(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形をなすボトル本体の側面に予め穿設された高圧ガス注入孔に，径が前記高圧ガス注入孔の径を塞ぐ大きさの頭部と径が前記高圧ガス注入孔の径より小さい軸栓と前記頭部に形成された高圧ガス流入溝とからなる溶接ピンを挿入し，前記溶接ピンを含む高圧ガス注入孔の周囲をシールド手段により局部的にシールドした後，前記シールドした空間に高圧ガスを注入して前記溶接ピンに形成された高圧ガス流入溝から高圧ガスを前記ボトル本体内に供給して所定の高圧ガス充填圧に達したときに前記シールド内に挿入された電極チップを動作させて前記溶接ピンの頭部を前記高圧ガス注入孔に押し付け，さらに前記電極チップを介して溶接に必要な加圧力と溶接電流を与えてプロジェクション溶接する高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段は円筒体をなし，しかも前記シールド手段の円筒体の先端には刃先が形成され，前記刃先は前記ボトル本体側面の曲面形状に対応した形状をもって前記ボトル本体の側面の法線方向から前記ボトル本体側面に押し付けられるようになし，前記シールド内に注入される高圧ガスで前記溶接ピンを浮上する方向に付勢させるに際し，前記シールド内の電極チップと相対する前記溶接ピンの頭部との相互間に前記溶接ピンの浮上方向の高さを規制するためのスキ間ｅが設定され，それによって少なくとも前記溶接ピンの軸栓の一部が前記高圧ガス注入孔に差し込まれた状態で前記ボトル本体内に高圧ガスが注入され前記溶接動作で密封されるようにしたことを特徴とする高圧ガス充填溶接方法。
【請求項２】
請求項１の高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段の円筒体の先端に形成された刃先の形状は鋭角を挟む辺の一方が傾斜しているか又は鋭角を挟む両方の辺が傾斜していることを特徴とする高圧ガス充填溶接方法。
【請求項３】
請求項２の高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段の先端刃先を前記ボトル本体の側面に食い込ませ，それによって前記ボトル本体側面の高圧ガス注入孔周辺のシールドを行うことを特徴とする高圧ガス充填溶接方法。
【請求項４】
請求項１，２又は３の高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段のシールド加圧を二段加圧方式とし，その一段目の加圧力で前記シールド手段の先端刃先を前記ボトル本体の側面に食い込ませた後，高圧ガス注入過程において，前記ボトル本体の高圧ガス充填圧が，予め設定された高圧ガス充填圧に達したときに，前記一段目の加圧力よりもさらに上昇した二段目の加圧を行い，それによって板厚の薄いボトル本体のシールド性を向上させることを特徴とする高圧ガス充填溶接方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の高圧ガス充填溶接方法において，前記ボトル本体は下部クランプ電極と上部クランプ電極とを有する抵抗溶接機によりクランプ保持され，前記下部クランプ電極及び上部クランプ電極は，実質的に前記ボトル本体の側面を支持する断面凹形のワーククランプ面とワーク給電面を兼ね備え，前記下部クランプ電極及び前記上部クランプ電極により溶接部近傍を含む前記ボトル本体の側面を強制的に拘束し，それによって，高圧ガス注入時及び／又は加圧溶接時に生じる前記ボトル本体の変形を防止するようにしたことを特徴とする高圧ガス充填溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は自動車の安全用に搭載されるエアバックのボトル本体又は緩衝器のシリンダ本体等（以下  