JPS60118417A - レ−ザ−溶接用剪断機 - 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】 本発明は、鋼帯のプロセスラインに使用するレーザー溶
接に利用される剪断機に関するもので。

さらに詳言すれば、剪断加工により成形される平滑でな
い銅帯の剪断端面を、レーザー溶接操作に先立って、簡
単にかつ確実に平滑に成形することを目的としたもので
ある。

冷延工場の酸洗ライン等のプロセスラインにおいては、
先行鋼帯と後行鋼帯とを突合わせ５溶接して接続するの
に、溶接部に余肉の盛り上がりがないために、そのまま
コイルとして巻き込んでも支障がないことや、酸洗後の
コイルを、そのまま次工程で圧延出来るので、フラッシ
ュバット溶接機が用いられていた。

フラッシュバット溶接機を用いた場合、溶接線の大熱量
が大きいために、結晶粒の粗大化等の原因で、溶接部の
強度が不安定になり２次工程の冷間圧延機で圧延中、破
断する等の問題があった。

このため、最近のレーザー発信器の技術進歩に伴って、
従来のフラッシュバット溶接機に代わって、レーザー溶
接機が実用化されつつある。

第１図および第２図に、このレーザー溶接機を使用する
に際して利用される剪断１ａ２の概略を示す。

第１図において、　Ｙｌ−Ｙｌは鋼帯Ｓの搬送ラインの
中心で、鋼帯Ｓは、この中心ｙ１にその中心を一致させ
た状態で、第１図の図面に垂直な方向に搬送される。

４はレーザー溶接機のトーチで、このトーチ４は第１図
図示の状態から右行移動しながら溶接動作を行う。

１は鋼帯Ｓを不動に保持するクランプ装置で。

上クランプ１ａと下クランプ１ｂとを主要構成部分とし
て構成されている。

２はクランプ装置１によりクランプされている鋼帯Ｓを
剪断する剪断機で、枠体としての本体２ｆに」二刃２ａ
と下刃２Ｃとを組付けて構成されており。

図示実施例の場合、上刃２ａが昇降動して鋼帯Ｓの剪断
作業を行う構成となっている。

この剪断機２は、鋼帯Ｓの剪断動作を行わない時には、
第１図に示す如く、鋼帯Ｓの搬送動作の邪魔とならない
側方の位置である位置Ｙ２−　Ｔ２で待機しているが、
剪断作業を行う時には、油圧シリンダ２ｅの作動により
第１図Ｚ１矢印の方向に前進して、その中心位置を中心
Ｙ１に一致させる位置（第２図参照）まで移動する。

この剪断機２による剪断動作を第３図を参照しながら説
明する。

先行鋼帯Ｓａの後端切断位置を調整した後、先行鋼帯側
の上クランプ１ａと下クランプ１ｂとにより。

この先行鋼帯ＳａＯ後端部をクランプする。

同様に、後行鋼帯ｓｂの先端切断位置を調整した後、後
行鋼帯側の上クランプ１ａと下クランプ１ｂとにより、
この後行鋼帯ｓｂの先端部をクランプしておく。

このようにクランプ装置１が先行鋼帯Ｓａの後端部およ
び後行鋼帯ｓｂの先端部を、それぞれクランプしている
状態の所に、クランプ装置１の先行側と後行側との間に
侵入位置すべく、剪断機２を前進位置させ、第３図図示
の姿勢にセットする。

この第３図図示状態から、上刃２ａを下降させることに
よって、上刃２ａに設けた二つの刃物２ｂと下刃２ｃに
設けた二つの刃物２ｄとで、先行鋼帯Ｓａの後端部と後
行鋼帯ｓｂの先端部とを同時に剪断加工する。

この剪断加工後に、上刃２ａを第３図図示状態に上昇復
帰させ２次いで前記油圧シリンダ２ｅによって、この剪
断機２を待機位置Ｙ２に後退復帰させるのである。

剪断機２の待機位置Ｙ２までの後退復帰が完了したなら
ば、後行鋼帯例のクランプ１ａおよび１ｂを利用して後
行鋼帯ｓｈを矢印Ｚ２の方向、すなわち先行鋼帯Ｓａに
向かって移動させ１両鋼帯Ｓａおよびｓｂの剪断端面Ｓ
ｃを、第４図に示す如く、突合わせ、この状態を保持し
たまま、トーチ４を突合った両剪断端面Ｓｃに沿った矢
印Ｚ３方向に移動させながら。

溶接を行うのである。

レーザー溶接機で突合わせ溶接を行う場合、レーザーの
スポット径は０．３ｍｍ程度に集光され、このスポット
が突合わされた両剪断端面Ｓｃに沿って移動され、この
時雨鋼帯Ｓａおよびｓｂを溶融しながら溶接するのであ
る。

