JP2015510454A - ２つの金属帯片端部を接合する方法および装置 - Google Patents

Abstract

複数の帯片、より具体的には巻き取り可能な金属シート（Ａ、Ｂ）、を処理または機械加工システムに次々と通すために、２つ以上の表面を平らに重ね合わせてこれら帯片の端部同士を接合する方法および装置の提示および説明が提供される。高い引張り荷重と化学的腐食と高温とに耐えられ、できる限り平らで鋭い端縁が何もなく、汎用的に使用可能な接合箇所を帯片（Ａ、Ｂ）の２つの重なり合った端部区間の間に迅速かつ安価に作成するために、初めに第１のストロークで全ての穴を同時に打ち抜き、次に第２のストロークで全ての鳩目を押し込むことによって、帯片の方向に対して基本的に横方向に配置された複数の鳩目によって帯片端部同士が接合される。これに用いられる装置（１）は、両シート端部を固定するためのクランプ装置（３）と機械加工ユニットとを有し、機械加工ユニットは、同じ間隔で交互に一列に配置された複数の打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）を備えた加工用工具（４）とカウンタ工具としてのダイ（１１）とを有し、加工用工具（４）とダイ（１１）とは、隣接する２つの個々の工具間の距離だけ列方向に変位可能であり、打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）の上方に押圧装置（５）が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のシート、より具体的には巻き取り可能な複数の金属帯片、を次々と処理または機械加工システムに通すために、２つ以上の表面を上下に平らに重ね合わせて当該シートの端部同士を接合する方法および装置に関する。

巻き取り可能な金属シート（帯片または箔）は、最も多様な処理または機械加工工程において、初めに巻き取られ、その後に再び巻き取られる。これが行われるのは、例えば圧延機、焼鈍炉、脱脂ライン、洗浄ライン、酸洗ライン、塗膜ライン、延伸設備などである。これらシートは巻かれた形態で、所謂コイルとして、供給され、システムに通すために投入領域において繰り出され、処理の後に、再びコイルを形成するためにシステムの最後において再び巻き取られる。

投入側のコイルが終わりになると、このコイルの端部を新しいコイルの先頭区画に接合する必要がある。その後、システム内に既にある帯片端部が引き続きシステム内を通過することによって、新しいコイルがシステム内のさまざまな処理箇所に通される。これは、通常、１つの連続工程で行われるので、接合箇所をできる限り短時間で作成する必要がある。その理由は、各システムが有する帯片貯蔵部は、多くの場合、比較的小さいこと、およびシステムの停止を回避する必要があることによる。

特許文献１は、帯片の端部間の連結接続の作成方法を開示している。この方法においては、重なり合った領域にいくつかの十字形切り込みが穿孔打ち抜き装置によって作成され、２つの十字形切り込みの間に生じたフラップに２層のフランジが設けられる。この結果、接続箇所が４層になるため、特に十字形の切り込みを打ち抜くと、あらゆるシステムに容易には通すことができない比較的剛性の帯片区間が生じる。

したがって、２つの金属シートが重なり合う端部に、各シートの端部から距離を置いて、リング形状の溶接継目を設けることが以前も提案されていた（特許文献２）。これにより、穴の領域において帯片材料の結合がもたらされ、必要とされる安定性がもたらされる。

別の公知の装置（特許文献３）は、薄い箔シート、例えばアルミニウム箔、の端部同士を接合するために有用である。この装置においては、シート端部同士が重なり合う領域において、複数の電極が設けられたローラがシート表面まで下げられ、これら電極は対応する開口部を有するカウンタローラの領域においてシートを穿孔し、電極とシートとの間に印加された電圧によって端部同士が電気的に溶接される。

欧州特許出願公開第０ ０２９ ４１５（Ａ２）号 独国特許出願公開第１９９ ５９ ０９０（Ａ１）号 英国特許第２９１ ６８４号

上記に基づき、本発明の目的は、高い引張り荷重、化学的腐食、特にアルカリ溶液、酸、または溶剤による腐食、および３００℃をかなり上回る最大１１００℃までの高温に耐えられる接合箇所が２つの金属帯片が重なり合う端部区間の間に迅速かつ安価に作成されるように、好ましくは金属シート同士を高い引張り強度で接合するために、上で詳細に説明した方法および装置を改良および開発することである。同時に、ガイド要素、特に機械加工ラインの偏向ローラ、の損傷を回避するために、接合箇所はできる限り平らであり、かつ鋭い端縁がないことが求められる。この接合箇所は、２つの異なる材料の接合、および、例えば圧延金属シートなど、加工が基本的に極めて難しい材料の接合にも適していることがさらに望ましい。

