JP4486573B2 - 連続エリクセン溶接試験機 - Google Patents

Description

本発明は、溶接缶胴部の溶接部のような円筒形胴部の溶接状況を評価するに適した連続エリクセン溶接試験機に関するものである。

従来、例えば溶接缶の胴部のような円筒形胴部のシーム溶接部の評価は、図１に示すように作業者がシーム溶接部の端をペンチ等で挟んで一定角度で引張り、シーム溶接部をきれいにちぎれ取ることができれば合格という判断で実施されていた。しかしこのような方法では作業者の癖によって評価にバラツキが生じるうえ、作業の自動化ができないという問題があった。

そこで本発明者は、シーム溶接部を既存のエリクセン試験機により正確に評価することを検討したが、特定の試験ポイントのエリクセン強度は測定できるものの、長い溶接線全体の評価はできなかった。なお過去の特許文献を検索したが、連続エリクセン溶接試験機に関する公報は発見されなかった。

本発明は上記した従来の問題点を解決し、溶接部の溶接状況を自動的に試験することができ、作業者によるバラツキのない正確な評価を可能とした連続エリクセン溶接試験機を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、被試験体の溶接部をポンチでしごいて溶接部を評価する連続エリクセン溶接試験機であって、被試験体の溶接部に沿って配置されたガイドレールと、このガイドレール上を駆動手段により移動するポンチを備え、このガイドレールはポンチが溶接部端部に差し掛かる部分まで溶接部端部に向けて傾斜させたことを特徴とするものである。

なお、ポンチを移動させる駆動手段が、ロッドの先端に自在継手を介してポンチヘッドを接続した構造を備えたものであることが好ましく、ポンチヘッドが、楔型のポンチ突出量調整手段を備えたものであることが好ましい。また、被試験体の溶接ラップ代をＬ、ポンチの曲率半径をｒとするとき、Ｌとｒとが下記（1）式を満足するようにｒを設定することが好ましい。
０.８５×４.８Ｌ≦ｒ≦１.１５×４.８Ｌ・・・・（1）

本発明の連続エリクセン溶接試験機は、被試験体の溶接部に沿って配置されたガイドレール上で駆動手段によりポンチを移動させ、被試験体の溶接部をしごきながら溶接部が破断するか否かを自動的に試験することができる。このため作業者によるバラツキを生じることなく、溶接部を正確に評価することができる。しかもガイドレールをポンチが溶接部端部に差し掛かる部分まで溶接部端部に向けて傾斜させた構造としたので、ポンチが溶接部端部に円滑に潜り込み、図２に示すように溶接部が破れたり、かじり込んでポンチが動かなくなったりするトラブルもなく、順調に評価を継続することが可能となった。

また請求項２のように、牽引ロッドの先端に自在継手を介してポンチヘッドを接続した構造を採用すれば、ポンチがガイドレールへ乗り上げるときのみならず、ポンチが溶接部とかじりを起こしそうになった時でも、自在継手であることでポンチが適度に首振りを行い、かじりを回避することが可能となる。また請求項３のように、ポンチヘッドを楔型のポンチ突出量調整手段を備えた構造としておけば、ポンチによるしごき荷重を自由に設定することが可能となる。さらに請求項４のように、被試験体の溶接ラップ代をＬとポンチの曲率半径をｒとの間に（1）式の関係を持たせておけば、溶接部全体のエリクセン試験を正確に行うことができる。

以下に本発明を溶接缶の胴部のシーム溶接部の試験機に適用した実施形態を示す。
図３と図４は本発明の実施形態を示す全体図で、図３は試験開始前の状態を示し、図４は試験終了時の状態を示す。また図５は要部の平面図である。これらの図において１はベースであり、その上面に被試験体Ｗである溶接缶の保持部２が立設されている。図５に示すように、この保持部２は被試験体Ｗより僅かに小径の円柱を半割りした形状のもので、右側が固定部３、左側が可動部４となっている。可動部４は軸５によりベース１上に枢着されている。

