JP3922730B2

JP3922730B2 - ディスクホィールリムのアプセットバット溶接方法

Info

Publication number: JP3922730B2
Application number: JP06696894A
Authority: JP
Inventors: 幸充鈴木
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JPH07276058A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は車両に使うディスクホィールリムのアプセットバット溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に使うディスクホィールリムを製造する工程として、図５に示すように、ある一定の長さの金属板を矩形板材１に切断する工程（ａ）と、この矩形板材１を円筒状に丸める巻き工程（ｂ）と、その周方向端部２を偏平化する端曲げ工程（ｃ）と、その偏平化した周方向端部２の接合端面２ａ，２ａを電極でクランプして突き合わせ、その突き合わせた接合端部２ａ，２ａを突き合わせ溶接３して円筒状にする溶接工程（ｄ）と、その溶接部のばりを切削するトリミング工程（ｅ）と、上記の平坦状の周方向端部２を円弧状に成形するリラウンド工程（ｆ）と、溶接部の軸方向両端のばりを削り取るエッジカット工程（ｇ）を行い、その後、フレアリング工程（ｈ）、第１ロール成形工程（ｉ）、第２ロール成形工程（ｊ）、第３ロール成形工程（ｋ）、エキスパンド成形工程（ｌ）を経て、ディスクホィールリムを製造するものがある。
【０００３】
近年、上記のようなディスクホィールリムの溶接工程においてフラッシュバット溶接の代わりに、アプセットバット溶接の適用が多くなった。
このアプセットバット溶接は、フラッシュバット溶接と異なり、接合端面に大電流を短時間供給し、接合端面の接触抵抗と材料の固有抵抗による発熱で接合面を発熱軟化させ、加圧力により、軟化部を接合面直方向に加圧して接合する方法である。
【０００４】
このアプセットバット溶接は、フラッシング工程がなく、フラッシュ（火花）が飛ばないため、作業環境の点で利点がある。また短時間通電のため生産性の面では有利であるが、短時間通電による抵抗発熱のため、初期突き合わせの状況により、ワークの突き合わせ面における発熱にムラが発生し、溶接品質に悪い影響を与えるという欠点がある。
【０００５】
溶接品質に影響を及ぼす初期突き合わせ状況には、図４（ａ）に示すようにワーク幅方向Ｌの一方において電極間中心Ｏから偏心して接触しない接合端面２ａ，２ａ部があると、通電初期に接触していない部分は、電流が流れないことから接触抵抗による発熱がされないため、幅方向の発熱が一様でなくなり、溶接品質に悪い影響を与える。
【０００６】
また図４（ｂ）に示すように幅方向Ｌでは、全面に接触していても溶接線が電極間中心Ｏに対し一様にＭ₁の如く偏心していると、つまり、電極よりのワークの突き出し長さに差があると、材料の固有抵抗に差が出るためワークの溶接線左右端面における発熱に差が出て、溶接品質に悪い影響を与える。
【０００７】
また図４（ｃ）に示すように、幅方向Ｌでは全面に接触していても、溶接線が電極間中心Ｏに対し巾方向で偏位量Ｍ₂が発生すると、電極よりワークの突出し長さの差が幅方向で異なり、ワークの溶接線左右端面及び幅方向での発熱が一様でなく溶接品質に悪い影響を与える。
【０００８】
図４（ｄ）に最適な初期突き合わせ状況を示す。
つまりアプセットバット溶接の溶接品質は、電極でクランプした状態での、突き出し端の材料間隔、すなわちギャップの幅方向の間隔差と電極よりの突き出し長さの差がある限界を過ぎると、溶接の入熱アンバランスによりアプセット量の不足が発生し、溶接後に各種成形加工を行なうと、接合部の割れによる製品の歩留り低下を確実かつ十分に防止するのが困難であった。
【０００９】
前記の突き合わせ精度を向上させるためには、図５（ｃ）の端曲げ工程完了品を溶接工程へ搬入するとき、搬送装置の電極中心に対する動作精度と搬送装置クランプ治具位置と溶接電極位置との相対位置決め精度が決め手となっていた。
【００１０】
