(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行板材（２）の後端部側を上下からクランプする出側クランプ（４）と、この出側クランプ（４）と対向配置され後行板材（３）の前端部側を上下からクランプする入側クランプ（５）と、この入側クランプ（５）を上記出側クランプ（４）側に前進、後退させる付勢手段と、この付勢手段により後行板材（３）をクランプしている入側クランプ（５）を一定量前進させて上記先行板材（２）の後端部と後行板材（３）の前端部との重ね合わせ部分を板幅に沿って溶接する一対の円板電極（７）（８）とを備え、上記円板電極（７）（８）により先行板材（２）と後行板材（３）の重ね合わせ部分を加圧通電して抵抗発熱により溶接を行なうシーム溶接装置において、
上記先行板材（２）の後端部に上記後行板材（３）の前端部の重ね合わせ部分の幅を溶接開始端より溶接終了端へ溶接による広がりを補正して大きくする補正手段を上記入側クランプ（５）側に設け、
上記出側クランプ（４）側の方向に沿って敷設されたガイドレール（３４）と、このガイドレール（３４）に跨がってスライド自在とし、上記入側クランプ（５）側に固定されているローラー部（３６）とを備え、このローラー部（３６）にはガイドレール（３４）の面に沿って転動する複数の鋼球（６３）を内蔵し、この鋼球（６３）とガイドレール（３４）の接触面のクリアランスを利用して上記補正手段を構成していることを特徴とするシーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼プロセスラインで前後する板材の端部同士を僅かに重ね合わせて、回転する一対の円板電極により加圧通電し、重ね合わせた端部を抵抗発熱により溶接するようにしたシーム溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼プロセスラインにおける工程で、メッキ処理、焼き鈍し処理、カラー鋼板処理などの熱処理を行なう場合、処理を行なう板材は連続して搬送されて行なうようになっている。特にロールに巻回されている板材が途切れることなく処理工程に搬送するために、先行する板材の後端部と、連続して送るための後行板材の前端部とをシーム溶接装置で重ね合わせて溶接を行なうようにしている。
【０００３】
図７は上記先行板材２の後端部と、後行板材３の前端部とを溶接するシーム溶接装置１と、後行板材３等を搬送する工程を示している。図示する先行板材２の左方側で上記熱処理等を行なっており、先行板材２が途切れる前に別に配置しているロール（図示せず）からの後行板材３をシーム溶接装置１へ搬送し、このシーム溶接装置１で先行板材２の後端部と後行板材３の前端部とを溶接するものである。なお、先行板材２及び後行板材３は図９に示すように一定の幅を有している。
【０００４】
シーム溶接装置１は周知のように、先行板材２の後端部をクランプする出側クランプ４と、後行板材３の前端部をクランプする入側クランプ５を備えている。出側クランプ４は斜め上方に回動可能であり、上クランプ４ａと下クランプ４ｂとで構成され、上クランプ４ａはシリンダにより上下動可能に設けられている。また、入側クランプ５は出側クランプ４に対して前後動可能に設けられており、上クランプ５ａと下クランプ５ｂとで構成され、上クランプ５ａは同様にシリンダにより上下動可能に設けられている。
【０００５】
図１０及び図１１は、上記シーム溶接装置１により先行板材２の後端部と後行板材３の前端部とを僅かに重ね合わせて溶接を行なう場合の工程図を示しているものである。図１０（ａ）に示すように先行板材２の後端部を一旦停止させて、後行板材３の前端部を移送させ、次に図１０（ｂ）に示すように出側クランプ４の上クランプ４ａと、入側クランプ５の上クランプ５ａとをそれぞれ下降させて、出側クランプ４により先行板材２をクランプし、入側クランプ５により後行板材３をクランプする。
次に、図１０（ｃ）に示すように、先行板材２及び後行板材３をクランプした状態でシアー（ shear )と呼ばれる上下一対の切断機６（６ａ、６ｂ）により先行板材２と後行板材３の端部を切断する。
【０００６】
そして、図１１（ａ）に示すように切断機６を上方、下方へと移動させて、さらに図１１（ｂ）に示すように出側クランプ４を少し斜め上方に傾斜させると共に、入側クランプ５でクランプした後行板材３の前端部が先行板材２の後端部の下方に位置するように入側クランプ５を所定量前進させる。そして、図１１（ｃ）に示すように、出側クランプ４を元の状態に復帰させて、後行板材３の前端部の上面に先行板材２の後端部の下面を重ね合わせ、この重ね合わせ部分に上下の円板電極７、８により回転させながら溶接を行なう。この先行板材２と後行板材３の溶接により板材は途切れることなく連続して後工程へと搬送されていく。
