JPH09323171A - スポット溶接設備および構造物の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄道車両の側構体のような大物をインダイレク
ト又はシリーズスポット溶接する場合の溶接治具を安価
に短期間に製作すること、ひいては安価に車両を製作で
きるようにすることを目的とする。 【解決手段】溶接設備の架台５０の上に固定した導電体
７１と、導電体７１の上に固定され、穴７５ａを有する
テンプレート７５と、穴７５ａのそれぞれに挿入されて
導電体７１の上に載せられ、ワーク２１，２２を支える
バック電極８０と、からスポット溶接設備は構成され
る。車種が変更された場合、または新規な車種が追加さ
れた場合には、テンプレート７５のすべてまたは一部の
みを取り替える。次に、テンプレート７５の穴７５ａに
バック電極８０を挿入する。必要によりバック電極も取
り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両の車体のよ
うな大物の構造物の製作に用いるスポット溶接設備に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス製電車の車体の製作は、台
枠、側構体、屋根構体等のブロックを製作し、次に、こ
れらのブロックを接続して製作しれている。

【０００３】例えば、側構体や屋根構体の製作について
説明すると、側構体は外板と骨組とからなり、両者をス
ポット溶接で結合している。外板は板厚１ｍｍ前後の薄
板のため、歪みやバックリングなどが発生しやすい。こ
のため一般にビード加工やコルゲート加工を行い、外板
の剛性を増すようにしている。

【０００４】骨組と外板の溶接は、インダイレクトスポ
ット溶接及びシリーズスポット溶接法で行っており、Ｎ
Ｃ制御の自動溶接装置が使用されている。ワークは外板
を下面に骨組を上部にして溶接治具に置き、長手方向に
走行できる門型フレームに横手方向と上下方向に移動で
きる溶接ヘッドを搭載し、スポット溶接を行う。溶接治
具の上面にはクロム銅板からなる大きなバック電極を敷
き詰めている。

【０００５】これらはつぎの文献に示されている。 溶接技術この１０年の歩みと今後の展望［鉄道車両］
溶接技術 産報 １９８９年１２月 Ｐ．１０１〜１０
５ 溶接技術はどう展開しているか［鉄道車両］ 溶接技術
産報 １９９３年１月 Ｐ．９２〜９９

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】側構体ブロックのスポ
ット溶接は比較的突起の少ない車外側を下面にして行っ
ている。しかし、車外側でも外板は剛性を高めるため山
形のビード加工部や外板同志の重ね継ぎ手部の突起があ
る。このため、外板の下面に敷くバック電極は、前記突
起部分に対して凹部を作ったり、この部分でバック電極
を切離したりしてえる。

【０００７】車種によって前記凸部の位置は異なり、ま
た、車種によって車両の意匠が異なるので、バック電極
は車種毎に準備する必要がある。このため、溶接治具の
製作費用が高額になるし、製作も長期間掛かる。

【０００８】本発明は、溶接治具を安価に短時間に、ひ
いては安価に車両を製作できるようにすることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、架台の上に
固定した導電体と、該導電体の上に固定され、穴を有す
るテンプレートと、前記穴のそれぞれに挿入されて前記
導電体の上に載せられ、ワークを支えるバック電極と、
からスポット溶接設備を構成することによって達成でき
る。

【００１０】車種が変更された場合、または新規な車種
が追加された場合には、テンプレートのすべてまたは一
部のみを取り替える。次に、テンプレートの穴にバック
電極を挿入する。必要によりバック電極も取り替える
が、一部の物でよいと考えられる。このため、設備費が
安価になり、短時間に製作できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図５
により説明する。対象とする車体は、ステンレス製であ
る。

【００１２】図５において、鉄道車両の製作は、台枠１
０、側構体２０、屋根構体３０、図示しない妻構体のブ
ロックをそれぞれ事前に製作し、その後、これらをスポ
ット溶接して、車体とする。それぞれのブロックは外板
と骨組から成り、両者をスポット溶接して、一体として
いる。

【００１３】図４は、側構体２０の溶接装置を示してい
る。架台５０の上に、溶接治具７０、ワークの外板、骨
組が順次載せられている。架台５０に沿ったレールに沿
って溶接装置６０が走行しながらスポット溶接する。溶
接装置６０はＮＣ制御装置で制御されて、電極を所定位
置に移動させ、スポット溶接する。

【００１４】図１から図３において、架台５０の上には
溶接治具７０が載せられ、固定されている。溶接治具７
０は、架台５０の上に載せた導電体７１と、更にその上
に載せたテンプレート７５と、テンプレート７５のそれ
ぞれの穴７５ａに挿入した多数のバック電極８０と、ア
ース電極体８５とから成る。

