JPH05200557A - アーク溶接接合部 - Google Patents

アーク溶接接合部

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JPH05200557A
JPH05200557A JP4206391A JP20639192A JPH05200557A JP H05200557 A JPH05200557 A JP H05200557A JP 4206391 A JP4206391 A JP 4206391A JP 20639192 A JP20639192 A JP 20639192A JP H05200557 A JPH05200557 A JP H05200557A
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arc
head
welded
welding
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JP4206391A
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Wolf Renner
レンネル ヴォルフ
Dieter Mauer
マウエル ディーテル
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Newfrey LLC
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    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0288—Welding studs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/20—Stud welding
    • B23K9/207—Features related to studs
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的高い強さでキャリア、金属構成要素お
よびスタッド状溶接部品の間に溶接部により生じられる
接合部を設計することを目的とする。 【構成】 一方の電極としてのアルミニウムシートのよ
うなキャリアと、スタッド状溶接部品を導入する連続凹
部を有する他方の電極としての金属構成要素との間のア
ーク溶接接合部。このアーク溶接接合部において、溶接
部品は軸部と、段部を介して軸部の直径に対して拡大さ
れたヘッドとよりなり、ヘッドはキャリアに位置する構
成要素の凹部に進入し、ヘッドをキャリアに形成された
溶融液プールに押入れて凹部の壁部に隣接した溶融液プ
ールがヘッドの外側リムおよび段部を取り囲むようにす
ることができる。溶融液プールは構成要素を、キャリア
に面した凹部の壁部の縁部の領域において、隣接キャリ
アに直接連結する。溶接部品の外側リムは構成要素の越
えてわずかに突出するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一方の電極としてのキャ
リアと、連続凹部を有する帰属構成要素との間に、アー
ク溶接によりキャリアおよび構成要素に剛性に連結され
る他方の電極としてスタッド状溶接部品を連続凹部に導
入して形成されるアーク溶接接合部に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】この種
類の溶接接合部はＤＥ−ＡＳ 1 565 563から知られてい
る。この溶接接合部では、シェル型金属シートを鋼キャ
リアに配置し、この目的でシェル型金属シートを鋼キャ
リアに溶接された鋼板によって鋼キャリアに押しつけ
る。鋼板と鋼キャリアとの溶接部は、鋼板を通過し、ま
たシェル型金属シートの孔を通して案内されるスタッド
によって生じるられる。アーク突き合わせ溶接によって
スタッドを孔キャリアに溶接し、鋼キャリアと、スタッ
ドと、鋼板との間に連続溶接部が生じる。この溶接部
は、そのリムがまだ溶接部からかなりの距離を隔ててい
るのに十分、その孔が大きいので、シェル型金属シート
により損傷されない。更に、シェル型金属シートは、通
常は腐食防止被膜、例えば、亜鉛被膜またはプラスチッ
ク被膜を備えているので、溶接部には含まれるべきでな
い。これらの被膜、詳細には、亜鉛は溶接工程中い蒸発
する。溶接部に進入した蒸気は溶接プールを形成する合
金を損傷する。更に、シェル型金属シートは、必ず孔キ
ャリアと鋼板との間に間隔を生じてしまい、その場合、
この間隔を溶融液プールおよびそれから生じられた溶接
