JPH02220782A - 中空円筒状ボデイのシーム溶接方法及びその方法に用いる機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は中空円筒状ボディのシーム溶接方法及びこれに
使用する機械に関する。

［従来の技術及びその課題］ シーム溶接特に金属板から中空ボディに形成する従来の
方法は、長い金属材料をその長手方向に沿ってその縁部
を互いに重ね合わせて曲げ、この後、重ね合わせた縁部
を一対の溶接ローラ間に挿通することにより行われてい
た。これらの溶接ローラの回りには連続したワイヤがル
ープ状に巻かれており、このワイヤが連続した電極ある
いは溶接手段を形成する。

この方法は、例えば米国特許第２．８３８．６５１号及
びスイス特許節３７０，１７５号に記載されている。

これらの方法の内には、平坦な電極ワイヤを用いて溶接
すべき最も外側の縁部に沿う不完全溶接を防止するもの
がある。この例には例えばドイツ特許公開公報節２１０
２７８３号及び米国特許第２．７３２，０２８号がある
。

イタリア特許節１．０８０．７２８号は、縁部の溶接不
良、非溶接部の外方への曲り、シームの不規則形状及び
溶接歪み等の問題を解決するため、結合する縁部を金属
の厚さの少なくとも３倍から６倍まで重ね合わせ、重な
った縁部の幅の２または３倍の幅の平坦な電極を用いる
方法を提供する。結合部に関しては、この方法は縁部の
重なり部が溶接領域にはいる際にその幅を減するように
形成されたＺ状断面のガイドを用い、シェルあるいはロ
ーラ等のばね手段と協働し、これにより結合される縁部
とＺ状ガイドのスロットとの間を確実に直角に接触させ
、縁部を互いに正確に位置決めする。

更に他の方法がドイツ特許節２１２［ｉ　４９７号に記
載されており、この方法では電極ワイヤが溶接中に塑性
変形するのを防止され、２つの溶接ローラ間の走行部に
緩みあるいは緊張の発生によりワイヤ及び中空ボデイガ
互いにスリップし、溶接不良を生じさせるのを防止する
。この方法では、第１溶接ローラ周部の通路に入る前に
ワイヤが冷間圧延及び加工硬化（ｗｏｒｋ−ｈａｒｄｅ
ｎｉｎｇ）により平坦にされる。

この特許は、引っ張り応力状態における弾性限度及び全
体的な強度を大きく増大し、したがってローラの圧力、
温度及びワイヤに加わる力等の溶接環境による塑性変形
を確実に防止する物理的及び機械的特性を得るためにワ
イヤを圧延することを開示する。これにより、作動速度
を６０　ｍ／ｍｉｎとすることが可能である。

本願出願人は、機械的及び電気的な技術水準の向上及び
材料全体の技術水準の向上を考慮し、イタリア特許節１
，０８０，７２８号とは異なる方法により、その延性に
材料的な影響を与えない機械的な特性を持つ冷間圧延さ
れた平坦な電極ワイヤを使用して、作動速度が少な（と
も７５　ｉ／ｌｌ１ｎに達することができ、溶接に要す
るエネルギを大きく節約でき、電極ワイヤ供給装置の作
動部の磨耗を減少し、更に製造速度が早い場合でも高品
質のシールを形成できる方法を開発した。

Ｅ課題を解決するための手段、作用及び効果］本願出願
人は請求項１記載の中空円筒状ボディのシーム溶接方法
を提供するもので、本発明の特徴は使用する金属板の寸
法に対する継手縁部の重なりを最小として溶接でき、溶
接電流が均一であることにより溶接されたシームの性質
が最良のものとなり、供給電力の節約により紅済的なこ
とである。更に本発明の方法によると、２つの溶接され
た縁部及び電極ワイヤを一体的に押圧する力が減少され
、したがってワイヤの伸びが減少する。

