JPH08108236A - 薄板リングの成形、溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄板素材を雄型に押圧して該雄型と薄板素材と
の相対位置を固定した状態で円弧状に成形すると共に該
薄板素材の両端部を円弧状部よりも小さい曲率半径に一
度形成した後、薄板素材をリング状に形成して薄板素材
の両端部を非常に精度よく突き合わせて溶接して薄板リ
ングを製作する装置を１台の装置内に組み込み、円形の
薄板リングを連続して自動的に効率よく製作できるよう
にする。 【構成】薄板素材９を断面円形の雄型２に押圧して該雄
型と薄板素材９との相対位置を固定した状態で雌型４を
軽く作動させて薄板素材９を円弧状に予備成形し、更に
薄板素材９の両端部９ａを円弧状部よりも小さい曲率半
径に形成した後、雌型４を雄型２に強く押圧して薄板素
材９をリング状に形成し、薄板素材９の両端部９ａを非
常に精度よく突き合わせ引き続いて溶接装置８により該
両端部を溶接するようにした装置を１台の装置に組み込
んだ構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板リングの成形、溶
接方法及び装置に係り、特に薄板素材を断面円形の雄型
に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状
態で雌型を軽く作動させて薄板素材を円弧状に予備成形
し、更に薄板素材の両端部を円弧状部よりも小さい曲率
半径に形成した後、雌型を雄型に強く押圧して薄板素材
をリング状に形成し、薄板素材の両端部を非常に精度よ
く突き合わせて溶接して薄板リングを製作することによ
り、薄板素材成形時の両端部の突合せ位置を常に溶接装
置の下方に安定して位置させて確実に溶接できるように
すると共に、溶接された両端の突合せ部が突き出したお
むすび形になることなく円形の薄板リングを自動的に効
率よく製作できるようにした薄板リングの成形、溶接方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼室であるシリ
ンダ及びピストンは、熱等による高負荷が作用する過酷
な条件での長期間の耐久性が要求される機構部品であ
り、その高負荷対策として、ピストンのトップリング溝
近くにリング状冷却路を設け、該リング状冷却路中に冷
却剤を循環させてピストンを冷却するようにしたピスト
ンが採用されている。

【０００３】効率よくピストンを冷却するためには、リ
ング状冷却路をリング溝にできるだけ接近させて設ける
ことが必要となるが、従来のリング状冷却路は、ピスト
ン鋳造時に中子を用いてリング状冷却路をピストンと一
体で成形して製作されているため、鋳造時の中子の位置
ずれの問題からリング状冷却路をリング溝に接近させて
設けることが困難であり、十分な冷却を行うことができ
なかった。

【０００４】最近、リング状冷却路をリング溝に接近さ
せて設けるために、ピストンのアルミニウム合金と同一
の熱膨張率を持つ金属の薄板を断面コの字形にロール成
形し、該薄板を対摩耗性が高く、ピストンのアルミニウ
ム合金と同一の熱膨張率を持つ例えばニレジスト材で製
作された鋳物製リングの内周部に溶接してリング状冷却
路を形成したピストン用耐摩環をアルミニウム合金製の
ピストンのトップリング溝近くに鋳込んでピストンを製
作することが提案されている。

【０００５】この場合、断面コの字形の金属の薄板は、
従来例えば幅１８ｍｍ，長さ２９０ｍｍ，厚さ０．６ｍ
ｍ程度の金属の薄板をロール成形機にかけて円弧状に形
成し、次いで該円弧状に成形された金属の薄板を溶接装
置の断面円形の治具に装着して金属の薄板の端部同士を
突き合わせて溶接してリング状（薄板リング）にし、更
に断面コの字形にロール成形して製作されていた。

【０００６】しかし該薄板リングの製作には、ロール成
形機及び溶接装置の２つの装置が必要となり、多額の設
備費を要するばかりでなく、円弧状リングの溶接時に円
弧状の金属の薄板の要溶接部である端面を溶接装置の溶
接トーチの位置に合わせて位置決めして治具に装着しな
けばならないため多くの工数を要し、また該位置決めが
不完全だと溶接が不十分となってしまうという欠点があ
った。

