JP2000126895A - 溶接用工具及びそれを使用した溶接接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被溶接材の位置決め、保持及び仮付けを容易
に行うことができる溶接用工具を提供する。 【解決手段】 溶接用工具は、第１タブ板４と、この第
１タブ板４との間で被溶接材を挟む位置に配置される第
２タブ板５と、第１タブ板４に一端が軸支され外周面に
ネジが切られ中心軸が第１タブ板４と第２タブ板５とを
結ぶ直線上にある円柱形状の鋼製ネジ付軸３と、この鋼
製ネジ付軸３が螺合する孔２ａを有し第２タブ板５を鋼
製ネジ付軸３の中心軸と同一の軸を回転軸として回転可
能に保持する保持部材１と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空アルミニウムフ
レーム材等の溶接に使用される溶接用工具に関し、特
に、溶接作業性が向上した溶接用工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材及び中空形材等を溶接すると、溶接
のスタート部及びエンド部に未溶融部が生じる。図７は
板材の溶接における溶融金属を示す図であって、（ａ）
は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図
である。また、図８は中空形材の溶接における溶融金属
を示す斜視図である。

【０００３】図７に示すように、板材の溶接において
は、スタート部Ｓ１及びエンド部Ｅ１の裏面側に溶融さ
れていない未溶融部３１が生じている。このため、未溶
融部３１が存在しないものと比して、継手の健全性が低
い。従って、製品とする場合には、スタート部Ｓ１及び
エンド部Ｅ１の部分を切り捨てて、溶接部には良好な溶
接金属のみが存在するものとしている。

【０００４】また、自動車のフレーム等に使用される中
空形材においては、図８に示すように、溶接長をＷＬ、
スタート部Ｓ２における未溶接部存在長をＳＮＧ、エン
ド部Ｅ２における未溶接部存在長をＥＮＧとしたとき、
数式（ＳＮＧ＋ＥＮＧ）／ＷＬから求められる値が１に
近づき、継手の健全性が低下している。中空形材におい
ては、スタート部Ｓ２及びエンド部Ｅ２を切り捨てるこ
とはできない。なお、溶接長とは、実際に溶接が行われ
る長さである。

【０００５】そこで、溶接のスタート部及びエンド部に
おいてタブ板を使用する方法がとられている。図９はタ
ブ板を使用した板材の溶接における溶融金属を示す図で
あって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線
における断面図である。また、図１０はタブ板を使用し
た中空板材の溶接における溶融金属を示す斜視図であ
る。

【０００６】図９に示すように、タブ板を使用した板材
の溶接においては、継手部の両外側に、夫々タブ板３２
ｓ及び３２ｅが配置される。そして、タブ板３２ｓから
溶接が開始され、タブ板３２ｅで溶接が終了される。従
って、スタート部Ｓ３がタブ板３２ｓに形成され、エン
ド部Ｅ３がタブ板３２ｅに形成されると共に、未溶融部
３３もタブ板３２ｓ及び３２ｅに形成される。製品とす
る場合には、タブ板３２ｓ及び３２ｅが切り捨てられ
る。

【０００７】また、フレーム等に使用される中空形材に
おいても、図１０に示すように、継手部の溶接が施され
る面の両外側に、夫々タブ板３４ｓ及び３４ｅが配置さ
れる。そして、板材の溶接と同様に、スタート部Ｓ４が
タブ板３４ｓに形成され、エンド部Ｅ４がタブ板３４ｅ
に形成される。この場合には、ＳＮＧ及びＥＮＧの値が
０に近づくので、数式（ＳＮＧ＋ＥＮＧ）／ＷＬから求
められる値も０に近づく。従って、継手の健全性が向上
している。

【０００８】しかし、中空形材等の形材の溶接では、板
材の溶接と比して溶接部位が平面上にないことが多く、
タブ板自体の固定に溶接による仮付け等を実施する必要
がある。このような仮付けは、被溶接材とタブ板とが同
材質であれば容易であるが、繰り返して使用することが
可能であって１度の溶接では捨てられないような被溶接
材より高融点であるタブ板のように材質が異なる場合に
は、必ずしも容易であるとはいえない。そこで、このよ
うに被溶接材と材質が異なるタブ板が使用される場合に
は、その保持方法に工夫がなされている。例えば、マグ
ネット及び板バネを使用した保持方法が実用化されてい
る。

