JPH08118035A - シーム溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の円形シーム溶接機における電流密度の低
下を防ぎ、溶接不良ない確実な円形シーム溶接が行える
ようにする。 【構成】円形の対向面を有する上下一対の電極１０，２
０を備え、該両電極１０，２０は被溶接物Ｗに直交する
主軸線Ｃに対して傾斜して設けられて、それぞれ前記対
向面の周縁一点１０ａ，２０ａで被溶接物Ｗに接触さ
れ、該接点１０ａ，２０ａ間に被溶接物Ｗを挟み込んで
前記主軸線Ｃの回りを移動して、該接点１０ａ，２０ａ
の移動軌跡に沿って溶接を施す構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の燃料タ
ンクのような気密性が要求される容器の溶接に好適なシ
ーム溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シーム溶接機は、図４に示すよ
うに円板形状をなす上下一対の電極Ｄ，Ｄ間に被溶接物
Ｗを挟み込んで該電極Ｄ，Ｄを回転させつつ被溶接物Ｗ
を移動させることで、両電極Ｄ，Ｄの接点の移動軌跡に
沿って溶接を施す構成としたものであり、これによれば
気密性の高い連続した継ぎ目の溶接ができるので、従来
より例えば図５に示すように自動車の燃料タンク本体Ｔ
の溶接（図中Ｅ部で示したタンク本体Ｔの周縁部の溶
接）にはこのシーム溶接が多用されている。ところが、
例えばこの燃料タンクにおいて同じく気密性が要求され
る注入口Ｐをタンク本体Ｔに溶接する場合には、注入口
Ｐとしてのパイプ材の端部に形成されたフランジ部ＰF
に対して直径数十ミリ程度の比較的小さな円周に沿って
溶接を施す必要があるのであるが、このような小さな円
周に沿って溶接を施す場合に上記従来のシーム溶接機を
用いることはその構造上極めて困難であるため実際には
用いられていない。そこで、このような小径の円周に沿
ってシーム溶接を施すための円形シーム溶接機として、
従来例えば特開昭６１−１８０６８０号公報に開示され
たものがあった。

【０００３】この従来のシーム溶接機は、図６に示すよ
うに上部電極としての円柱状回動電極Ｒを、下部電極Ｌ
上に設置した被溶接物Ｗに対して傾斜させて保持し、該
円柱状回動電極Ｒの下縁部を該被溶接物Ｗに接触させつ
つ該円柱状回動電極Ｒの中心軸線Ｃ1 と被溶接物Ｗとの
交点における固定法線Ｃ2 の回りに該円柱状回動電極Ｒ
の上部を回転させ、これによって円柱状回動電極Ｒの縁
部ＲE を被溶接物Ｗ上で転動させて溶接するよう構成さ
れたものであり、これによれば、小径の円周に沿ってシ
ーム溶接を施すことができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のシーム溶接機にあっては、下部電極Ｌが被溶接物Ｗ
に対して面当たりされる構成であったため、この下部電
極Ｌにおいて供給された溶接電流が拡散され、このため
電流密度が低下して溶接不良が発生しやすいという問題
があった。本発明は、この問題に鑑みなされたもので、
溶接不良のないより確実な円形シーム溶接を行うことの
できるシーム溶接機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、円形の対向面を有する上下一対の電極を備
え、該両電極は被溶接物に直交する主軸線に対して傾斜
して設けられて、それぞれ前記対向面の周縁一点で、し
かも同一点で被溶接物に接触し、該接点間に被溶接物を
挟み込んで前記主軸線の回りを移動して、上下の電極の
接点はずれることなく該接点の移動軌跡に沿って溶接を
施す構成としたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１記載の構成によれば、上下の電極の双
方が主軸線に対して傾斜して設けられて、両電極はそれ
ぞれ対向面の周縁一点で被溶接物に接触されるので、従
来の下部電極のように面当たりしない。このことから、
上下双方の電極から高い電流密度で溶接電流が供給され
る。

