JP6087181B2 - シーム溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、シーム溶接装置に関する。

抵抗溶接の一種であるシーム溶接は、一対の円盤状の電極輪でワークの被接合部を挟み込んで加圧するとともに、一対の電極輪を回転させながら溶接電流を流すことで、被接合部を連続溶接する方法である。
また、シーム溶接を行うシーム溶接装置は、一対の電極輪の間にワークの被接合部を案内するため、ワークを支持するワーク支持手段と、ワーク支持手段に取り付けられる環状のカムリングと、カムリングの内周面及び外周面に当接した状態でカムリングを挟んでいる一対のローラと、を主に備えている（下記特許文献１参照）。

ここで、カムリングは、ワークの被接合部と同形又は相似形に形成されて、略直線状の部位である直線部と曲線状の部位である曲線部とを有している。
よって、一対のローラに挟まれる部位が直線部の場合、カムリング及びカムリングが取り付けられたワーク支持手段が直線上に移動し、被接合部の直線部が連続溶接される。
一方、一対のローラに挟まれる部位が曲線部の場合、一対のローラ間を支点としてカムリング及びワーク支持手段が回動しながら曲線上に移動する。そのため、ワークも一対のローラ間を支点として回動し、被接合部の曲線部が連続溶接される。

特開２０１０−２６９３４３号公報

しかしながら、ワーク及びワーク支持手段は重量物であり、一対のローラ間を支点に回動するワーク及びワーク支持手段には、大きな慣性モーメントが作用している。
そのため、従来のシーム溶接装置において、回動しているワーク及びワーク支持手段を直線上に移動させようとした場合、つまり、一対のローラ間に挟み込まれる部位が曲線部から直線部に移行した場合に、ワーク及びワーク支持手段が振動するおそれがあった。そして、ワーク及びワーク支持手段の振動は、溶接線のずれによる溶接不良を引き起こし、望ましくなかった。

特に、上記特許文献１のシーム溶接装置によれば、ワーク及びワーク支持手段の回動を補助（アシスト）するため、モータと、回動軸に固定されたプーリと、モータの動力をプーリに伝達するタイミングベルトとを備える補助動力部が設けられている。そのため、補助動力部により回動がアシストされ、より大きな振動がワーク及びワーク支持手段に発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、一対のローラ間に挟み込まれる部位が曲線部から直線部に移行した際の振動を抑制できるシーム溶接装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本願発明に係るシーム溶接装置は、ワークの被接合部を挟み込んで前記被接合部に溶接電流を流す一対の電極輪と、前記ワークを支持して移動及び回動自在なワーク支持手段と、略直線状の部位である直線部と曲線状の部位である曲線部とを有し、前記ワーク支持手段に取り付けられた環状のカムリングと、前記カムリングの内周面及び外周面に当接して前記ワークを挟んでおり、前記ワークの移動を案内する一対のローラと、を備え、前記一対のローラに挟まれる部位が前記カムリングの曲線部の場合に、前記ワーク及び前記ワーク支持手段が前記一対のローラ間を支点に回動しながら移動するシーム溶接装置であって、前記ワーク支持手段とは別途独立しており、ロッドに入力された力を吸収するアブソーバと、前記ワーク支持手段に設けられて前記ロッドに当接する当接片と、を有する振動吸収手段をさらに備え、前記当接片は、前記一対のローラに挟まれる部位が、前記曲線部の終端側のときから前記直線部の初端側のときまで、前記ロッドに当接して押圧することを特徴とする。

前記する本願発明によれば、回動しているワーク及びワーク支持手段に作用している大きな慣性モーメントは、一対のロッドに挟まれる部位が曲線部の終端側となったときに、当接片を介してアブソーバに吸収される。そのため、一対のローラに挟まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に発生する振動を減少する。
また、一対のローラに挟まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に、当接片がアブソーバに当接しているため、ワーク及びワーク支持手段に発生する振動が減衰する。
なお、一対のローラに挟まれる部位が曲線部の終端側のときと、直線部の初端側のときとに分割して、当接片がアブソーバに当接した場合、ワーク及びワーク支持手段に振動が発生するおそれがある。しかしながら、本願発明によれば、当接片はアブソーバに対し、一対のローラに挟まれる部位が曲線部の終端側のときから直線部の初端側のときまで、連続して当接しているため、ワーク及びワーク支持手段に振動が生じるおそれが低減されている。
以上より、前記する本願発明によれば、一対のローラ間に挟み込まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に、ワークに発生する振動が抑制され、安定したシーム溶接を行うことができる。

