JP2002273577A - Energizing device for electromagnetic welder - Google Patents

Energizing device for electromagnetic welder

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JP2002273577A
JP2002273577A JP2001078594A JP2001078594A JP2002273577A JP 2002273577 A JP2002273577 A JP 2002273577A JP 2001078594 A JP2001078594 A JP 2001078594A JP 2001078594 A JP2001078594 A JP 2001078594A JP 2002273577 A JP2002273577 A JP 2002273577A
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voltage power
capacitors
capacitor
welding machine
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JP2001078594A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Yonenaga
裕司 米永
Masabumi Matsuda
正文 松田
Takashi Ozaki
崇 小崎
Tomokatsu Aizawa
友勝 相沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chuo Seisakusho KK
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Chuo Seisakusho KK
Japan Science and Technology Corp
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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energizing device for an electromagnetic welder which is free from making noise, damage and exhaustion of a contact. SOLUTION: Capacitors 1a, 1b, 1c and 1d, upper flat coils 2a, 2b, 2c and 2d, lower flat coils 3a, 3b, 3c and 3d and transistors 4a, 4b, 4c and 4d are connected respectively in series. The connection points of one of the electrodes of the capacitors 1a, 1b, 1c and 1d and the transistors 4a, 4b, 4c and 4d are connected with one electrode of a high voltage DC power source device 5. The other electrode of the DC power source device 5 is connected with the connection points of the other electrodes of the capacitors 1a, 1b, 1c and 1d and the upper flat coils 2a, 2b, 2c and 2d respectively through restriction resistors 6a, 6b, 6c and 6d.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄板を電磁力
によって溶接する電磁溶接機の通電装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current supply device for an electromagnetic welding machine for welding thin metal sheets by electromagnetic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】製品の軽量化の要請に対してアルミニウ
ムが多用されるようになってきている。金属板材を接合
する場合、電気抵抗溶接機を使用してスポット溶接ある
いはシーム溶接するのが一般的であるが、アルミニウム
の電気抵抗溶接機による溶接は困難であった。すなわ
ち、アルミニウムは溶融温度が低いのにかかわらず熱伝
導度、電気伝導率が高いため、溶接に際して大きな電流
を流す必要があり、また、溶融したアルミニウムが電極
に溶着しやすいという問題があった。さらに、シーム溶
接をする場合には、既に溶接された部分に電流が分流し
て隣接部分の溶接を困難にしていた。
2. Description of the Related Art Aluminum has been increasingly used in response to demands for lighter products. When joining metal sheet materials, spot welding or seam welding is generally used using an electric resistance welder, but welding with an aluminum electric resistance welder has been difficult. That is, since aluminum has a high thermal conductivity and electrical conductivity irrespective of a low melting temperature, it is necessary to flow a large current during welding, and there is a problem that the molten aluminum is easily welded to the electrode. Further, in the case of seam welding, current is shunted to an already welded portion, making it difficult to weld an adjacent portion.

【0003】このような問題を解決するため、本願発明
者の1名は平板状のコイルに瞬間的に大電流を流し、電
磁力により金属薄板を瞬間的に溶接する特開平11−1
92562のような金属薄板の電磁溶接法を考え、実用
化を進めているところである。この特開平11−192
562の金属薄板の電磁溶接法は、溶接しようとする金
属薄板を重ねて平板状コイルの間におき、コイルに大電
流を流して溶接するものである。平板状コイルの少なく
とも上下のいずれかには電流が集中して流れる集中部が
設けられており、上下の平板状コイル間に重ねて挟まれ
た被溶接物である金属薄板は集中部に対向する位置で溶
接される。平板状コイルに大電流を流すためには直流高
圧電源装置によってコンデンサを充電し、コンデンサに
蓄えられた電荷をスイッチを通して瞬間的にコイルに放
電するようにしている。
In order to solve such a problem, one of the inventors of the present invention has disclosed a technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-1 in which a large current is instantaneously applied to a flat coil and a thin metal plate is instantaneously welded by electromagnetic force.
Considering the electromagnetic welding method of thin metal sheets such as 92562, practical application is underway. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-192
The electromagnetic welding method of metal sheets 562 is such that metal sheets to be welded are placed one on top of another and placed between flat coils, and a large current is applied to the coils to perform welding. At least one of the upper and lower portions of the flat coil is provided with a concentrated portion through which a current flows in a concentrated manner, and the thin metal plate, which is a workpiece to be welded and sandwiched between the upper and lower flat coils, faces the concentrated portion. Welded in position. In order to allow a large current to flow through the flat coil, the capacitor is charged by a DC high-voltage power supply, and the charge stored in the capacitor is discharged to the coil instantaneously through a switch.

