JPS62230491A - 鋼帯のレ−ザ突合せ溶接装置 - 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】 〈発明の目的〉 産業上の利用分野 本発明は鋼帯のレーザ突合せ溶接装置に係り、詳しくは
、板厚０．５ａ以下、と（に、０．１５１１Ｉ１１程度
若しくはそれ以下の薄物であって板幅が１．０＋ａ程度
若しくはそれ以上の広巾の鋼帯を全中にわたり、確寅に
高い精度でレーザ突合せ溶接できるレーザ突合せ溶接装
置に係る。

従　　来　　の　　技　　術 従来から、鋼帯の連続処理ラインにおいては、鋼帯を突
合せ溶接によって接合し、この処理プロセスの連続化を
はかることが行なわれている。

また、鋼帯は製品として需要先等に供給する前には、例
えば巻直し、巻込み、溶接、スリット、カラミ−等の処
理を行ない、とくに、製品としての鋼帯を突合せ溶接し
て連続化し、この連続化した鋼帯を需要先の°要求する
単重に見合ってスリットし、製品として送出している。

従って、この後者の溶接部は前者の連続処理ラインの場
合と異なって、その後、はとんど手入れされずに送出さ
れ、手入れが行なわれてもせいぜい加熱程度であり、厳
格な溶接品質が要求される。

例えば、最近の珪素鋼帯は板厚が薄いものほど電力損失
が減少することから、板厚０．１５Ｍ以下程度まで圧延
され橋薄状態の製品が要望され、製品として退出すとぎ
には、この極薄状態のものを溶接することが必要になり
、この溶接時に高品質の溶接部を得ることも要求される
。

すなわち、珪素鋼帯は、通常、需要先で高速、連続打抜
ライン等によって処理され、後者の如く溶接する場合に
、 （１１鋼帯の側縁が真直に整っていること、（２）溶接
部の厚さが均一でかつ一定の基準以上にあること、 （３１′；Ｆｊ接部の機械的特性が一定の基準以上にあ
ること、 （４）溶接部でのずれおよび溶接のための板端の屈曲等
がないこと、 が要求され、これら要求が年々厳しくなっている。

また、方向性珪素鋼帯は、電力損失の減少の上から板厚
を０．３５〜０．３０ｗ程度から０．３０〜０．１０−
程度の如く薄物化の傾向にあり、更に薄物化する傾向に
ある。

従って、珪素鋼帯の溶接はＴＩＧ、　ＭＩＧ等の突合せ
溶接であったが、最近は、エネルギー密度の高いレーザ
突合せ溶接の適用が検討されている。

レーザ突合せ溶接であると、レーザ径が０．１−程度ま
で小径化でき、しかも、エネルギー密度がきわめて高い
ため、熱影響部を少なくできるほか、表面が平坦でかつ
ビード幅が小さい溶接部が得られる。

しかしながら、薄物をレーザ突合せ溶接するときには、
溶接始端と溶接終端との溶は落ちを防１トする所謂「ク
レータ処理」のために、互いに突合される先行鋼帯と後
行鋼帯との間で側縁のずれが±０．０５ａｍ＋の範囲内
にあることが要求されると共に、高品位の突合せを達成
するのには、両鋼帯の突合せ面が鋼帯の中心に対し直角
でしかも直線状であることが必要である。

この点から、先に、例えば、実開昭５１−１０２４８０
＠には、先後行の両鋼帯の後端部ならびに先端部を切断
位置でシ１１−により切断後、これら各切断面を溶接位
置まで移動させて互いに突合せ溶接する溶接装置が提案
されている。

この溶接装置では、切断位置ならびに溶接位置にそれぞ
れ鋼帯の案内テーブルやワークテーブル等の側縁に鋼帯
の中心線若しくは処理ラインの中心線に平行をなすよう
サイドガイドを設け、切断時や溶接時には、これらサイ
ドガイドに鋼帯の一方の側縁を当接して、鋼帯端部の切
断や突合せ溶接が行なわれる。しかし、このレーザ突合
せ溶接装置では、先行ならびに後行の両温帯がともに一
対のピンチロールにより送られて、しかも、切断位置な
らびに溶接位置のサイドガイドに対する鋼帯の側縁の当
接は人力によって行なわれている。このため、例えば、
板厚０．１５ｍ１ｌｌ以下、板巾１．０Ｉｌ１以上の如
き極薄広巾の鋼帯では人手によってサイドガイドに当接
する口とは困難である。また、目視によるため芯合せに
限界／ｆあり、レーザト−チ走行線と突合せ線とを一致
させることがむづかしく、レーザ溶接ができない。

