(57)【要約】【課題】切断縁部領域における不純物相の存在を回避し、欠陥の少ない溶接継手とし得る金属素材を効率的に製造する方法および装置を提供する。【解決手段】所定の輪郭を有する金属素材（１２）を製造する方法であって、金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに連続的に移送する工程と、第１の除去装置の第１のレーザ（６）を用いたアブレーションにより、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）の表面から材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で除去する工程と、第１の除去装置の下流に設けられた切断装置の少なくとも１つの第２のレーザ（１０）により、金属素材（１２）の輪郭に対応する切断路（１１）に沿って金属ストリップ（２）を切断する工程と、を備える。三つの工程は並行して行われ、上流における金属素材の表面部位の形成が、下流における金属素材の切断と同時に行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の輪郭を有する金属素材（１２）を製造する方法であって、
金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに連続的に移送する工程と、
これに並行して、第１の除去装置の構成要素である第１のレーザ（６）を用いたアブレーションにより、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）の表面から材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で除去する工程と、
これに並行して、前記第１の除去装置の下流に設けられた切断装置の構成要素である少なくとも１つの第２のレーザ（１０）により、前記金属素材（１２）の前記輪郭に対応する切断路（１１）に沿って前記金属ストリップ（２）を切断する工程と、
を備え、上流での金属素材の前記表面部位が、下流での金属素材の切断と同時に形成される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、工程ａ）が、前記上側（Ｏ）に設けられた少なくとも１つの第１の層（１３）を除去することを含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、工程ａ）が、前記第１の層（１３）と金属材料（１２ａ）との間に介在する第２の層を除去することを含む、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、前記表面部位（７，１６）が第１の照射帯（７）を含み、該第１の照射帯（７）の軌道が前記金属素材（１２）の前記輪郭の少なくとも一部に対応し、前記金属ストリップ（２）は前記切断路（１１）が前記第１の照射帯（７）を該第１の照射帯（７）の第１の長手延在方向に沿って分割するように切断される、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、前記切断路が、前記少なくとも１つの表面部位（７，１６）を取り囲む、方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、前記第１の照射帯（７）の長手延在方向と直交して延びる第１の幅Ｂ１と、前記切断路（１１）の第２の長手延在方向と直交して延びる第２の幅Ｂ２との比が、下記の関係を満足する、方法。
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ（式中、Ａは、２〜１００の範囲内の数値である。）
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法において、工程ａ）が、前記金属ストリップ（２）の下側（Ｕ）において第２の照射帯（１４）を構成する別の表面部位（７，１６）に沿って材料を除去することを含み、前記第２の照射帯（１４）は、前記第１の照射帯（７）を上から視たときに該第１の照射帯（７）と基本的に合致する位置にある、方法。
【請求項８】
金属素材（１２）を製造する装置であって、
金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに搬送する搬送装置（３）と、
搬送と並行して、第１のレーザ（６）により、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）における材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で表面除去する第１の除去装置（４）と、
搬送方向ｘにおいて下流に配置されており、搬送及び表面除去と並行して、第２のレーザにより、前記金属素材（１２）の輪郭に対応する切断路（１１）に沿って前記金属ストリップ（２）を切断する少なくとも１つの切断装置（８）と、
前記第１のレーザ（６）及び前記第２のレーザ（１０）の運動を、上流での金属素材の前記表面部位が下流にある別の金属素材の切断と同時に形成されるように制御するコントローラと、
