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

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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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