【０００７】また金属の薄板の長さのばらつきによって
円弧状の金属の薄板の合せ目が重なったり、又は隙間が
できたり、或いは成形された金属の薄板の端部がおむす
び形となって尖った形状となるため、該合せ目にＶ字形
の隙間ができたりしてうまく溶接できないという欠点が
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、薄板素材を断面円形の雄型に押圧
して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状態で薄
板素材を円弧状に成形することにより、円弧状薄板素材
の合せ目を常に溶接トーチの下方の一定位置に位置決め
できるようにすることであり、またこれによって円弧状
薄板素材の位置調節作業を不要化して効率よく薄板リン
グを製作できるようにすることである。

【０００９】また他の目的は、薄板素材を断面円形の雄
型に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した
状態で薄板素材を円弧状に成形し、更にそのまま該薄板
素材の両端部を突き合わせて溶接することにより、１台
の装置でリング状成形と合せ目の溶接を連続して行うこ
とができるようにすることであり、またこれによって薄
板リングを溶接装置にセットし直す必要をなくして容
易、かつ効率よく薄板リングを製作できるようにするこ
とである。

【００１０】更に他の目的は、薄板素材を断面円形の雄
型に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した
状態で薄板素材を円弧状に成形し、更に薄板素材の両端
部近くを円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径とな
るように形成した後、薄板素材の両端部を突き合わせて
合せ目を溶接することにより、薄板素材の長さ及び円弧
状の成形精度のばらつきを吸収して両端部が確実に突き
合わされるようにすることであり、またこれによって合
せ目が重なったり、隙間が開いたり、またＶ字形の隙間
が開いたりすることなく、確実に溶接できるようにして
高精度で溶接強度の確保された薄板リングを容易に製作
できるようにすることである。

【００１１】また他の目的は、薄板素材を断面円形の雄
型に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した
状態で薄板素材を円弧状に成形し、更に薄板素材の両端
部近くを円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径とな
るように形成した後、断面円形の雄型と雌型とで挟持し
て円形に矯正し、薄板素材の両端部を突き合わせて合せ
目を溶接することにより、該溶接部が突き出したおむす
び形のリングとなるのを防止することである。

【００１２】更に他の目的は、押圧装置により薄板素材
の中央部を断面円形の雄型に押圧して該雄型と薄板素材
との相対位置を固定した状態で複数に分割された雌型を
作動させ、薄板素材を該雌型と雄型とで挟持して円弧状
にプレス加工し、更に薄板素材の両端部を突き合わせて
溶接する一連の作業を１台の薄板リングの成形、溶接装
置で行うことにより、薄板リングを連続して自動的に製
作できるようにすることである。

【００１３】また他の目的は、押圧装置により薄板素材
の中央部を断面円形の雄型に押圧して該雄型と薄板素材
との相対位置を固定した状態で複数に分割された雌型を
作動させて薄板素材を円弧状に予備成形すると共に、該
薄板素材の両端部を予備成形装置で押圧して補助雄型に
沿って雄型の曲率半径よりも小さい曲率半径に形成した
後、再び雌型を作動させて薄板素材を雄型との間で挟持
して薄板素材の形状を矯正しながら円弧状に形成し、薄
板素材の両端部を突き合わせて溶接することにより、き
れいな円形をした薄板リングを自動的に製作できるよう
にすることであり、またこれによって断面コの字形に成
形する後工程の作業を容易化して高精度のピストン用耐
摩環を製作できるようにすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】要するに本発明方法（請
求項１）は、薄板素材を断面円形の雄型に押圧して該雄
型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前記薄
板素材を前記雄型に巻き付けて円弧状に成形し、前記薄
板素材の両端部を突き合わせて溶接してリング状に成形
することを特徴とするものである。

【００１５】また本発明方法（請求項２）は、薄板素材
を断面円形の雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との
相対位置を固定した状態で前記薄板素材を前記雄型に巻
き付けて円弧状に成形し、前記薄板素材の両端部近くを
前記円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるよ
うに形成した後、前記薄板素材の両端部を突き合わせて
溶接してリング状に成形することを特徴とするものであ
る。

【００１６】また本発明方法（請求項３）は、薄板素材
を断面円形の雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との
相対位置を固定した状態で前記薄板素材を前記雄型に巻
き付けて円弧状に成形し、前記薄板素材の両端部近くを
前記円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるよ
うに予め形成した後、前記円弧状薄板素材を前記雄型と
雌型とによって挟持して円形に矯正し、前記薄板素材の
両端部を突き合わせて溶接してリング状に成形すること
を特徴とするものである。

