JPS6233096A - 被溶接部材の位置決め方法 - Google Patents

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］ 本発明はアルミニウム合金ダイカスト製部材とアルミニ
ウム合金鋳造製部材とを溶接接合する際の、これら両部
材の位置決め方法に関する。

［従来の技ｖ／ｉ］ アルミニウム合金は重力鋳造ないし低圧鋳造による鋳造
製品、ダイカスト製品などとして各種分野で広範に使用
されている。

ダイカスト製品はたとえば鋳造品にくらべて生産性がよ
い、寸法精度がよい、後加工が少なくてよい、鋳肌が平
滑である、薄肉の鋳造ができるなどの利点を有するが、
溶接がきわめて困難であるという短所を有している。

すなわち、ダイカスト鋳造は溶湯を高速・高圧で金型キ
ャピテイ内に流入させるものであるから、流入過渡期に
溶湯金属内へ空気が乱入し、これが鋳巣を形成する原因
となっている。その他の原因としては、離型剤から発生
するガスもあげられるが、主に前記の空気巻込みであり
、その大部分が肉眼や顕微鏡では目視することのできな
いよう゛な微細な状態で散在し、その内圧も著しく高い
ものとなっている。

以上のような鋳巣は、軽合金のダイカスト鋳造において
一般的に生じているのであるが、アルミニウム合金ダイ
カスト製品においても同様であり、かかる製品にイナー
トガスアーク溶接を施す際には独特な問題が発生する。

すなわち、アークによってアルミニウム母材は相当の深
さまで溶融し、このときに高圧の微細気泡が加熱された
状態で集約されつつ急激に開放されるために、溶接ビー
ド部分に気泡破裂によるブローホールが発生したり、円
滑に連続するべきビードが切れたりする。このような現
像がバイブの接合部や容器の蓋の溶接部において生じる
と、溶接部の気密性が損われ、圧力容器や流通管のよう
なばあいには、溶接欠陥となる。

さらに、このような気泡破裂はシールドガスの流れを乱
し、本来のシールド機能が不充分になったり、アーク自
体の形態に異常を来たし、これが原因となって均一で良
質なビードがえられがたいという問題がある。

一方、アルミニウム合金鋳造品はダイカスト品にくらべ
て生産性がわるく、寸法精度がわるいなどの短所を有す
る反面、ダイカスト品のごとき高圧の微細気泡を含有せ
ず、溶接が容易であるという長所を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らはアルミニウム合金のダイカスト品と鋳造品
とのそれぞれの長所を生かしてダイカスト製部材と鋳造
製部材を作製し、それらを相互にイナートガスアーク溶
接により接合することを試みた。

その際、ダイカスト製部材に前記のごとく含有される高
圧の微細気泡の破裂によるブローホールの発生を抑える
には、ダイカスト製部材の側の溶込み量を、両部材の一
体化を妨げない範囲内で、極力少なくする必要がある。

本発明者らは、この点について研究した結果、ダイカス
ト製部材の側の溶接部位を熱容量の小さい形状とし、そ
の部位を少ない入熱量で選択的に溶融することによって
、ダイカスト製部材の側の溶込み量を少なくして溶接す
ることができ、ブローホールの発生を抑えて、欠陥のな
い気密性の＾い溶接部がえられることを見出した。

前記のごとく溶接部位を特定形状にしたダイカスト製部
材と、鋳造製部材との溶接接合に溶接ロボットによる自
動溶接を採用するばあい、ダイカスト製部材の溶込み量
を設定値どおりにする必要があるが、そのためにはダイ
カスト製部材の精度の高い位置決めが必要となる。ダイ
カスト製部材の位置決め精度がわるく、予め設定されて
いる溶接トーチの移動軌跡に対してズした位置で溶接さ
れると、ダイカスト製部材の側に設定値より多い溶込み
量の部位が生じ、その部位にブローホールが発生し、溶
接欠陥を招来するなどの不具合が起る。

鋳造製部材がインテークマニホルド本体であり、ダイカ
スト製部材が冷却水通路カバープレートであるばあいな
どにおける位置決め方法としては、たとえば本体とカバ
ープレートとの嵌合による位置決め、あるいは本溶接前
の仮付けによる位置決めなどが考えられる。しかし表金
方式では両部材の一方がとくに寸法精度のわるい鋳造品
であるため、位置決め精度がわるくなる。また仮付は方
式では仮付は１稈が増え、それだけ生産性が低下する。