部によりブリッジしなければならないので、溶接工程を
複雑にする。
【０００３】本発明の一目的は特に十分に、従って比較
的高い強さでキャリア、金属構成要素およびスタッド状
溶接部品の間に溶接部により生じられる接合部を設計す
ることである。
【０００４】
【課題を解決する手段】本発明によれば、一方の電極と
してのキャリアと、連続凹部を有する金属構成要素との
間に、アーク溶接によりキャリアおよび構成要素に剛性
に連結される他方の電極としてスタッド状溶接部品を連
続凹部に導入して形成されるアーク溶接接合部におい
て、溶接部品は軸部とヘッドとよりなっており、ヘッド
は、段部を介して軸部の直径に対して拡大され、キャリ
ア上に静止している構成要素の凹部に進入しており、キ
ャリア上の溶融液プールの形成により、凹部の壁部に隣
接した溶融液プールがヘッドの外側リムおよび段部を取
り囲みように、ヘッドを溶融液プールに押し込むことが
でき、溶融液プールは、少なくともキャリアに面した凹
部の壁部の縁部の領域において構成要素を隣接したキャ
リアに直接連結することを特徴とするアーク溶接接合部
が提供される。
【０００５】相対的に拡大されたヘッドを有する軸部か
ら溶接部品が構成されているため、且つヘッドの外側リ
ム上に押上られた溶融液プールを使用しているため、ヘ
ッドの端面と構成要素との間の空間はキャリア、凹部の
壁部および溶接部品に進入する溶融液プールにより確実
に且つ完全に埋められ、一方では凹部の壁部に隣接して
***し、他方ではヘッドの外側リム及び段部上に移行す
る。これにより、主として、キャリアに面した凹部の壁
部の縁部と、構成要素に位置するキャリアとのの領域に
おいて、また（リベット留め接合部のように）段部領域
におけるヘッドの周囲の領域において強い溶接部を生じ
るので、キャリア上に直接位置する構成要素はキャリに
面した凹部の壁部の縁部の臨界点にしっかり溶接され、
他方、溶接部品は段部上に移行した溶融液によりキャリ
アまで連続的に引き寄せられ、溶接部品はこれに溶融液
プールを介して連結された凹部の壁部分をキャリアの押
付ける。
【０００６】好ましくは、溶接部品は軸部およびヘッド
よりなり、ヘッドは、段部により軸部の直径に対して拡
大され、その外側リムが構成要素をわずかに越えて突出
しており、且つキャリアから遠い方の凹部の壁部の縁部
までに延びるアークの形成により、突出部を溶融液プー
ルに押し込んで、２つの縁部を含めて、キャリアに静止
している構成要素の凹部の全壁部、ならびにキャリアお
よびヘッドをヘッドの外側リムまで覆うことができるよ
うに、突出部がキャリアに静止している構成要素の凹部
に進入している。
【０００７】相対的に拡大され、外側リムが構成要素を
わずかに越えて突出しているヘッドを有する軸部から溶
接部品が構成されているため、電気アークが、キャリア
から遠い方の凹部の壁部の縁部に達し、この縁部を形成
されている溶融液プールに組み入れるまでヘッドの端面
から外側リムに向けて移動すると言う効果が達成され
る。従って、溶融液プールは構成要素の凹部に進入する
溶接部品の突出部または段部から可なりの範囲まで供給
されるので、２つの縁部を含む凹部の全壁部ならびにキ
ャリアおよびヘッドを事実上ヘッドの外側リムまで覆う
溶融液プールが形成され、ヘッドの外側リムの背後の段
部により電気アークを外側リムを越えて移動しないよう
にしている。外側リムが凹部の各縁部を越えてわずかに
突出しているため、この縁部は溶融液プールに確実に含
まれ、その結果、２つの縁部を含む凹部の全壁部ならび
にキャリアおよびヘッドをヘッドの外側リムまで覆う信
頼性のある溶接が行われる。
【０００８】ヘッドは、好ましくは、設計がその外側リ
ムのまわりに実質的にレンズ状であり、且つ突出部が凹
部の深さのまわりに実質的に円筒形に突出するように、
構成されている。従って、突出部は凹部を実質的に埋
め、従って適切な量の材料を溶融で一様な溶融液プール
の形成に利用することができる。本発明のなお一層の目
的は溶接部品および金属構成要素を寄せ合わせると、金
属構成要素の凹部における溶接部品の自動心出しがおこ
るように溶接部品を設計することである。
【０００９】本発明の他の好適な実施例では、ヘッドの
リムが、完全に構成要素の凹部の内側に位置決めされ、
実質的にブレード状の横断面を有する半径方向の溶融リ
ムとして設計されるという点で、上記目的が達成され
る。この溶接部品および構成要素を寄せ合わせると、ヘ
ッドのブレード状リムは構成要素の凹部内に完全に受け
入れられので、溶接部品はどうにか構成要素の凹部に横
方向に隣接して、或いは部分的に隣接して位置しない。
従って、溶接部品のヘッドのリムを凹部に完全に導入す
