JP2000301346A - マッシュ・シーム溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易なクランプ又はクランプなしでもテーラ
ードブランクス材を接合することができるマッシュ・シ
ーム溶接方法を提供する。 【構成】 二枚の金属板を突き合わせて僅かな重ね代を
設けて形成された重ね継ぎ手部を，予め仮付け溶接する
こと；前記溶接した後，引き続き本溶接と同時に前記重
ね継ぎ手部を少なくとも一方の母材板厚と同等又はそれ
に接近した板厚まで押し潰しながらシーム溶接を行うこ
と；を条件とする。このように本発明はマッシュ・シー
ム溶接工程前に，仮付け溶接するため，ワーク送り装置
のクランプが簡単になりクランプ装置の小型・軽量化を
図ることにより，スピードアップとコスト低減に有利と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する利用分野】本発明は，たとえば自動車用
サイドメンバー等の材料に使用される金属板を接合す
る，いわゆるテーラト゛ブランクス材を製造する場合に有
用なマッシュ・シーム溶接方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マッシュ・シーム溶接法は，二枚の金属
板同士を僅かな重ね代を設けて突き合わせ,その突き合
わせて形成された重ね継ぎ手部を，上下から一対のシー
ム溶接用電極輪で挟みつけ,その電極輪に必要な加圧力
と溶接電流を供給し，本溶接と同時に電極輪を回転駆動
し一方の母材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押
し潰しながら前記継ぎ手部全長方向にシーム溶接を行う
方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マッシュ・シーム溶接
法は重ね代が板厚くらいと非常に狭いため，両方の板を
クランプ装置でしっかり固定しないと，シーム溶接時に
抵抗発熱による熱膨張でラップ代が変形したり，はなは
だしい時は電極輪から板が逃げてしまう。

【０００４】このため，従来のマッシュ・シーム溶接装
置では，大きなクランプ力で溶接する板の溶接線全長に
わたって均等にクランプする必要がある。クランプが低
い場合，溶接幅方向に対し溶接が進むにしたがって熱膨
張による力が増大することによって発生するラップ代の
変化を少なくするため，予め重ね継ぎ手部の溶接開始端
から溶接終了端までの重ね代を大きくする場合もある。

【０００５】しかしながら,従来のこの種の溶接方法
は，つぎのような問題点が表面化してきた。 強力なクランプ力を得るために，高出力の油圧又は
エアシリンダ若 しくは電動モータ等により剛性の高い
クランプビームが必要であった 。 クランプ力を高くすると，それに見合った装置とな
り，重量が増大 し，クランプ装置を可動させる動力も
いきおい大きなものとなる。ま た，設備コストも嵩
む。 溶接進行にしたがって増大する熱膨張によるラップ
代の変形を防止 する場合には，予めラップ代の溶接終
了端を広くするためのラップし ろ調整機構を必要とす
ることもある。 またクランプを均等にするためには主ビームの中に分
割クランプを採 用する場合もあり,装置が複雑・高価
となる。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】そこで，本発明は上記
の問題を解決するために次のような技術的手段を講じて
ある。すなわち，請求項１の発明は，二枚の金属板を突
き合わせて僅かな重ね代を設けて形成された重ね継ぎ手
部を，予め仮付け溶接すること；前記溶接した後，引き
続き本溶接と同時に前記重ね継ぎ手部を少なくとも一方
の母材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押し潰し
ながらシーム溶接を行うこと；を条件とする。

【０００７】次の請求項２の発明は，前記仮付け溶接す
る場合，電極面に形成された段部に前記重ね継ぎ手部の
端面を突き当ててスポット溶接すること；を条件とす
る。

【０００８】次の請求項３の発明は，二枚の金属板を突
き合わせて僅かな重ね代を設けて形成された重ね継ぎ手
部を，適間隔をもって仮付け溶接した後，前記継ぎ手部
をバックバーで受け支え，前記バックバーと対向して配
置されたツインタイプのシーム溶接用電極輪のうち，一
方のシーム溶接用電極輪は前記重ね継ぎ手部を加圧し，
他方のシーム溶接用電極輪は前記重ね継ぎ手部のもう一
方の相手板を加圧し，その溶接形式をインダイレクト通
電とし，本溶接と同時に一方のシーム溶接用電極輪で母
材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押し潰しなが
ら前記継ぎ手部全長方向に一次元溶接を行うマッシュ・
シーム溶接方法であることを特徴とする。

