JPH09512748A - 薄板状シートを溶接するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、複数の薄板状シートを溶接するための方法及び装置に関し、薄板状シート（３４），（３５）は、穴部において、回転式電極（２３）や保護ガス中の電流によってシートを互いに溶解して接合される。シート（３４），（３５）は、銅製リング（３２），（３３）によって互いに加圧される。これらリングは、冷却器としての機能をも有し、溶接点から熱を連れ去り、シートの形状が変化することを防止する。電極（２３）は、ガイド（９）及びジグ（７）によって、直交する垂直位置に調整され、また、電極は、クランプ（３１）によって、シート（３４），（３５）に基づいて規定された位置に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄板状シートを溶接するための方法及び装置 本発明は、環状穴部の周囲で複数の薄板状シートを接合するための方法及び装 置に関する。本発明の接合方法では、埋め金は用いられておらず、その代わりに 、複数の薄板状シートを溶解することによって互いに溶接している。この方法に 用いる溶接装置には、溶接機と、溶接ジグと、回転式溶接ヘッドと、ガスの供給 に必須の手段と、電源とが設けられている。 複数の薄板状シートを接合するための電気溶接方法は以前から知られている。 このような方法には、例えばスポット溶接やプロジェクション溶接が含まれる。 これらの方法において、複数の薄板状シートを互いに対向して圧接させると、そ の圧力点を介して電流を流すことが可能となり、この結果、接合のための金属の 溶解が充分な状態となる。スポット溶接の不利な点としては、例えば、接合点が 点状態になることである。このことは、例えば熱交換器構造のような圧力容器類 に必要な条件となる例えば防水性即ち気密性を有する継ぎ目を実現できないこと を意味している。環状穴部の縁部を接合する際にプロジェクション溶接を用いる 場合には、高価な装置が必要となる。更に、上記圧力容器に関係しているように 、この方法によれば、充分に均一で堅牢な接合を通常実現できない。 複数の薄板状シートの穴縁部を接合する方法として、例えば棒状又は帯状の種 々の埋め金を用いた溶接法又はろう付法が提案されている。これらの方法は小さ な連続物の製造に適用できないため、これらの方法であっても、装置や工作機械 の価格は容易に上がってしまう。また、埋め金を用いる場合には、上記継ぎ目の 質も悪くなり得る。上記継ぎ目は、その厚さが等しく無く且つむらのある状態と なる。更に、浸透性に関係した問題も生じ得る。また、複数の薄板状シートの歪 みは、溶接に際し、制御することが極めて困難な問題となる。 最新の方法であっても、溶接によって複数の薄板状シートを接合することは、 多くの場合において、少なからぬ問題を生ずることが実証されている。適当な装 置や方法の欠乏は、複数の薄板状シートを接合する場合において、例えばネジや リベット等の機械的な接合手段を頻繁に使用しなければならないといった結果を 奏する。複数の薄板状シートを互いに溶接する際の主な問題は、熱応力によって 引き起こされる変化であり、このことは、その構造上の構成を変更させることに なる。他の主な問題は、薄板状シートの加工において、溶解量を制御することは 困難であるといた点であり、このことは、低品質で不十分な継ぎ目を生み出す結 果となる。また、熱を正確に配分することは、種々の溶接方法にとって問題とな っている。熱の不正配分では、金属を溶解させて撓ませることとなり、粗悪な継 ぎ目を生み出す結果となる。使用されている方法では、発生した熱の除去が充分 ではないため、例えば電流の強さを極めて厳密に制限する必要がある。 本発明の方法及び装置では、上述した問題や欠点に対する決定的な改善が成さ れている。本発明の方法及び装置は、添付した請求の範囲に記載された内容によ って特徴付けられている。 