ることにより、溶接部品および凹部の心出しを確保する
ので、同軸心出しが必要でない。溶接部品のリムが事実
上、凹部の内面に位置する場合でも、アークをオンにす
ると、接触箇所にアークの発生が初めに起こり、リムが
そこで溶融すると、ヘッドと凹部との間に半径方向の間
隔が形成されりので、ヘッドと構成要素との間のアーク
が最終的に溶接部品の全リム上に分布され、全リムが溶
融される。これにより、アークが湾曲上を通り、そこに
集中するほどの間隔をヘッドと凹部との間に生じる。溶
接部品のヘッドの全リム上のアークに分布により、リム
のブレード状横断面のため、全リムにわたって延びる溶
融を引起し、その結果、主特許に記載のように、構成要
素をキャリアに溶接するために、溶接部品を最終的に押
し込むことができる凹部の低部の領域に溶融液プールが
生じる。
【００１０】ヘッドのリムの領域におけるブレード状の
横断面により、このリムの急速溶融を確保し、従って溶
融液プールの直接形成を確保する。一般に溶融リムをヘ
ッドから突出する薄いディスクとして形成しても、ブレ
ード状横断面はまだ維持される。というのは、薄いディ
スクがヘッドから半径方向に突出し、薄いディスクをす
ばやく溶融することができ、その結果、溶融液プールが
対応的にすばやく形成するからである。
【００１１】本発明の更に他の目的は溶接工程中、溶接
部品上の実質的に一様な熱の分布をもたらすように溶接
部品を設計することである。本発明によれば、この目的
は、軸部を通って延びるボアを溶接部品に備え、このボ
アがボア領域における軸部の厚さが溶接状態にける溶接
帯域のボアの端壁部の厚さにほぼ相当するようなボアで
あることにより達成することができる。
【００１２】ボアがヘッドの中へ延びている結果、一方
では、溶接工程中、中実の溶接部品に対してかなり減じ
られ、溶接工程のためにエネルギ必要量に望ましい影響
を及ぼすた熱の分布が生じ、他方では、部品にわたって
実質的に一様に延びるすべての被溶接部品にわたって熱
の分布が生じ、この熱の分布はこれらの部品にわたって
実質的に一様に延びので、被溶接部品の特定な箇所にお
ける極度の加熱が回避される。また、ヘッドの中へ延び
るボアのために減じられる溶接部品の熱容量により、冷
却工程中、全溶接領域にわたる実質的に一様な冷却速度
が生じるので、溶接部は内応力が無い状態に保たれる。
【００１３】溶接部品を望ましい方法で搬送することが
できるように、すなわち、溶接部品をマガジンから取出
し、溶接箇所まで搬送し、そこに位置決めするように、
ボアの直径を溶接工具として構成された設定工具の拡張
ジョーの周囲に適合させることは有利である。ボアの壁
部を介して溶接部品を把持することにより、かなりの拡
張力をもたらし、その結果、良好な接触を行うので、接
触箇所に伝達に対する有害な抵抗が事実上増すことがな
い。溶接部品を内部から把持することにより、溶接部品
を拡張ジョーにより把持すると、溶接部品の変位が事実
上起こらないので、特に正確な位置決めを可能にする。
【００１４】完全性のために、技術のの状態を以下に述
べる。アルミニウムシートに板を留める方法がＤＥ−Ｏ
Ｓ3 149 513 に開示されており、この特許では、板は、
上記金属構成要素の意味では、アルミニウムスタッドを
アーク溶接法のための電極としてこの孔に挿入する孔を
備えている。このスタッドは金属シート（上記キャリア
の意味）に連結するのもであるが、金属シートに留める
べき板としてのスタッドの端面は、金属シートに面した
側に、くぼみを備えており、このくぼみは、溶接工程
中、吹き出る金属を受け、従ってこの金属が板と金属シ
ートとの間を通らないようにする。板はマシュマロ状で
あるアルミニウムスタッドにより金属シートに留めら
れ、このスタッドはその下側でわずかに円錐状に構成さ
れているヘッドが板に圧接する。その結果生じた引張力
は、この方法では板を含む範囲の広い溶接部を意図しな
いのでスタッドの端面に於ける溶接によってのみ吸収さ
れる。従って、上記発明から出る溶接部における凹部の
壁部を含むと言う見解、詳細には、溶融液浴が段部上を
通ることは公知の方法により生じた設計では完全に欠け
ている。
【００１５】スタッド溶接法を用いて亜鉛被覆シート金
属を介在させてスタッドをキャリアに溶接するためのＤ
Ｅ−ＰＳ30 811 820から知られている方法では、スタッ
ドを通して案内してキャリアに溶接するためにシート金
属に必要とされる孔は溶接に必要とされるアークの燃焼
中にシート金属の貫通燃焼によって形成される。シート
金属が貫通燃焼している間のアークのこの燃焼は、スタ
ッドおよびキャリアを連結するための実際の溶接電流の
