JP2547430B2 - 抵抗溶接方法及び装置 - Google Patents
抵抗溶接方法及び装置Info
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- B23K11/06—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶接ことに電磁結合した電源を使い溶接し
ようとする材料をその中に誘導される電流又は磁気ヒス
テリシス或はこれ等の両方によつて加熱する、抵抗溶接
方法及び抵抗溶接装置に関する。
ようとする材料をその中に誘導される電流又は磁気ヒス
テリシス或はこれ等の両方によつて加熱する、抵抗溶接
方法及び抵抗溶接装置に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする課題 抵抗溶接方法は一般に、点溶接部又は縫合せ溶接部を
形成し薄板金部品を互いに接合するのに使われる。従来
の抵抗溶接方法では、金属をその軟化して圧力により相
互に鍛造（forge）できる温度に加熱するように、通常
銅から成る電極を使い溶接継手に多量の電流を加える。
各部品を互いに鍛造する圧力は、従来溶接しようとする
材料に電流を加える同じ溶接電極を介して加える。
形成し薄板金部品を互いに接合するのに使われる。従来
の抵抗溶接方法では、金属をその軟化して圧力により相
互に鍛造（forge）できる温度に加熱するように、通常
銅から成る電極を使い溶接継手に多量の電流を加える。
各部品を互いに鍛造する圧力は、従来溶接しようとする
材料に電流を加える同じ溶接電極を介して加える。
従来の縫合せ溶接は、点溶接と同様にして行なわれて
いる。しかし縫合せ溶接では、各電極は通常、溶接を行
なう際に、溶接しようとする部品に沿つて転動する車輪
の形状を持つ。従来の点溶接と縫合せ溶接又は連続溶接
とを行なう構造は、それぞれ第１図及び第２図に例示し
てある。
いる。しかし縫合せ溶接では、各電極は通常、溶接を行
なう際に、溶接しようとする部品に沿つて転動する車輪
の形状を持つ。従来の点溶接と縫合せ溶接又は連続溶接
とを行なう構造は、それぞれ第１図及び第２図に例示し
てある。
従来金属を加熱するのに使う電流の電源は一般に、低
電圧出力を変圧器又は直流電源であつた。抵抗溶接に使
う変圧器は通常、5000アンペアないし50,000アンペアの
電流で２ボルトないし50ボルトの電圧を生ずる。
電圧出力を変圧器又は直流電源であつた。抵抗溶接に使
う変圧器は通常、5000アンペアないし50,000アンペアの
電流で２ボルトないし50ボルトの電圧を生ずる。
使用電流によつて従来の抵抗溶接変圧器は、通常これ
等を構成するのに必要な鉄及び銅の量のために大形で重
く費用が比較的高くなつている。従来の抵抗溶接変圧器
は、通常数百ポンドの重量があるが、わずかに50ポンド
の重量しかない一層小形の変圧器も若干の特定の用途で
活用するように作られている。多くの抵抗溶接変圧器は
水冷却を必要とする。
等を構成するのに必要な鉄及び銅の量のために大形で重
く費用が比較的高くなつている。従来の抵抗溶接変圧器
は、通常数百ポンドの重量があるが、わずかに50ポンド
の重量しかない一層小形の変圧器も若干の特定の用途で
活用するように作られている。多くの抵抗溶接変圧器は
水冷却を必要とする。
抵抗溶接に関連する別の問題は、変圧器（又は直流電
源）から溶接電極に電流を送ることである。
源）から溶接電極に電流を送ることである。
従来の正常な変圧器の寸法及び重量によつて、変圧器
を溶接電極に近接して位置させることができないことが
多い。溶接電流を扱いエネルギー損失を最少に留めるに
は、太いケーブルが必要である。これ等のケーブルは水
で冷却することが多い。これ等のケーブルにより溶接装
置にさらに費用が加わり複雑さが増し、又これ等のケー
ブルは通常溶接装置の信頼性の最も低い部品になる。
を溶接電極に近接して位置させることができないことが
多い。溶接電流を扱いエネルギー損失を最少に留めるに
は、太いケーブルが必要である。これ等のケーブルは水
で冷却することが多い。これ等のケーブルにより溶接装
置にさらに費用が加わり複雑さが増し、又これ等のケー
ブルは通常溶接装置の信頼性の最も低い部品になる。
発明の概要 本発明による方法及び装置では、従来の抵抗溶接装置
の費用が最高で信頼性が最低の部品、すなわち変圧器及
びケーブルの代わりに、金属に電流を加える異なる方法
及び装置を使用する。
