JP2017121636A - Laser beam welding machine for steel process line - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄鋼プロセスライン用溶接機に関し、特に、金属板の端部同士をレーザビームの照射により突き合わせ溶接する鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機に関する。 The present invention relates to a welder for steel process lines, and more particularly to a laser beam welder for steel process lines in which end portions of metal plates are butt-welded by laser beam irradiation.
鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機は、スエージングロールと加工ヘッドを搭載している（例えば特許文献１〜４）。加工ヘッドとスエージングロールは、Ｃ形形状を有するキャリッジフレームに取り付けられている。スエージングロールは、溶接方向の後ろ側に配置されていて、金属板上を移動しながら溶接後の溶接ビードを加圧する。加工ヘッドとスエージングロールは、キャリッジフレームと一体となって、金属板の溶接方向または逆方向に走行する。低炭素鋼板、ケイ素鋼板、ステンレス鋼板などの金属板は、加工ヘッドから照射されるレーザビームによって突き合わせ部が溶接される。 The laser beam welding machine for steel process lines is equipped with a swaging roll and a machining head (for example, Patent Documents 1 to 4). The processing head and the swaging roll are attached to a carriage frame having a C shape. The swaging roll is disposed on the rear side in the welding direction, and pressurizes the weld bead after welding while moving on the metal plate. The processing head and the swaging roll are integrated with the carriage frame and travel in the welding direction or the reverse direction of the metal plate. A butt portion of a metal plate such as a low carbon steel plate, a silicon steel plate, or a stainless steel plate is welded by a laser beam emitted from a machining head.
キャリッジフレームがＣ形形状を有する鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機では、スエージングロールが金属板の溶接部を加圧するときにスエージングロールの加圧力によって、機械的にキャリッジフレームが上下方向に変位する。金属板の突き合わせ部に対する加工ヘッドの高さが変わるので、加工ヘッドから照射されるレーザビームの焦点位置が金属板の板厚方向に変化する。このため、金属板に対するレーザビームの照射密度が不安定になり、溶接ビードの品質が低下する。 In a laser beam welder for steel process lines with a C-shaped carriage frame, the carriage frame is mechanically displaced in the vertical direction by the swaging roll when the swaging roll pressurizes the welded part of the metal plate. To do. Since the height of the processing head with respect to the butted portion of the metal plate changes, the focal position of the laser beam emitted from the processing head changes in the thickness direction of the metal plate. For this reason, the irradiation density of the laser beam on the metal plate becomes unstable, and the quality of the weld bead is lowered.
以上説明したように、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機では、金属板の突き合わせ部に対する加工ヘッドの高さが変化すると、溶接ビードの品質低下が発生する。この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、スエージングロールの加圧時にキャリッジフレームが上下方向に機械的に変位しても、金属板に対するレーザビームの照射密度が安定している鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機を提供することを目的としている。 As described above, in the laser beam welder for steel process lines, when the height of the machining head with respect to the butt portion of the metal plate changes, the quality of the weld bead is degraded. The present invention has been made to solve the above-described problem. Even when the carriage frame is mechanically displaced in the vertical direction when the swaging roll is pressed, the irradiation density of the laser beam on the metal plate is stabilized. It aims to provide a laser beam welding machine for steel process lines.
本発明に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、上側クランパーと下側クランパーを有し、先行金属板を保持する出側クランプ装置と、上側クランパーと下側クランパーを有し、後行金属板を保持する入側クランプ装置と、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部を切断する切断装置と、溶接された、先行金属板と後行金属板との突き合わせ部を加圧するスエージングロールと、出側クランプ装置と入側クランプ装置と切断装置が取り付けられているベースと、ベースの長手方向に延在しているガイドレールと、レーザ発振器と接続され、側面にはローラが取り付けられている加工ヘッドと、一端が解放され、スエージングロールを保持し、ベースの上を走行するキャリッジフレームと、備え、加工ヘッドは上下方向に伸縮する弾性取り付け部材を介してキャリッジフレームに取り付けられており、キャリッジフレームがベースの上を走行する際に、加工ヘッドの側面に取り付けられているローラは、ガイドレールの下側の面に沿って回転走行することを特徴とする。 A laser beam welder for a steel process line according to the present invention includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, an upper clamper and a lower clamper, an output side clamp device that holds a preceding metal plate, an upper clamper, and a lower clamper. An entrance side clamping device having a clamper and holding the trailing metal plate, a cutting device for cutting the trailing end portion of the preceding metal plate and the leading end portion of the trailing metal plate, and the welded leading metal plate and the trailing plate A swaging roll that presses a butt portion with a metal plate, a base to which an output side clamp device, an input side clamp device, and a cutting device are attached, a guide rail that extends in the longitudinal direction of the base, and a laser oscillator And a carriage frame that has rollers attached to the side surfaces, a carriage frame that has one end released, holds a swaging roll, and runs on the base. The processing head is attached to the carriage frame via an elastic attachment member that expands and contracts in the vertical direction. When the carriage frame travels on the base, the roller attached to the side surface of the processing head is a guide rail. It is characterized in that it travels along the lower surface.