【０００９】また、フレーム用等の形材を結合する際の
保持方法としては、定盤上で溶接される形材同士の開先
を高精度に突き合わせて位置決めした後に仮付けする方
法、ある程度のズレが生じることを承知の上でシャコ万
力等で締め付け保持する方法、又はこれらの双方を組み
合わせた方法等が採られている。図１１は従来の仮付方
法を示す斜視図である。溶接される形材同士の開先に、
２個の仮付け部３５が形成されている。この方法では、
高精度の位置決め及び保持が可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中空ア
ルミニウムフレーム材を接合する際の被溶接材同士の位
置決め、保持及びタブ板の使用等に従来の方法を組み合
わせて溶接を行うと、品質的に問題がない溶接製品を得
ることができるものの、その溶接作業は極めて手間がか
かるものであり、溶接効率が悪いという問題点がある。
特に、フレーム材同士が屈曲して直線状には溶接されな
い場合には、位置決めが極めて困難なものとなる。

【００１１】また、被溶接材が非磁性体であるアルミニ
ウム材なので、タブ板の保持にマグネットは使用するこ
とができない。更に、アルミニウムからなるタブ板を仮
付けして使用する場合には、繰り返しての使用が不可能
となるだけでなく、全周にわたって良好な溶接金属を得
るためには、仮付け部の軟化及びタブ板を取り除いた後
に残る余盛りの除去等に注意する必要が出てきて、作業
が煩雑なものとなる。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、被溶接材の位置決め、保持及び仮付けを容
易に行うことができる溶接用工具を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接用工具
は、第１のタブ板と、この第１のタブ板との間で被溶接
材を挟む位置に配置される第２のタブ板と、前記第１の
タブ板及び前記第２のタブ板を前記被溶接材に押圧した
状態で保持する支持部と、を有することを特徴とする。

【００１４】本発明においては、被溶接材を第１のタブ
板と第２のタブ板との間に配置して支持部に第１及び第
２のタブ板を被溶接材に押圧した状態で保持させること
により、第１のタブ板と第２のタブ板とにより被溶接材
が挟持される。これにより、被溶接材の位置決め及び保
持が容易且つ確実に行われる。また、被溶接材の位置決
め及び保持が確実であるので、仮付けを高精度で行うこ
とが可能である。また、タブ板の形状を適宜変更するこ
とにより、種々の形状の被溶接材に適用可能となる。

【００１５】前記支持部は、前記第１のタブ板に一端が
軸支され外周面にネジが切られ中心軸が前記第１のタブ
板と前記第２のタブ板とを結ぶ直線上にある円柱形状の
ネジ付軸と、このネジ付軸が螺合する孔を有し前記第２
のタブ板を前記ネジ付軸の中心軸と同一の軸を回転軸と
して回転可能に保持する保持部材と、を有することがで
きる。

【００１６】本発明に係る溶接接合方法は、２個の被溶
接材の溶接が行われる領域の両端部に夫々第１及び第２
のタブ板を配置する工程と、前記第１及び第２のタブ板
を前記被溶接材に押圧した状態で前記第１のタブ板から
前記第２のタブ板まで溶接を行う工程と、を有すること
を特徴とする。

【００１７】本発明においては、第１のタブ板と第２の
タブ板を被溶接材に押圧した状態で溶接を行うので、被
溶接材の位置決め及び保持が容易且つ確実に行われる。

【００１８】なお、タブ板とは、溶接のスタート部及び
エンド部を被溶接材の外部に逃がすために被溶接材の溶
接予定箇所の外側に配置されるものである。なお、その
形状及び材質等は特に限定されるものではない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る溶接
用工具について、添付の図面を参照して具体的に説明す
る。図１は本発明の第１の実施例に係る溶接用工具を示
す斜視図である。また、図２（ａ）は同じく溶接用工具
を示す図であって、スタート部側のタブ板近傍の拡大
図、（ｂ）は同じく溶接用工具を示す図であって、エン
ド部側のタブ板近傍の拡大図である。

