JPH02229678A - スタッドボルトの溶接方法 - 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〕 本発明は表面に防錆のための表面処理層が形成されたス
タッドボルトの溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

アークスタッド溶接は、スタッドボルトの頭部溶接部と
被溶接部材とを、両者の間に電流を流して発生させたア
ーク熱により十分溶融させた後、スタッドボルトを被溶
接部材へ押し付けて接合する溶接である． このスタッドボルトの表面には，通常防錆のために亜鉛
メッキが施されているため溶接時に発生するアーク熱に
より亜鉛が気化排除されながら溶融現象が進行する。す
なわち，亜鉛の沸点はスタッドボルトを形成する鉄の融
点より低いので、溶接工ネルギを与えた場合亜鉛排除が
先行する。

したがって従来のスタッド溶接における溶接工ネルギは
、スタッドボルトの溶融に必要なエネルギに亜鉛を除去
するのに必要なエネルギを付加するものとなっていた． このような溶接に用いるスタッドボルトとしては，溶接
部表面には銅メッキ層などの溶接性のよい表面処理層を
形成し、スタッドボルト本体の表面には亜鉛メッキ層な
どの耐食性のよい表面処理層を形成したものが知られて
いる． また、特開昭４７−４２４４５号公報に記載されたよう
にスタッドボルトの先端に円錐状の刃部を形成し、この
スタッドボルトの先端を被溶接部材に当接させ゛ながら
回転して、被溶接部材の表面付着物を剥離した後溶接を
行なう方法も知られている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記のように表面全面に亜鉛メッキ層が
形成されたスタッドボルトを溶接する場合には，溶接部
に存在する亜鉛は最終的には消失するが、溶接工ネルギ
が不十分であったり、エネルギの与え方が不適切であっ
たりすると、スタツド溶接部の溶融が不十分となり、必
要な溶接強度が確保できないという問題があった． また、一般的に円錐状に形成されたスタッドボルトの溶
接部の先端形状にダレを起こしている場合が多いが、こ
のような場合にはパイロットアークの立上げ時及びメイ
ンアークへの移行時にアーク柱がフラつき、アークが不
安定となる欠点もあった・ さらに、亜鉛メッキ層の厚さに比例してスタッド溶接部
の周囲にすすや吹き飛んだ亜鉛によって形成されるスマ
ッドが増加し、防錆に対して悪影響を及ぼす問題もあり
、この問題はガスシールド法などによっても防止できな
かった。また、前記亜鉛メッキ屡の厚さに比例して溶接
工ネルギを増加させなければならず、溶接条件を変える
必要が生ずる欠点もあった。

また，スタッドボルトの本体と溶接部とに異なる表面処
理層を形成するためには，２種類のメッキを施すためコ
ストが上昇する問題があった。

なお、前記公報に記載された提案は被溶接部材の溶接部
に付着した異物を除去するためのものであり、スタッド
ボルトの表面処理暦の除去については配慮されていなか
った。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、スマッ
ドの発生を低減させて防錆効果を向上し、一定の溶接条
件で安定して高い溶接強度を得ることができるスタッド
ボルトの溶接方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、表面に表面処理層
が形成されてなるスタッドボルトを被溶接部材に溶接す
るスタッドボルトの溶接方法において、前記スタッドボ
ルトの頭部溶接部を回転する切削手段によって切削成形
するとともに，該部の表面処理層を除去した後、前記被
溶接部材にスタッド溶接を行なうようにしたものである
。

〔作用〕

上記本発明の作用を説明すると，スタッドボルトは送給
装置から溶接部切削装置に送られてホルダに保持され、
その頭部溶接部の形状と整合する回転切削手段によって
頭部溶接部の表面が切削され、スタッドボルトの溶接部
を被覆する表面処理層が完全に除去された後にスタッド
溶接が行なわれるので，安定した溶接強度が得られると
ともに，スマッドの発生が低減してスタッドボルトの表
面処理１による防錆効果も向上する。また、スタッドボ
ルトの溶接部の形状が切削により一定となるため、溶接
時にスタッドボルトの先端部と被溶接部材との間の距離
が一定となり、溶融状態が安定して溶接強度を十分に確
保することができる．しかも、表面処理層による溶接条
件の変更が不必要となり、溶接電源容量も小さくするこ
とができる．〔実施例〕 以下、本発明に係るスタッドボルトの溶接方法の一実施
例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第５図に本実施例に用いる装置を示し、第６
図にスタッドボルトの形状を示す。

スタッドボルト１は第６図に示すようにほぼ円柱状に形
成されており、頭部の溶接部１ａは円錐状となっていて
、溶接時には溶接部１ａの尖端部１ｂからアークが飛ん
で、溶接部１８全体に伝播するようになっている。

