JP6617740B2 - 帯状板体の切欠き方法及び切欠き装置 - Google Patents

帯状板体の切欠き方法及び切欠き装置 Download PDF

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Description

本開示は、帯状板体の切欠き方法及び切欠き装置に関する。
鋼帯などの帯状板体を製造・処理する生産ラインでは、鋼塊などを熱間または冷間圧延することで、帯状板体が製造される。このような生産ラインでは、帯状板体に対して酸洗などの前処理や防錆油の塗布などを施す際に、個々の帯状板体に各処理を施すのでは、生産効率が悪く、実用的ではない。このため、個々の帯状帯の長手方向の端部を互いに溶接して連接することで、これらの処理を連続的に行う方法が用いられている。
ところで、帯状板体を連接するための溶接には、シーム溶接やフラッシュバット溶接、TIG溶接などの自動溶接機が使用されることが一般的である。溶接によって帯状板体を連接する場合、その連接部の側縁には溶接欠陥が発生する可能性が高く、この溶接欠陥によって移送時に帯状板体の連接部が破断することがある。このため、例えば、特許文献1のように、帯状板体の幅方向両端側にそれぞれ配される一対の切欠き刃物を有する切欠き装置(ノッチャー)を用いて、連接部を円弧状に切欠くこと(ノッチング)が行われている。
切欠き装置による帯状板体の切欠きでは、帯状板体の幅方向両端側を所定の切欠き深さで切欠く必要がある。しかし、帯状板体を切欠く際には、帯状板体の幅の違いや蛇行による幅方向へのずれなどによって、一対の切欠き刃物による切断位置が一定とはならない。このため、フォトセンサーと、幅方向への移動量検出器とを一対の切欠き刃物にそれぞれ設け、これらを用いて切断位置を決定する方法が用いられている。この方法では、切欠き刃物を帯状板体の幅方向中央へと移動させ、フォトセンサーが遮光されたタイミングをエッジ検出のタイミングとして認識し、エッジ検出のタイミングから、移動量検出器を用いて所定の切欠き深さ分だけ切欠き刃物を移動させる。その後、切欠き刃物の移動を停止させ、切欠き刃物を昇降させることで切欠きを実施することで、所定の切欠き深さでの切欠きを行うことができる。
実開昭60−084207号公報
しかし、上述のフォトセンサーを用いて帯状鋼帯のエッジを検出する方法では、ダストの堆積や水がかかることで検出性能が低下し、実操業上、精度良くエッジを検出することが困難であった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、所定の切欠き深さで精度良く帯状板体を切欠くことができる帯状板体の切欠き方法及び切欠き装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様によれば、帯状板体の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、上記円形の周方向に回転可能に構成され、上記帯状板体の厚み方向に対向して配される一対のシフトクランプ装置で、上記帯状板体を挟持し、上記帯状板体を挟んで上記幅方向に対向して配される一対のサイドガイドを、互いに離間する距離が上記帯状板体の幅となるまで移動させ、上記切欠き装置にて、上記帯状板体の幅方向両端側を切欠くことを特徴とする帯状板体の切欠き方法が提供される。
本発明の一態様によれば、帯状板体の幅方向端部を切欠く切欠き刃物をそれぞれ有し、上記幅方向に離間して配され、上記幅方向に移動可能に構成され、上記帯状板体の幅方向両端部をそれぞれ切欠く一対の切欠き部と、上記帯状板体の板厚方向に対向して設けられる上側ガイドと下側ガイドとからなり、この一対の切欠き部の対向する内側に設けられ、上記一対の切欠き部への上記帯状板体の挿入をそれぞれ案内する一対のガイドと、上記帯状板体の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、上記円形の周方向に回転可能に構成され、上記帯状板体の厚み方向に対向して配され、上記帯状板体を挟持する一対のシフトクランプ装置と、上記帯状板体を挟んで上記幅方向に対向して配され、互いに離間する距離が上記帯状板体の幅となるまで移動可能な一対のサイドガイドとを備えることを特徴とする帯状板体の切欠き装置が提供される。
