【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗シーム溶接に用いる銅ワイヤへの金属錫コーティング装置およびシーム溶接機に関し、特には、薄クロムめっき鋼板などの難溶接性材料を、溶接部を研削することなくシーム溶接することが可能で、かつ高い生産性で安定して長時間溶接することが可能なシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置およびシーム溶接機に関する。
【０００２】
本発明は、製缶シーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置および製缶シーム溶接用溶接機として特に好適に用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
薄鋼板を飲料缶、食缶、18Ｌ缶やペール缶などの缶胴に製缶する場合、図10に示すような銅ワイヤを溶接電極とする電気抵抗ワイヤシーム溶接機が広く用いられている。
なお、図10において、１は缶胴、２は銅ワイヤ、2Hは銅ワイヤ収納容器、3a、3bは溶接電極輪、4a、4bはクラッシャーロール、5a、5bは銅ワイヤ裁断ロール、f1は銅ワイヤの供給方向、f2は缶胴の搬送方向を示す。
【０００４】
一方、製缶用の薄鋼板の中には電気抵抗シーム溶接が困難な難溶接性の鋼板があり、代表的な例として、通称ティンフリースチールと呼ばれる、鋼板に金属クロムおよびクロム酸化物をめっきした薄クロムめっき鋼板が挙げられる。
この薄クロムめっき鋼板を缶胴として用いる場合、表面のクロム酸化物が高電気抵抗物質であるため、そのまま溶接することが困難である。
【０００５】
したがって、溶接部分のめっき層を研削除去することが一般的に行われている。
しかし、この方法では研削のためコストが上昇し、さらには飛散する研削粉を吸引除去するための設備が必要となるという問題がある。
薄クロムめっき鋼板の溶接性を改善し、研削を不要とする技術として、薄クロムめっき鋼板のめっき量を減らす方法が特開昭61−213398号公報に開示されているが、この方法では溶接性が安定せず、また溶接機によるバラツキも大きく、実用上十分満足出来るものではない。
【０００６】
また、薄クロムめっき鋼板の金属クロムに微細な突起や粒状の形態を与えて接触抵抗を減らし、溶接性を改善する方法が特公昭63− 26200号公報に開示されているが、この方法の場合、突起や粒状の形態を巧く制御することでかなり溶接性は改善されるが、この突起や粒状の形態のため鋼板の色調が暗くまた指紋がつき易いことから缶使用者には受け入れられていない。
【０００７】
薄クロムめっき鋼板の溶接性を改善する他の方法として、金属クロムとクロム酸化物の間に金属Snめっき層を設ける方法が特公昭63− 35718号公報に開示されている。
この方法によれば、金属Snは融点が232 ℃と低いため、溶接時に速やかに溶融し、接合面を濡らして接触抵抗を安定して低くできるので良い溶接性が得られる。
【０００８】
しかし、溶接部を含む全面にSnをめっきするため、コストが高く、またSnにより色調が白くなるため缶使用者には受け入れられにくい問題がある。
また、特公平６− 96790号公報には、予め金属Snを粒状散在めっきし、その上に薄クロムめっきする方法が開示され、この方法でも金属Snにより溶接性は改善されるが、溶接部を含む全面に金属Snをめっきするため、コストが高く、かつ色調も白っぽくなる問題がある。
【０００９】
さらに、金属Snを溶接部分にのみストライプ状にめっきし、該めっき層の上および鋼帯全面に金属クロム層およびクロム酸化物層を形成せしめた缶用めっき鋼板が、特開昭61−213395号公報に開示されている。
上記した缶用めっき鋼板は、広幅の鋼板を用い、缶胴とするときに、溶接部になる部位毎にストライプ状にめっきを施すものである。
【００１０】
この鋼板の場合、めっき後に缶胴サイズに切り出すが、通常、溶接部の幅が１mm程度であるため、めっき位置精度の制御が難しく、きちんとめっき位置と溶接部の位置を合わせるのが非常に困難である。
また、このストライプ状Snめっき鋼板は、溶接缶胴部にしか使えず、缶蓋などに転用することができないという問題がある。
【００１１】
一方、溶接方法を改善する試みもなされており、特開昭62− 40993号公報には低炭素鋼鋼線に錫または錫合金からなる被覆層を有するワイヤを用いる方法が開示されている。
しかし、この方法の場合、低炭素鋼は銅に比べて電気抵抗が高く、連続で溶接すると発熱が大きくなって連続溶接が困難となる。
【００１２】
また、ワイヤの全面に錫または錫合金がめっきされているため、電極輪を構成する銅が錫と合金化することにより電極輪が汚染され、連続溶接が困難である。
また、特公昭49− 36860号公報、特公昭59− 31598号公報には銅ワイヤに錫めっきする方法が開示されているが、いずれの場合も上記した方法と同じようにワイヤの全面にめっきされているため、電極輪が錫との合金化により汚染されるため連続溶接が困難であり、かつ錫めっき量が１g/m2以上と多く錫めっきに多大な労力が必要であるばかりでなく、錫の固体潤滑性によるワイヤのスリップを生じるため不都合である。
【００１３】
さらに、特開平１−218776号公報には、クロム、ニッケル、鉄あるいはこれらの合金をめっきした銅ワイヤが開示されているが、これらのめっきを施したワイヤではクロムめっき鋼板で優れた溶接性を得ることが出来ない。
以上述べたように、従来の技術では、薄クロムめっき鋼板を無研削で溶接缶胴とするためには種々の問題があった。
【００１４】
これに対して、本発明者らは、特開平11−129075号公報、特開平11− 33735号公報において、電気抵抗シーム溶接機の銅ワイヤに機械的に金属錫をコーティングすることによって、薄クロムめっき鋼板を研削せずに溶接する方法を提案した。
上記した方法によれば、銅ワイヤの溶接接触面にのみ金属錫をコーティングすることが可能となるため、下記▲１▼〜▲３▼の優れた効果が得られる。
【００１５】
▲１▼薄クロムめっき鋼板を研削することなく溶接することが可能となった。
▲２▼溶接電極輪の汚染が少なく、連続して優れた溶接性が得られる。
▲３▼錫を、溶接にとって必要な部分にのみ確実に付着し、溶接することが可能となったため、省資源が達成できる。
上記した方法によれば、上記した優れた効果が得られるが、銅ワイヤへの金属錫の付着量を確保するためには、金属錫の銅ワイヤに対する加圧力を高くする必要があり、これにより金属錫が変形するため、安定して長時間錫を付着させることが困難であり、また金属錫と銅ワイヤがスリップし錫を付着できない場合も生じ、これらが改善すべき課題となった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した課題を解決し、機械的に金属錫をコーティングした銅ワイヤを用いるシーム溶接において、生産性に優れた方法で安定して長時間銅ワイヤへ金属錫をコーティングすることが可能なシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置およびシーム溶接機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置であって、被溶接鋼板との接触面となる銅ワイヤ表面に表面粗度を付与する粗度付与装置７と、表面粗度を付与した銅ワイヤ表面に、回転する金属錫円盤の円周側壁面を接触、摺動せしめる金属錫円盤の回転・摺動装置８と、金属錫円盤の円周部の変形防止装置９を有することを特徴とするシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置である。
【００１８】
第２の発明は、シーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置であって、被溶接鋼板との接触面となる銅ワイヤ表面を研磨する研磨装置50と、研磨した銅ワイヤ表面に表面粗度を付与する粗度付与装置７と、表面粗度を付与した銅ワイヤ表面に、回転する金属錫円盤の円周側壁面を接触、摺動せしめる金属錫円盤の回転・摺動装置８と、金属錫円盤の円周部の変形防止装置９を有することを特徴とするシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置である。
【００１９】
第３の発明は、前記した第１の発明または第２の発明の金属錫コーティング装置と、被溶接鋼板の重ね合わせ部の外面および内面のそれぞれに対して金属錫コーティング銅ワイヤを介して当接される一対の溶接電極輪3a、3bを有することを特徴とするシーム溶接機である。
前記した第１の発明〜第３の発明においては、前記した表面粗度が、算術平均粗さＲa で0.01〜５μm であることが好ましい。
【００２０】
また、前記した第１の発明〜第３の発明においては、前記した粗度付与装置７が、板状のシーム溶接用銅ワイヤの表裏面に相対して当接された、▲１▼ロール表面に予め所定の表面粗度が付与された粗度付けロール10と▲２▼バックアップロール11とからなる一対のロールで構成された粗度付与装置、または、板状のシーム溶接用銅ワイヤの表裏面に相対して当接された、いずれもがロール表面に予め所定の表面粗度が付与された粗度付けロールである一対のロール40e 、40f で構成された粗度付与装置であることが好ましい。