このように、レーザー溶接の場合、レーザーのスポット
径は０．３ｍｍ程度であるが、レーザー溶接を実施する
に際しての各種の試験の結果２両鋼帯Ｓａ、　Ｓｂの突
合わされた両剪断端面Ｓｃ間の隙間は。

０．１關程度に正確に設定維持されることが必要で５− あることが判明した。

所が、鋼帯Ｓを剪断機で剪断した場合、第５図の鋼帯の
剪断端面形状を拡大簡略図示した断面図から明らかな如
く、剪断端面は、ダレ部分、剪断面部分そして破断面部
分とから構成され、破断面部分のクボミの深さＸには、
剪断機２の刃物のクリアランスおよび鋼帯の材料特性の
影響が大きく作用し、その値が大きく変化する。

試験の結果では、剪断機２の刃物のクリアランスを０．
１ｍｍにセットし、板厚２．１　ｔｍ、板幅１２８５ｍ
ｍ０鋼帯Ｓを剪断した結果、破断面部分のクボミの深さ
Ｘの値は。

Ｔ　Ｓ　３８　ｋｇ　／　＊＊＊”　鋼の場合、　０．
０８〜０．１０６　＊ｙａＴ　Ｓ　４５　ｋｇ　／　ｖ
ｎ”　特殊鋼の場合、　０．１３３〜０．１８６　＊＊
ＴＳ６０ｋｇ／曹−特殊鋼の場合、　０．０８〜０．１
２５龍となることが分かった。

この結果１例えば、ＴＳ４５ｋｇ／ｄの特殊鋼の鋼帯Ｓ
を剪断機２により剪断し、そのまま両剪断端面を、　０
．１　＊＊＊の隙間でセットしても、前記した剪断端面
Ｓｃにおけるクボミの深さＸが１片側で最大６一 ０．１８６　ｍ＋ｉあるために、直径が０．３■１のビ
ーム径のレーザー光を、この突合わせた剪断端面Ｓｃ部
分に照射しても２／８接線が均一とはならない。

また、溶は込みが不充分な場合、溶接線に沿ってクボミ
が出来たり、ダレが発生し１次工程の圧延機で圧延する
のは不可能となる。

これらの不都合に対する対策として、フィラーワイヤー
等を用いて、溶接しているが、フィラーワイヤー使用の
場合は、溶接部の盛り上がり生じるために、グラインダ
ーでの手入れが必要となって、２〜３分のロスタイムが
発生する。

この問題を解決するためには、鋼帯Ｓの剪断端面Ｓｃが
、鋼帯Ｓの長手方向に直角であると共に。

厚さ方向に平行となっていて、突合わせ後に隙間が生じ
ないようにすることが大切である。

剪断機２で鋼帯Ｓを剪断する場合、剪断面部分を大きく
シ、破断面部分を小さくするために、剪断機２の刃物の
クリアランスを小さくする手段を採用することがあるが
、場合によっては、２次剪断面等が成形されてしまって
、かえって失敗することがある。

剪断端面Ｓｃは、第５図に示す如く、塑性流動と考える
と、極端に刃物のクリアランスを小さくすると、刃物に
接する材料が刃先より遠ざかる動きをし５　このため刃
物の側面と摩擦力の作用方向が異なり、刃欠は等のトラ
ブルが発生する。

このことから、第５図に示した。剪断端面の構造例は、
比較的良好な範囲に属するものであると云うことが出来
る。

しかしながら、前記した如く、レーザー溶接を適用する
場合には、比較的良好であるとされる第５図図示のもの
では、溶接線のクボミ、グレと云う問題が発生し、良好
な溶接を達成することが不可能となっている。

本発明は、上記した従来例における欠点および不都合を
解消すべく創案されたもので、レーザー溶接に先立って
鋼帯を剪断する剪断機の、剪断端面と平行となった移動
動作を利用して、成形されたばかりの剪断端面を、レー
ザー溶接可能な状態に研削成形するようにしたものであ
る。

以下２本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

本発明によるレーザー溶接用剪断機は、先行鋼帯Ｓａの
後端と、後行鋼帯ｓｂの先端とを、鋼帯Ｓの長手方向に
直行する方向に沿って剪断し、この剪断によって成形さ
れた両鍔帯Ｓａおよびｓｂの剪断端面Ｓｃを突合わせて
溶接するレーザー溶接において使用される剪断機２であ
って、剪断機本体２ｆの前進側端面２ｇに、前記剪断成
形されたばかりの両鍔帯Ｓａおよびｓｂの剪断端面Ｓｃ
を、前記剪断方向に沿った平坦面に研削成形するための
回転駆動される研削体を有する研削装置３を取付けて構
成されている。

