JP2893630B2

JP2893630B2 - 車輌のスポット溶接方法

Info

Publication number: JP2893630B2
Application number: JP7182522A
Authority: JP
Inventors: 一成福寄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1999-05-24
Anticipated expiration: 2015-07-19
Also published as: JPH0929459A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明はスポット溶接用の電極構造
及びスポット溶接方法に係り、特に鉄道車両の台枠ブロ
ック等を溶接で接合する場合のように、ストレートな電
極で溶接出来ないワークを溶接するのに適したスポット
溶接用電極構造及びスポット溶接方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の台枠ブロック等を溶接で接合
するためには、特開昭６２−５７１２号公報に記載され
ているような、スポット溶接が一般的に用いられてい
る。この公報に記載された例は、ストレートな電極でワ
ークの溶接を行うものである。

【０００３】一方、ストレートな電極では溶接出来ない
ワークをスポット溶接する方法は、シリーズスポット溶
接法や、電極ホルダーを傾けたり、曲がった特殊電極を
使用するものが、現代溶接技術大系《第８巻》抵抗溶接
産報出版株式会社昭和５５年１月２３日や、カタロ
グ江戸川特殊金属株式会社１９９４年４月に記載さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ストレートな電極で溶
接出来ないワークは、片側からシリーズスポット溶接法
も使用されている。しかし、ワーク形状の制限や、専用
の設備が必要であり、溶接強度の安定性に劣る、等の欠
点がある。

【０００５】電極ホルダーを傾ける方法は、電極のたわ
み等の制約からワーク形状が限定される。曲がった特殊
電極を使用する方法は、電極のたわみ，電極コストで不
利である。また、これらの方法は、溶接機に対しワーク
を特定の方向からのみ挿入可能であり、複雑な構造物の
場合は、作業困難な場合が多い。

【０００６】本発明はこのような課題を解決し、作業性
に優れた車輌の台枠のスポット溶接方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、台枠ブロック
の側梁となる鋼板製Ｃ字型断面のワークに、台枠ブロッ
クの横梁となるＣ字型横梁ワークを嵌め込んで組立て、
前記両ワークのフランジをスポット溶接し、一体に組立
てる車輌の台枠ブロックのスポット溶接方法において、
Ｃ字型特殊電極を溶接ガン本体の上下いずれか一方側に
取り付け、前記Ｃ字型特殊電極の開口部に前記両ワーク
の上下フランジの一方側を挿入した状態で、該両ワーク
の他方側のフランジをスポット溶接し、前記両ワークの
上下位置をそのまま保持しつつ、前記溶接ガン本体に対
する前記Ｃ字型特殊電極の設置位置が上下方向で逆にな
るように該Ｃ字型特殊電極を前記溶接ガン本体に取り付
け、次に、前記Ｃ字型特殊電極の開口部に前記両ワーク
の既溶接側のフランジを挿入した状態で、該両ワークの
未溶接側のフランジをスポット溶接することを特徴とす
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】本発明による車輌の台枠ブロックのスポッ
ト溶接方法によれば、台枠を構成する両ワークの上下フ
ランジの一方側をスポット溶接した後、両ワークの上下
位置をそのまま保持しつつ、溶接ガン本体に対するＣ字
型特殊電極の設置位置が上下方向で逆になるようにＣ字
型特殊電極を溶接ガン本体に取り付け、両ワークの未溶
接側のフランジをスポット溶接する。従って、寸法の大
きな台枠ブロックを上下反転させる必要がなく、作業性
に優れた車輌の台枠のスポット溶接方法を提供すること
ができる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【実施例】以下図に従って本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明を用いて鉄道車両の台枠ブロックをポー
タブルスポット溶接する場合の溶接装置の外観を示す図
である。２０は門型走行装置であり、ウインチ２１と、
このウインチにフックを介して支持されたスポット溶接
ガン２２と、スポット溶接機制御装置２３と、ウインチ
２１やスポット溶接機制御装置を電源に接続する電源ケ
ーブル２４とを備えている。門型走行装置２０は、門型
のフレーム２５とその下部に取り付けられた車輪２６と
を備え、床面に敷設されたレール２７の上を走行可能に
構成されている。スポット溶接機制御装置２３は、門型
走行装置２０の走行制御、ウインチ２１の位置および溶
接ガンの昇降の制御及び、スポット溶接の制御をするた
めの装置である。