【０００７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来に比
してより高い電流密度で溶接電流を供給できるので溶接
不良のないより確実な円形シーム溶接を行うことができ
る。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。図２および図３は本例のシーム溶接機
Ｓの全体を示している。図中１は当該溶接機Ｓのフレー
ムであり、このフレーム１の中央やや下寄りの位置には
被溶接物Ｗをほぼ水平姿勢に固定しておくためのワーク
台２が設けられている。この被溶接物Ｗに対して上下に
一対の電極１０，２０が配置されている。

【０００９】この上下の電極１０，２０は同一径の円環
形状をなしており、それぞれの軸心Ｃ10，Ｃ20を被溶接
物Ｗに直交する主軸線Ｃに対して角度θだけ傾けた状態
で支持されている。上下の電極１０，２０はほぼ同じ構
成により上下対称に支持されている。先ず上部電極１０
の支持構造について説明すると、図１に示すように被溶
接物Ｗに対して直交する方向に支持された主軸３０の下
端には支持ブロック３１が固定されている。主軸３０に
はボールスプライン軸が用いられており、後述する回転
機構および上下スライド機構により軸方向すなわち上下
方向に移動可能かつ主軸線Ｃを中心にして回転可能とな
っている。支持ブロック３１には、主軸３０の軸線（主
軸線Ｃ）に対して角度θだけ傾斜して傾斜軸３２が回転
可能に支持され、この傾斜軸３２の下端に絶縁プレート
３３および保持ブロック３４を介して上部電極１０が固
定されている。上部電極１０の軸線Ｃ10と傾斜軸３２の
軸心は一致しており、このため、上部電極１０は主軸線
Ｃに対して角度θだけ傾いて被溶接物Ｗに当接されるこ
ととなり、従って当該上部電極１０はその下面（下部電
極２０に対する対向面）の周縁一点１０ａで被溶接物Ｗ
に接触する。

【００１０】下部電極２０は上記したように上部電極１
０と上下対称の構成により支持されている。すなわち、
上記上側の主軸３０と同心すなわち主軸線Ｃ上に配置さ
れた下側の主軸４０の上端に支持ブロック４１が固定さ
れ、この支持ブロック４１に角度θだけ傾斜して支持さ
れた傾斜軸４２の上端に絶縁プレート４３および保持ブ
ロック４４を介して固定されている。下側の主軸４０は
後述する同期機構により上側の主軸３０と同期して同じ
方向に回転されるようになっている。また、下側の傾斜
軸４２は上側の傾斜軸３２と同じ方向へ同じ角度θだけ
傾斜している。このため、下部電極２０もその上面（上
部電極１０に対する対向面）の周縁一点２０ａで被溶接
物Ｗに接触する。このことから、上部電極１０の周縁一
点１０ａと下部電極２０の周縁一点２０ａとの間に被溶
接物Ｗが挟み込まれるのであり、従って両電極１０，２
０はそれぞれ被溶接物Ｗに対して面当たりではなく点当
たりで接触する。

【００１１】次に、上記回転機構、上下スライド機構お
よび同期機構について説明する。図２に示すようにフレ
ーム１の上部には駆動モータ５０が配置されており、こ
のモータ５０の回転出力は駆動側プーリ５８および伝達
ベルト５１を経て、主軸３０と同心に取付けられた従動
側プーリ５２に伝達される。この従動側プーリ５２は、
ボールスプライン軸としての主軸３０と対をなすナット
５３に固定され、このナット５３はブラケット５４を介
してフレーム１に回転可能に支持されている。一方、フ
レーム１の上部にはシリンダ５５が下方に向けて取付け
られており、このシリンダ５５のロッド５５ａにはジョ
イント５６，５７を介して主軸３０の上端部が接続され
ている。下側のジョイント５７は、主軸３０のロッド５
５ａに対する相対回転を許容するが軸方向にはロッド５
５ａと一体でのみ移動可能に両者を接続する構成となっ
ている。以上の構成により、主軸３０はモータ５０を主
体とする回転機構によりその軸線Ｃ回りに回転され、か
つこれとは独立してシリンダ５５を主体とする上下スラ
イド機構により軸線Ｃ方向に沿って一定ストロークだけ
上下動する。