【００１５】アース電極体８５は導電体７１の上に載せ
られ、ボルト８６で架台５０に固定されている。アース
電極体８５は架台５０の幅方向（車体の幅方向）の端部
において、長手方向（車体の長手方向）に沿って配置さ
れている。導電体７１はアース電極体８５およびボルト
７２によって架台５０に固定されている。ボルト７２は
導電体７１の端部にある。

【００１６】テンプレート７５はボルト７７によって架
台５０に固定されている。テンプレート７５は車体の長
手方向に沿って複数に分割されている。テンプレート７
５はスポット溶接の位置に穴７５ａを開けたものであ
る。このため、多数の穴７５ａがある。この穴７５ａの
それぞれにバック電極８０を挿入している。バック電極
８０の厚さはテンプレート７５の厚さよりも厚い。外板
にはビードやコルゲート等の凸部がある。この部分には
スポット溶接を行わないので、バック電極８０はない。
バック電極８０の厚さ（高さ）は原則として一定であ
る。ただし、スポット溶接の必要な凸部の位置のバック
電極８０ａは厚さが小さい。このバック電極８０ａは、
例えば、外板２１と外板２２との重ね部に位置する。

【００１７】側構体２０の外板２１，２２と骨組２５と
スポット溶接する場合は、先ず、側構体２０のテンプレ
ート７５を固定する。そして、テンプレート７５の穴７
５ａにバック電極８０，８０ａを配置する。次に、外板
２２，２１、骨組２５を順次載せ、仮固定を行う。次
に、電極１００、アース電極１０１を用いて周知のよう
にスポット溶接を行う。電極１００はバック電極８０に
対応した位置にある。

【００１８】インダイレクトスポット溶接を行う場合の
溶接電流は、溶接トランスから、電極１００、ワーク２
５，２１，２２、バック電極８０、導電体７１、アース
電極体８５、アース電極１０１を順次通り、溶接トラン
スに戻る。

【００１９】導電体７１の役割は、インダイレクトスポ
ット溶接では溶接電流をバック電極８０，８０ａからア
ース電極体８５に通電することである。シリーズスポッ
ト溶接では、バック電極体８０，８０（８０ａ）同士を
通電することである。また、スポット溶接によるバック
電極８０，８０ａの熱量を熱伝達で吸収することにあ
る。このため、導電体７１は電気抵抗が小さく、熱伝導
率の大きい材料を使用する。導電体７１は例えば厚さ２
ｍｍから４ｍｍの銅板である。

【００２０】テンプレート７５の穴７５ａおよびバック
電極８０は円形である。テンプレート７５の穴７５ａの
径はバック電極８０，８０ａの着脱が容易であるが、バ
ック電極８０，８０ａの位置が大きくずれないように選
定する。電極８０の径が２５ｍｍの時、穴７５ａの径は
２５．５ｍｍ程度である。バック電極８０の径は２５ｍ
ｍから４０ｍｍである。この場合のスポット溶接のピッ
チは６０ｍｍから１００ｍｍ程度である。これは側構体
２０を想定したものである。このものの外板２１，２２
はの厚さは１．５ｍｍ、骨組２３の厚さは１ｍｍから
１．５ｍｍである。外板２１，２２および骨組２５はス
テンレス材である。バック電極８０の径に比べてスポッ
ト溶接のピッチが若干大きい場合はその部分のバック電
極８０の径を大きくする。一般、スポット溶接のピッチ
は１ないし複数にほぼ統一されている。また、外板の厚
さは１ないし複数に統一されている。このため、テンプ
レート７５の穴７５ａの径、すなわち、バック電極８０
の径は、複数種類に統一できる。バック電極８０，８０
ａの厚さも複数種類に統一できる。バック電極８０の厚
さは１０ｍｍから１５ｍｍである。バック電極８０の材
質はクロム銅である。

【００２１】テンプレート７５の厚さは例えば３ｍｍで
ある。ワーク（外板２１，２２）を載せたり、除く際
に、テンプレート７５からバック電極８０が穴７５ａか
ら外れないようにするために、できるだけ厚い方がよ
い。テンプレート７５は耐久性と価格の点から、金属材
料を使用する。金属材料としては、非磁性材料、例え
ば、アルミ合金を使用するのがよい。鋼板などの磁性材
料使用すると、スポット溶接電流により、テンプレート
が磁化し、バック電極８０用の穴７５ａの周囲に鉄粉が
集まる。この鉄粉が溶接時にワーク（外板２１，２２）
とバック電極８０との間に入り、ピックアップし、バッ
ク電極８０の寿命を短くする。

