JP2014176886A - シーム溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力の伝達遅延を抑えて溶接不良が生じ難いシーム溶接装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
本願発明に係るシーム溶接装置は、回動軸１１の回動を補助する回動補助部１３を備え、回動補助部１３は、回動軸１１に固定されて外周面にピニオン歯２５ａが形成されたピニオンギヤ２５と、ピニオン歯２５ａに歯合するラック歯２６ｂを有するラック２６と、ラック２６に固定されて進退自在なロッド２７ａを有し、ラック２６をラック軸上の一方又は他方に移動させるシリンダ２７と、回動軸１１とピニオンギヤ２５との間に介設されて、ラック２６が一方に移動する動力を伝達する一方で、ラック２６が他方に移動する動力を伝達しないワンウェイクラッチ２８と、を有し、曲線部が溶接されている場合に、シリンダ２７がラック２６を一方へ移動させ、直線部が溶接されている場合に、シリンダ２７がラック２６を他方へ移動させることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、シーム溶接装置に関する。

抵抗溶接の一種であるシーム溶接は、一対の円盤状の電極輪でワークの被接合部を挟み込んで加圧するとともに、一対の電極輪を回転させながら溶接電流を流すことで、被接合部を連続溶接する方法である。
また、下記特許文献１に開示されるシーム溶接装置では、ワークを支持するワーク支持手段が鉛直周りに回動自在な回動軸を有し、ワークを回動させながら曲線状の被接合部を連続溶接するようになっている。

さらに、下記特許文献１に開示されるシーム溶接装置では、重量物であるワークの回動を補助（アシスト）するため、モータと、回動軸に固定されたプーリと、モータの動力をプーリに伝達して回動軸を回動させるタイミングベルトとを備える回動補助部が設けられている。

特開２０１０−２６９３４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される回動補助部は、モータの動力伝達部材がタイミングベルトであるため、タイミングベルトの張力によりモータの動力の伝達が遅れ、溶接不良が生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、動力の伝達遅延を抑えて溶接不良が生じ難いシーム溶接装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本願発明に係るシーム溶接装置は、ワークの被接合部を挟み込んで前記被接合部に溶接電流を流す一対の電極輪と、前記ワークを支持するとともに、回動自在な回動軸を有し前記ワークとともに回動するワーク支持手段と、前記回動軸を回動させる回動補助部と、を備えるシーム溶接装置であって、前記被接合部は、曲線状の曲線部と略直線状の直線部とを有し、前記回動補助部は、前記回動軸に固定されて外周面にピニオン歯が形成されたピニオンギヤと、前記ピニオン歯に歯合するラック歯を有するラックと、前記ラックに固定されて進退自在なロッドを有し、前記ラックを前記ラック軸上の一方又は他方に移動させるシリンダと、前記回動軸と前記ピニオンギヤとの間に介設されて、前記ラックが一方に移動する動力を伝達させ、前記ラックが他方に移動する動力を伝達させないワンウェイクラッチと、を有し、前記曲線部が前記一対の電極輪により溶接されている場合に、前記シリンダが前記ラックを一方へ移動させ、前記直線部が前記一対の電極輪に溶接されている場合に、前記シリンダが前記ラックを他方へ移動させることを特徴とする。

前記する本願発明によれば、曲線部を溶接する場合に、シリンダによりラックを一方に移動させることで、ピニオンギヤとともに回動軸が回動するため、ワークの回動をアシストできるようになっている。そして、シリンダの動力を回動軸に伝達する伝達部材が、シリンダの動力が精度良く伝達されるラック及びピニオンギヤであるため、動力の伝達遅延が抑えられ、溶接不良が発生し難くなっている。

