JP2003123960A - 電磁溶接機のコイル - Google Patents

電磁溶接機のコイル

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JP2003123960A
JP2003123960A JP2001314038A JP2001314038A JP2003123960A JP 2003123960 A JP2003123960 A JP 2003123960A JP 2001314038 A JP2001314038 A JP 2001314038A JP 2001314038 A JP2001314038 A JP 2001314038A JP 2003123960 A JP2003123960 A JP 2003123960A
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electromagnetic welding
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Tomokatsu Aizawa
友勝 相澤
Takashi Ozaki
崇 小崎
Koichi Masuda
幸一 増田
Yuji Yonenaga
裕司 米永
Masabumi Matsuda
正文 松田
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Chuo Seisakusho KK
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Chuo Seisakusho KK
Japan Science and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】必要な強度を確保しつつ溶接条件を満足させる
ことができる電磁溶接機のコイルを提供する。 【解決手段】少なくとも一方に電流の集中部を設けた2
枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、コイルに大
電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する電磁溶接機
のコイルにおいて、集中部1の被溶接物に対向する側の
断面形状を円、楕円、放物線の一部からなる曲線とする
か、あるいは、集中部1の被溶接物に対向する側に溝を
形成し、溝の形状をV字形、U字型、半円又は矩形とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【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に使用する電磁溶接機のコ
イルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来困難とされたアルミニウムの溶接が
可能であり、また、アルミニウムと鉄のような異種金属
の溶接も可能な電磁溶接法が本願発明者の1名により考
えられ、実用化が進められているところである。この電
磁溶接法は特開平11−192562に示されるよう
に、被溶接物の金属薄板を重ねて平板状コイルの間に置
き、コイルに大電流を流して溶接するものである。被溶
接物を挟む平板状コイルの少なくとも一方には電流が集
中して流れる集中部が設けられており、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
手段としては、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方法が用いられている。
【0003】ここで要する直流高圧電源装置の電圧は例
えば5〜15kV、コンデンサの容量は50〜200μ
Fであり、これによる放電電流の波高値は100kA以
上に達し、その放電時間は100μ秒以下である。集中
部は溶接条件から考えればエネルギーを集中させるため
に一定の幅以下とする必要があることが知られている。
平板状コイルには瞬間的ではあっても大きな電流が流れ
るため大きな力が加わり、特に集中部には大きな力が加
わるので変形したり損傷を受けたりする恐れがあり、こ
れを回避しつつ溶接条件を満足する集中部の断面形状が
選定されてきた。現在、集中部の断面形状としては図1
9に示すような5mmないし10mmの幅を持った矩形
形状が実用的なものとして採用されている。
【0004】ところで、本願発明者はさらに、被溶接物
に形成される溶接線と被溶接部に対向する集中部の幅と
の関係について検討を続けており、溶接線を細くする場
合には集中部の幅を狭くする必要があることを見出して
いる。また、アルミニウムと鉄のような異種金属を溶接
する場合には高いエネルギーを必要とすることを見出し
ている。ところが、集中部の幅を狭くするとコイルの強
度が不足し、繰り返し溶接をした場合にコイルが変形す
るという問題があり、高いエネルギーを加えた場合にも
