JPH0614943Y2 - 長尺材溶接治具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は複数本の長尺材を長手方向に隔たった複数点に
おいて仮付溶接するとともに、長手方向に連続した本付
溶接を行うために長尺材を固定する溶接治具に関するも
のである。

従来の技術 複数本の長尺材を長手方向に沿って溶接することによ
り、一本の長尺製品とすることが広く行われている。こ
の場合には、複数本の長尺材を所定の相対位置関係に固
定して長手方向に隔たった複数点に仮付溶接を行い、そ
の後長手方向に連続した本付溶接を行うのが普通であ
る。

例えば、貨物自動車のフレームは第８図に示すように、
左右一対の主桁１０を複数本のクロスメンバ１２により
梯子状に結合して構成されることが多く、この主桁１０
は第１０図に示すように、コの字形断面のアウタチャン
ネル１４に同じくコの字形断面のインナチャンネル１６
を両者の開口部が向き合う状態で嵌め込み、溶接トーチ
１８による隅肉溶接によって結合してロの字形断面のも
のとすることが一般的に行われているが、この溶接によ
って主桁１０が第９図に二点鎖線で示すように湾曲する
溶接歪が発生することを避け得ない。そのため、仮付溶
接後の半製品に第９図に破線で示すような逆反りを与え
た状態で本付溶接を行うのが普通である。

この場合、アウタチャンネル１４およびインナチャンネ
ル１６はプレス加工品であって、長手方向形状および断
面形状のいずれにもある程度の歪が存在するため、仮付
溶接を行う場合には、これら両チャンネルを長手方向に
隔たった複数箇所においてクランプすることにより正規
の相対位置に固定した状態で仮付溶接を行い、その後、
逆反りを与えて本付溶接を行うことが必要である。その
ために、従来は仮付溶接治具と本付溶接治具との両方が
設けられていた。仮付溶接治具は第１０図において矢印
Ｘで示す方向からアウタチャンネル１４をクランプする
サイドクランパと矢印Ｙで示す方向からクランプする上
下クランパとを両チャンネル１４，１６の長手方向に隔
たった複数位置に備えたものであり、本付溶接治具は仮
付溶接後の半製品を第１０図の矢印Ｙで示す方向からク
ランプする上下クランパを少なくとも３組以上備え、半
製品を、逆反りを与えた状態で固定するものである。

このような仮付溶接治具および本付溶接治具は貨物自動
車のフレームの主桁を製造する場合以外にも、一般的に
使用されている。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、このように仮付溶接治具と本付溶接治具
とを別個に設ければ、設備の製造コストが高くなるとと
もに設置に要するスペースが大きくなり、長尺製品の製
造コストが高くなってしまうという問題がある。特に、
比較的少量の長尺製品を製造する場合には、この問題が
重要な問題となる。

問題点を解決するための手段 本考案は、仮付溶接と本付溶接との両方に使用し得る溶
接治具を提供することにより、上記の問題を解決するた
めに為されたものであり、本考案の要旨とするところ
は、溶接治具を、（ａ）長尺材の長手方向の中間部をク
ランプするクランプ型対を備え、一方のクランプ型がク
ランパ移動装置によって長尺材の長手方向にほぼ直交す
る方向に予め決められた距離だけ移動させられ、他方の
クランプ型がその一方のクランプ型に対してクランパ移
動装置の移動方向とほぼ平行な方向に接近・離隔する中
間クランパと、（ｂ）長尺材の長手方向の両端近傍部を
それぞれクランプするクランプ型対を備え、一方のクラ
ンプ型が位置固定であり、他方のクランプ型がその一方
のクランプ型にクランパ移動装置の移動方向にほぼ平行
な方向において接近・離隔し、かつ、クランパ移動装置
の移動方向と長尺材の長手方向とに平行な平面内におけ
る長尺材の回動を許容する２組の端クランパと、（ｃ）
中間クランパと２組の端クランパの各々との間において
それぞれ長尺材をクランプするクランプ型対を備え、各
クランプ型対のクランプ型が、互いにクランパ移動装置
の移動方向にほぼ平行な方向に接近・離隔する少なくと
も１組づつの仮付け専用クランパと、（ｄ）中間クラン
パと、２組の端クランパと、２組以上の仮付け専用クラ
ンパとに長尺材をクランプさせ、かつ、クランパ移動装
置を長尺材を非弾性変形状態に保つ非作用位置にする第
一状態と、仮付け専用クランプを開放状態とするととも
にクランパ移動装置を長尺材を弾性変形により湾曲させ
る作用位置にする第二状態とに切り換え可能な制御装置
とを含むようにしたことにある。