の費用が最高で信頼性が最低の部品、すなわち変圧器及
びケーブルの代わりに、金属に電流を加える異なる方法
及び装置を使用する。
本発明による溶接装置は、磁束集中鉄心のまわりに巻
かれ交流電気エネルギーの源に接続したコイルを備えて
いる。コイル、鉄心及び電気エネルギー源は、溶接によ
り接合しようとする材料の両側又はその一方の側だけに
位置させる。本発明の溶接装置による磁束集中鉄心は、
直線形で互いに接合しようとする部材に直交して延びる
又は磁束集中鉄心に互いに接合しようとする部材に対し
或る角度を挾んでもよい。さらに本発明の異なる実施例
では磁束集中鉄心は、中央に延びる柱状部材を持つＵ字
形又は杯状にしてもよい。
かれ交流電気エネルギーの源に接続したコイルを備えて
いる。コイル、鉄心及び電気エネルギー源は、溶接によ
り接合しようとする材料の両側又はその一方の側だけに
位置させる。本発明の溶接装置による磁束集中鉄心は、
直線形で互いに接合しようとする部材に直交して延びる
又は磁束集中鉄心に互いに接合しようとする部材に対し
或る角度を挾んでもよい。さらに本発明の異なる実施例
では磁束集中鉄心は、中央に延びる柱状部材を持つＵ字
形又は杯状にしてもよい。
本発明の溶接方法によれば接合しようとする金属は、
コイルを経て流れる電流により誘導される電流と磁気ヒ
ステリシス損とにより磁束集中鉄心に隣接する位置で加
熱される。互いに接合しようとする加熱した部材は、次
いでこれに圧力を加えることにより互いに鍛造される。
コイルを経て流れる電流により誘導される電流と磁気ヒ
ステリシス損とにより磁束集中鉄心に隣接する位置で加
熱される。互いに接合しようとする加熱した部材は、次
いでこれに圧力を加えることにより互いに鍛造される。
互いに接合しようとする部材には所望に応じてコイ
ル、磁気鉄心又は別個の回転輪或はこれ等の全部を介し
て圧力を加える。さらにこのようにして形成する溶接部
は点溶接部でもよいし連続縫合せ溶接部でもよい。
ル、磁気鉄心又は別個の回転輪或はこれ等の全部を介し
て圧力を加える。さらにこのようにして形成する溶接部
は点溶接部でもよいし連続縫合せ溶接部でもよい。
実施例 以下本発明による方法及び装置の実施例を添付図面に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
本発明の溶接装置によれば、従来の方法により有効な
点溶接を行なうように第１図に示したケーブル（16）、
（18）により変圧器（14）に接続した電極（10）、（1
2）と、第２図に示すようにケーブル（26）、（28）に
より大形変圧器（24）に同様に接続した車輪状電極（2
0）、（22）とを備えた従来の装置の代りに、それぞれ
強磁性板（30）、（32）及び強磁性板（34）、（36）の
点溶接と連続溶接又は縫合せ溶接のために、本発明によ
り点抵抗溶接又は連続縫合せ抵抗溶接を行なうように有
効に結合した交流変圧器源を利用する第３図、第４図、
第５図及び第６図の抵抗溶接装置を使う。
点溶接を行なうように第１図に示したケーブル（16）、
（18）により変圧器（14）に接続した電極（10）、（1
2）と、第２図に示すようにケーブル（26）、（28）に
より大形変圧器（24）に同様に接続した車輪状電極（2
0）、（22）とを備えた従来の装置の代りに、それぞれ
強磁性板（30）、（32）及び強磁性板（34）、（36）の
点溶接と連続溶接又は縫合せ溶接のために、本発明によ
り点抵抗溶接又は連続縫合せ抵抗溶接を行なうように有
効に結合した交流変圧器源を利用する第３図、第４図、
第５図及び第６図の抵抗溶接装置を使う。
第３図に示すように各別のコイル（38）、（40）を直
線形の磁束集中鉄心（42）、（44）のまわりに巻付け
る。磁束集中鉄心（42）、（44）は第３図に示すように
点溶接しようとする強磁性シート（46）、（48）の互い
に対向する側に延びている。
線形の磁束集中鉄心（42）、（44）のまわりに巻付け
る。磁束集中鉄心（42）、（44）は第３図に示すように
点溶接しようとする強磁性シート（46）、（48）の互い
に対向する側に延びている。
各コイル（38）、（40）は第３図に示すように交流電
気エネルギー源すなわち交流電源（50）、（52）に接続
してある。或は両コイル（38）、（40）は本発明による
同じ交流電気エネルギー源に接続してもよい。
気エネルギー源すなわち交流電源（50）、（52）に接続
してある。或は両コイル（38）、（40）は本発明による
