JPH08323493A - 2つの金属製の工作物を結合する方法並びにこの方法を実施する装置 - Google Patents

2つの金属製の工作物を結合する方法並びにこの方法を実施する装置

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JPH08323493A
JPH08323493A JP8119353A JP11935396A JPH08323493A JP H08323493 A JPH08323493 A JP H08323493A JP 8119353 A JP8119353 A JP 8119353A JP 11935396 A JP11935396 A JP 11935396A JP H08323493 A JPH08323493 A JP H08323493A
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pressure
joining
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エーバーゾルト ハンス
Norbert Gross
グロース ノルベルト
Werner Urech
ウーレッヒ ヴェルナー
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Elpatronic AG
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    • B23K2101/18Sheet panels

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同じ構造又は差ほど頑丈ではない構造を使用
して、工作物の固定形式を改善できかつ発生する横力を
受止めることができるようにする。 【解決手段】 2つの金属製の工作物を結合する方法に
おいては、工作物が、互いに突合わされて突合せ面を形
成し、この突合せ面の範囲で互いに結合される。この場
合、工作物は磁気的な吸引力で負荷される。工作物は他
方の側で圧力負荷される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接によって2つの工
作物を結合する方法及び装置であって、この場合、工作
物が、支持面上に載置されていてかつ特に縁部で互いに
突合わされて突合せ面を形成しているか又は縁部を互い
にオーバーラップされていてしかも支持面とは反対側で
圧力負荷されている形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】特に自動車構造のシャーシ部分を製作す
る場合に2つの工作物を結合するために、種々の溶接法
が公知である。このために特にレーザー溶接が用いら
れ、この場合、シート部材は、突合せ位置で溶接されて
パネルに成形される。しかし、本発明では別の重ね溶接
法も使用される。
【0003】レーザー・溶接プロセスは通常次のように
行われる。
【0004】工作物は対で、突合せ位置で縁部を予め処
理することなしにしかも著しい側圧をかけることなしに
位置決めされかつ締付けエレメントによって固定され
る。この場合、工作物に対する第1の力作用が行われ
る。今や、許容範囲で突合せ面のギャップを閉じるため
に、工作物は再処理、例えばヨーロッパ特許公開第05
65846号明細書に記述されているように、ドレッシ
ング加工することができる。この再処理は、著しい横力
を発生させる位置決め機構に対する第2の力作用を生ぜ
しめる。更に、レーザー溶接時の熱応力に基づいて特に
側方で作用する別の力作用が生ぜしめられる。
【0005】特に重要なことは、発生する横力を受止め
ることにある。例えば、ドレッシング加工もしくは成形
加工による前処理が行われる場合には(ヨーロッパ特許
公開第0565846号明細書参照)、この際発生する
平均的な、即ち、溶接シームの長さに亘って平均化され
た(水平な)横力は30N/mmまでである。熱応力に
基づいて溶接プロセス中に、受止められねばならない2
0N/mmの付加的な平均的な横力が生ずる。このこと
は、ほぼ1600mm長さの工作物に、ほぼ10tの
(垂直方向の)締付け圧力を作用させねばならないこと
を、意味する。このような圧力を工作物にかけるために
は、大型の加圧駆動装置及び加圧エレメント並びに頑丈
な構造が必要である。これによって、例えば可動に構成
する場合、複雑なスチール構造及び大型のモータが必要
になる。これにより、矢張り機械における構造的な問題
