(57)【要約】【課題】先行鋼板と後行鋼板とを板幅方向に沿って直線状に切断することで良好なレーザ溶接を行うことを目的とする。【解決手段】鋼板溶接装置１は、鋼板が通板するパスラインの下方で基体部１０に固定して配置された下シャー部３４と、パスラインの上方から下降することで下シャー部３４との間で先行鋼板３および後行鋼板４を切断する上シャー部３１と、上シャー部３１と下シャー部３４による鋼板の切断時に、先行鋼板３を下シャー部３４の上端でクランプする出側クランプ部２１と、上シャー部３１と下シャー部３４による鋼板の切断時に、後行鋼板３を下シャー部３４の上端でクランプする入側クランプ部２４と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを切断し、切断した前記先行鋼板の尾端と切断した前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接する鋼板溶接装置であって、
鋼板が通板するパスラインの下方および上方の何れか一方に基体部に固定して配置された固定シャー部と、
前記パスラインの下方および上方の何れか他方から前記固定シャー部に向かって昇降することで前記固定シャー部との間で前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断する可動シャー部と、
前記可動シャー部と前記固定シャー部による鋼板の切断時に、前記先行鋼板を前記固定シャー部の位置でクランプする出側クランプ部と、
前記可動シャー部と前記固定シャー部による鋼板の切断時に、前記後行鋼板を前記固定シャー部の位置でクランプする入側クランプ部と、を有することを特徴とする鋼板溶接装置。
【請求項２】
前記固定シャー部は、前記先行鋼板を切断する出側固定シャー部と前記後行鋼板を切断する入側固定シャー部とが、通板方向に離間して配置される外刃であって、
前記可動シャー部は、鋼板の切断時に、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間に進入する内刃であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板溶接装置。
【請求項３】
前記可動シャー部と前記固定シャー部とによる鋼板の切断後に、
前記出側クランプ部および前記入側クランプ部は、それぞれがクランプする鋼板を前記パスラインまで昇降させると共に、前記出側クランプ部および前記入側クランプ部の少なくとも何れか一方が通板方向に移動し、前記先行鋼板の尾端と前記後行鋼板の先端とを突き合わせることを特徴とする請求項２に記載の鋼板溶接装置。
【請求項４】
前記固定シャー部は、前記パスラインの下方で前記基体部に固定して配置され、
前記可動シャー部は、前記パスラインの上方から下降することで前記固定シャー部との間で前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断し、
前記出側クランプ部は、鋼板の切断時に前記先行鋼板を前記固定シャー部の上端でクランプし、
前記入側クランプ部は、鋼板の切断時に前記後行鋼板を前記固定シャー部の上端でクランプすることを特徴とする請求項２または３に記載の鋼板溶接装置。
【請求項５】
前記固定シャー部の下方であって、前記基体部の設置面に、前記可動シャー部と前記固定シャー部とにより切断された鋼板の破片を回収する回収部を有することを特徴とする請求項４に記載の鋼板溶接装置。
【請求項６】
前記先行鋼板の尾端と前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接するレーザ照射装置を有し、
前記レーザ照射装置は、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間を通って板幅方向に移動するキャリッジ部に設けられていることを特徴とする請求項２ないし５の何れか１項に記載の鋼板溶接装置。
【請求項７】
前記キャリッジ部は、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間を通るキャリッジ本体と、板幅方向への移動時に前記先行鋼板および前記後行鋼板との干渉を避ける空間を介して前記キャリッジ本体に連結された、前記レーザ照射装置を搭載する搭載部と、を有することを特徴とする請求項６に記載の鋼板溶接装置。
【請求項８】
先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを切断し、切断した前記先行鋼板の尾端と切断した前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接する鋼板溶接装置による鋼板の切断方法であって、
出側クランプ部が、鋼板が通板するパスラインよりも下方および上方の何れか一方であって固定シャー部の位置で前記先行鋼板をクランプするステップと、
入側クランプ部が、前記パスラインよりも下方および上方の何れか一方であって前記固定シャー部の位置で前記後行鋼板をクランプするステップと、
前記パスラインの下方および上方の何れか一方で基体部に固定して配置された前記固定シャー部と、前記パスラインの下方および上方の何れか他方から前記固定シャー部に向かって昇降する可動シャー部とが、前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断するステップと、を有することを特徴とする鋼板溶接装置による鋼板の切断方法。
【請求項９】
請求項８に記載された鋼板の切断方法に加えて、前記クランプされて切断された先行鋼板の尾端と、前記クランプされて切断された後行鋼板の先端とをパスライン上で突き合せてレーザ溶接して接続することを特徴とする鋼板の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを溶接する鋼板溶接装置などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板製造ラインには連続通板を実現するために先行鋼板と後行鋼板とを溶接する鋼板溶接装置を備えているものがある。鋼板溶接装置の中には、酸洗工程や冷延工程などへの供給用に用いられるレーザ溶接装置が知られている。レーザ溶接装置は、先行鋼板と後行鋼板とを切断し、切断した先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを突き合わせ、突き合わせた部分にレーザを照射することで、先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを溶接するものである。