【００２１】
また、前記した第１の発明〜第３の発明においては、前記した金属錫円盤の円周部の変形防止装置９が、金属錫円盤15の円周部板面22a 、22b の両面側に相対して当接された一対の金属錫円盤幅（厚み）調整ロール25a 、25b と、金属錫円盤の円周側壁面21に当接された円周側壁面調節ロール26と、円周側壁面調節ロール26を金属錫円盤15の円周側壁面21に押し付ける押圧装置27で構成された変形防止装置であることが好ましい。
【００２２】
なお、前記した第１の発明〜第３の発明における銅ワイヤとしては、銅ワイヤ以外に、合金成分を含む銅系合金ワイヤを用いることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明者らは前記した課題を解決するために鋭意検討した結果、下記知見(1) 〜(3) を見出し本発明に至った。
(1) 銅ワイヤの溶接接触面に表面粗度を付与する粗度付与装置：
銅ワイヤの溶接接触面に表面粗度を付与することによって、金属錫円盤の銅ワイヤに対する加圧力を低下させても銅ワイヤへの金属錫の付着量を十分確保できる。
【００２４】
すなわち、銅ワイヤの溶接接触面に、粗度付与装置によって表面粗度を付与し、金属錫円盤の銅ワイヤに対する加圧力を低下させることによって、金属錫円盤の変形が少なくなり、銅ワイヤへ安定して長時間金属錫を付着させることができる。
(2) 金属錫円盤の円周部の変形防止装置：
金属錫円盤の円周部の変形防止装置を配設することによって、上記した加圧力の低下と相まって、金属錫円盤の変形を防止し、銅ワイヤへ安定して長時間金属錫を付着させることができる。
【００２５】
(3) 銅ワイヤの溶接接触面の研磨装置：
粗度付与装置の前工程として、シーム溶接用銅ワイヤの溶接接触面の研磨装置を配設することによって、銅ワイヤ表面に存在する酸化物層による金属錫円盤と銅ワイヤとのスリップを防止し、銅ワイヤへの金属錫の付着量を十分確保することができる。
【００２６】
図１に、本発明の金属錫コーティング装置およびシーム溶接機の一例を、側面図(a) およびＡ−Ａ矢視図(b) によって示す。
なお、図１の溶接機は、製缶シーム溶接用溶接機であり、図１において、６は被溶接鋼板（缶銅部の鋼板）の重ね合わせ部、6aは重ね合わせ部の外面、6bは重ね合わせ部の内面、７、7A、7Bは粗度付与装置、８、8A、8Bは金属錫円盤の回転・摺動装置、９、9A、9Bは金属錫円盤の円周部の変形防止装置、40a 、40b 、40c 、40d はクラッシャーロールを示し、その他の符号は図10と同一の内容を示す。
【００２７】
また、図１に示す粗度付与装置７（7A、7B）は、ロール表面に所定の表面粗度が付与されたクラッシャーロール（粗度付けロール）40b 、40c とクラッシャーロール（バックアップロール）40a 、40d から構成され、金属錫円盤の回転・摺動装置８、8A、8Bは、後記する図３に示すように、円盤中心を回転軸として回転する金属錫円盤15と、銅ワイヤ２を金属錫円盤15に当接する部材である押さえプーリ17とから構成されている。
【００２８】
また、図１に示す金属錫円盤の円周部の変形防止装置９、9A、9Bは、後記する図５に示すように、金属錫円盤の厚みを一定に制御する２個１対となった幅（厚み）調整ロール25a 、25b と、金属錫円盤の円周側壁面を平滑にする円周側壁面調整ロール26と、円周側壁面調整ロール26を金属錫円盤の円周側壁面に押しつけるエアーシリンダ27で構成されており、これによって金属錫円盤の円周部および銅ワイヤとの接触面は変形することなく安定して長時間錫コーティングを行うことが出来る。
【００２９】
図１に示すように、本発明のシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置は、被溶接鋼板との接触面となる銅ワイヤ表面（以下、銅ワイヤの溶接接触面とも記す）に表面粗度を付与する粗度付与装置（以下、粗度付与装置とも記す）７と、表面粗度を付与した銅ワイヤ表面に、円盤中心を回転軸として回転する金属錫円盤の円周側壁面を接触、摺動せしめる金属錫円盤の回転・摺動装置（以下、金属錫円盤の回転・摺動装置とも記す）８と、金属錫円盤の円周部の変形防止装置（以下、変形防止装置とも記す）９から構成される。
【００３０】
本発明においては、粗度付与装置を独立させると共に、後記する図５に示すように、金属錫円盤の回転・摺動装置と変形防止装置とからなる装置を１対の装置とすることもできる。
また、図１に示すように、本発明のシーム溶接機は、前記した本発明の金属錫コーティング装置と、被溶接鋼板の重ね合わせ部６の外面6aおよび内面6bのそれぞれに対して銅ワイヤ２を介して当接された一対の溶接電極輪3a、3bを有するシーム溶接機である。
【００３１】
図１に示す金属錫コーティング装置およびシーム溶接機においては、下記の工程でシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫の付着および金属錫が付着した銅ワイヤによる被溶接鋼板（缶胴部の鋼板）の重ね合わせ部のシーム溶接が行われる。
すなわち、銅ワイヤ収納容器2Hから払い出された銅ワイヤ２は、粗度付与装置7Aにおいて、ロール表面に所定の表面粗度が付与されたクラッシャーロール（粗度付けロール）40b とクラッシャーロール（バックアップロール）40a によって、被溶接鋼板との接触面となる銅ワイヤ表面（：銅ワイヤの溶接接触面）に所定の表面粗度が付与される。
【００３２】
溶接接触面に所定の表面粗度が付与された銅ワイヤ２は、金属錫円盤の回転・摺動装置8Aにおいて、所定の表面粗度が付与された溶接接触面に、回転する金属錫円盤の円周側壁面が接触、摺動され、溶接接触面に金属錫が付着する。
溶接接触面に金属錫が付着した銅ワイヤ２は、溶接電極輪3a、3bに送給され、被溶接鋼板（缶胴部の鋼板）の重ね合わせ部６の外面6aおよび内面6bのそれぞれに対して銅ワイヤ２を介して当接された一対の溶接電極輪3a、3bによって、被溶接鋼板（缶胴部）のシーム溶接が行われる。
【００３３】
なお、溶接電極輪3bにおける銅ワイヤ２の溶接接触面は、粗度付与装置7Bにおいて上記したと同様の方法で所定の表面粗度が付与された後、金属錫円盤の回転・摺動装置8Bにおいて、回転する金属錫円盤の円周側壁面が接触、摺動され、溶接接触面に金属錫が付着し、溶接に供される。
以下、本発明の金属錫コーティング装置およびシーム溶接機におけるI.作用、効果、II. 銅ワイヤの溶接接触面への粗度付与装置、III.金属錫円盤の回転・摺動装置、IV. 金属錫円盤の円周部の変形防止装置、V.銅ワイヤの溶接接触面の研磨装置、VI. シーム溶接機について説明する。
【００３４】
〔I.作用、効果：〕
通常の缶用溶接機の場合、図１に示すように、先ず、断面が円形の銅ワイヤ２を、クラッシャーロール40a 、40b によって断面が四角形の板状もしくは角柱状の銅ワイヤになるように潰して変形させる。
一般に、変形後の銅ワイヤの線幅は溶接幅よりも大きめであり、図１に示す経路を経て、先ず、最初に上側の溶接電極輪3aで銅ワイヤ２の片面側の溶接接触面が鋼板に接触する形で溶接に使用され、その後、下側の溶接電極輪3bで銅ワイヤの反対側の片面側の溶接接触面が鋼板に接触する形で溶接に使用され、その後、短く裁断されリサイクル再利用される。
【００３５】
本発明のシーム溶接用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置は、銅ワイヤの溶接接触面となる部分に金属錫を機械的にコーティングする。
上記で得られた金属錫付着銅ワイヤを溶接電極として用いることによって、薄クロムめっき鋼板を、無研削で溶接し溶接缶胴を製造することができる。
金属錫を機械的にコーティングするのは溶接前であればいつでもよいが、溶接機内で丸棒状の銅ワイヤを断面が四角形となるように潰した後が好ましく、さらに、先ず最初に銅ワイヤの溶接接触面となる一面のみに溶接前に金属錫をコーティングし、この面が溶接に用いられた後、反対側の溶接接触面となる一面にのみ溶接の前に金属錫をコーティングするのが最も好適である。
【００３６】
上記した方法によれば、従来の薄クロムめっき鋼板をそのまま使用できる利点があり、このため薄クロムめっき鋼板を缶胴に使うか、缶蓋に使うか、今まで通りの自由な使い方ができ、かつ前記した従来技術の色調差による問題を生じることがない。
本発明における金属錫コーティング装置は、金属錫と銅ワイヤーとの間で機械的エネルギーを用いて摩擦を起こさせ、この摩擦により金属錫を銅ワイヤに擦り付け凝着させることによりコーティングする装置である。
【００３７】
本装置によれば、溶接箇所における錫の付着位置やその幅を制御することが容易であり、かつ、従来の銅ワイヤに対する電気錫めっきのように、種々の工業薬品からなるめっき液を使用することがないため、廃液の問題が無く環境に優しく、また比較的コンパクトな装置となる利点がある。
また、本発明の金属錫コーティング装置は、シーム溶接用銅ワイヤの溶接接触面に銅を付着する金属錫円盤の回転・摺動装置８の前工程として、銅ワイヤの溶接接触面に表面粗度を付与する粗度付与装置７を有する。