【０００７】
ところで、図８は上記シーム溶接を行なう場合の説明図であり、先行板材２と後行板材３の重ね合わせ寸法をＬとした場合、先行板材２と後行板材３の板厚をｔとすると、重ね合わせ寸法Ｌは、一般的にＬ＝（１．０〜１．５）×ｔとしている。この重ね合わせ寸法は、一般的にミリ単位であり、重ね合わせ部分は上下の円板電極７、８により上下から所定の圧力で加圧され、さらに、高電流で溶接される。しかも、先行板材２の後端部と後行板材３の前端部とは、出側クランプ４及び入側クランプ５でもって所定の圧力でクランプされている。
【０００８】
そのため、溶接時に板材の材質や厚さにより、図８の二点鎖線で示すように湾曲してしまうことがあり、先行板材２の溶接終了端側が後行板材３の端部より離れていき、重ね合わせ量がとれず、溶接が十分にできなかったり、溶接終了端側の板材２、３の端部間が離れて溶接ができないという問題が発生する。
【０００９】
そのため、従来では図９に示すように、先行板材２の後端部をずらせて円板電極７、８による溶接開始部分と比べて溶接終了部分の重ね合わせ量を広くするようにしている。この従来例としては、例えば、特許第２６７７０９７号が挙げられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この特許第２６７７０９７号に記載されている技術は、出側クランプ４でクランプしている先行板材２の溶接終了端側の重ね合わせが広くなるように強制的に行なっている。出側クランプ４側を強制的に駆動する手段としては、モータや油圧シリンダなどを用いており、これにより、先行板材２と後行板材３の重ね合わせる部分の幅を溶接開始端より溶接終了端へ溶接する広がりを補正して大きくしている（図９参照）。
【００１１】
ところが、この従来技術では、板材をカットした後に出側クランプ４側を入側クランプ５側に移動させようとしているので、無理が生じることになる。すなわち、出側クランプ４でクランプしている先行板材２の溶接終了端側を右方へ移動させるので、先行板材２にテンションがかかり、そのため、先行板材２にシワが寄ったり、駆動源に大きな動力が必要となる。また、この問題を解決するためには、図７の二点鎖線で示すように、ローラ１０によるループ１１が別途必要となる。また、出側クランプ４側を駆動するためのモータや油圧シリンダも別途必要となり、シーム溶接装置１全体のコストをアップさせることになる。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、簡単な構成でもって先行板材と後行板材の端部間の重ね合わせ部分を溶接する際に、溶接終了端側の溶接による広がりを補正して大きくする手段を入側クランプ側に設けて確実に溶接できるようにしたシーム溶接装置を提供することを目的としているものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１記載のシーム溶接装置では、先行板材２の後端部側を上下からクランプする出側クランプ４と、この出側クランプ４と対向配置され後行板材３の前端部側を上下からクランプする入側クランプ５と、この入側クランプ５を上記出側クランプ４側に前進、後退させる付勢手段と、この付勢手段により後行板材３をクランプしている入側クランプ５を一定量前進させて上記先行板材２の後端部と後行板材３の前端部との重ね合わせ部分を板幅に沿って溶接する一対の円板電極７、８とを備え、上記円板電極７、８により先行板材２と後行板材３の重ね合わせ部分を加圧通電して抵抗発熱により溶接を行なうシーム溶接装置において、上記先行板材２の後端部に上記後行板材３の前端部の重ね合わせ部分の幅を溶接開始端より溶接終了端へ溶接による広がりを補正して大きくする補正手段を上記入側クランプ５側に設け、上記出側クランプ４側の方向に沿って敷設されたガイドレール３４と、このガイドレール３４に跨がってスライド自在とし、上記入側クランプ５側に固定されているローラー部３６とを備え、このローラー部３６にはガイドレール３４の面に沿って転動する複数の鋼球６３を内蔵し、この鋼球６３とガイドレール３４の接触面のクリアランスを利用して上記補正手段を構成していることを特徴としている。
【００１４】
かかる構成とすることで、後行板材３をクランプしている入側クランプ５側を駆動して先行板材２との溶接終了端側の重ね合わせ部分を広くするようにしているので、後行板材３を補正量分を前進させる場合も後行板材３に負荷をかけることなく容易に前進させて補正を行なうことができる。これにより、簡単な構成でもって先行板材２と後行板材３の端部同士の溶接を綺麗に行なうことができる。また、従来とは異なり、先行板材２側にループを設ける必要もない。
