JPH11285876A - 鋼帯突合せ端の切断・溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延ライン等に設けられて鋼板突合せ端を切
断・溶接する装置を、小型にすると共に、作業時間の短
縮と溶接品質の向上が図れるようにする。 【解決手段】 先行する鋼板１と後行する鋼板１はクラ
ンプ台車６によりクランプされた状態で、切断装置２に
より突合せ端部が切断される。その後、一旦アンクラン
プされ突合せ端部が突合せられ、再クランプされ、クラ
ンプ台車６がレーザー溶接装置３の位置に移動し、レー
ザー溶接装置３により突合せ端部が溶接される。レーザ
ー溶接装置３では、レーザー発振装置箱１７と溶接トー
チ部１８が一体となって移動するため、レーザー光送り
長さが一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ライン等の加
工ラインに設けられて、鋼帯突合せ端の整合切断及び溶
接のために用いられる鋼帯突合せ端の切断・溶接装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯の圧延や、酸洗や、メッキ等の加工
ラインでは、運転効率を高めるため、コイルから巻戻し
てライン上に通板した先行する鋼帯の尾端と後行する鋼
帯の先端をライン上で切り揃え溶接接合して鋼帯を連続
させて加工処理し、処理後の鋼帯をコイルに巻取り一定
長さで切断して行く方法で、連続運転が行なわれてい
る。

【０００３】図５は、このような連続運転の中で、従来
用いられている鋼帯突合せ端の切断・溶接装置の一例
を、斜視図として示している。図５において、５０は圧
延等の加工ライン上を矢印５０ａ方向へ通板される鋼
帯、５１は鋼帯５０の通板方向５０ａと直角方向に配置
された基台、５２は基台５１上の片側に鋼帯５０の位置
へ進退移動可能に搭載して設けた鋼帯切断装置、５３は
基台５１の反対側に配置されたレーザー溶接装置、５４
ａ及び５４ｂは基台５１の入側及び出側に配置された鋼
帯尾端と鋼帯先端のクランプ装置である。

【０００４】切断装置５２は、基台５１上の軌道面に車
輪又はスライドシューを介し支持されるコの字形の可動
台５５上に固定シヤ下刃５６ａと、可動シヤ上刃５６ｂ
と、切断駆動シリンダー５７を備えている。

【０００５】レーザー溶接装置５３は、基台５１の他端
に固定して配置したレーザー発振部５３ａと、前記切断
装置５２と対向するように基台５１上に進退移動可能に
搭載して設けたレーザー溶接部５３ｂとで構成されてい
る。

【０００６】レーザー溶接部５３ｂは、基台５１上の軌
道面に車輪又はスライドシューを介し支持されるコの字
形の可動台５８の上部に進退移動可能に支持された溶接
トーチ５９と、可動台５８の下部にシリンダー等を介し
上下動可能に支持したバックバーを有するバックバー装
置６０を備えている。レーザー発振部５３ａとレーザー
溶接部５３ｂとの間は、伸縮式のレーザー伝送管系６１
で接続されている。

【０００７】上述した装置では、以下に述べる方法で加
工ラインに通板される鋼帯の尾端・先端の切断とレーザ
ー溶接が行われている。

【０００８】コイルから巻戻した鋼帯５０がライン上に
通板されたとき、先行する鋼帯５０の尾端が基台５１の
中心位置に達した状態で先行鋼帯５０の通板が停止さ
れ、先行鋼帯の尾端近くが出側クランプ装置５４ｂによ
りクランプされる。続いて後行する鋼帯５０の先端が基
台５１の中心位置に達した状態で後行鋼帯５０の通板が
停止され、後行鋼帯の先端部近くが入側クランプ装置５
４ｂによりクランプされる。

【０００９】切断装置５２が図示されない駆動手段によ
る操作でライン上に移動停止され、切断駆動シリンダー
５７による可動シヤ上刃５６ｂの押下げ操作で鋼帯５０
の尾端と先端とが切断される。切断装置５２が基台５１
の端位置へ戻し移動され、入側・出側のクランプ装置５
４ａ，５４ｂが一旦開放され、切断された鋼帯の尾端と
先端が基台５１の中心位置に近寄せ整合され、クランプ
装置５４ａ，５４ｂにより再びクランプされる。