この保持部２の上端面には開閉用ハンドル６が設けられており、固定部３と可動部４との間に設けられたリンク機構７を操作して、可動部４を軸５の回りに開閉できるようになっている。このため、可動部４を閉じた状態で被試験体Ｗを保持部２の上から装着し、開閉用ハンドル６を操作して可動部４を外側に動かすことによって、被試験体Ｗである溶接缶を強固に保持することができる。

図５に示すように、固定部３の一側面は大きく内側に切り込まれて縦溝が形成されており、その内部にガイドレール８が設けられている。このガイドレール８は被試験体Ｗの溶接部に沿うように保持部２のほぼ全長にわたり形成されている。（このガイドレール８に溶接部が対向するように、被試験体Ｗを保持部２に嵌め込む。）後述するように、ガイドレール８の上端部には傾斜面２０が形成されている。

このガイドレール８上には、ポンチヘッド９が搭載されている。ポンチヘッド９は駆動手段によってガイドレール８上を移動されるもので、この実施形態ではシリンダ１０のロッド１１の先端に自在継手１２を介して取り付けられている。ポンチヘッド９は図６に示すように楔型のポンチ突出量調整手段１３を備え、ポンチ１４の突出量を設定できるようになっている。このポンチ突出量調整手段１３は固定側楔１５と可動側楔１６とからなり、ポンチ１４はボールネジ１７の頭部に形成されている。押し込み調節ネジ１８により可動側楔１６の位置を調節し、その端面に当たるまでボールネジ１７をねじ込んでロックボルト１９で固定することにより、ポンチ１４の突出量を正確に設定することができる。

なお、溶接ラップ代とポンチ曲率の関係について、溶接ラップ代に対しポンチ曲率半径が小さ過ぎると溶接部のみを強度試験をしていることとなり、溶接熱影響部の強度試験がされないため溶接全体のエリクセン試験とならず好ましくない。逆に大き過ぎると金属缶母材をエリクセン試験して伸ばすこととなるため好ましくない。そこで数々の溶接ラップ代とポンチ曲率を組み合わせて試験した結果、溶接ラップ代Ｌに対するポンチ曲率半径rの好ましい範囲は、図９よりr＝４．８Ｌの±１５％、即ち（1）式の範囲とすることが好ましいことが判明した。図９中の○は溶接部のエリクセン試験が適切に行われたことを示し、×は不適切であったことを示す。
０．８５×４．８Ｌ≦ｒ≦１．１５×４．８Ｌ・・・（1）
尚、さらに好ましいrの範囲は、下記（2）式の範囲である。
０．９×４．８Ｌ≦ｒ≦１．１×４．８Ｌ・・・（2）

さて図１、図７に示すように、ポンチヘッド９は試験開始時にはガイドレール８の上端にあり、被試験体Ｗの溶接部上端の内面とガイドレール８との間に潜り込んでポンチ１４で内側から溶接部をしごきながら移動する。このとき、図２に示したように被試験体Ｗの溶接部端部にポンチ１４が引っ掛かると、エリクセン試験が行えなくなる。そこで本発明では図７に示すように、ガイドレール８の端部をポンチ１４が溶接部端部に差し掛かる部分まで溶接部端部に向けて傾斜させ、ポンチヘッド９の潜り込みを補助する傾斜面２０としてある。このような傾斜面２０を設けることにより、ポンチヘッド９は溶接部端部に引っ掛かることなく溶接部の内面に潜り込むことができる。

なお、傾斜面２０は平面であっても曲面であっても構わないが、少なくとも傾斜面２０が終了してポンチヘッド９が乗り上げるときに、ポンチ１４が溶接部端部にかかっていることが好ましい。また傾斜面２０の終了部は曲率をつけてポンチヘッド９が滑らかにガイドレール８上に乗り上げるようにすることがより好ましい。さらに傾斜面２０でのポンチヘッド９の動きを滑らかにするために、傾斜面２０をメッキ、樹脂などで表面処理することも好ましく、該傾斜面２０に微小なコロやベアリング類を配置することもできる。