【0004】ここで使用する直流高圧電源装置の電圧は
5〜15kV、コンデンサの容量は50〜200μFと
いうようなものであり、放電電流の波高値は100kA
以上に達する。その放電時間は100μ秒以下ではある
が、容量の点からスイッチとして半導体素子を使用する
ことができず、放電ギャップスイッチ、あるいは機械的
スイッチを使用しなければならなかった。ところが放電
ギャップスイッチや機械的スイッチは動作時に衝撃音等
の騒音を発し、接点が損傷、消耗するという問題があっ
た。また、放電ギャップスイッチは空気の湿度によって
放電電圧が変動することから空気の状態によって調整を
必要とし、極端な場合にはコンデンサの充電の途中に放
電ギャップスイッチが通電してコンデンサを放電してし
まい、不充分な電流による溶接不良を生ずることがある
という問題があった。
The voltage of the DC high voltage power supply used here is 5 to 15 kV, the capacitance of the capacitor is 50 to 200 μF, and the peak value of the discharge current is 100 kA.
Reach more. Although the discharge time was 100 μsec or less, a semiconductor element could not be used as a switch in terms of capacity, and a discharge gap switch or a mechanical switch had to be used. However, there is a problem that the discharge gap switch and the mechanical switch generate noise such as an impact sound during operation, and the contacts are damaged or worn. Also, the discharge gap switch requires adjustment depending on the air condition because the discharge voltage fluctuates due to the humidity of the air.In extreme cases, the discharge gap switch conducts during the charging of the capacitor and discharges the capacitor. There has been a problem that insufficient current may cause poor welding.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、スイッチに半導体素子を使用することにより
騒音を発することが無く、接点の損傷、消耗の無い電磁
溶接機の通電装置を提供するためになされたものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and provides a current supply device for an electromagnetic welding machine which does not emit noise by using a semiconductor element for a switch, does not damage contacts, and does not wear. It was made to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の問題は、溶接電流
を流す平板状コイルと、半導体素子と、コンデンサとを
直列に接続した複数の直列回路と、該コンデンサを充電
する直流高圧電源装置とを設け、複数の直列回路の半導
体素子に同時に信号を与えて導通させるようにしたこと
を特徴とする本発明の電磁溶接機の通電装置によって解
決できる。また、複数の直列回路のコンデンサを個別の
直流高圧電源装置により充電すること、あるいは、複数
の直列回路のコンデンサの一極を直流高圧電源装置の一
極に接続し、該コンデンサの他極をそれぞれ制限抵抗器
を介して直流高圧電源装置の他極に接続して共通の直流
高圧電源装置により充電することにより具体化でき、半
導体素子をトランジスタ、又はサイリスタとすることが
好ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are caused by a plate-shaped coil through which a welding current flows, a plurality of series circuits in which a semiconductor element and a capacitor are connected in series, and a DC high-voltage power supply for charging the capacitor. The present invention can be solved by the current supply device for an electromagnetic welding machine according to the present invention, characterized in that a signal is simultaneously supplied to a plurality of semiconductor elements in a series circuit to make them conductive. Also, the capacitors of the plurality of series circuits may be charged by individual DC high-voltage power supplies, or one pole of the capacitors of the plurality of series circuits may be connected to one pole of the DC high-voltage power supply, and the other poles of the capacitors may be respectively connected. It can be embodied by being connected to the other pole of the DC high-voltage power supply via a limiting resistor and charged by a common DC high-voltage power supply, and the semiconductor element is preferably a transistor or a thyristor.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】次に、本発明の電磁溶接機の実施
形態について、図を参照しながら具体的に説明する。図
1は直列回路を4回路とした場合を示すもので、コンデ
ンサ1a、1b、1c、1dと、上部平板状コイル2
a、2b、2c、2dと、下部平板状コイル3a、3
b、3c、3dと、トランジスタ4a、4b、4c、4
dとがそれぞれ直列に接続してある。コンデンサ1a、
1b、1c、1dの一極とトランジスタ4a、4b、4
c、4dとの接続点は高圧直流電源装置5の一極に接続
してあり、高圧直流電源装置5の他極はそれぞれ制限抵
抗器6a、6b、6c、6dを介してコンデンサ1a、
1b、1c、1dの他極と上部平板状コイル2a、2
b、2c、2dとの接続点に接続してある。ここで、上
部平板状コイル2a、2b、2c、2dと下部平板状コ
イル3a、3b、3c、3dにはそれぞれ集中部が設け
てある。そして、上部平板状コイル2a、2b、2c、
2dと下部平板状コイル3a、3b、3c、3dはそれ
ぞれ相互に密に近接させてある。7は制御装置であっ
て、直流高圧電源装置5の出力のオン、オフ、被溶接物
のセットの有無の確認、トランジスタ4a、4b、4
c、4dへのベース信号の供給という機能を備えたもの
である。
Next, an embodiment of an electromagnetic welding machine of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case in which four series circuits are used, in which capacitors 1a, 1b, 1c, and 1d and an upper flat coil 2
a, 2b, 2c, 2d, and lower plate-shaped coils 3a, 3a
b, 3c, 3d and transistors 4a, 4b, 4c, 4
and d are connected in series. Capacitor 1a,
1b, 1c, 1d and transistors 4a, 4b, 4
c and 4d are connected to one pole of the high-voltage DC power supply 5, and the other poles of the high-voltage DC power supply 5 are connected via the limiting resistors 6 a, 6 b, 6 c and 6 d to the capacitors 1 a,
1b, 1c, and 1d and the other poles and the upper flat coil 2a, 2
b, 2c, and 2d. Here, the upper plate-shaped coils 2a, 2b, 2c, and 2d and the lower plate-shaped coils 3a, 3b, 3c, and 3d are provided with concentrated portions, respectively. Then, the upper plate-shaped coils 2a, 2b, 2c,
2d and the lower plate-shaped coils 3a, 3b, 3c, 3d are each closely adjacent to each other. Reference numeral 7 denotes a control device which turns on and off the output of the DC high-voltage power supply device 5, checks whether or not there is a set of an object to be welded, and includes transistors 4a, 4b, 4
It has a function of supplying a base signal to c and 4d.

