JP2009006393A - ラップシーム溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別に導体回路を設けて、残留磁気を打ち消すラップシーム溶接装置を提供する。
【解決手段】シャー２１でそれぞれ切断された鋼帯１８を一部ラップさせ、溶接時の電流を制御可能な直流電源１２の供給を得て、鋼帯１８のシーム溶接を行うラップシーム溶接装置１０において、非溶接時に、直流電源１２から電源を得て、溶接電流で磁化されたシャー２１の脱磁を行う脱磁回路１７を溶接の回路１５とは別に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、鉄鋼ライン等で使用されている鋼帯の溶接装置（通常、ナローラップシーム溶接装置）に係り、特に直流溶接を用いた場合に発生する磁化したシャーの脱磁を行うラップシーム溶接装置に関する。

図５に示すように、連続処理ラインで鋼帯（ストリップ）を連結するには、上下の刃物６０、６１を有するシャー６２で鋼帯６３の端部を切断した後、後続の鋼帯６３を先行する鋼帯６３に一部ラップさせて、そのラップ部分を上下対となる円板状の電極６４、６５でシーム溶接することが一般に行われている。このシーム溶接を交流で行うと二次導体の長さが長く力率が悪いので、近年は溶接トランス６６の二次側にダイオードを配置し、直流によってシーム溶接が行われている。なお、６９、７０はスウェージングロール、７１はこれらを保持するＣ形フレームで、通過する鋼帯６３を基準にしてその幅方向に全体が移動可能となっている。また、７２〜７５は電極６４、６５への導体回路であり、垂直バー７６、７７、オンス銅板７８、７９を介して、溶接トランス６６からダイオードを介して整流された直流電流を、電極６４、６５に給電できる構造となっている。

以上の装置を用いて、鋼帯６３の直流電流によるシーム溶接を行うと高電流のために、鉄製品が磁化する。特に、シャー６２等の刃物６０、６１の場合は、その磁気的特性のために大きな残留磁気が残る。残留磁気がシャー６２の刃物６０、６１に残るとシャー６２によって切断された鋼帯６３の細片が刃物６０、６１に付着し、次の操業が困難となる場合がある。そこで、例えば、特許文献１においては、一つの溶接工程が完了するごとに、溶接電流の向きを変えることが提案されている。

特開平８−７１７７１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、同一方向の電流の蓄積による磁化材料の磁化は防止されるが、一回の溶接電流は直流電流であるので、その導体回路の周辺の磁化材料は一定方向に磁化され、大きな残留磁気が残り、次の逆方向の溶接電流では、確かにその方向の磁化は無くなるが逆方向の磁化が発生し、結局残留磁気を全部無くす（又は支障のない程度まで低くする）ことは困難であった。
更に、溶接トランスの二次側にサイリスタを接続してその極性を切り換えると、大容量のサイリスタを必要とし、高価な装置になるという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、別に導体回路を設けて、残留磁気を打ち消すラップシーム溶接装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るラップシーム溶接装置は、シャーでそれぞれ切断された鋼帯を一部ラップさせ、溶接時の電流を制御可能な直流電源の供給を得て、前記鋼帯のシーム溶接を行うラップシーム溶接装置において、
非溶接時に、前記直流電源から電源を得て、溶接電流で磁化された前記シャーの脱磁を行う脱磁回路を前記溶接の回路とは別に設けた。

また、第２の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路への通電は溶接完了後に行う。
そして、第３の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１及び第２の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視して前記シャーを囲む矩形状となっている。

第４の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１〜第３の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタを介してその入切が行われている。
そして、第５の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１〜第４の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路に流す直流電流は、前記直流電源の一次側で制御されている。

請求項１〜５記載のラップシーム溶接装置においては、非溶接時に、直流電源から電源を得て、溶接電流で磁化されたシャーの脱磁を行う脱磁回路を溶接の回路とは別に設けたので、この脱磁回路に、所定方向の電流を流し、磁化されたシャーの脱磁を行うことができる。
そして、この脱磁回路に流す電流は、溶接時の電流を制御可能な直流電源から供給されているので、自由に制御でき、従って、磁化されたシャーを使用に問題がない程度に脱磁することが容易にできる。

特に、請求項２記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路への通電は溶接完了後に行うので、確実に脱磁作業を行うことができ、しかも通電電流も溶接電流とは関係がないので、自由に制御できる。
請求項３記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視してシャーを囲む矩形状となっているので、Ｃ形フレームの空間部を上下に横切る回路がなくなり、新たに付加した回路がＣ形フレームの移動に対して干渉することがない。