【００１７】また本発明装置（請求項４）は、薄板素材
を巻き付けて円形に成形する断面円形の雄型と、複数に
分割されて構成され前記雄型に接近又は離脱して前記雄
型との間に前記薄板素材を挟持してリング状にプレス加
工する雌型と、前記薄板素材の成形に先立って該薄板素
材を前記雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との相対
位置を固定する押圧装置と、リング状に成形された前記
薄板素材の両端部を突き合わせて溶接する溶接装置とを
備え、該押圧装置で前記薄板素材を前記雄型に押圧して
該雄型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前
記薄板素材を前記雄型に巻き付けて円弧状に成形し前記
薄板素材の両端部を突き合わせて溶接するように構成し
たことを特徴とするものである。

【００１８】また本発明装置（請求項５）は、薄板素材
を巻き付けて円形に成形する断面円形の雄型と、複数に
分割されて構成され前記雄型に接近又は離脱して前記雄
型との間に前記薄板素材を挟持してリング状にプレス加
工する雌型と、前記雄型に出没自在に組み込まればねに
よって該雄型から半径方向に突出するように付勢されて
配設された補助雄型と、前記薄板素材の両端部近くを押
圧して前記補助雄型に沿って前記薄板素材の両端部を前
記雄型の曲率半径よりも小さい曲率半径に形成する予備
成形装置と、前記薄板素材の成形に先立って該薄板素材
を前記雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との相対位
置を固定する押圧装置と、リング状に成形された前記薄
板素材の両端部を突き合わせて溶接する溶接装置とを備
え、前記押圧装置で前記薄板素材を前記雄型に押圧して
該雄型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前
記雌型を作動させて前記薄板素材を円弧状に予備成形す
ると共に、該薄板素材の両端部を予備成形装置で押圧し
て該薄板素材を補助雄型に沿って前記雄型の曲率半径よ
りも小さい曲率半径に形成した後、前記雌型を前記雄型
に強く押圧して前記補助雄型を該雄型中に押し込んで前
記薄板素材をリング状に形成し、前記薄板素材の両端部
を突き合わせて溶接するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００１９】

【作用】本発明の薄板リングの成形、溶接装置は、１台
の装置に成形装置と溶接装置とを備えているので、薄板
素材を薄板リングの成形、溶接装置に供給するだけで薄
板素材を薄板リングの成形から両端部の溶接まで極めて
効率よく行って薄板リングを自動的に製作することがで
きるようにすることである。

【００２０】また押圧装置で薄板素材の中央を雄型に押
圧して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状態で
雄型に巻き付けて円弧状に成形するようにしたので、両
端部の合せ目は必ず溶接装置の下方の所定位置に位置
し、確実に合せ目を溶接することができ、また薄板素材
を円弧状に予備成形した後、該薄板素材の両端部を予備
成形装置で押圧して補助雄型に沿って雄型の曲率半径よ
りも小さい曲率半径に形成してから円弧状に形成し、薄
板素材の両端部を突き合わせるようにしたので合せ目が
重なったり、隙間ができたりすることなく極めて精度よ
く突き合わされ、強固な溶接を行うことができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図１及び図２において、本発明に係る薄板リング
の成形、溶接装置１は、雄型２と、補助雄型３と、雌型
４と、予備成形装置５と、押圧装置６と、溶接装置８と
を備えている。

【００２２】雄型２は、雌型４と共に薄板素材９を円弧
状に成形するためのものであって、鉄製の断面円形に形
成された型であり、基台１０に手前側に突出して固定さ
れ、頂部に溶接時の逃げとして溝２ａが設けられ、雄型
２の外周の形状に沿って薄板素材９を巻き付けて円弧状
に成形するようになっている。

【００２３】雄型２の直径は、その円周長さが薄板素材
９の長さと同じ長さに設定されており、薄板素材９を雄
型２に巻き付けたとき、該薄板素材９の両端部９ａが互
いに突き合わされるようになっている。

【００２４】雌型４は、薄板素材９を雄型２との間に挟
持して円弧状に成形するためのものであって、図示の実
施例においては、下雌型４ａ、右雌型４ｂ及び左雌型４
ｃの３つの型に分割されて構成されている。

【００２５】下雌型４ａは、雄型２に対抗して上方に開
いた半円形の彫り込みが形成された型であり、半円形の
半径は雄型２の半径より薄板素材９の厚み分だけ大きな
半径に設定され、基台１０に固定されたガイドレール１
１により案内されて上下方向に往復動自在に配設された
可動台１２上に固定されている。

