(57)【要約】  【解決手段】  埋め込まれた材料の層および溶接から生じるその他の破片を溶接ホイール（２２、２４）の作業面から清浄または除去するために、溶接ホイール清浄システムが提供される。このような溶接ホイール清浄システムは研磨材（５２）を有する清浄機（５０）を含み、当該研磨材（５２）は清浄機（５０）の外面上に位置するものである。清浄機（５０）は、研磨材（５２）が溶接ホイールの作業面と合わさるように溶接ホイール（２２）に隣接して配置自在である。研磨材により溶接ホイールの作業面から埋め込まれた材料の層を除去するのに十分な力で清浄機（５０）を選択的に作動させるためにアクチュエータを用いることができる。清浄機（５０）からの破片は、減圧機（４０）によって除去することができる。  【選択図】      図１０
2019536632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ホイール清浄システムであって、
第１の端部と第２の端部とを有する支持体と、
前記支持体の前記第１の端部と連結されている清浄機であって、当該清浄機の外面は研磨材を有するものであり、前記清浄機は、前記研磨材が前記溶接ホイールの作業面と合わさるように前記溶接ホイールに隣接して配置自在である、前記清浄機と、
前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するのに十分な力で前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能である、前記アクチュエータと
を有する溶接ホイール清浄システム。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記研磨材はワイヤブラシを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項３】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記清浄機はバリ取りホイールを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項４】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記アクチュエータは、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させるように動作可能なモータを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項５】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに、前記清浄機と連結されているアームを有するものであり、前記アームは、前記清浄機を前記溶接ホイールに隣接して選択的に配置するように前記溶接ホイールに対して枢動自在である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに、前記アームと連結されているモータを有するものであり、前記モータは前記アームを選択的に枢動させるように動作可能である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項７】
請求項５に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記アームは、異なる外径を有する複数の溶接ホイールのうちの選択された１つの溶接ホイールに隣接して前記清浄機を配置するように調整自在である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項８】
前請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記清浄機は一対のホイール間に配置自在であり、それにより前記研磨剤が前記一対のホイールの各溶接ホイールの作業面に隣接して、両方の溶接ホイールから埋め込まれた材料の層を同時に除去するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項９】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに減圧機を有し、前記減圧機は、前記埋め込まれた材料が前記研磨材によって前記溶接ホイールの前記作業面から除去されたときに当該埋め込まれた材料からの破片を吸引するように動作可能である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記減圧機は、入口を有する少なくとも１つの減圧管を有するものであり、前記入口は前記研磨材と前記溶接ホイールの前記作業面との間における接触点に近接して配置されるものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項１１】
電気抵抗溶接機であって、
一対の溶接ホイールであって、当該一対の溶接ホイールの各溶接ホイールは、前記溶接ホイールの外周に沿って作業面を有するものである、前記一対の溶接ホイールと、
第１の端部第２の端部とを有する支持体と、
前記支持体の第１の端部と連結されている清浄機であって、当該清浄機の外面は研磨材を有するものである、前記清浄機と、
前記清浄機と連結されているアームであって、当該アームは、前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面に隣接して前記研磨材を選択的に配置するように、枢動自在である、前記アームと、
前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材に隣接する前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するよう前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能であるアクチュエータと
を有する電気抵抗溶接機。
【請求項１２】
溶接ホイール清浄システムを用いて溶接ホイールの作業面を清浄する方法であって、前記溶接ホイール清浄システムは、研磨剤を有する清浄機と、当該清浄機と連結されているアクチュエータとを有するものであり、この方法は、