請求項４記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタによって入切が行われているので、溶接時はコンタクタを開放し、脱磁時にコンタクタを閉じることによって、溶接電源からの電流を脱磁に利用できる。
そして、請求項５記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路に流す直流電流は、直流電源の一次側で制御されているので、溶接電流を簡単に調整できるだけでなく、脱磁電流を簡単に調整できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図、図２は同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図、図３は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図、図４は脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置１０は、Ｃ形フレーム１１と、このＣ形フレーム１１の基部に設けられ、溶接時の電流を制御可能な直流電源１２と、直流電源１２に接続され、上下に対となる円板状の電極１３、１４を備えたシーム溶接用回路（即ち、導体回路を主体とする）１５と、直流電源１２に接続されるコンタクタ１６を途中に備えた脱磁回路１７とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

Ｃ形フレーム１１は、周知の構造であって上部フレームと下部フレームを備え、溶接を行おうとする鋼帯１８に対してその幅方向に移動可能となって、その基部には直流電源１２を、その先部にはシーム溶接用の電極１３、１４を有し、上下のフレームの中間部には鋼帯１８を切断する上下の刃物１９、２０を有するシャー（剪断切断機）２１が設けられている。鋼帯１８のシーム溶接を行う場合には、上下の電極１３、１４で鋼帯１８の溶接部（ラップ部）を挟持し、直流電源１２から連続的に電流を流しながら、Ｃ形フレーム１１を横移動させて、鋼帯１８の溶接を行っている。

直流電源１２は、図１に示すように、溶接トランス２２と、溶接トランス２２の一次側に接続されたサイリスタスタック（逆並列に接続されたサイリスタ）２３と、溶接トランス２２の二次側コイルに接続されたダイオードスタック２４と、サイリスタスタック２３の制御装置（図示せず）とを有し、所定の直流電流（例えば、２５０００〜３００００Ａ）が、電極１３、１４を通じて溶接部に連続的に流れるようになっている。

脱磁回路１７は、直流電源１２のプラスマイナスの端子にそれぞれ接続される導体ワイヤ２６、２７と、導体ワイヤ２６の端部に一端が連結され、他端はコンタクタ（開閉スイッチ）１６を介して導体ワイヤ２７に連結されるワンターンのコイル２８とを有している。そして、このコイル２８は前後の導体バー２９、３０と左右の銅材からなる連結バー３１、３２を有し、導体バー２９の始端が導体ワイヤ２６に、連結バー３２の終端がコンタクタ１６に連結されている。なお、図３において、３３は支持フレームで、コイル２８はこの支持フレーム３３に絶縁状態で取付けられている。

導体バー２９、３０はシャー２１の前後でしかもシャー２１より上位置に水平に配置されているので、コイル２８はシャー２１の上部位置で、しかも、平面視してシャー２１が矩形状のコイル２８の中央になるように配置されている。シャー２１とコイル２８との高さの差（垂直距離）は、導体バー２９、３０の間隔と同等か、それより小さいので、コイル２８の磁場範囲にシャー２１が入ることになる。なお、シャー２１は上側の刃物１９と下側の刃物２０があるが、上側の刃物２１の方が下側の刃物２０より強い磁場を受けることになる。

図４に示すように、コンタクタ１６は、エアシリンダ３５と、接点３６、３７とを有し、一方の接点３６に導体ワイヤ２７の端部が、他方の接点３７には連結バー３２の端部が連結されている。エアシリンダ３５を伸ばすことによって、接点３６、３７が連結され、エアシリンダ３５を縮めることによって、接点３６、３７が切断される。

従って、このラップシーム溶接装置１０の使用にあっては、溶接時はラインから待機させてあるＣ形フレーム１１をラインの幅方向の所定位置に配置し、接続しようとする鋼帯１８の端部をシャー２１で切断し、後続の鋼帯１８を前進させて、前側の鋼帯１８と僅少の範囲でオーバーラップさせて、シーム溶接代を作る。
そして、下側の電極１４の上にラップさせた鋼帯１８を載せ上側の電極１３を下ろして所定の加圧力をラップ部分に加え、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、所定の直流電流を溶接部に流す電流制御を行いながら、Ｃ形フレーム１１を所定方向に移動させて、鋼帯１８のシーム溶接を行う。なお、溶接時は下部の電極１４がプラス側、上部の電極１３がマイナス側となっているが、逆の場合もある。

