(57)【要約】【課題】金属板の本体部分から屈曲する屈曲片同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる金属板の溶接方法を提供する。【解決手段】この金属板の溶接方法では、第１の金属板１１の本体部分１３に沿う第１の当接面６２と、第１の屈曲片１４の角度に対応して第１の当接面６２に対して傾斜する第２の当接面６３とを有する下部電極６１を用いることにより、第１の屈曲片１４と第１の金属板１１の本体部分１３との間に下部電極６１を容易に配置できる。この状態で上部電極５１を第２の屈曲片２４に対して配置することにより、通電中の第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４への加圧及び拘束を十分な力で行うことが可能となるので、屈曲片１４，２４同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部分に対して鋭角に屈曲する第１の屈曲片が端部に形成された第１の金属板と、前記第１の屈曲片に対応して本体部分に対して鈍角に屈曲する第２の屈曲片が端部に形成された第２の金属板とを載置台に載置し、前記第１の屈曲片と前記第２の屈曲片との当接部位を抵抗溶接によって溶接する金属板の溶接方法であって、
前記第１の金属板の前記本体部分に沿う第１の当接面と、前記第１の屈曲片に対応して前記第１の当接面に対して傾斜する第２の当接面とを有する下部電極によって、前記載置台と前記第１の当接面とで前記第１の金属板の前記本体部分を拘束すると共に前記第１の屈曲片における前記当接部位の反対面に前記第２の当接面を当接させ、上部電極を前記第２の屈曲片における前記当接部位の反対面に加圧しながら、前記上部電極と前記下部電極との間を通電させることを特徴とする金属板の溶接方法。
【請求項２】
前記第１の金属板の前記本体部分と前記第２の金属板の前記本体部分とが略水平となるように、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを前記載置台に載置することを特徴とする請求項１記載の金属板の溶接方法。
【請求項３】
前記上部電極を前記第２の金属板の前記本体部分に対する前記第２の屈曲片の角度に対応して傾斜配置することによって、前記上部電極の加圧面を前記第２の屈曲片の前記反対面に加圧することを特徴とする請求項２記載の金属板の溶接方法。
【請求項４】
前記上部電極の加圧面は、前記第２の金属板の前記本体部分に対する前記第２の屈曲片の角度に対応した傾斜面となっており、
前記上部電極を前記第１の金属板の前記本体部分及び前記第２の金属板の前記本体部分に対して略直角に配置することによって、前記加圧面を前記第２の屈曲片の前記反対面に加圧することを特徴とする請求項２記載の金属板の溶接方法。
【請求項５】
前記第１の金属板の前記第１の屈曲片と前記第２の金属板の前記第２の屈曲片とが略水平になるように、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを前記載置台に載置することを特徴とする請求項１記載の金属板の溶接方法。
【請求項６】
前記第１の金属板及び前記第２の金属板と前記載置台との間に電気絶縁性を有する部材を配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の金属板の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の本体部分から屈曲する屈曲片同士を抵抗溶接によって溶接する金属板の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板同士を接合する方法として抵抗溶接が広く知られている。抵抗溶接は、例えば金属板同士の当接部分を挟むように電極を加圧しながら、数ミリ秒程度の短い時間で数十アンペア〜数万アンペアの電流を流すことにより、金属の抵抗発熱を用いてナゲット層を形成するものである。この抵抗溶接では、溶接に要する時間が短くて済み、金属板表面の溶接痕が目立ちにくいので、例えば特許文献１に示すような鉄道車両の側構体・屋根構体・妻構体などの溶接に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した鉄道車両の例では、鉄道車両の雨樋部分（特許文献１の図１参照）のように、金属板の本体部分から屈曲する屈曲片同士を溶接する箇所が存在している。このような箇所では、屈曲片と金属板の本体部分との間には従来の棒状の電極を配置しにくく、溶接部位の加圧や部材拘束も困難であるため、抵抗溶接を用いて強固な溶接を行うことが実際には難しいという問題があった。この電極配置の難しさは、金属板の本体部分に対する屈曲片の角度によっては一層顕著となるので、抵抗溶接を用いて屈曲片同士の溶接を行うためには、溶接部位の加圧及び拘束を容易にする方法が必要となっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、金属板の本体部分から屈曲する屈曲片同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる金属板の溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る金属板の溶接方法は、本体部分に対して鋭角に屈曲する第１の屈曲片が端部に形成された第１の金属板と、第１の屈曲片に対応して本体部分に対して鈍角に屈曲する第２の屈曲片が端部に形成された第２の金属板とを載置台に載置し、第１の屈曲片と第２の屈曲片との当接部位を抵抗溶接によって溶接する金属板の溶接方法であって、第１の金属板の本体部分に沿う第１の当接面と、第１の屈曲片に対応して第１の当接面に対して傾斜する第２の当接面とを有する下部電極によって、載置台と第１の当接面とで第１の金属板の本体部分を拘束すると共に第１の屈曲片における当接部位の反対面に第２の当接面を当接させ、上部電極を第２の屈曲片における当接部位の反対面に加圧しながら、上部電極と下部電極との間を通電させることを特徴としている。