さらに、当接片がアブソーバに当接し始めるのは、一対のロッドに挟まれる部位が、曲線部の初端側のときでなく、前記曲線部の終端側のときからとなっている。そのため、ワーク及びワーク支持手段に作用している小さい慣性モーメントを吸収することなく、かつ、回動するにつれて次第に大きくなった慣性モーメントを吸収するようになっている。よって、ワーク及びワーク支持手段の回動不足を回避しつつ、ワークに発生する振動を低減させることができる。そのため、ワークの回動不足による溶接不良を回避できる。

また、前記アブソーバは、前記ロッドの先端に回転自在な回転体を備えることが好ましい。

前記する構成によれば、回転体が回転するため、当接片にアブソーバのロッドが引っ掛かり、溶接線がずれるということを回避することができる。

本発明によれば、一対のローラ間に挟み込まれる部位が曲線部から直線部に移行した際の振動を抑制できるシーム溶接装置を提供することができる。

実施形態に係るシーム溶接装置の側方から見た側面図である。 図１のＡ―Ａ矢視断面図である。 一対のローラが曲線部の初端を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが曲線部の終端を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが直線部の初端を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。 一対のローラが直線部の中部を挟んでいる場合を上方から見た平面図である。

つぎに、本発明の実施形態に係るシーム溶接装置について、図面を参照しながら説明する。最初に、シーム溶接装置により溶接されるワークについて説明する。

図１に示すように、実施形態に係るワークＷは、ワークＷの下半分を構成する下ワーク５０と、下ワーク５０の上方に配置されてワークＷの上半分を構成する上ワーク５１と、を備える鋼製の燃料タンクである。
下ワーク５０と上ワーク５１とのそれぞれは、プレス成形により板状の鋼材の中央部を下方又は上方に窪ませてなり、下ワーク５０の上方に上ワーク５１を配置した場合に、内部に燃料を蓄えることができる空間を有するようになっている。
また、下ワーク５０と上ワーク５１とのそれぞれの周縁には、下ワーク５０の上方に上ワーク５１を配置した場合に互いに重なり合うフランジ５２、５３が形成されており、この互いに重なり合うフランジ５２、５３同士を溶接することで、下ワーク５０と上ワーク５１とが一体化するようになっている。
以下、ワークＷにおいて、フランジ５２、５３同士が重なり合ってなる部位を被接合部５４と称する。なお、被接合部５４の形状について、後述するカムリング５と同一形状であるため、説明を省略する。

つぎに、シーム溶接装置１について説明する。
図１に示すように、シーム溶接装置１は、ワークＷを支持するワーク支持手段２と、ワークＷに対して水平方向に配置されて、ワークＷの被接合部５４を上下方向から挟んでいる一対の電極輪３、４と、ワーク支持手段２に固定された環状のカムリング５と、カムリング５の内周面及び外周面に当接している一対のローラ６、７と、振動を吸収する振動吸収手段８と、を主に備えている。

ワーク支持手段２は、シーム溶接装置１の装置本体１ａから水平方向に延びるとともに曲折自在なアーム１０と、上下方向に延びて下部側をアーム１０に支持されている回動軸１１と、回動軸１１の上部に固定されて上方に載置されたワークＷを支持する支持部１２と、アーム１０の先端に設けられた回動補助部１３と、を備えている。

図２に示すように、アーム１０は、装置本体１ａから水平方向に延びる第１アーム部１５と、第１アーム部１５の先端部から水平方向に延びる第２アーム部１６と、第２アーム部１６の先端部から水平方向に延びる第３アーム部１７とを備えている。
そして、第１アーム部１５の基部側が装置本体１ａに鉛直軸周りに回動自在に連結され、第２アーム部１６の基部側が第１アーム部１５の先端部に鉛直軸周りに回動自在に連結され、第３アーム部１７の基部側が第２アーム部１６の先端部に鉛直軸周りに回動自在に連結されている。
そのため、ワークＷ又はワークＷを支持する支持部１２に力が作用した場合には、アーム１０が３箇所で曲折して、力が作用した方向にワークＷ及び支持部１２が移動するようになっている。なお、図２に示す平面図において、回動軸１１と装置本体１ａとが配置される方向において、回動軸１１が配置される側を前側と称し、装置本体１ａが配置される側を後ろ側と称する。また、装置本体１ａから回動軸１１の方を見て右手側を右側と、左手側を左側と称する。