作用 このように構成された溶接治具において、制御装置が第
一状態にあって、複数本の長尺材が中間クランパ，２組
の端クランパおよび２組以上の仮付け専用クランパによ
りクランプされ、かつ、クランパ移動装置が長尺材を非
弾性変形状態に保たれた状態で、長尺材に仮付溶接が行
われる。その仮付溶接終了後、制御装置が第二状態に切
り換えられて仮付け専用クランパが開放状態とされ、か
つ、クランパ移動装置が長尺材を弾性変形により湾曲さ
せる作用位置とされて、長尺材に本付溶接が行われる。

考案の効果 つまり、一基の溶接治具によって仮付溶接と本付溶接と
を行うことが可能となるのであり、仮付溶接治具と本付
溶接治具とを別個に設ける場合に比較して設備の製造コ
ストが低減するとともに、設置スペースが半分で済むこ
ととなる。また、仮付後の半製品を仮付溶接治具から取
り外して本付溶接治具にセットし直す作業が不要とな
り、工数が低減する効果が得られる。

さらに、本考案の長尺材溶接治具においては、長尺材が
その両端部において端クランパによって支持されている
状態で、中間クランパに取り付けられているクランパ移
動装置を作用位置にすることによって、長尺材に逆反り
を与えることができ、逆反りを与えるための構成が簡単
となって、この点からも設備コスト低減の効果が得られ
る。

また、中間クランパが固定され、クランパ移動装置が２
組の端クランパの各々に設けられている場合に比較し
て、必要なクランパ移動装置数を減らすことができ、さ
らに装置コストを安くできるるとともに制御を単純にす
ることができるという効果も得られる。

実施例 以下、本考案を貨物自動車のフレームの主桁を溶接する
ための溶接治具に適用した場合の一実施例を、図面に基
づいて詳細に説明する。

本実施例の溶接治具は第１図に示すように、ベース２０
上に一列に配設された１１組のクランプユニット２２を
備えている。各クランプユニット２２はベース２０上に
第１支持台２４および第２支持台２６を介して取り付け
られており、概して、第２図および第３図に示すよう
に、前記アウタチャンネル１４およびインナチャンネル
１６を水平方向からクランプするサイドクランパ２８
と、上下方向からクランプする上下クランパ３０とを備
えているのであるが、符号２２ａで示される２組だけは
サイドクランパ２８を備えず、上下クランパ３０のみを
備えたものとされている。また、第１図において左右に
示されている数個のクランプユニット２２はスライド３
１上に設けられており、スライド３１の移動に伴ってチ
ャンネル１４，１６の長手方向の位置が変えられ、長さ
が複数種類に異なるチャンネルをクランプし得るように
されている。

上記サイドクランパ２８は第２図から明らかなように、
一対のサイドクランプ型３２を備えている。これらサイ
ドクランプ型３２はそれぞれ回動アーム３４の一端に固
定されており、回動アーム３４が軸３６によりブラケッ
ト３８に取り付けられることによって、一対のサイドク
ランプ型３２が互いに対向させられている。また、一対
の回動アーム３４のサイドクランプ型３２が固定された
側とは反対側の端部間には油圧シリンダ４０が取り付け
られており、そのピストンロッド４２の伸縮によって回
動アーム３４が回動させられ、一対のサイドクランプ型
３２が接近・離隔させられるようになっている。各回動
アーム３４のサイドクランプ型３２を接近させる向きの
回動限度はストツパ４４によって規定される。各ストツ
パ４４はブラケット３８に螺合された調節ねじ４６とロ
ックナット４８とから成っており、調節ねじ４６の調節
によってサイドクランプ型３２のクランプ位置が調節で
きるようにされているのである。