【０００７】
この金属板の溶接方法では、第１の金属板の本体部分に沿う第１の当接面と、第１の屈曲片に対応して第１の当接面に対して傾斜する第２の当接面とを有する下部電極を用いることにより、第１の屈曲片と第１の金属板の本体部分との間に下部電極を容易に配置できる。この状態で上部電極を第２の屈曲片に対して配置することにより、通電中の第１の屈曲片及び第２の屈曲片への加圧及び拘束を十分な力で行うことが可能となるので、屈曲片同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる。
【０００８】
また、第１の金属板の本体部分と第２の金属板の本体部分とが略水平となるように、第１の金属板と第２の金属板とを載置台に載置することが好ましい。この場合、第１の金属板及び第２の金属板の載置台への載置が用意となる。
【０００９】
また、上部電極を第２の金属板の本体部分に対する第２の屈曲片の角度に対応して傾斜配置することによって、上部電極の加圧面を第２の屈曲片の反対面に加圧することが好ましい。この場合、第１の屈曲片及び第２の屈曲片に対してより確実に加圧できる。
【００１０】
また、上部電極の加圧面は、第２の金属板の本体部分に対する第２の屈曲片の角度に対応した傾斜面となっており、上部電極を第１の金属板の本体部分及び第２の金属板の本体部分に対して略直角に配置することによって、加圧面を第２の屈曲片の反対面に加圧することが好ましい。この場合、第１の金属板及び第２の金属板を載置台に対してより確実に拘束できる。
【００１１】
また、第１の金属板の第１の屈曲片と第２の金属板の第２の屈曲片とが略水平になるように、第１の金属板と第２の金属板とを載置台に載置することが好ましい。この場合、溶接箇所が視認し易くなり、作業性の向上が図られる。
【００１２】
また、第１の金属板及び第２の金属板と載置台との間に電気絶縁性を有する部材を配置することが好ましい。こうすると、上部電極と下部電極との間を通電させる際に、第１の屈曲片と第２の屈曲片との当接部位を通る電流密度を十分に確保でき、一層確実に健全な抵抗溶接部を形成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属板の本体部分から屈曲する屈曲片同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る金属板の溶接方法を適用して作製された鉄道車両用外板の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】第１の金属板及び第２の金属板の斜視図である。
【図３】第１の金属板と第２の金属板との屈曲片同士を溶接する工程を示した図である。
【図４】第１の金属板と第２の金属板の端部同士を溶接する工程を示した図である。
【図５】第１の金属板と第２の金属板との接合体に骨部材を溶接する工程を示した図である。
【図６】本発明に係る金属板の溶接方法の変形例を示す図である。
【図７】本発明に係る金属板の溶接方法の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る金属板の溶接方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る金属板の溶接方法を適用して作製された鉄道車両用外板の一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、外板１は、長尺状の第１の金属板１１及び第２の金属板２１と、これらの金属板１１，２１の接合部分に沿って設けられた骨部材３１とによって構成されている。なお、図１では、骨部材３１の一部を切り欠いて図示している。
【００１７】
第１の金属板１１及び第２の金属板２１は、例えば厚さ１．５ｍｍのステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０１Ｌ）からなり、長さは５ｍ程度となっている。第１の金属板１１の端部１２には、図２（ａ）に示すように、第１の金属板１１の本体部分１３に対して例えば６０°（鋭角）に屈曲する第１の屈曲片１４がプレス成型によって形成され、第２の金属板２１の端部２２には、図２（ｂ）に示すように、第２の金属板２１の本体部分２３に対して例えば１２０°（鈍角）に屈曲する第２の屈曲片２４がプレス成型によって形成されている。第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４の幅は、例えば２０ｍｍとなっている。
【００１８】
第１の金属板１１と第２の金属板２１とは、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４とが当接するように端部１２，２２同士が突き合わされている。第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４とは、突き合わせ部分Ｐに沿って所定の間隔でスポット状に形成された抵抗溶接部Ｗ１（図３参照）によって接合されている。また、第１の金属板１１の端部１２と第２の金属板２１の端部２２とは、突き合わせ部分Ｐに沿って連続的に形成されたレーザ溶接部Ｗ２によって互いに強固に接合されている。
