JP5232423B2 - 溶接方法および溶接治具 - Google Patents

Description

本発明は溶接方法および溶接治具に関するものであり、特に筒状部材と板状部材とを溶接するための溶接方法および溶接治具に関するものである。

従来、ダンパーとフランジとを溶接する場合には、溶接部においてフランジの内壁側から押さえ金具などの治具によってダンパーを押圧して、溶接を行うことで、ひずみを少なくして溶接を正確に行うものが特許文献１に開示されている。
特開昭６４−５６８８号公報

しかし、治具を外した後は、溶接を行った箇所と溶接を行っていない箇所においては、変形量（スプリングバック量）が異なり、上記発明においては、治具を外した後の変形によって、製品の精度が悪くなるといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、精度の良い製品を製造することを目的とする。

本発明は、筒状部材の端部に筒状部材の径方向の厚さよりも径方向の厚さが厚い板状部材を溶接する溶接方法において、筒状部材の径方向外側に向けて筒状部材に付勢力を与えて、筒状部材の板状部材が溶接される側の第１端部に対して、軸方向反対側の端部である第２端部の径を、第１端部の径よりも拡径させると共に、板状部材と第１端部とを当接させ、板状部材と第２端部との間に電流を流して溶接する。

本発明によると、溶接後のスプリングバック量を考慮して、筒状部材と板状部材とを溶接する第１端部から、軸方向において第１端部とは反対側の第２端部側にかけて、筒状部材を拡径させて溶接を行うので、溶接後のスプリングバック量に差違による製品の精度悪化を抑制し、精度の良い製品を製造することができる。

本発明の実施形態の構成を図１、図２を用いて説明する。図１は、車両に変速機に使用されたインターナルギヤの一部を示す概略断面図である。図２は、溶接を行う前のインターナルギヤの断面図である。この実施形態では、車両の変速機に用いられるインターナルギヤについての製造方法について説明するが、これに限られることはない。

インターナルギヤ１は、内歯２ａを有するリング状のギヤ部（筒状部材）２と、プレート部（板状部材）３と、を備える。なお、プレート部３は突起部３ａを備え、ギヤ部２とプレート部３とは突起部３ａに大電流を流すことで溶接される。

車両においては、クラッチ６の締結、開放状態を切り替えることで、エンジンなどによって発生するトルクが、サンギヤ４、ピニオンギヤ５、インターナルギヤ１の一部、または全部を介して車輪に伝達され、変速機における変速が実行される。

次に、インターナルギヤ１を製造装置について、図３、図４を用いて説明する。図３はプロジェクション溶接機の構成図であり、図４は、プロジェクション溶接機で使用する溶接治具の構成図である。なお、図３、図４においては、プロジェクション溶接機の一部、インターナルギヤのついて断面図を示す。

プロジェクション溶接機１０は、インターナルギヤ１を支持する下電極１１と、鉛直方向へ移動し、下電極１１との間でインターナルギヤ１に電流を流す上電極１２と、を備える。また、溶接を行う際に使用する溶接治具１３を備える。

溶接時には、下電極１１と上電極１２との間で、インターナルギヤ１のプレート部３とギヤ部２とを加圧して、大電流を流すことで、突起部３ａを介してプレート部３とギヤ部２とを溶接する。

溶接治具１３は、下電極１１に連結する台座（第１治具）１４と、台座１４とインターナルギヤ１との間に設けるコレット（第２治具）１５と、コレット１５の上端の一部と当接し、コレット１５を上端から鉛直方向下向きに押さえる押さえ板１６と、押さえ板１６を貫通して台座１４に螺合し、押さえ板１６の鉛直方向の位置を調整する締め付けネジ１７と、を備える（押さえ板１６と締め付けネジ１７が押し圧治具を構成する）。

