JPH0215317B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の目的＞ 産業上の利用分野 本発明は鋼帯端部突合せ溶接時の突合せ方法な
らびにその装置に係り、詳しくは、板厚のきわめ
て薄い、例えば、珪素鋼帯の如き鋼帯を突合せ部
にギヤツプのない高精度な突合せを高能率に達成
する鋼帯の突合せ方法ならびにその装置に係る。

従来の技術 一般に、鋼帯を、製品として需要先等に供給す
る前には、需要先の要求を満足させるために、例
えば巻直し、巻込み溶接、スリツト、カツト等の
精整処理することが行なわれ、コイルあるいはシ
ート状にて需要先に納入されている。

しかし、この精整処理のうちで溶接は、通常、
MIGやTIGで行なわれることもあつて、高品質
な溶接部が得られない。従つて、得られる溶接部
をそのままとしてコイルに巻回すると、鋼帯に疵
が発生し、品質が著しく低下し、ユーザーでのト
ラブル発生を回避するため、コイル状に巻回する
ときに、わざわざ溶接部を切除し、長く連続的な
ものとしては供給することが困難であつた。

これに対し、最近は高性能なレーザ溶接機が開
発され、このレーザ溶接であると、高品質の溶接
部が得られるために、溶接部を切除せずにそのま
ま巻回してコイル状にビルドアツプしても、疵が
発生しない。このため、例えば、珪素鋼帯の精整
処理の溶接に発揮させれば大きな利益が得られ
る。

すなわち、珪素鋼帯は、通常、需要先で高速連
続打抜ライン等によつて処理されるので、切れ目
のない長い鋼帯であれば、打抜の能率が高く、こ
のため、切れ目のない長い鋼帯の納入が強く要望
されている。この要望をレーザ溶接によつて達成
するのには、この前提として、短い鋼帯を高品位
の突合せを達成することが必要であり、この前提
条件が少なくとも充足されていないと、良質の溶
接部が得られず、この良質な溶接部とは、溶接部
が均一でかつ基準に合格していること、溶接部の
機械的特徴が基準に合格していること、更に溶接
部で屈曲及びずれがないことである。しかしなが
ら、珪素鋼帯、なかでも、方向性の珪素鋼帯は鉄
損を減少するために板厚を0.35〜0.30mm程度から
0.35〜0.20mm程度の薄物化の傾向にあり、更に薄
物化する傾向にあるが、このように薄物化する
と、従来の手段では高品位の突合せを得るのがき
わめてむづかしく、このため、レーザ溶接を適用
してもその効果を十分に発揮させることができな
い。

また、珪素鋼帯の精整処理のほかに、冷延薄鋼
帯はコイル状に導かれたものを巻戻し、これを圧
延や熱処理を施して製品化される。この圧延等の
ときに、先行の鋼帯と後行の鋼帯とは溶接によつ
て接続し、圧延等の処理を連続化することが多
く、この溶接にもレーザ溶接を適用し、良質な溶
接部を得るのが好ましい。

更に詳しく説明すると、上記の如き、珪素鋼帯
等の精整ラインや、冷延鋼帯の処理ラインでは、
従来では、接合手段として主としてTIG、MIG
等の溶接法が用いられている。最近は、エネルギ
ー密度の高いレーザ溶接が開発されている。レー
ザ溶接は、レーザのビーム径を0.1mm程度まで小
径化して熱影響部を少なくでき、表面が平坦な溶
接部が得られる。このため、レーザ溶接である
と、従来不可能とされていた0.05mm厚程度の極薄
のものであつても、冷延鋼帯、珪素鋼帯、ステン
レス鋼帯を間わず、溶接できる。