【０００３】
特許文献１には、出側クランプ、入側クランプ、下部シャー、上部シャー、レーザ溶接するための溶接装置などを備えた金属板突合せ溶接装置が開示されている。金属板突合せ溶接装置では、鋼板を通板させる場合、鋼板と接触しないように下部シャーは鋼板のパスラインよりも下方に位置し、上部シャーは鋼板のパスラインよりも上方に位置している。一方、鋼板を溶接する場合には、下部シャーがパスラインまで上昇し、出側クランプおよび入側クランプが鋼板をパスラインの位置でクランプ拘束した後、上部シャーを下降させて先行鋼板と後行鋼板とを切断する。切断した後、入側クランプが後行鋼板を出側クランプに近づけることで先行鋼板と突き合わせ、先行鋼板と後行鋼板との間に電流を流して仮接続する。仮接続した後、下部シャー、上部シャー、溶接装置および研削装置などを搭載したキャリッジを板幅方向に移動させながら、溶接装置が先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端との突き合わせ部にレーザを照射することで溶接する。
【０００４】
特許文献２には、出側クランプ、入側クランプ、下部切断部、上部切断部、切断時変位抑制機構、加工ヘッドなどを備えたレーザビーム溶接装置が開示されている。レーザビーム溶接装置は、鋼板を通板する場合には上部切断部と下部切断部がパスラインから上下に離れて位置する。一方、鋼板を切断する場合には下部切断装置が上昇端まで上昇した後に、上部切断装置を下降することで、先行鋼板と後行鋼板とを同時に切断する。続いて、先行鋼板の切断端面と後行鋼板の切断端面とを突き合わせ、レーザビームを照射することで溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５８１８９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３７０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
良好な溶接を得るためには、キャリッジと共にレーザ照射装置が板幅方向に移動するときのビーム径内に、先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端との突き合わせ部が常に位置していることが不可欠となる。一方、通常、レーザ溶接装置に用いられるレーザ照射装置はレーザの出力を集中させるために、照射点におけるビーム径が極めて小さくなるように設定している（例えば０．５ｍｍ）。したがって、ビーム径内に突き合わせ部を常に位置させるには、先行鋼板と後行鋼板とが板幅方向に対して傾くことなく板幅方向に沿って直線状に切断されると共に、先行鋼板と後行鋼板との切断した端面が直角であることが求められる。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された金属板突合せ溶接装置では、先行鋼板と後行鋼板とを板幅方向に沿って直線状に切断したり、端面を直角に切断したりすることが困難であるという問題がある。具体的には、上述した金属板突合せ溶接装置は、下部シャーを昇降させる昇降機構を有し、鋼板の切断時には昇降機構が下部シャーをパスラインまで上昇した位置で切断が行われる。昇降機構により下部シャーを昇降させるには、少なからず昇降機構に遊びが必要である。そのため、上部シャーが下降し鋼板を切断するときの切断時の反力が昇降機構に影響して、下部シャーが板幅方向に対して傾いたり下部シャーが沈み込んだりしてしまう。したがって、切断された先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とが板幅方向に対して傾いたり、切断した端面が斜めになったりしてしまう。
【０００８】
一方、上述した特許文献２に開示されたレーザビーム溶接装置は、切断時に上昇端まで上昇した下部切断装置を拘束する切断時変位抑制機構を備えている。
切断時変位抑制機構は、下部切断装置側に設けられた第１の出側パッドおよび出側クランプ支持フレーム側に設けられ第１の出側パッドに当接する第２の出側パッドを有する出側固定手段と、下部切断装置側に設けられた第１の入側パッドおよび入側クランプ支持フレーム側に設けられ第１の入側パッドに当接する第２の入側パッドを有する入側固定手段と、を有している。この切断時変位抑制機構では、下部切断装置が上昇した後に、入側クランプ支持フレームを前進させることで、第１の出側パッドと第２の出側パッド同士および第１の入側パッドと第２の入側パッド同士を当接させて、下部切断装置を拘束する。しかしながら、この切断時変位抑制機構では、入側クランプ支持フレームを前進させるためにシリンダが必要になり構造が複雑化したり、入側クランプ支持フレームが前進したときの押圧力に耐え得る強度に構成したりしなければならず、製造コストが掛かってしまう。また、この切断時変位抑制機構は、下部切断装置を上昇させるときに、第１の出側パッドと第２の出側パッドとの干渉を防ぐために第１の出側パッドをガイドローラで押圧するため、更に複雑な構成となっており、操業性および保守性に問題がある。
【０００９】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、板幅方向に対して傾いたり、切断端面が斜めになったりすることを防ぎ、先行鋼板と後行鋼板とを板幅方向に沿って直線状に切断することで良好な溶接を行うことができる鋼板溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の鋼板溶接装置は、先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを切断し、切断した前記先行鋼板の尾端と切断した前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接する鋼板溶接装置であって、鋼板が通板するパスラインの下方および上方の何れか一方に基体部に固定して配置された固定シャー部と、前記パスラインの下方および上方の何れか他方から前記固定シャー部に向かって昇降することで前記固定シャー部との間で前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断する可動シャー部と、前記可動シャー部と前記固定シャー部による鋼板の切断時に、前記先行鋼板を前記固定シャー部の位置でクランプする出側クランプ部と、前記可動シャー部と前記固定シャー部による鋼板の切断時に、前記後行鋼板を前記固定シャー部の位置でクランプする入側クランプ部と、を有することを特徴とする。