台座１４は、インターナルギヤ１のギヤ部２の内径よりも小さい略円形形状をしており、ギヤ部２と向かい合う外周壁１４ａは鉛直方向下向きに拡径するテーパ形状である。

ここで、コレット１５について図５、図６をさらに用いて説明する。図５はコレット１５の上方斜視図である。図６はコレット１５の概略断面図である。

コレット１５は、略円環形状をしており、外周壁１５ａ、および内周壁１５ｂが鉛直方向の上側の端部（第３端部）から下側の端部（第４端部）にかけて、つまり鉛直方向下向きに拡径するテーパ形状である。コレット１５の内周壁１５ｂは、台座１４の外周壁１４ａと摺接し、コレット１５の外周壁１５ａは、ギヤ部２の内歯２ａの先端部と摺接する。また、コレット１５は、全周において、上下方向から交互に等間隔で設けられるスリット１８を備える。スリット１８を複数設けることで、押さえ板１６によって鉛直方向下向きに加圧された場合に、台座１４の外周壁１４ａに沿って、コレット１５は変形し、径方向に広がる。これによって、外周壁１５ａと当接するギヤ部２の径が広がる。

押さえ板１６は、略円形形状であり、インターナルギヤ１のプレート部３の内周壁と当接する箇所に押さえ板１６の外周に沿って設けられる絶縁部１９を備える。押さえ板１６は、締め付けネジ１７によって鉛直方向の位置を調整可能であり、締め付けネジ１７によって押さえ板１６の鉛直方向の位置が変化すると、それに伴ってコレット１５の鉛直方向の位置は台座１４に対して変化する。つまり、締め付けネジ１７によって押さえ板１６が鉛直方向下向きに移動すると、それに伴ってコレット１５も鉛直方向下向きに移動し、コレット１５は台座１４の外周壁１４ａに沿って、径方向に広がり、外周壁１５ａと摺接するギヤ部２を広げる。

なお、図４においては、押さえ板１６が台座１４に当接している状態を示すが、押さえ板１６が台座１４に当接しない位置で固定され、溶接を行ってもよい。

台座１４とコレット１５のテーパ形状（テーパ角）は、予め実験などによって設定され、溶接後にインターナルギヤ１が所望する形状となるように設定される。テーパ角は、インターナルギヤ１の剛性が小さいほど大きくする。ここで、剛性が小さいとは、例えば、インターナルギヤ１の径が大きい、厚みが小さい、インターナルギヤ１の材料の弾性率が小さい、などである。

次にこの実施形態におけるインターナルギヤ１の製造方法について、図７の製造フローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、ギヤ部２とプレート部３を溶接治具１３に配置する。

ステップＳ１０１では、締め付けネジ１７によって、コレット１５を鉛直方向下向き（ギヤ部２の軸方向下向き）に押し下げて、コレット１５の鉛直方向の位置を調整する。これによって、コレット１５が台座１４の外周壁１４ａに沿って拡径し、ギヤ部２には、コレット１５によって径方向外向きの力がかかり、ギヤ部２の平面度と真円度が矯正され、プレート部３と溶接を行う端部（第１端部）から、軸方向における反対側の端部（第２端部）にかけて、径方向外側に拡径する。

ステップＳ１０２では、上電極１２を下降させて、上電極１２をプレート部３に当接させて、さらに所定の圧力によってプレート部３とギヤ部２とを加圧する。

ステップＳ１０３では、上電極１２と下電極１１との間で所定の電流を流し、ギヤ部２と当接するプレート部３の突起部３ａに電流を集中して流して、溶接を行う。

ステップＳ１０４では、上電極１２を上昇させ、インターナルギヤ１を取り出す。

インターナルギヤ１を取り出した場合に、溶接を行った箇所と、溶接を行っていない箇所、つまり溶接箇所とは反対側の端部と、のスプリングバック量が異なるが、この実施形態では、コレット１５によって、溶接箇所とは反対側の端部、つまりギヤ部２の鉛直方向下側となる箇所に比較的大きな力をかけて、ギヤ部２の下側を上側よりも拡径させて、溶接を行うので、インターナルギヤ１を取り出した際のスプリングバック量の差違によるインターナルギヤ１の精度悪化を抑制し、精度の良い製品を製造することができる。