前記清浄機の前記研磨材を前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置する工程と、
前記アクチュエータを作動させて、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させる工程と、
前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去する工程と
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記研磨材は、前記清浄機と連結されているアームを枢動させることによって前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置されるものである、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、前記溶接ホイールから除去された前記埋め込まれた材料からの破片を減圧機で吸引する工程を有するものである、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、選択された量の時間、前記清浄機を回転させる工程を有するものである、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、選択された速度で前記清浄機を回転させる工程を有するものである、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールによって選択された１またはそれ以上の数の溶接が行われた後に除去されるものである、方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、前記清浄機の前記研磨材は、前記溶接ホイールの前記作業面への選択された力で前記溶接ホイール清浄機の前記作業面に隣接して配置されるものである、方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが鋼被覆ライン内の溶接機上に位置する間に除去されるものである、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが再調整ロールによって再成形されている間に除去されるものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月４日に出願された、「コスト削減および頻繁な溶接ホイール交換に関連する安全性上のリスクの低減を目標とした抵抗シーム溶接機用溶接ホイールの作業面の完全性を延長する方法」と題する米国仮特許出願第６２／４１７，８１２号の優先権を主張するものであり、その開示はこの参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
製鋼においては、被覆ラインを通じて鋼を処理することにより当該鋼を保護被覆で被覆することが望ましい場合がある。そのような連続被覆ラインは、典型的には、当該ラインの連続動作を維持するため、１つの鋼コイルの後端部を別の鋼コイルの先端部と接合するための溶接機を含む。溶接機には、溶接ホイールに応じた抵抗シーム溶接機が含まれることがあり、当該抵抗シーム溶接機は、電気を通し、溶接ホイールが溶接継手に沿って転動しながら２つの鋼片間での材料の合体を引き起こすのに十分な力を伝達する。したがって、鋼の電気抵抗からの熱の発生および力の適用は、一般的に、溶接継手で合体をもたらして重ね継手を形成する。しかしながら、そのような高熱と高圧の組み合わせは、材料の化学組成および／またはその他の破片が溶接ホイールの作業面に埋め込まれるために、溶接ホイールの劣化をもたらす場合がある。埋め込まれた材料の厚さは均一ではなく、各溶接と共に増加し、それによりその後の溶接の品質を低下させる可能性がある。
【０００３】
溶接ホイールが溶接品質に影響を与える程度まで劣化した場合、その溶接ホイールは、新しい溶接ホイールまたは再加工された表面を有する溶接ホイールと交換する必要がある。そうでない場合、炉内の溶接部が壊れ、被覆ラインが約２６時間以上停止してしまうリスクがある。いくつかの材料では、この埋め込まれた層は非常に急速に形成される場合があるため、高品質な溶接の形成を持続させるために、当該溶接ホイールは約５回または約６回の溶接のうちに、新しい溶接ホイールまたは再加工された表面を有する溶接ホイールと交換する必要がある。このような頻繁な溶接ホイールの交換は、安全上のリスクを増大させる可能性があり、また新しい溶接ホイールを購入することによりコストを増大させる可能性がある。
【０００４】
この埋め込まれた材料の層は、典型的には、溶接ホイールを再表面仕上げすることにより溶接ホイールの作業面から除去されてきた。このプロセスは、溶接機から溶接ホイールを取り外して、切削旋盤を用いて各溶接ホイールから外層を切り離すことに関する場合がある。さらに、再表面仕上げは、溶接ホイールの外径から約３／８〜約１／２インチを除去するものであり、溶接ホイール作業面の表面粗さ平均（Ｒａ）は約１２５マイクロインチに増加する可能性があるが、それは溶接ホイールによって行う後続の溶接の品質を低下させ得る。溶接ホイールの外径がこの工程中に減少するため、溶接ホイールの交換が必要となるまで、再表面仕上げは限られた回数しか繰り返すことができない。
【０００５】
いくつかの形態では、溶接機は、加えられた力を通じて溶接ホイール作業面の形状を維持することを意図した溶接ホイール調整機を備えている。この再成形プロセスは、溶接ホイールの作業面をきれいにすることができず、溶接残留物がさらに溶接ホイールの作業面に埋め込まれることによって問題を悪化させる可能性さえある。これは、高品質の溶接を行うための溶接ホイールの性能を阻害し、溶接ホイールの交換をもたらす可能性がある。
【０００６】
したがって、連続被覆ライン溶接機それらを取り外すことなく溶接ホイールを清浄することによってより効率的に、また溶接ホイールの寿命を延ばすことによりコストを削減する、溶接ホイールを清浄する装置および方法を提供するというニーズがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述のニーズに対応して改善された連続被覆プロセスを達成する溶接ホイール清浄機および方法が提供される。
【０００８】