本発明の一態様によれば、所定の切欠き深さで精度良く帯状板体を切欠くことができる。
本発明の一実施形態に係る切欠き装置おける酸洗ラインの一部を示す平面図である。 切欠き装置によって切欠かれた鋼帯を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る切欠き方法を示す、図1のI−I断面視における説明図である。 ガイドが設けられた、切欠き装置の変形例を示す正面図である。
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても1つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
<切欠き装置>
はじめに本発明の一実施形態に係る切欠き装置2について説明する。切欠き装置2は、帯状板体である鋼帯1に酸洗処理を施す酸洗ラインの入側(鋼帯1の移送方向上流側)に設けられる。この酸洗ラインでは、切欠き装置2よりもさらに入側に設けられた不図示のシーム溶接機によって、先行材1aの尾端側と後行材1bの先端側とが溶接されることで連接される。そして、連接された鋼帯1の連接部1cの幅方向両端が、切欠き装置2にて切欠かれることで、図2に示すように円弧状の切込みが形成される。
なお、本実施形態では、図1に示すようにx軸方向(図1の左右方向)とは鋼帯1の長手方向であり、y軸方向(図1の上下方向)とは鋼帯1の幅方向であり、z軸方向(図1の前後方向)とは鋼帯1の厚み方向である。また、図1に示す状態は、切欠き装置2による切欠きが行なわれる前の状態であり、x軸正方向側へと移送される鋼帯1が、蛇行によってy軸負方向側へとずれて移送された状態を示す。
切欠き装置2は、図1に示すように、一対の切欠き部21a,21bと、一対の位置検出部22a,22bと、制御部23とを有する。また、切欠き装置2は、シーム溶接機の出側(鋼帯1の移送方向下流側)であるx軸正方向側に設けられる。
一対の切欠き部21a,21bは、鋼帯1を挟んで、y軸方向に離間して配され、不図示の駆動機構によってy軸方向に移動可能に構成される。また、一対の切欠き部21a,21bは、図1に示す切欠きが行なわれる前の状態において、幅中心予定位置1dからy軸正方向側及び負方向側にそれぞれ等間隔に離間して配される。幅中心予定位置1dは、切欠き装置2による鋼帯1の切欠きが行なわれる際の、鋼帯1の幅方向中心位置であり、鋼帯1の幅に関わらずy軸方向の一定の位置となる。一対の切欠き部21a,21bの内部には、鋼帯1を挟んでz軸方向に対向して配される一対の切欠き刃物211a,211bがそれぞれ設けられる。一対の切欠き刃物211a,211bは、z軸方向に対向して設けられる円弧状の上刃と下刃とからそれぞれなる。一対の切欠き刃物211a,211bは、z軸正方向側に配された上刃が不図示の駆動機構によってz軸方向に昇降可能に構成される。そして、一対の切欠き刃物211a,211bは、上刃の昇降動作によって上刃と下刃とが交差することで、一対の切欠き刃物211a,211bの間に配される鋼帯1のy軸方向の両端部を円弧状にそれぞれ切欠く。
一対の位置検出部22a,22bは、一対の切欠き部21a,21bのy軸方向の位置をそれぞれ検出する位置検出装置である。一対の位置検出部22a,22bは、ワイヤなどによって一対の切欠き部21a,21bに接続され、一対の切欠き部21a,21bのy軸方向への移動量を、ワイヤの伸び縮みなどの変化量から検出する。一対の位置検出部22a,22bによる検出結果は、制御部23へと送信する。
制御部23は、取得した検出結果に基づいて、一対の切欠き部21a,21bを制御することで、鋼帯1の切欠きを行う。