しかしながら、このようにレーザ溶接によつて
極薄の鋼帯を精密な突合せ溶接するのには種々の
条件を満さねばならないが、この条件の中で、鋼
帯の板厚と関連させて突合せ部の目違い（板厚方
向の段差）や、突合せ部のギヤツプを小さくし、
しかも、すばやく得ることが重要である。この
点、従来例に係る突合せ技術としては、実開昭57
−102480号公報に示されるものが提案されている
が、この突合せ技術では板幅が500mm以上に広く
なり板厚が0.15mm程度に薄くなると、上記条件に
適合する突合せ部が得られない、すなわち、同号
公報に示される突合せ技術は、はじめに、先行鋼
帯の後端部を切断位置でサイドガイドにより位置
決めしてシヤー切断によつて突合せ面を形成し、
この突合せ面をピンチロールまたは人手によつて
溶接位置まで移動させる。続いて、後行鋼帯の先
端部も同様に切断位置でサイドガイドにより位置
決めシヤー切断によつて突合せ面を形成し、この
突合せ面をピンチロールまたは人手によつて溶接
位置まで移動させ、そこで先に待機している先行
鋼帯の突合せ面に突合せる。

この突合せは、人手または機械的に行なわれる
が、板厚がきわめて薄いときには突合せのときに
先行鋼帯の上に後行鋼帯が乗り上げたり、逆に下
側に入つたりして突合せ時間がかかる欠点があ
る。

仮りに、時間をかけて充分な突合せが一時得ら
れたとしても、この状態を保持しておくことが困
難である。つまり、先行鋼帯と後行鋼帯の鋼帯同
志で引張りあつていることがむづかしいため、ク
ランプするまでの間に僅かな振動など（例えばク
ランパーの作動など）が発生すると、これによつ
て鋼帯が動き、高精度の突合せが得られないとい
う問題がある。

また、別な問題として鋼帯が薄いと、樋状に彎
曲したり、逆樋状に彎曲することが多く、更に、
縦断面が波うちになることが多い。このため、こ
の状態のままで鋼帯を突合せると、目違いとな
り、この目違いの部分は溶接ビードが途切れてし
まう欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的に
は、例えば、0.35mm以下の薄い鋼帯でも、最小の
ギヤツプである突合せ部が容易に得られ、その
後、工程での突合せ溶接によつて高品質でかつ真
直でしかも段差のない溶接部が得られ、なかで
も、レーザ径をきわめて小径化してレーザ溶接す
る際に好適な突合せ部が得られる突合せ方法なら
びにその装置を提案する。

＜発明の構成＞ 問題点を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明方法は、両鋼帯端部の突合せ
溶接に先立つてこれら鋼帯の端部を突合せる際
に、この溶接線の後方あるいは前方の少なくとも
一方で、しかも、前記溶接線を含まない側におい
て一方の鋼帯の端部を磁石チヤツクにより吸着、
保持すると共に、他方の鋼帯の端部を、その端部
の突合せ面が前記鋼帯端部の突合せ面に対し斜め
下向きに指向するように上昇させて、前記両鋼帯
端部の突合せ面を突合せることを特徴とする。

従つて、本発明方法によつて先行する鋼帯（以
下、先行鋼帯という。）と後行する鋼帯（以下、
後行鋼帯という。）の各端部を突合せてから溶接
するときには、はじめに、先行鋼帯の後端部を切
断位置で位置決めして切断して突合せ面を形成
し、引き続いて、この先行鋼帯を切断位置から溶
接位置に移動させ、突合せ面を溶接線に一致させ
た状態で、溶接線を含まない側に設けた一方の磁
石チヤツクで保持すると同時に磁化する。この磁
石チヤツクは溶接が終わるまで着磁を続けること
もできるが、別にクランプ装置を設けて、後に示
す後行鋼帯の他方の磁石チヤツクの吸着保持が終
わつたときに、この一方の磁石チヤツクによる先
行鋼帯の保持をクランプ装置によつて行なつて、
一方の磁石チヤツクのスイツチを切つて消磁させ
ることもできるし、更に、一方の磁石チヤツクと
クランプ装置とを併用して先行鋼帯を保持するこ
ともできる。

