JPH04288908A - 金属材料の接続装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば熱延鋼板の端
部同志を衝合させて溶接する溶接装置等の金属材料の接
続装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属材料、例えば鋼板の熱間圧延に際し
て接続装置により鋼板を接合して連続した一枚の板とし
て圧延する連続熱間圧延法が採用されている。図２は、
例えば、溶接学会編「溶接・接合便覧」ＩＩ編第１１頁
「突き合せ抵抗溶接法および機器」に記載された従来の
金属材料の接続装置である突き合せ抵抗溶接装置を示す
構成図であり、図において、１１は第一の金属材料であ
る鋼の先行板材、１２は先行板材１１の端部、、１３は
先行板材１１の端面、１４は先行板材１１に続く第二の
金属材料である鋼の後行板材、１５は後行板材１４の端
部、１６は後行板材１４の端面、１７は先行板材１１に
固着された固定電極、１８は後行板材１４に固着された
可動電極、１９は衝合された端面１３と端面１６に電流
を流すトランスである。

【０００３】以上のように構成された突き合せ抵抗溶接
装置は、先行板材１１を図示しないクランパにより固定
しておき、これも図示しない押圧機構により後行板材１
４を図２の矢印Ｐ方向に押圧して端面１３と端面１６と
を突き合せて電気的に接触させて、トランス１９により
固定電極１７、可動電極１８を介して端面１３と端面１
６との接触部に電流を流して通電抵抗によるジュール熱
により温度を上昇させて接合を行うものである。

【０００４】しかし、このような突き合せ抵抗溶接装置
は、先行板材１１、後行板材１４に固定電極１７、可動
電極１８を接触させて通電しているために固定電極１７
、可動電極１８の損耗が激しく維持管理に問題があった
。

【０００５】また、通電によらない方法として、例えば
特開昭６０−２１３３８０号公報に示された従来の金属
材料の接続装置である熱延板の接続方法がある。図３は
この接続方法の工程を示すものであり、（ａ）、（ｂ）
図は接続前の状態を示す平面図、側面図であり、まず先
行板材１１及び後行板材１４の接合せんとする端面１３
、１６の間にフラックス２１を散布する。このフラック
ス２１は接合すべき面の酸化スケール等を除去して表面
を活性化するためのもので、例えばけい砂、ほう砂等が
用いられる。各端面１３、１６は粗圧延後にドラムシャ
等の走間剪断機によりクロップ切断されたものである。 なお、図３中、Ｗは先行板材１１、後行板材１４の板幅
、ｈは板厚である。

【０００６】次いで、図３（ｃ）、（ｄ）の平面図、側
面図に示されるように先行板材１１、後行板材１４の各
端面１３、１６を衝合せしめ、衝合部の板幅方向の両端
部を例えば多層肉盛アーク溶接法により溶接して溶接部
２２を形成する。溶接部２２の長さＡは板幅Ｗの１０％
としている。その後、図３（ｅ）に示される仕上圧延機
２５のワークロール２６で先行板材１１、続いて後行板
材１４を熱間圧延する。このようにして溶接されていな
い板幅方向の中央部も圧接され、所要の連続熱間圧延が
可能となる。

【０００７】かかる方法の採用により、先行板材１１、
後行板材１４の衝合部をその幅方向の全長に亘って多層
肉盛アーク溶接を行う場合に比し、溶接の長さが５分の
１になり、溶接に要する時間が大巾に短縮され、圧延ラ
インの走行を連続させるためのラインの長さを短くでき
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の金属材料の接続
装置は以上のように構成されているので、突き合せ抵抗
溶接装置においては、通電用の固定電極１７、可動電極
１８の消耗等により維持管理に手間がかかり、一方多層
肉盛アーク溶接法による接続装置の場合は、アーク溶接
のために溶接ヒュームの発生等により周囲の環境が悪く
なる等の問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、維持管理が容易で周囲の環境の
悪化を招くことがなく、図３に示された従来の金属材料
の接続装置と同様に溶接時間を大幅に短縮できる金属材
料の接続装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る金属材料
の接続装置は、第一の金属材料の端部と第二の金属材料
の端部とを衝合させたとき少なくとも２点で電気的に接
触するとともにこの２点に挟まれた間隙部を形成するよ
うに端部を加工する加工手段と間隙部を貫通する交番磁
束を発生させる磁界発生手段とを設けたものである。

【００１１】

【作用】この発明においては、押圧機構により両者の端
部を互に押圧接触させることにより間隙部を周回して少
なくとも２点の電気的接触部を含む電気的閉回路が形成
され、間隙部を貫通する交番磁束により電気的閉回路に
誘導による循環電流が流れる。この電気的接触部の接触
抵抗は他の部分の抵抗より大きいので、特に電気的接触
部がジュール熱により温度が上昇して接合される。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す金属材料の
接続装置の斜視図である。図において、３１は先行板材
１１に接続される後行板材であり、その端部３２の幅Ｗ
方向の中央部を図示しない加工手段により予め切り欠い
て幅Ｃ、奥行きＧの切り欠き３３が設けられており、先
行板材１１の端面１３に図示しない押圧機構により端部
３２を押圧衝合させたとき、後行板材３１の幅方向の両
側部、図の上下２箇所の端面３４が端面１３と接触して
電気的接触部３５となり、空隙部３６となる切り欠き３
３を取り囲んで上方の端面３４と端面１３との電気的接
触部３５、端部１２、端面１３と下方の端面３４との電
気的接触部３５、端部３２で構成される電気的閉回路Ｃ
Ｃが形成される。