さらに、ローラー部３６のクリアランスを利用しているので、特に別途の部材や装置を用いることなく、溶接終了端側の重ね合わせ部分の広がりを持たせて、先行板材２と後行板材３の端部同士を綺麗に溶接を行なうことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明は先行板材２と後行板材３の重ね合わせ部分を補正するために、今までに存在している部材を利用して、従来とは異なり出側クランプ４側ではなく入側クランプ５側で行なうようにしたものである。
【００１６】
先行板材２と後行板材３とを溶接する際に、図７に示すように後行板材３を所定量だけ前進させるので、従来においてもシーム溶接装置１の前にローラ１２によりループ１３を形成している。このループ１３により後行板材３を前進させるのに余裕を持たせるようにしている。本発明では、この余裕を持たせたループ１３の存在を利用して後行板材３の前端部の溶接終了端側を送り出し易くしている。なお、上記ローラ１２がない場合もあるが、かかる場合には、シーム溶接装置１のすぐ前段と、さらに前方にローラやピンチローラが配設されており、後行板材３にテンションがかからないようにこの両ローラ間にある程度の余裕を持たせている。
【００１７】
次に、シーム溶接装置１の構成について説明していくが、シーム溶接装置１自体の構成は周知なので、概略的に説明していく。また、シーム溶接装置１の構成も従来とは基本的には同様の構成なので、同一の機能を発揮する要素には同一の番号を付している。図１はシーム溶接装置１の正面図を示し、図２は入側クランプ５側の要部正面図を、図３はシーム溶接装置１の平面図をそれぞれ示している。図１において基台１４の上面の一方には出側クランプ４を設けている出側装置１５が配置され、他方には入側クランプ５を設けている入側装置１６が配置されている。
【００１８】
出側装置１５を構成している架台１７の上部にはシリンダ２０の基部がピン２１により回動自在に連結されており、シリンダ２０のロッドの先端は上端を出側クランプ４の下クランプ４ｂの下面に固着されているアーム２２の下部とピン２３を介して回動自在に連結されている。アーム２２の上部の側面には支持片２４が一体的に設けてあり、この支持片２４の端部と架台１７の上面より突設した支柱２６とが軸２５により回動自在に連結してある。
また、出側クランプ４を構成している上クランプ４ａの上面はシリンダ３１のロッドの先端側と連結されており、このシリンダ３１の動作により上クランプ４ａが上下動するようになっている。そして、シリンダ３１を駆動して上クランプ４ａを下降させて、下クランプ４ｂとで先行板材２をクランプするようになっている。
【００１９】
また、架台１７及びアーム２２にはそれぞれストッパ２７、２８が設けてあり、両ストッパ２７、２８が当接している図１に示す状態で出側クランプ４が位置決めされている。そして、溶接時に図１１（ｂ）に示すように出側クランプ４を傾動させる場合には、シリンダ２０を駆動するとアーム２２を付勢し、アーム２２は軸２５を中心に反時計方向に回転し、これにより、出側クランプ４を傾動させることができる。
なお、下クランプ４ｂや上クランプ４ａを駆動するシリンダ２０、３１は架台１７の両側にそれぞれ設けているが、それ以上設けても良い。
【００２０】
次にシーム溶接装置１の入側装置１６を説明する。架台３２の上面にはベース３３が配設されており、このベース３３の上面の両側にはガイドレール３４がそれぞれ敷設してある。入側クランプ５の下クランプ５ｂの下面の両側にはそれぞれホルダー３５が固定されており、このホルダー３５の下面にローラー部３６が設けてある。このローラー部３６は断面を略コ字型として上記ガイドレール３４を跨がって該ホルダー３５を出側クランプ４側に前進後退が可能となっている。
また、入側クランプ５の上クランプ５ａの上面には、シリンダ３７のロッドの先端が固定されていて、このシリンダ３７により上クランプ５ａが上下動可能に設けられている。
【００２１】
ホルダー３５の下部の外側面より図３に示すような押接片４０が設けられており、この押接片４０にロッドの先端を固定したシリンダ４１が配設されている。このシリンダ４１を駆動することで、押接片４０を介してホルダー３５を前進または後退させるようになっている。この前進後退可能なホルダー３５の後部の下部側には図２に示すような略Ｌ型のストッパアーム４２が固定されており、さらにストッパアーム４２の下部の前面にはストッパ部４３が固定されている。また、図３に示すように、このストッパ部４３の前面は傾斜面４６としてある。なお、ホルダー３５はレール状の略工字型に形成されていて、上部の横方向に突設した水平片４４に下クランプ５ｂがボルト止めされており、同様に、下部の横方向に突設した水平片４５にホルダー３５やローラー部３６がボルト止めされている。
