JP2916826B2 - 軸のプロジェクション溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空軸の端に中実軸を
接合する方法に係わり、軸の先端に環状プロジェクショ
ンを設けてプロジェクション溶接により接合する軸のプ
ロジェクション溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばエスカレータの踏板の下に
配設されるエスカレータ軸の加工は一本の中実軸の両端
を機械加工している。この中実軸は受け入れた素材が湾
曲していることが多く、旋盤に取り付けて両端を機械加
工する為に回転させると中央部が振動し、機械加工が困
難になるので予めハンマー等で手直し整形を行ってい
る。上記問題を解決する為に次のような技術を用いるこ
とが出来る。即ち、中空軸の両端に中実軸を接合する技
術が特開昭６１−２１１２９３号公報に開示され、ダブ
ルレールホイストの車輪軸は中空軸の両端で中実軸がセ
ットボルトにより機械的に接合している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記エスカレータ軸は
中実の長尺寸法例えば、外径が約３０mmで長さが８００
mm、若しくは１２００mmであるため機械加工前に軸の振
れ防止のための手直し整形が必要で生産性を低下させ、
中実軸のため軽量化ができない等の問題がある。

【０００４】また、上記特開昭６１−２１１２９３号公
報に開示され従来の接合技術は、中空軸と中実軸をセッ
トボルトにより機械的に接合している為、中空軸と中実
軸の双方にボルト穴をあける機械加工の工数とボルト穴
にセットボルトを通してナットを締結する組立工数を要
し生産性が低い。また、車輪軸の回転時の振動によりナ
ットが緩み脱落したり、ダブルレールホイストの走行・
停止時のトルクが繰返し荷重としてセットボルトに集中
し繰返し剪断応力により疲労折損する恐れが有り車輪軸
としては信頼性に欠ける問題もある。

【０００５】本発明の目的は上記問題を解決し、中空軸
と中実軸の接合の生産性を向上させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、２個の中実
軸の端面に外径が中空軸の外径より小さく内径より大き
い環状プロジェクションを形成し、それぞれの中実軸の
該環状プロジェクションと中空軸の両側のそれぞれの端
面とを圧着しながら電流を流して溶融させ、前記中実軸
と前記中空軸を接合することにより達成される。

【０００７】

【０００８】

【０００９】上記目的は、中実軸の端面に該中実軸の端
面より軸方向に２mm突出すると共に、中空軸の内径の１
／２に該中空軸の肉厚の３６％に相当する値を加えた半
径の環状プロジェクションを形成し、該中実軸の環状プ
ロジェクションと前記中空軸の端面とを圧着しながら電
流を流して溶融させ、前記中実軸と前記中空軸を接合す
ることにより達成される。

【００１０】上記目的は、中実軸の端面から軸方向に段
部をなして突出した環状プロジェクションと該環状プロ
ジェクションの端面に円筒ガイドを形成し、該円筒ガイ
ドを中空軸内に嵌合し、前記環状プロジェクションと前
記中空軸の端面とを圧着しながら電流を流して溶融させ
る第１の溶融部を形成し、回転電極を該第１の溶融部と
前記円筒ガイド先端の間で前記中空軸外周に当接させな
がら回転し、該回転電極と前記中実軸間に電流を流して
前記中空軸内周と前記円筒ガイド外周を溶融させる第２
の溶融部を形成し、前記中実軸と前記中空軸を接合する
ことにより達成される。

【００１１】上記目的は、中空軸端面から内周側をその
まま延長し外周側をテーパ状に延長して第１の環状プロ
ジェクションを形成し、中実軸の軸中心側に少なくとも
内径が前記中空軸の内径より大きい凹部を設けて外周側
に第２の環状プロジェクションを形成し、前記第１の環
状プロジェクションのテーパ部と前記第２の環状プロジ
ェクションの内周側とを圧着させながら電流を流して溶
融させ接合することにより達成される。

