JP2005271020A

JP2005271020A - 自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法

Info

Publication number: JP2005271020A
Application number: JP2004086304A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Matsumoto; 和佳松本; Hideaki Murakami; 秀晶村上; Makoto Hondo; 誠本堂; Akira Onuma; 明大沼; Sachihiro Saito; 祥宏斉藤
Original assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Current assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】外筒内側にバックシールド手段や溶接用芯金を使用することなく溶接の作業性と強度及び外観の向上が果たせる自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法を提供する。
【解決手段】チタン製外筒１において、自動二輪車との取付用のチタン製ブラケット２０を溶接する外筒の外表面の溶接面２０Ａに一致する内表面にブラケットの取付面積よりやや大きいチタン製裏板３０を挿入し、この裏板をスポット溶接等の溶接手段により内表面に固定し、この後、上記外筒１の溶接面１Ａにチタン製ブラケット２０をアフターシールド手段によりシールドガスを付与しながらＴＩＧ溶接等の溶接手段により溶接するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動二輪車のチタンマフラーに係り、特に、マフラーの外筒に溶接されるブラケットの新規な溶接方法に関する。

従来、自動二輪車用チタンマフラーにおける外筒は、チタン材からなり、肉厚１．０〜１．８ｍｍの板材を成形し、端縁部を溶接して円筒状とする。この外筒に消音部品を挿入・組立を行い、その後外筒適所に自動二輪車との取付用のチタン製ブラケットが溶接される。このチタン製のマフラーにおいては、チタン製ブラケットの溶接時に、チタンは高温で著しく酸化しやすく、また、高温になると酸素、窒素及び水素の固溶度が大きくなり、チタンに大量に固溶する。これらの元素がチタン中に入ると著しい硬化や脆化の原因になるため、溶接時にはこれらの事を排除するに充分なシールドを行う必要がある。

その具体的な溶接方法としては、外筒の外表面に車体との取付用のブラケットを溶接する溶接時に、アフターシールド手段及びバックシールド手段により、アルゴンガスやヘリウム等の不活性ガスを流すものがある。これにより、チタン製外筒に同一材質のブラケットを取り付けることができる。また、他の溶接方法としては、バックシールド手段によりアルゴンガスを流す代わりに、溶接される外筒の内表面が空気と接触しないように内部に溶接用芯金を入れる方法が提案されている。そして、この溶接用芯金の冷却効果を高めるために、芯金内部に冷却水の流路を設けたり、芯金表面に冷却フィンを設けて溶接速度を高めることも考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１４９１号公報

上記従来のチタンマフラーを自動二輪車に取り付けるためのブラケットを外筒の外表面に溶接する場合に適用される溶接用芯金においては、外筒の内部に消音部品が挿入された完成状態では実施不可能になるという問題があった。また、バックシールド手段にアルゴンガスを流す溶接方法では、外筒内にアルゴンガスを流すための配管設備が必要であり、これらの配管設備が外筒内の消音部品に干渉し円滑なガス供給ができないという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものであってその目的とするところは、外筒内側にバックシールド手段や溶接用芯金を使用することなく溶接作業を容易にし、必要な強度を付与し、外観も良好な自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法を提供することにある。

上記目的を達成するべく本発明の請求項１による自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法は、チタン製外筒の外表面に自動二輪車との取付用のチタン製ブラケットを溶接により取り付ける自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法において、外筒のブラケットを溶接する溶接面と一致する内表面にブラケットの取付面積よりやや大きいチタン製裏板を挿入し、この裏板をスポット溶接等の溶接手段により内表面に固定し、この後、上記外筒の溶接面にブラケットをアフターシールド手段によりシールドガスを付与しながらＴＩＧ溶接等の溶接手段により溶接することを特徴とするものである。

即ち、本発明の自動二輪車に取り付けられるチタンマフラーのブラケット溶接方法によると、まず、チタン製外筒のブラケットを溶接する溶接面と一致する内表面にブラケットの取付面積よりやや大きいチタン製裏板を挿入する。続いて、この裏板をスポット溶接等の溶接手段により内表面に固定する。この溶接手段としてはアーク溶接によることも可能である。この後、上記チタン製外筒の溶接面にチタン製ブラケットをアフターシールド手段によりシールドガスを付与しながらＴＩＧ溶接等の溶接手段により溶接する。尚、この溶接手段としてはアーク溶接やレーザ溶接によることも可能である。

