JP2014061535A

JP2014061535A - 携帯用スポットウェルダー

Info

Publication number: JP2014061535A
Application number: JP2012208367A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morita; 猛森田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-04-10

Abstract

【課題】電源電池とコンデンサーを使用し、トランスを使用しないことにより、バッグに入れて携行できるほど軽量、かつ、どこででもスポット溶接を行なうことができる使用し易い携帯用スポットウェルダーを提供する。
【解決手段】電池を電源とし、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、コンデンサーに蓄積された電荷をスイッチング素子により瞬間的に放電し、一対の溶接点に挟持されているワークに溶接電流を通じて溶接を行う携帯用スポットウェルダーについて、一対の溶接点をウェルダー本体側に設けるとともに、少なくとも一方の溶接点を他方の溶接点に対して接・離可能な可動溶接点１５とし、上記一方の可動溶接点１５と他方の溶接点１６とによりワークを挟持した状態において、可動溶接点１５をワークに対して加圧する加圧する加圧機構１７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、２次電池を電源とし、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、コンデンサーに蓄積された電荷をスイッチング素子により瞬間的に放電し、一対の溶接点に挟持されているワークに溶接電流を通じて溶接を行う携帯用スポットウェルダーに関するものであり、特に、歯科矯正など卓上での作業に好適なものである。

歯科矯正は、歯牙の噛み合わせを矯正し、健康で美しい歯列を得るとともに、例えば、アスリートが必要な瞬発力などを引き出すために影響するものとして、その認識が高まっている。歯科矯正では、歯列を整えるためのワイヤーを止めるブラケットと歯冠の溶接などが基本技術になり、この作業にはスポットウェルダーが用いられる。また、最近の傾向として、歯科矯正は矯正専門医が担当し、一般歯科医院との契約により通院治療をするケースが多くなっている。しかし、スポットウェルダーを備えていない一般歯科医院にて治療する場合、スポットウェルダーを持参しなければならず、負担となっている。

これに対し、従来のスポットウェルダーはトランスを使用しているため、数キログラム程度の重量物であり携帯には不便である。そこで先行技術を調査すると、特開２００４−１６７５４１号が見出された。この発明は、コンデンサーのエネルギーを急激に放出して被溶接部同士を抵抗溶接するコンデンサー式抵抗溶接機に関するものであるが、エネルギー蓄積用コンデンサーは所要量の電荷を溶接トランスに放電するために使われ、実際の溶接には、トランスから供給される大電流を使用する構成である。従って、コンデンサーと共に溶接トランスが必要であり、重量も軽減されない。

特開２００４−１６７５４１号

本発明は前記の実情に鑑みてなされたもので、その課題は、電源電池とコンデンサーを使用し、トランスを使用しないことにより、バッグに入れて携行できるほど軽量、かつ、どこででもスポット溶接を行なうことができる使用し易い携帯用スポットウェルダーを提供することである。また、本発明の他の課題は、高強度の固定を卓上で手軽に行えるようにすることである。

前記の課題を解決するため、本発明は電池を電源とし、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、コンデンサーに蓄積された電荷をスイッチング素子により瞬間的に放電し、一対の溶接点に挟持されているワークに溶接電流を通じて溶接を行う携帯用スポットウェルダーについて、一対の溶接点をウェルダー本体側に設けるとともに、少なくとも一方の溶接点を他方の溶接点に対して接・離可能な可動溶接点とし、かつ、上記一方の可動溶接点と他方の溶接点とがワークを挟持した状態において、可動溶接点をワークに対して加圧する加圧機構を設けるという手段を講じたものである。

