JP2003048075A - 電気抵抗溶接機のためのローリングヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 溶接ヘッドの大きさを従来技術の同種のヘッ
ドよりも大きくすることなく、従来技術の溶接ヘッドよ
りも高い電流をステータとローターの間で送受可能であ
るローリングヘッドの提供。 【解決手段】 ローリングヘッド１、ステータ２と、ス
テータに回転可能かつ同軸に取付けられるローター３を
構成する環状電極と、ステータ２とローター３との間に
配置されるとともに、弾性力によってステータ２及びロ
ーター３の少なくとも一方に対して軸方向に押付けられ
て、摺動接触によって電気を導通させる装置と、ステー
タ内、ローター内及び摺動接触式電気伝導装置４内で冷
却液が流通する導管５ａ，５ｂ，６，７とを有する。摺
動接触式電気伝導装置４は、径方向領域を形成する少な
くとも１つの弾性屈曲要素８を有し、その屈曲要素８
は、ステータ２とローター３との間に配置され、ステー
タ２及びローター３との永久的な接続を維持して、一方
から他方へ電流を導通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気抵抗溶接機に
関し、また金属板、特に薄い金属板のシーム溶接を行う
ローリングヘッドに関するものである。薄い金属板は、
初期の平坦な状態から始まり、先ずその２つのエッジを
突き合わせるか又は僅かに重ね合わせるように曲げら
れ、次に接合されて、種々の広範な用途に使用される管
状部材又はパイプに成形される。そのような管状部材の
主な用途は、食料品用の缶の製造である。

【０００２】

【従来の技術】この種の溶接ヘッド（特に、溶接される
管状部材の内側に位置する溶接部分を構成するもの）
は、２つの別々の構成要素を実質的に有する。その要素
の１つは、支持アームに静的かつ堅固に取付けられて、
組立品のステーター部材として作用する円筒状のシャフ
トである。もう１つは、そのステーター部材に同軸に取
付けられて、接合部分上を回転して回転電極（ローター
部材）として作用するリング形状の要素である。電流が
そこを流れると、その要素は、ブリキ缶の外側に配置さ
れてシーム溶接を行うような整合する回転溶接ディスク
と協働する。

【０００３】固定されたステーターと可動ローターとの
間にあるヘッドを流れる電流は、これら２つの要素の間
に配置されるとともにそれらと電気的に接続される電気
伝導装置によって導通可能となる。

【０００４】過去に使用されているこの種の電気伝導装
置（例えば米国特許４，１８８，５２３号参照）は、液
状の電導性流体（例えば水銀又は他の化学物質の共融混
合物）を使用している。

【０００５】より最近の構造の電気伝導装置において
は、電流は、機械的な摺動接触によって、ステーターと
ローターとの間を流れる。

【０００６】ＥＰ０４５９０９１号に開示され、その請
求項１の前提部分に記載されたこの種の溶接ヘッドは、
ステーターと、ステーターに回転可能かつ同軸に取付け
られるローターを構成する環状電極と、ステーターとロ
ーターとの間に配置されるとともに、弾性力によってス
テーター及びローターの少なくとも一方に対して軸方向
に押付けられて、摺動接触によって電気を導通させる装
置と、ステーター内、ローター内及び摺動接触式電気伝
導装置内を流れる冷却液が通る導管とを実質的に有す
る。

【０００７】この種のヘッドは、実際的な目的を十分満
足することが証明されている。しかしながら、それらは
本発明の内容を構成するかなりの改良をなお必要とす
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は、溶接ヘッドの大きさを従来技術の同種のヘッ
ドよりも大きくすることなく、従来技術の溶接ヘッドよ
りも高い電流を、ステーターとローターとの間で送受可
能とする溶接ヘッドを提供することである。

【０００９】本発明のさらなる目的は、より高い溶接電
流に伴う熱をより効果的に放散することである。このこ
とは、本発明に係る溶接ヘッドの溶接性能及び有効寿命
の双方を高め、明らかな経済的長所を有する。

【００１０】本発明の他の目的は、製作速度が高く、か
つ、強い振動と溶接される材料の局部的に不規則な部分
との少なくとも一方がある場合であっても、ステーター
とローターとの間を電流が遮断されずに流れる溶接ヘッ
ドを提供することである。

