実験結果から、十分に満足できる
結果を確実に得るには、基準側の帯状鋼板のサイドガイ
ドの前後間隔を、エッジのうねりの波長λに概ね一致さ
せることが好ましいことが確認された。実際にサイドガ
イドの間隔を設定する場合には、上記の実験結果を考慮
すれば、許容できる段違い量（溶接される薄手側の板厚
の約２０％以下）を満足するためには、サイドガイドの
前後間隔はうねりの波長またはその整数倍の±１０％以
内を指標とすることが好ましいと言える。

【００２２】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではない。例えば、溶接対象の帯状鋼板が異材質の場合
でもよいし同材質の場合でもよく、同厚、異厚のいずれ
の場合でも適用可能である。また、溶接対象の帯状鋼板
の搬送面は、幅方向では水平面が主体であるが垂直搬送
面や傾斜搬送面であってもよい。本発明を構成するサイ
ドガイド、拘束ロール、搬送装置、溶接機の構造、配
置、配置数、配置位置などについては、溶接対象の帯状
鋼板の材質、サイズ、条数、溶接条件、設備配置等に応
じて、上記請求項を満足する範囲内で変更があるもので
ある。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、基準側の帯状鋼板をエッジの
うねりの波長またはその整数倍の前後間隔を開けて設け
たサイドガイドで、案内、位置決めすることにより帯状
鋼板の平行搬送状態を維持し、搬送方向の曲がりによる
搬送面外への変形のない状態での突合わせ溶接を可能と
するものであり、溶接部の段違い、重なりなど溶接不良
のない良好な広幅の溶接帯状鋼板を安価に、かつ高生産
性で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基準側の帯状鋼板の案内方法の実施例
を示す図。

【図２】帯状鋼板のエッジに生じるうねりの一例を示す
図。

【図３】サイドガイドの前後間隔とうねりの波長が一致
しない場合の帯状鋼板の搬送状態を示す説明図。

【図４】サイドガイドの前後間隔とうねりの波長が一致
した場合の帯状鋼板の搬送状態を示す説明図。

【図５】（ａ）図は、従来の帯状鋼板の長手方向の連続
溶接設備配置例を示す平面説明図、（ｂ）図は、（ａ）
図の側面説明図。

【符号の説明】

１ 基準側の帯状鋼板 １′ 任意長さ進行後の基準側の帯状鋼板 ２ 寄せ側の帯状鋼板 ３ 溶接帯状鋼板 ４ａ、４ｂ 拘束ロール ４ｕ 拘束ロール（下側） ５ レーザービーム溶接機 ６ａ〜６ｄ サイドガイド ７ａ、７ｂ 搬送ロール ８ サイドガイドの長手方向の位置調整機構 ｗｐ 溶接点 ｕ うねり ｕ′ 任意長さ進行後のうねり Ｌ サイドガイドの前後間隔 λ エッジのうねりの波長 Ｄ スリッターの丸刃の直径 （従来例） ａ、ｂ 帯状鋼板 ｃ 案内部材 ｃａ 案内面 ｄ 案内部材 ｄｅ 案内面 ｅ 溶接機 ｆ グリップローラー ｒ 搬送ローラー ｇ 縦ロール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に連続溶接される２条の帯状鋼
   板の基準側の帯状鋼板を、エッジのうねりの波長または
   その整数倍の間隔を開けて、少なくとも前後２個所に設
   けたサイドガイドで案内することを特徴とする、長手方
   向に連続溶接される帯状鋼板のエッジ案内方法。
2. 【請求項２】 長手方向に連続溶接される２条の帯状鋼
   板の基準側の帯状鋼板の事前の幅方向の剪断に使用され
   る丸刃の直径がＤとするとき、うねりの波長をπＤとす
   ることを特徴とする、請求項１記載の長手方向に連続溶
   接される帯状鋼板のエッジ案内方法。
3. 【請求項３】 幅方向で隣接する帯状鋼板を搬送ライン
   上で突き合わせ、突き合わせ部を長手方向に連続溶接す
   る帯状鋼板の長手方向の連続溶接設備において、基準側
   の帯状鋼板を搬送する搬送装置と、エッジのうねりの波
   長またはその整数倍の間隔を開けて、少なくとも前後２
   個所に設けたサイドガイドと、基準側の帯状鋼板をサイ
   ドガイド側に押し付ける機構を配設したことを特徴とす
   る長手方向に連続溶接される帯状鋼板のエッジ案内装
   置。
4. 【請求項４】 少なくとも前後２個所に設けたサイドガ
   イドの少なくとも一方に、帯状鋼板搬送の進行方向に移
   動させる機構を配設することを特徴とする請求項３記載
   の長手方向に連続溶接される帯状鋼板のエッジ案内装
   置。