JPH08290281A - レーザー溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 突き合わせ面の断面性状に適応した溶接条件
で、金属帯同志をレーザー溶接する。 【構成】 先行金属ストリップの後端部と後行金属スト
リップの先端部とを切断した後お互いの切断面を突き合
わせ、該突き合わせ部に沿ってレーザー溶接するレーザ
ー溶接機において、金属ストリップの突き合わせ面幅方
向各位置における破断面の面積率を把握する破断面検出
器１、バリ発生度合を検出するバリ検出器２および板厚
測定器３と、この破断面検出器１、バリ検出器２および
板厚測定器３からの信号とによりレーザー出力、溶接速
度およびフィラーワイヤーの供給速度を演算する演算器
４と、この演算器４からの指令により前記レーザー出
力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給速度を制御
する制御器５とを有するレーザー溶接機。 【効果】 板破断等のライントラブルが低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、先行金属ストリップ
の後端部と後行金属ストリップの先端部とを切断した後
お互いの切断面を突き合せ、レーザートーチを該突き合
せ部に沿って走行させてレーザー溶接するレーザー溶接
機において、溶接する金属ストリップの切断面の断面性
状が変化しても、常に最適な溶接条件で溶接することの
できるレーザー溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルに巻き取られたストリップ（以
下、鋼帯で説明する）を、複数コイル連続して処理ライ
ンを通板させる際には、先行コイルの鋼帯の後端と後行
コイルの鋼帯の先端部とを突き合せ溶接して接続し、通
板させるようにしている。

【０００３】これらの鋼帯のうち、ステンレス鋼、高炭
素鋼および珪素鋼等の特殊鋼帯を、突き合せ溶接して通
板させようとする場合、フラッシュバット溶接、ＭＩＧ
溶接およびＴＩＧ溶接等の溶接では溶接が困難となるの
で、最近ではこれらの特殊鋼帯には、レーザー溶接が適
用されている。このレーザー溶接においては、レーザー
ビームのビーム径が０．２〜０．６ｍｍ、突き合せギャ
ップが０．０５〜０．３ｍｍの溶接条件で溶接されるの
が一般的である。

【０００４】しかしながら、上記したような鋼帯の突き
合せ溶接においては、突き合せ面となる鋼帯の切断面
が、切断機の切断刃による切断面となるため、切断機の
切断精度が悪いと鋼帯の幅方向に沿って均一な突き合せ
ギャップが得られず、そのような状態で溶接すると、溶
接強度が低下する部分が発生し、通板中に溶接部が破断
するという操業トラブルが発生する。

【０００５】このような操業トラブルの発生を防止する
ための従来の方法としては、特開平３−１３３５８７号
公報に開示された方法がある。この方法は、突き合せギ
ャップを連続して測定し、その測定値に基づきレーザー
トーチ高さ、走行速度、レーザー出力およびフィラーワ
イヤー供給速度を制御するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平３−１３３５８７号公報に開示された方法で
は、板幅方向に沿ってのみ突き合せギャップが不均一な
場合には、最適溶接条件で溶接することができるが、板
厚方向に突き合せギャップが不均一な場合には、必ずし
も最適溶接条件で溶接することができないという問題点
があった。

【０００７】このような板厚方向で突き合せギャップが
不均一となるという現象は、次のようなことに基づくも
のである。すなわち、鋼帯の突き合せ面は、鋼帯の端部
を切断刃で幅方向に切断することにより形成されるが、
この鋼帯の切断された面を観察すると、切断刃が鋼帯に
食い込むことにより、最初に切断ダレが形成され、次い
で切断面が形成される。

【０００８】そして、板厚方向に発生したクラックによ
って破断面が形成され、さらにバリが形成される。

【０００９】上述した破断面の全断面に対する割合は、
切断刃が新しいうちには少ないが、切断刃が摩耗して切
れ味が悪くなると大きくなり、またバリの発生量も多く
なる。

【００１０】また、鋼帯の幅方向各位置での板厚は均一
でなく、通常幅方向両端部に近づくほど、板幅中央部の
板厚に比較して薄くなる。したがって、破断面の全断面
に対する割合およびバリ発生度合いは、幅方向各位置で
も異なってくる。

