(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突合せ位置上に設けられたレーザービームにより連続的に溶接される隣接するストリップ又はシートのエッジ部を拘束する装置において、拘束する位置にてストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されたワークロールと、該ワークロールをストリップ又はシート面に向って押し付ける２本１対のバックアップロールとから成る押さえ機構と、及び前記ワークロールとストリップ又はシートを挟んで対向する位置に設けた位置固定用ロールとから成る連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置であって、前記バックアップロールが、中央に小径部が設けられたロールであるとともに、分割された前記ワークロールの各々を同時におさえる幅を有して前記ワークロールを挟み平行な軸上に対で設けられ、レーザー溶接機の溶接ヘッドから照射されるレーザービームが、前記２本のバックアップロールの小径部の軸間に設けられた隙間と、２分割されたワークロール間のギャップを通過することを特徴とする連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項２】
突合せ位置上に設けられたレーザービームにより連続的に溶接される隣接するストリップ又はシートのエッジ部を拘束する装置において、拘束する位置にてストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されたワークロールと、該ワークロールをストリップ又はシート面に向って押し付ける２本１対のバックアップロールとから成る押さえ機構と、及び前記ワークロールとストリップ又はシートを挟んで対向する位置に設けた位置固定用ロールとから成る連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置であって、前記バックアップロールが、ストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されており、レーザー溶接機の溶接ヘッドから照射されるレーザービームが、前記２本のバックアップロールの軸間に設けられた隙間と、２分割されたワークロール間のギャップを通過することを特徴とする連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項３】
分割された各々のワークロールの外径を隣接するストリップ又はシートの厚みに応じて個別に変更可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項４】
ワークロールの軸をストリップ又はシート面に対し平行な面内で傾動自在にし、ワークロールをストリップ又はシートの幅方向に対し角度を付けてストリップ又はシート面に押し付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項５】
ワークロールをストリップ又はシートの幅方向に独立して、ストリップ又はシートの幅方向に対し角度を付けてストリップ又はシート面にそれぞれ押し付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項６】
３条以上のストリップ又はシートを同時に連続溶接することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項７】
位置固定用ロールにストリップを巻き付けるようにして搬送することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項８】
バックアップロール又はワークロールのいずれか一方の表面が、弾性素材でライニングされたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【請求項９】
固定用ロールが、中央部周方向に溝を形成した一個のロールであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定のレーザービームにより隣接するストリップ又はシートの突合せ部を連続的に溶接する場合に適した連続拘束装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