を備える、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記搬送装置（３）がローラ矯正機である、装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の装置において、前記第１の除去装置（４）が、第１の除去ツール（６）を搬送方向ｘ及びこれと直交して延びるｙ方向に前記所定の表面部位（７，１６）に従って移動させる、第１の移動装置（５）を含む、装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置において、前記表面部位（７，１６）が前記金属素材（１２）の前記輪郭の少なくとも一部に対応する第１の照射帯（７）であって、前記切断路（１１）が前記第１の照射帯（７）をその第１の長手延在方向に沿って分割する、装置。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項に記載の装置において、第２の除去装置が、前記金属ストリップ（２）の前記上側（Ｏ）とは反対側の下側（Ｕ）において第２の照射帯（１４）を形成する別の表面部位（７，１６）に沿って材料の表面除去を実行するように設けられており、前記第２の照射帯（１４）が、前記第１の照射帯（７）を上から視たときに該第１の照射帯（７）と基本的に合致する位置にある、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記第２の除去装置が、第２の除去ツールを前記ｘ方向及びｙ方向に所定の前記第２の照射帯（１４）に従って移動させる第２の移動装置を含む、装置。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも１つの前記第２の除去ツールが、第１のレーザ又は研削ツールである、装置。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか一項に記載の装置において、前記切断装置（８）が、所定の前記切断路（１１）に従って前記ｘ方向及びｙ方向に移動可能である少なくとも１つの切断ツール（１０）を含む、装置。
【請求項１６】
請求項８から１５のいずれか一項に記載の装置において、前記コントローラにより、前記第２の除去ツールの運動をさらに制御し得る、装置。
【請求項１７】
請求項８から１６のいずれか一項に記載の装置において、前記金属ストリップ（２）の前記ｘ方向における移動量を測定する測定装置が設けられており、前記測定装置により測定された移動量測定結果を前記コントローラに送信する装置が設けられている、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属素材を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１等の従来技術には、リール又はコイルから巻き出された金属ストリップ（帯状金属材料）を搬送方向に搬送すると同時に、上記金属ストリップから所定の輪郭の金属素材を切断するレーザ切断装置が開示されている。
【０００３】
今日、特に自動車産業の分野において金属素材を製造するために、表面が例えばアルミニウム−シリコン保護層等の層で被覆された金属材料が使用される。このようなアルミニウム−シリコン保護層は、鋼表面を熱間加工時のスケール形成や腐食から保護する。
【０００４】
金属素材がその切断縁部の領域で別の金属素材と溶接される場合、上記保護層の材料が溶接継手の領域に入り込むと、溶接継手に不純物相が形成され、溶接接合部に望ましくない強度低下を生じる。
【０００５】
これに対処するために特許文献２には、後に溶接継手となる経路に沿って上記アルミニウム−シリコン保護層をレーザで除去する技術が開示されている。
【０００６】
その他にも従来技術には、レーザ切断によって金属素材が製作された後に、その切断縁部に沿って上記保護層を、所定の縁部位でレーザ又はブラシングによって除去する技術が開示されている。しかし、これは時間がかかり且つ高価である。上記保護層の除去にもかかわらず、後に形成される溶接継手の領域に望ましくない低強度スポットが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０５６０８号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１３２１５３４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解消することにある。具体的には、この目的は、金属素材を製造する方法および装置であって、欠陥が少ない溶接継手を該金属素材の切断縁部の領域に効率的に形成することを可能にする方法および装置を提供することである。本発明の他の目的は、所定の上側表面部位で材料が除去されている金属素材を高速且つ効率的に製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、請求項１に記載の構成および請求項８に記載の構成により達成される。本発明の好適な実施形態は、請求項２から７に記載の構成および請求項９から１７に記載の構成から導き出される。
【００１０】
本発明の第１の態様は、本発明提案の、所定の輪郭を有する金属素材を製造する方法であって、