【００１１】また、切断刃の上刃と下刃のクリアランス
が適正でない場合にも、破断面の割合が大きくなったり
バリが発生したりする。

【００１２】切断面と破断面とを有する鋼帯の突き合せ
面同志を一定のギャップをもって突き合せると、切断刃
が摩耗していない状態でも、図１５（ａ）に示すよう
に、先行鋼帯２１の切断ダレ２１ａに続く切断面２１ｂ
と、後行鋼帯２２の切断ダレ２２ａに続く切断面２２ｂ
とが対面する部分のギャップが、所定の値（ｗ₀ ）であ
ったとしても、先行鋼帯２１の破断面２１ｃと後行鋼帯
２２の破断面２２ｃが対面する部分のギャップ（ｗ₁ ）
は、ｗ₀ よりも大きくなる傾向にある。切断刃が摩耗し
た状態では、図１５（ｂ）に示すように、先行鋼帯２１
の破断面２１ｃと後行鋼帯２２の破断面２２ｃが対面す
る部分のギャップ（ｗ₂ ）は、ｗ₀ よりも非常に大きな
ものとなる。 また、図１５（ａ）および（ｂ）に示す
ように、バリ２１ｄおよび２２ｄが発生した場合でも、
バリ２１ｄおよび２２ｄが発生しない場合と同じ条件で
溶接しようとすると、うまく溶接できない。

【００１３】したがって、単に突き合せ面のギャップの
みによって溶接条件を設定するのでは十分でなく、突き
合せ面の断面性状を把握して、溶接条件を設定しなけれ
ばならない。

【００１４】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、突き合せ面の
断面性状に応じた溶接条件で溶接することのできるレー
ザー溶接機を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザー
溶接機は、先行金属ストリップの後端部と後行金属スト
リップの先端部とを切断した後お互いの切断面を突き合
わせ、レーザートーチを該突き合せ部に沿って走行させ
てレーザー溶接するレーザー溶接機において、金属スト
リップの突き合せ面幅方向各位置における破断面の面積
率を把握する破断面検出器と、該幅方向各位置における
バリ発生度合を検出するバリ検出器と、該幅方向各位置
での板厚を測定する板厚測定器と、前記の破断面検出
器、バリ検出器および板厚測定器からの信号によりレー
ザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給速度
を演算する演算器と、該演算器からの指令により前記レ
ーザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給速
度を制御する制御器と、を有するものである。

【００１６】

【作用】破断面検出器、バリ検出器および板厚測定器と
により、ストリップの突き合せ面の幅方向に沿った各位
置の断面性状が正確に把握できる。そして、把握した断
面性状に基づき、その断面に適応した常設条件を設定す
る。

【００１７】したがって、ストリップの幅方向各位置で
最適の溶接を行うことができるので、溶接欠陥が発生す
ることはなく、板破断等のライントラブルは発生しな
い。

【００１８】

【実施例】この発明の実施例のレーザー溶接機を図１に
より説明する。図１はこのレーザー溶接機の構成を示す
ブロック図である。このレーザー溶接機は、溶接するス
トリップ（以下、鋼帯で説明する。）の突き合せ面の幅
方向各位置毎の破断面の全断面に対する面積率を検出す
る破断面検出器１と、同じく突き合せ面の幅方向各位置
毎のバリの発生度合を検出するバリ検出器２と、幅方向
各位置での板厚を測定する板厚測定器３と、破断面検出
器１、バリ検出器２および板厚測定器３とからの信号に
より、突き合せ面の幅方向各位置におけるレーザー出
力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給速度を演算
する溶接条件演算器４と、該溶接条件演算器４からの指
令により前記レーザー出力、溶接速度およびフィラーワ
イヤーの供給速度を制御する制御器５と、レーザー発信
器６、レーザートーチ走行モーター７、フィラーワイヤ
ー供給モータ８を有するレーザー溶接機９本体とから構
成される。

