JP5437960B2 - シーム溶接反り防止方法および装置 - Google Patents
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Description
図6(a)に示すように、例えば、熱収縮量が小さいワークW1と、熱収縮量が大きいワークW2とを重ね合わせてシーム溶接すると、ワークW1は冷却収縮が小さく、ワークW2は冷却収縮が大きいため、図6(b)に示すように、溶接直後のワークW12の長手方向に反りが発生する。
ワークどうしの材質や厚みが異なり、熱収縮量に偏りがある場合、これらのワークをシーム溶接すると、溶接直後の冷却収縮によってワークの長手方向に反りが発生する。そして、この反りが原因となって溶接済みワークの寸法変化が生じ、これにより、後工程の溶接や組み付けで不具合を生じる。
これにより、溶接中のワークに対して、冷却収縮によって発生する反りを抑制する方向に外力をかけることができ、反りが発生する前にその反りを相殺することによって、反りの発生を未然に防止することができる。
図1は、本発明のシーム溶接反り防止方法の実施形態を示す説明図である。
このシーム溶接反り防止方法は、熱収縮量が通電方向で均一でない複数のワークW1、W2を、一対のローラ電極23、33間に挟み込み通電しながらシーム溶接する。
このとき、ローラ電極23、33のうち、熱収縮量が大きい方のワークW2に当接するローラ電極33を、熱収縮量が小さい方のワークW1に当接するローラ電極23よりも進行方向前方にオフセットさせた状態で溶接を行う。
すなわち、ワークW1側のローラ電極23の回転軸を通る鉛直線V1と、ワークW2側のローラ電極33の回転軸を通る鉛直線V2とが一致するように、両ローラ電極23、33を位置決めする。
同時に、ローラ電極23とローラ電極33との間に、ワークW1、W2を挟み込む。
ローラ電極23、33の位置決めと、ワークW1、W2の挟み込みとは、どちらが先でもよい。
このときのオフセット量は、ワークW1とワークW2との熱収縮量の差、および、シーム溶接の移動速度に基づいて、例えば0〜5mmの範囲で適宜に設定する。
ローラ電極23よりもローラ電極33を進行方向前方にオフセットさせた状態を保ってシーム溶接を行う。
ところが、下側のローラ電極33は上側のローラ電極23よりも進行方向前方にオフセットされているため、この下側のローラ電極33がワークW12を押し上げるように支える。
そうすることで、ワークW12は、冷却収縮による反りが発生する前にその反りを相殺されることとなり、結果としてワークW12は、反りの発生を未然に防止されて、冷却後も反ることなく真っ直ぐな状態で溶接される。
これにより、シーム溶接を終了する。
(1)熱収縮量が大きい方のワークW2に当接するローラ電極33を、熱収縮量が小さい方のワークW1に当接するローラ電極23よりも進行方向前方にオフセットさせた状態で溶接を行う。
これにより、溶接中のワークW12に対して、冷却収縮によって発生する反りを抑制する方向に外力をかけることができ、反りが発生する前にその反りを相殺することによって、反りの発生を未然に防止することができる。
図2、3は、本発明の第1実施形態に係るシーム溶接反り防止装置1を示す概略的斜視図である。
シーム溶接反り防止装置1は、筐体10と、筐体10に支持された一対の溶接電極20、30と、オフセット機構40と、トランス70と、を備える。
具体的には、筐体10は、溶接電極20を設置するための上段設置部11と、溶接電極30を設置するための下段設置部12と、オフセット機構40を設置するための側板13と、トランス70を設置するための上端部14と、を備える。
筐体10が右向きに移動される場合、筐体10は、図示しない駆動機構に支持される。シーム溶接の実行時にその駆動機構が作動することにより、筐体10は右向きに移動される。
2枚のワークW1、W2が左向きに移動される場合、ワークW1、W2は、図示しないワーク駆動機構に保持される。シーム溶接の実行時にそのワーク駆動機構が作動することにより、ワークW1、W2は左向きに移動される。
上側の溶接電極20は、電極保持部21と、電極保持部21から突出した回転軸22と、回転軸22の先端に固定されたローラ電極23と、を備える。
電極保持部21は、回転軸22を介してローラ電極23を回転自在に保持するとともに、ローラ電極23への通電を制御する。すなわち、通電時には、トランス70で昇圧された高圧電力を、回転軸22を介してローラ電極23に適用する。
電極保持部31は、筐体10の下段設置部12上に、リニアガイド15を介して設置される。リニアガイド15は、下段設置部12上に取り付けられ、スライド(図示省略)を備える。電極保持部31は、リニアガイド15のスライドに一体に取り付けられる。リニアガイド15は、電極保持部31を、筐体10の左右方向に沿って移動自在に支持する。回転軸32は、下段設置部12から前方へ突出し、ローラ電極33は、筐体10よりも手前に配置される。
