JP2839859B2 - 容器をローラシーム溶接するための方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極めて薄い薄板から成
る容器をローラシーム抵抗溶接するための方法であっ
て、容器シームが突合わせ溶接される形式の方法に関す
る。さらに本発明は容器本体がシーム縁が突合わされた
状態でローラへ供給可能である、きわめて薄い薄板から
成る容器本体をワイヤ不使用でローラシーム溶接するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板またはきわめて薄い薄板とは厚さ約
０，１〜０，５ｍｍの薄板と考えられる。薄板は錫メッ
キされているか（いわゆるブリキ板）、または他の被覆
を設けられていてもよく、または被覆されていないもの
でもよい（黒鋼板）。特にブリキ板製容器および特に缶
体を銅ワイヤ中間電極を使用して重ね溶接シームで溶接
することが知られている。これは今日まで唯一の技術的
かつ経済的に成功した方法であると認められている、そ
れというのも薄板の錫被覆が電極の著しい汚染をもたら
し、これは工業での使用において常時新しくなる銅ワイ
ヤ電極でのみ解決可能であるからである。

【０００３】またローラシーム溶接を重ねシームでワイ
ヤを用いずにタングステンまたはモリブデン−溶接ロー
ラでもって実施できるかどうかも研究されている（ポー
ルシンデレ（Ｐａｕｌ Ｓｃｈｉｎｄｅｌｅ）著“電解
錫メッキされた薄板の抵抗−ローラシーム溶接時のタン
グステン−モリブデン合金の溶接性能の研究（Ｕｎｔｅ
ｒｓｕｃｈｕｎｇｅｎ ｚｕｍ Ｓｃｈｗｅｉｓｓｖｅ
ｒｈａｌｔｅｎ ｖｏｎ Ｗｏｌｆｒａｍ−ｕｎｄ Ｍ
ｏｌｙｂｄａｅｎ−Ｌｅｇｉｅｒｕｎｇｅｎｂｅｉｍ
Ｗｉｅｄｅｒｓｔａｎｄｓ−Ｒｏｌｌｅｎｎａｈｔｓｃ
ｈｗｅｉｓｓｅｎ ｖｏｎ ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｉｓ
ｃｈ ｖｅｒｚｉｎｎｔｅｍ Ｆｅｉｎｂｌｅｃ
ｈ）”，ミユンヘン工科大学（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ）にお
ける論文；要約が“新い包装（ｎｅｕｅ Ｐａｃｋｕｎ
ｇ）”で出版された。５／８４）。実地ではこのような
方法は受入れられていない。

【０００４】鋼製の管の溶接では管をローラシーム溶接
を用いて突合わせ溶接することが公知であり、この場合
には錫メッキが存在していないので、銅から成る電極ロ
ーラを使用することができる。このようにして溶接され
た鋼管の肉厚は最小で０，４ｍｍであり、かつシームの
側方で圧力ローラを介して高い力が管に対して及ぼされ
なければならない（Ｄｅｕｔｃｈｅｒ Ｖｅｒｂａｎｄ
ｆｕｅｒ Ｓｃｈｗｅｉｓｓｔｅｃｈｎｉｋｅ．
Ｖ．，リーフレットＤＶＳ２９１１）。錫メッキされ
た、きわめて薄い薄板（例えば厚み約０、１９ｍｍ）か
ら成る缶体の溶接では状況が著しく異なり、かつ管と違
って連続的なシームも生ぜしめられないので、これまで
は鋼管溶接の技術からは何ら着想の示唆が得られなかっ
た。

【０００５】銅ワイヤ電極での溶接は卓越した結果をも
たらすが、銅ワイヤのコストが高いのが欠点である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、きわ
めて薄い薄板から成る容器、および特にブリキ板から成
る容器の溶接に上記の欠点を持たない工業的に使用可能
な方法を見出すことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば請求項１の特徴によって解決される。

【０００８】

【発明の効果】意想外にも錫メッキされたきわめて薄い
薄板の突合わせ溶接、特にワイヤを使用しない突合わせ
溶接が可能であり、かつ密なシームを達成し得ることが
示された。さらに重ねシームとは異なり、電極−薄板の
接触温度が錫の溶融温度をかなり下回るように電極を配
置することができるので突合わせ溶接によって電極ロー
ラへの錫の沈着が減少せしめられることが示された。さ
らに重ねシームに比べて供給される溶接入力が低下せし
められることが示された。これは低い熱接触負荷を与え
る。

【０００９】さらに有利には電極は、場合によって生じ
た錫による汚れを除去するために不断に、または時折に
のみ掃除される。

【００１０】有利には溶接電流（普通交流）は、溶接シ
ームの端部で低減せしめられるようにして制御される。
これは次の缶体の溶接シームの開始部においても有利で
あろつ。

