JP5107518B2

JP5107518B2 - 溶接装置及び溶接方法

Info

Publication number: JP5107518B2
Application number: JP2005337233A
Authority: JP
Inventors: 豪山根; 謙二清水; 正樹小山
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: JP2007136531A

Description

本発明は、アルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、アルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接装置に関する。

従来の車両用ドアの概略構成例を図６を用いて説明する。ここで、図６はセダンタイプの乗用車の左側フロントドアを車室外から見た主要部の構成説明図である。図６に示すように、ドア（サッシュドア）１の上部には、ドアフレーム２が設けられ、ここに装着されたガラスランに案内されて、ガラス３が昇降するようになっている。このドア１は、図６における左端部分がヒンジによって車体に開閉可能に取り付けられる。又、ドア１には、車内の密閉を図るために、ウェザストリップが装着されている。ドアフレーム２は、アッパサッシュ（ルーフ部分）４と、サイドサッシュ（ピラー部分）５とから構成され、ドアフレーム２のコーナー部にて、アッパサッシュ４とサイドサッシュ５とは、接合部Ｊにおいて突き合わされ、溶接されている。

これらアッパサッシュ４と、サイドサッシュ５の断面形状を図７を用いて説明する。アッパサッシュ４と、サイドサッシュ５の断面形状は略同一であるので、アッパサッシュ４で説明を行う。図に示すように、アッパサッシュ４は、板材をロール成形して製造されるもので、その断面は、外部に露出する意匠面４ａと、この意匠面４ａの裏面側に意匠面４ａに対してＴ字状に交差し、溶接にて固定される脚部４ｄと、脚部４ｄに連設された閉鎖状袋部４ｃとからなっている。脚部４ｄを介してウェザストリップ保持部４ｅ及びガラスラン保持部４ｂが背中合わせに形成されている。

次に、接合部Ｊの説明を行なう。ロール成形で製造され、所定の形状に成形されたアッパサッシュ４とサイドサッシュ５とは、切断装置により、接合部Ｊの切断面が形成される。一般に、このような接合部Ｊでのサッシュの切断面は、表側と裏側とで、サッシュの長手方向の対する異なる切断角度で切断される。

アッパサッシュ４とサイドサッシュ５とは、切断装置で接合面Ｊの切断面が形成された後、突き合わされ、溶接される（例えば、特許文献１参照）。
この溶接を行なう溶接治具を図８を用いて説明する。図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の切断線Ａ−Ａでの断面図である。図８（ａ）において、クランプ手段により、ベース１１上でアッパサッシュ４とサイドサッシュ５とは、断面を突き合わせた状態で、保持されている。本従来例のクランプ手段は、ベース１１上でアッパサッシュ４とサイドサッシュ５との位置決めを行なう角度クランプ１３と、アッパサッシュ４とサイドサッシュ５をベース１１上に押し付ける表面クランプ１５とからなっている。

そして、図８（ｂ）に示すように、空冷のＴＩＧトーチを有した溶接ロボット１７を用いて、溶接する。溶接箇所は、図７に示すように、外部に露出する意匠面５ａの第１の溶接箇所Ｂと、ウェザストリップ保持部４ｅから閉鎖状袋部４ｃにかかる第２溶接箇所Ｃとである。さらに、第１の溶接部ＡでのＴＩＧ溶接は、立向き下進溶接で、直流正極溶接であり、トーチのタングステン角度は約３０°であった。
特開２００２−１７８７５８公報（段落０００２〜０００５及び図１５，図１７）

近年、車両の軽量化のために、アッパサッシュ４、サイドサッシュ５が比重が鉄の約１／３（２．７）で、剛性を考慮しても１／２程度の重量となるアルミニウムが用いられている。尚、材料をアルミニウムとする場合、サッシュは押し出し成形法で製造される。

しかし、図８に示すような治具を用いてアルミニウムのアッパサッシュ４とサイドサッシュ５との溶接を行うと、ワイヤ（溶加棒）の溶けすぎによる溶け落ちが発生し、アルミニウムのサッシュ４とサッシュ５とが充分溶着せず、溶接強度が不足する問題点が発生する。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、アルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、アルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接装置において、溶接強度を充分確保できる溶接装置を提供することある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接装置において、ベースと、該ベースに設けられ、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの断面を突き合わせた状態で、両者を保持するクランプ手段と、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの前記断面と略直交し、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの断面の外側にある軸を中心に前記ベースを回転させる回転手段と、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの突合せ部分の周面を溶接する溶接ロボットと、前記回転手段を駆動し、前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら前記溶接ロボットを駆動して溶接を行なう制御手段と、を有し、前記制御手段は前記回転手段を駆動しつつ、前記溶接ロボットを駆動して溶接を行うことを特徴とする溶接装置である。

