JP6338912B2 - 突合せ溶接用芯出し方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は突合せ溶接用芯出し方法及び装置に関し、限定する趣旨ではないが、等速自在継手の外側継手部材を製造する過程で必要となることがあるカップ部材と軸部材の突合せ溶接に利用することができる。

等速自在継手は自動車や各種産業機械の動力伝達系を構成するものとして使用され、駆動側と従動側の二軸をトルク伝達可能に連結すると共に、前記二軸が角度をなした状態でも等速でトルクを伝達することができる。等速自在継手は、角度変位のみ可能な固定式等速自在継手と、角度変位及び軸方向変位の両方が可能なしゅう動式等速自在継手とに大別される。例えば、自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトの場合、デフ側（インボード側）にしゅう動式等速自在継手が使用され、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手が使用される。

等速自在継手は、しゅう動式又は固定式を問わず、その主要な構成要素の一つとして、トルク伝達部材が転動するトラック溝を内周面に形成したカップ部と、このカップ部の底部から軸方向に延びた軸部とを有する外側継手部材を備えている。この外側継手部材は、中実の棒状素材（バー材）を鍛造加工やしごき加工その他の塑性加工、切削加工、熱処理、研削加工等を施すことによって、カップ部と軸部とを一体成形する場合が多い。

ところで、外側継手部材には、軸部の長さが標準のものよりも長いロングステムと呼ばれるものがある。例えば、ＦＦ車では、デフと駆動前輪との間の距離が車体の左右で異なる場合、左右のドライブシャフトの長さを等しくするために、デフと車輪との間の距離が長い方のドライブシャフトのインボード側等速自在継手の外側継手部材をロングステムにすることがある。ロングステム部分の長さは、車種により異なるが、おおむね３００〜４００ｍｍ程度である。ロングステム部分に転がり軸受（サポートベアリング）を取り付けて、ブラケットを介して車体側に固定することにより、外側継手部材の振動を抑制するようにしている。

このようなロングステムタイプの外側継手部材は、軸部が長寸であるために、カップ部と軸部を精度良く一体成形することが困難である。そこで、カップ部と軸部を別部材で構成し、両部材を摩擦圧接によって接合するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された外側継手部材の摩擦圧接技術の概要を図１５及び図１６に基づいて説明する。図１５に示すように、外側継手部材の中間製品７１'は、カップ部材７２及び軸部材７３からなり、摩擦圧接によって接合されている。接合部７４は、圧接に伴って内外径にバリ７５が生じる。中間製品７１'の軸部に転がり軸受（図１参照）を装着するために、図１６に示すように、接合部７４の外径側のバリ７５を旋削等の加工により取り除く必要がある。図示は省略するが、中間製品７１'はスプラインや止め輪溝等を機械加工し、熱処理、研削加工等を経て外側継手部材７１の完成品となる。したがって、外側継手部材７１と中間製品７１'とでは細部の形状に異なるところがあるが、図１６では、説明を簡略化するため細部の形状の相違点は省略してある。以降の説明においても同様とする。

摩擦圧接によって生じた接合部７４のバリ７５は、摩擦熱とその後の冷却によって焼入れされて高い硬度を有するばかりでなく、半径方向と軸方向とに広がったゆがんだ形状をしている。したがって、図１６に示すように、外径側のバリ７５を旋削加工で除去する際、高い硬度によって旋削チップが激しく摩耗し、また、ゆがんだ形状によって旋削チップに欠けが生じやすい。そのため、旋削速度を上げることが難しく、旋削チップの一つのパス当たりの切削量が少なくパス数が増大するので、サイクルタイムが長く製造コストが上がるという問題がある。

また、外側継手部材７１の接合部７４の接合状態を検査するために、高速探傷が可能な超音波探傷を行おうとしても、接合部７４の内径側に残るバリ７５によって超音波が散乱するため接合状態を確認できない。したがって、接合直後では超音波探傷による全数検査ができないという問題もある。

上記問題に鑑み、接合にレーザ溶接あるいは電子ビーム溶接を採用することによって、摩擦圧接のような接合部表面の盛り上がりを抑えることが考えられる。しかし、図１７に示すようなカップ部材７２と軸部材７３を突き合わせて溶接した場合、溶接中の加工熱により、中空空洞部７６内の気体圧力が上昇し、溶接終了後は圧力の減少が生じる。この中空空洞部７６の内圧の変化により、溶融物の吹き上がりが発生し、溶接部の外表面のくぼみや溶接深さ不良の原因となったり、溶接内部に気泡が生じたりして、溶接品質が悪化する。その結果、溶接部の強度が安定せず、製品の品質や信頼性に悪影響を及ぼすことになる。

ところで、従来、配管やシャフト等の突合せ溶接を行う場合、突合せ部の芯出しは、一方のワークの外径面を基準として、もう一方のワークの外径位置を調整することにより行うのが一般的である（特許文献２参照）。また、位置検出及び位置制御機構を設けることで自動溶接装置の芯出し精度を向上させようにした例もある（特許文献３参照）。

特開２０１２−５７６９６号公報 特開平１１−２６７８８８号公報 特開平１０− ９４８８９号公報

特許文献１に記載された従来の技術のように、外径面を基準とした芯出し調整では、外径許容差に応じて芯出し精度が悪化するばかりでなく、人手調整が基本となるため自動化することが困難である。図１８は、外径基準の芯出し調整の問題点を図示するために作図した模式図であって、径差のあるワークすなわち小径ワークと大径ワークをＶ字形状の爪に当てた状態を示している。このときすでに両ワークの中心は符号δで示すようにずれている。したがって、もう一方のＶ字形状の爪を当てようにも、大径ワークに当たった時点で、小径ワークの外径との間には大きなすきまが残ってしまう。このように、外径基準では、径差のあるワークを同軸状になすことは不可能である。

また、特許文献２に記載された従来の技術のように、位置検出及び位置制御機構を設けて自動芯出しを行う場合（図１９参照）、装置の大型化やコスト高が不可避である。何よりも、使用環境（真空下で行う電子ビーム溶接等）によってはセンサ類が使用できない場合があるため、利用分野が限られるという問題がある。

本発明の目的は、このような従来の技術の問題点を除去することにあり、具体的には、径差のあるワーク同士であっても確実に芯出しができ、それでいて簡易な構造の突合せ溶接用芯出し機構を提供することにある。

かかる目的は、本発明によれば、中心基準の芯出しとすることによって達成することができる。すなわち、本発明は、第一ワークと第二ワークを突合せ溶接するにあたり、第一ワークをはさんで第一ワークの直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもった第一平行チャックにより第一ワークを保持し、第二ワークをはさんで第二ワークの直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもった第二平行チャックにより第二ワークを保持することにより、第一ワークと第二ワークを同軸状となすようにしたことを特徴とする。

接合前のワーク位置決め時に、接合部付近を中心線基準でチャックすることにより、径差のあるワーク同士を突合せ溶接する際にも高精度な芯出しが可能となる。ワークの中心線基準の芯出しは、ワークをはさんで対向し、相互方向に同期して進退可能な一対の爪によってワークをチャックすることによって達成できる。このような一対の爪をもった平行チャックを各ワークの接合端部に設置して、芯出し精度を向上させる。

本発明によれば、従来人手によって実施していた接合部の芯出し調整が自動化できる。したがって、接合工程全体の自動化も可能となる。また、本発明の芯出し装置は構成が簡易で、芯位置を検出するための装置や、検出信号に応答してワーク位置を調整するためのアクチュエータも不要であるため、設備の小型化及びコスト低減に寄与する。さらに、接合精度の向上が期待できるため、接合部の後加工も不要となり、工程短縮が期待できる。