方法に関して、本発明の目的は、初めに第１のストロークで全ての穴が同時に打ち抜かれ、第２のストロークで全ての鳩目が同時に押し込まれることによって、帯片の方向に対して基本的に横方向に配置された複数の鳩目によってシート端部同士が接合されることで達成される。

装置に関して、本発明の目的は、請求項６の特徴記載部分の特徴を有する装置では、機械加工ユニットは同じ間隔で交互に一列に配置された複数の打ち抜きおよび押し込み工具を備えた加工用工具と、カウンタ工具としてのダイとを有することと、当該加工用工具と当該ダイとは、隣接する２つの個々の工具間の距離だけ列方向に変位可能であることと、打ち抜きおよび押し込み工具の上方に押圧装置が設けられることで達成される。

本発明によると、両シートは重なり合った領域において初めに第１のストロークで打ち抜かれ、次に第２のストロークでこれらの穴に押し込まれる専用の鳩目によってシート同士が接合される方法および装置が提案される。この目的のために、重なり合った２つの帯片端部は初めにクランプ装置によってそれぞれの位置に固定され、次に、一列に配置された複数の穴が同時に１つのストロークで重なり合った帯片に打ち抜かれる。第２の駆動装置によって、次のストロークで、打ち抜き工具ではなく、接合用工具が、事前に実際に打ち抜かれた各穴と厳密に同じ位置で使用されるように、加工用工具と、帯片の下に設けられた対応するダイとが変位される。工具ホルダ上のこの変位運動と同時に、ガイドレールによって複数の鳩目が接合装置の作業域に導入される。その後の第２のストロークによって、各鳩目が各穴に押し込まれ、これにより帯片同士が接合される。

クランプ装置が解放され、「新しい」帯片が先行帯片によって機械加工システムに引き込まれる。接合箇所の製作は、連続動作で行うこともできる。この目的のために、各システムは帯片貯蔵部を投入領域に有する。これにより、帯片が機械加工システムに確実に供給され、帯片端部の停止時間が短縮される。

本発明の別の教示によると、打ち抜きと鳩目の押し込みとは、交互に一列に配置された打ち抜きおよび押し込み工具の交互動作によって行われ、このために用いられる加工用工具は、打ち抜きと押し込みとを切り替えるために、その長手方向に水平に変位される。これにより、接合工程を比較的迅速に、比較的小さな質量の移動のみで、行うことができる。２つのストローク機能（打ち抜きおよび押し込み）は、単一の共用駆動装置によって行われることが好ましい。これにより、本発明による装置の構築作業が減る。

本発明の別の展開によると、鳩目は打ち抜き工程中に押し込み工具に供給される。ここでは、交互ストロークにより押し込み工具は打ち抜き工程中はアイドル位置にあるという点を利用することによって、鳩目の同時供給が可能になる。

本発明の別の教示によると、鳩目の配置は、帯片の方向に垂直である。ただし、代わりに、帯片の方向に対して斜めに横切る方向に鳩目を配置することも可能である。この場合、一列に配置される鳩目の配置角度を自由に選択できる。これは、鳩目を帯片の幅全体に必ず等間隔に分散配置できるので、例えば、さまざまな帯片幅を処理する必要がある場合に、便利である。さらに、高精度偏向ローラを介して全ての鳩目が同時にシステムに供給されないことが望ましい場合は、鳩目の斜め配置は有利であり得る。また、これにより、鳩目の間隔を変える必要なしに、帯片内の鳩目の数を増やすことができる。これも、構築作業を減らす。

本発明の別の構成によると、両ストローク機能のために共用駆動装置が設けられ、打ち抜きと鳩目の押し込みとを切り替えるために、加工用工具はその長手方向に変位可能であるべく設計される。この目的のために、押圧装置は、使用中の全ての打ち抜きおよび押し込み工具を一斉に動作させる押圧クロスヘッドとして設計されることが好ましい。構築作業を更に減らすために、押圧クロスヘッドは加圧ラムをいくつか有する。加工用工具の変位によって、これら加圧ラムは打ち抜き工具または押し込み工具のどちらか一方のみをそれぞれ動作させる。