コイルが変形するという問題があった。
【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、必要な強度を確保しつつ溶接条件を満足させ
ることができる電磁溶接機のコイルを提供するためにな
されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めになされた請求項1の発明は、少なくとも一方に電流
の集中部を設けた2枚の平板状のコイルの間に被溶接物
を置き、コイルに大電流を流して溶接する電磁溶接機に
使用する電磁溶接機のコイルにおいて、集中部の被溶接
物に対向する側の断面形状を円、楕円、放物線の一部か
らなる曲線としたことを特徴とするものである。
【0007】また、同一の問題を解決するためになされ
た請求項2の発明は、少なくとも一方に電流の集中部を
設けた2枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、コ
イルに大電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する電
磁溶接機のコイルにおいて、集中部の被溶接物に対向す
る側の断面形状を台形としたことを特徴とするものであ
る。この請求項2の発明では、台形の斜面を曲線とする
ことができる。
【0008】さらに、同一の問題を解決するためになさ
れた請求項4の発明は、少なくとも一方に電流の集中部
を設けた2枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、
コイルに大電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する
電磁溶接機のコイルにおいて、集中部の被溶接物に対向
する側に溝を形成したことを特徴とするものである。こ
の請求項4の発明では、溝の形状をV字形、U字型、半
円又は矩形とすることができる。いずれの発明において
も、集中部の材質はクロム銅合金であることが好まし
い。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を、図を
参照しながら具体的に説明する。本発明の電磁溶接機の
コイルは集中部の断面形状に特徴があるものであるが、
以下で説明する実施の形態では上部平面状コイル及び下
部平面状コイルに部品として構成された集中部を装着し
て構成するようにしている。図1及び図2は請求項1の
発明の実施の形態の上部平板状コイルに装着する集中部
1の正面図及び底面図である。この集中部1は中央部の
集中部本体2の断面を図3AないしCに示すような形状
とし、両側に取り付け部3、3が設けてあり、該取り付
け部3、3には取り付け孔4、4が設けてある。図3A
に示す集中部本体2の断面形状は被溶接物に対向する側
の断面形状を円の一部としたものであり、図3Bに示す
ものは楕円の一部、図3Cに示すものは放物線の一部と
したものである。
【0010】図4及び図5は請求項2及び3の発明の実
施の形態の上部平板状コイルに装着する集中部1の正面
図及び底面図である。請求項2の発明の集中部本体2の
断面は図6Aに示すような形状としてあり、取り付け部
3、3、取り付け孔4、4が設けてあることは図1及び
図2に示すものと同様である。この集中部本体2の断面
形状は被溶接物に対向する側の断面形状を台形としたも
のである。請求項3の発明の集中部本体2の断面は図6
B及び図6Cに示すような形状としてあり、図6Bに示
すものは台形の斜面を凸の曲線に、図6Cに示すものは
台形の斜面を凹の曲線にしたものである。
【0011】図7及び図8は請求項4の発明の実施の形
態の上部平板状コイルに装着する集中部1の正面図及び
底面図である。集中部本体2の断面は図9に示すような
形状としてあり、取り付け部3、3、取り付け孔4、4
が設けてあることは図1及び図2に示すものと同様であ
る。図9に示す集中部本体2の断面形状は被溶接物に対
向する側に設けた溝をV字形としたものである。また、
図10及び図11は請求項4の別の実施の形態の上部平
板状コイルに装着する集中部1の正面図及び底面図であ
る。集中部本体2の断面は図12Aないし図12Cに示
すような形状としてあり、図12Aに示すものは溝をU
字形に、図12Bに示すものは溝を半円形に、図12C
に示すものは溝を矩形にしたものである。
【0012】本発明の電磁溶接機のコイルはこのように
構成した集中部を上部平板状コイル及び下部平板状コイ
ルに装着して構成されるものであって、下部平板コイル
に装着される集中部1は反転して被溶接物に対向する側
を上として装着される。図13及び図14はこの集中部
1が装着される電磁溶接機の例を示すものであって、箱
型の機台11上に下部平板状コイル12が絶縁材13に
より絶縁して固定してある。下部平板状コイル12の上
面には上部平板状コイル14を絶縁材15により固定し
た可動枠16が設けてあり、該可動枠16の後側は機台