ドライブシャフトの部分縦断面図である。 （ａ）は図１における外側継手部材の部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）の丸囲み部分の拡大図である。 外側継手部材の製造工程の第一の例を示すブロック線図である。 カップ部材の縦断面図であって、（ａ）はしごき加工後、（ｂ）は旋削加工後を示す。 （ａ）は軸部材用素材としてのバー材の正面図、（ｂ）は鍛造加工後の部分縦断面図、（ｃ）は旋削加工及びスプライン加工後の軸部材の部分縦断面図ある。 溶接装置の概略断面図であって溶接前の状態を示す。 溶接装置の概略断面図であって溶接過程を示す。 品番の異なる軸部材の部分縦断面図である。 図８の軸部材を用いた外側継手部材の部分縦断面図である。 カップ部材の品種統合の例を示すブロック線図である。 外側継手部材の製造工程の第二の例を示すブロック線図である。 外側継手部材の製造工程の第三の例を示すブロック線図である。 外側継手部材の第二の例を示す部分縦断面図である。 図１３に示す外側継手部材を使用した等速自在継手の部分縦断面図である。 従来の技術による外側継手部材の縦断面図である。 従来の技術による外側継手部材の縦断面図である。 従来の技術による外側継手部材の縦断面図である。 外径基準の芯出し装置を示す横断面略図である。 センサとアクチュエータを使用した芯出し装置を示す縦断面略図である。 芯ずれを説明するための縦断面略図である。 中心線基準の芯出し装置を示す縦断面略図である。 （ａ）（ｂ）は別々の平行チャックの略図である。 駆動機構付き平行チャックの横断面略図であって、（ａ）はアンチャック時、（ｂ）はチャック時を示す。 円形断面のワークをＶ字形状の爪でチャックした状態を示す略図である。 非円形断面の外側継手部材と平行チャックの爪との関係を示す横断面略図であって、（ａ）はＶ字形状のくぼみをもった爪の場合、（ｂ）は半円形のくぼみをもった爪の場合である。

以下、等速自在継手の外側継手部材の製造過程に適用した場合を例にとり、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

はじめに、図１を参照してドライブシャフトの全体構成について述べ、続いて、図２を参照して等速自在継手の外側継手部材について述べ、次に、図３〜１０を参照して外側継手部材の製造方法について述べる。

図１に示すドライブシャフト１は、しゅう動式等速自在継手１０と、固定式等速自在継手２０と、ハーフシャフト２とを主要な構成要素としている。しゅう動式等速自在継手１０はデフ側（図中右側：以下、インボード側ともいう）に配置され、固定式等速自在継手２０は駆動車輪側（図中左側：以下、アウトボード側ともいう）に配置される。ハーフシャフト２は両等速自在継手１０、２０をトルク伝達可能に連結する。

図示したしゅう動式等速自在継手１０はいわゆるダブルオフセット型等速自在継手(ＤＯＪ)であって、内側継手部材１６と、外側継手部材１１と、トルク伝達要素４１と、ケージ４４とを備えている。

内側継手部材１６は、球状外周面４３に、軸方向に延びる複数のトラック溝４０が円周方向に等間隔に形成してある。

外側継手部材１１は、カップ部１２と、カップ部１２の底部から軸方向に延びた長軸部（以下、ロングステム部ともいう）１３とを有し、カップ部１２の筒状内周面４２に、軸方向に延びる複数のトラック溝３０が円周方向に等間隔に形成してある。

内側継手部材１６のトラック溝４０と外側継手部材１１のトラック溝３０は対をなし、各対のトラック溝４０、３０間にトルク伝達要素としてのボール４１が組み込んである。

ボール４１は、ケージ４４の円周方向に所定間隔で形成したポケットに収容されている。ケージ４４は内側継手部材１６と外側継手部材１１の間に介在し、ケージ４４の球状内周面４６と内側継手部材１６の球状外周面４３、ケージ４４の球状外周面４５と外側継手部材１１の筒状内周面４２が、それぞれ、球面接触する。保持器４４の球状外周面４５の曲率中心Ｏ₁と球状内周面４６の曲率中心Ｏ₂は、継手中心Ｏに対して、軸方向に反対側に等距離オフセットしている。

ロングステム部１３にはサポートベアリング６の内輪が取り付けられ、サポートベアリング６の外輪は、図示しないブラケットを介してトランスミッションケースに固定される。このように、サポートベアリング６を設けて外側継手部材１１を回転自在に支持することにより、運転時等における外側継手部材１１の振れが可及的に抑制される。

図示した固定式等速自在継手２０はいわゆるツェッパ型等速自在継手である。なお、固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手を用いる場合もある。固定式等速自在継手２０は、内側継手部材２２と、外側継手部材２１と、トルク伝達要素２３と、ケージ２４とを備えている。

内側継手部材２２は、球状外周面に、軸方向に延びる複数のボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。

外側継手部材２１は、有底筒状のカップ部２１ａと、カップ部２１ａの底部から軸方向に延びた軸部２１ｂとを有し、カップ部２１ａの球状内周面に、軸方向に延びる複数のボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。

内側継手部材２２のボール溝と外側継手部材２１のボール溝は対をなし、各対のボール溝間にトルク伝達要素としてのボール２３が組み込んである。

ボール２３は、ケージ２４の円周方向に所定間隔で形成したポケットに収容されている。ケージ２４は、内側継手部材２２と外側継手部材２１のカップ部２１ａとの間に介在し、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面、ケージの球状外周面と外側継手部材の球状内周面は、それぞれ、球面接触する。

ハーフシャフト２は、その両端部にトルク伝達用のスプライン（セレーションを含む。以下、同じ）軸３を有する。そして、インボード側のスプライン軸３をしゅう動式等速自在継手１０の内側継手部材１６のスプライン孔に挿入して、ハーフシャフト２としゅう動式等速自在継手１０の内側継手部材１６とをトルク伝達可能に連結する。また、アウトボード側のスプライン軸３を固定式等速自在継手２０の内側継手部材２２のスプライン孔に挿入して、ハーフシャフト２と固定式等速自在継手２０の内側継手部材２２とをトルク伝達可能に連結する。

両等速自在継手１０、２０の内部には潤滑剤としてのグリースを封入し、グリースのもれや外部からの異物の侵入を防止するため、ハーフシャフト２と外側継手部材１１、２１との間に蛇腹状のブーツ４、５を装着する。なお、図示したハーフシャフト２は中実タイプの例であるが、中空タイプを用いることもできる。

図２に示すように、しゅう動式等速自在継手１０の外側継手部材１１は、外側継手部材１１はカップ部１２とロングステム部１３とからなる。カップ部１２は、一端が開口した有底筒状で、筒状内周面４２に、ボール４１（図１参照）が転動するための複数のトラック溝３０が円周方向に等間隔に形成してある。ロングステム部１３は、カップ部１２の底部から軸方向に延び、カップ部１２とは反対側の端部にスプライン軸Ｓｐが設けてある。

外側継手部材１１は、カップ部材１２ａと軸部材１３ａを溶接することによって形成される。

カップ部材１２ａは、Ｓ５３Ｃ等の０．４０〜０．６０重量％の炭素を含む中炭素鋼からなり、筒状部１２ａ１と、底部１２ａ２とからなる一体成形品である。筒状部１２ａ１は、内周に筒状内周面４２とトラック溝３０が形成してあり、開口側の外周にはブーツ取付溝３２が形成され、内周には止め輪溝３３が形成してある。底部１２ａ２には凸部１２ａ３が形成してあり、その凸部１２ａ３に接合用端面５０が形成してある（図４（ｂ）参照）。