隣り合うストリップ又はシートのエッジ部相互をレーザービームにて連続的に溶接する場合に、ストリップ又はシートを連続的に拘束する従来方法として、小径のローラー群により拘束する方法（例えば、特公平６−１３１５３号公報）と、大径のローラーにより拘束する方法（例えば、特許第２６２２２７１号明細書）が知られている。前者の方法は、小径のローラーがローラー径に応じた距離で配置され、ローラーの間に設けられた隙間を経由して隣接するストリップ又はシートの突合せられた縁部にレーザービームが照射される。一方、後者の方法は、大径のローラーとして中空かつ幅方向に２分割されたローラーが配置され、溶接ヘッドをローラー内に収納するとともに、２分割されたローラーの間にギャップを設け、このギャップを経由して隣接するストリップ又はシートの突合せられた縁部にレーザービームが照射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前者の小径のローラー群により拘束する方法では、各々ローラーの間においてストリップ又はシートのたわみを生じ、隣接する相互の縁部の位置が合わないうえ、レーザービームを各々のローラーの間に照射せざるを得ず、溶接点に十分近接した位置で拘束できず、溶接継目が不均一になるという欠点があった。一方、後者の大径のローラーにより拘束する方法では、溶接される縁部が拘束されるため、溶接継目を均一にすることは可能となるが、溶接ヘッドがローラー内に収納されるため、ローラーの直径は溶接ヘッドの大きさに左右され、ローラーとストリップ又はシートの接点付近のごく短い拘束部分に対して、非常に大きな直径を必要とするうえ、溶接ヘッドの光学系及び固定機構が、ローラー内部の限られたスペースに収納されるため専用化せざるを得なかった。このため、装置の大型化及び、汎用的な溶接ヘッドが使用できないことによるコスト増が避けられないという欠点があり、これが大きな問題となっていた。
【０００４】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、小径の分割ワークロールを２本１対のバックアップロールで圧下する押さえ機構により、溶接点に十分近接した位置を拘束しながらも、汎用の溶接機の溶接ヘッドを押さえ機構の外側に配置できることを知見した。本発明はこの知見に基づいてなされたもので、溶接されるストリップ又はシートのエッジ部を、溶接点に近接した位置で確実に拘束し得ると共に、レーザー溶接機器への構造的及びサイズ的な制約を付加することなく、かつ、均一な溶接継目を得ることができる連続拘束装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、
（１）突合せ位置上に設けられたレーザービームにより連続的に溶接される隣接するストリップ又はシートのエッジ部を拘束する装置において、拘束する位置にてストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されたワークロールと、該ワークロールをストリップ又はシート面に向って押し付ける２本１対のバックアップロールとから成る押さえ機構と、及び前記ワークロールとストリップ又はシートを挟んで対向する位置に設けた固定用ロールとから成る連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置であって、前記バックアップロールが、中央に小径部が設けられたロールであるとともに、分割された前記ワークロールの各々を同時におさえる幅を有して前記ワークロールを挟み平行な軸上に対で設けられ、レーザー溶接機の溶接ヘッドから照射されるレーザービームが、前記２本のバックアップロールの小径部の軸間に設けられた隙間と、２分割されたワークロール間のギャップを通過することを特徴とする連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置、
（２）突合せ位置上に設けられたレーザービームにより連続的に溶接される隣接するストリップ又はシートのエッジ部を拘束する装置において、拘束する位置にてストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されたワークロールと、該ワークロールをストリップ又はシート面に向って押し付ける２本１対のバックアップロールとから成る押さえ機構と、及び前記ワークロールとストリップ又はシートを挟んで対向する位置に設けた位置固定用ロールとから成る連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置であって、前記バックアップロールが、ストリップ又はシートの幅方向に２分割され相互にギャップを開けて設置されており、レーザー溶接機の溶接ヘッドから照射されるレーザービームが、前記２本のバックアップロールの軸間に設けられた隙間と、２分割されたワークロール間のギャップを通過することを特徴とする連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置、
（３）分割された各々のワークロールの外径をストリップ又はシートの厚みに応じて個別に変更可能にしたことを特徴とする（１）又は（２）記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置、