図１に示すように、第３アーム部１７の先端部には、回動軸１１の下端部を鉛直軸周りに回動可能に支持する軸支部１８が設けられている。そのため、回動軸１１の上方に配置されるワークＷ及びワークＷを支持する支持部１２は、回動軸１１とともに鉛直軸周りに回動できるようになっている。

支持部１２は、板状部材であって回動軸１１の上端に固定されて水平な回転テーブル２０と、回転テーブル２０の上方に配置される水平板２１と、水平板２１を支える支柱２２と、水平板２１の周縁から環状に上方に延びてワークＷの下ワーク５０の外周面を支持する支持枠２３と、水平板２１の上面に設けられてワークＷの下面を支持する支持片２４と、ワークＷの上ワーク５１の上面に当接して上方からワークＷを当接する図示しない上方当接手段とを備え、ワークＷが位置ずれしないように支持している。

一対の電極輪３、４は、ワークＷの被接合部５４を上下方向から挟んで加圧するとともに、溶接電流を流してワークＷの被接合部５４を溶接するものである。また、実施形態に係る一対の電極輪３、４が回転した場合、挟まれているワークＷが右側に向かって（図２に示す矢印Ｂの方向）に移動するようになっている。そのため、一対の電極輪３、４が回転した場合には、ワークＷが右側に移動し、溶接された部位の左側の部位が一対の電極輪３、４に連続して挟み込まれて溶接されるようになっている。

図２に示すように、カムリング５は、上方から見た形状が略台形状であって、ワーク支持手段２に支持された場合におけるワークＷの被接合部５４と同一形状に形成されている。また、カムリング５は、回転テーブル２０の下面に固定されて（図１参照）、支持部１２に支持されるワークＷの被接合部５４と上下方向で重なり合うようになっている。

また、カムリング５は、図２に示すように、直線状の部位である第１直線部５ａ〜第４直線部５ｇと、曲線状の部位である第１曲線部５ｂ〜第４曲線部５ｈとを有している。
なお、説明の都合上、第１直線部５ａ〜第４直線部５ｇを直線部と総称し、第１曲線部５ｂ〜第４曲線部５ｈを曲線部と総称する場合がある。また、図２において、直線部と曲線部とを領域を明確にするため、曲線部にドットが付されている。

図２に示すように、第１直線部５ａは、左右方向に延びて、一対のローラ６、７に挟まれている。そして、一対の電極輪３、４が回転した場合に、装置本体１ａから見て、第１直線部５ａの右端から左端に向かって順次一対のローラ６、７に挟まれて、第１直線部５ａが右側へ移動するようになっている。
なお、第１直線部５ａにおいて、初めに一対のローラ６、７に挟まれる第１直線部５ａの右端側を初端側と称し、一方、第１直線部５ａにおいて、最後に一対のローラ６、７に挟まれる第１直線部５ａの左端側を終端側と称する。

そのほか、カムリング５において、第１直線部５ａを基準に右回り（時計回り）に配置された直線状の部位を第２直線部５ｃ、第３直線部５ｅ、第４直線部５ｇと称する。

第１曲線部５ｂは、第１直線部５ａの終端と第２直線部５ｃの初端とに連続している曲線上の部位である。
その他、カムリング５において第２曲線部５ｄを基準に右回り（時計回り）に配置された曲線状の部位を第２曲線部５ｄ、第３曲線部５ｆ、第４曲線部５ｈと称する。

図１に示すように、一対のローラ６、７は、カムリング５の内周面及び外周面に当接した状態でカムリング５を挟み、移動するカムリング５をガイドする部材である。
また、一対のローラ６、７に挟まれているカムリング５が、一対の電極輪３、４の直下となるように設けられている。そのため、カムリング５において一対のローラ６、７に挟まれている部位と、一対の電極輪３、４の溶接線Ｌとが上下方向で重なっている（図２参照）。

回動補助部１３は、ブラケット２５ａにより第３アーム部１７に固定されたモータ２５と、モータ２５のシャフトに固定されて回転する第１プーリ２６と、回動軸１１の下端に固定された第２プーリ２７と、第１プーリ２６と第２プーリ２７とに架け渡されたベルト２８とを備えている。
そして、一対のローラ６，７により挟まれている部位が曲線部の場合に、モータ２５が駆動して、上方から見た場合、左回りに回動軸１１が回動して（図２の矢印Ｃ参照）、ワークＷの回動をアシストしている。

振動吸収手段８は、回転テーブル２０の上面に固定された複数の当接片３５〜３８（図１において、当接片３８は不図示）と、当接片３５〜３８と同じ高さとなるように装置本体１ａに設けられたアブソーバ３１とを備えている。