が生じ、このような問題によって、設置時に考慮されね
ばならないサイズ及び重量が生ぜしめられる。
【0006】機械テーブル及び/又は加圧エレメントの
表面が、摩擦係数を増大する摩擦ライニングを備えるこ
とによって、工作物の固定形式を改善することができ
る。しかしこのような改善は制限されてのみ可能であ
り、更に、このような摩擦ライニングは極めて汚染の影
響を受け易く、この場合、溶接プロセス中に、例えば後
で行われる油等を用いた冷却に起因する油を含有したダ
ストが生ぜしめられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、同じ
構造又は差ほど頑丈ではない構造を使用して、結合時の
工作物の固定形式を改善できかつ発生する横力を受止め
ることができるような、方法及び装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、工作物が磁力によって負荷されることよって解決さ
れた。
【0009】
【発明の効果】有利には工作物は一方の側で機械テーブ
ルに押付けられかつ他方の側で機械テーブルにより磁気
的に吸引される。これによって、工作物には2つの異な
る力が作用するが、この力は加算されるのではなく、有
利には工作物用の保持力を過比例的に増大させる。これ
によって、溶接プロセス中の工作物の滑動が回避され
る。従って、締付け圧力の増大ひいては相応の頑丈な機
械構造は不要である。
【0010】更に、磁界強度を工作物の長さに亘って異
なって生ぜしめることができる。このことは例えば、加
圧エレメントが工作物に対する最良のグリップ作用を及
ぼす縁部領域におけるよりも強力に工作物をほぼ中央で
吸引できるということを、意味する。この場合、本発明
により考慮できる多くの構成が可能である。
【0011】方法を実施する簡単な装置は、機械テーブ
ル内に少なくとも1つのマグネットエレメントを有して
いて、このマグネットエレメントには加圧エレメントが
配属されている。加圧エレメントはエッジクランプとし
て構成されている。有利には加圧エレメントとして、全
長に亘って工作物に接触する連続した加圧ビームを使用
することもできる。
【0012】連続したマグネットエレメントの代わりに
多数の単個部材を並べて配置することもできる。
【0013】例えば1mm乃至4mm厚さの薄いシート
の場合、磁力線はシートを貫通することができる。それ
故、加圧エレメントとシートとの間には、有利には強磁
性材料から成る別の層を設けることができ、これによっ
て、磁界を最適に形成できかつ最大の作用が得られる。
同様に、加圧エレメントがシートに載着する場合、加圧
エレメント自体を強磁性材料から形成することもでき
る。
【0014】更に、互いに並べて配置された工作物を磁
気的に異なる配向を有する磁界で負荷することもでき
る。このことは、工作物が溶接突合せ面の範囲で引き寄
せられ、これにより溶接突合せ面のギャップ幅が減少さ
れるということを、意味する。これによって特に、溶接
シームの質が改善される。
【0015】更に、本発明は、アメリカ合衆国特許第5
328083号明細書による配置形式においても適用で
き、この場合例えば、エンドレストラックはマグネット
を備えている。
【0016】
【発明の実施の形態】次ぎに図示の実施例につき本発明
を説明する。
【0017】第1図によれば、2つの工作物1.1,
1.2は溶接、特にレーザー溶接によって互いに結合さ
れる。このために、両工作物1.1,1.2は縁部で互
いに突合わされて、突合せ面2を形成する。突合せ面2
の範囲では両工作物1.1,1.2は互いに結合され、
この場合、レーザー3は突合せ面2に向けてレーザービ
ーム4を発する。第1図では衝突点5が図示されてい
る。
【0018】両工作物1.1,1.2はレーザー3に対
してx方向に移動し、この場合、レーザー3には成形ロ
ーラ6が前置されている(ヨーロッパ特許公開第056
5846号明細書参照)。成形ローラ2は突合せ面2の
範囲で突合せ面2に向けた材料の押退けもしくは溝を生
ぜしめる。これによって、突合せ面2のギャップ幅は最
小に維持される。このプロセスはドレッシング加工と呼
ばれる。
【0019】両工作物1.1,1.2は機械テーブル7
に載置していて、この機械テーブルは実施例では2部分
から構成されている。両機械テーブル部分7.1,7.
2の間には間隙8が形成され、この間隙を介してレーザ
ービーム4も通過することができる。
【0020】機械テーブル部分7.1,7.2上には工
作物1.1,1.2が締付け固定されている。このため
に、それぞれ少なくとも1つの加圧ビーム9.1,9.
