JP3073038U - 極薄板突き合わせ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】０．５ｍｍ以下の厚みの薄鋼板の両端部を正確
に突き合わせてガス溶接を行いフラットな溶接部を提供
する溶接装置 【解決手段】 先行板と後行板の両端面を突き合わせて
ガス溶接する溶接装置において、先行板と後行板の両端
を上下にそれぞれ２枚の刃を有する剪断機内の衝突させ
ない位置にその両端部を停止させ、先行板と後行板をそ
れぞれのクランプ装置で保持し、両端を剪断機で同時に
切り揃えた後に剪断機は後退し次に、後行板クランプを
移動させて後行板を先行板に突き合わせるクランプ装置
と、突き合わせた溶接線に沿って移動する表面に溶接ト
ーチと対に裏面にバックアップロールを配設した溶接装
置の直前に両端面を押圧形状矯正する一対の補助クラン
プロールを配設して、直後に溶接部を押圧する一対のプ
ラニッシュロールを配設して構成する移動装置を共通の
フレーム内に組み込み移動レール上を押圧，ガス溶接移
動することによりフラットな溶接部を得ることを特徴と
する極薄板突き合わせプロセスライン用溶接装置。

Description

【考案の詳細な説明】 【考案の属する技術分野】

０．５ｍｍ以下の極薄鋼板を突き合わせて溶接するプロセスライン用の溶接機 に関するものである。

【従来の技術】

０．５ｍｍ以下の薄鋼板プロセスライン用の溶接機では先行板と後行板の両端 部を重ね合わせて、鋼板の上下に一対の電極ホイールを配置して加圧走行させ交 流電流又は直流電流を電極ホイールを介して通電して抵抗溶接している。 このような重ね合わせて溶接された鋼板の板厚の段差は圧延ロールや搬送ロー ルに疵を与えロールの交換頻度を多くさせている。また、溶接接合部を巻き取る と段差マーマークが鋼板に転写されるので溶接部を巻き取ることが出来ずに溶接 接合部で切断するのでコイルの大径化は出来ない等の作業能率を大きく低下させ ている。更に、段差部は表面塗装後に錆の発生等の欠陥を生じさせる。また、段 差部の前後は不良品として切り捨てられる等の品質、歩止りの課題を有している 。また、重ね合わせる量は１〜３ｍｍ程度の範囲で調整されるがその調整装置は 重ね合わせる装置と共に複雑な機構を必要としている。更に、電極ホイールは銅 合金の軟材質の為に段差部での凹みによる手入れ頻度が多い等の設備的な課題を 有している。

【考案が解決しようとする課題】

これらの欠点を解決する方法としては薄鋼板を突き合わせて溶接することによ り平坦な段差のない溶接接合材を得ることができるが板厚の厚い板の溶接にはレ ーザー溶接機やフラッシュバット溶接機などにより使用されているが特に０．５ ｍｍ以下の薄い板厚には適応されない。 薄鋼板を突き合わせて溶接する溶接機にはプラズマ溶接機またはＴＩＧ溶接機 が市販されているが、プロセスラインでの使用では短時間に０．５ｍｍ以下の薄 い板厚でしかも板幅が５００ｍｍ以上の形状の悪い材料を正確に突き合わせるこ とが難しく、また、溶接中に薄鋼板を突き合わせ部のわずかな隙間からガスが抜 けるために均等な溶接ビードを作ることができない。 本考案では短時間に薄い板厚を正確に突き合わせる装置と、溶接ビードを均等 に得る装置と、更に、溶接後の形状をフラットにするための装置を提供すること によりプロセスライン用の極薄鋼板の突き合わせ溶接装置を提供するものである 。

【課題を解決するための手段】

本考案では上記目的を達成するために以下のように構成した。 短時間で薄い板厚を正確に突き合わせる装置として先行板と後行板の両端を保 持するクランプ装置および剪断機の剪断面は同一の高さ精度とし、先行板と後行 板の両端を上下にそれぞれ２枚の刃を有する剪断機内に衝突させない位置にその 両端部を停止させ、先行板と後行板をそれぞれのクランプ装置で保持し、両端を 剪断機で同時に切り揃えた後に剪断機は開放する。次に後行板クランプ装置をＬ Ｍガイドレール上に剪断機の剪断幅量を移動させて後行板を先行板端に突き合わ せるクランプ装置とした。 溶接ビードを均等に得る装置として突き合わされた溶接線に沿って溶接移動す るガス溶接トーチと対に板の裏面にバックアップロールを配設して溶接線のわず かな隙間からのガス抜けと板のバタツキを防止する溶接装置とした。また、トー チの直前に突き合わされた溶接線を押圧する一対の補助クランプロールを配設し て板を挟み込み形状の異なる両端部を合わせる装置とした。 溶接後の形状をフラットにするための装置としてトーチの直後に溶接線を押圧 する一対のプラニッシュロール装置を配設した。 これらの装置は共通のフレーム内に組み込みＬＭガイドレール上を押圧，ガス 溶接移動する装置としている。