オフセット機構40は、筐体10の側板13に設置されたモータ41と、モータ41の駆動を下側の電極保持部31に伝える伝動機構43と、を備える。
このようなモータ41には、リニアモータを使用してもよいし、回転モータとボールねじとを組み合わせたユニットを使用してもよい。電気モータに代えて、流体圧シリンダを使用することもできる。
リニアガイド45、45は、スライド46、46を上下方向に沿って移動自在に支持する。スライド46、46は、前後に延びる連結棒47によって互いに連結される。この連結棒47の中央に、モータ41のロッド42の下端部が取り付けられる。
これにより、モータ41の駆動によりロッド42が昇降すると、リニアガイド45、45のスライド46、46も同様に昇降する。
具体的には、傾動ロッド48の一端部は、電極保持部31の側部に、前後に延びる軸線(図示省略)のまわりに傾動自在に取り付けられる。
傾動ロッド48の他端部は、連結棒47に対して、前後に延びる軸線(図示省略)のまわりに傾動自在に取り付けられる。
具体的には、図3に示すように、モータ41が一方向に駆動してロッド42を下降させると、リニアガイド45、45のスライド46、46が下降し、傾動ロッド48の右端部が下降し、その左端部が右方向に移動することで、下側の電極保持部31は右方向に移動する。
図2に示すように、モータ41が逆方向に駆動してロッド42を上昇させると、リニアガイド45、45のスライド46、46が上昇し、傾動ロッド48の右端部が上昇し、その左端部が左方向に移動することで、下側の電極保持部31は左方向に移動する。
溶接開始前に、図2に示すように、筐体10の上下方向を鉛直方向に向けた姿勢で、上側のローラ電極23の回転軸22を通る鉛直線V1と、下側のローラ電極33の回転軸32を通る鉛直線V2とが一致するように、下側の電極保持部31を、筐体10の下段設置部12に対して位置決めする。
この状態の上側のローラ電極23と、下側のローラ電極33との間に、溶接する例えば2枚のワークを挟み込む。
このとき、2枚のワークのうち、板厚または材質により熱収縮量が比較的大きい方のワークW2は下側に、熱収縮量が比較的小さい方のワークW1は上側に、配置する。
溶接開始時に、溶接電流を流し始めたら、図3に示すように、まず、オフセット機構40を作動させて、下側の電極保持部31を、筐体10の下段設置部12に対して右方向に移動する。この移動量は、例えば、0〜5mmの範囲で適宜に設定する。
具体的には、モータ41を一方向に駆動してロッド42を下降させることにより、傾動ロッド48の右端部が下降して、下側の電極保持部31は右方向に移動する。
これにより、下側のローラ電極33の回転軸32を通る鉛直線が、上側のローラ電極23の回転軸22を通る鉛直線に対して、両ローラ電極23、33の進行方向前方にオフセットされる(図3参照)。
上側のワークW1の熱収縮量が比較的小さく、下側のワークW2の熱収縮量が比較的大きい2枚のワークW1、W2を溶接したとき、溶接直後のワークW12が冷却収縮により下向きに曲がろうとする力を、上側のローラ電極23よりも進行方向前方にオフセットされている下側のローラ電極33によって下から押し上げるように支える。
すなわち、下側のローラ電極33がワークを下から押し上げようとする力によって、ワークが冷却収縮により下向きに曲がろうとする力を相殺する。これにより、結果としてワーク12は、冷却後も反ることなく真っ直ぐな状態で溶接される。
具体的には、下側のローラ電極33が所定の溶接終了位置に到達したら、図2に示すように、オフセット機構40を逆方向に作動させて、下側の電極保持部31を、筐体10の下段設置部12に対して左方向に移動する。この移動速度は、両ローラ電極23、33が所定の速度で筐体10とともに右方向に移動する速度とほぼ一致させる。
すると、下側のローラ電極33は、見かけ上左右に移動しないで所定の溶接終了位置に停止している。
この停止している下側のローラ電極33に追いつくようにして上側のローラ電極23が所定の溶接終了位置に到達したら、シーム溶接を終了する。
(2)オフセット機構40により、熱収縮量が大きい方のワークW2に当接するローラ電極33を、熱収縮量が小さい方のワークW1に当接するローラ電極23よりも進行方向前方にオフセットさせる。そして、このオフセット状態を保って溶接を行う。
これにより、溶接中のワークW12に対して、冷却収縮によって発生する反りを抑制する方向に外力をかけることができ、反りが発生する前にその反りを相殺することによって、反りの発生を未然に防止することができる。
図4は、本発明の第2実施形態に係るシーム溶接反り防止装置2を示す概略的斜視図である。
シーム溶接反り防止装置2は、筐体10と、筐体10に支持された一対の溶接電極20、30と、オフセット機構50と、トランス70と、を備える。