次に、後行鋼帯の先端部を切断位置で位置決め
して切断して突合せを形成してから、この後行鋼
帯を切断位置から溶接位置に移動させ、そこで、
後行鋼帯をその先端部の突合せ面が先行鋼帯後端
部の突合せ面に対し斜め下向きに指向するよう
に、ループロールなどの手段により上昇させ、更
に、後行鋼帯をこのように先端部の突合せ面が斜
め下向きに指向する状態で、送り移動させて、後
行鋼帯の先端部の突合せ面を先行鋼帯の後端部の
突合せ面に突合せ、溶接線に一致させる。この送
り移動のときに、先行鋼帯の後端部は上記の如く
一方の磁石チヤツクにより磁化されているため、
後行鋼帯の先端部の突合せ面が近づくと、引きよ
せて吸いつき、その状態を保つ。そして、溶接線
の前方に設けた他方の磁石チヤツクをオンにして
おくと、溶接が要求するギヤツプのない突合せ開
先を形成できる。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用
について、図面によつて更に具体的に説明する
と、次の通りである。

なお、第１図は本発明方法を実施する装置の一
例の配置図でり、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄならびに
ｅは第１図に示す装置によつて本発明方法により
先行ならびに後行の両鋼帯の端部を切断し突合せ
て溶接する際の各過程を示す説明図である。

まず、第１図において、符号Ａは切断位置、Ｂ
は溶接位置、１は先行鋼帯を示し、この先行鋼帯
１は一対のピンチロール１３，１４により送られ
て、その後端部が切断位置Ａに達したところで停
止する。

次に、この溶接位置Ｂにおいて先行鋼帯１の側
縁を鋼帯のこの処理ラインにおいてその中心線と
平行をなすようにそろえ、この状態に、押え装置
４により先行鋼帯１を固定し、切断装置３によつ
て処理ライン中心線と直角に切断する。このとき
に発生したスクラツプはスクラツプ処理装置（図
示せず）により処理する。また、押え装置４は切
断装置３の近傍に設け、押え部４ａ、シリンダロ
ツド４ｂならびにシリンダ４ｃから構成し、シリ
ンダロツド４ｂの伸縮により押え部４ａが昇降で
きるよう構成する。切断装置３はレーザ等の溶断
装置からも構成できるが、シヤー切断のときは通
常上下一対のシヤー３ａ，３ｂから構成する。

次に、先行鋼帯１は移動装置１０により送られ
て、その後端部は切断位置Ａから溶接位置Ｂに移
される。溶接位置Ｂには板巾方向に走行する溶接
トーチ５が設けられ、この先行鋼帯１の送りは定
位置停止装置（図示せず）などにより正確に先行
鋼帯１の後端部が溶接トーチ５の真下になる位置
で停止するように行なわれる。この送りの間に、
先行鋼帯１のセンターと溶接トーチ５の板巾方向
に走行する走行線とが直角にならないような場合
があり、このため、溶接トーチ５のところで先行
鋼帯１の側縁を再び処理ラインの中心線と平行を
なすようそろえて、先行鋼帯１のセンターと溶接
トーチ５の走行線との直角度の修正を行ない、そ
の位置で先行鋼帯１を固定し、磁化するために一
方の磁石チヤツク６を励磁する。

この一方の磁石チヤツク６により吸着力で充分
であるが、不測の力が働いて先行鋼帯１の位置が
ずれるおそれがあり、念のため、固定クランプ片
８を押下げて第２図ａならびにｂに示す如く固定
する。すなわち、一方の電磁チヤツク６は溶接ト
ーチ５の前方に設ける一方、一方の磁石チヤツク
６に対応させてその上方に昇降自在に固定クラン
プ片８を設け、先行鋼帯１の後端部は一方の磁石
チヤツク６の励磁により固定すると共に、上部か
ら固定クランプ片８を下降させて押さえる。一方
の電磁チヤツク６は先行鋼帯１の後端部を板巾方
向に確実に固定できればいかなるものとしても構
成できるが、通常は箱型に外匣を構成し、この外
匣の中の鉄芯式の電磁石を配置し、外匣を板巾方
向にわたつて延在するように構成する。