【００２０】第１の実施例には、コの字型形状の鋼製ア
ーム１が設けられている。鋼製アーム１の両端部には、
相互に同一直線を中心軸とする孔２ａ、２ｂが穿設され
ている。そして、一方の孔２ａの内側面には、雌ねじが
切られている。また、この雌ねじに整合する雄ねじが外
側面に切られた円柱形状の鋼製ネジ付軸３が設けられ、
鋼製ネジ付軸３が孔２ａを貫通している。鋼製ネジ付軸
３には、鋼製アーム１の内側に位置する端部近傍に円周
方向に沿って凹み３ａが形成されている。更に、凹み３
ａ内に鋼製ネジ付軸３と接触することなく突出し、鋼製
アーム１の端部に回転可能に支持される支持部４ａを有
するクロム銅合金製の第１タブ板４が設けられている。
凹み３ａと支持部４ａとからボール軸受６が構成され、
鋼製ネジ付け軸３が第１タブ板４に軸支されている。

【００２１】また、孔２ｂには、ピン７が貫通してい
る。更に、ピン７が貫通する孔５ａが穿設されたクロム
銅合金製の第２タブ板５が設けられている。ピン７の両
端には、夫々鋼製アーム１、第２タブ板５に係止される
フランジ部が設けられている。

【００２２】このように構成された本実施例の溶接用工
具においては、鋼製ネジ付軸３を締め付けることによ
り、被溶接材であるフレーム用形材の位置決め及び保持
を容易に行うことができる。更に、第１タブ板４が鋼製
アーム１に対して鋼製ネジ付軸３を中心軸として自由に
回転させることが可能である。同様に、第２タブ板５が
鋼製アーム１に対してピン７を中心軸として自由に回転
させることが可能である。また、孔２ａと孔２ｂとの中
心軸が一致している。従って、第１タブ板４及び第２タ
ブ板５を被溶接材の溶接が施される面の外側に高い精度
で配置することができる。従って、仮付けを行う場合、
その精度は高い。

【００２３】次に、上述のように構成された溶接用工具
を使用した溶接方法の一例について説明する。図３は本
発明の第１の実施例に係る溶接用工具を使用した溶接方
法を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は溶接前
の溶接部を示す模式的断面図である。また、図４は図３
（ａ）に示す工程の次工程を示す図であって、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は平面図である。

【００２４】第１の実施例に係る溶接用工具を使用した
溶接方法においては、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に
示すように、四角筒形状を有するフレーム用形材の１組
の平行な面に対して夫々溶接用工具を取り付ける。これ
により、第１タブ板４及び第２タブ板５がフレーム用形
材に鋼製アーム１及び鋼製ネジ付軸３等により押圧さ
れ、フレーム用形材の位置決め及び保持並びにタブ板の
取付が同時に行われることになる。そして、一方の溶接
用工具が取り付けられた平面の溶接を第１タブ板４から
開始し、第２タブ板５で終了させる。次いで、他方の溶
接用工具が取り付けられた平面の溶接を、同様にして行
う。

【００２５】次に、第１の実施例に係る溶接用工具を取
り外し、図４（ａ）に示すように、２個のタブ板１２を
有する本発明の他の実施例に係る溶接用工具を溶接が行
われた平面の既溶接部１１の端部に取り付ける。この場
合にも、タブ板１２は鋼製アーム等によりフレーム用形
材に押圧される。なお、タブ板１２には、既溶接部１１
の余盛りに整合するように凹部１２ａが形成されてい
る。タブ板１２を配置した後、溶接が行われていない平
行な１組の平面について、順次溶接を行う。

【００２６】このように第１の実施例に係る溶接用工具
を使用した溶接方法においては、タブ板を使用している
ために全周にわたって良好な溶接金属を得ることができ
ると共に、フレーム用形材の位置決め及び保持並びにタ
ブ板の取付を同時に行うことができる。即ち、溶接作業
の効率が向上する。