開始前にこの方法で形成された亜鉛蒸気が除去されるよ
うに調整される。
【００１６】最後にＧＢ−ＰＳ 1 000 577を参照する
と、この特許は軸部と、この軸部に対して拡大されたヘ
ッドとよりなり、ヘッドの端面は溶接箇所を構成する。
この端面は設計が円錐形であっても、湾曲していてもよ
い。拡大ヘッドを有する設計の場合、湾曲は、軸部の向
かう方向にテーパであって、円筒形軸部が隣接している
円錐体における鋭い縁部を通っている。この文献から
は、この溶接スタッドの使用についての外に何も推定す
ることができない。
【００１７】
【実施例】図１、図２、図３および図４で示す実施例に
ついて説明すると、図１は１枚のシート金属から構成さ
れたキャリア１を示しており、このキャリア１上には、
例えばシート金属ストリップから形成することができる
金属構成要素２が直接設置されている。金属構成要素２
には、凹部３が設けられており、この凹部３は最も簡単
な場合には溶接部品４を挿入する丸いボアである。溶接
部品４は、ここでは保持ジョー５、６のみを示す溶接工
具によって保持される。この連結に使用されるアーク溶
接方法は公知な方法であるので、対応する締めつけジョ
ーを備えた公知の溶接工具を参照せよ。
【００１８】溶接部品４は好ましくは設計が円筒形であ
る軸部７を有している。この軸部７は円錐体８を経てリ
ム９に通じており、このリム９も好ましくは円筒形に構
成されている。球状のキャンバー１０がリム９に隣接し
ている。従って、円錐体９、リム９およびキャンバー１
０はリム９がなすヘッド１１の外径が軸部７の直径より
大きいヘッド１１を構成している。ヘッド１１の直径
は、ヘッド１１が実質的に接触せずに構成要素２に対し
て凹部３に保持されるように保持される。円錐体８は上
記の段部を構成し、この段部は半径方向の面として構成
することもできる。いずれの構成要素を受入れるように
機能することができるボア１６が軸部７に設けられてい
る。
【００１９】溶接部品４を保持ジョー５、６ニよってキ
ャリア１に押しつける。キャリア１は１つの電極を構成
し、溶接部品４は溶接アークを点火するように機能する
電圧のための他の電極を構成し、この電圧を公知な方法
で溶接工具（図示せず）およびキャリア１に印加する。
次いで、溶接部品４をキャリア１から上昇させることに
より溶接アークを公知な方法でとばす。
【００２０】図２は、ここではキャンバー１０から放射
する点線１２で示すとばされたアークを有する同じ構成
を示している。図１に示すキャンバー１０の中心におけ
る接触のため、溶接アークは初めはこの箇所で点火さ
れ、溶接部品４をキャリア１から上昇した後、かかる箇
所は、キャリア１に対してキャンバー１０の最も前方の
部分の領域でアークがキャリアを溶融するようにアーク
用の最も短い経路を構成する。公知の方法に従えば、溶
接電流が引続き増大するため、アークはキャンバー１０
の外側領域を取り囲み、最終的に凹部３の上縁部１３の
領域に入って、キャンバー１０と反対側のキャリア１の
全面、キャンバー１０および凹部３の壁部を覆う溶融液
プールを生じる。キャンバー１の代わりに、平らな円錐
体を設けることもできる。
【００２１】溶接部品４を再びキャリア１に差し向け
る、溶接部品４はそのキャンバー１０で溶融液プールに
突っ込み、そうする際に、溶融液を変位させ、この溶融
液は図３に示すように、リム９と凹部３の壁部との間に
***し、最終的に縁部９および円錐体８を通り越してビ
ード１４を形成する。溶融して溶融液プールを形成する
工程では、キャリア１上にある凹部３の壁部の縁部１５
は、主として、溶融液プールが剛性な連結のために特に
重要であるこの箇所にも形成されるように誘発され、溶
融液プールは、リベット留めの場合のように、いわゆ
る、溶接部品４を構成要素に押しつけるヘッド１４によ
って特に補強される密な連結を部品間に生じるように、
キャリア１、構成要素２および溶接部品４に進入する。
【００２２】図４はキャリア１と構成要素２との間の溶
接部を斜視図で示している。溶接部品４は構成要素２か
ら突出しており、***溶融液プールにより形成されたビ
ード１４は構成要素２のまわりに延び、更に溶接部品４
を取り囲んでいる。キャリアおよび金属構成要素は金属
シート等であるのがよい。また、金属構成要素を薄い構
造要素として構成することも可能であり、この場合、こ
の薄い構造要素には、溶接部品のヘッドが進入しなけれ
ばならない上記凹部を設けるだけでよい。また、上記の
アーク溶接は特に、溶接が困難であると知られているア
ルミニウム部品の溶接に適している。詳細には、アルミ
ニウムシートは、これらに存在する酸化物皮膜をすっか
り破壊しなければならないので、公知なスポット溶接方