この溶接時において、外筒の内表面に固着したチタン製裏板により溶接される外筒の内表面が空気と接触しないように保護されるからチタン製外筒の内部にバックシールド手段や溶接用芯金を使用する必要がなく、酸化による硬化や脆化をなくして必要な強度を付与することができる。また、チタン製裏板自体が補強の効果を発揮するので、強度を向上できる。更に、溶接作業も容易となり、外観も良好にできる。

本発明の自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法によると、チタン製外筒の内表面に固着されたチタン製裏板に一致する外筒の外表面の溶接面にチタン製ブラケットが溶接されるから、外筒の内部にバックシールド手段や溶接用芯金を使用することなく、溶接の作業性と溶接部の強度と綺麗な外観を得ることができる。

以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は自動二輪車用チタンマフラーの外観斜視図、図２と図３は断面図、図４は溶接方法の工程図、図５はティーチングロボットにより外筒にブラケットを溶接する構成図である。

まず、自動二輪車用チタンマフラーのブラケット取付構造を説明する。自動二輪車用のチタンマフラー１００は、図１に示すように、チタン製外筒１の外表面に取り付けたチタン製のブラケット２０を、車体後部のフレームＦに設けた取付具Ｆ１への取り付けるものであり、具体的には取付具Ｆ１の孔Ｆ２とブラケットの孔２０ＢにボルトＢ１を通し、ナットＮで締結して固着するものである。上記チタンマフラー１００の内部構成は、図２と図３に示すように、チタン製外筒１を備え、このチタン製外筒１のエンジン側に隔壁板３と吸気管５及び導入管７とを備えている。また、外筒１の内壁には、吸音材９と複数の隔壁板１０及び連絡管１１を備えている。更に、チタン製外筒１の排気側には、隔壁板１３と排気管１５とを備えている。本発明は、このチタン製外筒１のチタン製ブラケット２０の取付箇所である溶接面１Ａにおける内表面の内壁にブラケットの取付面積よりやや大きいチタン製裏板３０を固着させ、このチタン製裏板３０に一致する溶接面１Ａにチタン製ブラケット２０を溶接するものである。

次に、図４を参照してチタン製外筒１にチタン製ブラケット２０を溶接する溶接方法を説明する。まず、自動二輪車用チタンマフラー１００の組立に先立ち、図４（ａ）に示すように、チタン製外筒１を製造する。続いて、図４（ｂ）に示すように、チタン製外筒１の外表面に自動二輪車との取付用のチタン製ブラケット２０を溶接するに先立って、チタン製外筒１の溶接面１Ａに一致する内表面に、チタン製裏板３０を挿入する。そして、図４（ｃ）に示すように、このチタン製裏板３０をスポット溶接やアーク溶接等の溶接手段により内壁に固定する。続いて、図４（ｄ）に示すように、自動二輪車用のマフラー１００として外筒１の内部に消音部品１０，１１を挿入・組立する。この後、図４（ｅ）に示すように、上記外筒１の溶接面１Ａにブラケット２０を溶接する。以上の工程により、図４（ｆ）に示すように、自動二輪車用チタンマフラー１００が完成される。

上記溶接の具体的方法としては、図５に示すようにティーチングロボットにより実施するものがある。その構成は、ティーチングロボットＴＲのアーム先端Ａ１に、溶接機４０の溶接トーチ４２及びアフターシールド手段４４が取付けられている。上記溶接トーチ４２は、ＴＩＧ溶接であるが、ＭＩＧ溶接又はアーク溶接又はレーザ溶接等の任意な溶接手段でも良い。まず、前工程おいて、チタン製外筒１は、自動二輪車との取付用のチタン製ブラケット２０を溶接するための溶接面１Ａに一致する内表面に、チタン製裏板３０が挿入され、このチタン製裏板３０がスポット溶接等の適宜接着手段により内壁に固定された後、消音部品１０，１１が装着される。このチタン製外筒１はテーブルＴ１に載せられ、溶接面１Ａに載せて冶具でクランプされる。この外筒１における外表面の溶接面１Ａにチタン製ブラケット２０が位置決めされた状態で、このブラケット２０の外周縁２０Ａに沿って、ティーチングロボットＴＲのアーム先端Ａ１の溶接トーチ４２をティーチングボックスＴＢのジョイステックにより手動操作で倣ってティーチングする。上記チタン製ブラケット２０の外周縁２０Ａの二次元又は三次元形状のデータは、ロボット制御装置ＲＣに記憶される。