【００１１】本発明のさらなる他の目的は、従来技術の
ヘッドよりも単純な構造であって、素早く容易に組立や
修理ができる溶接ヘッドを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、これら
及び他の目的は、抵抗シーム溶接機のためのローリング
ヘッドにより達せられる。ローリングヘッドは、ステー
ターと、ステーターに回転可能かつ同軸に取付けられる
ローターを構成する環状電極と、ステーターとローター
との間に配置されるとともに、弾性力によってステータ
ー及びローターの少なくとも一方に対して軸方向に押付
けられて、摺動接触によって電気を導通させる装置と、
ステーター内、ローター内及び摺動接触式電気伝導装置
内を流れる冷却液が通る導管とを有する。ローリングヘ
ッドは以下の特徴を有する。摺動接触式電気伝導装置
は、径方向領域を形成する少なくとも１つの弾性的な屈
曲要素を有し、その屈曲要素は、ステーターとローター
との間に配置され、ステーター及びローターと永久的な
接続を維持して、一方から他方へ電流を導通させる。

【００１３】本発明の技術的特徴は、上述の目的と対応
して本願明細書の特許請求の範囲に示され、その長所
は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明により
明確に示される。また図面は、発明思想の範囲を制限す
ることなく、本発明の好適な実施形態を図示するもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】添付図面を参照すると、参照符号
１は、特に管状部材又はパイプのシーム溶接に使用され
る抵抗溶接機のローリングヘッドの全体を示している。
管状部材又はパイプは、始めは平坦な薄い金属板を曲げ
て、円筒形状になるように、その２つのエッジを突き合
わせるか又は重ね合わせて接合することにより作製され
る。ヘッド１は、全体参照２のステーターと、全体参照
３のローターと、ステーターとローターとの間に配置さ
れる電気伝導装置４と、冷却液がヘッド１を流通するこ
とを可能にする導管網５ａ、５ｂ、６、７とを実質的に
有する。

【００１５】ステーター２は、具体的には、互いに同軸
の２つの別個の中空の構成部分１５からなる一直線のシ
ャフトによって表される。構成部分１５は、軸方向位置
に収容されたボルト１６を有するねじ接続部品２４によ
って、堅固であるが互いに着脱可能に取付けられて、互
いに離れて一直線になるように維持される。

【００１６】２つの構成要素１５の各々は、構成要素１
５と共に単一部品で作製されるラジアルディスク形状の
第１フランジ１７を有する。

【００１７】中心線において、またシャフトが有する２
つの構成要素１５の間の接合部において、ステーター２
は環状のカラー１９を具備する。電気伝導性材料から作
製されるカラーは、ボルト１６が締められたときに、構
成要素１５が互いに対して発生させる軸方向の力によっ
て、シャフトに当接される。

【００１８】ローター３は、一対の第２平行フランジ２
０にキー固定されたリング２１の形状を有する電極を具
備し、フランジ２０は、ころがり軸受１８を通って、シ
ャフトの構成要素１５が有する第１フランジ１７に支持
される。リング２１は、故にステーター２と同軸であ
り、ステーター２上で回転可能である。

【００１９】ステーター２のシャフト、第２フランジ２
０及びリング２１は、ヘッド１の内部に、協働して水密
チャンバー２２の範囲を定める。水密チャンバー２２
は、ステーター２のシャフトとローター３の第２フラン
ジ２０との間に配置されるリップシール２３によってシ
ールされる。水密チャンバー２２は、上述の導管を通じ
てヘッド１の外側と連通している。導管のうち５ａ、５
ｂは径方向、他の６は軸方向の導管であり、それらはス
テーター２のシャフトが有する２つの構成要素１５を貫
通している。

【００２０】摺動接触式電気伝導装置４は、ローター３
及びステーター２がそれぞれ有する、同軸かつ円筒状の
向かい合う表面９、１０の間に配置され、好ましくは螺
旋状の弧の形状を有する複数の弾性的な屈曲要素８を実
質的に有する（図２）。複数の弾性屈曲要素８は、共通
軸線１１の周りに配置され、ヘッド１のステーター２と
ローター３との間を電気伝導させる１つ以上のフレキシ
ブルな領域を形成する。

【００２１】複数の弾性屈曲要素８は、長さ方向におい
て互いから分離されている。それらの自由端部１２ａ
は、ステーター２の外表面１０に摺動式に接するように
配置される。一方、反対側の端部１２ｂは、好ましくは
ローター３と一体的な、周囲にある１つの管状部材１４
に集合的に接合される。

【００２２】複数の弾性屈曲要素８は、管状部材１４上
に取付けられて管状部材１４から突き出ており、その自
由端部１２ａにおいては、中間部分よりもはるかに厚く
なっている。さらに、ローター３が有する複数の要素８
の自由端部１２ａは、ステーター２の対向面が有する整
合する円筒部分１３’に接するようになっている円筒面
部分１３を呈するように、形成される。