一実施形態において、溶接ホイール清浄システムは、第１の端部第２の端部とを有する支持体と、前記支持体の前記第１の端部と連結されている清浄機と、前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータとを有する。当該清浄機の外面は溶接ホイールの作業面に隣接して配置自在な研磨材を有してよい。前記アクチュエータは、前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するのに十分な力で前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能であってよい。前記研磨材はワイヤブラシまたはバリ取りホイールを有してよい。前記アクチュエータは、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させるように動作可能なモータを有してよい。アームが前記清浄機と連結されていてよく、当該アームは前記隣接ホイールに対して枢動自在であり、それにより前記溶接ホイールに隣接して前記清浄機を選択的に配置するようになっている。モータを前記アームと連結して、前記アームを選択的に枢動させてよい。前記アームは、清浄機を、異なる外径を有する複数の溶接ホイールのうちの選択された１つの溶接ホイールに隣接して配置するように調整自在であってよい。前記清浄機は一対のホイール間に配置自在であり、それにより前記研磨剤が前記一対のホイールの各溶接ホイールの前記作業面に隣接して、埋め込まれた材料の層を両方の溶接ホイールから同時に除去するようになっていてよい。前記埋め込まれた材料が前記研磨材によって前記溶接ホイールの前記作業面から除去されるとき、減圧機が前記埋め込み材料からの破片を吸引するように動作可能であってよい。前記減圧機は、入口を有する少なくとも１つの減圧管を有し、当該入口は、前記研磨材と前記溶接ホイールの前記作業面間の接触点に近接して配置されている。
【０００９】
別の実施形態において、電気抵抗溶接機は、一対の溶接ホイールであって、各溶接ホイールの外周に沿って作業面を有するものである、前記一対の溶接ホイールと、第１の端部第２の端部とを有する支持体と、前記支持体の第１の端部と連結されている清浄機であって、前記清浄機の外面上に研磨材を有するものである、前記清浄機と、前記清浄機と連結されているアームであって、一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面に隣接して前記研磨材を選択的に配置するように枢動自在である、前記アームと、前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材に隣接する前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するよう前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能なアクチュエータとを有する。
【００１０】
溶接ホイール清浄システムを用いて溶接ホイールの作業面を清浄する方法であって、前記溶接ホイール清浄システムは、研磨剤を有する清浄機と、当該清浄機と連結されているアクチュエータとを有するものであり、この方法は、前記清浄機の前記研磨材を前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置する工程と、前記アクチュエータを作動させて、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させる工程と、前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去する工程とを有する。前記研磨材は、前記清浄機と連結されたアームを枢動させることによって前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置することができる。前記溶接ホイールから除去された前記埋め込まれた材料からの破片は減圧機で吸引することができる。前記清浄機は、選択された量の時間、選択された速度で回転させることができる。前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールによって選択された１またはそれ以上の数の溶接が行われた後に除去されてよい。前記清浄機の前記研磨材は、前記溶接ホイールの前記作業面に対して選択された力で前記溶接ホイール清浄機の前記作業面に隣接して配置されてよい。前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが鋼被覆ライン内の溶接機上に位置する間に除去されてよい。前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが再調整ロールによって再成形されている間に除去されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、添付の図面と併せて特定の実施例についての以下の説明からよりよく理解されると考えられる。図において、類似の参照番号は類似の要素を特定する。
【図１】図１は、連続被覆ラインの斜視図を示す。
【図２】図２は、図１の連続被覆ラインの部分側面図を示し、溶接機が示されている。
【図３】図３は、図２の溶接機の部分斜視図を示す。
【図４】図４は、図３の溶接機が有する一対の溶接ホイールの背面図を示し、２つの鋼片間において溶接が行われていることを示す。
【図５】図５は、図４の一対の溶接ホイールの部分端面図を示す。
【図６】図６は、破片の埋め込まれた層を有する溶接ホイールの作業面の部分斜視図を示す。
【図７】破片の埋め込まれた層を有する別の溶接ホイール作業面の部分斜視図を示す。
【図８】図８は、破片の埋め込まれた層を有する別の溶接ホイール作業面の断面図を示す。
【図９】図９は、破片の埋め込まれた層を有する別の溶接ホイール作業面の断面図を示す。
【図１０】図１０は、図３の溶接ホイールと共に使用する溶接ホイール清浄システムの正面図を示す。
【図１１】図１１は、図１０の溶接ホイール清浄システムの斜視図を示す。
【図１２】図１２は、図１０の溶接ホイール清浄システムの部分正面図を示す。
【図１３】図１３は、溶接ホイール清浄システムによって清浄された別の溶接ホイール作業面の部分斜視図を示す。