この発明に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、上側クランパーと下側クランパーを有し、先行金属板を保持する出側クランプ装置と、上側クランパーと下側クランパーを有し、後行金属板を保持する入側クランプ装置と、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部を切断する切断装置と、溶接された、先行金属板と後行金属板との突き合わせ部を加圧するスエージングロールと、出側クランプ装置と入側クランプ装置と切断装置が取り付けられているベースと、ベースの長手方向に延在しているガイドレールと、レーザ発振器と接続され、側面にはローラが取り付けられている加工ヘッドと、一端が解放され、スエージングロールを保持し、ベースの上を走行するキャリッジフレームと、備え、加工ヘッドは上下方向に伸縮する弾性取り付け部材を介してキャリッジフレームに取り付けられており、キャリッジフレームがベースの上を走行する際に、加工ヘッドの側面に取り付けられているローラは、ガイドレールの下側の面に沿って回転走行することにより、加工ヘッドから照射されるレーザビームの金属板に対するレーザ焦点位置が一定になり、金属板に対するレーザ光の照射密度が安定している。 A laser beam welding machine for a steel process line according to the present invention includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, an upper clamper and a lower clamper, an output side clamp device that holds a preceding metal plate, an upper clamper, and a lower side An entrance side clamping device having a clamper and holding the trailing metal plate, a cutting device for cutting the trailing end portion of the preceding metal plate and the leading end portion of the trailing metal plate, and the welded leading metal plate and the trailing plate A swaging roll that presses a butt portion with a metal plate, a base to which an output side clamp device, an input side clamp device, and a cutting device are attached, a guide rail that extends in the longitudinal direction of the base, and a laser oscillator And a carriage frame that runs on the base while holding the swaging roll, one end is released, and the machining head has a roller attached to the side. The processing head is attached to the carriage frame via an elastic attachment member that expands and contracts in the vertical direction. When the carriage frame travels on the base, the roller attached to the side surface of the processing head is a guide. By rotating along the lower surface of the rail, the laser focal position of the laser beam irradiated from the machining head with respect to the metal plate becomes constant, and the irradiation density of the laser beam on the metal plate is stable.
本発明の実施の形態に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。 A steel beam welding machine for steel process lines according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, and the sizes and scales of the corresponding components are independent. For example, when the same components that are not changed are illustrated in cross-sectional views in which a part of the configuration is changed, the sizes and scales of the same components may be different. In addition, the structure of the laser beam welder for steel process lines is actually provided with a plurality of members, but for the sake of simplicity, only the parts necessary for the explanation are shown, and the other parts are omitted. doing.
実施の形態．
図１は、この発明を実施するための実施の形態に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機１００の概略外観を示す図である。鉄鋼プロセスラインでは、コイル状の金属板が、同図に示す金属板進行方向に、走行装置（図示せず）に駆動されて連続的に走行している。鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機１００は、先行金属板１の後端部と後行金属板２の先端部との突き合わせ部をレーザビーム溶接によって接合する。接合された金属板は、次工程で、圧延処理、熱処理、鍍金処理等が連続して施される。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic appearance of a laser beam welder 100 for a steel process line according to an embodiment for carrying out the present invention. In a steel process line, a coiled metal plate is continuously driven by being driven by a travel device (not shown) in the metal plate traveling direction shown in the figure. The laser beam welding machine 100 for a steel process line joins the butted portion between the rear end portion of the preceding metal plate 1 and the front end portion of the subsequent metal plate 2 by laser beam welding. The joined metal plates are successively subjected to rolling treatment, heat treatment, plating treatment and the like in the next step.
鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機１００のベース９には、キャリッジフレーム３、出側クランプ装置４、入側クランプ装置５などが取り付けられている。キャリッジフレーム３は、片持ち支持構造を有し、一端が解放されている。先行金属板１は、出側クランプ装置４によって保持されている。後行金属板２は、入側クランプ装置５によって保持されている。入側クランプ装置５は、出側クランプ装置４に向かって移動することができる。加工ヘッド１１とスエージングロール６と切断装置１５は、Ｃ形形状を有するキャリッジフレーム３に取り付けられている。加工ヘッド１１の方が、スエージングロール６よりもキャリッジフレーム３の内部側に配置されている。さらにその内側には、切断装置１５が配置されている。 A carriage frame 3, an output side clamp device 4, an input side clamp device 5, and the like are attached to a base 9 of a laser beam welder 100 for a steel process line. The carriage frame 3 has a cantilever support structure, and one end is released. The preceding metal plate 1 is held by the output side clamping device 4. The trailing metal plate 2 is held by the entry side clamping device 5. The entry side clamp device 5 can move toward the exit side clamp device 4. The processing head 11, the swaging roll 6, and the cutting device 15 are attached to a carriage frame 3 having a C shape. The processing head 11 is disposed on the inner side of the carriage frame 3 than the swaging roll 6. Further, a cutting device 15 is disposed inside thereof.
レーザ発振器１２は、固体レーザの一種である、ファイバーレーザやデイスクレーザなどのレーザ光を発振する。スエージングロール６は、下部スエージングロールと上部スエージングロールから構成され、キャリッジフレーム３の解放端側に取り付けられている。レーザ発振器１２から発振されたレーザビームは、ファイバーケーブル１３を通して加工ヘッド１１に供給されている。ベース９にはレール溝９ａが形成されている。キャリッジフレーム３は、このレール溝９ａに沿って、溶接方向および反溶接方向に移動する。切断装置１５は、上刃１５ａと下刃１５ｂと油圧シリンダー１５ｃを備えている。上刃１５ａと下刃１５ｂは、それぞれ、２組備え付けられている。油圧シリンダー１５ｃが伸びると上刃１５ａが下降する。切断装置１５は、油圧シリンダー１５ｃの作用によって、同時に、先行金属板１の後端部と後行金属板２の先端部を切断する。ベース９の長手方向に、突き合わされた金属板の溶接が進行する。 The laser oscillator 12 oscillates a laser beam such as a fiber laser or a disk laser, which is a kind of solid-state laser. The swaging roll 6 includes a lower swaging roll and an upper swaging roll, and is attached to the release end side of the carriage frame 3. The laser beam oscillated from the laser oscillator 12 is supplied to the machining head 11 through the fiber cable 13. A rail groove 9 a is formed in the base 9. The carriage frame 3 moves in the welding direction and the anti-welding direction along the rail groove 9a. The cutting device 15 includes an upper blade 15a, a lower blade 15b, and a hydraulic cylinder 15c. Two sets of the upper blade 15a and the lower blade 15b are provided. When the hydraulic cylinder 15c extends, the upper blade 15a descends. The cutting device 15 simultaneously cuts the rear end portion of the preceding metal plate 1 and the front end portion of the subsequent metal plate 2 by the action of the hydraulic cylinder 15c. In the longitudinal direction of the base 9, welding of the butted metal plates proceeds.
図２は、キャリッジフレーム３と出側クランプ装置４の構成を示している。出側クランプ装置４は、上側クランパー４ａ、下側クランパー４ｂ、クランプフレーム４ｃ、油圧シリンダー４ｄなどを備えている。入側クランプ装置５は、基本的に出側クランプ装置４と同じ構造を有している。加工ヘッド１１は、上下方向に伸縮する弾性取り付け部材７によってキャリッジフレーム３に取り付けられている。出側クランプ装置４および入側クランプ装置５は、ベース９に固定されているが、キャリッジフレーム３は、ベース９の上を溶接方向に移動する。下部スエージングロール６ｂは、上部スエージングロール６ａと対向する位置に配設されている。 FIG. 2 shows the configuration of the carriage frame 3 and the output side clamping device 4. The output side clamp device 4 includes an upper clamper 4a, a lower clamper 4b, a clamp frame 4c, a hydraulic cylinder 4d, and the like. The entry side clamp device 5 basically has the same structure as the exit side clamp device 4. The processing head 11 is attached to the carriage frame 3 by an elastic attachment member 7 that expands and contracts in the vertical direction. The output side clamp device 4 and the input side clamp device 5 are fixed to the base 9, but the carriage frame 3 moves on the base 9 in the welding direction. The lower swaging roll 6b is disposed at a position facing the upper swaging roll 6a.