【００３８】
本発明によれば、銅ワイヤの溶接接触面に強制的に表面粗度を付与することによって、金属錫円盤の銅ワイヤに対する加圧力を低下させても銅ワイヤへの金属錫の付着量を十分確保でき、後記する金属錫円盤の円周部の変形防止装置９と相まって、金属錫円盤の変形を防止し、銅ワイヤへ安定して長時間金属錫を付着させることが可能となる。
【００３９】
さらに、本発明の金属錫コーティング装置によれば、金属錫は、主に銅ワイヤの表面粗さである凹凸の凸部に凝着し、金属錫と銅ワイヤが擦り合わさった面全体に金属錫が均一に付着しているものではない。
すなわち、凸部に金属錫が凝着していることで、溶接時に、先ず金属錫が付着している凸部が接触し通電が起こるが、金属錫は柔らかくかつ融点が低いため、金属錫の溶融によって接触面積が広がり、溶接開始初期の電気抵抗が低下し、このことが溶接性を改善する効果をもたらす。
【００４０】
また、凸部に付着した金属錫は、溶接時の通電により温度が上がって溶融すると凸部から凹部へと広がり、溶接部全体の電気抵抗を安定化させるため、優れた溶接性が得られる。
さらには、部分的に金属錫が付着しているため、被溶接鋼板と銅ワイヤとのスリップが生じ難く、安定した連続溶接が行える。
【００４１】
このような効果は、従来の電気めっき法、あるいは溶融めっき法による錫めっき銅ワイヤでは得られなかったものである。
また、本発明によれば、粗度付与装置７の前工程として、後記する図６に例示したシーム溶接用銅ワイヤの溶接接触面の研磨装置50を配設した金属錫コーティング装置を用いることによって、銅ワイヤ表面に存在する酸化物層による金属錫円盤と銅ワイヤとのスリップを防止し、銅ワイヤへの金属錫の付着量を十分確保することが可能となる。
【００４２】
〔II. 銅ワイヤの溶接接触面への粗度付与装置：〕
本発明の金属錫コーティング装置は、被溶接鋼板との接触面となる銅ワイヤ表面（：銅ワイヤの溶接接触面）に表面粗度を付与する粗度付与装置を有する。
図２に、本発明における粗度付与装置の一例を、側面図によって示す。
なお、図２において、２は銅ワイヤ、７は粗度付与装置、10はクラッシャーロール（粗度付けロール）、11はクラッシャーロール（バックアップロール）、12は締め付けネジ、f1は銅ワイヤの供給方向を示す。
【００４３】
図２に示す粗度付与装置７は、２本のクラッシャーロール10、11、すなわち粗度付けロール10およびバックアップロール11から構成され、銅ワイヤ２の溶接接触面と接する粗度付けロール10の表面に、予め所定の表面粗度を付与しておき、２本のクラッシャーロール10、11間で銅ワイヤを圧下することでクラッシャーロール（粗度付けロール）10の表面粗度を銅ワイヤ表面に転写する。
【００４４】
本発明においては、上記で例示した粗度付与装置によって、銅ワイヤの表面粗度を算術平均粗さRaで0.01〜５μｍに調整することが好ましい。
銅ワイヤの表面粗度が算術平均粗さRaで0.01μｍ未満の場合は、銅ワイヤへの金属錫の付着量を確保するため、金属錫円盤の銅ワイヤに対する加圧力を高める必要があり、金属錫円盤円周部の変形が生じ、安定して長時間銅ワイヤへ金属錫を付着することが困難となる。
【００４５】
また、銅ワイヤの表面粗度が算術平均粗さRaで５μｍを超える場合は、銅ワイヤへの必要金属錫付着量以上に金属錫円盤が削られ、金属錫を不必要に消費するため好ましくない。
本発明においては、粗度付与装置を単独の装置とすると共に、金属錫円盤の回転・摺動装置と金属錫円盤の変形防止装置とを対にすることもできる。
【００４６】
また、前記した図10に示すように、銅ワイヤを用いる電気抵抗ワイヤシーム溶接機ではクラッシャーロール4a、4bが設けられており、このロール表面に所定の表面粗度を付与しておけば、クラッシャーロールと粗度付けロールが兼用でき金属錫コーティング装置をより小型化でき好適である。
この場合、銅ワイヤの両溶接接触面に一度に表面粗度を付与しても良いし、前記した図１に示すように、２段階で表面粗度を付与しても良い。
【００４７】
すなわち、図１に示す金属錫コーティング装置においては、前記したように、先ず、ロール表面に所定の表面粗度を付与したクラッシャーロール40b によって銅ワイヤ２の最初の溶接接触面に表面粗度を付与し、表面粗度を付与した溶接接触面に回転金属錫円盤によって金属錫を付着せしめ、得られた金属錫付着銅ワイヤを用いて缶胴１のシーム溶接を行う。
【００４８】
次に、ロール表面に所定の表面粗度を付与したクラッシャーロール40c によって銅ワイヤ２の反対側の溶接接触面に表面粗度を付与し、表面粗度を付与した溶接接触面に回転金属錫円盤によって金属錫を付着せしめ、得られた金属錫付着銅ワイヤを用いて缶胴１のシーム溶接を行う。
上記した図１に示す金属錫コーティング装置によれば、クラッシャーロール40c 、40d によって、溶接で変形を生じた銅ワイヤの形状を修正できると共に次の溶接接触面（反対側の溶接接触面）に適正な表面粗度が付与できるためより好適である。
【００４９】
〔III.金属錫円盤の回転・摺動装置：〕
本発明の金属錫コーティング装置は、表面粗度を付与した銅ワイヤ表面に、円盤中心を回転軸として回転する金属錫円盤の円周側壁面を接触、摺動せしめる金属錫円盤の回転・摺動装置を有する。
図３に、金属錫円盤の回転・摺動装置の一例を正面図で示す。
【００５０】
図３に示す装置は、金属錫円盤を回転駆動する手段と金属錫円盤の円周側壁面を銅ワイヤ表面に接触させる手段を有する。
なお、図３において、８は金属錫円盤の回転・摺動装置、15は金属錫円盤、16は金属錫円盤回転用のモータ、17は押さえプーリ、18は押し上げバネ、19は調整ネジ、20はエアシリンダ、20R はエアシリンダのロッド、21は金属錫円盤15の円周側壁面、AXは金属錫円盤の回転中心軸を示す。
【００５１】
図３に示す金属錫円盤の回転・摺動装置８においては、金属錫円盤15をモータ16で回転させ、金属錫円盤15の円周側壁面21を、表面粗度を付与した銅ワイヤ２の溶接接触面に接触、摺動せしめる。
銅ワイヤ２は、押さえプーリ17によって確実に金属錫円盤15の円周側壁面21に接触するようになっており、この押さえプーリ17を、押し上げバネ18〔図３(a) 〕、あるいはエアーシリンダ20〔図３(b) 〕、あるいは油圧シリンダで押すことで銅ワイヤ２と金属錫円盤15の接触圧を制御する。
【００５２】
銅ワイヤ２に付着せしめる金属錫の量は、0.1 〜1.0 g/m2が好ましく、付着錫量は、金属錫円盤の回転数、接触圧力、銅ワイヤ表面の粗度、銅ワイヤの移動速度を調整することで制御される。
〔IV. 金属錫円盤の円周部の変形防止装置：〕
図４に、金属錫円盤を用いて銅ワイヤへ金属錫をコーティングする際の金属錫円盤の円周部の変形状況を、縦断面図で示す。
【００５３】
なお、図４において、２は銅ワイヤ、15は金属錫円盤、15a は金属錫円盤15の円周部の変形部、17は押さえプーリを示す。
また、図４(a) はコーティング初期、図４(b) は金属錫円盤の円周部の変形、図４(c) は金属錫円盤の円周部の変形部15a が押さえプーリ17に接触する状況を示す。
【００５４】
すなわち、前記した図３に例示した金属錫円盤の回転・摺動装置を用いて銅ワイヤへの金属錫のコーティングを連続的に行うと、金属錫が柔らかいため、金属錫円盤の円周部が変形し、図４に示すように金属錫円盤15の円周部の変形部15a が押さえプーリ17に当たるようになり、金属錫円盤15の銅ワイヤ２との接触が不良となる。
【００５５】
このため、本発明の金属錫コーティング装置は、金属錫円盤の円周部の変形防止装置を有する。
図５に、金属錫円盤の円周部の変形防止装置の一例を、正面図(a) 、側面図(b) によって示す。
なお、図５において、２は銅ワイヤ、９は金属錫円盤の円周部の変形防止装置、15は金属錫円盤、17は押さえプーリ、21は金属錫円盤15の円周側壁面、22a 、22b は金属錫円盤の円周部板面、25a 、25b は金属錫円盤の幅（厚み）調整ロール、26は金属錫円盤の円周側壁面調整ロール、27は円周側壁面調整ロール26を金属錫円盤15の円周側壁面21に押し付ける押圧装置（：エアシリンダ）、AXは金属錫円盤の回転中心軸、f3は幅（厚み）調整ロール25a 、25b の回転方向、f4は円周側壁面調整ロール26の押圧方向を示す。
【００５６】
図５に示す金属錫円盤の円周部の変形防止装置９は、金属錫円盤の厚みを一定に制御するために、金属錫円盤15の円周部板面22a 、22b の両面側に相対して当接された１対の金属錫円盤幅（厚み）調整ロール25a 、25b と、金属錫円盤の円周側壁面を平滑にするために、金属錫円盤15の円周側壁面21に当接された円周側壁面調整ロール26と、円周側壁面調整ロール26を金属錫円盤15の円周側壁面21に押し付ける押圧装置（：エアーシリンダ）27で構成されている。
【００５７】
本発明によれば、図５に例示した金属錫円盤の円周部の変形防止装置によって、金属錫円盤15の円周部および銅ワイヤとの接触面が変形することなく安定して長時間銅ワイヤ２に金属錫のコーティングを行うことが出来る。
本発明においては、銅ワイヤの溶接接触面となる一面に金属錫をコーティングし、この面が溶接に用いられた後、反対側の溶接接触面となる一面に金属錫をコーティングすることができる。