【００２６】そして可動台１２を上昇させて下雌型４ａ
と雄型２とで薄板素材９を挟持してＵ字形に成形するよ
うになっている。

【００２７】右雌型４ｂ及び左雌型４ｃは、夫々下雌型
４ａと同じ半径の４分円の彫り込みが形成された型であ
り、雄型２の左右に配設されたガイドレール１３により
案内されて左右に往復動自在に構成された右移動台１４
及び左移動台１５に固定され、該右移動台１４及び左移
動台１５は夫々基台１０に固定されたシリンダ１６，１
８のシリンダロッド１９，２０に連結されており、シリ
ンダ１６，１８を作動させることにより、右移動台１４
及び左移動台１５を左右に移動させて右雌型４ｂ及び左
雌型４ｃを雄型２に接近又は離脱させるようになってい
る。

【００２８】そして右移動台１４及び左移動台１５を左
又は右に移動させて雄型２に接近させたとき、右雌型４
ｂと左雌型４ｃとで下雌型４ａと同じ半径の下に開いた
半円形の彫り込みが形成されるようになっているが、溝
２ａに対向する部分は溶接装置８が進入できるように開
放されており、右雌型４ｂ及び左雌型４ｃと雄型２とで
薄板素材９を挟持して円弧状に成形するようになってい
る。

【００２９】補助雄型３は、薄板素材９を雄型２の曲率
半径よりも小さい曲率半径に成形するためのものであっ
て、図５から図７において、雄型２の左右斜め上方に設
けられた溝２ｂに出没自在に嵌合して配設された長方体
の型であり、外周は該雄型２の曲率半径と同じ曲率半径
に形成され、また溝２ｂ中にはばね２１が組み込まれて
補助雄型３を雄型２から突出させるように付勢してい
る。

【００３０】補助雄型３に外方からばね２１の力より大
きな力が作用すると、補助雄型３は溝２ｂ中に押し込ま
れて雄型２と補助雄型３とで断面が円形の雄型を構成す
るようになっている。

【００３１】予備成形装置５は、薄板素材９の端部９ａ
近くを押圧して該薄板素材９の端部９ａが直線的になっ
て上方に向けて尖った形状になったものを矯正して他の
部分と同様に丸く形成すると共に、左右の一対の端部９
ａのずれ等を矯正してきれいに揃え、溶接作業に支承が
ないようにするためのものであって、右雌型４ｂ上に配
設されている。

【００３２】右雌型４ｂには、Ｌ字形の押え爪２２がピ
ン２３によって回動自在に配設され、右雌型４ｂに固定
されたシリンダ２４のピストンロッド２５とリンク２６
によって連結されており、シリンダ２４を作動させるこ
とによって押え爪２２を回動させて溝２ａ上の薄板素材
９の端部９ａ近くを押圧するようになっている。

【００３３】押圧装置６は、薄板素材９を雄型２に押圧
して雄型２と薄板素材９との相対位置を固定するための
ものであって、可動台１２に固定されたシリンダ２８と
して構成されており、ピストンロッド２９は下雌型４ａ
の中央を貫通して出没自在に配設され、その先端が雄型
２に当接して薄板素材９を雄型２に押圧して薄板素材９
と雄型２との相対位置を薄板素材９の成形に先立って固
定するように構成されている。

【００３４】溶接装置８は、円弧状に成形された薄板素
材９の端部９ａを溶接するためのものであって、例えば
プラズマ溶接装置であり、トーチ部３０が基台１０に前
後方向に往復動自在に配設されている。

【００３５】即ち、基台１０に固定されたモータ３１の
軸にボール送りねじ３２が回動自在に配設され、該ボー
ル送りねじ３２には移動ブロック３３に固定されたナッ
ト（図示せず）が螺合し、モータ３１を回転させてボー
ル送りねじ３２を回転させることにより溶接に最適の所
定の速度で移動ブロック３３を前後方向に移動させるよ
うになつている。

【００３６】移動ブロック３３には、ねじ３４によりト
ーチ部３０の位置の微調節を行うことができる上下位置
調節機構３５及び左右位置調節機構３６が配設されてお
り、左右位置調節機構３６に配設された固定板３８にト
ーチ部３０が固定されている。

