JPH08174278A - プロセスラインウェルダにおけるストリップクランプ状態の診断方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセスラインウェルダにおけるストリップ
クランプ状態の診断方法およびその装置を提供する。 【構成】 先行ストリップと後行ストリップの両対向端
部を切断し、これらのストリップを突き合わせて溶接す
るプロセスラインウェルダにおける先行ストリップと後
行ストリップをクランプするクランプ装置のクランプ状
態を診断する方法であって、前記クランプ装置のクラン
プパッドに穿設された貫通孔に所定圧の圧縮空気を加圧
して、前記貫通孔毎のクランプ閉止時からクランプ開放
時までの圧力の時間的推移を検出して管理基準圧力と比
較し、管理基準圧力を下回った貫通孔を検出したときに
は当該クランプパッドのクランプ不良と判定することに
より、ストリップの溶接不良を防止することが可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセスラインウェル
ダにおけるストリップクランプ状態の診断方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、連続プロセスラインにおいて
は、先行するストリップと後行するストリップは端部が
互いに接合されて連続化されてから、それぞれのプロセ
スラインにおいて所定の処理が行われる。このような接
合は、通常、プロセスラインウェルダを用いてなされ
る。すなわち、プロセスラインウェルダに備えられたシ
ャー装置によって、先行ストリップの尾端部と後行スト
リップの先端部をそれぞれ切断した後、これら尾端部と
先端部を互いに突合せて、この突合せ開先に沿ってレー
ザビーム溶接やフラッシュバット溶接によって溶接する
とか、あるいは尾端部と先端部を互いに上下に重ね合せ
て電極間に挟み込んで溶接する抵抗溶接などによってな
される。

【０００３】ここで、たとえば従来のレーザビーム溶接
装置について、特開昭63−52787 号公報を用いて説明す
る。図４ないし図５に示すように、コモンベース１上に
所定間隔をおいて入側および出側クランプ装置２，３が
設置されており、入側および出側クランプ装置２，３と
の間を左右方向から進退可能なシャー装置４と、これと
同様に入側、出側クランプ装置２，３との間に左右方向
から進退可能なバックバー装置５がそれぞれ設置されて
いる。

【０００４】さらに、出側クランプ装置３の上部には上
部ヘッド６が取付けられており、この上部ヘッド６上を
左右方向、すなわち両ストリップ端面方向および入側・
出側方向なら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７，８が設置
され、レーザ発振器11から発振されるレーザビームを伝
送する伝送管10が配設されている。ここで、矢印Ａは後
行ストリップ13の移動方向を示す。また、図６は上記レ
ーザビーム溶接装置に用いられるレーザビームの光学系
を示したもので、レーザビーム16の光路を変更するため
の反射ミラー14と加工ヘッド９に内蔵されている集光レ
ンズ15とで構成されている。

【０００５】次にこの従来装置の動作について説明す
る。製鉄プロセスラインにおいては、ストリップが酸洗
いやめっき、熱処理などの連続処理がなされている場合
には、ストリップは図４の矢印Ａで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が図７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４
ａ内に送りこまれて止まる。そして、図４および図７に
示すように、バックバー装置５が後退し、シャー装置４
が前進して入側クランプ装置２と出側クランプ装置３と
の間に位置する。

【０００６】次いで、先後行ストリップ12, 13を各クラ
ンプ装置２，３のクランプパッド17ａ〜17ｄでクランプ
した後、シャー装置４の上部シャー刃が下降して両スト
リップ12, 13の対向する端部を切断する。引き続いて、
図５および図８に示すように、シャー装置４が後退し、
バックバー装置５が前進して入側クランプ装置２と出側
クランプ装置３との間に位置し、次いで入側クランプ装
置２を出側クランプ装置３側へ所定量移動させ、先行ス
トリップ12と後行ストリップ13の切断面を突き合わせ
て、該突き合わせ部のルートギャップが所定量になるよ
うにする。