【考案の実施の形態】

本考案の短時間で薄い板厚を正確に突き合わせる装置として先行板と後行板の 両端を保持するクランプ装置および剪断機の剪断面は同一の高さ精度としたので 先行板と後行板の両端は剪断機内に衝突させない位置にその両端部を停止させる ために剪断機の両刃間は鋼板の送り停止精度に合わせた距離とした。また、後行 板を保持して先行板端に突き合わせる移動レールにはＬＭガイドレールを使用し て移動時の機械精度を高くして両端部の突き合わせを容易とした。 溶接ビードを均等に得る装置としては両端の突き合わせの正確さが要求される 。０．５ｍｍ以下の極薄鋼板では剪断後の両端の形状は剪断機の上下刃の隙間の 影響、及びそれぞれの板の形状が異なり突き合わせの正確さが得られないので、 先行板と後行板のクランプ間に一対の補助クランプロールを配設して突き合わさ れた両端の溶接接合線を押圧しながらその直後を溶接トーチが移動するようにし たので、剪断機や板の形状に影響されず正確な突き合わせの中で溶接ができるよ うにした。また、ガス溶接では突き合わされた溶接線のわずかな隙間からガスが 抜けることと、ガスの圧力による溶接線部の板の振動を防止するためにガス溶接 トーチと対に板の裏面にバックアップロールを配設した溶接装置とした。 溶接後の形状をフラットにするための装置としては正確な突き合わせによる溶 接に影響されるが溶接トーチの直後に溶接線を押圧移動する一対のプラニッシュ ロール装置を配設することにより溶接トーチの下部、直前、直後にロールを配置 することにより正確な突き合わせによる溶接を可能にすると共に、溶接ビードを 平らにして突き合わせ溶接した板をよりフラットに仕上げるようにした。 これらの押圧，ガス溶接装置は共通のコ字型のフレーム内に組み込み高さ精度 、振れ精度を押さえたＬＭガイドレール上を両端を突き合わされた溶接線方向に 溶接移動する装置としている。