更に、ワイヤが受ける熱は溶接される金属板の縁部との
接触が極めて限られているため、従来よりも少なく、こ
れによりワイヤの伸びが抑制される。

更に本発明によれば、従来用いられていたものよりも良
好な延性と、２つの溶接される縁部間の重なりよりもよ
り広い幅とを有する平坦な電極ワイヤを使用し、溶接部
（ｖｅｌｄｍｅｎｔ）の最外側部は丸められかつ欠陥の
無い状態に溶融した縁部を形成し、したがって溶接され
たシーム部は突き合イ）せ継手と比すべき断面形状を有
する。更に、電極ワイヤは第１．第２溶接ローラと、こ
れら両溶接ローラに導く案内ローラ及びプーリの周部に
容易に巻き付けることができ、これらの部材の磨耗を減
少することができる。

本発明の方法によれば更に、溶接ローラに近接する未溶
接縁部の重なりの変化が防止され、これら２つの縁部は
平行に保持され、これにより高速で作動する場合にもよ
り直線状の供給及び溶接ローラ間へのより正確な位置決
めが可能となる。

上記方法を実施するため、本願出願人は請求項２乃至５
項記載の機械の使用を提案する。この機械は重なりが狭
くなりがちである金属縁部の可動電極ワイヤに対する移
動を防止することができ、したがって溶接に要する力を
減少することができる。更に、Ｚ状断面のガイドと予校
正装置との組み合わせ及びこれらの特徴により、１の中
空ボディと他の中空ボディとの間の誤差あるいは金属に
何等かの変形が生じた場合でも、２つの継手縁部及びＺ
状ガイドの異形部（ｐｒｏｒｉｌｅｓ）すなわち案内部
との間の欠陥のない接触を阻害することがない。このよ
うな誤差あるいは欠陥は予校正装置のローラによる接触
点間のスペースに吸収され、これれにより金属板は自由
に外方に撓むことができ、したがってこれらの縁部をＺ
状形状部と連続的かつ欠陥のない接触を維持する。

以下、添付図面の実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例による溶接機械における電極ワ
イヤＦのルートすなわち移動路を示す。

この連続した電極ワイヤＦは図示しないリールから供給
され、ブレーキプーリ１を回って一対のミルローラ２，
３間を挿通される。所要の状態を確保するため、電極ワ
イヤはこのミルローラにより平坦な断面形状に成型され
る。ミルローラを挿通された後、平坦に形成されたワイ
ヤＦは一対のテンションローラ４，５間に挿通される。

これらのテンションローラ４，５はばね付勢されたロッ
カーアーム６に枢着されており、このアームには、ミル
ローラ２，３の回転速度を調整する調整装置Ｒを制御し
かつワイヤの引っ張り状態を検出するようなトルクＭが
与えられている。したがって、ワイヤはミルローラ２．
３の速度及びブレーキ１の作用とにより定まる一定の張
力に保持される。

テンションローラを通ったワイヤＦは第１溶接ローラフ
の一部に巻かれ、したがってシーム溶接に用いる底部電
極となる。底部ローラ７を回った後、ワイヤＦは多数の
案内ローラすなわちプーリ８の回りを通り、第１溶接ロ
ーラの上側に配置された第２溶接ローラ９に巻かれ、し
たがって上部電極を形成する。

溶接ローラ７．９の軸線は互いに平行に配置され、更に
これらのローラに供給される中空ボディの形成方向に直
角に配置される。図示の実施例（第３図）では、溶接ａ
−ラフ、９は周方向溝Ｇを有し、この周方向溝により平
坦に成型された電極ワイヤＦが部分的に収容され、上下
の電極を正確に整合した状態で案内する。すなわち、本
発明による溶接ローラ７．９の溝Ｇは、溶接すべき２つ
の縁部１４ａ、１４ｂを結合する重なり部Ｓの幅の４乃
至６倍の幅Ｌ　（Ｌ＝４．．．６×Ｓ）と、その幅の半
分の高さ（Ｈ＝０．５ｘＬ）とを有するワイヤＦを収容
するように定められている。