【００１０】レーザー溶接部５３ｂが図示されない駆動
手段による操作でライン上の位置へ移動停止され、バッ
クバー装置６０のバックバーが鋼帯５０の尾端と先端の
突合せ部の下面に接する高さにセットされる。レーザー
溶接部５３ｂ上の溶接トーチ５９が鋼帯突合せ端の片側
端位置に移動され、レーザー溶接装置５３による溶接が
開始され、溶接トーチ５９が突合せ端に沿って所要速度
で送り移動され、鋼帯突合せ端の全幅を溶接される。

【００１１】バックバー装置６０が下降され、レーザー
溶接部５３ｂが格納位置へ下降され、クランプ装置５４
ａ，５４ｂが開放されて、鋼帯５０の通板が再開され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の装置による
鋼帯突合せ端の切断・溶接には、以下に述べるような問
題がある。

【００１３】（１）共通の基台５１上に、大重量の切断
装置５２とレーザー溶接部５３ｂを配置し、順に入替え
可能に構成するから、装置全体が大型化するのを避けら
れない。

【００１４】（２）共通の基台５１上で切断装置５２と
レーザー溶接部５３ｂを順に入替えセットして切断と溶
接を行うから、切断と溶接にかかるサイクル時間が長く
なり、また、サイクル時間の短縮が困難である。

【００１５】（３）定位置にあるレーザー発振部５３ａ
と移動する溶接トーチ５９との距離、すなわちレーザー
発振部５３ａから溶接トーチ５９へ送られるレーザー光
送り長さが変動するため、鋼帯面へのレーザー照射点
が、レーザーの光波に対応し、波状に変動し、溶接の品
質が不安定になる。

【００１６】本発明は、上述した従来の問題に対し、装
置の構成をコンパクトにすること、切断と溶接にかかる
サイクル時間を短縮すること、溶接の品質を向上させる
ことを目的とした。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、鋼板が通板される加工ライン上に、先行する鋼帯
の尾端と後行する鋼板の先端を切断する切断装置と、切
断された先行する鋼帯の尾端と後行する鋼帯の先端とを
突合わせた突合せ部を溶接するレーザー溶接装置を備え
るとともに、前記レーザー溶接装置の全体が鋼帯の突合
せ部に沿って一体移動するように構成されたことを特徴
とする。

【００１８】また本発明は、前記レーザー溶接装置のレ
ーザー発振器本体部と溶接トーチ部とが一体に構成され
たことを特徴とする。

【００１９】また本発明は、前記切断装置が、加工ライ
ン上の定位置に固定式に設けられ、この切断装置の出側
に隣接してレーザー溶接装置が配置され、前記切断装置
とレーザー溶接装置に跨がって走行可能に板端クランプ
手段を装備した鋼帯支持用の移動台車が設けられたこと
を特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、図
面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形
態にかかる鋼帯突合せ端の切断・溶接装置を示す平面
図、図２は、図１のII〜II矢視の拡大側面図、図３は、
図１の斜視図、図４は、図２のIV〜IV矢視の部分側面図
である。

【００２１】図１〜図３において、１は圧延その他の加
工ラインに通板される鋼帯、２は加工ラインの所定位置
で鋼帯１の上下に固定配置された切断装置、３は切断装
置２の出側に隣接する配置で鋼帯１の通板高さより上の
高さで鋼帯１の幅方向に移動可能に配置されたレーザー
溶接装置、４はレーザー溶接装置３とほぼ同一高さに配
置されたビードグラインダー、５はレーザー溶接装置３
の出側に隣接する配置で通板される鋼帯１の下部に配置
された溶接部の熱処理装置、６は鋼帯１の通板高さ直下
に好ましくは切断装置２の位置から熱処理装置５の位置
まで又は少なくともレーザー溶接装置３の位置まで水平
移動可能に配置されたクランプ台車（移動台車）、７は
レーザー溶接装置３の位置の鋼帯１下面に対向するよう
配置されたレーザー溶接用のバックバー装置である。