【００２２】テンプレート７５と導電体７１とは別部材
であるので、穴７５ａの製作を容易にできるものであ
る。

【００２３】車両の車種に応じてテンプレート７５を製
作する。スポット溶接する車種に応じてすべてのテンプ
レート７５、または、先の車体と異なる部分のテンプレ
ート７５を取り替える。次に、穴７５ａの大きさ、およ
び外板２１，２２に応じて、バック電極８０，８０ａを
配置する。

【００２４】このため、車種特有の部材は、テンプレー
ト７５のみとなる。場合によっては、一部のバック電極
８０，８０ａが変更になる。従って、溶接治具の製作費
を大幅にを安価にできるものである。

【００２５】バック電極８０は円形であるので、丸棒を
切断することによって安価に製作できる。テンプレート
の穴７５ａは円形であるので、長方形の穴の場合に比べ
て、テンプレートを交換の際のテンプレートの変形を低
減できる。スポット溶接のピッチが小さい部分のバック
電極は長方形にするとよい。

【００２６】使用すべき電極８０，８０ａの高さ指示お
よび確認作業を容易にするため、基準高さでない電極８
０ａを配置する穴７５ａの周囲または近傍のテンプレー
ト７５の上面に色を塗る。同様に電極８０ａの側面も同
様に塗装する。電極８０，８０ａの高さが３種類なら
ば、無地、２種類の塗装の合計３種類である。または、
高さを指示する記号等を刻印する。

【００２７】側構体において、側構体の下部側を客室内
側に曲げたものがある。この曲げた部分のバック電極の
上面はワークの円弧状に沿って円弧状に成っている。下
面は導電体７１に沿っている。このため、バック電極の
上面図は長方形である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、車種に応じてテンプレ
ートを交換すればよく、バック電極は小さなチップでよ
く、他の車種にも共用できるので、溶接治具の製作費用
を大幅に安価にできるもにである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の溶接設備の縦断面図であ
る。

【図２】図１の斜視図である。

【図３】図１のバック電極の斜視図である。

【図４】ステンレス電車の側構体の溶接作業を示す斜視
図である。

【図５】ステンレス電車の車体の台枠、側構体、屋根構
体の分解斜視図である。

【符号の説明】

１０…台枠、２０…側構体、２１，２２…外板、２５…
骨組、３０…屋根構体、５０…架台、７０…溶接治具、
７１…導電体、７５…テンプレート、８０…バック電
極、１００…電極、１０１…アース電極。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架台の上に固定した導電体と、該導電体の
   上に固定され、穴を有するテンプレートと、前記穴のそ
   れぞれに挿入されて前記導電体の上に載せられ、ワーク
   を支えるバック電極と、からなるスポット溶接設備。
2. 【請求項２】請求項１のスポット溶接設備において、前
   記バック電極は上方から見た場合に円形であること、を
   特徴とするスポット溶接設備。
3. 【請求項３】請求項１のスポット溶接設備において、前
   記テンプレートの前記穴は円形であること、を特徴とす
   るスポット溶接設備。
4. 【請求項４】請求項１のスポット溶接設備において、前
   記テンプレートは非磁性体の金属製であること、を特徴
   とするスポット溶接設備。
5. 【請求項５】請求項１のスポット溶接設備において、前
   記テンプレートはアルミ合金製であり、前記導電体は銅
   板であり、前記バック電極はクロム鋼であること、を特
   徴とするスポット溶接設備。
6. 【請求項６】請求項１のスポット溶接設備において、前
   記テンプレートの上面側の前記穴の近傍に地の色とは異
   なる色を塗装していること、を特徴とするスポット溶接
   設備。
7. 【請求項７】架台の上の導電体の上に、テンプレートを
   載せ、 該テンプレートのそれぞれの穴にバック電極を配置し、 前記バック電極のそれぞれの上にワークを載せ、 スポット溶接を行うこと、 を特徴とする構造物の製作方法。
8. 【請求項８】請求項７の構造物の製作方法において、前
   記導電体の上に、前記テンプレートを載せた後、 前記穴の径および該穴の近傍のテンプレートの色に合わ
   せて、それぞれの穴にバック電極を配置すること、 を特徴とする構造物の製作方法。
9. 【請求項９】架台の上の導電体の上に、テンプレートを
   固定し、 該テンプレートのそれぞれの穴にバック電極を配置し、 前記バック電極のそれぞれの上に、外板、骨組を順次載
   せ、 スポット溶接を行うこと、 を特徴とする車両の構体の製作方法。