本発明の方法及び装置の主な利点は、材料の種類を問わずに、穴部で複数の薄 板状シートを接合するといった適用性を有している点にあると考えられる。本発 明の方法によって複数の薄板状シートを接合する場合、これらシートは、熱応力 に起因した変化を生じること無く、完全に直線状に維持される。本発明の方法及 び装置によって形成された継ぎ目は、際上級品質を有し且つ例えば圧力容器に用 いる場合でも最適なものである。更に、溶接に際し、埋め金を必要としないとい った利点や、適量の母材料が溶解され、その結果としての継ぎ目が充分に堅牢と なるといった利点がある。過剰の熱は効率良く溶接領域に導かれるため、本発明 による継ぎ目は、撓むことは無い。この結果、溶解範囲が限られた狭い範囲に限 定されるため、撓みに関する問題は生じない。本発明の装置及び方法は、簡単に 自動化することが可能であり、特に、本発明の方法は、大量生産に充分に適合し 得る。 以下、添付図面に基づいて、本発明の内容を詳細に説明する。 図１は、溶接装置の側面図である。 図２は、初期状態における溶接ヘッドの部分断面側面図である。 図３は、溶接状態における溶接ヘッドの部分断面側面図である。 図１において、符号１は、溶接装置を示している。この溶接装置の脚は、符号 ２によって示されており、この脚上の可動クランプは符号３によって示されてい る。この可動クランプには、テーブル４が接続されている。このテーブルのシャ ンクは、符号５によって示されており、また、継手は、符号６によって示されて いる。溶接ジグは、符号７によって示されており、この溶接ジグ上のガイドは、 夫々、符号８及び９によって示されている。符号１０は、溶接ヘッドを示してお り、符号１１は、冷却器を示している。この冷却器１１用の水を導入するための 管継手は、符号１２によって示されており、排水用の管継手は、符号１３によっ て示されている。符号１４は、保護ガス導管を示しており、符号１５は、垂直軸 を示している。スイッチ１６及び電動機１７は、垂直軸１５を回転させる。溶接 ヘッド１０は、空気圧シリンダ１８によって昇降され、この空気圧シリンダのシ ャンク１９は、棒材２０を介して垂直軸１５及び溶接ヘッド１０に接続されてい る。図２及び図３において、符号２１は、冷却器１１に連結した接合リングを示 している。溶接ヘッド１０は、その中間に電極２３が配されているノズル２２を 備えており、電極の位置は、ネジ２４によって調整されるようになっている。垂 直軸１５の下限位置には、円板状部品２５が取り付けられており、この円板状部 品は、ボールベアリング２６と共に垂直軸１５に接続されている。溶接ジグ７に は、円形穴２７が形成されており、また、ガイド９は、溶接ジグの位置に対応し て昇降するように、円形穴２７内に嵌め込まれている。ガイド９に形成された穴 ２９内に配置されたバネ２８を備えており、ガイドは、バネによって常時上方に 付勢されている。ガイド９の中央には、円板状部品２５の寸法を有する凹所３０ が形成されている。円板状部品２５が凹所３０に下降すると、同時に、円板状部 品は溶接ジグ７の位置にガイド９を押圧する。クランプ３１によって円板状部品 ２５を垂直方向に固定可能となっているため、溶接ヘッド１０の電極２３の位置 を垂直位置に調整することが可能である。 以下、本発明の溶接方法について説明する。接合すべき複数の薄板状シートの 穴部がガイド８，９によって所定位置に配置される。薄板状シート３４，３５の 間の継ぎ目に対応して、溶接ヘッド１０の電極２３の垂直位置が調整される。電 極２３の位置に合わせて、クランプ３１によって円板状部品２５を整列させる。 接合すべき薄板状シート３４，３５の穴部がガイド８，９によって所定位置に 配置されたとき、空気圧シリンダ１８によって冷却器１１が溶接ジグ７に対向し て押圧される。冷却器１１の内側の溶接ヘッド１０が適所に案内されると、円板 状部品が凹所３０方向に下降する。このとき、電極２３の垂直位置は、正確に薄 板状シート３４，３５の間になっている。