【００５８】
したがって、前記した銅ワイヤの形状修正の目的から、粗度付与装置、金属錫円盤の回転・摺動装置および金属錫円盤の円周部の変形防止装置のそれぞれを溶接機内の２ヵ所に設置することが好ましい。
〔V.銅ワイヤの溶接接触面の研磨装置：〕
銅ワイヤは、大気中の水分、酸素によって酸化され、表面に酸化物層が存在する。
【００５９】
銅ワイヤ表面に酸化物層が存在する場合、金属錫をコーティングする際に、銅ワイヤと金属錫円盤との摺動時にスリップが生じ、錫コーティングが円滑に行われず、錫コーティング量が極めて少なくなることを本発明者らは新たに知見した。
また、上記した問題を解決するためには、予め、銅ワイヤ表面を研磨することが有効であることを見出した。
【００６０】
このため、本発明においては、銅ワイヤ表面に表面粗度を付与する粗度付与装置の前工程として、缶用鋼板など被溶接鋼板との溶接接触面となる銅ワイヤ表面の研磨装置を配設し、該研磨装置を用いて溶接接触面となる銅ワイヤ表面の酸化物層を除去することが好ましい。
図６に、上記した研磨装置の一例を、正面図で示す。
【００６１】
なお、図６において、２は銅ワイヤ、30a 、30b は研磨材、31は研磨材30a 、30b を銅ワイヤに押し付ける押圧装置（：エアシリンダ）、31R はエアシリンダ31のロッド、32は支持部材、50は研磨装置、f1は銅ワイヤの供給方向を示す。
図６に示す研磨装置50は、研磨材30a 、30b で銅ワイヤ２の表面を研磨するもので、銅ワイヤ２を研磨材30a 、30b で挟みつけるようにし、エアーシリンダ31で研磨材30a 、30b を銅ワイヤに押し付け、エアー圧の調整で研磨量を調整する。
【００６２】
なお、図７に示すように、研磨装置50は、クラッシャーロール（粗度付けロール）40e 、40f の前に配設し、銅ワイヤ断面が円形の時に研磨すると銅ワイヤの表面全面を均一に研磨できるため好適である。
〔VI. シーム溶接機：〕
本発明のシーム溶接機は、図１、図７および後記する図９に例示されるように、前記した金属錫コーティング装置と、被溶接鋼板の重ね合わせ部の外面および内面のそれぞれに対して金属錫コーティング銅ワイヤを介して当接される一対の溶接電極輪3a、3bを有するシーム溶接機である。
【００６３】
本発明の金属錫コーティング装置は、図１、図７および図９に示すように、溶接機内に設置できる。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
図８に、本実施例において用いた▲１▼粗度付与装置、▲２▼金属錫円盤の回転・摺動装置、▲３▼金属錫円盤の円周部の変形防止装置から構成されるシーム溶接製缶用銅ワイヤへの金属錫コーティング装置を、側面図によって示す。
【００６５】
なお、図８において、２は銅ワイヤ、７は粗度付与装置、８は金属錫円盤の回転・摺動装置、９は金属錫円盤の円周部の変形防止装置、15は金属錫円盤、17は押さえプーリ、20、27は押圧装置（：エアシリンダ）、20R 、27R はエアシリンダ20、27のロッド、25a 、25b は金属錫円盤の幅（厚み）調整ロール、26は金属錫円盤の円周側壁面調整ロール、f1は銅ワイヤの供給方向、f4は円周側壁面調整ロール26の押圧方向を示す。
【００６６】
また、図９に、図８に示す金属錫コーティング装置を配設したシーム溶接製缶用溶接機を、側面図によって示す。
なお、図９において、50は粗度付与装置7Aの前工程として配設した銅ワイヤ表面の研磨装置を示し、その他の符号は図１と同一の内容を示す。
本実施例においては、図９のシーム溶接製缶用溶接機を用い、下記条件で銅ワイヤの溶接接触面に表面粗度を付与した後、回転金属錫円盤によって金属錫を付着せしめ、金属錫付着銅ワイヤを溶接電極として下記条件で薄クロムめっき鋼板を重ねシーム溶接した。
【００６７】
また、下記評価方法で溶接性を評価した。
〔金属錫付着条件：〕
銅ワイヤの送り速度：18mpm
製缶速度：18mpm
粗度付与後の銅ワイヤの表面粗さ（算術平均粗さ：Ra）： 0.6μm
金属錫円盤回転速度：20rpm
金属錫円盤の銅ワイヤへの加圧力：1.2kgf/mm2
同一金属錫円盤による金属錫付着時間（同一金属錫円盤の連続使用時間）の目標値：金属錫円盤の半径の４／５までの減肉時間
〔溶接条件：〕
溶接機：銅ワイヤシーム溶接機（Soudronic 社製）
溶接速度：20mpm
溶接加圧力：65kgf
〔溶接性の評価方法：〕
十分な接合強度が得られる最小溶接一次電流値から溶接チリが発生する最大溶接一次電流値までの範囲である適正溶接電流範囲を求めることによって評価した。
【００６８】
適正溶接電流範囲は、できるだけ広いことが好ましい。
得られた試験結果を、表１に示す。
表１から明らかなように、本発明の金属錫コーティング装置、溶接機を用いることによって、研削無しで良好な溶接製缶を行うことが可能であることが分かった。
【００６９】
また、目標とした同一金属錫円盤による金属錫付着時間（同一金属錫円盤の連続使用時間）の全体に渡って、金属錫円盤と銅ワイヤとのスリップを生じることもなく、安定して良好な溶接製缶を行うことが可能であった。
以上、実施例について述べたが、本発明は、本発明の基本的構成から、製缶材以外の難溶接性の被溶接材料の重ねシーム溶接にも適用することが可能である。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、銅ワイヤシーム溶接において、生産性に優れた方法で安定的に長時間銅ワイヤへ金属錫をコーティングすることが可能となり、薄クロムめっき鋼板など難溶接性の製缶材の溶接部表面の研削を行うことなく、安定して長時間良好な製缶用シーム溶接を行うことが可能となった。
【００７２】
本発明は、製缶材以外の難溶接性の被溶接材料の重ねシーム溶接にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属錫コーティング装置およびシーム溶接機の一例を示す側面図(a) およびＡ−Ａ矢視図(b) である。
【図２】粗度付与装置の一例を示す側面図である。
【図３】金属錫円盤の回転・摺動装置の一例を示す正面図である。
【図４】金属錫円盤の円周部の変形状況を示す縦断面図である。
【図５】金属錫円盤の円周部の変形防止装置の一例を示す正面図(a) および側面図(b) である。
【図６】銅ワイヤの研磨装置の一例を示す正面図である。
【図７】本発明の金属錫コーティング装置およびシーム溶接機の一例を示す側面図である。
【図８】本発明の金属錫コーティング装置の一例を示す側面図である。
【図９】本発明の金属錫コーティング装置およびシーム溶接機の一例を示す側面図である。
【図１０】従来の電気抵抗ワイヤシーム溶接機を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 缶胴
２ 銅ワイヤ
2H 銅ワイヤ収納容器
3a、3b 溶接電極輪
4a、4b クラッシャーロール
5a、5b 銅ワイヤ裁断ロール
６ 被溶接鋼板（缶銅部の鋼板）の重ね合わせ部
6a 重ね合わせ部の外面
6b 重ね合わせ部の内面
７、7A、7B 粗度付与装置
８、8A、8B 金属錫円盤の回転・摺動装置
９、9A、9B 金属錫円盤の円周部の変形防止装置
10、40b 、40c 、40e 、40f クラッシャーロール（粗度付けロール）
11、40a 、40d クラッシャーロール（バックアップロール）
12 締め付けネジ
15 金属錫円盤
15a 金属錫円盤の円周部の変形部
16 金属錫円盤回転用のモータ
17 押さえプーリ
18 押し上げバネ
19 調整ネジ
20、27、31 押圧装置（：エアシリンダ）
20R 、27R 、31R エアシリンダのロッド
21 金属錫円盤の円周側壁面
22a 、22b 金属錫円盤の円周部板面（表裏面）
25a 、25b 金属錫円盤の幅（厚み）調整ロール
26 金属錫円盤の円周側壁面調整ロール
30a 、30b 研磨材
32 支持部材
50 研磨装置
AX 金属錫円盤の回転中心軸
f1 銅ワイヤの供給方向
f2 缶胴の搬送方向
f3 幅（厚み）調整ロールの回転方向
f4 円周側壁面調整ロールの押圧方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal tin coating apparatus and seam welding machine for copper wire used for electric resistance seam welding, and in particular, seam welding of difficult-to-weld materials such as thin chrome plated steel sheets without grinding the welded portion. The present invention relates to a metal tin coating apparatus and a seam welding machine for a seam welding copper wire that can be welded for a long time stably with high productivity.