【００１５】ワークすなわち台枠ブロック３０は、治具
２８上に配置された鋼板のＣ字型（チャンネル）断面の
側梁ワーク１６にＣ字型（チャンネル状の）横梁ワーク
１７を嵌め込み組立て、そのフランジをスポット溶接
し、一体に組立てる。横梁ワーク１７の間隔が狭いの
で、溶接ガン本体と横梁ワークが干渉するが、図３以下
で詳細に述べるように、本発明によれば電極本体(１Ａ)
が回転可能なので、電極をスポット溶接位置に位置決め
するのが容易である。

【００１６】鉄道車両の台枠ブロックのスポット溶接方
法としては、骨組みや外板等のワークを大きく動かすこ
とが困難なため、ポータブルスポット溶接が採用され
る。なお、門型走行装置１においてスポット溶接の対象
となるワークは、台枠ブロック３０に限られず、ステン
レス製車両の屋根構体や側構体等のブロックであっても
良い。

【００１７】図２は、図１の溶接装置を利用して各ブロ
ックが製作された車両構体の組立て状態を示す図であ
る。車両構体は、それぞれステンレス鋼を用いて製作さ
れた一対の側構体３２、屋根構体３３、一対の妻構体３
４と、台枠３０の６構体ブロックからなっている。スポ
ット溶接により、６構体ブロックを予めそれぞれ組立て
た後、側構体３２、屋根構体３３、妻構体３４の各ブロ
ックを台枠台枠ブロック３０の上に置き、全体をスポッ
ト溶接で一体に組立てて車両構体を作製する。

【００１８】図１のスポット溶接ガン２２部分の詳細を
図３〜図６に示す。スポット溶接ガン２２の電極として
は、ワークの溶接条件に応じて、図４に示す特殊電極１
と、図６に示すストレート電極１０，１１が選択的に用
いられる。

【００１９】図３は、図１のスポット溶接ガン２２部分
の拡大斜視図である。１は本発明の特徴であるＣ字型
（チャンネル状）の特殊電極であり、Ｃ字型（チャンネ
ル状）の溶接ガン本体１５の下片に回転可能に保持され
ている。１０は特殊電極１と対をなす他方の電極であ
り、電極ソケット１２、電極ホルダー１４を介して溶接
ガン本体１５の上片に保持されている。電極ホルダー１
４は、シリンダーにより上下位置を調節可能となってい
る。１６，１７はワークである。１８は、一対の電極に
対して大電流を流すための高電圧を供給する溶接トラン
スを示す。

【００２０】図４は、特殊電極１の中央断面を示す図で
あり、図５は特殊電極１の調整ねじ部分の横断面図であ
る。特殊電極１は、略Ｃ字型の電極本体１Ａと、この電
極本体の開口部上端に設けられた電極９及び開口部下端
に設けられた電極取付軸２を備えている。電極取付軸２
は１／５のテーパーを有し、溶接ガン本体１５の電極ソ
ケット１３（図６参照）の取付テーパー穴に挿入され、
電極本体１Ａを溶接ガン本体１５に保持するためのもの
である。３は電極取付軸２の抜け止め、８はその固定ボ
ルトである。電極９を冷却する冷却水を供給するため
に、水冷却管４，冷却水通路６、冷却水ホース口金５，
及び塞ぎ６Ａが設けられている。水冷却管４，冷却水通
路６、および却水ホース口金５は、往管と戻り管とから
なる。図５の口金５，５の一方は往管であり、他方は戻
り管である。口金５，５と溶接ガン本体15に設置した冷
却管(図示せず)との間は可撓性管で接続されている。

【００２１】電極９は、電極本体１Ａの上部のテーパー
穴に挿入して固定する。電極９を装着するテーパー穴と
電極取付軸２とは、Ｃ字型の電極本体１Ａの開口部先端
付近において、中心が同じ軸線Ｏ−Ｏ上に位置するよう
にして配置されている。