ボトル本体という）の本体容器に，小さな高圧ガス注入孔を設けてその注入孔から高圧ガスを給入し，前記注入孔を溶接ピンで塞いでプロジェクション溶接して密封する高圧ガス充填溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に知られている高圧ガス充填溶接装置は，たとえば自動車に使用される緩衝器の場合は，ボトル本体をターンテーブル又はコンベヤー等により垂直状態にクランプし，順次溶接ステーションに移送し，高圧ガス注入孔より圧縮ガスを供給して，この高圧ガス注入孔に溶接ピンを挿入して後，そのボトル本体を押し上げ，シリンダの外周を割り電極で挟持し，その後ボトル本体を上部電極まで押し上げ，溶接ピンを加圧し電極に溶接電流を流して溶接ピンの頭部を高圧ガス注入孔にプロジェクション溶接して高圧ガスを前記ボトル本体内に密封する方式が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ボトル本体に高圧ガスを給入する場合，従来はメタルシールの先端刃先を高圧ガス注入部の平面に対し直角に押し当ててシールドするもので，一般にはボトル本体の断面形状が円形の場合は，メタルシールを高圧ガス注入孔のあるボトル本体側面に押し当ててシールドすることはできないので，高圧ガス注入孔近辺の側面を平滑に加工した後，その平面部にメタルシールを押し付けてガスシールドしていた。しかしながら，従来のこの種の方法は，パイプ状の側面を一部平坦に整形するための工数が掛かる分，効率が悪くコストアップの要因になっていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は断面形状が円形体のボトル本体に対し効率的に高圧ガス充填を行うことができる生産性の高い溶接システムの実現に資することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため，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，断面円形をなすボトル本体の側面に予め穿設された高圧ガス注入孔に，径が前記高圧ガス注入孔の径を塞ぐ大きさの頭部と径が前記高圧ガス注入孔の径より小さい軸栓と前記頭部に形成された高圧ガス流入溝とからなる溶接ピンを挿入し，前記溶接ピンを含む高圧ガス注入孔の周囲をシールド手段により局部的にシールドした後，前記シールドした空間に高圧ガスを注入して前記溶接ピンに形成された高圧ガス流入溝から高圧ガスを前記ボトル本体内に供給して所定の高圧ガス充填圧に達したときに前記シールド内に挿入された電極チップを動作させて前記溶接ピンの頭部を前記高圧ガス注入孔に押し付け，さらに前記電極チップを介して溶接に必要な加圧力と溶接電流を与えてプロジェクション溶接する高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段は円筒体をなし，しかも前記シールド手段の円筒体の先端には刃先が形成され，前記刃先は前記ボトル本体側面の曲面形状に対応した形状をもって前記ボトル本体の側面の法線方向から前記ボトル本体側面に押し付けられるようになし，前記シールド内に注入される高圧ガスで前記溶接ピンを浮上する方向に付勢させるに際し，前記シールド内の電極チップと相対する前記溶接ピンの頭部との相互間に前記溶接ピンの浮上方向の高さを規制するためのスキ間ｅが設定され，それによって少なくとも前記溶接ピンの軸栓の一部が前記高圧ガス注入孔に差し込まれた状態で前記ボトル本体内に高圧ガスが注入され前記溶接動作で密封されるようにしたことを特徴とする高圧ガス充填溶接方法を提供する。
【０００６】
また請求項２の高圧ガス充填溶接方法は，前記シールド手段の円筒体の先端に形成された刃先の形状が鋭角を挟む辺の一方が傾斜していること又は鋭角を挟む両方の辺が傾斜していることを特徴とする。
【０００７】
また請求項３の高圧ガス充填溶接方法は，前記シールド手段の先端刃先を前記ボトル本体側面Ｒに食い込ませ，それによって前記高圧ガス注入孔周辺のシールドを行うことを特徴とする。
【０００８】
次の請求項４の高圧ガス充填溶接方法において，前記シールド手段のシールド加圧を二段加圧方式とし，その一段目の加圧力で前記シールド手段の先端刃先を前記ボトル本体の側面に食い込ませた後，高圧ガス注入過程において，前記ボトル本体の高圧ガス充填圧が，予め設定された高圧ガス充填圧に達したときに，前記一段目の加圧力よりもさらに上昇した二段目の加圧を行い，それによって板厚の薄いボトル本体のシールド性を向上させることを特徴とする。
【０００９】
こうすることによって，ボトル本体側面Ｒ及びボトル本体の板厚に関係無く直接高圧ガス注入孔にメタルシールの先端刃先を押し当てて，完全なシールド効果を得ることができ，高圧ガス注入効率と溶接品質を高める。
【００１０】