本発明は前記の点に鑑みて、アルミニウム合金鋳造製部
材とアルミニウム合金ダイカスト製部材とを溶接接合す
る際に、生産性を損なうことなく、精度よく両部材を位
置決めする方法を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち本発明は、アルミニウム合金ｍｉ製部材（Ａ）
にアルミニウム合金ダイカスト製部材（’Ｂ）を溶接接
合するに際して、部材（Ａ）をワーク台にセット冶具を
用いて位置決めし、一方部材（Ｂ）の位置決めを、溶接
実施位置に移φカ可能に支持されているクランプピンと
該クランプピンに対応して設けられている部材（Ｂ）上
の嵌合部を利用し、溶接実施位置で、前記クランプビン
を部材（Ａｌ上に載置されている部材（Ｂ）の前記嵌合
部に嵌入して部材（Ｂ）を所定の位置に案内することに
よって行なうことを特徴とする被溶接部材の位置決め方
法に関する。

［実施例コ つぎに本発明を、内燃機関のインテークマニホルドにお
いて、アルミニウム合金鋳造製の本体にアルミニウム合
金ダイカスト製の冷却水通路カバープレートをイナート
ガスアーク溶接の一種である旧Ｇ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｅ
ｒｔ　Ｇａ５）溶接で接合するばあいの位置決めを例に
とって説明する。

第１図はインテークマニホルドの平面図、第２図はその
正面図、第３図は第１図の（Ａ）−（Ａ）線断面図、第
４図は該インテークマニホルドの部分拡大底面図、第５
図は冷却水通路カバープレートの拡大平面図、第６図は
第５図の（Ｂ）−（Ｂ）線断面図、第７図は前記インテ
ークマニホルドにカバープレートを溶接するために合せ
た状態を示すものである。

図面において、（１）はアルミニウム合金鋳造製のイン
テークマニホルド本体である。本体（１）の上面には気
化器の取付座（２が形成されており、本体（１）の内部
には気化器に連通ずる混合気集合部（３）および該集合
部（３）から内燃機関の各気筒の吸気ボートに向って延
びる３つの分岐通路（４）、（９、（６）が設けられて
いる。（刀は本体（１）を内燃機関に取付けるためのフ
ランジである。

本体（１）の下面には前記集合部（３）のほぼ下部に対
応する部位に略円筒形の周壁（８）が一体内に突設され
ており、該周壁（８）の下面が後記カバープレートとの
合せ面（９）を構成している。周壁（８）の内部は底が
開放されたハウジング皓を構成し、内燃機関の冷却水ジ
ャケットからの冷却水が流入する流入口が開口している
。ハウジング□□□内には冷却水の流路をジグザクにす
るための邪魔！（１２）が突設されている。

（２０）はハウジング［Ｆ］を閉塞するためのアルミニ
ウム合金ダイカスト製のカバープレートであり、本体（
１）の周Ｗ！　＋８１の外周より若干小さくつくられて
いる。

カバープレート（２０）はその外周部が立上がった形状
とされており、その立上り部の上面が本体（１）との合
せ面（２１）を構成している。カバープレート（２０）
には本体（１）の邪魔壁（１２）に対応する邪魔壁（２
２）が設けられると共に、ハンジングｃ内に流入した冷
却水を流出させるための出口管（２３）が一体内に設け
られている。

前記インテークマニホルドは、第７図に示されるごとく
本体（１）にカバー、プレート（２０）を合せ、カバー
プレート（２０）の外周部の全周を本体（１）に旧Ｇ溶
接するようにされている。

第８図はその溶接部位の拡大断面図（たとえば第７図の
（Ｃ）−（Ｃ）線拡大部分断面図）である。

第８図に示されるごとく、アルミニウム合金鋳造製の本
体（１）の合せ面（９）に重ね合わされるアルミニウム
合金ダイカスト製のカバープレート（２０）の溶接部位
が、その先端に向けて徐々に薄肉に形成されるとともに
その先端が前記合せ面（９）に関し、はぼ垂直に切落さ
れた断面形状とされている。そして溶接時には旧Ｇトー
チ（３０）の溶接用ワイヤ（３１）がカバープレート（
２０）の先端面（２８）かられずかに離れた本体（１）
の合せ面（９）に連なる面上を移動するようにして溶接
が行なわれる。かくして第９図に示されるごとき溶接部
がえられる。第９図において、（３２）は溶接ビードを
示す。

