JPH10175078A - 複数パイプの溶接方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 自動車用燃料タンクのシェル構造のパネルと
複数の金属パイプとのプロジェクション溶接方法と装置
を提供する。 【解決手段】 相手板Ｗに設けた複数の挿入孔にフラン
ジを有するパイプを挿入し，そのフランジと相手板とが
相重なり合う一方の面に突起が形成された重ね合わせ部
を，対をなす電極間で挟持し，加圧通電してその重ね合
わせ部をプロジェクション溶接する方法であって，一方
の電極Ｅ２は重ね合わせ部の個数に応じてワーク治具５
に配置され，しかもワーク治具は他方の電極Ｅ１の加圧
中心線ＡーＡの直角方向からのシフト動作によって相手
板にセットした複数パイプを加圧中心線上に順次位置決
めしてプロジェクション溶接する。 【効果】 パイプを一度セットするだけで，複数のパイ
プ溶接を順次自動的に行うことができ，生産タクト及び
安全性を飛躍的に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は各種の目的用途に使
用される複数の金属パイプを，自動車用燃料タンクまた
はラジエータ等の容器類に抵抗溶接する場合に有用な溶
接方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，自動車用燃料タンクの燃料供給パ
イプまたは排気用パイプをタンクを構成するシェル
（殻）構造の金属製パネルに挿入して溶接する場合，た
とえば図６のごとく相手板Ｗと重なり合うフランジＦを
有するパイプＰ（またはチューブを含む）を，相手板の
シェル形パネルに設けた複数の挿入孔にそれぞれ挿入
し，前記フランジと相手板とが相重なり合う面に突起Ｎ
が形成された重ね合わせ部を前記電極Ｅ１，電極Ｅ２間
で挟持し，これを加圧通電して前記フランジと相手板を
プロジェクション溶接する方法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，この種
の従来の方法は，一つのワークに対し複数のパイプを溶
接する場合，そのパイプ溶接は大半が人手によるもの
で，たとえば単体の溶接機を使って一つ一つ溶接を終了
する毎に，ワークを次の溶接位置に移し変えるという非
能率な作業であった。このワークを再セットする作業方
法は文字通り生産性，安全性が問題とされていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記の問題を
解決するための手段として，請求項１に示すように，相
手板に設けた複数の挿入孔にフランジを有するパイプを
挿入し，その挿入したパイプのフランジと相手板とが相
重なり合う一方の面に突起が形成された重ね合わせ部
を，対をなす電極間で挟持し，次いでこれに加圧通電し
てその重ね合わせ部をプロジェクション溶接する方法で
あって，一方の電極は前記パイプの重ね合わせ部の個数
分に応じてワーク治具に配置され，しかもそのワーク治
具は他方の電極の加圧中心線に対し直角に交わる方向か
らシフトするものであって，そのシフト動作によって前
記相手板にセットした複数パイプを前記加圧中心線上に
順次位置決めしてプロジェクション溶接することを特徴
とする。

【０００５】こうすることにより，複数のパイプを一度
ワークにセットするだけで，単体の溶接機で一つ一つシ
フトしながら溶接することができる。したがって，ワー
クを再セットする必要がなく，またワークの出し入れ作
業も自動化が容易になり，生産タクト及び安全性を飛躍
的に向上する。

【０００６】次に請求項２に示すように，前記ワーク治
具には相手板を位置決めするワーク受けがフローテイン
グ可能に支持されていることを特徴とする。

【０００７】こうすることで，電極可動部全体の重量，
固定側の下部電極とワークの相対位置，ワークの剛性，
撓みなどで可動側の上部電極の加圧力が変化しても，ワ
ークが加圧力を受けた時にフローテイング機構により下
部電極を自動的に位置修正することができる。

【０００８】次に請求項３に示すように，前記ワーク治
具に配置された複数の電極が電極加圧時にフローテイン
グ動作することにより電導体と給電接触するようしたこ
とを特徴とする。

【０００９】こうすることで，ワーク治具の機械的運動
機構と電極の給電機能を分離し機械構造の簡素化を図る
ことができる。

【００１０】本発明の方法に使用する装置として，請求
項４に示すように，フランジを有するパイプを相手板に
設けた挿入孔に挿入し，前記フランジと相手板とが相重
なり合う一方の面に突起が形成された重ね合わせ部を対
をなす電極間で挟持すると共に，前記フランジと相手板
とを前記電極間で加圧通電してプロジェクション溶接す
る装置において，前記相手板を支持するワーク治具と，
このワーク治具に前記重ね合わせ部の個数に応じて配置
された複数の電極と，この電極に対向し可動する電極の
加圧中心線Ａ−Ａに対して直角に交わる方向から前記ワ
ーク治具をシフトするシフト駆動装置とを備え，前記ワ
ーク治具をシフト駆動装置により順次シフトさせるこで
複数パイプを加圧中心線上に供給し溶接を行うことを特
徴とする。