また、本実施形態では、切欠き装置2にて鋼帯1の連接部1cを切欠く際に、シーム溶接機に設けられる、一対のサイドガイド3a,3bと、一対のシフトクランプ装置4a,4bとが用いられる。シーム溶接機は、鋼帯1を溶接する電極輪を有する溶接部と、溶接部の入側及び出側(鋼帯1の移送方向上流側及び下流側)に設けられるピンチロールとをさらに備える。シーム溶接機のピンチロールは、鋼帯1を厚み方向に挟持する一対のロールであり、回転駆動することで鋼帯1を移送する。
一対のサイドガイド3a,3bは、シーム溶接機の溶接部出側のピンチロールのさらに鋼帯1の移送方向下流側(x軸正方向側)、かつ切欠き装置2の移送方向上流側(x軸負方向側)に、鋼帯1を挟んでy軸方向に対向して配される壁状部材である。なお、図1に示すように、一対のサイドガイド3a,3bは、幅中心予定位置1dからy軸方向に等距離だけ離間して、鋼帯1のy軸正方向側及び負方向側にそれぞれ配される。また、一対のサイドガイド3a,3bは、その長手方向となるx軸方向中央の平面部が、移送される鋼帯1の厚み方向に対して平行となるように配される。一対のサイドガイド3a,3bは、不図示の駆動機構によって、鋼帯1の幅方向に移動可能に構成される。さらに、本実施形態では、一対のサイドガイド3a,3bには、鋼帯1との接触を検知する、不図示のレバー式のリミットスイッチが平面部の鋼帯1側の面にそれぞれ設けられる。
一対のシフトクランプ装置4a,4bは、x軸方向に直交する面において円形の断面形状を有する一対のロールであり、軸心を中心として周方向に回転可能に構成される。一対のシフトクランプ装置4a,4bは、シーム溶接機の溶接部出側のピンチロールのさらに鋼帯1の移送方向下流側(x軸正方向側)かつ一対のサイドガイド3a,3bのx軸負方向側に配される。また、一対のシフトクランプ装置4a,4bは、図3(A)に示すように、鋼帯1を挟んでz軸方向に対向して、鋼帯1のz軸正方向側及びz軸負方向側にそれぞれ配され、z軸方向に移動可能に構成される。さらに、一対のシフトクランプ装置4a,4bは、図1及び図3(a)に示すように、軸心が幅中心予定位置1dと重なる位置に配され、y軸方向へ移動できないように設けられる。
<切欠き方法>
次に、図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態に係る帯状板体の切欠き方法について説明する。本実施形態における酸洗ラインでは、まず、個々の鋼帯1を連続して酸洗処理するため、シーム溶接機にて、先行材1aの尾端側と後行材1bの先端側とが溶接されることで、先行材1aと後行材1bとが連接される。
次いで、連接された鋼帯1は、連接部1cが切欠き装置2による切断位置に移動するまで、シーム溶接機のピンチロールによってx軸正方向側へと移送される。切断位置とは、図1に示すように、切欠き部21a,21bの一対の切欠き刃物211a,211bと連接部1cとが、x軸方向に重なる位置である。
さらに、連接部1cが切断位置に到達すると、ピンチロールによる鋼帯1の移送が停止する。
その後、図3に示す鋼帯1の位置合わせ処理が施されることで、鋼帯1の幅方向中心が、幅中心予定位置1dに重畳するように、鋼帯1の幅方向の位置が調整される。
位置合わせ処理では、はじめに、図3(A)に示すように、一対のシフトクランプ装置4a,4bが、鋼帯1を挟持するまで鋼帯1の方向へと下降または上昇する。
一対のシフトクランプ装置4a,4bによって鋼帯1が挟持されると、ピンチロールの開放動作が行われる。ピンチロールの開放動作では、鋼帯1を厚み方向に挟持した一対のピンチロールが、鋼帯1の厚み方向に鋼帯1から離れるようにそれぞれ移動することで、鋼帯1が開放される。
ピンチロールの開放動作の後、図3(B)に示すように、一対のサイドガイド3a,3bが、幅中心予定位置1dに向かって、y軸方向に等速度で移動する。
次いで、図3(C)に示すように、一対のサイドガイド3a,3bの移動により、鋼帯1が蛇行によって寄っている側となるサイドガイド3bと鋼帯1が接触する。この際、鋼帯1との接触によって、サイドガイド3bのリミットスイッチがオンとなる。さらに、一対のサイドガイド3a,3bが移動し、鋼帯1がサイドガイド3bに押されることで、鋼帯1はy軸正方向側へと移動する。この際、鋼帯1の移動に伴い、一対のシフトクランプ装置4a,4bは、軸心を中心に回転する。また、鋼帯1は、一対のシフトクランプ装置4a,4bによって挟持されているため、y軸方向に対する傾きや撓みなどが生じることなく、y軸方向へと移動する。