前ゝ記溶接継手形状によるときは、ダイカスト製部材で
あるカバープレート（２ｏ）の溶接部位が熱容量の小さ
い形状とされており、この部位を選択的に溶融してその
溶込み量を少なくすることによって、プローホールの発
生が抑えられ、欠陥のない気密性の高い溶接部かえられ
る。

しかして前記溶接継手形状を採用するばあい、所期の目
的を達成するためには溶接ワイヤ（３１）がカバープレ
ート（２０）の先端面（２８）から一定の距離（０）を
保って本体（１）の面上を移動する必要がある。

溶接ワイヤ（３１）のカバープレート（２ｏ）に対する
移動軌跡を前記のごとく設定するためにはカバープレー
ト（２０）の位置決めを正確にする必要がある。

つぎに本発明の特徴とする位置決め方法を説明する。

第１０図は本発明の方法を実施するための装置の一実施
例を示す概略説明図である。

（４０）は溶接ロボットであり、そのアーム（４１）の
先端には旧Ｇトーチ（３０）が装着されている。

溶接ロボット（４０）は旧Ｇトーチ（３０）が予め設定
されている移動軌跡に沿って移動するように駆動される
。

（４２）は溶接ワイヤ（３１）の巻出しリールであり、
該リールから巻戻される溶接ワイヤ（３１）はワイヤ送
給装置ｉｆｆ　（５０）によって電流値に応じた速麿で
旧Ｇトーチ（３０）に供給される。（４３）はその中を
溶接ワイヤ（３１）が通されるコンジットケーブルであ
り、その両端部はそれぞれワイヤ送給装置（５０）およ
び旧Ｇトーチ（３０）に固定されている。

（６０）はターンテーブルであり、該ターンテーブルは
反転装置（６１）により水平面内で反転されるようにさ
れている。（６２）は治具プレートであり、冶具プレー
ト（６２）にはインテークマニホルド本体（１）を位置
決めするためのセット冶具（６３）が取付けられている
。ターンテーブル（６０）の一方の側（第１０図におい
て左側）の治具プレート（６２）にカバープレート（２
０）を載置したインテークマニホルド本体（１）をセッ
トし、反転装置（６１）を駆動することによって、本体
（１）は溶接実施位置に駆動される。一方溶接済のイン
テークマニホルドは前記操作により反対側に移動され、
取出される。

（７０）はクランプビン支持装置であり、上下方向に駆
動されるシリンダ（７１）と前後方向に駆動されるシリ
ンダ（７２）を有しており、該シリンダ（７２）のピス
トンロッド（７３）の先端にクランプビン（７４ａ）　
、（７４ｂ）が固定されている。前記シリンダ（７１）
、（７２）を駆動することにより、クランプビン（７４
ａ）　、（７４ｂ）の上下の位置および前後の位置を調
節するようにされている。

つぎに前記装置におけるワークの位置決めについて説明
する。

インテークマニホルド（１）の位置決めは通常のセット
冶具（６３）で行なえばよく、たとえば上下ビン、プラ
ンジャを備えた位置決め片などを所望個数用いて行なわ
れる。インテークマニホルド（１）の位置決めは、溶接
実施位置において、その溶接部位が予め設定されている
溶接ワイヤ（３１）の移動軌跡（３３）　（第７図参照
）に合致するように位置決めされる。

カバープレート（２０）の位置決めはつぎのようにして
行なわれる。

第７図および第１１図に示されるごとく、カバープレー
ト（２０）に表面、にはクランプビン（７４ａ）、（７
４ｂ）に対応する円筒形のボス（２６ａ）　、（２６ｂ
）がそれぞれ設けられている。クランプビン（７４ａ）
　、（７４ｂ）の先端部はテーパー形状とされており、
一方これに対応するボス穴（２７ａ）、（２７ｂ）はク
ランプビンのテーパ一部に略合致する形状とされている
。

クランプビン（７４ａ）　、（７４ｂ）は硬度の高い鋼
などでつくられており、ピストンロッド（７３）の先端
部に固定されている取付板（７５）に絶縁状態で取付け
られている。

溶接実施位置で、第１２図に示されるごとくクランプビ
ン（７４ａ）　、　（７４ｂ）を下降させ、ボス穴（２
７ａ）　、　（２７ｂ）に嵌入した状態においてカバー
プレート（２０）の溶接部位が溶接ワイヤの移動軌跡（
３３）に合致するように、クランプビン（７４ａ）、（
７４ｂ）とボス穴（２７ａ）　、（２７ｂ）とが予め心
出しされている。