【0008】このように構成した本発明の電磁溶接機の
通電装置は、上部平板状コイル2a、2b、2c、2d
と下部平板状コイル3a、3b、3c、3dとの間に被
溶接物がセットされたことを制御装置7が確認すると、
制御装置7が高圧直流電源装置5の出力をオンにして高
圧直流電源装置5が直流の高電圧を発生し、制限抵抗器
6a、6b、6c、6dを介してコンデンサ1a、1
b、1c、1dを充電する。コンデンサ1a、1b、1
c、1dがあらかじめ設定した電圧まで充電されると、
制御装置7はトランジスタ4a、4b、4c、4dに一
斉にベース信号を供給し、トランジスタ4a、4b、4
c、4dが導通してコンデンサ1a、1b、1c、1d
に蓄えられた電荷をそれぞれ上部平板状コイル2a、2
b、2c、2d及び下部平板状コイル3a、3b、3
c、3dを通して放電する。
The current supply device of the electromagnetic welding machine according to the present invention having the above-described structure is composed of upper flat coils 2a, 2b, 2c, 2d.
When the control device 7 confirms that an object to be welded has been set between the lower plate-shaped coil 3a, 3b, 3c, and 3d,
The control device 7 turns on the output of the high-voltage DC power supply 5 and the high-voltage DC power supply 5 generates a high DC voltage, and the capacitors 1a, 1
b, 1c and 1d are charged. Capacitors 1a, 1b, 1
When c and 1d are charged to a preset voltage,
The control device 7 supplies a base signal to the transistors 4a, 4b, 4c, and 4d all at once, and
c, 4d conduct and capacitors 1a, 1b, 1c, 1d
The electric charges stored in the upper plate-shaped coils 2a, 2a
b, 2c, 2d and lower flat coils 3a, 3b, 3
Discharge through c and 3d.