【００１２】
図面は、いかなる方法においても限定することを意図するものではなく、本開示の様々な実施形態は、図面に必ずしも示されていないものを含む様々なその他の方法で実施されてもよいことが企図される。本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を示し、その説明と共に、本開示の原理および概念を説明するのに役立つものである。しかしながら、本開示は示された正確な配置に限定されないことが理解される。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の以下の説明および実施形態は、本開示の範囲を限定するために用いられるべきではない。本開示のその他の実施例、特徴、態様、実施形態、および利点は、以下の説明から当業者に明らかになるであろう。理解されるように、本開示は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で具体的に説明したそれらの例示的な実施形態とは別の実施形態を企図し得る。したがって、図面および説明は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
【００１４】
きれいな溶接ホイール表面を維持することが望ましいため、溶接ホイール清浄システムおよび方法が提供される。そのような溶接ホイール清浄システムは、ホイールを清浄するのに十分な力で各溶接ホイールに対して回転する研磨ホイール清浄機を含んでよい。清浄作業からの破片は、減圧システムによって除去することができる。溶接ホイール清浄システムおよび方法は連続鋼被覆ラインに関して以下により詳細に説明されるが、当該溶接ホイール清浄システムおよび方法は、任意の抵抗溶接プロセスのため任意の溶接ホイールと共に使用することができる。
【００１５】
図１は、巻戻装置（１１）と、溶接機（１２）と、入口アキュムレータ（１３）と、炉（１４）と、ポット（１５）と、冷却塔（１６）と、出口アキュムレータ（１７）と、巻取装置（１８）とを有する連続鋼被覆ライン（１０）の一例を示す。図示した実施形態において、鋼の冷間圧延コイルが被覆ライン（１０）の入口で巻戻装置（１１）によって巻き戻される。次いで、図２に最もよく示すように、鋼は溶接機（１２）を通り抜ける。ここでは、一方のコイル（２）の後端部（２ａ）が他方のコイル（４）の先端部（４ａ）と接合されて鋼帯（６）を形成して被覆ライン（１０）の連続運転を維持する。図１を再び参照して、溶接機（１２）に続いて、鋼帯（６）は入口アキュムレータ（１３）へ移動する。そこでは、鋼の複数のループを伸ばし、および／または縮めることができ、それにより、コイルが共に接合されている間、前記プロセスが中断されずに継続するようになっている。鋼帯（６）は次いで、炉（１４）内で加熱され、ポット（１５）の中へ移動され、アルミニウム、亜鉛などの保護材料の被覆を受ける。次いで鋼帯（６）は、当該被覆物を冷却する冷却塔（１６）へ進む。冷却後、鋼帯（６）は、出口アキュムレータ（１７）へ送られ、次いで、図示される実施形態の巻取装置（１８）によって巻き直しされる。鋼を処理するその他の適切な構成は、本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかであろう。
【００１６】
図３に示すように、図示した実施形態における溶接機（１２）は、２対の溶接ホイール（２０）を有する電気抵抗溶接機である。第１の先行対の溶接ホイール（２０）が後続対の溶接ホイール（２０）の前に配置されて示されているが、任意の適切な数の溶接ホイール対（２０）を使用することができる。各対の溶接ホイール（２０）は、上部溶接ホイール（２４）と下部隣接ホイール（２２）とを有し、図４および図５に示すように、当該下部隣接ホイール（２２）は上部溶接ホイール（２４）の下方に長手方向の軸Ａに沿って位置合わせされている。溶接ホイール（２２、２４）は、約５〜約６インチの半径および約０．６２５インチの厚さを有し得るが、その他の適切な寸法を使用することができる。溶接ホイール（２２、２４）は、各溶接ホイール（２２、２４）の円周に沿って湾曲した作業面（２５、２７）をさらに有することができ、そこで溶接ホイール（２２、２４）は溶接する材料と接触するものであり、当該作業面は約２インチの半径を有するが、その他の適切な寸法が用いられ得る。溶接ホイール（２２、２４）は、銅またはその他の任意の適切な導電材料から作製することができる。
【００１７】
図４に最もよく示すように、下部溶接ホイール（２２）は下部心棒（２６）上に配置され、それにより当該心棒（２６）が、下部溶接ホイール（２２）に上向きの力を与え、下部溶接ホイール（２２）を回転させ、また下部溶接ホイール（２２）に電流を流すよう構成されている。上部溶接ホイール（２４）は上部心棒（２８）上に配置され、それにより当該心棒（２８）が、上部隣接ホイール（２４）に下向きの力を与え、上部溶接ホイール（２４）を回転させ、また上部隣接ホイール（２２）に電流を流すように構成されている。電流は、約２，０００ｋｇに近づく溶接ホイール力で約１６，０００〜約１７，０００アンペアとすることができるが、その他の適切な量を用いることができる。それによって、図５に最もよく示すように、鋼帯（２ａ、４ａ）の重なり合う端部は、一対の溶接ホイール（２０）の作業面（２５、２７）間に配置することができ、それにより鋼帯（２ａ、４ａ）が一対の溶接ホイール（２０）の間で圧縮されるようになっている。図４に示すように、図示した実施形態では、下部心棒（２６）が下部溶接ホイール（２２）を時計回りに回転させ、また上部心棒（２８）が上部溶接ホイール（２４）を反時計回りに回転させ、それによって一対の溶接ホイール（２０）を鋼帯（２ａ、４ａ）に沿って平行移動させ溶接部を形成する。その他の形態では、一対の溶接ホイール（２０）は、当該一対の溶接ホイール（２０）を平行移動させる任意の適切な方向に回転させることができる。したがって、鋼帯（２ａ、４ａ）の電気抵抗から発生する熱、および、一対の溶接ホイール（２０）によってそれらの作業面（２５、２７）に沿って与えられる力の適用により、一般的に、鋼帯（２ａ、４ｂ）を共に溶接するための溶接継手で合体がもたらされる。溶接ホイール（２２、２４）と鋼帯（２ａ、４ａ）との間の接触界面における温度は、約２，０００°Ｆを超えることがあるが、その他の適切な温度を用いることができる。溶接機（１２）の更なるその他の適切な構成は、本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかであろう。