加工ヘッド１１は、加工ヘッド昇降機構１０、レーザビーム集光部１１ａ、ガイド取り付けブラケット２１、昇降ガイド２２、加工ヘッド取り付けフレーム２３、ローラ２８などを備えている。ガイド取り付けブラケット２１はキャリッジフレーム３に固定されている。出側クランプ装置４のクランプフレーム４ｃには先行金属板１および後行金属板２と水平にガイドレール２９が取り付けられている。ガイドレール２９は、ベース９の長手方向に延在している。加工ヘッド取り付けフレーム２３には、２組の昇降ガイド２２と２組のローラ２８が取り付けられている。レーザビーム集光部１１ａは、加工ヘッド昇降機構１０とともに、上下に移動する。 The processing head 11 includes a processing head lifting mechanism 10, a laser beam condensing unit 11a, a guide mounting bracket 21, a lifting guide 22, a processing head mounting frame 23, a roller 28, and the like. The guide mounting bracket 21 is fixed to the carriage frame 3. A guide rail 29 is attached horizontally to the preceding metal plate 1 and the following metal plate 2 to the clamp frame 4 c of the output side clamping device 4. The guide rail 29 extends in the longitudinal direction of the base 9. Two sets of lifting guides 22 and two sets of rollers 28 are attached to the processing head mounting frame 23. The laser beam condensing unit 11 a moves up and down together with the processing head lifting mechanism 10.
図３は、加工ヘッド１１に設けられているレーザビーム集光部１１ａを示す詳細図である。加工ヘッド１１には、レーザ発振器１２から供給されたレーザビーム１６を集光するための集光レンズ１７が設置されている。レーザビーム１６は、加工ヘッド１１の先端から出射し、先行金属板１の後端部と後行金属板２の先端部との突き合わせ部を照射する。加工ヘッド１１の真下には、低炭素鋼、ケイ素鋼、ステンレス鋼などの金属板（先行金属板１および後行金属板２）を背側から支持するバックロール８が配設されている。 FIG. 3 is a detailed view showing the laser beam condensing unit 11 a provided in the processing head 11. The processing head 11 is provided with a condensing lens 17 for condensing the laser beam 16 supplied from the laser oscillator 12. The laser beam 16 is emitted from the front end of the processing head 11 and irradiates a butt portion between the rear end portion of the preceding metal plate 1 and the front end portion of the subsequent metal plate 2. A back roll 8 that supports metal plates (preceding metal plate 1 and trailing metal plate 2) such as low carbon steel, silicon steel, and stainless steel from the back side is disposed directly under the processing head 11.
図４は、加工ヘッド１１を溶接方向から見た様子を表している図である。入側クランプ装置５は、上側クランパー５ａ、下側クランパー５ｂ、クランプフレーム５ｃ、油圧シリンダー５ｄを備えている。加工ヘッド１１を中心にして、出側クランプ装置４および入側
クランプ装置５が左右に配置されている。加工ヘッド１１のレーザビーム集光部１１ａは、加工ヘッド昇降機構１０により、加工ヘッド取り付けフレーム２３上を昇降可能となっている。バックロール８は加工ヘッド１１の真下に配置されている。上側クランパー４ａが油圧シリンダー４ｄによって下降すると先行金属板１が固定される。上側クランパー５ａが油圧シリンダー５ｄによって下降すると後行金属板２が固定される。ガイドレール２９は出側クランプ装置４のクランプフレーム４ｃに取り付けられているが、入側クランプ装置５のクランプフレーム５ｃに取り付けられていてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the machining head 11 is viewed from the welding direction. The entry side clamp device 5 includes an upper clamper 5a, a lower clamper 5b, a clamp frame 5c, and a hydraulic cylinder 5d. The output side clamp device 4 and the input side clamp device 5 are arranged on the left and right with the processing head 11 as the center. The laser beam condensing unit 11 a of the processing head 11 can be moved up and down on the processing head mounting frame 23 by the processing head lifting mechanism 10. The back roll 8 is disposed directly below the processing head 11. When the upper clamper 4a is lowered by the hydraulic cylinder 4d, the preceding metal plate 1 is fixed. When the upper clamper 5a is lowered by the hydraulic cylinder 5d, the trailing metal plate 2 is fixed. The guide rail 29 is attached to the clamp frame 4 c of the output side clamp device 4, but may be attached to the clamp frame 5 c of the input side clamp device 5.