図２に示すように、アブソーバ３１は、振動を吸収可能なエア式のショックアブソーバであって、一対のローラ６，７の左側に位置するように、装置本体１ａに固定されている。また、アブソーバ３１のロッド３２が前後方向に進退するように配置されている。
ロッド３２の先端には、鉛直軸周り回動自在な回転体３３を備えた被当接部３４が設けられている。図１、図２に示すように、回転体３３は、回転テーブル２０の端縁よりも前側に突出して、回転テーブル２０の上方に位置している。

当接片３５〜３８は、直方体（ブロック）状の部材である。当接片３５は、カムリング５の第１直線部５ａの略上方であって、回転テーブル２０の上面に固定されている。
そして、カムリング５の第４曲線部５ｈの終端側から第１直線部５ａの初端側までの範囲を一対のローラ６、７に挟みこんでいる場合に、当接片３５の外側を向く面３５ａが、アブソーバ３１の回転体３３に当接して押圧するようになっている。

当接片３６は、カムリング５の第２直線部５ｃの略上方であって、回転テーブル２０の上面に固定されている。そして、一対のローラ６、７がカムリング５の第１曲線部５ｂの終端側から第２直線部５ｃの初端側までの範囲を挟んでいる場合に、当接片３６の外側を向く面３６ａがアブソーバ３１の回転体３３に当接して押圧するようになっている。

当接片３７は、カムリング５の第３直線部５ｅの略上方であって、回転テーブル２０の上面に固定されている。そして、一対のローラ６、７がカムリング５の第２曲線部５ｄの終端側から第３直線部５ｅの初端側までの範囲を挟んでいる場合に、当接片３７の外側を向く面３７ａが、アブソーバ３１の回転体３３に当接して押圧するようになっている。

当接片３８は、カムリング５の第４直線部５ｇの略上方であって、回転テーブル２０の上面に固定されている。そして、一対のローラ６、７がカムリング５の第３曲線部５ｆの終端側から第４直線部５ｇの初端側までの範囲を挟んでいる場合に、当接片３８の外側を向く面３８ａが、アブソーバ３１の回転体３３に当接して押圧するようになっている。

つぎに、実施形態に係るシーム溶接装置１の動作方法について、図２〜図６を参照しながら説明する。なお、図３〜図６は、説明の都合上、シーム溶接装置１の構成の一部を抽出したものを上方から見た平面図である。

カムリング５の第１直線部５ａに対応する被接合部５４を一対の電極輪３、４が挟み溶接している場合において、図２に示すように、一対のローラ６、７が第１直線部５ａを挟み込んでいる。そして、一対の電極輪３、４が回動することで、一対の電極輪３、４に挟み込まれるワークＷ及びワークＷを支持する支持部１２が右側へ移動する。

図３に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第１曲線部５ｂになった場合、一対のローラ６、７が挟み込む方向（前後方向）に対して第１曲線部５ｂが直交するように回動する力（トルク）がカムリング５に作用する。そのため、図３の矢印Ｄに示すように、カムリング５とともにワーク支持手段２に支持されるワークＷが一対のローラ６、７の間を支点として左回りに回動しながら右側へ移動する。
なお、図３に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第１曲線部５ｂの初端側から中部までの場合、当接片３６が回転体３３に当接していない。よって、当接片及びアブソーバ３１が、ワークＷが一対のローラ６、７と支点として左回りに回動し始める動作が妨げられないようになっている。

また、この回動時において、回動補助部１３のモータ２５の駆動により、回動軸１１が左回りに回動し、ワークＷが回動不足とならないようにアシストされているともに、ワークＷ及びワーク支持手段２は重量物であるため、回動するにつれて、ワークＷ及びワーク支持手段２に作用している慣性モーメントが次第に大きくなっていく。

図４に示すように、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第１曲線部５ｂの終端側となり、図４の矢印Ｅに示す方向に、ワークＷ及びワーク支持手段２が回動した場合に、当接片３６の面３６ａに回転体３３が当接し、当接片３６がアブソーバ３１のロッド３２を後方へ押圧する。そのため、ワークＷ及びワーク支持手段２に作用している慣性モーメントがアブソーバ３１に吸収されて、ワークＷ及びワーク支持手段２に作用している慣性モーメントが低減する。

図５に示すように、ワークＷがさらに移動して、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第１曲線部５ｂの終端側から第２直線部５ｃの初端側に移行した場合、つまり、ワークＷ及び支持部１２の回動が終わった場合においても、依然として当接片３６に回転体３３が当接（押圧）した状態となっている。よって、一対のローラ６、７にガイドされる部位が第２直線部５ｃとなり、ワークＷ及びワーク支持手段２に振動が発生したとしても、アブソーバ３１に吸収されて振動が減衰するようになっている。