【００１１】こうすることにより，相手板に複数のパイ
プをワーク治具に一度セットするだけで，自動的にプロ
ジェクション溶接することができ，従来の単体の溶接機
にワーク治具を付加するだけで自動装置の改良も容易と
なり設備コストを低減すると共に，マシンタクトの短縮
及び安全性を向上する。

【００１２】本発明の他の特徴は，前記ワーク治具がＸ
ーＹの二方向にシフト可能にしたことにある。

【００１３】こうすることにより，複数パイプの溶接位
置が前後に位置する場合でもＸーＹの二方向にシフトす
ることで電極加圧中心線上への位置決めが容易となる。

【００１４】次に請求項６に示すように，前記相手板が
前記ワーク治具にフローテイング機構を介して支持され
たワーク受けにセッテイング可能とした。

【００１５】こうすることにより，ワークに対する加圧
力が変化してもフローテイング機構により電極からの外
力によって生じる応力からワーク変形を防止することが
できる。

【００１６】次に請求項７に示すように，前記ワーク受
けは電極消耗による電極減り代に応じて上下方向に調節
可能とした。これにより電極が消耗してもワークの高さ
位置が容易に調節できる。

【００１７】次に請求項８に示すように，前記上下電極
が開放する毎に安全フックにより上部電極を開放位置で
ロックし，これにより電極位置でのワーク搬入，搬出時
の安全が確保できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下，本発明の１実施例を図面に
基づいて説明する。図１は本発明にかかる溶接方法を実
施するための溶接機の実施例を示すものである。

【００１９】ワークＷは自動車用燃料タンクを構成する
シェル形パネルを例示したものである。図６に示すよう
にシェル形にプレス成形された一方の相手方のパネルＷ
には，タンク内壁に挿入される各種パイプＰを溶接する
挿入孔が形成されている。パイプＰには予めフランジＦ
が一体的に溶接されている。このフランジＦの外径は挿
入孔の内径よりも大きい円周状の平坦な面を有してい
て，パイプを相手板の挿入孔に挿入することにより相手
板Ｗの上にフランジＦが重ねられる。相重なり合うフラ
ンジの下側にはパイプＰの外周を一周したリング状の突
起Ｎが形成されていて，そのフランジの突起と相手パネ
ルとの間に重ね抵抗溶接部が形成される。

【００２０】上部電極Ｅ１のフラットな電極面の外径は
パイプのフランジの外径とパネルの重ね合わせ部の全周
を充分に加圧給電する接触面積を有し，しかも電極面に
はパイプＰが同心上に挿入される充分な長さの挿入溝Ｏ
が形成されている。

【００２１】また溶接用下部電極Ｅ２は上部電極Ｅ１と
対応するもので，複数個の電極が溶接機本体の下腕８に
支持されたワーク治具５に配置されている。この電極は
溶接部の個数分に応じて配置されたもので，断面構造は
前述した上部電極Ｅ１と同様にパイプＰを挿入できる溝
Ｏが形成されている。

【００２２】次に図１から図５において，１はプロジェ
クション溶接機を示す。２は地上側に固定される溶接機
本体である。３は上部電極Ｅ１を昇降する加圧用アクチ
ュエータ（たとえばリトラクトシリンダ）で，溶接機本
体の上腕４に支持されている。この加圧用アクチェータ
には流体圧シリンダ，電動モータなどの駆動源が含まれ
る。

【００２３】ワーク治具５は上部電極Ｅ１の加圧中心線
Ａ−Ａに対し左右対称形に配置された第一の移動台６及
び第二の移動台７を含む。すなわち，溶接機の下腕８に
水平テーブル９が固定されていて，この水平テーブルの
上にはＹ方向に左右対称に配列されたレール１０が敷か
れ，そのレール１０の上に対称形に搭載された第一の移
動台６が本体に支持された第一のシフト駆動装置１１
（シリンダ，モータ等）によりレールの上をＹ方向に移
動する。