【0009】4個の上部平板状コイル2a、2b、2
c、2dはそれぞれ相互に密に近接させてあり、4個の
下部平板状コイル3a、3b、3c、3dもそれぞれ相
互に密に近接させてあるので、4個の上部平板状コイル
2a、2b、2c、2d及び下部平板状コイル3a、3
b、3c、3dに流れた電流の合計の電流がそれぞれ単
一の上部平板状コイル及び下部平板状コイルに流れたの
と等価となり、上部平板状コイル2a、2b、2c、2
dと下部平板状コイル3a、3b、3c、3dとの間に
セットされた被溶接物は溶接されることになる。
The four upper flat coils 2a, 2b, 2
c, 2d are each closely adjacent to each other, and the four lower flat coils 3a, 3b, 3c, 3d are also each closely adjacent to each other, so that the four upper flat coils 2a, 2b , 2c, 2d and lower flat coil 3a, 3c
b, 3c, and 3d are equivalent to the total current flowing through the single upper flat coil and the lower flat coil, respectively, and the upper flat coils 2a, 2b, 2c, 2
The object to be welded set between d and the lower flat coils 3a, 3b, 3c, 3d is to be welded.

【0010】以上述べた実施の形態によっても明らかな
ように、必要な溶接電流を複数の上部平板状コイル2
a、2b、2c、2d及び下部平板状コイル3a、3
b、3c、3dと複数のトランジスタ4a、4b、4
c、4dに分割して流しているので、個別のトランジス
タに流れる電流は充分小さなものとなり半導体素子によ
り電流を開閉することが可能となる。
As is apparent from the above-described embodiment, a necessary welding current is supplied to a plurality of upper plate-shaped coils 2.
a, 2b, 2c, 2d and lower flat coils 3a, 3
b, 3c, 3d and a plurality of transistors 4a, 4b, 4
Since the current is divided into c and 4d, the current flowing through the individual transistor becomes sufficiently small, and the current can be opened and closed by the semiconductor element.

【0011】前記実施の形態においては、コンデンサ1
a、1b、1c、1dは単一の直流高圧電源装置5によ
り充電していたが、個別の直流高圧電源装置とすること
も可能である。直流高圧電源装置を個別とした場合に
は、直流高圧電源装置5、コンデンサ1a、1b、1
c、1dあるいはトランジスタ4a、4b、4c、4d
のいずれかが故障した場合でも故障した直列回路を切り
離せば引き続き溶接を行うことができる利点がある。
In the above embodiment, the capacitor 1
Although a, 1b, 1c, and 1d are charged by a single DC high-voltage power supply 5, individual DC high-voltage power supplies may be used. When the DC high-voltage power supply is individually provided, the DC high-voltage power supply 5, the capacitors 1a, 1b, 1
c, 1d or transistors 4a, 4b, 4c, 4d
In the case where any one of the above-mentioned failures occurs, there is an advantage that welding can be continuously performed by disconnecting the failed series circuit.