金属ストリップを搬送方向ｘに連続的に移送する工程と、
これと並行して、第１の除去装置の構成要素である第１のレーザを用いたアブレーションにより、少なくとも１つの所定の表面部位において前記金属ストリップの上側表面から材料を除去する工程と、
これと並行して、前記第１の除去装置の下流に設けられた切断装置の構成要素である少なくとも１つの第２のレーザにより、前記金属素材の前記輪郭に対応する切断路に沿って前記金属ストリップを切断する工程と、
を備え、上流における金属素材の前記表面部位が、下流における金属素材の切断と同時に形成される方法である。
【００１１】
本発明では従来技術と異なり、まず金属ストリップの表面から例えばアルミニウム−シリコン保護層等の材料が除去される。これに続いて、金属素材の所定の輪郭に従って金属ストリップが切断される。本発明にかかる方法に従って製造された金属素材は、溶接継手において該溶接継手の強度を低下させる望ましくない不純物相を形成することなく別の金属素材と溶接し得ることが示されている。
【００１２】
有利なことに、本発明にかかる方法は、アブレーションにより前記金属ストリップの所定の表面部位を除去する工程を備える。この除去は、金属ストリップの連続的な移送と並行して行われる。同時に前記金属素材製造用の該金属ストリップが、下流において並行して切断される。前記第１および前記第２のレーザは、互いに独立して移動可能であることが好ましい。具体的には、前記第１および前記第２のレーザは、機械的に相互に連結されてはいない。前記第１および前記第２のレーザは、相異なる経路に沿って同時に案内され得る。
【００１３】
「表面除去」という用語は、前記表面部位における材料が表面から０．２ｍｍ以内、好ましくは０．１６ｍｍ以内の深さまで除去されることを意味するものと理解されたい。前記金属ストリップの厚さは、表面から除去される層の層厚より十分大きい。この表面除去は、前記金属ストリップにどのような開口、スロットなども形成しない。「表面除去」では、さらに、金属ストリップの表面から酸化物層、油層、塗料層、不純物なども除去することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、工程ａ）が、前記上側に設けられた少なくとも１つの第１の層を除去することを含む。また、工程ａ）が、前記第１の層と金属材料との間に介在する第２の層を除去することを含むことも可能である。前記第１の層及び場合によっては前記第２の層の組成は、それらが設けられた金属材料の組成と異なる。前記第１の層は、例えばアルミニウム−シリコン保護層、亜鉛保護層等であり得る。前記第２の層は、金属材料とアルミニウム−シリコン保護層との間に設けられた、ＦｅＡｌ３、Ｆｅ２Ａｌ３からなる中間層であり得る。前記第１の層の層厚は０．０１〜０．１ｍｍの範囲内であってもよく、前記第２の層の層厚は０．００５〜０．０５ｍｍの範囲内であってもよい。
【００１５】
好適には、工程ａ）での除去は、第１のレーザを用いたアブレーションにより実行される。前記第１のレーザは、例えば１０〜１０００パルス／ｍｍを生成するパルスレーザであってもよい。前記第１のレーザのパワーは、１００〜２０００Ｗ、好ましくは８５０〜１６００Ｗの範囲内であってもよい。前記第１のレーザは、ＣＯ２レーザなどの気体レーザであってもよく、またはファイバレーザ、ダイオードレーザ、ディスクレーザ、ロッドレーザなどの固体レーザであってもよい。
【００１６】
また、工程ａ）での除去が機械的であることも可能である。これを実現するために、回転ブラシなどを使用することが可能である。
【００１７】
本発明では、工程ｂ）での前記金属ストリップの切断が、少なくとも１つの第２のレーザにより実行される。該少なくとも１つの第２のレーザは、金属材料の切断に適した従来からのレーザであってもよい。金属ストリップを切断するため、前記第２のレーザは、所定の前記切断路に従って移動されることが好ましい。
【００１８】
本発明では、前記金属ストリップが搬送方向ｘに連続的に移送されるのに並行して、表面部位における除去と切断路に沿った切断部の形成との両方が実行される。すなわち、例えば従来からのレーザ切断装置のレーザ切断ステーションの上流に、レーザアブレーションステーションを設けることができる。このレーザアブレーションステーションで、前記金属ストリップの前記上側における前記表面部位に沿って材料が除去される。そしてこの表面部位が、下流に配置された切断装置又はレーザ切断ステーションの領域へと入り、金属ストリップがそこで切断される。好都合なことに、上流における金属素材の表面部位の形成と下流における金属素材の切断とは同時に行われる。
【００１９】
本発明の有利な一実施形態では、前記表面部位が第１の照射帯（ｐａｔｈ：照射路）を含み、該第１の照射帯の軌道が前記金属素材の前記輪郭の少なくとも一部に対応し、前記金属ストリップは前記切断路が前記第１の照射帯を該第１の照射帯の第１の長手延在方向に沿って分割するように切断される。これにより、金属素材を該金属素材の切断縁部に沿って別の金属素材と溶接することが可能となる。
【００２０】
本発明の有利な他の実施形態では、前記切断路が、前記第１の照射帯のエッジとエッジとの間のおおよそ中間を通る。この場合の該切断路は、それら２つのエッジのそれぞれに対して最大の距離を有している。これにより、前記金属ストリップの表面に位置した不純物（特には、保護層の成分）の切断縁部の領域への望ましくない進入を安全に且つ確実に避けることができる。