その後、図3(D)に示すように、図3(C)の状態から一対のサイドガイド3a,3bがさらに移動し、サイドガイド3aと鋼帯1とが接触することで、一対のサイドガイド3a,3bのy軸方向への移動が停止し、鋼帯1の位置合わせ処理が終了する。この際、鋼帯1がサイドガイド3aと接触することで、サイドガイド3aのリミットスイッチがオンとなる。そして、両方のサイドガイド3a,3bのリミットスイッチがオンとなることで、不図示の駆動機構による一対のサイドガイド3a,3bの移動が停止する。図3(D)に示す位置合わせ処理が終了した状態では、鋼帯1の幅方向中心が、幅中心予定位置1dと重畳した状態となる。
鋼帯1の位置合わせ処理が終了すると、制御部23は、鋼帯1の板幅に応じた距離だけ、切欠き部21a,21bをy軸方向に移動させ、切欠き部21a,21bによる連接部1cの切欠きを行う。切欠き部21a,21bを移動させる距離は、切欠き前の切欠き部21a,21bの初期位置と、鋼帯1の板幅と、目標とする切欠き深さとによって予め設定される。なお、位置合わせ処理によって、鋼帯1の幅方向中心が幅中心予定位置に位置しているため、切欠き部21a,21bcを決められた距離だけ移動させるだけで、決められた所定の切欠き深さでの切欠きを行うことができる。例えば、図1に示す例では、切欠き部21a,21bによって、連接部1cを含む一点鎖線で示す領域が切欠かれる。
<変形例>
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである
例えば、上記実施形態に係る切欠き方法では、シーム溶接機に設けられたサイドガイド3a,3bとシフトクランプ装置4a,4bを用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。上記実施形態と同様な構成のサイドガイド3a,3bとシフトクランプ装置4a,4bを、切欠き装置2の入側あるいは出側に単独で設ける構成であってもよい。つまり、切欠き装置2は、上記実施形態の構成に加えて、一対のサイドガイド3a,3bと、一対のシフトクランプ装置4a,4bとをさらに備えてもよい。また、この際、制御部23は、一対のサイドガイド3a,3b及び一対のシフトクランプ装置4a,4bの動作を制御するように構成されてもよい。なお、上記実施形態のように、シーム溶接機に設けられたサイドガイド3a,3bとシフトクランプ装置4a,4bを用いることで、既存の設備においても新たに設備を加えることなく、本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、酸洗ラインにおける鋼帯1の切欠き時に適用する方法としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明は、鋼帯だけでなく他の金属などからなる帯状板体の生産ラインに適用することができる。また、帯状板体が鋼帯1の場合においても、酸洗ラインだけでなく、冷間圧延や防錆といった他の処理を施す鋼帯1のラインにおいても適用することができる。
さらに、上記実施形態では、位置合わせ処理において、両方のサイドガイド3a,3bと鋼帯1との接触をリミットスイッチで検知するまで、一対のサイドガイド3a,3bを移動させる構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。一対のサイドガイド3a,3bの移動は、一対のサイドガイド3a,3bの距離が、鋼帯1の板幅となるまで行われればよい。このため、例えば、切欠き部21a,21bの位置を検出する位置検出部22a,22bと同様な、位置検出器を一対のサイドガイド3a,3bにそれぞれ設け、一対のサイドガイド3a,3bの移動距離に基づいて、一対のサイドガイド3a,3bの移動を制御してもよい。
