JPH04111986A - レーザビーム溶接装置 - 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〕 この発明は、レーザビーム溶接装置に係り、特にその先
行するストリップと後行のストリップとの板厚が異なる
場合にも良好な溶接品質が保たれるようにしたものに関
する。

〔従来の技術〕

鉄鋼プロセスライン等で使用されるレーザビーム溶接装
置において、特に装置の小形化と効率化を図ったものと
して、例えば特開昭６３−５２７８７号公報に記載され
たものが知られている。

しかし、残念ながらこれらの装置では、溶接すべき両ス
トリップの板厚に差が存在すると、溶接部の上部に板厚
差分の段差が生じるため、板厚差分だけ厚板の方を溶か
ずための余分な熱量が必要てあり、溶接速度の低下やレ
ーザ出力の増大を招いた。また、上記段差のある溶接部
を圧延したり、コイルに巻取る際に、段差部分に応力集
中が生じて破断するという溶接品質上の問題点があった
。

第７図はこのような問題点の解消を図ったレーザビーム
溶接装置て、例えば特開昭６２−２６３８８７号公報に
開示されたものである。

この装置は、先行ストリップ（１２）を上下クランプ（
ＬＯ３ａ）　（１０３ｂ）によって挟持してクランプす
る後部クランプ装置（＋０１）と、後行ストリップ（１
３）を上下クランプ（ＩＱ４ａ）　＜１０４ｂ）によっ
て挟持してクランプする前部クランプ装置（１０２）と
を備え、その前部クランプ装置（１０２）を前進用シリ
ンダ（１０８）により後部クランプ装置（１０１）に対
して接近若しくは離間するよう構成するほか、図示の如
く前部クランプ装置（１０２）全体を高さ調整シリンダ
（１１０）によって上下方向に昇降自在に構成している
。また、先行ス１へリップ（１２）の後端部の下面に押
し当てるバックバー＜１０５＞と後行スＩ・リップ（＋
３）の先端部の下面に押し当てるバックバー（１０６）
とが各クランプ装置にそれぞれ取付けられている。

この装置においては、コモンベース（１）上のシャー装
置（４）により両スｌ〜リップの端部を切断した後、前
部クランプ装置（１０２）を後部クランプ装置（１０１
）に対して、走行台車（＋０７）並びに前進用シリンダ
（１０８）を昇降台＜１０９）並゛びに高さ調整用シリ
ンダ（１１０）を介して昇降調節することにより両スト
リップ（＋２）　（１３）の板厚方向の中心線を一致さ
せる。

その後、昇降台（１０９）上に設けた前進用シリンダ（
１０８）によって走行台車（＋０７）を前進さぜ両スト
リップ（１２）　（１３）の端面を突き合せる。

そして、各ハックバー（１０５）　（１０６）は、それ
ぞれシリンダにより第７図の矢印の方向に旋回できるよ
う構成されており、両スｌ〜リップの各端面の下面をこ
れらバックバーで押し当てた状態で図示しないレーザビ
ームが照射され溶接が行われる。

この場合、両ストリップの板厚に差があっても、両者の
板厚方向の中心線を一致させて突き合せ、その状態て溶
接がなされるのて、実質上段差が減少し溶接品質が向上
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のレーザビーム溶接装置は以上のように、両ストリ
ップの板厚差を考慮してクランプ装置の少なくとも一方
が昇降可能に構成されているが、反面以下のような問題
点があった。即ち、先行ストリップ（１２）に対して後
行ストリップ（１３）の板厚中心を一致させるために、
走行台車（１０７）、前進用シリンダ（１０８）、昇降
台（１０９）等を含めた前部り°ランプ装置（１０２）
の全体を昇降させる必要があるため、高さ調整シリンダ
”（１１０）等昇降させるために＜１４要な部品や各部
材が大型化する。

また、バックバー（１０５）および（１０６）がそれぞ
れ後部クランプ装置（１０１）および前部クランプ装置
＜１０２）に組込まれているため、バックバー（１０５
）、（＋０６＞の必要スペースを確保する関係上、下ク
ランプ（１０３ｂ）、＜１０４ｂ）やコモンベース（１
）を小さくする必要かあり、このため、下クランプやコ
モンベ一スの剛性が低下し、十分にストリップをクラン
プ出来ず、ストリップがすべったり、突き合せ精度が確
保出来なくなる等の問題が生ずる。

更に、バックバーは旋回式となるため、両ス１へリップ
の突き合せ部の真下に設置、されておらず、突き合せ部
に作用する上クランプの押付力を十分に保持出来ず、突
き合せ状態が不安定になる可能性があるという問題点も
あった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、装置を大形化することなく、しかも突き合せ
なストリップの端部を確実に支持することが可能なレー
ザビーム溶接装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るレーザビーム溶接装置は、そのクランプ
装置の下クランプをそれぞれ上下方向位置固定の構成と
し、バックバー装置を両ストリップを個別に支持可能な
２基のバックバーで構成し、かつ上記バックバーの少な
くとも一方を上記上クランプによる挟持力より大きな力
で所定の範囲にわたって昇降可能な構成としたものであ
る。