法により、かろうじて互いに連結することができるだけ
であり。このほかに、スポット溶接中、金属シートに設
置される電極が比較的急速に汚染され、従って、これら
の電極を連続的に清浄しなければならないと言うことは
注意すべきである。他方、本発明によるアーク溶接接合
部では、新しい電極が、つまり一方ではキャリアの形態
で、他方では溶接部品の形態で、絶えず設けられる。
【００２３】図８および図９に示す実施例について説明
すると、図８は１枚のシート帰属から形成されるキャリ
ア１を示しており、このキャリア１上には、例えばシー
ト金属ストリップから形成することができる金属構成要
素２が直接設置されている。この金属構成要素２には、
凹部３、すなわち、最も簡単な場合には溶接部品４を挿
入する丸いボアが設けられている。溶接部品４は任意の
溶接工具によって公知な方法で保持される。
【００２４】溶接部品４は好ましくは構成が円筒形であ
る軸部７を有している。軸部７はレンズ状のヘッド１１
に通じており、このヘッド１１は円錐形段部８を経てそ
の外側リム９まで延びている。外側リム９構成要素２を
わずかに越えて突出しており、すなわち、リム９は円筒
形設計の場合に凹部３よりわずかに大きい直径を有して
いる。その場合、レンズ状ヘッド１１には、段１７が続
いており、この段部１７は凹部３に進入しており、最終
的に先端部１８がキャリア１に静止している円錐体１０
に通じている。溶接部品４およびキャリア１は形成され
ている電気アークのための２つの電極を形成しており、
金属構成要素２がキャリア１に静止しているため、明ら
かに、キャリア１と金属構成要素２との電気接触も存在
する。
【００２５】段部１７は、キャリア１から溶接部品４の
引っ込み後、円錐体１０とキャリア１との間に電気アー
クが形成され、この電気アークは溶接電流の対応する増
大に伴って全突出部３およびヘッド１１上でその外側リ
ム９まで拡張する。この電気アークにより、縁部１３は
外側リム９と構成要素２の縁部１３との間の領域で溶融
する。円錐体１０とキャリア１との間に形成された溶融
液プールは段部１７からの材料により供給されて、溶融
液プールへの溶接部品４の押し込みの結果、この工程で
部分的に溶融される縁部１３を越えるまで溶接が生じ
て、溶接部品４、構成要素２およびキャリア１の間に密
着剛性接合部を形成する。
【００２６】図９は溶接された溶接部品４を示してい
る。図示のように、外側リム９まで延び、外側リム９を
含む溶接帯域１９が形成される。溶融された外側リム９
は実質的にキャリア１から遠い方の構成要素２の表面の
高位に位置決めされ、溶接帯域１９は構成要素の表面に
わずかな高さとして示されている。図１０、図１１、図
１２および図１３に示す実施例について説明すると、図
１０は１枚のシート金属から形成されたキャリア１を示
しており、このキャリア１上には、例えばシート金属ス
トリップにより形成するのがよい金属構成要素２が直接
設置されている。金属構成要素２には、凹部３、すなわ
ち、最も簡単場合には、溶接部品４を挿入する丸いボア
が設けられている。上記のように、溶接部品４は適当な
溶接工具により保持され、凹部３に導入される。
【００２７】溶接部品４は好ましくは設計が円筒形であ
るステム７を有している。ヘッド１１は円錐体８から形
成されており、薄いディスク９Ａおよびキャンバー１０
がステム７に隣接している。この場合、薄いディスク９
Ａはヘッド１１からブレードまたはディスクの形態で半
径方向外方に突出している。薄いディスク９Ａの直径
は、溶接部品４および構成要素２が寄せ合わせると、薄
いディスク９Ａが完全に凹部３内に静止するように、凹
部３の直径より小さい。キャンバー１０の高さおよび構
成要素２の厚さは適切には互いに適合される。
【００２８】薄いディスク９Ａが凹部３のより小さい直
径を有し、且つ薄いディスク９Ａが点１２で示すように
凹部３の壁部と接触することが全く可能であるので、溶
接部品４および構成要素２が寄せ合わせると、溶接部品
４は構成要素２に対して自動的に心出しされる。図１１
は、図１０による溶接部品４を、より詳細にはキャンバ
ー１０の側から見たように、構成要素２とともに示して
いる。図１１はキャンバー１０に対して縁部１３を越え
て延びている薄いディスク９Ａの突出部を示している。
また、図１１は接触箇所１２からの距離Ｄを示してい
る。構成要素２に対する溶接部品４のこの位置では、距
離Ｄは溶接部品４および凹部３の直径の差の約２倍に相
当する。
【００２９】図１２はアークをオンにした（放射線１４
で表示）後、接触箇所１２（図１０参照）の領域で溶融
工程が初めに起こる方法を示している。ここで、薄いデ