2が設けられていて、この加圧ビーム9.1,9.2は
工作物1.1,1.2の全長に亘ってできるだけ均等に
押し付ける。
【0021】加圧ビーム9.1,9.2は適当な加圧駆
動措置10によって両端で又は長さに亘って分配されて
所要の圧力で負荷される。加圧駆動装置としては例えば
液力式又は空気力式のシリンダが用いられる。更にま
た、電気的又は機械的な加圧エレメントを使用すること
もできる。この場合、本発明の思想が制限されることは
ない。
【0022】本発明にとって重要なことは、機械テーブ
ル部分7.1,7.2内に少なくとも1つのマグネット
エレメント11が埋め込まれている(第2図参照)こと
にある。このマグネットエレメント11は連続したプレ
ートから形成されるが、マグネットエレメントを個々の
小さなエレメントから構成することもできる。この場合
同様に、個々のエレメントは異なって配向されるかもし
くは異なる磁界強度をもって作業することができる。
【0023】第3図による本発明の別の実施例では、両
マグネットエレメント11.1,11.2は機械テーブ
ル部分7.1,7.2内で異なって配向されている。こ
れによって、突合せ面2の範囲で磁力が及ぼされるよう
に、両工作物1.1,1.2に磁気的な作用を及ぼすこ
とができる。このような磁力によって両工作物1.1,
1.2は互いに引き寄せられるので、突合せ面2のギャ
ップ幅が減少される。この結果、溶接シームが改善され
る。
【0024】実地の実験から明らかなように、工作物
1.1,1.2に加圧ビーム9及びマグネットエレメン
ト11を介して及ぼされる保持力は、加圧ビーム又はマ
グネットエレメント単独の保持力よりも過比例的に増大
する。従って、保持力の加算ではなく、過比例的な増大
が得られる。これによって、特にレーザー溶接後、工作
物1.1,1.2のウエーブ又は反りが排除される。し
かも特に、十分な締付け力を生ぜしめるために、複雑な
構成及び頑丈な構造は不要である。
【0025】更に、工作物1.1,1.2の選ばれた固
定形式により熱排出が改善される。
【0026】第4図では、本発明の装置の横断面図を図
示している。この場合、機械フレーム16.1,30が
図示されていて、特にフレーム部分16.1には脚部材
10.1,10.2が設けられている。機械フレームに
沿って締付けテーブル又はシャトル20が走行し、この
締付けテーブル又はシャトルはC字形のエレメント2
0.1,20.2,29.1,29.2を介して機械フ
レーム16.1,30に支持されている。マグネット2
3は工作物(シート)1.1,1.2用の支え面を成し
ている。有利には強磁性材料から成るプレスシュー25
は、加圧エレメント27によって工作物(シート)1.
1,1.2に押し付けられる。加圧エレメント27並び
にマグネット23による押付け作用は過比例的に補足さ
れ、これによって、装置は過比例的に大きな横力を受止
めることができる。冷却通路24.1,24.2によっ
て第3図の溶接に基づく熱の排出が助成される。
【0027】第5図から明らかなように、シャトル(シ
ャトルのうち両ヨーク29.1,29.2のみを図示)
は装置全体を介して走行する。この場合、シャトルは積
込みステーションFに位置していて、この積込みステー
ションFからシャトルは溶接ステーションSに達し、こ
の溶接ステーションSから放出ステーションEに達す
る。この放出ステーションEから互いに溶接された工作
物が取り出される。
【0028】溶接ステーションにおいては有利には、
(ヨーロッパ特許公開第0565846号明細書に記述
されているように)ドレッシングユニット31によって
突合せ面のドレッシングが行われる。ドレッシングユニ
ット31に続いて有利にはギャップモニター32が設け
られていて、このギャップモニター32によって、後続
のレーザービーム2がギャップラインに沿って案内され
る。
【0029】レーザー33により突合せ面を溶接した後
では有利には溶接シームがブラッシングユニット34に
よって後処理されかつ冷却ステーション35においてオ
イル処理される。次いで、品質検査36及び場合によっ
ては後ドレッシング加工37が行われる。
【0030】工作物1.1,1.2はシャトル内に締付
けられて全ての処理部を通過する。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザー溶接により2つの工作物を結合する本
発明による装置の概略的な平面図。
【図2】第1図の装置の概略的な側面図。
【図3】ギャップ幅を減少させる変化実施例の、2つの
工作物の概略的な正面図。
【図4】多数のシート対を溶接するためにシャトルを使
用した本発明による装置の横断面図。
【図5】第4図の装置の平面図。
【符号の説明】