本発明の携帯用スポットウェルダーは、電池を電源とし、電源電圧を昇圧回路により昇圧して蓄電するコンデンサーを備え、そこに蓄積された電荷をスイッチング素子により瞬間的に放電し、一対の溶接点に挟持されているワークに溶接電流を通じて溶接を行うという構成を備えている。電池としては充放電を繰り返して使用可能な２次電池が望ましいけれども、２次電池でなければならないということはなく、放電だけで充電負荷の１次電池も当然に使用可能である。そして、コンデンサーに蓄電された電化を開放してスポット溶接のために使用する技術は前記の通り公知のものであるが、本発明はコンデンサーのみを使用してトランスを使用せず、高電流制御のＦＥＴを用いて瞬間放電を行い、溶接を可能にしたことを特徴とする。

そのような構成において、本発明の装置では、一対の溶接点をウェルダー本体側に設けるとともに、少なくとも一方の溶接点を、他方の溶接点に対して接・離可能な可動溶接点とした。さらに、一方の可動溶接点と他方の溶接点とがワークを挟持した状態において、可動溶接点をワークに対して加圧する加圧する加圧機構を設けている。なお、一対の溶接点の少なくとも一方を可動溶接点とするということは、両方とも可動溶接点とすることを妨げないということである。一対の溶接点は、それぞれ適切な形態に形成された部材に取り付けることで、本体に設けられているが、具体的な取り付け手段としては、従来公知公用の技術を適用することができる。

本発明の装置では、上記一方の可動溶接点と他方の溶接点とがワークを挟持した状態において、可動溶接点をワークに対して加圧する加圧する加圧機構を設けるものとする。スポット溶接では、溶接ワークの圧着力、電流、通電時間が溶接品質を左右するとされているが、この内で上記加圧機構は、ワークに対する圧着力を好適に維持する目的で設けられている。

本発明の装置では、可動溶接点を、他方の溶接点に対して接・離可能とするために、ウェルダー本体側に揺動可能に設けた揺動部材に取り付け、加圧機構として、上記揺動部材に対して、弾性体による常時付勢力と、締付け部材によるねじ込み力を加える構成を具備する。ワークの溶接は、ねじ込みによる加圧力のもとに行なわれ、溶接時にワークが溶融する際にも、弾性体による常時付勢力がワークに加わることによりナゲットが好適に形成されるのを容易にするという意図が達成される。

本発明の携帯用スポットウェルダーは、前記の電源電圧を昇圧する昇圧回路と、上記昇圧回路を制御するとともに、コンデンサーに対する充電時間を制御するＣＰＵと、電源電圧が昇圧して蓄電された、コンデンサーの高容量の電荷を瞬間的に放電するスイッチングのための高電流制御のＦＥＴ駆動回路と、放電のための条件を満たしたとＣＰＵが判断した時点において、溶接スタートの準備完了となる動作スイッチとを具備して構成することができる。高電流制御のＦＥＴを用いることでトランスを省略し、コストの若干の上昇よりも軽量化が達成されることは、本発明の目的に適合しむしろ好ましいものである。１次電池専用機の場合には、ＡＣ／ＤＣアダプター及び充電回路等は不要であるが、実用的には２次電池も１次電池も共に使用できることが望まれる。

高電流制御のＦＥＴを用いることでトランスを省略し、コストの若干の上昇よりも軽量化が達成されることは、本発明の目的に適合しむしろ好ましいものである。このような本発明の携帯用スポットウェルダーにおける電気的な特徴は、電源電圧を昇圧回路により昇圧して蓄電するコンデンサーを備え、ＦＥＴ駆動回路による大電流制御という構成にあるといえる。この構成により、トランスを必要とせずにスポット溶接を実施する携帯用スポットウェルダーを実用化することができた。

本発明は以上のように、トランスを使用せず、２次電池を電源とすることによりバッグに入れて携行できるほど軽量で、かつ、どこででもスポット溶接を行なうことができる使用し易い携帯用スポットウェルダーを提供することができるという効果を奏する。故に、この装置は手に持っても負担を感じない程度の大きさと重さにまとめられ（図１はほぼ実物大である。）、歯科医師がバッグに入れて携行する上で全く負担にならない。また、本発明の装置は、歯科矯正のための部材の溶接を念頭に構想されたが、その手軽さ、実用性の高さから、他の用途、例えば、試作品製作、模型や電気の工作などにも適している。