また、前記固定シャー部は、前記先行鋼板を切断する出側固定シャー部と前記後行鋼板を切断する入側固定シャー部とが、通板方向に離間して配置される外刃であって、前記可動シャー部は、鋼板の切断時に、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間に進入する内刃であることを特徴とする。
また、前記可動シャー部と前記固定シャー部とによる鋼板の切断後に、前記出側クランプ部および前記入側クランプ部は、それぞれがクランプする鋼板を前記パスラインまで昇降させると共に、前記出側クランプ部および前記入側クランプ部の少なくとも何れか一方が通板方向に移動し、前記先行鋼板の尾端と前記後行鋼板の先端とを突き合わせることを特徴とする。
また、前記固定シャー部は、前記パスラインの下方で前記基体部に固定して配置され、前記可動シャー部は、前記パスラインの上方から下降することで前記固定シャー部との間で前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断し、前記出側クランプ部は、鋼板の切断時に前記先行鋼板を前記固定シャー部の上端でクランプし、前記入側クランプ部は、鋼板の切断時に前記後行鋼板を前記固定シャー部の上端でクランプすることを特徴とする。
また、前記固定シャー部の下方であって、前記基体部の設置面に、前記可動シャー部と前記固定シャー部とにより切断された鋼板の破片を回収する回収部を有することを特徴とする。
また、前記先行鋼板の尾端と前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接するレーザ照射装置を有し、前記レーザ照射装置は、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間を通って板幅方向に移動するキャリッジ部に設けられていることを特徴とする。
また、前記キャリッジ部は、前記出側固定シャー部と前記入側固定シャー部との間を通るキャリッジ本体と、板幅方向への移動時に前記先行鋼板および前記後行鋼板との干渉を避ける空間を介して前記キャリッジ本体に連結された、前記レーザ照射装置を搭載する搭載部と、を有することを特徴とする。
また、本発明の鋼板溶接装置による鋼板の切断方法は、先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端とを切断し、切断した前記先行鋼板の尾端と切断した前記後行鋼板の先端との突き合わせ部を溶接する鋼板溶接装置による鋼板の切断方法であって、出側クランプ部が、鋼板が通板するパスラインよりも下方および上方の何れか一方であって固定シャー部の位置で前記先行鋼板をクランプするステップと、入側クランプ部が、前記パスラインよりも下方および上方の何れか一方であって前記固定シャー部の位置で前記後行鋼板をクランプするステップと、前記パスラインの下方および上方の何れか一方で基体部に固定して配置された前記固定シャー部と、前記パスラインの下方および上方の何れか他方から前記固定シャー部に向かって昇降する可動シャー部とが、前記先行鋼板および前記後行鋼板を切断するステップと、を有することを特徴とする。
更に、本発明の鋼板の溶接方法は、上述した切断方法に加えて、前記クランプされて切断された先行鋼板の尾端と、前記クランプされて切断された後行鋼板の先端とをパスライン上で突き合せてレーザ溶接して接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、板幅方向に対して傾いたり、切断端面が斜めになったりすることを防ぎ、先行鋼板と後行鋼板とを板幅方向に沿って直線状に切断することで良好な溶接を行うことができる。特に、本発明の切断方法は、レーザ溶接で突き合わせ溶接をするための切断方法として優れ、本発明の溶接方法または溶接装置によって溶接された鋼板は鋼板製造ラインでの連続通板性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のレーザ溶接装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図２】レーザ溶接装置の構成の概略を示す図である。
【図３】レーザ溶接装置による切断クランプ工程を説明するための図である。
【図４】レーザ溶接装置による切断工程を説明するための図である。
【図５】レーザ溶接装置による切断工程を説明するための図である。
【図６】レーザ溶接装置による突き合わせクランプ工程を説明するための図である。
【図７】レーザ溶接装置による溶接工程を説明するための図である。
【図８】レーザ溶接装置によるクランプ部の駆動機構を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態のレーザ溶接装置の構成の概略を示す図である。
【図１０】レーザ溶接装置による切断工程を説明するための図である。
【図１１】レーザ溶接装置による突き合わせクランプ工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、鋼板溶接装置としてのレーザ溶接装置を用いる場合について説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態に係るレーザ溶接装置１の概略について図１を参照して説明する。
図１は、レーザ溶接装置１の構成を示す斜視図である。
レーザ溶接装置１は、基体部１０、クランプ部２０、シャー部３０およびキャリッジ部４０などを有している。基体部１０は、レーザ溶接装置１の設置面に固定され、クランプ部２０、シャー部３０、およびキャリッジ部４０を支持する構造体としての筐体である。クランプ部２０は、通常時では通板方向（図１に示すＦ方向）に搬送されている鋼板２と接触しない位置に待機し、先行鋼板の尾端および後行鋼板の先端が切断すべき位置に停止した後、先行鋼板と後行鋼板とをクランプする。シャー部３０は、クランプ部２０によってクランプされた先行鋼板と後行鋼板とを切断する。また、クランプ部２０は、切断された先行鋼板の尾端と切断された後行鋼板の先端とを突き合わせる。キャリッジ部４０はレーザ照射装置４２を搭載し、板幅方向（通板方向Ｆと直交する方向）に移動する。このときレーザ照射装置４２が先行鋼板の尾端と後行鋼板の先端との突き合わせ部にレーザを照射することで、先行鋼板と後行鋼板とを溶接する。
【００１４】