【００２２】図２〜図３において、切断装置２は、固定
基台１１上にシリンダー１２を介し上方向へ高さ調節可
能に支持した２列のシヤ下刃２ａと、門形架台のビーム
１３部にシリンダー１４を介し下向きに伸縮可能に支持
した２列のシヤ上刃２ｂとを備えて構成されている。

【００２３】レーザー溶接装置３は、鋼帯１の通板高さ
より上の高さで鋼帯幅方向に沿って配設した一対の平行
なビーム軌条１５と、ビーム軌条１５上に車輪又はスラ
イドシュー等１６を介し移動可能に支持されたレーザー
発振装置箱（レーザー発振器本体部）１７と、レーザー
発振装置箱１７に一体に設けられた溶接トーチ部１８
と、図示されない移動駆動系とを備えて構成している。

【００２４】図１及び図３において、ビードグラインダ
ー４は、レーザー溶接装置３と反対側のビーム軌条１５
上に固定配置された装置箱１９と、この装置箱１９にビ
ーム軌条１５と平行方向に移動可能に備えた上下対のビ
ーム端に装着された研削グラインダー部２０とを設けて
構成されている。このビードグラインダー４は、適宜の
構成で設けられて良く、レーザー溶接装置３の出側に隣
接する配置で上下別々の構成として設けることもでき
る。

【００２５】図１〜図３において、クランプ台車（移動
台車）６は、通板される鋼帯１の両側下位に通板方向と
平行に配設された一対の走行ビーム軌条２１上に車輪又
はスライドシュー２２を介し移動可能に乗る台車フレー
ム２３と、台車フレーム２３の中央に設けた作業用の開
口２４と、開口２４の両側部沿いに設けた入側クランプ
装置（板端クランプ手段）２５ａと出側クランプ装置
（板端クランプ手段）２５ｂと、図２で示すように台車
フレーム２３の前後部に設けた一対の鋼帯支持ローラ２
６と、図示されない走行駆動系を備えて構成されてい
る。

【００２６】図２において、バックバー装置７は、基台
２７上の縦シリンダー２８で支持されたビーム２９上に
バックバー３０を設け、シリンダー２８の駆動によりバ
ックバー３０を鋼帯１の下面に接する高さからクランプ
台車６用の走行ビーム軌条２１より低い高さまで、上下
移動可能に構成されている。

【００２７】熱処理装置５は、同様に基台３１上の縦シ
リンダー３２で支持されたビーム３３上に熱処理手段３
４を設け、シリンダー３２の駆動によって熱処理手段３
４を鋼帯下面と接近した高さからクランプ台車６用の走
行ビーム軌条２１より低い高さまで、上下移動可能に構
成されている。

【００２８】図４において、レーザー発振装置箱１７内
の発振器から出されるレーザー光３５は、共振器３６内
を通り装置箱１７内のミラー３７ａ，３７ｂを経て、溶
接トーチ部１８内の集光ミラー３８へ誘導され、鋼帯１
の尾端と先端の突合せ端（被溶接部）に集中照射され、
又鋼種により並行して溶接トーチ部１８へ上方から供給
される溶接用線材３９を加熱溶解して鋼帯端被溶接部を
溶接するよう構成されている。

【００２９】上述した装置は、鋼帯加工ラインの休止中
には、クランプ台車６が切断装置２に位置合わせして停
止した状態、熱処理装置５及びバックバー装置７が走行
ビーム軌条２１より低い高さ位置へ退避した状態に保た
れる。

【００３０】この状態のもとで加工ラインの運転が開始
される。先行する鋼帯１が通板され、先行する鋼帯１の
尾端が切断装置２のセンターへ達した時点を検知して、
先行する鋼帯１の送りが停止される。出側クランプ装置
２５ｂにより鋼帯１の尾端近くがクランプ台車６上に拘
束される。続いて後行する鋼帯１の先端が切断装置２の
センターへ達した時点を検知して、後行する鋼帯１の送
りが停止され、入側クランプ装置２５ａにより鋼帯１の
先端近くがクランプ台車６上に拘束される。