【００３７】プラズマ溶接装置は、小穴が形成された一
方の電極と、該電極と同心円状に配設された他方の棒状
電極間に高電圧をかけてアーク放電を起こさせながらア
ルゴン、ヘリウム、窒素ガス等の不活性ガスを高圧で送
り込み、小穴から高温プラズマジェットを噴射して溶接
するものであり、プラズマジェットの温度は１万℃から
２万℃の高温であり、またジェットは非常に細長く安定
しているので、溶接部以外は不必要に加熱されることな
く強固な溶接を得ることができる。

【００３８】そして上下位置調節機構３５及び左右位置
調節機構３６を調節してトーチ部３０が雄型２の頂部に
位置するように予め調節しておき、溶接時にトーチ部３
０からプラズマジェットを溶射しながらモータ３１を回
転させてボール送りねじ３２を回転させ、トーチ部３０
を前後方向に移動させて薄板素材９の端部９ａを溶接す
るように構成されている。

【００３９】雄型２の前方には、薄板素材９の位置決め
台３９が設けられ、また素材供給ヘッド４０を左右に移
動させて薄板素材９を位置決め台３９に供給する素材供
給装置３７が基台１０に配設されており、該素材供給ヘ
ッド４０で薄板素材９を１枚ずつ取り上げて位置決め台
３９に供給するように構成されている。

【００４０】またエアシリンダ４１に連結して雄型２に
接近又は離脱する方向に往復動自在に構成された素材供
給ブロック４２が位置決め台３９に設けられた長穴３９
ａから突出して設けられており、位置決め台３９上に供
給された薄板素材９を押圧して下雌型４ａ上に供給する
ようになっている。

【００４１】また可動台１２の下雌型４ａの左右には、
エアシンリダ４３が対抗して固定され、該エアシンリダ
４３のピストンロッド４４にはＬ字形の位置決め板４５
が装着されていて、素材供給ブロック４２によって下雌
型４ａ上に供給された薄板素材９を左右から挟持して該
薄板素材９の左右方向の位置を位置決めするように構成
されている。

【００４２】そして本発明方法（請求項１）は、薄板素
材９を断面円形の雄型２に押圧して該雄型２と薄板素材
９との相対位置を固定した状態で薄板素材９を雄型２に
巻き付けて円弧状に成形し、薄板素材９の両端部９ａを
突き合わせて溶接してリング状に成形する方法である。

【００４３】また本発明方法（請求項２）は、薄板素材
９を断面円形の雄型２に押圧して該雄型２と薄板素材９
との相対位置を固定した状態で薄板素材９を雄型２に巻
き付けて円弧状に成形し、薄板素材９の両端部９ａ近く
を円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるよう
に形成した後、薄板素材９の両端部９ａを突き合わせて
溶接してリング状に成形する方法である。

【００４４】また本発明方法（請求項３）は、薄板素材
９を断面円形の雄型２に押圧して該雄型２と薄板素材９
との相対位置を固定した状態で薄板素材９を雄型２に巻
き付けて円弧状に成形し、薄板素材９の両端部９ａ近く
を円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるよう
に予め形成した後、円弧状薄板素材９を雄型２と雌型４
とによって挟持して円形に矯正し、薄板素材９の両端部
９ａを突き合わせて溶接してリング状に成形する方法で
ある。

【００４５】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。薄板リングの成形、溶
接装置１は図３及び図４において、板状の薄板素材９を
薄板リング９Ａに加工するための装置であり、薄板素材
９を円弧状に形成した後、両端部９ａを突き合わせて溶
接して製作するようになっている。

【００４６】図１において、素材供給装置３７を作動さ
せて素材供給ヘッド４０により素材ストッカ（図示せ
ず）から薄板素材９を１枚ずつ取り上げて位置決め台３
９に供給する。

【００４７】次いでエアシリンダ４１を作動させ素材供
給ブロック４２によって位置決め台３９上に供給された
薄板素材９を押圧して下雌型４ａ上に供給するが、この
とき雄型２、下雌型４ａ、右雌型４ｂ及び左雌型４ｃは
開いた状態となっているので、薄板素材９は、雄型２と
下雌型４ａとの間に容易に供給される。

【００４８】図７において、エアシンリダ４３を作動さ
せて位置決め板４５を夫々矢印Ａ及びＢ方向に移動さ
せ、薄板素材９を左右から挟持して該薄板素材９の左右
方向の位置決めを行う。