次に、基体部１０、クランプ部２０、シャー部３０、およびキャリッジ部４０の具体的な構成について図１および図２を参照して説明する。図２は、鋼板２の通板時におけるレーザ溶接装置１の状態を示す図である。図２（ａ）は、レーザ溶接装置１を通板方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。以下では、鋼板２がレーザ溶接装置１に搬入される側を入側といい、鋼板２がレーザ溶接装置１から搬出される側を出側というものとする。また、通板方向Ｆと直交する板幅方向を、単に幅方向というものとする。
【００１５】
基体部１０は、基台１１（１１ａ、１１ｂ）、支柱１２（１２ａ〜１２ｄ）、天部１３を有している。基台１１（１１ａ、１１ｂ）は設置面Ｇに固定される。本実施形態では、通板方向に離れて２つの基台１１ａ、１１ｂが配置される。支柱１２は、基台１１に立設される。本実施形態では、基台１１ａの両側から支柱１２ａ、支柱１２ｂが立設し、基台１１ｂの両側から支柱１２ｃ、支柱１２ｄが立設する。天部１３は、支柱１２ａ〜支柱１２ｄの上端に固定される。また、図２（ｂ）に示すように、基体部１０は、後述する鋼板の破片を回収する回収部１４を有している。回収部１４は、例えば基台１１ａと基台１１ｂとの間の設置面Ｇに形成される。また、図２（ｂ）に示すように、基体部１０は、キャリッジ部４０が基体部１０内を幅方向に移動するときのガイド部１５を有している。ここでは、ガイド部１５は、基台１１ａ、１１ｂの上方に配置されている。
【００１６】
クランプ部２０は、出側クランプ部２１、入側クランプ部２４を有している。
出側クランプ部２１は、出側上クランプ２２、出側下クランプ２３を有している。出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は、後述する駆動機構５０により上下に昇降可能であり、通板方向に進退可能である。出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は、通板時には鋼板２と接触しないように鋼板２が通板するパスライン（図２（ｂ）、（ｃ）に示すＰＬ）の上下に離れた位置で待機する。出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は、切断時には先行鋼板３を上下から挟持し、先行鋼板３を所定の切断位置に移動させてクランプする。
入側クランプ部２４は、入側上クランプ２５、入側下クランプ２６を有している。入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は、後述する駆動機構５０により上下に昇降可能であり、通板方向に進退可能である。入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は、通板時には鋼板と接触しないように鋼板２が通板するパスラインの上下に離れた位置で待機する。入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は、切断時には後行鋼板４を上下から挟持し、後行鋼板４を所定の切断位置に移動させてクランプする。
【００１７】
ここで、出側クランプ部２１および入側クランプ部２４を上下に昇降させたり、通板方向に進退させたりする駆動機構５０について図８を参照して説明する。ここでは、出側クランプ部２１の駆動機構５０についてのみ説明するが、入側クランプ部２４の駆動機構５０についても同様に構成することができる。図８（ａ）は、出側クランプ部２１の駆動機構５０を通板方向から見た図である。図８（ｂ）は、ＩＶ−ＩＶ線を切断した断面図である。
出側クランプ部２１の駆動機構５０は、枠部５１、上昇降駆動部５２、下昇降駆動部５３、進退駆動部５４を有している。枠部５１は、通板方向に開口する中空矩形状に形成されている。枠部５１は、基体部１０に対して通板方向に沿って移動可能に構成されている。例えば基台１１ａを出側に延出して形成することにより、枠部５１は基台１１ａの上面を通板方向に沿って案内されながら移動することができる。また、枠部５１の上側には上昇降駆動部５２が結合され、枠部５１の下側には下昇降駆動部５３が結合される。また、枠部５１の下側であってかつ出側には、進退駆動部５４が結合される。
なお、図中では、簡便のために上昇降駆動部５２、下昇降駆動部５３、進退駆動部５４を各々１つずつ有しているが、各々複数を有していてもよい。
【００１８】
上昇降駆動部５２は例えば移動用シリンダであって、出側上クランプ２２を上下に昇降させる。また、下昇降駆動部５３は例えば移動用シリンダであって、出側下クランプ２３を上下に昇降させる。出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は、枠部５１に沿って案内されることで水平状態を維持しながら昇降することができる。
進退駆動部５４は例えば移動用シリンダであって、基体部１０に固定されている。例えば基台１１ａを出側に延出して形成することにより、進退駆動部５４を基台１１ａの上面に設置することができる。進退駆動部５４は、枠部５１を通板方向に移動させることにより、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３を通板方向に進退させることができる。なお、出側上クランプ２２、出側下クランプ２３の昇降および枠部５１の進退を円滑かつ精密に行うために、各々に案内溝などを形成してもよい。
【００１９】
次にシャー部３０は、上シャー部３１、下シャー部３４を有している。本実施形態のシャー部３０は、上シャー部３１のみが昇降し、下シャー部３４は基体部１０に固定して配置されている。すなわち、本実施形態では、上シャー部３１が可動シャー部に相当し、下シャー部３４が固定シャー部に相当する。
上シャー部３１は、基体部１０の天部１３に固定された図示しない移動用シリンダを介して昇降可能に配置される。上シャー部３１は、先行鋼板３を切断する出側上刃３２、後行鋼板４を切断する入側上刃３３を有している。本実施形態では、切断時に上シャー部３１は下シャー部３４の後述する出側下シャー部３５と入側下シャー部３７との間（内側）に進入することで鋼板を切断する。したがって、上シャー部３１は内刃として構成される。
上シャー部３１は、通板時には鋼板２と接触しないようにパスラインよりも上方に位置し、切断時にはパスラインを越えて下シャー部３４まで下降することで先行鋼板３および後行鋼板４を切断する。
【００２０】