（４）ワークロールの軸をストリップ又はシート面に対し平行な面内で傾動自在にし、ワークロールをストリップ又はシートの幅方向に対し角度を付けてストリップ又はシート面に押し付けることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
（５）ワークロールをストリップ又はシートの幅方向に独立して、ストリップ又はシートの幅方向に対し角度を付けてストリップ又はシート面にそれぞれ押し付けることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
（６）３条以上のストリップ又はシートを同時に連続溶接することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
（７）位置固定用ロールにストリップを巻き付けるようにして搬送することを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置。
（８）バックアップロール又はワークロールのいずれか一方の表面が、弾性素材でライニングされたことを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置、
（９）固定用ロールが、中央部周方向に溝を形成した一個のロールであることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の連続溶接されるストリップ又はシートの連続拘束装置、である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例に基づくストリップ又はシートの連続拘束装置の側面図、図２は連続拘束装置の平面図、図３は連続拘束装置の正面図である。
例えば、別々の供給ラインにて送り込まれる厚みの異なるストリップ１、２  （ストリップ１が薄手）は、所定の溶接位置でそれぞれのエッジ部相互を突き合わせて溶接されるが、本発明に係る連続拘束装置は、これらストリップ１、２の片面（図では上面）に溶接位置に接触して設けた二個のワークロール３ａ、３ｂと、該ワークロール３ａ、３ｂとストリップ１、２を挟んで対向して設けた一個の位置固定ロール１３と、ワークロール３ａ、３ｂを押圧するバックアップロール５、６からなる押さえ機構と、前記ワークロールを支持するチョック１２ａ、１２ｂと、前記バックアップロールを支持するチョック１０ａ、１０ｂと、及び該チョック１０ａ、１０ｂを介してバックアップロール５、６を押圧するための油圧シリンダ等の圧下機構１１ａ、１１ｂとにより構成される。
【０００７】
ワークロール３ａ、３ｂと位置固定ロール１３は、それぞれの軸をストリップ幅方向と平行な状態で保持されており、相互に溶接されるストリップ１、２は、予め隣り合うエッジ部が突合わされた状態で、これらのワークロール３ａ、３ｂと位置固定ロール１３の間に挟み込まれて搬送される。
また、ワークロール３ａ、３ｂは、それぞれのストリップ１、２を押さえるように、ストリップの幅方向に２分割され、相互にギャップ４を開けて配置され、前段バックアップロール５及び後段バックアップロール６により、互いに向き合った斜め下方向に押圧される。前段及び後段のバックアップロール５、６には、それぞれ中央部に小径部７が設けられ、分割されたワークロールの各々を同時に押さえるに十分な幅を有すると共に、ワークロールを挟み平行な軸上に対で設けられている。この小径部７の長さ８及び２本を対で配置したときの小径部７相互間のギャップ９で囲まれる領域と、その下方に位置するワークロール３ａ、３ｂの間のギャップ４が、照射されるレーザービーム１６の通過経路を構成する。こうして構成された経路は、上方に開放されているため、レーザー溶接機の溶接ヘッド１５を、連続拘束装置と独立して上方外側に配置可能としている。
【０００８】
ワークロール３ａ、３ｂの外径と相互に設けられたギャップ４、及びバックアップロール５、６の中央部の小径部７の長さ８、小径部間のギャップ９は、各々の部分を通過するレーザービーム１６の径に応じて決めることができるが、拘束の効果をより一層上げるためには、ギャップ４を、できるだけ小さく例えば１０mm以下にするのが望ましい。
【０００９】
バックアップロール５、６はその両側のバックアップロールチョック１０ａ、１０ｂで２本１組で両端が支持され、バックアップロールチョック１０ａ、１０ｂは、その圧下機構１１ａ、１１ｂにより、所要圧下力で押圧され、バックアップロール５、６を介してワークロール３ａ、３ｂをストリップ面に対し押圧する。一方、ワークロール３ａ、３ｂはワークロールチョック１２ａ、１２ｂにより独立に片持ち支持されるとともに、独立して上下に動作可能に設けられている。これにより、バックアップロール５、６の押圧量が一定で、相互に溶接されるストリップ１、２の厚さが異なる場合（図３ではストリップ２の厚みが大となっている）でも、ワークロール３ａ、３ｂの外径を各々ストリップ板厚に応じて変更することで均等に拘束できる。