【００１９】
一方、骨部材３１は、長尺状の平面部３２と、平面部３２における幅方向の端部から起立する一対の側部３３，３３と、側部３３，３３の先端から外側に向かってそれぞれ突出する一対のフランジ部３４，３４とによって断面ハット状をなしている。骨部材３１は、平面部３２と側部３３，３３とによって第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４が覆われるように突き合わせ部分Ｐに沿って配置され、フランジ部３４，３４のそれぞれに沿って連続的に形成されたレーザ溶接部Ｗ３，Ｗ３によって第１の金属板１１及び第２の金属板２１に強固に接合されている。
【００２０】
以上の構成を有する外板１は、第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４が上方を向き、かつ骨部材３１が内側を向いた状態で、鉄道車両の側構体の一部として用いられる。
【００２１】
続いて、上述した外板１の製造方法について説明する。
【００２２】
外板１の作製にあたっては、始めに、本発明に係る金属板の製造方法の一実施形態を用いて、第１の金属板１１の第１の屈曲片１４と第２の金属板２１の第２の屈曲片２４とを抵抗溶接によって溶接し、第１の金属板１１と第２の金属板２１との仮固定を行う。この工程では、まず、図３に示すように、第１の金属板１１と第２の金属板２１とを用意し、第１の金属板１１の本体部分１３及び第２の金属板２１の本体部分２３が略水平となるように、これらを載置台４０に載置する。
【００２３】
第１の金属板１１と第２の金属板２１とを載置台４０に載置した後、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４とが当接するように第１の金属板１１の端部１２と第２の金属板２１の端部２２とを突き合わせ、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４との当接部位Ｔを形成する。
【００２４】
載置台４０の表面には、電気絶縁性を有する部材として、例えばポリ塩化ビニル系のフィルム４０ａが貼り付けられている。これにより、第１の金属板１１の本体部分１３及び第２の金属板２１の本体部分２３と載置台４０との間の電気絶縁性が担保されている。なお、フィルム４０ａは、例えばフェノール樹脂などの他の絶縁材料からなるものであってもよい。
【００２５】
次に、第１の金属板１１及び第２の金属板２１に対して、抵抗溶接用の上部電極５１及び下部電極６１を配置する。上部電極５１は、例えばベリリウム銅によって直径１６ｍｍ程度の棒状に形成されている。上部電極５１の先端面は、加圧面５２となっており、上部電極５１は、この加圧面５２が突出するように電極と同材質のホルダ５３に支持されている。また、下部電極６１は、上部電極５１と同様に、例えばベリリウム銅によって形成され、第１の金属板１１の本体部分１３に沿う第１の当接面６２と、第１の屈曲片１４の角度に対応して第１の当接面６２に対して傾斜する第２の当接面６３とを含む断面台形状をなしている。
【００２６】
これらの上部電極５１及び下部電極６１の配置にあたっては、まず、下部電極６１の第１の当接面６２を第１の金属板１１の本体部分１３に当接させ、載置台４０と第１の当接面６２とによって第１の金属板１１の本体部分３を拘束する。また、下部電極６１の第２の当接面６３を第１の屈曲片１４における当接部位Ｔの反対面１４ａに当接させる。
【００２７】
次に、加圧面５２が第２の屈曲片２４と略平行になるように、上部電極５１を第２の屈曲片２４の上方に傾斜配置する。そして、上部電極５１の加圧面５２を第２の屈曲片２４における当接部位Ｔの反対面２４ａに加圧しながら、上部電極５１と下部電極６１との間を通電させる。これにより、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４との当接部位Ｔにスポット状の抵抗溶接部Ｗ１が形成される。なお、本実施形態における溶接条件は、例えば加圧力６ｋＮ、溶接電流６０００Ａ、通電時間０．４秒である。以後、同様の手順を繰り返し、突き合わせ部分Ｐに沿って抵抗溶接部Ｗ１を形成すると第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４との仮固定が終了する。
【００２８】
仮固定を行った後、図４に示すように、第１の金属板１１と第２の金属板２１とを載置台４１に載置する。この載置台４１には、レーザビームの照射位置に対応して断面矩形の長尺状の凹部４２が設けられている。載置の際、第１の金属板１１と第２の金属板２１との突き合わせ部分Ｐを凹部４２における開口部分の略中央に位置させる。これにより、載置台４１には、第１の金属板１１の端部１２、第２の金属板２１の端部２２、及び凹部４２によって断面矩形の長尺状の空間Ｓが形成され、第１の金属板１１の端部１２と第２の金属板２１の端部２２との突き合わせ部分Ｐの真下に空間Ｓが位置することとなる。
【００２９】