11の後部に枢着部材17を設けて枢着し、前部を開閉
動可能としてある。機台11の後側にはコンデンサ18
が設けてあり、該コンデンサ18の接地側極は接続板1
9により下部平板状コイル12の後端に接続してある。
集中部1は図15及び図16に示すように上部平板状コ
イル14の中間に取り付け部3、3の取り付け孔4、4
により装着され、図17及び図18に示すように下部平
板状コイル12の中間に同様に装着される。
【0013】下部平板状コイル12と上部平板状コイル
14の前端の端面は可動枠16を閉じたとき同一平面に
なるようにしてあり、上部平板状コイル14の後端は可
動枠16に固定した放電ギャップスイッチを構成する一
方の放電電極20に接続してある。機台11の後部には
可動枠16を下部平板状コイル12上に閉じたときに放
電電極20と対向して放電ギャップスイッチを構成する
他方の放電電極21が機台1から絶縁して取り付けてあ
り、該放電電極21はコンデンサ18の他極に接続して
ある。さらに、放電電極20には図示しないトリガー電
極が付設してある。機台11の前部には接触子22が移
動機構23により前後動自在に機台11から絶縁して取
り付けてある。該接触子22は、可動枠16を下部平板
状コイル12上に閉じたときに移動させ、同一平面にな
っている下部平板状コイル12と上部平板状コイル14
の前端の端面に接触して導通させるためのものである。
24は可動枠16を開閉する際に把持するための把手で
ある。
【0014】前記のように構成し、集中部1、1を下部
平板状コイル12及び上部平板状コイル14に装着した
電磁溶接機の可動枠6を開き、下部平板状コイル12の
集中部1上に被溶接物の溶接すべき部分を載せ、可動枠
6を閉じると、被溶接物の溶接すべき部分は下部平板状
コイル12の集中部1と上部平板状コイル14の集中部
1に挟まれることとなる。このとき、被溶接物と集中部
1、1との間には絶縁シートを挟んでおく。接触子22
を移動させて下部平板状コイル12と上部平板状コイル
14の前端の間を導通させ、コンデンサ18を図示しな
い直流高圧電源装置により充電する。コンデンサ18の
充電を待って充電を停止させ、図示しない制御装置から
トリガー電極に電圧を与えると放電電極20、21の間
で放電が始まって放電ギャップスイッチが導通し、コン
デンサ18の電荷は放電電極21、放電電極20、上部
平板状コイル14、接触子22、下部平板状コイル1
2、接続板19の回路を通って放電し、集中部1、1の
間に挟まれた被溶接物が溶接される。
【0015】本発明の電磁溶接機のコイルを組み込んだ
電磁溶接機によればこのようにして被溶接物が溶接され
るわけであるが、請求項1の発明による場合には、従来
の集中部の断面形状が矩形のものによる場合に比べて溶
接面での磁束線の密度が高くなり、接合部分の渦電流に
よるジュール熱と圧縮力を一直線状に集中させることに
なる。したがって溶接部の単位面積当たり、より少ない
エネルギーで高い接合強度が得られ、低いエネルギーで
強固に接合できる利点がある。
【0016】また、請求項2及び3の発明による場合に
は、従来の集中部の断面形状が矩形のものによる場合に
比べて接合線が細く、被溶接物の接合面が平滑で良好と
なる利点がある。ただし、従来の集中部の断面形状が矩
形のものによる場合と同程度の引張り強度を得るために
は2倍以上のエネルギーを必要とする。
【0017】さらに請求項4の発明による場合には、溶
接部の接合線が4本平行に形成され、その外観には凹凸
が少ないという利点がある。特に高い溶接強度を必要と
せず、溶接痕の目立たない溶接が求められる場合に有効
である。ただし、この請求項4の発明による場合に従来
の集中部の断面形状が矩形のものによる場合と同程度の
引張り強度を得るためには、溝をV字形とした場合に2
倍以上、U字形とした場合にはさらに高いエネルギーが
必要である。
【0018】いずれの発明においてもコイルの集中部の
断面形状は被溶接物に対向する側を求められる溶接条件
に適した形状とし、被溶接物に対向しない、被溶接物か
ら離れた部分の幅を充分に取ることにより、変形に対し
ての充分な強度を確保することができる。さらに、集中
部の材質をクロム銅合金とすることにより、強度、耐久
性に優れ、コストの面でも調和の取れたものとなる利点
がある。
【0019】前記実施の形態においては、集中部1、1
を下部平板状コイル12及び上部平板状コイル14にね
じ止め等により装着できるようにしているがこれを一体
してもよいことは言うまでもない。前記実施の形態のよ
うに、集中部1を下部平板状コイル12及び上部平板状
コイル14に装着するようにした場合には、集中部1が
変形等して交換を要するようになったときに集中部1の
みを容易に交換することができ、被溶接物に応じて溶接
条件に最適な集中部1に交換することも容易である利点
がある。なお、前記実施の形態においては、集中部1を
下部平板状コイル12及び上部平板状コイル14の両方
