JPS63140784A

JPS63140784A - 折返重合部の溶接装置

Info

Publication number: JPS63140784A
Application number: JP28849786A
Authority: JP
Inventors: Masataka Nakamura; 中村　正隆
Original assignee: Nissan Shatai Co Ltd
Current assignee: Nissan Shatai Co Ltd
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1988-06-13
Also published as: JPH0260436B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車体のフードパネル等の端縁部に形成され、
一方の金属板の端縁部を挟み込むように、他方の金属板
の端縁部を折り返し重ね合せて形成される、一般にヘミ
ング部と呼ばれる折返し重合部の溶接方法及び溶接装置
に関する。

（従来の技術）従来、折返し重合部（以後ヘミング部と呼ぶ）は、自動
車のエンジンフードやトランクリッド等のような２枚合
せの金属板の外周端縁部に形成されているものである。

そこで、エンジンフードを製造する場合のヘミング部の
溶接を例にとるとその手順は、以下のようである。

まず、第５図に示すように、インナパネル０１の外周端
縁部０３を挟み込むようにアウタパネル０２の外周端縁
部０４を折り返してヘミング部０５を形成する。

次に、ヘミング部０５を溶接により仮止めするのである
が、この溶接に従来は、装置の汎用性や手軽さからスポ
ット溶接機（第５図）や、溶接棒を用いるアークブレー
ジング（第６図）が用いられていた。

第５図のスポット溶接機において、０６はチップ、０７
はバックバーである。また、第６図のアークブレージン
グにおいて、０８がアークブレージング部位である。

尚、パネルＯｆ、０２の固定は、この仮止め溶接後に、
予め両パネル０１，０２の中央部分の面接合部に塗布さ
れていた熱硬化性樹脂を加熱して接着により固定するも
のである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の溶接方法にあっては、
以下に述べるような問題点があった。

元来、上述のようなヘミング部を形成する部位というの
は、外部に露出する部分であって、安全性や見栄えのた
めにこのような処理を行なっている。

ところが、スポット溶接やアークブレージングを行なう
と、このヘミング部の金属板が高温となって外側となる
金属板の表面に熱歪が生じてしまって見栄えが悪くなる
ため、この熱歪を隠すための仕上処理が必要となって、
工数及び手間がかかる。

加えて、スポット溶接を用いた場合には、非常に大きな
電流を必要とするため消費電力が大きくなってコスト高
となりがちであり、さらに、チップやバックバーも通過
電流によって摩耗するため研磨や交換が必要となってし
まう。

また、アークブレージングを用いた場合には、作業者の
熟練度も必要となり溶接強度や仕上にバラ付きが生じて
一定品質が得られないなどの問題を生じていた。

（問題点を解決するための手段）本発明は、金属板の表面が折返し重合部の仮止めのため
の溶接の際に熱によって歪むことのない折返し重合部の
溶接方法及びその装置を提供し、上述のような問題点を
解決することを目的としてなされたもので、この目的達
成のために、本発明の第１の発明では、一方の金属板の
端縁部を挟み込むように、他方の金属板の端縁部を折り
返し重ね合せて折返し重合部を形成し、次に、前記折返
し重合部をアッパチップとロアチップとで加圧して圧着
させつつ、両チップの少なくとも一方に、前記折返し重
合部の重合面と平行な超音波振動を加え、折返し重合部
を溶接するようにした手段とし、第２の発明では、被溶
接物の端縁を挟持可能に対向してアッパチップとロアチ
ップとが配置されると共に、両チップの一方に超音波加
振機が取り付けられて超音波溶接機が構成され、前記超
音波溶接機が被溶接物の端縁に沿って移動可能に、移動
手段に取り付けられている手段とした。

（作　用）本発明折返し重合部の溶接方法及び装置では、以下に述
べる手順で溶接を行なうものである。

まず、一方の金属板の端縁部を挟み込むように、他方の
金属板の端縁部を折り返し重ね合せて折返し重合部を形
成する。

次に、移動手段によってアッパチップとロアせた上で、
両チップで折返し重合部を加圧して圧着させつつ、両チ
ップの一方に超音波加振機で、前記折返し重合部の重合
面と平行な超音波振動を加え、折返し重合部を超音波溶
接する。