図５は、キャリッジフレーム３と加工ヘッド１１を接続する弾性取り付け部材７の詳細を表している。弾性取り付け部材７は、ロッド２３ａとストッパ２４とばね取り付けホルダ２５とばね２６とを備えている。ばね２６はロッド２３ａに挿入されている。ロッド２３ａの先端は、ばね２６が抜けないようにねじ止めされている。ばね取り付けホルダ２５は、キャリッジフレーム３に取り付けられている。ロッド２３ａとストッパ２４は、加工ヘッド取り付けフレーム２３に取り付けられている。加工ヘッド１１は、ばね取り付けホルダ２５およびばね２６により、常に上方向へ押し上げられ、ストッパ２４により、加工ヘッド取り付けフレーム２３の上下方向位置が保持されている。加工ヘッド取り付けフレーム２３が、下方向に荷重を受けると、加工ヘッド取り付けフレーム２３は下方向に変位するとともに、ばね２６が縮み、ストッパ２４とばね取り付けホルダ２５の間には隙間が生じる。 FIG. 5 shows details of the elastic attachment member 7 that connects the carriage frame 3 and the machining head 11. The elastic attachment member 7 includes a rod 23a, a stopper 24, a spring attachment holder 25, and a spring 26. The spring 26 is inserted into the rod 23a. The tip of the rod 23a is screwed so that the spring 26 does not come off. The spring attachment holder 25 is attached to the carriage frame 3. The rod 23 a and the stopper 24 are attached to the machining head attachment frame 23. The processing head 11 is always pushed upward by the spring mounting holder 25 and the spring 26, and the vertical position of the processing head mounting frame 23 is held by the stopper 24. When the processing head mounting frame 23 receives a load in the downward direction, the processing head mounting frame 23 is displaced in the downward direction, the spring 26 is contracted, and a gap is generated between the stopper 24 and the spring mounting holder 25.
図６は、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機のローラ部を示す断面図である。ガイドレール２９は、出側クランプ装置４の内側（加工ヘッド側）に取り付けられている。昇降ガイド２２は、ガイド取り付けブラケット２１と加工ヘッド取り付けフレーム２３の間に設置されている。ローラ２８は、加工ヘッド１１の側面（加工ヘッド取り付けフレーム２３の外側側面）に取り付けられていて、ガイドレール２９を摺動する。加工ヘッド取り付けフレーム２３は昇降ガイド２２により昇降可能となっている。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a roller portion of a laser beam welder for a steel process line. The guide rail 29 is attached to the inside (processing head side) of the output side clamping device 4. The raising / lowering guide 22 is installed between the guide mounting bracket 21 and the processing head mounting frame 23. The roller 28 is attached to the side surface of the processing head 11 (the outer side surface of the processing head mounting frame 23), and slides on the guide rail 29. The machining head mounting frame 23 can be moved up and down by a lifting guide 22.
図７は、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機のローラ部を示す詳細図である。加工ヘッド取り付けフレーム２３には、ローラ２８がベアリング２７を介して取り付けられている。ガイドレール２９は、加工ヘッド取り付けフレーム２３を押し下げる高さに調整されている。ローラ２８は、出側クランプ装置４に取り付けられたガイドレール２９の下側の面２９ａに、溶接中、常に接触し、この下側の面２９ａに沿って回転走行する。その際、ストッパ２４とばね取り付けホルダ２５の間には隙間ができる。 FIG. 7 is a detailed view showing a roller portion of a laser beam welder for a steel process line. A roller 28 is attached to the processing head attachment frame 23 via a bearing 27. The guide rail 29 is adjusted to a height at which the processing head mounting frame 23 is pushed down. The roller 28 always contacts the lower surface 29a of the guide rail 29 attached to the output side clamping device 4 during welding, and rotates along the lower surface 29a. At that time, a gap is formed between the stopper 24 and the spring mounting holder 25.
このように、この発明の鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機１００においては、キャリッジフレームと加工ヘッド取り付けフレームの間にばねを挿入し、加工ヘッド取り付けフレーム２３にローラ２８を設けるとともに、クランプにガイドレールを設け、加工ヘッドがガイドレールに沿って走行するようにしている。上部スエージングロール６ａの加圧により、キャリッジフレームが上下方向で変形したとしても、先行金属板１と後行金属板２との突き合わせ部に対するレーザビームの焦点位置が一定に保たれ、金属板に対するレーザ光の照射密度が安定する。 As described above, in the laser beam welder 100 for steel process lines according to the present invention, the spring is inserted between the carriage frame and the processing head mounting frame, the roller 28 is provided on the processing head mounting frame 23, and the guide rail is attached to the clamp. And the machining head travels along the guide rail. Even if the carriage frame is deformed in the vertical direction by pressurization of the upper swaging roll 6a, the focal position of the laser beam with respect to the abutting portion between the preceding metal plate 1 and the following metal plate 2 is kept constant, and the metal plate is The irradiation density of laser light is stabilized.