上部溶接ローラ９は一定の表面速度すなわち溶接速度で
駆動され、この速度は溶接すべき中空ボディ１４及び電
極ワイヤＦの再供給速度に対応する必要があり、一方式
部ローラ９は自由に回転する。実際には、上部溶接ロー
ラ９は一定の力を確保するためにばね２９により底部ロ
ーラ７に向けて下方に付勢され、これにより一定の溶接
圧が機械的に確保される。このような配置では、特に高
速作動時におけるばね２９の揺動を好適に抑制するため
の緩衝装置３０が設けられる。

上部溶接ローラ９をでた電極ワイヤＦは案内ホイール及
びプーリ１０の第１−セットを介して第２対のテンショ
ンローラ１１，１２に巻かれる。これらのテンションロ
ーラ１１，１．２は同様にばね付勢されたロッカーアー
ム１２に装着され、ワイヤＦの張力に対抗して所定のト
ルクＭ′が付加される。溶接ローラ７．９によりワイヤ
の下方への張力が変化してアーム１３が揺動すると、調
整装置Ｒ′が作動され、メインピンチローラ１１ａ。

１１ｂを駆動するモータ（図示しない）の速度が調整さ
れる。

上述から明らかなように、第１溶接ローラフに近接する
とき及び第２溶接ローラ９から離隔するときのいずれの
場合もワイヤＦの張力は一定に保持され、２つの溶接ロ
ーラ間に延在する部分の張力は溶接前張力及び溶接後張
力と、電極が溶接部を通過する態様とに依存する。

第１図及び第２図を参照すると、Ｚ状断面を有するガイ
ド１５が示されており、このガイド１５は溶接ローラ７
．９のワイヤに近接して（ｕｐ−ｗｉｒｅ　）配置され
、中空ボディ１４の縁部１４ａ。

１４ｂを正確に重なる状態とする。このＺ状断面のガイ
ドは一対のバ一部材を備え、これらの対向する平行面は
各異形部すなわち案内部（ｐｒｏＮｌｅ　）１６．１７
を互いに対向させ、−側に開口する。

すなわち、２つの断面部１６．１７は互いに異なる平面
内にあって平行に配置され、溶接すべき縁部１４ａ、１
４ｂが中空ボディ１４に形成される金属板の厚さＳＰの
２倍より大きくない範囲で互いに重ねられるように互い
に補完し合うように配置される。

上記特徴を念頭におき、重なり部及び電極ワイヤＦの断
面の双方の寸法と、上述のワイヤＦの延性を考慮すると
、溶接圧力及び溶接時における状態は、縁部１４ａ、１
４ｂが外側領域であっても最適の機械的な力を受け、縁
部の重なりが最小の状態となり、溶接部と電極ワイヤと
の間の接触領域がこれに対応して最小となることが明ら
かとなる。すなわち、シーム溶接に最適の状態が形成さ
れ、電気エネルギもあまり必要とされない。

したがって、ワイヤＦの特性を利用することにより、重
ねた縁部をワイヤ電極間に挿入することが簡単となり、
特に上部溶接ローラ９に作用する機械的な圧力が調整可
能となる。これにより、溶接開始時に発生する衝撃及び
完成時に不規則形状となるのが防止される。これは、ロ
ーラに近接しかつこれから送り出される溶接縁部の変形
を大きく減少し、これにより円筒状中空ボディの端部の
フランジ付は作業が容易となる。

高速作動を行うためには、縁部１４ａ、１４ｂは正確な
位置に重ねられかつ互いに移動しないように保持される
必要がある。このため、各縁部１４ａ、１４ｂは、中空
ボディのシェルすなわち外周面との間に摺動摩擦を発生
することなく、Ｚ状ガイド１５の各案内部に対して同一
面となるように保持しなければならない。