これによって、鋼帯１８及びシャー２１を囲むようにして配置されているシーム溶接用回路１５によって、シャー２１及びその回りの鉄製品は一定方向に磁化される。そこで、次に、Ｃ形フレーム１１を戻して、上下の電極１３、１４を待機位置に配置した状態で、コンコクタ１６を作動させてコイル２８を閉回路にした後、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、コイル２８に所定方向の電流を流す。これによって、シャー２１の刃物１９、２０がまた別方向から磁化されるが、実験によれば、刃物１９、２０は脱磁されることが確認されている。

この場合、上部の刃物１９の方が下部の刃物２０より強い脱磁力を受けるので、磁束計を用意し、刃物１９の残留磁気が実用上差し支えない程度に脱磁（消磁）できる程度（例えば、１／１０以下）に、コイル２８に流れる電流を決める。実験によれば、溶接電流２５０００Ａに対して、コイル２８に流れる電流を１５０００Ａ程度にすれば、刃物１９は支障ない程度に脱磁される。なお、鋼帯１８の切れ端が上側の刃物１９に付着すると操業上の問題を起こすので、刃物１９が略脱磁される電流で全体を制御したが、下側の刃物２０を基準にして脱磁することもできる。この場合、上側の刃物１９はコイル２８による残留磁気が一部残ることになる。脱磁時間は数秒でよい。

この実施の形態においては、平面視してコイル２８の略中央にシャー２１を配置し、コイル２８に流す電流は図３に示すように時計方向としたが、反時計方向にしてもよい。また、コイル２８の中心に対してシャー２１の位置を前側又は後ろ側にずらしてもよく、それによって磁束の垂直方向の成分が多くなるので、溶接電流によって形成される磁束と反対方向の磁束が多くなるように、コイル２８に流す電流を決めると、更に脱磁効率が上昇する。

前記実施の形態においては、コイルはＣ形フレーム１１の上部（即ち上部フレーム）のみに配置したが、脱磁を行う導体回路を、Ｃ形フレーム１１の上下両側に配置し、電極１３、１４の近傍にコンタクタを配置し、溶接電流とは全く逆方向の電流を流して刃物の脱磁を行うことも可能であり、この場合も本発明は適用される。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図である。 同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図である。 同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図である。 脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。 従来例に係るラップシーム溶接装置の説明図である。

符号の説明

１０：ラップシーム溶接装置、１１：Ｃ形フレーム、１２：直流電源、１３、１４：電極、１５：シーム溶接用回路、１６：コンタクタ、１７：脱磁回路、１８：鋼帯、１９、２０：刃物、２１：シャー、２２：溶接トランス、２３：サイリスタスタック、２４：ダイオードスタック、２６、２７：導体ワイヤ、２８：コイル、２９、３０：導体バー、３１、３２：連結バー、３３：支持フレーム、３５：エアシリンダ、３６、３７：接点

本発明は、例えば、鉄鋼ライン等で使用されている鋼帯の溶接装置（通常、ナローラップシーム溶接装置）に係り、特に直流溶接を用いた場合に発生する磁化したシャーの脱磁を行うラップシーム溶接装置に関する。

図５に示すように、連続処理ラインで鋼帯（ストリップ）を連結するには、上下の刃物６０、６１を有するシャー６２で鋼帯６３の端部を切断した後、後続の鋼帯６３を先行する鋼帯６３に一部ラップさせて、そのラップ部分を上下対となる円板状の電極６４、６５でシーム溶接することが一般に行われている。このシーム溶接を交流で行うと二次導体の長さが長く力率が悪いので、近年は溶接トランス６６の二次側にダイオードを配置し、直流によってシーム溶接が行われている。なお、６９、７０はスウェージングロール、７１はこれらを保持するＣ形フレームで、通過する鋼帯６３を基準にしてその幅方向に全体が移動可能となっている。また、７２〜７５は電極６４、６５への導体回路であり、垂直バー７６、７７、オンス銅板７８、７９を介して、溶接トランス６６からダイオードを介して整流された直流電流を、電極６４、６５に給電できる構造となっている。

以上の装置を用いて、鋼帯６３の直流電流によるシーム溶接を行うと高電流のために、鉄製品が磁化する。特に、シャー６２等の刃物６０、６１の場合は、その磁気的特性のために大きな残留磁気が残る。残留磁気がシャー６２の刃物６０、６１に残るとシャー６２によって切断された鋼帯６３の細片が刃物６０、６１に付着し、次の操業が困難となる場合がある。そこで、例えば、特許文献１においては、一つの溶接工程が完了するごとに、溶接電流の向きを変えることが提案されている。

