JP2953353B2 - 車輌用スポット溶接ガン及び車輌の構体組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道その他の軌条式車
両の構体の組立装置に関するものであり、特にステンレ
ス製の車両構体の組立に適した組立装置装置に係るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の客電車の構体総組立方法は、予
め、台枠，側構体，妻構体および屋根構体を作り、次に
台枠を台にして、妻構体，側構体および屋根構体を順次
組立て、車両構体を作り上げた後、車両構体内部へブラ
ケット類や運転室仕切りなどを取付け、その後歪取りや
仕上げ作業を行って車両構体を完成させている。

【０００３】他の方法として、特開昭６０−１３８６０
号公報に記載されているように、構体総組立で最も作業
量の少ない台枠を、側構体，妻構構体および屋根構体同
士を組立てた後に組込むようにし、構体総組立作業の側
構体，妻構体および屋根構体の組立を機械化した客電車
の構体総組立方法が知られている。

【０００４】これらの車両構体の組立て方法において、
各構体間の接合は一般にスポット溶接によって行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ステンレス車両のよう
にスポット溶接構造物を無塗装で使用する製品は、スポ
ット溶接の圧痕を凹みの少ない美しい外観と溶接位置の
正確さを要求される。このような溶接を行うには、電極
をワークに垂直に加圧することが大切である。しかし、
車両のような大物構造物は、ポータブルスポット溶接で
施工する場合が多い。

【０００６】他方、車両の安全性を確保するために、各
構体間の接合強度はかなり大きなものが要求される。そ
のため、スポット溶接には、通常、Ｕ字型の車輌用スポ
ット溶接ガンが用いられている。この車輌用スポット溶
接ガンは、一対の電極と、電極間に大きな溶接電流を流
すための導電部材と、ワークの溶接部を加圧できる強度
部材としてのガンアームを備えているため、その重量が
重くなる。そこで、車輌用スポット溶接ガンは、ホイス
ト等により移動できるように構成されているのが一般的
である。

【０００７】また、スポット溶接の位置は、車輌の外観
美を確保するために、構体の外表面に沿って等間隔、か
つ一直線に成るように選定されるのが望ましい。

【０００８】しかしながら、車輌用スポット溶接ガン
は、一対の電極間に溶接部分を挟み込む必要があり、側
構体の窓や出入口部分から一方の電極を構体の内側に入
れて作業をする必要がある。そのため、側構体の窓窓や
出入口の周辺部分、またこれらの位置から離れた部分に
おいて所定の溶接位置を確保するのが困難である。特
に、車輌用スポット溶接ガンが重量物であるため、不安
定な位置での位置決め作業が困難であり、能率が悪い。
しかも、スポット溶接ガンを迅速にワークすなわち構体
に垂直に当てることは困難である。 また、台枠と側構
体の接合には側構体の窓の周辺部分を利用することはで
きない。

【０００９】本発明は、車両構体総組立作業におけるス
ポット溶接位置の確保を容易にし、構体に垂直に当てる
ことが容易で、溶接作業の能率を向上させうる、車輌用
スポット溶接ガンを提供することを目的とする。

【００１０】本発明の他の目的は、台枠と側構体の接合
に適したスポット溶接装置を備えた車両構体組立てスポ
ット溶接設備を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、先端部に一対
の電極が設けられたＵ字型のガンアームと、前記一対の
電極間に電力を供給するための導電部材と、スポット溶
接用の大電流を流すための高電圧を生成するトランス
と、前記一対の対向電極を前記トランスに接続する導体
とを備えた車輌用スポット溶接ガンにおいて、吊り下げ
フレームにピンを介して保持されたガイドリングと、該
ガイドリングにガイドローラを介して回転可能に保持さ
れた旋回ベースと、該旋回ベースに固定された前記ガン
アームと、前記ガイドリングに対する前記旋回ベースの
位置を調節可能な位置決め手段とを備え、前記吊り下げ
フレーム及びその下方の前記ガイドリングにそれぞれ水
平なピンを介してナットを設け、該２つのナットをねじ
軸で連結し、該ねじ軸を一方に回転させた場合に前記２
つのナット間の距離が縮まり、他方に回転させた場合に
前記距離が大きくなるように構成したことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の他の特徴は、門型のフレームとそ
の下部に取り付けられた車輪とを備え、床面に敷設され
た レールの上を走行可能に構成された門型走行装置で
あって、前記門型走行装置は、ホイストと、該ホイスト
に支持された車両用スポット溶接ガンと、スポット溶接
機制御装置とを備え、前記車両用スポット溶接ガンは、
先端部に一対の電極が設けられたＵ字型のガンアーム
と、前記一対の電極間に電流を供給するための導電部材
と、スポット溶接用の大電流を流すための高電圧を生成
するトランスと、前記一対の対向電極を前記トランスに
接続する導体とを備えており、吊り下げフレームにピン
を介して保持されたガイドリングと、該ガイドリングに
ガイドローラを介して回転可能に保持された旋回ベース
と、該旋回ベースに固定された前記ガンアーム及び前記
トランスと、前記旋回ベースのガイドリングに対する位
置を調節可能な位置決め手段とを有し、前記吊り下げフ
レーム及びその下方の前記ガイドリングにそれぞれ水平
なピンを介してナットを設け、該２つのナットをねじ軸
で連結し、該ねじ軸を一方に回転させた場合に前記２つ
のナット間の距離が縮まり、他方に回転させた場合に前
記距離が大きくなるように構成し、前記スポット溶接機
制御装置は、前記門型走行装置の走行制御及び、前記ホ
イストの位置制御を行う手段を有していることにある。