さらに請求項５の発明は，前記ボトル本体は下部クランプ電極と上部クランプ電極とを有する抵抗溶接機によりクランプ保持され，前記下部クランプ電極及び上部クランプ電極は，実質的にボトル本体の側面Ｒを支持する断面凹形のワーククランプ面とワーク給電面を兼ね備え，前記下部クランプ電極及び前記上部クランプ電極により溶接部近傍を含む前記ボトル本体の側面Ｒを強制的に拘束し，それによって，高圧ガス注入時及び／又は加圧溶接時に生じる前記ボトル本体の変形を防止するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の方法を実施するための高圧ガス充填溶接装置の概略を示す必要構成部の断面図である。図２は前記溶接装置の概略を示す正面図である。図３は溶接ピンの実施例を示す外観図である。
【００１２】
本発明の実施例では代表的な例としてエアバックに使用される高圧ガス充填ボトルの高圧ガス封入溶接法に関して説明する。
【００１３】
図１及び図２において，ボトル本体1は板厚が２ｍｍ程度のもので，断面形状が直径２５ｍｍ程度の円筒形軟鋼材から構成されている。前記ボトル本体はパイプの両側開口部１ａが気密に塞がれている。前記ボトル本体の側面Ｒには，予め直径３ｍｍ程度の小さな高圧ガス注入孔２が明けられている。前記ガス注入孔は実質的にパイプ壁を前記ボトル本体の軸心線に対し直角方向から貫通し，パイプ中空内に連通されている。
【００１４】
溶接ピン３は図３に示すように，高圧ガス注入孔に挿入される軸栓４と，高圧ガス注入孔を塞ぐ大きさの頭部５とを有するものである。前記頭部５に円すい形のテ―パ部が形成され，そのテーパ部の周囲に３本の突起Ｐが形成されていて，前記突起Ｐは集中的に加熱溶融されるプロジェクション溶接部と高圧ガスが容易にボトル内に入るように，つまり前記ガス注入孔２に溶接ピン３の軸栓４を挿入した状態で前記突起Ｐのスキ間からボトル内に高圧ガスを注入できるように，高圧ガス流入溝を兼ねている。
【００１５】
前記ボトル本体１は溶接機の下部クランプ電極６と上部クランプ電極７によりしっかりクランプ保持される。前記下部クランプ電極６及び上部クランプ電極７は，実質的にボトル本体１の側面Ｒと適合する断面凹形の曲面をもつワーククランプ面Ｕとワーク給電面を兼ね備えたもので，前記下部クランプ電極６を昇降シリンダ８により矢印方向にクランプないし開放動作を行い，ワークセット位置と高圧ガス注入・溶接基準位置との距離を上下動するものである。
【００１６】
なお，上記上下クランプ電極６，７は上下からそれぞれの駆動源で相互にクランプ駆動するようにしてもよい。
【００１７】
上部クランプ電極７は下部クランプ電極６に相対して配置され，図示しない抵抗溶接機の本体上部アーム側に支持されていて，前記ボトル本体１の高圧ガス注入孔２に対応する位置には開口部９が形成されていて，前記開口部９には前記シールド装置が挿入されるように構成されている。
【００１８】
前記シールド装置１０は，前記電極チップ１２の外径より大径の金属製円筒体のメタルシール１１から構成されていて，前記メタルシール１１は前記電極チップの外径より大きい内径の中空間ｂを有し，その中空間ｂと同心円上に挿入された棒状の電極チップ１２とが前記上部クランプ電極７の開口部９内に配置されている。
【００１９】
前記電極チップ１２と前記メタルシール１１とは絶縁された状態で同心的に重ねられており，前記電極チップ１２は加圧用アクチュエータ(図省略)により支持され前記メタルシール内を上下動する。上記メタルシール１１の内径と上記電極チップ１２の外周とはＯリング１３などで気密にシールされている。
【００２０】
前記上部クランプ電極７と電極チップ１２は溶接トランスＴからの二次回路に接続され，必要な溶接電流は前記ボトル本体内に高圧ガスが所定の高圧ガス充填圧に達するまで給入された後，前記電極チップ１２及び上部クランプ電極７を介して前記溶接ピン３に供給される。
【００２１】
前記メタルシール１１の開先は円筒状になっている。前記円筒状のシール先端には刃先が形成されている。この刃先の形状は鋭角Ｑをなすものである。刃先の形状は鋭角を挟む両方の辺が傾斜している断面Ｖ字形であるか又は鋭角を挟む辺の一方がそのメタルシールの外がわからその軸心線に向かって次第に傾斜したものである。その円形の刃先は前記ボトル本体側面Ｒの曲面形状に適合した形状に形成されている。これによって前記ボトル本体の側面の法線方向から前記刃先を前記ボトル本体側面に押し当てて食い込ませることで，前記メタルシール内に完全に外気と遮蔽された小容積のシールド空間１４が形成される。