一方、下シャー部３４は、基体部１０に固定されている。すなわち、本実施形態の下シャー部３４は、従来の溶接装置と異なり、基体部１０に対して昇降不能に配置される。具体的には、下シャー部３４は、出側下シャー部３５、入側下シャー部３７を有している。出側下シャー部３５は、先行鋼板３を切断する出側下刃３６を有している。また、出側下シャー部３５は、基体部１０の基台１１ａ上に固定される。入側下シャー部３７は後行鋼板４を切断する入側下刃３８を有している。入側下シャー部３７は、基体部１０の基台１１ｂ上に固定される。本実施形態では、出側下シャー部３５が出側固定シャー部に相当し、入側下シャー部３７が入側固定シャー部に相当する。また、切断時に下シャー部３４は出側下シャー部３５と入側下シャー部３７との間に上シャー部３１が進入されることで鋼板を切断する。したがって、下シャー部３４は外刃として構成される。
このように、上シャー部３１のみが昇降し、下シャー部３４が基体部１０に固定されているために、下シャー部３４の昇降機構が不要である。したがって、上シャー部３１が下降して、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、下シャー部３４を介して構造体である基体部１０が受けることができる。すなわち、先行鋼板３および後行鋼板４を切断したときに、下シャー部３４にはガタが生じないために、先行鋼板３および後行鋼板４を直線状に正確に切断することができる。
また、下シャー部３４は通板時に鋼板２と接触し疵が生じないようにパスラインよりも下方に配置されている。
【００２１】
また、出側下シャー部３５および入側下シャー部３７はそれぞれ独立して基体部１０に固定されている。したがって、出側下シャー部３５と入側下シャー部３７との間には上下に大きな空間３９を形成することができる。このような大きな空間３９は、切断時の上シャー部３１の進入を可能にするのみならず、溶接時にキャリッジ部４０が幅方向に移動するときの通路をも確保することができる。
【００２２】
次に、キャリッジ部４０は、搭載部４１、キャリッジ本体４３を有している。キャリッジ部４０は、図示しない進退機構を介して幅方向に移動可能に構成されている。図２（ａ）に示すように、キャリッジ部４０は、通板方向から見たときに搭載部４１とキャリッジ本体４３とが一端側で連結されると共に、搭載部４１とキャリッジ本体４３との間の空間４５によって略Ｃ字状に形成される。空間４５は、溶接時にキャリッジ部４０が幅方向に移動するときに出側クランプ部２１および入側クランプ部２４により突き合わされている先行鋼板３および後行鋼板４との干渉を避けるためのスペースである。
搭載部４１は、レーザ照射装置４２を搭載している。図２（ａ）に示すように、レーザ照射装置４２は搭載部４１の基体部１０側であって、図２（ｃ）に示すように、搭載部４１の通板方向の中心に取り付けされている。レーザ照射装置４２は、レーザを下方に向かって照射し、その照射点がパスラインの高さになるように予め設定されている。なお、レーザ照射装置４２は搭載部４１の通板方向の中心に取り付ける場合に限られず、一定位置に取り付けてもよい。
【００２３】
キャリッジ本体４３は、被ガイド部４４が形成されている。被ガイド部４４は、キャリッジ本体４３の通板方向の両側からそれぞれ突出して形成されている。被ガイド部４４は、基体部１０の幅方向に沿って形成されたガイド部１５にガイドされる。したがって、溶接時にキャリッジ部４０が幅方向に移動するときに、被ガイド部４４およびガイド部１５によってキャリッジ部４０が正確に幅方向に沿って直線状に移動する。したがって、レーザ照射装置４２により照射されるレーザの照射点も正確に幅方向に沿って直線状に移動させることができる。
【００２４】
また、搭載部４１およびキャリッジ本体４３にはそれぞれ２つのローラ４６、４７が支持されている。搭載部４１の２つのローラ４６は、搭載部４１の下方であってレーザ照射装置４２により照射されるレーザを挟んで、通板方向に離れた位置で支持される。一方、キャリッジ本体４３の２つのローラ４７は、レーザを挟んで、通板方向に離れた位置で支持される。ローラ４６およびローラ４７は、溶接時にキャリッジ部４０が幅方向に移動するときに、回転しながら先行鋼板３および後行鋼板４を上下から押圧する。したがって、シャー部３０により先行鋼板３と後行鋼板４とを切断したときに生じる、いわゆる鋼板の波打ちを抑制することができ、鋼板を良好に溶接することができる。
また、本実施形態では、シャー部３０が基体部１０に取り付けられているために、キャリッジ部４０にシャー部３０を搭載する必要がない。
【００２５】
次に、上述したように構成されるレーザ溶接装置１により、先行鋼板３と後行鋼板４とを切断してから溶接するまでの処理を図３〜図７を参照して説明する。
（切断クランプ工程）
先行鋼板３の尾端を出側下シャー部３５の入側で停止し、続いて先行鋼板３と溶接させる後行鋼板４の先端を入側下シャー部３７の出側で停止させる。
出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は、パスラインを挟んで上下に離れた位置から、それぞれ昇降して先行鋼板３を上下から挟持する。同様に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は、パスラインの上下に離れた待機状態から、それぞれ昇降して後行鋼板４を上下から挟持する。
【００２６】
上述したように本実施形態では、下シャー部３４が基体部１０に固定され、昇降しない構成である。そこで、本実施形態では、図３に示すように、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３が、先行鋼板３を挟持した状態でパスラインよりも下方に移動させ、先行鋼板３を出側下シャー部３５の位置、具体的には出側下シャー部３５の上端に当接させてクランプする。同様に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６が、後行鋼板４を挟持した状態でパスラインよりも下方に移動させ、後行鋼板４を入側下シャー部３７の位置、具体的に入側下シャー部３７の上端に当接させてクランプする。
このように、出側クランプ部２１は下シャー部３４の上端で先行鋼板３をクランプし、入側クランプ部２４は下シャー部３４の上端で後行鋼板４をクランプすることにより、下シャー部３４を昇降させることなく切断工程に移行することができる。
【００２７】
なお、切断クランプ工程では、出側下クランプ２３と出側下シャー部３５とが接し、入側下クランプ２６と入側下シャー部３７とが接した状態でクランプされていることが好ましい。具体的には、図３に示すように、出側下クランプ２３と出側下シャー部３５とが対向する位置にそれぞれ形成された傾斜面２３ａと傾斜面３５ａとが接している。同様に、入側下クランプ２６と入側下シャー部３７とが対向する位置にそれぞれ形成された傾斜面２６ａと傾斜面３７ａとが接している。