なお、この実施形態では、プロジェクション溶接について説明を行ったが、これに限られることはなく、その他の溶接方法において溶接を行う際にも使用することができる。

また、コレット５の径を押さえ板１６と締め付けネジ１７とによって調整して固定し、リングギヤ２とプレート３とを配置して、上電極１２と下電極１１とで加圧して溶接を行っても良い。

また、コレットを設けずに、インターナルギヤを鉛直方向に加圧して、テーパ形状の台座に直接摺接させて、インターナルギヤのプレート部とギヤ部とを溶接する箇所とは反対側の端部を拡径させて、溶接を行っても良い。

本発明の実施形態の効果について説明する。

例えばインターナルギヤ１のギヤ部２とプレート部３とを溶接した場合に、溶接を行う端部側と、溶接を行う端部側とは反対側の端部側と、では溶接後のスプリングバック量が異なるために、インターナルギヤ１が変形してインターナルギヤ１の精度が悪くなる場合がある。この実施形態では、インターナルギヤ１のギヤ部２とプレート部３とを溶接する際に、溶接後のスプリングバック量による変形を考慮して、テーパ形状の台座１４、コレット１５を用い、溶接箇所とは反対側のギヤ部２の端部側を、溶接箇所の端部側よりも拡径させて溶接する。これによって、溶接後にスプリングバック量の差違によるインターナルギヤ１が変形を考慮し、精度の良いインターナルギヤ１を製造することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態のインターナルギヤを設けた変速機の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態のインターナルギヤの断面図である。 本発明の実施形態のプロジェクション溶接機の構成図である。 本発明の実施形態の溶接治具の構成図である。 本発明の実施形態のコレットの上方斜視図である。 本発明の実施形態のコレットの概略断面図である。 本発明の実施形態の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ インターナルギヤ
２ ギヤ部（筒状部材）
３ プレート部（板状部材）
１０ プロジェクション溶接機
１１ 下電極
１２ 上電極
１３ 溶接治具
１４ 台座（第１治具）
１５ コレット（第２治具）
１６ 押さえ板
１７ 締め付けネジ

Claims (5)

1. 筒状部材の端部に前記筒状部材の径方向の厚さよりも径方向の厚さが厚い板状部材を溶接する溶接方法において、
   前記筒状部材の径方向外側に向けて前記筒状部材に付勢力を与えて、前記筒状部材の前記板状部材が溶接される側の第１端部に対して、軸方向反対側の端部である第２端部の径を、前記第１端部の径よりも拡径させると共に、前記板状部材と前記第１端部とを当接させ、前記板状部材と前記第２端部との間に電流を流して溶接することを特徴とする溶接方法。
2. 前記筒状部材の剛性が小さいほど、前記第２端部の径を、前記第１端部の径よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
3. 請求項１または２の溶接方法で使用する溶接治具において、
   前記筒状部材の内側に位置し、前記筒状部材の径方向外側に向けて前記筒状部材に付勢力を与える治具を備え、
   前記治具は、前記治具の第３端部および第４端部にて前記第１端部および前記第２端部とそれぞれ当接し、
   前記治具の外周壁は、前記第３端部から前記第４端部にかけて拡径するテーパ形状であることを特徴とする溶接治具。
4. 前記治具は、
   前記筒状部材の内側に設けられ、前記筒状部材と同軸方向に所定のテーパ形状の外周壁を有する第１治具と、
   前記第１治具と前記筒状部材の内周壁との間に配設され、前記第１治具の前記外周壁と摺接して径が変化して前記筒状部材と当接する第２治具と、
   前記第２治具を前記筒状部材の軸方向へ移動させて、前記第２治具を前記第１治具の前記外周壁に沿って押圧して、前記第２治具の径を大きくする押し圧治具と、を備え、
   前記第２治具の外周壁が、前記第３端部から前記第４端部にかけて拡径するテーパ形状であることを特徴とする請求項３に記載の溶接治具。
5. 前記筒状部材の剛性が小さいほど、前記第４端部の径を、前記第３端部の径よりも大きくすることを特徴とする請求項３または４に記載の溶接治具。

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