次に、後行鋼帯２を一対のピンチロール１３，
１４より切断位置Ａまで送る。そして、切断位置
Ａにおいて後行鋼帯２の先端部も上記の先行鋼帯
１の後端部と同様に側縁をそろえ、後行鋼帯２の
中心線と切断線が正確に直角となるようにそろえ
状態を押え装置４によつて維持し、後行鋼帯２の
先端部を切断位置３の一対のシヤー３ａ，３ｂに
よつて切断し、突合せ面を形成する（第２図ｂな
らびにｃ参照）。その後、後行鋼帯２を一対のピ
ンチロール１３，１４によつて切断位置Ａから溶
接位置Ｂに送る。

このときに、後行鋼帯２の先端部がループロー
ル１２を過ぎたところでループロール１２を上昇
させる。ループロール１２は通常溶接トーチ５の
前方約40cmのところに設置され、板厚に応じた高
さに上昇させるよう構成され、例えば、板厚が
0.20mm程度の場合、その上昇高さは約１cmに調整
する。このようにループロール１２を上昇させる
と、後行鋼帯２は例えば0.35mm以下の如くきわめ
て薄いため、先端部の突合せ面は斜め下向きに指
向する。この状態で一対のピンチロール１３，１
４により後行鋼帯２の先端部の突合せ面をワーク
テーブル１５上をすべらせながら更に送ると、第
２図ｄに示す如く先行鋼帯１の後端部の突合せ面
に近づき、先行鋼帯１の後端部の突合せ面は上記
の如く一方の電磁チヤツク６によつて磁化されて
いるために吸引され、両突合せ面は密着する。

更に詳しくは説明すると、先行鋼帯１の後端
部、とくに、突合せ面は一方の磁石チヤツク６に
よつて磁化されているため、近づいてきた後行鋼
帯２の先端部、とくに、突合せ面は強く吸着さ
れ、ほとんどギヤツプなく突合せられる。

なお、この吸着突合せが終われば、ループロー
ル１２を下降し、スクラツプを行なつた後、溶接
トーチ５を溶接線に沿つて走行させると、高品質
の溶接線が得られる（第２図ｅ参照）。しかし、
両突合せ面を突合せるとき、後行鋼帯２が両側縁
が一つの方向に彎曲して樋状に曲つたり、波をう
つたりして目違い（両突合せ面間で段差が生じて
平坦にならないこと）が生じることがある。これ
を矯正するために、溶接トーチ５をはさんで一方
の電磁チヤツク６に対向させて他方の電磁チヤツ
ク７を設け、更に、他方の電磁チヤツク７の上に
固定クランプ９を昇降自在に配置することもでき
る。このように構成すると、他方の磁石チヤツク
７を励磁することにより後行鋼帯２の彎曲や反り
を矯正でき、目違いを矯正する。なお、固定クラ
ンプ８は必ずしも作動させなくてもよいが、確実
に後行鋼帯２の先端部を保持するために、作動さ
せることもできる。

また、溶接トーチ５としては通常突合せ溶接に
用いられるもの、例えばTIG、MIG等を用いる
ことができるが、レーザ溶接トーチを用いると、
その効果が最も発揮できる。更に、レーザ溶接ト
ーチとしても、パワー源によつて種々のものが開
発されているが、通常、炭酸ガスレーザのものを
用いるが、その他に、ヨウ素レーザその他をパワ
ー源とするレーザ溶接トーチを用いることができ
る。