しかしてターンテーブル（６０）上に位置決めされてい
る本体（１）上に載置されているカバープレート（２０
）が本体（１）と共に溶接実施位置に移動されてくると
、シリンダ（７２）の駆動によりクランプビン（７４ａ
）　、（７４ｂ）が所定の位置まで前進させられ、つい
でシリンダ（７１）の駆動により下降される。クランプ
ビン（７４ａ）　、（７４ｂ）のテーパ一部がボス穴（
２７ａ）　、（２γｂ）の壁に当接した状態で下降する
と、第１３図に示されるごとく、カバープレート（２０
）はクランプビン（７４ａ）、（７４ｂ）に案内されて
所定の位置に正確に位置決めされる。

本発明においては、前記のごとく寸法精度のわるい鋳造
製部材である本体（１１はセット冶具（６３）で位置決
めし、寸法精度のよいダイカスト製部材であるカバープ
レート（２０）は本体（１）とは別途にクランプビン（
７４ａ）　、（７４ｂ）およびボス（２６ａ）　、（２
６ｂ）を利用して位置決めしているため、溶接欠陥の発
生を防止する観点からとくに正確な入熱ｉ、溶込み量の
コントロールの要求されるダイカスト製部材であるカバ
ープレート（２０）の位置決めを正確にすることができ
る。

なお溶接実施位置に移動されてきたカバープレート（２
０）が本体（１）から大きくズしているとクランプビン
（７４ａ）　、（７４ｂ）がボス穴（２７ａ）、（２７
ｂ）に嵌り込まず、位置決めが不可能となる。

したがって、カバープレート（２０）を本体（１）に予
備的に位置決めするための位置決め手段を併用するのが
好ましい。

つぎにかかる予備的な位置決め手段の一例を示す。第４
図および第５図に示されるごとく、本体（１）の周壁（
８）の内周面には相対向する位置に位置決め片（１３）
、（１４）が一体内に形成されており、一方力バープレ
ート（２０）には本体（１）の前記位置決め片（１３）
、（１４）に対応する部位にそれぞれ一対の突起片（２
４ａ）および（２４ｂ）　、ならびに（２５ａ）および
（２５ｂ）が一体内に形成されている。

そして本体（１）にカバープレート（２０）を合せると
き、一対の突起片（２４ａ）と（２４ｂ）との間に位置
決め片（１３）を、他の一対の突起片（２５ａ）と（２
５ｂ）との間に位置決め片（１４）をそれぞれ嵌め込む
ようにすることにより、本体（１）にカバープレート（
２０）が位置決めされる。

前記予備的な位置決め手段はあくまでも予備的なもので
あるから、とくに高い精度は要求されない。

前述のごとく溶接実施位置で本体（１）およびカバープ
レート（２０）を位置決めしたのち、溶接ロボット（４
０）を駆動し、旧Ｇトーチ（３０）を予め設定されてい
る軌跡（３３）に沿って移動させ、溶接を行なう。なお
溶接がある程度進行し、カバープレート（２０）が本体
（１）に固定されたのち、クランプビン（７４ａ）　、
（７４ｂ）を上昇、後退させて残りの部位の溶接を行な
う。

前述のごとく、溶接ワイヤ（３１）は巻出しリール（４
２）から巻戻されワイヤ送給装ｆｉｔ　（５０）によっ
て電流値に応じた速度で旧Ｇトーチ（３０）に供給され
るのであるが、本発明はさらにこの溶接ワイヤ（３１）
の旧Ｇトーチ（３０）への供給を円滑に行なう手段を提
供するものである。

前記のごとく、アルミニウム合金鋳造製部材とアルミニ
ウム合金ダイカスト製部材とをＨＩＧ溶接するばあいは
、溶接ワイヤとしてアルミニウム合金ワイヤが用いられ
るが、このものは強度が小さい。旧Ｇ溶接に用いられる
アルミニウム合金ワイヤの直径は通常０．８〜１．６Ｍ
程度であるが、前述のごとく精密に溶接を行なうばあい
、ワイヤ径はワイヤが座屈を生じない範囲内でできるだ
け小さい方が望ましく、たとえば１９２顛程度のものが
好ましく用いられる。