制御手段は、前記回転手段を駆動し、前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら前記溶接ロボットを駆動して溶接を行なう。
請求項２に係る発明によれば、前記溶接部分に空気流を当てて、溶接部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の溶接装置である。

請求項３に係る発明は、銅、銅合金のうちのどちらか一方の材質でなり、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの意匠面の裏側に当接するバックプレートを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接装置である。
請求項４に係る発明は、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接方法において、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの断面を突き合わせた状態で両者を保持し、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの前記断面と略直交し、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの断面の外側にある軸を中心に、断面が突き合わされた状態で保持された前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュを回転させ、前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら溶接ロボットを駆動して溶接を行い、溶接を行う際には、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュを回転させつつ、前記溶接ロボットを駆動することを特徴とする溶接方法である。

請求項１−３に係る発明によれば、制御手段は、前記回転手段を駆動し、前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら前記溶接ロボットを駆動して溶接を行なうことにより、溶加棒の溶けすぎによる溶け落ちが発生せず、アルミニウムのサッシュとサッシュとが充分溶着し、溶接強度を充分確保できる。

請求項２に係る発明によれば、前記溶接部分に空気流を当てて、溶接部分を冷却する冷却手段を設けたことにより、溶け込み量を抑制でき、溶け込みすぎによる溶け落ちの発生を防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、銅、銅合金のうちのどちらか一方の材質でなり、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの意匠面の裏側に当接するバックプレートを設けたことにより、溶け込み量を抑制でき、溶け込みすぎによる溶け落ちの発生を防止することができる。

最初に、図１、図２を用いて、本形態例の溶接装置の全体構成を説明する。図１は正面図、図２は図１の切断線Ｄ−Ｄでの要部断面図である。尚、本形態例の溶接装置は、図６−図７に示したアッパサッシュ、サイドサッシュと同一形状のアッパサッシュ５４とサイドサッシュ５５とを溶接する装置である。

図１に示すように、ベース５１上に設けられたクランプ手段により、アルミニウムのアッパサッシュ（第１のサッシュ）５４とサイドサッシュ（第２のサッシュ）５５とは、断面を付き合わせた状態で、さらにこれら断面がベースと略直交するように保持されている。本形態例のクランプ手段は、ベース５１上でアッパサッシュ５４とサイドサッシュ５５との位置決めを行なう角度クランプ５３と、アッパサッシュ５４とサイドサッシュ５５の意匠面５５ａ、５５ｂ（図３参照）をベース５１上に押し付ける表面クランプ６５とからなっている。

そして、ベース５１の下部には、ベース５１に直交するサイドベース５２が取り付けられている。サイドベース５２には、フロアＦ側に設けられた２つのブラケット５７に回転可能に支持されたシャフト５６が固着されている。又、シャフト５６には回転手段としてのモータ７１が接続されている。従って、モータ７１は、アッパサッシュ５４、サイドサッシュ５５の断面と略直交する方向の軸を中心にベース５１を回転させる回転手段となっている。即ち、モータ７１を駆動することにより、ベース５１が回転し、図２に示すように、アッパサッシュ５４と、サイドサッシュ５５との溶接部分が状態イ−ニに示すように３６０°回転するようになっている。

図２に示すように、アッパサッシュ５４と、サイドサッシュ５５との突合せ部分の周面を溶接する溶接ロボット９１が設けられている。この溶接ロボット９１は、水冷交流のＴＩＧトーチ９２を有している。

又、図１に示すように、ベース５１上には、溶接部分に空気流を当てて、溶接部分を冷却する冷却手段１０１が設けられている。
次に、図１、図３を用いてバックプレートの説明を行う。図３は、図２のロの状態の拡大図である。ベース５１には、アッパサッシュ５４（サイドサッシュ５５）の溶接部分の意匠面５４ａ（５５ａ）裏側に当接する熱伝導率が高い材質（たとえば、銅または銅合金）でなるバックプレート１１１が設けられている。本形態例では、表面クランプ６５により、アッパサッシュ５４、サイドサッシュ５５はバックプレート１１１に当接するようにし、更に、バックプレート１１１には、アッパサッシュ５４（サイドサッシュ５５）の溶接部分の意匠面５４ａ（５５ａ）裏側の凸部が嵌合する凹部を形成し、隙間が発生しないようにした。