【００３１】両鋼帯の対向端のクランプ完了を検知し
て、切断装置２が作動され、２列のシヤ下刃２ａとシヤ
上刃２ｂとにより前後の鋼帯端が一括剪断される。この
とき、切断装置２の２列のシヤ下刃２ａとシヤ上刃２ｂ
は、クランプ台車６の中央開口２４内を通って上下に噛
み合う。この剪断で鋼帯１の対向端は、精度良く平行に
切断できる。

【００３２】出側・入側クランプ装置２５ｂ，２５ａが
一旦開放され、先行の鋼帯尾端と後行の鋼帯先端を可及
的に接近させ、クランプ台車６のセンター位置に合わせ
て、出側・入側クランプ装置２５ｂ，２５ａが再結合さ
れ、クランプ台車６の駆動系による操作でクランプ台車
６がレーザー溶接装置３の位置に移動し停止される。

【００３３】クランプ台車６のレーザー溶接装置３の位
置での停止を検知して、バックバー装置７が縦シリンダ
ー２７による操作で鋼帯下面に接する高さにクランプ台
車６の開口２４内を上昇し停止される。

【００３４】前記バックバー装置７の作動位置への上昇
停止を検知して、レーザー溶接装置３による鋼帯突合せ
部の溶接と、ビートグラインダー４による溶接ビードの
研削が開始される。

【００３５】レーザー溶接装置３はビーム軌条１５の端
の格納位置から、自身の駆動系によるビーム軌条１５上
を移動し、溶接トーチ部１８が鋼帯１の離れた側の突合
せ部の端に整合する位置へ移動して停止される。この位
置でレーザー溶接が開始され、レーザー溶接装置３が所
定速度で格納位置へ戻る方向へ移動しながら、鋼帯１の
突合せ部の全幅が溶接されたのち、格納位置へ戻る。

【００３６】溶接終了とともにバックバー装置７が、走
行ビーム軌条２１より低い高さ位置へ下降停止される。

【００３７】ビードグラインダー４は、バックバー装置
７が格納位置へ下降したのち起動され、上下の研削グラ
インダー部２０を溶接面と接するように送り込み、次い
で引込み移動させて溶接ビード部の脹らみ部が研削除去
される。

【００３８】前記鋼帯突合せ部の溶接、溶接ビード研削
の終了とともに、クランプ台車６は鋼帯１をクランプし
たまま、熱処理装置５の位置へ移動停止される。この移
動停止を検知して熱処理装置５が起動され、走行ビーム
軌条２１より低い格納高さから、鋼帯１の直下の高さま
でクランプ台車６の開口２４内へ上昇され、熱処理手段
１８により溶接ビード部が所定強度を得られるように熱
処理される。

【００３９】ビード部の熱処理終了とともに、熱処理装
置５が格納高さへ下降され、次いでクランプ台車６上の
クランプ装置２５ａ，２５ｂが開放され、接合された鋼
帯１の通板が再開される。クランプ装置２５ａ，２５ｂ
を開放したクランプ台車６は自身の走行駆動系の操作で
切断装置２の位置へ戻り、待機し、次の鋼帯突合せ端の
同様な処理を繰り返す。なお、前記クランプ台車６は、
切断装置２とレーザー溶接装置３との間だけを、移動処
理させるように構成しても良いものである。

【００４０】前記構成によると、レーザー溶接装置３
が、レーザー発振装置箱１７と溶接トーチ部１８との一
体構成となり、一体移動してレーザー溶接を行うこと
で、溶接時におけるレーザー発振部と溶接トーチ部間の
距離（レーザー光送り長さ）の変動が解消され、溶接ト
ーチ部１８の移動中にも常に変動のない安定したレーザ
ー光を被溶接部へ照射できるようになり、レーザー溶接
の品質を大幅に改善することができる。

