JP2515910B2 - 薄板の接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は薄板の接続装置に係わり、特に連続処理設備
に組み込まれて好適な薄板の接続装置に関する。

【従来の技術】

従来より、例えば圧延により形成された薄板に対して
熱処理等の連続処理を施す場合には、先行する薄板が終
端に近付いたところで、その先行薄板に接続の薄板を接
続して、前記熱処理等を連続して行えるようにする。そ
のため、通常、薄板を接続するための接続装置は連続処
理設備に付帯して設けられている。ただし、連続処理設
備ではなく、単独の設備に付帯して設けられる場合もあ
る。 したがって接続作業は、主となる処理に遅滞を生じさ
せることないよう素早い作業が要求されるが、一方にお
いては、主となる処理中に薄板にかかる張力により接続
箇所が分離することのないよう充分な強度も要求され
る。 従来、このような薄板を接続する手段としては、 ｉ）互いに接続すべき一方の薄板終端部と他方の薄板の
終端部とを重ね合わせるとともに、その重合部に切込み
を入れ、この切込みにより互いの重合部を機械的に接続
するステッチャ接続（特開昭58−93526号公報）、 ii）接合端を重ね合わせ、超音波振動を加えることによ
り接触部を接続させる超音波接続（特開昭64−83389号
公報）、 iii）両端を重ね合わせ、接触部の比較的小さい部分に
電流を長し、電気抵抗により発生した熱により接触部を
接合させる操作を、板幅方向に離散した複数の箇所にお
いて実施する、抵抗スポット溶接による接続（特開昭61
−232073号公報）、 iv）両端部を直線的に切断して切断面を突き合わせ、突
合せ箇所を線状にアーク溶接する突合せ溶接による接続
（特開昭59−1085号公報）、 ｖ）レーザビームによる接続（特開昭64−57992号公
報）、等が既に提供されている。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、上記従来の接続手段にあってはそれぞれ下
記の如き不都合を有していた。 すなわち、上記ｉ）におけるステッチャ接続は、簡便
でかつ電力等の多大なエネルギーを必要としないもので
あるが、噛み合わせのための切込みを入れる際に切り粉
が発生し、この切り粉が薄板に付着して疵の原因とな
り、製品の品質不良につながるおそれがある。また、切
り粉が連続処理ラインで使用されているゴムロール等を
傷めるため、ゴムロールの保守作業を頻繁に行う必要が
生ずる。 また、上記ii）の超音波接続によるものでは、接合部
の引張り強度は期待できるものの曲げに対しては充分な
強度が得られず、そのため接続後の搬送、加工における
扱いによっては接合部が分離するおそれがある。また、
薄板の微振動をあたえるため、僅かではあるが薄板の表
面が剥離し微細な金属粉が発生し、これが製品への疵の
原因となるとともに、高価な振動チップやホーンにも付
着するため、これら振動チップ等の保守作業に手間を要
する。 上記iii）の抵抗スポット溶接によるものでは、切り
粉や微粉は発生しないが、大電流を消耗し、また、アル
ミニウム等の低融点金属薄板の接合においては溶接電極
と金属薄板表面との溶着を起こし易く、接続部の強度低
下を招き、従って生産性を害するとともに、溶接電極の
保守作業の頻度増加につながる。 上記iv）の突合せ溶接法は、線状ないし面状に接合さ
れるため充分な強度が得られるものの、溶接作業および
溶接前の正確な位置合わせ作業等に要する時間が長く、
連続処理ライン全体の処理速度に影響を及ぼす。また、
突合せ溶接を可能とするための端整な切断および正確な
位置合わせを行わなければならず、そのための設備費、
手間等が必要となる。 そして、上記ｖ）のレーザビームによる接続は、基本
的には従来の突合せ溶接等と同様であるため上記iv）の
ものと同様な問題を有する上、設備が高価であり、また
離れた位置からの光学的手段であるためアーク溶接の如
きアークブローまたはトーチシールドによる溶接部の固
定作用が期待できず、よって固定用治具、固定機構等を
設け接続部を固定しなければならず、設備の大型化、複
