JP2000334571A - マッシュ・シーム溶接装置 - Google Patents
マッシュ・シーム溶接装置Info
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Abstract
くタクトアップと設備コスト低減を目的とする。 【構成】 金属板同士を僅かに重ね合わせて支持するワ
ーク治具28を含むワーク移動台1と,重ね継ぎ手部を
シーム溶接用電極輪9,10で挟みつけて回転駆動し,
これに加圧力と溶接電流を供給して,一方の母材板厚と
同等又はそれに接近した板厚まで押し潰しながらシーム
溶接を行う溶接機において,移動台と溶接機は互いに独
立して走行し,移動台と溶接機の走行する移動方向はX
軸とY軸のクロス方向であって,重ね継ぎ手部をクラン
プ保持する一対の位置決め用クランプ装置20を,シー
ム溶接を行う位置に配置した固定フレーム13に相対向
して設けた。こうすることで,テーラードブランクス材
の溶接枚数に関係なく位置決め用クランプ装置が一対で
済み,高い生産性と低いコスト設備を実現する。
Description
サイドメンバー等の材料に使用される金属板を接合す
る,いわゆるテーラト゛ブランクス材を製造する場合に有
用なマッシュ・シーム溶接装置に関する。
板同士を僅かな重ね代を設けて突き合わせ,その突き合
わせて形成された重ね継ぎ手部を,上下から一対のシー
ム溶接用電極輪で挟みつけるか,又は一方をバックバー
等で挟みつけて,前記電極輪に必要な加圧力と溶接電流
を供給すると同時に前記電極輪を回転駆動し,一方の母
材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押し潰しなが
ら進行するシーム溶接方法である。
法は重ね代が板厚くらいと非常に狭く,しかも溶接部を
押し潰しながら進むので,両方の板をクランプ装置でし
っかり固定しないと,合わせ目が開いたり,シーム溶接
時に抵抗発熱による熱膨張でラップ代が変形したり,は
なはだしい時はシーム溶接用電極輪から板が逃げてしま
う。
置では,大きなクランプ力で溶接する板の溶接線全長に
わたって均等にクランプする必要がある。クランプが低
い場合,溶接幅方向に対し溶接が進むにしたがって熱膨
張による力が増大することによって発生するラップ代の
開きを少なくするため,予め重ね継ぎ手部の溶接開始端
から溶接終了端までの重ね代を徐々に大きくする場合も
ある。
は,つぎのような問題点が表面化してきた。 (1) 従来は,溶接時に強力なクランプ力を得るため
のクランプ装置はワーク治具に取付けられている。この
ため,前記ワーク治具にはワーク個数に見合った複数台
のクランプ装置が必要であった。 (2) クランプ装置と一体化されたワーク治具では,
高出力の油圧又はエアシリンダ若しくは電動モータ等に
よる強力なクランプ力に耐え得るだけの剛性を有するク
ランプビームが必要であった。 (3) クランプ力を高くすると,それに見合った装置
となり,重量が増大し,クランプ装置を可動させる動力
もいきおい大きなものとなる。また,設備コストも嵩
む。 (4) ワーク治具の中にクランプ装置を設けると,シ
ーム電極ヘッドとクランプビーム等の干渉原因となりク
ランプビーム等の設計構造が制約される。 (5) シーム溶接機の本体は一般にC形フレームであ
るため,フトコロ深さに比例して溶接進行にしたがって
溶接部に増大する熱膨張によって曲げモーメントが溶接
機全体に生じる。その結果,溶接機が溶接進行方向に対
し直角方向に捩じられラップ代を変形したり,はなはだ
しくはシーム溶接用電極輪が正規の溶接軌跡からはずれ
たりする。この場合には,予めラップ代の溶接終了端を
広くするためのラップ代調整機構を必要とすることもあ
る。 (6) またクランプを均等にするためには主ビームの
中に分割クランプを採用する場合もあるが,それもまた
装置が複雑・高価となる。 (7) また三枚板継ぎの場合,ワークの種類によりピ
ッチが変わった場合は,シーム電極ヘッドとワーク治具
とが干渉しピッチの異なる三枚以上の板継ぎ溶接には制
限があった。
の問題を解決するために次のような技術的手段を講じて
ある。すなわち,請求項1の発明は,少なくとも二枚以