【００４１】また、鋼帯１の端の切揃え用の切断装置２
と、レーザー溶接装置３とを必要最小距離、加工ライン
の前後に離し、別個に配置することで、特に重量の大き
い切断装置２を、従来のように加工ラインの側部引込み
位置から加工ライン上の位置へ移動式に設ける必要がな
くなり、切断装置２の構成が著しくコンパクトになり、
鋼帯１の端の切揃え切断に要する操作時間が短縮される
効果が得られる。

【００４２】また、クランプ台車６に鋼帯１の端をクラ
ンプして、「切断」〜「溶接」〜「熱処理」の各スタン
ドへ台車を移動させることで、ライン上での各スタンド
への位置合わせが容易になる。

【００４３】また、切断装置２の操作時間が短縮される
ことによって、加工ライン上において行う「鋼帯１の対
向端の切揃え切断」〜「レーザー溶接」〜「熱処理」の
加工処理サイクル時間が大幅に短縮される効果がえられ
る。すなわち、実験によれば、従来型の装置より約３０
％、前記加工処理サイクル時間を短縮可能になる。

【００４４】

【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように、本発明では、鋼板が通板される加工ライン上
に、先行する鋼帯の尾端と後行する鋼板の先端を切断す
る切断装置と、切断された先行する鋼帯の尾端と後行す
る鋼帯の先端とを突合わせた突合せ部を溶接するレーザ
ー溶接装置を備えるとともに、前記レーザー溶接装置の
全体が鋼帯の突合せ部に沿って一体移動するように構成
した。

【００４５】また本発明では、前記レーザー溶接装置の
レーザー発振器本体部と溶接トーチ部とが一体に構成さ
れた。

【００４６】また本発明では、前記切断装置が、加工ラ
イン上の定位置に固定式に設けられ、この切断装置の出
側に隣接してレーザー溶接装置が配置され、前記切断装
置とレーザー溶接装置に跨がって走行可能に板端クラン
プ手段を装備した鋼帯支持用の移動台車が設けられる構
成とした。

【００４７】上述したように本発明では、加工ライン上
に切断装置とレーザー溶接装置を備えたため、装置全体
の小型化が図れる。

【００４８】また、レーザー溶接装置のレーザー発振器
本体部と溶接トーチ部とが一体に構成されているため、
レーザー光送り長さの変動が解消され、レーザー溶接の
品質を向上させることができる。

【００４９】更に、移動台車を備えることにより、ライ
ン上での位置合わせが容易になり、処理サイクル時間の
短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる鋼帯突合せ端の切
断・溶接装置を示す平面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視の拡大側面図。

【図３】本発明の実施の形態にかかる鋼帯突合せ端の切
断・溶接装置を示す斜視図。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視の部分側面図。

【図５】従来の鋼帯突合せ端の切断・溶接装置を示す斜
視図。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 切断装置 ３ レーザー溶接装置 ４ ビードグラインダ ５ 熱処理部 ６ クランプ台車 ７ バックバー装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板が通板される加工ライン上に、先行
   する鋼帯の尾端と後行する鋼板の先端を切断する切断装
   置と、切断された先行する鋼帯の尾端と後行する鋼帯の
   先端とを突合わせた突合せ部を溶接するレーザー溶接装
   置を備えるとともに、 前記レーザー溶接装置の全体が鋼帯の突合せ部に沿って
   一体移動するように構成されたことを特徴とする鋼帯突
   合せ端の切断・溶接装置。
2. 【請求項２】 前記レーザー溶接装置のレーザー発振器
   本体部と溶接トーチ部とが一体に構成されたことを特徴
   とする請求項１に記載の鋼帯突合せ端の切断・溶接装
   置。
3. 【請求項３】 前記切断装置が、加工ライン上の定位置
   に固定式に設けられ、この切断装置の出側に隣接してレ
   ーザー溶接装置が配置され、前記切断装置とレーザー溶
   接装置に跨がって走行可能に板端クランプ手段を装備し
   た鋼帯支持用の移動台車が設けられたことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の鋼帯突合せ端の切断・
   溶接装置。