軸部材１３ａはＳ４０Ｃ等の０．３０〜０．５５重量％の炭素を含む中炭素鋼からなる。軸部材１３ａの外周には、カップ部材１２ａ側寄りに軸受装着面１４と止め輪溝１５が形成してあり、反対側の端部にスプライン軸Ｓｐが形成してある。また、軸部材１３ａのカップ部材１２ａ側の端部には接合用端面５１が形成してある（図５（ｃ）参照）。

カップ部材１２ａの接合用端面５０と、軸部材１３ａの接合用端面５１とを突き合わせ、カップ部材１２ａと軸部材１３ａとを溶接する。詳細は後述するが、接合用端面５０と接合用端面５１の外径Ｂはジョイントサイズごとに同一寸法に設定する。

図２から分かるとおり、溶接部４９は、カップ部材１２ａの半径方向外側から電子ビームを照射することによって、いわゆるビードが形成される。溶接部４９は、軸部材１３ａの軸受装着面１４よりもカップ部材１２ａ側に形成されるため、軸受装着面１４などはあらかじめ加工しておくことが可能であり、そうすることによって溶接後の後加工が廃止できる。また、電子ビーム溶接では溶接部にバリが出ないため、溶接部の後加工も省略でき、製造コストが削減できるばかりでなく、溶接部の超音波探傷による全数検査が確実に実施できる。

外側継手部材１１の製造方法を図３の工程図に従って説明すると次のとおりである。

図３の上部左側の４工程はカップ部材製造工程である。すなわち、バー材切断工程Ｓ１ｃ、鍛造加工工程Ｓ２ｃ、しごき加工工程Ｓ３ｃ及び旋削加工工程Ｓ４ｃを経て、カップ部材１２ａが製造される。各工程Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃの概要は次のとおりである。

[バー材切断工程Ｓ１ｃ]
鍛造重量に基づいてバー材を所定長さで切断し、ビレットを製作する。

[鍛造加工工程Ｓ２ｃ]
バー材切断工程Ｓ１ｃで得たビレットに鍛造加工を施すことにより、筒状部、底部及び凸部を一体成形したカップ部材１２ａの素形材を得る。図４（ａ）は次のしごき加工工程Ｓ３ｃ後のカップ部材１２ａの素形材１２ａ’を示すが、素形材１２ａ’の筒状部１２ａ１’、底部１２ａ２’及び凸部１２ａ３’は鍛造加工工程Ｓ２ｃにおいて一体成形される。

[しごき加工工程Ｓ３ｃ]
鍛造加工工程Ｓ２ｃで得た素形材に対し、トラック溝３０及び筒状内周面４２をしごき加工して、カップ部材１２ａの筒状部の内周を仕上げる。具体的には、図４（ａ）に示すように、トラック溝３０と筒状内周面４２が形成される。

[旋削加工工程Ｓ４ｃ]
図４（ｂ）は旋削加工工程Ｓ４ｃ後のカップ部材１２ａを示す。すなわち、しごき加工工程Ｓ３ｃを終えた素形材１２ａ’に旋削加工を施して、図４（ｂ）に示すように、外周面、ブーツ取付溝３２、止め輪溝３３、底部１２ａ２の凸部１２ａ３の接合用端面５０及びその外径Ｂを旋削加工する。

本実施の形態では、旋削加工工程Ｓ４ｃを終えた後、中間部品としてのカップ部材１２ａに品番を付与して管理する。

図３の上部右側の３工程は軸部材製造工程である。すなわち、バー材切断工程Ｓ１ｓ、旋削加工工程Ｓ２ｓ及びスプライン加工工程Ｓ３ｓを経て、軸部材１３ａが製造される。各工程Ｓ１ｓ〜Ｓ３ｓの概要は次のとおりである。

[バー材切断工程Ｓ１ｓ]
軸部全長に基づいてバー材を所定長さに切断し、図５（ａ）に示すように、ビレット１３ａ”を製作する。必要に応じて、アプセット鍛造加工により、図５（ｂ）に示すように、所定範囲の軸径を拡径させると共に接合側端部（カップ部材１２ａ側端部）に凹部５２を形成した素形材１３ａ'を製作する。

[旋削加工工程Ｓ２ｓ]
旋削加工工程Ｓ２ｓでは、バー材切断工程Ｓ１ｓで得たビレット１３ａ”又は素形材１３ａ’を旋削加工して、図５（ｃ）に示すように、軸部材１３ａの外径、軸受装着面１４、止め輪溝１５、凹部５２の内径部５３、接合用端面５１及びその外径Ｂを形成する。

[スプライン加工工程Ｓ３ｓ]
スプライン加工工程Ｓ３ｓでは、凹部５２の反対側端部にスプライン加工を施し、スプライン軸Ｓｐを形成する。具体的なスプライン加工としては、転造、プレス、切削その他の知られている加工方法のなかから適宜選択して採用することができる。

本実施の形態では、スプライン加工工程Ｓ３ｓを終えた後、中間部品としての軸部材１３ａに品番を付与して管理する。

このようにして製造されたカップ部材１２ａと軸部材１３ａが、図３の下部の３工程からなる製造工程すなわち、溶接工程Ｓ６、熱処理工程Ｓ７及び研削加工工程Ｓ８を経ることによって外側継手部材１１が完成する。各工程Ｓ６〜Ｓ８の概要は次のとおりである。

[溶接工程Ｓ６]
カップ部材１２ａの接合用端面５０と軸部材１３ａの接合用端面５１を突き合わせて溶接する。

[熱処理工程Ｓ７]
溶接後のカップ部１２の少なくともトラック溝３０、筒状内周面４２及び軸部１３の外周の必要範囲に熱処理として高周波焼入れ焼もどしを行う。溶接部は熱処理を施さない。カップ部１２のトラック溝３０や筒状内周面４２はＨＲＣ５８〜６２程度の硬化層が形成される。また、軸部１３の外周の所定範囲にＨＲＣ５０〜６２程度の硬化層が形成される。

[研削加工工程Ｓ８]
熱処理後、軸部１３の軸受装着面１４等を研削加工して仕上げる。これにより、外側継手部材１１が完成する。

本実施の形態は、溶接工程後に熱処理工程を組み入れたものであるため、熱処理後に溶接を行うと溶接時の熱で周辺部の温度が上昇して熱処理部の硬度に影響を与えるような形状や仕様のカップ部材及び軸部材に適する。

上記各工程Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃ、Ｓ１ｓ〜Ｓ３ｓ、Ｓ６〜Ｓ８は、代表的な例を示すものであって、必要に応じて適宜変更や追加を行うことができる。

カップ部材１２ａの接合用端面５０の外径Ｂ（図４（ｂ））は、一つのジョイントサイズで同一寸法に設定する。また、図５（ｃ）に示す軸部材１３ａはロングステム用であるが、接合用端面５１の外径Ｂは、軸径や外周形状に関係なく、カップ部材１２ａの接合用端面５０の外径Ｂと同一寸法に設定する。そして、軸部材１３ａの接合用端面５１は、軸受装着面１４よりもカップ部材１２ａ側に位置している。したがって、カップ部材１２ａを共用化しておき、軸部材１３ａのみを車種に応じた種々の軸径、長さや外周形状に製作し、両部材１２ａ、１３ａを溶接することにより、種々の車種に適合する外側継手部材１１を製作することができる。カップ部材１２ａの共用化についての詳細は後述する。

次に、カップ部材１２ａと軸部材１３ａの溶接に用いる溶接装置を図６及び図７に基づいて説明する。

図６は溶接前、図７は溶接中の、溶接装置の概略構成をそれぞれ模式的に示したものである。溶接装置１００は、電子銃１０１、回転装置１０２、チャック１０３、センタ１０４、テールストック１０５、ワーク受け台１０６、芯出し治具１０７、ケース１０８及び真空ポンプ１０９を備えている。