更に、鋼帯が薄物であると、人手で取扱うのは手等がき
れることが多くぎわめで危険であり、ピンチロールや人
手では、正確にライン走行方向に移動させることもきわ
めてむづかしい。

また、先行ならびに後行の両温帯を突合せたときに２つ
の切断線が一致せず、目違い等も発生し、巾方向にわた
り均一にレーザ溶接ができない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は鋼帯のレーザ突合せ溶接において上記のところ
の問題点を解決する口とを目的とし、具体的には、鋼帯
の突合せ時に先行鋼帯や復行鋼帯を正確に鋼帯処理ライ
ンの中心線と平行若しくは中心線に沿って移動させて両
温帯を高精度で突合せレーザ溶接する装置を提案するこ
とを目的とする。

・ζ発明の構成〉 問題点を解決するための 手段ならびにその作用 すなわち、本発明に係るレーザ突合せ溶接装置は、先行
鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部とを個別的に切断し、
これら切断面を突合せ面として突合せ、この突合せ線を
レーザ溶接トーチのトーチ走行線に一致させた状態で、
レーザ溶接トーチをはさんで両側に昇降自在に設けられ
た先行固定用クランプと後行固定用クランプによって先
行鋼帯ならびに後行鋼帯をおさえ、レーザ溶接トーチに
よ、ってレーザ溶接する鋼帯のレーザ突合せ溶接装置で
あって、 その特徴とするところは、先行ならびに後行の両固定用
クランプの下流側に、先行鋼帯をはさむ上下一対のクラ
ンプ片から成って、しかも、これらクランプ片が鋼帯の
走行ライン方向に移動する移動クランプ装置を設けて、
上下一対の移動クランプ装置には鋼帯走行ライン方向の
運動伝達装置と、この運動伝達装置を正確に駆動できる
数値制御モータとを設けて成るところにある。

また、他の特徴とするところは、先行ならびに後行の両
固定クランプの上流側に配置される一対の上下のピンチ
ロールのうちの少なくとも一方のピンチロールに数値制
御モータを連結して、後行鋼帯を鋼帯走行ライン方向に
移送して先行鋼帯の突合せ面に突合せるごとにある。

そごで、これら手段たる構成ならびにその作用について
、図面によって更に具体直に説明すると、次の通りであ
る。

なお、第１図は本発明の一つの実施例に係るレーザ突合
せ溶接装置の側面図であり、第２図は第１図の移動クラ
ンプ装置部分の拡大図であり、第３図は第２図の矢印Ａ
−Ａ方向からの一部を断面で示す正面図であり、第４図
は第１図に示すレーザ突合せ装置の一部の平面図である
。

まず、符号１は先行鋼帯、２は後行鋼帯を示し、先行鋼
帯１を上流側の上下のピンチロール３．４によって送り
込んでから、後行鋼帯２を上下のピンチロール３．４に
よって送り込まれる。この上下のピンチロール３．４に
隣接して切断装＠５を設ける。この切断装置５は鋼帯１
．２０走行ラインの中心線若しくは溶接切断ラインの中
心線と略々平行に一対のスケ１アシヤーフレーム６を設
けて、これらスケヤシャーフレームＧによって昇降自在
に上下一対のシャー７．８を設ける。

従って、後述の如く、先行鋼帯１の後端部は送り込まれ
たのちに一対のシャー７．８によって切断され、後行鋼
帯２の先端部も一対のシャー７．８によって切断され、
それぞれの突合せ面が形成される。この場合、両鋼帯１
．２の切断時の位薗決めのために一対のシャー７．８を
はさんで出側と入側に電磁チ１７ツク９．１０を配置し
、更に、両鋼帯１．２の端部を復配の如くこの溶接切断
ラインの中心線と直角に切断するために電磁石を組込ん
だ基準ガイドや、この基準ガイドに位置合せするために
移動電磁石を設ける。また、切断装量５の下流側には、
例えば、レーザ溶接トーチの９ｎき溶接トーチ１１が設
けられ、この溶接１〜−チ１１は昇降自在でしかも鋼帯
１．２の板幅方向に走行でさるよう構成する。