特開平８−７１７７１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、同一方向の電流の蓄積による磁化材料の磁化は防止されるが、一回の溶接電流は直流電流であるので、その導体回路の周辺の磁化材料は一定方向に磁化され、大きな残留磁気が残り、次の逆方向の溶接電流では、確かにその方向の磁化は無くなるが逆方向の磁化が発生し、結局残留磁気を全部無くす（又は支障のない程度まで低くする）ことは困難であった。
更に、溶接トランスの二次側にサイリスタを接続してその極性を切り換えると、大容量のサイリスタを必要とし、高価な装置になるという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、別に導体回路を設けて、残留磁気を打ち消すラップシーム溶接装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るラップシーム溶接装置は、シャーでそれぞれ切断された鋼帯を一部ラップさせ、溶接トランス及び該溶接トランスの一次側及び二次側にそれぞれ接続されたサイリスタスタック及びダイオードスタックを有し、溶接時の電流を前記溶接トランスの一次側で制御可能な直流電源の供給を得て、前記鋼帯のシーム溶接を行うラップシーム溶接装置において、
非溶接時に、前記直流電源から電源を得て、前記シャーを囲み溶接電流で磁化された前記シャーの脱磁を行う脱磁回路を前記溶接の回路とは別に設け、
しかも、前記脱磁回路に流す直流電流は、前記直流電源の一次側の前記サイリスタスタックで制御されている。

また、第２の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路への通電は溶接完了後に行う。
そして、第３の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１及び第２の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視して前記シャーを囲む矩形状となっている。

第４の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１〜第３の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタを介してその入切が行われている。

請求項１〜４記載のラップシーム溶接装置においては、非溶接時に、直流電源から電源を得て、溶接電流で磁化されたシャーの脱磁を行う脱磁回路を溶接の回路とは別に設けたので、この脱磁回路に、所定方向の電流を流し、磁化されたシャーの脱磁を行うことができる。
そして、この脱磁回路に流す電流は、溶接時の電流を制御可能な直流電源から供給されているので、自由に制御でき、従って、磁化されたシャーを使用に問題がない程度に脱磁することが容易にできる。
そして、脱磁回路に流す直流電流は、直流電源の一次側で制御されているので、溶接電流を簡単に調整できるだけでなく、脱磁電流を簡単に調整できる。

特に、請求項２記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路への通電は溶接完了後に行うので、確実に脱磁作業を行うことができ、しかも通電電流も溶接電流とは関係がないので、自由に制御できる。
請求項３記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視してシャーを囲む矩形状となっているので、Ｃ形フレームの空間部を上下に横切る回路がなくなり、新たに付加した回路がＣ形フレームの移動に対して干渉することがない。

請求項４記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタによって入切が行われているので、溶接時はコンタクタを開放し、脱磁時にコンタクタを閉じることによって、溶接電源からの電流を脱磁に利用できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図、図２は同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図、図３は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図、図４は脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置１０は、Ｃ形フレーム１１と、このＣ形フレーム１１の基部に設けられ、溶接時の電流を制御可能な直流電源１２と、直流電源１２に接続され、上下に対となる円板状の電極１３、１４を備えたシーム溶接用回路（即ち、導体回路を主体とする）１５と、直流電源１２に接続されるコンタクタ１６を途中に備えた脱磁回路１７とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

Ｃ形フレーム１１は、周知の構造であって上部フレームと下部フレームを備え、溶接を行おうとする鋼帯１８に対してその幅方向に移動可能となって、その基部には直流電源１２を、その先部にはシーム溶接用の電極１３、１４を有し、上下のフレームの中間部には鋼帯１８を切断する上下の刃物１９、２０を有するシャー（剪断切断機）２１が設けられている。鋼帯１８のシーム溶接を行う場合には、上下の電極１３、１４で鋼帯１８の溶接部（ラップ部）を挟持し、直流電源１２から連続的に電流を流しながら、Ｃ形フレーム１１を横移動させて、鋼帯１８の溶接を行っている。

直流電源１２は、図１に示すように、溶接トランス２２と、溶接トランス２２の一次側に接続されたサイリスタスタック（逆並列に接続されたサイリスタ）２３と、溶接トランス２２の二次側コイルに接続されたダイオードスタック２４と、サイリスタスタック２３の制御装置（図示せず）とを有し、所定の直流電流（例えば、２５０００〜３００００Ａ）が、電極１３、１４を通じて溶接部に連続的に流れるようになっている。