また、前記する本願発明によれば、ラックが他方に移動した場合にもピニオンギヤが回転するものの、ワンウェイクラッチによりピンオンギヤの回転が回動軸に伝達されないようになっている。そのため、ワークを回動させる必要がない直線部を溶接している場合に、ラックを他方に移動させることで、つぎの曲線部を溶接するときに、再度ラックを一方へ移動させてワークの回動をアシストすることができる。
そして、上記構成によれば、ラックの長さを最長の曲線部の長さに対応させればよく、言い換えれば、ワークの被接合部が２以上の曲線部を有したとしても、ラックの長さをその２以上の曲線部の合計した長さに対応させる必要がない。そのため、２以上の曲線部を合計した長さに比べて短いラックを用いることができ、回動補助部の小型化によるシーム溶接装置の小型化を図ることができる。

また、前記ラックは、前記ラック歯が切り欠かれて、前記ピニオン歯に歯合しない平面部を有していることが好ましい。または、前記回動補助部は、前記ロッドの進出又は後退させた場合に、前記ラック歯が前記ピニオン歯に歯合しないように設けられていることが好ましい。

前記する構成によれば、ロッドの進退又は後退によってピニオンギヤとラックとが歯合しない状態にすることができ、回動軸が自由に回動できる。よって、作業者は、ワーク支持手段を逆方向に回動させて、再度曲線部を溶接することができる。

本発明によれば、動力の伝達遅延を抑えて溶接不良が生じ難いシーム溶接装置を提供することができる。

実施形態に係るシーム溶接装置の側方から見た側面図である。 図１のＡ―Ａ矢視断面図である。 図１のＢ―Ｂ矢視断面図である。 一対のローラが第１直線部の中部を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが第１直線部の左端側を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが第１曲線部を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが第２直線部の右端側を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが第２直線部の左端側を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 実施形態に係る回動補助部の変形例を示す図である。

つぎに、本発明の実施形態に係るシーム溶接装置について、図面を参照しながら説明する。最初に、シーム溶接装置により溶接されるワークについて説明する。

図１に示すように、実施形態に係るワークＷは、ワークＷの下半分を構成する下ワーク５０と、下ワーク５０の上方に配置されてワークＷの上半分を構成する上ワーク５１と、を備える鋼製の燃料タンクである。
下ワーク５０と上ワーク５１とのそれぞれは、プレス成形により板状の鋼材の中央部を下方又は上方に窪ませてなり、下ワーク５０の上方に上ワーク５１を配置した場合に、内部に燃料を蓄えることができる空間を有するようになっている。
また、下ワーク５０と上ワーク５１とのそれぞれの周縁には、下ワーク５０の上方に上ワーク５１を配置した場合に互いに重なり合うフランジ５２、５３が形成されており、この互いに重なり合うフランジ５２、５３同士を溶接することで、下ワーク５０と上ワーク５１とが一体化するようになっている。
以下、ワークＷにおいて、フランジ５２、５３同士が重なり合ってなる部位を被接合部５４と称する。ワークＷの被接合部５４を上方から見た形状については図示しないが、略直線状の部位と曲線上の部位とを有している。また、被接合部５４は、後述するカムリング５と同一形状であるため、詳細な説明については省略する。

つぎに、シーム溶接装置１について説明する。
図１に示すように、シーム溶接装置１は、ワークＷを支持するワーク支持手段２と、ワークＷに対して水平方向に配置されて、ワークＷの被接合部５４を上下方向から挟んでいる一対の電極輪３、４と、ワーク支持手段２の固定された環状のカムリング５と、カムリング５の内周面及び外周面に当接している一対のローラ６、７と、ワーク支持手段２の下部側に設けられた回動補助部１３と、を主に備えている。

ワーク支持手段２は、シーム溶接装置１の装置本体１ａから水平方向に延びるとともに曲折自在なアーム１０と、上下方向に延びて下部側をアーム１０に支持されている回動軸１１と、回動軸１１の上部に固定されて上方に載置されたワークＷを支持する支持部１２と、を備えている。