【００１９】次に、本発明の実施例のレーザー溶接機
が、ダブルカットシャーと組み合わされて使用される場
合について、説明すると次のとおりである。

【００２０】まず、設備構成を図２の正面図により説明
すると、ダブルカットシャー１０１は、鋼帯の幅方向に
レール３１に沿って移動可能なシャーキャリッジ３２
と、このシャーキャリッジ３２の上に取り付けられてい
る門型のシャーフレーム３３と、このシャーフレーム３
３の上部フレーム３３ａに設けた昇降シリンダー３４に
より、２本のガイド３５に沿って昇降される上刃ホルダ
ー３６と、上刃ホルダー３６に装着されている上刃３７
と、前記シャーキャリッジ３２に設けた昇降シリンダー
３８により、２本のガイド３９に沿って昇降される下刃
ホルダー４０と、下刃ホルダー４０に装着されている下
刃４１と、昇降可能なシャーホルダー４２とから構成さ
れている。

【００２１】そして、シャーキャリッジ３２には、前記
シャーフレーム３３に隣り合って、鋼帯同志を溶接接合
するときの裏当金４３が設けられており、この裏当金４
３は昇降シリンダー４４により、２本のガイド４５に沿
って昇降可能に構成されている。

【００２２】また、裏当金４３の上方には、フレーム４
６に支持された水平レール４７が設けられており、ガイ
ド４８を介して溶接用キャリッジ走行モーター７ａ（前
記レーザートーチ走行モーター７と同じ機能を発揮する
ものである）により駆動される溶接用キャリッジ４９
が、この水平レール４７に沿って移動可能なように配置
されている。そして、この溶接用キャリッジ４９には、
集光レンズ５０を内蔵したレーザートーチ５１と、この
レーザートーチ５１を昇降させるガイド５２と、フィラ
ーワイヤー５３を供給するフィラーワイヤー供給モータ
ー８ａと、レーザー発振器６ａと、レーザー発振器６ａ
から送られてきたレーザー光の方向を変えるベンダーミ
ラー５４が搭載されており、裏当金４３の上に置かれた
鋼帯を幅方向に溶接できるようになっている。

【００２３】また、レーザー溶接時に鋼帯をクランプす
る装置は、図３の側面図に示すように、前記ダブルカッ
トシャー１０１を挟んで、先行鋼帯２１の後端部分を上
下からクランプする先行鋼帯クランプ装置５５と、後行
鋼帯２２の先端部分を上下からクランプする後行鋼帯ク
ランプ装置５６とから構成されている。

【００２４】そして、先行鋼帯クランプ装置５５は、先
行鋼帯２１を下方で支えるクランプ台５７と、このクラ
ンプ台５７と相まって昇降シリンダー５８を作動させて
先行鋼帯２１を上方から挟み付けるクランプ５９と、ク
ランプ台５７の下方に接続されレール６０に沿ってライ
ン方向にスライドして、先行鋼帯２１の後端切断面と後
行鋼帯２２の先端切断面を突き合せるためのガイド６１
とから構成されている。

【００２５】同じように、後行鋼帯クランプ装置５６
は、後行鋼帯２２を下方で支えるクランプ台６２と、こ
のクランプ台６２と相まって昇降シリンダー６３を作動
させて後行鋼帯２２を上方から挟み付けるクランプ６４
と、クランプ台６２の下方に接続されレール６５に沿っ
てライン方向にスライドして、先行鋼帯２１の後端切断
面と後行鋼帯２２の先端切断面を突き合せるためのガイ
ド６６とから構成されている。

【００２６】上述したような設備構成において、破断面
検出器１およびバリ検出器２は、図２および図３に示す
ように、ダブルカットシャー１０１の上刃ホルダー３６
に取り付けられている。また、板厚測定器３は、図４に
示すように、先行鋼帯２１の後端部測定用と後行鋼帯２
２の先端部測定用とがあり、それぞれの上部測定端子３
ａおよび３ｂは、昇降シリンダー６７ａおよび６７ｂを
介してダブルカットシャー１０１の上刃ホルダー３６
に、またそれぞれの下部測定端子３ｃおよび３ｄは、昇
降シリンダー６７ｃおよび６７ｄを介してダブルカット
シャー１０１の下刃ホルダー４０に取付けられている。

