JPH07185836A - 薄板の縁を溶接するための方法と装置 - Google Patents

薄板の縁を溶接するための方法と装置

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JPH07185836A
JPH07185836A JP6309338A JP30933894A JPH07185836A JP H07185836 A JPH07185836 A JP H07185836A JP 6309338 A JP6309338 A JP 6309338A JP 30933894 A JP30933894 A JP 30933894A JP H07185836 A JPH07185836 A JP H07185836A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 薄板の縁３.１，３.２の溶接において、両方
の溶接すべき縁を案内手段１により互いに相対的に位置
決めして溶接ステーションへ案内し、この溶接ステーシ
ョン内で互いに溶接する際に、薄板の溶接すべき縁３.
１，３.２がその溶接に先立って予熱される。予熱は薄
板の溶接すべき縁を例えば高周波により励起することに
より行われる。 【効果】 従来に比して、溶接速度が同じならば、溶接
すべき縁内の温度勾配が小さい。これにより、従来に比
して溶接速度を高めることができるか、又は高い温度勾
配では溶接の質の悪化を招くような材料を溶接すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接技術分野における薄
板の縁の溶接のための方法と装置であって、特に、適当
に切断された薄板片のラウンディング工程により隣合わ
せにされた両方の縁を溶接（例えば抵抗溶接、マッシュ
シーム溶接又はレーザ溶接）により中空円筒形の容器胴
体（缶）を製作するための、又は平らな薄板部分を溶接
して、深絞り加工により変形すべき薄板シートを製作す
るための溶接法及び溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】公知技術によれば、薄板、例えば鋼薄板
又は錫薄板から缶の胴体を製作するために、薄板ロール
から薄板片が切断され、この切断片が、ラウンディング
装置でラウンディングされ、ラウンディングにより隣合
わせにされた両方の縁が一般的には電気的な抵抗溶接、
レーザ溶接又はその他の溶接法により溶接される。縁の
溶接のために、両方の縁は例えば２つの案内溝を備えた
Ｚ字形案内レール内での案内により正確に位置決めさ
れ、溶接ステーションを通して連続的に案内される。こ
の溶接ステーションは抵抗溶接の場合には一般的に２つ
のローラ形の溶接電極を備えており、これら両電極の間
に、薄板のオーバラツプされた溶接されるべき縁が貫通
案内されて同時に溶接される。
【０００３】生産性向上に鑑み、比較的長い溶接シーム
を有する薄板シート又は缶胴体を製作し、これにより製
品を安価にするためには、薄板の縁の溶接を迅速に行
い、要するに薄板の縁を常に高速で溶接ステーションを
貫通せしめ、その際、溶接すべき材料を常に迅速に溶接
温度まで加熱しなければならないという要求が生じる。
しかし、所要の熱エネルギを与えることが溶接速度を制
限すると共に、純物理学的な条件によっても種々の制約
が生じる。例えば、抵抗溶接では、パワーフローが著し
く高いと非均一性が回避できず、局部的な過熱によりス
パッタが生じ、レーザ溶接では、パワーフローが著しく
高いとレーザ光線が金属蒸気プラズマ内で収束されな
い。他面において、加熱時に材料内に生じる応力は、加
熱速度が高いと大きくなり、これにより、製品の質がマ
イナスに影響されてしまう。このことにより、使用材料
の選択が狭くなり、特に、質の悪い安い材料を同じ高さ
の速度で溶接することができない。それというのは、こ
の種の材料内には熱応力の負荷時に亀裂を生じる可能性
が高いからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
の溶接速度を越えた溶接速度で溶接ができると共に、こ
れにより不経済な装置拡充を必要としないような溶接法
及び溶接装置を提供することにある。
【０００５】本発明に基づく溶接法及び溶接装置によれ
ば、例えば公知技術で問題なく溶接可能な材料から成る
薄板の縁をより迅速に溶接することができると共に、低
い質の材料から成る缶胴体又は薄板シートを質のロスな
しに公知技術での一般的な速度で溶接することができ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明溶接法の要旨は、冒頭に記載した溶接法において、薄
板の溶接すべき縁をその溶接に先立って予熱することに
ある。
【０００７】上記課題を解決した本発明溶接装置の要旨
は、薄板の溶接すべき縁の運動方向で溶接ステーション
の前に、薄板の溶接すべき縁を溶接に先立って予熱する
予熱装置が付加的に配置されていることにある。
【０００８】本発明溶接法及び溶接装置の基本思想は、
薄板の溶接すべき縁を溶接ステーション内へ案内する前
