JP2007283312A

JP2007283312A - シーム溶接機の電極整形方法及び装置

Info

Publication number: JP2007283312A
Application number: JP2006110053A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Kawahashi; 重則川橋
Original assignee: NAS Toa Co Ltd
Current assignee: NAS Toa Co Ltd
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】ハンチングの発生を防止し、整形ローラによって円板状電極を常時真円状態に整形して、溶接品質の確保ができるシーム溶接機の電極整形方法及び装置を提供する。
【解決手段】整形ローラ１２を空圧シリンダー２５を用いた押圧機構１３によって円板状電極１１に押し付ける第１工程と、ロック機構１４を用いて空圧シリンダー２５のロックを行って円板状電極１１に当接した整形ローラ１２の位置を保持した状態で、円板状電極１１のドレッシングを行う第２工程とを有し、第２工程のドレッシング中に第１工程の整形ローラ１２の押し付け動作を短時間入れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、対となって回転駆動される円板状電極の間にワーク（被溶接物）を押圧挟持した状態で連続溶接を行うシーム溶接機の電極整形方法及び装置に関する。

例えば、特許文献１、特許文献２にも記載されているように、シーム溶接を行う場合の上下の円板状電極の近傍には、周囲にローレット（刻み目）加工を施した断面逆円錐台状の溝を有し、回転駆動される整形ローラ（ナール）がそれぞれ配置され、この整形ローラを空圧シリンダーによって円板状電極に押し付けて、溶接後の円板状電極のドレッシングが行われていた。

特開２００３−１１２２６８号公報特開平８−４７７８２号公報

しかしながら、回転駆動される整形ローラを、回転駆動される円板状電極に空圧シリンダーによって押し付けてドレッシングを行うと、両者の回転速度によっては整形ローラが円板状電極から弾かれるというハンチング動作を起こすことがあり、整形後の円板状電極の真円度が保てないという問題があった。
そこで、このハンチングを防止するために、空圧シリンダーと油圧シリンダーを組み合わせたハイブリッド構造にし、空圧シリンダーの加圧を油圧シリンダーに伝え、油圧シリンダーによって整形ローラを押圧し、ハンチングが発生した場合の油の戻りを防止するために油の流路にチェッキ弁を設けたものを試作した。

これによって、ハンチングはかなり解消され、ハンチングが発生した場合に、油が戻り、これによってチェッキ弁が閉じる。しかし、チェッキ弁が閉じるのにも多少の逆方向に流れる油を必要とし、この油によってハンチングが発生することが分かった。
ここで、空圧シリンダーの代わりに油圧シリンダーを使用することも考えられるが、油圧源を必要とし、装置が大型化するという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ハンチングの発生を防止し、整形ローラによって円板状電極を常時真円状態に整形して、溶接品質の確保が可能となるシーム溶接機の電極整形方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るシーム溶接機の電極整形方法は、第１の回転動力源によって回転駆動されるシーム溶接機の円板状電極に第２の回転動力源によって回転駆動される整形ローラを押し付け、前記円板状電極のドレッシングを行うシーム溶接機の電極整形方法において、前記整形ローラを空圧シリンダーを用いて前記円板状電極に押し付ける第１工程と、前記空圧シリンダーのロックを行って前記円板状電極に当接した前記整形ローラの位置を保持した状態で、前記円板状電極のドレッシングを行う第２工程とを有し、該第２工程のドレッシング中に前記第１工程の前記整形ローラの押し付け動作を短時間入れる。

即ち、空圧シリンダーによって整形ローラを円板状電極に押し付け、その後に空圧シリンダーをロックするので、整形ローラは押し付け位置に固定され、整形時に円板状電極から整形ローラに押し返し反力がかかっても、整形ローラは動かず、ハンチングは発生しない。そして、ドレッシング中に空圧シリンダーを短時間解放して整形ローラの押し付けを行うと、整形ローラが押し付けられてその位置に固定される。ここで、短時間とは電気信号によって電磁弁が作動し、空圧シリンダーに供給されるエアを制御し、空圧シリンダーのロックが解放されて整形ローラが円板状電極への押し付けを完了するまでの時間であるから、例えば、０．２〜２秒（より好ましくは、上限は１．５秒又は１秒）程度であり、短すぎると整形ローラの円板状電極への押し付けが確実でなくなり、長すぎると整形ローラが円板状電極に押し付けられた後、ハンチングを起こす可能性がある。