【００１２】上記目的は、中実軸端面に先端部の外径が
中空軸の内径より小さく根元部の外径が該中空軸の内径
より大きいテーパ状の断面が円である突出部を形成し、
該テーパ部と前記中空軸の内周側とを圧着させながら電
流を流して溶融させ接合することにより達成される。

【００１３】

【作用】中実軸と中空軸の何れか一方の端面に形成した
プロジェクションと、他方の端面とを圧着させ電流を流
して溶融させ接合すると極めて短時間で接合軸を製造す
ることが出来る。

【００１４】中実軸に形成した環状プロジェクションと
中空軸の端面とが当接する部分を溶融させ接合するプロ
ジェクション溶接は、中実軸の熱容量が大きくプロジェ
クション溶接により発生した接合部の熱は急速に移動し
急冷されるから作業時間は短縮される。 中実軸の内周
側に形成した環状プロジェクションと中空軸の端面とを
圧着させ溶融させ接合することにより、圧着により接合
部は密着して隙間を生ぜず、溶融するのは中実軸の内周
側に形成した環状プロジェクションであるから中実軸の
外周にばりとなって漏洩することは無く、接合後の仕上
げを必要としない。

【００１５】そして、プロジェクション溶接は通電して
中実軸に設けた環状プロジェクションの干渉代と中空軸
の端面との接触抵抗により発熱させるから発熱部の温度
は干渉代による接触面積の大小で支配され、接触部の溶
け込み量は環状プロジェクションの中実軸の端面よりの
突出高さに支配されそれぞれ最適値が存在する。環状プ
ロジェクションを中実軸の端面より２mm突出させ、同時
に中空軸の肉厚の３６％に相当する干渉代を設けて形成
することにより、最適な発熱エネルギと溶け込み量から
高い接合強度が得られる。中実軸と接合する長い中間部
は中空軸となるためエスカレータ軸の軽量化が図れ駆動
系の負担が軽減される。

【００１６】また、中空軸の先端に形成した第１の環状
プロジェクションと、中実軸の端面に設けた第２の環状
プロジェクションの内周側と圧着させ電流を流して溶融
させ接合することにより、第１の環状プロジェクション
のテーパ部と中実軸の第２の環状プロジェクション内周
側エッジとが密着し隙間を生じないから中空軸の芯と中
実軸の芯とが一致し、芯ずれを防止して高精度の軸を高
い生産性で製造することができる。同様に中実軸の先端
にテーパ状の断面が円である突出部を形成して、中空軸
先端の内周側と圧着させ電流を流して溶融させ接合する
ことにより、中実軸のテーパ部と中空軸の内周とが密着
し隙間を生じないから中空軸の芯と中実軸の芯とが一致
し、芯ずれを防止して高精度の軸を高い生産性で製造す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。

【００１８】図１はエスカレータ踏板の下部に配設され
るエスカレータ軸の形状を示す平面図である。通常エス
カレータ軸の外径は約３０mmで長さは８００mmと１２０
０mmの２種類があり、本実施例のエスカレータ軸は長手
方向の中間を中空軸１としその両端部を中実軸２で構成
している。

【００１９】図２は図１に示したエスカレータ軸の中空
軸１と中実軸２をプロジェクション溶接により接合する
前の状態を説明する説明図である。

【００２０】中空軸１は中空構造で例えば外径２７．６
mmで肉厚３．２mmの鋼管が用いられ軸と直角に切断した
状態にあり、中実軸２は外径２８．７５mmで端面に外径
が中空軸１の外径より小さく内径より大きい環状プロジ
ェクション３と環状プロジェクション３から更に軸方向
に延長し中空軸１の内側に挿入し接合時の中心軸のずれ
を防止する為のガイド６が設けられている。環状プロジ
ェクション３は中実軸２の端面に対し段部をなし、端面
から軸方向に２mmの段部高さ４を設け、環状プロジェク
ション３の先端に形成したガイド６は外径を中実軸２の
内径以下とし、環状プロジェクション３の外径はガイド
６の外径に干渉代５を加算した値としこの干渉代５はガ
イド６の半径方向に１．１５mm延長した値である。