図６に示すように、ワークＷがさらに移動して、一対のローラ６、７にガイドされる部位が、第２直線部５ｃの中部となった場合に、当接片３６がアブソーバ３１の回転体３３に当接せず、アブソーバ３１のロッド３２が原位置に復帰することとなる。なお、第２曲線部５ｄ以降に対応する被接合部５４の溶接に対する動作に関しては、上述する動作を繰り返すために省略する。

以上、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、一対のローラ６、７に挟まれる部位が曲線部の終端側となったときに（図４参照）、ワークＷ及びワーク支持手段２に作用している慣性モーメントがアブソーバ３１に吸収される。そのため、一対のローラ６、７に挟まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に発生する振動が低減するようになっている。

また、一対のローラ６、７に挟まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に（図５参照）、アブソーバ３１により、ワークＷ及びワーク支持手段２に発生している振動を減衰できるようになっている。

なお、仮に、一対のローラ６、７に挟まれる部位が曲線部の終端側のときと、直線部の初端側のときとに分割して、当接片がアブソーバ３１に当接した場合、ワークＷ及びワーク支持手段２に振動が発生するおそれがある。しかし、実施形態のシーム溶接装置１によれば、当接片３５〜３８はアブソーバ３１に対し、一対のローラ６、７に挟まれる部位が曲線部の終端側のときから直線部の初端側のときまで、連続して当接しているため、ワークＷ及びワーク支持手段２に振動が生じるおそれが低減されている。
以上から、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、一対のローラ６、７の間に挟み込まれる部位が曲線部から直線部に移行した際に、ワークＷに発生する振動が抑制されて、安定したシーム溶接を行うことができる。

また、実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、当接片３５〜３８及びアブソーバ３１を備える振動吸収手段８が、ワークＷ及びワーク支持手段２に作用している小さい慣性モーメントを吸収することなく、かつ、回動するにつれて次第に大きくなった慣性モーメントを吸収するようになっている。よって、ワークＷの回動不足による溶接不良を回避できるようになっている。

以上、本実施形態に係るシーム溶接装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。
実施形態の当接片３５〜３８によれば、カムリング５の曲線部（第１曲線部５ｂ〜第４曲線部５ｈ）の数に対応して設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、緩やかな曲線を描き、ワークＷ及びワーク支持手段２が振動するおそれがない曲線部の場合には、当接片３５〜３８を設けなくても良い。

また、本実施形態に係るシーム溶接装置１では、回動補助部１３を備えている例を挙げて説明したが、回動補助部１３を備えていないシーム溶接装置１に対し、本発明に係る振動吸収手段８を設けても良い。

１ シーム溶接装置
２ ワーク支持手段
３、４ 一対の電極輪
５ カムリング
５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇ 直線部（第１直線部〜第４直線部）
５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈ 曲線部（第１曲線部〜第４曲線部）
６、７ 一対のローラ
８ 振動吸収手段
１０ アーム
１１ 回動軸
１２ 支持部
１３ 回動補助部
２０ 第１水平板
３１ アブソーバ
３２ ロッド
３３ 回転体
３４ 被当接部
３５〜３８ 当接片
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークの被接合部を挟み込んで前記被接合部に溶接電流を流す一対の電極輪と、
   前記ワークを支持して移動及び回動自在なワーク支持手段と、
   略直線状の部位である直線部と曲線状の部位である曲線部とを有し、前記ワーク支持手段に取り付けられた環状のカムリングと、
   前記カムリングの内周面及び外周面に当接して前記ワークを挟んでおり、前記ワークの移動を案内する一対のローラと、
   を備え、前記一対のローラに挟まれる部位が前記カムリングの曲線部の場合に、前記ワーク及び前記ワーク支持手段が前記一対のローラ間を支点に回動しながら移動するシーム溶接装置であって、
   前記ワーク支持手段とは別途独立しており、ロッドに入力された力を吸収するアブソーバと、前記ワーク支持手段に設けられて前記ロッドに当接する当接片と、を有する振動吸収手段をさらに備え、
   前記当接片は、前記一対のローラに挟まれる部位が、前記曲線部の終端側のときから前記直線部の初端側のときまで、前記ロッドに当接して押圧することを特徴とするシーム溶接装置。
2. 前記アブソーバは、前記ロッドの先端に回転自在な回転体を備えることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。

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