【００１８】
溶接プロセスに付随するＦｅ酸化物被覆の層およびその他の破片が溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）に埋め込まれてしまう場合があるため、高熱と高圧の組み合わせは溶接ホイール（２２、２４）の劣化をもたらす可能性がある。酸化物層の厚さは均一でない場合があり、また溶接毎に増加する場合もある。図６〜７には、例えば、埋め込まれた材料の層を有する溶接ホイールの一例が示されている。図８〜図９には、埋め込まれた材料の層の断面が示されている。例えば、図示した実施形態における埋め込まれた層は、溶接ホイールの表面上で約０．０００７インチの厚さを有し、さらに溶接ホイール内に約０．００３インチ埋め込まれている。この埋め込まれた層は、図９にスペクトル３で示すように溶接ホイールの表面でＦｅ酸化物を、また図９にスペクトル１および２で示すようにクロムおよびケイ素のいくつかの小塊を有する。これにより、埋め込まれた材料のこの不均一な層は溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）と鋼（２ａ、４ａ）の接触を妨げ、それにより、それが後続の溶接の品質を低下させる可能性がある。
【００１９】
したがって、溶接ホイール清浄システム（６０）を用いて溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）を清浄して、再表面仕上げおよび／または溶接ホイール（２２、２４）の交換を必要とすることなく前記埋め込まれた材料の層を除去することが望ましい。図１０〜図１２を参照すると、少なくとも１つの清浄機（５０）と、減圧機（４０）とを有するこのような溶接ホイール清浄システム（６０）が提供されている。各清浄機（５０）は研磨材（５２）を有するものであり、当該研磨材は、清浄機（５０）の外面に位置するものである。研磨材（５２）は、溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）から埋め込まれた材料を除去するのに十分な等級を有するワイヤブラシまたはバリ取りホイールを含むことができる。例えば、３Ｍ製の精密なまたは中程度の仕上げを有するＳｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅ  ＥＸＬバリ取りホイールを用いることができる。その他の適切な研磨材（５２）は、本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかであろう。
【００２０】
次に、各清浄機（５０）は、研磨材（５２）が溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）に隣接するように支持体（５６）上に配置される。図１０では、一対の溶接ホイール（２０）において２つの清浄機（５０）が各溶接ホイール（２２、２４）に隣接して配置されていることが示されているが、任意の適切な数の清浄機（５０）を使用することができる。図１１に示す実施形態では、溶接機（１２）の下側後部溶接ホイールを清浄する１つの清浄機（５０）が示されている。いくつかのその他の形態では、両方の溶接ホイール（２２、２４）を清浄するために、１つの清浄機（５０）を溶接ホイール（２２、２４）間に配置することができる。その他の任意の適切な数の清浄機（５０）を使用することができる。図示した実施形態中の支持体（５６）はアーム（５９）上に取り付けられており、当該アーム（５９）は選択的に清浄機（５０）を溶接ホイール（２２、２４）に隣接して配置するよう枢動し得る。清浄機（５０）は、エアモータ、電気モータ、またはその他の任意の適切な機械式アクチュエータなどのアクチュエータ（５８）によって動作させることができる。したがって、清浄機（５０）は、溶接ホイール（２２、２４）に対して支持体（５６）上で回転して、溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）を清浄することができる。それにより、清浄機（５０）は様々な直径の溶接ホイール（２２、２４）を清浄するように調整自在である。いくつかの形態では、清浄プロセス中に清浄機（５０）と溶接ホイール（２２、２４）の両方が回転する。いくつかのその他の形態では、清浄機（５０）が回転している間、溶接ホイール（２２、２４）が静止しているか、または溶接ホイール（２２、２４）が回転している間、清浄機（５０）が静止している。付加的にまたは代替的に、清浄機（５０）は、溶接ホイール（２２、２４）に対して平行移動または振動することができる。清浄機（５０）の更なるその他の適切な構成が当業者に明らかであろう。
【００２１】
図１０に示すように、溶接ホイール清浄システム（６０）の清浄プロセスによって発生した破片を除去するために減圧機（４０）が使用される。図示した実施形態では、減圧管（４４）が減圧機（４０）から延出し、清浄機（５０）が作業面（２５、２７）に当接する領域に減圧管（４４）の入口が隣接するようになっている。図示した実施形態は各清浄器（５０）で２つの減圧管（４４）を示しているが、その他の適切な数の減圧管（４４）を使用することができる。いくつかの形態では、この清浄領域は、柔軟な適合する筐体（４６）により囲まれている。したがって、溶接ホイール（２２、２４）から除去された破片は、減圧機（４０）により減圧管（４４）を通して吸引される。減圧機（４０）のその他の適切な構成は本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかであろう。
【００２２】