【００２１】中空軸１の端面と中実軸２の環状プロジェ
クション３とガイド６が対向して配置され、中空軸１と
中実軸２には電極が接続され導線を介してプロジェクシ
ョン溶接を行う為の電流を供給する抵抗溶接機７に接続
されている。

【００２２】図３は図２に示した段部高さ４と接合部の
引張強度の関係を示す図表である。材質が何れもＳＳ−
４１で外径２８．７５mmの中実軸２と外径２７．６mm、
肉厚３．２mmの中空軸からなるエスカレータ軸のプロジ
ェクション溶接において段部高さ４が２mmで本図に示す
ように引張強度は最大となる。

【００２３】図４は図２に示した干渉代５と接合部の引
張強度の関係を示す図表である。材質が何れもＳＳ−４
１で外径２７．６mm、肉厚３．２mmの中空軸と外径２
８．７５mmの中実軸２からなるエスカレータ軸のプロジ
ェクション溶接において、干渉代が１．１５mm即ち、肉
厚の３６％に相当する値で本図に示すように引張強度は
最大となる。図３と図４に示した引張強度が最大となる
条件は、段部高さ４が２mmで干渉代が１．１５mmの組合
せである。この組合せのプロジェクション溶接で得られ
る引張強度は３５００Ｋｇｆでエスカレータ軸に必要と
される値を満足している。

【００２４】図５は図２に示した中空軸１内に中実軸２
のガイド６を挿入し、中実軸２の環状プロジェクション
３と中空軸１の端面を接触させ、プロジェクション溶接
を行う為の電流を供給する直前の状態を説明する説明図
である。中空軸１と中実軸２それぞれに図示せざる電極
を接続し双方向より圧着しながら抵抗溶接機７から通電
すると、接触部の抵抗発熱により接触部及びその近傍に
塑性流動を起し環状プロジェクション３が溶融し接合部
にばりと隙間を発生しないで中空軸１と中実軸２が接合
する。このプロジェクション溶接による接合時間は１．
２秒と極めて短く、接合時間の短い他の接合方法例え
ば、摩擦溶接による接合時間の５秒に比較しても短かく
エスカレータ軸の生産性が向上する。

【００２５】図６は図５に示した中空軸１と中実軸２を
接合した後の溶着状況を示す断面図である。中実軸２の
環状プロジェクション３と中空軸１の端面が溶融して溶
着部８を作り、ばりと隙間１１を発生しないで接合して
いることが示されている。

【００２６】図７は中実軸２にテーパ付ガイド９を形成
した他の実施例を説明する説明図である。

【００２７】ガイドにテーパを形成してテーパ付ガイド
９とし環状プロジェクション３近傍の外径を中空軸１の
内径より大きくしたたことにより、テーパ付ガイド９を
中空軸１に挿入した時、中空軸１の内周とテーパ付ガイ
ド９のテーパ部の環状プロジェクション３近傍で外周と
が必ず当接するから中空軸の内周とガイド外周との間に
存在する隙間を無視出来る程に小さくすることが可能と
なり、中空軸１と中実軸２の芯ずれを防止することがで
きる。上記実施例と同様に環状プロジェクション３が溶
融し十分な溶け込みが得られるから接合強度が高く、芯
ずれが無いから高精度の軸を高い生産性で製造出来る。

【００２８】図８は中空軸１とテーパ付ガイド９を形成
した中実軸２を接合した後の溶着状況を示す断面図であ
る。図６と同様にばりと隙間を発生しないで接合してい
ることが示されている。