しかし従来の搬送装置ではその剛性及動作部の摩耗による耐久性の点で問題があり、安定した溶接品質の確保が困難であった。
また、上記のような溶接工程時において、ワークの両突き合わせ端の間にギャップバーを一時的に介在して両突き合わせ端の位置決めを行う方法として図６に示すような構造のものが提案されている（米国特許第４，１８７，４０６号公報）。
【００１１】
この図６に示すものは、上記図５（ｃ）に示すような端曲げ加工したワーク４を案内杆５に掛け保持し、これを搬送手段で搬送し、その搬送途中に上下電極６と７を対向配置し、この電極間中央に板状のギャップバー８を吊り下げ状態で軸方向に配設し、ワーク４を、その周方向両端間にギャップバー８が介在するように送り、溶接時には、ギャップバー８を上方へ抜き取った後に、押圧手段９によりワーク４を接合面直方向に突き合わせ、所定の電流を電極６に付加して、溶接するようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記図６に示す従来の構造においては、ギャップバー８は、吊り下げ方式で負荷のかかる作用点に対し両端でのガイド機構を持たないため、ワーク４が周方向に振れやすく、そのため、前記図４の（ｂ）（ｃ）に示すような電極よりの突き出し長さの左右方向の差が発生し易い。また、通電中にギャップバー８を二次導体間に保持させる必要があり、ギャップバーの短絡や、誘導電流による通電異常により溶接品質を阻害する要因となり、安定した溶接品質の確保が困難であった。更にまた、溶接工程への搬送時ギャップバー８に強制的にワークを突き当てる機構がなく巻き工程で得られた周方向の弾性変形による力のみでギャップバーにワークを突き当てるため、巻き工程における巻き状態が一様でないとギャップバー８を抜き外した場合に安定した初期突き合わせ精度の確保が困難となる。また通電前にギャップバーを引き抜く時ワークを接合面直方向へ開く機構がないためワークの摺動によるギャップバーの摩耗が発生し易く、ギャップバーの摩耗により安定した初期突き合わせ精度の確保が困難であった。
【００１３】
そこで本発明は端曲げ工程完了品を搬送装置の精度に頼らずに、溶接機の電極間中心に強制的に位置決めさせることを特徴とし、ディスクホィールリムの成形性をそこねないアプセットバット溶接方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するもので、第１の発明は、円筒状に巻かれたリム素材であるワークの周方向の両接合端面をアプセットバット溶接する方法において、次の順序による工程により溶接することを特徴とするものである。
【００１５】
Ａ．溶接機の左右電極間中央に、ゲージブロックホルダーに固設した板状のゲージブロックを挿入するとともに、その挿入されたゲージブロックが振れ動かないようにゲージブロックを間にしてゲージブロックホルダーの先部と後部をホルダーガイドで支持する工程。
Ｂ．ワークを搬送装置のクランプ治具により把持し、この把持したワークにおける周方向の両接合端面相互間の隙間を、ゲージブロックの板厚より広くしてそのワークを溶接位置へ搬送する工程。
【００１６】
Ｃ．ワークの上記両接合端面を上記のゲージブロックの両側面へ突き当てる工程。
Ｄ．上下の電極でワークの周方向端部を挾持する工程。
【００１７】
Ｅ．上記の挾持状態で、左右の電極の少なくとも一方を開方向に作動して、接合端面間を開く工程。
Ｆ．ゲージブロックを電極部から引き抜く工程。
【００１８】
Ｇ．左右の電極を閉作動して両接合端面を突き合わせる工程。
Ｈ．電極に通電して溶接する工程。
また、第２の発明は、上記の工程において、上記Ａの工程とＢの工程を逆にしたものである。
【００１９】
【作用】
溶接機左右電極間中心に保持されたゲージブロック（３０）の両側面にワーク（Ｗ）の周方向端部における両接合端面（２ａ，２ａ）を突き当てるため、この両接合端面（２ａ，２ａ）相互が平行状態になる。そして、電極の挾持によりこの平行状態を維持して一旦接合端面（２ａ，２ａ）間を開き、ゲージブロック（３０）を引き抜いた後、電極による挾持状態で両接合端面（２ａ，２ａ）相互を突き合わせるので、両接合端面（２ａ，２ａ）は相互に平行状態で且つ電極間中心で突き合わせられる。そのため、仮りに溶接工程前の巻き工程により巻かれたワーク（Ｗ）が図４のように、その両接合端面（２ａ，２ａ）に平行性がない状態や電極間中心に対し偏心している異状なものであっても、その両接合端面（２ａ，２ａ）を平行状態に且つ電極間中心で突き合わせ、良好な溶接が可能になる。