ィスク９Ａは円錐体８およびキャンバー１０の領域に移
行するまで溶融により縮小され、薄いディスク９Ａの残
部と凹部の内壁部との間の距離が増すにつれて、アーク
が特にキャンバー１０上に分布され、従って、キャンバ
ー１０は溶融してキャリア１の表面で構成要素２の低部
に溶融プールが生じ、最終的に溶接部品４がこのプール
に浸漬され、溶融プールは全キャンバー１０、キャリア
１の対向領域および凹部３の内壁部上を延びている。こ
のようにして薄いディスク９Ａから溶融した溶融材料に
より、構成要素２とキャリア１との間の正方形の溶接部
が最終的に発生される。
【００３０】図１３は溶接部品の設計の変形例の詳細を
示している。この場合、溶接部品４は円錐体１１を経て
鋭く現れた切断刃１５に通じており、キャンバー１０は
切断刃１５の他方の側で円錐体１１に面している。図１
０の薄いディスク９Ａまで同様に突出している切断刃１
５はにより、溶接部品４の材料の急速溶融がその領域で
起こることができる。図１３に示す溶接部品４の作用は
図１０による溶接部品４の作用と基本的に同じである。
【００３１】溶接部品４の更に他の設計が図１４に示さ
れている。この場合、溶接部品４の円錐体８はキャンバ
ー１０が延びている縁部１７により外方に制限された半
径方向の面１６上へ延びている。従って、キャンバー１
０の高さに応じて、比較的鋭い縁部を持つ多少薄い切断
刃状リムが形成され、この切断刃状リムを上記実施例に
ついて説明した方法で溶融することができる。
【００３２】図５、図６および図７に示す実施例につい
ては、図５に示す溶接部品は設計が円筒形である軸部７
を有している。この軸部７は円錐体８を経てリム９に通
じており、このリム９も形状が概ね円筒形である。凸形
のキャンバー１０がリム９に隣接している。従って、円
錐体８、リム９およびキャンバー１０がヘッド１１を構
成しており、リム９により生じたこのヘッド１１の外径
は軸部７の直径より大きい。ヘッド１１の直径は図６に
示す凹部３の開口部より小さい。円錐体８は段部を構成
しており、この段部は半径方向の面として構成すること
もできる。ボア１６は溶接部品に軸部７を通って設けら
れており、ヘッド１１の中へ延びている。ボア１６の端
壁部１７Ａは軸部７の壁部１８の厚さにほぼ相当する厚
さを有している。
【００３３】図６は、より詳細には金属構成要素２の凹
部３に挿入された図５による溶接部品４を断面で示して
いる。最も簡単な場合には、凹部３は丸いボアよりな
る。金属構成要素２は１枚のシート金属よりなるキャリ
ア１に直接位置している。さらに、金属構成要素２は２
つの押し部材１９、２０によりキャリア１に押しつけら
れている。
【００３４】図６によれば、溶接部品の搬送および位置
決めは、拡張ジョー２２、２３でボア１６に係合する設
定工具によって達成され、その拡張中、溶接部品４は内
部から張力付与状態に保たれる。拡張ジョーは拡張用マ
ンドレル１４によって拡張され、この拡張用マンドレル
１４は、公知の拡張手段の場合のように、拡張ジョー２
２、２３間に打ち込まれると、拡張ジョー２２、２３を
外方に押圧する。設定工具２１は合計４つの対称に配置
された拡張ジョーを有しており、これらの拡張ジョーの
うちの図示の拡張ジョー２２、２３はスロット２５によ
って互いに分離されている。設定工具２１は溶接工具と
して設計されており、すなわち、アーク溶接用の電圧源
の極に取付けられる。他方の極はキャリア１に接続され
る。従って、溶接部品４およびキャリア１はアーク溶接
用の２つの電極を構成し、拡張ジョー２２、２３の容易
に生じたかなりの拡張力のため、溶接部品４との良好な
接触が生じる。
【００３５】溶接部品４を設定工具２１によりキャリア
１に押しつけ、アーク溶接用の電圧源を上記のように溶
接部品４およびキャリア１に取付ける。次いで、溶接ア
ークを公知方法で当て、その目的で設定工具２１を溶接
部品４と共にキャリア１から上昇させる。従って、キャ
リア１と溶接部品４との間にアークをとばし、それによ
り溶融液プールを形成し、結局、既に以上で説明したよ
うに、夫々の部品を溶接する。
【００３６】最終的な溶接接合部は図７に斜視図で示さ
れている。図７は溶接部品４が突出している構成要素２
とともにキャリア１を示している。***した溶融液プー
ルにより形成されたヘッド１４は溶接部品４のまわりに
延びており、更に溶接部品４を取り囲んでいる。ボア１
６がヘッド１１の中へ延びているので、溶接部品４は、
壁部が特にボア１６の壁部および溶接部品４の端壁部１
７Ａの領域において実質的に同じ厚さを有する中空体を
構成する。その結果、溶接部品は比較的低い熱容量を有
しており、すなわち、この溶接部品を適当に急速に加熱