【００２４】そして第一の移動台６の上には第二の移動
台７をＸ方向に移動する二本のレール１３が取付けられ
ている。この二本のレールの上には第二の移動台７が対
称形に搭載され第一の移動台６に備えられた第二のシフ
ト駆動装置１２（シリンダ，モータ等）によりＸ方向に
移動する。

【００２５】第二の移動台７には三箇所のパイプ溶接位
置に対応する三つの溶接用下部電極Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が
配置されている。この下部電極は一つ一つが第二の移動
台７のフレーム１４に対しフローテイ ング機構１５によ
り上下方向にフローテイング可能に支持されている。こ
のフローテイ ング機構１５はフレーム１４の上下の間に
設けたガイド軸１６に下部電極Ｅ２が挿入され，フレー
ム１４と個々の下部電極Ｅ２との間にネジ締めされたボ
ルトＢにスプリング（図省略）が挿入されている。この
スプリングにより常時電極は上方に引上げられ定位置で
停止している。このスプリング力はボルトのナットを調
整することで任意に調整できるようになっている。

【００２６】前記ワーク治具５に配置された複数の下部
電極は電極加圧時のフローテイング動作により溶接トラ
ンスＴの二次側に支持された一方の電導体１７の平面と
上部電極の加圧中心線上において給電接触するように構
成されている。このように，ワーク治具のシフト動作と
下部電極への給電動作を分離することでワーク治具の機
械的運動機構と電極の給電機能を分離し機械構造の簡素
化を図ることができる。

【００２７】下部電極Ｅ２はフラットな電極面を有し，
その電極の外径はパイプのフランジの外径とパネルとの
重ね合わせ部の全周を充分に接触する面積を有し，しか
も電極面にはパイプが同心上に挿入される充分な長さの
挿入溝Ｏが形成されている。各々の下部電極はそれぞれ
が上記と同様の構造を呈している。

【００２８】ワーク治具５の第二の移動台７にはワーク
受け１８がフローテング手段１９を介して支持されてい
る。このフローテング手段１９は直線ガイド軸とスプリ
ングから構成される一般的なものである。

【００２９】ワーク受け１７には要所に位置決めガイド
ピン２０またはマグネット（図省略）等が固定されてい
て，その位置決めガイドピン２０にシェル形パネルに設
けた位置決め孔が挿入されて位置決め保持される。この
ワーク治具５に対しワーク受け全体がフローテイング可
能に支持され，これによって電極可動部全体の重量，固
定側の下部電極とワークの相対位置，ワークの剛性，撓
みなどで可動側の上部電極の加圧力が変化しても，ワー
クが加圧力を受けた時にワークに無理な加圧力がかから
ないようにフローテイング機構により加圧時の反力を吸
収しワーク変形を防ぐことができる。

【００３０】またこのワーク受けはハンドル２１の操作
によりワーク受け全体が上下方向に位置調節することが
でき，電極の消耗量に合わせワークの高さを電極加圧位
置に調節することができる。

【００３１】安全フック２２は上部電極を開放しワーク
治具からのワークの出し入れを行う時に上部電極の引っ
かけ部２３をフックして作業中に上部電極が下がらない
ように安全を確保するものである。

【００３２】以下，本願発明の溶接機の動作順について
説明すると， １．先ず溶接機の電極間を開放し安全フック２２で上部
電極Ｅ１を位置固定し，ワーク治具５を元の位置に戻し
待機した状態において，相手板のシェル形パネルＷをワ
ーク受け１８のガイドに合わせてセットするが，このと
き，ワーク受け１８の位置決めガイドピン２０をパネル
の位置決め孔に合わせて挿入することにより，下部電極
位置Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４にワークの溶接位置が位置決めさ
れる。

【００３３】２．ついで，各溶接位置に個数分のパイプ
Ｐを同時に挿入し，そのセットを一回で終了する。この
ときパイプは一つひとつパネルに明けられた孔から各下
部電極の溝Ｏに挿入される。これによりフランジのリン
グ状の突起がパネルの上に重ねられ溶接継ぎ手部が形成
される。

【００３４】３．かくして，溶接機の起動ボタンを押す
と，安全フック２２が解除しリトラクトシリンダ３が作
動し上部電極Ｅ１が下降し，１番目のパイプのフランジ
溶接部を下部電極Ｅ２間で挟む。この上部電極Ｅ１の動
作に関連し下部電極Ｅ２が下方にフローテイングし電導
体１７と給電接触する。