脱磁回路１７は、直流電源１２のプラスマイナスの端子にそれぞれ接続される導体ワイヤ２６、２７と、導体ワイヤ２６の端部に一端が連結され、他端はコンタクタ（開閉スイッチ）１６を介して導体ワイヤ２７に連結されるワンターンのコイル２８とを有している。そして、このコイル２８は前後の導体バー２９、３０と左右の銅材からなる連結バー３１、３２を有し、導体バー２９の始端が導体ワイヤ２６に、連結バー３２の終端がコンタクタ１６に連結されている。なお、図３において、３３は支持フレームで、コイル２８はこの支持フレーム３３に絶縁状態で取付けられている。

導体バー２９、３０はシャー２１の前後でしかもシャー２１より上位置に水平に配置されているので、コイル２８はシャー２１の上部位置で、しかも、平面視してシャー２１が矩形状のコイル２８の中央になるように配置されている。シャー２１とコイル２８との高さの差（垂直距離）は、導体バー２９、３０の間隔と同等か、それより小さいので、コイル２８の磁場範囲にシャー２１が入ることになる。なお、シャー２１は上側の刃物１９と下側の刃物２０があるが、上側の刃物２１の方が下側の刃物２０より強い磁場を受けることになる。

図４に示すように、コンタクタ１６は、エアシリンダ３５と、接点３６、３７とを有し、一方の接点３６に導体ワイヤ２７の端部が、他方の接点３７には連結バー３２の端部が連結されている。エアシリンダ３５を伸ばすことによって、接点３６、３７が連結され、エアシリンダ３５を縮めることによって、接点３６、３７が切断される。

従って、このラップシーム溶接装置１０の使用にあっては、溶接時はラインから待機させてあるＣ形フレーム１１をラインの幅方向の所定位置に配置し、接続しようとする鋼帯１８の端部をシャー２１で切断し、後続の鋼帯１８を前進させて、前側の鋼帯１８と僅少の範囲でオーバーラップさせて、シーム溶接代を作る。
そして、下側の電極１４の上にラップさせた鋼帯１８を載せ上側の電極１３を下ろして所定の加圧力をラップ部分に加え、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、所定の直流電流を溶接部に流す電流制御を行いながら、Ｃ形フレーム１１を所定方向に移動させて、鋼帯１８のシーム溶接を行う。なお、溶接時は下部の電極１４がプラス側、上部の電極１３がマイナス側となっているが、逆の場合もある。

これによって、鋼帯１８及びシャー２１を囲むようにして配置されているシーム溶接用回路１５によって、シャー２１及びその回りの鉄製品は一定方向に磁化される。そこで、次に、Ｃ形フレーム１１を戻して、上下の電極１３、１４を待機位置に配置した状態で、コンコクタ１６を作動させてコイル２８を閉回路にした後、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、コイル２８に所定方向の電流を流す。これによって、シャー２１の刃物１９、２０がまた別方向から磁化されるが、実験によれば、刃物１９、２０は脱磁されることが確認されている。

この場合、上部の刃物１９の方が下部の刃物２０より強い脱磁力を受けるので、磁束計を用意し、刃物１９の残留磁気が実用上差し支えない程度に脱磁（消磁）できる程度（例えば、１／１０以下）に、コイル２８に流れる電流を決める。実験によれば、溶接電流２５０００Ａに対して、コイル２８に流れる電流を１５０００Ａ程度にすれば、刃物１９は支障ない程度に脱磁される。なお、鋼帯１８の切れ端が上側の刃物１９に付着すると操業上の問題を起こすので、刃物１９が略脱磁される電流で全体を制御したが、下側の刃物２０を基準にして脱磁することもできる。この場合、上側の刃物１９はコイル２８による残留磁気が一部残ることになる。脱磁時間は数秒でよい。

この実施の形態においては、平面視してコイル２８の略中央にシャー２１を配置し、コイル２８に流す電流は図３に示すように時計方向としたが、反時計方向にしてもよい。また、コイル２８の中心に対してシャー２１の位置を前側又は後ろ側にずらしてもよく、それによって磁束の垂直方向の成分が多くなるので、溶接電流によって形成される磁束と反対方向の磁束が多くなるように、コイル２８に流す電流を決めると、更に脱磁効率が上昇する。

前記実施の形態においては、コイルはＣ形フレーム１１の上部（即ち上部フレーム）のみに配置したが、脱磁を行う導体回路を、Ｃ形フレーム１１の上下両側に配置し、電極１３、１４の近傍にコンタクタを配置し、溶接電流とは全く逆方向の電流を流して刃物の脱磁を行うことも可能であり、この場合も本発明は適用される。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図である。 同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図である。 同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図である。 脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。 従来例に係るラップシーム溶接装置の説明図である。