図２に示すように、アーム１０は、装置本体１ａから水平方向に延びる第１アーム部１５と、第１アーム部１５の先端部から水平方向に延びる第２アーム部１６と、第２アーム部１６の先端部から水平方向に延びる第３アーム部１７を備えている。
そして、第１アーム部１５の基部側が装置本体１ａに鉛直軸周りに回動自在に連結され、第２アーム部１６の基部側が第１アーム部１５の先端部に鉛直軸周りに回動自在に連結され、第３アーム部１７の基部側が第２アーム部１６の先端部に鉛直軸周りに回動自在に連結されている。
そのため、ワークＷ又はワークＷを支持する支持部１２に力が作用した場合には、アーム１０が３箇所で曲折して、力が作用した方向にワークＷ及び支持部１２が移動するようになっている。なお、図２に示す平面図において、回動軸１１と装置本体１ａとが配置される方向において、回動軸１１が配置される側を前側と称し、装置本体１ａが配置される側を後ろ側と称する。また、装置本体１ａから回動軸１１の方を見て右手側を右側と、左手側を左側と称する。

図１に示すように、第３アーム部１７の先端部には、回動軸１１の下端部を鉛直軸周りに回動可能に支持する軸支部１８が設けられている。そのため、回動軸１１の上方に配置されるワークＷ及びワークＷを支持する支持部１２は、回動軸１１とともに鉛直軸周りに回動できるようになっている。

支持部１２は、下面に回動軸１１の上端が固定されて回動軸１１とともに回動する水平な水平板２０と、水平板２０から環状に上方に延びてワークＷの下ワーク５０の外周面に当接する下方枠体２１と、水平板２０の上面に配置されてワークＷの下面に当接する当接台２２と、ワークＷの上ワーク５１の上面に当接して上方からワークＷを当接する図示しない上方当接手段とを備え、ワークＷを位置ずれしないように支持している。

一対の電極輪３、４は、ワークＷの被接合部５４を上下方向から挟んで加圧するとともに、溶接電流を流してワークＷの被接合部５４を溶接するものである。また、実施形態に係る一対の電極輪３、４が回転した場合、挟まれているワークＷが右側に向かってに移動するようになっている。そのため、一対の電極輪３、４が回転した場合には、ワークＷが右側に移動し、溶接された部位の左側の部位が一対の電極輪３、４に連続して挟み込まれて溶接されるようになっている。

図２に示すように、カムリング５は、上方から見た形状が六角形であり、ワーク支持手段２に支持された場合におけるワークＷの被接合部５４と同一形状に形成されている。また、カムリング５は、水平板２０の下面に固定されて（図１参照）、支持部１２に支持されるワークＷの被接合部５４と上下方向で重なり合うようになっている。

また、カムリング５は、図２に示すように、直線状の部位である第１直線部５ａ〜第６直線部５ｋと、曲線状の部位である第１曲線部５ｂ〜第６曲線部５ｍとを有している。
なお、説明の都合上、第１直線部５ａ〜第６直線部５ｋを直線部と総称し、第１曲線部５ｂ〜第６曲線部５ｍを曲線部と総称する場合がある。また、図２において、直線部と曲線部とを領域を明確にするため、曲線部にドットが付されている。

図２に示すように、第１直線部５ａは、左右方向に延びて、一対のローラ６、７に挟まれている。そして、一対の電極輪３、４が回転した場合に、装置本体１ａから見て、第１直線部５ａの右端から左端にむかって順次一対のローラ６、７に挟まれて、第１直線部５ａが右側へ移動するようになっている。
そのほか、カムリング５において、第１直線部５ａを基準に右回り（時計回り）に配置された直線状の部位を第２直線部５ｃ、第３直線部５ｅ、第４直線部５ｇ、
第５直線部５ｉ、第６直線部５ｋと称する。

