JPH03114686A - 鋼帯のレーザ突き合わせ溶接方法ならびにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は鋼帯のレーザ突き合わせ溶接方法ならびにその
装置に係り、詳しくは、板厚０．５ｍｍ以下、なかでも
、０，１５１１ｍ程度若しくはそれ以下（２） の薄物であって板幅が１．Ｏｍ程度若しくはそれ以上の
広巾の鋼帯を全中にわたり、確実に高い精緻で突き合わ
せでき、良好にレーザ溶接できる溶接方法ならびにその
装置、に係る。

従　　来　　の　　技　　術 従来から、鋼帯の連続処理ラインにおいては、鋼帯を突
き合わせ溶接によって継ぎ合わせ、圧延その他の処理を
連続化している。また、鋼帯は製品として需要先等に供
給する前には、例えば巻直し、巻込み、溶接、スリット
、カッｌ−等の処理を行ない、とくに、製品としての鋼
帯を突き合わせ溶接によって継ぎ合わせて連続化し、こ
の連続化した鋼帯を需要先の要求する単重に見合ってス
リットし、製品として送出している。

なかでも、この場合には、その後にほとんど手入れされ
ずに送出されることがら、厳格な溶接品質が要求され、
例えば、珪素鋼帯は板厚ｔ！薄いものほど電力損失が減
少するため、板厚０．１５ｍｍ以下程度まで圧延され極
薄状態の製品が要望され、この極薄状態のものを溶接す
ることが要（３） 求され、この溶接のときに高品質でかつ後の手入れの必
要のない溶接部が得られることが求められる。

すなわら、珪素鋼帯を継ぎ合わせるために、溶接する場
合には、突き合わせ開先を形成するときに、溶接に先立
って切断された鋼帯切断面が真直で直線性を持ってずれ
、屈曲等がないことが要求される。

また、方向性珪素鋼帯は、電力損失の減少の上から板厚
を０．３５〜０．３０ｍｍ程度から０．３０〜０．１０
＋ｎｍ程度まで薄物化する傾向にある。

このため、珪素鋼帯の溶接には、ＴＩＧ、ＭＩＧ等に代
ってエネルギ密度が高くビーム径を小さくできるレーザ
溶接が適用されている。

すなわら、レーザ溶接であると、ビーム径が０．１閣程
度まで小さくでき、これに伴って、エネルギ密度が高め
られ、熱影響部（ＨＡＺ）を小さくできる。

しかし、鋼帯が薄物であると、レーザ溶接に適合する。

換言すると、その特徴が充分に発揮（４） できる開先を形成することがきわめてむづかしく、なか
でも、溶接始端と溶接終端では、・溶（′：ｌ落ちが発
生し易く、達成するのには、両鋼帯の切断面の突き合わ
ゼが鋼帯パスラインに対し直角でかつ直線状で、更に、
板厚方向にも波打ちがなく平坦に調整されていないと、
溶接継手の品質が損なわれ、例えば、その後に圧延など
の処理する間に溶接継手で破断することが多く、その破
断率は５０％以上にも達する。

このところから、特開昭６１−２７６７９３号公報に示
す如く、先行鋼帯ならびに後行鋼帯の両対向端部を重ね
合わせ、この重合部をクランプ状態で回転研削砥石によ
って切断し、その後、これら切断面を互いに突き合わせ
て開先を形成する方法が記載されている。

しかしながら、この方法であると、ギャップ実質的零の
突き合わせが達成できるが、切断毎に重合部から多量の
スクラップが発生して材料の無駄がかさむほか、スクラ
ップの除去に手間がががり、研削砥石による切断によら
ないと、バリやだれ等の発生により、突き合わせに手間
がかがる。

また、特開昭６２−２３０４９１号公報に記載される、
鋼帯のレーザ突き合わせ溶接装置は、先行鋼帯と１粱行
鋼帯との対向端部を切断後、レーザ１ヘヂの両側に、固
定クランプを設けるほかに、移動クランプ装置を設け、
この移動クランプ装置を鋼帯パスライン方向に数値制御
モータにより移動自在に構成する一方、先行鋼帯の切断
面若しくは突き合ね上面に向って後行鋼帯を移送するビ
ンヂロールの回転駆動を数値制御モータによって制御で
きるよう構成して成るレーザ突き合わゼ溶接装置である
。

この装置では、両鋼帯のパスライン方向への移動が高精
度に制御されて正確な突き合わせが達成できるが、薄板
の場合の板厚方向への反りなどの防止が不十分である。

すなわち、この溶接装置においては、突き合わせ時には
両鋼帯の切断面をワークテーブルに設けた電磁ヂャック
で吸引して反りなどが吸収てきる。しかし、電磁チャッ
クを設けることは装置が大型化して機構が複雑化し、鋼
帯も励磁されるために鋼帯の微動がむづかしくなって必
ずしも正確な突き合ねゼが達成できない。