上の金属板同士を僅かに重ね合わせた重ね継ぎ手部を設
けて支持するワーク治具を含むワーク移動台と,前記ワ
ーク治具に支持された重ね継ぎ手部を,一対のシーム溶
接用電極輪で挟みつけて,前記電極輪を回転駆動すると
共に,これに加圧力と溶接電流を供給して,少なくとも
一方の母材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押し
潰しながらシーム溶接を行うシーム溶接機とを有し,前
記ワーク移動台と前記溶接機はそれぞれが互いに独立し
て走行すること;しかも前記ワーク移動台と前記溶接機
の走行する移動方向はX軸とY軸のクロス方向であるこ
と;さらに前記重ね継ぎ手部を溶接に先駆けて相対する
金属板をクランプ保持するための一対の位置決め用クラ
ンプ装置が,前記シーム溶接を行う位置に配置された固
定フレーム内に配置されていること;を条件とする。
置で金属板の供給と溶接後の金属板の取り出しを行うた
めに溶接位置を中心にシャトル方式にて移動すること;
を条件とする。
属板の重ね継ぎ手部を前記ワーク治具上で位置決めする
ための複数の位置決め具を設け,これらの位置決め具は
X軸及び/又はY軸方向へ可変可能としたこと;を条件と
する。
のシーム電極ヘッドがスライド部材に支持されているこ
と;また前記位置決め用クランプ装置はバックアップユ
ニットと,これに対応するクランプビーム及びそのクラ
ンプ加圧源を含むクランプユニットとからなること;し
かも前記スライド部材,前記バックアップユニット,前
記クランプユニットが前記固定フレーム内に配置されて
いること;を条件とする。
ヘッドはその加圧源と共に前記固定フレームのガイドユ
ニットにそって移動する電極支持ブラケットに支持され
ていること;前記支持ブラケットはスライド部材に連結
されていること;しかも前記支持ブラケットは電極加圧
中心線(A−A)に対し溶接進行方向の前後にガイドユ
ニットのスパンを取って支持されていること;それによ
って溶接時に発生するサイドフォースによる曲げモーメ
ントを抑制させたこと;を条件とする。
されていること;を条件とする。
シーム溶接装置の全体構想を示す平面図である。図2は
同じく正面図である。図3は本発明装置のワーク治具と
固定フレーム内に配置された位置決め用クランプ装置及
びシーム電極ヘッドを含むシーム溶接機の組付け構造を
示す側面図である。図4はワーク供給装置とワーク取り
出し装置の概略図を示す。図5は寸法の異なる金属板の
位置決めに適用した場合の,可変調整機構を有するワー
ク位置決め具の実施例を示す概略図である。
れたワーク治具28にワーク(ここでは寸法の異なる三
枚の金属板W1,W2,W3をいう)を搭載し,各重ね継
ぎ手部eを確保した状態で,マッシュ・シーム溶接する
場合の例を示す。ワーク治具28のワーク移動台1は二
本のレール2にそってガイドユニット3がガイドされ,
インデックスシリンダ又は電動モータ等の駆動装置(図
示省略)によりX軸方向に駆動される。
前記ワーク治具28の上に搭載される。ここに搭載され
た三枚の金属板W1,金属板W2及び金属板W3は位置決
め具4により端部を僅かに重ね合わせ,その重ね合わせ
たラップ代eが位置決めされる。
を位置決めする場合は,たとえばゲージバーなどを含む
ストッパを使用し,このストッパに各金属板の端面をそ
れぞれ突き当てることによって溶接条件に見合った僅か
な重ね合わせ部が設定される。
治具28の上に複数台配置されたクランプユニット5に
よりワーク周辺を適間隔にクランプすることによって確
保される。
と長さ(H)方向)の位置決め具4は,図5に示すよう
に,矢印X,Yの二方向にストッパ板がインデックスシリ
ンダ等により金属板を四方から挟みこむようにしたもの
である。
記ワーク移動台1はX軸方向にレール2にそってガイド
ユニット3がガイドされシーム溶接工程に移動される。
ニット11がレール7によってガイドされ,電動モータ
又はシリンダ等の駆動装置8によって前記ワーク移動台
1のX軸方向に対し直角に交わる方向つまりY軸方向から
クロスする溶接位置に駆動される。
す。この実施例によると,シーム溶接機はスライド部材
6の下側のシーム電極ヘッド29が電極変位量に応じて
高さ方向に位置調整ができるようにレールとガイドユニ