【００２０】
また、溶接時においては、ゲージブロック（３０）を溶接部から引き抜いて退避させるので、通電時にゲージブロックによる短絡や、誘導電流による通電異常によって、溶接品質を阻害することがない。
【００２１】
更に、ゲージブロック（３０）を引き抜くときには、これに突き当てたワーク（Ｗ）の両接合端面の少なくとも一方をゲージブロック（３０）から離間させるので、ゲージブロック（３０）の引き抜き時にこれがワーク（Ｗ）によって摩耗することがなく、両接合端面の安定した突き合せ精度が長期に亘って確保される。
【００２２】
【実施例】
以下に本発明の望ましい実施例を図１乃至図３により説明する。
１０は、下方が拡開した腕１１，１２を有するワーク搬送装置で、図示しないロータリーアクチュエータにより図１の紙面の表裏方向へ移動するようになっている。
【００２３】
上記両腕１１，１２の下端にはクランプ治具１３，１４が具備されており、該クランプ治具１３，１４は、図５（ｃ）のように端曲げ加工されたワークＷにおける周方向端部２，２の外側部において、そのワークＷの軸方向端部を把持したり、またこれを解除するようになっており、その把持、解除は図示されていない油圧シリンダーにより行われるようになっている。また、該クランプ治具１３，１４は、両腕１１，１２の下端に、ワークＷの軸方向と直交する方向（図１の矢印イ方向）に移動可能に具備されており、油圧シリンダー１５，１６の作動により矢印イ方向に進退するようになっている。
【００２４】
１７，１８は上電極保持部材で、溶接中心線Ｏを中心として若干の空隙Ｄを有して左右（ワークＷの直径方向）に２分割され、夫々の下端に上電極１９，２０が具備されている。該両上電極保持部材１７，１８は図示されていない油圧シリンダーにより矢印ロ方向へ昇降するようになっている。
【００２５】
２１，２２は、上記両上電極１９，２０に対応して設置した下電極で、上電極１９，２０と同様に若干の空隙を有して左右に２分割されている。２３，２４は、上記下電極２１，２２を保持する下電極保持部材で、同じく若干の空隙を有して左右に２分割されている。
【００２６】
上記右側の上電極保持部材１７と右側の下電極保持部材２３は、移動部材２５に連けいしており、移動部材２５が矢印ハ方向に進退移動することにより、右側の上電極保持部材１７とその上電極１９及び下電極保持部材２３とその下電極２１が矢印ハ方向、すなわち、ワークＷの接合面直方向に進退するようになっている。２６は上記移動部材２５を矢印ハ方向へ進退移動させる油圧シリンダーである。
【００２７】
２７は電流制御装置、２８は溶接トランスである。２９はワーク搬送装置を昇降移動する油圧シリンダーである。
３０は板状のゲージブロックで、上記右側の電極１９，２１と左側の電極２０，２２との空隙Ｄの中央部において、ワークＷの接合面直方向に配置され、その上下方向の位置は図のように溶接位置に配置されたワークＷの周方向端が該ゲージブロック３０の両側に当接する位置に、また長手方向、すなわち、ワークＷの軸芯方向の長さＬ₁は、図２に示すように、ワークＷの軸芯方向の長さＬ₂より若干長く形成されている。
【００２８】
３１は上記ゲージブロック３０を固設したゲージブロックホルダーで、第１ホルダーガイド３２に案内されてワークＷの軸方向に沿って矢印ニ方向（図２）に進退移動するようになっており、前進移動により図２の実線位置に、後退移動により鎖線位置に置かれるようになっている。３３は、ゲージブロック３０の前進時において、その先部の上部を保持する第２ホルダーガイドで、ゲージブロック３０の前進時に、この第２ホルダーガイドと上記第１ホルダーガイド３２とによりゲージブロック３０の先部の上部と後部の下部を支持して、そのゲージブロック３０が左右に振れないように強固に支持するようになっている。３４は上記ゲージブロック３０を進退移動させる油圧シリンダーである。
【００２９】
次に、上記の構成において、ワークＷの溶接方法について説明する。