【００１２】この主軸３０には前記した支持ブロック３
１の他、前記傾斜軸３２に対して主軸３０とは独立した
回転数を付与するための歯車列が設けられている。この
歯車列は、四個の平歯車７０〜７３と二個の傘歯車７
４，７５から構成されている。平歯車７０は主軸３０に
固定されて一体で回転する。この平歯車７０に噛み合わ
された平歯車７１は、主軸３０とは独立して回転可能に
スライドブロック６０に支持された軸６２の上端部に固
定されている。この軸６２の下端部に平歯車７２に固定
されており、従ってこの平歯車７２は上記平歯車７１と
一体で回転する。ここで、上記スライドブロック６０
は、軸受６０ａ，６０ａを介して主軸３０に支持され、
かつリニアスライド機構６１を介してフレーム１に支持
されている。このため、このスライドブロック６０は、
主軸３０と一体となって上下方向にスライドするが、回
転不能であるので主軸３０の単独回転を許容する。

【００１３】平歯車７２は平歯車７３に噛み合わされて
いる。この平歯車７３は図示は省略したが軸受を介して
主軸３０に取付けられているため、主軸３０とは独立し
て回転可能となっている。この平歯車７３の下側には傘
歯車７４が配置されており、この傘歯車７４も軸受を介
して主軸３０に支持されて主軸３０とは独立して回転可
能であり、かつ上記平歯車７３と一体で回転する。この
傘歯車７４に噛み合わされた傘歯車７５は、前記傾斜軸
３２の上端部に固定されている。このように構成された
歯車列により、傾斜軸３２は、主軸３０→平歯車７０→
７１→７２→７３→傘歯車７４→７５を経て付与される
回転数で回転される。従って、各歯車７０〜７５の歯数
を適当に設定することにより、傾斜軸３２は上記歯車列
の拘束を受けるため主軸３０とは独立した回転数で回転
し、これにより主軸３０が回転して傾斜軸３２が主軸線
Ｃの回りを公転移動するときに、支持ブロック３４およ
び電極１０の、主軸３０に対する向きが変わらないよう
になっている。すなわち、電極１０は被溶接物Ｗに対し
てすべることなく接点が円周上を３６０°移動する。

【００１４】次に、上部電極１０と下部電極２０を同期
して動作させるための同期機構について説明する。前記
モータ５０の出力軸には長尺の同期シャフト８０が下方
へ向けて同軸に接続されており、この同期シャフト８０
の下端部はユニバーサルジョイント８１を介してフレー
ム１に回転可能に支持されている。この同期シャフト８
０の下端寄りにはプーリ８２が固定されており、このプ
ーリ８２の回転は伝達ベルト８３を経て、主軸４０に固
定されたプーリ８４に伝達され、これによりこの主軸４
０はモータ５０を単一の駆動源として前記上側の主軸３
０と同期して同じ方向に回転する。この主軸４０から下
部電極２０に至る構成は、前記したように上側の構成と
上下対称でほぼ同じ構成となっている。但し、上側の上
下スライド機構に相当する構成は設けられておらず、従
って下部電極２０は上下動しない。このため、下側の主
軸４０はスプライン軸ではなく、単に回転可能に支持さ
れているに過ぎない。また、主軸４０が上下に移動しな
いのでスライドブロック４２も上下動不能にフレーム１
に固定されている。歯車列は上側と全く同様の構成のも
のが付設されている。

【００１５】図３に示すように上下の支持ブロック３
４，４４には、電極１０，２０に溶接電流を供給するた
めの電線３，４が接続されており、この電線３，４を経
て電源５から両電極１０，２０に溶接電流が供給され
る。図２中、６は当該溶接機Ｓの操作盤であり、この操
作盤６を通じて溶接電流の供給・遮断あるいはモータ５
０の起動・停止等の各部が動作が操作される。

【００１６】以上のように構成された本例のシーム溶接
機Ｓによれば、被溶接物Ｗをワーク台２〜２上に固定し
た後、シリンダ５５が突き出し方向に作動されて上部電
極２０が被溶接物Ｗに押し付けられ、これにより被溶接
物Ｗが上下の電極１０，２０間に挟み込まれる。この状
態において、両電極１０，２０の軸線Ｃ10，Ｃ20は、被
溶接物Ｗに直交する主軸線Ｃに対してそれぞれ角度θだ
け傾いているので、被溶接物Ｗに対して両電極１０，２
０は全面当たりではなく、その端面（両電極１０，２０
の相互の対向面）の周縁一点１０ａ，２０ａで当接され
る。しかも、この接点１０ａ，２０ａは相互に一致して
いるので、結果的に被溶接物Ｗは両接点１０ａ，２０ａ
間に挟み込まれている。