に装着しているが、溶接条件によっては下部平板状コイ
ル12又は上部平板状コイル14のいずれか一方のみに
集中部1を装着するものとすることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、必要な強
度を確保しつつ溶接条件を満足させることができる電磁
溶接機のコイルを提供できるという利点がある。したが
って、より多様な溶接を実現できる電磁溶接機のコイル
を提供するものとして業界に寄与するところ極めて大で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の実施の形態の集中部の正面図
である。
【図2】請求項1の発明の実施の形態の集中部の底面図
である。
【図3】請求項1の発明の実施の形態の集中部の断面図
である。
【図4】請求項2及び3の発明の実施の形態の集中部の
正面図である。
【図5】請求項2及び3の発明の実施の形態の集中部の
底面図である。
【図6】請求項2及び3の発明の実施の形態の集中部の
断面図である。
【図7】請求項4の発明の実施の形態の集中部の正面図
である。
【図8】請求項4の発明の実施の形態の集中部の底面図
である。
【図9】請求項4の発明の実施の形態の集中部の断面図
である。
【図10】請求項4の発明の別の実施の形態の集中部の
正面図である。
【図11】請求項4の発明の別の実施の形態の集中部の
底面図である。
【図12】請求項4の発明の別の実施の形態の集中部の
断面図である。
【図13】電磁溶接機の一例を示す側面図である。
【図14】電磁溶接機の一例を示す平面図である。
【図15】上コイルに集中部を装着した状態を示す断面
図である。
【図16】上コイルに集中部を装着した状態を示す底面
図である。
【図17】下コイルに集中部を装着した状態を示す断面
図である。
【図18】下コイルに集中部を装着した状態を示す底面
図である。
【図19】従来の集中部の断面図である。
【符号の説明】
1 集中部 2 集中部本体 3 取り付け部 4 取り付け孔 11 機台 12 下部平板状コイル 13 絶縁材 14 上部平板状コイル 15 絶縁材 16 可動枠 17 枢着部材 18 コンデンサ 19 接続板 20、21 放電電極 22 接触子 23 移動機構 24 把手
───────────────────────────────────────────────────── 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 増田 幸一 愛知県豊田市柿本町6丁目17番地34 (72)発明者 米永 裕司 愛知県名古屋市名東区八前2丁目1203番 (72)発明者 松田 正文 愛知県名古屋市中村区東宿町2丁目144番 Fターム(参考) 3K059 AA08 AB26 AC77 AD28 CD72

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方に電流の集中部を設けた2
    枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、コイルに大
    電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する電磁溶接機
    のコイルにおいて、集中部の被溶接物に対向する側の断
    面形状を円、楕円、放物線の一部からなる曲線としたこ
    とを特徴とする電磁溶接機のコイル。
  2. 【請求項2】少なくとも一方に電流の集中部を設けた2
    枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、コイルに大
    電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する電磁溶接機
    のコイルにおいて、集中部の被溶接物に対向する側の断
    面形状を台形としたことを特徴とする電磁溶接機のコイ
    ル。
  3. 【請求項3】台形の斜面が曲線であることを特徴とする
    請求項2に記載の電磁溶接機のコイル。
  4. 【請求項4】少なくとも一方に電流の集中部を設けた2
    枚の平板状のコイルの間に被溶接物を置き、コイルに大
    電流を流して溶接する電磁溶接機に使用する電磁溶接機
    のコイルにおいて、集中部の被溶接物に対向する側に溝
    を形成したことを特徴とする電磁溶接機のコイル。
  5. 【請求項5】溝の形状がV字形、U字型、半円又は矩形
    であることを特徴とする請求項4に記載の電磁溶接機の
    コイル。
  6. 【請求項6】集中部の材質がクロム銅合金であることを
    特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載の電磁溶接
    機のコイル。
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