雑化につながる。 このように、従来の薄板の接続手段にあっては、発生
した切り粉、微粉等による製品品質の不良、接続作業に
要する時間の長さに起因する作業能率の低下という問題
があった。また、薄板に生ずる張力がそれほど強くない
連続処理設備においては、より簡便な薄板の接続装置が
求められにも拘わらず、必要以上の強度の接続を行う設
備を使用するために、装置の大型化によるコスト高、設
備構成設計の困難さ、並びに複雑化による運転の困難
さ、保守性の低下を招いているといった解決すべき問題
があった。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、薄板コス
トにかる張力が軽度である連続処理設備に使用して好適
な、小型で運転性、保守性の良好な薄板の接続装置を提
供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明の請求項１に係る薄板の接続装置は、第１の薄
板と第２の薄板とをそれらの長手方向の端部どうしで接
続するための装置であって、水平方向移動自在に構成さ
れた移動台と、該移動台を少なくとも薄板の板幅方向に
移動させるための水平移動機構と、前記移動台上に薄板
を板幅方向にまたいで軸架設されたトーチ保持アーム
と、該トーチ保持アームを回動させるための回動機構
と、前記トーチ保持アームに略等間隔で配設され、該ト
ーチ保持アームの所定回動位置にて略垂直となりかつ先
端部が薄板の上面に近接または当接するよう設定された
複数のアーク溶接トーチと、を有して成るものである。 また、請求項に係る薄板の接続装置は、請求項１記載
の薄板の接続装置において、前記水平移動機構を、前記
移動台を薄板の幅方向に対し斜めに移動させるよう構成
したとを特徴とするものである。 さらに、請求項３に係る薄板の接続装置は、上記請求
項１または２記載の薄板の接続装置において、前記移動
台が、前記薄板を裏面より支持するための裏当て金を備
えていることを特徴とするものである。

【作用】

互いに接続すべき第１の薄板の終端部と第２の薄板の
始端部とを重ね合わせた後、その重畳部を、板幅方向に
沿って配設されたアーク溶接トーチによりスポット溶接
し、これにより双方の薄板の端部どうし接続する。アー
ク溶接トーチは板幅方向に沿って複数配設されているの
で、１回で複数箇所の溶接が可能である。 さらにスポット溶接の打点数を増やす場合には、回動
機構によりトーチ保持アームを回転させ各アーク溶接ト
ーチを一端上方に退去させた後、水平移動機構により移
動台を板幅方向に移動させ、その位置にて再び溶接を行
えばよい。各アーク溶接トーチが１回目の打点位置に対
して板幅方向にずれるため、打点位置を増やすことがで
きる。 移動台を板幅方向に対し斜め方向にずらすよう構成し
た場合には、２回目の打点位置は１回目の打点位置に対
して千鳥状となる。 また、移動台に薄板を裏面より支持するための裏当て
金を設ければ、特に、ガスシールド式アーク溶接により
スポット溶接する際に、該裏当て金と溶接トーチとの間
に薄板を挾み、保持することが可能となる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図ないし第４図はそれぞれ、本発明に係る薄板の
接続装置の第一実施例を示す平面図、正面図、側面図、
および部分斜視図である。 該薄板の接続装置１は、図示しない一連の処理ライン
中に設けられたもので、第１図における紙面の上下方向
が薄板の通板方向である。薄板Ａ（第４図）は、例えば
コイル状に巻かれたものが巻き戻されながらラインに供
給される。この薄板の接続装置１は、例えば薄板を切断
するための切断機の後断に設置される。 図中符号２は固定台、また、符号３は該固定台２上に
設けられた移動台である。移動台３はこの場合、その一
部が前記固定台２上に設けられたガイドホイール4,4,…
に係合することにより薄板Ａの板幅方向（第１図におけ
る紙面左右方向）に移動可能に構成されている。また、
固定台２の上面所定箇所には、エアシリンダー５がその
軸心を薄板Ａの板幅方向に向けて設けられている。この