同じ交流電気エネルギー源に接続してもよい。
交流電源（50）、（52）の最適の電圧レベル及び周波
数は互いに異なる材料の種類及び厚さに伴つて変る。又
最適の電圧及び周波数は、溶接する金属が温度が上昇し
特性を変えるに伴い変化する。しかし磁束集中鉄心（4
2）、（44）の寸法を小さく保つには、できるだけ高い
周波数を使わなければならない。たとえば厚さが約1/8
インチの鋼板を点溶接するには、直線形で直径が約3/8
インチの強磁性鉄心の場合に10,000ヘルツの周波数が望
ましい。
数は互いに異なる材料の種類及び厚さに伴つて変る。又
最適の電圧及び周波数は、溶接する金属が温度が上昇し
特性を変えるに伴い変化する。しかし磁束集中鉄心（4
2）、（44）の寸法を小さく保つには、できるだけ高い
周波数を使わなければならない。たとえば厚さが約1/8
インチの鋼板を点溶接するには、直線形で直径が約3/8
インチの強磁性鉄心の場合に10,000ヘルツの周波数が望
ましい。
本発明方法によれば、各コイル（38）、（40）を経て
同相の交流電流を通し２個のコイル（38）、（40）によ
り生ずる磁界が相互に強めあうようにすることにより、
金属シート（46）、（48）の平面に直交する交番磁界に
よつて、この交番磁界の最も強い部分のまわりに円周方
向にこの金属内に電流を誘導する。この作用は、別のコ
イルに電流を誘導するコイルの代りに、溶接しようとす
る金属加工品に電流を誘導することを除いて変圧器と大
体同様である。
同相の交流電流を通し２個のコイル（38）、（40）によ
り生ずる磁界が相互に強めあうようにすることにより、
金属シート（46）、（48）の平面に直交する交番磁界に
よつて、この交番磁界の最も強い部分のまわりに円周方
向にこの金属内に電流を誘導する。この作用は、別のコ
イルに電流を誘導するコイルの代りに、溶接しようとす
る金属加工品に電流を誘導することを除いて変圧器と大
体同様である。
金属中に誘導する電流は、この金属を圧力のもとに鍛
造することのできる温度に加熱するのに使う。
造することのできる温度に加熱するのに使う。
鍛造圧力に耐えるようにしたコイルを経て又は磁束集
中鉄心を経て圧力を加えることができる。
中鉄心を経て圧力を加えることができる。
鉄又は鋼のような鉄系金属を溶接するときは、磁気ヒ
ステリシス損によつて加工品が幾分付加的に加熱され
る。この付加的な熱は、磁界の最も集中した区域で最高
になる。
ステリシス損によつて加工品が幾分付加的に加熱され
る。この付加的な熱は、磁界の最も集中した区域で最高
になる。
コイルに加える交流は、この交流に応答して強さ及び
方向をつねに変える磁界を生ずる。磁心は、生ずる磁束
を集中してこの磁束を溶接しようとする区域の中心に送
出すように作用する。各コイルに加える電流の周波数及
び振幅は、金属が加熱し特性を変えるに伴つて変化す
る。
方向をつねに変える磁界を生ずる。磁心は、生ずる磁束
を集中してこの磁束を溶接しようとする区域の中心に送
出すように作用する。各コイルに加える電流の周波数及
び振幅は、金属が加熱し特性を変えるに伴つて変化す
る。
第３図に示した装置を使うと前記した方法に従つて溶
接しようとするシート（46）、（48）は、従来の重い溶
接変圧器、太いケーブル及び電極を使わないで相互に溶
接することができる。
接しようとするシート（46）、（48）は、従来の重い溶
接変圧器、太いケーブル及び電極を使わないで相互に溶
接することができる。
第４図に示した本発明の実施例ではコイル（58）、
（60）をまわりに巻付けた直線の磁束集中鉄心（54）、
（56）は、矢印（66）により第４図に示すように溶接し
ようとする板（62）、（64）の運動方向に向かい傾けて
ある。又各コイル（58）、（60）は第４図に示すように
交流電源（68）、（70）に固定してある。又各コイル
（58）、（60）を経て交流を通ずると、板（62）、（6
4）内に電流及び磁気ヒステリシス損を誘導して各板（6
2）、（64）が磁束集中コイル（54）、（56）のそばを
矢印（66）の方向に進む際に板（62）、（64）を加熱す
る。
（60）をまわりに巻付けた直線の磁束集中鉄心（54）、
（56）は、矢印（66）により第４図に示すように溶接し
ようとする板（62）、（64）の運動方向に向かい傾けて
ある。又各コイル（58）、（60）は第４図に示すように
交流電源（68）、（70）に固定してある。又各コイル
（58）、（60）を経て交流を通ずると、板（62）、（6