【００１３】

【作用】スポット溶接位置が、側構体の窓の上方または
側方にあるときは、ガンアームが垂直方向にある状態で
対向電極をスポット溶接位置に対面させ、ガンアームを
保持する旋回ベースをガイドリングに固定し、溶接作業
を行う。

【００１４】スポット溶接位置が、側構体の窓の角部に
沿っているとき、あるいは、窓と隣の窓の中間に位置す
るときは、対向電極がスポット溶接位置に届くように、
ガンアームを回転させて旋回ベースをガイドリングに固
定し、溶接作業を行う。吊り下げフレーム及びその下方
のガイドリングにそれぞれ水平なピンを介してナットを
設け、これら２つのナットをねじ軸で連結し、ねじ軸を
一方に回転させた場合に２つのナット間の距離が縮ま
り、他方に回転させた場合に距離が大きくなるように構
成したため、ねじ軸を回転させることによって、吊り下
げフレームに対するガイドリングの角度が変わり、ガン
アームの傾斜角度を任意の値に変更できる。

【００１５】構体組立てに当たっては、まず、構体組立
てスポット溶接設備内に、側構体、妻構体または屋根構
体を固定し、これらの各構体を溶接組立する。その後、
側構，妻構および屋根構の各構体の組立品をクレーンで
吊り出し、台枠の上へ下ろし、スポット溶接設備で台枠
と側構体をスポット溶接することにより、各構体の組立
品を一体化する。

【００１６】

【実施例】図１ないし図６で、本発明の一実施例になる
車輌用スポット溶接ガンの構成及び屋根構体，側構体，
妻構体の溶接方法を説明する。

【００１７】図１は、門型走行装置に車両用スポット溶
接ガンを取付けた全体図を示す。門型走行装置１は、ホ
イスト２と、このホイスト２にホイストフック３を介し
て支持されたＵ字型の車両用スポット溶接ガン４と、ス
ポット溶接機制御装置５と、ホイスト２やスポット溶接
機制御装置５を電源に接続する電力ケーブル６（市号ケ
ーブル、エアホースを含む）とを備えている。門型走行
装置１は、門型のフレームとその下部に取り付けられた
車輪とを備え、床面に敷設されたレールの上を走行可能
に構成されている。スポット溶接機制御装置５は、門型
走行装置１の走行制御、ホイスト２の位置制御、及び、
スポット溶接の制御するための装置である。

【００１８】３２は、門型走行装置の走行，ホイスト２
の昇降や横行を指令する押ボタンスイッチであり、オペ
レータによる押ボタンスイッチの操作に従って、スポッ
ト溶接機制御装置５が門型走行装置１やホイストの位置
及び溶接ガンの昇降を制御する。押ボタンスイッチ３２
はホイスト２に吊り下げられている。

【００１９】図２は、門型走行装置１内に置かれた車両
の屋根構体７、側構体８及び妻構体９間のスポット溶接
位置１１において、本発明の車輌用スポット溶接ガン４
により、スポット溶接を行っている状態を示す。

【００２０】図３ないし図６に示すように、車輌用スポ
ット溶接ガン４は、Ｕ状の吊り下げフレーム１２のそれ
ぞれの垂直片にピン２０，２０を介して保持されたガイ
ドリング２１と、このガイドリング内を回転するように
保持された複数のガイドローラ２２にローラ軸３０を介
して保持された旋回ベース１３と、旋回ベース１３に固
定されたガンアーム１４と、旋回ベース１３のガイドリ
ング２１上における位置を固定する位置決めピン２３と
を備えている。旋回ベース１３には、溶接ケーブル３１
を介して電源に接続され、スポット溶接用の大電流を供
給するための高電圧を生成するトランス１９と、このト
ランスに導電体２４、２５を介して接続されたＵ字型ス
ポット溶接ガン４先端の対向電極１５、１６、及びバラ
ンスウエイト１８が装着されている。