その後、両チップに加えていた加圧力を取り除き、移動
手段によって、両チップを次の溶接位置等に移動させる
。

尚、超音波溶接にあっては、金属板と金属板を圧着させ
ながら超音波で加振することにより、金属間の距離がき
わめて接近し原子間に吸引力が働き、さらに、摩擦熱に
よる温度上昇がこれを助けて金属間結合が行なわれる。

よって、こ溶接の際には、発生する熱が低いために、金
属板には熱歪が全く生じないか、もしくは、殆ど生じな
いものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、自動車のエンジン
フードを製造する場合を例にとる。

まず、実施例装置の構成を説明する。

本発明一実施例の折返し重合部の溶接装置１は、第１図
に示すように、エンジンフード１００の製造ライン上に
設けられており、移動用ロボット（移動手段）１０、超
音波溶接機２０．ガンアーム３０、アッパチップ４０、
ロアチップ５０、超音波加振機６０を主要な構成として
いる。

尚、図中１０１は、溶接時エンジンフード１００を固定
させる固定装置であって、エンジンフード１００を挟持
固定するクランプ１０２と、基台１０３とから構成され
ている。

また、図中１０４は、エンジンフード１００を固定装置
１０１まで搬送すると共に、溶接終了後に次の工程へ搬
送するための搬送装置である。

前記エンジンフード１００は、第４図に示すように、鋼
又はアルミニウム製のアウタパネル１０５とインナパネ
ル１０６とを接合して形成されるもので、この接合は、
インナパネル１０６に形成されている凸部１０７に塗布
された熱硬化性の樹脂で接着して行なわれる。

また、前記エンジンフード１００の外周端縁部には、イ
ンナパネル１０６の外周端縁部を挟み込むようにアウタ
パネル１０５の端縁部を折り返し重ね合せて、ヘミング
部（折返し重合部）１０８が形成さ壮ている。

尚、前記エンジンフード１００は、両パネル１０５．１
０６間に塗布された熱硬化性樹脂が硬化されておらず、
また、ヘミ、ング部１０８が形成された状態で搬送装置
１０４により固定装置１０１へ送られてくるものである
。

移動用ロポッ）１０は、一般に溶接に用いられるロボッ
トでモータのドライブによって先端の支持部１１を、前
記固定装＠１０１上のあらゆる場所に移動させることが
できる。

第２．３図に示す超音波溶接機２０は、前記支持部１１
に取付ブラケット２１により取り付けられ、ガンアーム
３０とアッパチップ４０とロアチップ５０と超音波加振
機６０とから構成されている。

尚、前記取付ブラケット２１は、第２，３図に示すよう
に、コの字断面形状を成し、上部と下端に支持板２２．
２３が並設され、両支持板２２゜２３に支持されて上下
方向にガイドロッド２４が立設され、また、中間部に横
架されたバー２５に支持されて後記スライドブロック３
５の上方スライドを規制するストーｙパ２６が設けられ
ている。

前記ガンアーム３０は、第２，３図に示すように、前記
取付ブラケット２１のガイドロッド２４に沿って上下ス
ライド可能に支持されると共に、前記支持板２３に対し
スプリング２７によりフローティング支持されている。

また、前記ガンアーム３０の上端部には、エアシリンダ
３１を支持する支持板３２が設けられ、中間位置には前
記エアシリンダ３１により上下されるピストンロッド３
３に対して平行にガイドレール３４が設けられ、下端部
には前記ピストンロッド３３の真下位置にロアチップ５
０が設けられている。

尚、前記ピストンロッド３３の下端にはガイドレール３
４に沿ってスライドするスライドブロック３５が設けら
れている。

また、前記ガンアーム３０の側面には、第３図に示すよ
うに、前記スライドブロック３５の下面に当接可能な斜
体３６を有する差動トランス３７が設けられている。こ
の差動トランス３７は図外の変位コントロールモニタ装
置の入力部分であって、溶接時のスライドブロック３５
の変位量を計測するものである。