【００３５】４．ついで上下電極間に挟まれた溶接部に
プロジェクション溶接に必要な加圧力を発生させ，上下
電極間に溶接電流を流してフランジＦの突起Ｎを集中的
に加熱溶融してプロジェクション溶接を完了する。な
お，この場合，その加圧時の反力を利用してワーク受け
１８全体がフローテイング手段１９により自動的に位置
修正し，電極間には溶接部を中心に均一な加圧力を与え
ることでワークの変形を防ぐことができる。

【００３６】５．このように１番目のパイプの溶接が完
了すると，上部電極Ｅ１が中間開放し，第二のシフト駆
動装置１２が第二の移動台７をＸ方向に所定距離までシ
フトすることで，次の２番目のパイプが挿入された下部
電極Ｅ３が上部電極Ｅ１の加圧中心線ＡーＡの線上に位
置決めされる。この位置決め動作は移動位置をセンサに
より確認し，センサの出力信号で第一のシフト駆動装置
１１を停止させて位置決めする。そして前項３〜４の動
作を繰り返す。

【００３７】６．このように２番目のパイプ溶接が終了
すると，上記に続き上部電極Ｅ１が中間開放し，第一の
シフト駆動装置１１が第２の移動台７をＸ方向に所定の
距離までシフトするとともに，第１の移動台６が第二の
シフト駆動装置１２によりＹ方向に所定の距離までシフ
トすることで，次の３番目のパイプの溶接位置つまり下
部電極Ｅ４が上部電極Ｅ１の加圧中心線ＡーＡの線上に
位置決めされる。以下同様に前項の起動ー電極下降ー溶
接を繰り返す。

【００３８】７．このように全部のパイプ溶接が終了す
ると，上部電極Ｅ１が大きく開放し安全フック２２によ
りフックされると同時にワーク治具５が元のワークセッ
ト位置に戻る。この戻り位置で溶接されたワークを取り
出し，次の新しいワークの溶接に備える。以上で本発明
における１サイクルの溶接動作が終了することになる。

【００３９】

【発明の効果】以上，本発明の請求項１の方法によれ
ば，複数の溶接位置に対応して配列されたフローテング
可能な電極装置に予め被溶接物（パネル及びパイプ）を
セットし，順次溶接位置をシフトしながら溶接位置決め
及び溶接を行うため，複数のパイプを一度ワークにセッ
トするだけで，単体の溶接機で一つ一つシフトしながら
自動溶接することができる。したがって，ワークを再セ
ットする必要がなく，またワークの出し入れ作業も自動
化が容易になり，生産タクト及び安全性を飛躍的に向上
する。

【００４０】次に請求項２及び請求項６に示す方法及び
装置によれば，前記ワーク治具には相手板を位置決めす
るワーク受けがフローテイング可能に支持されているこ
とにより，電極可動部全体の重量，固定側の下部電極と
ワークの相対位置，ワークの剛性，撓みなどで可動側の
上部電極の加圧力が変化しても，ワークが加圧力を受け
た時にフローテイング機構により下部電極を自動的に位
置修正することができる。

【００４１】次に請求項３に示す方法によれば，前記ワ
ーク治具に配置された複数の電極が電極加圧時にフロー
テイング動作することにより電導体と給電接触するよう
したことにより，ワーク治具の機械的運動機能と複数電
極の給電機能とを分離することで機械構造の簡素化を実
現する。

【００４２】本発明の請求項４の装置によれば，相手板
をクランプ支持すると共に相手板の複数の溶接位置に対
応する複数の電極を備えたワーク治具と，このワーク治
具を前記固定側の電極に対応する可動側の電極の加圧中
心線に対して直角に交わる方向からシフト可能にガイド
するガイド機構およびそのシフト駆動装置により，前記
ワーク治具を順次シフトさせるこで複数パイプを溶接位
置に供給し接合することができるので，複数のパイプを
ワーク治具に一度セットするだけで，自動的にプロジェ
クション溶接することができ，従来の単体の溶接機にワ
ーク治具を付加するだけで自動装置の改良も容易となり
設備コストを低減すると共に，マシンタクトの短縮及び
安全性を向上する。

【００４３】本発明の請求項５の装置によれば，複数パ
イプ溶接用の前記ワーク治具がＸーＹの二方向にシフト
可能にしたことにより，パイプの溶接位置が前後に位置
する場合でもＸーＹの二方向にシフトすることで電極加
圧中心線上への位置決めが容易となる。

【００４４】本発明の請求項６の装置によれば，相手板
が前記ワーク治具にフローテイング機構を介して支持さ
れたワーク受けにセッテイング可能としたことにより，
ワークに対する加圧力が変化してもワークの変形を防ぐ
ことができる。