〔作用〕

昇降可能に構成されたバックバーを他方のバックバーの
位置より所定寸法高い位置まで上昇させると、ス１へリ
ップの上面を押える上クランプはこのハックバーに押し
戻される形で」１昇し、バックバーの停止とともに停止
してストリップ端部の溶接近傍部分を上記バックバーと
で挟持して確実に支持固定する。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの発明の一実施例によるレーザ
ビーム溶接装置を示す外形斜視図である。

図において、（１）はコモンベース、（２）および頁３
）はコモンベース（１）上に前後に所定間隔をおいて設
けられている前部および後部クランプ装置で、後述の動
作説明の部分て詳述するが、それぞれ上クランプ（２ａ
）、下クランプ（２ｂ）および上クランプ（３ａ）、下
クランプ（３ｈ）を備えている。（４）は前部クランプ
装置（２）と後部クランプ装置（３）との間を左右方向
から進退可能なシャー装置、（５１はシャー装置（４）
と同様に前部クランプ族Ｗ（２）と後部クランプ装置（
３）との間を左右方向から進退可能なバックバー装置で
、後部クランプ装置（３）側に位置してその高さが固定
されたバックバー（５ａ）と前部クランプ装置（２）側
に位置してその高さが調整可能に構成されたバックバー
（５ｂ）とからなっている。そして、バックバー（５ｂ
）はシリンダ（２１）により昇降操作され、ネジ（２２
）を介してサーボモータ（２３）と連結された位置決め
ストッパ（２４）により上下方向くストリップの板厚方
向）の位置が任意に設定できるようになっている（後述
の第５図参照）。

（６）は後部クランプ装置（３）の上部に取り付けられ
ている上部ベツド、（′７）および（８）は上部ベツド
（６）上を左右方向すなわち画ストリップ端面方向およ
び前後方向並びに両ストリップ端面間を垂直方向に加工
ヘッド（９）を移動させる溶接キャリッジ装置、α０）
はレーザ発振器（１１）で発生されたレーザビームを伝
送する伝送管、（１２）は図示されていない先行ス１へ
リップ、（１３）は後行ストリップであり、矢印Ａは先
行、後行ストリップの送行方向を示す。

また、第３図は上記レーザビーム溶接装置の光学系を示
す概略図てあって、（１４）はレーザビームの光路を変
更するためのミラー、（１５）は加工ヘッド（９）の内
部に取り付けられている集光レンズであり、（１６）は
レーザビームを示している。

次に動作について第４図および第５図を含めて説明する
。

鉄鋼プロセスラインにおいては、スＩ・リップが酸洗い
、メツキ、熱処理などの連続処理がなされている場合に
は、スＩ〜リップは第１図の矢印Ａて示す方向に走行し
ている。

そして、ストリップが送られて終端にくると、この先行
ストリップ（１２）が第４図に示すように、シャー装置
（４）の刃幅（４ａ）内に導かれて停止する。

この状態になると、後行ストリップ（１３）が、その先
端部をシャー装置（４）の刃幅（４ａ）内に送り込まれ
て止まる。

そして、第１図および第４図に示すように、バックバー
装置（５）が後退し、シャー装置（４が前進して前部ク
ランプ装置（２）と後部クランプ装置（３）との間に位
置する。

次いで、両クランプ装置（２）、（３）の各上下クラン
プでストリップ（１２）および（１３）を保持したのち
、シャー装置（４）の上部シャー刃が下降して溶接に必
要な精度で両ストリップ（１２）、（１３）の対向する
端部を切断する。

引き続いて、第２図および第５図に示すようにシャー装
置（（１）が後退し、バックバー装置（（５）が前進し
て前部クランプ装置（２）と後部クランプ装置（３）と
の間に位置し、次いで前部クランプ族；η（２）を後部
クランプ装置（３）側ヘシャー装置（Ａ＞の刃幅（４ａ
）分だけ移動させて、先行ス１へリップ（１２）の切断
面と後行ストリップ（１３）の切断面とを突き合せる。

この状態では、バックバー（５ｂ）の高さは、バックバ
ー（５ａ）と同じ高さに設定されている。なお、事前に
図示しない板厚測定装置により先行ストリップ（１２）
の板厚ｔ０及び後行ストリップ（１３）の板厚ｔ２を測
定しておき、次に、これらの板厚情報をもとに所望の目
的を達成するために要求されるバックバー（５ｂ）の高
さを設定する。例えば、溶接速度を後行ストリッツ責１
３）と同一にする目的のためには、先行及び後行ストリ
ップの板厚差（ｔｘ−ｔ２）だけバックバー（５ｂ）を
上昇させる。このため、図示しないサーボモータ（２３
）の制御装置に、位置決めストッパ（２４）が（ｔｔ−
ｔｚ）だけ上昇するようにサーボモータ（２３）に回転
指令を与える。位置決めストッパ（２４）が（ｔｉ　　
ｔ２）上昇した位置で停止したならば、シリンダ（２１
）を駆動させることで、バックバー装置（２０ｂ）が上
昇し、位置決めストッパ（２４）に当接した位置で固定
される。この際、シリンダ（２１）の駆動力を前部クラ
ンプ装置（２）の上クランプ（２ａ）による挟持力より
も大きくなるように設定しておくことにより、後行スト
リップ（１３）は、常に、バックバー（５ｂ）と上クラ
ンプ（２ａ）とで上下方向から確実に保持された状態で
所定の高さまで上昇することができ、突き合せギャップ
の変化は生じない。