一方溶接ワイヤ（３１）はコンジットケーブル（４３）
の中を通して送り出されるので、ワイヤ（３１）はコン
ジットケーブル（４３）の内壁との摩擦により抵抗を受
ける。そのためワイヤの送給経路が長いか、または送給
経路上に曲率半径の小さな屈曲部があると、ワイヤの送
給不良が生じる。この傾向はワイヤ径の小さいアルミニ
ウム合金ワイヤのばあいに顕著になる。

しかるに本発明においては、第１０図に示すごとくワイ
ヤ送給装置ｔ（５０）を、溶接ロボット（４０）の上部
のワイヤ送給経路が可及的に短かくなるような位置に、
回転可能な状態に設置することによって、前記問題が解
決されることが見出された。

ワイヤ送給装置（５０）を回転可能に設置するには、た
とえば懸下されている支持部材（５１）に設けられた回
転軸（５２）のまわりに回転可能に取付ければよい。そ
の際ワイヤ送給装置（５０）が小さなトルクで回転しう
るようにするため、回転軸（５２）はワイヤ送給装［（
５Ｇ）の重心の上部であって、できるだけ重心に近い部
位に設けるのが好ましい。

またワイヤ送給装置（５０）はロボット（４０）のアー
ム（４１）と干渉しない範囲内で、できるだけ溶接ワー
クに近い位置に設けるのが好ましい。

前記構成によるときはワイヤ送給経路が短かくなるとと
もに、ワイヤ送給装置！（５０）が回転可能であるため
、ワイヤ（３１）とコンジットケーブル（４３）の曲げ
剛性によりワイヤ送給経路が可及的に大きな曲率半径を
とるようになるから、ワイヤ送給性が良好となる。その
ため径の小さなアルミニウム合金ワイヤであっても円滑
に送給することができる。

［発明の効果］ アルミニウム合金鋳造製部材とアルミニウム合金ダイカ
スト製部材とを溶接接合するに際して、寸法精度のわる
い鋳造製部材をセット冶具で位置決めし、寸法精度のよ
いダイカスト製部材は鋳造製部材とは別途にクランプピ
ンとダイカスト製部材上に設けた嵌合部を利用して位置
決めしているので、入熱量、溶込み量の正確なコントロ
ールが要求されるダイカスト製部材の位置決めを正確に
でき、ブローホールなどの溶接欠陥のない溶接部をうろ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるインテークマニホルドの一
例を示す平面図、第２図はその正面図、第３図は第１図
の（Ａ）−（Ａ）線断面図、第４図は該インテークマニ
ホルドの部分拡大底面図、第５図は冷却水通路カバープ
レートの拡大平面図、第６図は第５図の（Ｂ）−（Ｂ）
線断面図、第７図は前記インテークマニホルドにカバー
プレートを合せた状態を示す平面図、第８図は第７図の
（Ｃ）−（Ｃ）線拡大部分断面図、第９図はえられた溶
接部の溶接状態を示す断面図、第１０図は本発明の方法
を実施するための装置の一実施例を示す概略説明図、第
１１〜１３図はクランプピンによりカバープレートの位
置決めを行なう際の状態を示す説明図である。 （図面の主要符号） （１）ニアルミニウム合金鋳造製 インテークマニホルド本 体 （２０）　ニアルミニウム合金ダイカ スト製カバープレート （２６ａ）　、（２６ｂ）：ボス （３Ｇ）　：　ＨＩＧ　トーチ （３１）　：溶接ワイヤ （４０）　：溶接ロボット （６３）　：セット治具 （７０）　：クランプビン支持装置 （７４ａ）　、（７４ｂ）：クランプビン特許出願人　
　ダイハツ工業株式会社 才１　ロ ア２図 ／Ｔ７３図 才５図 ；１７６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　アルミニウム合金鋳造製部材（Ａ）にアルミニウム
   合金ダイカスト製部材（Ｂ）を溶接接合するに際して、
   部材（Ａ）をワーク台にセット治具を用いて位置決めし
   、一方部材（Ｂ）の位置決めを、溶接実施位置に移動可
   能に支持されているクランプピンと該クランプピンに対
   応して設けられている部材（Ｂ）上の嵌合部を利用し、
   溶接実施位置で、前記クランプピンを部材（Ａ）上に載
   置されている部材（Ｂ）の前記嵌合部に嵌入して部材（
   Ｂ）を所定の位置に案内することによつて行なうことを
   特徴とする被溶接部材の位置決め方法。