本発明の別の教示によると、鳩目を変形させるために、打ち抜きまたは押し込み工具の下に配置されたダイに、打ち抜きまたは押し込み工具に対応して交互に配置された穴または型が設けられる。

最後に、本発明の別の構成によると、各鳩目をそれぞれの押し込み領域に供給するために、例えば供給レールまたはバーとして設計可能な、供給装置が設けられる。

以下においては、単一の好適な実施形態を示す図面によって本発明をより詳細に説明する。図面は以下のとおりである。

２つのシート端部を接合するための本発明による装置の、帯片の長手方向軸線の方向から見た、略側面図である。 打ち抜き位置（第１のストローク）にある図１の装置の加工用工具である。 押し込み位置（第２のストローク）にある図１の装置の加工用工具である。 本発明による装置によって製作された第１のシート接合箇所である。 本発明による装置によって製作された別のシート接合箇所である。

図１は、２つ以上の表面を水平面に平らに重ね合わせて、シートＡおよびＢ、より具体的には中央に載置された金属帯片、の端部同士を接合するための本発明による装置１の概略図である。この目的のために、装置１は、先ず、フレーム２を有し、ここに個々のユニットが固定される。

シート端部ＡおよびＢを固定するためにクランプ装置３が用いられる。クランプ装置３は、好ましくは、鳩目が取り付けられる領域の両側に配置される。この背後に加工用工具４が位置付けられ、この上方に押圧装置５が位置付けられる。ここでクランプ装置３は、先ず、固定された支持ブロック６を有し、この上に帯片ＡおよびＢの端部が載置される。対応する駆動装置８Ａおよび８Ｂによって鉛直に移動可能なクランプバー７が各帯片端部に必要な接触圧を保証すると共に、さまざまな帯片厚を許容する。

図示の実施形態において、好ましくは、加工用工具４は、交互に一列に配置された５つの打ち抜き工具９と５つの押し込み工具１０とを有する。加工用工具４は、駆動装置（図示せず）によって、両矢印で示されているように、帯片の長手方向軸線に対して横方向に水平移動可能である。

図１ではクランプ装置３が加工用工具４の眺めを遮っているので、図２Ａおよび図２Ｂにおいては加工用工具４が露出されて示されている。ここでは、最初に、加工用工具４の下に、これに連結されたダイ１１が配置され、鳩目を変形させるために、打ち抜きまたは押し込み工具９、１０に対応して交互に配置された穴１２または型１３がダイ１１に設けられていることに気付かれるであろう。

図１は、押圧装置５が、先ず、加工用工具４の上方に水平押圧クロスヘッド１４を有し、押圧クロスヘッド１４には下方に突出する５つの加圧ラム１５が設けられ、加圧ラム１５の間隔は、加工用工具４の位置に応じて、打ち抜き工具９または押し込み工具１０に対応するように選択されることを更に示している。ここで、必要な接触圧を加えるために押圧クロスヘッド１４は鉛直に変位可能であり、好ましくはシリンダ・ピストン装置として設計された２つの駆動装置１６Ａおよび１６Ｂによって圧力が加えられる。

本発明によると、単一の押圧装置５による２つのストロークにおいて、第１のステップでは、帯片ＡおよびＢの端部に複数の穴が打ち抜かれ（図２Ａ）、第２のステップでは、帯片の端部同士を接合するために、打ち抜かれた穴に鳩目が押し込まれる（図２Ｂ）。説明の便宜上、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、ダイ１１は切開図で示されている。これらの図では、加工用工具４が右に移動した状態で示されている実施形態において、打ち抜き工具９の下に設けられた穴１２がはっきりと見える。押し込みが図２Ｂに示されている。この図においては、加工用工具４が左に移動し、押し込み工具１５の下に、対応する型１３が配置されている。これらの型１３は、押し込み工具１０の対応する型と共に、鳩目を変形させる。

図１および図２は、個々の打ち抜き工具９または押し込み工具１０を加工用工具４内で鉛直に移動させるための配置も示している。何れの場合も、更には説明しないスプリングによって、各工具は、機械加工工程の後に、それぞれの機械加工位置からそれぞれのアイドル位置に確実に戻される。この図は説明を目的としたものに過ぎず、実際には、工具の復帰運動のために、能動的な支持手段を更に設けることもできる。