アッパチップ４０は、前記スライドブロック３５の下側
位置にピストンロフト３３と同軸に設けられ、前記ロア
チップ５０と対向して配置されている。

従って、ピストンロッド３３を下側へ移動させるように
エアシリンダ３１を駆動させることで、両チップ４０．
５０間に挟んだものを上下から加圧することができる。

尚、両チップ４０．５０は共に焼入鋼とか超硬質合金等
の硬い金属で形成されている。

超音波加振機６０は、電動のもので、前記アッパチー、
プ４０のほぼ中央位置に、前記両チップ４０．５０の加
圧方向と直角方向へ加振できるように取り付けられてい
る。

尚、第３図において、ロアチップ５ｏとヘミング部ｌＯ
８との間に配置されているのは、受台１１０であってエ
ンジンフード１００を基台１０３上で支持し、また、溶
接の際にはロアチップ５゜と共にヘミング部１０８を押
圧し、さらに、溶接ポイント以外の部分への振動伝達を
抑制するもので、支持部１１１と樹脂又は比較的歌い金
属で形成された周辺受は部１１２と硬い金属で形成され
たアンビル１１３とを有している。

次に実施例の作用を説明する。

まず、固定装置１０１に搬送されてくる前段階でエンジ
ンフード１００の外周端縁部にヘミング部１０８が形成
され、また、凸部１０７において両パネル１０５．１０
６間には熱硬化性樹脂が塗布されている。

次に、搬送装置１０４によってエンジンフード１００は
固定装置１０１上に載置されると共に、ヘミング部をク
ランプ１０２によっそ挟持され固定される。尚、この固
定時に溶接ポイントの下側には受台１１０が配置される
。

そうした上で、移動用ロポッ）１０は、プログラムに沿
って作動し超音波溶接機２０を所定の位置、つまり、両
チップ４０．５０間にヘミング部１０８の溶接ポイント
及び受台１１０が配置される位置に移動させる。

尚、このような移動時において超音波溶接機２０のエア
シリンダ３１は、スライドブロック３５がストー／バ２
６にスライド規制されるまで上方へ移動するように作動
しており、この状態においてガンアーム３０は、取付ブ
ラケット２１に対して相対的に下方移動し、スプリング
２７は短縮して剛体と化す。

よって、このスプリング２７の短縮状態におＩ、゛てガ
ンアーム３０は支持部１１及び取付ブラケット２１に対
してフローティング支持されておらず超音波溶接機２０
の移動の際にグラ付くことがない。

次に、両チップ４０．５０がヘミング部１０８の溶接ポ
イント及びアンビル１１３を上下から挟む位置に配置さ
れると、エアシリンダ３１をスライドブロー７り３５及
びアッパチップ４ｏがガイドレール３４にガイドされて
下方へスライドするように作動させる。

そうすると、スプリング２７の弾発力でガンアーム３０
（ロアチップ５０）が上方へ移動し。

それに対してアッパチップ４０は下方へ相対移動する。

尚、この作動によって両チー７プ４０，５０の位置だし
が正確に行なえる。

そうして、第３図に示すように、両チップ４０．５０で
ヘミング部１０８及びアンビル１１３を所定圧力で押圧
してヘミング部１０８における両パネル１０５．１０６
を圧着させると、超音波加振機６０を作動させてアッパ
チップ４０に対し加圧方向と直角方向つまりヘミング部
１０８における両パネル１０５，１０６の重合面に対し
て平行な方向に振動を加え超音波溶接を行なう。

この超音波溶接にあっては、第３図に示すヘミング部１
０８においてアッパチップ４０側のアウタパネル１０５
の端縁部とインナパネル１０６の端縁部の上面との間に
擦れ合いが生じることで両者間で溶接が成されるもので
ある。

尚、この超音波溶接時に、図外の変位コントロールモニ
タにおいては、両チップ４０．５０が所定の加圧力を加
えているときに、スライドブロック３５により規制され
ている差動トランス３７の１体３６の位置をＯ位置とし
て読み込み、この０位こと超音波溶接終了後の位置とを
比較して（この差はミクロン単位僅かな差である）溶接
強度をモニタし、規定強度に達しているか判定するよう
になっている。また、この差が生じるヘミング部１０８
の厚さの変化は、上述の擦れ合いが行なわれるアッパチ
ップ４０側の両パネル１０５゜１０６間であって、車体
取付時に外部に露出されない部分に起こるもので外表面
側では歪等の変化はなんら生じないものである。

そして、この溶接ポイントの溶接を終えると移動ロボッ
ト１０によって超音波溶接機２ｏを次の溶接ポイントに
移動させ、全ての溶接ポイントを超音波溶接によって溶
接する。