また、溶接部１ａの基部にはフランジ部１ｃが形成され
ており、スタッドボルト１の表面全体に表面処理屡とし
て亜鉛メソキ溜が形成されている．本実施例に用いる溶
接装置は、第１図に示すようにスタッド送給装置１１、
溶接部切削装置１２、スタッドガン１３及び溶接電源１
４で構成されており、スタッド送給装置１１と溶接部切
削装置１２との間、及び溶接部切削装置１２とスタッド
ガン１３との間は、それぞれ空気圧によって作動する送
給ホース１５、１６で接続されている。

前記溶接部切削装置１２は第２図乃至第４図に示すよう
に構成されている。第２図において、スタッド送給装置
１１から送給ホース１５を介して送られてくるスタッド
ボルト１を受け取るレシーバ２１は、ほぼ円筒状に形成
されており，側面にはボルト入口２２がレシーバ２１の
中心軸に対して斜めに設けられており、レシーバ２１内
にはピストンロツド２３が軸方向に摺動自在に装着され
ている。

そしてレシーバ２１の下端には弾性部材でほぼ円錐筒状
に形成されたホルダ２４が装着されており、このホルダ
２４の下端の内径は前記ピストンロッド２３の外径より
小さくなっている．さらに、ピストンロッド２３の中心
には軸２５を遊嵌する孔部２３ａが軸方向に貫通して形
成されている．前記ホルダ２４の下部には第３図に示す
ように所定の距離を介して円筒状の切削手段である切削
機３１が同心状に設けら九でおり，この切削機３１の上
端には前記ピストンロッド２３の下端が嵌合する凹部３
１ａが形成されている．また，切削機３１の中心に軸方
向に形成された内周部には、図示せぬエア動力源によっ
て回転駆動される回転軸３２が回転自在に挿通されてお
り、この回転軸３２の上端には第４図に示すように複数
枚の、例えば４枚の切刃３３ａが放射状に設けられた切
削手段である切削工具３３が取り付けられている．この
切刃３３ａはスタッドボルト１の頭部溶接部１ａの形状
と整合するように，中心に向って低くなるテーパ状に形
成されている。

また，回転軸３２の軸方向の中間部には凸部３４が形成
されており、この凸部３４と切削機３１の内周部下端面
との間にはスプリング３５が装着されていて，内周部中
間に突出して形成された凸部３６に凸部３４が当接する
方向に回転軸３２を付勢している。

また、切削機３１の両側壁にはそれぞれ切削粉除去用の
エア人口３７及びエア出口３８が形成されており、回転
軸３２の下方には切削工具３３をスプリング３５の付勢
力に抗して下方に吸引保持するための電磁石（図示せず
）が設けられている．なお、符号４０は切削機３１の内
周部と回転軸３２との間を回転自在に密封するシーリン
グ部材である， 一方、前記レシーバ２１が図示せぬ搬送装置により搬送
された所定の位置には，第５図に示すようなスタッドフ
ィーダ４１が設けられている。このスタッドフィーダ４
１にはレシーバ２１が所定の位置に停止したときに、ホ
ルダ２４に対向する位置に同心状に開口部４２が設けら
れており、この開口部４２に連通してスタッドボルト１
をスタッドガン１３に送給するための送給路４３が形成
されている。

次に、上記のように構成された溶接装置を用いてスタッ
ド溶接を行なう本実施例のスタッドボルトの溶接方法の
作用について説明する。

スタッドボルト１はスタッド送給装置１１がら空気圧に
より送給ホース１５を介し溶接部切削装置１２へ送られ
る。このスタッドボルト１はボルト人口２２からレシー
バ２１内に入り、第２図に示すようにホルダ２４により
フランジ１ｃを介して保持される．このホルダ２４の下
部内径はフランジ１ｃの外径より小さくなっている．ス
タッドボルト１がホルダ２４に保持された後，一定時間
が経過すると、ピストンロッド２３が図示せぬエア源に
よって下降し、スタッドボルト１をチャックした後、弾
性部材で形成されたホルダ２４を押し広げながら更に下
降する。

一方、切削機３１内に設けられた回転軸３２はスプリン
グ３５の付勢力により押し上げられ、回転軸３２に形成
された凸部３４が切削機３１の内周に形成された凸部３
６に当接される。この状態では回転軸３２の上端に取り
付けられた切削工具３３は、切削機３１の上部に形成さ
れた凹部３１ａ内に僅かに突出している． そして下降してきたピストンロッド２３にチャックされ
たスタッドボルト１の溶接部１ａが切削工具３３の切刃
３３ａに当接し，第３図に示すように切削工具３３をス
プリング３５の付勢力に抗して押し下げ，スタッドボル
ト１のフランジ１ｃが前記凹部３１ａの底面に当接する
。すなわち、フランジＩＣはピストンロツド２３の下端
と凹部３１ａの底面との間に挾持される．このときのピ
ストンロッド２３の押圧力は、切削工具３３がスタッド
ボルト１の溶接部１ａに当接して回転し、切削を行なっ
たときに、スタッドボルト１が回転しない強さとなって
いる。