【０００９】次に請求項４の発明は，二枚の金属板を突
き合わせて僅かな重ね代を設けて形成された重ね継ぎ手
部を，適間隔をもって仮付け溶接するスポット溶接機
と，前記スポット溶接後，前記重ね継ぎ手部をバックバ
ーで受け支え，前記バックバーで受け支えた重ね継ぎ手
部をシーム溶接用電極輪で加圧し本溶接と同時に一方の
母材板厚と同等又はそれに接近した板厚まで押し潰しな
がら前記継ぎ手部全長方向に一次元溶接を行うマッシュ
・シーム溶接機とを有し，前記バックバーはシフト装置
によりシーム溶接線方向に対し直角に交わる方向にシフ
トさせ，これによってバックバーの磨耗量を減少させる
ことを特徴とするマッシュ・シーム溶接装置にある。

【００１０】次の請求項５の発明は，前記スポット溶接
機とマッシュ・シーム溶接機との各工程間のワーク移動
を送り装置で行うようにしたことを特徴とするマッシュ
・シーム溶接装置にある。

【００１１】次の請求項６の発明は，前記マッシュ・シ
ーム溶接機は予め重ね継ぎ手部の溶接軌跡が記憶された
ロボットハンドにシーム溶接用電極輪が搭載され，前記
マッシュ・シーム溶接に必要な高加圧トルクを前記ロボ
ットにより発生させて前記電極輪を所定の溶接軌跡にそ
って回転駆動させてシーム溶接を行うことを特徴とする
マッシュ・シーム溶接装置にある。

【００１２】次の請求項７の発明は，前記ロボットハン
ドに二つのシーム電極輪を有するツインシームヘッドが
搭載され，前記ロボットハンドによりマッシュ・シーム
溶接に必要な高加圧トルクを発生させてインダイレクト
シーム溶接を行うことを特徴とするマッシュ・シーム溶
接装置にある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の方法において，二
枚の金属板１，２を重ねたラップ代ｅを確保した状態
で，スポット溶接で仮付け溶接を行う場合の例を示す。
図２は仮付けされた金属板の重ね溶接部の平面図を示
す。ここでは仮付け溶接する前に，予め二枚の金属板１
及び金属板２の端部を僅かに重ね合わせ，その重ね合わ
せたラップ代ｅが位置決めされる。図では省略したが，
前記ラップ代ｅを調整する装置は，たとえばゲージバー
などのストッパ（図5の14）を使用し，このストッパに
各金属板の端面をそれぞれ突き当てることによって溶接
条件に見合った僅かな重ね合わせ部が設定され,保持さ
れる。

【００１４】こうして重ね継ぎ手部が設定された後，仮
付け溶接が行われる。この場合，スポット溶接機の段つ
き電極チップ３，４が重ね継ぎ手部５を板幅方向に適当
な間隔をもって加圧通電し複数の半月状のスポット溶接
部６が形成され，これにより仮付される。この仮止めは
あまり距離を開けると板が本溶接中に発生する熱膨張力
によって次第に変形し，正規の位置から外れるので，そ
の逃げを防ぐには１２０ｍｍから２６０ｍｍ位の間隔が
望ましい。また，電極チップ３及び電極チップ４の電極
面に段部を設けたことにより，その段部の当たり面に金
属板の突き合わせ端面を突き当て，位置決めされ状態で
溶接が行われるため溶接中に板がズレたりしない。

【００１５】図３は仮付けされた金属板の重ね継ぎ手部
５をシーム溶接用電極輪７ａ，７ｂで上下から挟みつけ
てマッシュ・シーム溶接を行う場合の例を示す。図4は
マッシュ・シーム溶接された金属板の重ね溶接部の平面
を示す。

【００１６】スポット溶接による仮付けされた後は，図
３に示すごとく，重ね継ぎ手部をシーム溶接用上部電極
輪７ａ，とシーム溶接用下部電極輪７ｂとで挟みつけ強
力な加圧力をかけながら通電と同時に前記電極輪を連続
的に回転駆動し，少なくとも一方の母材板厚と同等又は
それに接近した板厚まで押し潰しながら図4の平面図に
示すように重ねシーム溶接部Ｗを形成する。

【００１７】図５は本発明の方法を実施するための溶接
装置の実施例を示す。同図は上記の仮付け溶接工程と本
溶接工程を自動で行う場合の本発明装置の概略平面図で
ある。この場合，二つの金属板１，２はワーク送り装置
１１に搭載され，仮付け用スポット溶接機９に供給され
る。前記送り装置１１は次のマッシュ・シーム溶接機１
０との間を駆動装置によりレール１２の上にそって移動
する。二つの金属板１，２は前記送り装置１１のテーブ
ルの上に供給されると，前記ストッパ14に両方の金属板
の溶接端面を突き当て，これによりせまい幅の重ね代ｅ
が設定される。重ね代が設定されるとき以外は,前記ス
トッパ14は溶接位置から後退し次の動作まで待機する。