一方、上下クランプ３０は下クランプ型５０と上クラン
プ型５２とを備えており、下クランプ型５０が前記ブラ
ケット３８に固定される一方、上クランプ型５２は回動
アーム５４の一端に固定されている。回動アーム５４の
中間部はリンク５６によってブラケット５８に連結され
ており、かつ、上クランプ型５２が固定された側とは反
対側の端部が油圧シリンダ６０のピストンロッド６２に
連結されている。油圧シリンダ６０はブラケット５８に
固定された補助ブラケット６４に軸６６の回りに回動可
能に取り付けられており、ピストンロッド６２の伸縮に
よって回動アーム５４よびリンク５６が回動し、上クラ
ンプ型５２が実線で示されているクランプ位置と二点鎖
線で示されている退避位置とに移動させられる。上クラ
ンプ型５２はクランプ位置近傍においては上下方向に移
動するのであり、結局、クランプ位置近傍においては上
下のクランプ型５０，５２の接近・離隔方向と２個のサ
イドクランプ型３２の接近・離隔方向とが互いに直交す
ることとなる。なお、回動アーム３４，油圧シリンダ４
０等はカバー６８により、また、回動アーム５４，リン
ク５６，油圧シリンダ６０等はカバー６９によりそれぞ
れ覆われており、溶接時に発生するスパッタの可動部へ
の付着が可能な限り防止されている。

上記サイドクランプ型３２は第４図に拡大して示すよう
に、クランプ面７０においてアウタチャンネル１４に接
触するようにされており、クランプ面７０より下方の側
面７２は下側ほどアウタチャンネル１４から遠ざかるよ
うに傾斜させられて、スパッタが付着，堆積し難いよう
にされている。また、上面７４もアウタチャンネル１４
から遠ざかるに従って下降するように傾斜されられたう
え、カバー７６により覆われて、スパッタの付着が防止
されている。さらに、サイドクランプ型３２およびカバ
ー７６の上端部には、第５図に示すくぼみ７８が形成さ
れている。くぼみ７８はサイドクランプ型３２およびカ
バー７６の長手方向、すなわちアウタチャンネル１４の
長手方向に平行な方向の中央位置に形成されており、溶
接トーチ１８によって仮付部８０が形成されるべき位置
を作業者に指示する機能と、仮付部８０から垂れ下がる
ことがある溶融金属によってサイドクランプ型３２およ
びカバー７６がアウタチャンネル１４に熔接されてしま
うことを防止する機能とを果たすようにされている。

また、下クランプ型５０と上クランプ型５２との幅は第
４図から明らかなように、アウタチャンネル１４および
インナチャンネル１６の幅よりそれぞれ一定寸法ずつ狭
くされて、これらに対するスパッタの付着が回避される
とともに、これらのクランプ面８２および８４の幅方向
の中央部には幅広の溝８６，８８がそれぞれ形成されて
クランプ面８２，８４が必要最小限の大きさとされてお
り、両クランプ型５０，５２と両チャンネル１４，１６
との間にスパッタがかみ込まれて両チャンネル１４，１
６の位置決め精度が悪くなることをできる限り回避し得
るようにされている。

第１図から明らかなように、チャンネル１４，１６の長
手方向におけるほぼ中央部をクランプするクランプユニ
ット２２ｂを支持している第１支持台２４ｂは、油圧シ
リンダ１００によって昇降させられるようになってい
る。この昇降はガイドロッド１０２とガイド筒１０４と
の嵌合によって案内されるとともに、昇降限度はガイド
ロッド１０２のガイド筒１０４に対する相対移動限度に
よって規定されるようになっている。ガイドロッド１０
２とガイド筒１０４とにはそれぞれ図示しないストッパ
が設けられており、それらの当接によってクランプユニ
ット２２ｂの昇降限度が規定されるようになっているの
である。本溶接治具が仮付溶接治具として使用される際
には、第１支持台２４ｂおよびクランプユニット２２ｂ
が実線で示されている下降位置にあり、本付溶接治具と
して使用される場合には上昇位置に移動させられて、仮
付溶接後の半製品１０６に二点鎖線で示されているよう
な逆反りが与えられるのであるが、この逆反り量が上記
ストッパによって規定されるようになっているのであ
り、かつ、このストッパの位置を調節することによって
逆反り量を調節し得るようになっている。本実施例にお
いては、油圧シリンダ１００，ガイドロッド１０２，ガ
イド筒１０４等によってクランパ移動装置が構成されて
いるのである。

