JPH10193130A - 中空部材の溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接によって中空部材内に形成される出っ張
りの発生を、防止部材を用いずに防止して、中空部材の
内径を確保することができる中空部材の溶接装置を提供
すること。 【解決手段】 本発明の中空部材の溶接装置１は、溶接
部材３１の凹部３１ａ（図５（Ａ）参照）の反対面に当
接する下部電極１２と、中空部材３０内に嵌挿され、中
空部材３０の両端より突出する突出部を備える中芯電極
１１と、中芯電極１１の両方の前記突出部に当接する上
部電極１０とを有し、上部電極１１または下部電極１２
により溶接部材３１及び中空部材３０を押圧し、中芯電
極１１を介して上部電極１０と下部電極１２との間に通
電して、溶接部材３１と中空部材３０とを溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属相互間の接触
電気抵抗と金属自体の電気抵抗を利用して溶接を行なう
抵抗溶接装置に関するものであり、特に詳細には、中空
部材を溶接する溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の産業における製品の組
立ラインでは、金属部品同士を接合する方法として、抵
抗溶接が同一作業を繰り返すのに適していること、溶接
温度が比較的低いのでひずみが少なく、かつ金属組織の
変化する範囲が狭いことから、抵抗溶接法の１つである
スポット溶接が行なわれている。

【０００３】そこで、具体例として自動車用シートのヘ
ッドレスト用ブラケット（以下、単に「ブラケット」と
いう）と、シートバックフレーム（以下、単に「フレー
ム」という）とをスポット溶接する場合について図５、
図７を参照して説明する。図５は溶接部の構造を示した
もので、（Ｂ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ方向の矢視断面図
であり、図７はブラケットの内径を確保するための方法
の説明図である。溶接部は、図５に示すように、上部電
極３２と下部電極１２と、この上下電極間に電流を流す
ための不図示のトランスとから構成されてる。上部電極
３２は、ブラケット３０と当接する面に円弧状の凹部３
２ａを備え、他端は不図示のシリンダに連結されており
上下動する。一方、下部電極１２には、フレーム３１と
当接する面に円弧状の凹部１２ａが形成されている。ま
た、下部電極１２はフレーム３１の供給時に上下動し、
溶接時には上昇した状態にて固定される。

【０００４】続いて、被溶接部材であるブラケット３０
とフレーム３１について説明する。ブラケット３０は円
筒状の部材であり、ヘッドレストの上下動用のガイドに
なっている。よって、このブラケット３０の内径は一定
値以上を確保する必要がある。このブラケット３０は、
不図示のパーツフィーダから供給され、後述するフレー
ム３１の凹部３１ａにセットされる。一方、フレーム３
１は中空部材であり、ブラケット３０との当接部に凹部
３１ａが形成されている。このフレーム３１は、不図示
の搬送装置により運ばれ、下部電極１２の凹部１２ａに
セットされる。

【０００５】上記のように被溶接部材であるブラケット
３０とフレーム３１がセットされると、上部電極３２に
連結されたシリンダが駆動し上部電極３２が下動して、
上部電極３２の凹部３２ａとブラケット３０が当接した
状態で、約１トンの力で押圧する。この押圧と同時に、
上下電極間に電流を流す。そうすると、電流が上部電極
３２・ブラケット３０・フレーム３１・下部電極１２の
順に流れる。そして、ブラケット３０とフレーム３１の
接点、すなわち図５中のａ点で溶接される。このとき、
溶接点において図６に示すように、ブラケット３０内側
に出っ張り部３３が発生してしまう。特に、多数回溶接
を行なうときには、出っ張り量が多くなり、ブラケット
３０の内径が小さくなってしまので、ヘッドレストの上
下動に悪影響を与えていた。このため、ブラケット３０
の内径を確保するために、追加孔加工を必要としてい
た。このような追加孔加工は、余分な設備及び工数を要
するため、生産効率を悪化させていた。

【０００６】そこで、図７及び図５に示すように、ブラ
ケット３０の内壁に３枚の出っ張り防止用の銅板３５を
折り込んで溶接によってできる出っ張り部３３の発生を
防止していた。すなわち、図７に示すように、テーパ状
の銅板３５をブラケット３０の内壁に折り込み、銅板３
５に対して逆テーパ状の押圧部材３６をシリンダ駆動に
て、ブラケット３０内に挿入し銅板３５をブラケット３
０の内壁に押圧することによって、出っ張り部３３の発
生を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出っ張
り防止用の銅板を折り込んで溶接する方法にも次のよう
な問題があった。すなわち、銅の融点が低いために、溶
接点で発生する熱により、出っ張り防止用の銅板３５は
すぐにへたってしまい、出っ張り防止の効果がすぐにな
くなってしまう。このため、場合によっては出っ張り部
３３が発生してしまうため、ブラケット３０の内径を確
保するために、追加孔加工を廃止することができなかっ
た。また、銅板３５は毎日交換が必要であり設備維持費
がかかるという問題もあった。このような問題は、上記
したブラケット３０をフレーム３６に溶接する場合のみ
ならず、一定値以上の内径を確保する必要がある中空部
材をある部材に溶接するときには、必ず発生する問題で
ある。