【００２２】
とくに前記ボトル本体１の板厚が薄い場合は，二段加圧シリンダにより一段目のシールド加圧時にボトル本体が変形する場合があるので，注入時の高圧ガスによるボトル内圧の上昇と共にシールド先端刃先の一段目の加圧力をさらに上昇させた加圧力で二段目の加圧を行いよりシールド性を向上させる。
【００２３】
シールド空間１４には高圧ガス供給源１５からの高圧ガスが高圧ガス供給回路１６を経てメタルシール１１に設けられた高圧ガス供給口１７から供給される。
【００２４】
以下，本発明の方法を実施するための装置による高圧ガス注入／溶接動作を図４に基づいて説明する。
まず，前記ボトル本体1は昇降シリンダ８で戻しワークセット位置に待機している下部クランプ電極６にセットされる。そして下部クランプ電極６を上部クランプ電極７の溶接基準位置に上昇させ，これによりボトル本体が上下からクランプ保持される(図４Ａ)。
【００２５】
次いで，クランプ保持された前記ボトル本体１の高圧ガス注入孔２に溶接ピン３が挿入される。溶接ピンの挿入は手動又はパーツフイダ―で自動的に行われる(図４Ｂ)。
【００２６】
前記溶接ピン３がボトル本体１の高圧ガス注入孔２に挿入されると，前記シールド装置１０のメタルシール１１が加圧アクチュエータにより下降され，シール開先が溶接ピン３を含むガス給入孔周辺を包囲し外気から局部的に遮蔽することで，小容積のシールド空間１４が形成される(図4Ｃ)。
【００２７】
次に前記シールドされた前記密封空間１４に高圧ガス供給源１５からたとえば高圧ガス圧力４０Ｍｐａの高圧ガスが供給される(図４Ｄ)。
【００２８】
この場合，前記ボトル本体の板厚がたとえば２ｍｍ程度の薄いものに対しては，一段目のシールド加圧力は前記ボトル本体が変形しない１５ｋＮ程度の加圧力で行い，さらに高圧ガス注入過程中において，ボトル内の供給高圧ガスが所定のガス充填圧まで上昇したときに，二段目として前記メタルシール刃先のシールド加圧力を１７ｋＮに上昇させてよりシールド性を向上させる(図４Ｃ)。
【００２９】
前記シールドされた前記密封空間１４に供給された高圧ガスは，前記溶接ピン３が高圧ガス注入孔２に挿入されたまま突起Ｐより形成された僅かな隙間から容易にボトル本体内に供給される。
【００３０】
つまり前記メタルシール内の前記電極チップ１２の先端が溶接ピン３と非接触状態で対向し，前記チップ先端と溶接ピンの頭部５との間に若干のスキ間ｅが形成される。前記スキ間ｅは溶接ピン３の長さより短く設定され，これにより溶接ピン３が高圧ガス流により高圧ガス注入孔２から浮上しても，電極チップ先端で溶接ピン３の浮き揚がる高さが規制されることで溶接ピン３は高圧ガス注入孔２から抜けることなく嵌め込んだまま効率よく高圧ガス注入が行われる。
【００３１】
したがって，溶接ピン３は高圧ガス注入孔２から前記スキ間ｅ分のみ僅かに浮き揚がるだけで，その間，シールド室内に高圧ガスのみ供給される。この高圧ガス流は溶接ピンの突起Ｐによる高圧ガス流入溝からボトル容積の規定充填圧に達するまで供給される。
【００３２】
次いで，加圧アクチュエータを動作させて電極チップ１２を加圧駆動し溶接ピン３の頭部５を前記ボトル本体の高圧ガス注入孔２の縁周に押し付け，溶接に必要なたとえば２ｋＮから４ｋＮの電極加圧力と，たとえば電流値８０００Ａから１００００Ａの溶接電流を供給して溶接ピン３の頭部突起Ｐと高圧ガス注入孔２の縁周とを集中的に加熱溶融し高圧ガス封入溶接を完了する(図４Ｅ)。
【００３３】
上記動作過程中において，前記ボトル本体１がとくに薄板の場合は，高圧ガス注入時の高圧ガスの影響でボトル容積が膨張し，加圧溶接時の衝撃力や熱影響で撓みや曲率変形を受けようとするが，下部クランプ電極６と上部クランプ電極７とでボトル本体側面Rと同等の曲率を有するワーククランプ面Ｕにより溶接部を含むワーク側面全体を強制的に拘束ないし整形するため，ワーク変形をまったく受けることなく高圧ガス封入／溶接加工することができる。
【００３４】
以上のサイクルで溶接が終了すると，昇降シリンダ８が下降し，溶接された前記ボトル本体１は上下電極クランプから開放され，元のアンクランプ位置に戻され，そして搬出される。搬出された後の下部クランプ電極には次の新しボトル本体１が供給され，以下同様に溶接作業が繰り返し行われる