発明が解決しようとする課題 本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、薄い
、なかでも、０．１〜０．６ｍｍ程度の板厚の鋼帯を突
き合わせてレーザ溶接する際に、切断後の両組帯を正確
かつ高精度に突き合わせでき、両組帯をレーザ溶接でき
る方法ならびにその装置を提案する。

課題を解決するための 手段ならびにその作用 すなわち、本発明に係るレーザ突き合わせ溶接方法は、
先行鋼帯ならびに後行鋼帯の対向端部を切断後、これら
切断面を突き合わせ面として突き合わせて突き合わせ開
先を形成し、その後、この突き合わせ開先に沿ってレー
ザ溶接トチを走行させてレーザ溶接する際に、先行鋼帯
ならびに後行鋼帯の対向端部の切断後、これ（７） ら先行鋼帯ならびに後行鋼帯の両切断部に鋼帯パスライ
ンに直交する板幅方向に張力をかけ、この張力状態で両
切断面を突き合わせることを特徴とする。

また、この方法を実施するのに好適な装置は、先行鋼帯
ならびに後行鋼帯の対向端部の切断後、これら切断面を
突き合わせ面として突き合わせて、突ぎ合わせ開先を形
成し、その後、この突き合わせ開先に沿ってレーザ溶接
する鋼帯のレナ突き合わせ溶接装置において、先行鋼帯
の切断部両端の耳部をクランプする先行クランプ装置と
、後行鋼帯の切断両端の耳部をクランプする後行クラン
プ装置とを設け、これら先行ならびに後行クランプ装置
において、対向する各クランプ片を鋼帯パスラインに平
行な方向ならびに鋼帯パスラインに直交する板幅方向に
移動自在に構成して成ることを特徴とする。

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

（８） なお、第１図ならびに第２図は本発明を実施する装置の
一例の平面図と側面図であり、第３図はそのクランプ装
置の一部を断面で示す説明図であり、第４図（ａ）なら
びに（ｂ）は鋼帯の反りの一例の説明図と本発明によっ
てこの反りを矯正した例の説明図であり、第５図は本発
明における開先線の一例を示す平面図である。

まず、第１図ならびに第２図において、鋼帯の連続圧延
ライン上で先行鋼帯１ならびに後行鋼帯２をレーザ溶接
により互いに継ぎ合わせるのに先立って、例えば、連続
圧延ラインの上流側が、レーザ溶接を行なうところで先
立って、先行ならびに後行の両組帯１．２の対向端部を
切断する。すなわち、先行鋼帯１の後端部と後行鋼帯２
の先端部とを対向させ、これら対向端部を上下からクラ
ンプし、クランプ状態で、両対向端部を例えば上下シャ
ーからなるダブルカットシャーによって同時に切断する
。

次に、このように切断してから、第１図ならびに第２図
に示す如（、先行鋼帯１ならびに後行（９） 鋼帯２の各切断面１ａ、２ａを突き合わせ面として突き
合わせ開先を形成するが、このときに、各切断面１ａ、
２ａには、鋼帯のパスラインＰに対して直交する板厚方
向に張力かけて、この引張った状態で対向する各切断面
１ａ、２ａを突き合わせ、この突き合オ〕せ開先に沿っ
てレーザトーチ３を走行させてレーザ溶接する。

すなわち、例えば、板厚０．１〜ｏ、６ｍｍ程度の如く
、極めて薄い鋼帯であると、突き合わせのとぎに、鋼帯
１．２は例えば第４図（ａ）に示す如（波を＋Ｊつで反
りが生じ易い。このように波を↑Ｊっている状態であっ
ても、形成される開先がパスラインＰに直交する板幅方
向に一致し、高精度な直線性が保持する状態で、両切断
面１ａ、２ａを突き合わせることができ、この開先であ
ると、レーザトーチ３の走行線と一致する。しかしなが
ら、各切断面１ａ、　２ａや突き合わせ開先がパスライ
ン１）と直交する板幅方向と正確に一致していても、板
厚方向で波打ちや反りがあるときには、開先線全長にわ
たって均一な溶込みが得ら（１０） れず、溶接部の継手強度が低下する。このため、このよ
うな溶接継手で鋼帯１．２を継ぎ合わせると、圧延プロ
セスのときに溶接部が破断し、破断率がきわめて高くな
る。

