JP3594449B2 - 薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，薄肉金属パイプ状被溶接物をそのパイプ穴に通じる穴をもつ被溶接物に溶接する抵抗溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、金属パイプ状被溶接物１’と他の被溶接物２との抵抗溶接は溶接電極兼用クランプ機構３’を用いて古くから行われている。この溶接方法は、複数の爪３’Ａが開いたり、閉じたりする拡径動作と縮径動作を行う溶接電極兼用クランプ機構３’により、金属パイプ状被溶接物１’をクランプし、その長手方向、つまり軸線方向Ｘに所定の加圧力を加えながら、溶接電極兼用クランプ機構３’を通して溶接電流を流して抵抗溶接を行う。
【０００３】
この場合、溶接電極兼用クランプ機構３’が金属パイプ状被溶接物１’をクランプしながら溶接電極兼用クランプ機構３’を軸線方向Ｘに動作させて、溶接に必要な加圧力を被溶接物１’と２間に与える方法と、溶接電極兼用クランプ機構３’が金属パイプ状被溶接物１をクランプした状態で、別途備えられた加圧機構４が金属パイプ状被溶接物１’の上端部から軸線方向Ｘの加圧力を与える方法の二つがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶接電極兼用クランプ機構３’が金属パイプ状被溶接物１’をクランプしながら加圧力を被溶接物１’と２間に与える方法は、溶接電極兼用クランプ機構３’のクランプ力と被溶接物への加圧力とは互いに直角方向になる関係にあり、また溶接電極兼用クランプ機構３’と金属パイプ状被溶接物１’との間にスベリがあるから、溶接電極兼用クランプ機構３’は前記加圧力の数倍の力で金属パイプ状被溶接物１’をクランプしなければならない。しかし、一般に１ｍｍを越える肉厚をもつ金属パイプ状被溶接物の場合には、パイプ径及び材質にもよるが、前記クランプ力と加圧力によって金属パイプ状被溶接物１’が歪んだり、曲がったりすることがほとんどなく、実質的に溶接に支障を来さない。
【０００５】
また、溶接電極兼用クランプ機構３’が金属パイプ状被溶接物１’をクランプし、加圧機構４が金属パイプ状被溶接物１’の上端部から軸線方向Ｘの加圧力を与えて溶接する方法も、パイプ径及び材質にもよるが、一般に１ｍｍを越える肉厚をもつ金属パイプ状被溶接物の場合には、前記クランプ力は前述の場合に比べてかなり小さくて済むので問題なく、また軸線方向Ｘの加圧力によって金属パイプ状被溶接物１’が歪んだり、曲がったりすることがほとんどなく、実質的に溶接に支障を来さない。
【０００６】
しかし、金属パイプ状被溶接物１’が１ｍｍ以下の肉厚からなる場合には、前者の場合、溶接電極兼用クランプ機構３’がクランプする部分の金属パイプ状被溶接物１’がクランプ力で凹んだり、押し潰されたりする問題が起こる。また、後者の場合には、軸線方向Ｘの加圧力によって金属パイプ状被溶接物１’が部分的に軸線方向Ｘに押し潰される問題が起こる。特に、金属パイプ状被溶接物の肉厚が薄い場合、又はクランプ機構と溶接箇所間の金属パイプ状被溶接物の出し代、つまりフリーの部分が長い場合にはこの傾向が強い。
【０００７】
したがって、本発明はこのような従来の問題点を解決し，金属パイプ状被溶接物１’が１ｍｍ以下の薄い肉厚からなる場合にも、支障なく溶接を行える抵抗溶接方法を提供することを主目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述のような問題を解決するため、第１の発明は、薄肉金属パイプ状被溶接物の軸線方向に加圧力を加えた状態で上記薄肉金属パイプ状被溶接物と他方の被溶接物との間に電流を流して溶接する抵抗溶接方法において、上記薄肉金属パイプ状被溶接物の溶接部がパイプの内側から放射外方向へ拡径されて形成された拡径部と上記拡径部は放射方向に拡がるテーパー部と上記テーパー部から上記薄肉金属パイプ状被溶接物の軸線方向に延びる輪状突出部からなり、上記薄肉金属パイプ状被溶接物の上記テーパー部に適合したテーパー部を有する溶接電極が、上記拡径部に軸線方向に加圧力を加えた状態で溶接することを特徴とする薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法を提供するものである。
【０００９】
前述のような問題を解決するため、第２の発明は、上記薄肉金属パイプ状被溶接物の溶接部の内径が他の部分の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法を提供するものである。
【００１０】