【００２１】
前記第１の照射帯の第１の長手延在方向と直交に延びる、前記第１の照射帯の第１の幅Ｂ１は、前記切断路の第２の長手延在方向と直交に延びる、前記切断路の第２の幅Ｂ２よりも大きい。好ましくは、前記第１の幅Ｂ１と前記第２の幅Ｂ２との比は、下記の関係を満足する。
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ（式中、Ａは、２〜１００の範囲内の数値である。）
【００２２】
第１の幅Ｂ１は通常、０．５〜４．０ｍｍである。第２の幅Ｂ２は通常、０．０５〜０．７ｍｍである。
【００２３】
金属ストリップは通常、該金属ストリップの上側だけが保護層で被覆されているのではなく、上側とは反対側の下側においても、同様の保護層で被覆されている。好ましくは、工程ａ）において材料は、金属ストリップの下側における第２の照射帯に沿って除去され得る。第２の照射帯は、第１の照射帯を上から視たときにこれと基本的に合致する位置にある。第１の照射帯を形成するために用いられる前述した有利な実施形態は、第２の照射帯の形成にも同様に用いることができる。
【００２４】
また、一実施形態では、前記切断路が、前記少なくとも１つの表面部位を取り囲み得る。好ましくは、この場合の該表面部位は、丸い形状である。好ましくは、前記金属ストリップの表面における材料は、複数の連続的な所定の表面部位で除去される。この場合、別の金属片を、前記金属素材へと前記表面部位を覆うように載置してもよい。そしてスポット溶接法を用い、その別の金属片を金属素材に溶接してもよい。
【００２５】
本発明の第２の態様は、金属素材を製造する装置であって、
金属ストリップを搬送方向ｘに搬送する搬送装置と、
搬送に並行して、第１のレーザにより、金属ストリップの上側における材料を、少なくとも１つの所定の表面部位で表面除去する第１の除去装置と、
搬送方向ｘにおいて下流に配置されており、搬送及び表面除去に並行して第２のレーザにより、前記金属素材の輪郭に対応する切断路に沿って前記金属ストリップを切断する少なくとも１つの切断装置と、
前記第１のレーザ及び前記第２のレーザの運動を、上流での金属素材の前記表面部位が下流にある別の金属素材の切断と同時に形成されるように制御するコントローラと、
を備える、装置を提案する。
【００２６】
本発明にかかる装置は、表面が前記表面部位に沿って除去された金属素材の製造を可能にする。この金属素材は前述の表面部位で溶接によって別の金属素材と接合することが可能であり、形成される溶接継手は該溶接継手の強度を低下させる不純物相を本質的に含まない。前記装置は、互いに溶接されるように設計された金属素材の高速な且つ効率的な製造を可能にする。
【００２７】
好ましくは、前記コントローラは、前記第１の除去装置および前記切断装置を制御するコンピュータである。前記第１の除去装置は、該第１の除去装置の除去ツールとして第１のレーザを含む。前記切断装置は、該切断装置の切断ツールとして第２のレーザを含む。これらレーザの運動は、前記第１の除去装置及び切断装置に設けられた駆動部を用いて制御され、材料が前記板金ストリップの前記所定の表面部位で除去されるのと並行して、下流において該金属ストリップが前記金属素材の輪郭に沿って切断される。前記第１および前記第２のレーザの運動経路は、相異なり得る。具体的には、前記金属素材を切断するために、切断工程の時間を短縮するように、したがって、該時間をアブレーション工程の時間と合わせるように複数の第２のレーザを設けてもよい。
【００２８】
有利な一実施形態では、前記搬送装置がローラ矯正機を含む。また、前記搬送装置は搬送ローラを含み得る。好ましくは、前記搬送装置は、前記金属ストリップを搬送方向ｘに連続的に搬送する。この金属ストリップは、同時に矯正され得る。
【００２９】
本発明の他の実施形態では、前記第１の除去装置が、所定の第１の照射帯に従って、第１の除去ツールを搬送方向ｘ及びこれと直交するｙ方向に移動させる第１の移動装置を含む。前記移動装置は、従来型の移動装置であって、これによって例えばレーザ切断ヘッドが金属ストリップと同時に移動され、所定の輪郭を形成するものであってもよい。適切な移動装置は、例えば米国特許出願公開第２０１０／０１８１１６５号明細書等に開示されている。ツールは、アーム又はブリッジ上に、ｙ方向に移動可能な状態で設置され、このアーム又はブリッジは、ｘ方向に移動可能なものとされる。これらの移動は通常、コンピュータベースのコントローラで制御されるサーボモータを用いて行われる。しかしながら、移動装置としてロボットなどを使用してもよい。これに関しては、例えば米国特許出願公開第２０１０／０１２２９７０号明細書等の開示内容を参照されたい。
【００３０】
一実施形態では、前記表面部位が、前記金属素材の輪郭の少なくとも一部に対応する第１の照射帯であり、前記切断路が、前記第１の照射帯をその第１の長手延在方向に沿って分割する。これにより、前記金属素材の切断縁部の一部領域における材料の高速な且つ効率的な除去が可能となる。従来技術と異なり、既に切断済みの金属素材を適切に配置し、該金属素材の切断縁部を清掃し、該切断縁部の領域において上側及び下側で表面除去を実行する必要がなくなる。この推奨される装置は、金属素材の高速且つ効率的な製造を可能にする。
