JPH07328772A

JPH07328772A - 互いにオーバラップした薄板シームをローラシーム溶接する方法、並びに該方法を実施するローラシーム式抵抗溶接機

Info

Publication number: JPH07328772A
Application number: JP7138271A
Authority: JP
Inventors: Peter Taiana; タイアナペーター
Original assignee: Elpatronic AG
Current assignee: Elpatronic AG
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1995-12-19
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2723831B2; EP0685288B1; CN1076241C; KR960000389A; KR100365067B1; CN1122270A; TW302316B; US5622637A; CH688131A5; DE59503307D1; EP0685288A1

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接シームが、要求される特性を始端部から
既に有しているような、ローラシーム溶接のための方法
を提供する。【構成】規定の目標溶接圧で、互いにオーバラップし
た薄板シームをローラシーム溶接するための方法におい
て、缶の胴を両溶接ローラの間に挿入するときに、溶接
力を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いにオーバラップし
た薄板シームを規定の目標溶接圧でローラシーム溶接す
る方法に関する。更に本発明は、上記方法を実施するロ
ーラシーム式抵抗溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板シームのローラシーム溶接におい
て、溶接始端部がしばしば完全には溶接されないことは
周知である。このことは、特に缶の胴を製造する場合に
不利である。なぜならば、該当する胴が製品から除外さ
れなければならないからである。溶接シームの始端部が
溶接されない又は悪質に溶接されるという問題には、幾
つかの理由がある。即ち一方では、胴始端部は、既に溶
接されたシーム区分の熱予供給を受けない。他方では、
胴を両ローラ電極の間に押し込むことによって（この時
両電極は互いに離れる方向で押される）、電極の質量慣
性に基づき、設定された目標溶接力に対して付加的な力
が薄板シームに加えられる。更に、胴縁部に高すぎる溶
接圧が加えられる。なぜならば、シームに沿った面より
も小さな面に一定の溶接力が加えられるからである。溶
接開始時に増大された溶接力若しくは溶接圧によって、
両ローラ電極の間の薄板における電気抵抗は明らかに減
じられる。溶接電流が一定なので、胴始端部で溶接シー
ムに導入される出力は前記の抵抗減少に比例して変化す
る。これに対してこれまで用いられてきた手段は、溶接
の開始時に溶接電流を増大させることである。薄板に導
入される出力Ｐは、溶接電流に薄板抵抗を掛けた値の２
乗と等しい。従って電流を相応に増大することにより、
溶接開始時に減じられた薄板抵抗を補償することができ
る。しかしながら、今日では１分間に溶接される胴の数
が増大され、即ち胴が一層迅速に溶接面に押し込まれ、
一層増大した力ピークが発生するが、これはしばしば、
もはや電流増大によっては満足できる程度に補償するこ
とができない。更に、溶接胴始端部における力ピークに
よって引き起こされる溶接電極の機械的な振動が問題と
なる。これまでは、一方の電極の質量を減じることによ
って前記振動を可能な限り少なく保とうとされてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、溶接
開始時における上記の問題が完全に又はほぼ生ぜしめら
れず、溶接シームが、要求される特性を始端部から既に
有しているような、ローラシーム溶接のための方法を提
供することである。

【０００４】更に本発明の課題は、上記方法を実施する
ためのローラシーム式抵抗溶接機を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、溶接開始時に溶接力を減少させる
ようにした。

【０００６】更に本発明の構成では、溶接ローラに作用
する溶接力を、溶接時間全体と比較して短い時間に減少
させるための装置が設けられているようにした。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、溶接開始時に溶接力を
減少させることによって、薄板の電気抵抗変化が問題の
無い程度まで減じられ、かつ機械的な振動も減じられ
る。

【０００８】更に本発明の特に有利な構成の場合には、
シーム終端部における溶接力が一時的に増大される。

【０００９】スイス国特許第６６０９８９号明細書によ
り、溶接時間全体にわたって溶接圧を周期的にその都度
増大及び減少させ、これによって溶接電流の変調作用を
模倣することが公知である。しかしながら溶接開始時に
おける不十分な出力導入の問題は、この明細書では扱わ
れていない。

【００１０】これに対して本発明では、溶接圧は可能な
限り一定に保たれる。このことは、溶接開始時に溶接力
を一時的に減少させることに基づき得られる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。