尚、この超音波溶接は両パネル１０５，１０６の接合の
際の仮止めを行なうものであって、両パネル１０５，１
０６の完全な接合を目的とするものではない。

その後、全てのポイントの溶接を終えると、搬送装置１
０４によってエンジンフード１００をオーブンに運んで
加熱し熱硬化樹脂を硬化させ両パネル１０５，１０６の
接合を終える。

上述のような超音波溶接の場合、両パネル１０５．１０
６を熱により溶かすことをしないので他の溶接に比べ極
めて低温であって、両パネル１０５．１０６に熱歪みが
生じない。

以上説明してきたように、実施例にあっては、以下に述
べるような効果が得られる。

■　従来折返し重合部の溶接には全く用いられていなか
った超音波溶接を用い、折返し重合部に熱歪が全く、も
しくは、殆ど生じることのない手段としたため、溶接後
に折返し重合部の仕上処理をする必要が全く、もしくは
、殆ど必要なく、それによって、製造工数及び手間を省
くことが出来る。

■　溶接時の消費エネルギーは、超音波加振！ｊ＆６０
の作動に使用されるもののみであるので、スポット溶接
の場合に比べ格段に少なくすることが可能である。

■　アークブレージングのような熟練度を必要としない
ので製品精度を一定に保つことができる。

■　移動ロポッ）１０によって超音波溶接機６０を移動
させて溶接するようにしたので、短時間に多くの溶接が
でき、また、装置の汎用性を高めることも可能となる。

■　差動トランス３７からの信号に基づき変位コントロ
ールモニタによって溶接強度をモニタするようにしたの
で、品質を一定に保てる。

（φ　ロアチップ５０及びアンビル１１３が硬度の高い
金属で形成され、かつ、両者に大電流が流れない手段と
したため、両者は殆ど摩耗することがない。

以上１本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、例え
ば、実施例ではエンジンフードのヘミング部の溶接に適
用した例を示したが、これに限られることはなくトラン
クリッドやまた自動車以外のものに用いられる部材に形
成される折返し重合部（ヘミング部）の溶接に適用して
もよい。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明の折返し重合部の溶接
方法及びその装置にあっては、従来折返し重合部の溶接
には全く用いられていなかった超音波溶接を用い、折返
し重合部に熱歪が全く、もしくは、殆ど生じることのな
い手段としたため、溶接後に折返し重合部の仕上処理を
する必要が全く、もしくは、殆ど必要なく、それによっ
て、製造工数及び手間を省くことが出来るという効果が
得られる。

加えて、この溶接方法及び装置にあっては、溶接時の消
費エネルギーは超音波加振機の作動に使用されるものの
みであるのでスポット溶接の場合と比較して省力化が容
易である。また、アークブレージングのような熟練度を
必要としないので製品精度を一定に保つことが容易であ
るという効果も得られる。

さらに、本発明の装置にあっては、移動手段によって折
返し重合部に対し超音波溶接機の方を移動させて溶接す
るようにしたので、短時間に多くの溶接が容易でき、ま
た、装置の汎用性も高まるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の折返し重合部の溶接装器を示す
全体斜視図、第２図は実施例装置の要部を示す斜視図、
第３図は実施例装置の要部を示す断面図、第４図は実施
例装置により溶接されるエンジンフードを示す断面図、
第５図及び第６図は従来例を示す斜視図である。１０・・・移動用ロボット（移動手段）２０・・・超音
波溶接機４０・・・アッパチップ５０・・・ロアチップ６０・・・超音波加振機１０５・・・アウタパネル（金属板）１０６・・・インナパネル（金属板）１０８・・・ヘミング部（折返し重合部）特許出願人　
　日産車体株式会社第２図辺１命

Claims

【特許請求の範囲】１）一方の金属板の端縁部を挟み込むように、他方の金
属板の端縁部を折り返し重ね合せて折返し重合部を形成
し、次に、前記折返し重合部をアッパチップとロアチップと
で加圧して圧着させつつ、両チップの少なくとも一方に
、前記折返し重合部の重合面と平行な超音波振動を加え
、折返し重合部を溶接するようにしたことを特徴とする
折返し重合部の溶接方法。２）被溶接物の端縁を挟持可能に対向してアッパチップ
とロアチップとが配置されると共に、両チップの一方に
超音波加振機が取り付けられて超音波溶接機が構成され
、前記超音波溶接機が被溶接物の端縁に沿って移動可能に
、移動手段に取り付けられていることを特徴とする折返
し重合部の溶接装置。