【００３１】
本発明の他の実施形態では、第２の除去装置が、前記金属ストリップの前記上側とは反対側の下側において第２の照射帯を形成する別の表面部位に沿って材料の表面除去を実行するように設けられている。第２の照射帯は、第１の照射帯を上から視たときにこれと基本的に合致する位置にある。前記第２の除去装置は前記第１の除去装置と同様の様式で、前記金属ストリップの下側からの材料除去を可能にする。好ましくは、前記第２の除去装置は、第２の除去ツールを前記ｘ方向及びｙ方向に所定の前記第２の照射帯に従って移動させる第２の移動装置を含む。前記第１および前記第２の除去装置は、制御技術によりおよび／または機械的に互いに接続することができ、特には、合致する照射帯を形成するように接続できる。
【００３２】
好ましくは、前記第１および／または少なくとも１つの前記第２の除去ツールは、第１のレーザ又は研削ツールである。第１のレーザは、例えば、特許文献２に開示されているようなパルスレーザであってもよい。材料の除去は、前記金属ストリップの表面に入射するレーザビームのレーザスポットへ、、該レーザビームに対して鋭角で吹き付けられる圧力３ｂａｒ以上の圧縮空気又は不活性ガスにより支援することができる。
【００３３】
前記切断装置は、所定の切断路に従ってｘ方向及びｙ方向に移動可能な少なくとも１つの第２のレーザを含む。該第２のレーザは、金属材料の切断に適した従来型のレーザであってもよい。また、前記切断装置を機械的な切断装置、例えば同時稼働されるせん断機等とすることも検討できる。
【００３４】
本発明にかかる装置は、さらに、前記第１の除去ツール及び前記切断ツールの運動を制御するコントローラを備える。該コントローラは、前記第２の除去ツールの運動もさらに制御し得る。コントローラは、例えば、前記第１の照射帯及び前記切断路の座標を記憶するコンピュータであってもよい。この座標は、金属素材の所定の輪郭に対応するものである。前記金属ストリップが連続的に移送されると、前記切断ツール及び除去ツールの運動経路が、前記コントローラによって該金属ストリップの供給移動量に従って自動的に再計算又は補正される。この補正又は再計算の正確を期するために、金属ストリップのｘ方向における移動量を測定する測定装置を設けてもよい。また、前記測定装置により測定された移動量測定結果を前記コントローラに送信する装置を設けてもよい。好ましくは、前記コントローラは、前記切断ツール及び前記除去ツールの全ての運動を同時に制御する。これにより、前記金属素材の前記所定の輪郭への追従および各経路内への前記切断路の位置決めを極めて正確に行うことができる。
【００３５】
以下では、本発明の例的な実施形態の詳細について、図面を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる装置を示す概略平面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａ’に沿った、金属ストリップの断面図である。
【図３】第１の金属素材を示す平面図である。
【図４】第２の金属素材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明にかかる装置を示す概略平面図である。符号１は、軸心Ｚ回りに回転可能な板金リール又はコイルを指す。リール１から巻き出された金属ストリップ２は搬送方向、すなわち、ｘ方向に展開する。リール１の下流には、ローラ矯正機３が設けられており、これによって、金属ストリップ２が真っ直ぐに伸ばされて、好ましくはｘ方向に連続的に搬送される。ローラ矯正機３の下流には、第１の除去装置４（破線で図示）が設けられている。第１の除去装置４は、ｘ方向と直交に延びるｙ方向において金属ストリップ２を跨ぐようにして延在する第１のブリッジ５を含む。第１のブリッジ５は、ｘ方向において前後に、すなわち、搬送方向ｘの反対方向にも移動させることができる。第１のブリッジ５は、その上に設置された第１の除去ツール６（例えば、第１のレーザ等）を有する。第１の除去ツール６は、ｙ方向に金属ストリップ２の全幅にわたって前後に移動させることができる。符号７は、金属ストリップ２の上側Ｏにおいて第１の除去ツール６を用いた表面除去により形成された、第１の照射帯を指す。
【００３８】
第１の除去装置４の下流には、第１の切断装置８（同じく破線で図示）が設けられている。切断装置８は、ｙ方向において金属ストリップ２を跨ぐように延在する第２のブリッジ９を含む。第２のブリッジ９は、ｘ方向において前後に、すなわち、搬送方向ｘの反対方向にも移動されることが可能である。第２のブリッジ９は、その上に設置された切断ツール６（例えば、第２のレーザ等）を有し、これはｙ方向において。符号１１は、切断装置１０によって形成された切断路を指す。符号１２は、金属ストリップ２から完全に切断された第１の金属素材を指す。第１の金属素材１２の輪郭は、切断路１１によって画定されている。第１の照射帯７は、切断路１１の一部に沿って延在している。
【００３９】