【００１１】方法を実施するための装置は請求項１２の
特徴を有していることを特徴とする。

【００１２】

【実施例】図１に缶体１が略示されており、缶体は部分
的に示されているにすぎず、ローラシーム溶接によって
突合わせ溶接される。ローラシーム溶接は２つの電極２
ないしは３によって行われる。これらの電極は絶縁中間
層４によって互いに分離されており、かつ缶体の外部に
配置された溶接ローラ５を形成している。缶体１の内部
には内側のローラ８が回転可能に支持アーム７に支承さ
れている。この内側のローラ８は電流を導かない。図示
の実施例ではローラ８は硬質の金属の材料から成る、ロ
ーラエレメントの２つの円板９，１０と中間の絶縁中間
層１１とから成る。さらに缶体の外部には自体公知の形
式で校正ローラ１２が配置されており、校正ローラ１２
は缶体の丸みを保証する。図示の校正ローラ１２の他に
普通さらにもう１つの、図面では見られない校正ローラ
が缶体１の周面に沿って設けられている。缶体は溶接ロ
ーラ５と対向するローラ８との間で案内されるので、缶
体の縁は重ならずに互いに突合わせに位置している。こ
れは適当なガイドレール（いわゆるＺ−レール）によっ
て行うことができる。該ガイドレールは重ねシームの形
成から自体公知であり、したがってここでは詳しく示さ
れていないが、ガイドレールはここでは重ねではなく、
缶体の両縦領域の互いの突合わせ当接が生じるように調
節される。この場合Ｈ−形のレールが得られる。ガイド
レールは缶体端部を、これらが同一高さに位置し、かつ
さらに僅かな、例えば０，１ｍｍの間隔が残るように一
緒に案内することができる。次いで被溶接缶体縦領域の
当接を校正ローラによって行うことができる。

【００１３】図２には缶体１の突合わせ溶接の際の溶接
領域が拡大図で略示されている。ここでも２つの電極
２，３が相互間に絶縁中間層４を有しているのが見ら
れ、これらは一緒に外側の溶接ローラ５を形成してい
る。内側のローラ８は図示の例では一体であり、かつ絶
縁材料、例えばセラミックから成っている。図２には缶
体の突合わせ部が見られ、さらに突合わせシームを通る
電流伝導ｉが略示されている。突合わせ溶接ではこのよ
うにして高い溶接温度が主として突合わせシームの領域
内に生ぜしめられることが判る。それに対して電極２，
３から缶体１の薄板への電流の移行は本来の溶接領域の
側方で、すなわち最高温度の領域の外側で行われる。こ
れは公知の銅ワイヤ電極を用いた重ねシーム溶接とは異
なっており、かつローラ電極の錫による比較的僅かな汚
染を生じる、それというのも錫はほぼ突合わせシームの
領域内でのみ溶融せしめられるからである。

【００１４】このような突合わせ溶接のための溶接パラ
メータはまさに問題ないと示された。約０，２ｍｍの厚
さの電解錫被覆を有する通常の缶体の極薄薄板を使用す
ることができる。溶接力は広範囲内で任意に選択するこ
とができ、例えば５００Ｎである。溶接電流は例えば２
ｋＡの範囲内、溶接周波数は数百Ｈｚ，例えば６５０Ｈ
ｚの範囲内であってよい。溶接電流の電流波形も同様に
任意に、例えば正弦波を選択することができる。このよ
うにして図示の装置をもちいて高い溶接速度（例えば８
０ｍ／分を上回る）でもって缶体で密な突合わせシーム
を達成することができる。

【００１５】図３にはもう１つの溶接の実施例が示され
ている。ここでも缶体１は部分的に示されているにすぎ
ず、かつ上側の電極２，３が設けられており、これらは
中間の絶縁中間層４とともに溶接ローラ（ないしはロー
ラヘッド）５を形成している。同様にして校正ローラ１
２が部分的にだが見られる。下側の缶体内部のローラ
（ないしはローラヘッド）８はこの例では多部分から構
成されており、かつ良好な溶接特性のために第１のロー
ラエレメントの鋼リング９と第２のローラエレメンの鋼
リング１０とを有しており、ローラエレメントは中間の
例えばセラミックから成る絶縁中間層１１によって互い
に分離されている。この例では下側のローラ回転可能に
駆動され、その駆動のためにはベルト１５が設けられて
おり、ベルトは図示されていないモータによって駆動さ
れ、したがって下側のローラ８は缶体の送りと同期して
移動せしめられる。したがって缶体搬送のスリップは低
下せしめられる。この実施例における溶接パラメータは
上記と同様に選択することができる。