次に、第２の金属板２１における第２の屈曲片２４と本体部分２３とがなす頂部に向けてレーザヘッド４４からレーザビームＬを照射し、突き合わせ部分Ｐに沿って連続的なレーザ溶接部Ｗ２を形成する。このとき、レーザビームＬの照射位置には、フィラーワイヤ供給ノズル４５をセットし、その先端からフィラーワイヤ４６を供給する。また、レーザビームＬの照射位置及び空間Ｓにアシストガスを供給し、突き合わせ部分Ｐの両面の酸素パージを行う。
【００３０】
溶接に用いるレーザは、例えばＹＡＧレーザであり、出力は約４ｋＷである。また、レーザヘッド４４の走査速度は、例えば３ｍ／ｍｉｎである。また、フィラーワイヤ４６は、第１の金属板１１及び第２の金属板２１と同様のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０８）であり、直径は約０．８ｍｍである。アシストガスは、例えばアルゴンガスであり、約３０リットル／ｍｉｎで供給される。
【００３１】
レーザ溶接部Ｗ２を形成した後、骨部材３１を突き合わせ部分Ｐに沿って配置し、平面部３２と側部３３，３３とによって第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４が覆われるようにして、フランジ部３４，３４を第１の金属板１１の本体部分１３及び第２の金属板２１の本体部分２３にそれぞれ当接させる。そして、図５に示すように、フランジ部３４，３４に向けてレーザビームＬを照射することにより、フランジ部３４，３４のそれぞれに沿って連続的なレーザ溶接部Ｗ３，Ｗ３を形成する。これにより、図１に示した外板１が完成する。
【００３２】
以上説明したように、この金属板の溶接方法では、第１の金属板１１の本体部分１３に沿う第１の当接面６２と、第１の屈曲片１４の角度に対応して第１の当接面６２に対して傾斜する第２の当接面６３とを有する下部電極６１を用いることにより、第１の屈曲片１４と第１の金属板１１の本体部分１３との間に下部電極６１を容易に配置できる。この状態で上部電極５１を第２の屈曲片２４に対して配置することにより、通電中の第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４への加圧及び拘束を十分な力で行うことが可能となるので、屈曲片１４，２４同士を抵抗溶接によって強固に溶接することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、第１の金属板１１の本体部分１３と第２の金属板２１の本体部分２３とが略水平となるように第１の金属板１１と第２の金属板２１とを載置台４０に載置し、上部電極５１を第２の金属板２１の本体部分２３に対する第２の屈曲片２４の角度に対応して傾斜配置することによって、上部電極５１の加圧面５２を第２の屈曲片２４の反対面２４ａに加圧している。これにより、上部電極５１の加圧面５２と下部電極６１の第２の当接面６３とによって第１の屈曲片１４及び第２の屈曲片２４をしっかりと加圧でき、健全な抵抗溶接部Ｗ１の形成が担保される。
【００３４】
また、本実施形態では、第１の金属板１１及び第２の金属板２１と載置台４０との間に電気絶縁性を有するフィルム４０ａが配置されている。これにより、上部電極５１と下部電極６１との間を通電させる際に、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４との当接部位Ｔを通る電流密度を十分に確保できるので、一層確実に健全な抵抗溶接部Ｗ１を形成できる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、上部電極５１を第２の金属板２１の本体部分２３に対する第２の屈曲片２４の角度に対応して傾斜配置しているが、例えば図６に示すように、上部電極５１の加圧面５２を、第２の金属板２１の本体部分２３に対する第２の屈曲片２４の角度に対応した傾斜面とし、上部電極５１を第１の金属板１１の本体部分１３及び第２の金属板２１の本体部分２３に対して略直角に配置することによって、加圧面５２を第２の屈曲片２４の反対面２４ａに加圧するようにしてもよい。この場合、上部電極５１による加圧力の一部が載置台４０側に向かって作用するので、図３の場合と比較して、第１の金属板１１及び第２の金属板２１を載置台４０に対してより確実に拘束できる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、第１の金属板１１の本体部分１３及び第２の金属板２１の本体部分２３が略水平となるようにこれらを載置台４０に載置しているが、例えば図７に示すように、第１の金属板１１の第１の屈曲片１４と第２の金属板２１の第２の屈曲片２４とが略水平になるように、傾斜させた載置台４０に第１の金属板１１と第２の金属板２１とを載置するようにしてもよい。この場合、第１の屈曲片１４の長手方向の両端部に下部電極６１とは別の保持部材を更に配置し、第１の屈曲片１４と第２の屈曲片２４との当接状態を保持するようにしてもよい。このような構成によれば、溶接箇所が視認し易くなり、作業性の向上が図られる。
【符号の説明】
【００３７】
１１…第１の金属板、１２…端部、１３…本体部分、１４…第１の屈曲片、１４ａ…反対面、２１…第２の金属板、２２…端部、２３…本体部分、２４…第２の屈曲片、２４ａ…反対面、４０…載置台、４０ａ…フィルム（電気絶縁性を有する部材）、５１…上部電極、５２…加圧面、６１…下部電極、６２…第１の当接面、６３…第２の当接面、Ｔ…当接部位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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