エアシリンダー５の伸縮ロッド６の先端部は前記移動台
３の裏面に付設されたブラケット７に接続されている。
すなわち、前記エアシリンダー５の作動により移動台３
が前記ガイドホイール4,4,…に案内されて水平移動する
よう構成されている。また、固定台２の上面における前
記薄板Ａの幅方向に対する両端部には、移動台３が薄板
Ａの板幅方向に移動された際に、その移動を規制するた
めのストッパ8,9がそれぞれ突設されている。すなわち
移動台３は、その一端が一方のストッパ８に当接した状
態から他端が他方のストッパ９に当接するまでのストロ
ークを移動できるものとなっているわけである。このス
トロークは、本実施例においては、後述する複数のアー
ク溶接トーチ21の配設間隔の２分の１に設定されてい
る。 移動台３の上方には、薄板Ａを板幅方向にまたぐ形態
でトーチ保持アーム10が設けられている。該トーチ保持
アーム10は、移動台３から垂設された支柱11,11′によ
り、該トーチ保持アーム10の軸回り回動自在となるよう
両端部を支持されている。そして、このトーチ保持アー
ム10の両端側には、該トーチ保持アーム10と直角方向に
延出したリンク部材13,13′がそれぞれ設けられてい
る。これらリンク部材13,13′の先端部にはそれぞれエ
アシリンダー14,14′の伸縮ロッド15,15′がピン結合さ
れている。前記エアシリンダー14,14′は共に前記移動
台３上にその軸心を薄板Ａの延在方向（移動方向）と一
致させて設けられている。また、これら両エアシリンダ
ー14,14′は、薄板Ａの板幅方向に向けて水平に設けら
れたピン16,16′により揺動可能に設けられている。さ
らに、本実施例における移動台３は、接続すべき薄板Ａ
の接続部を下方より支持するための裏当て金17を上部に
備えたものとなっている。 前記トーチ保持アーム10には、該トーチ保持アーム10
の長手方向に沿って複数のアーク溶接トーチ21,21,…
が、それぞれトーチ保持体22を介して等間隔で配列され
ている。 本発明において、“アーク溶接トーチ”のアーク溶接
とは、被覆アーク溶接,TIG溶接,MIG溶接，炭酸ガスアー
ク溶接等、アーク作用により溶接する全ての溶接を言う
ものである。本実施例においては、前記アーク溶接トー
チ21TIGトーチとしている。 これら各アーク溶接トーチ21は、トーチ保持アーム10
の所定回動位置、例えばこのトーチ保持アーム10を回動
させる前記エアシリンダー14,14′の各伸縮ロッド15,1
5′が伸張しきった位置にてちょうど垂直状態となり、
かつ先端部21aが薄板Ａの上面に当接または近接するよ
うに構成されている。また、各アーク溶接トーチ21には
図示しない溶接電流ケーブルおよびガス供給管等が接続
され、かつ、各アーク溶接トーチ21の先端部21a近傍に
は、ワイヤ供給器がそれぞれ設置されている。 次に、上記構成となる薄板の接続装置１の作用につい
て説明する。 定常状態では、前記エアシリンダー５により前記移動
台３を、前記ストッパ8,9のうちの一方に当接するよう
に一端側に寄せておき、かつ前記トーチ保持アーム10を
回動させて溶接トーチ21,21,…を上方に退去させてお
く。トーチ保持アーム10を上方に退去させておくには、
この場合、前記エアシリンダー14,14′の各伸縮ロッド1
5,15′を退縮させておけばよい。アーク溶接トーチ21の
上方への退去操作は、これら溶接トーチ21の先端部21a
と前記裏当て金17の上面との間に充分な間隙を生じさせ
ることが目的であるから、トーチ保持アーム10は必要以
上に回転させることはない。 そして、先行する第１の薄板Ａが終端に近付いたら該
第１の薄板Ａの走行を停止させ、本薄板の接続装置１の
前段に設置された図示しない切断機により端部を切断す
る。 次いで、後続の第２の薄板Ａ′の先端を第１の薄板Ａ
の上に重ねる。その際、双方の薄板A,A′の重畳部を前
記裏当て金17上に位置させる。 上記状態の後、エアシリンダー14,14′を作動させて
伸縮ロッド15,15′を伸張させ、これによってトーチ保
持アーム10を回動させる。これにより、各アーク溶接ト
ーチ21が略垂直方向に向き、先端部21aが双方の薄板A,