【００２３】弾性屈曲要素８（好ましくは特殊な銅合
金）が作られる材料の弾性、要素８の形状、及び端部１
２ａと端部１２ｂとの間を伸びる要素８の長さのため
に、複数の弾性屈曲要素８は、非常に高い可撓性を有
し、その自由端部１２ａは常にステーター２と弾性的な
接触状態にある。

【００２４】このことは、特に有利な種類の接触であ
る。実際に、弾性屈曲要素８が有する高い可撓性によ
り、電気伝導の安定性に関して、非常に小さい押し付け
力しか要しないにも関わらず、極めて安定した接触がな
される。さらに、押し付け力は比較的広範な摺動面に分
散されるので、押し付け力により発生する特定の圧力に
よるその摺動面の摩耗は非常に小さい。このことは、そ
れに応じて伝導装置４の有効寿命が延長されることを意
味する。

【００２５】その接触により、機械的振動やヘッド１の
変形がある場合であっても、可動ローター３に連続的に
電流が流れることが可能になる。ヘッド１の変形とは、
例えば、作用荷重の瞬間的な変動及び溶接される材料の
不規則性の少なくとも一方のような外因によるものであ
る。

【００２６】さらに、図２に明確に示されるように、貫
通した導管７は、隣接する弾性屈曲要素８の間を通っ
て、その弾性屈曲要素８が有する一対の側面によって、
その導管７の各々が仕切られる。

【００２７】水密チャンバー２２を通って流れる冷却液
は、導管７を通って、ローター３の回転軸線１１に平行
な方向に流れる。複数の弾性屈曲要素が有する大きな表
面領域は、冷却液と接触して非常に多くの熱交換を行
い、ヘッド１を効果的に冷却する。

【００２８】上述の屈曲要素８は、径方向に作用する弾
性領域である第１の実施形態を構成し、その領域は、軸
線１１の周りの螺旋状の流路に従って、実質的に円弧又
は螺旋状の弧のような形状を形成し、ステーター２とロ
ーター３との間に電流を導通するように構成されてい
る。しかしながら、このことは、発明思想を限定しない
好適な実施形態として考えなければならない。実際にそ
の領域は、本発明の範囲から逸脱せずに、いくつかの異
なる形状を有することができる。例えば、図３を参照す
ると、ステーター２とローター３との間の電流の導通
は、正弦曲線形状（この場合はアーチ型のブランチ群を
備える）である屈曲要素８を有する弾性領域によって、
同程度に良好に達成され得る。屈曲要素８は、径方向線
３０と、ヘッド１の中心から周囲に至る螺旋状の流路に
沿うと同時に軸線１１の周りにも沿うような線との少な
くとも一方に沿って伸びる。図４は、他の実施形態の側
面図を示している。ローターの屈曲要素８は、再び正弦
曲線形状であるが、互いに平行なブランチ群を備える。
この実施形態においては、ステーターと接する大きい寸
法の自由端部１２ａが、ステーターと良好に接触する一
方、同じ長さのローター寿命が保証される。

【００２９】屈曲要素８を製作する方法について、それ
らを放電加工により全体として１つの管状部材１４から
作ることは特に有利であり、故に好ましい。さらに、管
状部材１４は、ローター３又はステーター２のいずれに
対しても一体的な部分となることができる。

【００３０】上述の本発明は、明らかに工業的用途に使
用可能であり、また発明思想の範囲から逸脱せずに、多
数の修正及び変更が可能である。さらに、本発明の詳細
の全ては、技術的に等価な要素に代替可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ヘッドの軸方向断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線の断面図である。