チャンネル１４，１６の後端部、すなわち第１図におけ
る右端部をクランプするクランプユニット２２ｃは、チ
ャンネル１４，１６の回動を許容するものとされてい
る。第６図に示すように、下クランプ型５０ｃおよび上
クランプ型５２ｃのクランプ面８２ｃ，８４ｃが互いに
対向する向きに凸な部分円筒凸面とされているのであ
り、半製品１０６に上記のような逆反りが与えられると
き、第６図に二点鎖線で示すように半製品１０６の後端
部が小角度回動することを許容するようにされているの
である。

チャンネル１４，１６の前端部をクランプするクランプ
ユニット２２ｄも第７図に示すように、下クランプ型５
０ｄ，上クランプ型５２ｄのクランプ面８２ｄ，８４ｄ
がそれぞれ部分円筒凸面とされて、半製品１０６に逆反
りが与えられる場合に前端部の回動を許容するようにさ
れているが、さらに、この前端部側には長手方向位置決
め部材１２０とスペーサ１２２とが設けられている。長
手方向位置決め部材１２０は、アウタチャンネル１４を
本溶接治具にセットする際に、その前端を当接させて長
手方向の位置決めを行うものであり、スペーサ１２２は
アウタチャンネル１４とインナチャンネル１６との間に
挿入して両者の間隔を正規の値に規定するものである。
インナチャンネル１６の内面には第１０図に示すような
スペーサ１２４が長手方向に適宜の間隔を隔てて適数個
固定されており、このスペーサ１２４がアウタチャンネ
ル１４の内面に当接することによってアウタチャンネル
１４とインナチャンネル１６との間隔が規定されるよう
になっているのであるが、前端部にはこのスペーサ１２
４が設けられておらず、その代わりにスペーサ１２２が
両チャンネル１４，１６間に嵌入させられるようになっ
ているのである。スペーサ１２２はそれの一端部が、長
手方向位置決め部材１２０の先端に形成された上下方向
の溝１２６内に挿入されるとともに、ピン１２８によっ
て長手方向位置決め部材１２０に回動可能に連結されて
いる。長手方向位置決め部材１２０側のピン穴１３０は
上下方向に長い長穴とされており、半製品１０６の前端
が二点鎖線で示すように回動するのに伴って、スペーサ
１２２も回動し得るようにされている。

上記長手方向位置決め部材１２０は、第１図に示すよう
に、ガイドロッド１３２上を摺動するスライド１３４に
軸１３６によって回動可能に取り付けられており、また
長手方向位置決め部材１２０の長手方向の中間部には図
示を省略するアジャストボルトが取り付けられていて、
このアジャストボルトの先端がスライド１３４に当接す
ることによって長手方向位置決め部材１２０の回動が阻
止されるとともに、アジャストボルトの調節によって長
手方向位置決め部材１２０の自由端部の高さを調節し得
るようになっている。さらに、スライド１３４は油圧シ
リンダ１３８によりガイドロッド１３２に沿って移動さ
せられるようになっており、このスライド１３４の移動
に伴って長手方向位置決め部材１２０がアウタチャンネ
ル１４の前端に当接する作用位置と、当接しない退避位
置とに移動させられるようになっている。

本溶接治具は図示しない制御装置を備えており、制御装
置はサイドクランプ型３２を接近・離隔させる油圧シリ
ンダ４０，上クランプ型５２を移動させる油圧シリンダ
６０，クランプユニット２２ｂを昇降させる油圧シリン
ダ１００，スライド１３４を移動させる油圧シリンダ１
３８等の作動を制御するそれぞれの電磁弁に接続される
とともに、作業者によって操作される操作盤を備えてい
る。