第１曲線部５ｂは、第１直線部５ａと第２直線部５ｃと間に形成された曲線状の部位である。そのほか、カムリング５において第２曲線部５ｄを基準に右回り（時計回り）に配置された曲線状の部位を第２曲線部５ｄ、第３曲線部５ｆ、第４曲線部５ｈ、第５曲線部５ｊ、第６曲線部５ｍと称する。

図１に示すように、一対のローラ６、７は、カムリング５の内周面及び外周面に当接した状態でカムリング５を挟み、移動するカムリング５をガイドする部材である。
また、一対のローラ６、７に挟まれているカムリング５が、一対の電極輪３、４の直下となるように設けられている。そのため、カムリング５において一対のローラ６、７に挟まれている部位と、一対の電極輪３、４の溶接線Ｌとが上下方向で重なっている（図２参照）。

図３に示すように、回動補助部１３は、回動軸１１の下端部（図１参照）に設けられたピニオンギヤ２５と、ピニオンギヤ２５に歯合するラック２６と、第３アーム部１７に固定されてラック２６を移動させるシリンダ２７と、回動軸１１とピニオンギヤ２５との間に介設されたワンウェイクラッチ２８と、を備えている。

ピニオンギヤ２５は、外周面にピニオン歯２５ａが形成された外歯車である。ラック２６は、長手部材２６ａの一面にピニオン歯２５ａに歯合可能なラック歯２６ｂが形成された平歯車である。このラック歯２６ｂの長さは、カムリング５において最長の曲線部の円孤状の長さに対応するように設定されている。また、長手部材２６ａの先端であって、ラック歯２６ｂが形成された面には、ピニオン歯２５ａに歯合しない平面状の平面部２６ｃが形成されている。

シリンダ２７は、進退自在のロッド２７ａを有する小型のエアシリンダであり、ブラケット２７ｂにより第３アーム部１７に固定されている。また、ロッド２７ａの先端には、ラック２６が固定されており、ロッド２７ａの進退に連動してラック２６が進後するようになっている。さらに、図３（ａ）に示すように、ロッド２７ａが原位置の場合（全く進出していない場合）に、ラック２６の平面部２６ｃがピニオンギヤ２５に対向するようになっている。これにより、ラック２６がピニオンギヤ２５に歯合しないため、回動軸１１が自由に回動できるようになる。

一方で、図３（ｂ）に示すように、ロッド２７ａが原位置よりも進出した場合に、ラック歯２６ｂがピニオン歯２５ａに歯合する。そして、さらにロッド２７ａを進出した場合に、ラック歯２６ｂに歯合するピニオンギヤ２５が回転するようになっている。
なお、ラック歯２６ｂがピニオン歯２５ａに歯合している場合のロッド２７ａの進退に関し、ロッド２７ａが進出したときに（矢印Ｆ１を指す方向）、上方から見てピニオンギヤ２５が左回りに回転し（矢印Ｆ２を指す方向）、ロッド２７ａが後退したときに（矢印Ｆ３を指す方向）、上方から見てピニオンギヤ２５が右回りに回転する（矢印Ｆ４を指す方向）。

ワンウェイクラッチ２８は、図示しない内輪と外輪とを有し、さらに、その内輪と外輪との間に、外輪が一方向へ回転する場合に内輪に動力が伝達され、外輪が他方向へ回転する場合に内輪に動力が伝達されないクラッチ機構が設けられたものである。
本実施形態においては、内輪が回動軸１１の外周面に固定され、外輪がピニオンギヤ２５の内周面に固定されている。
そして、上方から見て外輪が左回り（矢印Ｆ２を指す方向）した場合、つまり、ロッド２７ａの進出によりピニオンギヤ２５が左回りした場合、図示しないクラッチ機構は、このピニオンギヤ２５の回転を回動軸１１に伝達して、ワークＷが左回りするようになっている。
一方で、上方から見て外輪が右回り（矢印Ｆ４を指す方向）した場合、つまり、ロッド２７ａの後退によりピニオンギヤ２５が右回りした場合、図示しないクラッチ機構は、ピニオンギヤ２５の回転を回動軸１１に伝達しないようになっている。