【００２７】次に、上述したレーザー溶接機がダブルカ
ットシャーと組み合わされて使用される場合の鋼帯の溶
接方法を、図２〜図５により説明する。

【００２８】 まず、先行鋼帯２１の後端と後行鋼帯
２２の先端が、レーザー溶接機で溶接するときの所定の
位置に位置するように移動させて、先行鋼帯２１と後行
鋼帯２２を停止させる。

【００２９】 そして、昇降シリンダー５８および６
３を作動させて、クランプ５９および６４を下降させ、
それぞれクランプ台５７および６２との間で、先行鋼帯
２１と後行鋼帯２２をクランプする。

【００３０】 次に、板厚測定器３の上部測定端子３
ａおよび３ｂをそれぞれ昇降シリンダー６７ａおよび６
７ｂを作動させて下降させるとともに、下部測定端子３
ｃおよび３ｄをそれぞれ昇降シリンダー６７ｃおよび６
７ｄを作動させて上昇させ、測定端子３ａと測定端子３
ｃを先行鋼帯２１の表裏面に、測定端子３ｂと測定端子
３ｄを後行鋼帯２２の表裏面に接触させる。そして、そ
れぞれの板厚測定器３の零点補正をする。

【００３１】 次に、シャーホルダー４２を上昇さ
せ、シャーキャリッジ３２をレール３１に沿って鋼帯の
幅方向（図２の左方向）に移動させる。このとき、板厚
測定器３がシャーキャリッジ３２の移動にともなって鋼
帯の幅方向に走査する。そして、このときの上部測定端
子３ａおよび下部測定端子３ｃのそれぞれの上下方向移
動量の和から、先行鋼帯２１の幅方向各位置における板
厚が、また上部測定端子３ｂおよび下部測定端子３ｄの
それぞれの上下方向移動量の和から、先行鋼帯２２の幅
方向各位置における板厚が測定できる。

【００３２】 次に、シャーキャリッジ３２が、先行
鋼帯２１の後端および後行鋼帯２２の先端の切断が可能
な位置、すなわちダブルカットシャー１０１の上刃３７
および下刃４１が、先行鋼帯２１および後行鋼帯２２の
上方および下方に到達したとき、シャーキャリッジ３２
を停止させ、シャーホルダー４２を下降させて、シャー
フレーム３３を固定する。このとき、板厚測定を終了し
た板厚測定器３の上部測定端子３ａおよび３ｂは、それ
ぞれ昇降シリンダー６７ａおよび６７ｂを作動させて上
昇限まで上昇させ、下部測定端子３ｃおよび３ｄは、そ
れぞれ昇降シリンダー６７ｃおよび６７ｄを作動させて
下降限まで下降させる。

【００３３】 次に、図３に示すように、昇降シリン
ダー３８により、下刃ホルダー４０を下刃４１が先行鋼
帯２１および後行鋼帯２２に接触するまで上昇させる。
そして、図３に示した状態の上刃ホルダー３６を、図５
に示すように、昇降シリンダー３４により下降させ、上
刃３７と下刃４１により、先行鋼帯２１の後端および後
行鋼帯２２の先端を切断する。

【００３４】 次に、ガイド６１をレール６０に沿っ
てスライドさせ、先行鋼帯２１をクランプ台５７とクラ
ンプ５９でクランプした状態で、所定量だけ鋼帯進行方
向に前進させる。また、ガイド６６をレール６５に沿っ
てスライドさせ、後行鋼帯２２をクランプ台６２とクラ
ンプ６４でクランプした状態で、所定量だけ鋼帯進行方
向に後退させる。そして、下刃ホルダー４０を昇降シリ
ンダー３８により、所定量だけ下降させる。なお、上刃
ホルダー３６は、切断の際に下降した状態のままであ
る。

【００３５】 次に、シャーキャリッジ３２を、レー
ル３１に沿ってで説明したのと反対の方向（図２の右
方向）に移動させる。そして、シャーキャリッジ３２の
移動にともない、破断面検出器１とバリ検出器２によ
り、先行鋼帯２１および後行鋼帯２２の幅方向各位置に
おける断面形状が検出される。

【００３６】 シャーキャリッジ３２の移動にともな
い、裏当金４３が先行鋼帯２１および後行鋼帯２２の下
方の位置に到達したら、シャーキャリッジ３２の移動を
停止する。

