JPS6228096A - レ−ザ溶接時の金属ストリツプの突合わせ方法 - 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 本発明はレーザ溶接時の金属ストリップの突合わせ方法
に係り、詳しくは、板厚０．５〜０．１５閣、板幅５０
０〜１５００ｍの如（極薄でかつ広幅の両金属ストリッ
プの対向端部を重合わせた状態で表面性状の良好な状態
で同時に切断してから、高い精度のもとて両切断面を突
合わ、せ、ビーム径を小さくしてレーザ溶接できる金属
ストリツ　　ブの突合わせ方法に係る。

従来の技術 一般に、鋼板ストリップ等の金属ストリップ（以下、単
にストリップという。）の端部は互いに接合、連続化し
てから、所定の処理が行なわれている。この接合は、先
行側のストリップ（以下、先行板という。）の侵端と後
行側のストリップ（以下、後行板という。）の先端、つ
まり、両対向端部を予め切断してから、これら切断面を
突合わせ、この突合わせ開先に沿って溶接トーチを走行
させて溶接することによって行なわれている。また、こ
の溶接トーチとしては、通常、ＴＴＧ溶接、ＭＩＧ溶接
等のトーチが用いられていたが、最近は、ストリップの
薄板化、広幅化にともなってレーザ溶接トーチが用いら
れている。すなわち、レーザ溶接で、ビーム径を小さく
すると、ＴＩＧやＭＩＧ等の溶接に比べると、熱影響部
をほとんど生成させずに溶接ビードの幅を小さくできる
。このため、板厚の薄（かつ広幅のストリップでは、レ
ーザ溶接が好適である。

しかし、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接に要求される精度の開
先に比べると、レーザ溶接では、さらに、高い精度の開
先が要求され、高精度開先でないと、レーザビームのよ
うに熱線径を非常に細くできるという利点を十分にいか
すことができない。

また、高精度開先のほかに、レーザ溶接の特性をいかす
上には、先後行両板の突合わせ線が溶接線と正確に一致
することが必要である。しかし、通常のシャー切断では
開先を形成する両切断面の表面状態が劣り、どうしても
板幅方向で曲り、とくに、５〜１０μ程度の粗度の如き
平滑性を持つ切断面が得られず、真直な切断線が得られ
ない。

更に詳しく説明すると、ストリップの端部間の溶接はな
るべく熱影響部が発生せずに溶接ビード幅の小さい溶接
部が得られることが必要である。レーザ溶接は、レーザ
ビームの径が０．１〜０．２ａａφの如く小さくできる
ため、この条件を十分に満足させることができる。また
、レーザビーム自体は直進性に優れ、径０．１〜０．２
閣程度に絞って、開先精度が高く真直性に優れていると
きには、板厚０．５〜０．１５ｍｍの如く極薄でかつ板
幅５００〜１５００ｍｍの如く広幅のストリップであっ
ても、溶接ビード幅をきわめて小さくして支障なく溶接
できる。

しかし、従来例のシングルカットシャーやダブルカット
シャーの切断では、極薄でかつ広幅のストリップのレー
ザ溶接に供する開先が得られない。換言すると、シング
ルカットシャー、ダブルカットシャーの何れでも一対の
上刃と下刃とから成っており、切断時には先行ならびに
後行のクランプ装置によってクランプされた状態でスト
リップの端部は上下刃によって剪断により切断される。

