JPS61276794A - 金属ストリツプの突合わせレ−ザ溶接方法 - 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 本発明は金属ストリップの突合わせレーザ溶接方法に係
り、詳しくは、板厚０．５・〜０．１５ｍｍ。

板幅５００〜１５００ｕの如く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高い精度のもとで突合わせ、
突合わせ開先線と溶接トーチの走行線と一致させてレー
ザ溶接でき、しかも、この切断時に発生するスクラップ
を両金属ストリップの前進ならびに後退等の運動の間に
支障なく簡単に除去できるレーザ溶接方法に係る。

従　　来　　の　　技　　術 一般に、鋼板ス１〜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、
先行のストリップ（以下、先行板という。）の後端と後
行のストリップ（以下、＃ａ、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、
この溶接は、通常、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接が用いられ
ていたが、最近は、ストリップの薄板化、広幅化にとも
なってレーザ溶接が用いられている。このレーザ溶接で
あると、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も小さくできる
ため、板厚の薄くかつ広幅のストリップでは、レーザ溶
接が好適である。しかしながら、レーザ溶接は、ＴＩＧ
溶接、ＭＩＧ溶接程度に要求される精度の開先に比べる
と、−１ｌ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
という利点を十分いかすことができない。その上、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
轡行両板間の突合わせ線が一致することが必要であり、
更に、突合わせ開先を形成する両切断面の表面状態は５
〜１０μ程度の粗度の如き平滑性が必要で、切断線が板
厚方向に真直ぐであること、つまり、真直性が要求され
る。

すなわち、ストリップの端部間の溶接はなるべく熱形’
Ｊ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０．１〜０，２Ｍφの如く小さくできることからこの
条件を十分に満足させることができる。その土、レーザ
ビーム自体は直進性に優れ、径０．１〜０．２１１ＩＩ
１１程度のレーザビームであっても、開先精度が高く上
記の通りの条件を具えるときには、板厚０．５〜０．１
５ｍの如く極薄でかつ板幅５００〜１５００閤の如（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（溶接できる。

しかしながら、従来例では切断は通常シングルカッ【・
シ１シーやダブルカットシャーで行なわれ、この切断で
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。

すなわち、シングルカッＩ・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かねじれ、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ぞのままあられれ、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。

また、重合わせ部の同時切断は、切断後に発生するスク
ラップが両スクラップの間に入り込むことになり、この
除去のため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
０．１５−０．５ｍｌの如く極薄で、しかも、板幅１５
００〜１５００ｍｍの如き広幅のストリップでは溶接ｌ
・−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
多くの手数がかかつ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する。

〈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、先行金属ス１−リップならび
に後行金属ストリップの各対向端部を互いに重合わせた
重合わせ部を、先行側の上下クランプならびに後行側の
上下クランプによってクランプされた状態で、回転砥粒
切削体を板幅方向に走行させつつ砥粒切削により切断し
、続いて、先行側ならびに後行側の両上クランプを上昇
させて前記クランプ状態を解放したのち、後行金属スＩ
・リップからのスクラップをのせたままで、先行金属ス
トリップを下流側に前進させてこのスクラップを除去す
る一方、後行金属スＩ・リップを下流側に前進させて押
すことにより先行金属ストリップからのスクラップを除
去し、王の後、先行金属ストリップを上流側に後退させ
て先行金属ストリップの切断面を元の位置に戻して位置
決めすると共に、クランプしてからこの切断面に後行金
属ストリップの切断面を突合わせ、前記回転砥粒切削体
の走行通路に沿ってレーザ溶接Ｉ・−チを走行させてこ
の突合わせ線に沿ってレーザ溶接す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。

なお、第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｑ）、（ｄ）、（ｅ）
、ｍ、（０）、（ｈ）、（１）ならびに（ｊ）は本発明
方法を実施する際の各工程の説明図であり、第２図は第
１図（ｄ）で示す切断工程を拡大して示す説明図であり
、第３図は第１図（ｊ）で示す切断工程を拡大して示す
説明図である。