これにより、溶接ホイール清浄システム（６０）を使用して、Ｆｅ酸化物層および溶接によるその他の任意の破片を溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）から清浄および／または除去することができる。この溶接ホイール清浄システム（６０）は、溶接ホイール（２２、２４）を溶接機（１２）から取り外す必要なしにラインで使用することができ、被覆ライン（１０）の停止時間が節約される。いくつかの形態では、溶接ホイール清浄システム（６０）は、溶接電流を分路することなく溶接中に清浄するオプションを可能にするため、グランドから絶縁されている。いくつかのその他の形態では、溶接ホイール清浄システム（６０）は、既存の溶接ホイールの再表面仕上げ動作中に作動する。図１０に示すように、当該調整動作は、駆動されていない再調整ロール（３０）に対し力を加えることにより回転する溶接ホイール（２２、２４）を有する。清浄システム（６０）は、最小限の設置変更で溶接機（１２）に設置することができ、それが溶接ホイール（２２、２４）の交換および／または再調整ロール（３０）を妨げないように、および／または清浄システム（６０）が容易に役立てられるようになっている。
【００２３】
清浄を実行するために、清浄システム（６０）は、図１１及び図１２に示すように、アーム（５９）を調整することにより、清浄機（５０）の研磨材（５２）を溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）に隣接して配置するよう動作させることができる。例えば、アーム（５９）は、アームモータによって手動でおよび／または自動的に平行移動および／または枢動させてよい。そのようなアームモータは、エアシリンダ、または溶接ホイール（２２、２４）に対して清浄機（５０）の十分な力を提供するその他の任意の適切なモータとすることができる。清浄システム（６０）の清浄機（５０）が所望の位置にくると、清浄システム（６０）のアクチュエータ（５８）を始動させて、溶接ホイール（２２、２４）に対して清浄機（５０）を回転させることができる。したがって、清浄機（５０）の研磨材（５２）は、Ｆｅ酸化物層およびその他の溶接による任意の破片を溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）から十分に清浄および／または除去する。図１３には、きれいな溶接ホイール（２２、２４）の一例が示されている。この清浄プロセスの間、減圧機（４０）を作動させ減圧管（４４）を通して除去された破片を吸引することができる。それにより、清浄システム（６０）は、溶接ホイール（２２、２４）を十分に清浄するための選択された時間、例えば約１分未満、またはその他の任意の適切な時間作動させることができる。清浄が完了すると、アクチュエータ（５８）をオフにして清浄機（５０）の回転を停止させることができ、また、アーム（５９）を枢動させて清浄機（５０）を溶接ホイール（２２、２４）から遠ざけることができる。清浄システム（６０）を動作させるためのその他の適切な構成は、本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかであろう。
【００２４】
例えば、この清浄プロセスは、次いで、溶接機（１２）の同一の溶接ホイール（２２、２４）および／または異なる溶接ホイール（２２、２４）に対して繰り返すことができる。いくつかの形態では、清浄工程は各溶接後に行われる。いくつかのその他の形態では、清浄プロセスは、複数回の溶接後に、例えば５回の溶接、１０回の溶接、またはその他の任意の適切な回数の溶接の後に行われる。いくつかの形態では、各溶接ホイール（２２、２４）に対する清浄機（５０）の研磨力および／または清浄機（５０）の回転速度は調整自在である。それにより、清浄システム（６０）は溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）から約１／１０００インチの材料を除去し得るが、これは、溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）から約３／８インチ〜約１／２インチを典型的に除去する再表面仕上げプロセスより少ない。清浄システム（６０）はさらに、溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）で約３２マイクロインチのＲａを提供し得るが、これは約１２５マイクロインチのＲａを典型的に提供する再表面仕上げプロセスよりも滑らかである。したがって、清浄システム（６０）は、溶接ホイール（２２、２４）の作業面（２５、２７）の清浄度および／または完全性を延長することができる。これにより、溶接ホイール（２２、２４）はより多くの溶接を行うことができ、再表面仕上げおよび／または頻繁な溶接ホイール（２２、２４）の交換の必要性を減らして、時間を節約し、および／またはコストを削減する。
【００２５】
実施例
溶接試験では、５回の試験溶接後に、軽量焼付硬化性（ＢＨ）材料を溶接するための既存の溶接規定と、考慮されるべき代替の溶接規定の両方が、上側および下側後部溶接ホイールの急速な劣化をもたらすことが確認された。溶接ホイールの表面は、許容可能な生産溶接がもはや達成され得ない程度まで劣化した。
【００２６】
続いて、約２５０ＭＰａの引張強度を有する０．６４ｍｍのＢＨグレードの鋼に６つの試験溶接部が生成された。典型的には、５回の溶接後に、後部溶接ホイールの表面は、許容可能な溶接部を生成することができない点まで劣化する。したがって、これら６つの試験溶接については、各溶接後に手持ち式電動回転ワイヤブラシを使用して上側及び下側後部ホイールを清浄した。６回目の溶接後に溶接間清浄を終了した。清浄の終了に続いて、さらに５つの溶接部が生成された。そして溶接ホイール表面の前述の条件は許容可能な生成溶接部を生成することができなかった。この試験により、後部溶接ホイール表面の溶接間清浄により生成可能な許容溶接数を延ばすことができ、それによりライン速度の低下の可能性および許容できない溶接の発生のリスクが除去され、また後部溶接ホイールの交換の間隔が延長されることが証明された。
【００２７】
本発明の様々な実施形態を示し説明してきたが、本明細書に記載の方法およびシステムのさらなる適応は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者による適切な修正によって達成することができる。そのような潜在的な修正のいくつかは言及されており、その他のものは当業者に明らかであろう。例えば、上述の実施例、実施形態、幾何学的形状、材料、寸法、比率、工程などは例示的なものであり、必須ではない。したがって、本発明の範囲は、提示する請求項に関して考慮されるべきであり、明細書および図面に示し説明する構造および動作の詳細に限定されないことが理解される。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月4日(2019.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ホイール清浄システムであって、