【実施例】

本考案の実施例を図面にもとずいて説明する。 図１は本考案の溶接装置の中央部Ｂ−Ｂ視の全体側面図である 図２は本考案の溶接装置の中央部のＡ−Ａ視の正面図である 図３は本考案の溶接装置の正面図である 本考案の溶接装置は移動部本体フレーム１と入側および出側固定部２，３によ り構成される。移動部本体フレーム１はコ字型形状のフレームの内部に鋼板２０ を挟んで上刃６と下刃７のそれぞれ両刃を有する剪断装置と、溶接トーチ３７を 有する溶接装置等で構成し、ベース４上の下面レール１６上を溶接しながら矢示 ５方向へ移動限位置１９まで走行する溶接装置である。 図７は本考案の溶接装置による動作を示す工程フロー図である 本考案の溶接装置の動作順を図７の動作を示す工程フロー図で説明する。 工程（１）はプロセスラインの停止直前を示すもので鋼板２０は矢示２１方向 に各ロール４３で張力支持され進行している。移動部本体フレーム１の両刃を有 する剪断機の上刃６及び凹型の下刃７と入側クランプ２２と出側クランプ２５は 開放の状態で鋼板２０を挟んで待機している。入側固定部２のフレーム２４で支 持された入側クランプ２２と出側固定部３の移動レール２９上を移動するフレー ム２７に支持された出側クランプ２５および剪断機のガイドロッド１１と下刃昇 降シリンダー１０で上昇された凹型の下刃７の剪断面の高さレベル３１は同一の 高さ精度としている。鋼板２０の張力が得られると鋼板２０のパスラインはレベ ル３１より高くなり機器面に接触しないようにしている。 工程（２）では先行板２０’の尾端３２は凹型の下刃７の範囲内に停止させ入 側クランプ２２のクランプシリンダー２３を下降動作させ保持する。次に後行板 ２０”を通板させ先端３３を凹型の下刃７の範囲内に停止させて、出側クランプ ２５のシリンダー２６を下降動作させ後行板２０”を保持する。クランプシリン ダー２３，２６は空圧型としたが油圧型であっても構わない。板の自動での送り 停止精度は±３０ｍｍ程度となるため凹型の下刃７の内幅の寸法は１００ｍｍと した。手動送りの場合は正面から目視で停止することができる。それぞれのクラ ンプ２２，２５および凹型の下刃７のレベル３１は１／１００ｍｍ以内の同一高 さレベル３１の精度としているので０．１ｍｍの板厚の突き合わせができる。 工程（３）では剪断機のガイドロッド９を有する上刃６のシリンダー８を動作 下降させ両端を同時に切断して切り揃える。尾端スクラップ３２’先端スクラッ プ３３’は凹型の下刃７内に落下し手動または磁性板であればマグネット装置等 で取り除かれる。 工程（４）では剪断機の上刃６のシリンダー８を動作上昇させ同時に凹型の下 刃７のシリンダー１０を下降させる。次に後行板２０”の出側クランプ２５を移 動シリンダー３０により固定ベース２８上の振れ止めＬＭガイドレール２９上を 剪断機により剪断された剪断機幅量１００ｍｍが移動され、固定待機している先 行板２０’に突き合わせる。突き合わされた両端の突き合わせ部３４の形状は剪 断機の上刃６と下刃７のギャップは１／１００ｍｍ以内の精度で組み合わされる が長時間の使用により切断状態が変わってくる。また、先行板２０’および後行 板２０”の両端部は特に形状が悪く正確に合わせることはできない。さらに、両 方のクランプ２２，２５の先端から突き合わせ部３４までの支持距離が長い場合 特に合わせることはできないので短くするために下刃７の厚みのみの長さ７ｍｍ とした。しかし０．１ｍｍの板厚を正確に合わせることには無理があった。 図４は本考案の溶接装置の溶接構成図である 本考案の溶接装置は市販の小池酸素工業（株）製のマイクロ．パルスプラズマ 溶接機ＰＷ−２０ＦＲを使用した。アルゴンおよび水素の混合ガス４０冷却水３ ９電源３５を供給される電源本体３６を別置きとし、フレキシブルケーブル３８ にて溶接トーチ３７を移動部本体フレーム１内に組み込んだプラズマアークによ る溶接方式とした。本考案の溶接装置は昇降シリンダー４２で支持する溶接トー チ３７を中央に配置して板２０を挟んで対としたバックアップロール４１とその 前後に各一対のロール１２，１４を配設して構成することを特徴としている。 工程（５）では突き合わせ部３４が剪断機や板の先後端の形状、およびクラン プ間の距離の影響等により正確に合わせることはできないので本考案では溶接ト ーチ３７の直前に突き合わせ部３４を挟んで一対の補助クランプロール１２を配 設してシリンダー１３により押圧移動するようにした。補助クランプロール１２ は外径が７０ｍｍ、ロール幅が１２ｍｍのロールとして入出側クランプ２０，２ ５の隙間をカバーするように配置し空圧シリンダー１３の内径は８０ｍｍを使用 した。補助クランプロール１２は無駆動としたが駆動することも可能としている 。上記の補助クランプロール１２により溶接トーチ３７の直前の突き合せ部３４ の形状は剪断機で生じる端面のバリや鋼板２０の先後端の形状を矯正するので０ ．１ｍｍの板厚でも正確な突き合わせができる。 工程（６）では本考案の溶接部を示す。上側に溶接トーチ３７と鋼板２０を挾 んで下面にバックアップロール４１を配設して対として溶接移動することを特徴 としている。突き合わせ部３４に合うように配設された溶接トーチ３７の先端と 鋼板２０との距離は調整可能式装置により１ｍｍとして、バックアップロール４ １は外径が７０ｍｍ、ロール幅が１２ｍｍのロールとして入出側クランプ２０， ２５の隙間をカバーするように配置して鋼板２０の裏面に接触している。バック アップロール４１は無駆動としたが駆動することも可能としている。バックアッ プロール４１は突き合わせ部３４の鋼板２０の面を一定とする他に溶接ガス圧力 による板の端面のバタツキを防止し、また、わずかな隙間からガスが抜けでるこ とを防止する作用を有するので０．１ｍｍの板厚でも均等に溶接ができる。 図５は本考案による固定式補助クランプを使用した溶接部の説明用の正面図で ある。 図６は本考案による移動式補助クランプを使用した溶接部の正面図である 実施例による溶接部は移動式補助クランプロール１２を使用したが図５に示す ように入出側クランプ２０，２５間に入側，出側補助クランプ板１２’，１２” およびバックアップ板４１’を使用して矢示４４，４５方向に開閉可能式にする ことも可能である。この場合の入側，出側補助クランプ板１２’，１２”の先端 部間の距離は鋼板２０の突き合わせ部３４を正確にするために溶接に必要な最小 の間隔２ｍｍとした溶接トーチ３７と一緒に移動しない固定式補助クランプとす ることもできる。 工程（７）では溶接トーチ３７による溶接直後の突き合わせ部３４を挟んで一 対のプラニッシュロール１４を配設してシリンダー１５より押圧移動するように した。プラニッシュロール１４は外径が７０ｍｍ、ロール幅が７ｍｍのロールと して、押圧シリンダー１５は内径１００ｍｍの空圧シリンダーとして突き合わせ 部３４の溶接線を押圧移動する。押圧力は圧力調整弁により調整可能式としてい る。また、空圧シリンダーを使用したが油圧式であっても構わない。更に、プラ ニッシュロール１４は無駆動としたが駆動することも可能としている。 工程（８）では移動部本体フレーム１が突き合わせ部３４方向に溶接移動後に 入出側クランプ２２，２５が開放され、出側クランプ２５は元位置に戻った状態 を示す。 上記装置をコ字型移動部本体フレーム１に組み込みベース４上の下面ＬＭガイ ドレール１６および入側，出側固定部２，３の側面に設置した側面ＬＭガイドレ ール１７により振れ止めされ油圧走行シリンダー１８により矢示５方向へ移動す る装置とした。移動装置としてはスクリュウ方式などによる方式でも構わない。 上記装置を使用して０．１７ｍｍ厚さ１０００ｍｍ幅のめっき厚さ２．８ｇ／ ｍ^２の冷延錫めっき板を溶接した実施例では、溶接電流は９．５Ａ溶接移動速度 は１０００ｍｍ／ｍｉｎで両端部の開始，終了部の溶接電流は４．５Ａとほぼ１ ／２電流制御とすることにより均等で綺麗なフラットな溶接を得ることができた 。