はじめに、第１図（ａ）に示す如く、先行板１の後端部
１ａを先行側ならびに後行側の雨下クランプ台８．９に
またがらせておき、後端部１ａの上に後行板２の先端部
２ａを重合わせて、重合ねせ部を形成する。この重合わ
せ部は先行側のクランプ’Ａ　ｉｆｆと後行側のクラン
プ装置によりクランプされ、先行側のクランプ装置では
下クランプ台８の上には昇降自在に上クランプ３−が配
置され、後行側のクランプ装置では下クランプ台９の上
に昇降自在に１クランプ４が配置されている。

従って、先行板１ならびに後行板２の両対向端部１ａ、
２ａは先行側ならびに後行側の下クランプ台８．９上で
重合わせたのち、その重合わせ部は、第１図（Ｃ）に示
す如く先行側ならびに後行側の上クランプ３．４が下降
してクランプされる。

次に、上記の如く、クランプ後、重合わせ部は第１図（
ｄ）ならびに第２図に示す如く回転砥粒切削体６を下降
させ、先行板１ならびに後行板２の板幅方向に走行させ
て砥粒切削により切断する。この際、予めぞの走行通路
（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
に七−夕等の駆動装置（図示せず）と一体に回転砥粒切
削体Ｇを塔載する。また、回転砥粒切削体６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。従って、従来例のシャーカ
ッタ等と異なって、切断時にほとんど回転砥粒切削体に
は切断反力が働かず、砥粒による切削で切断される。こ
のため、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
、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、これ
らのところから、所謂、オーバーラツプ切断が実施でき
ると共に、壬の特性を十分にいかすことができる。

すなわち、従来例によってシ１シ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（、回転砥粒切削体を用いて
重合わせ部を切断すると、例えば、第２図に示す如く、
回転砥粒切削体６の一側面Ｇａにより形成される切削線
１０と先後行両板の切断線とが正確に一致する。従って
、更に、後記の如く、回転砥粒切削体の走行通路と溶接
１・−チア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―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両板の切断線は、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
た時にギャップがピロになり、ギャップがピロならば、
芯ずれの許容値も大ぎくなり、レーザ溶接が可能になる
。

次に、第１図（ｅ）に示す如く、切断後、先行ならびに
後行の両上クランプ３．４を上昇させ、一対の移動クラ
ンプ５により先行板１を下流側に前進させ、これととも
に上にのっている後行板のスクラップ１ｂも移動させて
除去する。一方、後行板２は上流側にやや後退させてか
ら、第１図（ｇ）。

に示す如く、下流側に前進させ、この前進によって先行
板１のスクラップ２ｂを除去する。このようなスクラッ
プ１ｂ、２ｂの除去は別に自動化装置を設けなくとも、
単に先行板と後行板との前進、後退等の操作を行なうだ
けで簡単に行なうことができる。

次に、以上の通りに、スクラップを除去してから、先行
板１は第１図（ｈ）に示す如く上流側に後退させ、元の
位置、つまり、先端の切断線が回転砥粒切削体６の一側
の切削線１０に一致する位置に位置決めし、この先行板
１の切断面に対して後行板２の切断面を突合わせる（第
１図（ｉ）参照）。すなわち、先行板１の切断面は切断
時には回転砥粒切削体６の一側の切削線１０と一致して
いるが、スクラップ除去のために前進させているために
、切削線１０からずれている。しかしながら、切断時に
は一致しているため、このときの先行板１の切断面の位
置を基準とし、その後の前進邑を定めてこの量に見合っ
た分を後退させると、先行板１の切断面は正確に元の位
置に帰すことができ、この前進、後退はデジタルコント
ロール制御によると正確にコントロールできる。