[0002]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly suitably used as a metallic tin coating apparatus for a copper wire for can seam welding and a welding machine for can seam welding.
[0003]
[Prior art]
When making thin steel plates into can bodies such as beverage cans, food cans, 18L cans and pail cans, an electric resistance wire seam welding machine using a copper wire as a welding electrode as shown in FIG. 10 is widely used.
In FIG. 10, 1 is a can body, 2 is a copper wire, 2H is a copper wire storage container, 3a and 3b are welding electrode wheels, 4a and 4b are crusher rolls, 5a and 5b are copper wire cutting rolls, f1Is the copper wire feed direction, f2Indicates the conveyance direction of the can body.
[0004]
On the other hand, some of the thin steel plates for making cans are difficult-to-weld steel plates that are difficult to electrically resistance seam welds. Typical examples are tin-free steel plates, which are plated with metallic chromium and chromium oxide. Thin chrome-plated steel sheet.
When this thin chrome-plated steel sheet is used as a can body, it is difficult to weld as it is because the chromium oxide on the surface is a high electrical resistance material.
[0005]
Therefore, it is common practice to grind and remove the plating layer at the welded portion.
However, this method has a problem in that the cost increases due to grinding, and further, equipment for sucking and removing the scattered grinding powder is required.
As a technique for improving the weldability of thin chrome-plated steel sheets and eliminating the need for grinding, a method for reducing the coating amount of thin chrome-plated steel sheets is disclosed in JP-A-61-213398. However, it is not stable, and the variation due to the welding machine is large.
[0006]
In addition, a method of reducing contact resistance and improving weldability by giving fine protrusions and granular forms to the chromium metal of the thin chromium plated steel sheet is disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-26200. However, the weldability is considerably improved by skillfully controlling the shape of the protrusions and grains, but this is accepted by can users because the protrusions and grain shape make the steel plate dark and easy to fingerprint. Absent.
[0007]
Japanese Patent Publication No. 63-35718 discloses another method for improving the weldability of a thin chromium-plated steel sheet in which a metal Sn plating layer is provided between metal chromium and chromium oxide.
According to this method, since the melting point of metal Sn is as low as 232 ° C., it melts quickly at the time of welding, and wets the joint surface to stably reduce the contact resistance, so that good weldability can be obtained.
[0008]
However, since Sn is plated on the entire surface including the welded portion, there is a problem that the cost is high and the color tone becomes white due to Sn, which is difficult for a can user to accept.
Also, Japanese Patent Publication No. 6-96790 discloses a method in which metallic Sn is preliminarily dispersed and plated with thin chromium, and this method also improves weldability with metallic Sn. Since metal Sn is plated on the entire surface, the cost is high and the color tone becomes whitish.
[0009]
Further, a plated steel sheet for cans in which metal Sn is plated only on the welded portion in a stripe shape, and a metal chromium layer and a chromium oxide layer are formed on the plated layer and on the entire surface of the steel strip, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-213395. It is disclosed in the publication.
The above-described plated steel sheet for cans is formed by applying a wide-width steel sheet and plating in stripes for each portion to be a welded portion when it is used as a can body.
[0010]
In the case of this steel plate, it is cut to the size of the can body after plating, but since the width of the welded part is usually about 1 mm, it is difficult to control the precision of the plating position, and it is very difficult to properly align the plating position and the welded part. It is.
In addition, the striped Sn-plated steel sheet can be used only for the welded can body and cannot be used as a can lid.
[0011]
On the other hand, attempts have been made to improve the welding method. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-40993 discloses a method using a wire having a coating layer made of tin or a tin alloy on a low carbon steel wire.
However, in this method, low carbon steel has a higher electrical resistance than copper, and when it is continuously welded, heat generation becomes large and continuous welding becomes difficult.
[0012]
In addition, since tin or a tin alloy is plated on the entire surface of the wire, the electrode ring is contaminated by the copper forming the electrode ring being alloyed with tin, and continuous welding is difficult.
Further, Japanese Patent Publication Nos. 49-36860 and 59-31598 disclose methods for tin plating on copper wires. In either case, the entire surface of the wire is plated in the same manner as described above. Therefore, since the electrode ring is contaminated by alloying with tin, continuous welding is difficult and the tin plating amount is 1 g / m.2In addition to the above, a great deal of labor is required for tin plating, and it is also inconvenient because it causes wire slip due to the solid lubricity of tin.
[0013]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 1-218776 discloses a copper wire plated with chromium, nickel, iron, or an alloy thereof. However, these plated wires have excellent weldability with a chromium-plated steel sheet. I can't get it.
As described above, in the prior art, there are various problems in making a thin chrome-plated steel sheet into a welded can body without grinding.
[0014]
On the other hand, the inventors of the present invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-129075 and 11-33735 by mechanically coating metallic copper on copper wires of an electric resistance seam welding machine, thereby reducing thin chromium. A method for welding plated steel without grinding was proposed.
According to the above-described method, it is possible to coat metal tin only on the welding contact surface of the copper wire, so that the following excellent effects (1) to (3) can be obtained.
[0015]
(1) It became possible to weld thin chrome-plated steel sheets without grinding.
(2) There is little contamination of the welding electrode ring, and excellent weldability can be obtained continuously.
{Circle around (3)} Since it is possible to securely attach and weld tin only to the portions necessary for welding, resource saving can be achieved.
According to the above-described method, the above-described excellent effect can be obtained. However, in order to ensure the amount of metal tin attached to the copper wire, it is necessary to increase the pressure applied to the copper wire of the metal tin. Since metal tin is deformed, it is difficult to stably adhere tin for a long time, and metal tin and copper wire slip and cannot adhere to tin.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems, and can coat metal tin on copper wires stably for a long time by a method with excellent productivity in seam welding using copper wires coated with metal tin mechanically. An object of the present invention is to provide a metal tin coating apparatus and a seam welding machine on a copper wire for seam welding.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
1st invention is a metal tin coating apparatus to the copper wire for seam welding, Comprising: The roughness provision apparatus 7 which provides surface roughness to the copper wire surface used as a contact surface with a to-be-welded steel plate, Surface roughness A rotating / sliding device 8 for the metal tin disk that contacts and slides the circumferential side wall surface of the rotating metal tin disk on the surface of the copper wire provided with a metal wire, and a deformation preventing device 9 for the circumferential portion of the metal tin disk. This is a metal tin coating apparatus for copper wire for seam welding.
[0018]
The second invention is a metal tin coating apparatus for seam-welding copper wires, a polishing apparatus 50 for polishing the surface of the copper wire that is a contact surface with the steel plate to be welded, and a surface roughness on the polished copper wire surface. A surface roughness imparting device 7, a metal tin disc rotating / sliding device 8 that contacts and slides the circumferential side wall surface of the rotating metal tin disc on the surface of the copper wire imparted with surface roughness, and metal A metal tin coating apparatus for a seam welding copper wire, comprising a deformation prevention device 9 for a circumferential portion of a tin disk.
[0019]
3rd invention contact | abuts via the metal tin coating copper wire with respect to each of the outer surface and inner surface of the overlapping part of the metal tin coating apparatus of said 1st invention or 2nd invention, and a to-be-welded steel plate A seam welding machine having a pair of welding electrode wheels 3a and 3b.
In the first to third inventions described above, the surface roughness is preferably 0.01 to 5 μm in terms of arithmetic average roughness Ra.
[0020]
Further, in the first to third inventions described above, (1) the roll surface in which the roughness applying device 7 is in contact with the front and back surfaces of the plate-like seam welding copper wire. A surface of a roughness applying device composed of a pair of rolls consisting of a roughening roll 10 to which a predetermined surface roughness is previously applied and a backup roll 11 or a plate-like copper wire for seam welding. Roughness imparting device composed of a pair of rolls 40e and 40f, both of which are abutted relative to the back surface, each of which is a roughening roll in which a predetermined surface roughness is previously imparted to the roll surface. preferable.
[0021]
Further, in the first to third inventions described above, the deformation preventing device 9 for the circumferential portion of the metal tin disk is relatively opposed to both surface sides of the circumferential plate surfaces 22a and 22b of the metal tin disk 15. A pair of metal tin disk width (thickness) adjustment rolls 25a and 25b abutted against each other, a circumferential side wall surface adjustment roll 26 abutted against the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk, and a circumferential side wall surface adjustment It is preferable that the deformation prevention device is constituted by a pressing device 27 that presses the roll 26 against the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15.
[0022]
In addition, as a copper wire in an above-described 1st invention-3rd invention, the copper type alloy wire containing an alloy component can also be used besides a copper wire.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found the following findings (1) to (3) and have reached the present invention.