オフセット機構50を除き、他は第1実施形態に係るシーム溶接反り防止装置1と同様であるので、他の説明は省略する。
(3)第1実施形態のオフセット機構40に比べて、オフセット機構50を簡単かつ小型に構成することができる。
図5は、本発明の第3実施形態に係るシーム溶接反り防止装置3を示す概略的斜視図である。
シーム溶接反り防止装置3は、筐体10と、筐体10に支持された一対の溶接電極20、30と、オフセット機構60と、トランス70と、を備える。
オフセット機構60を除き、他は第1実施形態に係るシーム溶接反り防止装置1と同様であるので、他の説明は省略する。
モータ61が一方向に駆動すると、ロッド62が右方向へ移動して、電極保持部31も右方向へ移動する。
モータ61が逆方向に駆動すると、ロッド62が左方向へ移動して、電極保持部31も左方向へ移動する。
このようなモータ61には、リニアモータを使用してもよいし、回転モータとボールねじとを組み合わせたユニットを使用してもよい。電気モータに代えて、流体圧シリンダを使用することもできる。
(4)第1実施形態のオフセット機構40に比べて、オフセット機構50を簡単に構成することができる。
図示してないが、シーム溶接反り防止装置1、2または3を、溶接ロボットに適用してもよい。
溶接ロボットの適宜の可動部に適用する場合は、シーム溶接反り防止装置1、2、3におけるオフセット機構40、50、60は不要となる。
すなわち、シーム溶接反り防止装置1、2、3において、筐体10の上下方向を鉛直方向に向けた姿勢で、下側のローラ電極33の回転軸32を通る鉛直線V2が、上側のローラ電極23の回転軸22を通る鉛直線V1と一致する位置で、下側の電極保持部31を筐体10の下段設置部12上に設置する。
この筐体10を溶接ロボットの可動部に直接または間接的に固定する。
すなわち、上側のローラ電極23の回転軸22と下側のローラ電極33の回転軸32とを結ぶ直線の下方部分を、その直線の上方部分に対して、両ローラ電極23、33の進行方向前方に傾ければよい。
例えば、上側のローラ電極23の回転軸22を通る鉛直線V1を、下側のローラ電極33の回転軸32を通る鉛直線V2に対して、両ローラ電極23、33の進行方向前方にオフセットさせるように構成すれば、2枚のワークW1、W2のうち、板厚または材質により熱収縮量が比較的大きい方のワークW2は上側に、熱収縮量が比較的小さい方のワークW1は下側に、それぞれ配置することができる。
オフセット機構40、50または60を設けず、溶接ロボットの可動部を利用する場合も同様である。
例えば、3枚以上のワークW1、W2、W3、・・・を被溶接部材としてシーム溶接する場合も同様である。
すなわち、例えば、最外側の2枚のワークのうち、熱収縮量が小さい方のワークに当接するローラ電極23よりも、熱収縮量が大きい方のワークに当接するローラ電極33を、進行方向前方にオフセットさせればよい。
また、例えば、全枚数を所定の順序で重ね合わせたとき、全体として、熱収縮量が小さい側の最外側のワークに当接するローラ電極23よりも、全体として、熱収縮量が大きい側の最外側のワークに当接するローラ電極33を、進行方向前方にオフセットさせてもよい。
オフセット機構40、50または60を設けず、溶接ロボットの可動部を利用する場合も同様である。
(1)ワーク1(0.6mm厚のJAC270)とワーク2(1.8mm厚のJAC590)とのシーム溶接。
(2)ワーク3(0.7mm厚のJAC270)とワーク4(1.2mm厚のJAC780)とのシーム溶接。
(3)ワーク5(0.6mm厚のJAC270)とワーク6(1.8mm厚のJAC590)とワーク7(1.8mm厚のJAC590)とのシーム溶接。
20、30…溶接電極
23、33…ローラ電極
40、50、60…オフセット機構
W1、W2…ワーク(被溶接部材)
Claims (2)
- 熱収縮量が通電方向で均一でない複数の被溶接部材を、一対の溶接電極間に挟み込み通電しながら溶接するシーム溶接反り防止方法であって、
前記一対の溶接電極のうち、
熱収縮量が大きい方の前記被溶接部材に当接する前記溶接電極を、
熱収縮量が小さい方の前記被溶接部材に当接する前記溶接電極よりも進行方向前方にオフセットさせた状態で溶接を行うシーム溶接反り防止方法。 - 熱収縮量が通電方向で均一でない複数の被溶接部材を溶接するシーム溶接反り防止装置であって、
前記複数の被溶接部材を挟み込み通電しながら溶接する一対の溶接電極と、
前記一対の溶接電極のうち、
熱収縮量が大きい方の前記被溶接部材に当接する前記溶接電極を、
熱収縮量が小さい方の前記被溶接部材に当接する前記溶接電極よりも進行方向前方にオフセットさせるオフセット機構と、
を備えるシーム溶接反り防止装置。
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