ワークＷが溶接部に搬送されていない状態では、左右の上電極１９，２０が図１の状態より若干上昇し、かつゲージブロックホルダー３１と共にゲージブロック３０が図２の鎖線位置に後退している。
【００３０】
この状態において、ゲージブロックホルダー３１が第１ホルダーガイド３２にガイドされ、油圧シリンダー３４により前進（図２の右方）されると、そのゲージブロック３０が、溶接機における右側の上下電極１９，２１と左側の上下電極２０，２２間の隙間Ｄにおける中央部に前進し、図の実線位置に配置され、第１及び第２のホルダーガイド３２，３３に支持される。この支持状態は、ゲージブロックホルダー３１の後方下部と前方上部とで支持されるので、そのゲージブロックホルダー３１、すなわちゲージブロック３０は振れ動くことなく強固に支持される。
【００３１】
次に、前記図５（ｃ）に示すように端曲げ工程によって周方向端部２，２を偏平化したワークＷを、端曲げ工程部において、搬送装置１０のクランプ治具１３，１４により把持し、油圧シリンダー１５，１６を外方へ作動して、把持したワークＷの周方向端部の接合端面２ａ，２ａの隙間を、ゲージブロック３０の板厚よりも拡げ、図示されていないロータリーアクチュエータにより搬送装置１０を溶接工程部へ移動してワークＷの偏平状の周方向端部２，２を、電極１９〜２２の一端側から上下電極間に挿入し、図の位置に配置する。このとき、接合端面２ａ，２ａの相互の拡開された隙間内にゲージブロック３０が介入する。
【００３２】
次で、油圧シリンダー１５，１６を内方へ作動してクランプ治具１３，１４を電極側へ移動し、これに把持されたワークＷの周方向端部２，２をゲージブロック３０側へ移動し、そのワークＷの周方向端部２，２の接合端面２ａ，２ａをゲージブロック３０の両側面に突き当てる。これにより、その両接合端面２ａ，２ａのワーク幅方向全面がゲージブロック３０の両側面に当り、その両接合端面２ａ，２ａは溶接中心線Ｏに沿った平行状態になる。
【００３３】
この状態で、上電極保持部材１７，１８を図示しない油圧シリンダーで下降し、上記のワークＷにおける周方向端部２，２を、その上電極１９，２０と下電極２１，２２間で強く挾持する。その後、搬送装置１０は端曲げ工程部に復帰する。
【００３４】
このような挾持状態のままで、油圧シリンダー２６を後方（図１の右側方向）へ作動させて、移動部材２５を後方へ若干移動し、右側の上電極１９と右側の下電極２１を若干右方へ移動させ、ワークＷの右側の接合端面２ａを上記の平行状態を維持して若干右方へ開き、その右側の接合端面２ａをゲージブロック３０から若干離間する。これにより、ゲージブロック３０の引抜きが容易になる。
【００３５】
次で、油圧シリンダー３４を後退作動し、ゲージブロック３０を溶接機の電極間から引き抜き、図２の鎖線状態に位置させる。
次で、油圧シリンダー２６を前方（図１の左側方向）へ作動させて、ワークＷの右側の接合端面２ａを左側の接合端面２ａに突き合わせ、電流制御装置２７により溶接電流を制御し、所定の電流を溶接トランス２８より電極へ付加し、ワークＷの両接合端面部をアプセットバット溶接する。
【００３６】
溶接終了後、図示されていない別の搬送装置がワークＷを把持する。その後、図示しない油圧シリンダーにより上電極１９，２０が上電極保持部材１７，１８と共に上昇し、初期位置に戻り、ワークＷの周方向端部２，２の挾持を解除し、上記図示されていない別の搬送装置によってワークＷを次工程部へ搬出する。
【００３７】
その後、ゲージブロック３０が油圧シリンダー３４によって再度溶接部へ前進して両ホルダーガイド３２，３３に支持される。
【００３８】
以後、上記の作動を繰り返して、連続的にワークＷのアプセットバット溶接が行なわれ、溶接終了後のワークＷは前記図５（ｅ）のトリミング工程からエキスパンド工程ｌを経てディスクホィールリムが成形される。
【００３９】
次に、本発明による方法と、従来の方法についてアプセットバット溶接後、フレアー工程、ロール工程、エキスパンド工程の各種成形加工を行ない、割れ不良率で評価した結果を表１に示す。
【００４０】
この表１に示す比較法１は前記米国特許第４，１８７，４０６号公報のギャップバー方式で、比較法２は強制的位置決め装置を有しない一般方法である。
【００４１】
【表１】