に予熱する場合、もはや材料が問題なくかつ正確に案内
されかつ運動させられなくなるまで材料の機械的な特性
が影響を受けることなく、しかも、所定の溶接速度で期
待される温度勾配を明らかに減少せしめるような温度が
溶接直前に薄板の縁に与えられるように予熱を行うこと
である。しかし、この温度勾配自体は溶接速度にとって
材料に依存する限定的かつ重要なファクタであるので、
溶接に先立って行われるこの予熱過程の意味するところ
は、この予熱により例えば選択した材料のために最大に
可能な溶接速度を高めることができ、低価値の材料のた
めに質的に充分な溶接が通常速度で可能となることを意
味している。
【０００９】溶接に必要な熱エネルギの５％〜４０％、
特別には１０％〜１５％が薄板の溶接すべき縁に溶接直
前に与えられるような予熱では、それにもかかわらず当
該縁は溶接ステーションの公知の特別なＺ字形案内レー
ルにより案内されることができ、かつ、そのことによ
り、材料に依存した最大に可能な溶接速度を著しく高め
ることができる。このことは、一般に材料に依存したほ
ぼ１０００℃〜１６００℃の溶接温度で実施される抵抗
溶接により鋼薄板胴体を製作するために、薄板の溶接す
べき縁がほぼ１００℃〜６００℃に予熱されることを意
味している。
【００１０】
【実施例】次に図示の実施例につき本発明を詳しく説明
する。
【００１１】図１は缶胴体溶接での本発明装置の１実施
例を示す。この装置にはＺ字形案内レール１が設けられ
ており、この案内レールにそれぞれ薄板の両方の溶接す
べき縁のための案内溝１.１，１.２が設けられている。
このＺ字形案内レールは一般にセラミック材料から成
る。このＺ字形案内レール１を介して、ラウンディング
された薄板シート２の溶接されるべき縁が、矢印Ｂで示
す運動方向で溶接ステーションへ案内される途上で溶接
のために互いに位置決めされる。（図示しない）運動手
段は例えば連行体を備えた駆動されるチエンから成り、
この運動手段により胴体が溶接ステーションへ運動させ
られる。（同様に図示しない）溶接ステーションは、溶
接すべき縁が離れていくＺ字形案内レール端部Ｅに続い
て配置される。
【００１２】本発明によれば、薄板の、少なくともＺ字
形案内レール１内で案内されている縁３.１，３.２が予
熱される。その場合、本発明の１実施例では薄板の縁は
予熱のために高周波により励起される。そのことのため
に、例えば高周波コイル４が設けられており、この高周
波コイルはＺ字形案内レール１に取り付けた支持体５に
配置されている。図面に略示したようにＺ字形案内レー
ル１内に組み込んだ高周波導体６が設けられてもよい。
【００１３】例えば、３ＫＷの出力（４３００ｋｃａｌ
／ｈ）とほぼ７００ｋＨｚの周波数とを有する高周波ゼ
ネレータが使用されてもよい。
【００１４】図２はマッシュシーム溶接にて薄板の互い
に溶接すべき縁３.１．３.２を簡略的に断面して示す。
薄板の互いにオーバラップした縁が溶接のために矢印Ｂ
で示す方向で２つの溶接ローラ７，８の間を貫通案内さ
れる。薄板の縁は、この溶接ローラの間に到達する前
に、収束されたレーザ光線９により予熱される。その場
合、薄板の溶接すべき縁の予熱場所と溶接場所との間の
距離が可能な限り短く、これによってレーザ光線により
与えられたエネルギが溶接時に可能な限り溶接すべき縁
の予熱箇所に保有されるようにレーザ光線が放射され
る。
【００１５】レーザ光線の代わりに、適当な放射源から
の別のエネルギ放射が使用されてもよい。
【００１６】図３は薄板の溶接すべき縁の予熱箇所の本
発明方法に基づくエネルギ保有量の増大（曲線Ｎ）と、
公知技術の方法に基づくエネルギ保有量の増大（曲線
Ｍ）とを示す。横軸には時間が目盛られており、縦軸に
は観察された縁箇所のエネルギ保有量が目盛られてい
る。公知技術に基づく方法によれば（曲線Ｍ）、観察さ
れた縁箇所がＴ0の時点で溶接ステーションに達し、Ｔ1
の時点では予め与えられたパワーフローで溶接に必要な
エネルギを得る。Ｔ0とＴ1との間の時間は最大可能な溶
接速度を直接規定する。これに対して本発明方法によれ
ば（曲線Ｎ）、観察された縁箇所はＴv の時点で予熱さ
れ、換言すれば例えばレーザ光線（図２）の領域内に達
する。該縁箇所がレーザ光線の領域を通過すると、該縁
箇所のエネルギ保有量は増大し、次いで溶接ステーショ
ンに到達する前に場合により軽度に低下する。溶接ステ
ーションでは、曲線Ｍの場合と同じパワーフローでエネ
ルギが供給され、その結果、該縁箇所はＴ2の時点で溶
接に必要なエネルギを得る。Ｔ0とＴ2との間の時間はＴ
0とＴ1との間の時間に比して著しく短い。従って、本発
明方法によれば、比較的高い溶接速度が可能となる。
【００１７】薄板の溶接すべき縁の上記予熱方法とは別
の予熱法も考えられるのは言うまでもない。例えば、薄
板の溶接すべき両方の縁をまとめて、又は個々に予熱す
るような予熱ステーションを設けることができる。その
場合、予熱のために薄板の縁に電流が貫流される。装置
としてもかつその機能の点でも抵抗溶接のためのステー
ションに著しく類似したこの種の予熱ステーションで
は、溶接ステーションに比して著しく弱い電流が使用さ
れる。
【００１８】