符号の説明

１０：ラップシーム溶接装置、１１：Ｃ形フレーム、１２：直流電源、１３、１４：電極、１５：シーム溶接用回路、１６：コンタクタ、１７：脱磁回路、１８：鋼帯、１９、２０：刃物、２１：シャー、２２：溶接トランス、２３：サイリスタスタック、２４：ダイオードスタック、２６、２７：導体ワイヤ、２８：コイル、２９、３０：導体バー、３１、３２：連結バー、３３：支持フレーム、３５：エアシリンダ、３６、３７：接点

本発明は、例えば、鉄鋼ライン等で使用されている鋼帯の溶接装置（通常、ナローラップシーム溶接装置）に係り、特に直流溶接を用いた場合に発生する磁化したシャーの脱磁を行うラップシーム溶接装置に関する。

図５に示すように、連続処理ラインで鋼帯（ストリップ）を連結するには、上下の刃物６０、６１を有するシャー６２で鋼帯６３の端部を切断した後、後続の鋼帯６３を先行する鋼帯６３に一部ラップさせて、そのラップ部分を上下対となる円板状の電極６４、６５でシーム溶接することが一般に行われている。このシーム溶接を交流で行うと二次導体の長さが長く力率が悪いので、近年は溶接トランス６６の二次側にダイオードを配置し、直流によってシーム溶接が行われている。なお、６９、７０はスウェージングロール、７１はこれらを保持するＣ形フレームで、通過する鋼帯６３を基準にしてその幅方向に全体が移動可能となっている。また、７２〜７５は電極６４、６５への導体回路であり、垂直バー７６、７７、オンス銅板７８、７９を介して、溶接トランス６６からダイオードを介して整流された直流電流を、電極６４、６５に給電できる構造となっている。

以上の装置を用いて、鋼帯６３の直流電流によるシーム溶接を行うと高電流のために、鉄製品が磁化する。特に、シャー６２等の刃物６０、６１の場合は、その磁気的特性のために大きな残留磁気が残る。残留磁気がシャー６２の刃物６０、６１に残るとシャー６２によって切断された鋼帯６３の細片が刃物６０、６１に付着し、次の操業が困難となる場合がある。そこで、例えば、特許文献１においては、一つの溶接工程が完了するごとに、溶接電流の向きを変えることが提案されている。

特開平８−７１７７１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、同一方向の電流の蓄積による磁化材料の磁化は防止されるが、一回の溶接電流は直流電流であるので、その導体回路の周辺の磁化材料は一定方向に磁化され、大きな残留磁気が残り、次の逆方向の溶接電流では、確かにその方向の磁化は無くなるが逆方向の磁化が発生し、結局残留磁気を全部無くす（又は支障のない程度まで低くする）ことは困難であった。
更に、溶接トランスの二次側にサイリスタを接続してその極性を切り換えると、大容量のサイリスタを必要とし、高価な装置になるという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、別に導体回路を設けて、残留磁気を打ち消すラップシーム溶接装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るラップシーム溶接装置は、シャーでそれぞれ切断された鋼帯を一部ラップさせ、溶接トランス及び該溶接トランスの一次側及び二次側にそれぞれ接続されたサイリスタスタック及びダイオードスタックを有し、溶接時の電流を前記溶接トランスの一次側で制御可能な直流電源の供給を得て、前記鋼帯のシーム溶接を行うラップシーム溶接装置において、
非溶接時に、前記直流電源から電源を得て、前記シャーを囲み溶接電流で磁化された前記シャーの脱磁を行う脱磁回路を前記溶接の回路とは別に設け、
前記脱磁回路に流す直流電流は、前記直流電源の一次側の前記サイリスタスタックで制御され、
しかも、前記脱磁回路は、前記シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視して前記シャーを囲む矩形状となっている。

また、第２の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路への通電は溶接完了後に行う。

第３の発明に係るラップシーム溶接装置は、第１及び第２の発明に係るラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタを介してその入切が行われている。

請求項１〜３記載のラップシーム溶接装置においては、非溶接時に、直流電源から電源を得て、溶接電流で磁化されたシャーの脱磁を行う脱磁回路を溶接の回路とは別に設けたので、この脱磁回路に、所定方向の電流を流し、磁化されたシャーの脱磁を行うことができる。
そして、この脱磁回路に流す電流は、溶接時の電流を制御可能な直流電源から供給されているので、自由に制御でき、従って、磁化されたシャーを使用に問題がない程度に脱磁することが容易にできる。
そして、脱磁回路に流す直流電流は、直流電源の一次側で制御されているので、溶接電流を簡単に調整できるだけでなく、脱磁電流を簡単に調整できる。