1.1,1.2 工作物 2 突合せ面 3,33 レーザー 4 レーザービーム 5 衝突点 6 成形ローラ 7 機械テーブル 7.1,7.2 機械テーブル部分 8 間隙 9.1,9.2 加圧ビーム 10 加圧駆動装置 11.1,11.2 マグネットエレメント 16.1,30 機械フレーム 20 シャトル 23 マグネット 24.1,24.2 冷却通路 25 プレスシュー 27 加圧エレメント 29.1,29.2 ヨーク 31 ドレッシングユニット 32 ギャップモニター 34 ブラッシングユニット 35 冷却ステーション 36 品質検査 37 後ドレッシング E 積込みステーション F 放出ステーション S 溶接ステーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト グロース スイス国 チューリッヒ ヴェルトシュト ラーセ 8 (72)発明者 ヴェルナー ウーレッヒ スイス国 カイザーシュトゥール ライン ガッセ 28

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの金属製の工作物を結合する方法で
    あって、工作物が、特に互いに突合わされて突合せ面を
    形成し、この突合せ面の範囲で互いに結合される形式の
    ものにおいて、接合作業を実施するために工作物を所定
    の位置で固定して、工作物を一方の側で磁力で負荷する
    ことを特徴とする、2つの金属製の工作物を結合する方
    法。
  2. 【請求項2】 工作物を他方の側で圧力負荷する、請求
    項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 工作物を機械テーブル又はエンドレスト
    ラック機構のリンクに押付けかつ機械テーブル又はエン
    ドレストラック機構のリンクにより磁気的に吸引する、
    請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 磁界強度を工作物の全長に亘って異なっ
    て生ぜしめる、請求項1から3までのいずれか1項記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 工作物を磁気的に異なる配向を有する磁
    界で負荷する、請求項1から4までのいずれか1項記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 接合作業を実施する機構と、シートをレ
    ーザー溶接する装置と、溶接すべきシート用の締付けテ
    ーブル又は連続送り機構とを備え、該締付けテーブル又
    は連続送り機構が前記シートを側方でも摩擦力結合式に
    作用するエレメントを介して案内する、2つの金属製の
    工作物を結合する装置において、連続送り機構のリンク
    又は締付けテーブルが、工作物に配属された少なくとも
    1つのマグネットエレメントを有していることを特徴と
    する、特許請求の範囲第1項から第4項のいずれか1項
    記載の方法を実施するための、2つの金属製の工作物を
    結合する装置。
  7. 【請求項7】 マグネットエレメント(11)の他方の
    側で工作物(1.1,1.2)に加圧エレメント(9)
    が配属されている、請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 少なくとも1つのマグネットエレメント
    (11)が機械テーブル(7)内に埋め込まれている、
    請求項6又は7記載の装置。
  9. 【請求項9】 マグネットエレメント(11)が多数の単
    個エレメントから構成されている、特許請求の範囲第6
    項から第8項のいずれか1項記載の装置。
  10. 【請求項10】 マグネットエレメント(11)の単個
    エレメントが異なる磁界強度を有している、請求項9記
    載の装置。
  11. 【請求項11】 加圧エレメント(3)が加圧ビームか
    ら構成されていて、該加圧ビームに、少なくとも1つの
    加圧駆動装置が配属されている、特許請求の範囲第7項
    から第10項のいずれか1項記載の装置。
  12. 【請求項12】 加圧エレメント(3)が強磁性材料を
    有している、特許請求の範囲第7項から第11項のいず
    れか1項記載の装置。
JP8119353A 1995-05-15 1996-05-14 2つの金属製の工作物を結合する方法並びにこの方法を実施する装置 Pending JPH08323493A (ja)

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CH01407/95-0 1995-05-15

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EP (1) EP0743133B1 (ja)
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KR (1) KR100551629B1 (ja)
AR (1) AR001933A1 (ja)
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