A′の重畳部上面に当接する。そして、このように各ア
ーク溶接トーチ21の先端部21aが両薄板A,A′の重畳部の
上面に当接したと同時にアーク溶接トーチ21に通電して
アークを照射し、スポット溶接を行う。その際、溶接部
の裏面には裏当て金17が設けられているため、双方の薄
板A,A′の重量部が該裏当て金17と各溶接トーチ21の先
端部21aにより挟まれて保持される。したがって、上下
の薄板A,A′間の隙間が形成されるのを防止するための
クランプ等の固定具を特に必要とせず、設備の簡略化が
実現される。 その後、前記エアシリンダー14,14′の各伸縮ロッド1
5,15′を若干退縮させることによりトーチ保持アーム10
を回転させてアーク溶接トーチ21の先端部21aを薄板
Ａ′上より僅かに離間させ、次いで、前記エアシリンダ
ー５を作動させて、移動台３を該移動台３が前記他方の
ストッパ９に当接するまで板幅方向に水平移動させる。 この状態にて、再びアーク溶接トーチ21を溶接位置ま
で回動させ、その位置でのスポット溶接を実施する。そ
の際、移動台３の移動ストロークは各アーク溶接トーチ
21,21,…の配設間隔の２分の１に設定したものであるの
で、２度目のスポット溶接位置は、最初のスポット溶接
位置のちょうど中間点となる。つまり、溶接の打点数が
ちょうど１回目の打点数の２倍となるわけである。 上記の如くスポット溶接により双方の薄板A,A′の端
部が接続されたならば、エアシリンダー14,14′の各伸
縮ロッド15,15′を退縮させてトーチ保持アーム10を回
転させ、アーク溶接トーチ21を上方に退去させて定常状
態とすればよい。 上記薄板の接続装置１によれば、薄板A,A′どうしを
溶接により接続するものであから、溶接にあたって、切
り粉，金属粉等を生じることがない。したがって、それ
らに起因する疵が発生することなく、連続処理装置のゴ
ムロール等を傷つけることもない。また、スポット溶接
により接続するものであるから溶接時間が短時間で済
み、かつ接続端部を重畳させて溶接するので突合せ溶接
の如き煩わしい位置合わせを行う必要もない。したがっ
て連続処理ラインのライン速度を上げるこができる。し
かも、アーク溶接トーチ21を移動台３上に構成し、全て
のアーク溶接トーチ21を一斉に板幅方向に移動できるよ
うに構成したので溶接点数を板幅方向に簡単に増やすこ
とができる。そのため、設置したアーク溶接トーチ21の
数に対応した溶接点数のみでは接合強度が不足する場合
等において、より強固な継手を簡単かつ速やかに形成で
きる。また、各アーク溶接トーチ21の溶接位置へのセッ
ト操作およびセット位置からの解除操作を、アーク溶接
トーチ21を回転させることにより行うようにしたので、
機構の単純化が図れ、よって故障し難くかつ保守も容易
である。 次に、第５図ないし第７図はそれぞれ、本発明の第二
実施例による薄板の接続装置の平面図、正面図、および
側面図である。本実施例のものにおいて、上記第一実施
例のものと同じ構成要素には同一符号を付して、その説
明を省略する。 本第二実施例による薄板の接続装置30は、前実施例に
おける接続装置１において、前記移動台３の移動機構を
代えたものである。 該薄板の接続装置30の移動台３は、前記固定台２の上
部にベアリング31,31,…を介して載置されている。該ベ
アリング31は上部に全方向に転動可能となる球を備えた
ものであり、これにより移動台３は２次元方向の水平移
動が可能となっている。したがって、この薄板の接続装
置30には前記ガイドホイール４は設けられていない。 固定台２および移動台３にはそれぞれ回転軸32,32′
および回転軸33,33′が垂設され、これら両回転軸32,33
（32′,33′）間にはそれぞれリンク部材34,34′がピン
結合されている。さらに、第５図に示すように固定台２
の上面所定箇所には、エアシリンダー35の基端部がブラ
ケット37を介して接続されている。該エアシリンダー35
とブラケット37とは、鉛直方向に設けられたピン38によ
りピン結合されており、これによりエアシリンダー35は
前記ピン38を中心とし水平面内での回動が可能となって