【００２１】旋回ベース１３を中心として一方側の面に
車輌用スポット溶接ガン４、他方側の面にバランスウエ
イト１８がある。このため、フック３の吊り下げ点を中
心とした前後方向の傾斜が防止される。また、旋回ベー
ス１３の回転軸を中心として下方側に車輌用スポット溶
接ガン４があり、上方側にバランスウエイト１８がある
ので、回転軸を中心とした回転を防止出来る。

【００２２】トランス１９は、旋回ベース１３の前記他
方側の面にあるので、バランスウエイト１８と同様な機
能を有する。つまり、トランス１９はバランスウエイト
の機能も具備している。トランス１９をフック３よりも
上側に設けると、旋回部分を軽量化出来る。しかし、大
電流を流す必要があるので、ケーブルは太く固くなり、
車輌用スポット溶接ガン４の操作が困難になる。トラン
ス１９を旋回ベース１３に設置すれば、ケーブルの固さ
は関係なくなる。また、電極までの距離が短くなるの
で、電気抵抗による損失がちいさくなり、トランス１９
を小さく出来る。

【００２３】旋回ベース１３にはさらに、電極１６を加
圧して電極１５との間隔を調節可能な、電極加圧シリン
ダ１７が設けられている。３３はスポット溶接ガンスイ
ッチであり、車両用スポット溶接ガン４の電源の開閉及
びシリンダ１７の伸縮動作を制御するものである。

【００２４】吊り下げフレーム１２の上部材と、その下
方のガイドリング２１にはそれぞれ、ナット２６、２７
が水平なピン２９，２９を介して設置されている。ねじ
軸２８はナット２６、２７に噛み合っている。ねじ軸２
８の中央には例えば半径方向に貫通した穴が有り、この
穴にピン（図示せず）を挿入してねじ軸２８を回転させ
ることが出来る。ねじ軸２８を一方に回転させると、ナ
ット２６、２７の距離が縮まり、他方に回転させるとナ
ット２６、２７の距離が大きくなる。例えば、ナット２
６は右ねじであり、ナット２７は左ねじである。つま
り、ナット２６、２７及びねじ軸２８は、公知のターン
バックルを構成している。ナット２６、２７は、ピン２
９，２９で回転自在に支持されているので、ねじ軸２８
を回転させることによって吊り下げフレーム１２に対す
るガイドリング２１の角度が変わる。このため、旋回ベ
ース１３、すなわち、ガンアーム１４の傾斜角度を任意
の値に変更可能である。

【００２５】ガンアーム１４は、吊り下げフレーム１２
に保持されたガイドリング２１に対して旋回ベース１３
と共に旋回可能に保持されているが、バランスウエイト
１８の作用により、通常はガンアーム１４が垂直方向に
ある状態で安定している。

【００２６】次に、本発明の車輌用スポット溶接ガン４
により、溶接を行う方法について説明する。図２に示す
ように、スポット溶接に際しては、まず、Ｕ字型の車両
用スポット溶接ガン４を、側構体８の窓１０や出入口１
０ａ（以下、窓１０を代表させて説明する。）を介して
屋根構体７と側構体８、あるいは側構体８と妻構体９間
のスポット溶接位置１１に置く。次に、スポット溶接ガ
ンスイッチを閉成してスポット溶接ガン４の先端の一対
の対向電極間に所定の電力を供給することにより、スポ
ット溶接が行われる。

【００２７】スポット溶接位置１１が、側構体８の窓１
０の上方または側方にあるときは、ガンアーム１４が垂
直方向にある状態で対向電極１５、１６をスポット溶接
位置１１に対面させ、ガンアーム１４を保持する旋回ベ
ース１３をガイドリング２１に固定し、溶接作業を行
う。

【００２８】スポット溶接位置１１が、側構体８の窓１
０の上辺または側辺に沿っているときは、ガンアーム１
４のガイドリング２１に対する状態を固定したまま、門
型走行装置１やホイスト２の位置を制御して、次のスポ
ット溶接位置１１に平行移動させることにより、溶接作
業が可能となる。