前記したように、ポンチヘッド９はロッド１１の先端に自在継手１２を介して取り付けられている。これによりポンチヘッド１４の動きを円滑にすることができる。ポンチヘッド９が傾斜面２０から乗り上げるためには、少なくとも１自由度の継手が必要であるが、この継手を自在継手１２とすることで、ガイドレール８への乗り上げのみならず、ポンチ１４が溶接部とかじりを起こしそうになった時でも、ポンチヘッド９が図８に示すように適度に首振りを行い、かじりを回避することが可能となる。

このように構成された本発明の連続エリクセン溶接試験機を用いれば、被試験体Ｗである溶接缶を保持部２の外周に保持させたうえ、ガイドレール８上を駆動手段によりポンチヘッド９を移動させ、ポンチ１４で内側から溶接部をしごきながらエリクセン試験を行うことができる。溶接部の評価は溶接部が破断するか否かにより行うことができるが、従来法のように作業者によるバラツキを生じることなく、自動的に正確な試験を行うことができる。

なお、溶接部に作用する最大張力はポンチ１４の押し込み量によって変化し、板厚０.５ｍｍ、降伏点３０kgf／mm²の鋼缶の場合、押し込み量が５ｍｍであると最大張力は約５８５kgf、６ｍｍであると最大張力は約６８０kgf、７ｍｍであると最大張力は約８３５kgfとなる。このためポンチ突出量調整手段１３を用いて押し込み量を調整すれば、溶接部に作用する最大張力を変えたエリクセン試験が可能となる。

本発明では、ガイドレール８をポンチ１４が溶接部端部に差し掛かる部分まで溶接部端部に向けて傾斜させた構造としたので、ポンチ１４を溶接部端部に円滑に潜り込ませることができ、溶接部が破れたり、かじり込むこともなく、順調に評価を継続することが可能となる。

従来の溶接部の試験方法を示す斜視図である。 ポンチが溶接部端部にかじり込んだ状態の説明図である。 本発明の実施形態を示す全体図であり、試験開始前の状態を示す。 本発明の実施形態を示す全体図であり、試験終了時の状態を示す。 要部の平面図である。 ポンチヘッドの断面図である。 ガイドレール端部の拡大断面図である。 ポンチヘッドの首振り動作の説明図である。 溶接ラップ代とポンチ曲率半径との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ベース
２ 保持部
３ 固定部
４ 可動部
５ 軸
６ 開閉用ハンドル
７ リンク機構
８ ガイドレール
９ ポンチヘッド
１０ シリンダ
１１ ロッド
１２ 自在継手
１３ ポンチ突出量調整手段
１４ ポンチ
１５ 固定側楔
１６ 可動側楔
１７ ボールネジ
１８ 押し込み調節ネジ
１９ ロックボルト
２０ 傾斜面

Claims (4)

1. 被試験体の溶接部をポンチでしごいて溶接部を評価する連続エリクセン溶接試験機であって、被試験体の溶接部に沿って配置されたガイドレールと、このガイドレール上を駆動手段により移動するポンチを備え、このガイドレールはポンチが溶接部端部に差し掛かる部分まで溶接部端部に向けて傾斜させたことを特徴とする連続エリクセン溶接試験機。
2. ポンチを移動させる駆動手段が、ロッドの先端に自在継手を介してポンチヘッドを接続した構造を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の連続エリクセン溶接試験機。
3. ポンチヘッドが、楔型のポンチ突出量調整手段を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の連続エリクセン溶接試験機。
4. 被試験体の溶接ラップ代をＬ、ポンチの曲率半径をｒとするとき、Ｌとｒとが下記（1）式を満足することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の連続エリクセン溶接試験機。
   ０.８５×４.８Ｌ≦ｒ≦１.１５×４.８Ｌ・・・・（1）

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