することができる。溶接部品４の冷却中、この工程は溶
接部品の個々の箇所のような特に高い熱集中なしに起こ
り、冷却が起こった後、実質的に張力の無い溶接帯域を
生じる。キャリアおよび金属構成要素は帰属シート等で
あるのがよい。また、金属構成要素をより強い構成要素
として設計することも可能であり、その場合、この構成
要素には、溶接部品のヘッドが進入しなければならない
上記凹部を設けるだけでよい。上記アーク溶接接合部
は、詳細には、溶接が困難であると知られているアルミ
ニウム部品の溶接にも適している。詳細には、アルミニ
ウムシートは、これらに存在する酸化物皮膜をすっかり
破壊しなければならないので、公知の溶接方法によりか
ろうじて互いに接合することができる。また、スポット
溶接中、金属シート上に設置された電極は比較的急速に
汚染され、従ってこれらの電極を連続的に清浄しなけれ
ばならない。他方、本発明によるアーク溶接接合部で
は、新しい電極が、つまり一方ではキャリアの形態で、
他方では溶接部品の形態で連続的に存在する。アルミニ
ウムを溶接する場合、特に高い電流が必要とされるの
で、容易に加えられる高い接触圧力による溶接部品の、
そのボアの内壁部を介した接触が特に望ましい効果をも
たらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】キャリアと溶接部品との接触位置におけるキャ
リア、金属構成要素および溶接部品の組立体を示す図で
ある。
【図２】溶接部品をキャリアから上昇させ、アークを形
成した状態の図１の構成を示す図である。
【図３】凝固した溶融液プールを有する図１の構成を示
す図である。
【図４】溶接部品が上方金属シートから突出した図１の
実施例を使用して互いに溶接された２つの金属シートの
斜視図である。
【図５】変更例の溶接部品の側面図である。
【図６】設定工具により把持され、溶接位置にもたらさ
れた図５の溶接部品を示す図である。
【図７】キャリアおよび金属構成要素に溶接された図５
の溶接部品を示す図である。
【図８】キャリアと溶接部品との接触位置におけるキャ
リア、金属構成要素および変更例の溶接部品の組立体を
示す図である。
【図９】電気アーク溶接後の凝固溶融液プールを有する
図８の構成を示す図である。
【図１０】溶接部品のリムが凹部の内面に横方向に接触
した状態で金属構成要素に挿入された溶接部品の第４の
変形例を示す図である。
【図１１】図１０の溶接部品の平面図である。
【図１２】燃焼アークを生じた図１０の溶接部品を示す
図である。
【図１３】鋭く出現した縁部を有する図１０の溶接部品
のリムの設計の変形例を示す図である。
【図１４】図１０の溶接部品のリムの設計の更に他の変
形例を示す図である。
【符号の説明】
１ キャリア ２ 金属構成要素 ３ 凹部 ４ 溶接部品 ５、６ 保持ジョー ７ 軸部 ８ 円錐体 ９ リム ９Ａ 薄いディスク １０ キャンバー １１ ヘッド １２ 接触箇所 １３、１５、１７ 縁部 １４ ビード １６ ボア １８、２０ 押し部材 ２１ 設定工具 ２２、２３ 拡張ジョー ２５ スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 Ｐ４２１２５１３：８ (32)優先日 1992年４月14日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (72)発明者 ディーテル マウエル ドイツ連邦共和国 デー6304 ローラル オシュテントシュトラーセ 10

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の電極としてのキャリア（１）と、
    連続凹部を有する金属構成要素（２）との間に、アーク
    溶接によりキャリア（１）および構成要素（２）に剛性
    に連結される他方の電極としてスタッド状溶接部品
    （４）を連続凹部に導入して形成されるアーク溶接接合
    部において、溶接部品（４）は軸部（７）とヘッド（１
    １）とよりなっており、ヘッド（１１）は、段部（８）
    を介して軸部の直径に対して拡大され、キャリア（１）
    上に静止している構成要素（２）の凹部（３）に進入し
    ており、キャリア（１）上の溶融液プール（１４）の形
    成により、凹部（３）の壁部に隣接した溶融液プール
    （１４）がヘッド（１１）の外側リムおよび段部（８）
    を取り囲みように、ヘッド（１１）を溶融液プール（１
    ４）に押し込むことができ、溶融液プール（１４）は、
    少なくともキャリア（１）に面した凹部（３）の壁部の