第１の発明に係るシーム溶接機の電極整形方法において、前記円板状電極の整形は、一つのワークの溶接が完了した後に行われ、一回の電極整形処理に前記第１工程と前記第２工程の処理が複数回行われるのが好ましい。これによって、円板状電極の整形中に整形ローラの位置調整が行われることになり、円板状電極がより真円に近い形で整形される。

第２の発明に係るシーム溶接機の電極整形装置は、第１の回転動力源によって回転駆動されるシーム溶接機の円板状電極に第２の回転駆動源によって回転駆動される整形ローラを押し付け、前記円板状電極のドレッシングを行うシーム溶接機の電極整形装置において、前記整形ローラを前記円板状電極に押し付ける空圧シリンダーを用いた押圧機構と、
前記空圧シリンダーの押圧状態をロックするロック機構とを有し、前記ロック機構を定期的に解いて、前記円板状電極に対する前記整形ローラの位置を調整する。なお、ここで、定期的にとは、例えば、円板状電極が１回転する時間をｔとすると、ｎｔ（ここで、１＜ｎ＜４であって２、３の整数を除く）とするのがよく、実際の操業においては、１）ロック機構を解く時間（即ち、空圧シリンダーを作動させて整形ローラを円板状電極に押圧する時間）、及び２）空圧シリンダーの押圧状態を解く時間の頻度の調整はタイマー調整により行う。

また、第２の発明に係るシーム溶接機の電極整形装置において、前記ロック機構は空圧操作であって、前記空圧シリンダーに前記ロック機構が内蔵されているのが好ましい。これによって、空圧シリンダーのロック及びロック解除の時間を短くすることができると共に、装置がコンパクト化する。

第１の発明に係るシーム溶接機の電極整形方法及び第２の発明に係るシーム溶接機の電極整形装置によって、整形ローラによって円板状電極がハンチングを起こすことなくドレッシングが行われ、これによって、真円度の高い円板状電極の維持が可能となり、製品に対する溶接品質も確保される。
更には、装置の回転動力源として、溶接機本体の加圧源として使用されているエア源を用いた場合は、装置自体の簡略化ができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るシーム溶接機の電極整形装置の背面図、図２は同装置の側面図、図３は同装置の部分断面図、図４は同装置の空圧回路の説明図である。

シーム溶接機は一般に図示しない空圧シリンダーによって昇降する上部電極とこれと対となる下部電極とを有し、上部電極及び下部電極のそれぞれに本発明の一実施の形態に係るシーム溶接機の電極整形装置１０が設けられているが、これらは実質的に同一構造であるので、以下、下部電極についてのみ説明する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るシーム溶接機の電極整形装置１０は、下部電極となる円板状電極１１に整形ローラ１２を押し付ける押圧機構１３と、この押圧状態をロックするロック機構１４とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

円板状電極１１は、ガイドロッド１５に支持される台座１７に絶縁部材を介して取付けられた軸受ハンジング１８に回転自由に取付けられた水平軸１９に固定され、減速機付きのエアモータ（第１の回転動力源の一例）によって回転駆動される図示しない駆動ローラが当接し、回転駆動されている（特許文献２参照）。
台座１７に絶縁部材を介して固定支持架台２０が取付けられ、固定支持架台２０に回転自由に設けられたピン２１を介して回動支持架台２２が回動可能に取付けられている。回動支持架台２２は背面視して「く」字状となってその一端部に整形ローラ１２が固定された駆動軸２３が、他端部には押圧機構１３の一部を構成する空圧シリンダー２５のピストンロッド２４の先部に固着される先端金具２６がピン２７を介して取付けられ、その中央部に前記したピン２１が固着されている。

回動支持架台２２の一端部にはハウジング２８が形成され、図３に示すように、その一部に駆動軸２３の両側を支持するベアリング２９、３０が設けられ、駆動軸２３の他端部には歯車３１が固着されている。駆動軸２３の一端部に固定されている整形ローラ１２は中央の平ローラ板３２とその両側の側ローラ板３３、３４によって形成され、側ローラ板３３、３４の内側斜面に多数の刻み目が形成されて、円板状電極１１のドレッシングを行うようになっている。