スタッドボルト１の頭部溶接部１ａが切削工具３３の切
刃３３ａに密着した後、エア動力源により回転軸３２を
介して切削工具３３を回転させ，切刃３３ａによりスタ
ッドボルト１の頭部溶接部１ａの表面を切削し、メッキ
層の除去と尖端部１ｂの形状ダレの再加工とを行なう。

切削加工が終了すると．切削工具３３は電磁石の電磁力
によりスプリング３５の付勢力に抗して吸引され，破線
で示す位置まで引き下げられる。

その後，スタッドボルト１の溶接部１ａの表面から発生
する削りカスを除去するためにエアを入口３７から吹き
付け，削りカスを出口３８から外部へ排出する． 上記の切削加工が完了すると、ピストン口ッド２３がス
タッドボルトｌを保持した状態で、スタッドボルト１の
最下部と切削機３１の上面とが干渉しない位置までピス
トンロッド２３が上昇し，さらにレシーバ２１が横移動
する。このとき電磁石はＯＦＦとなり，スプリング３５
の付勢力により切削工具３３が上昇し，回転軸３２の凸
部３４が切削機３１の内周の凸部３６に当接する位置で
停止する． 横移動したレシーバ２１が所定位置に停止した後、再び
ピストンロツド２３は下降し、第５図に示すようにスタ
ッドフィーダ４１の開口部４２に当接して停止する。こ
の後ピストンロッド２３内の軸２５が下降し、スタソド
ボルト１がピストンロッド２３から離脱してスタッドフ
ィーダ４１内に押し出されて落下し，送給路４３内に吹
き込まれるエアによってスタッドガン１３へ送給される
。

その後スタッドボルト１を押し出した軸２５が上昇して
元の位置に戻り、ピストンロッド２３が上昇し、レシー
バ２１がスタッドフィーダ４１の位置から切削機３１の
位置へ戻って１サイクルの動作が完了する． 上述したような切削加工を施したスタッドボルト１と加
工を施していないスタッドボルト１とを比較すると、ス
タッド溶接を行なう場合の溶接工ネルギが３０％乃至４
０％程度削減することができ、溶接強度が１０％乃至１
５％程度増大し、かつ安定した溶接を行なうことができ
る。

本実施例によれば，スタッドボルト１０頭部溶接部１ａ
の亜鉛メッキ暦が除去されたことにより、安定した高い
溶接強度を得ることができ，またスマッドの発生を低減
し洗浄工数を低減するとともに、防錆効果を向上するこ
とができる。

また、溶接部１ａに亜鉛メッキ層がないため、このメッ
キ層の厚さの変動により溶接条件を変更する必要もなく
，シかも亜鉛排除のためのエネルギが不要となるため溶
接電源容量を小さくすることができる． さらに、スタッドボルト１の頭部溶接部１ａの円錐形状
を再加工により整えるため、溶接時に溶接部１ａの先端
と第１図に示す被溶接部材５０との間の距離が一定とな
り、アーク発生後の溶融のパラツキが少くなり、溶接強
度が安定する。

上記実施例ではスタッドボルトの表面に形成された防錯
のための表面処理層が亜鉛メッキ層である場合について
説明したが、この表面処理層は亜鉛メッキ層に限定され
るものではない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、スタッド
溶接前にスタッドボルトの頭部溶接部の成形再加工及び
表面処理層を除去するようにしたので、安定した高い溶
接強度を得ることができる。

またスマッドの発生を低減して洗浄工数を低減し、防錆
効果を向上することができる。さらに溶接条件の変更を
不要とし、溶接電源容量を小さくし、しかも溶接強度を
安定させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスタッドボルトの溶接方法の一実
施例に用いる溶接装置を示すブロック図、第２図は第１
図の溶接部切削装置のレシーバ及びホルダを示す縦断面
図，第３図は同じく切削機を示す縦断面図，第４図は第
３図の切削工具を示す斜視図、第５図は同じくスタツド
フイーダを示す縦断面図，第６図はスタッドボルトを示
す正面図である． １・・働 １　ａ・・・ １　２・・・ ５０・・・ スタッドボルト、 溶接部、 溶接部切削装置（切削手段）、 被溶接部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に表面処理層が形成されてなるスタッドボル
   トを被溶接部材に溶接するスタッドボルトの溶接方法に
   おいて、前記スタッドボルトの頭部溶接部を回転する切
   削手段によって切削成形するとともに、該部の表面処理
   層を除去した後、前記被溶接部材にスタッド溶接を行な
   うことを特徴とするスタッドボルトの溶接方法。