    縁部（１５）の領域において構成要素（２）を隣接した
    キャリア（１）に直接連結することを特徴とするアーク
    溶接接合部。
  2. 【請求項２】 溶接部品（４）は軸部（７）とヘッド
    （１１）とよりなっており、ヘッド（１１）は、段部
    （８）により軸部の直径に対して拡大され、その外側リ
    ム（９）が構成要素（２）をわずかに越えて突出してお
    り、且つキャリア（１）から遠い方の凹部（３）の壁部
    の縁部までに延びるアークの形成により、突出部（１
    ７）を溶融液プール（１４）に押し込んで、２つの縁部
    （１３、１５）を含めて、キャリア（１）に静止してい
    る構成要素（２）の凹部（３）の全壁部、ならびにキャ
    リア（１）およびヘッド（１１）をヘッドの外側リム
    （９）まで覆うことができるように、突出部（１７）が
    キャリア（１）に静止している構成要素（２）の凹部
    （３）に進入していることを特徴とする請求項１に記載
    の電気アーク溶接接合部。
  3. 【請求項３】 ヘッド（１１）のリム（９、１５、７）
    は、完全に構成要素（２）の凹部（３）内に位置決めさ
    れ、実質的にブレード状横断面を有する半径方向の溶融
    縁部として設計されていることを特徴とする請求項１に
    記載の電気アーク溶接接合部。
  4. 【請求項４】 溶接部品（４）の溶融縁部はヘッド（１
    １）から薄いディスク（９Ａ）として突出していること
    を特徴とする請求項３に記載のアーク溶接接合部。
  5. 【請求項５】 キャリア（１）はシート金属よりなるこ
    とを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれかに記
    載のアーク溶接接合部。
  6. 【請求項６】 溶接部品（４）はキャリア（１）および
    構成要素（２）の金属と合金化する金属部品よりなるこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれかに記
    載のアーク溶接接合部。
  7. 【請求項７】 アークを点火する溶接部品（４）の端面
    は円錐体として設計されていることを特徴とする請求項
    １ないし６のうちのいずれかに記載のアーク溶接接合
    部。
  8. 【請求項８】 アークを点火する溶接部品（４）の端面
    はキャンバー（１０）として設計されていることを特徴
    とする請求項１ないし７のうちのいずれかに記載のアー
    ク溶接接合部。
  9. 【請求項９】 端面は点火チップを備えていることを特
    徴とする請求項７または８に記載のアーク溶接接合部。
  10. 【請求項１０】 段部（８）は円錐形にテーパになりな
    がら軸部（７）に通じていることを特徴とする請求項１
    ないし９のうちのいずれかに記載のアーク溶接接合部。
  11. 【請求項１１】 ヘッド（１１）は設計がその外側リム
    （９）のまわりでレンズ状であり、段部（１７）は凹部
    （３）の深さのまわりで実質的に円筒形に突出している
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のうちのいずれか
    に記載のアーク溶接接合部。
  12. 【請求項１２】 軸部（７）は付属品を留めるように機
    能することを特徴とする請求項１ないし１１のうちのい
    ずれかに記載のアーク溶接接合部。
  13. 【請求項１３】 溶接部品（４）には、ヘッドに向いて
    いる軸方向の非連続ボア（１６）が設けられていること
    を特徴とする請求項１ないし１２のうちのいずれかに記
    載のアーク溶接接合部。
  14. 【請求項１４】 軸部（７）からヘッド（１１）の中で
    延びているボア（１６）は、その領域における軸部
    （７）の肉厚が溶接された状態における溶接帯域のボア
    （１６）の端壁部（１７Ａ）の厚さにほぼ相当するよう
    なボアであることを特徴とする請求項１３に記載のアー
    ク溶接接合部。
  15. 【請求項１５】 ボア（１６）の直径は、溶接工具とし
    て構成され、溶接部品（４）を搬送して位置決めするた
    めに溶接部品（４）をマガジンから受けるように機能す
    る設定工具（２１）の拡張ジョー（２２、２３）の周囲
    に合わせられていることを特徴とする請求項１４に記載
    のアーク溶接接合部。
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