さらに、上記実施形態では、一対の切欠き部21a,21bのy軸方向の位置を一対の位置検出部22a,22bを用いて検出する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。一対の切欠き部21a,21bのy軸方向の位置を検出することができれば、他の検出方法による構成であってもよい。なお、切欠き装置2が用いられる環境を考慮すると、一対の切欠き部21a,21bの位置検出方法は、ダストや水の影響を受けにくいものが好ましい。このため、上記実施形態のように、一対の切欠き部21a,21bに物理的に接続されたワイヤなどを用いて移動量を検出する方法が好ましい。
さらに、切欠き装置2は、図4に示すように、上記実施形態の構成に加えて、切欠き部21a,21bへの鋼帯1の挿入を案内する一対のガイド24a,24bをさらに備えてもよい。図4には、鋼帯1の連接部1cを切欠く際に、一対の切欠き部31a,31bをy軸方向に移動させる際の切欠き装置2の状態を示す。このような状態では、一対の上刃212a,212bと一対の下刃213a,213bとからそれぞれなる一対の切欠き刃物211a,211bは、テーブルロール5上に配される不図示の鋼帯1を挿入可能なように、一対の上刃212a,212bと一対の下刃213a,213bとが所定の距離だけz軸方向に離間した状態となる。なお、鋼帯1の連接部1cを切欠く際には、上刃212a,212bと下刃213a,213bとの間に鋼帯1が挿入された後に、一対の上刃212a,212bがz軸負方向側へと下降し、一対の下刃213a,213bの溝に嵌合することで、連接部1cが切欠かれる。
一対のガイド24a,24bは、一対の切欠き部21a,21bの互いに対向する内側に配され、且つガイド24aが切欠き部21aの近傍及びガイド24bが切欠き部21bの近傍にそれぞれ配される。一対のガイド24a,24bは、z軸方向に対向する一対の上側ガイド241a,241bと一対の下側ガイド242a,242bとからそれぞれなる。一対の上側ガイド241a,241bには、一対の切欠き部21a,21bの対向する中心側から一対の切欠き部21a,21bへと向かってz軸負方向側へと傾斜するテーパー面がそれぞれ形成される。一対の上側ガイド241a,241bのテーパー面の、隣接する切欠き部21a,21b側の高さは、図4に示す状態において、一対の上刃212a,212bのz軸負方向側の下端面と同じ高さに設けられる。一方、一対の下側ガイド242a,242bには、一対の切欠き部21a,21bの対向する中心側から一対の切欠き部21a,21bへと向かってz軸正方向側へと傾斜するテーパー面がそれぞれ形成される。一対の下側ガイド242a,242bのテーパー面の、隣接する切欠き部21a,21b側の高さは、図4に示す状態において、一対の下刃213a,213bのz軸正方向側の上端面と同じ高さに設けられる。
このような一対のガイド24a,24bによれば、一対の切欠き部21a,21bが対向する内側へと移動し鋼帯1が一対の切欠き部21a,21bに挿入される際に、テーブルロール5上の鋼帯1が、一対の上刃212a,212bと下刃213a,213bとの間に案内される。これにより、鋼帯1を一対の上刃212a,212bと下刃213a,213bとの間にまっすぐ入れることができるようになるため、連接部1cを精度良く切り欠くことができる。
<実施形態の効果>
(1)本発明の一態様に係る帯状板体の切欠き方法は、帯状板体(例えば、鋼帯1)の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、円形の周方向に回転可能に構成され、帯状板体の厚み方向に対向して配される一対のシフトクランプ装置4a,4bで、帯状板体を挟持し、帯状板体を挟んで幅方向に対向して配される一対のサイドガイド3a,3bを、互いに離間する距離が帯状板体の幅となるまで移動させ、切欠き装置2にて、帯状板体の幅方向両端側を切欠く。
上記(1)の構成によれば、帯状板体を切抜く際には、帯状板体の幅方向中心が、幅中心予定位置1dに位置している。このため、帯状板体のエッジを検出しなくとも、所定の切欠き深さで、帯状板体の連接部を切欠くことができる。また、フォトセンサーなどの方法を用いる必要がないため、ダストや水の影響を受けずに、精度良く切欠きを行うことができる。