【０００８】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、溶接によって中空部材内
に形成される出っ張りの発生を、防止部材を用いずに防
止して、中空部材の内径を確保することができる中空部
材の溶接装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明によれば、凹部を形成した溶接部
材に対して、一端または両端が開口した中空部材を前記
凹部に溶接する溶接装置において、前記溶接部材の凹部
の反対面に当接する下部電極と、前記中空部材内に嵌挿
され、前記中空部材の一端または両端より突出する中芯
電極と、前記中芯電極の一方または両方の突出する部分
に当接する上部電極とを有し、前記上部電極または前記
下部電極により前記溶接部材及び前記中空部材を押圧
し、前記中芯電極を介して前記上部電極と前記下部電極
との間に通電して、前記溶接部材と前記中空部材とを溶
接することを特徴とする。

【００１０】中芯電極を設けて、中空部材内に嵌挿した
状態で被溶接部材同士を押圧し、中芯電極を介して上部
電極と下部電極との間に通電して溶接することにより、
中芯電極自体が中空部材の内壁を押圧するので出っ張り
防止部材となり、また、銅板のように溶接の熱による影
響もないので、確実に中空部材の内壁に発生していた出
っ張りを防止すことができる。さらに、銅板等の出っ張
り防止部材が不要となるため、設備維持費を低減するこ
とができる。なお、中芯電極の形状は溶接を行なう中空
部材の溶接点を押圧することができる形状であれば良
い。

【００１１】請求項２の発明によれば上記問題点を解決
するために、凹部を形成した溶接部材に対して、一端ま
たは両端が開口した中空部材を前記凹部に溶接する溶接
装置において、前記溶接部材の凹部の反対面に当接する
下部電極と、前記中空部材内に嵌挿され、前記中空部材
の一端または両端より突出する中芯電極とを有し、前記
中芯電極または前記下部電極により前記溶接部材及び前
記中空部材を押圧し、前記中芯電極と前記下部電極との
間に通電して、前記溶接部材と前記中空部材とを溶接す
ることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明によっても請求項１の発明
と同様の効果を得ることができる。さらに、請求項２の
発明では、上部電極を有していないので、溶接装置を小
型化することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の中空部材の溶接装
置について、具体化した実施の形態を挙げ、図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であ
る中空部材の溶接装置、図２（Ａ）は図１に示す溶接装
置における中芯電極の平面図、図２（Ｂ）は同断面図、
図３は溶接部の模式図である。

【００１４】溶接装置１は、従来例として挙げた自動車
用シートのヘッドレスト用ブラケット（以下、単に「ブ
ラケット」という）と、シートバックフレーム（以下、
単に「フレーム」という）とをスポット溶接する溶接装
置である。従来の溶接装置と同様の部品については、同
符号を付している。溶接装置１は、図１に示すように、
大きく分けてパーツフィーダ部２と溶接部３とからな
り、溶接部３はさらに、上部電極部４、中芯電極部５、
下部電極部６、及びトランス７から構成されている。パ
ーツフィーダ部２は、ブラケット３０を供給する装置で
あり、これによって、ブラケット３０は中芯電極１１に
セットされる。一方、フレーム３１は、不図示の搬送装
置によって、下部電極１２にセットされる。

【００１５】続いて、本発明の特徴である溶接部につい
て説明する。まず、各電極部について説明する。上部電
極部４は、上部電極１０と加圧シリンダ８とからなり、
上部電極１０は加圧シリンダ８によって上下動する。ま
た、上部電極４は二股状の形状を有し（図３参照）、ト
ランス７と接続されている。なお、上部電極の形状は、
二股状に限られるわけではなく、中芯電極１１を押圧で
きる形状であれば良い。下部電極部６は、下部電極１２
と昇降シリンダ９とからなり、下部電極１２は昇降シリ
ンダ９によって上下動する。この上下動は、フレーム３
１を搬送する不図示の搬送装置の動きと連動して行なわ
れる。そして、昇降シリンダ９と不図示の搬送装置によ
って、フレーム３１は下部電極１２に形成された凹部１
２ａにセットされる。また、下部電極１２もトランス７
と接続されている。