当然ながら、ブリッジと該ブリッジ上で前後に移動可能なキャリッジとを有する前述のガントリ装置に代えて、例えばロボット、他の適切な装置等により、前記除去ツールおよび／または切断ツールを所定の運動経路に沿って移動させてもよい。また、これらツールの運動は、例えば極座標系に基づいて制御してもよい。
【００４０】
図２は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。第１の照射帯７の第１の幅Ｂ１は、切断路（切断部）１１の第２の幅Ｂ２よりも大きい。金属ストリップ２は、その上側Ｏ及び反対側の下側Ｕが保護層１３（例えば、アルミニウム−シリコン保護層等）で被覆された鋼材１２ａで構成されている。第１の照射帯７の反対側には、合致する位置に設けられた第２の照射帯１４が存在しており、第１の照射帯７及び第２の照射帯１４に沿って、保護層１３が除去されている。
【００４１】
図３は、第１の金属素材１２を示す平面図である。同図からも、第１の金属素材１２の輪郭であって、切断路１１によって画定されている輪郭の一部を、第１の照射帯７が縁取っている様子が明らかである。
【００４２】
図４は、第２の金属素材１５を示す平面図である。第２の金属素材１５は、切断路１１によって画定されている輪郭内に、上側から金属ストリップ２の保護層１３が除去されている複数の表面部位１６を有している。表面部位１６は、短い帯状、丸形状または楕円形状を有する。表面部位１６は、第２の金属素材１５と接合される別の金属部材１７（同図において破線で図示）とのスポット溶接接合部を形成する役割を果たす。第２の金属素材１５における表面部位１６は、該第２の金属素材１５の切断路１１により形成された取り囲む切断縁部を縁取っていない。
【００４３】
前記装置は、下記のように動作する。
【００４４】
リール１から巻き出された金属ストリップ２が、ローラ矯正機３によって真っ直ぐに伸ばされて、同時に搬送方向ｘに連続的に搬送される。これに並行して、第１の除去装置４では第１の除去ツール６（例えば、適切な第１のレーザ等）が、製造される第１の金属素材１２の所定の輪郭に沿って移動される。第１のブリッジ５の及び第１の除去ツール６の対応する運動は、コントローラＳによって制御される。第１の除去装置４の反対側には、金属ストリップ２の上側Ｏとは反対側の下側Ｕにおいて第２の照射帯１４を除去する、第２の除去装置（図示せず）を設けることができる。ただし、全ての具体例で第２の除去装置を必要とするわけではない。
【００４５】
少なくとも第１の照射帯７の形成後、金属ストリップ２は、下流に配置された切断装置８に供給される。切断装置８は、製造される金属素材１２の所定の輪郭に対応する切断路１１を形成する。切断路１１は、第１の照射帯７を該第１の照射帯７の長手延在方向に沿って分割する。つまり、切断路１１が形成される前に既に、切断縁部の領域では保護層１３が除去されている。後に切断装置１０によって切断路１１を形成すると、その切断縁部の領域に不純物を持ち込むことはない。
【００４６】
前記装置の他の機能としては、第１の除去ツール６により、金属ストリップ２の上側Ｏから短い帯の形状、丸形状または楕円形状を有する表面部位１６を除去することも可能である。さらにこの後、下流に配置された切断装置８で、切断路１１が表面部位１６を切断しないように、すなわち、切断路１６が前記表面部位１６を取り囲むように該切断路１１を案内してもよい。
【００４７】
図示しないが、本発明にかかる方法では当然ながら、少なくとも一部が切断路１１の領域にある第１の照射帯７と、切断路１１外になるが前記輪郭内に存在する表面部位１６との両方を有する金属素材を製造することもできる。このような金属素材には、さらに、切断縁部の領域において、第１の照射帯７とは反対側に第２の照射帯１４が設けられてもよい。
【００４８】
切断装置１０の運動は、第１の除去ツール６の運動制御と同様の様式で前記コントローラによって制御される。これを実現するため、測定装置（詳細に図示せず）、例えば、金属ストリップに当接したドラッグホイール等を設けてもよい。該測定装置により行われた移動量測定結果が前記コントローラに送信され得て、第１の除去ツール６及び切断装置１０の運動の適切な制御を可能にする。
【００４９】
本発明にかかる装置および本発明にかかる方法は、少なくとも上側の少なくとも一部から材料が除去された金属素材の高速な且つ効率的な製造を可能にする。具体的には、該材料は、例えばアルミニウム−シリコン保護層、亜鉛保護層等の保護層であり得る。このような金属素材は、本発明に従って形成された表面部位の領域での溶接によって別の金属素材と接合できる。形成される溶接接合部は、極めて少ない欠陥量によって特徴付けられる。溶接継手における望ましくない不純物相は最大限回避することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１        リール
２        金属ストリップ
３        ローラ矯正機
４        第１の除去装置
５        第１のブリッジ
６        第１の除去ツール
７        第１の照射帯
８        切断装置
９        第２のブリッジ
１０      切断ツール
１１      切断路
１２      第１の金属素材
１２ａ    鋼材
１３      保護層
１４      第２の照射帯