また、ハウジング２８には歯車３１に噛合する歯車３５と、これを回転自由に支持するベアリング３６、３７が設けられている。歯車３５はハンジング２８に固定される減速機付きエアモータ（第２の回転動力源の一例）３８の出力軸３９が連結され、減速機付きエアモータ３８の回転によって歯車３５、３１が回転し、これによって、整形ローラ１２が回転駆動される構造となっている。

回動支持架台２２の中央部を支持するピン２１は、図２に示すように、その両端部が固定支持架台２０の対となる側板部４０、４１にそれぞれ設けられたスラスト及びラジアルのベアリング４２、４３によって支持されている。回動支持架台２２は下半分に前後対となる連結板部４４、４５を有し、連結板部４４、４５の端部、即ち回動支持架台２２の他端部に軸受部４６、４７が設けられ、この軸受部４６、４７に先端金具２６に固定されるピン２７が軸着されている。このピン２７は片側の連結板部４５の外側に延長されて、空圧シリンダー２５の元位置を検知するリミットスイッチ４８の作動金物としての役割を果している。

空圧シリンダー２５はロッドトラニオンタイプのシリンダーであって、対となる取付けブラケット４９によって台座１７に固定されている。
空圧シリンダー２５は、中間部に設けられているエア供給口５０から圧縮エア（例えば、３〜５ｋｇ／ｃｍ²）を供給した状態で、シリンダーの一方のエア供給口５１から圧縮エアを供給することによって、内部のピストンを作動させピストンロッド２４を伸ばし、回動支持架台２２を回動して、整形ローラ１２を円板状電極１１に押し付ける押圧機構１３と、エア供給口５０から供給されている圧縮エアを解放する（即ち、大気圧とする）ことによって、ピストンロッド２４をその位置で固定する（即ち、ロックする）空圧操作型のロック機構１４とを有している。なお、この実施の形態では、空圧シリンダー２５はそのような押圧機構１３及びロック機構１４を備えた、市販のブレーキ付きの空圧シリンダーを使用しているが、押圧機構とロック機構を別々とすることもできる。

この空圧シリンダー２５には、図４に示すような空圧回路が形成され、第１の電磁弁５２は一方のエア供給口５１に減圧弁５３及び流量調整弁５３ａを介して連結されるポートと、他方のエア供給口５４に流量調整弁５５を介して連結されるポートを有し、第１の電磁弁５２がオフの状態ではピストンロッド２４が後退し、第１の電磁弁５２がオンの状態ではピストンロッド２４が伸びるようになっている。また、空圧シリンダー２５のエア供給口５０には第２の電磁弁５６を有し、第２の電磁弁５６がオフの状態では空圧シリンダー２５のピストンロッド２４の移動がロックされ、第２の電磁弁５６がオンの状態ではピストンロッド２４の進退移動のロックが解除される構造となっている。

続いて、シーム溶接機の電極整形装置１０の動作を説明しながら、本発明の一実施の形態に係るシーム溶接機の電極整形方法についても説明する。
初期状態では、第１、第２の電磁弁５２、５６はオフにしておく。この状態では、空圧シリンダー２５は縮んだ状態であって、しかもロック機構１４はピストンロッド２４の進退移動をロックしている状態となって、リミットスイッチ４８によって初期状態（元位置状態）は検知されている。

次に、円板状電極１１のドレッシングを行う場合には、整形ローラ１２及び円板状電極１１を回転駆動させた状態で、第２の電磁弁５６をオンにしてロック機構１４を解除し、第１の電磁弁５２をオンにする。これによって、空圧シリンダー２５のピストンロッド２４が前進し（即ち、空圧シリンダー２５が伸びて）、回動支持架台２２が回動し、整形ローラ１２が円板状電極１１に当接する。短時間のタイマーを作動させて第２の電磁弁５６をオフにすると、ピストンロッド２４がこの状態で保持され、整形ローラ１２はその位置に固定され、円板状電極１１から衝撃荷重を受けても整形ローラ１２の位置はその位置保持を行い、結果として整形ローラ１２にハンチング現象を起こすことなくドレッシングができる。