しかして、チタン製ブラケット２０の外周縁２０Ａの溶接時には、上記ティーチング時の二次元又は三次元形状のデータを記憶するロボット制御装置ＲＣからのプレイバック指令により、ティーチングロボットＴＲのアーム先端Ａ１に備える溶接トーチ４２が、外周縁２０Ａの二次元又は三次元形状に沿って追従制御される。

これと同時に、溶接トーチ４２が外周縁２０Ａを溶接するとともに、アフターシールド手段４４によりシールドガスが付与され無酸素状態の雰囲気で溶接される。この溶接時において、外筒１の内表面に固着したチタン製裏板３０により溶接される外筒１の内表面は空気と接触しないように保護されるから、バックシールド手段や溶接用芯金を使用するのと同様に酸化による硬化や脆化の虞をなくすことができる。これによって、ブラケット２０の取付面に充分な強度を得ることができる。また、チタン製裏板３０自体が補強の効果を発揮するので、ブラケット２０の取付部の強度を向上できる。更に、溶接作業もバックシールド手段や溶接用芯金を使用する方法に比べて容易となり、溶接部の外観も従来と同様良好に維持できる。

上記本実施の形態によると、次のような効果を奏することができる。ブラケットの溶接時において、外筒の内表面に固着したチタン製裏板により溶接される外筒の内表面が空気と接触しないように保護されるからチタン製外筒の内部にバックシールド手段や溶接用芯金を使用する必要がなく、酸化による硬化や脆化をなくして必要な強度を付与することができる。また、チタン製裏板自体が補強の効果を発揮するので、強度を向上できる。更に、溶接作業も容易となり、外観も良好にできる。

尚、本発明は上記第１の実施の形態に限定されるものではない。例えば、外筒１に内蔵される消音部品は、ブラケットの溶接後に挿入して組み立てる作業手順としても良い。この作業手順によっても、上記第１の実施の形態と同一の作用・効果が得られる。

また、チタン製の外筒やブラケットの材質は純粋なチタンに限定されず、チタン合金のものにも適用できる。

本発明の第１の実施の形態を示し、自動二輪車用チタンマフラーの外観斜視図である。本発明の第１の実施の形態を示し、自動二輪車用チタンマフラーの断面図である。本発明の第１の実施の形態を示し、図２のｅ−ｅ線の断面図である。本発明の第１の実施の形態を示し、外筒にブラケットを溶接する作業手順の作用図である。本発明の第１の実施の形態を示し、ティーチングロボットにより外筒にブラケットを溶接する構成図である。

符号の説明

１チタン製外筒
１Ａ溶接面
３隔壁板
５吸気管
７導入管
９吸音材
１０隔壁板
１１連絡管
１３隔壁板
１５排気管
２０チタン製ブラケット
２０Ａ外周縁
２０Ｂ孔
３０チタン製裏板
４０溶接機
４２溶接トーチ
１００自動二輪車用チタンマフラー
Ａ１アーム先端
Ｂ１ボルト
Ｆフレーム
Ｆ１取付具
Ｆ２孔
Ｎナット
４４アフターシールド手段
ＴＢティーチングボックス
ＴＲティーチングロボット
ＲＣロボット制御装置

Claims

チタン製外筒の外表面に自動二輪車との取付用のチタン製ブラケットを溶接により取り付ける自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法において、外筒のブラケットを溶接する溶接面と一致する内表面にブラケットの取付面積よりやや大きいチタン製裏板を挿入し、この裏板をスポット溶接等の溶接手段により内表面に固定し、この後、上記外筒の溶接面にブラケットをアフターシールド手段によりシールドガスを付与しながらＴＩＧ溶接等の溶接手段により溶接することを特徴とする自動二輪車用チタンマフラーのブラケット溶接方法。