【０００７】次いで、突き合わせた両ストリップ12, 13
の突き合わせ部上に加工ヘッド９がくるように溶接キャ
リッジ装置７, ８を入側・出側方向、すなわち、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、溶接準備を整えた後、伝送管
10を介して、図６に示すように、レーザ発振器11により
発振されたレーザビーム16を反射ミラー14により方向を
変え、かつ集光レンズ15により、両ストリップ突き合わ
せ部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12, 13の
端面方向に移動させることにより、両ストリップ12, 13
を連続して溶接する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザビーム溶
接装置は上述したような構成であり、上部シャー刃が下
降して両ストリップ12, 13を切断する際に該両ストリッ
プ12, 13は中央側に引き寄せられる方向に引張力が作用
する。そして、図５、図８に示すように、バックバー装
置５が前進し、シャー装置４が後退して入側クランプ装
置２と出側クランプ装置３の間に位置し、次いで入側ク
ランプ装置２は後行ストリップ13をクランプしたまま、
出側クランプ装置３側へ移動し、両ストリップ12, 13を
突き合わせる際には、後行ストリップ13に入側方向へ引
張られる引張力が作用する。

【０００９】また、突き合わせ部を溶接する際、溶接部
の溶接金属が冷却とともに収縮するため、両ストリップ
12, 13には突き合わせの中央側に引き寄せられる方向
に、引張力が作用する。この状態において、先後行スト
リップ12, 13を入側および出側クランプ装置２, ３でク
ランプする場合はクランプパッド17ａ〜17ｄで両ストリ
ップ12, 13をクランプするのであるが、前記のような引
張力が両ストリップ12,13に作用する場合、クランプパ
ッド17ａ〜17ｄの表面摩擦やたわみ、あるいは両ストリ
ップ12, 13自体のうねり等があると、両ストリップ12あ
るいは13は引張力の方向にストリップ12あるいは13が移
動してしまい、シャー装置４によるストリップの切断形
状の変化、両ストリップ12, 13を突き合わせた時のルー
トギャップの変化、さらに溶接の進行とともに両ストリ
ップ12, 13がずれ、突き合わせ部のルートギャップの変
化が生じ、溶接不良を発生させるという問題があった。

【００１０】これに対して、従来は感圧紙（プレスケー
ル）をクランプパッドとストリップの間に挿入し、この
状態でクランプして数十秒間保持した後、クランプ装置
を開放し感圧紙を回収する。回収した感圧紙はクランプ
時に作用した押付力の大きさで、クランプ面の変色状態
が異なる特性があることを利用して、クランプ状態を測
定していた。

【００１１】しかし、この感圧紙を用いる方法では、た
とえば、プロセスラインの定修時にバッチ的に測定する
にとどまり、常時ストリップのクランプ状態を測定する
ことはできず、常時変化するストリップのうねりや突発
的に発生するクランプパッドとストリップの間に異物が
侵入してクランプ状態が変化し、ストリップがずれるこ
とを迅速に診断することができないという欠点があっ
た。

【００１２】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した突合せ溶接装置での金属ストリップクラ
ンプ状態の診断方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、先行ストリッ
プと後行ストリップの両対向端部を切断し、これらのス
トリップを突き合わせて溶接するプロセスラインウェル
ダにおける先行ストリップと後行ストリップをクランプ
するクランプ装置のクランプ状態を診断する方法であっ
て、前記クランプ装置のクランプパッドに穿設された貫
通孔に所定圧の圧縮空気を加圧して、前記貫通孔毎のク
ランプ閉止時からクランプ開放時までの圧力の時間的推
移を検出して管理基準圧力と比較し、管理基準圧力を下
回った貫通孔を検出したときには当該クランプパッドの
クランプ不良と判定することを特徴とするプロセスライ
ンウェルダにおけるストリップクランプ状態の診断方法
である。

【００１４】また、本発明は、先行ストリップと後行ス
トリップの両対向端部を切断し、これらのストリップを
突き合わせて溶接するプロセスラインウェルダにおける
先行ストリップと後行ストリップをクランプするクラン
プ装置のクランプ状態を診断する装置であって、前記ク
ランプ装置のクランプパッドのストリップ幅方向に複数
の貫通孔を設けるとともに、該貫通孔に所定圧力の圧縮
空気を供給・停止する電磁弁と、前記貫通孔に加圧され
る圧縮空気の時間的推移を検出する圧力センサと、該圧
力センサの検出信号を電気信号に変換する圧力変換器
と、該圧力変換器からの電気信号を入力して、前記貫通
孔毎のクランプ閉止時からクランプ開放時までの時間的
推移を検出して管理基準圧力と比較し、管理基準圧力を
下回った貫通孔を検出したときには当該クランプパッド
のクランプ不良と判定する計算機とを設けたことを特徴
とするプロセスラインウェルダのストリップクランプ状
態の診断装置である。