【００３７】まる10 次に、ガイド６６をレール６５に
沿ってスライドさせ、先行鋼帯２１との間で所定の突き
合せ量が保持できる状態になるよう、後行鋼帯２２を鋼
帯進行方向に前進させる。そして、裏当金４３を昇降シ
リンダー４４により上昇させ、先行鋼帯２１と後行鋼帯
２２の裏面に接触させる。

【００３８】まる11 次に、溶接用キャリッジ走行モー
ター７ａを駆動させ、溶接用キャリッジ４９をガイド４
８でガイドさせつつ水平レール４７に沿って、溶接開始
位置まで移動させる。そして、レーザートーチ５１は、
ガイド５２により所定の焦点位置まで下降させる。そし
て、前記破断面検出器１、バリ検出器２および板厚検出
器３からの信号に基づき溶接条件演算器４が演算した、
あらかじめ設定されている標準のレーザー出力、溶接速
度およびフィラーワイヤー供給速度に対する鋼帯の幅方
向各位置における補正量が、溶接制御装置５を介してレ
ーザー発振器６ａ、溶接用キャリッジ走行モーター７ａ
およびフィラーワイヤー供給モーター８ａに出力され、
先行鋼帯２１と後行鋼帯２２の突き合せ面が溶接され
る。

【００３９】次に、本発明の実施例のレーザー溶接機
が、ロータリーシャーと組み合わされて使用される場合
について、説明すると次のとおりである。すなわち、ま
ず設備構成を図６により説明すると、ロータリーシャー
１０２は、ベース７１と、このベース７１上に取り付け
られているシャーフレーム７２と、このシャーフレーム
７２の上部フレーム７２ａに水平方向に設けられた一対
のレール７３と、スクリューバー駆動モーター７ｂ（前
記レーザートーチ走行モーター７と同じ機能を発揮する
ものである）によって回転するスクリューバー７４に螺
合する螺合部を有し、この一対のレール７３に沿って鋼
帯の幅方向に移動するキャリッジ７５と、このキャリッ
ジ７５に昇降シリンダー７６により昇降可能に取り付け
られたシャーホルダー７７と、このシャーホルダー７７
に装着された上丸刃７８ａおよび下丸刃７８ｂとから構
成されている。

【００４０】また、レーザー溶接機を構成するものとし
ては、前記キャリッジ７５に、シャーホルダー７７と平
行して取り付けられた集光レンズ７９を内蔵するレーザ
ートーチ７９と、このレーザートーチ７９を昇降させる
ためのガイド８０と、レーザートーチ７９の後端部分に
取り付けられ、レーザー発振器６ｂからのレーザー光の
方向を変えるベンダーミラー８１と、図７の側面図に示
すように、フィラーワイヤー８２をレーザートーチ７９
の先端部分に送り込むフィラーワイヤー供給モーター８
ｂとが設けられている。そして、レーザートーチ７９に
より、昇降シリンダー８３により昇降される裏当金８４
上に置かれた先行鋼帯２１と後行鋼帯２２の突き合せ部
を、板幅方向に溶接できるようになっている。

【００４１】また、レーザー溶接時に鋼帯をクランプす
る装置は、同じ図７の側面図に示すように、前記ロータ
リーシャー１０２を挟んで、先行鋼帯２１の後端部分を
上下からクランプする先行鋼帯クランプ装置８５と、後
行鋼帯２２の先端部分を上下からクランプする後行鋼帯
クランプ装置８６とから構成されている。

【００４２】そして、先行鋼帯クランプ装置８５は、先
行鋼帯２１を下方で支えるクランプ台８７と、このクラ
ンプ台８７と相まって昇降シリンダー８８を作動させて
先行鋼帯２１を上方から挟み付けるクランプ８９と、ク
ランプ台８７の下方に接続されレール９０に沿ってライ
ン方向にスライドして、先行鋼帯２１の後端切断面と後
行鋼帯２２の先端切断面を突き合せるためのガイド９１
とから構成されている。