電流が電極２３に供給された後、垂直 軸１５を回転させると同時に、保護ガス導管１４から垂直軸１５の内部を経由し て保護ガスが供給される。この結果、溶接点は、無酸素状態となり、継ぎ目が形 成され得る。冷却器１１の下面に銅製リング３３が取り付けられる。同様に、溶 接ジグ７の上面に銅製リング３２が設けられ、接合すべき薄板状シート３４，３ ５は、これら銅製リング３２，３３の間に配置され、そして、互いにぴったりと 圧接される。溶接の際に発生した熱は、銅製リング３２，３３に伝えられ、誘導 作用によって、そこから冷却器１１に導かれる。この結果、継ぎ目に発生する溶 解による撓みを防止することが可能となる。溶接ヘッド１０が約１回転すると、 この溶接ヘッドが冷却位置に対応して持ち上げられ、そして、シーム溶接が完成 する。溶接に際し発生した熱の消散によって、直ぐに加工可能な例えば複数の溶 接片が生み出されると共に、これら溶接片に残っている熱によって形状を変化さ せることも無い。 本発明の方法は、その適用範囲が非常に広いことが理解される。この方法は、 種々の材料を接合するのに適用可能である。溶接に際して用いる保護ガスも種々 変更することが可能である。本発明の方法を実施するために用いる装置及びその 機構は、充分に広い範囲で変更可能である。冷却器１１として、本出願に開示さ れものとは物理的種類の異なるタイプを用いても良い。溶接ヘッドの形状も本発 明の範囲内において変更することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 保護ガス等によって溶解部の酸化を防止し且つ銅製支持部を介して溶接領 域を冷却しながら、電極に電流を印加して継ぎ目を溶解することによって、埋め 金を用いること無く重ねられた複数の薄板状シートの環状穴部の周囲を溶接する 方法であって、 溶接すべき環状穴部の周囲に配置され、熱応力に起因した変化や溶解した金属 の撓みを防止し且つ溶接時に発生する熱を溶接領域外へ導く銅製等の複数の環状 支持部によって、溶接すべき複数の薄板シートを互いに加圧することを特徴とす る方法。 ２． 複数の薄板状シートを溶接するための方法に用いる溶接装置であって、溶 接装置（１）と、溶接ジグ（７）と、回転式溶接ヘッド（１０）と、ガス手段と 、電源とを備えており、シリンダ（１８）等によって制御されるシーム溶接用の 冷却器（１１）は、その下面に取り付けられた銅製リング（３３）を有する二重 外被シリンダであり、冷却器（１１）の二重外被の内側には、冷却材や冷却液等 が循環し、冷却器（１１）は、銅製リング（３３），（３２）用のクランプとし て機能することを特徴とする溶接装置。 ３． 溶接すべき複数の薄板状シート（３４），（３５）に直交した垂直位置に 電極（２３）を調整するように、クランプ（３１）によって垂直方向に調整可能 な回転式円板状部材（２５）は、電極（２３）を回転させる軸（１５）の下端に 取り付けられており、溶接中において、円板状部材（２５）は、ガイド（９）の 凹所（３０）の底及び壁に支持され、ガイド（９）は、溶接ジグ（７）の穴（２ ７）の底及び壁に支持されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の溶接装 置。 ４． 軸（１５）は、溶接ヘッド（１０）用の回転部材として且つ保護ガス用の 導入管として機能することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の溶接装置。 ５． 継ぎ目から電極（２３）までの距離は、ネジ（２４）によって調整され、 ノズル（２２）は、半径方向に調整可能であることを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載の溶接装置。 ６． ガイド（９）は、溶接中において溶接ジグ（７）の内側に下降し、且つ、 バネ（２８）によって初期位置まで上昇するように構成されていることを特徴と する請求の範囲第２項に記載の溶接装置。