【００１５】

【作用】本発明によれば、ストリップをクランプした状
態で、クランプ装置のクランプパッドに穿設された貫通
孔に電磁弁を開放して圧縮空気供給管から所定圧の圧縮
空気を導入し、再び電磁弁を閉止する。この状態で接続
管に圧力導出管を介して接続した圧力センサにより、貫
通孔ならびに接続管内の圧力を検出し、検出された圧力
を計算機に入力する。このような状態では、貫通孔の一
方の開口部がストリップの面によって閉止され、貫通孔
ならびに接続管内は密閉状態となるが、もしストリップ
とクランプ面に隙間があれば貫通孔から圧縮空気が漏洩
し、貫通孔内の圧力が低下することになる。そこで、計
算機においてこの圧力の時間的推移を検出して、あらか
じめ設定された管理基準圧力と比較してクランプ状態を
診断し、この管理基準圧力を下回った貫通孔を検出した
ときは、当該クランプパッドがクランプ不良であると判
定することができる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。図１は本発明に係る一実施例を示
す概要図であり、図２はクランプパッドの斜視図であ
る。これらの図中において、従来例と同一部材には同一
符号を付して説明を省略する。

【００１７】これらの図に示すように、本発明に用いら
れるクランプパッド17ａ〜17ｄには、それぞれ貫通孔18
ａ〜18ｄが複数個ずつ穿設されており、これらの貫通孔
18ａ〜18ｄには接続管19ａ〜19ｄの一端が接続されてい
る。また接続管19ａ〜19ｄの他端には電磁弁20ａ〜20ｄ
が取り付られている。これら電磁弁20ａ〜20ｄには、圧
縮空気供給元管22に接続される圧縮空気導入管21ａ〜21
ｄが接続されているから、電磁弁20ａ〜20ｄを開閉する
ことにより、圧縮空気導入管21ａ〜21ｄおよび接続管19
ａ〜19ｄを介して貫通孔18ａ〜18ｄ内に圧縮空気が導入
される。これらの貫通孔18ａ〜18ｄに導入される圧縮空
気の圧力はおよそ２kgf/cm² である。

【００１８】これらの電磁弁20ａ〜20ｄの開閉操作は、
制御装置30と電磁弁20ａ〜20ｄとを信号回線28ａ〜28ｄ
によって電気的に接続することで、制御装置30が信号回
線29を介して計算機31から伝送される開閉信号を受ける
ことによってなされる。また、電磁弁20ａ〜20ｄの開閉
タイミングは、プロセスラインウェルダの制御装置から
出力される、入側あるいは出側クランプ装置２，３のク
ランプ閉止信号を計算機31が受けて制御装置30に伝送す
る時点で行われ、クランプ閉止後すぐに電磁弁20ａ〜20
ｄを開放し、これを所定の時間（たとえば１秒間）保持
した後、電磁弁20ａ〜20ｄを閉止する方式とする。

【００１９】貫通孔18ａ〜18ｄ内の圧力は、接続管19ａ
〜19ｄに取付けられた圧縮空気導出管23ａ〜23ｄに接続
された圧力センサ24ａ〜24ｄによって検出され、これら
圧力センサ24ａ〜24ｄの検出信号は信号回線26ａ〜26ｄ
を介して圧力変換器25ａ〜25ｄに伝送される。そして、
圧力変換器25ａ〜25ｄにおいて電気信号に変換された
後、信号回線27ａ〜27ｄを介して計算機31に伝送され
る。そして、計算機31では、検出された圧力信号を貫通
孔18ａ〜18ｄ毎にクランプ閉止から溶接完了までの時間
帯においてその経時変化をとらえることができる。

【００２０】このような構成により、プロセスラインウ
ェルダのストリップのクランプ状態の診断を確実に達成
できるものである。本発明を適用して、各クランプパッ
ド17ａ〜17ｄの貫通孔18ａ〜18ｄでの圧力状態を測定し
た。そのときの検出圧力の推移を図３に示した。この図
において、貫通孔18ａ〜18ｄの検出圧力はクランプ閉止
時においてはいずれも同一の値であったが、その後時間
の経過とともに徐々に低下していき、クランプ開放時に
はいずれも最低の圧力に低下したことがわかる。