なお、下クランプ（２ｂ）　（３ｂ）は共にその高さ位
置は固定されている。

この結果、第６図（ａ）に示すように、両ストリップは
板の上面基準で突き合されることになり、溶接ビードの
形成は後行ストリップ（１３）の板厚ｔ２分のみ行なえ
ば十分てあり、溶接速度は後行ストリップで決まる速度
と同一にすることができる。

また、例えば次行程て圧延を行なう必要かある時など板
厚中心で突き合せて段差を最小にしたい時には、バック
バー（５ｂ）を（ｔｘ−ｔ２）／２だけ上昇させること
により第６図（ｂ）で示す突き合せ状態となり、段差が
半分に低減される。

両ストリップ（１２）　（＋３）端部の突き合せが所望
の状態に設定されると、この突き合された両ストリップ
（＋２）　（１３）の接合部上に加工ヘッド（９）がく
るように、溶接キャリッジ装置（８）を前後方向、すな
わち、両ストリップ（１２）　（１３）の端面に対して
直角方向に移動させてセットする。

このようにして溶接準備が整ったならば、伝送管００）
を介して、第３図に示すように、レーザ発振器（１１）
により発生されたレーサビーｌ＼（１６）をミラー（１
４）により方向を変えがつ集光レンス（１５）により、
両ストリップ接合部上へ集光させて溶接を開始するとと
もに、溶接キャリッジ装置（７）を左右方向、すなわち
、両ストリップ端面方向に移動させることにより、両ス
トリップ（１２）および（１３）を連続して溶接する。

なお、上記実施例ではバックバー（５ｂ）を可動とした
が、バックバー（５ｂ）を固定とし、バックバー（５ａ
）を可動とするように構成してもよく、また両者を可動
としてもよい。

また、上記実施例では′バックバー（５ｂ）の上昇位置
を位置決めストッパ（２４）で行なったが、シリンダ（
２１）を電気油圧サーボ弁等を介して直接そのストロー
クを調整してもよい。

また、上記実施例では、バックバー（５ｂ）の高さを、
両ストリップが板の上面基準または板厚中心基準になる
ように設定したが、他の任意の板厚方向の位置に設定で
きることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように構成されているので、溶接すべ
き両ストリップ端部の板厚方向の相対位置を任意に設定
てきることは勿論、両端部の突き合せ時に溶接近傍部分
をクランプ装置の上クランプとバックバーとて上下方向
から確実に挟持して固定することができるので、高晶買
で安定した溶接が達成される。また、クランプ装置の全
体を昇降駆動する必要がないので、特にこの板厚方向へ
の駆動のための装置が小形軽量となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例によるレーザ
ビーム溶接装置を示す外形斜視図、第３図はその光学系
を示す構成図、第４図および第５図は第１図および第２
図にお（つる場合の動作状態を説明するための動作説明
図、第６図はその溶接部の詳細図、第７図は従来のレー
ザビーム溶接装置を示す構成図である。 図において、（２）は前部クランプ装置、（２ａ）　（
２ｂ）はその上、下クランプ、（３）は後部クランプ装
置、（３ａ）　（３ｂ）はその上、下クランプ、（４）
はシャー装置、（５１はバックバー装置、＜５ａ）　（
５ｂ）はバックバー（１２）は先行スＩ〜リップ、（１
３）は後行ストリップ、（１６）はレーザビーム、（２
１）はシリンダである。 なお、 各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶接すべき先行および後行ストリップの端部を個別に上
   下から所定の力で挟持して固定する上クランプおよび下
   クランプをそれぞれ有し相互に切離可能に構成された１
   対のクランプ装置と、上記両ストリップの移動方向と直
   角の方向に移動可能に構成されたそれぞれ上記両ストリ
   ップの端部を切断するシャー装置および上記両ストリッ
   プ端部の溶接近傍部分の下面を支持するバックバー装置
   とを備え、上記クランプ装置で挟持された上記両ストリ
   ップの端部を上記シャー装置で切断した後、上記クラン
   プ装置を接近移動させ上記両ストリップの端部同士を突
   き合せレーザビームにより溶接するものにおいて、 上記クランプ装置の下クランプをそれぞれ上下方向位置
   固定の構成とし、上記バックバー装置を上記両ストリッ
   プを個別に支持可能な２基のバックバーで構成し、かつ
   上記バックバーの少なくとも一方を上記上クランプによ
   る挟持力より大きな力で所定の範囲にわたって昇降可能
   な構成とし、溶接時、上記ストリップ端部の溶接近傍部
   分を上記バックバーと上クランプとで挟持することによ
   り、突き合せた上記両ストリップ端部の板厚方向の相対
   位置を任意に設定可能としたことを特徴とするレーザビ
   ーム溶接装置。