これに反し、本発明においては、鋼帯１．２の切断面１
ａ、２ａはその両端の耳部で引張ると、鋼帯の板厚が薄
いこともあって、引張り状態では、第４図（ｂ）に示す
如く、波打ちや反りが矯正される。従って、引張り状態
で両切断面１ａ、２ａを突き合わゼると、開先線全長に
わたって均一な溶込みが得られ、溶接部には十分な継手
強度が維持できる。このため、圧延のときに溶接部に大
きな圧下刃を加えても破断することがほとんどなく、破
断率は大巾に低下できる。

また、上記の如く、両切断面１ａ、２ａに張力をかける
とき、各切断面１ａ、　２ａを個別的にクランプするた
めに、先行クランプ装置４と後行クランプ′Ｗ装置５と
を設ける。これらクランプ装置４．５はクランプ片４ａ
、　４ｂ、　５ａ、　５ｂから成って、対のクランプ片
４ａ、４ｂによって先行鋼帯１の切（１１） 断面１ａの両端耳部をクランプし、一対のクランプ片５
’ａ、５ｂによって後行鋼帯２の両端耳部をクランプす
る。従って、先行クランプ装置４において、７＝Ｊ向す
る両クランプ片４ａ、４ｂを互いに遠ざかるよう鋼帯パ
スラインＰに対して直交する板幅方向に移動させると、
第４図（Ｉ））に示す如く、先行鋼帯１の切断面１ａが
引張られる。また、後行クランプｇ、１５においても同
様に両クランプ片５ａ、５ｂの移動によって後行鋼帯２
の切断面２ａが弓日長られる。

また、先１ｊならびに後行クランプ装置４．５において
、各クランプ片４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは鋼帯パスライ
ンＰに平行な方向、つまりパスライン方向または鋼帯パ
スライン１）に直交する方向、つまり板幅方向に移動で
きるよう、構成する。これら両方向の移動機構はいずれ
にも構成できるが、パスラインＰに直交する方向に移動
させる板幅移動機構は、各クランプ片４ａ、４ｂ、５ａ
、５ｂにそれぞれ油圧シリンダ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ
を取イｑけて構成し、パスラインＰに平行な移動機構は
（１２） 走行台車８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂならびに油圧シリンダ
１０ａ、　１０ｂ、　１１ａ、１１ｂがら構成する。す
なわち、各クランプ片４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは後記の
如く上側のクランプ片を昇降自在に構成するほか、これ
らにはそれぞれ油圧シリンダ６ａ、６１）、７ａ、７１
）を取付（プ、これら油圧シリンダ６ａ、　６Ｊ　７ａ
、７ｂによって各クランプ片４ａ、４ｂ、　５ａ、５ｂ
が板幅方向にそれぞれ個別的に移動させる。これら各油
圧シリンダ６ａ、６１）、７ａ、７ｂはそれぞれ走行台
車８ａ、８１）、９ａ、９ｂ上に配置し、一つの側の走
行台車８ａ、９ａはパスライン［）と平行に設けた一方
のレール軌道１２に沿って走行させ、他の側の走行台車
８１ノ、９１Ｉは他方のレール軌道１３に沿って走行さ
せる。

この走行力は各走行台車８ａ、８１）、９ａ、９１）に
個別的に油圧シリンダ１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ
を取付けて与える。

このように構成すると、各クランプ片４ａ、４ｂ、５ａ
、５ｂはパスライン［］と直交する板幅方向と、パスラ
イン［）と平行な方向に個別的に確実に走行でき、上記
の通りの突き合わせが達成できる。

（１３） なお、各クランプ片４ａ、４ｂ、５ａ、５１）は第３図
に示す如く構成され、上側のクランプ片が油圧シリンダ
１３により上下動して鋼帯１．２の耳部がクランプでき
るように構成されている。

すなわら、先行ならびに後行鋼帯１．２の対向端部をレ
ーザ溶接により継ぎ合わせるのに先立って、各対向端部
を例えばダブルカットシャにより切断し、そののちに、
両鋼帯１．２の耳部を各クランプ片４ａ、４１）、５ａ
、５ｂてクランプする。

口のときは、第４図（ａ）に示ず状態にあって、油圧シ
リンダ６ａ、６ｂ、　７ａ、７ｂによってクランプ片４
ａ、旧）、５ａ、　５ｂを互いに遠ざかる方向に移動さ
せて、第４図（ａ）に示す状態から第４図（１１）に示
す状態に引張って矯正する。その後、各走行台車８ａ、
　８ｂ、９ａ、９１）を走行させて突き合わゼ、レーザ
トーチ３の走行線と一致するＪ：う、突き合わせ開先を
形成し、この開先に沿ってレーザトヂ３を走行させてレ
ーザ溶接を行なう。