【００１３】４１は図のように板幅Ｗよりやや広く長方
形に巻回された１巻のコイルであり、空隙部３６を上下
に挟んで各１個配設され、接続導体４２により直列に接
続されて高周波電源４３から電力の供給を受ける。この
発明における磁界発生手段は、２個のコイル４１と高周
波電源４３とで構成されている。

【００１４】次に動作について説明する。図示しない押
圧機構により後行板材３１を図の矢印Ｑ方向に駆動して
先行板材１１の端面１３に図の上、下２つの端面３４を
押しつけて接触させて間隙部３６を取り囲む電気的閉回
路ＣＣを形成させ、図１に示される状態とする。

【００１５】この状態でコイル４１に図示のように電流
Ｉ１　を流すと、コイル４１の巻数との積の起磁力が発
生する。図１の場合、計２巻であるから、２Ｉ１　の起
磁力が発生する。その磁路のパーミアンスをＰｅとする
と発生する磁束ΦＡ　（図示せず）は、ΦＡ　＝２Ｉ１
　Ｐｅ　となる。その磁束のうち、間隙部３６を貫通す
る磁束をΦＢ　とすると、ΦＢ　を打消す電流Ｉ２　が
端部１２、電気的接触部３５、端部３２により形成され
る電気的閉回路ＣＣに誘起される。つまり、誘起電流Ｉ
２　が図示のように流れ、Ｉ２　＝２・Ｉ１　・ΦＢ　
／ΦＡ　となる。

【００１６】押圧機構が後行板材３１をクランプする力
をＦとし、クランプ用金属と後行板材３１との摩擦計数
を０．２５とし、押圧機構により後行板材３１を押圧す
ると、接触力ＦＵ　は、ＦＵ　＝Ｆ×０．２５×２で与
えられる。２倍したのは、上下方向から後行板材３１を
クランプするため、上、下面で摩擦が発生するからであ
る。

【００１７】ここで、接触力ＦＵ　は電気的接触部３５
の接触抵抗Ｒｃが変化する様に加える必要がある。 接触抵抗Ｒｃについては、 　　　　　　　　　　Ｒｃ＝｛（ρＡ　＋ρＢ　）／４
｝×（πｆ／ｎ・ＦＵ　）１／２　 なる式が提案されている。 ここに、ｆ…弾性限界、ＦＵ　…接触力、ｆＡ　、ｆＢ
　…接触材料の抵抗率、 ｎ…電気的に接触している部分の数 である。誘起電流Ｉ２　が流れると、先行板材１１、後
行板材３１自身の抵抗をＲとすると、ジュール熱Ｉ２２
・Ｒが発生するが、電気的接触部３５では接触力ＦＵ　
を小さくすると、接触抵抗ＲｃはＲよりはるかに大とな
り、Ｉ２２・Ｒｃのジュール熱が発生し、電気的接触部
３５が特に昇温する。接触抵抗Ｒｃにより電流Ｉ２　は
わずかに減るが、高周波電源４３の周波数を１０００〔
Ｈｚ〕程度に高くしておくと、電気的閉回路ＣＣに流れ
る電流Ｉ２　は、インピーダンスによって、より多く影
響されるため、ほとんど、接触抵抗Ｒｃの影響なしに流
れるため、制御が容易となる。押圧力ＦＵ　のかけ方は
、初め弱くしておき、電気的接触部３５近傍が接合に必
要な温度に昇温した所で押圧機構により強く押し付け、
圧接する。

【００１８】なお、図１の実施例において、切り欠き３
３の幅Ｃ、奥行Ｇは任意に選べば良いが、奥行Ｇを小さ
くすれば圧延時に両者が圧接されるし、必要に応じてこ
の部分にフラックス２１（図３参照）を散布しておいて
も良い。もちろん、切り欠き３３は先行板材１１の端部
１２側に設けても良い。また、接続する金属材料の形状
は平板状のものに限定されるわけではないし、鋼以外の
材料であっても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、金属材
料の両端部に衝合接触させたとき、空隙部を取り囲む電
気的閉回路を形成するようにして空隙部に交番磁束を貫
通させるようにしたので、電磁誘導電流により衝合接触
部を加熱接合でき、維持管理が容易で周囲の環境を悪化
させず、接続時間を大幅に短縮できる金属材料の接続装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す金属材料の接続装置
の斜視図である。

【図２】従来の金属材料の接続装置である突き合せ抵抗
溶接装置を示す構成図である。

【図３】従来の熱延板の接続方法の工程を示すもので、
図（ａ）、（ｂ）は接続前の状態を示す平面図、側面図
、図（ｃ）、（ｄ）は衝合状態を示す側面図、平面図、
図（ｅ）は圧延状況を示す側面図である。

【符号の説明】

１１　　先行板材 １２　　端部 ３１　　後行板材 ３２　　端部 ３３　　切り欠き ３５　　電気的接触部 ３６　　間隙部 ４１　　コイル ４３　　高周波電源 ΦＢ　　　貫通磁束 ＣＣ　　電気的閉回路 Ｉ２　　　循環電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　長さ方向に送りうるようにされた第一
   の金属材料の端部とこれに続く第二の金属材料の端部と
   を衝合させて溶接する金属材料の接続装置において、上
   記各端部を押圧機構により互に衝合接触させたとき少な
   くとも２点で電気的に接触するとともにこの２点に挟ま
   れた空隙部を形成する加工手段と、上記間隙部を貫通す
   る交番磁束を発生する磁界発生手段とを設けたことを特
   徴とする金属材料の接続装置。