【００４９】そして図８において、シリンダ２８を作動
させてピストンロッド２９を伸長させ、該ピストンロッ
ド２９を下雌型４ａの中央を貫通して突出させてその先
端を雄型２に当接させて薄板素材９を雄型２に押圧して
薄板素材９と雄型２との相対位置を固定する。

【００５０】エアシンリダ４３を上記とは逆方向に作動
させて位置決め板４５を夫々矢印Ｄ及びＥ方向に移動さ
せ、薄板素材９の挟持を解除し、ピストンロッド２９で
薄板素材９を雄型２に押圧したまま、可動台１２をガイ
ドレール１１により案内させて矢印Ｆ方向に上昇させ、
図９において、下雌型４ａと雄型２とで薄板素材９を挟
持してＵ字形に成形する。

【００５１】引き続いて図１０において、シリンダ１６
及び１８を作動させてシリンダロッド１９，２０を伸長
させ、右移動台１４を矢印Ｉ方向に、また左移動台１５
を矢印Ｋ方向に夫々移動させて右雌型４ｂ及び左雌型４
ｃを雄型２に接近させてＵ字形の薄板素材９の端部を雄
型２に沿って円弧状に予備形成するが、予備形成におい
ては、右雌型４ｂ及び左雌型４ｃは、その先端のみが、
図１０及び図１３に示すように、雄型２に当接するよう
に押し込まれるので、補助雄型３は雄型２中に押し込ま
れずに突出した位置に止まり、この結果該補助雄型３を
支点としてこれより上方又は先端の薄板素材９の部分が
他の部分よりも小さな曲率半径で曲げられ、端部９ａが
なるべく半径方向内側に向くように形成される。

【００５２】上記した状態で更にシリンダ２４を作動さ
せて、押え爪２２をピン２３を中心に矢印Ｍ方向に回動
させて溝２ａ上の薄板素材９の端部９ａ近くを押圧し、
端部９ａが直線的な形状のままになっていて、尖った状
態を矯正し、薄板素材９のすべての部分が丸くなるよう
に成形する。

【００５３】このとき図１３に示すように、薄板素材９
の下半部は雄型２と下雌型４ａとで挟持されて半円状に
形成されているが、上半部は雄型２から突出している補
助雄型３により押し上げられて雄型２からわずかに浮い
た状態となっている。

【００５４】そしてシリンダ２４を上記とは逆の方向に
作動させて押え爪２２を矢印Ｎ方向に回動させて開放し
た後、シリンダ１６及び１８を一度上記とは逆の方向に
作動させて右雌型４ｂ及び左雌型４ｃを夫々矢印Ｊ及び
Ｌ方向に移動させて雄型２から離脱させ、引き続いて再
びシリンダ１６及び１８を作動させて右雌型４ｂ及び左
雌型４ｃを夫々雄型２に当接するまで矢印Ｉ及びＫ方向
に移動させる（図１１）。

【００５５】このとき、補助雄型３は右雌型４ｂ及び左
雌型４ｃによってばね２１の力よりも遙かに大きな力で
押圧されるので、雄型２の溝２ｂ中に押し込まれ、雄型
２と補助雄型３とで断面が円形の雄型が構成され、該雄
型２、補助雄型３、右雌型４ｂ及び左雌型４ｃとによっ
て薄板素材９が挟持されて円形に矯正成形される。

【００５６】上記操作により、薄板素材９の端部９ａ同
士は図１４に示す如く突き合わされた状態となるが、未
だ端部９ａは片方のみが図示のように直線的に尖った形
状をしていたりして端部同士が互いにずれた状態になり
がちであるので、これを矯正するため、再びシリンダ２
４を作動させて押え爪２２をピン２３を中心に矢印Ｍ方
向に回動させ、溝２ａ上の薄板素材９の端部９ａ近くを
押圧して該端部９ａの上方への変形を修正して端部９ａ
の突合せを確実にし、押え爪２２を矢印Ｎ方向に回動さ
せて退避させる。