溶接装置１００内のワーク受け台１０６に、ワークすなわちカップ部材１２ａと軸部材１３ａを載置する。溶接装置１００の一端（図６の左側）にあるチャック１０３及び芯出し治具１０７は回転装置１０２に連結されており、芯出し治具１０７によりカップ部材１２ａをセンタリングした状態でチャック１０３によりカップ部材１２ａをつかみ、回転運動を与える。溶接装置１００の他端（図６の右側）にあるテールストック１０５にセンタ１０４が一体に取り付けてあり、両者は軸方向（図６の左右方向）に進退可能に構成されている。センタ１０４に軸部材１３ａのセンタ穴をセットすることによりセンタリングがなされる。なお、芯出し装置に関して、図６及び図７は芯出し治具１０７とセンタ１０４を採用した例であるが、これに代えて、後に図２１を参照して言及するセンタ１２４ａ、１２４ｂを採用することもできる。

本実施の形態では、カップ部材１２ａ及び軸部材１３ａの全体が密閉空間１１１に収容されている。本明細書において、密閉空間とは、ケース１０８により形成される空間１１１を意味する。溶接装置１００のケース１０８には真空ポンプ１０９が接続されている。空間１１１内に電子銃１０１が設けてある。電子銃１０１は、カップ部材１２ａ及び軸部材１３ａの接合用端面５０、５１に対応する位置まで軸方向に移動可能で、また、ワーク（１２ａ、１３ａ）に対してその半径方向で接近及び離反可能に構成されている。

ワークであるカップ部材１２ａと軸部材１３ａは、溶接装置１００とは別の場所にストックされている。各ワークを、例えばロボットにより取り出し、図６に示す大気に開放された溶接装置１００のケース１０８内に搬送し、ワーク受け台１０６の所定位置にセットする。この時点では、センタ１０４及びテールストック１０５は図の右側に後退して、図示するようにカップ部材１２ａ及び軸部材１３ａの接合用端面５０、５１の間に隙間がある。その後、ケース１０８の扉（図示省略）を閉め、真空ポンプ１０９を起動してケース１０８内に形成される密閉空間１１１を減圧する。これにより、軸部材１３ａの凹部５２、内径部５３（図５（ｃ））内も減圧される。

密閉空間１１１が所定の圧力に減圧されたら、図７に示すように、センタ１０４及びテールストック１０５が図の左側に前進して、カップ部材１２ａと軸部材１３ａの接合用端面５０、５１を突き合わせる。これにより、カップ部材１２ａは芯出し治具１０７によりセンタリングされた状態でチャック１０３により固定され、軸部材１３ａはセンタ１０４によりセンタリングされた状態で支持される。この後、ワーク受け台１０６がワークから離れる。このときのワーク受け台１０６とワークとの間隔は微小なものでよいので、図７では、上記間隔は図示を省略する。もちろん、ワーク受け台１０６が下方に大きく退避する構造にすることも可能である。

その後、図示するように電子銃１０１を所定位置まで進出させてワークに接近させ、かつ、ワークを回転させて、予熱を開始する。予熱条件は、溶接条件とは異なり、電子銃１０１をワークに接近させてスポット径を大きくすることにより、溶接温度よりも低い温度とする。予熱することにより、溶接後の冷却速度を遅くして焼き割れを防止することができる。所定の予熱時間に達したら、溶接を開始する。すなわち、電子銃１０１が所定の位置に後退し、ワークの外側から半径方向に電子ビームを照射する。溶接が終了すると、電子銃１０１が退避し、ワークの回転が停止する。

その後、図示は省略するが、ケース１０８の扉を開き大気に開放する。そして、ワーク受け台１０６が上昇し、ワークを支持した状態で、センタ１０４及びテールストック１０５が図の右側に後退し、チャック１０３を開放する。その後、例えば、ロボットがワークをつかみ、溶接装置１００から外し、冷却ストッカに整列させる。その後、外側継手部材１１の中間製品は、超音波探傷を行い、後工程としての熱処置工程Ｓ７へと進む。本実施の形態では、カップ部材１２ａ及び軸部材１３ａの全体が密閉空間１１１に収容されているので、ケース１０８内の密閉空間１１１の構成を簡素化することができる。

具体的には、炭素量０．４〜０．６％のカップ部材１２ａと、炭素量０．３〜０．５５％の軸部材１３ａを用い、溶接装置１００で、ケース１０８内の密閉空間１１１の圧力を６．７Ｐａ以下に設定した。溶接後の急冷を防止して溶接部硬度の高硬度化を抑制するために、カップ部材１２ａ、軸部材１３ａの接合用端面５０、５１が３００〜６５０℃になるように予熱により均熱化した後、電子ビーム溶接を行った。

この結果、外側継手部材１１の軸部へのベアリング６の組込みに影響のない溶接表面の盛り上がり高さ（０．５ｍｍ以下）の溶接部が得られた。また、予熱による均熱化で溶接完了後の溶接部硬度をＨＶ２００〜５００の範囲内に抑えることができ、溶接強度が高く、かつ、安定した溶接状態、品質を得ることができた。さらに、溶接装置１００の密閉空間１１１を大気圧以下にして溶接することにより、溶接中の中空空洞部内の圧力変化を抑えることができ、溶融物の吹き上がりや内径側への引き込みを防ぐことができた。

次に、カップ部材の品種統合について、ロングステム用の軸部材１３ａ（図５（ｃ））とは異なる品番の軸部材を例示して補足説明する。

図８及び図９に示す軸部材１３ｂは、インボード側の標準的な長さのステム用である。軸部材１３ｂには、カップ部材１２ａの接合用端面５０（図４（ｂ）参照）と突き合わせる接合用端面５１が形成してあり、この接合用端面５１の外径Ｂは、ロングステム用の軸部材１３ａ（図５（ｃ））の接合用端面５１の外径Ｂと同一寸法に設定する。

この軸部材１３ｂはインボード側の標準的な長さのステム用であるため、ロングステム用に比べて軸部の長さが短く、軸方向中央部に滑り軸受面１８を有し、その滑り軸受面１８には複数の油溝１９が形成してある。カップ部材１２ａ側とは反対側の端部にはスプライン軸Ｓｐと止め輪溝４８が形成してある。このように、標準的な長さのステムと既述のロングステムといったタイプの違いや、車種ごとの種々の軸径や外周形状が異なっても、軸部材１３ａ、１３ｂの接合用端面５１の直径Ｂは同一寸法に設定する。

カップ部材１２ａと軸部材１３ａ、１３ｂの接合用端面５０、５１の外径Ｂをジョイントサイズごとに同一寸法に設定することには次のような技術的意義がある。すなわち、ジョイントサイズごとに共用化されたカップ部材と、車種ごとに種々の軸部仕様を備えた軸部材が、熱処理前の状態で準備することができ、カップ部材１２ａと軸部材１３ａ、１３ｂの中間部品のそれぞれに品番を付与して管理することができる。そして、カップ部材１２ａを品種統合しても、車種ごとに種々の軸部仕様を備えた軸部材１３ａ、１３ｂと組み合わせて、要求に応じた種々の外側継手部材１１を迅速に製作することができる。したがって、カップ部材１２ａの品種統合によるコスト低減、生産管理の負荷軽減を図ることができる。

上では、理解しやすいように、標準的な長さのステムとロングステムというタイプの違いを例にとってカップ部材の品種統合の説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、標準的な長さのステム間での車種ごとの種々の軸部仕様を備えた軸部材や、ロングステム間での車種ごとの種々の軸部仕様を備えた軸部材に対するカップ部材の品種統合も同様に可能である。