本発明による装置１では、大きな質量を移動させる必要がなく、２つの帯片ＡおよびＢの端部同士の接合を比較的迅速に行えることが明らかに分かる。個々のストロークの間に、第１のストロークの場合と同じように、押圧装置５によって加工用工具４を動作させるためには、加工用工具４を２つの工具間の距離だけ水平に変位させるだけでよい。

最後に、図３および図４には、本発明による装置によって製作された帯片の接合箇所が再び示されている。ここで、参照符号１７で示されている鳩目の配置は、図３によると、帯片の方向に対して垂直に動く。打ち抜き工具９と押し込み工具１０との間の距離が固定であるという欠点は、一見すると、さまざまな帯片幅での使用に関して、少なくともクランプ装置３と、加工用工具４と、押圧装置５とが鉛直軸線を中心に回転可能であることで克服されると想定され得る。帯片幅が狭いために図示の５つの鳩目１７のうちの３つか４つしか垂直配置に嵌らなくても、帯片の側縁の外側にある工具は何も加工しないので、問題にはならない。ただし、或る領域において帯片幅が変化し、その領域に計画されていた鳩目が帯片端部の端縁に近付き過ぎるか、または端縁を越えて突出する場合は、幅の狭い帯片Ａ’およびＢ’についての図４に示されているように、鉛直軸線を中心に各工具を、または好ましくはフレーム２全体を、傾けることによって、滑らかな調整が可能である。この理由により、本発明による装置は、如何なる帯片厚だけでなく如何なる帯片幅にも適している。

本発明は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明による方法を実施するコンテキストにおいては、所望の効果を達成するために、本発明の基本コンセプトから離れることなく、他の構成がいくつか可能であることを明記しておく。

Claims (12)

1. 金属シート、より具体的には巻き取り可能な金属シート、を次々と処理または機械加工システムに通すために、２つ以上の表面を上下に平らに重ね合わせて前記金属シートの端部同士を接合する方法であって、初めに第１のストロークで全ての穴を同時に打ち抜き、次に第２のストロークで全ての鳩目を同時に押し込むことによって、前記帯片の方向に対して基本的に横方向に配置された複数の鳩目によって前記シート端部を互いに接合することを特徴とする方法。
2. 前記打ち抜きおよび前記鳩目の押し込みは、交互に一列に配置された打ち抜きおよび押し込み工具の交互動作によって行われ、これに使用される加工用工具は、打ち抜きと前記鳩目の押し込みとの間に、その長手方向に水平に変位されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記鳩目は、前記打ち抜き工程中に、前記押し込み工具に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記鳩目の配置は、前記帯片の方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記鳩目の配置は、前記帯片の方向に対して斜めであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
6. ２つ以上の表面を上下に平らに重ね合わせたシート（Ａ、Ｂ）、より具体的には巻き取り可能な金属シート、の端部同士を接合する装置（１）であって、前記シートの端部を固定するための少なくとも１つのクランプ装置（３）と、前記シートの端部同士を接合するための少なくとも１つの機械加工ユニットとを有する装置（１）において、前記機械加工ユニットは、同じ間隔で交互に一列に配置された複数の打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）を備えた加工用工具（４）と、カウンタ工具としてのダイ（１１）とを有し、前記加工用工具（４）と前記ダイ（１１）とは隣接する２つの個々の工具間の距離だけ前記列の方向に変位可能であり、前記打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）の上方に、押圧装置（５）が設けられることを特徴とする装置（１）。
7. 両ストローク機能のために共用駆動装置（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられ、打ち抜きと前記鳩目の押し込みとを切り替えるために、前記加工用工具（４）はその長手方向に変位可能であるべく設計されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記押圧装置（５）は、使用中の全ての打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）を一斉に動作させる押圧クロスヘッド（１１）を有することを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. 前記押圧クロスヘッド（１４）は、前記打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）の数に対応する数の加圧ラム（１５）を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 鉛直軸線を中心に少なくとも前記クランプ装置（３）と、前記加工用工具（４）と、前記押圧装置（５）とを傾けることができることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の装置。
11. 前記鳩目を変形させるために、前記打ち抜きおよび押し込み工具（９、１０）の下に配置された前記ダイ（１１）に、前記打ち抜きまたは押し込み工具（９、１０）に対応して交互に配置された穴（１２）または型（１３）が設けられることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の装置。
12. 前記鳩目をそれぞれの押し込み領域に供給するために、供給装置が設けられることを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の装置。

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