【００５７】そして図１２及び図１５において、トーチ
部３０を矢印Ｑ方向に下降させて突き合わされた薄板素
材９の端部９ａに接近させ、トーチ部３０にアルゴン、
ヘリウム、窒素ガス等の不活性ガスを高圧で送り込みな
がら内蔵された電極間に高電圧をかけてアーク放電を起
こさせ、高温のプラズマジェットを溶射しながらモータ
３１を回転させてボール送りねじ３２を回転させ、トー
チ部３０を突き合わされた端部９ａに沿って前後方向に
移動させて薄板素材９の端部９ａを溶接して薄板リング
９Ａを製作する。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、上記のように薄板素材を断面
円形の雄型に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置を
固定した状態で薄板素材を円弧状に成形するようにした
ので、円弧状薄板素材の合せ目を常に溶接トーチの下方
の一定位置に位置決めできる効果があり、またこの結果
円弧状薄板素材の位置調節作業が不要となり、効率よく
薄板リングを製作できるという効果がある。

【００５９】また薄板素材を断面円形の雄型に押圧して
該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状態で薄板素
材を円弧状に成形し、更にそのまま該薄板素材の両端部
を突き合わせて溶接するようにしたので、１台の装置で
リング状成形と合せ目の溶接を連続して行うことができ
る効果があり、またこの結果薄板リングを溶接装置にセ
ットし直す必要がなくなり、かつ効率よく薄板リングを
製作できる効果がある。

【００６０】更には、薄板素材を断面円形の雄型に押圧
して該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状態で薄
板素材を円弧状に成形し、更に薄板素材の両端部近くを
円弧状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるように
形成した後、薄板素材の両端部を突き合わせて合せ目を
溶接するようにしたので、薄板素材の長さ及び円弧状の
成形精度のばらつきを吸収して両端部が確実に突き合わ
されるようにすることができ、またこの結果合せ目が重
なったり、隙間が開いたり、またＶ字形の隙間が開いた
りすることがなく、確実に溶接できるため、高精度で溶
接強度の確保された薄板リングを容易に製作できるとい
う効果がある。

【００６１】また薄板素材を断面円形の雄型に押圧して
該雄型と薄板素材との相対位置を固定した状態で薄板素
材を円弧状に成形し、更に薄板素材の両端部近くを円弧
状部の曲率半径よりも小さい曲率半径となるように形成
した後、断面円形の雄型と雌型とで挟持して円形に矯正
し、薄板素材の両端部を突き合わせて合せ目を溶接する
ようにしたので、該溶接部が突き出したおむすび形のリ
ングとなるのを防止し得る効果がある。

【００６２】更には、押圧装置により薄板素材の中央部
を断面円形の雄型に押圧して該雄型と薄板素材との相対
位置を固定した状態で複数に分割された雌型を作動さ
せ、薄板素材を該雌型と雄型とで挟持して円弧状にプレ
ス加工し、更に薄板素材の両端部を突き合わせて溶接す
る一連の作業を１台の薄板リングの成形、溶接装置で行
うことができるため、薄板リングを連続して自動的に製
作できるという効果がある。

【００６３】また押圧装置により薄板素材の中央部を断
面円形の雄型に押圧して該雄型と薄板素材との相対位置
を固定した状態で複数に分割された雌型を作動させて薄
板素材を円弧状に予備成形すると共に、該薄板素材の両
端部を予備成形装置で押圧して補助雄型に沿って雄型の
曲率半径よりも小さい曲率半径に形成した後、再び雌型
を作動させて薄板素材を雄型との間で挟持して薄板素材
の形状を矯正しながら円弧状に形成し、薄板素材の両端
部を突き合わせて溶接するため、きれいな円形をした薄
板リングを自動的に製作できる効果があり、またこの結
果断面コの字形に成形する後工程の作業を容易化して高
精度のピストン用耐摩環を製作できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄板リングの成形、溶接装置の斜視図である。