【００２７】なお、第１の実施例は、直線状に溶接接合
されるフレーム用形材に使用される溶接用工具である
が、本発明は屈曲して接合されるフレーム用形材にも適
用可能である。この場合には、タブ板の形状を改良する
のみで適応することが可能である。図５は種々のフレー
ム用形材の接合に使用されるタブ板の形状を示す図であ
って、（ａ）及び（ｂ）は直角に接合される場合の平面
図、（ｃ）は鈍角に接合される場合の平面図である。

【００２８】接合される両フレーム用形材の開口部がそ
の長手方向に垂直に形成されていて、それらが直角に接
合される場合には、図５（ａ）に示すように、形材と密
着する形状に成形された第１タブ板１４及び第２タブ板
１５が使用される。なお、この場合には、他のタブ板を
使用して予め初溶接決めが行われている。また、接合さ
れる両フレーム用形材の開口部がその長手方向から４５
゜傾斜した方向に形成されていて、それらが直角に接合
される場合には、図５（ｂ）に示すように、形材と密着
する形状に成形された第１タブ板１６及び第２タブ板１
７が使用される。そして、接合される両フレーム用形材
の開口部がその長手方向に対して傾斜した方向に形成さ
れていて、それらが鈍角に接合される場合には、図５
（ｃ）に示すように、形材と密着する形状に成形された
第１タブ板１８及び第２タブ板１９が使用される。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図６は本発明の第２の実施例に係る溶接用工具を
示す模式図である。

【００３０】第２の実施例には、Ｌの字型形状の鋼製ア
ーム２１が設けられている。鋼製アーム２１の短い方の
腕２１ａの端部には、長い方の腕２１ｂが延びる方向と
平行な中心軸を有する孔（図示せず）が穿設されてい
る。また、腕２１ｂに貫通される孔２２ｃが一方の端部
に穿設された柱状の支持部材２２が設けられている。な
お、図示しないが、本実施例には、支持部材２２を腕２
１ｂに固定する固定手段が設けられている。支持部材２
２の他端には、孔２２ｃが腕２１ｂに貫通されて支持部
材２２が腕２１ｂに取り付けられたときに腕２１ａに設
けられた孔と同一中心軸を有するように孔２２ａが穿設
されている。そして、孔２２ａの内側面には、雌ねじが
切られている。また、この雌ねじに整合する雄ねじが外
側面に切られた円柱状の鋼製ネジ付軸２３が設けられ、
鋼製ネジ付軸２３が孔２２ａを貫通している。鋼製ネジ
付軸２３は第１の実施例における鋼製ネジ付軸３と同様
の構造を有しており、第１の実施例と同様に、その一端
にクロム銅合金製の第１タブ板２４が設けられている。
更に、第１の実施例と同様に、腕２１ａの端部に第２タ
ブ板２５が設けられている。

【００３１】なお、本実施例の溶接用工具は、接合され
る両フレーム用形材の開口部がその長手方向に対して傾
斜した方向に形成されそれらを鈍角に接合する場合に使
用される。このため、第１タブ板２４及び第２タブ板２
５としては、図５（ｃ）に示す第１タブ板１８及び第２
タブ板１９が使用される。

【００３２】このように構成された第２の実施例におい
ても、第１の実施例と同様の効果が得られる。更に、支
持部材２２の位置が調節可能であるので、適用可能な形
材の範囲が広がる。

【００３３】なお、タブ板の材質は、特に限定されるも
のではないが、アルミニウム又はアルミニウム合金製の
フレーム用形材の溶接には、クロム銅合金製、銅製、鋼
製及びセラミック製等のタブ板が好ましい。