【発明の効果】溶接すべき縁を溶接に先立って予熱する
ことにより、従来に比して溶接速度が同じならば、溶接
すべき縁内の温度勾配が小さくなり、従って、従来に比
して溶接速度を高めることができるか、又は高い温度勾
配では溶接の質の悪化を招くような材料をも溶接するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】缶胴体の溶接に使用した本発明装置の１実施例
を示す図である。
【図２】本発明の別の１実例を示す略示図である。
【図３】本発明方法の利点を明瞭に示すダイヤグラムで
ある。
【符号の説明】
１ Ｚ字形案内レール、 １.１,１.２ 案内溝、 ２
薄板シート、 ３.１，３.２ 薄板の縁、 ４ 高周
波コイル、 ５ 支持体、 ６ 高周波導体、７，８
溶接ローラ、 ９ レーザ光線
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 6/80 Ｚ // Ｂ２３Ｋ 9/235 Ａ 8315−4Ｅ (72)発明者 アラン マリオット スイス国 アンデルフィンゲン アルトヴ ェーク ５ (72)発明者 ウルズ マウラー スイス国 シャフハウゼン プロメナーデ ンシュトラーセ 21アー (72)発明者 マルセル オーバーホルツァー スイス国 キントハウゼン ハウスマット シュトラーセ 11アー

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄板の縁（３.１，３.２）の溶接、特に
    合成パネルを形成するために平らな薄板部分を溶接する
    か又は容器胴体を製作するためにラウンデイングした薄
    板の２つの縁を溶接するための方法であって、両方の溶
    接すべき縁を案内手段（１）により互いに相対的に位置
    決めして溶接ステーションへ案内し、この溶接ステーシ
    ョン内で互いに溶接する形式のものにおいて、薄板の溶
    接すべき縁（３.１，３.２）をその溶接に先立って予熱
    することを特徴とする、薄板の縁を溶接するための方
    法。
  2. 【請求項２】 薄板の溶接すべき縁を高周波による励起
    により予熱する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 薄板の溶接すべき縁を収束したレーザ光
    線により予熱する請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 薄板の溶接すべき縁に溶接直前に既に溶
    接エネルギの５％から４０％までを与えるように予熱を
    行う請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 薄板の溶接すべき縁に溶接直前に既に溶
    接エネルギの１０％から１５％を与えるように予熱を行
    う請求項１又は２記載の方法。
  6. 【請求項６】 鋼薄板から成る溶接すべき縁を１００℃
    から６００℃まで予熱する請求項１，２，５のいずれか
    １項記載の方法。
  7. 【請求項７】 請求項１から６までに記載の方法を実施
    するための装置であって、溶接ステーションが設けられ
    ており、かつ、案内手段(１)及び運動手段が配置されて
    おり、これらにより、薄板の溶接すべき縁（３.１，３.
    ２）が溶接のために互いに相対的に位置決め可能であり
    かつ溶接ステーション内へ運動可能である形式のものに
    おいて、薄板の溶接すべき縁の運動方向で溶接ステーシ
    ョンの前に、薄板の溶接すべき縁を溶接に先立って予熱
    する予熱手段（４，５，９）が付加的に配置されている
    ことを特徴とする、薄板の縁を溶接するための装置。
  8. 【請求項８】 案内手段（１）が、薄板の両方の溶接す
    べき縁（３.１，３.２）のためにそれぞれ１つの案内溝
    （１.１，１.２）を備えたＺ字形案内レールから成り、
    かつ、予熱手段（３，４）の少なくとも一部がこのＺ字
    形案内レールの領域内に配置されている請求項７記載の
    装置。
  9. 【請求項９】 予熱手段が高周波コイル（４）を備えて
    おり、この高周波コイルが、Ｚ字形案内レールに取り付
    けた支持体（５）内に配置されている請求項８記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 予熱手段が、Ｚ字形案内レール内に配
    置された高周波導体（６）から成る請求項８記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 予熱手段が、薄板の溶接すべき２つの
    縁に接触する電極を備えている請求項７記載の装置。
  12. 【請求項１２】 予熱手段が放射源を備えている請求項
    ７記載の装置。
  13. 【請求項１３】 予熱手段がレーザ光線の放射及び収束
    のための手段を備えている請求項１２記載の装置。
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