また、上刃の刃面には通常レーキ角が付いて傾斜されて
おり、このように傾斜されているために、剪断がストリ
ップの一つの側縁から他の側縁に進行する際に、一つの
側縁で剪断を開始する時にはストリップに多大な力が働
いて剪断が良好に行なわれる。しかしながら、このよう
に剪断が行なわれると、剪断が順次進行するのにともな
って未剪断部分の長さが減少することによって、剪断さ
れた部分が増加すると共に、この部分が垂れ下がり、ス
トリップでクランプされていないところや、クランプの
不完全のところがねじれ、この結果、曲げ変形は逆に大
きくなる。このため、切断終了点では曲げは最大になる
が、この部分はこのように曲げられた状態で切断されて
いるために、上刃が退避すると曲げが開放され、その分
だけ曲げが補償され、両ストリップを突合わせたときの
間隔は切断終了点でせまくなる。しかし、途中ではこの
状態がそのままあられれ、間隔は最大となり、切断開始
時では間隔は切断終了時より大きくなる。シングルカッ
トシャーやダブルカットシャー等の剪断のときは、スト
リップの板幅方向の切断線は曲がり、この曲がった切断
線を持つ切断面を突合わせても、小径のレーザビームに
適合する開先が得られない。更に、切断面はシャー切断
であると、「い性破壊をともなう２段剪断になって、板
厚方向でも平坦なものが得られない。

また、切断時には、ストリップの対向端部を個別的に切
断するのに代って、両対向端部を重合わせて同時に切断
するのが生産性や切断面の整合性等の面から好ましいが
、従来例のシャー切断であると、上記の通りの問題がつ
きまとい、必ずしも、整合性よく切断面が突合わせでき
ない。

更に、切断が仮に高精度で行なわれても、突合わせが正
確に行なわれることがきわめてむづかしく、なかでも、
溶接トーチの走行線と突合わせ線とを高精度で一致させ
ることがきわめてむづかしく、そのほかに、切断侵に発
生するスクラップの除去に多くの手数がかかり、生産性
が大巾に低下する問題がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、 例えば、シングル若しくはダブル等のシャーカットでは
板幅方向や板厚方向の真直性を持った切断面が得られず
、両ストリップ、つまり、先行板と後行板の対向端面を
重合わせてこの重合わせ部を同時切断する、所謂、オー
バーラツプ切断が採用できないこと、 従来例では例えば板厚０．１５〜０．５ｍ＋ｅの如く極
薄で、しかも、板幅５００〜１５００ｍの如き広幅のス
トリップでは溶接１・−チの走行線と突合わせ線とを正
確に一致させることがきわめてむづかしいこと、 更に、オーバーラツプ切断であると、発生するスクラッ
プの除去の作業にきわめて多くの手数がかかって生産性
が大巾に阻害されること等を解決することを目的とし、 これら問題の解決のために、ストリップの対向端部は例
えば円板状砥石によって砥粒切削により切断すると共に
、切断時や突合わせ時にストリップを上下のクランプ片
により押さえると同時に磁力の作用によって保持するこ
とを特徴としている。

〈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、本発明方法は、先行側の金属ストリップと後
行側の金属ストリップの各対向端部を、先行側の金属ス
トリップが先行側上下クランプ片ではさまれ、後行側の
金属ストリップが後行側上下クランプ片ではさまれ、か
つ、磁力で保持されるクランプ状態に重合わせてから、
回転砥粒切削体を板幅方向に走行させることにより、重
合わせ部を砥粒切削により切断し、その後、先行側なら
びに後行側の両上クランプ片を上昇させることにより、
先行側ならびに後行側の金属ストリップから発生したス
クラップを除去し、続いて、後行側の金属ストリップを
後行側の下クランプ片の磁力により保持したままで、後
行側の金属ストリップの切断面に対し、先行側の金属ス
トリップの切断面を突合わせることを特徴とする。