【００４３】同じように、後行鋼帯クランプ装置８６
は、後行鋼帯２２を下方で支えるクランプ台９２と、こ
のクランプ台９２と相まって昇降シリンダー９３を作動
させて後行鋼帯２２を上方から挟み付けるクランプ９４
と、クランプ台９２の下方に接続されレール９５に沿っ
てライン方向にスライドして、先行鋼帯２１の後端切断
面と後行鋼帯２２の先端切断面を突き合せるためのガイ
ド９６とから構成されている。

【００４４】上述したような設備構成において、破断面
検出器１およびバリ検出器２は、図６に示すように、ロ
ータリーシャー１０２のシャーホルダー７７に水平方向
に連接した上部ホルダー９７に取り付けられている。ま
た、板厚測定器３は、先行鋼帯２１用と後行鋼帯２２用
の２個あり、それぞれの上部測定端子３ａおよび３ｂ
は、上部ホルダー９７に取り付けられた昇降シリンダー
９８ａおよび９８ｂに接続されており、下部測定端子３
ｃおよび３ｄはシャーホルダー７７に水平方向に連接さ
れ、前記上部ホルダー９７と平行になっている下部ホル
ダー９９に取り付けられた昇降シリンダー９８ｃおよび
９８ｄに接続されている。

【００４５】次に、上述したレーザー溶接機がロータリ
ーシャーと組み合わされて使用される場合の鋼帯の溶接
方法を説明する。

【００４６】 まず、先行鋼帯２１の後端と後行鋼帯
２２の先端が、レーザー溶接機で溶接するときの所定の
位置に位置するように移動させて、先行鋼帯２１と後行
鋼帯２２を停止させる。

【００４７】 そして、昇降シリンダー８８および９
３を作動させて、クランプ８９および９４を下降させ、
それぞれクランプ台８７および９２との間で、先行鋼帯
２１と後行鋼帯２２をクランプする。

【００４８】 次に、昇降シリンダー７６により、シ
ャーホルダー７７を先行鋼帯２１および後行鋼帯２２が
切断可能な高さまで下降させる。同時に、図８の側面図
に示すように、板厚測定器３の上部測定端子３ａおよび
３ｂを、それぞれ昇降シリンダー６７ａおよび６７ｂを
作動させて下降させるとともに、下部測定端子３ｃおよ
び３ｄをそれぞれ昇降シリンダー６７ｃおよび６７ｄを
作動させて上昇させ、測定端子３ａと測定端子３ｃを先
行鋼帯２１の表裏面に、測定端子３ｂと測定端子３ｄを
後行鋼帯２２の表裏面に接触させる。そして、それぞれ
の板厚測定器３の零点補正をする。

【００４９】 次に、キャリッジ７５をレール７３に
沿って鋼帯の幅方向（図６の左方向）に移動させる。そ
して、図９の側面図に示すように、シャーホルダー７７
に装着された上丸刃７８ａおよび下丸刃７８ｂにより、
先行鋼帯２１の後端部および後行鋼帯２２の先端部を切
断する。

【００５０】このような鋼帯の切断と同時に、前記図８
に示した状態で、シャーホルダー７７に取り付けられた
破断面検出器１およびバリ検出器２により、鋼帯２１お
よび２２の切断面形状を、板厚測定器３により鋼帯２１
および２２の幅方向各位置の板厚を検出する。

【００５１】 切断が終了すると、昇降シリンダー７
６により、シャーホルダー７７を上昇限まで上昇させ
る。そして、ガイド９６をレール９５に沿ってライン方
向に移動させ、後行鋼帯２２を鋼帯進行方向に進めて、
先行鋼帯２１の切断面と後行鋼帯２２の切断面との間隔
が、レーザー溶接するときの所定の間隙量になるように
する。

【００５２】 次に、レーザートーチ７９を、ガイド
８０により所定の溶接位置まで下降させる。同時に、ス
クリューバー駆動モーター７ｂを駆動させて、スクリュ
ーバー７４を回転させ、スクリューバー７４に螺合して
いるシャーホルダー７７を鋼帯の幅方向（図６の右方
向）に進めて、レーザートーチ７９を溶接開始点に位置
させる。