このため、両鋼帯１．２はその後端部ならびに先端部が
突合されたのち、溶接トーチ１１の下の位置まで移動し
てから、先行側ならびに復行側の両固定クランプ１２．
１３によって固定され、溶接ｌ・−ヂ１１が板幅方向に
移動してレーザ溶接される。また、両固定クランプ１２
．１３の下部には、ワークテーブル１４を設け、口のワ
ークテーブル１４には溶接１−−チ１１を挾んでその両
側にそれぞれ先行側と後行側の各電磁チャック１５．１
６を設【プられ、所望に応じて突合せ時の微調整のため
にワークテーブル１４はこの溶接切断ラインに平行に移
動でさるよう構成すると共に、基準板端部を中心に側部
で旋回自在に構成する。

また、一対の上下ピンチロール３．４と一対のシ１７−
７．８との間には通板テーブル１７を設け、この通板デ
ープル１７の先端には電磁チャック９を設けて、この電
磁チャック９と一対のシャー７．８０間は開閉テーブル
１Ｂによって連結し、復配の如く、先行鋼帯１の後端部
が一対のシャー７．８によって切断されたときに発生す
るスクラップはシリンダ１９によって開閉テーブル１８
を開くと、その開放部分から落下除去される。なお、復
行鋼帯２の先端部が一対のシャー７．８によって切断さ
れたときに発生するスクラップは電磁チャック１０上に
残るが、一対のシャー７．８の上流側に設けたスクラッ
プ除去装置（図示せず）によって除去される。

次に、以上の通りに溶接切断ラインを構成し、その溶接
位置において一対の固定用クランプ１２．１３ならびに
ワークテーブル１４の下流側に隣接して移動クランプ装
置２０を設けると共に、この移動クランプ装置２０の移
動通路に相当するところは複数の棒状材から成る鋼帯受
け２１を設ける。

すなわら、移動クランプ装置２０は第２図ならびに第３
図に示す如（一対の移動クランプ片２２．２３から構成
され、これら移動クランプ片２２．２３のうちで上部移
動クランプ片２２の両端を一対のシリンダ２４ａ、　２
５ａによって支承し、これらシリンダ２４ａ、２５ａに
よって上部移動クランプ片２２を昇降できるようにする
。また、移動クランプ装置２０を鋼帯の走行方向に移動
できるよう構成することにともなって下部移動クランプ
片２３は、第３図に示す如く、くし刃状に構成すること
によって各′／ｆ４２３ａの中に棒状の鋼帯受け２１を
位置させる。このため、例えば、先行鋼帯１は棒状の鋼
帯受け２１で支持された状態で走行し、これら棒状の鋼
帯受け２１０間隔から突出する下部移動クランプ片２３
の突出部分と上部移動クランプ片２２とによって先行鋼
帯１ははさまれて受け２１によって支持されつつ移動す
る。

このように、一対の移動クランプ片２２．２３から成る
移動クランプ装置１２０、例えば、下部移動クランプ片
２３にボールスクリュー機構の如き運動伝達装置２４を
連結する。この運動伝達装置２４は一対の移動クランプ
片２２．２３に鋼帯走行方向の運動を伝達するものであ
って、ボールスクリューから構成すると、ボールスクリ
ューの回転度合に見合って一対の移動クランプ片２２．
２３は鋼帯走行方向に移動する。また、ボールスクリュ
ー等の運動伝達装置２４の端部には数値制御モータ２５
を連結する。このように移動クランプ装置２０の駆動機
構をボールスクリュー２４ならびに数値制御モータ２５
から構成すると、溶接位置において例えば、先行鋼帯１
の突合せ面を溶接１−−ヂ１１の走行線に一致させると
きには、これらの移動のを求め、これら移動量に相当す
る回転面を数値制御モータ２５に与えると、数値制御モ
ータ２５は正確に回転し、この回転に見合って移動クラ
ンプ１ｌｉ２０は鋼帯走行方向に正確に移動する。また
、先行鋼帯１は一対の移動クランプ片２２．２３にはさ
まれて移動されるために、この移動によっても先行鋼帯
１の突合せ面が溶接・切断ラインに対し略々直交した状
態にあって、先行鋼帯１の突合せ面を溶接ｌ・−チ１１
の走行線と完全に一致させることができる。

すなわち、移動クランプ装置２０は一対の移動クランプ
片２２．２３から成って、これら移動クランプ片２２．
２３で先行鋼帯１の１ｒ２端部をはさんだ状態でボール
スクリュー２４ならびに数値制御モータ２５によって先
行鋼帯１を送る。従って、例えば、上流側のピンチロー
ル３．４などと較べると、移動クランプ装置ｉ２０の場
合は、送りの間はほとんどスリップがなく送り恐が正確
に規制できる。更に、この送り届はボールスクリュー等
の運動伝達装置２２４によって数値制御モータ２５の精
密な回転母を伝達することによって行なわれるため、送
りは正確でかつ細かく精密に行なうごとかできる。