したがって、これら油圧シリンダ４０，６０，１００，
１３８は作業者による制御盤の操作に応じて制御装置に
より制御される。

次に本溶接治具の作動を説明する。

まず、本溶接治具が開放された状態、すなわち一対のサ
イドクランプ型３２が互いに離隔されられ、かつ、上ク
ランプ型５２が退避位置にある状態で、アウタチャンネ
ル１４が図示を省略する取付・取外装置によって下クラ
ンプ型５０の上に載せられる。この際には長手方向位置
決め部材１２０が作用位置にあり、アウタチャンネル１
４の前端がこの長手方向位置決め部材１２０に当接させ
られることによって長手方向の位置決めが行われる。ま
た、スペーサ１２２がアウタチャンネル１４の前端部上
に載せられ、インナチャンネル１６が供給されてアウタ
チャンネル１４に組み合わされる。

その後、油圧シリンダ４０が作動させられて一対のサイ
ドクランプ型３２がクランプ位置へ移動させられるとと
もに、油圧シリンダ６０が作動させられて上クランプ型
５２もクランプ位置へ移動させられ、アウタチャンネル
１４およびインナチャンネル１６が第４図に示すように
正規の位置に位置決めされ、かつ、アウタチャンネル１
４とインナチャンネル１６との隙間が消滅させられる。
その状態で、第５図に示すように、溶接トーチ１８によ
りサイドクランプ型３２およびカバー７６のくぼみ７８
によって支持されている位置に仮付部８０が形成され
る。このように、仮付部８０はくぼみ７８に支持された
正確な位置に形成されるため、本付溶接後の製品の形状
寸法誤差が小さくて済む効果が得られる。仮付部８０の
形成位置が変われば本付溶接時における歪の発生状況が
変わり、製品たる主桁１０の形状寸法誤差が多くなるの
であるが、仮付部８０が常に一定の位置に形成されれば
そのような形状寸法誤差を最小とするのに適した逆反り
量を正確に設定することが可能となるのである。

また、前述のようにサイドクランプ型３２の上面が傾斜
させられており、しかも、サイドクランプ型３２も上下
のクランプ型５０，５２も必要最小限のクランプ面にお
いてチャンネル１４，１６に接触するようにされている
ため、これらクランプ型が仮付溶接の邪魔になることが
少なく、かつ、溶接時に生ずるスパッタがこれらに付着
することも良好に回避される。

全ての仮付部８０の形成が終了すれば、長尺材としての
チャンネル１４，１６が半製品１０６となるのである
が、この半製品１０６の中央部および両端部をクランプ
しているクランプユニット２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄ
の上下クランパ３０を残して、他の上下クランパ３０お
よびサイドクランパ２８が作業者による操作盤の操作に
応じて全て開放され、油圧シリンダ１００が作動させら
れて、中央部のクランプユニット２２ｂが所定量上昇さ
せられ、半製品１０６に第１図に二点鎖線で示すような
逆反りが与えられる。この状態で溶接トーチ１８により
半製品１０６の全長にわたって連続した本付溶接が行わ
れ、本付溶接の終了後クランプユニット２２ｂが下降さ
せられ、クランプユニット２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄ
の上下クランパ３０が開放されるとともに、スライド１
３４が後退させられてスペーサ１２２が製品としての主
桁１０から引き抜かれ、主桁１０が図示しない取付・取
外装置によって本溶接治具から取り外される。

このように、本溶接治具によれば、仮付溶接と本付溶接
とを同一の治具を使用して行うことが可能であり、設備
製造コストおよび配設スペースを低減させ得るととも
に、仮付溶接工程と本付溶接工程との間で半製品を脱着
する必要がなくなり、溶接工数が低減する効果が得られ
る。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
クランプユニット２２ｂが中間クランパを、クランプユ
ニット２２ｃ．２２ｄが端クランパを、クランプユニッ
ト２２，２２ａが仮付け専用クランパをそれぞれ構成し
ている。