【００１２】図１には、ローラ式シーム溶接機の溶接ロ
ーラにおける溶接力が，時間を関数として示されてい
る。このグラフは、缶のための胴が１分につき７５０個
の割合で溶接されることを前提としている。即ちこの場
合は、１缶につき80msの時間が提供される。各溶接の開
始時には、即ち各胴が両溶接ローラの間に導入される時
には、８０ｍｓ毎に垂直に降下する溶接力曲線で示され
ているように、溶接力は理想的には急激に減じられる。
この場合溶接力は、例えば図示のように５０ｄａＮから
１５ｄａＮにまで減じられる。溶接力の前記のような減
少は、胴が押し込められた時に胴始端部に必要とされる
溶接圧にほぼ相当する溶接圧を生ぜしめ、５０ｄａＮの
溶接力の時には、残りの溶接シームのために有効な溶接
圧にほぼ相当する溶接圧を生ぜしめる。図示の実施例で
は、溶接力の減少は、胴高さの約４％の間で、つまり各
胴の溶接時間全体の最初の４％の時間で有効である。溶
接力は、最大の減少のあとで、理想的には急激ではなく
連続的に再び増大する（図１参照）。溶接力の減少は、
当然ながら、図示の時間よりも多少長い又は短い時間で
実施することもある。このことは、それぞれ溶接しよう
とする薄板の種類、厚さ、及び（回避しようとする電極
の振動に関して）電極の質量に左右される。溶接力減少
の大きさは、当然ながら広い範囲で選択することができ
る。溶接開始時の溶接力減少の大きさは、電流の増大が
全く必要とされないような大きさ、即ち溶接力の減少若
しくは溶接圧の減少に基づき、胴の始端部つまり胴の押
込み時における抵抗減少が実際に起こらないような大き
さに選定されると有利である。

【００１３】溶接力を一時的に減じることは、当然なが
ら種々の形式で行うことができる。力減少はハンマによ
って得ると有利である。このハンマは、機械のサイクル
タイマによって制御され、その都度一時的に溶接電極を
保持して、溶接電極における溶接力がハンマ打撃によっ
て減じられるように働く。ハンマは、電磁コイルによっ
て作動されると有利である。

【００１４】図２は、電磁的に作動されるハンマを備え
た構成の装置における溶接力を、時間を関数として示し
ている。この場合毎分の胴の数は、図１の理想特性曲線
の場合と同じである。同様に、溶接力の急激な減少が８
０ｍｓ毎に行われる。この場合溶接力は、約半分にまで
減じられる。溶接力の急激な減少のあとで、シームの残
りの部分に沿って所望の溶接圧が得られるような目標溶
接力までの幾分緩慢な増大が再び行われる。

【００１５】図３は、缶の胴のためのローラシーム溶接
機に設けられた溶接力調節装置の該略図である。この場
合、それぞれ１つの缶の胴１が、ガイド２に沿って溶接
ローラに送られる。下方の溶接ローラ３がアーム６に設
けられており、上方の溶接ローラ４はアーム若しくは可
動の揺動体７に設けられている。溶接は、電極ワイヤ５
を用いて行われる。このような装置は公知である。溶接
力は、同様に周知のように、機械フレーム１０に固定さ
れた溶接力ばね８によって調節される。この溶接力ばね
８はロッド１１を介して揺動体７に作用し、ひいては上
方の溶接ローラ４に作用する。溶接力ばね８のプレロー
ドをばね調節装置９を用いて変化させることによって、
溶接力を前もって規定された値に調節することができ
る。

【００１６】本発明による装置は更に、溶接力を一時的
に減じるための装置を有している。この装置は、結合ピ
ン１４を介してロッド１１ひいては揺動体７及び溶接ロ
ーラ５に作用する。結合ピン１４は機械フレーム１０の
一部を通って更に上方に延びており、結合ピン１４の前
記溶接力ばね８とは反対側の端部は、結合ピンヘッド１
５にまで延びている。このことは、結合ピン１４の上方
の端部がより大きく図示されている図４から特に明確で
ある。結合ピン１４の上方の端部はハンマ１９によって
取り囲まれており、ハンマ１９は、機械フレーム１０に
おいて２つの圧縮ばね１７，１８の間に保持されてい
る。ハンマ１９の一部及び上方の圧縮ばね１８は、電磁
コイル２０によって取り囲まれている。胴の始端部で溶
接力を減じるためには、電磁コイル２０が機械サイクル
で励磁若しくは消磁される。励磁時に電磁コイル２０を
通して電流が送られると、生ぜしめられた磁界内で圧縮
ばね１８が緊縮し、ハンマ１９は上方に向けて電磁コイ
ル２０の内部へと運動させられる。ハンマは磁化可能な
ので、付加的にハンマもコイル内部に引き込まれる。こ
の特性に基づき、図２に示された曲線の下がっている部
分が生ぜしめられる。この場合ハンマは距離ｄ（図４参
照）にわたって加速して、このあとで結合ピンヘッド１
５に当接し、図面で見て上方に向けられかつ溶接力ばね
８の溶接ローラ４への力に抗した方向の力が結合ピン１
４に加えられる。即ち胴始端部に有効な力は、ハンマ１
９が結合ピンヘッド１５に打ち当たることによって減じ
られる。これに引き続き電磁コイル１８が消磁される
と、磁界は比較的緩慢に再び消滅する。これにより、磁
界内に位置するばねは再び弛緩して、溶接力ばね８だけ
によって規定される通常の溶接力が再び得られる。この
装置の場合、力ピークの振幅には、ハンマの質量とコイ
ルの磁界強さとが影響を与える。既に述べたように、電
磁コイル２０の励磁若しくは消磁は、機械サイクルに対
して同期的に行われる。この場合、機械のサイクルタイ
マと電磁コイル２０のための給電回路との間には調節可
能な時限素子が設けられている。永久磁化を阻止するた
めには、各パルス毎に極性が逆転される。