【００１０】
位置固定ロール１３は、相互に溶接されるストリップ１、２の下面の位置を同じ高さに保つために、軸を固定して設置される。また、位置固定ロール１３の表面の中央部には、レーザービーム１６の通過光、加工ガスを逃がすための周溝１４が所定の幅をもって設けられている。
【００１１】
なお、ワークロール３ａ、３ｂ、バックアップロール５、６、及び位置固定ロール１３は、ストリップの走行にほぼ同期して回動するが、相互に溶接されるストリップ１、２を拘束すると同時に搬送を補助するための駆動装置を各々のロール軸端に設けることもできる。勿論、場合によっては各ロールは非駆動として、ストリップの走行に伴って回動するようにしてもよい。また、バックアップロールは、その構造上小径部を挟んだ両ロール胴部が同一速度で回動するが、ワークロール３ａ、３ｂの外径に差を設けた場合、これらを押さえるバックアップロールにおいて、その小径部を挟んだ両側のロール胴部で周速が異なることが起きる。このとき小径部とロール胴部間にベアリングを介在させておけば、バックアップロールに無理な力がかかればロールが滑りそれを吸収することになる。
【００１２】
また、図示した実施例では、上側にワークロール３ａ、３ｂ及びバックアップロール５、６からなる上部押さえ機構を設け、下側に位置固定ロール１３を設けた配置となっているが、この上下を逆にした配置でもよい。
さらに、図３に示す如く、圧下機構１１ａ、１１ｂを１台のロール架構１７で連結し、該ロール架構１７を矢印１８のようにストリップ又はシート面と平行な面内において一定角度にわたって回動可能にしておけば、バックアップロールの軸（同時に各ワークロールの軸）をストリップ幅方向に対し任意の角度傾斜させることができる。
【００１３】
次に、図４は本発明の別の実施例である連続拘束装置を示すもので、ストリップ又はシートの拘束位置（溶接位置）における熱変形や耳波を抑制することを狙いとし、特に、薄手のストリップに有効な装置である。図示するように、ワークロール３ａ、３ｂ及び位置固定ロール１３の間に送給・送出されるストリップ１、２を、位置固定ロール１３側に巻き付けるような搬送ラインを採用する。この搬送ラインは、例えば、位置固定ロール１３の入側及び出側に、水平ラインより下方にストリップを押すためのデフレクターロール２０ａ、２０ｂ及び２１を設置することにより達成される。
【００１４】
このようなロール巻き付けにより、ストリップの腰が強化され、熱歪みによる面外変形が抑止されるともに、ストリップエッジ部の耳波も小さくなる。ロールに対する巻き付け角度を大きくすれば効果は上がるが、材料の厚み、搬送の容易性、他の装置との兼ね合い等の点を考慮して適宜決めればよい。
【００１５】
また、上記した例ではバックアップロールは中央に小径部をもつ一体のものを示したが、図５に示す如く、分割型のバックアップロールとすることもできる。すなわち、図５に示すように、ワークロール３ａ、３ｂを押さえるバックアップロールを、ストリップの幅方向に２分割して相互にギャップを設けて対向させている。図では左方の薄手ストリップ１側のワークロール３ａを押圧する分割バックアップロールを５ａ（６ａ）、右方の厚手のストリップ２側のワークロール３ｂを押圧する分割バックアップロールを５ｂ（６ｂ）としている。
【００１６】
バックアップロールを分割型にしたため、各ロール５ａ、５ｂに対するロールチョック及びその圧下機構も独立して設置している。薄手ストリップ１側バックアップロール５ａの両側にロールチョック１０ａ、１９ａを、厚手ストリップ２側バックアップロール５ｂの両側にロールチョック１０ｂ、１９ｂをそれぞれ設け、これらロールチョック５ａ、５ｂをロール架構１７ａ、１７ｂを介して押圧する圧下機構１１ａ、１１ｂが設置されている。ロール架構１７ａ、１７ｂの両端部は、ワークロール３ａ、３ｂの片持ち軸を保持する側を他方側に比し長くしている。
【００１７】
このようにバックアップロールを分割型に構成することにより、相互に制約がないため、種々の幅のストリップ又はシートの連続溶接が可能となり、また、同時に多条溶接も可能となる利点がある。なお、図示の如く、ロール架構１７ａ、１７ｂを矢印１８ａ、１８ｂの如くストリップ又はシート面と平行な面内において一定角度にわたって回動可能にしておけば、各バックアップロールの軸（同時に各ワークロールの軸）をストリップ幅方向に対し任意の角度傾斜させることができ、ストリップの安定した搬送に寄与する。
【００１８】