また、請求項１記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視してシャーを囲む矩形状となっているので、Ｃ形フレームの空間部を上下に横切る回路がなくなり、新たに付加した回路がＣ形フレームの移動に対して干渉することがない。
特に、請求項２記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路への通電は溶接完了後に行うので、確実に脱磁作業を行うことができ、しかも通電電流も溶接電流とは関係がないので、自由に制御できる。

請求項３記載のラップシーム溶接装置においては、脱磁回路は、直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタによって入切が行われているので、溶接時はコンタクタを開放し、脱磁時にコンタクタを閉じることによって、溶接電源からの電流を脱磁に利用できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図、図２は同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図、図３は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図、図４は脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置１０は、Ｃ形フレーム１１と、このＣ形フレーム１１の基部に設けられ、溶接時の電流を制御可能な直流電源１２と、直流電源１２に接続され、上下に対となる円板状の電極１３、１４を備えたシーム溶接用回路（即ち、導体回路を主体とする）１５と、直流電源１２に接続されるコンタクタ１６を途中に備えた脱磁回路１７とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

Ｃ形フレーム１１は、周知の構造であって上部フレームと下部フレームを備え、溶接を行おうとする鋼帯１８に対してその幅方向に移動可能となって、その基部には直流電源１２を、その先部にはシーム溶接用の電極１３、１４を有し、上下のフレームの中間部には鋼帯１８を切断する上下の刃物１９、２０を有するシャー（剪断切断機）２１が設けられている。鋼帯１８のシーム溶接を行う場合には、上下の電極１３、１４で鋼帯１８の溶接部（ラップ部）を挟持し、直流電源１２から連続的に電流を流しながら、Ｃ形フレーム１１を横移動させて、鋼帯１８の溶接を行っている。

直流電源１２は、図１に示すように、溶接トランス２２と、溶接トランス２２の一次側に接続されたサイリスタスタック（逆並列に接続されたサイリスタ）２３と、溶接トランス２２の二次側コイルに接続されたダイオードスタック２４と、サイリスタスタック２３の制御装置（図示せず）とを有し、所定の直流電流（例えば、２５０００〜３００００Ａ）が、電極１３、１４を通じて溶接部に連続的に流れるようになっている。

脱磁回路１７は、直流電源１２のプラスマイナスの端子にそれぞれ接続される導体ワイヤ２６、２７と、導体ワイヤ２６の端部に一端が連結され、他端はコンタクタ（開閉スイッチ）１６を介して導体ワイヤ２７に連結されるワンターンのコイル２８とを有している。そして、このコイル２８は前後の導体バー２９、３０と左右の銅材からなる連結バー３１、３２を有し、導体バー２９の始端が導体ワイヤ２６に、連結バー３２の終端がコンタクタ１６に連結されている。なお、図３において、３３は支持フレームで、コイル２８はこの支持フレーム３３に絶縁状態で取付けられている。

導体バー２９、３０はシャー２１の前後でしかもシャー２１より上位置に水平に配置されているので、コイル２８はシャー２１の上部位置で、しかも、平面視してシャー２１が矩形状のコイル２８の中央になるように配置されている。シャー２１とコイル２８との高さの差（垂直距離）は、導体バー２９、３０の間隔と同等か、それより小さいので、コイル２８の磁場範囲にシャー２１が入ることになる。なお、シャー２１は上側の刃物１９と下側の刃物２０があるが、上側の刃物２１の方が下側の刃物２０より強い磁場を受けることになる。

図４に示すように、コンタクタ１６は、エアシリンダ３５と、接点３６、３７とを有し、一方の接点３６に導体ワイヤ２７の端部が、他方の接点３７には連結バー３２の端部が連結されている。エアシリンダ３５を伸ばすことによって、接点３６、３７が連結され、エアシリンダ３５を縮めることによって、接点３６、３７が切断される。

従って、このラップシーム溶接装置１０の使用にあっては、溶接時はラインから待機させてあるＣ形フレーム１１をラインの幅方向の所定位置に配置し、接続しようとする鋼帯１８の端部をシャー２１で切断し、後続の鋼帯１８を前進させて、前側の鋼帯１８と僅少の範囲でオーバーラップさせて、シーム溶接代を作る。
そして、下側の電極１４の上にラップさせた鋼帯１８を載せ上側の電極１３を下ろして所定の加圧力をラップ部分に加え、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、所定の直流電流を溶接部に流す電流制御を行いながら、Ｃ形フレーム１１を所定方向に移動させて、鋼帯１８のシーム溶接を行う。なお、溶接時は下部の電極１４がプラス側、上部の電極１３がマイナス側となっているが、逆の場合もある。