カップ部材の品種統合についての理解を容易にするため、図１０を参照して具体的に説明するならば次のとおりである。同図の左欄はカップ部材の品番Ｃ００１が一つ挙げてあり、中欄は軸部材の品番Ｓ００１〜Ｓ（ｎ）を上から下へ並べたものであり、右欄は外側継手部材の品番Ａ００１〜Ａ（ｎ）を上から下へ並べたものである。

このように、この例の場合、カップ部材は、Ｃ００１という品番を付与して管理され、一つのジョイントサイズで車種ごとに種々の軸部仕様を備えた多数の軸部材に共用するようになっている。軸部材はＳ００１、Ｓ００２、〜Ｓ（ｎ）といった品番を付与して管理される。そして、例えば、品番Ｃ００１のカップ部材と品番Ｓ００１の軸部材を組み合わせて溶接すると、品番Ａ００１の外側継手部材を製作することができる。

上記具体例から分かるように、カップ部材の品種統合により、コスト低減、生産管理の負荷軽減を図ることができる。なお、カップ部材の品種統合という場合、カップ部材を一つのジョイントサイズで１種類、すなわち、１型番（上の例の品番Ｃ００１）にするということには限定されない。例えば、最大作動角の異なる仕様により１つのジョイントサイズで複数の種類（複数型番）のカップ部材を設定し、これらのカップ部材の上記接合用端面の外径Ｂを同一寸法にすることによってもカップ部材の品種統合が可能である。

図１１を参照して、外側継手部材の製造工程について、図３を参照して述べたのとは別の実施の形態を説明する。この実施の形態は、図３における熱処理工程Ｓ７中のカップ部材の熱処理工程を溶接工程Ｓ６の前に組み入れて熱処理工程Ｓ５ｃとし、カップ部材については完成品として準備するようにしたものである。これ以外の、図３に関連して上で述べた各工程の概要、カップ部材及び軸部材の主な加工工程における状態、カップ部材の共用化、溶接方法、品種統合や外側継手部材の構成などは同様であるため、相違する部分のみ説明する。

カップ部材１２ａは、接合用端面５０から底部１２ａ２を経て径の大きな筒状部１２ａ１に至る形状であり、かつ、焼入れ焼もどしとしての熱処理を施す部位が筒状部１２ａ１の内周のトラック溝３０、筒状内周面４２である。このため、通常、熱処理部に対して溶接時の熱影響がないので、カップ部材１２ａについては溶接前に熱処理を施し、完成部品として準備する。

カップ部材１２ａについては完成品としての熱処理が施されているので、完成品としての品番を付与して管理する。したがって、カップ部材１２ａの品種統合によるコスト低減、生産管理の負荷軽減が顕著になる。また、カップ部材１２ａは、鍛造加工、旋削加工、熱処理を経た完成品まで、単独で製造でき、段取り削減等も含めて生産性が向上する。

カップ部材の品種統合の例を示す図１０については、図中のカップ部材の品番が完成品としての品番となるだけで、軸部材と外側継手部材については、図３に関連して上で述べたところと同様であるため、説明を省略する。

図１２に、図３を参照して述べたのとはさらに別の製造工程を示す。この製造工程は、図３における熱処理工程Ｓ７のカップ部と軸部の熱処理工程および軸部の研削加工工程Ｓ８を溶接工程Ｓ６の前に組み入れて、カップ部材の熱処理工程Ｓ５ｃ、軸部材の熱処理工程Ｓ４ｓ及び研削加工工程Ｓ５ｓとしたものである。したがって、カップ部材と軸部材を共に完成品として準備するものである。これ以外の、図３に関連して上で述べた各工程の概要、カップ部材および軸部材の主な加工工程における状態、カップ部材の共用化、溶接方法、品種統合や外側継手部材の構成などは同様であるため、相違する部分のみ説明する。

軸部材は、スプライン加工工程Ｓ３ｓの後、熱処理工程Ｓ４ｓで外周面の所定範囲に高周波焼入れによりＨＲＣ５０〜６２程度の硬化層が形成される。接合用端面５１を含む所定の軸方向部位は熱処理を施さない。カップ部材の熱処理、品番付与等については、図１１に関連して述べたところと同様であるため、説明を省略する。

熱処理工程Ｓ４ｓ後、軸部材は研削加工工程Ｓ５ｓに移され、軸受装着面１４などを仕上げ加工する。これにより、完成品としての軸部材が得られる。この軸部材に完成品としての品番を付与して管理する。本実施の形態は、熱処理部に対して溶接時の熱影響が生じない形状、仕様を有するカップ部材及び軸部材の場合に適する。

本実施の形態では、カップ部材と軸部材の両方が、完成品としての品番を付与して管理することができる。したがって、カップ部材の品種統合によるコスト低減、生産管理の負荷軽減が一層顕著になる。また、カップ部材および軸部材は、鍛造加工、旋削加工、熱処理および熱処理後の研削加工等を経た完成品まで、それぞれ、別々に製造でき、段取り削減等も含めて生産性が一層向上する。

カップ部材の品種統合の例を示す図１０に関しては、本実施の形態の場合、同図中のカップ部材及び軸部材の品番が完成品の品番となる。外側継手部材については、図１０に関連して述べたのと同様であるため、説明を省略する。ただし、完成品としてのカップ部材や軸部材には、前述した熱処理後の研削加工や焼入れ後切削加工等の仕上げ加工が施されたものに限らず、この仕上げ加工を残した熱処理完了状態のカップ部材や軸部材も含まれる。

品種統合に関連してすでに述べたように、カップ部材は、一つのジョイントサイズで１種類、すなわち、１型番ということに限定されるものではない。例えば、最大作動角の異なる仕様により一つのジョイントサイズで複数の種類（複数型番）のカップ部材を設定し、これらのカップ部材の上記接合用端面の外径Ｂを同一寸法にしてもよい。継手機能や製造現場の実情、生産性等を考慮して、カップ部材を熱処理前の中間部品と完成部品の複数形態で管理するために一つのジョイントサイズで複数の種類（複数型番）のカップ部材を設定し、これらのカップ部材の接合用端面の外径Ｂを同一寸法にしてもよい。

次に、図１３及び図１４を参照して、外側継手部材の別の実施の形態を説明する。すでに述べた外側継手部材と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して、要点のみを説明する。

図１４に示すしゅう動式等速自在継手１０はトリポード型等速自在継手（ＴＪ）であって、内側継手部材１６と、外側継手部材１１と、内側継手部材１６と外側継手部材１２との間でトルクを伝達するトルク伝達要素１９とを備える。

内側継手部材１６は、スプライン孔をもったボス１７と、ボス１７の円周方向に等間隔に配置した脚軸とからなる。

外側継手部材１１は、図１３に示すように、カップ部１２とロングステム部１３とからなり、カップ部１２は、一端が開口した有底筒状で、内周面３１の円周方向三等分位置に、軸方向に延びる３本のトラック溝３０が形成してある。ロングステム部１３はカップ部１２の底部から軸方向に延び、カップ部１２側とは反対側の端部にトルク伝達用連結部としてのスプライン軸Ｓｐが設けてある。

トルク伝達要素１９としてのローラは内側継手部材１６の脚軸に回転可能に支持され、外側継手部材１１のトラック溝に沿って転動可能である。

ロングステム部１３の外周面にはサポートベアリング６の内輪が取り付けてあり、サポートベアリング６の外輪は、図示しないブラケットを介してトランスミッションケースに固定される。このように、サポートベアリング６を設けて外側継手部材１１を回転自在に支持することにより、運転時等における外側継手部材１１の振れが可及的に抑制される。