【００２２】図３、図８に示すように、ワーク１６，１
７の高さＨが低い場合において、ワーク１６の上部のフ
ランジとワーク１７の上部のフランジとをスポット溶接
する場合には、図３、図４、図８に示すようにＣ型特殊
電極１を溶接ガン本体１５の下部のフレームの電極ソケ
ット１３に取り付ける。溶接ガン本体１５の上部のフレ
ームの電極はストレート電極である。この状態で溶接ガ
ン本体１５を横梁ワーク１７，１７の間に入れ、次に、
溶接ガン本体１５をスポット溶接部に向けて移動させ、
図３、図８のようにＣ型特殊電極１の開口部内にワーク
１６，１７の下部フランジを入れる。この状態で、公知
の方法によりスポット溶接機制御装置を駆動させてスポ
ット溶接を行う。作業者は図３、図７、図８において、
ワーク１６の左側、すなわちワーク１６，１７の外側に
位置できるので、作業を容易に行うことができる。Ｃ字
型特殊電極１の開口部はワーク１７の下部に対する逃げ
となっており、これにより一対の電極９，１０をスポッ
ト溶接位置まで深く差し込むことができる。

【００２３】電極本体１Ａは、溶接ガン本体１５に対し
て電極取付軸２を中心に、手動で任意の角度に回転させ
ることが出来る。調整ねじ７は、電極取付軸２のテーパ
ーを溶接機の電極ソケット取付テーパー穴に挿入して取
付けた後、電極本体１Ａを手動で回転出来て、しかも溶
接作業時には動かない程度の嵌めあい固さに調整するた
めのものである。そのために、図５に示すように、電極
本体１Ａの電極取付軸２中心に対応する位置に、スリッ
ト４０を設けている。電極本体１Ａと電極取付軸２は導
電率が高くて強度の強い銅合金を使用する。

【００２４】一般のワークのスポット溶接の場合は、図
６に示すように、一対のストレート電極１０、１１を電
極ホルダー１４、溶接ガン本体１５に取付けて溶接を行
う。ストレート電極で溶接出来ない特殊なワークの場合
に、ストレート電極１０、１１の一方を電極ホルダー１
４または溶接ガン本体１５から電極ソケットとともに取
外し、そのり代わり図４に示す特殊電極１を取付けて溶
接する。

【００２５】また、本発明によれば電極本体１Ａが回転
するので、電極９をスポット溶接位置に容易に位置決め
できる。これを図７により説明する。ワークすなわち側
梁１６と横梁１７で囲まれた長方形の空間３に、溶接ガ
ン本体１５を挿入してスポット溶接を行う。この場合、
側梁１６と横梁１７（１７Ａ，１７Ｂ）の交点の部分に
対して傾斜した角度に溶接ガン本体１５を配置できれ
ば、溶接ガン本体の先端の電極９を最も奥に挿入でき、
奥からスポット溶接できる。

【００２６】この時、図７に示すように、ワーク１７
Ａ，１７Ｂの間隔が狭い場合には、Ｃ型特殊電極１の開
口部の垂直面１ＡＡがワーク１７Ａのフランジの端面１
７ＡＡに接触するか、または溶接ガン本体１５の端部が
ワーク１７Ｂに接触する。このため、電極を奥のスポッ
ト溶接部にまで挿入できないことになる。

【００２７】本発明によれば電極本体１Ａが溶接ガン本
体１５に対して回転可能なので、図３、図７に示すよう
に、電極本体１Ａを電極取付け軸２に対して手動で回転
させ、電極１の開口部の垂直面１ＡＡがフランジの端面
１７ＡＡに接触しないようにする。このようにすれば、
電極９をさらに奥に挿入でき、任意の位置のスポット溶
接を行うことができる。

【００２８】特殊電極１は、ワークの形状や溶接作業姿
勢により溶接ガン本体１５の上側または下側に取り付け
る。例えば、ワークの上側をスポット溶接するときは、
図８のように、特殊電極１をスポット溶接ガン２２の下
部電極として使用する。また、ワークの下側をスポット
溶接するときは、図９のように、特殊電極１を溶接ガン
２２の上部電極として使用する。