【００１７】図５は、前記溶接力調節装置の別の構成を
図示している。この場合、胴２１はガイド２２に沿っ
て、アーム２６；２７に配置された溶接ローラ２３，２
４に到達する。溶接は、中間電極としてのワイヤ２５を
用いて行われる。溶接力調節は、通常、既に述べたよう
に、ロッド３１を介して上方の溶接ローラ２４に作用す
る溶接力ばね１８を用いて行われる。溶接力を減じるた
めの、胴始端部における力作用は、個々の圧電素子から
成るカスケード３５（図６で拡大図示されている）によ
って得られる。このカスケード３５は、鉛直方向で自由
に可動にガイド２９に支承されたケーシング３９に配置
されている。カスケード３５は、結合ピン３４とロッド
３１とを介して直接に上方の溶接ローラ２４に作用す
る。図示の実施例では１０個の圧電素子が設けられてお
り、そのうちの２つには３６；３７の符号が付けられて
いるが、個々の圧電素子は、破壊引っ張り応力が生じな
いようにするために、皿ばね３８によってプレロードを
かけられて保持されている。圧電結晶素子のカスケード
３５に電圧を印加すると、各圧電素子の厚さは一定の値
だけ減じられ、カスケード３５全体の長さは、前記値の
１０倍だけ減じられる。

【００１８】結合ピン３４には、保護スリーブ内で圧電
パッケージが設けられている。保護スリーブの周りには
ケーシング３９が位置していて、ケーシング３９は、一
方では皿ばね３８のばね力の伝達を行い、他方ではケー
シング３９の質量が、カスケード３５の伸長によって移
動させられる錘として働く（質量慣性の利用）。このケ
ーシング３９の移動によって力が生ぜしめられる。この
移動は、結合ピン３４に設けられたカスケード３５によ
って行われるので、ここで反対の力が生ぜしめられる。

【００１９】即ちケーシング３９は、カスケード３５の
伸長によって上方に移動される。この場合カスケード３
５は、ロッド３１を介して溶接ローラ２４に正の力を伝
達する結合ピン３４の皿形ヘッドを突き離す（溶接力増
大）。

【００２０】この行程は、第１の胴の挿入前に行われ
る。胴始端部が両溶接ローラの間に挿入されると、まだ
印加されている電圧が下げられる（カスケードのディス
チャージ）。

【００２１】この場合、前記の行程とは逆のことが行わ
れる。即ち圧電素子は収縮し、皿ばね３８のプレロード
によりケーシング３９が反対方向に引き戻される。この
場合負の力が結合ピンに加えられ、溶接力が低下され
る。

【００２２】振幅の変化及び電圧の側縁傾斜形状（Ｒａ
ｍｐｅｎｆｏｒｍ）の変化により、力曲線が影響され
る。

【００２３】図７は、カスケード３５の作用形式を概略
的に示している。ここではケーシング３９は錘としてし
か図示されていない。グラフには、カスケ−ドに印加さ
れる電圧及び力Ｆ１，Ｆ２が示されている。Ｆ１は、錘
（ケーシング３９）を移動させる力である。Ｆ２は、カ
スケード３５を含めて錘を移動させる力である。Ｆ１
は、常にＦ２よりも小さい。Ｆ２は、溶接ローラに加え
られる力である。