【００１６】中間の絶縁中間層４，１１ないしは下側の
ローラ８は、図２および図３に示されているように溶接
シーム領域内で缶体１の薄板に当接していてよく、これ
によって缶体の縁は正確に整列して保持される。あるい
は絶縁中間層ないしは下側のローラを、まさにシームの
領域内で絶縁中間層ないしは下側のローラの当接が行わ
れないように構成することも可能である。各絶縁中間層
ないしは下側のローラ８はまた例えばまさにシーム領域
の直ぐの所に環状のみぞを設けられていてもよい。この
構成の利点は、絶縁中間層ないしは下側のローラの錫受
容をさらに少なくし得ることである。みぞの横断面は例
えば半円形、３角形または方形であってよい。絶縁中間
層４，１１をその全幅において電極間で後方にずらすこ
とも可能であるが、しかしこれによって溶接シーム領域
内での縁の相互の案内は悪くなる。

【００１７】有利には電流を導入する、電極２，３を有
する上側の溶接ローラ５は、および下側ローラ８もそれ
ぞれ内部冷却、例えば水冷を備えていてよい。この手段
は電極の摩耗および錫の削り取りないしは汚染の一層の
減少をもたらす。

【００１８】電極２，３を有する溶接ローラ５はさらに
清掃装置を備えており、清掃装置は時々または持続的に
場合により生じた錫汚染の削り取りを可能にする。この
目的のために清掃装置は適切な掻取り−または研磨手段
を有していてよい。中間の絶縁中間層ないしは下側のロ
ーラもこのようにして掃除することができる。

【００１９】溶接電極を有する上側の溶接ローラの材料
ないしは下側のローラの材料は大きな適当な材料群から
選択することができ、その際には工業用で使用される場
合に高い溶接工程数を実施できるように特に摩耗特性に
注意しなければならない。電極に有利にはチタン−ジル
コニウム−モリブデン（ＴＺＭ）またはタングステン−
トリウムオキシド（ＷＴｈＯ２）を使用し、かつ電極相
互間の絶縁は有利にはセラミック材料から成っていてよ
い。下側のローラは有利にはセラミック、例えば酸化ア
ルミニウムまたは酸化ジルコニウムから成る中間絶縁中
間層を有した鋼ＥＣＮ３５から成っている。下側のロー
ラは有利にはまた炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ケイ
素（Ｓｉ３Ｎ４）から製作してもよい。

【００２０】缶体間で電極間の火花形成を阻止するため
に有利には電極ないしは二次電流回路は４，５ｍΩの並
列抵抗が備えられている。この手段は、有利に溶接電流
が缶体端部において低減せしめられ、かつ場合により個
々の缶体間で遮断されるならば場合によって省略するこ
とができる。

【００２１】図４には方法を実施するための装置の部材
が略示されている。缶体１は搬送装置１６上を溶接部ま
で搬送される。ここで缶体１は校正ローラ１２によって
保持され、この場合通常簡略に示された図４よりも多く
の校正ローラ１２が設けられている。校正ローラには、
缶体の搬送方向に駆動されるように駆動装置１７が備え
られていてよい。溶接は缶体の外部にある溶接ローラ５
によって行われる。缶体の内側には既述の、電極を支持
していないローラ８が設けられている。溶接ローラ５は
駆動モータ１８によって駆動されて回転する。溶接ロー
ラ５と一緒に溶接変圧器１９が回転し、溶接変圧器は一
次電圧を二次溶接電圧に変える。このような回転する溶
接変圧器は公知であり、したがって図示の溶接変圧器１
９はここではこれ以上説明されない。回転する溶接変圧
器への一次電圧の送電はすり接触子２０，２１を用いて
行われる。溶接ローラ５の電極の摩耗に対処し得るよう
に溶接ローラ５、溶接変圧器１９および駆動モータ１８
の装置は一緒に高さを調節可能である。この目的のため
には鉛直ガイド２３，２４が設けられており、鉛直ガイ
ドは例えばスピンドル伝動装置であってよく、これは電
極の高さ位置を調節するために駆動モータ２５によって
駆動される。溶接ローラ５の水内部冷却は水貫流案内２
６によって行うことができ、これは駆動モータ１８およ
び溶接変圧器の中央を貫通して行われる。電極の上述の
後処理ないしは掃除は例えば研磨板２７を用いて行うこ
とができ、研磨板はモータ２８によって駆動される。研
磨は連続的に、または非連続的に必要な場合にのみ行う
ことができる。研磨板２７を用いての汚れおよび電極材
料の削り取りはその都度駆動装置２３，２４，２５によ
る溶接ローラ５の鉛直方向の調節移動可能性によって補
償することができる。