【００２９】スポット溶接位置１１が、側構体８の窓１
０の角部に沿っているとき、あるいは、窓１０と隣の窓
１０の中間に位置するときは、対向電極電極１５、１６
がスポット溶接位置１１に届くように、ガンアーム１４
を回転させて旋回ベース１３をガイドリング２１に固定
する。すなわち、ガンアーム１４に設置した位置決めピ
ン２３を引っ張った状態で、ガンアーム１４をガイドリ
ング２１に対して回転させ、次に、位置決めピン２３を
ガイドリング２１の孔に挿入し、ガンアーム１４の位置
を固定する。位置決めピン２３は、バネ２３Ａによって
ガイドリング２１側に押されている。

【００３０】図７に示すように、屋根構体７と側構体８
のスポット溶接位置付近は、鉛直方向に対して傾斜して
いる場合がある。このような時は、右ねじナット２６、
左ねじナット２７の位置を調節してガンアーム１４の傾
斜角度を変更し、対向電極１５、１６をスポット溶接位
置１１に対して垂直に当接もしくは対面させる。

【００３１】図８は、本発明を適用した車両構体の組立
て状態を示す図である。車両構体は、屋根構体７、一対
の側構体８、一対の妻構体９及び台枠４０の６構体から
なっている。台枠４０、側構体８、妻構体９及び屋根構
体７の６構体を予めそれぞれ構体組した後、全体を組立
てて車両構体を作製する。

【００３２】図９は、図８のを組立てるための、構体組
立てスポット溶接設備の縦断面図である。構体組立てス
ポット溶接設備１００は、作業床１０２上のレールに沿
って走行可能に配置された門型走行装置１０４と、作業
床１０２の下方内側に配置されたスポット溶接設備置１
１０とを備えている。門型走行装置１０４は、図１の門
型走行装置１と同じ構成である。スポット溶接設備１１
０は、台枠４０と側構体８をスポット溶接するための設
備である。スポット溶接設備１１０は、対向電極電極４
６，４７を備えており、側構体８の長手方向に沿って移
動可能である。

【００３３】構体組立てに当たっては、まず、構体組立
てスポット溶接設備１００内の所定位置に、治具を用い
て台枠４０を仮固定する。この状態でスポット溶接設備
１００、１１０を用いて、各構体の溶接組立を行う。

【００３４】図１０に、台枠４０と側構体８を溶接する
ためのスポット溶接設備１１０の外観を示す。スポット
溶接設備の本体１１１は、アース電極４７及び車輪５７
を備え、レール１１４上を側構体８の長手方向に沿って
移動可能であり、制御装置１１５により所定の位置決め
位置で正確に停止するように制御される。側構体８の長
手方向に沿って配置されたレール１１６は、スポット溶
接設備本体１１１と制御装置１１５間の電力ケーブル、
信号ケーブル及びエアホース１１７を保持するためのも
のである。

【００３５】図１１に示すように、スポット溶接設備１
１０の電極４６は、コード５１を介してトランス５０に
接続されており、シリンダー４８によって前後位置、ス
クリューロッド５３により高さをそれぞれ調節可能とな
っている。一方、アース電極４７は、コード５２を介し
てトランス５０に接続され、シリンダー４９によって高
さを調節可能となっている。４５は帯状のアース板で、
台枠４０のスポット溶接位置に溶接圧痕が残らないよう
にするためのものである。トランス５０の側面には、ス
ポット溶接設備１１０の起動停止を制御するスイッチ５
５及びスポット溶接を指令するスイッチ５６が設けられ
ている。５８は、転倒防止用のストッパーである。

【００３６】スポット溶接時、電流はトランス５０から
電極４６、側構体８、台枠４０、アース板４５、アース
電極４６，４７を経てトランス５０に流れ、電極４６に
対向した台枠４０と側構体８のスポット溶接位置におい
て集中的に電流が流れて発熱し、溶接がなされる。一
方、アース電極４７に対向した台枠４０のスポット溶接
位置には、アース板４５の作用で電流が拡散するため溶
接圧痕が残らず、外観美が確保される。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、車両構体総組立作業に
おけるスポット溶接位置の確保を容易にし、溶接作業の
能率を向上させることができる。また、吊り下げフレー
ム及びその下方のガイドリングにそれぞれ水平なピンを
介してナットを設け、これら２つのナットをねじ軸で連
結し、ねじ軸を一方に回転させた場合に２つのナット間
の距離が縮まり、他方に回転させた場合に距離が大きく
なるように構成したため、ねじ軸を回転させることによ
って、吊り下げフレームに対するガイドリングの角度が
変わり、ガンアームの傾斜角度を任意の値に変更でき
る。

