JPH09216093A - ビーム溶接設備における突き合わせ間隔調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム溶接設備において、先行材に対して後
続材を高精度でその突き合わせ位置に設定できる突き合
わせ間隔調整装置を提供すること。 【解決手段】 溶接ヘッドを挟んでラインの下流に先行
材の尾端及び上流に後続材の先端を対峙させ、後続材を
先行材の尾端側に向けて移動させる可動クランパによっ
て突き合わせ間隔を調整する装置において、可動クラン
パをライン方向に沿ってほぼ直線的に進退駆動させる駆
動機構と、可動クランパの下流側に配置されこの可動ク
ランパの進退方向と交差する方向に移動可能なテーパブ
ロックとを備え、可動クランパとテーパブロックとの間
を、テーパブロックの移動量に応じて可動クランパの進
退方向の位置を変更可能に連接することによって、テー
パ面接合による可動クランパの移動量の微調整を可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば金属板の
酸洗や精整ライン等において、金属板を連続通板するた
めの先行材と後続材とを溶接するビーム溶接設備に係
り、特に金属板どうしの間の突き合わせ間隔を高精度で
調整できるようにした突き合わせ間隔調整装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金属板の通板ラインでは、処理ラインに
流す先行材とこれに続く後続材とを溶接して後続材を通
板する操作が行われ、この操作のために先行材の尾端と
後続材の先端とを突き合わせ溶接する溶接装置が設備さ
れる。

【０００３】このような溶接装置では、先行材と後続材
との間の突き合わせを正しく設定することが必要であ
り、たとえば特開昭５１−９５９５０号公報に記載のよ
うに金属板どうしの突き合わせ間隔を調整するための間
隔調整装置が利用されている。

【０００４】図２は先の公報に記載の間隔装置の概略で
あり、溶接ヘッド５１を挟んでその下流側には先行材Ａ
の上下面を狭持する固定クランパ５２を配置すると共
に、上流側には可動クランパ５３を設けている。固定ク
ランパ５３は、溶接ヘッド５１に尾端を位置合わせして
停止させた先行材Ａをそのままの位置に固定保持し、一
方可動クランパ５３は後続材Ｂの先端を先行材Ａの尾端
との間に所定の突き合わせ間隔を持つようにこの後続材
Ｂに送りを与えると共に設定された位置に後続材Ｂをク
ランプする機能を持つ。

【０００５】可動クランプ５３は、後続材Ｂへの送りと
突き合わせ位置への固定のため、偏心軸５３ａに連接さ
れると共に作業床上を転動するホイール５３ｂを備え、
この偏心軸５３ａを電動機（図示せず）によって回転駆
動することで揺動運動を可能としたものである。そし
て、この揺動運動によって、クランプした後続材Ｂを間
欠的に前進させ、この前進量を制御することで先行材Ａ
との間の突き合わせ間隔を調整する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、金属板材の通板
ラインにける先行材と後続材との間の溶接では、高い精
度の溶接が可能なレーザーを利用したビーム溶接が多用
されている。このビーム溶接は、金属板に対する熱影響
が殆どないことや、溶接ビーム幅をかなり小さくできる
ため、たとえばＴＩＧ溶接に比較すると突き合わせ精度
を数１０ミクロンのオーダーに維持することが必要とな
る。

【０００７】ところが、先の公報に記載のように、可動
クランパ５３の揺動運動を利用して突き合わせ間隔を調
整するものでは、偏心軸５３ａの回転角度に対する移動
量は一定ではなくて三角関数に従う機構である。このた
め、ミクロンオーダーでの移動量の微調整を行うには、
偏心軸５３ａの回転角度の割り出しが要求されることに
なり、偏心軸５３ａだけでなく装置全体について高い製
作精度を必要とする。

【０００８】このように、ビーム溶接を対象とすると
き、従来の間隔調整装置では装置の精度の限界から必ず
しも適切な溶接が達成され得るものとはいえず、ビーム
溶接の設備を備えているにも拘わらず高精度の突き合わ
せ溶接が得られないという問題がある。