これによって、鋼帯１８及びシャー２１を囲むようにして配置されているシーム溶接用回路１５によって、シャー２１及びその回りの鉄製品は一定方向に磁化される。そこで、次に、Ｃ形フレーム１１を戻して、上下の電極１３、１４を待機位置に配置した状態で、コンコクタ１６を作動させてコイル２８を閉回路にした後、溶接トランス２２の一次側に接続されているサイリスタスタック２３を作動させて、コイル２８に所定方向の電流を流す。これによって、シャー２１の刃物１９、２０がまた別方向から磁化されるが、実験によれば、刃物１９、２０は脱磁されることが確認されている。

この場合、上部の刃物１９の方が下部の刃物２０より強い脱磁力を受けるので、磁束計を用意し、刃物１９の残留磁気が実用上差し支えない程度に脱磁（消磁）できる程度（例えば、１／１０以下）に、コイル２８に流れる電流を決める。実験によれば、溶接電流２５０００Ａに対して、コイル２８に流れる電流を１５０００Ａ程度にすれば、刃物１９は支障ない程度に脱磁される。なお、鋼帯１８の切れ端が上側の刃物１９に付着すると操業上の問題を起こすので、刃物１９が略脱磁される電流で全体を制御したが、下側の刃物２０を基準にして脱磁することもできる。この場合、上側の刃物１９はコイル２８による残留磁気が一部残ることになる。脱磁時間は数秒でよい。

この実施の形態においては、平面視してコイル２８の略中央にシャー２１を配置し、コイル２８に流す電流は図３に示すように時計方向としたが、反時計方向にしてもよい。また、コイル２８の中心に対してシャー２１の位置を前側又は後ろ側にずらしてもよく、それによって磁束の垂直方向の成分が多くなるので、溶接電流によって形成される磁束と反対方向の磁束が多くなるように、コイル２８に流す電流を決めると、更に脱磁効率が上昇する。

前記実施の形態においては、コイルはＣ形フレーム１１の上部（即ち上部フレーム）のみに配置したが、脱磁を行う導体回路を、Ｃ形フレーム１１の上下両側に配置し、電極１３、１４の近傍にコンタクタを配置し、溶接電流とは全く逆方向の電流を流して刃物の脱磁を行うことも可能であり、この場合も本発明は適用される。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るラップシーム溶接装置の全体回路図、（Ｂ）は同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の平面図である。 同ラップシーム溶接装置の一部省略正面図である。 同ラップシーム溶接装置の脱磁回路の概略平面図である。 脱磁回路に直列に連結されるコンタクタの側面図である。 従来例に係るラップシーム溶接装置の説明図である。

符号の説明

１０：ラップシーム溶接装置、１１：Ｃ形フレーム、１２：直流電源、１３、１４：電極、１５：シーム溶接用回路、１６：コンタクタ、１７：脱磁回路、１８：鋼帯、１９、２０：刃物、２１：シャー、２２：溶接トランス、２３：サイリスタスタック、２４：ダイオードスタック、２６、２７：導体ワイヤ、２８：コイル、２９、３０：導体バー、３１、３２：連結バー、３３：支持フレーム、３５：エアシリンダ、３６、３７：接点

Claims (5)

1. シャーでそれぞれ切断された鋼帯を一部ラップさせ、溶接時の電流を制御可能な直流電源の供給を得て、前記鋼帯のシーム溶接を行うラップシーム溶接装置において、
   非溶接時に、前記直流電源から電源を得て、溶接電流で磁化された前記シャーの脱磁を行う脱磁回路を前記溶接の回路とは別に設けたことを特徴とするラップシーム溶接装置。
2. 請求項１記載のラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路への通電は溶接完了後に行うことを特徴とするラップシーム溶接装置。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載のラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記シャー及びシーム溶接を行う電極並びにその導体回路を搭載するＣ形フレームの上部フレームに設けられ、前後の導体バーとこれらの両端を連結する連結バーとを有し、平面視して前記シャーを囲む矩形状となっていることを特徴とするラップシーム溶接装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路は、前記直流電源にシリンダによって開閉されるコンタクタを介してその入切が行われていることを特徴とするラップシーム溶接装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のラップシーム溶接装置において、前記脱磁回路に流す直流電流は、前記直流電源の一次側で制御されていることを特徴とするラップシーム溶接装置。

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