JPH02235580A - 金属コイル内径溶接装置 - 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】 （イ）産東上の利用分野 本発明は、金属コイルの内径巻端をコイル内周面に仮付
け溶接を行う金属コイル内径溶接装置に関するものであ
る． （口）従来技術 金属コイルを水平に寝かせて、運撤するさいに、コイル
内周近傍に端面くずれが生じたり、コイルの焼鈍処理時
にコイル内周ゆるみを生じる．このような現象を防止す
るなめに、コイル内径端をコイル内周に仮付け溶接する
方法が従来からとられてきた． 従来、金属コイルの仮付け溶接法として下記の３つのも
のがある． ■　ハンドによるスポットアーク溶接法この方法は、通
常仮置されたコイル内周近傍の端面凹凸をハンマにて修
正し、コイル内周の板タレを治具（通称、拡径棒という
．）により修正後、コイル内周近傍のコイル端而をハン
ドによりアーク溶接を行い仮付けする． しかし、この方法には、次の問題点がある．１６専従要
員が必要であること． １１，コイル・コンベア近傍での作業となり危険である
こと． １１１．溶接信顆性が低いこと（板厚、材質によっては
端面凹凸修正が不完全となるとともに、ラフな溶接のた
めに溶接割れが発生する場合もある）． ｖｉ，溶接後のスラブ除去が必要であること．対応策と
して従来より種々の提案がなされてきた．その１つに、
このスポットアーク溶接法を改善するために上記■に代
えて下記の２つの方法が提案された． ■　コイル巻取リール位置における金属コイル最内径部
の自動スポット溶接法． この方法は、例えば特開昭４！）−　１３５８５３　号
公報、特開昭５４−　１５９３５０号公報等に提案され
ている．この方法は、巻取リール周辺に溶接装置を配置
し、金属ストリップの巻始め（少なくとも１巻程度）に
数点スポット溶接を施し、仮付けされたコイル内径を形
成させる． しかし、この方法番こは次の問題点がある．．ｉｇ接作
業時巻取装置停機が前提となること．このために、既存
ラインの処理能率の低下をきなし、ラインによってはラ
イン前後設備の改造が必要となる（例えば、酸洗ライン
では、人出側ルーパ設備の延長等）． Ｉｔ　．適用対象が限定されること．このために、旋回
式巻取リール交換方式（通称力ローゼル方式）には設備
配置上適用困難となり、また、■ラインに複数の固定巻
取リールがある場合、１リール１設備が必要であり、設
備台数が増加する。

ｉｉｉ　．コイル内周近傍端面凹凸を修正できないこと
．このために、仮付け信頼性が低い．巻付け開始時の板
先端は無張力で、リールに供給されるので、板の蛇行制
御は困難であり、コイル状巻取時コイル内径近傍のみ端
面凹凸が発生する場合がある．また、焼鈍処理時（連続
焼鈍を除く》は、コイルを…［して積み重ねるが、その
さい、端面凸部にコイル荷重がかかり仮付け部に集中す
る．その結果、板厚、材質によっては仮付け外れが頻繁
に発生する． ■　金属製リボンによる自動スポット溶接法．この方法
は特開昭６２−１５８５７６号公報に提案されている．
この方法は巻き取られたコイルの端面形状、内径ゆるみ
修正の後、コイル内周側板先端部に金属製リボンを当て
自動的にスポット溶接をする装置をコイル両端面に配置
している．しかし、この方法には、次の問題点がある．
ｉ．適用対象材料が限定されること．仮付け強度は薄い
金属製リボンにより制限されるので、高降伏点材または
板厚の厚いコイルでは接合強度不足となる．また、実施
例では電極チップの昇降は片押え式流体ジリンダを径方
向に配置しており、小型化および高押圧力発揮はｍ梢的
に困難となり、高降伏点材または板厚の厚いコイルおよ
び板厚が薄いために内周の板タレ大のジイルへは適用が
極めて困難である．したがって、内周の板タレの少ない