【００２２】図５には別の溶接ローラ５を備えた装置の
実施例の断面図が示されている。溶接ローラはやはり２
つの電極２，３と中間の絶縁中間層４とを有している。
溶接ローラ５はこの例ではロッカーアーム３０に配置さ
れており、かつ電極３のための給電部３１が設けられて
おり、給電はすり接触子３２を介して行われる。溶接ロ
ーラ５の駆動は図示されていない駆動モータによって行
われ、駆動モータはフランジ３３を駆動する。冷水の供
給は中央の孔３４を介して行うことができる。ローラ８
はこの例ではセラミックローラから形成されており、か
つ缶体を正しい位置に保持するために多数の校正ローラ
１２が設けられている。

【００２３】本発明をブリキ板（錫メッキされたきわめ
て薄い板）について説明されたが、これは特に有利な例
と理解すべきである。本発明はまた他のもので被覆され
るか、または被覆されていないきわめて薄い薄板でも使
用することができる。

【００２４】場合によっては突合わせ溶接する際に中間
ワイヤ電極を使用するのも有利であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接過程での缶体の略示部分図である。

【図２】溶接領域の拡大図である。

【図３】溶接領域のもう１つの拡大図である。

【図４】ワイヤを用いない溶接のための装置の部材の部
分図である。

【図５】溶接部における溶接ローラを一部鉛直断面図で
示した図である。

【符号の説明】

１ 缶体、 ２，３ 電極、 ４，１１ 絶縁中間層、
５ 溶接ローラ、７ 指示アーム、 ８ ローラ、
９，１０ ローラエレメント、 １２ 校正ローラ、
１５ ベルト、 １６ 搬送装置、 １７ 駆動装置、
１８，２５駆動モータ、 １９ 溶接変圧器、 ２
０，２１，３２ すり接触子、 ２３，２４ 鉛直ガイ
ド、 ２６ 水貫流路、 ２７ 研磨板、 ２８ モー
タ、３０ ロッカーアーム、 ３１ 給電部、 ３３
フランジ、 ３４ 孔、 ４０，４１ ローラ、 ４
２，４３ 電極ローラ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/08 B23K 11/06 B23K 11/30 B23K 13/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極めて薄い薄板から成る容器をローラシ
   ーム抵抗溶接するための方法であって、容器シームが突
   合わせ溶接される形式の方法において、溶接電極（２，
   ３）が容器の外側の形成すべき突合わせシームの両側に
   配置されており、容器の内側で電極のないローラ（８）
   が突合わせシームにわたって延びており、溶接電極
   （２，３）が電気的に絶縁性の中間層（４）とともに溶
   接ローラ（５）にまとめられており、溶接ローラが駆動
   装置によって回転駆動され、かつ少なくとも電極が清掃
   装置によって連続的または非連続的に掃除されることを
   特徴とする、容器をローラシーム溶接するための方法。
2. 【請求項２】 内ローラが絶縁性材料から形成されてい
   る、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 内ローラが電気的に絶縁性の中間層（１
   １）を有する金属の円板（９，１０）から形成されてい
   る、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 内ローラが駆動されて回転する、請求項
   １から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 電極が掻取りまたは研磨によって掃除さ
   れる、請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 電極の位置が溶接シームに追従可能であ
   る、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 溶接電流が溶接シームの端部で低減せし
   められる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方
   法。
8. 【請求項８】 溶接電流が個々の被溶接容器間で低減せ
   しめられるかまたは遮断せしめられる、請求項１から７
   までのいずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 溶接電極に並列に電気抵抗が接続されて
   いる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 被溶接容器本体が溶接領域内で複数の
    校正ローラによって案内され、これらのローラの少なく
    とも１つが駆動されて回転する、請求項１から９までの
    いずれか１項記載の方法。
11. 【請求項１１】 被溶接容器縁が両縁のためのガイドを
    有するレールによって互いに突合わされて整列せしめら
    れる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 容器本体（１）がシーム縁が突合わさ
    れた状態でローラ（５，８）へ供給可能である、きわめ
    て薄い薄板から成る容器本体をワイヤ不使用でローラシ
    ーム溶接するための装置において、回転可能に駆動可能
    である、２つの電極（２，３）を有する第１のローラ
    （５）と、電極を連続的または非連続的に掃除する電極
    清掃装置とが設けられており、かつ電極を持たない第２
    のローラ（８）が設けられていることを特徴とする、装
    置。
13. 【請求項１３】 電極ローラが２００よりも大きなヴィ
    ッカース硬度を有する材料から形成されている、請求項
    １２記載の装置。
14. 【請求項１４】 ローラがチタン−ジルコニウム−モリ
    ブデン（ＴＺＭ）またはタングステン−トリウムオキシ
    ド（ＷＴｈＯ_２）から形成されている、請求項１３記載
    の装置。