外側継手部材１１は、カップ部材１２ａと軸部材１３ａを溶接することによって形成される。

カップ部材１２ａは、筒状部１２ａ１と底部１２ａ２からなる一体成形品である。カップ部材１２ａの底部１２ａ２には凸部１２ａ３が形成してあり、カップ部材１２ａの開口側の外周にはブーツ取付溝３２が形成してある。

軸部材１３ａは、カップ部材１２ａ側の外周に軸受装着面１４及び止め輪溝１５が形成してある。すでに述べたとおり、カップ部１２は内周面３１とトラック溝３０を有し、軸部材１３ａはカップ部材１２ａ側とは反対側の端部にスプライン軸Ｓｐを有する。

カップ部材１２ａの底部１２ａ２の凸部１２ａ３に形成した接合用端面５０と軸部材１３ａのカップ部材１２ａ側端部の接合用端面５１とを突き合わせ、半径方向の外側から電子ビームを照射して電子ビーム溶接をする。

溶接部４９は、カップ部材１２ａの半径方向外側から電子ビームを照射することによってビードが形成されている。溶接部４９は軸部材１３ａの軸受装着面１４よりもカップ部材１２ａ側の接合用端面５１に形成されているため、軸受装着面１４などはあらかじめ加工しておくことが可能であり、そのため溶接後の後加工を廃止できる。また、電子ビーム溶接であるため溶接部にバリが生じず、したがって溶接部の後加工を省略でき、製造コストが削減できるばかりでなく、溶接部の超音波探傷による全数検査を確実に実施できる。

図６及び図７を参照して、カップ部材１２ａと軸部材１３ａを突合せ溶接する際の、ワーク投入から溶接を経てワーク搬出に至る一連の作業の概略を述べたが、次に、そのうちのワークの芯出しについて述べる。ここで、芯出しとは、突合せ溶接すべきワーク同士を同軸状に整列させることを意味する。なお、説明の便宜上、既述のカップ部材１２ａと軸部材１３ａを突合せ溶接する場合を例にとり、したがって、これらのカップ部材１２ａと軸部材１３ａが芯出しの対象たるワークであるが、図面の細部に多少の異同があっても同一の符号（１２ａ、１３ａ）を用いることとする。

図６及び図７を参照して述べたところによれば、ワーク受け台１０６上にワーク１２ａ、１３ａを載せる。そして、カップ部材１２ａをチャック１０３でつかみ、軸部材１３ａのセンタ穴をセンタ１０４で支持した状態で、テールストック１０５を進出させてワークの接合用端面５０、５１を突き合わせるようにしている。ワーク受け台１０６を後退させた後、回転装置１０２を起動させ、ワーク１２ａ、１３ａを回転させながら電子銃１０１から電子ビームを照射して溶接を行う。

ところで、ワーク受け台１０６を後退させたとき、図２０に示すように、芯ずれが起こることがある。とりわけワークが軸水平の姿勢である場合には、ワークの自重や外力その他の何らかの理由で図示するような芯ずれが生じやすいと考えられる。なお、一般に等速自在継手の加工工程におけるワーク姿勢は軸水平で両センタを把持することが多いため、ここでもこれを例とするが、その他のワーク姿勢を排除する趣旨ではない。例えば垂直に保持するようにしてもよい。

従来の技術に関連してすでに述べたとおり（図１９参照）、ワークの位置を検出するためのセンサ１２０ａ、１２０ｂと、センサの出力に応答してワークの位置を制御するためのアクチュエータ１２２ａ、１２２ｂを設けることにより、芯出しの精度向上が期待できる。しかしながら、装置の大型化やコスト高が不可避となる。しかも、使用環境（真空下で行う電子ビーム溶接等）によってはセンサ類が使用できない場合があるため、利用分野が限られる。

そこで、より簡易な構成で、確実な芯出しが行える芯出し装置を提案する。図６及び図７に示した溶接装置１００のケース１０８内に、図２１に示すように、一対のセンタ１２４ａ、１２４ｂと、２組の平行チャック１２６ａ、１２６ｂを備えた芯出し装置を設ける。

一対のセンタ１２４ａ、１２４ｂは、軸方向に対向させて配置してあり、図２１の左側のセンタ１２４ａはカップ部材１２ａの底に形成したセンタ穴に対応し、図２１の右側のセンタ１２４ｂは軸部材１３ａの端面に形成したセンタ穴に対応している。センタ１２４ｂは回転センタとするのが好ましい。そして、これらのセンタ１２４ａ、１２４ｂ間に、ワークすなわちカップ部材１２ａと軸部材１３ａを配置して、軸方向両側から押す。

センタ１２４ａに関しては、図６及び図７に示した実施の形態における回転装置１０２及びチャック１０３と組み合わせて使用することもできる。また、センタ１２４ｂに関しては、図６及び図７に示した実施の形態におけるセンタ１０４及びテールストック１０５をそのまま利用してもよい。あるいは、センタ１２４ｂは軸方向に固定とし、センタ１２４ａのための回転駆動装置及び進退駆動装置を設けてもよい。

２組の平行チャック１２６ａ、１２６ｂのうち、平行チャック１２６ａはカップ部材１２ａの接合用端面５０側の端部に対応させて配置し、平行チャック１２６ｂは軸部材１３ａの接合用端面５１側の端部に対応させて配置する。平行チャック１２６ａも平行チャック１２６ｂも、構成は同じである。すなわち、平行チャック１２６ａは、図２２（ａ）に示すように、相互方向に進退可能な一対の爪１２８ａを有し、平行チャック１２６ｂは、図２２（ｂ）に示すように、相互方向に進退可能な一対の爪１２８ｂを有する。

なお、図２２（ａ）と図２２（ｂ）とではワークに径差がある点で、図２１における平行チャック１２６ａ、１２６ｂのチャック位置の径が同一であるのと一見矛盾する。しかし、これは、外径基準の場合を示した図１８と対比して中心線基準の場合を図示するための便宜上のことである。

図２２はワーク１２ａ、１３ａの中心線に対して垂直な断面を示し、ワークの中心線は紙面に垂直に延びている。図２２（ａ）の上下方向に延びる一点鎖線は、一対の爪１２８ａの進退軸線を表し、図２２（ｂ）の上下方向に延びる一点鎖線は、一対の爪１２８ｂの進退軸線を表す。そして、一対の爪１２８ａ、１２８ｂを、ワーク１２ａ、１３ａをはさんでワークの直径方向に対向させて配置し、そうすることにより、一対の爪１２８ａ、１２８ｂの進退軸線がワークの中心線と直交する。

図１〜図１４を参照して説明した実施の形態は、一つのカップ部材１２ａを多数の軸部材１３ａに対して共用できるように、両者の接合用端面５０、５１の外径Ｂを同一に設定することを例示したものである。したがって、当然に、接合用端面５０、５１側の端部の外径Ｂは同一になっている。しかし、常に同径のワークのみの突合せ溶接をするわけではなく、径差のあるワーク同士を突合せ溶接する場合もあり得る。また、同一外径といっても、加工誤差や、操作者の熟練度等を勘案すると、必ずしも精確に同軸状に突き合わせることが常に保証されるわけでもない。

図１８は、径差のあるワークすなわち大径ワークと小径ワークを外径基準で芯出ししようとすると、符号δで示すように中心がずれてしまうため、正確な芯出しができないことを表している。図１８に例示するように顕著な径差がある場合に限らず、径差がわずかな場合であっても、芯出しの精度の面では問題となり得る。例えば、呼び径は同じでも、黒皮のままであったり、加工誤差があったりすると、芯出しの精度は低下する。