【０００９】本発明において解決すべき課題は、ビーム
溶接設備において、先行材に対して後続材を高精度でそ
の突き合わせ位置に設定できる突き合わせ間隔調整装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶接ヘッドを
挟んでラインの下流に先行材の尾端及び上流に後続材の
先端を対峙させ、前記後続材を前記先行材の尾端側に向
けて移動させる可動クランパによって突き合わせ間隔を
調整する装置において、前記可動クランパをライン方向
に沿ってほぼ直線的に進退駆動させる駆動機構と、前記
可動クランパの下流側に配置され該可動クランパの進退
方向と交差する方向に移動可能なテーパブロックとを備
え、前記可動クランパとテーパブロックとの間を、前記
テーパブロックの移動量に応じて前記可動クランパの進
退方向の位置を変更可能に連接してなることを特徴とす
る。

【００１１】このような構成において、テーパブロック
の移動方向の位置を規制するストッパ機構を備えたもの
としてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】可動クランパによって後続材をク
ランプして駆動機構によって先行材の尾端側に移動させ
ることで、先行材の尾端との間に突き合わせ間隔を持た
せた位置に後続材の先端を位置させることができる。こ
の可動クランパの駆動機構による移動に際して、たとえ
ばほぼ鉛直方向に昇降するようにテーパブロックを配置
しておき、このテーパブロックと可動クランパとの間を
上下方向にテーパ面を持つ部分で接合すれば、テーパブ
ロックを上下に移動させることでその移動量に対応して
可動クランパをライン方向に進退動作させることができ
る。したがって、テーパブロックと可動クランパとの間
のテーパ接合部分の勾配を適切にしておけば、小さいオ
ーダーで可動クランパの移動量を微調整でき、先行材と
後続材との間の突き合わせ間隔が高精度で設定可能とな
る。

【００１３】また、ストッパ機構を設けたものでは、テ
ーパブロックの移動によって突き合わせ間隔を設定した
後にこのテーパブロックの移動を規制するので、ガタ付
きを伴うことなくテーパブロックの保持が可能となり、
結果的に可動クランパも設定位置に安定保持され、調整
された突き合わせ間隔が変わってしまうこともない。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の突き合わせ間隔調整装置の要
部を示す側面図である。

【００１５】図において、金属板の先行材Ａ及び後続材
Ｂはそれぞれ右から左に向けて通板搬送されるものと
し、これらの先行材Ａ及後続材Ｂの幅方向に移動可能な
ビーム溶接のための溶接ヘッド１を配置している。そし
て、突き合わせ間隔調整装置は、通板ラインの幅方向の
両端にそれぞれ配置するものとする。

【００１６】突き合わせ間隔調装置は、溶接ヘッド１の
下流側に位置して先行材Ａの尾端近傍をクランプする固
定クランパ２と、上流側に配置した可動クランパ３との
組合せによって構成されたものである。なお、これらの
固定クランパ２及び可動クランパ３の配設位置について
は、対象とする板巾が狭い場合は一対配設され、また板
巾が広い場合には板巾方向に複数対配設するとよく、こ
のとき全てのクランパ２，３を同期連動させることによ
って、先行材Ａに対する後続材Ｂの突き合わせ間隔を調
整可能とする。

【００１７】可動クランパ３は、その上端に後続材Ｂの
上下面をクランプする一対のクランプヘッド３ａ，３ｂ
を設け、これらのクランプヘッド３ａ，３ｂを可動クラ
ンパ３に内蔵したシリンダ（図示せず）によって動作さ
せることによって後続材Ｂをクランプ可能としたもので
ある。そして、突き合わせ間隔の調整のため、可動クラ
ンパ３を水平姿勢のガイドレール３ｃ上に通板材の走行
方向と一致する向きに往復動作できるように搭載すると
共に、移動操作のために系外からのシフトシリンダ３ｄ
を駆動機構として連接する。

【００１８】可動クランパ３がその突き合わせ間隔の調
整のために移動する方向を向く面にはガイドブロック４
を設ける。このガイドブロック４は、下流側を向く面を
斜め一様な傾斜角度で傾斜させたテーパ面４ａを形成し
たものであり、このテーパ面４ａは、通板ラインの方向
に正確に一致する姿勢とすると共に、図示のように上端
側が通板ラインの上流側に偏る形状の傾斜面としたもの
である。そして、テーパ面４ａの勾配はたとえば１／２
００程度に小さなものとする。