【００１６】中芯電極部５は、中芯電極１１と複数のシ
リンダとからなり、中芯電極１１は図１において上下及
び左右方向に動く。この中芯電極部５とパーツフィーダ
部２によって、ブラケット３０が中芯電極１１にセット
される。ここで、中芯電極１１について図２を参照し
て、さらに詳細に説明する。中芯電極１１は、図２
（Ａ）に示すように、円柱状の形状のもので、側面部１
１ａが平面状になっている（図２（Ｂ）参照）。そし
て、中芯電極１１には、ブラケット３０が挿入される挿
入部２０と、上部電極１０と当接する当接部２１が、ま
た、中心部には熱による電極の劣化を防ぐための冷却水
が流れる冷却水孔２２が形成されている。当接部２１が
挿入部２０よりも少し大きめ（ブラケット３０の肉厚程
度）になっているので、ブラケット３０を中芯電極１１
にセットするときに、ブラケット３０が当接部２１に当
接することを利用して、フレーム３１に対する位置、す
なわち溶接点の位置決めを行なっている。なお、本実施
の形態では、中芯電極１１はベリリウム銅で成形してい
る。また、中芯電極の形状については、本実施の形態に
例示した円柱形状に限られず、溶接点を押圧することが
できる形状であればどのような形状でも良い。

【００１７】上記構成を有する溶接装置１の動作につい
て、図３を参照して説明する。まず、不図示の搬送装置
によって、フレーム３１が搬送されてきて、この搬送装
置と昇降シリンダ９の動作によって、フレーム３１が下
部電極１２の凹部１２ａにセットされる。一方、フレー
ム３１に溶接するブラケット３０が、パーツフィーダ部
２によって供給され、不図示のチャックに挟持され水平
状態を保ち、中芯電極１１と同軸上に保持される。そし
て、前記状態で保持されているブラケット３０に向かっ
て、中芯電極１１が図１中で右方向に移動し、ブラケッ
ト３０の内部に挿入され、中芯電極１１の当接部２１が
ブラケット３０の端部に当接したところでチャックによ
る挟持が開放されて、ブラケット３０が中芯電極１１に
セットされる。その後、中芯電極１１が動き、フレーム
３１に形成された凹部３１ａに当接し保持される。

【００１８】続いて、上部電極１０が下動し、中芯電極
１１の当接部２１及び電極部２０のブラケット３０の端
部から突出した部分に、上部電極１０が当接して、さら
に力を加えて中芯電極１１を押圧する。よって、ブラケ
ット３０とフレーム３１との当接点、すなわち溶接点ａ
が加圧される。そして、この加圧と同時に、上下電極間
に電流を流す。そうすると、電流が上部電極１０・中芯
電極１１・ブラケット３０・フレーム３１・下部電極１
２の順に流れて、ブラケット３０とフレーム３１とがａ
点で溶接される。

【００１９】ブラケット３０とフレーム３１とが溶接さ
れる際に、ブラケット３０の内壁面と同形状を有する中
芯電極１１が溶接点ａをブラケット３０の内側から押圧
しているので、図６に示すような出っ張り部３３が形成
されなくなる。従って、ブラケット３０の内径を確保す
ることが可能となる。さらに、銅板等の出っ張り防止部
材が不要となるため、設備維持費を低減することができ
る。

【００２０】溶接が終了すると、上部電極１０が上昇
し、続いて中芯電極１１がブラケット３０の内部から離
脱して、溶接後のブラケット３０とフレーム３１が下部
電極１２に載置される。そして、溶接後のブラケット３
０とフレーム３１は、下部電極１２が下動して、不図示
の搬送装置により受渡され次工程へ搬送されていく。

【００２１】上記説明した溶接装置１によって溶接され
たブラケット３０の内径を発明者らが調べたので、その
結果を図４に示す。図４において、（１）はブラケット
３０の原寸、（２）は従来の溶接装置の場合、（３）は
本発明の溶接装置の場合を示している。また、図中の点
線は内径の基準値であり、本実施の形態においては、原
寸１６．３mmに対して基準値は１５．９mmと設定されて
いる。図４から明らかなように、従来の溶接装置ではブ
ラケット３０の内径は基準値を下回り、ブラケット３０
の内径を基準値以上確保するために、追加孔加工を行い
内径を確保していた。しかし、本発明の溶接装置によれ
ば、ブラケット３０の内径は基準値を上回り、ブラケッ
ト３０の内径を基準値以上確保することができた。よっ
て、追加孔加工が不要となり、追加孔加工工程を廃止す
ることができた。これによって、設備費及び工数の低減
を図ることができた。さらに、出っ張り部３３の発生防
止用の銅板３５も不要となり、設備維持費及び取り替え
工数の低減を図ることもできた。