以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係る携帯用スポットウェルダー１０の一例を示すもので、ウェルダー本体１１として横長の長円形断面形状を有する扁平なケーシングを具備し、その内部に電源電池１２としての２次電池と、電解コンデンサー１３、そして電気回路を実装した基板１４が組み込まれている。ウェルダー本体１１は電源電池１２の充電器を組み込むために図示よりも大型に形成することもあるが、図１の二点鎖線１１ａの形態はその場合を示している。

ウェルダー本体１１には、一対の溶接点１５、１６を有する加圧機構１７が設けられている。加圧機構１７はウェルダー本体１１に固定されており、故に、加圧機構１７はウェルダー本体側に設けられているものとして扱われる。実施形態を図３に示したとおり、上記一対の溶接点１５、１６は、図中、下位に位置するものが可動溶接点１５、上位に位置するものが固定溶接点１６としてあらわされている。可動溶接点１５は揺動部材１８の前端に交換可能に取り付けられ、固定溶接点１６は固定部材１９の先端に同じく交換可能に取り付けられている。１５ａ、１６ａは交換のための止めねじを示す。

揺動部材１８は、加圧機構１７の構成部材である取り付け枠２０の側板部に設けた横方向の支軸２１に中間部にて軸支され、取り付け枠２０の前板部に形成した開口２２から前方へ突き出して、可動溶接点１５が上下に揺動可能であるように構成されている。なお、可動溶接点１５については、揺動部材１８の先端部側方に小さなハンドルを設け、手動で上げ下げできる機構を追加しても良い。２３は端子板であり、揺動部材１８の後端部にボルト止めされており、また、固定部材１９では、上記開口２２の上位に位置する取り付け枠２０の前板部に、端子板２４と共にボルト止めされている。上記の端子板２３、２４はそれぞれ絶縁材２３ａ、２４ａを介してボルト止めされ、また、コード２３ｂ、２４ｂが取り付けられている。

加圧機構１７として、この実施形態においては、上記揺動部材１８に対して弾性体２５による常時付勢力と、締付け部材２６によるねじ込み力を加える構成を具備している。図示の例では、締付け部材２６を揺動部材１８の後端付近を加圧し、揺動部材１８の前端に取り付けた可動溶接点１５を常時加圧方向へ付勢する構成を取っている。よって、揺動部材１８を梃子として、支点位置を前方へ変えることで、同じばねを用いてもより大きな加圧力を得ることができる。可動溶接点１５と固定溶接点１６を取り付けたウェルダー本体１１の前板を金属で形成した場合、溶接時に火花が飛ぶ可能性があるので、ウェルダー本体１１の正面の要所を絶縁材により被覆するものとする。

本発明では、使用し易さを向上するため、ウェルダー本体１１の使用状況を、横たえた状態と斜めに立ち上げた状態を選択することができるように、可変のスタンド機構２７を備えている。実施形態として例示したスタンド機構２７は、ウェルダー本体１１の前側下部左右を支持部２８とするほぼコ字形のスタンド枠から成り、スタンド枠を前側に引き出して支えることで、図２に二点鎖線で示した傾斜態勢を取って安定する。また、スタンド枠を畳んで、図２に実線で示す横たえた状態としたときは、上記支持部２８と後側の支持部２９にて安定な載置状態を取る。

本発明のスポットウェルダー１０における電気的構成に付いて、図４、図５を参照しながら説明する。図４は本発明のスポットウェルダー１０の電気的構成に関するブロック図を示しており、３０はＡＣ／ＤＣアダプターでこれは本発明の装置外である。３２は充電回路、３３は電源となる２次電池であり、電源オン・オフスイッチ（ＳＷ１）３１により通電がなされる（図１、図５参照）。３４は電源電圧を昇圧する昇圧回路、３５は本装置の状態を把握し適切な作動のために制御するＣＰＵ、３６は電解コンデンサー、３７はスタートスイッチ（ＳＷ２）を示している。スタートスイッチ（ＳＷ２）３７は、ＦＥＴ駆動回路３８に微弱電圧を加えて過大電流を溶接点に供給するように設けられている。３９は表示部であり、装置の作動状態を表示するために設けられている。可動溶接点１５、固定溶接点１６間には、前記加圧機構１７の締付け部材２６により加圧力が加えられる。