【００２２】
一方、図３に示すように、ベース３３側にはモータ５０が配設されており、このモータ５０の出力軸５１はギア部５２と接続されている。このギア部５２は軸方向を変えるものであり、ギア部５２の両側に接続されている回転軸５３、５４を互いに逆向きに回転させるようにしている。なお、回転軸５３、５４の端部はベース３３側に軸支されている。また、回転軸５３、５４にはそれぞれストッパ片５５、５６が装着されていて、回転軸５３、５４の回転によりストッパ片５５、５６は互いに近づいたり、離れたりするように回転軸５３、５４上を移動するようになっている。
【００２３】
すなわち、ストッパ片５５、５６にはねじ穴（図示せず）が螺刻されており、このねじ穴に回転軸５３、５４が螺着され、回転軸５３、５４の回転によりストッパ片５５、５６が軸方向に移動自在となっている。この場合、ストッパ片５５、５６自体が回転しないように、ベース３３側の部材（図示せず）により規制されている。また、ホルダー３５側のストッパ部４３の傾斜面４６に対応して、両ストッパ片５５、５６にも傾斜面６０、６１が形成してある。
【００２４】
図４は本発明の動作が分かり易いように図３の配置構成を模式的に記載したものである。先行板材２と後行板材３の端部の重ね合わせ部分を溶接する所謂ナローラップマッシュシーム溶接では従来例で説明したように、溶接終了端側を広く重ね合わせる必要がある。そこで、本発明では図４に示すように、例えば後行板材３の溶接終了端側を約１ｍｍ広く重ね合わせるとすると、後行板材３をクランプした入側クランプ５をシリンダ４１により出側クランプ４へ前進させる場合には以下のようにしている。
【００２５】
すなわち、入側クランプ５の前進量を例えば１００ｍｍとすると、入側クランプ５と共に移動する一方のストッパ部４３（図４では下側のストッパ部４３）の傾斜面４６と、ベース３３側に固定されているストッパ片５５の傾斜面６０との間の距離を１００ｍｍに設定しておく。さらに、他方のストッパ部４３（図４では上側のストッパ部４３）の傾斜面４６と、ベース３３側に固定されているストッパ片５６の傾斜面６１との距離を（１００ｍｍ＋α）に設定しておく。このストッパ片５６の設定は、ストッパ片５６自体を回転軸５４の軸方向に移動させることで、無段階で設定することができる。なお、このαは１ｍｍより小さな値であり、溶接終了端の位置とストッパ部４３とストッパ片５６とが当接する位置が左右方向で異なるので、その角度により決まるからである。
【００２６】
今、後行板材３を前進させていくと、まず、図４の下側のストッパ部４３の傾斜面４６とストッパ片５５の傾斜面６０が当接する。この時点では、上側のストッパ部４３の傾斜面４６とストッパ片５６の傾斜面６１とは、まだαの隙間が生じている。そこで、さらに上側のシリンダ４１を駆動させると、ストッパ片５６の傾斜面６１にストッパ部４３の傾斜面４６が当接するまで入側クランプ５の端部側が駆動される。これにより、図４に示すように、後行板材３の溶接終了端側は１ｍｍ前進して、後行板材３の溶接終了端側は、先行板材２の端部との重ね合わせ部分を広くすることができる。
【００２７】
ここで、入側クランプ５を前進させる場合、図７に示すようにループ１３が存在しているので、もともと前進が可能であり、しかも、溶接終了端側を前進させる場合にも、ループ１３の存在により後行板材３にテンションをかけることなく、容易に前進させることができる。
また、ローラ１２がない場合では、上述したように、シーム溶接装置１の前段側の後行板材３にはある程度の余裕を持たせてテンションがかからないようにしているので、後行板材３を前進させるのも容易である。
【００２８】
なお、後行板材３の溶接終了端側の重ね合わせ部分を広くする補正量は、溶接する先行板材２や後行板材３の鋼種や、板厚、板幅により異なるものであり、これらの条件は予めテストをしておいて決定するものである。そして、その補正量に応じて、図４に示すαを決定すべくストッパ片５６をストッパ片５５より差を付けて位置決めを行なうものである。
【００２９】
このように本実施形態では、後行板材３をクランプしている入側クランプ５側を駆動して先行板材２との溶接終了端側の重ね合わせ部分を広くするようにしているので、後行板材３を補正量分を前進させる場合も後行板材３に負荷をかけることなく容易に前進させて補正を行なうことができる。これにより、簡単な構成でもって先行板材２と後行板材３の端部同士の溶接を綺麗に行なうことができる。また、従来とは異なり、先行板材２側にループを設ける必要もない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