すなわち１本発明は、剪断機２の前進側端面２ｇに、研
削用の丸刃物（または砥石）３ｇを有する研削装置３を
取付け、この丸刃物３ｇの回転駆動と本体２ｆの後退移
動とによって、成形されたばかりの剪断端面Ｓｃを、鋼
帯Ｓの長手方向に直交すると共に、鋼帯Ｓの厚さ方向に
平行な平坦面に研削成形するのである。

９− この丸刃物３ｇによる剪断端面Ｓｃの研削成形動作形態
を第６図ないし第９図を参照して説明する。

剪断後における両鍔帯Ｓａ、　Ｓｂの剪断端面Ｓｃ間の
間隔Ｇが相当に大きい場合には、第６図および第７図に
示す如く、二つの丸刃物３ｇを設け、各鋼帯Ｓａおよび
ｓｂの剪断端面Ｓｃを、専用の丸刃物３ｇによって研削
するようにするのが良い。

反対に、剪断後における両鍔帯Ｓａ、　Ｓｂの剪断端面
Ｓｃ間の間隔Ｇが小さい場合には２第８図および第９図
に示す如く、一つの丸刃物３ｇによって１両剪断端面Ｓ
ｃを同時に研削成形するのが良い。

いずれの場合にせよ、この研削装置３による剪断端面Ｓ
ｃの研削代は、０．２〜０．５ｍｍ程度となるようにす
る必要がある。

すなわち、二つの丸刃物３ｇを使用する第６図および第
７図図示実施例の場合、二つの丸刃物３ｇの外側間隔Ｇ
ｂが２両剪断端面Ｓｃの間隔Ｇに対して、Ｇｂ＝　Ｇ　
＋０．４　〜ｌ　ｍｍ となるように調整する。

また、一つの丸刃物３ｇを使用する第８図および−１０
− 第９図図示実施例の場合、丸刃物３ｇの外径ＧＢが。

両前断端面Ｓｃの間隔Ｇに対して、 Ｇｒｌ　＝　Ｇ　＋　０．４〜１　ｍｌなる値のものを
使用する。

このように９本発明による剪断機２は、丸刃物３ｇが二
つでも一つでも良いのであるが、二つの丸刃物３ｇを設
けた具体例を第１０図および第１１図に従って説明する
。

剪断機２の本体２ｆへの組付は部分となるベース３ａの
一端（第９図図示実施例の場合、上端）に電動機、油圧
モータさらにはエアモータ等の駆動原動）Ｍ３ｂを取付
け、この駆動原動機３ｂの回転出力を二つの噛み合った
歯車３ｃの内の一方の回転軸に伝達すべく構成し、これ
によって両歯車３ｃは相互に反対方向に回転駆動するこ
とになる。

両歯車３ｃの回転軸には、フレキシブルワイヤまたはシ
ャフト３ｄを介して軸受３ｅにより保持され。

かつ先端に丸刃物３ｇを取付は固定したシャツ１−３ｆ
が連結されていて、単一の駆動原動機３ｂにより二つの
丸刃物３ｇを同時に反対方向に回転させることが出来る
ようになっている。

３ｈは、隣合った軸受３ｅの間隔を調整して１両丸刃物
３ｇの外側間隔Ｇｂを微調整するためのねし棒であって
２両軸受３ｅとの螺合組付き部分での螺子の方向が逆方
向に成形されている。

また、もう一方のねし棒３１は、前記したねじ棒３ｈに
対して逆螺子構造に成形されていて、ねじ棒３ｈをスパ
ナ等で回動させることによって１両ねし棒３ｈ、　３ｉ
は二つの噛み合った歯車３ｊを介して互いに反対方向に
回動し、隣合った軸受３ｅを、前記ねじ棒３ｈの回動方
向に従って、相互に離反、接近させ、もって両丸刃物３
ｇの外側間隔Ｇｂを調整する。

この第１０図および第１１図に示した研削装置３の実施
例は、丸刃物３ｇをシャツ）３ｆの下端に組付は固定し
た構造となっているので、この研削装置３は、第２図に
示す如く、剪断機２の本体２ｆの上側部分に取付けられ
ることになる。

なお、一つの丸刃物３ｇだけを使用する構造の場合には
、研削装置３は、その構造が極めて簡単なものとなる。

しかしながら、一つの丸刃物３ｇだけで研削動作を行う
ものにあっては、磨耗による丸刃物３ｇの取り換えが頻
繁とならざるを得す、高価な丸刃物３ｇの消費が大きく
なる欠点がある。

また、一つの丸刃物３ｇだけで研削動作を行うものにあ
っては２両剪断端面Ｓｃに対する丸刃物３ｇによる研削
回転動作方向が反対となるので１両剪断端面Ｓｃの研削
状態が必ずしも同一とはならず、これがため二つの丸刃
物３ｇを使用する場合に比較して２両剪断端面Ｓｃの均
一な突き合わせ精度が劣るものとなる可能性がある。