【００１８】仮付けは，スポット溶接機の複数の電極チ
ップが重ね継ぎ手部に挿入され複数打点溶接が同時に行
われる。またはこの方法以外に，たとえばワーク送り装
置１１がワークをピッチ送りしながら適間隔に仮付けポ
ット溶接を行うことも可能である。

【００１９】仮付け溶接が完了すると，ワークはワーク
送り装置１１の移動で次のシーム溶接工程に搬送され
る。シーム溶接機には二つのシーム溶接用電極輪７ｃ，
７ｄを平行に配置したダブルローラシームヘッドが搭載
されている。

【００２０】図６は溶接機形式としてインダイレクト通
電を適用した場合の例を示す。ワークがシーム溶接機内
に供給されると，図６に示すごとく重ね継ぎ手部はバッ
クバー８の上に支持される。一方のシーム溶接用電極輪
７ｃは前記重ね継ぎ手部を加圧し，他方のシーム溶接用
電極輪７ｄは前記重ね継ぎ手部のもう一方の相手板１を
加圧する。前記重ね継ぎ手部５を一方のシーム溶接用電
極輪７ｃにより高加圧力をかけて前記ダブルシーム電極
輪とバックバー８により形成された電路にインダイレク
ト通電し，所定の板厚まで減少しながら前記継ぎ手部全
長方向に一次元溶接を行う。

【００２１】本溶接が完了すると，図5に示すごとくワ
ークはワーク送り装置１１の移動でワーク取り出し位置
に搬送される。その間，仮付け工程内に待機するワーク
送り装置１１には新しいワークが供給され，次の溶接開
始の準備に備える。

【００２２】なお，上記の仮付け溶接自体は，ストッパ
を基準の金属板の重ね継ぎ手部を固定し，本溶接のシー
ム溶接用電極輪で仮付けすることもできる。この場合，
スポット溶接機による仮付けは不用になる。

【００２３】前記バックバー８は図6に示すごとくシフ
ト装置によりシーム溶接線方向に対し直角に交わる方向
（矢印Ａ方向）にシフトさせることによって，バックバ
ーの接触面の磨耗量をバックバーの板幅方向に分散さ
せ，局部的な磨耗変形を減少させることができる。

【００２４】次に図７は本発明の方法を実施するための
マッシュ・シーム溶接機の他の実施例を示す。この場
合，産業用ロボットＲにダブルロールシームヘッド１３
を搭載したもので，インダイレクト通電によるマッシュ
・シーム溶接を行う場合の一例である。

【００２５】ロボットハンドにはロボットコントローラ
により予め重ね継ぎ手部の溶接軌跡が記憶されたダブル
シームヘッド１３が搭載され，前記マッシュ・シーム溶
接に必要な高加圧トルクを前記ロボットハンドにより発
生させて前記電極輪を所定の溶接軌跡にそって回転駆動
させてシーム溶接を行う。

【００２６】このようにすれば，溶接軌跡が平板同士の
直線継ぎ手部のみでなく，予めプレス加工されたプレス
品同士をラップさせて形成された曲線継ぎ手部（二次元
又は三次元溶接軌跡）のマッシュシーム溶接も可能にな
る。

【００２７】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明の請求項
１の方法によれば，マッシュ・シーム溶接工程前に，仮
付け溶接するため，ワーク送り装置のクランプが簡単な
ものとなり，装置の重量及びコストに有利となる。

【００２８】また請求項２の発明方法によれば，重ね継
ぎ手部の端面を段つき電極の当て面に突き当てた状態で
溶接するため，溶接時の板ズレを防ぐことができる。

【００２９】請求項３の発明方法によれば，バックバー
の上で一元方向からマッシュ溶接を行うこと，またダブ
ルロールシームを利用してインダイレクト通電形式によ
り分流電流を減少させることによって，マッシュ・シー
ム溶接部の品質向上を図ることができる。

【００３０】また，本発明の請求項４および請求項５の
発明装置によれば，前記バックバーをシフトさせること
で,バックバーの偏磨耗量を減少させ寿命延長を図れ
る。また仮付け溶接工程からマッシュ・シーム溶接工程
間にワーク送り装置を配置することにより，略連続的に
生産することができ，自動化によって生産効率を格段に
上げることができる。また，ワーク送り装置の小型化・
軽量化を図ることにより，スピードアップが可能とな
る。ワーク送り装置の簡易化により機械の占有スペース
を省略することが可能となる。

【００３１】また，請求項６及び請求項７の装置によれ
ば，従来のテーラードブランクス材製造システムに比
べ，マッシュ・シーム溶接の一次元溶接ないし二次元，
三次元溶接を既存のロボットシステムにより容易に実現
することができ，設備とコストの軽減化を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法において，二枚の金属板を重ねた
ラップ代を確保した状態で，スポット溶接で仮付け溶接
を行う場合の例を示す。