【００２８】
（切断工程）
次に、図４に示すように、上シャー部３１がパスラインの上方から下シャー部３４に向かって下降する。したがって、先行鋼板３が上シャー部３１の出側上刃３２と出側下シャー部３５の出側下刃３６により切断され、後行鋼板４が上シャー部３１の入側上刃３３と入側下シャー部３７の入側下刃３８により切断される。このとき、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、下シャー部３４を介して構造体である基体部１０が受けるために、下シャー部３４が幅方向に対して傾いたり沈み込んだりすることがない。したがって、シャー部３０は、先行鋼板３と後行鋼板４とを幅方向に沿って正確に直線状に切断することができると共に、先行鋼板３と後行鋼板４の端面が直角になるように切断することができる。
【００２９】
また、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときに、先行鋼板３および後行鋼板４には上シャー部３１によってそれぞれ水平方向に引っ張られる力が作用する。このとき、先行鋼板３は、出側下クランプ２３の傾斜面２３ａと出側下シャー部３５の傾斜面３５ａとが接した状態でクランプされているために、先行鋼板３が水平方向に引っ張られるのを支持することができる。同様に、後行鋼板４は、入側下クランプ２６の傾斜面２６ａと入側下シャー部３７の傾斜面３７ａとが接した状態でクランプされているために、後行鋼板４が水平方向に引っ張られるのを支持することができる。
また、切断された先行鋼板３の破片および後行鋼板４の破片は、空間３９を通過して落下し、回収部１４により回収される。このとき、空間３９が上下に大きく形成されているために、回収部１４に落下した破片を十分に受けることができる容量を確保することができる。次に、図５に示すように、上シャー部３１がパスラインよりも上方の待機位置まで上昇し、次の突き合わせクランプ工程に移行する。
【００３０】
（突き合わせクランプ工程）
次に、図６に示すように、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は先行鋼板３をパスラインまで上昇させる。同様に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は後行鋼板４をパスラインまで上昇させる。
次に、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は先行鋼板３をパスラインの高さに維持したまま、入側に向かって移動させる。同時に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は後行鋼板４をパスラインの高さに維持したまま、出側に向かって移動させる。すなわち、出側クランプ部２１が先行鋼板３を入側に移動させ、入側クランプ部２４が後行鋼板４を出側に移動させる。したがって、クランプ部２０は、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端とを空間３９における通板方向の長さの中心で突き合わせることができる。なお、クランプ部２０は、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端とを空間３９における通板方向の長さの中心で突き合わせる場合に限られず、一定位置に突き合せてもよい。例えば、クランプ部２０は、出側クランプ部２１および入側クランプ部２４のうち何れか一方のみを通板方向に移動させて、他方を移動させないようにして、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端とを突き合わせてもよい。
【００３１】
ここで、上述したように先行鋼板３と後行鋼板４とは幅方向に沿って直線状に切断されている。したがって、クランプ部２０は、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせたときに、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部を幅方向に沿って直線状に両端間の隙間を最小化させて位置させることができる。
なお、出側クランプ部２１は先行鋼板３をパスラインまで上昇させる移動と入側に移動させる動作を同時に行うことで、斜めに移動させてもよい。同様に、入側クランプ部２４は後行鋼板４をパスラインまで上昇させる移動と出側に移動させる動作を同時に行うことで、斜めに移動させてもよい。このように斜めに移動させることで、ダウンタイムを短縮させることができる。
【００３２】
（溶接工程）
次に、図７に示すように、キャリッジ部４０が基体部１０内を幅方向に沿って移動する。図７（ａ）は、キャリッジ部４０が幅方向に沿って移動している状態を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線を切断した断面図である。
キャリッジ部４０が所定の移動速度で幅方向に沿って移動しながら、レーザ照射装置４２がレーザを下方に照射する。このとき、キャリッジ部４０はガイド部１５と被ガイド部４４とにより案内されるために、基体部１０の幅方向に沿って直線状に移動する。また、上述したように先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部は、幅方向に沿って直線状に位置している。したがって、キャリッジ部４０に連動して移動するレーザ照射装置４２は、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部とレーザの照射点を幅方向に沿って常に一致させるように照射させることができる。したがって、レーザ照射装置４２は、先行鋼板３および後行鋼板４の全幅に亘って良好に先行鋼板３と後行鋼板４とを溶接することができる。また、先行鋼板３の尾端と後行鋼板の先端との端面は直角に切断されていることから、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部では、端面同士が板厚方向の何れの位置でも当接されている。したがって、レーザ照射装置４２によりレーザが照射されたときに突き合わせ部の板厚方向に亘って良好に先行鋼板３と後行鋼板４とを溶接することができる。
【００３３】