いる。一方、前記エアシリンダー35の伸縮ロッド36の先
端部は、移動台３にブラケット39を介して接続されてい
る。この伸縮ロッド36とブラケット39との接続も、垂設
されたピン40によりピン接合されている。またこの場
合、前記エアシリンダー35はその軸線が板幅方向に対し
て斜め（図示例のものでは略45゜）になるように設けら
れている。また、この場合、移動台３の移動ストローク
を決めるストッパー8,9は、移動台３の前後に設けられ
ている。 その他の構成は前記一実施例のものと同じである。 前記薄板の接続装置30では、上記同様に、アーク溶接
トーチ21を移動させてアーク溶接トーチ21の設置数以上
の溶接点数を得る際に、初回位置にてスポット溶接を実
施した後、溶接位置を移動すべく前記エアシリンダー35
を作動させ伸縮ロッド36を退縮させると、移動台３が前
記回転軸32,32′を回転中心として円弧状に移動し、ス
トッパー９に当接して止まる。これによって移動台３す
なわち各アーク溶接トーチ21は、板幅方向に移動すると
ともに薄板A,A′の長手方向にも移動するものとなり、
溶接の打点位置は千鳥状となる。したがって、特に各ア
ーク溶接トーチ21の設置間隔が狭く、そのために初回の
スポット溶接の打点間隔が極めて狭くなるような場合等
においても、それら初回の溶接位置の中間部に確実に打
点することができる。 なお、上記の如く各アーク溶接トーチ21を移動させて
打点数を増やすことに関してさらに説明すれば、溶接打
点位置は、前記各アーク溶接トーチ21を薄板の長手方向
にずらすことによっても増加させることは可能である。
そして、確かにそれにより引張り力に対する継手の強度
を上げることができるが、そのようにした場合には、板
幅方向の打点間隔が広がるため、ロールによる曲げ力に
対して上記実施例によるものほどの強度は期待できない
ものとなる。 また、接続すべき薄板A,A′の板幅がアーク溶接トー
チ21,21,…の配列全長に対して狭い場合には、薄板A,
A′に対応しない外側のアーク溶接トーチ21の電源を遮
断しておき、アークが照射されないようにしておく。か
かる操作は、例えば本装置が連続処理ライン内に組み込
まれている場合には板幅検出センサー等により板幅を予
め検出し、かつその検出信号に基づいてプリセットされ
るように構成すればよく、または手動により不要な溶接
トーチの電源を遮断しておけばよい。 なお、上記２つの実施例において、スポット溶接によ
る２回目の打点位置は、初回の打点位置における板幅方
向のちょうど２分の１の点としたが、必ずしもこのよう
に正確に２分の１の点とする必要はなく、初回の打点位
置にあまり偏らないように中間点近傍であればよい。 また実施例では、移動台３を移動させるための水平移
動機構、およびトーチ保持アーム10を回転させるための
回動機構を、共にエアシリンダーを用いて構成したもの
としたが、これら水平移動機構および回動機構が上記実
施例の機構に限定されるものでないことは言うまでもな
い。 さらに、実施例では、アーク溶接トーチ21をTIGトー
チとして説明したが、本発明に係る薄板の接続装置に用
いる溶接トーチ21は、その他のアーク溶接トーチであっ
てもよい。なお、前記溶接トーチ21を実施例の如くTIG
トーチとした場合には、いわゆる多電極TIG溶接が構成
され、一層の溶接効率の向上が図れる。

【発明の効果】

以上説明したとおり、請求項１に係る薄板の接続装置
によれば、薄板どうしを溶接により接続するものである
から、接続にあたって、切り粉、金属粉等を生じさせ
ず、これらに起因する疵が発生することはない。したが
って、連続処理装置のゴムロール等を傷つけることがな
く、保守作業の軽減が図れる。また、スポット溶接によ
り接続するものであるから溶接時間が短時間で済み、か
つ接続端部を重畳させて溶接するので突合せ溶接の如き
煩わしい位置合わせを行う必要もない。したがって連続
処理ラインのライン速度を上げることができ、歩流り向
上を図れる。しかも、アーク溶接トーチを移動台上に構
成し、全ての溶接トーチを一斉に板幅方向に移動できる
ように構成したので板幅方向の溶接点数を簡単に増やす