つぎに、実施形態に係るシーム溶接装置１の動作方法について、図３〜図８を参照しながら説明する。なお、図４〜図８は、説明の都合上、シーム溶接装置１の構成の一部を抽出したものを上方から見た平面図である。

図４に示すように、カムリング５の第１直線部５ａに対応する被接合部５４の溶接時において、一対の電極輪３、４が回転することで、ワークＷが右側へ移動する力が作用する。そのため、図５に示すように、カムリング５の第１直線部５ａが一対のローラ６、７にガイドされながら、ワークＷ及びワークＷを支持するワーク支持手段２が右側に移動する。
なお、第１直線部５ａを一対のローラ６、７がガイドしている場合における回動補助部１３は、この後で回動軸１１を回動させる際に、ロッド２７ａの進出と回動軸１１の回動との連動に遅延をなくすため、図４、図５に示すように、ラック歯２６ｂの先端側（左端側）がピニオン歯２５ａに歯合した状態になっている。

そして、図６に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第１直線部５ａから第１曲線部５ｂになると、一対のローラ６、７が挟み込む方向（前後方向）に対して第１曲線部５ｂが直交するように、回動する力がカムリング５に作用する。よって、カムリング５とともにワーク支持手段２に支持されるワークＷが左回りに回動する（図６の矢印Ｇ参照）。

ここで、一対のローラ６、７が第１曲線部５ｂを挟みこんでカムリング５を回動させている場合に、シリンダ２７の駆動によりラック２６が進出して、ピニオンギヤ２５とともに回動軸１１を左回りに回動させる。これにより、ワークＷの左周りへの回動がアシストされて、回動不足による溶接不良が回避される。

そして、図７に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第１曲線部５ｂから第２直線部５ｃとなった場合に、一対の電極輪３、４に挟み込まれるワークＷには右側へ移動する力のみが作用し、カムリング５とワーク支持手段２に支持されるワークＷとが右側へ移動する。

ここで、図７に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第１曲線部５ｂから第２直線部５ｃとなった場合、ピニオンギヤ２５に歯合しているラック２６のラック歯２６ｂの部位は、基端側（右端側）となっている。
そのため、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第２直線部５ｃのとき、つまり、ワークＷが右側に移動しているときに、ラック２６が後退するようにシリンダ２７を駆動させ、ラック歯２６ｂの先端側（左端側）がピニオン歯２５ａに歯合させた状態に復帰させる。なお、ロッド２７ａの後退によりピニオンギヤ２５を左回りに回動させるものの、ワンウェイクラッチ２８により動力が回動軸１１に伝達されず、ワークＷが回動しないようになっている。

これによれば、図８に示すように、ワークＷが右側に移動して一対のローラ６、７にガイドされる部位が第２直線部５ｃの左端側となった場合、ラック歯２６ｂの先端側（左端側）がピニオン歯２５ａに歯合した状態とすることができる。
そのため、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第２直線部５ｃから第２曲線部５ｄになった場合に、ラック２６の進出により回動軸１１を回動させて、ワークＷの回動をアシストできるようになっている。
なお、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第２曲線部５ｄ以降についての説明は、上述した動作を繰り返すために省略する。

つぎに、ワークＷを逆回動（右回り）させる場合について説明する。
溶接時では、図３（ｂ）に示すように、ラック２６がピニオンギヤ２５に歯合して回動軸１１が逆方向に回動しないようになっている。
そのため、図３（ａ）に示すように、シリンダ２７を駆動させてロッド２７ａを原位置に移動させる。これによれば、ピニオン歯２５ａに平面部２６ｃを対向させて、ラック歯２６ｂがピニオン歯２５ａに歯合しない。そのため、回動軸１１は自由に回動でき、作業者が水平板２０を逆回動させることで、ワークＷの逆回動が可能となる。