【００５３】 そして、前記破断面検出器１、バリ検
出器２および板厚検出器３からの信号に基づき溶接条件
演算器４が演算した、あらかじめ設定されている標準の
レーザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤー供給速
度に対する鋼帯の幅方向各位置における補正量が、溶接
制御装置５を介してレーザー発振器６ｂ、スクリューバ
ー駆動モーター７ｂおよびフィラーワイヤー供給モータ
ー８ｂに出力され、先行鋼帯２１と後行鋼帯２２の突き
合せ面が溶接される。

【００５４】いずれの切断機構の場合にも、破断面検出
器１としては、例えば、ヘリウムネオンレーザー光を利
用した形状検出器が用いられ、切断面と破断面でのレー
ザー光反射角度が変化することを利用して、破断面率を
検出するようにしている。

【００５５】また、ＣＣＤカメラを用いて、切断面と破
断面の濃淡の違いを利用して、画像処理することで、破
断面率を検出するようにしてもよい。

【００５６】また、板厚測定器３は、マグネスケールを
用いた変位計を利用し、先端を円筒形にして、幅方向に
走査しやすくしたものを用いればよい。そして、これを
鋼帯を挟んで上下に配置し、板幅方向に走査するときの
上下マグネスケールの変位により、板厚を測定するよう
にすればよい。板厚測定器３は実施例では、接触式のも
のを用いているが、放射線を用いた非接触式の板厚測定
器を使用してもよい。

【００５７】また、バリの評価としては、前記レーザー
光の反射角を利用して板厚方向に走査したとき、反射光
が発生しないところを板厚端部として、バリを含んだ見
かけの板厚を測定し、この板厚から板厚測定器３により
測定した真の板厚を差し引くことにより、幅方向各位置
でのバリの大きさを評価することができる。

【００５８】また、ＣＣＤカメラでの画像処理で、バリ
を含んだ見かけの板厚を測定してもよい。

【００５９】次に、レーザー出力、溶接速度およびフィ
ラーワイヤー供給速度の制御例を説明する。

【００６０】（１）切断刃が正常である場合 図１０（ａ）に示すように、切断刃が正常でも、鋼帯２
１または２２の両板端で板厚が減少しているので、溶け
込み過多によるブローホール発生を防止するため、図１
０（ｂ）のグラフに示すように、両板端部において、レ
ーザー出力を下げるとともに、溶接速度を上げる。な
お、図１０（ａ）において、符号２１ｂまたは２２ｂは
切断面、符号２１ｃまたは２２ｃは破断面、点線で示し
た符号２１ｄまたは２２ｄはバリである（図１１および
図１２においても、同一符号で表す）。

【００６１】（２）切断刃の摩耗がやや進行した場合 図１１（ａ）に示すように、切断刃の摩耗がやや進行
し、破断面の割合が増してきた場合、溶け込み過多を防
止するため、図１１（ｂ）のグラフに示すように、両板
端部において、（１）の場合よりもレーザー出力を下げ
るとともに、フィラーワイヤー供給速度を上げる。特に
鋼帯両端部は、中央部に比較して破断面２１ｃ（２２
ｃ）の比率が大きくなるため、両端部でのフィラーワイ
ヤー供給速度をさらに上げる。一方、良好な溶け込みを
得るため、溶接速度は下げる。

【００６２】（３）切断刃の摩耗が大きく進行し、バリ
が多く発生した場合 図１２（ａ）に示すように、切断刃の摩耗が大きく進行
し、バリ２１ｄ（２２ｄ）の発生量が多くなったときに
は、板厚方向裏面側のギャップが極端に大きくなる。し
たがって、図１２（ｂ）のグラフに示すように、レーザ
ー出力を大きく下げ、フィラーワイヤー供給速度を上げ
る。特に両端部では、ブローホールが発生しやすいた
め、フィラーワイヤー供給速度を急激に上げて、フィラ
ーワイヤーの供給量を大きくする。一方で溶け込みを良
好とするため、溶接速度を下げる。

【００６３】本発明のレーザー溶接機は、上記のように
して、ブローホールの発生を防止しつつ、裏面側のビー
ド形成も十分に行うことができる。

【００６４】図１３は、本発明のレーザー溶接機により
溶接した溶接部の溶接強度を、その指標として使用され
る繰返し曲げ回数（溶接割れに至るまでの曲げ回数）で
示したものであり、従来の溶接機で溶接した場合に比較
して、倍近く繰返し曲げ回数が向上していることが分か
る。