１５      第２の金属素材
１６      表面部位
１７      金属部材
Ｂ１      第１の幅
Ｂ２      第２の幅
Ｏ        上側
Ｓ        コントローラ
Ｕ        下側
ｘ        搬送方向
Ｚ        軸心
【図１】
2018520879.tif 000003
【図２】
2018520879.tif 000004
【図３】
2018520879.tif 000005
【図４】
2018520879.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月20日(2018.2.20)
【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】
所定の輪郭を有する金属素材（１２）を製造する方法であって、
金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに連続的に移送する工程と、
これに並行して、第１の除去装置の構成要素である第１のレーザ（６）を用いたアブレーションにより、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）の表面から材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で除去する工程と、
これに並行して、前記第１の除去装置の下流に設けられた切断装置の構成要素である少なくとも１つの第２のレーザ（１０）により、前記金属素材（１２）の前記輪郭に対応する切断路（１１）に沿って前記金属ストリップ（２）を切断する工程と、
を備え、上流での金属素材の前記表面部位が、下流での金属素材の切断と同時に形成される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、工程ａ）が、前記上側（Ｏ）に設けられた少なくとも１つの第１の層（１３）を除去することを含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、工程ａ）が、前記第１の層（１３）と金属材料（１２ａ）との間に介在する第２の層を除去することを含む、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、前記表面部位（７，１６）が第１の照射帯（７）を含み、該第１の照射帯（７）の軌道が前記金属素材（１２）の前記輪郭の少なくとも一部に対応し、前記金属ストリップ（２）は前記切断路（１１）が前記第１の照射帯（７）を該第１の照射帯（７）の第１の長手延在方向に沿って分割するように切断される、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、前記切断路が、前記少なくとも１つの表面部位（７，１６）を取り囲む、方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、前記第１の照射帯（７）の長手延在方向と直交して延びる第１の幅Ｂ１と、前記切断路（１１）の第２の長手延在方向と直交して延びる第２の幅Ｂ２との比が、下記の関係を満足する、方法。
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ（式中、Ａは、２〜１００の範囲内の数値である。）
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法において、工程ａ）が、前記金属ストリップ（２）の下側（Ｕ）において第２の照射帯（１４）を構成する別の表面部位（７，１６）に沿って材料を除去することを含み、前記第２の照射帯（１４）は、前記第１の照射帯（７）を上から視たときに該第１の照射帯（７）と基本的に合致する位置にある、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明にかかる装置および本発明にかかる方法は、少なくとも上側の少なくとも一部から材料が除去された金属素材の高速な且つ効率的な製造を可能にする。具体的には、該材料は、例えばアルミニウム−シリコン保護層、亜鉛保護層等の保護層であり得る。このような金属素材は、本発明に従って形成された表面部位の領域での溶接によって別の金属素材と接合できる。形成される溶接接合部は、極めて少ない欠陥量によって特徴付けられる。溶接継手における望ましくない不純物相は最大限回避することができる。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
所定の輪郭を有する金属素材（１２）を製造する方法であって、
金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに連続的に移送する工程と、
これに並行して、第１の除去装置の構成要素である第１のレーザ（６）を用いたアブレーションにより、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）の表面から材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で除去する工程と、