【００３４】また、本発明に係る溶接用工具における支
持部は、前述のようなネジの締め付け力を利用したもの
に限定されるものではない。例えば、バネの弾性力を利
用したもの、空圧又は油圧シリンダの空圧又は油圧を利
用したもの、電磁力を利用したもの、ラック及びピニオ
ンによる機械的力を利用したもの等であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
中空アルミニウムフレーム用形材を溶接によって接合す
る際にスタート部及びエンド部に生じる未溶融部を減少
させて健全な継手を得ることができる。また、従来開先
を密着させるために行われていた位置決め及びその状態
を保持する仮付け溶接等のフレーム形成に伴う煩雑な作
業を容易に行うことができる。例えば、所望のフレーム
を製造する際に、予めその結合方法及び結合角度等を割
り出し、その結合部の形状に整合するように本発明に係
る複数種の溶接用工具を用意しておけば、溶接作業を迅
速に行うことができると共に、フレームの接合精度を向
上させることができる。

【００３６】また、量産レベルでは従来の種々のジグよ
り優れた機能が発揮されるものではないが、自動車等の
ように１つのモデルを決定するまでに多数の試作を繰り
返すような場合には、極めて有効である。従来のフレー
ムの設計変更は、試作に伴うジグの変更まで同時に実施
する必要があるため、最小限に抑えられており、このた
めに、他の部位のレイアウトが犠牲となることがある
が、本発明に係る溶接用ジグを使用すれば、タブ板の変
更のみで適応することが可能なので、フレームの設計変
更を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る溶接用工具を示す
斜視図である。

【図２】（ａ）は同じく溶接用工具を示す図であって、
スタート部側のタブ板近傍の拡大図、（ｂ）は同じく溶
接用工具を示す図であって、エンド部側のタブ板近傍の
拡大図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係る溶接用工具を使用
した溶接方法を示す図であって、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は溶接前の溶接部を示す模式的断面図である。

【図４】図３（ａ）に示す工程の次工程を示す図であっ
て、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

【図５】種々のフレーム用形材の接合に使用されるタブ
板の形状を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は直角に
接合される場合の平面図、（ｃ）は鈍角に接合される場
合の平面図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係る溶接用工具を示す
模式図である。

【図７】板材の溶接における溶融金属を示す図であっ
て、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線にお
ける断面図である。

【図８】中空板材の溶接における溶融金属を示す斜視図
である。

【図９】タブ板を使用した板材の溶接における溶融金属
を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中
のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図１０】タブ板を使用した中空板材の溶接における溶
融金属を示す斜視図である。

【図１１】従来の仮付方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、２１、２３；鋼製アーム ２ａ、２ｂ、５ａ、２２ａ、２２ｃ；孔 ３；鋼製ネジ付軸 ３ａ、１２ａ；凹み ４、５、１２、１４、１５、１６、１７、１８、１９、
２４、２５、３２ｓ、３２ｅ、３４ｓ、３４ｅ；タブ板 ４ａ；支持部 ６；ボール軸受 ７；ピン １１；既溶接部 ２１ａ、２１ｂ；腕 ２２；支持部材 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４；スタート部 Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４；エンド部 ３１、３３；未溶融部 ３５；仮付け部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のタブ板と、この第１のタブ板との
   間で被溶接材を挟む位置に配置される第２のタブ板と、
   前記第１のタブ板及び前記第２のタブ板を前記被溶接材
   に押圧した状態で保持する支持部と、を有することを特
   徴とする溶接用工具。
2. 【請求項２】 前記支持部は、前記第１のタブ板に一端
   が軸支され外周面にネジが切られ中心軸が前記第１のタ
   ブ板と前記第２のタブ板とを結ぶ直線上にある円柱形状
   のネジ付軸と、このネジ付軸が螺合する孔を有し前記第
   ２のタブ板を前記ネジ付軸の中心軸と同一の軸を回転軸
   として回転可能に保持する保持部材と、を有することを
   特徴とする請求項１に記載の溶接用工具。
3. 【請求項３】 ２個の被溶接材の溶接が行われる領域の
   両端部に夫々第１及び第２のタブ板を配置する工程と、
   前記第１及び第２のタブ板を前記被溶接材に押圧した状
   態で前記第１のタブ板から前記第２のタブ板まで溶接を
   行う工程と、を有することを特徴とする溶接接合方法。