(1) Roughness imparting device that imparts surface roughness to the weld contact surface of copper wire:
By imparting surface roughness to the weld contact surface of the copper wire, a sufficient amount of metal tin adhered to the copper wire can be secured even if the pressure applied to the copper wire of the metal tin disk is lowered.
[0024]
In other words, surface roughness is imparted to the weld contact surface of the copper wire by a roughness imparting device, and the pressure applied to the copper wire of the metal tin disk is reduced, so that the deformation of the metal tin disk is reduced and stable to the copper wire. Thus, it is possible to adhere metal tin for a long time.
(2) Deformation prevention device for the circumference of the metal tin disk:
By arranging a deformation prevention device for the circumference of the metal tin disk, coupled with the above-mentioned decrease in the applied pressure, the metal tin disk can be prevented from being deformed, and the metal tin can be stably adhered to the copper wire for a long time. Can do.
[0025]
(3) Copper wire welding contact surface polishing equipment:
As a pre-process of the roughness imparting device, a polishing device for the weld contact surface of the copper wire for seam welding is installed to prevent slipping between the metal tin disk and the copper wire due to the oxide layer present on the copper wire surface. In addition, a sufficient amount of metallic tin attached to the copper wire can be secured.
[0026]
FIG. 1 is a side view (a) and an AA arrow view (b) showing an example of a metal tin coating apparatus and a seam welder according to the present invention.
The welding machine in FIG. 1 is a welding machine for can seam welding. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes a superposed portion of steel plates to be welded (steel plate of can copper), 6a denotes an outer surface of the superposed portion, and 6b denotes a superposed portion. Inner surface of the overlapping part, 7, 7A, 7B are roughness imparting devices, 8, 8A, 8B are rotating / sliding devices for metal tin disks, 9, 9A, 9B are deformation preventing devices for the circumferential portions of the metal tin disks. , 40a, 40b, 40c, 40d denote crusher rolls, and the other symbols indicate the same contents as in FIG.
[0027]
Further, the roughness applying device 7 (7A, 7B) shown in FIG. 1 includes crusher rolls (roughening rolls) 40b and 40c having a predetermined surface roughness on the roll surface, and crusher rolls (backup rolls) 40a, As shown in FIG. 3 to be described later, the rotating / sliding device 8, 8A, 8B of the metal tin disk is composed of 40d, and the metal tin disk 15 rotating around the center of the disk and the copper wire 2 are made of metal tin. The presser pulley 17 is a member that contacts the disk 15.
[0028]
Moreover, as shown in FIG. 5 to be described later, the deformation preventing devices 9, 9A, 9B of the circumferential portion of the metal tin disk shown in FIG. 1 are a pair of two that controls the thickness of the metal tin disk to be constant. Width (thickness) adjustment rolls 25a and 25b, a circumferential side wall surface adjustment roll 26 for smoothing the circumferential side wall surface of the metal tin disk, and a circumferential side wall surface adjustment roll 26 are pressed against the circumferential side wall surface of the metal tin disk The air cylinder 27 is configured so that the circumferential portion of the metal tin disk and the contact surface with the copper wire can be stably coated with tin for a long time without deformation.
[0029]
As shown in FIG. 1, the metal tin coating apparatus for the seam welding copper wire of the present invention has a rough surface on the surface of the copper wire (hereinafter also referred to as a welding contact surface of the copper wire) which is a contact surface with the steel plate to be welded. A roughness imparting device (hereinafter also referred to as a roughness imparting device) 7 for imparting a degree of roughness and a copper wire surface to which surface roughness is imparted are brought into contact with a circumferential side wall surface of a metal tin disc that rotates around the disc center as a rotation axis. Rotating / sliding device (hereinafter also referred to as rotating / sliding device of metal tin disk) 8 for sliding metal tin disk 8 and a deformation preventing device (hereinafter also referred to as deformation preventing device) of the circumferential portion of metal tin disk ) 9.
[0030]
In the present invention, the roughness imparting device is made independent, and as shown in FIG. 5 to be described later, a device composed of a rotation / sliding device and a deformation preventing device for a metal tin disk can be a pair of devices. .
Further, as shown in FIG. 1, the seam welding machine of the present invention includes a copper wire 2 for each of the metal tin coating apparatus of the present invention and the outer surface 6a and the inner surface 6b of the overlapped portion 6 of the steel plates to be welded. A seam welding machine having a pair of welding electrode wheels 3a and 3b in contact with each other.
[0031]
In the metal tin coating apparatus and the seam welding machine shown in FIG. 1, the adhesion of the metal tin to the copper wire for seam welding and the steel plate to be welded by the copper wire to which the metal tin is adhered (the steel plate of the can body portion) in the following steps Seam welding of the overlapped portion is performed.
That is, the copper wire 2 paid out from the copper wire storage container 2H is supplied to the crusher roll (roughening roll) 40b and the crusher roll (backup) whose predetermined surface roughness is given to the roll surface in the roughness applying device 7A. The roll 40a gives a predetermined surface roughness to the copper wire surface (: weld contact surface of the copper wire) serving as a contact surface with the steel plate to be welded.
[0032]
The copper wire 2 having a predetermined surface roughness given to the weld contact surface is formed on the rotating / sliding device 8A of the metal tin disc by the rotating metal tin disc on the weld contact surface given the predetermined surface roughness. The circumferential side wall surface is contacted and slid, and metal tin adheres to the welding contact surface.
The copper wire 2 with metal tin adhered to the welding contact surface is fed to the welding electrode wheels 3a and 3b and is applied to each of the outer surface 6a and the inner surface 6b of the overlapping portion 6 of the steel plates to be welded (steel body steel plates). Then, seam welding of the steel plate to be welded (can body part) is performed by the pair of welding electrode wheels 3a and 3b which are in contact with each other via the copper wire 2.
[0033]
The welding contact surface of the copper wire 2 in the welding electrode ring 3b is given a predetermined surface roughness by the same method as described above in the roughness applying device 7B, and then the rotating / sliding device 8B for the metal tin disk. , The circumferential side wall surface of the rotating metal tin disk is contacted and slid, and the metal tin adheres to the welding contact surface and is subjected to welding.
Hereinafter, I. Action and effect in metal tin coating apparatus and seam welding machine of the present invention, II. Roughness imparting device to weld contact surface of copper wire, III. Metal tin disk rotating / sliding device, IV. Metal A description will be given of a deformation preventing device for a circumferential portion of a tin disk, V. a polishing device for a welding contact surface of a copper wire, and VI. A seam welding machine.
[0034]
[I. Action and effect:]
In the case of a normal can welding machine, as shown in FIG. 1, first, the copper wire 2 having a circular cross section is crushed by the crusher rolls 40a and 40b so that the copper wire has a square plate or prismatic cross section. To deform.
In general, the line width of the deformed copper wire is larger than the welding width. First, through the path shown in FIG. 1, first, the welding contact surface on one side of the copper wire 2 is the steel plate on the upper welding electrode ring 3a. Is used for welding in the form of contact with the steel, and then the welding electrode surface on the opposite side of the copper wire is used for welding in the form of contacting the steel plate with the lower welding electrode ring 3b, and then cut short and recycled. Reused.
[0035]
The metal tin coating apparatus for the copper wire for seam welding according to the present invention mechanically coats metal tin on a portion to be a welding contact surface of the copper wire.
By using the metal tin-attached copper wire obtained above as a welding electrode, a thin chrome-plated steel plate can be welded without grinding to produce a welded can body.
Metallic tin can be mechanically coated at any time before welding, but it is preferable to crush a round bar-shaped copper wire so that the cross-section is square in the welding machine. It is most preferable to coat metal tin before welding on only one surface that will be the contact surface, and then coat metal tin before welding on only one surface that will be the welding contact surface on the opposite side after this surface is used for welding It is.
[0036]
According to the above method, there is an advantage that the conventional thin chrome-plated steel sheet can be used as it is. In addition, there is no problem due to the above-described conventional color tone difference.
The metal tin coating apparatus in the present invention is an apparatus for coating by causing friction between metal tin and copper wire using mechanical energy, and rubbing and adhering metal tin to the copper wire by this friction.
[0037]
According to this apparatus, it is easy to control the adhesion position and width of tin at the welding location, and a plating solution made of various industrial chemicals is used like conventional electrotin plating for copper wire. Therefore, there is no problem of waste liquid, and there is an advantage that it is environmentally friendly and a relatively compact device.
Further, the metal tin coating apparatus of the present invention has a surface roughness on the welding contact surface of the copper wire as a pre-process of the rotating / sliding device 8 of the metal tin disk for attaching copper to the welding contact surface of the seam welding copper wire. It has a roughness imparting device 7 for imparting.
[0038]
According to the present invention, the surface roughness is forcibly imparted to the weld contact surface of the copper wire, so that the amount of metal tin adhering to the copper wire can be sufficiently increased even if the pressure applied to the copper wire of the metal tin disk is lowered. In combination with the deformation prevention device 9 at the circumferential portion of the metal tin disk, which will be described later, the deformation of the metal tin disk can be prevented, and the metal tin can be stably attached to the copper wire for a long time.