【考案の効果】

本考案の装置では極薄鋼板の段差のない突き合わせ溶接を可能とする他に、重 ね溶接装置では重ね合わせ機構や重ね量の調整機構を必要としていたがこれらの 装置は不要となり安価な溶接装置を提供できる。また、電極ホイールの研削手入 作業の必要もなく作業能率が向上した。 更に、本考案の実施例ではフラットな板の溶接について説明したが補助クラン プロールの形状を缶の内外径に合わせた曲率のあるロール形状とすることにより 製缶の溶接においても段差のない突き合わせ溶接を可能にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の溶接装置の中央部Ｂ−Ｂ視の全体側面
図である

【図２】本考案の溶接装置の中央部Ａ−Ａ視の断面図で
ある

【図３】本考案の溶接装置の正面図である

【図４】本考案の溶接装置の溶接構成図である

【図５】本考案による固定式補助クランプを使用した溶
接部の説明用の正面図である

【図６】本考案による移動式補助クランプを使用した溶
接部の正面図である

【図７】本考案の溶接装置による動作を示す工程フロー
図である

【符号の説明】

１ 移動部本体フレーム ２ 入側固定部 ３ 出側固定部 ４ ベース ５ 矢示 ６ 上刃 ７ 下刃 ８ 上刃シリンダー ９ ガイドロッド １０ 下刃シリンダー １１ ガイドロッド １２ 補助クランプロール １２’入側補助クランプ板 １２”出側補助クランプ板 １３ シリンダー １４ プラニッシュロール １５ シリンダー １６ 下面レール １７ 側面レール １８ 走行シリンダー １９ 移動限位置 ２０ 鋼板 ２０’先行板 ２０”後行板 ２１ 矢示 ２２ 入側クランプ ２３ クランプシリンダー ２４ フレーム ２５ 出側クランプ ２６ クランプシリンダー ２７ フレーム ２８ 移動ベース ２９ 移動レール ３０ 移動シリンダー ３１ レベル ３２ 尾端 ３２’尾端スクラ
ップ ３３ 先端 ３３’先端スクラ
ップ ３４ 突き合わせ部 ３５ 電源 ３６ 電源本体 ３７ 溶接トーチ ３８ ケーブル ３９ 冷却水 ４０ 混合ガス ４１ バックアップロール ４１’バックアッ
プ板 ４２ シリンダー ４３ ロール ４４ 矢示 ４５ 矢示

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 極薄鋼板を先行板と後行板の両端面を突
   き合わせて溶接接合する溶接装置において、先行板と後
   行板の両端を上下に両刃を有する剪断機の両刃内に停止
   後にそれぞれのクランプで保持し、剪断して切り揃え、
   次に剪断機を開放後に後行板のクランプを剪断両刃量分
   を移動して後行板端を先行板端に突き合わせるクランプ
   装置で保持し、次に突き合わせた溶接線に沿って移動す
   る表面に溶接トーチと対に裏面にバックアップロールを
   配設した溶接装置の直前に両端面を押圧形状矯正する一
   対の補助クランプロールを配設して、直後に溶接部を押
   圧する一対のプラニッシュロールを配設して構成する移
   動装置を共通のフレーム内に組み込み移動レール上を押
   圧，ガス溶接移動することによりフラットな溶接部を得
   ることを特徴とする極薄板突き合わせプロセスライン用
   溶接装置。