次に、このような突合わせ開先形成後、第１図（ｊ）な
らびに第３図に示す如くレーザ溶接＋−−チアを回転砥
粒切削体Ｇの走行通路と同じ通路に沿って走行させると
、ビーム焦点は両切断面で形成される開先線、つまり、
回転砥粒切削体６の一側の切削線１０と正確に一致し、
良好にレーザ溶接できる。

すなわち、本発明法は、従来例のシングル、ダブルのカ
ットシャーの如（剪断で切削が行なわれず、円板状砥石
の如く回転砥粒切削体によって砥粒切削によって切断さ
れる。

従って、得られる切断面の性状は平坦で優れたものであ
り、板幅方向の直線性も十分に保持できる。このため、
先行板１をスクラップ除去１殺に元の位置に正確に復帰
させるのみで、先行板１の切ＩＦｉｔａは完全に溶接１
・−チアの走行線と一致しており、これを基準として後
行板２の切断面を突合わせた開先に沿って小径のレーザ
ビームにより良好に溶接できる。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明した通り、本発明方法は、スｌ゛リップ
のレーザ溶接法であって、なかでも、板幅が広く薄いス
トリップを予め、各対向端部を重合わせ同時切断し、そ
の後、突合わせることによってレーザ溶接に適合する高
精度の開先が形成でき、しかも、切断時に発生するスク
ラップを単にストリップの前進、後退等のみで支障なく
除去できるものである。

すなわち、本発明方法では、まず、板幅の広い先行のス
トリップならびに後行のストリップの両対向端部を予め
重合わせ、この重合わせ部）　　　　　　　をクランプ
状態で回転砥粒切削体により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し、先行のストリップ
の切断面を基準とし、これに対して後行のストリップの
切断面を突合わせると、きわめて高精度の開先が形成で
きる。また、回転砥粒切削体の走行通路と一致する通路
に沿ってレーデ溶接ｊ・−チを走行させると、支障なく
レーザ溶接できる。

また、各対向端部の重合わせ部の同時切断のため作業性
が良く、この切断を行な〕ても、先行のストリップの下
流側への前進によって後行のストリップから発生するス
クラップが除去でき、後行のストリップの下流側への前
進によって先行のストリップから発生するスクラップが
押されて除去できる。このため、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
のとして行なう口とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ
）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）ならびに（ｊ）は本発明方
法を実施する際の各工程の説明図、第２図は第１図（ｄ
）で示す切断工程を拡大して示す説明図、第３図は第１
図（ｊ）で示す切断工程を拡大して示す説明図である。 符号１・・・・・・先行板 ２・・・・・・後行板 １ａ、２ａ・・・・・・各対向端部 １ｂ、　２ｂ・・・・・・スクラップ ３・・・・・・先行側の１クランプ ４・・・・・・後行側め上クランプ ５・・・・・・移動クランプ ６・・・・・・回転砥粒切削体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先行金属ストリップならびに後行金属ストリップの各対
   向端部を互いに重合わせた重合わせ部を、先行側の上下
   クランプならびに後行側の上下クランプによってクラン
   プされた状態で、回転砥粒切削体を板幅方向に走行させ
   つつ砥粒切削により切断し、続いて、先行側ならびに後
   行側の両上クランプを上昇させて前記クランプ状態を解
   放したのち、後行金属ストリップからのスクラップをの
   せたままで、先行金属ストリップを下流側に前進させて
   このスクラップを除去する一方、後行金属ストリップを
   下流側に前進させて押すことにより先行金属ストリップ
   からのスクラップを除去し、その後、先行金属ストリッ
   プを上流側に後退させて先行金属ストリップの切断面を
   元の位置に戻して位置決めすると共に、クランプしてか
   らこの切断面に後行金属ストリップの切断面を突合わせ
   、前記回転砥粒切削体の走行通路に沿ってレーザ溶接ト
   ーチを走行させてこの突合わせ線に沿つてレーザ溶接す
   ることを特徴とする金属ストリップの突合わせレーザ溶
   接方法。