【００２２】以上説明したように、本発明の中空部材の
溶接装置１によれば、中芯電極１１を設けることによ
り、ブラケット３０内に嵌挿した状態でブラケット３０
とフレーム３１とを押圧し、中芯電極１１を介して上部
電極１０と下部電極１２との間に通電して溶接すること
により、中芯電極１１自体がブラケット３０の内壁を押
圧するので出っ張り防止部材となり、また、中芯電極１
１の中心部に冷却水を流すことにより、溶接の熱による
劣化を防ぐことができ、確実にブラケット３０の内壁に
発生していた出っ張り部３３を防止すことができる。さ
らに、銅板等の出っ張り防止部材が不要となるため、設
備維持費を低減することができる。

【００２３】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限ることなく、色々な応
用が可能である。例えば本実施の形態では、上部電極に
よって加圧しているが、上部電極を設けずに、直接中芯
電極を加圧することもできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の中空部材の溶接装置によれば、
凹部を形成した溶接部材に対して、一端または両端が開
口した中空部材を前記凹部に溶接する溶接装置におい
て、前記溶接部材の凹部の反対面に当接する下部電極
と、前記中空部材内に嵌挿され、前記中空部材の一端ま
たは両端より突出する突出部を備える中芯電極と、前記
中芯電極の一方または両方の前記突出部に当接する上部
電極とを有し、前記上部電極または前記下部電極により
前記溶接部材及び前記中空部材を押圧し、前記中芯電極
を介して前記上部電極と前記下部電極との間に通電し
て、前記溶接部材と前記中空部材とを溶接するので、前
記中芯電極が溶接時に前記中空部材内に発生する出っ張
りを防止するための部材としても作用するため、出っ張
り防止用銅板を用いることなく、前記中空部材の内径を
確保して溶接することができる。また、出っ張り防止用
銅板が不要となることによって、設備維持費の低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る中空部材の溶接装
置の概略図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る中空部材の溶接装
置における中芯電極を示した図であり、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る中空部材の溶接装
置における溶接部の模式図である。

【図４】従来技術と本発明の溶接装置でパイプ部材を溶
接したときのパイプ内径の調査結果を表わしたグラフで
ある。

【図５】（Ａ）は従来の中空部材の溶接装置における溶
接部の模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ方向
の矢視断面図である。

【図６】従来の中空部材の溶接装置によって溶接した部
材の断面図である。

【図７】従来の出っ張り部の発生防止方法を説明する模
式図である。

【符号の説明】

１ 溶接装置 ２ パーツフィーダ部 ３ 溶接部 ４ 上部電極部 ５ 中芯電極部 ６ 下部電極部 ７ トランス ８ 加圧シリンダ ９ 昇降シリンダ １０ 上部電極 １１ 中芯電極 １２ 下部電極 ２２ 冷却水孔 ３０ ヘッドレスト用ブラケット ３１ シートバックフレーム ａ 溶接点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部を形成した溶接部材に対して、一端
   または両端が開口した中空部材を前記凹部に溶接する溶
   接装置において、 前記溶接部材の凹部の反対面に当接する下部電極と、 前記中空部材内に嵌挿され、前記中空部材の一端または
   両端より突出する中芯電極と、 前記中芯電極の一方または両方の突出する部分に当接す
   る上部電極とを有し、 前記上部電極または前記下部電極により前記溶接部材及
   び前記中空部材を押圧し、前記中芯電極を介して前記上
   部電極と前記下部電極との間に通電して、前記溶接部材
   と前記中空部材とを溶接することを特徴とする中空部材
   の溶接装置。
2. 【請求項２】 凹部を形成した溶接部材に対して、一端
   または両端が開口した中空部材を前記凹部に溶接する溶
   接装置において、 前記溶接部材の凹部の反対面に当接する下部電極と、 前記中空部材内に嵌挿され、前記中空部材の一端または
   両端より突出する中芯電極とを有し、 前記中芯電極または前記下部電極により前記溶接部材及
   び前記中空部材を押圧し、前記中芯電極と前記下部電極
   との間に通電して、前記溶接部材と前記中空部材とを溶
   接することを特徴とする中空部材の溶接装置。