第１の端部と第２の端部とを有する支持体と、
前記支持体の前記第１の端部と連結されている清浄機であって、当該清浄機の外面は研磨材を有するものであり、前記清浄機は、前記研磨材が前記溶接ホイールの作業面と合わさるように前記溶接ホイールに隣接して配置自在である、前記清浄機と、
前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するのに十分な力で前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能である、前記アクチュエータと
を有する溶接ホイール清浄システム。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記研磨材はワイヤブラシを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項３】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記清浄機はバリ取りホイールを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項４】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記アクチュエータは、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させるように動作可能なモータを有するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項５】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに、前記清浄機と連結されているアームを有するものであり、前記アームは、前記清浄機を前記溶接ホイールに隣接して選択的に配置するように前記溶接ホイールに対して枢動自在である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに、前記アームと連結されているモータを有するものであり、前記モータは前記アームを選択的に枢動させるように動作可能である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項７】
請求項５に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記アームは、異なる外径を有する複数の溶接ホイールのうちの選択された溶接ホイールに隣接して前記清浄機を配置するように調整自在である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項８】
前請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記清浄機は一対のホイール間に配置自在であり、それにより前記研磨剤が前記一対のホイールの各溶接ホイールの作業面に隣接して、両方の溶接ホイールから埋め込まれた材料の層を同時に除去するものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項９】
請求項１に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、このシステムはさらに減圧機を有し、前記減圧機は、前記埋め込まれた材料が前記研磨材によって前記溶接ホイールの前記作業面から除去されたときに当該埋め込まれた材料からの破片を吸引するように動作可能である、溶接ホイール清浄システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の溶接ホイール清浄システムにおいて、前記減圧機は、入口を有する少なくとも１つの減圧管を有するものであり、前記入口は前記研磨材と前記溶接ホイールの前記作業面との間における接触点に近接して配置されるものである、溶接ホイール清浄システム。
【請求項１１】
電気抵抗溶接機であって、
一対の溶接ホイールであって、当該一対の溶接ホイールの各溶接ホイールは、前記溶接ホイールの外周に沿って作業面を有するものである、前記一対の溶接ホイールと、
第１の端部と第２の端部とを有する支持体と、
前記支持体の第１の端部と連結されている清浄機であって、当該清浄機の外面は研磨材を有するものである、前記清浄機と、
前記清浄機と連結されているアームであって、当該アームは、前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面に隣接して前記研磨材を選択的に配置するように、枢動自在である、前記アームと、
前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材に隣接する前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するよう前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能であるアクチュエータと
を有する電気抵抗溶接機。
【請求項１２】
溶接ホイール清浄システムを用いて溶接ホイールの作業面を清浄する方法であって、前記溶接ホイール清浄システムは、研磨剤を有する清浄機と、当該清浄機と連結されているアクチュエータとを有するものであり、この方法は、
前記清浄機の前記研磨材を前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置する工程と、
前記アクチュエータを作動させて、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させる工程と、
前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去する工程と