【００２９】図９は２個所の溶着部を形成して接合した
後の状態を示すプロジェクション溶接の他の実施例を示
す説明図である。中空軸１内に中実軸２のガイド６を挿
入し、中実軸２の図示せざる環状プロジェクション３と
中空軸１の端面を接触させ、中空軸１と中実軸２に電極
１２を接続し更にガイド６を挿入した位置の中空軸１の
外周部に当接して回転可能な回転電極１３を配置して導
線により抵抗溶接機７と接続し、最初に中空軸１と中実
軸２の双方向より圧着し抵抗溶接機７からそれぞれの電
極１２に通電すると、抵抗溶接機７からの電流は中空軸
１側の電極１２から中空軸１、中実軸２、中実軸２側の
電極１２へと流れ接触部の抵抗発熱により溶着部８を形
成し接合する。次に中空軸１側の電極１２ヘの電流を遮
断し回転電極１３と中実軸２側の電極１２に通電し回転
電極１３を中空軸１の外周部に沿って回転させると、抵
抗溶接機７からの電流は中実軸２側の電極１２から中実
軸２、中空軸１、回転電極１３へと流れ溶着部１４を形
成し接合する。このように複数の溶着部を形成すること
により接合部の強度と信頼性が高まる。

【００３０】以上述べた実施例によれば、中実軸の先端
部に環状プロジェクションとガイドを設け、中実軸の環
状プロジェクションを中空軸の端面に接触させ、通電さ
せ圧着しながら抵抗発熱で極めて短時間に溶融させ接合
するため、接合部に隙間とばりを発生しない高速・無歪
軸を高い生産性で製造出来る。

【００３１】またエスカレータ軸を中空軸の端面と中実
軸をプロジェクション溶接により接合することにより、
軸が軽量化され駆動系の負担が軽減されその生産性も向
上する。

【００３２】次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００３３】本実施例は中実軸、中空軸の何れか一方の
端面にテーパ部を形成し、他方が中空軸であればそのま
まのテーパ部を挿入し、他方が中実軸であれば凹部を形
成して、一方のテーパ部と他方の端面若しくは凹部内周
側のエッジとを圧着させ電流を流して溶融させ接合する
プロジェクション溶接方法である。

【００３４】図１０は中空軸１の端面の内側に外周側が
テーパ状をなす環状プロジェクションを形成し、中実軸
２の内側に少なくとも内径が中空軸１の内径より大きい
凹部を設けて外周側にエッジプロジェクションを形成し
た例の説明図である。中空軸１の環状プロジェクション
のテーパ部と中実軸２の内周側のエッジとを圧着させ図
示せざる電極を介して抵抗溶接機７より電流を流して溶
融させ接合する。このようにすると、中空軸のテーパ部
と中実軸の内周とが密着し隙間を生じないから中空軸の
芯と中実軸の芯とが一致し、芯ずれを防止して高精度の
軸を高い生産性で製造することができる。

【００３５】図１１は中実軸２の端面に先端部の外径が
中空軸１の内径より小さく根元部の外径が中空軸１の内
径より大きいテーパ状の断面が円である突出部を形成し
た例の説明図である。、この突出部のテーパ部と中空軸
１の内周側エッジとを圧着させ図示せざる電極を介して
抵抗溶接機７より電流を流して溶融させ接合する。この
ようにすると、図１０に示した例と同様中実軸２のテー
パ部と中空軸１の端部内周エッジとが密着し隙間を生じ
ないから中空軸の芯と中実軸の芯とが一致し、芯ずれを
防止して高精度の軸を高い生産性で製造することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、中空軸の端面に中実軸
をプロジェクション溶接により接合することにより、プ
ロジェクション溶接は接合する時間が極めて短いから作
業時間は短縮され生産性の向上を図る効果が得られる。

【００３７】また、中実軸に形成した環状プロジェクシ
ョンと中空軸とが当接する部分を抵抗発熱により溶融さ
せ接合するから高い接合強度が得られる。

【００３８】更に、中実軸、中空軸の何れか一方の端面
にテーパ部を有する環状プロジェクションを形成し、他
方にそのテーパ部を挿入し、テーパ部と内周側のエッジ
とを圧着させ抵抗発熱により溶融させ接合することによ
り芯ずれを防止して高精度の軸を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロジェクション溶接方法により接合
したエスカレータ軸の平面図である。