板厚の薄いコイルだけが対象となる． ｔ．複雑な機構により設備コストが大となること．１台
の溶接装置にコイル端面形状および内径ゆるみ修正機構
、溶接機構、押圧機棺ならびに金属製リボン脱着ａｍを
配置するのでその機構は極めて複雑となり、コイル内筒
内に進入出可能に小型化することは困難である．実用１
ヒするためには、コイル両端面側に各々装置を配備させ
なければならない．修正機楕によるスラスト力および押
圧機構による偏荷重に耐えるために装置主軸受は頑強に
作られなければならない．すなわち、複雑な機構、リボ
ンを吸着、リボン供給装置を要し、頑強な主軸受および
構造となり、装置台数は最低２台必要となり、結果的に
は全体の装置コストは多大となる．《ハ》発明が解決し
ようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、比較的簡単な構造の
装置で金属コイルの内径端を迅速かつ信頼性高く自動溶
接することにある． （二）課題を解決するための手段 本発明の金属コイル内径溶接装置は、金属コイルの内径
巻端をコイル内周面に仮付け溶接を行う装置において、
金属コイルの軸心にそって前進後退をする直立スタンド
と、該直立スタンドに昇降自在にかつ金属コイル軸心と
平行な軸のまわりに回転自在に取り付けられた水平アー
ムと、該水平アームの自由端に取り付けられた仮付け溶
接ヘッドと、前記直立スタンド、水平アームおよび仮付
け溶接ヘッドを駆動制御する機器とからなり、前記仮付
け溶接ヘッドが金属コイル内径巻端を検出する検出ユニ
ットと、該巻端をコイル内周面に仮付け溶接する溶接ユ
ニットと、該溶接ユニットをコイル内周面に弾性変位自
在に押し付ける押圧ユニットとを有していることからな
る手段によって、上記課題を解決している． 前記溶接ユニットが前記金属コイル内径巻端をコイル内
周面にスボント溶接することが好ましい． （ホ）ｆ￥−　用 本発明の装置は、コイル状に巻き取られた金属コイルの
内周を仮固定するために、仮付け溶接を行う溶接装置で
あり、内径端の垂れの大きな極薄肉コイル以外のコイル
を対象としている．まず、金属コイル端面形状の修正を
別に設けた装！によって行う．次いで、直立スタンドを
コイル端面に向かって前進させる．平行して水平アーム
の上下位置を調節した後、ヘッドを再び前進させて、コ
イル内径に挿入する． 水平アームを回転させ、ヘッドに設けてある検出ユニッ
トによってコイル内径端を検出し、押圧ユニットがコイ
ル内径端をコイル内周に押し付け、仮付け溶接ユニット
によって内径端を内周にスポット溶接する． （へ）実施例 図面を参照して、本発明の金属コイル内径溶接装置の実
施例について説明する． 第１図に示すように、本発明の金属コイル内径溶接装置
は、金属コイル１の内径巻端１１をコイル内周面１２に
仮付け溶接を行う装置において、金属コイル１の軸心１
３にそって前進後退をする直立スタンド２と、直立スタ
ンド２に昇降自在にかつ金属コイル軸心１３と平行な軸
のまわりに回転自在に取り付けられた水平アーム３と、
水平アーム３の自由端に収り付けられた仮付け溶接ヘッ
ド４と、直立スタンド２、水平アーム３および仮付け溶
接ヘッド４を駆動制御する機器５とがらなっている． 仮付け溶接ヘッド４は、第２図および第３図に示すよう
に、金属コイル端接触ユニット４１と、金属コイル内径
巻端１１を検出する検出ユニッ１・４２と、巻端１１を
コイル内周面１２に仮付，け溶接する溶接ユニット４３
と、溶接ユニット４３をコイル内周面１２に弾性変位自
在に押し付ける押圧ユニット４４とからできている． 駆動制御機器５は、制御器５１、走行用モータ５２、昇
降用モータ５３、旋回用モータ５４、走行用ボール軸５
５、昇降用ボール軸５６、旋回用歯車列５７とからでき
ている． 水平アーム３の基端側には、溶接電源４３１が取り付け