後行板材３の先行板材２との溶接終了端側の補正量は、１ｍｍ前後であるので、部材間のクリアランスを利用して補正を行なうようにしたのが本実施形態である。図５及び図６に示すように、ガイドレール３４上を移動させるためのローラー部３６には、該ガイドレール３４の側面と転動する鋼球６３が複数個内蔵されている。入側クランプ５を前進、後退させる場合に、ローラー部３６の各鋼球６３がガイドレール３４の面を転動して入側クランプ５をスムーズに移動させるものである。
【００３１】
入側クランプ５を前進させていき、図４に示すストッパ部４３とストッパ片５５、５６とがそれぞれ同時に当接した時に入側クランプ５はその位置で停止することになる。そして、図４に示す上側のシリンダ４１をさらに駆動すると各ローラー部３６の各鋼球６３のクリアランスや、鋼球６３自体の若干の弾性により溶接終了端側の入側クランプ５を移動させることができる。
【００３２】
すなわち、ローラー部３６を１つとした場合、各鋼球６３のクリアランスにより入側クランプ５の移動量を多くすることができるが、入側クランプ５の四隅にローラー部３６を設けているので、入側クランプ５を片側にずらせようとした場合、鋼球６３全体のクリアランスは余り多くない。しかし、溶接終了端側をずらせようとする補正量は１ｍｍ前後であるので、シリンダ４１を駆動して後行板材３の溶接終了端側を移動させることは可能である。
【００３３】
このように、この実施形態では、ローラー部３６のクリアランスを利用しているので、特に別途の部材や装置を用いることなく、溶接終了端側の重ね合わせ部分の広がりを持たせて、先行板材２と後行板材３の端部同士を綺麗に溶接を行なうことができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載のシーム溶接装置によれば、後行板材をクランプしている入側クランプ側を駆動して先行板材との溶接終了端側の重ね合わせ部分を広くするようにしているので、後行板材を補正量分を前進させる場合も後行板材に負荷をかけることなく容易に前進させて補正を行なうことができる。これにより、簡単な構成でもって先行板材と後行板材の端部同士の溶接を綺麗に行なうことができる。また、従来とは異なり、先行板材側にループを設ける必要もない。
また、出側クランプ４側の方向に沿って敷設されたガイドレールと、このガイドレールに跨がってスライド自在とし、上記入側クランプ側に固定されているローラー部とを備え、このローラー部にはガイドレールの面に沿って転動する複数の鋼球を内蔵し、この鋼球とガイドレールの接触面のクリアランスを利用しているので、特に別途の部材や装置を用いることなく、溶接終了端側の重ね合わせ部分の広がりを持たせて、先行板材と後行板材の端部同士を綺麗に溶接を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のシーム溶接装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の入側クランプ側の拡大正面図である。
【図３】本発明の実施の形態のシーム溶接装置の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態の溶接終了端側を補正する場合の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるローラー部の拡大断面図である。
【図７】シーム溶接装置における先行板材と後行板材とを溶接する場合の工程を示す図である。
【図８】従来例の問題点を説明するための溶接時の説明図である。
【図９】従来例の溶接終了端側の補正を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は先行板材と後行板材とを溶接する場合の工程を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は先行板材と後行板材とを溶接する場合の工程を示す図である。
【符号の説明】
１  シーム溶接装置
２  先行板材
３  後行板材
４  出側クランプ
５  入側クランプ
７  円板電極
８  円板電極
３４  ガイドレール
３６  ローラー部
４３  ストッパ部
４６  傾斜面
５５  ストッパ片
５６  ストッパ片
６０  傾斜面
６１  傾斜面
６３  鋼球
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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