外径基準ではなく、中心線基準とすることによって、芯出しの精度が向上する。具体的には、平行チャックの一対の爪を相互方向に同期して進退可能とすることにより、中心線基準の芯出しが可能となる。そして、このような平行チャックを、突合せ溶接するワークの一方に対応するものと、もう一方に対応するものとを各別に設けることにより、ワークの外径が相違しても、つまり径差のあるワーク同士を突合せ溶接する場合でも、正確な芯出しをすることができる。

図２２に示すように、平行チャック１２６ａ、１２６ｂの爪１２８ａ、１２８ｂは、互いに向かい合ったＶ字形状のくぼみ１３０ａ、１３０ｂを有する。これらのくぼみ１３０ａ、１３０ｂはワークの外径と接触する部分すなわちワーク接触部である。つまり、白抜き矢印で示すように、一対の爪１２８ａ又は１２８ｂが互いに接近する向きに移動すると、くぼみ１３０ａ又は１３０ｂがワークの外径と接触するに至る。

図２３に、一対の爪１２８ａ又は１２８ｂの進退動作を同期して行わせるための駆動機構の一例を示す。一対の爪１２８ａも一対の爪１２８ｂも構成は同じであるため、ここでは添え字のない符号を用いて説明する。一対の爪１２８に外側から内側に向かって狭くなったテーパ面１３２を形成し、そのテーパ面１３２に、対応するカム面をもったくさび状のカム１３４を配置する。また、一対の爪１２８を互いに接近する向きに弾性的に引っ張る作用をするスプリング１３８を設ける。

図２３（ａ）に示すように、アクチュエータ１３６によってカム１３４をテーパ面１３２に進出させると、カム作用により、一対の爪１２８はスプリング１３８の力に抗して互いに離反する向きに移動する。逆に、図２３（ｂ）に示すように、アクチュエータ１３６によってカム１３４をテーパ面１３２から後退させると、スプリング１３８の作用で一対の爪１２８は互いに接近する向きに移動する。このとき爪１２８が円滑に移動できるように、爪１２８をリニアスライドを介して静止部材に支持させることもできる。また、アクチュエータ１３６としては、図示するような空気圧又は油圧を利用したシリンダ・ピストン機構のほか、ボールねじ機構を採用することもできる。

図２３に示すようなくさび型カム駆動方式を用いることで、中心基準のワーク位置決め精度を向上させることができる。もっとも、平行チャック間の位置精度、繰り返し精度及びワーク外径面のセンタに対する振れ精度が良好であることが前提条件である。

図２４に示すように、横断面が円形のワークの場合は、平行チャックの爪１２８のくぼみ１３０はＶ字形状でよいが、断面が非円形のワークもある。例えば、図１３及び図１４に示した実施の形態における外側継手部材は外径が円筒形ではなく、横断面が図２５に示すような３弁のクローバのような形状を呈している。そのため、この外側継手部材の外周をチャックする場合、図２５（ａ）に示すようなＶ字形状のくぼみをもった爪では片当たりとなって安定したチャックができない。そこで、図２５（ｂ）に示すような半円形又はＵ字形状のくぼみ１３０’をもった爪１２８’を採用するのが望ましい。

上述の構成からなる芯出し装置を用いて、ワークの芯出しから溶接開始までの概略を説明すると次のとおりである。

図２１に示すように、ワーク１２ａ、１３ａをセンタ１２４ａ、１２４ｂ間にセットした状態で、テールストック１０５のセンタ１０４を進出させてカップ部材１２ａの接合用端面５０と軸部材１３ａの接合用端面５１を突き合わせる。

次に、平行チャック１２６ａによりワーク（カップ部材）１２ａをチャックし、同様に、平行チャック１２６ｂによりワーク（軸部材）１３ａをチャックする。これにより、カップ部材１２ａと軸部材１３ａの芯出しを行う。この場合の芯出しが中心線基準（図２２参照）となることは述べたとおりである。

次に、芯出ししたままの状態で、電子銃１０１から電子ビームを照射して接合用端面５０、５１の仮溶接を行う。

仮溶接の後、平行チャック１２６ａ、１２６ｂをアンチャックする。

その後、回転装置１０２を起動させてワーク１２ａ、１３ａを回転させながら電子銃１０１から電子ビームを照射して溶接を開始する（図７参照）。

以上、添付図面に基づいて実施の形態を説明したが、本発明は、ここに述べ、かつ、図示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の改変を加えて実施をすることができる。

例えば、溶接に電子ビーム溶接を採用した場合を例にとって説明したが、本発明は、その他の例えばレーザ溶接を採用した場合でも同様に適用することができる。

また、突合せ溶接をするワークの例として、ダブルオフセット型等速自在継手やトリポード型等速自在継手といったしゅう動式等速自在継手の外側継手部材について述べたが、本発明は、その他の等速自在継手の外側継手部材にも適用することができる。例えば、クロスグルーブ型等速自在継手その他のしゅう動式等速自在継手にも、さらに固定式等速自在継手の外側継手部材にも、適用することができる。また、ドライブシャフトを構成する等速自在継手の外側継手部材に適用した場合について述べたが、本発明は、プロペラシャフトを構成する等速自在継手の外側継手部材にも適用することができる。

本明細書中に開示した発明の主要な実施の形態のうち、特許請求の範囲に記載しなかったものを要約して列記するならば次のとおりである。

トルク伝達要素が係合するトラック溝を内周に形成したカップ部と、このカップ部の底部に形成された軸部とを別部材で構成し、前記カップ部を形成するカップ部材と前記軸部を形成する軸部材とを溶接してなる等速自在継手の外側継手部材の製造方法において、前記カップ部材と軸部材を中炭素鋼で形成し、前記カップ部材として、その筒状部と底部を鍛造加工により一体に形成した後、機械加工工程において前記底部の外面に接合用端面を形成したカップ部材を準備し、前記軸部材として、機械加工工程において前記カップ部材の底部と接合される接合用端面を形成した軸部材を準備し、前記カップ部材の接合用端面と軸部材の接合用端面を突き合わせて、この突合せ部に前記カップ部材の外側から半径方向にビームを照射して溶接するものであって、前記接合用端面の外径をジョイントサイズごとに同一寸法にしたことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材の製造方法。

トルク伝達要素が係合するトラック溝を内周に形成したカップ部と、このカップ部の底部に形成された軸部とを別部材で構成し、前記カップ部を形成するカップ部材と前記軸部を形成する軸部材とを溶接してなる等速自在継手の外側継手部材において、前記カップ部材と軸部材が中炭素鋼からなり、前記カップ部材は、鍛造加工により筒状部と底部が一体成形され、この底部の外面に接合用端面が形成されたものであり、前記軸部材は、前記底部に接合される端部に接合用端面が形成されたものであり、前記両接合用端面を突き合わせて前記カップ部材と軸部材が溶接されており、この溶接部が前記カップ部材の外側から半径方向に照射されたビードで形成されていると共に、前記接合用端面の外径がジョイントサイズごとに同一寸法に設定されていることを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。

ここで、接合用端面の外径をジョイントサイズごとに同一寸法にするとは、カップ部材が一つのジョイントサイズで１種類、すなわち、１品番ということに限定されない。例えば、最大作動角の異なる仕様により一つのジョイントサイズで複数の種類（複数品番）のカップ部材を設定し、これらのカップ部材の上記接合用端面の外径を同一寸法にしたものも含まれる。また、一つのジョイントサイズで複数の種類（複数品番）のカップ部材を設定し、これらのカップ部材の上記接合用端面の外径を同一寸法にすることも含まれる。これは、例えば、継手機能や製造現場の実情、生産性等を考慮して、カップ部材を熱処理前の中間部品と熱処理を施した完成部品の複数形態で管理するために役立つ。