レーザ照射装置４２が先行鋼板３および後行鋼板４の全幅に亘って溶接した後、キャリッジ部４０は図２（ａ）に示す位置まで戻る。また、出側クランプ部２１および入側クランプ部２４は、鋼板のクランプを解除して、図２（ｂ）に示す位置まで戻る。このようにキャリッジ部４０およびクランプ部２０が戻ることにより、レーザ溶接装置１は溶接された鋼板と接触することなく通板させることができ、次の溶接に備えることができる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、上シャー部３１のみが昇降し、下シャー部３４が基体部１０に固定されているために、下シャー部３４の昇降機構が不要である。すなわち、上シャー部３１が下降して、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、下シャー部３４を介して構造体である基体部１０が受けることができる。したがって、先行鋼板３および後行鋼板４を切断したときに下シャー部３４が幅方向に対して傾いたり沈み込んだりすることがないために、先行鋼板３と後行鋼板４とを幅方向に沿って直線状に切断することができる。直線状に切断することで、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部を幅方向に沿って直線状にすることができ、先行鋼板３および後行鋼板４の全幅に亘って良好に先行鋼板３と後行鋼板４とを溶接することができる。
このような本発明の溶接工程で溶接された鋼板は、溶接ムラや破断による危険性がなく、レーザ溶接の長所である熱影響部が小さいなどの特性を有することによって、鋼板製造ラインでの連続通板性に優れている。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
上述した第１の実施形態では、上シャー部３１のみが昇降し、下シャー部３４を基体部１０に固定して配置する場合について説明した。本実施形態では、第１の実施形態の上シャー部３１と下シャー部３４との上下を反転させ、上シャー部１３１を基体部１１０に固定し、下シャー部１３６のみが昇降する場合について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成は、同一符号を付して説明を省略する。
図９は、本実施形態のレーザ溶接装置１０１の構成を示す図である。
【００３６】
レーザ溶接装置１０１は、基体部１１０、シャー部１３０などを有している。
基体部１１０は、基台１１１、支柱１１２、天部１１３を有している。
本実施形態のシャー部１３０は、上シャー部１３１、下シャー部１３６を有している。本実施形態のシャー部１３０は、上シャー部１３１が基体部１１０に固定して配置され、下シャー部１３６のみが昇降する。すなわち、本実施形態では、下シャー部１３６が可動シャー部に相当し、上シャー部１３１が固定シャー部に相当する。
【００３７】
上シャー部１３１は、出側上シャー部１３２、入側上シャー部１３４を有している。出側上シャー部１３２は、先行鋼板３を切断する出側上刃１３３を有している。また、出側上シャー部１３２は、天部１１３の下面であって出側に固定される。入側上シャー部１３４は後行鋼板４を切断する入側上刃１３５を有している。入側上シャー部１３４は、天部１１３の下面であって入側に固定される。本実施形態では、出側上シャー部１３２が出側固定シャー部に相当し、入側上シャー部１３４が入側固定シャー部に相当する。また、切断時には上シャー部１３１は出側上シャー部１３２と入側上シャー部１３４との間に下シャー部１３６が進入されることで鋼板を切断する。したがって、上シャー部１３１は外刃として構成される。
【００３８】
一方、下シャー部１３６は、基体部１１０の基台１１１に固定された図示しない移動用シリンダを介して昇降可能に配置される。下シャー部１３６は、先行鋼板３を切断する出側下刃１３７、後行鋼板４を切断する入側下刃１３８を有している。本実施形態では、切断時に下シャー部１３６は上シャー部１３１の出側上シャー部１３２と入側上シャー部１３４との間（内側）に進入することで鋼板を切断する。したがって、下シャー部１３６は内刃として構成される。
下シャー部１３６は、通板時には鋼板２と接触しないようにパスラインよりも下方に位置し、切断時にはパスラインを越えて上シャー部１３１まで上昇することで先行鋼板３および後行鋼板４を切断する。
【００３９】
このように、下シャー部１３６のみが昇降し、上シャー部１３１が基体部１１０に固定されているために、上シャー部１３１の昇降機構が不要である。したがって、下シャー部１３６が上昇して、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、上シャー部１３１を介して構造体である基体部１１０が受けることができる。すなわち、先行鋼板３および後行鋼板４を切断したときに、上シャー部１３１にはガタが生じないために、先行鋼板３および後行鋼板４を直線状に正確に切断することができる。
【００４０】
次に、上述したように構成されるレーザ溶接装置１０１により、先行鋼板３と後行鋼板４とを切断してから溶接するまでの処理を図１０、図１１を参照して説明する。なお、第１の実施形態の処理と同様の処理は、その説明を適宜、省略する。
（切断クランプ工程）
本実施形態では、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３が、先行鋼板３を挟持した状態でパスラインよりも上方に移動させ、先行鋼板３を出側上シャー部１３２の位置、具体的には出側上シャー部１３２の下端に当接させてクランプする。同様に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６が、後行鋼板４を挟持した状態でパスラインよりも上方に移動させ、後行鋼板４を入側上シャー部１３４の位置、具体的に入側上シャー部１３４の下端に当接させてクランプする。
【００４１】
（切断工程）
次に、図１０に示すように、下シャー部１３６がパスラインの下方から上シャー部１３１に向かって上昇する。したがって、先行鋼板３が上シャー部１３１の出側上刃１３３と下シャー部１３６の出側下刃１３７により切断され、後行鋼板４が上シャー部１３１の入側上刃１３５と下シャー部１３６の入側下刃１３８により切断される。このとき、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、上シャー部１３１を介して構造体である基体部１１０が受けるために、上シャー部１３１が幅方向に対して傾いたり浮き上がったりすることがない。したがって、シャー部１３０は、先行鋼板３と後行鋼板４とを幅方向に沿って正確に直線状に切断することができると共に、先行鋼板３と後行鋼板４の端面が直角になるように切断することができる。