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記研磨材は、前記清浄機と連結されているアームを枢動させることによって前記溶接ホイールの前記作業面に隣接して配置されるものである、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、前記溶接ホイールから除去された前記埋め込まれた材料からの破片を減圧機で吸引する工程を有するものである、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、選択された量の時間、前記清浄機を回転させる工程を有するものである、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、この方法はさらに、選択された速度で前記清浄機を回転させる工程を有するものである、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールによって選択された１またはそれ以上の数の溶接が行われた後に除去されるものである、方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、前記清浄機の前記研磨材は、前記溶接ホイールの前記作業面への選択された力で前記溶接ホイール清浄機の前記作業面に隣接して配置されるものである、方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが鋼被覆ライン内の溶接機上に位置する間に除去されるものである、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記埋め込まれた材料の層は、前記溶接ホイールが再調整ロールによって再成形されている間に除去されるものである、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月４日に出願された、「コスト削減および頻繁な溶接ホイール交換に関連する安全性上のリスクの低減を目標とした抵抗シーム溶接機用溶接ホイールの作業面の完全性を延長する方法」と題する米国仮特許出願第６２／４１７，８１２号の優先権を主張するものであり、その開示はこの参照により本明細書に組み込まれる。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）  特開２０００−０６１６５１号公報
（特許文献２）  独国特許出願公開第２３３１７４７号明細書
（特許文献３）  米国特許第５，４４９，８７８号明細書
（特許文献４）  実開昭５７−７６８５号公報
（特許文献５）  米国特許第５，４７３，１３３号明細書
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
したがって、連続被覆ライン溶接機からそれらを取り外すことなく溶接ホイールを清浄することによってより効率的に、また溶接ホイールの寿命を延ばすことによりコストを削減する、溶接ホイールを清浄する装置および方法を提供するというニーズがある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
一実施形態において、溶接ホイール清浄システムは、第１の端部と第２の端部とを有する支持体と、前記支持体の前記第１の端部と連結されている清浄機と、前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータとを有する。当該清浄機の外面は溶接ホイールの作業面に隣接して配置自在な研磨材を有してよい。前記アクチュエータは、前記研磨材により前記溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するのに十分な力で前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能であってよい。前記研磨材はワイヤブラシまたはバリ取りホイールを有してよい。前記アクチュエータは、前記溶接ホイールに対して前記清浄機を回転させるように動作可能なモータを有してよい。アームが前記清浄機と連結されていてよく、当該アームは前記隣接ホイールに対して枢動自在であり、それにより前記溶接ホイールに隣接して前記清浄機を選択的に配置するようになっている。モータを前記アームと連結して、前記アームを選択的に枢動させてよい。前記アームは、清浄機を、異なる外径を有する複数の溶接ホイールのうちの選択された溶接ホイールに隣接して配置するように調整自在であってよい。前記清浄機は一対のホイール間に配置自在であり、それにより前記研磨剤が前記一対のホイールの各溶接ホイールの前記作業面に隣接して、埋め込まれた材料の層を両方の溶接ホイールから同時に除去するようになっていてよい。前記埋め込まれた材料が前記研磨材によって前記溶接ホイールの前記作業面から除去されるとき、減圧機が前記埋め込み材料からの破片を吸引するように動作可能であってよい。前記減圧機は、入口を有する少なくとも１つの減圧管を有し、当該入口は、前記研磨材と前記溶接ホイールの前記作業面間の接触点に近接して配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
別の実施形態において、電気抵抗溶接機は、一対の溶接ホイールであって、各溶接ホイールの外周に沿って作業面を有するものである、前記一対の溶接ホイールと、第１の端部と第２の端部とを有する支持体と、前記支持体の第１の端部と連結されている清浄機であって、前記清浄機の外面上に研磨材を有するものである、前記清浄機と、前記清浄機と連結されているアームであって、一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面に隣接して前記研磨材を選択的に配置するように枢動自在である、前記アームと、前記支持体の前記第２の端部と連結されているアクチュエータであって、前記研磨材に隣接する前記一対の溶接ホイールの一方または両方の溶接ホイールの前記作業面から埋め込まれた材料の層を除去するよう前記清浄機を選択的に作動させるように動作可能なアクチュエータとを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2019536632.tif 000016
【国際調査報告】
2019536632.tif 000017
2019536632.tif 000018
2019536632.tif 000019