次に、本実施の形態における、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機１００の動作について説明する。まず、先行金属板１の後端部を出側クランプ装置４で保持する。後行金属板２の先端部は入側クランプ装置５で保持する。その後、２組の上刃１５ａと２組の下刃１５ｂを備えている切断装置１５で先行金属板１および後行金属板２の端部をそれぞれ同時に切断する。その後、入側クランプ装置５を出側クランプ装置４に向かって移動させ、切断された先行金属板１の後端部と後行金属板２の先端部との突き合わせを行う。 Next, the operation of the laser beam welder 100 for steel process lines in the present embodiment will be described. First, the rear end portion of the preceding metal plate 1 is held by the output side clamp device 4. The leading end portion of the trailing metal plate 2 is held by the entry side clamping device 5. Then, the edge part of the preceding metal plate 1 and the succeeding metal plate 2 is each simultaneously cut | disconnected by the cutting device 15 provided with 2 sets of upper blades 15a and 2 sets of lower blades 15b. Then, the entrance side clamp device 5 is moved toward the exit side clamp device 4, and the rear end portion of the cut preceding metal plate 1 and the front end portion of the succeeding metal plate 2 are abutted.
次に、キャリッジフレーム３を溶接方向に連続的に移動させながら、先行金属板１の後端部と後行金属板２の先端部との突き合わせ部に集光レンズ１７により集光されたレーザビーム１６を照射し、突き合わせ部を溶接する。スエージングロール６は、溶接された、先行金属板と後行金属板との突き合わせ部を加圧する。上部スエージングロール６ａおよび下部スエージングロール６ｂが、レーザビームで溶接された溶接部を上方向から加圧しながら押付けるので、溶接部に発生する溶接ビードの表裏面が滑らかに仕上がる。 Next, the laser beam condensed by the condensing lens 17 at the abutting portion between the rear end portion of the preceding metal plate 1 and the front end portion of the subsequent metal plate 2 while continuously moving the carriage frame 3 in the welding direction. 16 is irradiated and a butt part is welded. The swaging roll 6 pressurizes the welded butted portion between the preceding metal plate and the subsequent metal plate. Since the upper swaging roll 6a and the lower swaging roll 6b press the welded portion welded with the laser beam while pressing from above, the front and back surfaces of the weld beads generated in the welded portion are smoothly finished.
図８は、鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機の溶接方向に沿った溶接動作の説明図である。この図に従って、加工ヘッド１１、上部スエージングロール６ａおよび下部スエージングロール６ｂの動作を説明する。キャリッジフレーム３を溶接方向へ動作させる前に、先行金属板１および後行金属板２の上面でレーザビーム１６が集光するよう、加工ヘッド昇降機構１０により加工ヘッド１１を下降させる。同時に上部スエージングロール６ａを下降させ、下部スエージングロール６ｂとの間の隙間を金属板の板厚よりも小さくする。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the welding operation along the welding direction of the laser beam welder for the steel process line. The operations of the machining head 11, the upper swaging roll 6a, and the lower swaging roll 6b will be described with reference to FIG. Before moving the carriage frame 3 in the welding direction, the processing head 11 is lowered by the processing head lifting mechanism 10 so that the laser beam 16 is focused on the upper surfaces of the preceding metal plate 1 and the subsequent metal plate 2. At the same time, the upper swaging roll 6a is lowered to make the gap between the lower swaging roll 6b smaller than the thickness of the metal plate.
次に、キャリッジフレーム３を溶接方向へ移動し、加工ヘッド１１が先行金属板１および後行金属板２との突き合わせ部における溶接方向の手前側の端へ達すると、レーザビーム１６の照射を開始する。さらに、キャリッジフレーム３が溶接方向へ移動し、上部スエージングロール６ａが先行金属板１および後行金属板２との突き合わせ部における溶接方向の手前側の端へ達すると、上部スエージングロール６ａが先行金属板１および後行金属板２に乗り上げる。先行金属板１および後行金属板２は、上部スエージングロール６ａおよび下部スエージングロール６ｂにより加圧される。 Next, the carriage frame 3 is moved in the welding direction, and when the processing head 11 reaches the front end in the welding direction at the abutting portion between the preceding metal plate 1 and the following metal plate 2, irradiation of the laser beam 16 is started. To do. Further, when the carriage frame 3 moves in the welding direction and the upper swaging roll 6a reaches the front end in the welding direction at the abutting portion between the preceding metal plate 1 and the subsequent metal plate 2, the upper swaging roll 6a is It rides on the leading metal plate 1 and the trailing metal plate 2. The preceding metal plate 1 and the succeeding metal plate 2 are pressed by the upper swaging roll 6a and the lower swaging roll 6b.