られる．溶接電源４３１は、仮付け溶接ヘッド４とのバ
ランスを取るように水平アーム３に取り付けられる． 第１図に示すように、仮付け溶接ヘッド４は水平アーム
３の先端に取り付けられており、水平アーム３は、歯車
列５７をかいして旋回用モータ５４によって旋回できる
．主軸受３１は昇降用モタ５３によって昇降用ボール軸
５６をがいして、ガイド５６にそって上下方向に昇降で
きる．直立スタンド２は走行用モータ５２によって走行
用ボール軸５５をかいし゜て、ガイド２１にそって前後
方向に前後進できる．溶接電源４３１は水平アーム３の
後端部に取り付けられており、水平アーム３と共に旋回
する． エア、電気および冷却水は水平アーム３の後部より供給
され、水平アーム３を通り、アーム先端部に送られてい
る．溶剤条件および各機器５２、５３、５４、４３１は
、専用コンピュータを備えた制御器５１により制御され
る． 第２図および第３図に仮付溶接ヘッド４の詳細を示す．
仮付け溶接ヘッド４を金属コイル１の内径内に挿入する
際の衝突防止機構として接触ユニット４１が設けられて
いる．このユニット４１の接触板４１１、センサ４１２
、バネ（図示せず）が数セット配置されている．コイル
内周側の内径端１１の位置検出機構として検出ユニット
４２が設けられている．このユニット４２の拡縮用シリ
ンダ４２１、倣いローラ４２２、センサ４２３が配置さ
れている． 仮付け溶接機楕としての溶接ユニット４３は内径端１１
をまたぎコイル内周１２に接触する１対の溶接チップ４
３４がホルダ４３２に配置されており、溶接チソプ４３
４またはアーム３内を導びかれた銅板４３３がそれぞれ
接続されている．溶接チップ４３４の押圧機構としての
押圧ユニット４４は押圧力を発生させる空気バネ４４１
、反溶接チップ側にあり押圧力を支持するサポート４４
２、縮径力発生ｍ楕および縮径時のヘッド４の心出し機
構としてのシリンダ４４３とストツパ４４４が配置され
ている． 次に、本発明の金属コイル内径溶接装置の動作について
説明する．コイル状に巻き取られた金属コイル１は、コ
イル転倒防止に十分配慮された１対の簡易プレス（図示
せず｝により、内径近傍端面凹凸を修正される． 次に、コイル１が所定の位置に送り込まれると、簡易プ
レスからのコイルの幅、位置情報と上位コンピュータ《
図示せず）からの情報により、溶接装置のＭ御器ラ１は
演算を行い、各機器の位置決め情報、溶接条件（電流、
時間、パターン、押圧力）を指示する． まず、制御器５１からの指示により、水平アーム３は、
昇降用モータ５３によって、ボール軸５６をかいして、
ガイド５６１にそって、コイル内径心高さに位置決めさ
れる．平行して仮付け溶接ヘッド４がコイル１の内径内
の所定の位置まで走行用モータ５２によってボール軸５
５をかいしてガイド２１にそって前進させて停止する．
第５図に示すように、シリンダ４２１によってローラ４
２２をコイル１の内周面１２に押し付けると同時にセン
サ４２３を近接させた後、水平ア−ム３を旋回用モータ
５４によって歯車列５７をかいして、コイル１の板巻き
方向に合わせて旋回させ、内径端１１の位置を検出する
．次いで、センサ４２３、ローラ４２２を退避させ、溶
接チップ４３１を内径端１１をまたぐ位置に水平アーム
３を旋回させる（第４図）．ジリンダ４４３が開放され
、制御器５１により選択され・た圧力の空気が空気バネ
４４１に流入され、溶接チップ４３１およびサポート４
４゜２はコイル内周面１２を最適押付力で、コイル１の
心位置と水平アーム３位置がズレていた場合でも、主軸
受３１に影響を及ぼすことなく押し付ける．空気バネ４
４１を採用することで、低圧力源で、高押付け力が得ら
れ、また装置もコンパクトに仕上げることができる． 次いで、銅板４３３を通して制御器５１により選択され