ットにより上下動可能に取付けられている。
9,10は連結フレーム14に固定された駆動ユニット
26の電動モータに二つ減速機を介してスプライン軸2
7が各電極輪に連結され,電動モータの駆動力により回
転駆動される。
る上側のシーム溶接用電極輪10は,その加圧ユニット
12と共に前記ワーク移動台の移動方向と直角に交わる
方向に配置された門形フレーム13の内側を,連結フレ
ーム14及びスライド部材6と共に駆動装置8によりレ
ール7にそってY軸方向に移動する。
加圧中心(A―A)に対して溶接進行方向の前後にガイド
部のスパンを長くとって捩じれを防止している。つまり
上部のスライド部材6に連結された電極支持ブラケット
17が連結フレーム14と連結棒16を介して連結さ
れ,門形フレーム13の上部レール18の前後に距離間
隔をとって配置された軸受けガイド19がレールにガイ
ドされて移動する。
に,連結フレーム14の下側に連結されたスライド部材
6と共に,門形フレーム13の下部レール7の両側に距
離間隔をとって配置された軸受けガイド11がレール7
にガイドされて移動する。
軸受けガイド11及び軸受けガイド19の各軸受け間に
十分なスパンをとることによって溶接機に発生する溶接
機本体の捩じれを防ぎ,これによって合わせ目が開いた
り,溶接時のラップ代のズレや溶接軌跡からの電極脱輪
を防いでいる。
3に示すように,溶接時の重ね継ぎ手部を相対するワー
クの入り側と出側で保持するためのもので,重ね継ぎ手
部の下側面をバックアップするバックアップユニット2
1と前記継ぎ手部を上からクランプするクランプビーム
22とからなる。
ーム13に固定されている複数のクランプシリンダ23
により各バックアップバーの上で相対する二枚の金属板
を固定するための十分なクランプ力とその開放に要する
ための開閉駆動が行われる。前記それぞれのユニットに
より前記ワーク移動台によって門形フレーム内に供給さ
れる金属板継ぎ手部の近傍を,その前後において確実に
固定される。
を示す,同図は前記ワーク治具へのワーク供給と溶接後
のワーク搬出を自動で行う場合のワーク自動供給装置2
4とワーク搬出装置25の概略図である。
ク治具28のワーク移動台1が走行するラインのサイド
に一つのパレットが配置されていて,このパレットの中
にこれから溶接すべき三種類の金属板W1,W2,W3が
積み込まれている。ワーク自動供給装置24は,パレー
ト内の金属板をその上方から三枚同時に吸着保持して上
昇→ 前進→下降→ 解除 を繰り返し動作することに
よりワーク治具の上に供給される。
た場合に溶接済みのワークをワーク治具から取り出す場
合に使用される。ワークの支持ないし開放は前記供給装
置24と同様となる。
25は,溶接ステーションの両側にワークセット位置と
ワーク取り出し位置に分かれて配置される。前記ワーク
移動台1がワーク供給位置からワーク搬出位置の間を駆
動装置によりレール2の上にそって往復移動する。これ
により,ワーク移動台をシャトル方式に駆動させてワー
クセット,溶接加工,ワーク搬出を同時に行うことがで
きる。
ワークセット位置からワーク供給装置24によって三枚
の金属板W1,W2,W3が前記ワーク治具28の上に同時
に供給されると,前記ワーク治具の位置決め具4によっ
て三枚の金属板の溶接端面を突き合わせた狭い幅の重ね
代eが設定される。重ね代が設定されると,各クランプ
ユニット5が金属板周辺をクランプする。前記位置決め
具4はクランプ後,後退し次の動作まで待機する。
おいて同時に行われる。また寸法が異なるワークを位置
決めする場合は,たとえば図5に示すように,ワーク治
具上の各位置決め具4(及びクランプユニットを含む)
ワークの寸法に応じてX軸及びY軸方向にピッチ送りして
適間隔に位置決めすることも可能である。
ーク移動台1の駆動装置によりレール2に沿ってX軸方
向へ移動し次のシーム溶接工程に搬送される。ワークが
門形フレーム13内に送られると,相対する金属板が一
対のバックアップユニット21の上で停止する。このと
き,ワークの重ね代eはバックアップユニット21の中
間に位置する。
からクランプシリンダが作動してクランプビームを下降
し重ね継ぎ手部の近傍を強力なクランプ力でしっかりと