なお、上記の如く、移動クランプ装＠２０によって先行
鋼帯１を切断位置から溶接位置に送るときに、一対のシ
ャー７．８の下流側に隣接して電磁チャック１０が設け
られ、励磁されている。従って、先行鋼帯１の復端部は
この電磁チャック１０により下面から磁力により吸着さ
せた状態で移動されるために、ボールスクリュー２４な
どにわずかなバックラッシュがあっても、移動に一定の
摩擦力が与えられ、正確に送ることができる。

また、移動クランプ装＠２０は案内軌１ｆｉ３３に沿っ
て走行するよう構成できる。

また、溶接位置で突合せるときに、上記の如く先行鋼帯
１の送りを上記構成に係る移動クランプ装置２０によっ
て行なう一方、後行鋼帯２は一対のピンチロール３．４
によって送り、この送りは第１図に示す如く、数値制御
モータ２Ｇによって行なう。すなわち先行鋼帯１を正確
に送ってその突合せ面を正確に位置決めし、これを基準
として突合せを行なうため、１麦行鋼帯２はそれほど正
確に送らむくともある程度の突合せを達成できる。しか
し、−（３）、高精度の突合せを得るのには、一対のピ
ンチロール３．４の送りが相当な精度で正確に行なわれ
る必要があり、このため、一対のピンチロール３．４に
は数値制御モータ２Ｇを連結し、ピンチロール３．４を
高い精度で回転させて後行鋼帯２を送る。

また、上記の如く、鋼帯の切断面や突合せ面を溶接・切
断ラインの中心線に直交するよう整えるには切断位置゛
ヤ溶接位四で鋼帯１．２の側縁をそろえる必要があるが
、このそろえ装置は第４図に示す如く電磁石を利用して
構成できる。

すなわち、第４図において符号２１は一対のシャー７．
８による切断線、２８は溶接トーチ１１０走行線を示し
、己れら切断線２７ならびに溶接ｌ・−チ走行線２８を
はさんで３つのそろえ装置２９．３０．３１が設けられ
、切断線２７と溶接ｌ・−チ走行線２８との間にはハン
プ用ロール３２が昇降自在に設けられている。３つのそ
ろえ装＠２９．３０．３１は同じ構造に構成され、先行
や暖行の鋼帯の一つの側縁が当接しかつこの溶接・切断
ラインの中心線と平行に設けられた基準磁石ブロック２
９ａ、３０ａ、　３１ａと、これら基準磁石ブｏツク２
９ａ、３０ａ　。

３１ａの間に設けられて先行潟帯若しくは後行鋼帯の下
面を吸着して各基準磁石ブロック２９ａ、３０ａ％３１
ａ側に持ち来たす移動磁石チャック２９ｂ、３０ｂ、３
１ｂとから成って、各移動磁石チャック２９ｂ、３０ｂ
、　３１ｂを各基準磁石ブａ−）り２９ａ、　３０ａ、
３１ａ側に引寄せるためにシリンダ２９ｃ、　３０ｃ、
３１０が設けられている。例えば、そろえ装！３１によ
って先行鋼帯１の側縁１ａをそろえるときには、ライン
外に待機されている２つの基準磁石ブロック３１ａを移
動させて基準位置（この溶接・切断ラインの中心線と平
行な位置）に保持し、そごで、励磁してから、移動磁石
ブロック３１ｂを励磁して先行鋼帯１の下面に吸着し、
この移動磁石チャック３１ｂをシリンダ３１ｃによって
引寄せて基準磁石ブロック３１ａ側に引寄せる。この構
造のそろえ装置であると、例えば、基準磁石ブロック３
１ａは励磁されているため、その励磁によって先行鋼帯
１の側縁１ａは溶接・切断ラインの中心線と平行に固定
され、突合せ面１ｂはこの中心線と正確に直角に切断さ
れているため、先行鋼帯１の突合せ面１ｂは溶接トーチ
の走行線２８と容易に一致させる口とができる。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明した通り、本発明に係るレーザ突合せ溶
接装置は、先行鋼帯ならびに後行鋼帯の各端部を切断装
置によって個別的に切断してから、レーザ溶接トーチの
下部まで移送し、そこで、両鋼帯の切断面を突合せ面と
して突合せレーザ溶接する装置であり、その特徴は、先
行鋼帯を切断から突合せまで移送させるために。