図５を参照して、本発明のスポットウェルダー１０として機能する回路の一例を示す。ＡＣアダプター３０には２次電池３２が接続されており、昇圧回路３４との間に電源オン・オフスイッチ（ＳＷ１）３１を接続し、昇圧回路３４には抵抗Ｒ１をそれぞれ直列に接続している。コンデンサーＣ１３６は電解コンデンサーより成り、電源回路の並列に接続されるとともに、負極側出力端子との間に高電流制御のＦＥＴ４０が接続されている。昇圧回路３４、コンデンサー３６、ＦＥＴ４０、出力端子＋−は、ＣＰＵ３５に接続されており、それぞれ昇圧電圧、蓄電量、溶接電圧、端子間抵抗値などが制御される。また、ＣＰＵ３５にはスタートスイッチ（ＳＷ２）３７及び表示部４１が接続されている。表示部４１はいずれもＬＥＤから成り、電源オン・オフの表示灯４２、２次電池３３（１２）の充電表示灯４３、溶接準備完了の表示灯４４を備えている。

このように構成された本発明の携帯用スポットウェルダー１０は、例えば、幅と奥行きが１０ｃｍ余り、高さが３〜４ｃｍ、質量が数百グラムないし１キログラム程度のものとして形成することができる。この程度の大きさと重さは全く携帯の邪魔にならない範囲であり、カバン、バッグ類に入れて持ち運ぶことも容易である。また、図１の二点鎖線１１ａの形態としたときには１５〜１８ｃｍ程度の奥行きとなると想定されるが、この大きさと重さは設計上無理のない範囲である。よって、図示の例より小さく又は大きく形成することは容易である。従って、矯正専門医が出張先まで本発明の装置を持参し、出張の一般歯科医院において、患者に応対しながら歯列矯正のためのワークＷを加工するときに、無理なく溶接の作業を実施することができる。

本発明の装置を使用するときは、必要によりＡＣ／ＤＣアダプター３０を家庭電源に接続し、充電表示灯４３によりオフであることを確認しておく。その後、締付け部材２６を操作して、可動溶接点１５、固定溶接点１６間を開き、ワークＷの溶接個所（図１に×で示す。）を可動溶接点１５と固定溶接点１６に挟む位置に配置する。この状態において、可動溶接点１５には、弾性体２５の付勢力が常時働いているので、締付け部材２６を操作しなくても×で示したワークＷの溶接個所を挟持した状態を維持する。故に、弾性体２５による挟持力で固定される程度のワークＷであれば、締付け部材２６を操作して締め付ける前であっても一定の箇所×を加圧し固定状態を保つことができる。

ワークＷのセットを完了した時点で、可動溶接点１５と固定溶接点１６における抵抗値がＣＰＵ３５にて溶接前に検知され、充電も終了となるので、過大電流阻止及び適切加圧力監視による作動の正常化が図られる。次に、電源オン・オフスイッチ（ＳＷ１）３１をオンに切替えると、電源オン・オフの表示灯４２が点灯し、かつ、電源電池３３（１２）の充電回路が作動を開始し、充電完了により表示灯４３が点灯状態になる。なお、電源電池３３は、例えば、単３型のニッケル水素電池（公称１．２Ｖ）を４個直列接続し出力電圧を得るものとすると、ＡＣ／ＤＣアダプター３０への通電により、およそＤＣ５Ｖを得ることができる。昇圧回路３４により電圧を、例えば、２５Ｖ程度に昇圧し、ＣＰＵ３５で制御される信号により停止されるまで、コンデンサーＣ１３６に蓄積され、電荷の蓄積が所要量に達することにより充電表示灯４３が消灯する。