これに並行して、前記第１の除去装置の下流に設けられた切断装置の構成要素である少なくとも１つの第２のレーザ（１０）により、前記金属素材（１２）の前記輪郭に対応する切断路（１１）に沿って前記金属ストリップ（２）を切断する工程と、
を備え、上流での金属素材の前記表面部位が、下流での金属素材の切断と同時に形成される、方法。
〔態様２〕
態様１に記載の方法において、工程ａ）が、前記上側（Ｏ）に設けられた少なくとも１つの第１の層（１３）を除去することを含む、方法。
〔態様３〕
態様１または２に記載の方法において、工程ａ）が、前記第１の層（１３）と金属材料（１２ａ）との間に介在する第２の層を除去することを含む、方法。
〔態様４〕
態様１から３のいずれか一態様に記載の方法において、前記表面部位（７，１６）が第１の照射帯（７）を含み、該第１の照射帯（７）の軌道が前記金属素材（１２）の前記輪郭の少なくとも一部に対応し、前記金属ストリップ（２）は前記切断路（１１）が前記第１の照射帯（７）を該第１の照射帯（７）の第１の長手延在方向に沿って分割するように切断される、方法。
〔態様５〕
態様１から４のいずれか一態様に記載の方法において、前記切断路が、前記少なくとも１つの表面部位（７，１６）を取り囲む、方法。
〔態様６〕
態様４または５に記載の方法において、前記第１の照射帯（７）の長手延在方向と直交して延びる第１の幅Ｂ１と、前記切断路（１１）の第２の長手延在方向と直交して延びる第２の幅Ｂ２との比が、下記の関係を満足する、方法。
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ（式中、Ａは、２〜１００の範囲内の数値である。）
〔態様７〕
態様４から６のいずれか一態様に記載の方法において、工程ａ）が、前記金属ストリップ（２）の下側（Ｕ）において第２の照射帯（１４）を構成する別の表面部位（７，１６）に沿って材料を除去することを含み、前記第２の照射帯（１４）は、前記第１の照射帯（７）を上から視たときに該第１の照射帯（７）と基本的に合致する位置にある、方法。
〔態様８〕
金属素材（１２）を製造する装置であって、
金属ストリップ（２）を搬送方向ｘに搬送する搬送装置（３）と、
搬送と並行して、第１のレーザ（６）により、金属ストリップ（２）の上側（Ｏ）における材料を、少なくとも１つの所定の表面部位（７，１６）で表面除去する第１の除去装置（４）と、
搬送方向ｘにおいて下流に配置されており、搬送及び表面除去と並行して、第２のレーザにより、前記金属素材（１２）の輪郭に対応する切断路（１１）に沿って前記金属ストリップ（２）を切断する少なくとも１つの切断装置（８）と、
前記第１のレーザ（６）及び前記第２のレーザ（１０）の運動を、上流での金属素材の前記表面部位が下流にある別の金属素材の切断と同時に形成されるように制御するコントローラと、
を備える、装置。
〔態様９〕
態様８に記載の装置において、前記搬送装置（３）がローラ矯正機である、装置。
〔態様１０〕
態様８または９に記載の装置において、前記第１の除去装置（４）が、第１の除去ツール（６）を搬送方向ｘ及びこれと直交して延びるｙ方向に前記所定の表面部位（７，１６）に従って移動させる、第１の移動装置（５）を含む、装置。
〔態様１１〕
態様８から１０のいずれか一態様に記載の装置において、前記表面部位（７，１６）が前記金属素材（１２）の前記輪郭の少なくとも一部に対応する第１の照射帯（７）であって、前記切断路（１１）が前記第１の照射帯（７）をその第１の長手延在方向に沿って分割する、装置。
〔態様１２〕
態様８から１１のいずれか一態様に記載の装置において、第２の除去装置が、前記金属ストリップ（２）の前記上側（Ｏ）とは反対側の下側（Ｕ）において第２の照射帯（１４）を形成する別の表面部位（７，１６）に沿って材料の表面除去を実行するように設けられており、前記第２の照射帯（１４）が、前記第１の照射帯（７）を上から視たときに該第１の照射帯（７）と基本的に合致する位置にある、装置。
〔態様１３〕
態様１２に記載の装置において、前記第２の除去装置が、第２の除去ツールを前記ｘ方向及びｙ方向に所定の前記第２の照射帯（１４）に従って移動させる第２の移動装置を含む、装置。
〔態様１４〕
態様８から１３のいずれか一態様に記載の装置において、少なくとも１つの前記第２の除去ツールが、第１のレーザ又は研削ツールである、装置。
〔態様１５〕
態様８から１４のいずれか一態様に記載の装置において、前記切断装置（８）が、所定の前記切断路（１１）に従って前記ｘ方向及びｙ方向に移動可能である少なくとも１つの切断ツール（１０）を含む、装置。
〔態様１６〕
態様８から１５のいずれか一態様に記載の装置において、前記コントローラにより、前記第２の除去ツールの運動をさらに制御し得る、装置。
〔態様１７〕
態様８から１６のいずれか一態様に記載の装置において、前記金属ストリップ（２）の前記ｘ方向における移動量を測定する測定装置が設けられており、前記測定装置により測定された移動量測定結果を前記コントローラに送信する装置が設けられている、装置。
【国際調査報告】
2018520879.tif 000007
2018520879.tif 000008
2018520879.tif 000009
2018520879.tif 000010
2018520879.tif 000011
2018520879.tif 000012