以上、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、シリンダ２７の動力を回動軸１１に伝達する伝達部材が、シリンダ２７の動力が精度良く伝達されるラック及びピニオンギヤであるため、動力の伝達遅延が抑えられ、溶接不良が発生し難くなっている。

また、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、ラック歯２６ｂの長さを最長の曲線部の長さに対応させればよい。つまり、実施形態に係るワークＷの被接合部５４が６以上の曲線部（第１曲線部５ｂ〜第６曲線部５ｍ）を有していたとしても、ラック歯２６ｂの長さを曲線部（第１曲線部５ｂ〜第６曲線部５ｍ）の合計した長さに対応させる必要がない。そのため、２以上の曲線部の合計した長さに比べて、短いラック２６を用いることができ、シーム溶接装置１の小型化を図ることができる。

また、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、一対の電極輪３，４による溶接線がずれたとしても、逆方向に回動できるため、ワークＷを順方向に一周させる手間を省くことができる。

以上、実施形態に係るシーム溶接装置１について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されるものでない。
たとえば、実施形態に係る回動補助部１３は、ラック２６に平面部２６ｃを形成することで、ピニオンギヤ２５に歯合しない状態とし、ワークＷを逆回転できるようにしているが、本発明はこれに限定されない。
図９に示すように、変形例に係るラック２６Ａは、長手部材２６ａの一面にピニオン歯２５ａに歯合可能なラック歯２６ｂのみが形成された平歯車であってもよい。
そして、シリンダ２７は、ロッド２７ａが原位置の場合に、ラック２６Ａのラック歯２６ｂがピニオンギヤ２５に歯合しないように設けることで、回動軸１１が自由に回動でき、ワークＷの逆回転が可能となる。

１ シーム溶接装置
２ ワーク支持手段
３、４ 一対の電極輪
５ カムリング
５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇ、５ｉ、５ｋ 直線部（第１直線部〜第６直線部）
５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈ、５ｊ、５ｍ 曲線部（第１曲線部〜第６曲線部）
６、７ 一対のローラ
１０ アーム
１１ 回動軸
１２ 支持部
１３ 回動補助部
２０ 水平板
２５ ピニオンギヤ
２６、２６Ａ ラック
２６ｃ 平面部
２７ シリンダ
２８ ワンウェイクラッチ
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. ワークの被接合部を挟み込んで前記被接合部に溶接電流を流す一対の電極輪と、
   前記ワークを支持するとともに、回動自在な回動軸を有し前記ワークとともに回動するワーク支持手段と、
   前記回動軸を回動させる回動補助部と、
   を備えるシーム溶接装置であって、
   前記被接合部は、曲線状の曲線部と略直線状の直線部とを有し、
   前記回動補助部は、
   前記回動軸に固定されて外周面にピニオン歯が形成されたピニオンギヤと、
   前記ピニオン歯に歯合するラック歯を有するラックと、
   前記ラックに固定されて進退自在なロッドを有し、前記ラックを前記ラック軸上の一方又は他方に移動させるシリンダと、
   前記回動軸と前記ピニオンギヤとの間に介設されて、前記ラックが一方に移動する動力を伝達させ、前記ラックが他方に移動する動力を伝達させないワンウェイクラッチと、
   を有し、
   前記曲線部が前記一対の電極輪により溶接されている場合に、前記シリンダが前記ラックを一方へ移動させ、前記直線部が前記一対の電極輪に溶接されている場合に、前記シリンダが前記ラックを他方へ移動させることを特徴とするシーム溶接装置。
2. 前記ラックは、前記ラック歯が切り欠かれて、前記ピニオン歯に歯合しない平面部を有していることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。
3. 前記回動補助部は、前記ロッドの進出又は後退させた場合に、前記ラック歯が前記ピニオン歯に歯合しないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。

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