【００６５】また、図１４は実際の圧延ラインにおける
溶接部の月当りの破断回数を、従来と本発明の場合とで
比較して示したグラフである。この図から明らかなよう
に、本発明により、月当りの溶接部の破断回数は従来に
比較して１／３程度に低下しており、本発明が大きな効
果をもたらしていることが分かる。

【００６６】

【発明の効果】本発明により、突き合わせ面の断面性状
に応じて最適な溶接条件で溶接することができるので、
溶接欠陥発生の度合が低下し、鋼帯破断によるライント
ラブルが減少した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のレーザー溶接機の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の実施例のレーザー溶接機をダブルカッ
トシャーと組み合わせて使用する場合のレーザー溶接機
とダブルカットシャーの設備構成との相対位置関係を示
す正面図である。

【図３】クランプ装置の側面図である。

【図４】板厚検出器の細部詳細を示す側面図である。

【図５】ダブルカットシャーで先行鋼帯の後端と後行鋼
帯の先端を同時に切断した状態を示す側面図である。

【図６】本発明の実施例のレーザー溶接機をロータリー
シャーと組み合わせて使用する場合のレーザー溶接機と
ロータリーシャーの設備構成と相対位置関係を示す正面
図である。

【図７】フィラーワイヤー供給モーター部分とクランプ
装置を示す側面図である。

【図８】板厚検出器の細部詳細を示す側面図である。

【図９】ロータリーシャーで先行鋼帯の後端と後行鋼帯
の先端を同時に切断した状態を示す側面図である。

【図１０】切断刃が正常な場合の切断状態を示す説明図
であり、（ａ）は突き合わせ面の断面性状を示す鋼帯の
幅方向断面図であり、（ｂ）は幅方向各位置の断面性状
の変化に対応したレーザー出力、溶接速度およびフィラ
ーワイヤー供給速度の変化を示すグラフである。

【図１１】切断刃の摩耗がやや進行した場合の切断状態
を示す説明図であり、（ａ）は突き合わせ面の断面性状
を示す鋼帯の幅方向断面図であり、（ｂ）は幅方向各位
置の断面性状の変化に対応したレーザー出力、溶接速度
およびフィラーワイヤー供給速度の変化を示すグラフで
ある。

【図１２】切断刃の摩耗が大きく進行し、バリが多く発
生した場合の切断状態を示す説明図であり、（ａ）は突
き合わせ面の断面性状を示す鋼帯の幅方向断面図であ
り、（ｂ）は幅方向各位置の断面性状の変化に対応した
レーザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤー供給速
度の変化を示すグラフである。

【図１３】本発明の場合と従来の場合とを比較した繰り
返し曲げ回数のグラフである。

【図１４】本発明の場合と従来の場合とを比較した月当
りの破断回数のグラフである。

【図１５】切断面の性状を示す説明図であり、（ａ）は
切断刃が性状な場合、（ｂ）は切断刃が摩耗した場合を
示す。

【符号の説明】

１ 破断面検出器 ２ バリ検出器 ３ 板厚測定器 ４ 溶接条件演算器 ５ 制御器 ６ レーザー発信器 ７ レーザートーチ走行モーター ８ フィラー供給モータ ９ レーザー溶接機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行金属ストリップの後端部と後行金属
   ストリップの先端部とを切断した後お互いの切断面を突
   き合わせ、レーザートーチを該突き合せ部に沿って走行
   させてレーザー溶接するレーザー溶接機において、金属
   ストリップの突き合せ面幅方向各位置における破断面の
   面積率を把握する破断面検出器と、該幅方向各位置にお
   けるバリ発生度合を検出するバリ検出器と、該幅方向各
   位置での板厚を測定する板厚測定器と、前記の破断面検
   出器、バリ検出器および板厚測定器からの信号によりレ
   ーザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給速
   度を演算する演算器と、該演算器からの指令により前記
   レーザー出力、溶接速度およびフィラーワイヤーの供給
   速度を制御する制御器と、を有することを特徴とするレ
   ーザー溶接機。