【００３５】
【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，ボトル本体に高圧ガスを封入する場合，従来は一旦その高圧ガス注入部近辺を平滑に加工した後，平滑面にメタルシールを押し当てて前記ボトル内に高圧ガスを充填して溶接していたのに対し，本願発明は断面円形をなすボトル本体の側面に形成された高圧ガス注入部に，予め溶接ピンを挿入して置き，その溶接ピンの周囲空間をシールドして，そのシールド空間に供給される高圧ガス流によって溶接ピンの頭部が浮上する方向に付勢されることしかも浮上方向に付勢された溶接ピンの位置規制をシールド内の電極チップと相対する高圧ガス注入部との間に設けた僅かなスキ間分で行うこと，それによって浮上する方向に付勢された状態で少なくとも溶接ピンの軸栓の一部が高圧ガス注入孔に差し込まれたまま高圧ガスがボトル本体内に注入されること。さらに前記ボトル本体の側面にシールド空間を形成するためのシールド手段が円筒体をなしその円筒体の先端には刃先が形成され当該刃先は前記ボトル本体側面の曲面形状に対応した形状を有し，しかも当該刃先を前記ボトル表面に押し付ける方向が，前記ボトル本体の側面の法線であり，これによってシールド装置の刃先が高圧ガス注入部を有するボトル本体側面Ｒの曲面形状に適合した状態で食い込み，直接高圧ガス注入に必要最小限の容積と完全な遮蔽空間を形成することができるのでその高圧ガス注入部位を従来のように平滑面の加工をせずに済み効率的に高圧ガス充填・溶接することができ，設備も簡単で設備投資のコストの問題も解決できる。
【００３６】
次の請求項２，３の発明によれば，前記シールド手段の先端刃先は鋭角を挟む両側の辺がＶ字状に傾斜した形状であるか又は鋭角を挟む一方の辺が円筒体の外がわから軸心線に向かって次第に傾斜した形状を有し，これにより前記シールド手段の先端刃先を前記ボトル本体の側面の法線方向から前記ボトル本体側面Ｒに押圧して容易に食い込ませることができ，高圧ガス注入部位に必要最小限の容積で飛躍的にシールド性を向上することができる。
【００３７】
また本発明の請求項４によれば，とくに前記ボトル本体の板厚が薄い場合に，二段加圧方式により一段目を前記ボトル本体が変形しない程度のシールド加圧力で加圧し，次いで二段目の加圧で前記ガス注入時の高圧ガスによるガス充填圧を上昇させると共にシールド加圧力を上昇させる。これにより前記メタルシールの先端刃先によるシールド性を向上させることができる。
【００３８】
次に，本発明の請求項５の方法によれば，上下クランプ電極により前記ボトル本体側面Ｒの曲面形状に適合した断面凹形のワーククランプ面で溶接部を含むワーク側面全体が強制的に拘束されるため，ボトル本体外形の変形をまったく受けないで整形加工することができる。
【００３９】
つまりボトル本体は高圧ガス注入時の高圧ガスの影響でボトル容積が膨張し加圧溶接時に衝撃力や熱影響を受けるが，クランプ電極による整形効果が得られ，これによって前記ボトル本体の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための高圧ガス充填溶接装置の実施例を示す必要構成部の断面図である。
【図２】本発明の方法を実施するための前記装置の実施例を示す正面図である。
【図3】溶接ピンの一例を示す外観図である。
【図４】本発明方法による高圧ガス充填／溶接動作パターンを示す図である。
【符号の説明】
１    ボトル本体
２    高圧ガス注入孔
３    溶接ピン
４    軸栓
５    頭部
６    下部クランプ電極
７    上部クランプ電極
８    昇降シリンダ
９    電極開口部
１０    シールド装置
１１    メタルシール
１２    電極チップ
１３    Ｏリング
１４    シールド空間
１５    高圧ガス供給源
１６    高圧ガス供給回路
１７    高圧ガス供給口
Ｐ    突起
Ｑ    鋭角
Ｒ    ボトル本体側面
Ｔ    溶接トランス
Ｕ    ワーククランプ面
【図１】
0003666846.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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