【図３】本発明の異なる実施形態の概略図である。

【図４】本発明の異なる実施形態の概略図である。

【符号の説明】 １…ローリングヘッド ２…ステーター ３…ローター ４…電気伝導装置 ８…屈曲要素

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステーター（２）と、前記ステーター
   （２）に回転可能かつ同軸に取付けられるローター
   （３）を構成する環状電極と、前記ステーター（２）と
   前記ローター（３）との間に配置されるとともに、弾性
   力によって前記ステーター（２）及び前記ローター
   （３）の少なくとも一方に対して軸方向に押付けられ
   て、摺動接触により電気を導通させる摺動接触式電気伝
   導装置（４）と、前記ステーター（２）内、前記ロータ
   ー（３）内及び前記摺動接触式電気伝導装置（４）内で
   冷却液が流通する複数の導管（５ａ、５ｂ、６、７）と
   を有する抵抗シーム溶接機のためのローリングヘッドに
   おいて、前記摺動接触式電気伝導装置（４）は、径方向
   領域を形成する少なくとも１つの弾性屈曲要素（８）を
   有し、前記弾性屈曲要素（８）は、前記ステーター
   （２）と前記ローター（３）との間に配置され、前記ス
   テーター（２）及び前記ローター（３）との永久的な接
   続を維持して、一方から他方へ電流を導通させることを
   特徴とするローリングヘッド。
2. 【請求項２】 前記弾性屈曲要素（８）が、少なくとも
   １つの螺旋状の弧のように形成されることを特徴とする
   請求項１に記載のローリングヘッド。
3. 【請求項３】 前記弾性屈曲要素（８）が、少なくとも
   １つの円弧のように形成されることを特徴とする請求項
   １に記載のローリングヘッド。
4. 【請求項４】 前記弾性屈曲要素（８）が、前記ヘッド
   （１）の径方向線（３０）に少なくとも沿って伸びる少
   なくとも１つの正弦曲線状の弧のように形成されること
   を特徴とする請求項１に記載のローリングヘッド。
5. 【請求項５】 前記弾性屈曲要素（８）が、前記ロータ
   ー（３）及び前記ステーター（２）がそれぞれ有する、
   同軸の向かい合う表面（９、１０）の間に配置されるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロ
   ーリングヘッド。
6. 【請求項６】 前記弾性屈曲要素（８）が、その長手方
   向に沿って厚さが変化することを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか１項に記載のローリングヘッド。
7. 【請求項７】 前記弾性屈曲要素（８）が、前記ロータ
   ー（３）と一体的であって、前記ステーター（２）の外
   表面（１０）に接することを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１項に記載のローリングヘッド。
8. 【請求項８】 前記弾性屈曲要素（８）が、前記ステー
   ター（２）と一体的であって、前記ローター（３）の内
   表面（９）に接することを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれか１項に記載のローリングヘッド。
9. 【請求項９】 前記ステーター（２）と前記ローター
   （３）との間に配置されて、共通の軸線（１１）の周り
   に分散配置される複数の弾性屈曲要素（８）を有するこ
   とを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のロ
   ーリングヘッド。
10. 【請求項１０】 前記弾性屈曲要素（８）が、円筒面部
    分（１３）を備えるように形成された端部（１２ａ）を
    有し、前記端部（１２ａ）は、対向する前記ステーター
    （２）が有する整合する円筒面部分（１３’）に接する
    ように構成されていることを特徴とする請求項９に記載
    のローリングヘッド。
11. 【請求項１１】 前記弾性屈曲要素（８）が、１つの要
    素（１４）上に取付けられて、前記１つの要素（１４）
    から突き出ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
    か１項に記載のローリングヘッド。
12. 【請求項１２】 前記１つの要素（１４）が、前記ロー
    ター（３）と一体的な部分であることを特徴とする請求
    項１１に記載のローリングヘッド。
13. 【請求項１３】 前記１つの要素（１４）が、前記ステ
    ーター（２）と一体的な部分であることを特徴とする請
    求項１１に記載のローリングヘッド。
14. 【請求項１４】 前記複数の導管（７）が、隣接する弾
    性屈曲要素（８）の間を通り、前記複数の導管（７）の
    各々が、前記弾性屈曲要素（８）が有する一対の側面に
    よって仕切られることを特徴とする請求項１〜１３のい
    ずれか１項に記載のローリングヘッド。
15. 【請求項１５】 前記ローター（３）の回転軸線（１
    １）に平行な方向に流れる冷却液が、前記複数の導管
    （７）を流通できることを特徴とする請求項１４に記載
    のローリングヘッド。
16. 【請求項１６】 前記弾性屈曲要素（８）が、全体とし
    て１つの要素（１４）から作製されることを特徴とする
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載のローリングヘッ
    ド。
17. 【請求項１７】 前記弾性屈曲要素（８）が、前記１つ
    の要素（１４）から放電加工によって作製されることを
    特徴とする請求項１６に記載のローリングヘッド。
18. 【請求項１８】 前記正弦曲線状の弧のブランチ群がア
    ーチ形状であることを特徴とする請求項４に記載のロー
    リングヘッド。
19. 【請求項１９】 前記正弦曲線状の弧のブランチ群が互
    いに平行に配置されることを特徴とする請求項４に記載
    のローリングヘッド。