自動キャップナット溶接機：接合部の安全性と効率を向上

キャップナットとは

キャップナットは、片側にドーム状の端部を持つファスナーです。外部ねじパターンを持つねじ付きファスナーとキャップナットを使用する際、ドーム端部がねじを覆い、ねじ自体やねじ付近の他のアイテムを保護します。キャップナットのドーム設計は、滑らかで仕上げられたプロファイルを提供します。

一般的に真鍮、鋼、ステンレス鋼で作られ、キャップナットは主にボルトねじの端部を覆うなど、接合部の安全性向上のために広く利用されており、多くが広範な用途に対応します。一般的に、より高い輪郭のキャップナットほど、より理想的な保護が得られます。

現代の車体には、キャップナット、各種ボルト、スタッドなど、少なくとも300個の溶接またはプレスファスナーが使用されています。これらのファスナーを車体やフロント/リアアクスル、シートベルト、ステアリングコラム、配線などの重要コンポーネントに接合する製造プロセスと方法は、最終モデルの性能と安全性に極めて重要です。

自動キャップナット溶接機の概要

自動キャップナット溶接機は、キャップナットとMねじ、Tねじボルトなどを接合するために特別に設計された自動溶接機です。電気抵抗溶接機とも呼ばれ、溶接装置は基本的に電流に対する抵抗から発生する高熱と、溶接接合部に加えられる適切な力を利用して部品を溶接します。キャップナット接合に広く使用される抵抗溶接方法には、スポット溶接とプロジェクション溶接があり、プロジェクション溶接がキャップナット溶接で最も一般的です。

現代の自動キャップナット溶接機の基本構造は、バイブレーター付き自動キャップ・ナット供給システム、設計された金型セットを持つロータリーテーブル、および主に自動化されたアンローディング装置で構成されます。プロジェクション溶接機である自動キャップナット溶接機は、ナットとボルトを扱う際のニーズに応えるため、環状突起部または3〜4個の個別突起部を提供します。

自動キャップナット溶接機における個別突起と環状突起を用いたプロジェクション溶接プロセスを比較すると、プラスチックインサートとの組み合わせでは環状突起スタイルが最も有利です。この配置により、一部のキャップナットで水密溶接接合が得られ、疲労応力と重負荷がかかる接合にも適しています。また、自動キャップナット溶接機の環状突起部は、亀裂発生領域の量を減らします。

スポット溶接機とは異なり、これらのプロジェクション溶接機は、電流を集中させてキャップナットやその他のファスナーを接合するために、離散的な個別点接触を得るための部品を持っています。キャップナットのプロジェクション溶接プロセスの詳細は次のセクションで説明します。

キャップナットプロジェクション溶接プロセス

抵抗ファスナー溶接とも呼ばれ、自動キャップナット溶接機で使用されるプロジェクション溶接は、一般的な抵抗溶接と類似しています。しかし、プロジェクション溶接機では発生熱が銅電極によってワークに集中されるのではなく、特殊な突起や配置によってプロセスが達成されます。

一部のスポット溶接機タイプの自動キャップナット溶接機では、電極キャップチップの接触面積が電流流を定義します。一方、一般的なプロジェクション溶接タイプの自動キャップナット溶接機では、電流が精密に機械加工された突起やエンボスに限定されます。

ボルトまたはナット溶接用の自動キャップナット溶接機におけるプロジェクション溶接サイクルは3段階で構成されます。第一に、突起部が相手側の板材に接触します。次に、電流が突起を加熱し溶接温度に達するまで上昇します。その後、電極力により金属加工が行われる短時間で突起が崩壊します。

自動キャップナット溶接機使用時の要件

プロジェクション溶接を完了するには、ACとDCの両電源がキャップナット溶接に使用可能です。プロジェクション溶接機の溶接電流については、一般的にスポット溶接機で必要とされるものより少ないです。しかし、突起が崩壊する前に融合を生み出すために、溶接電流は十分に高くなければなりません。

キャップナット溶接プロセスでは、大量生産ニーズに有利な短い溶接時間には、より高いレベルのアンペア数が必要です。この場合、自動キャップナット溶接機のユーザーは溶接パラメータを把握し、過熱や飛散状態を防ぐ必要があります。ユーザーがファスナーを高張力鋼部品、厚板、または熱伝導率の低い溶接材料に取り付ける場合、インパルス溶接操作が加熱速度を制御するより理想的なオプションとなります。

一方、自動キャップナット溶接機の電極力は、突起部を完全に平坦化し溶接温度に達してキャップナットを板金と融合させるのに適切でなければなりません。過剰な力は突起部の早期崩壊を招き、中心部の融合が不完全な不良溶接となります。

自動キャップナット溶接機のメリット

自動キャップナット溶接機は多くのメリットを提供し、自動車、オートバイ、航空宇宙など多くの業界でファスナー溶接における貴重な投資となっています。汎用性の高い自動キャップナット溶接機は、各種ボルト、ドームキャップナット、ヘックスキャップ、ラグナットなどの溶接に適しています。一般的に、キャップナット溶接用プロジェクション溶接機は、M4〜M20のナットサイズを処理できます。

自動キャップナット溶接機の高度な自動化は、自動供給システムの発展により信頼性と精度を提供します。ナット、キャップ、ボルトの自動装填により、生産中の位置決め精度と厳しい公差が確保され、ワークを溶接ユニットへ搬送します。自動溶接とアンローディングプロセスも生産性向上に貢献し、最大で分あたり40個まで可能です。

また、プロジェクション溶接機は部品接合により少ない熱と力で済むため、一般的な溶接機よりも長寿命です。