た溶接条件の電気が溶接チップ４３４に通電され、内径
端１１の仮付け溶接が行われる．溶接チップ４３４は、
板厚が変化した場合でも、ビン４３３により追従し、無
理なくコイル内周面に押し付けられるようになっている
． 仮付け溶接が完了した後に、空気バネ４４１は開放され
、ジリンダ４４３は縮小する．シリンダ４４３に連結さ
れた軸受４４５はガイド４４６にそって移動し、ストッ
パ４４４にそれぞれ当たり停止する。これによりヘッド
４は心出しされる。

内径端位置検出動作を除く仮付け動作を走行用モータ５
２によって仮付け溶接ヘッド４をコイル内径端幅方向に
移動させることにより必要な位置に必要な数だけ仮付け
をする． （ト）効　果 本発明の装置によれば、下記の効果が得られる． ■　適用ラインの能率維持が可能になる。

■　広範な板厚、材質に適用可能である．特にヘッド部
および押圧機構の工夫により、段差対策、大押付け力が
実現できる．例えば、４則厚のコイル材へも適用可能と
なる． ■　信頼性の高い仮付け溶接が可能になる．端面凹凸修
正工程の分離により、強力修正実施が可能となり、コン
ピュータによるＩｊＩ．１１　？Ｗ　ｔＨ条件の選定が
でき、幅方向２点以上の仮付け実施（実機では４点）が
でき、間接通電法採用による安定した溶接制御ができ、
空気バネ方式採用による十分な押付け力を確保できる． ■　コイル・センタリングのズレに対処できる．阪付け
溶接ユニット自身の必要時、フローティング機能および
チップホルダ工夫により、本体剛性を寓めることなく、
センタリングのズレに対応ができる． ■　楕遣が比較的簡単かつ安価である．金属リボンを必
要とせず、押圧力、溶接条件変更による仮付け動作およ
び機器構成に大幅な変更がない．また、仮付け溶接ユニ
ット移動方式により装置は１台で処理か可能となり、特
殊ユニット方式により装置剛性の低減化を図られる． ■　全自動動作により要員不要となる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属コイル内径溶接装置の側面図．第
２図は本発明の装置の仮付け溶接ヘッドの側面図．第３
図は第２図のＩｌｌ−１線からみた正面図．第４図は第
３図のＩＶ　−　ＩＶ線からみた部分正面図．第５図は
第３図のＶ−Ｖ線からみた部分正面図． １：金属コイル　　　　２：直立スタンド３：水平アー
ム　　　　４：ｖｉ付け溶接へッド５：駆動制１１！Ｉ
ＪＲ器　　　１１：内径端１２：内周面　　　４１：金
属ｔ４Ａ接触ユニット４２：検出ユニット　　４３：溶
接ユニット４４：押圧ユニント　　５２：走行用モータ
５３：昇降用ユニット　５４：旋回用モータ５５：走行
用ボール軸　５６：昇降用ボール軸特許出願人　　住友
金属工業株式会社 （外４名） 簗，３図 尾２図 Ｅ Ｔｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属コイルの内径巻端をコイル内周面に仮付け溶接
   を行う装置において、金属コイルの軸心にそって前進後
   退をする直立スタンドと、該直立スタンドに昇降自在に
   かつ金属コイル軸心と平行な軸のまわりに回転自在に取
   り付けられた水平アームと、該水平アームの自由端に取
   り付けられた仮付け溶接ヘッドと、前記直立スタンド、
   水平アームおよび仮付け溶接ヘッドを駆動制御する機器
   とからなり、前記仮付け溶接ヘッドが金属コイル内径巻
   端を検出する検出ユニットと、該巻端をコイル内周面に
   仮付け溶接する溶接ユニットと、該溶接ユニットをコイ
   ル内周面に弾性変位自在に押し付ける押圧ユニットとを
   有していることを特徴とした金属コイル内径溶接装置。 ２、前記溶接ユニットが前記金属コイル内径巻端をコイ
   ル内周面にスポット溶接することを特徴とした請求項１
   記載の装置。