なお、本実施例においては半製品１０６の両端部をクラ
ンプする上下のクランプ型５２，５０のクランプ面８
４，８２が部分円筒凸面とされることによって半製品１
０６の両端部の回動を許容するようにされていたが、上
下のクランプ型を回動アーム５４およびブラケット３８
に対して回動可能に取り付けることによっても同様な目
的を達することができる。また、クランプユニットの構
成も溶接されるべき長尺材の数や形状に応じて適宜変更
されるべきものであり、中央のクランプユニットのクラ
ンパを移動させるためのクランパ移動装置も上記実施例
のものに限定されるわけではない。

その他、いちいち例示することはしないが本考案が当業
者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で実
施し得るものであることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である主桁溶接治具を概略的
に示す正面図である。第２図は上記溶接治具におけるク
ランプユニットの一つを代表的に示す側面図であり、第
３図はそれの一部構成部材を取り除いて示す平面図であ
る。第４図は上記クランプユニットにおけるクランプ型
を拡大して示す側面図であり、第５図はその一部を示す
斜視図である。第６図は第１図における右端のクランプ
ユニットの上下クランプ型を模型的に示す説明図であ
り、第７図は同じく左端のクランプユニット周辺を示す
説明図である。第８図は上記実施例装置によって溶接さ
れる主桁を含む貨物自動車のフレームを示す斜視図であ
る。第９図は上記主桁の溶接時に生ずる歪とその歪を除
くために与えられる逆反りとを示す説明図である。第１
０図は上記主桁の横断面図である。 １０：主桁 １４：アウタチャンネル １６：インナチャンネル ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：クランプユニット ２４，２４ｂ：第１支持台 ２８：サイドクランパ、３０：上下クランパ ３２：サイドクランプ型 ３４：回動アーム、４０：油圧シリンダ ５０，５０ｃ，５０ｄ：下クランプ型 ５２，５２ｃ，５２ｄ：上クランプ型 ５４：回動アーム、６０：油圧シリンダ ７０：クランプ面、８０：仮付部 ８２，８２ｃ，８２ｄ：クランプ面 ８４，８４ｃ，８４ｄ：クランプ面 １００：油圧シリンダ、１０２：ガイドロッド １０４：ガイド筒、１０６：半製品

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の長尺材を長手方向に隔たった複数
   点において仮付溶接し、その後に長手方向に沿って本付
   溶接する際に使用される治具であって、 その長尺材の長手方向の中間部をクランプするクランプ
   型対を備え、一方のクランプ型がクランパ移動装置によ
   って長尺材の長手方向にほぼ直交する方向に予め決めら
   れた距離だけ移動させられ、他方のクランプ型がその一
   方のクランプ型に対して前記クランパ移動装置の移動方
   向とほぼ平行な方向に接近・離隔する中間クランパと、 前記長尺材の長手方向の両端近傍部をそれぞれクランプ
   するクランプ型対を備え、一方のクランプ型が位置固定
   であり、他方のクランプ型がその一方のクランプ型に前
   記クランパ移動装置の移動方向にほぼ平行な方向におい
   て接近・離隔し、かつ、前記クランパ移動装置の移動方
   向と前記長尺材の長手方向とに平行な平面内における長
   尺材の回動を許容する２組の端クランパと、 前記中間クランパと前記２組の端クランパの各々との間
   においてそれぞれ長尺材をクランプするクランプ型対を
   備え、各クランプ型対のクランプ型が、互いに前記クラ
   ンパ移動装置の移動方向にほぼ平行な方向に接近・離隔
   する少なくとも１組づつの仮付け専用クランパと、 前記中間クランパと、前記２組の端クランパと、前記２
   組以上の仮付け専用クランパとに前記長尺材をクランプ
   させ、かつ、前記クランパ移動装置を長尺材を非弾性変
   形状態に保つ非作用位置にする第一状態と、前記仮付け
   専用クランプを開放状態とするとともに前記クランパ移
   動装置を長尺材を弾性変形により湾曲させる作用位置に
   する第二状態とに切り換え可能な制御装置と を含むことを特徴とする長尺材溶接治具。