一対の移動クランプ片で先行鋼帯を挟持して溶接装置の
ライン方向に移動する移動のクランプ装置を設けて、こ
の移動クランプ装置にライン方向の移動を伝達する運動
伝達装置とこの運動伝達装置を駆動する数値制御モータ
とを連結するところにある。従って、先行鋼帯は切断後
突合せまで移動する間にライン方向に正確に沿って移送
でき、例えば、板厚０．３５ａ以下、板巾１．０ｍ以上
の如き鋼帯であっても支障なく突合せ面を溶接トーチの
走行線に一致させることができる。また、先行鋼帯の突
合せ面が正確に位置決めできるため、後行鋼帯を切断後
ピンチロールによって送っても両突合せ面は高精度で突
合せることができる。

また、他の特徴は、このピンチロールの少なくとも一方
のロールに数値制御モータを連結し、後行鋼帯を相当な
精度で送るところにあり、これによって両鋼帯の突合せ
面は−■高い精度で突合せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例に係るレーザ突合せ溶接
装置の側面図、第２図は第１図の移動クランプ装置部分
の拡大図、第３図は第２図の矢視Ａ−Ａ方向からの一部
を断面で示す正面図、第４図は第１図に示すレーザ突合
せ装置の一部の平面図である。 符号１・・・・・・先行鋼帯　　　２・・・・・・後行
鋼帯３．４・・・・・・ビンチロール ５・・・・・・切断装Ｈ７，８・・・・・・シ１７−１
１・・・・・・溶接トーチ １２．１３・・・・・・固定用クランプ２０・・・・・
・移動クランプ装置 ２４・・・・・・運動伝達装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）先行鋼帯の後端部と後付鋼帯の先端部とを個別的に
   切断装置によつて切断してからレーザ溶接トーチの下部
   まで移送し、そこで、これら切断面を突合せ面として突
   合せ線がレーザ溶接トーチの走行線に一致するよう突合
   せて、レーザ溶接する鋼帯のレーザ突合せ溶接装置にお
   いて、 この突合せ溶接装置のライン方向と直角若しくは略々直
   角な方向に往復する前記レーザ溶接トーチをはさみ、そ
   の両側に、前記先行鋼帯を固定する先行固定用クランプ
   と、前記後付鋼帯を固定する後行固定用クランプとを昇
   降自在に設け、これら先行ならびに後行の両固定用クラ
   ンプの下流側に、前記先行鋼帯を上下から挾持して前記
   ライン方向に移動させる移動クランプ装置を設け、この
   移動クランプ装置に、前記移動クランプ装置に対し前記
   ライン方向への移動を伝達する運動伝達装置と、この運
   動伝達装置を駆動する数値制御モータとを連結して成る
   ことを特徴とする鋼帯のレーザ突合せ溶接装置。 ２）先行鋼帯の後端部と後付鋼帯の先端部とを個別的に
   切断装置によつて切断してからレーザ溶接トーチの下部
   まで移送し、そこで、これら切断面を突合せ面として突
   合せ線が溶接トーチの走行線に一致するよう突合せてレ
   ーザ溶接する鋼帯のレーザ突合せ溶接装置において、 この突合せ溶接装置のライン方向と直角若しくは略々直
   角な方向に往復する前記レーザ溶接トーチをはさみ、そ
   の両側に、前記先行鋼帯を固定する先行固定用クランプ
   と、前記後付鋼帯を固定する後行固定用クランプとを昇
   降自在に設け、これら先行ならびに後行の両固定用クラ
   ンプの下流側に、前記先行鋼帯を上下から挟持して前記
   ライン方向に移動させる移動クランプ装置を設け、この
   移動クランプ装置に、前記移動クランプ装置に対し、前
   記ライン方向への移動を伝達する運動伝達装置と、この
   伝達装置を駆動する数値制御モータとを設け、更に、前
   記切断装置の上流側に、前記後行鋼帯を前記ライン方向
   に移送してその突合せ面を前記先行鋼帯の突合せ面に突
   合せる上下一対のピンチロールを配置し、これらピンチ
   ロールに少なくとも一方のピンチロールを回転駆動する
   数値制御モータを連結して成ることを特徴とする鋼帯の
   レーザ突合せ溶接装置。