JP6185483B2 - 2つの金属帯片端部を接合する方法および装置 - Google Patents

2つの金属帯片端部を接合する方法および装置 Download PDF

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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. 巻き取り可能な圧延金属シート、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圧延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、前記圧延金属シート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圧延金属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、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圧延金属シート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圧延金属シート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. 巻き取り可能な圧延金属シート(A、B)の端部同士を、2つ以上の表面を上下に平らに重ねて、接合する装置(1)であって、前記圧延金属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、前記圧延金属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鳩目導入用の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ることと、前記打ち抜きおよび押し込み工具(9、10)の上方に、下に位置付けられた前記打ち抜きおよび押し込み工具(9、10)を動作させるための複数の加圧ラム(15)を備えた押圧装置(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(14)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、前記打ち抜き工具(9)および前記押し込み工具(10)のそれぞれの数と等しい数の加圧ラム(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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