可動溶接点１５と固定溶接点１６によって加えられる通電最適圧力値がＣＰＵ３５により検知され、その条件にてＣＰＵ３５は表示部４１に信号を発し、また、スタートスイッチ（ＳＷ２）３７を作動可能な状態にする。条件が全て満たされると、溶接の準備完了となる。故に、スタートスイッチ（ＳＷ２）３７を押すことで、コンデンサーＣ１３６に蓄積された電化が無接点スイッチ即ち高電流制御のＦＥＴを通して瞬間放電され、ここに、ワークＷに対する溶接が、適正な加圧力のもとで理想的に行なわれることになる。また、スタートスイッチ（ＳＷ２）３７から手を離した時点で、次の溶接のための充電が行なわれる。

このように構成された本発明によれば、電源電池１２として１次電池を使用することも可能であるとともに、その容量も単１〜３型のみならず、単４型等を使用することも可能であるからその場合には、携帯用スポットウェルダー１０としてさらに小型化を図ることができる。よって、溶接装置の携行移動が全く苦にならなくなるとともに、溶接という強固な接合手段を手軽に実施できるようになるので、著しい技術革新となることが期待される。なお、図示の実施形態は望ましい一形態であるから、必須不可欠ではない二義的な構成要素については適宜省略又は変更することがある。

本発明に係る携帯用スポットウェルダーの一例を示す斜視図である。同上の装置の側面図である。同じく内部構造の一部を示す断面図である。同じく本発明の電気的構成を示すブロック図である。同じく実施形態の一例を示す回路図である。

１０携帯用スポットウェルダー
１１ウェルダー本体
１２（３３）電源電池
１３（３６）コンデンサー
１４基板
１５可動溶接点
１６固定溶接点
１７加圧機構
１８揺動部材
１９固定部材
２０取り付け枠
２１支軸
２２開口
２３、２４端子板
２５弾性体
２６締付け部材
２７スタンド機構
２８左右の支持部
２９後側の支持部
３０ＡＣ／ＤＣアダプター
３１電源オン・オフスイッチＳＷ１
３２充電回路
３４昇圧回路
３５ＣＰＵ
３７スタートスイッチＳＷ２
３８、４０ＦＥＴ駆動回路
３９、４１表示部
４２オン・オフ表示灯
４３充電表示灯
４４準備完了表示灯

Claims

電池を電源とし、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、コンデンサーに蓄積された電荷をスイッチング素子により瞬間的に放電し、一対の溶接点に挟持されているワークに溶接電流を通じて溶接を行う携帯用スポットウェルダーであって、
一対の溶接点をウェルダー本体側に設けるとともに、少なくとも一方の溶接点を他方の溶接点に対して接・離可能な可動溶接点とし、
上記一方の可動溶接点と他方の溶接点とによりワークを挟持した状態において、可動溶接点をワークに対して加圧する加圧機構を設けた
ことを特徴とする携帯用スポットウェルダー。
可動溶接点を、他方の溶接点に対して接・離可能とするために、ウェルダー本体側に揺動可能に設けた揺動部材に取り付け、加圧機構として、上記揺動部材に対して、弾性体による常時付勢力と締付け部材によるねじ込み力を加える構成を具備した
請求項１記載の携帯用スポットウェルダー。
電源電圧を昇圧する昇圧回路と、上記昇圧回路を制御するとともに、コンデンサーに対する充電時間を制御するＣＰＵと、電源電圧が昇圧して蓄電された、コンデンサーの高容量の電荷を瞬間的に放電するスイッチングのための高電流制御のＦＥＴ駆動回路と、放電のための条件を満たしたとＣＰＵが判断した時点において、溶接スタートの準備完了となる動作スイッチとを具備して構成された
請求項１記載の携帯用スポットウェルダー。