【００２４】このような力とは無関係にかつ付加的に、
溶接力ばねの力は、溶接力ローラに作用し続ける。

【００２５】上記の両実施例は、誤差変化（例えば薄板
厚さの変化、溶接ローラ偏心率の変化又は機械部分の熱
膨張など）に敏感ではないという特徴を有している。

【００２６】電磁的原理では、このような誤差変化は、
距離「ｄ」で補償される。

【００２７】圧電的原理では、カスケード３５全体が自
由に結合ピン３４に配置されているので、誤差変化があ
る場合には、カスケード３５は鉛直支承部で自由に昇降
運動することができる。

【００２８】本発明の別の構成により、１つの胴の終端
部又は一連の複数の胴の終端部において溶接力を増大す
ることができる。１つの胴の終端部における力の増大又
は一連の複数の胴の終端部における力の増大は、機能的
に溶接電流を減少させることと同じとみなすことがで
き、胴終端部におけるシームの過加熱を阻止する。本発
明による溶接力を減少させるための装置を適宜に改良す
ることによって、力増大は、同様にこの装置によって実
施することができる。又は、力を増大させるために、一
方の溶接ローラ若しくはアーム又は揺動体に作用する別
の装置を用いることもできる。

【００２９】更に、励振を阻止することによる積極的な
振動減衰が、溶接力の急激な増減によって行われる。

【００３０】当然ながら、溶接力を一時的に増大及び／
又は減少させるための、説明されていない別の構成、例
えばニューマチック式又はハイドロリック式の構成も可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接力の理想特性曲線を、時間を関数として示
したグラフである。

【図２】本発明による装置によって得られる溶接力を、
時間を関数として示したグラフである。

【図３】ローラ式シーム溶接機における溶接力調節装置
の第１実施例の概略図である。

【図４】図３に示した装置の一部の拡大図である。

【図５】溶接力調節装置の第２実施例の概略図である。

【図６】図５に示した装置の一部の拡大図である。

【図７】図５に示した装置による溶接力の調節過程を示
す原理図である。

【符号の説明】

１胴、２ガイド、３，４溶接ローラ、５
電極ワイヤ、６アーム、７揺動体、８溶接
力ばね、９ばね調節装置、１０機械フレーム、
１１ロッド、１４結合ピン、１５結合ピン
ヘッド、１７，１８圧縮ばね、１９ハンマ、
２０電磁コイル、２１胴、２２ガイド、２
３，２４溶接ローラ、２５ワイヤ、２６，２７
アーム、２９ガイド、３１ロッド、３４
結合ピン、３５カスケード、３６，３７圧電素
子、３８皿ばね、３９ケーシング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いにオーバラップした薄板シームを規
定の目標溶接圧でローラシーム溶接するための方法にお
いて、溶接開始時に溶接力を減少させることを特徴とす
る、互いにオーバラップした薄板シームをローラシーム
溶接する方法。
【請求項２】一連の複数の容器の胴を溶接し、少なく
とも最初の胴において溶接力を減少させる、請求項１記
載の方法。
【請求項３】溶接開始時に、溶接力を目標溶接圧から
迅速に降下させ、このあとで前記降下動作と比較して緩
慢に溶接力を増大させる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】溶接力を、目標溶接力の半分よりも小さ
い値に減少させる、請求項１から３までのいずれか１項
記載の方法。
【請求項５】複数の缶の胴を溶接し、各缶の胴に必要
な全溶接時間のそれぞれ２〜１５％の時間にわたって溶
接力を減少させる、請求項２から４までのいずれか１項
記載の方法。
【請求項６】シーム終端部において溶接力を増大させ
る、請求項１記載の方法。
【請求項７】一連の複数の容器の胴を溶接し、各胴の
終端部で溶接力を増大させるか、又は最後の胴の終端部
で溶接力を増大させる、請求項６記載の方法。
【請求項８】請求項１から５までのいずれか１項記載
の方法を実施するためのローラシーム式抵抗溶接機であ
って、溶接ローラに作用する溶接力を、全溶接時間との
比較において短時間減少させる装置が設けられているこ
とを特徴とする、ローラシーム式抵抗溶接機。
【請求項９】溶接力を減少させる前記装置が、繰返し
トリガ可能な打撃部材を有しており、該打撃部材の打撃
が、少なくとも１つの溶接ローラにおいて溶接力とは反
対の力をその都度生ぜしめる、請求項８記載のローラシ
ーム式抵抗溶接機。
【請求項１０】請求項６又は７に記載の方法を実施す
るためのローラシーム式抵抗溶接機であって、溶接力を
一時的に増大させるための装置が設けられており、打撃
部材のような該装置の打撃が、少なくとも１つの溶接ロ
ーラにおいて溶接力と同じ方向に作用する力をその都度
生ぜしめることを特徴とする、請求項８又は９記載のロ
ーラシーム式抵抗溶接機。