そこで、この手段たる構成ならびにその作用について図
面によって具体的に説明すると、次の通りである。

まず、第１図、第２図、第３図ならびに第４図は本発明
方法を実施する際の各工程の説明図である。従って、は
じめは、第１図に示す如く、後行板１′はその後端部１
ａ’　を先行側ならびに後行側の両上下クランプ片３．
２ならびに３’、２’の間にまたがらせ、その後端部１
ａ’　の上に先行板１の先端部１ａを重合わせる。この
際、両上クランプ片３．３′は通常の通り、昇降自在に
構成するが、先行側の下クランプ片２は水平方向に移動
自在に構成し、後行側の下クランプ片２′中には磁石等
を内蔵させて侵記の如く後行板１′の後端部１ａ’　を
吸引できるようにする。また、雨下クランプ片２．２′
の間には移動クランプ片６を配置し、この移動クランプ
片６は水平方向に移動自在に構成すると共に、表面にバ
ッグパー６８を設ける。従って、先行板１と後行板１′
の重合わせ部は先行側ならびに後行側の上クランプ片３
．３′が下降し、雨下クランプ片２．２′ならびに移動
クランプ片６との間でクランプされ、この際に、後行板
１′の先端部１ａ’　は後行側の下クランプ片２′の磁
力により確実かつ強く保持される。

次に、上記の如く、クランプ復、重合わせ部は回転砥粒
切削体４を下降させ、先行板１ならびに後行板１′の板
幅方向に走行させ、第１図に示す如く、砥粒切削により
切断する。この際、予めその走行通路（図示せず）を板
幅方向に設置しておき、この走行通路に沿って台車（図
示せず）を走行でき°るようにし、台車にモータ等の駆
動装置（図示せず）と一体に回転砥粒切削体４を塔載す
る。また、回転砥粒切削体４は鋼板その他の金属板等の
ストリップを砥粒切削により切断できるものであって、
この構成のものであれば何れの構成でも良く、通常は、
例えば、所謂、ディスクカッタ等の如く円板状の切削砥
石を用いる。

このように切断すると、従来例のシャーカッタ等と異な
って、砥粒切削であるため、切断時にはほとんど回転砥
粒切削体に切断反力が働かず、切断面はほとんど平坦で
表面粗度５〜１０μ程度のものとなり、切断線も略々完
全な真直性が保持される。更に、切削に供せられる砥粒
の粒度を調整すると、表面は平坦にでき、平坦度を向上
させることができ、オーバーラツプ切断も確実に実施す
ることができる。

すなわち、従来例によってシャー切断する場合には、上
記の通りの問題があるため、先後行の両板を重合わせて
切断することができない。

これに対し、本発明法の如く、回転砥粒切削体を用いて
重合わせ部を切断すると、回転砥粒切削体４の両側面４
ａにより形成される切削線に先後行両板１．１′の切断
線は正確に一致し、回転砥粒切削体４の走行通路と溶接
トーチ５の走行通路とを一致させるのみで極薄で広幅の
ものであっても良好にレーザ溶接できる。なお、回転砥
粒切削体は上記の如き利点のほかに構造もコンパクトで
あるが、使用度がますと、両側の切削側面に偏摩耗が起
こり、このために、切断線がややうねることがある。し
かしながら、同じ回転砥粒切削体で同時に切断するため
、先行ならびに後行の画板の切断線は、たとえややうね
っても切断線の形状は同一の傾向にあって、突合わせた
時にギャップがゼロになり、ギャップがゼロならば、芯
ずれの許容値も大きくなり、レーザ溶接が可能になる。

次に、第２図に示す如く、切断後、先行ならびに後行の
両上クランプ３．３′を上昇させ、スクラップ１ｂ、Ｉ
ｂ’　を取除く。その後、後行板１′は後行側の下クラ
ンプ片２′の磁力により保持したままで、移動クランプ
片６を前進させる。

この状態で、第３図に示す如く、後行板１′の切断面１
ｃ’　に先行板１の切断面１Ｃを当てて突合わせ、この
状態でクランプし、溶接トーチ５を板幅方向に走行させ
、第４図に示す如く、レーザ溶接する。

このように、切断後に磁力により後行板１′を保持した
状態でスクラップを除去すると共に、突合わせ開先を形
成すると、後行板１′の先端の切断面１ｃ’　は回転砥
粒切削体４の一側の切削面４ａと整合かつ一致しており
、この後行板１′の切断面１ｃ’　に対し先行板１の切
断面１Ｃを突合わせると、開先線は溶接トーチ走行線と
一致する。