溶接継手の両側端部分の処理については、下記二連りの
方法がある。

（１４） すなわち、両側端まで完全に接合する場合は、クランプ
する位置を鋼帯の端部がら反溶接用先側へ適当な距離だ
けずらせることにより、鋼帯を突き合わせた状態で先行
鋼帯側クランプと後行鋼帯側クランプの間に必要な空隙
をもたぜ、溶接１・−チを走行させて開先の端から端ま
で溶接することができる。しかし、この方法ではクラン
プによる開光線の緊張効果が減殺される。

従って、クランプはあ（まで鋼帯の開端−杯を把持して
開先線の緊張効果を最大とし、クランプの部分は溶接を
行なわず、溶接後にノツチャにより円弧状に切欠き、以
後の圧延工程で破断源となることを防止する。この状態
を第５図に示し、符号１５はノツチャ、１６は切欠線で
ある。

溶接後は、継ぎ合わゼだ鋼帯をパスラインＰ方向に送っ
て、所定の圧延を行なう。

実施例 厚さ０．５ｍｍの鋼帯を常法によって切断後、第１図な
らびに第２図に示す装置によって、各切断面を板幅方向
に引張って、この状態で突き合ね（１５） せた。この突き合わせ開先に沿ってレーザトチを走行さ
せてレーザ溶接を行ない、その後、常法によって連続的
に冷間圧延した。この時に、溶接部の破断率を求めたと
ころ２０％であった。

比較のために、常法によって突き合わせ開先を形成し、
同一の条件でレーザ溶接を行なったところ、溶接部の破
断率は５０％であった。

〈発明の効果、） 以上詳しく説明した通り、本発明は、先行鋼帯ならびに
後行鋼帯をレーザ溶接するのに先立って、先行鋼帯なら
びに後行鋼帯の対向端部を切断後、これら両切断部に鋼
帯パスラインに直交する板幅方向に張力をかけ、この張
力状態で両切断面を突き合わせることを特徴とする。

従って、従来例によって薄い鋼帯であると、突き合わせ
のときに、多少の形状不良による板厚方向の高さずれが
生じて、溶接不良が生じるが、本発明によると、従来例
のように板幅全幅をクランプしないのにも拘らず、溶接
面の形状が平坦になり、突き合わセの際の高さずれが軽
（１Ｇ） 鍼でき、溶接性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ならびに第２図は本発明を実施する装置の一例の
平面図と側面図、第３図はそのクランプ装置の一部を断
面で示す説明図、第４図（ａ）ならびに（１））は鋼帯
の反りの一例の説明図と本発明によってこの反りを矯正
した例の説明図、第５図は本発明における開光線の一例
を示す平面図である。 符号１・・・・・・先行鋼帯 ２・・・・・・後行鋼帯 １ａ、２ａ・・・・・・切断面 ４・・・・・・先行クランプ装置 ５・・・・・・後行クランプ装置 ４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ・・・・・・クランプ片１５・
・・・・・ノツチャ １６・・・・・・切欠線 Ｐ・・・・・・鋼帯パスライン （１７） （θ） ルン 第５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）先行鋼帯ならびに後付鋼帯の対向端部を切断後、こ
   れら切断面を突き合わせ面として突き合わせて突き合わ
   せ開先を形成し、その後、この突き合わせ開先に沿つて
   レーザ溶接トーチを走行させてレーザ溶接する際に、 前記先行鋼帯ならびに前記後付鋼帯の対向端部の切断後
   、これら前記先行鋼帯ならびに前記後付鋼帯の両切断部
   に鋼帯パスラインに直交する板幅方向に張力をかけ、こ
   の張力状態で両切断面を突き合わせることを特徴とする
   鋼帯のレーザ突き合わせ溶接方法。 ２）前記先行鋼帯ならびに前記後付鋼帯の両切断部にお
   いて、その耳部をクランプして鋼帯パスラインに直交す
   る板幅方向に張力をかけて溶接し、クランプ把持部分は
   溶接を行なわず、溶接後に円弧状に切欠くことを特徴と
   する請求項１記載の鋼帯のレーザ突き合わせ溶接方法。 ３）先行鋼帯ならびに後付鋼帯の対向端部の切断後、こ
   れら切断面を突き合わせ面として突き合わせて、突き合
   わせ開先を形成し、その後、この突き合わせ開先に沿つ
   てレーザ溶接する鋼帯のレーザ突き合わせ溶接装置にお
   いて、前記先行鋼帯の切断部両端の耳部をクランプする
   先行クランプ装置と、前記後付鋼帯の切断両端の耳部を
   クランプする後行クランプ装置とを設け、これら先行な
   らびに後行クランプ装置において、対向する各クランプ
   片を鋼帯パスラインに平行な方向ならびに鋼帯パスライ
   ンに直交する板幅方向に移動自在に構成して成ることを
   特徴とする鋼帯のレーザ突き合わせ溶接装置。