クランプ保持して,継ぎ手部の位置決めが確実に行われ
る。
記ワーク移動台1のX軸方向に対し直角に交わるY軸方向
へレール7に沿って駆動される。前記溶接機の移動中に
二つのシーム溶接用電極輪9,10が回転駆動し,ワー
クの重ね継ぎ手部の溶接開始端に乗り上げる過程中に前
記電極輪の変位又は電極加圧力の変化をポテンションメ
ータ又はロードセル等の検出器で検出し,そのタイミン
グをとってマッシュ・シーム溶接に必要な電極加圧力が
加圧ユニット(シリンダ)12によって与えられ,次い
で溶接電流が前記電極輪に供給される。
を終了するときは,重ね継ぎ手部の溶接終了端から離れ
る過程中の,電極変位又は電極加圧力変化で溶接電流の
停止と加圧力の制御が行われる。
ーム溶接用電極輪により高加圧力をかけながら通電し,
所定の板厚まで減少しながら前記継ぎ手部の全長方向に
マッシュ・シーム溶接が行なわれる。
うに,溶接開始前の元の位置まで後退して待機する。次
いでワークはワーク移動台の移動で図1の平面図に示す
ごとくワーク取り出し位置に搬送される。この搬送移動
と同時に次の新しいワークが溶接ステーションに送られ
る。
は前述したように溶接に先駆けクランプ位置決めされた
後,溶接される。その間,ワーク取り出し位置に搬送さ
れた溶接済みのワークは取り出し位置で待機するワーク
取り出し装置により搬出される。搬出されたあとに次の
新しいワークがワーク供給装置により供給され,位置設
定が行われて次の溶接開始の準備に備える。
ョンの両側に設けたワークセット位置とワーク取り出し
位置に分けて配置され,前記ワーク治具のワーク移動台
がワーク供給位置からワーク搬出位置の間を駆動装置に
より往復移動させながらワークセット,溶接加工,ワー
ク搬出を同時に行うことができる。つまりワーク治具を
交互に移動させて,その間,シャトル方式に高い生産性
を実現するものである。
対の回転電極輪を代表例として記載したが,一方の下側
の電極輪を平坦な面を持つバックバーに代えることもで
きる。また,前記バックバーと対向してダブルローラシ
ーム電極でインダイレクト通電によりマッシュ溶接する
こともできる。
工業用ロボットによりシーム電極ヘッドを一次元溶接,
二次元・三次元溶接の設備等にも上記表現に含まれるこ
とはいうまでもない。
よれば,溶接すべき金属板の溶接枚数に関係なくクラン
プが一対ですむので位置決め用クランプ装置が簡単なも
のとなり,装置の重量及び設備コストに有利となる。
体型のワーク治具と比較し,構造上,シーム電極輪との
制約がないため,十分な剛性を有するものが取付けられ
る。そのため,金属板の長さが異なってもそれに見合っ
たクランプパワーを設けることによって,溶接時のラッ
プ代のスベリによる溶接不良発生を未然に防ぐことがで
きる。
プップユニットを設けたことにより,ワーク治具及びワ
ーク治具台車にクランプ力に対抗するだけの剛性はもは
や不要となり,ワーク治具及びワーク治具台車が軽量か
つ小型なものとなる。
ト,電極加圧ユニット,下部シーム電極ヘッド及び溶接
機の走行装置等を四ポストの門形フレーム内に設けたた
め,コンパクトでメンテナンスが容易で,かつ装置全体
に十分な強度をもたせることができる。
ニットが電極加圧中心線(A−A)に対し溶接進行方向
の前後に十分なスパンを取って配置することができ,溶
接によるサイドフォースによる曲げの影響を全く受けな
い。したがって,従来のような横ひねりによるラップ代
のスベリや溶接継ぎ手線からの電極脱輪などの問題は全
くない。
が異なることと,溶接時のクランプ装置がワーク治具に
ないため,溶接中にワークセット取り出し作業が可能と
なり,これにより飛躍的にタクトタイムの短縮が計れ,
生産性を高めることが可能となる。
接機とがX軸とY軸の二方向にそれぞれ独立した動きとし
たことと,ワーク治具の下面にはいかなる障害物(位置
決め装置,クランプ装置等の突起物)もないため,X軸
方向とY軸方向の動きを同期させることが可能となる。
つまりワーク治具と溶接機側の動作順序に制約がなく,
タクトアップを計ることができる。
先端外周と接触する電極面の走行ラインが常に固定され
ているため,平坦な電極加圧面が局部的に磨耗する問題
があったが,本発明はワーク治具をX軸方向へ,つまり