前述のような問題を解決するため、第３の発明は、上記薄肉金属パイプ状被溶接物は上記溶接部から延びるパイプ状の先端部を有し、そのパイプ状の先端部の外径が上記他方の被溶接物の穴よりも小さく、かつ上記溶接部は上記穴よりも大きな内径をもつ上記輪状突出部を備え、上記パイプ状の先端部を上記他方の被溶接物の穴に挿入した状態で上記輪状突出部を上記他方の被溶接物に溶接することを特徴とする請求項１に記載の薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法を提供するものである。
【００１１】
【発明を実施するための形態】
以下図面により本発明を実施するための各形態について説明する。
【００１２】
先ず本発明の第１の実施の形態を示す図１において、薄肉金属パイプ状被溶接物１の溶接端部はパイプの内側から放射外方向へ拡径する力を与えて形成された拡径部１Ａとなっている。この拡径部１Ａは放射外方向に拡がるテーパー部１ａとテーパー部１ａから薄肉金属パイプ状被溶接物１の長手方向、つまり軸線方向Ｘに延びる輪状部分１ｂとからなる。輪状部分１ｂの輪状先端面は内側に沿ってある角度で削り取られており、プロジェクション１ｃを形成している。テーパー部１ａは軸線方向Ｘに対して作り易い角度、例えば４５度程度に形成されが、形成時の難易が同じであれば、軸線方向Ｘに対して９０度までの角度で形成することができる。
【００１３】
そして、薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａの輪状部分１ｂの内径は、タンク容器などの壁材料の一部分を示す他方の被溶接物２の穴２Ａの径と同等以上の大きさである。溶接電極３は薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径されていない部分の外径よりも幾分大きな穴３Ａを有すると共に、薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａのテーパー部１ａに適合する円錐台形状テーパー部３Ｂを有する。
【００１４】
したがって、溶接を行うときには、図１に示すように薄肉金属パイプ状被溶接物１を溶接電極３にセットして支承させ、図示していない搬送装置で他方の被溶接物２を搬送して薄肉金属パイプ状被溶接物１に位置合わせし、しかる後に図示していない他方の溶接電極を降下させて所定の加圧力をかけ、それら溶接電極を通して被溶接物１と２に溶接電流を流して抵抗溶接を行う。
【００１５】
このような抵抗溶接方法では、軸線方向Ｘの加圧力は薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａにかかるだけであり、それ以外の部分には印加されないので、それ以外のパイプ状部分が歪んだり、押し潰されたりすることは実質的にない。また、薄肉金属パイプ状被溶接物１のテーパー部１ａが円錐台形状テーパー部１ａを受け、輪状部分１ｂは最小で溶け込みに必要な高さ（例えば、１ｍｍから数ｍｍ）を持てばよいので、結局、クランプ圧力により薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａが不都合を生じる程度に歪んだり、押し潰されたりすることはない。仮に、薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａが幾分歪んだり、押し潰されることがあっても、薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａ以外のパイプ状部分は溶接電極３の穴の中で規制されているので、他方の被溶接物２に対して不都合を生じる程度に曲がって溶接されることはない。
【００１６】
さらに、溶接電極３は従来のようなクランプ機能を持つ必要がなく、円錐台形状テーパー部３Ｂで薄肉金属パイプ状被溶接物１のテーパー部１ａを受けるだけで良いので、製作の容易性の面から単体又は複数のブロックから構成するにしろ、溶接装置の構造を簡単化できる。
【００１７】
次に本発明実施例するための第２の形態について説明すると、図２において、薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａを形成する箇所の軸線方向Ｘの両側から逆の力を印加することにより、軸線方向Ｘに薄肉金属パイプ状被溶接物１の一部分を押し潰して部分的に二重にし、フランジ構造を形成する。しかる後、図示していない断面Ｖ字状の環状溝を有する鋳型を利用して加圧成形し、フランジ構造の下側に延びる環状プロジェクション１ｄをもつ拡径部１Ａを形成する。環状プロジェクション１ｄは図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、種々の形状のものが考えられるが、製作し易いものを選択すれば良い。
【００１８】