すなわち、先行板１や後行板１′の対向端部をクランプ
状態で切断すると、スクラップの除去のためにクランプ
を解放することになり、どうしても、後行板１′の切断
面１ｃ’　の位置がずれる。しかしながら、本発明法に
おいては、後行板１′の先端部１ａ’　は後行側の下ク
ランプ片２′の磁力により保持されているため、クラン
プ状態の解放時にも後行板１′の切断面１ｃ’の位置が
ずれることがない。また、この切断面１０′　を基準と
し、それに後行板１′の切断面１ｃ’　を突合わせたま
まで、開先線は溶接トーチ４０走行線と正確に一致でき
る。

〈発明の効果〉 以上要するに、本発明法は、レーザ溶接時の金属ストリ
ップの突合わせ方法であって、先行側の金属ストリップ
と後行側の金属ストリップの各対向端部を、先行側の金
属ストリップが先行側上下クランプ片ではさまれ、後行
側の金属ストリップが復行側上下クランプ片ではさまれ
、かつ、磁力で保持されるクランプ状態に重合わせてか
ら、回転砥粒切削体を板幅方向に走行させることにより
、重合わせ部を砥粒切削により切断する。

従って、両ストリップの対向端部は同一の回転砥粒切削
体によって同時に切断でき、更に、この切断は砥粒によ
っての切削である故に、各切断面はきわめて表面性状が
良好で、各切断線は真直性を保持でき、両切断面の突合
わせにより、きわめて高精度の開先が形成できる。

また、重合わせ部の切断侵は、先行側ならびに後行側の
両上クランプ片を上昇させて、クランプ状態を解放する
ことにより、先行側ならびに後行側の金属ストリップか
ら発生したスクラップを除去するが、この際に、後行側
の金属ストリップは後行側の下クランプ片の磁力により
保持されているので、スクラップ除去侵に金属ストリッ
プの位置決めを行なう必要がなく、各対向端部の重合わ
せ部の同時切断であっても、スクラップの除去作業がき
わめて簡単で、一連の溶接作業の中で連続化したものと
して行なうことができる。

その後、後行側の下クランプ片の磁力により保持したま
まの後行側の金属ストリップの切断面に対し、先行側の
金属ストリップの切断面を突合わせると、そのままの状
態できわめて高精度の開先が形成でき、回転砥粒切削体
の走行通路と一致する通路に沿ってレーザ溶接トーチを
走行させると、支障なくレーザ溶接できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図ならびに第４図は本発明方法を
実施する際の各工程の説明図である。 符号１・・・・・・先行板　　　　１′・・・・・・後
行板１ａ、１ａ’・・・・・・各対向端部 １ｂ、　１ｂ’・・・・・・スクラップ１ｃ、　１ｃ’
・・・・・・切断面 ２・・・・・・先行側の下クランプ片 ２′・・・・・・後行側の下クランプ片３・・・・・・
先行側の上クランプ片 ３′・・・・・・後行側の上クランプ片４・・・・・・
回転砥粒切削体 ４ａ・・・・・・回転砥粒切削体の両側の切削面５・・
・・・・レーザ溶接トーチ ６・・・・・・移動クランプ片 第１図 第２図 ＠３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先行側の金属ストリップと後行側の金属ストリップの各
   対向端部を、先行側の金属ストリップが先行側上下クラ
   ンプ片ではさまれ、後行側の金属ストリップが後行側上
   下クランプ片ではさまれ、かつ、磁力で保持されるクラ
   ンプ状態に重合わせてから、回転砥粒切削体を板幅方向
   に走行させることにより、重合わせ部を砥粒切削により
   切断し、その後、先行側ならびに後行側の両上クランプ
   片を上昇させることにより、先行側ならびに後行側の金
   属ストリップから発生したスクラップを除去し、続いて
   、後行側の金属ストリップを後行側の下クランプ片の磁
   力により保持したままで、後行側の金属ストリップの切
   断面に対し、先行側の金属ストリップの切断面を突合わ
   せることを特徴とするレーザ溶接時の金属ストリップの
   突合わせ方法。