その際、キャリッジフレーム３は上部スエージングロール６ａの加圧力により、ガイド取り付けブラケット２１、ばね取り付けホルダ２５とともに上方向へ押し上げられる。一方、ローラ２８、ガイドレール２９および弾性取り付け部材７（特にばね２６）により、加工ヘッド取り付けフレーム２３は、上下方向で位置を保持している。先行金属板１および後行金属板２に対する距離が一定に保たれるので、レーザビーム１６の焦点位置が変わることはない。 At that time, the carriage frame 3 is pushed upward together with the guide mounting bracket 21 and the spring mounting holder 25 by the pressing force of the upper swaging roll 6a. On the other hand, the processing head mounting frame 23 is held in the vertical direction by the roller 28, the guide rail 29, and the elastic mounting member 7 (particularly, the spring 26). Since the distance to the preceding metal plate 1 and the subsequent metal plate 2 is kept constant, the focal position of the laser beam 16 does not change.
従って、本実施の形態に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、上側クランパーと下側クランパーを有し、先行金属板を保持する出側クランプ装置と、上側クランパーと下側クランパーを有し、後行金属板を保持する入側クランプ装置と、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部を切断する切断装置と、溶接された、先行金属板と後行金属板との突き合わせ部を加圧するスエージングロールと、出側クランプ装置と入側クランプ装置と切断装置が取り付けられているベースと、ベースの長手方向に延在しているガイドレールと、レーザ発振器と接続され、側面にはローラが取り付けられている加工ヘッドと、一端が解放され、スエージングロールを保持し、ベースの上を走行するキャリッジフレームと、備え、加工ヘッドは上下方向に伸縮する弾性取り付け部材を介してキャリッジフレームに取り付けられており、キャリッジフレームがベースの上を走行する際に、加工ヘッドの側面に取り付けられているローラは、ガイドレールの下側の面に沿って回転走行することを特徴とする。 Therefore, the laser beam welder for the steel process line according to the present embodiment includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, an upper clamper and a lower clamper, an output side clamp device that holds a preceding metal plate, and an upper side An entrance side clamping device having a clamper and a lower clamper and holding a trailing metal plate, a cutting device for cutting a trailing end portion of the preceding metal plate and a leading end portion of the trailing metal plate, and a welded leading metal A swaging roll that presses the abutting portion between the plate and the succeeding metal plate, a base to which the output side clamp device, the input side clamp device, and the cutting device are attached, and a guide rail that extends in the longitudinal direction of the base And a machining head that is connected to the laser oscillator and has a roller attached to the side surface, and one end is released to carry the swaging roll and run on the base. The processing head is attached to the carriage frame via an elastic mounting member that expands and contracts in the vertical direction. When the carriage frame travels on the base, the roller is attached to the side surface of the processing head. Is characterized in that it travels along the lower surface of the guide rail.
この発明に係る鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機は、キャリッジフレームと加工ヘッドを取り付ける加工ヘッド取り付けフレームの間にばねを挿入し、加工ヘッド取り付けフレームにローラを設けるとともに、金属板を保持するクランプ装置にガイドレールを設け、加工ヘッドがガイドレールに沿って走行するようしたことにより、加工ヘッドから照射されるレーザビームの金属板に対するレーザ焦点位置が変化せず、金属板に対するレーザ光の照射密度が安定し、溶接の品質が向上する。 A laser beam welding machine for a steel process line according to the present invention includes a spring inserted between a carriage head and a machining head attachment frame to which a machining head is attached, a roller provided on the machining head attachment frame, and a clamp device for holding a metal plate Since the guide rail is provided on the metal plate and the machining head travels along the guide rail, the laser focal position of the laser beam emitted from the machining head on the metal plate does not change, and the irradiation density of the laser beam on the metal plate is reduced. Stable and improved welding quality.