【００４５】本発明の請求項７の装置によれば，前記ワ
ーク受け自身上下方向に位置調節することができ，電極
の消耗量に合わせワークの高さを電極位置に容易に調節
することができる。

【００４６】本発明の請求項８の装置によれば，安全フ
ックによりワーク治具からのワークの出し入れ作業時の
安全を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するためのプロジェクショ
ン溶接機を示す正面図である。

【図２】図１に示す溶接機の側面図である。

【図３】本発明のワーク治具の実施例を示す平面図であ
る。

【図４】本発明のワーク治具の正面図である。

【図５】本発明の下部電極の取付け構造を示す断面図で
ある。

【図６】相手板の挿入孔にフランジを有するパイプを挿
入してフランジと相手板との重ね継ぎ手部をプロジェク
ション溶接する場合のワーク重ね溶接部の構造を示すワ
ーク断面図である。

【符号の説明】

１ プロジェクション溶接機 ２１ ハンドル ２ 溶接機本体 ２２ 安全フック ３ 加圧用アクチュエータ Ｆ フランジ ４ 上腕 Ｏ 挿入溝 ５ ワーク治具 Ｐ パイプ ６ 第一の移動台 Ｗ 相手板（パネ
ル） ７ 第二の移動台 Ｎ 突起 ８ 下腕 ９ 水平テーブル １０ レール １１ 第一のシフト駆動装置 １２ 第二のシフト駆動装置 １３ レール １４ フレーム １５ フローテイング機構 １６ ガイド軸 １７ 導電体 １８ ワーク受け １９ フローテイング手段 ２０ 位置決めガイドピン Ｅ１ 溶接用上部電極 Ｅ２ 溶接用下部電極 Ｅ３ 溶接用下部電極 Ｅ４ 溶接用下部電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相手板に設けた複数の挿入孔にフランジ
   を有するパイプを挿入し，その挿入したパイプのフラン
   ジと相手板とが相重なり合う一方の面に突起が形成され
   た重ね合わせ部を，対をなす電極間で挟持し，次いでこ
   れに加圧通電してその重ね合わせ部をプロジェクション
   溶接する方法であって，一方の電極は前記パイプの重ね
   合わせ部の個数分に応じてワーク治具に配置され，しか
   もそのワーク治具は他方の電極の加圧中心線に対し直角
   に交わる方向からシフトするものであって，そのシフト
   動作によって前記相手板にセットした複数パイプを前記
   加圧中心線上に順次位置決めしてプロジェクション溶接
   することを特徴とする複数パイプの溶接方法。
2. 【請求項２】 前記ワーク治具には相手板を位置決めす
   るワーク受けがフローテイング可能に支持されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記ワーク治具に配置された複数の電極
   が電極加圧時にフローテイング動作することにより給電
   用の電導体と接触するようしたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の複数パイプの溶接方法。
4. 【請求項４】 フランジを有するパイプを相手板に設け
   た挿入孔に挿入し，前記フランジと相手板とが相重なり
   合う一方の面に突起が形成された重ね合わせ部を対をな
   す電極間で挟持すると共に，前記フランジと相手板とを
   前記電極間で加圧通電してプロジェクション溶接する装
   置において，前記相手板を支持するワーク治具と，この
   ワーク治具に前記重ね合わせ部の個数に応じて配置され
   た複数の電極と，この電極に対向し可動する電極の加圧
   中心線Ａ−Ａに対して直角に交わる方向から前記ワーク
   治具をシフトするシフト駆動装置とを備え，前記ワーク
   治具を順次シフトさせることで複数パイプを溶接位置に
   供給し溶接を行うプロジェクション溶接装置。
5. 【請求項５】 前記ワーク治具のシフト方向がＸーＹの
   二方向である請求項４に記載のプロジェクション溶接装
   置。
6. 【請求項６】 前記相手板が前記ワーク治具にフローテ
   イング機構を介して支持されたワーク受けにセッテイン
   グ可能とした請求項５に記載のプロジェクション溶接装
   置。
7. 【請求項７】 前記ワーク受けは電極消耗による電極減
   り代に応じてワークを高さ方向に調節可能とした請求項
   ６に記載のプロジェクション溶接装置。
8. 【請求項８】 前記上下電極が開放する毎に安全フック
   により上部電極を開放位置でフック可能とした請求項４
   ないし７の何れかに記載のプロジェクション溶接装置。