また、両電磁チヤツク６，７は、上記の如く外
匣の中に鉄芯式の電磁石を配置し、先行鋼帯１や
後行鋼帯２を裏側から電磁的に吸引して保持する
ことができるよう構成するが、これ以上の構造で
も先行ならびに後行の両鋼帯１，２を磁石より吸
引保持できれば、電磁式に構成しなくとも、磁石
等からも構成できる。更に、両電磁チヤツク６，
７のうちで、正確な突合せを得るために、少なく
とも一方の電磁チヤツク６は必要であるが、他方
の磁石チヤツク７を設けると、一層正確な突合せ
が得られる。

また、溶接トーチ５をはさんで一方の電磁チヤ
ツク６に対向させてループロール１２を回転自在
に設け、このループロール１２は上下方向に昇降
自在に構成する。このループロール１２は後行鋼
帯２を、先端部を持ち上げて切断後の突合せ面を
先行鋼帯１の突合せ面に対して斜め下向きに指向
させる状態で送るものであり、このため、通常、
ループロール１２以外のものでも、後行鋼帯２の
構造のものも用いることができる。

また、以上のところでは、主として薄い珪素鋼
帯のレーザ溶接する場合について説明したが、珪
素鋼帯以外に冷延鋼板、ステンレス鋼板等ほかに
金属帯一般の溶接に適用でき、何れの場合であつ
ても、ループロール等の昇降装置によつて端部を
上昇させたときに、その端面の突合せ面が下向き
に指向する程度に彎曲する厚さの鋼帯であれば何
れにも適用できる。

＜発明の効果＞ 以上詳しく説明した通り、本発明は、鋼帯端部
の突合せ溶接時の突合せ方法ならびにその装置で
あつて、両鋼帯のうちの一方の先行鋼帯の後端部
を一方の磁石チヤツクにより吸着、保持すると共
に磁化する一方、後行鋼帯をその先端部が斜め下
向きに指向するよう上昇させ、この状態で後行鋼
帯の先端部を先行鋼帯の後端部の突合せ面に向け
て送り、両突合せを磁力により吸引して突合せる
ことを特徴とする。

従つて、先行鋼帯に対して、後行鋼帯は下向き
に指向させて斜めに突合せることによりすばやく
突合せることができ、とくに、基準となる先行鋼
帯の突合せ面には磁石チヤツクの励磁によつて吸
着力が発生するため、ギヤツプなしに突合せがで
き、0.05mm厚程度の極薄のものでもその後の溶接
によつて良質な突合せ溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例の配
置図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄならびにｅは第１図
に示す装置によつて本発明方法により先行ならび
に後行の両鋼帯の端部を切断し突合せて溶接する
際の各過程を示す説明図である。 符号Ａ……切断位置、Ｂ……溶接位置、１……
先行鋼帯、２……後行鋼帯、３……切断装置、４
……押え装置、５……溶接トーチ、６，７……電
磁チヤツク、８，９……クランプ、１２……ルー
プロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両鋼帯端部の突合せ溶接に先立つてこれら鋼
   帯の端部を突合せる際に、この溶接線の後方ある
   いは前方の少なくとも一方で、しかも、前記溶接
   線を含まない側において一方の鋼帯の端部を磁石
   チヤツクにより吸着、保持すると共に、他方の鋼
   帯の端部を、その端部の突合せ面が前記鋼帯端部
   の突合せ面に対し斜め下向きに指向するよう上昇
   させて、前記両鋼帯端部の突合せ面を突合せるこ
   とを特徴とする鋼帯端部突合せ溶接時の突合せ方
   法。 ２ 両鋼帯端部の突合せ溶接に先立つて鋼帯の端
   部を突合せる突合せ装置において、この溶接線の
   後方あるいは前方の少なくとも一方で、しかも、
   前記溶接線を含まない側に、前記両鋼帯のうちの
   一方の鋼帯の後端部を吸着かつ保持し、磁化させ
   る一方の磁石チヤツクを配設し、前記溶接線をは
   さんでこの一方の磁石チヤツクに対向させて他方
   の鋼帯の先端部を上昇させて斜め下向きに指向さ
   せる昇降装置を設けたことを特徴とする鋼帯端部
   突合せ溶接時の突合せ装置。