尚、上記の溶接方法におけるゲージブロック３０を電極間に挿入する工程と、ワークＷの両接合端面２ａ，２ａ相互間を広げたまま溶接位置へ搬送する工程を逆の順序で行なってもよい。この場合でも、上記の溶接方法と同様の作用、効果を発揮できる。
【００４２】
また、上記実施例においては右側の電極１９，２１を開くようにしたが、左側の電極２０，２２を開くようにしてもよく、更に両電極を相互に開くようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明のアプセットバット溶接方法によれば、溶接電極間中央にゲージブロックを設置して、強制的にワークの接合端面の位置決めをさせることにより、アプセットバット溶接による接合部の溶接品質安定性を向上させることができ、自動車用ディスクホィール板リムのように溶接後各種成形加工を行なう場合に適用しても、接合部に割れの発生を確実に防止することにより、製品の歩留りを著しく向上させることができ、アプセットバット溶接品質の向上が可能となった。
【００４４】
更に、溶接時の通電時において、電流の短絡や誘導電流による通電異常もなく溶接品質の向上を図ることができる。
更に、ゲージブロックの摩耗がなく、安定した突き合わせ精度を長期に確保して溶接品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、（ａ）は略正面図、（ｂ）は要部拡大正面図。
【図２】同要部の略側面図。
【図３】図２における正面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は溶接電極間中心に対する接合端面の初期突き合わせ状況の４つの例を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｌ）はディスクホィールリムの製造工程を示す図。
【図６】従来方法を示す略斜視図。
【符号の説明】
Ｗ…ワーク２，２…ワークの周方向端部２ａ，２ａ…接合端面１０…搬送装置１３，１４…クランプ治具１９，２０，２１，２２…電極３０…ゲージブロック

Claims

円筒状に巻かれたリム素材であるワークの周方向の両接合端面をアプセットバット溶接する方法において、次の順序による工程により溶接することを特徴とするディスクホィールリムのアプセットバット溶接方法。
Ａ．溶接機の左右電極間中央に、ゲージブロックホルダーに固設した板状のゲージブロックを挿入するとともに、その挿入されたゲージブロックが振れ動かないようにゲージブロックを間にしてゲージブロックホルダーの先部と後部をホルダーガイドで支持する工程。
Ｂ．ワークを搬送装置のクランプ治具により把持し、この把持したワークにおける周方向の両接合端面相互間の隙間を、ゲージブロックの板厚より広くしてそのワークを溶接位置へ搬送する工程。
Ｃ．ワークの上記両接合端面を上記のゲージブロックの両側面へ突き当てる工程。
Ｄ．上下の電極でワークの周方向端部を挾持する工程。
Ｅ．上記の挾持状態で、左右の電極の少なくとも一方を開方向に作動して、接合端面間を開く工程。
Ｆ．ゲージブロックを電極部から引き抜く工程。
Ｇ．左右の電極を閉作動して両接合端面を突き合わせる工程。
Ｈ．電極に通電して溶接する工程。
円筒状に巻かれたリム素材であるワークの周方向の両接合端面をアプセットバット溶接する方法において、次の順序による工程により溶接することを特徴とするディスクホィールリムのアプセットバット溶接方法。
Ａ．ワークを搬送装置のクランプ治具により把持し、この把持したワークにおける周方向の両接合端面相互間の隙間を、ゲージブロックの板厚より広くしてそのワークを溶接位置へ搬送する工程。
Ｂ．溶接機の左右電極間中央に、ゲージブロックホルダーに固設した板状のゲージブロックを挿入するとともに、その挿入されたゲージブロックが振れ動かないようにゲージブロックを間にしてゲージブロックホルダーの先部と後部をホルダーガイドで支持する工程。
Ｃ．ワークの上記両接合端面を上記のゲージブロックの両側面へ突き当てる工程。
Ｄ．上下の電極でワークの周方向端部を挾持する工程。
Ｅ．上記の挾持状態で、左右の電極の少なくとも一方を開方向に作動して、接合端面間を開く工程。
Ｆ．ゲージブロックを電極部から引き抜く工程。
Ｇ．左右の電極を閉作動して両接合端面を突き合わせる工程。
Ｈ．電極に通電して溶接する工程。