次に、上記構成の溶接装置の電気的構成を図５を用いて説明する。１２１は、ベース５１の回転角度を検出する回転角検出センサである。１２３は、回転角検出センサ１２１からの出力を取り込んで、モータ７１、溶接ロボット９１を駆動する制御手段である。

次に、上記構成の作動を説明する。
アッパサッシュ５４、サイドサッシュ５５を角度クランプ５３、表面クランプ６５を用いてベース５１上にセットしたときには、図２のイの状態である。この時、回転角検出センサ１２１からの信号を取り込んで、状態イであることを認識した制御手段１２３は、溶接部Ｃが略水平状態となるように、状態イ→状態ニ→状態ハになるようにモータ７１を駆動しつつ、溶接ロボット９１を駆動して溶接部Ｃの溶接を行う（図４参照）。

溶接部Ｃの溶接が終了すると、制御手段１２３はモータ７１を駆動して、溶接部Ｂが略水平状態となる状態ロとする。そして、溶接ロボット９１を駆動して溶接部Ｂの溶接を行う。

このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御手段１２３は、モータ７１を駆動し、アッパサッシュ５４、サイドサッシュ５５の突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら溶接ロボット９１を駆動して溶接を行なうことにより、溶加棒の溶けすぎによる溶け落ちが発生せず、アルミニウムのアッパサッシュ５４とサイドサッシュ５５とが充分溶着し、溶接強度を充分確保できる。
（２）溶接部分に空気流を当てて、溶接部分を冷却する冷却手段１０１を設けたことにより、溶け込み量を抑制でき、溶け込みすぎによる溶け落ちの発生を防止することができる。
（３）熱伝導率が高い材質でなり、アッパサッシュ５４、サイドサッシュ５５の意匠面５４ａ、５５ａの裏側に当接するバックプレート１１１を設けたことにより、溶け込み量を抑制でき、溶け込みすぎによる溶け落ちの発生を防止、ビード盛り上がりの防止、溶け込みの確保ができる。

形態例の溶接装置の正面図である。図１の切断線Ｄ−Ｄでの要部断面図である。図２のロの状態の拡大図である。溶接部Ｃの溶接を説明する図である。図１の溶接装置の電気的構成を説明するブロック図である。セダンタイプの乗用車の左側フロントドアを車室外から見た主要部の構成説明図である。図６のアッパサッシュと、サイドサッシュの断面形状を説明する図である。従来の溶接治具を説明する図である。

符号の説明

５１ベース
５３角度クランプ
５４アッパサッシュ（第１のサッシュ）
５５サイドサッシュ（第２のサッシュ）
６５表面クランプ
９１溶接ロボット
１２３制御手段

Claims

断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接装置において、
ベースと、
該ベースに設けられ、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの断面を突き合わせた状態で、両者を保持するクランプ手段と、
前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの前記断面と略直交し、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの断面の外側にある軸を中心に前記ベースを回転させる回転手段と、
前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの突合せ部分の周面を溶接する溶接ロボットと、
前記回転手段を駆動し、前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら前記溶接ロボットを駆動して溶接を行なう制御手段と、
を有し、
前記制御手段は前記回転手段を駆動しつつ、前記溶接ロボットを駆動して溶接を行うことを特徴とする溶接装置。
前記溶接部分に空気流を当てて、溶接部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
銅、銅合金のうちのどちらか一方の材質でなり、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの意匠面の裏側に当接するバックプレートを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接装置。
断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第１のサッシュの長手方向と交差する方向の断面と、断面形状が外部に露出する意匠面と、この意匠面の裏面側に意匠面に対してＴ字状に交差する脚部と、脚部に連設された閉鎖状袋部とからなるアルミニウムの第２のサッシュの長手方向と交差する方向の断面とを突き合わせた状態で、突合せ部分の周面を溶接して、前記第１のサッシュと前記第２のサッシュとを固着する溶接方法において、
前記第１のサッシュと前記第２のサッシュの断面を突き合わせた状態で両者を保持し、
前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの前記断面と略直交し、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュの断面の外側にある軸を中心に、断面が突き合わされた状態で保持された前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュを回転させ、
前記サッシュの突合せ部分の周面の溶接を行なう箇所が略水平となったら溶接ロボットを駆動して溶接を行い、
溶接を行う際には、前記第１のサッシュ、前記第２のサッシュを回転させつつ、前記溶接ロボットを駆動することを特徴とする溶接方法。