このため、本願出願人は溶接ローラの前に配置されかつ
Ｚ状ガイドと共に作用する予校正装置１８を用いること
を提案する。この装置１８は第４図に示されているよう
に、連続的に配置されたローラ１９の複数セット（第４
図では１のセットのみを示す）を備え、これらの各ロー
ラは中空ボディ１４の周部に円を描くように配置され、
各ローラの面がこの中空ボディに接線方向に配置されて
これと点接触される。各ローラ１９はそれぞれねじ１９
ａにより半径方向に調整可能であるが、所定位置に配置
された場合には比較的剛性に保持され、互いに隣接する
ローラは、各ローラ間に形成されるスペースがこの子校
正中に中空ボディを欠陥のないようにし、中空ボディ１
４に形成される金属板に寸法あるいは歪み等による張力
が発生した場合にこのスペース内に膨脂できるような所
定角度離隔して配置される。これら多数の点を介して円
を描くように配置された装置を用いることにより、金属
板の弾性を利用して溶接縁部１４ａ。

１４ｂを案内部１６．１７と同一面に保持し、したがっ
て中空ボディを押圧するばね付勢された手段により誤差
を生じることがあってもこれを排除できる。

最後に、電極ワイヤＦに対する移動を防止しつつ実際の
溶接部に中空ボディを滑らかに供給するため、本願出願
人は円形に配置されかつ隣接するものが互いに噛み合う
複数のセレーション付きローラ（ｓｅｒｒａｔｅｄ　ｒ
ｏｌｌｅｒ　）により同期して回転するカラーを形成す
る装置をＺ状ガイド１５及び予校正装置１８と共に用い
ることを提案する。この装置は溶接ローラと同一の接線
方向速度で駆動されることが望ましい。

この装置は第５図に示されており、明らかなようにロー
ラ２０のセットはこれらのシェルが中空ボディ１４のシ
ェルに対応し、金属板及びローラ自身で形成される円周
が一致する。これらのローラの隣接するものはそれぞれ
周部に設けられたベベルギヤにより噛み合う。これらの
ローラのセットの内、ローラ２０ａはタイミングベルト
２１により駆動される。このタイミングベルトはこの溶
接機械の主駆動モータの速度にインターロックされる補
助モータで駆動される。このベルトは溶接ローラから送
り出される溶接済みの中空ボディを作業領域から離隔さ
せる手段を形成する。