【００１９】一方、可動クランパ３の移動とは全く無縁
であって絶対静止したガイド５にはテーパブロック６を
鉛直方向に移動可能に設ける。ガイド５は、たとえ通板
ラインの作業床から立ち上げた構成としたり、間隔調整
装置の一部として組み込んだものとすることができ、可
動クランパ３を向く面を正確に鉛直姿勢としてその表面
を一様な平滑面としたものである。

【００２０】また、テーパブロック６は、ガイドブロッ
ク４のテーパ面４ａと同じ勾配を持つテーパ面６ａを一
面に形成し、これらのテーパ面４ａ，６ａどうしの間を
互いに摺動しある接合面としたものである。そして、テ
ーパブロック６はガイド５に連結したシリンダ７のロッ
ド７ａによって鉛直方向に昇降可能に連接され、テーパ
ブロック６の上方にはストッパ用の電動機８をガイド６
に固定している。この電動機８はその出力軸にスクリュ
ーロッド８ａをストッパ機構として連接してこのスクリ
ューロッド８ａを軸線方向に進退駆動か可能としたもの
であり、図示のようにスクリューロッド８ａの下端をテ
ーパブロック６の上端に突き当ててこのテーパブロック
８を上側から拘束する。

【００２１】また、先行材Ａと後続材Ａとの間の突き合
わせ間隔はこれらの板材の厚さによって様々に変わり、
この間隔を検出するセンサ９及び可動クランパ３の移動
量を演算するためのコントローラ１０を設ける。このよ
うな突き合わせ間隔の検出系では、センサ９によって検
出した先行材Ａと後続材Ｂとの間の突き合わせ間隔によ
って、可動クランパ３の移動量を決定し、シフトシリン
ダ３ｄのストロークとシリンダ７及び電動機８の駆動を
制御する。

【００２２】以上の構成において、先行材Ａの尾端が溶
接ヘッド１の溶接ラインを抜けたときには、先行材Ａを
停止させて固定クランパ２の上端のクランプヘッド２
ａ，２ｂによってこの先行材Ａをクランプする。次い
で、その先端を溶接ライン方向に向けて搬送されきた後
続材Ｂを可動クランパ３のクランプヘッド３ａ，３ｂに
よってクランプし、所定の突き合わせ間隔となる前の時
点でセンサ９によってその位置を検出する。

【００２３】この可動クランパ３による後続材Ｂのクラ
ンプの後、先行材Ａの尾端と後続材Ｂの先端との間の距
離をセンサ９によって検出して、これらの間が所定の突
き合わせ間隔となるまでに必要な後続材Ｂの移動量をコ
ントローラ１０によって演算する。

【００２４】コントローラ１０による演算結果は、シリ
ンダ７のそれぞれのストロークを決定する因子となり、
最初にシフトシリンダ３ｄによって可動クランパ３を概
略量だけ移動させる。次いで、互いにテーパ面４ａ接合
されているガイド４とテーパブロック６は、シリンダ７
の昇降動作によって上下方向の相対位置を変えることに
より、絶対静止しているガイド５に対する可動クランパ
３の位置を変更設定することができる。

【００２５】すなわち、先行材Ａと後続材Ｂとの間の突
き合わせ間隔が設定値となるように、センサ９からの検
出信号及びこれに基づくテーパブロック６の昇降量を制
御することによって、テーパ面４ａ，６ａの傾斜を利用
して可動クランパ３の位置が設定される。したがって、
シフトシリンダ３ｄによる可動クランパ３に対する付勢
を保ちながら操作することで、テーパブロック６が上昇
する向きに移動すれば可動クランパ３は突き合わせ間隔
が狭まる向きに移動し、逆にテーパブロック６が下降す
れば突き合わせ間隔が広がる向きに移動する。