この後、円板状電極１１が１回を超えて回転した時点、例えば３．３回を回転したときに第２の電磁弁５６を短時間（例えば、１秒又は１．５秒）オンにすると、空圧シリンダー２５のピストンロッド２４のロック状態が解除されて、整形ローラ１２が再度円板状電極１１に押し付けられてその位置で停止を行う。これによって、更に円板状電極１１の整形が正確に行える。
この後、ワークの溶接を行って、ワーク（被溶接物）の溶接が完了すると、上部の電極（即ち、円板状電極）を上昇させるのでその信号と共に、あるいは少し遅れて第２の電磁弁５６をオンにし、第１の電磁弁５２をオフにする。これによって、整形ローラ１２、及び回動支持架台２２が元位置に復帰するので、リミットスイッチ４８でこれを検知し、第２の電磁弁５６をオフにする。なお、円板状電極１２の整形はこの実施の形態ではワークの溶接前に行ったが、ワークの溶接後に行ってもよい。また、円板状電極の整形処理は一つのワークの溶接時に複数回行ってもよい。

前記実施の形態においては、下部電極についてのみ説明したが、上部電極にも同じように本発明を適用できる。
また、円板状電極１１及び整形ローラ１２の回転駆動源としてエアモータを使用したが、電動モータを使用してもよい。
整形ローラ１２の形状は、前記実施の形態に限定されず、円板状電極１１の変形の整形及び汚れの除去を行うものであれば、他の構造のものであってもよい。

本発明の一実施の形態に係るシーム溶接機の電極整形装置の背面図である。同装置の側面図である。同装置の部分断面図である。同装置の空圧回路の説明図である。

符号の説明

１０：シーム溶接機の電極整形装置、１１：円板状電極、１２：整形ローラ、１３：押圧機構、１４：ロック機構、１５：ガイドロッド、１７：台座、１８：軸受ハウジング、１９：水平軸、２０：固定支持架台、２１：ピン、２２：回動支持架台、２３：駆動軸、２４：ピストンロッド、２５：空圧シリンダー、２６：先端金具、２７：ピン、２８：ハウジング、２９、３０：ベアリング、３１：歯車、３２：平ローラ板、３３、３４：側ローラ板、３５：歯車、３６、３７：ベアリング、３８：減速機付きエアモータ、３９：出力軸、４０、４１：側板部、４２：スラストベアリング、４３：ラジアルベアリング、４４、４５：連結板部、４６、４７：軸受部、４８：リミットスイッチ、４９：取付けブラケット、５０、５１：エア供給口、５２：第１の電磁弁、５３：減圧弁、５３ａ：流量調整弁、５４：エア供給口、５５：流量調整弁、５６：第２の電磁弁

Claims

第１の回転動力源によって回転駆動されるシーム溶接機の円板状電極に第２の回転動力源によって回転駆動される整形ローラを押し付け、前記円板状電極のドレッシングを行うシーム溶接機の電極整形方法において、
前記整形ローラを空圧シリンダーを用いて前記円板状電極に押し付ける第１工程と、前記空圧シリンダーのロックを行って前記円板状電極に当接した前記整形ローラの位置を保持した状態で、前記円板状電極のドレッシングを行う第２工程とを有し、該第２工程のドレッシング中に前記第１工程の前記整形ローラの押し付けを短時間入れることを特徴とするシーム溶接機の電極整形方法。
請求項１記載のシーム溶接機の電極整形方法において、前記円板状電極の整形は、一つのワークの溶接が完了した後に行われ、一回の電極整形処理に前記第１工程と前記第２工程の処理を複数回含むことを特徴とするシーム溶接機の電極整形方法。
第１の回転動力源によって回転駆動されるシーム溶接機の円板状電極に第２の回転駆動源によって回転駆動される整形ローラを押し付け、前記円板状電極のドレッシングを行うシーム溶接機の電極整形装置において、
前記整形ローラを前記円板状電極に押し付ける空圧シリンダーを用いた押圧機構と、
前記空圧シリンダーの押圧状態をロックするロック機構とを有し、
前記ロック機構を定期的に解いて、前記円板状電極に対する前記整形ローラの位置を調整することを特徴とするシーム溶接機の電極整形装置。
請求項３記載のシーム溶接機の電極整形装置において、前記ロック機構は空圧操作であって、前記空圧シリンダーに前記ロック機構が内蔵されていることを特徴とするシーム溶接機の電極整形装置。