隣接するもの同士が噛み合う複数のローラからなる校正
カラーにより、溶接中に中空ボディの全体を均一な速度
で供給することが可能となる利点が得られる。更に、１
のローラ２０とこれに隣接するローラとの間がほとんど
離れていないため、これを挿通される金属板には直線状
の四部（ｌｉｎｅａｒ　１ｎｄｅｎｔａｔｌｏｎｓ　）
が残ることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接方法を実施するために用いる機械
の電極ワイヤのルートを溶接ローラ及び溶接する中空ボ
ディと共に示す図式的な説明図、第２図は溶接する縁部
を重ねかつ溶接ローラ方向に案内するＺ状ガイドの図式
的な断面図、第３図は重ね合わせられた溶接縁部の幅と
電極ワイヤの断面寸法との関係を第２図と異なる縮尺で
示す溶接ローラの一部の断面図、第４図はＺ状ガイドと
共に中空ボディを予校正する装置を図式的に示す全部立
面図、第５図はＺ状ガイドと予校正装置と共に中空ボデ
ィの送り出される方向から見た校正装置の図式的な斜視
図である。 １・・・ブレーキプーリ、２．３・・・ミルローラ、４
５．１１．１２・・・テンションローラ、６，１３・・
・ロッカーアーム、７．９・・・溶接ローラ、８，１０
・・・ガイドホイール、１４・・・中空ボディ、１４ａ
。 １４ｂ・・・縁部、１５・・・ガイド、１６．１７・・
・案内部、１８・・・予校正装置、１９．２０・・・ロ
ーラ、１９ａ・・・ねじ、２１・・・タイミングベルト
、３０・・・緩衝装置。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 １４ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空円筒状ボディのシーム溶接方法であって、 金属板あるいは中空ボディ（１４）を溶接手段に向けて
   移動する間にその２つの長手方向縁部（１４ａ、１４ｂ
   ）が互いに重なるまで曲げ、高さが幅の半分に等しくか
   つこの幅が互いに重なる縁部の４から６倍である溶接装
   置を形成する連続した平坦な電極ワイヤ（Ｆ）で部分的
   に囲まれる一対の溶接ローラ（７、９）間に、Ｚ状断面
   のガイド手段（１５）を用いて互いに重なる縁部を導き
   、中空ボディの供給方向に対する横方向から見た電極ワ
   イヤの断面の中心面に対して対称的に前記互いに重なる
   部分を配置し、 前記Ｚ状断面の案内手段と共に校正手段を用いて板の互
   いに重なる縁部をＺ状断面の案内部に接触させた状態を
   維持し、 Ｚ状断面の案内手段あるいは溶接ローラ（７、９）間を
   通過する溶接されるべき２つの縁部の重なりを、これら
   の縁部を中空ボディの供給方向に平行に保持することに
   より、金属板の厚さの２倍より大きくない状態に維持し
   、 Ｚ状案内手段に近接しかつこれと共同し、中空ボディの
   シェルに剛性を与え、離隔した位置でこれに接線方向に
   接触し、所定角離隔しかつ金属板シェルが自由に膨脹す
   るスペースにより互いに離隔されて中空ボディの周部を
   所定の離隔角度で囲む外部配置手段（１９）を有する予
   校正装置によりＺ状案内部に接触した状態に中空ボディ
   の長手方向縁部を維持する方法。
2. （２）請求項１記載の方法に用いる機械であって、溶接
   ローラ（７、９）の前側に配置され、２つの案内部（１
   ６、１７）を互いに対向しかつ溶接ローラに近接する中
   空ボディの供給方向に平行に配置され、溶接すべき中空
   ボディの縁部（１４ａ、１４ｂ）の重なる幅（Ｌ）が中
   空ボディを形成するために用いる金属板の２倍の厚さ（
   ＳＰ）より大きくない所定距離に互いに離隔されるＺ状
   断面のガイド（１５）を備え、このガイドは中空ボディ
   の予校正を行う装置（１８）内に少なくとも一部が配置
   され、ローラ（１９）のセットを有し、これらのローラ
   は位置を調整可能でかつ選択された位置に対してばね補
   償された動きが不能で、中空ボディより大きな半径の円
   筒状シェルを形成するように配置されかつ中空ボディの
   周部を囲み、これらのローラは互いに所定角度離隔して
   配置され、中空ボディの金属板が自由に伸張するスペー
   スにより分離されている機械。
3. （３）Ｚ状断面のガイド（１５）から送り出される重な
   り縁部（１４ａ、１４ｂ）と同一の供給方向に沿う所定
   位置に、この重なり縁部を受けるように配置される溶接
   ローラ（７、９）を備え、ローラの軸線に垂直な中央平
   面は重なり部（Ｓ）の対称面と同一位置に配置され、こ
   れらのローラ（７、９）は平坦な電極ワイヤ（Ｆ）を収
   容し案内する周方向の周溝を有し、前記平坦な電極ワイ
   ヤの断面は重なり部の幅（Ｓ）の４乃至６倍の幅（Ｌ＝
   ４．．．６×Ｓ）を有し、高さ（Ｈ）がその幅の半分（
   Ｈ＝０．５×Ｌ）である請求項２記載の機械。
4. （４）Ｚ状断面のガイド（１５）及びローラ（７、９）
   と協働し、溶接ローラに近接する予校正装置（１８）の
   前方に配置された校正装置を備え、この校正装置は中空
   ボディを囲みかつ隣接するローラに噛み合う歯を周部に
   設けられたローラ（２０）のセットを有し、その面は中
   空ボディの周と等しくかつ溶接ローラの接線方向速度と
   等しい接線方向速度で回転する請求項２又は３記載の機
   械。
5. （５）周部のローラ（２０）は溶接ローラの接線方向速
   度で駆動される請求項４記載の機械。