【００２６】このように、可動クランパ３の最終的な位
置決めは、センサ９による突き合わせ間隔を検出しなが
らシリンダ７の動作を制御することで、テーパ面４ａ，
６ａどうしの間の傾斜角度に相応した可動クランパ３の
移動量を得ることができる。そして、先に述べたように
これらのテーパ面４ａ，６ａの勾配が１／２００程度で
あれば、テーパブロック６の昇降量が１ｍｍに対して可
動クランパ３の移動量は５ミクロンの小さいオーダーと
して変換される。したがって、可動クランパ３自身の移
動精度や据え付け精度に関係なく、この可動クランパ３
の位置の設定を微小値で調整することが可能となり、先
行材Ａと後続材Ｂとの間の突き合わせ間隔の設定が高い
精度で実行され得る。

【００２７】更に、突き合わせ間隔の設定が完了したと
きには、電動機８を作動してスクリューロッド８ａを下
降させてその下端をテーパブロック６の上端に突き当て
る。これにより、テーパブロック６はシリンダ７とスク
リューロッド８ａとによって上下を拘束されてガタ付く
ことなく支持され、後続材Ｂを設定した位置に確実に保
持することができる。したがって、溶接ヘッド１による
溶接の完了までの間、先行材Ａとの間の間隔が幅方向に
変動したりすることがなく、ビームによる高い精度の溶
接が可能となる。

【００２８】なお、実施例では、通板ラインに沿って水
平面内で移動する可動クランパ３に対して、テーパブロ
ック６を鉛直方向に昇降させるようにしているが、テー
パブロック６は可動クランパ３の移動方向と交差する向
きに配置したものであればよく、たとえばラインの幅方
向に移動するように組み込むものとしてもよい。

【００２９】なお、以上のような操作に代えて、位置決
めセンサ９により位置決め前の板間隔を計測した後、次
に電動機８のスクリューロッド８ａを所定の板間隔とな
るように伸退させて設定した後に、シリンダ７及びシフ
トシリンダ３ｄを駆動させて両板の間隔を設定するよう
にしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、可動クランパの移動量をテ
ーパ面接合を利用した微調整移動に変換した操作が可能
なので、先行材と後続材との間の突き合わせ間隔に対応
して可動クランパの位置の設定及び保持が高い精度で行
うことができ、可動クランパ自身の装置精度や据え付け
精度等に関係なく良好な溶接設備を得ることができる。
また、高精度の突き合わせ間隔が得られることから、レ
ーザーを利用したビーム溶接にも最適に利用できるの
で、安定して溶接品質が維持されると共に、可動クラン
パにその位置決めのための複雑な機構を要しないので設
備も簡略になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の突き合わせ間隔調整装置の概要を示
す側面図である。

【図２】 従来の突き合わせ間隔調整装置を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ ：溶接ヘッド ２ ：固定クランパ ３ ：可動クランパ ３ａ：クランプヘッド ３ｂ：クランプヘッド ３ｃ：ガイドレール ３ｄ：シフトシリンダ（駆動機構） ４ ：テーパブロック ４ａ：テーパ面 ５ ：ガイド ６ ：テーパブロック ６ａ：テーパ面 ７ ：シリンダ ８ ：電動機 ８ａ：スクリューロッド（ストッパ機構） ９ ：センサ １０ ：コントローラ Ａ ：先行材 Ｂ ：後続材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ヘッドを挟んでラインの下流に先行
   材の尾端及び上流に後続材の先端を対峙させ、前記後続
   材を前記先行材の尾端側に向けて移動させる可動クラン
   パによって突き合わせ間隔を調整する装置において、前
   記可動クランパをライン方向に沿ってほぼ直線的に進退
   駆動させる駆動機構と、前記可動クランパの下流側に配
   置され該可動クランパの進退方向と交差する方向に移動
   可能なテーパブロックとを備え、前記可動クランパとテ
   ーパブロックとの間を、前記テーパブロックの移動量に
   応じて前記可動クランパの進退方向の位置を変更可能に
   連接してなるビーム溶接設備における突き合わせ間隔調
   整装置。
2. 【請求項２】 前記テーパブロックの移動方向の位置を
   規制するストッパ機構を備えてなる請求項１記載のビー
   ム溶接設備における突き合わせ間隔調整装置。