上記実施の形態では、ガイドレール２９は1本のレールとしているが、水平に調整するために複数本に分割されていても同様の効果を得ることができる。上記実施の形態では、ガイドレール２９を出側クランプ装置４に設けた場合を例に説明したが、入側クランプ装置５やキャリッジフレームの走行と別に固定されたところに設けても同様な効果が得られる。上記実施の形態では、この発明の用途としてレーザビーム溶接機の場合を例に説明したが、その他の溶接機、例えばアーク溶接機の場合においても同様な効果を得ることができる。 In the above embodiment, the guide rail 29 is a single rail. However, the same effect can be obtained even if the guide rail 29 is divided into a plurality of rails for horizontal adjustment. In the above embodiment, the case where the guide rail 29 is provided in the output side clamp device 4 has been described as an example. However, the same effect can be obtained if the guide rail 29 is provided separately from the travel of the input side clamp device 5 and the carriage frame. can get. In the above embodiment, the case of a laser beam welder has been described as an example of the application of the present invention, but the same effect can be obtained in the case of other welders, for example, an arc welder.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
１ 先行金属板、２ 後行金属板、３ キャリッジフレーム、４ 出側クランプ装置、４ａ 上側クランパー、４ｂ 下側クランパー、４ｃ、クランプフレーム、４ｄ 油圧シリンダー、５ 入側クランプ装置、５ａ 上側クランパー、５ｂ 下側クランパー、５ｃ、クランプフレーム、５ｄ 油圧シリンダー、６ スエージングロール、６ａ 上部スエージングロール、６ｂ 下部スエージングロール、７ 弾性取り付け部材、８ バックロール、９ ベース、９ａ レール溝、１０ 加工ヘッド昇降機構、１１ 加工ヘッド、１１ａ レーザビーム集光部、１２ レーザ発振器、１３ ファイバーケーブル、１５ 切断装置、１５ａ 上刃、１５ｂ 下刃、１５ｃ 油圧シリンダー、１６ レーザビーム、１７ 集光レンズ、２１ ガイド取り付けブラケット、２２ 昇降ガイド、２３ 加工ヘッド取り付けフレーム、２３ａ ロッド、２４ ストッパ、２５ ばね取り付けホルダ、２６ ばね、２７ ベアリング、２８ ローラ、２９ ガイドレール、２９ａ 下側の面、１００ 鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機 1 Lead metal plate, 2 trailing metal plate, 3 carriage frame, 4 outlet clamp device, 4a upper clamper, 4b lower clamper, 4c, clamp frame, 4d hydraulic cylinder, 5 inlet clamp device, 5a upper clamper, 5b Lower clamper, 5c, clamp frame, 5d hydraulic cylinder, 6 swaging roll, 6a upper swaging roll, 6b lower swaging roll, 7 elastic mounting member, 8 back roll, 9 base, 9a rail groove, 10 lift of machining head Mechanism, 11 Processing head, 11a Laser beam condensing part, 12 Laser oscillator, 13 Fiber cable, 15 Cutting device, 15a Upper blade, 15b Lower blade, 15c Hydraulic cylinder, 16 Laser beam, 17 Condensing lens, 21 Guide mounting bracket 22 lifting guide, 23 processing head mounting frame, 23a rod, 24 a stopper, 25 a spring mounting holder, 26 the spring, 27 bearing, 28 roller, 29 guide rail, a surface of 29a lower, 100 steel process line laser beam welder
Claims (3)
上側クランパーと下側クランパーを有し、先行金属板を保持する出側クランプ装置と、
上側クランパーと下側クランパーを有し、後行金属板を保持する入側クランプ装置と、
前記先行金属板の後端部と前記後行金属板の先端部を切断する切断装置と、
溶接された、先行金属板と後行金属板との突き合わせ部を加圧するスエージングロールと、
前記出側クランプ装置と前記入側クランプ装置と前記切断装置が取り付けられているベースと、
前記ベースの長手方向に延在しているガイドレールと、
前記レーザ発振器と接続され、側面にはローラが取り付けられている加工ヘッドと、
一端が解放され、前記スエージングロールを保持し、前記ベースの上を走行するキャリッジフレームと、備え、
前記加工ヘッドは上下方向に伸縮する弾性取り付け部材を介して前記キャリッジフレームに取り付けられており、
前記キャリッジフレームが前記ベースの上を走行する際に、
前記加工ヘッドの側面に取り付けられているローラは、前記ガイドレールの下側の面に沿って回転走行することを特徴とする鉄鋼プロセスライン用レーザビーム溶接機。 A laser oscillator for oscillating a laser beam;
An output side clamping device having an upper clamper and a lower clamper and holding a preceding metal plate;
An entry side clamping device having an upper clamper and a lower clamper and holding a trailing metal plate;
A cutting device for cutting a rear end portion of the preceding metal plate and a front end portion of the succeeding metal plate;
A swaging roll that presses the welded butted portion of the preceding metal plate and the succeeding metal plate;
A base to which the output side clamp device, the input side clamp device and the cutting device are attached;
A guide rail extending in the longitudinal direction of the base;
A machining head connected to the laser oscillator and having a roller attached to a side surface;
A carriage frame that is released at one end, holds the swaging roll, and runs on the base; and
The processing head is attached to the carriage frame via an elastic attachment member that expands and contracts in the vertical direction,
When the carriage frame travels on the base,
The laser beam welding machine for a steel process line, wherein a roller attached to a side surface of the processing head rotates along a lower surface of the guide rail.
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