さらに、図６は２条の連続溶接すべきストリップ（又はシート）の幅が大きくなった場合により有効な本発明の連続拘束装置の更に別の実施例を示す。図６の装置は、図５の装置と比較して位置固定ロール１３をストリップ幅に応じて長尺とすると共に、薄手ストリップ１及び厚手ストリップ２側のそれぞれの拘束機構をダブルにしている。すなわち、図６においては、図５の溶接位置を挟んで対峙した拘束機構をそれぞれそのまま１８０°反転させた形の拘束機構を併せて配置している。符号に′を付けたものが反転させた形の拘束機構を示し、そのロール架構１７ａ′、１７ｂ′は元の拘束機構のロール架構１７ａ、１７ｂとそれぞれ一体になって圧下機構１１ａ、１１ｂに保持されている。
このように拘束部をダブルロール形式にすると、ワークロール３ａ、３ａ′及び３ｂ、３ｂ′のストリップ幅方向の押し付け力のバランスが取りやすく、幅広のストリップ又はシートの連続拘束・溶接により有効である。
【００１９】
さらにまた、図７は厚手のストリップ（又はシート）２とその両側に薄手のストリップ（又はシート）１、１′を溶接する３条のストリップ又はシート連続拘束装置の実施例を示す。図７においては、１個の長尺の位置固定ロール１３に２条の溝１４、１４″を設けて、これら２か所にて同時にストリップ又はシートの拘束・溶接を実施するものである。図の左側のストリップ１とストリップ２の拘束・溶接を行うための連続拘束装置が、図５の連続拘束装置と同一であって同一符号を付しているが、右側のストリップ１′とストリップ２の拘束・溶接を行うための連続拘束装置は、左側の連続拘束装置をｘ軸周りに１８０°反転した形となっている。この反転した右側の連続拘束装置には各符号に″を付しているが、その構造は左側の対応するものと同一である。
この図７の拘束装置では３条のストリップ又はシートの溶接を行うが、各溶接位置における拘束及び溶接作業は図５と全く同様であり、その説明は省略する。このような形式の拘束装置によって、複数条のストリップ又はシートの連続拘束・溶接が可能となる。
【００２０】
なお、各実施例におけるバックアップロール（５、６、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ）のワークロール（３ａ、３ｂ）と接触する表面もしくはワークロールの表面を、ゴム等の弾性素材でライニングしておくことで、ストリップの厚み差によって生じる段差をほぼ完全に吸収することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る連続拘束装置によれば、ストリップ又はシートの一方側に開放されたレーザービームの経路を確保することにより、レーザー溶接ヘッド側への構造、光学系への制約を少なくするとともに、連続的に相互に溶接されるストリップ又はシートのエッジ部を、溶接部に近接した位置で確実に拘束することができるため、均一な溶接継目で連続的に溶接を行うことが、小型かつ安価な溶接装置で可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるストリップ又はシート連続拘束装置の１実施例の側面図である。
【図２】本発明によるストリップ又はシート連続拘束装置の１実施例の平面図である。
【図３】本発明によるストリップ又はシート連続拘束装置の１実施例の正面図である。
【図４】本発明によるストリップ連続拘束装置の他の実施例の側面図である。
【図５】本発明によるストリップ連続拘束装置の他の実施例の正面図である。
【図６】本発明によるストリップ又はシート連続拘束装置の更に別の実施例の正面図である。
【図７】本発明による３条のストリップ又はシート連続拘束装置の実施例の正面図である。
【符号の説明】
１    一方のストリップ又はシート
１′  ３条目のストリップ又はシート
２    他方のストリップ又はシート
３ａ  分割された一方のワークロール
３ｂ  分割された他方のワークロール
４    ワークロール間のギャップ
５    前段バックアップロール
６    後段バックアップロール
５ａ  分割された一方の前段バックアップロール
５ｂ  分割された他方の前段バックアップロール
６ａ  分割された一方の後段バックアップロール
６ｂ  分割された他方の後段バックアップロール
７    バックアップロール中央の小径部
８    バックアップロール中央の小径部の幅
９    前後段のバックアップロールの中央のギャップ
１０ａ、１０ｂ、１９ａ、１９ｂ  バックアップロールチョック
１１ａ、１１ｂ  バックアップロールチョックの圧下機構
１２ａ、１２ｂ  ワークロールチョック
１３  位置固定ロール
１４  周溝
１５  溶接機の溶接ヘッド
１６  レーザービーム
１７  ロール架構
１７ａ  分割された一方のロール架構
１７ｂ  分割された他方のロール架構
１８    ロール架構傾斜機構
１８ａ  分割された一方のロール傾斜機構
１８ｂ  分割された他方のロール傾斜機構
２０ａ、２０ｂ、２１  デフレクターロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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