[0039]
Furthermore, according to the metal tin coating apparatus of the present invention, the metal tin adheres mainly to the concave and convex portions that are the surface roughness of the copper wire, and the metal tin and the copper wire rub against each other over the entire surface. Are not uniformly attached.
In other words, the metallic tin adheres to the convex portion, and at the time of welding, the convex portion to which the metallic tin adheres first comes into contact and energization occurs, but the metallic tin is soft and has a low melting point. The contact area is expanded by melting, and the electrical resistance at the beginning of welding is lowered, which brings about an effect of improving weldability.
[0040]
Moreover, the metal tin adhering to the convex part spreads from the convex part to the concave part when the temperature rises and melts by energization during welding, and the electric resistance of the whole welded part is stabilized, so that excellent weldability is obtained.
Furthermore, since metallic tin is partially attached, slip between the steel plate to be welded and the copper wire hardly occurs, and stable continuous welding can be performed.
[0041]
Such an effect cannot be obtained with a tin-plated copper wire by a conventional electroplating method or a hot dipping method.
Further, according to the present invention, as a pre-process of the roughness imparting device 7, by using a metal tin coating device provided with a polishing device 50 for the weld contact surface of the copper wire for seam welding exemplified in FIG. It is possible to prevent slipping between the metal tin disk and the copper wire due to the oxide layer existing on the surface of the copper wire, and to ensure a sufficient amount of metal tin attached to the copper wire.
[0042]
[II. Roughness imparting device to weld contact surface of copper wire:]
The metal tin coating device of the present invention has a roughness imparting device that imparts surface roughness to a copper wire surface (: weld contact surface of a copper wire) serving as a contact surface with a steel plate to be welded.
In FIG. 2, an example of the roughness provision apparatus in this invention is shown with a side view.
In FIG. 2, 2 is a copper wire, 7 is a roughness applying device, 10 is a crusher roll (roughening roll), 11 is a crusher roll (backup roll), 12 is a fastening screw, f1Indicates the supply direction of the copper wire.
[0043]
The roughness imparting device 7 shown in FIG. 2 is composed of two crusher rolls 10, 11, that is, a roughness imparting roll 10 and a backup roll 11, and the surface of the roughness imparting roll 10 in contact with the weld contact surface of the copper wire 2. The surface roughness of the crusher roll (roughening roll) 10 is transferred to the surface of the copper wire by preliminarily giving a predetermined surface roughness and reducing the copper wire between the two crusher rolls 10 and 11. To do.
[0044]
In the present invention, it is preferable that the surface roughness of the copper wire is adjusted to 0.01 to 5 μm in terms of arithmetic average roughness Ra by the roughness imparting device exemplified above.
If the surface roughness of the copper wire is less than 0.01 μm in arithmetic mean roughness Ra, it is necessary to increase the pressure applied to the copper wire of the metal tin disk in order to ensure the amount of metal tin attached to the copper wire. Deformation of the circumference of the tin disk occurs, and it becomes difficult to stably adhere metal tin to the copper wire for a long time.
[0045]
Further, when the surface roughness of the copper wire exceeds 5 μm in terms of arithmetic average roughness Ra, the metal tin disk is shaved beyond the amount of metal tin attached to the copper wire, and the metal tin is unnecessarily consumed, which is not preferable. .
In the present invention, the roughness imparting device can be a single device, and the rotating / sliding device for the metal tin disk and the deformation preventing device for the metal tin disk can be paired.
[0046]
In addition, as shown in FIG. 10, the electric resistance wire seam welding machine using copper wire is provided with crusher rolls 4a and 4b. If a predetermined surface roughness is given to the roll surface, the crusher roll It is also possible to use both a roughening roll and a metal tin coating apparatus that can be further miniaturized.
In this case, the surface roughness may be imparted to both the welding contact surfaces of the copper wire at once, or the surface roughness may be imparted in two stages as shown in FIG.
[0047]
That is, in the metal tin coating apparatus shown in FIG. 1, as described above, first, the surface roughness is imparted to the first weld contact surface of the copper wire 2 by the crusher roll 40b which imparts a predetermined surface roughness to the roll surface. Then, metal tin is adhered to the welding contact surface to which the surface roughness is imparted by a rotating metal tin disk, and the can body 1 is seam welded using the obtained metal tin-attached copper wire.
[0048]
Next, the crusher roll 40c having a predetermined surface roughness on the roll surface is used to impart surface roughness to the welding contact surface on the opposite side of the copper wire 2, and the rotating metal tin disk is applied to the welding contact surface to which surface roughness has been imparted. Metal tin is adhered by the above, and seam welding of the can body 1 is performed using the obtained metal tin-attached copper wire.
According to the above-described metal tin coating apparatus shown in FIG. 1, the shape of the copper wire that has been deformed by welding can be corrected by the crusher rolls 40c and 40d and suitable for the next welding contact surface (welding contact surface on the opposite side). It is more preferable because it can provide a high surface roughness.
[0049]
[III. Rotating and sliding device for metal tin disk:]
The metal tin coating apparatus of the present invention is a rotating / sliding metal tin disk that contacts and slides the circumferential side wall surface of a metal tin disk that rotates about the center of the disk on the surface of a copper wire imparted with surface roughness. Have the device.
FIG. 3 is a front view showing an example of a rotating / sliding device for a metal tin disk.
[0050]
The apparatus shown in FIG. 3 has means for rotating the metal tin disk and means for bringing the circumferential side wall surface of the metal tin disk into contact with the copper wire surface.
In FIG. 3, 8 is a rotating / sliding device for a metal tin disk, 15 is a metal tin disk, 16 is a motor for rotating the metal tin disk, 17 is a holding pulley, 18 is a push-up spring, 19 is an adjusting screw, 20 Denotes an air cylinder, 20R denotes a rod of the air cylinder, 21 denotes a circumferential side wall surface of the metal tin disk 15, and AX denotes a rotation center axis of the metal tin disk.
[0051]
In the rotating / sliding device 8 for the metal tin disk shown in FIG. 3, the metal tin disk 15 is rotated by the motor 16 so that the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15 is made of the copper wire 2 having surface roughness. Touch and slide the welding contact surface.
The copper wire 2 is surely brought into contact with the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15 by the holding pulley 17, and the holding pulley 17 is pushed up by a push-up spring 18 (FIG. 3A) or an air cylinder. The contact pressure between the copper wire 2 and the metal tin disk 15 is controlled by pressing with 20 [FIG. 3 (b)] or with a hydraulic cylinder.
[0052]
The amount of metallic tin adhering to the copper wire 2 is 0.1 to 1.0 g / m.2Preferably, the amount of tin deposited is controlled by adjusting the rotational speed of the metal tin disk, the contact pressure, the roughness of the copper wire surface, and the moving speed of the copper wire.
[IV. Deformation prevention device for the circumference of metal tin disk:]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a deformation state of the circumferential portion of the metal tin disk when the metal wire is coated on the copper wire using the metal tin disk.
[0053]
In FIG. 4, 2 is a copper wire, 15 is a metal tin disk, 15a is a deformed portion of the circumference of the metal tin disk 15, and 17 is a holding pulley.
4 (a) shows the initial coating stage, FIG. 4 (b) shows the deformation of the circumference of the metal tin disk, and FIG. 4 (c) shows the deformation part 15a of the circumference of the metal tin disk in contact with the holding pulley 17. Indicates the situation to be performed.
[0054]
That is, when the metallic tin is continuously coated on the copper wire by using the rotating / sliding device of the metallic tin disk illustrated in FIG. 3, the metallic tin is soft, so that the circumferential portion of the metallic tin disk is As shown in FIG. 4, the deformed portion 15a of the circumferential portion of the metal tin disk 15 comes into contact with the holding pulley 17, and the contact of the metal tin disk 15 with the copper wire 2 becomes poor.
[0055]
For this reason, the metal tin coating apparatus of this invention has a deformation | transformation prevention apparatus of the circumference part of a metal tin disk.
FIG. 5 is a front view (a) and a side view (b) showing an example of the deformation preventing device for the circumferential portion of the metal tin disk.
In FIG. 5, 2 is a copper wire, 9 is a deformation preventing device for the circumferential portion of the metal tin disk, 15 is a metal tin disk, 17 is a holding pulley, 21 is a circumferential side wall surface of the metal tin disk 15, 22a, 22b is the circumferential plate surface of the metal tin disk, 25a and 25b are the width (thickness) adjustment rolls of the metal tin disk, 26 is the circumferential side wall surface adjustment roll of the metal tin disk, 27 is the circumferential side wall surface adjustment roll 26 A pressing device (air cylinder) that presses against the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15, AX is the rotation center axis of the metal tin disk, fThreeIs the rotation direction of the width (thickness) adjusting rolls 25a and 25b, fFourIndicates the pressing direction of the circumferential side wall surface adjusting roll 26.
[0056]
The device 9 for preventing deformation of the circumferential portion of the metal tin disc shown in FIG. 5 is opposed to both sides of the circumferential plate surfaces 22a and 22b of the metal tin disc 15 in order to keep the thickness of the metal tin disc constant. A pair of metal tin disk width (thickness) adjusting rolls 25a and 25b that are in contact with each other and the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15 in order to smooth the circumferential side wall surface of the metal tin disk The circumferential side wall surface adjustment roll 26 and the pressing device (air cylinder) 27 that presses the circumferential side wall surface adjustment roll 26 against the circumferential side wall surface 21 of the metal tin disk 15 are configured.