【００４２】
なお、切断工程では、先行鋼板３は、出側上クランプ２２の傾斜面２２ａと出側上シャー部１３２の傾斜面１３２ａとが接した状態でクランプされているために、切断時に先行鋼板３が水平方向に引っ張られるのを支持することができる。同様に、後行鋼板４は、入側上クランプ２５の傾斜面２５ａと入側上シャー部１３４の傾斜面１３４ａとが接した状態でクランプされているために、切断時に後行鋼板４が水平方向に引っ張られるのを支持することができる。
次に、下シャー部１３６がパスラインよりも下方の待機位置まで下降し、突き合わせクランプ工程に移行する。
【００４３】
（突き合わせクランプ工程）
次に、図１１に示すように、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は先行鋼板３をパスラインの高さで、入側に向かって移動させる。同時に、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は後行鋼板４をパスラインの高さで、出側に向かって移動させる。すなわち、出側クランプ部２１と入側クランプ部２４は、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端とを突き合わせる。
【００４４】
（溶接工程）
次に、キャリッジ部４０が基体部１１０内を幅方向に沿って移動する。キャリッジ部４０が所定の移動速度で幅方向に沿って移動しながら、レーザ照射装置４２がレーザを下方に照射する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の上シャー部３１と下シャー部３４との上下を反転させているが、レーザ照射装置４２はレーザを上方に照射させるように設定されていないためにキャリッジ部４０を上下反転させる必要がない。したがって、レーザ照射装置４２は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す状態と同様、レーザを下方に照射しながら基体部１１０の幅方向に沿って移動する。
本実施形態でも、第１の実施形態と同様、先行鋼板３と後行鋼板４とを幅方向に沿って直線状に切断することができるので、先行鋼板３の尾端と後行鋼板４の先端との突き合わせ部を幅方向に沿って直線状にすることができ、先行鋼板３および後行鋼板４の全幅に亘って良好に先行鋼板３と後行鋼板４とを溶接することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、下シャー部１３６を昇降させる構成であるために、下シャー部１３６を昇降させるための移動用シリンダが設置面Ｇに近接して配置される。したがって、第２の実施形態は、第１の実施形態のように上シャー部３１を昇降させるための移動用シリンダが天部１１３に配置される場合に比べて移動用シリンダの補修が容易であり、レーザ溶接装置１０１のメンテナンス性に優れている。
【００４６】
ここで、第１の実施形態は内刃として構成される上シャー部３１を昇降する場合について説明し、第２の実施形態は内刃として構成される下シャー部１３６を昇降する場合について説明した。第１の実施形態および第２の実施形態をまとめると表１のようになる。
【００４７】
【表１】
2015006692.tif 000003
【００４８】
第１の実施形態および第２の実施形態の何れでも、可動シャー部のみが昇降し、固定シャー部が基体部に固定されているために、固定シャー部の昇降機構が不要である。したがって、可動シャー部が昇降して、先行鋼板３および後行鋼板４を切断するときの反力は、固定シャー部を介して構造体である基体部が受けることができる。したがって、先行鋼板３および後行鋼板４を切断したときに固定シャー部が幅方向に対して傾いたり浮き沈みしたりすることがないために、先行鋼板３と後行鋼板４とを幅方向に沿って直線状に切断することができる。
【００４９】
なお、第１の実施形態のように、上シャー部３１のみが昇降し、下シャー部３４が基体部１０に固定されることで、切断された先行鋼板３の破片および後行鋼板４の破片を回収する回収部１４の容量を広く確保できるために、第１の実施形態を適用することがより好ましい。
【００５０】
以上、本発明を上述した実施形態により説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更したり、上述した実施形態を適宜、組み合わせたりしてもよい。
例えば、第１の実施形態では、回収部１４を基台１１ａと基台１１ｂとの間の設置面Ｇに形成する場合について説明したが、基台１１ａと基台１１ｂとの間の設置面Ｇに回収部としての回収容器を設置してもよい。
なお、先行鋼板３と後行鋼板４とは板厚が同じである場合に限られず、板厚が異なっていてもよい。この場合、上述したクランプ部工程では、出側上クランプ２２および出側下クランプ２３は先行鋼板３の板厚の中心をパスラインの高さに位置させ、入側上クランプ２５および入側下クランプ２６は後行鋼板４の板厚の中心をパスラインの高さに位置させることで、溶接工程において良好に先行鋼板３と後行鋼板４とを溶接することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：レーザ溶接装置（鋼板溶接装置）  ２：鋼板  ３：先行鋼板  ４：後行鋼板  １０：基体部  １４：回収部  ２０：クランプ部  ２１：出側クランプ部  ２２：出側上クランプ  ２３：出側下クランプ  ２４：入側クランプ部  ２５：入側上クランプ  ２６：入側下クランプ  ３０：シャー部  ３１：上シャー部  ３４：下シャー部  ３５：出側下シャー部  ３７：入側下シャー部  ４０：キャリッジ部  ４１：搭載部  ４２：レーザ照射装置  ４３：キャリッジ本体  １０１：レーザ溶接装置（鋼板溶接装置）  １１０：基体部  １３０：シャー部  １３１：上シャー部  １３２：出側上シャー部  １３４：入側上シャー部  １３６：下シャー部
【図１】
2015006692.tif 000004
【図２】
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【図３】
2015006692.tif 000006
【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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