【図２】薄板リングの成形、溶接装置の正面図である。

【図３】薄板素材の斜視図である。

【図４】薄板リングの斜視図である。

【図５】薄板素材が薄板リングの成形、溶接装置に供給
された状態を示す要部拡大斜視図である。

【図６】押圧装置によって薄板素材が雄型に押圧された
状態を示す要部拡大斜視図である。

【図７】薄板素材が供給された状態を示す要部縦断面図
である。

【図８】薄板素材が雄型に押圧された状態を示す要部縦
断面図である。

【図９】雄型と下雌型により薄板素材がＵ字形に成形さ
れた状態を示す要部縦断面図である。

【図１０】薄板素材の両端部近くが予備成形装置によっ
て小さな曲率半径に予備成形された状態を示す要部縦断
面図である。

【図１１】薄板素材の両端部が予備成形装置によって押
さえられて突き合わされた状態を示す要部縦断面図であ
る。

【図１２】薄板素材の両端部が溶接される状態を示す要
部縦断面図である。

【図１３】予備成形された薄板素材が雄型と雌型により
矯正される状態を示す要部縦断面図である。

【図１４】雄型と雌型とで挟持されて両端部が突き合わ
された状態を示す要部縦断面図である。

【図１５】図１１と同様の状態を示す要部拡大縦断面図
である。

【図１６】薄板リングが溶接される状態を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１ 薄板リングの成形、溶接装置 ２ 雄型 ３ 補助雄型 ４ 雌型 ５ 予備成形装置 ６ 押圧装置 ８ 溶接装置 ９ 薄板素材 ９ａ 端部 ２１ ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫村 寿康 東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自 動車工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄板素材を断面円形の雄型に押圧して該雄
   型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前記薄
   板素材を前記雄型に巻き付けて円弧状に成形し、前記薄
   板素材の両端部を突き合わせて溶接してリング状に成形
   することを特徴とする薄板リングの成形、溶接方法。
2. 【請求項２】薄板素材を断面円形の雄型に押圧して該雄
   型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前記薄
   板素材を前記雄型に巻き付けて円弧状に成形し、前記薄
   板素材の両端部近くを前記円弧状部の曲率半径よりも小
   さい曲率半径となるように形成した後、前記薄板素材の
   両端部を突き合わせて溶接してリング状に成形すること
   を特徴とする薄板リングの成形、溶接方法。
3. 【請求項３】薄板素材を断面円形の雄型に押圧して該雄
   型と前記薄板素材との相対位置を固定した状態で前記薄
   板素材を前記雄型に巻き付けて円弧状に成形し、前記薄
   板素材の両端部近くを前記円弧状部の曲率半径よりも小
   さい曲率半径となるように予め形成した後、前記円弧状
   薄板素材を前記雄型と雌型とによって挟持して円形に矯
   正し、前記薄板素材の両端部を突き合わせて溶接してリ
   ング状に成形することを特徴とする薄板リングの成形、
   溶接方法。
4. 【請求項４】 薄板素材を巻き付けて円形に成形する断
   面円形の雄型と、複数に分割されて構成され前記雄型に
   接近又は離脱して前記雄型との間に前記薄板素材を挟持
   してリング状にプレス加工する雌型と、前記薄板素材の
   成形に先立って該薄板素材を前記雄型に押圧して該雄型
   と前記薄板素材との相対位置を固定する押圧装置と、リ
   ング状に成形された前記薄板素材の両端部を突き合わせ
   て溶接する溶接装置とを備え、該押圧装置で前記薄板素
   材を前記雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との相対
   位置を固定した状態で前記薄板素材を前記雄型に巻き付
   けて円弧状に成形し前記薄板素材の両端部を突き合わせ
   て溶接するように構成したことを特徴とする薄板リング
   の成形、溶接装置。
5. 【請求項５】 薄板素材を巻き付けて円形に成形する断
   面円形の雄型と、複数に分割されて構成され前記雄型に
   接近又は離脱して前記雄型との間に前記薄板素材を挟持
   してリング状にプレス加工する雌型と、前記雄型に出没
   自在に組み込まればねによって該雄型から半径方向に突
   出するように付勢されて配設された補助雄型と、前記薄
   板素材の両端部近くを押圧して前記補助雄型に沿って前
   記薄板素材の両端部を前記雄型の曲率半径よりも小さい
   曲率半径に形成する予備成形装置と、前記薄板素材の成
   形に先立って該薄板素材を前記雄型に押圧して該雄型と
   前記薄板素材との相対位置を固定する押圧装置と、リン
   グ状に成形された前記薄板素材の両端部を突き合わせて
   溶接する溶接装置とを備え、前記押圧装置で前記薄板素
   材を前記雄型に押圧して該雄型と前記薄板素材との相対
   位置を固定した状態で前記雌型を作動させて前記薄板素
   材を円弧状に予備成形すると共に、該薄板素材の両端部
   を予備成形装置で押圧して該薄板素材を補助雄型に沿っ
   て前記雄型の曲率半径よりも小さい曲率半径に形成した
   後、前記雌型を前記雄型に強く押圧して前記補助雄型を
   該雄型中に押し込んで前記薄板素材をリング状に形成
   し、前記薄板素材の両端部を突き合わせて溶接するよう
   に構成したことを特徴とする薄板リングの成形、溶接装
   置。