【００３８】また、本発明によれば台枠と側構体の接合
に適したスポット溶接装置を備えた車両構体組立てスポ
ット溶接設備が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる、門型走行装置に車両
用スポット溶接ガンを取付けた全体図を示す。

【図２】図１のスポット溶接ガンによる屋根構体，側構
体，妻構体の溶接の状態を示す図である。

【図３】図１の車両用スポット溶接ガンの立面図を示す
図である。

【図４】図３のＢ部詳細を示す図である。

【図５】図３のＣ部詳細を示す図である。

【図６】図３のＡから見た図面を示す図である。

【図７】屋根構体，側構体が傾斜した時のスポット溶接
状態を示す図である。

【図８】本発明の他の実施例になる車両構体組立て方法
を示す図である。

【図９】図８の構体組立てスポット溶接設備を示す図で
ある。

【図１０】台枠と側構を溶接するための溶接設備を示す
図である。

【図１１】図１０の断面図である。

【符号の説明】

１…門型走行装置、２…ホイスト、３…ホイストフッ
ク、４…車両用スポット溶接ガン、５…スポット溶接機
制御装置、６…電源ケーブル、７…屋根構体、８…側構
体、９…妻構体、１０…側構体の窓、１１…スポット溶
接位置、１２…吊り下げフレーム、１３…旋回ベース、
１４…ガンアーム、１５，１６，４６…電極、１７…電
極加圧シリンダ、１８…バランスウエイト、１９…トラ
ンス、２０，２９…ピン、２１…ガイドリング、２２…
ガイドローラ、２３…位置決めピン、２４，２５…導電
体、２６…右ねじナット、２７…左ねじナット、２８…
ねじ軸、３０…ローラ軸、３１…溶接ケーブル、３２…
門型走行装置の走行，ウインチの昇降，横行を指令する
押ボタンスイッチ、３３…スポット溶接ガンスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/00 B23K 11/36 330

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に一対の電極が設けられたＵ字型の
   ガンアームと、前記一対の電極間に電力を供給するため
   の導電部材と、スポット溶接用の大電流を流すための高
   電圧を生成するトランスと、前記一対の対向電極を前記
   トランスに接続する導体とを備えた車輌用スポット溶接
   ガンにおいて、 吊り下げフレームにピンを介して保持されたガイドリン
   グと、該ガイドリングにガイドローラを介して回転可能
   に保持された旋回ベースと、該旋回ベースに固定された
   前記ガンアームと、前記ガイドリングに対する前記旋回
   ベースの位置を調節可能な位置決め手段とを備え、 前記吊り下げフレーム及びその下方の前記ガイドリング
   にそれぞれ水平なピンを介してナットを設け、該２つの
   ナットをねじ軸で連結し、該ねじ軸を一方に回転させた
   場合に前記２つのナット間の距離が縮まり、他方に回転
   させた場合に前記距離が大きくなるように構成したこと
   を特徴とする車輌用スポット溶接ガン。
2. 【請求項２】 門型のフレームとその下部に取り付けられ
   た車輪とを備え、床面に敷設されたレールの上を走行可
   能に構成された門型走行装置であって、 前記門型走行装置は、ホイストと、該ホイストに支持さ
   れた車輛用スポット溶接ガンと、スポット溶接機制御装
   置とを備え、 前記車輛用スポット溶接ガンは、先端部に一対の電極が
   設けられたＵ字型のガンアームと、前記一対の電極間に
   電流を供給するための導電部材と、スポット溶接用の大
   電流を流すための高電圧を生成するトランスと、前記一
   対の対向電極を前記トランスに接続する導体とを備えて
   おり、吊り下げフレームにピンを介して保持されたガイ
   ドリングと、該ガイドリングにガイドローラを介して回
   転可能に保持された旋回ベースと、該旋回ベースに固定
   された前記ガンアーム及び前記トランスと、前記旋回ベ
   ースのガイドリングに対する位置を調節可能な位置決め
   手段とを有し、 前記吊り下げフレーム及びその下方の前記ガイドリング
   にそれぞれ水平なピンを介してナットを設け、該２つの
   ナットをねじ軸で連結し、該ねじ軸を一方に回転させた
   場合に前記２つのナット間の距離が縮まり、他方に回転
   させた場合に前記距離が大きくなるように構成し、 前記スポット溶接機制御装置は、前記門型走行装置の走
   行制御及び、前記ホイストの位置制御を行う手段を有し
   ていることを特徴とする門型走行装置。