本発明による剪断機２は上記の如き構成となっているの
でるが、その両前断端面Ｓｃの研削装置３による研削動
作は、剪断機本体２ｆの後退移動動作に従って行われる
ことになる。

すなわち２剪断機２で両組帯Ｓａ、　Ｓｂの端部を剪断
した後、この剪断機２を待機位置Ｙ２に復帰させるべく
後退移動させる際に２本体２ｆに取付けられた研削装置
３を駆動して、丸刃物３ｇを回転させておく。

１３− 両組帯Ｓａ、　Ｓｂの剪断端面Ｓｃの間隔Ｇは１両相帯
Ｓａ、　Ｓｂがクランプ装置１によって不動に保持され
ていることから一定値に保たれており、この間隔Ｇに対
応して３両丸刃物３ｇの外側間隔Ｇｂの値が調整設定さ
れているので、丸刃物３ｇは、剪断機２の後退移動に従
って両前断端面Ｓｃを、この両前断端面Ｓｃ間の間隔が
外側間隔Ｇｂと等しくなるよう研削し、これによって両
前断端面Ｓｃを３相互に平行な平坦面に研削成形するの
である。

このように１本発明は、レーザー溶接に先立って、剪断
機本体の後退動作を利用して、剪断成形されたばかりで
相互に対向位置した両組帯の剪断端面を、相互に平行な
平坦面に研削成形することが出来るので２両剪断端面を
均一に対向位置させることが出来る。

また、このように両前断端面を完全に合致させることが
出来るので、レーザー溶接を良好に達成することが出来
ることになる。

さらに、剪断機本体の後退動作を利用して剪断端面の研
削成形を達成するので、剪断端面成形の〜１４− だめの専用の時間および工程を必要とせず、このため作
業工数を増やす必要は全くない。

またさらに、極めて良好なレーザー溶接を達成すること
が出来るので、溶接後の手入れ等を全く必要とせず、そ
のままコイルに巻取ることが出来ると共に２次工程の圧
延が支障なく行える。

以上の説明から明らかな如く１本発明によるレーザー溶
接用剪断機は、剪断機本体の後退動作を利用して両前断
端面の研削成形を同時に達成するので、剪断端面の所望
の成形がレーザー溶接操作前に簡単にかつ正確にそして
確実に達成出来、また両前断端面を略完全に合致させる
ことが出来るので、極めて良好なレーザー溶接を達成す
ることが出来、これによって後加工および処理が簡単に
なったり不要にすることが出来るようになる等多くの優
れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、レーザー溶接板における剪断機
の概略構造図で、第１図は待機状態を。 第２図は動作状態を示している。 第３図は、剪断動作状態を示す部分斜視図である。 第４図は１両鋼帯の剪断端面の突き合わせ状態を示す部
分斜視図である。 第５図は、剪断端面の詳細を示す拡大断面図である。 第６図および第７図は９本発明の詳細な説明に供する図
面で、第６図は二つの丸刃物による両前断端面の研削成
形状態を示す平面図、第７図はその正面図である。 第８図および第９図は１本発明の他の実施例の動作の説
明に供する図面で、第８図は一つの丸刃物による両前断
端面の研削成形状態を示す平面図であり、第９図はその
正面図である。 第１０図および第１１図は２本発明の一実施例の具体的
構造を示すもので、第１０図は正面図。 第１１図は側面図である。 符号の説明 １；クランプ装置、１ａ；上クランプ、１ｂ；下クラン
プ、２；剪断機、２ａ；上刃、２ｂ；刃物、２ｃ；下刃
、２ｄ；刀物、２ｆ；本体、３；研削装置、３ａ：ベー
ス、３ｇ；丸刃物、Ｓ；鋼帯、Ｓａ；先行鋼帯。 Ｓｂ；後行鋼帯、Ｓｃ；剪断端面、ｃｉ両両断断端面間
隔Ｇｂ；外側間隔。 出願人　川　崎　製　鉄　株式会社 １７− ５廖２／」 ブＺａ力 １ −３’３Ａη ヲォメ贋 ；ラフＡｕ Ｑ９− ヲ２８４ｖ −ｆ′／易

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先行鋼帯の後端と、後行鋼帯の先端とを、鋼帯の長手方
   向に直行する方向に沿って剪断し、該剪断によって成形
   された両鋼帯の剪断端面を突合わせて溶接するレーザー
   溶接において使用される剪断機であって、剪断機本体の
   前進側端面に、前記剪断成形されたばかりの両銅帯の剪
   断端面を、前記剪断方向に沿った平坦面に研削成形する
   ための回転駆動される研削体を有する研削装置を取付け
   て成るレーザー溶接用剪断機。