【0012】また、前記実施の形態においては、上部平
板状コイル2a、2b、2c、2d及び下部平板状コイ
ル3a、3b、3c、3dは垂直方向に分割して垂直方
向に重ねたものを示しているが、図2に示すような水平
方向に分割して水平方向に重ねたもの、あるいは、図3
に示すような水平方向に分割して水平方向の折り曲げ部
分を水平方向に重ねる等任意の構成とすることができ
る。
In the above-described embodiment, the upper plate-shaped coils 2a, 2b, 2c, 2d and the lower plate-shaped coils 3a, 3b, 3c, 3d are divided vertically and overlapped in the vertical direction. However, as shown in FIG. 2, it is divided in the horizontal direction and overlapped in the horizontal direction, or FIG.
As shown in (1), an arbitrary configuration can be adopted, such as dividing in the horizontal direction and overlapping horizontally bent portions in the horizontal direction.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、スイッチ
を半導体素子としたので、動作時に騒音を発することが
無く、接点の消耗が無いという利点がある。また、コン
デンサの充電完了前にスイッチが誤動作してコンデンサ
を放電し、溶接不良を生ずるというようなこともない。
According to the present invention described above, since the switch is a semiconductor element, there is an advantage that no noise is generated at the time of operation and no contact is consumed. Also, there is no possibility that the switch malfunctions and discharges the capacitor before the charging of the capacitor is completed, resulting in poor welding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態を示す結線図である。FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】平板状コイルの別の形状を示す外観図である。FIG. 2 is an external view showing another shape of the flat coil.

【図3】平板状コイルの更に別の形状を示す外観図であ
る。
FIG. 3 is an external view showing still another shape of the flat coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b、1c、1d コンデンサ 2a、2b、2c、2d 上部平板状コイル 3a、3b、3c、3d 下部平板状コイル 4a、4b、4c、4d トランジスタ 5 高圧直流電源装置 6a、6b、6c、6d 制限抵抗器 7 制御装置 1a, 1b, 1c, 1d Capacitors 2a, 2b, 2c, 2d Upper flat coil 3a, 3b, 3c, 3d Lower flat coil 4a, 4b, 4c, 4d Transistor 5 High voltage DC power supply 6a, 6b, 6c, 6d Limiting resistor 7 Control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小崎 崇 愛知県名古屋市千種区鹿子町5丁目12番地 (72)発明者 相沢 友勝 東京都日野市大字新井795番地の7 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Ozaki 5-12 Kagocho, Chigusa-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture (72) Inventor Tomokatsu Aizawa 795-7, Arai Arai, Hino-shi, Tokyo

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶接電流を流す平板状コイルと、半導体素
子と、コンデンサとを直列に接続した複数の直列回路
と、該コンデンサを充電する直流高圧電源装置とを設
け、複数の直列回路の半導体素子に同時に信号を与えて
導通させるようにしたことを特徴とする電磁溶接機の通
電装置。
1. A semiconductor device comprising a plurality of series circuits, comprising: a plate-shaped coil through which a welding current flows; a plurality of series circuits in which a semiconductor element and a capacitor are connected in series; and a DC high-voltage power supply for charging the capacitor. An energizing device for an electromagnetic welding machine, wherein signals are simultaneously applied to the elements to make them conductive.
【請求項2】複数の直列回路のコンデンサを個別の直流
高圧電源装置により充電するようにしたことを特徴とす
る請求項1に記載の電磁溶接機の通電装置。
2. The current supply device for an electromagnetic welding machine according to claim 1, wherein the capacitors of the plurality of series circuits are charged by individual DC high-voltage power supply devices.
【請求項3】複数の直列回路のコンデンサの一極を直流
高圧電源装置の一極に接続し、該コンデンサの他極をそ
れぞれ制限抵抗器を介して直流高圧電源装置の他極に接
続して共通の直流高圧電源装置により充電するようにし
たことを特徴とする請求項1に記載の電磁溶接機の通電
装置。
3. One of the plurality of series circuit capacitors has one pole connected to one pole of the DC high-voltage power supply, and the other pole of the capacitor is connected to the other pole of the DC high-voltage power supply via a limiting resistor. The current supply device for an electromagnetic welding machine according to claim 1, wherein the charging is performed by a common DC high-voltage power supply device.
【請求項4】半導体素子をトランジスタとしたことを特
徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の電磁溶接機の
通電装置。
4. The current supply device for an electromagnetic welding machine according to claim 1, wherein the semiconductor element is a transistor.
【請求項5】半導体素子をサイリスタとしたことを特徴
とする請求項1乃至3に記載の電磁溶接機の通電装置。
5. The current supply device for an electromagnetic welding machine according to claim 1, wherein the semiconductor element is a thyristor.
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