シーム電極輪の電極面の幅方向へ一定量移動させること
で,消耗量を電極面幅方向に均一に分散させることがで
き,電極面の局部的な片減り対策つまり溶接品質向上と
電極寿命延長にも有効である。
接合の交互生産も可能となり,さらに三枚板の寸法がそ
れぞれ異なって溶接ピッチが変わってもワーク治具を可
変ピッチ送りにすることにより,対応することが可能と
なり汎用性を得ることができる。
ーク治具及び自動ワーク供給・搬出装置も可変機構を設
けることにより,一つの溶接設備で多品種少量生産が可
能となる。
装置及びシーム電極ヘッドを含むシーム溶接機の組付け
構造を示す側面図である。
示す。
の,可変位置決め機構を有するワーク治具の実施例を示
す概略図である。
Claims (6)
- 【請求項1】少なくとも二枚以上の金属板同士を僅かに
重ね合わせた重ね継ぎ手部を設けて支持するワーク治具
を有するワーク移動台と,前記ワーク治具に支持された
重ね継ぎ手部を,一対のシーム溶接用電極輪で挟みつけ
て,前記電極輪を回転駆動すると共に,これに加圧力と
溶接電流を供給して,少なくとも一方の母材板厚と同等
又はそれに接近した板厚まで押し潰しながらシーム溶接
を行うシーム溶接機とを有し,前記ワーク移動台と前記
溶接機はそれぞれが互いに独立して走行すること;しか
も前記台車と前記溶接機の走行する移動方向はX軸とY軸
のクロス方向であること;さらに前記重ね継ぎ手部を溶
接に先駆けて相対する金属板をクランプ保持するための
一対の位置決め用クランプ装置が,前記シーム溶接を行
う位置に配置された固定フレーム内に配置されているこ
と;を条件とするマッシュ・シーム溶接装置。 - 【請求項2】前記ワーク移動台は,溶接位置とは別の位
置で金属板の供給と溶接後の金属板の取り出しを行うた
めに溶接位置を中心にシャトル方式にて移動すること;
を条件とする請求項1のマッシュ・シーム溶接装置。 - 【請求項3】前記ワーク治具に,寸法の異なる複数の金
属板の重ね継ぎ手部をワーク治具上で位置決めするため
の複数の位置決め具を設け,これらの位置決め具はX軸
及び/又はY軸方向へ可変可能としたこと;を条件とす
る請求項1又は2のマッシュ・シーム溶接装置。 - 【請求項4】前記溶接機は電極加圧ユニットを含む一対
のシーム電極ヘッドがスライド部材に支持されているこ
と;また前記位置決め用クランプ装置はバックアップユ
ニットと,これに対応するクランプビーム及びそのクラ
ンプ加圧源を含むクランプユニットとからなること;し
かも前記スライド部材,前記バックアップユニット,前
記クランプユニットが前記固定フレーム内に配置されて
いること;を条件とする請求項1,2又は3のマッシュ
・シーム溶接装置。 - 【請求項5】前記電極加圧ユニットの上側のシーム電極
ヘッドはその加圧源と共に前記固定フレームのガイドユ
ニットにそって移動する電極支持ブラケットに支持され
ていること;前記支持ブラケットはスライド部材に連結
されていること;しかも前記支持ブラケットは電極加圧
中心線(A−A)に対し前後方向にガイドユニットのス
パンを取って支持されていること;それによって溶接時
に発生するサイドフォースによる曲げモーメントを抑制
させたこと;を条件とする請求項1から4のいずれかに
記載のマッシュ・シーム溶接装置。 - 【請求項6】前記固定フレームは門形のポストから構成
されていること;を条件とする請求項1から5のいずれ
かに記載のマッシュ・シーム溶接装置。
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JP14321399A JP3661923B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | マッシュ・シーム溶接装置 |
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JP14321399A JP3661923B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | マッシュ・シーム溶接装置 |
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