このような薄肉金属パイプ状被溶接物１を抵抗溶接する場合には、先ず拡径部１Ａの下側のパイブ状部分を他方の被溶接物２の穴２Ａの中に挿入すると共に、拡径部１Ａの上側のパイブ状部分を溶接電極３の穴３Ａの中に挿入し、環状プロジェクション１ｄを他方の被溶接物２に当接させた状態で、溶接電極３を下降させ、拡径部１Ａに軸線方向Ｘの所定の加圧力を加える。この状態で図示していない電流供給装置から溶接電流を流すことにより、その溶接電流は溶接電極３から薄肉金属パイプ状被溶接物１の拡径部１Ａの環状プロジェクション１ｄに集中して被溶接物２に流れ、抵抗溶接が行われる。
【００１９】
この実施例では、拡径部１Ａが薄肉金属パイプ状被溶接物１の外方向にほぼ直角に延びているので、溶接電極３による軸線方向Ｘの加圧力は他方向に分散されないので、この実施例においても加圧力による拡径部１Ａの不都合な歪みや押し潰しは発生しない。また、ここで重要なのは、拡径部１Ａの下側のパイブ状部分を他方の被溶接物２の穴２Ａの中に挿入されているので、溶接時に散りが発生しても被溶接物２の裏側への悪影響はほとんどなく、特にパイブ状部分の外径と被溶接物２の穴２Ａの径との差が小さければ、散りの悪影響は実質的に問題とならない。したがって、他方の被溶接物２が容器のように中側に散りを飛散させたくないものの場合には特に効果が大きい。また、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す構造のものも同様な効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、溶接の前に予め加工し易い１ｍｍ以下の肉厚をもつ薄肉金属パイプ状被溶接物の溶接部を拡径構造にし、溶接電極間加圧力でその拡径部に軸線方向Ｘの加圧力を与えているので、肉厚が１ｍｍ以下の肉厚をもつ薄肉金属パイプ状被溶接物でも前記加圧力で凹んだり、押し潰されることがなく、良好な薄肉金属パイプの抵抗溶接を行うことができる。
【００２１】
また、薄肉金属パイプ状被溶接物をクランプする構造が不要なので、溶接装置を簡単化することができるのは勿論のこと、クランプ時間が不要なので溶接タクトの短縮化を図ることができる。また、溶接装置のコストを低減できる。
【００２２】
特に、薄肉金属パイプ状被溶接物が銅材料のような導電性の良い金属からなる場合、溶接時の溶接部分の軟化にともなって加圧力の応答性を高めるために、鉄材料の場合に比べて加圧力を１．３から１．５倍に大きくするのが好ましいが、この抵抗溶接方法によれば、薄肉金属パイプ状被溶接物を大きな力でクランプする必要が全くないので、不都合なく導電性の良い金属又は異種金属からなる薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施するための第１の形態を説明するための図である。
【図２】本発明の実施するための第２の形態を説明するための図である。
【図３】本発明の実施するための他の形態を説明するための図である。
【図４】従来の抵抗溶接方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・・薄肉金属パイプ状被溶接物 ２・・・・他方の被溶接物
１Ａ・・・被溶接物１の拡径部 ３・・・・溶接電極
１ａ・・・拡径部１Ａのテーパー部
１ｂ・・・拡径部１Ａの輪状部分
１ｃ，１ｄ・・プロジェクション

Claims (3)

1. 薄肉金属パイプ状被溶接物の軸線方向に加圧力を加えた状態で上記薄肉金属パイプ状被溶接物と他方の被溶接物との間に電流を流して溶接する抵抗溶接方法において、
   上記薄肉金属パイプ状被溶接物の溶接部がパイプの内側から放射外方向へ拡径されて形成された拡径部と
   上記拡径部は放射方向に拡がるテーパー部と上記テーパー部から上記薄肉金属パイプ状被溶接物の軸線方向に延びる輪状突出部からなり、
   上記薄肉金属パイプ状被溶接物の上記テーパー部に適合したテーパー部を有する溶接電極が、上記拡径部に軸線方向に加圧力を加えた状態で溶接することを特徴とする薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法。
2. 上記薄肉金属パイプ状被溶接物の溶接部の内径が他の部分の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法。
3. 上記薄肉金属パイプ状被溶接物は上記溶接部から延びるパイプ状の先端部を有し、そのパイプ状の先端部の外径が上記他方の被溶接物の穴よりも小さく、かつ上記溶接部は上記穴よりも大きな内径をもつ上記輪状突出部を備え、上記パイプ状の先端部を上記他方の被溶接物の穴に挿入した状態で上記輪状突出部を上記他方の被溶接物に溶接することを特徴とする請求項１に記載の薄肉金属パイプ状被溶接物の抵抗溶接方法。

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