【００２１】この時、計算機31には管理基準圧力として
1.0kgf/cm²が予め設定されており、この管理基準圧力と
各貫通孔18ａ〜18ｄの圧力の推移を比較した結果、貫通
孔18ｄの検出圧力が管理基準圧力を下回っていることが
判明した時点で、クランプ不良のアラームを出力した。
そこで、オペレータがクランプ装置２のクランプパッド
17ｄのクランプ面を点検したところ、貫通孔18ｄの周辺
が摩擦により凹部が形成されていることを確認したの
で、当該のクランプパッド17ｄを交換した。

【００２２】なお、上記実施例の説明において、先後行
ストリップの接合にレーザビーム溶接装置を用いるとし
たが、本発明はこれに限るものではなく、たとえばフラ
ッシュバット溶接あるいは抵抗溶接などの場合であって
も適用し得ることはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クランプパッドに穿設された貫通孔に圧縮空気を加圧し
てその圧力推移を監視するようにしたので、例えば従来
行っていた感圧紙によりストリップのクランプ状態を定
性的に測定する方法によらず、常時ストリップのクラン
プ状態を定量的に測定することができ、突発的なクラン
プ状態の異常も迅速に診断することができ、これによっ
て、ストリップの溶接不良を防止することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要図である。

【図２】本発明に用いられるクランプパッドの斜視図で
ある。

【図３】本発明を適用したときのクランプ時の検出圧力
の推移を示す特性図である。

【図４】従来のレーザビーム溶接装置の動作状態を示す
斜視図である。

【図５】従来のレーザビーム溶接装置の動作状態を示す
斜視図である。

【図６】レーザビームの光路の説明図である。

【図７】従来のレーザビーム溶接装置の動作状態の説明
図である。

【図８】従来のレーザビーム溶接装置の動作状態の説明
図である。

【符号の説明】

１ コモンベース ２ 入側クランプ装置 ３ 出側クランプ装置 ４ シャー装置 ４ａ 刃幅 ５ バックバー装置 ６ 上部ヘッド ７ 溶接キャリッジ装置 ８ 溶接キャリッジ装置 ９ 加工ヘッド 10 伝送管 11 レーザ発振器 12 先行ストリップ 13 後行ストリップ 14 反射ミラー 15 集光レンズ 16 レーザビーム 17 クランプパッド 18 貫通孔 19 接続管 20 電磁弁 21 圧縮空気導入管 22 圧縮空気供給元管 23 圧力導出管 24 圧力センサ 25 圧力変換器 26，27, 28, 29 信号回線 30 制御装置 31 計算機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行ストリップと後行ストリップの両対
   向端部を切断し、これらのストリップを突き合わせて溶
   接するプロセスラインウェルダにおける先行ストリップ
   と後行ストリップをクランプするクランプ装置のクラン
   プ状態を診断する方法であって、 前記クランプ装置のクランプパッドに穿設された貫通孔
   に所定圧の圧縮空気を加圧して、前記貫通孔毎のクラン
   プ閉止時からクランプ開放時までの圧力の時間的推移を
   検出して管理基準圧力と比較し、管理基準圧力を下回っ
   た貫通孔を検出したときには当該クランプパッドのクラ
   ンプ不良と判定することを特徴とするプロセスラインウ
   ェルダにおけるストリップクランプ状態の診断方法。
2. 【請求項２】 先行ストリップと後行ストリップの両対
   向端部を切断し、これらのストリップを突き合わせて溶
   接するプロセスラインウェルダにおける先行ストリップ
   と後行ストリップをクランプするクランプ装置のクラン
   プ状態を診断する装置であって、 前記クランプ装置のクランプパッドのストリップ幅方向
   に複数の貫通孔を設けるとともに、該貫通孔に所定圧力
   の圧縮空気を供給・停止する電磁弁と、前記貫通孔に加
   圧される圧縮空気の時間的推移を検出する圧力センサ
   と、該圧力センサの検出信号を電気信号に変換する圧力
   変換器と、該圧力変換器からの電気信号を入力して、前
   記貫通孔毎のクランプ閉止時からクランプ開放時までの
   時間的推移を検出して管理基準圧力と比較し、管理基準
   圧力を下回った貫通孔を検出したときには当該クランプ
   パッドのクランプ不良と判定する計算機とを設けたこと
   を特徴とするプロセスラインウェルダのストリップクラ
   ンプ状態の診断装置。