【図２】図１に示したエスカレータ軸を本発明のプロジ
ェクション溶接により中空軸１と中実軸２を接合する状
態を説明する説明図である。

【図３】図２に示した段部高さと接合部の引張強度の関
係を示す図表である。

【図４】図２に示した干渉代と接合部の引張強度の関係
を示す図表である。

【図５】図２に示した中空軸と中実軸を接合する直前の
状態を説明する説明図である。

【図６】図５に示した中空軸と中実軸を接合した後の溶
着状況を示す断面図である。

【図７】中実軸にテーパ付のガイドを形成した他の実施
例を説明する説明図である。

【図８】図７により中空軸と中実軸を接合した後の溶着
状況を示す断面図である。

【図９】本発明の２個所の溶着部を形成して接合した後
の状態を示すプロジェクション溶接の他の実施例を示す
説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例により中空軸１と中実軸
２を接合する状態を説明する説明図である。

【図１１】本発明の他の実施例により中空軸１と中実軸
２を接合する状態を説明する説明図である。

【符号の説明】 １ 中空軸 ２ 中実軸 ３ 環状プロジェクション ４ 環状プロジェクション高さ ５ 干渉代 ６ ガイド ７ 抵抗溶接機 ８ 溶着部 ９ テーパ付ガイド １１ 隙間 １２ 電極 １３ 回転電極 １４ 溶着部

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個の中実軸の端面に外径が中空軸の外
   径より小さく内径より大きい環状プロジェクションを形
   成し、それぞれの中実軸の該環状プロジェクションと中
   空軸の両側のそれぞれの端面とを圧着しながら電流を流
   して溶融させ、前記中実軸と前記中空軸を接合すること
   を特徴とする軸のプロジェクション溶接方法。
2. 【請求項２】 中実軸の端面に該中実軸の端面より軸方
   向に２mm突出すると共に、中空軸の内径の１／２に該中
   空軸の肉厚の３６％に相当する値を加えた半径の環状プ
   ロジェクションを形成し、該中実軸の環状プロジェクシ
   ョンと前記中空軸の端面とを圧着しながら電流を流して
   溶融させ、前記中実軸と前記中空軸を接合することを特
   徴とするエスカレータ軸の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記環状プロジェクションの端面に前記
   中空軸に挿入可能で前記環状プロジェクション近傍の外
   径を前記中空軸の内径より大きくしたテーパ状の横断面
   の形状が円形である突出部を設けることを特徴とする請
   求項１または２に記載の軸のプロジェクション溶接方
   法。
4. 【請求項４】 中実軸の端面から軸方向に段部をなして
   突出した環状プロジェクションと該環状プロジェクショ
   ンの端面に円筒ガイドを形成し、該円筒ガイドを中空軸
   内に嵌合し、前記環状プロジェクションと前記中空軸の
   端面とを圧着しながら電流を流して溶融させる第１の溶
   融部を形成し、回転電極を該第１の溶融部と前記円筒ガ
   イド先端の間で前記中空軸外周に当接させながら回転
   し、該回転電極と前記中実軸間に電流を流して前記中空
   軸内周と前記円筒ガイド外周を溶融させる第２の溶融部
   を形成し、前記中実軸と前記中空軸を接合することを特
   徴とする軸のプロジェクション溶接方法。
5. 【請求項５】 中空軸端面から内周側をそのまま延長し
   外周側をテーパ状に延長して第１の環状プロジェクショ
   ンを形成し、中実軸の軸中心側に少なくとも内径が前記
   中空軸の内径より大きい凹部を設けて外周側に第２の環
   状プロジェクションを形成し、前記第１の環状プロジェ
   クションのテーパ部と前記第２の環状プロジェクション
   の内周側とを圧着させながら電流を流して溶融させ接合
   することを特徴とする軸のプロジェクション溶接方法。
6. 【請求項６】 中実軸端面に先端部の外径が中空軸の内
   径より小さく根元部の外径が該中空軸の内径より大きい
   テーパ状の断面が円である突出部を形成し、該テーパ部
   と前記中空軸の内周側とを圧着させながら電流を流して
   溶融させ接合することを特徴とする軸のプロジェクショ
   ン溶接方法。