さらに、接合用端面の外径をジョイントサイズ毎に同一寸法にするとは、等速自在継手の形式が異なる場合も含まれる。例えば、インボード側では、トリポード型等速自在継手とダブルオフセット型等速自在継手の上記接合用端面の外径を同一寸法にすることも含まれる。また、アウトボード側では、ツェッパ型等速自在継手とアンダーカットフリー型等速自在継手の上記接合用端面の外径を同一寸法にすることも含まれる。さらに、インボード側とアウトボード側の等速自在継手の上記接合用端面の外径を同一寸法にすることも可能である。

上記の構成により、溶接部の強度、品質の向上、溶接コストの削減と共に、カップ部材および軸部材の生産性の向上、並びにカップ部材の品種統合によるコスト低減、生産管理の軽減が可能な外側継手部材の製造方法および外側継手部材を実現することができる。

具体的には、上記の溶接前のカップ部材と軸部材の少なくとも一方を、熱処理を施さない中間部品とすることができる。この場合は、溶接後、熱処理と研削加工や焼入れ後切削加工等の仕上げ加工を施す。溶接時の熱で周辺部の温度が上昇し、熱処理部の硬度に影響がある形状や仕様のカップ部材および軸部材に適する。上記の中間部品に品番を付与して管理する。

また、上記の溶接前のカップ部材と軸部材の少なくとも一方を、熱処理を施した完成部品とすることができる。熱処理及び熱処理後の研削加工や焼入れ後の切削加工等の仕上げ加工が施された完成部品とすることにより、ジョイントサイズごとに共用化された完成部品としてのカップ部材と車種ごとに種々の軸部仕様を備えた軸部材が得られる。これらにそれぞれ品番を付与して管理する。これにより、カップ部材の品種統合によるコスト低減、生産管理の負荷軽減が顕著になる。また、共用化されたカップ部材と種々の軸部仕様を備えた軸部材は、鍛造加工、旋削加工、熱処理、さらには研削加工や焼入れ後の切削加工等の仕上げ加工を経た完成部品まで、それぞれ別々に製造でき、段取り削減等も含めて生産性が向上する。ただし、完成部品としてのカップ部材や軸部材とは、前述した熱処理後の研削加工や焼入れ後切削加工等の仕上げ加工が施されたものに限らず、この仕上げ加工を残した熱処理完了状態のカップ部材や軸部材も含まれる。

上記の溶接を電子ビーム溶接とすることにより、接合部にバリが生じることがない。接合部の後加工の省略による製造コスト削減、さらには、接合部の超音波探傷による全数検査が確実に実施できる。また、電子ビーム溶接により、深い溶け込みが得られるので溶接強度が高く、かつ熱歪を小さくできる。

上記のカップ部材と軸部材を密閉空間に設置して大気圧以下の状態で溶接することが望ましい。これにより、溶融物の吹き上がりや気泡の発生が抑えられ、溶接部の強度や品質が向上する。

上記のカップ部材と軸部材の溶接部の硬度はＨＶ２００〜５００の範囲が好ましい。ＨＶ２００未満では製品機能上必要な強度の確保が困難であり望ましくない。一方、ＨＶ５００を超えると割れが発生する恐れが生じるため望ましくない。

１ ドライブシャフト
２ ハーフシャフト
１０ しゅう動式等速自在継手
１１ 外側継手部材
１２ カップ部
１２ａ カップ部材（ワーク）
１２ａ１ 筒状部
１２ａ２ 底部
１３ 長寸軸部
１３ａ 軸部材（ワーク）
１４ 軸受装着面
３０ トラック溝
４９ 溶接部（ビード）
５０ カップ部材の接合用端面
５１ 軸部材の接合用端面
５２ 凹部
１００ 溶接装置
１０１ 電子銃
１０２ 回転装置
１０３ チャック
１０４ センタ
１０５ テールストック
１０６ ワーク受け台
１０７ 芯出し治具
１０８ ケース
１０９ 真空ポンプ
１１１ 密閉空間
１２０ａ、１０２ｂ センサ
１２２ａ、１０２ｂ アクチュエータ
１２４ａ、１２４ｂ センタ
１２６ａ、１２６ｂ 平行チャック
１２８、１２８ａ、１２８ｂ、１２８’ 爪
１３０、１３０’ くぼみ（ワーク接触部）
１３２ テーパ面
１３４ カム
１３６ アクチュエータ
１３８ スプリング

Claims (9)

1. 等速自在継手の外側継手部材を構成するカップ部材と軸部材を突合せ溶接するにあたり、
   前記カップ部材と軸部材のそれぞれにセンタ穴を設け、軸方向に対向させて溶接装置に設けた一対のセンタを、それぞれのセンタ穴にセットし、
   前記カップ部材をはさんで前記カップ部材の直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、前記溶接装置に設けられた第一平行チャックにより前記カップ部材を保持し、
   前記軸部材をはさんで前記軸部材の直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、前記溶接装置に設けられた第二平行チャックにより前記軸部材を保持することにより、前記カップ部材と軸部材を同軸状となすことを特徴とする突合せ溶接用芯出し方法。
2. 第一平行チャックの爪及び第二平行チャックの爪がＶ字形状のワーク接触部を有する請求項１の突合せ溶接用芯出し方法。
3. 第一平行チャックの爪及び第二平行チャックの爪が半円形状のワーク接触部を有する請求項１の突合せ溶接用芯出し方法。
4. 前記溶接は電子ビーム溶接又はレーザ溶接である請求項１から３のいずれか１項の突合せ溶接用芯出し方法。
5. 等速自在継手の外側継手部材を構成するカップ部材と軸部材を突合せ溶接するにあたり両者の中心線を同軸状となすための装置であって、
   軸方向に対向して溶接装置に設けられ、前記カップ部材と軸部材のそれぞれに設けられたセンタ穴にセットされる一対のセンタと、
   前記カップ部材をはさんで前記カップ部材の直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、前記溶接装置に設けられた第一平行チャックと、
   前記軸部材をはさんで前記軸部材の直径方向に対向し相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、前記溶接装置に設けられた第二平行チャックと
   を備えたことを特徴とする突合せ溶接用芯出し装置。
6. 第一平行チャックの爪及び第二平行チャックの爪がＶ字形状のワーク接触部を有する請求項５の突合せ溶接用芯出し装置。
7. 第一平行チャックの爪及び第二平行チャックの爪が半円形状のワーク接触部を有する請求項５の突合せ溶接用芯出し装置。
8. 前記溶接は電子ビーム溶接又はレーザ溶接である請求項５から７のいずれか１項の突合せ溶接用芯出し装置。
9. 筒状部と底部をもった有底筒状のカップ部と、前記カップ部の底部から軸方向に延びたステム部とからなる等速自在継手の外側継手部材を、前記カップ部を形成するためのカップ部材と前記ステム部を形成するための軸部材とを突合せ溶接することによって製造するようにしたものであって、
   前記カップ部材として、前記筒状部と前記底部を鍛造加工により一体に形成した後、機械加工により前記底部の外面に接合用端面を形成したカップ部材を準備し、
   前記軸部材として、機械加工により前記カップ部材の前記底部と接合する接合用端面を形成した軸部材を準備し、
   前記カップ部材と軸部材のそれぞれにセンタ穴を設け、軸方向に対向させて溶接装置に設けた一対のセンタを、それぞれのセンタ穴にセットし、
   前記カップ部材の前記接合用端面側の外周面を、直径方向に対向して相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、かつ前記溶接装置に設けられた第一治具で把持し、
   前記軸部材の前記接合用端面側の外周面を、直径方向に対向して相互方向に同期して進退可能な一対の爪をもち、かつ前記溶接装置に設けられた第二治具で把持し、
   前記カップ部材の接合用端面と前記軸部材の接合用端面を突き合わせて溶接することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材の製造方法。

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