[0057]
According to the present invention, the device for preventing deformation of the circumferential portion of the metal tin disk illustrated in FIG. 5 can be used for a long time stably without deformation of the contact surface between the circumferential portion of the metal tin disk 15 and the copper wire. The wire 2 can be coated with metallic tin.
In the present invention, metal tin can be coated on one surface serving as a welding contact surface of a copper wire, and after this surface is used for welding, one surface serving as a welding contact surface on the opposite side can be coated with metal tin.
[0058]
Therefore, for the purpose of correcting the shape of the copper wire, the roughness imparting device, the rotating / sliding device for the metal tin disk, and the deformation preventing device for the circumferential portion of the metal tin disk are installed at two locations in the welding machine. It is preferable.
[V. Polishing equipment for welding contact surface of copper wire:]
Copper wires are oxidized by moisture and oxygen in the atmosphere, and an oxide layer exists on the surface.
[0059]
When an oxide layer is present on the surface of the copper wire, when the metal tin is coated, a slip occurs when the copper wire and the metal tin disk slide, the tin coating is not smoothly performed, and the tin coating amount is extremely reduced. The present inventors have newly discovered that.
Moreover, in order to solve the above-described problem, it has been found that it is effective to polish the copper wire surface in advance.
[0060]
For this reason, in the present invention, a polishing device for the copper wire surface, which serves as a welding contact surface with a steel plate to be welded such as a steel plate for cans, is provided as a pre-process of the roughness applying device for imparting surface roughness to the copper wire surface. Then, it is preferable to remove the oxide layer on the surface of the copper wire serving as the welding contact surface using the polishing apparatus.
FIG. 6 is a front view showing an example of the polishing apparatus described above.
[0061]
In FIG. 6, 2 is a copper wire, 30a and 30b are abrasives, 31 is a pressing device (air cylinder) for pressing the abrasives 30a and 30b against the copper wire, 31R is a rod of the air cylinder 31, and 32 is a support member. , 50 is a polishing device, f1Indicates the supply direction of the copper wire.
The polishing apparatus 50 shown in FIG. 6 is for polishing the surface of the copper wire 2 with the abrasives 30a and 30b. The copper wire 2 is sandwiched between the abrasives 30a and 30b, and the air cylinder 31 is used to polish the abrasives 30a and 30b. Is pressed against the copper wire, and the polishing amount is adjusted by adjusting the air pressure.
[0062]
As shown in FIG. 7, the polishing apparatus 50 is disposed in front of the crusher rolls (roughening rolls) 40e and 40f, and when the cross section of the copper wire is circular, the entire surface of the copper wire is uniformly polished. This is preferable because it is possible.
[VI. Seam welding machine:]
As shown in FIGS. 1 and 7 and FIG. 9 to be described later, the seam welder of the present invention has a metal for each of the above-described metal tin coating apparatus and the outer and inner surfaces of the overlapped portion of the steel plates to be welded. It is a seam welder having a pair of welding electrode wheels 3a and 3b that are in contact with each other via a tin-coated copper wire.
[0063]
The metal tin coating apparatus of this invention can be installed in a welding machine as shown in FIG.1, FIG.7 and FIG.9.
[0064]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.
FIG. 8 shows a seam comprising (1) a roughness imparting device, (2) a rotating / sliding device for a metal tin disk, and (3) a deformation preventing device for the circumference of the metal tin disk used in this example. The metal tin coating apparatus to the copper wire for welding cans is shown with a side view.
[0065]
In FIG. 8, 2 is a copper wire, 7 is a roughness imparting device, 8 is a rotating / sliding device for a metal tin disk, 9 is a deformation preventing device for the circumferential portion of the metal tin disk, 15 is a metal tin disk, 17 is a pressure pulley, 20 and 27 are pressing devices (air cylinders), 20R and 27R are rods of air cylinders 20 and 27, 25a and 25b are metal tin disc width (thickness) adjustment rolls, and 26 is a metal tin disc. Circumferential side wall surface adjustment roll, f1Is the copper wire feed direction, fFourIndicates the pressing direction of the circumferential side wall surface adjusting roll 26.
[0066]
FIG. 9 is a side view of a seam welding can welding machine provided with the metal tin coating apparatus shown in FIG.
In FIG. 9, reference numeral 50 denotes a copper wire surface polishing apparatus disposed as a pre-process of the roughness imparting apparatus 7A, and the other symbols indicate the same contents as in FIG.
In the present embodiment, the seam welding can welding machine shown in FIG. 9 was used, and after imparting surface roughness to the weld contact surface of the copper wire under the following conditions, metal tin was adhered by a rotating metal tin disk. A thin chrome plated steel sheet was overlapped and seam welded under the following conditions using the adhered copper wire as a welding electrode.
[0067]
Moreover, weldability was evaluated by the following evaluation method.
[Metal tin adhesion conditions:]
Copper wire feed speed: 18mpm
Can speed: 18mpm
Surface roughness of copper wire after roughness (arithmetic mean roughness: Ra): 0.6 μm
Metal tin disk rotation speed: 20rpm
Pressure applied to copper wire of metal tin disk: 1.2kgf / mm2
Target value of metal tin adhesion time (continuous use time of the same metal tin disk) by the same metal tin disk: Thinning time to 4/5 of the metal tin disk radius
[Welding conditions:]
Welding machine: Copper wire seam welding machine (Soudronic)
Welding speed: 20mpm
Welding pressure: 65kgf
[Method for evaluating weldability:]
Evaluation was made by obtaining an appropriate welding current range that is a range from the minimum welding primary current value at which sufficient joint strength is obtained to the maximum welding primary current value at which welding dust is generated.
[0068]
The proper welding current range is preferably as wide as possible.
The test results obtained are shown in Table 1.
As is apparent from Table 1, it was found that by using the metal tin coating apparatus and the welding machine of the present invention, it is possible to perform a good weld can without grinding.
[0069]
In addition, the metal tin adhesion time (the continuous use time of the same metal tin disk) with the target same metal tin disk does not cause slippage between the metal tin disk and the copper wire, and is stable and good. It was possible to carry out welding cans.
Although the embodiments have been described above, the present invention can also be applied to lap seam welding of difficult-to-weld materials other than a can-making material because of the basic configuration of the present invention.
[0070]
[Table 1]
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, in copper wire seam welding, it becomes possible to stably coat metal wire on copper wire for a long time by a method with excellent productivity, and welding of difficult-to-weld can-making materials such as thin chrome plated steel sheets It became possible to perform seam welding for can making stably and for a long time without grinding the surface of the part.
[0072]
The present invention can also be applied to lap seam welding of difficult-to-weld materials other than can-making materials.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view (a) and an AA arrow view (b) showing an example of a metallic tin coating apparatus and a seam welding machine of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an example of a roughness imparting device.
FIG. 3 is a front view showing an example of a rotating / sliding device for a metal tin disk.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a deformation state of a circumferential portion of a metal tin disk.
FIG. 5 is a front view (a) and a side view (b) showing an example of a deformation preventing device for a circumferential portion of a metal tin disk.
FIG. 6 is a front view showing an example of a copper wire polishing apparatus.
FIG. 7 is a side view showing an example of a metal tin coating apparatus and a seam welder according to the present invention.
FIG. 8 is a side view showing an example of a metallic tin coating apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing an example of a metal tin coating apparatus and a seam welder according to the present invention.
FIG. 10 is a side view showing a conventional electric resistance wire seam welder.
[Explanation of symbols]
1 Can body
2 Copper wire
2H copper wire storage container
3a, 3b welding electrode ring
4a, 4b Crusher roll
5a, 5b Copper wire cutting roll
6 Overlaid part of steel plates to be welded (steel plate of can copper part)
6a Overlap surface
6b Inside surface of overlap
7, 7A, 7B Roughness imparting device
8, 8A, 8B Metal tin disk rotating / sliding device
9, 9A, 9B Deformation prevention device for the circumference of metal tin disk
10, 40b, 40c, 40e, 40f Crusher roll (roughening roll)
11, 40a, 40d Crusher roll (backup roll)
12 Tightening screw
15 Metal tin disc
15a Deformation of the circumference of the metal tin disk
16 Motor for rotating metal tin disk
17 Holding pulley
18 Push-up spring
19 Adjustment screw
20, 27, 31 Pressing device (: Air cylinder)
20R, 27R, 31R Air cylinder rod
21 Circumferential side wall of metal tin disk
22a, 22b Circumferential plate surface of metal tin disk (front and back)
25a, 25b Metal tin disc width (thickness) adjustment roll
26 Circumferential side wall surface adjustment roll of metal tin disk
30a, 30b abrasive
32 Support member
50 Polishing equipment
AX Center axis of rotation of metal tin disk
f1 Copper wire supply direction
f2 Can barrel transport direction
fThree Rotation direction of width (thickness) adjustment roll
fFour Pressing direction of circumferential side wall surface adjustment roll