ことができる。そのため、設置した溶接トーチの数に対
応した溶接点数のみでは接合強度が不足する場合等にお
いて、より強固な継手を簡単かつ速やかに形成できる。
また、各アーク溶接トーチの溶接位置へのセット操作お
よびセット位置からの解除操作を、アーク溶接トーチを
回転させることにより行うため機構の単純化が図れ、よ
って故障し難くかつ保守も容易なものとなる。 また、請求項２に係る薄板の接続装置によれば、溶接
トーチの設置数以上の溶接点数を得るべく移動台を移動
させる際に、移動台すなわち各アーク溶接トーチは板幅
方向に移動するとともに薄板の長手方向にも移動するも
のとなり、溶接の打点位置が千鳥状となる。したがっ
て、特に各アーク溶接トーチの設置間隔が狭く、そのた
に初回のスポット溶接の打点間隔が極めて狭くなるよう
な場合等においても、それら初回の溶接位置の中間部に
確実に打点するこができるものとなる。 さらに、請求項３の薄板の接続装置では、双方の薄板
が該裏当て金と各アーク溶接トーチの先端部により挟ま
れて保持される。したがって、上下の薄板間に隙間が形
成されるのを防止するためのクランプ等の固定具を特に
必要とせず設備の簡略化が実現される、等の優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第一実施例に係る薄板の
接続装置を示すもので第１図は平面図、第２図は正面
図、第３図は側面図、第４図は部分斜視図、第５図ない
し第７図は本発明の第二実施例に係る薄板の接続装置を
示すもので第５図は平面図、第６図は正面図、第７図は
側面図である。 Ａ……第１の薄板、Ａ′……第２の薄板、 １……薄板の接続装置（第一実施例）、 ３……移動台、４……ガイドホイール、 ５……エアシリンダー、 10……トーチ保持アーム、 13（13′）……リング部材、 14（14′）……エアシリンダー 17……裏当て金、21……溶接トーチ、 30……薄板の接続装置（第二実施例）、 34（34′）……リンク部材、 35……エアシリンダー。 （上記符号4,5および34,35は水平移動機構構成要素、ま
た上記符号13,14は回動機構構成要素である。）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末永 隆夫 東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号 スカイアルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−169171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−56198（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−145571（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の薄板と第２の薄板とをそれらの長手
   方向の端部どうしで接続するための装置であって、 水平方向移動自在に構成された移動台と、該移動台を少
   なくとも薄板の板幅方向に移動させるための水平移動機
   構と、前記移動台上に薄板を板幅方向にまたいで軸架さ
   れたトーチ保持アームと、該トーチ保持アームを回動さ
   せるための回動機構と、前記トーチ保持アームに略等間
   隔で配設され、該トーチ保持アームの所定回動位置にて
   略垂直となりかつ先端部が薄板の上面に近接または当接
   するよう設定された複数のアーク溶接トーチと、を有し
   て成る薄板の接続装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の薄板の接続装置において、
   前記水平移動機構は、前記移動台を薄板の幅方向に対し
   斜めに移動させるよう構成されていることを特徴とする
   薄板の接続装置。
3. 【請求項３】前記移動台が、前記薄板を裏面より支持す
   るための裏当て金を備えていることを特徴とする請求項
   １または２記載の薄板の接続装置。