【００２９】ワーク１７の他端側をスポット溶接する場
合は、図１０に示すように、Ｃ型特殊電極１の開口部の
向きを逆にし、前記と同様な要領でスポット溶接する。
作業者は図１０のワーク１６の右側、すなわちワーク１
６，１７の外側に位置できるので、作業を容易に行うこ
とができる。

【００３０】このようにして、ワーク１６，１７の上部
フランジのスポット溶接が終了したならば、ワーク１
６，１７はその状態で、図９に示すように、Ｃ型特殊電
極１を溶接ガン本体１５の上部フレームに取付け、下部
フレームにストレート電極１１を取り付ける。次に前記
と同様に要領で下部フランジのスポット溶接を行う。こ
れによれば、台枠３０のような大きな寸法のワーク（例
えば、２０ｍ×２．８ｍ）を上下反転させないでスポッ
ト溶接を行うことができる。また、反転時の台枠３０の
変形を防止でき、作業効率を向上できる。図９では、Ｃ
型特殊電極１の位置を変更した後、作業を行うように説
明したが、図９の位置にＣ型特殊電極を設置した溶接ガ
ン４を使用してもよい。

【００３１】もし、スポット溶接ガン２２の上下の電極
間隔が大きい場合は、下部電極、上部電極として２個の
Ｃ型特殊電極１，１を溶接ガン２２の上下両方に取り付
けて使用することも出来る。

【００３２】なお、ワーク１６とワーク１７のみを溶接
する場合は、図１０のように特殊電極１の向きを、開口
部が内側を向くように変え、ワーク１６の外側から作業
する方が作業性が良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、作業性に優れた車輌の
台枠のスポット溶接方法を提供することができるという
効果がある。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いて鉄道車両の台枠ブロックをポー
タブルスポット溶接する場合の溶接装置の外観を示す図
である。

【図２】図１の溶接装置を利用して各ブロックが製作さ
れた車両構体の組立て状態を示す図である。

【図３】本発明の実施例になるスポット溶接ガンの拡大
斜視図である。

【図４】図３の特殊電極の中央断面を示す図である。

【図５】図４の特殊電極の調整ねじ部分のＶ−Ｖ断面図
である。

【図６】一般のワークのスポット溶接の場合の一対電極
構造を示す図である。

【図７】本発明の実施例による電極の位置決めを説明す
る図である。

【図８】ワークの形状や溶接作業姿勢により、特殊電極
を溶接機の下部電極に使用する場合を示した図である。

【図９】ワークの形状や溶接作業姿勢により、特殊電極
を溶接機の上部電極に使用する場合を示した図である。

【図１０】ワークのみを溶接するときに、特殊電極の向
きを変えてワークの外側から作業する場合を示した図で
ある。

【符号の説明】

１…特殊電極、１Ａ…電極本体、２…電極取付軸、３…
抜け止め、４…水冷却管、５…冷却水ホース口金、６…
冷却水通路、６Ａ…冷却水穴塞ぎ、７…調整ねじ、８…
固定ボルト、９，１０，１１…電極、１２，１３…電極
ソケット、１４…電極ホルダー、１５…溶接ガン本体、
１６，１７…ワーク、１８…溶接トランス、２０…門型
走行装置、２２…スポット溶接ガン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】台枠ブロックの側梁となる鋼板製Ｃ字型断
面のワークに、台枠ブロックの横梁となるＣ字型横梁ワ
ークを嵌め込んで組立て、前記両ワークのフランジをス
ポット溶接し、一体に組立てる車輌の台枠ブロックのス
ポット溶接方法において、Ｃ字型特殊電極を溶接ガン本体の上下いずれか一方側に
取り付け、前記Ｃ字型特殊電極の開口部に前記両ワーク
の上下フランジの一方側を挿入した状態で、該両ワーク
の他方側のフランジをスポット溶接し、前記両ワークの上下位置をそのまま保持しつつ、前記溶
接ガン本体に対する前記Ｃ字型特殊電極の設置位置が上
下方向で逆になるように該Ｃ字型特殊電極を前記溶接ガ
ン本体に取り付け、次に、前記Ｃ字型特殊電極の開口部に前記両ワークの既
溶接側のフランジを挿入した状態で、該両ワークの未溶
接側のフランジをスポット溶接する、ことを特徴とする車輌の台枠ブロックのスポット溶接方
法。