(2)上記(1)の構成において、一対のシフトクランプ装置4a,4b及び一対のサイドガイド3a,3bとして、帯状板体の連接部1cを溶接するシーム溶接機に設けられるものを用いる。
上記(2)の構成によれば、既存の設備においても新たに設備を加えることなく、本発明を適用することができる。
(3)本発明に一態様に係る帯状板体の切欠き装置2は、帯状板体(例えば、鋼帯1)の幅方向端部を切欠く切欠き刃物211a,211bをそれぞれ有し、幅方向に離間して配され、幅方向に移動可能に構成され、帯状板体の幅方向両端部をそれぞれ切欠く一対の切欠き部21a,21bと、帯状板体の板厚方向に対向して設けられる上側ガイド241a,241bと下側ガイド242a,242bとからなり、一対の切欠き部21a,21bの対向する内側に設けられ、一対の切欠き部21a,21bへの帯状板体の挿入をそれぞれ案内する一対のガイド24a,24bと、帯状板体の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、円形の周方向に回転可能に構成され、帯状板体の厚み方向に対向して配され、帯状板体を挟持する一対のシフトクランプ装置4a,4bと、帯状板体を挟んで幅方向に対向して配され、互いに離間する距離が帯状板体の幅となるまで移動可能な一対のサイドガイド3a,3bとを備える。
上記(3)の構成によれば、上記(1)と同様な効果を得ることができる。また、一対のガイド24a,24bを有することにより、帯状板体を一対の切欠き部21a,21bにまっすぐ入れることができるようになるため、帯状板体を精度良く切り欠くことができる。
1 鋼帯
1a 先行材
1b 後行材
1c 連接部
1d 幅中心予定位置
2 切欠き装置
21a,21b 切欠き部
211a,211b 切欠き刃物
212a,212b 上刃
213a,213b 下刃
22a,22b 位置検出部
23 制御部
3a,3b サイドガイド
4a,4b シフトクランプ装置
5a,5b ガイド
51a,51b 上側ガイド
52a,52b 下側ガイド
6 テーブルロール

Claims (3)

  1. 帯状板体の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、前記円形の周方向に回転可能に構成され、前記帯状板体の厚み方向に対向して配される一対のシフトクランプ装置で、前記帯状板体を挟持し、
    前記帯状板体を挟んで前記帯状板体の幅方向に対向して配される一対のサイドガイドを、互いに離間する距離が前記帯状板体の幅となるまで移動させ、
    切欠き装置にて、前記帯状板体の幅方向両端側を切欠くことを特徴とする帯状板体の切欠き方法。
  2. 一対の前記シフトクランプ装置及び一対の前記サイドガイドとして、前記帯状板体の連接部を溶接するシーム溶接機に設けられるものを用いることを特徴とする請求項1に記載の帯状板体の切欠き方法。
  3. 帯状板体の幅方向端部を切欠く切欠き刃物をそれぞれ有し、前記幅方向に離間して配され、前記幅方向に移動可能に構成され、前記帯状板体の幅方向両端部をそれぞれ切欠く一対の切欠き部と、
    前記帯状板体の板厚方向に対向して設けられる上側ガイドと下側ガイドとからなり、該一対の切欠き部の対向する内側に設けられ、前記一対の切欠き部への前記帯状板体の挿入をそれぞれ案内する一対のガイドと、
    前記帯状板体の長手方向に直交する面において円形の断面形状を有し、前記円形の周方向に回転可能に構成され、前記帯状板体の厚み方向に対向して配され、前記帯状板体を挟持する一対のシフトクランプ装置と、
    前記帯状板体を挟んで前記幅方向に対向して配され、互いに離間する距離が前記帯状板体の幅となるまで移動可能な一対のサイドガイドと
    を備えることを特徴とする帯状板体の切欠き装置。
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