【図２】仮付け溶接された金属板の重ね溶接部の平面図
を示す。

【図３】仮付けされた金属板の重ね継ぎ手部をシーム溶
接用電極輪で挟みつけてマッシュ・シーム溶接を行う場
合の例を示す。

【図４】マッシュ・シーム溶接された金属板の重ねシー
ム溶接部Ｗの平面を示す。

【図５】本発明の方法を実施するためのマッシュ・シー
ム溶接装置の実施例を示す。

【図６】マッシュ・シーム溶接にインダイレクト通電に
よる溶接機形式を適用した場合の例を示す。

【図７】本発明の方法を実施するための一例としてダブ
ルロールシームヘッドを産業用ロボットに搭載して，イ
ンダイレクト通電によるマッシュ・シーム溶接を行う場
合の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 金属板 ２ 金属板 ３ 電極チップ ４ 電極チップ ５ 重ね継ぎ手部 ６ 仮付け溶接部（スポット溶接部） ７ａ，７ｂ シーム溶接電極輪（上下） ７ｃ，７ｄ シーム溶接電極輪（並列） ８ バックバー ９ スポット溶接機 １０ マッシュ・シーム溶接機 １１ ワーク送り装置 １２ レール １３ ダブルロールシームヘッド １４ ストッパ Ｒ 産業用ロボット ｅ 重ね代（ラップ代）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二枚の金属板を突き合わせて僅かな重ね代
   を設けて形成された重ね継ぎ手部を，予め仮付け溶接す
   ること；前記仮付け溶接した後，引き続き本溶接と同時
   に前記重ね継ぎ手部を少なくとも一方の母材板厚と同等
   又はそれに接近した板厚まで押し潰しながらシーム溶接
   を行うこと；を条件とするマッシュ・シーム溶接方法。
2. 【請求項２】前記仮付け溶接する場合，電極面に形成さ
   れた段部に前記重ね継ぎ手部の端面を突き当ててスポッ
   ト溶接すること；を条件とする請求項１のマッシュ・シ
   ーム溶接方法。
3. 【請求項３】二枚の金属板を突き合わせて僅かな重ね代
   を設けて形成された重ね継ぎ手部を，適間隔をもって仮
   付け溶接した後，前記継ぎ手部をバックバーで受け支
   え，前記バックバーと対向して配置されたツインタイプ
   のシーム溶接用電極輪のうち，一方のシーム溶接用電極
   輪は前記重ね継ぎ手部を加圧し，他方のシーム溶接用電
   極輪は前記重ね継ぎ手部のもう一方の相手板を加圧し，
   その溶接形式をインダイレクト通電とし，本溶接と同時
   に一方のシーム溶接用電極輪で母材板厚と同等又はそれ
   に接近した板厚まで押し潰しながら前記継ぎ手部全長方
   向に一次元溶接を行うマッシュ・シーム溶接方法。
4. 【請求項４】二枚の金属板を突き合わせて僅かな重ね代
   を設けて形成された重ね継ぎ手部を，適間隔をもって仮
   付け溶接するスポット溶接機と，前記スポット溶接後，
   前記重ね継ぎ手部をバックバーで受け支え，前記バック
   バーで受け支えた重ね継ぎ手部をシーム溶接用電極輪で
   加圧し本溶接と同時に一方の母材板厚と同等又はそれに
   接近した板厚まで押し潰しながら前記継ぎ手部全長方向
   に一次元溶接を行うマッシュ・シーム溶接機とを有し，
   前記バックバーはシフト装置によりシーム溶接線方向に
   対し直角に交わる方向にシフトさせ，これによってバッ
   クバーの磨耗量を減少させることを特徴とするマッシュ
   ・シーム溶接装置。
5. 【請求項５】前記請求項４の装置において，前記スポッ
   ト溶接機とマッシュ・シーム溶接機との各工程間のワー
   ク移動を搬送装置で行うようにしたことを特徴とする
6. 【請求項６】前記請求項４又は５の装置において，前記
   マッシュ・シーム溶接機は予め重ね継ぎ手部の溶接軌跡
   が記憶されたロボットハンドにシーム溶接用電極輪が搭
   載され，前記マッシュ・シーム溶接に必要な高加圧トル
   クを前記ロボットにより発生させて前記電極輪を所定の
   溶接軌跡にそって回転駆動させてシーム溶接を行うこと
   を特徴とするマッシュ・シーム溶接装置。
7. 【請求項７】前記請求項４，５又は６のいずれかに記載
   の装置において，前記ロボットハンドにツインシームヘ
   ッドを搭載させ，前記ロボットハンドによりマッシュ・
   シーム溶接に必要な高加圧トルクを発生させてインダイ
   レクトシーム溶接を行うことを特徴とするマッシュ・シ
   ーム溶接装置。