【００１７】次に、モータ５０が起動されると、上下の
両主軸３０，４０が同期して同じ方向に回転する。する
と、両ブロック３１，４１も同期して同じ方向に回転
し、これにより両電極１０，２０は、その軸線Ｃ10，Ｃ
20を主軸線Ｃに対して角度θだけ傾斜させた状態で主軸
線Ｃの回りを公転移動する。このため、両電極１０，２
０の接点１０ａ，２０ａは、被溶接物Ｗを挟み込みつつ
主軸線Ｃを中心とする円周（電極１０，２０の半径をｒ
とすると、半径ｒ／ｃｏｓθの円周）に沿って移動す
る。このように上下の電極１０，２０は同期していわゆ
るミソスリ運動をするのであり、これにより両接点１０
ａ，２０ａの移動軌跡に沿ってシーム溶接がなされてい
く。しかも、両電極１０，２０は、歯車列７０〜７５の
作用により主軸線Ｃの回りを公転移動するにあたって、
主軸３０，４０に対する向きが変わらない（主軸３０に
対して常に同じ面を向けている）ようになっているの
で、被溶接物Ｗに対して周方向にずれることがなく、従
って被溶接物Ｗとの間に抵抗を受けることなく接点１０
ａ，２０ａはスムーズに移動していく。

【００１８】このように、両電極１０，２０はそれぞれ
対向面の周縁一点１０ａ，２０ａで被溶接物Ｗに接触す
るので、従来のように下部電極Ｌが被溶接物Ｗに対して
面当たりする構成であるために供給された溶接電流が広
がって電流密度が低下してしまうことはなく、従って溶
接不良がなく品質の高い円形シーム溶接を行うことがで
きる。

【００１９】また、電極１０，２０と同様支持ブロック
３１，４１も、主軸線Ｃの回りを公転移動するにあたり
主軸３０，４０に対する向きが変わらないので、この支
持ブロック３１，４１に接続された電線３，４が主軸３
０，４０の回りに巻き付くといったことはない。これに
よれば、従来の一般的なシーム溶接機（図４参照）に採
用されている回転軸の摺動部を経て溶接電流を給電する
摺動部給電方式を採用する必要はなく、従って従来問題
となっていた電流ロス、電食による摩耗あるいは発熱と
いった問題が解消され、溶接効率およびメンテナンス性
の向上が図られる。特に、摺動部の発熱が大幅に抑制さ
れるので、従来の冷却装置が不要若しくは簡易なもので
足りるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本例のシーム溶接機の要部を示す図であって、
上下の電極付近の一部断面側面図である。

【図２】本例のシーム溶接機の正面図である。

【図３】本例のシーム溶接機の側面図である。

【図４】従来より一般的なシーム溶接機の概略図であ
る。

【図５】燃料タンクの縦断面図である。

【図６】従来の円形シーム溶接機の概略図であり、特開
昭６１−１８０６８０号公報の第１図を援用した図であ
る。

【符号の説明】

１０…上部電極、１０ａ…接点 ２０…下部電極、２０ａ…接点 ３０…上側の主軸 ３２…傾斜軸 ４０…下側の主軸 ４２…傾斜軸 ８０…同期シャフト Ｃ…主軸線 Ｃ10…上部電極の軸線 Ｃ20…下部電極の軸線 Ｗ…被溶接物 θ…電極の傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 敏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形の対向面を有する上下一対の電極を備
   え、該両電極は被溶接物に直交する主軸線に対して傾斜
   して設けられて、それぞれ前記対向面の周縁一点で被溶
   接物に接触され、該接点間に被溶接物を挟み込んで前記
   主軸線の回りを移動して、該接点の移動軌跡に沿って溶
   接を施す構成としたことを特徴とするシーム溶接機。