4）内に電流及び磁気ヒステリシス損を誘導して各板（6
2）、（64）が磁束集中コイル（54）、（56）のそばを
矢印（66）の方向に進む際に板（62）、（64）を加熱す
る。
第４図に示した実施例では次いで加熱された板（6
2）、（64）に図示のように押圧用輪状部材（72）、（7
4）の間で鍛造圧力を加える。
2）、（64）に図示のように押圧用輪状部材（72）、（7
4）の間で鍛造圧力を加える。
本発明方法により溶接を行なう第４図に示した装置
は、このようにして連続溶接すなわち縫合せ溶接を行な
う。
は、このようにして連続溶接すなわち縫合せ溶接を行な
う。
さらに第５図に示すように磁束集中鉄心（76）、（7
8）は、Ｕ字形の形状を持ち、交流電源（80）、（82）
からコイル（84）、（86）に流れる電流により生ずる磁
束を加工品（92）、（94）の各別の区域（88）、（90）
に集中して、互いに間隔を置いた２つの同時点溶接部が
本発明方法により生成できるようにする。
8）は、Ｕ字形の形状を持ち、交流電源（80）、（82）
からコイル（84）、（86）に流れる電流により生ずる磁
束を加工品（92）、（94）の各別の区域（88）、（90）
に集中して、互いに間隔を置いた２つの同時点溶接部が
本発明方法により生成できるようにする。
第６図に示すような磁束集中鉄心（94）は一般に、外
部中空円筒形部分（96）と端部壁（98）とコイル（10
2）をまわりに巻付けた中央柱状部材（100）とを持つ杯
状である。交流電源（104）からの交流電流はこのよう
にして、磁束集中鉄心（94）の外部円筒形部分に金属板
（106）、（108）を経て接続した中央柱状部材（100）
から磁束径路を生じて点溶接しようとする区域で同様に
金属板（106）、（109）を加熱する。
部中空円筒形部分（96）と端部壁（98）とコイル（10
2）をまわりに巻付けた中央柱状部材（100）とを持つ杯
状である。交流電源（104）からの交流電流はこのよう
にして、磁束集中鉄心（94）の外部円筒形部分に金属板
（106）、（108）を経て接続した中央柱状部材（100）
から磁束径路を生じて点溶接しようとする区域で同様に
金属板（106）、（109）を加熱する。
磁束集中鉄心（94）は、溶接しようとする金属の反対
側に利用できる空間のない場合にとくに有利である。磁
界加工品に直交して集中する状態に保持することは単一
のコイルでは比較的むずかしいので、磁束集中鉄心（9
4）では若干の効率低下を伴うのはもちろんである。し
かし金属板（106）、（108）の互いに対向する側の杯状
の鉄心を持つ２個のコイルは第３図に例示した簡略化し
た直線形鉄心より一層有効である。
側に利用できる空間のない場合にとくに有利である。磁
界加工品に直交して集中する状態に保持することは単一
のコイルでは比較的むずかしいので、磁束集中鉄心（9
4）では若干の効率低下を伴うのはもちろんである。し
かし金属板（106）、（108）の互いに対向する側の杯状
の鉄心を持つ２個のコイルは第３図に例示した簡略化し
た直線形鉄心より一層有効である。
本発明の装置及び方法によれば、溶接電流が加工品内
に伝導されないで誘導されるから、溶接する金属の表面
抵抗率は重要でない。このことは、耐食性を持つように
処理した鋼を溶接するときは極めて重要である。その理
由は、耐食性の極めてよい被覆の多くは導電性を持たな
いからである。前もつて塗料を塗布した金属の溶接も又
この抵抗溶接法を使つてできる。
に伝導されないで誘導されるから、溶接する金属の表面
抵抗率は重要でない。このことは、耐食性を持つように
処理した鋼を溶接するときは極めて重要である。その理
由は、耐食性の極めてよい被覆の多くは導電性を持たな
いからである。前もつて塗料を塗布した金属の溶接も又
この抵抗溶接法を使つてできる。
以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本
発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行
うことができるのはもちろんである。
発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行
うことができるのはもちろんである。
第１図は従来の抵抗点溶接装置の斜視図、第２図は従来
の連続又は縫合せ抵抗溶接装置の斜視図、第３図は本発
明方法を実施するように本発明により構成した電磁結合
電源を使う抵抗溶接装置の斜視図、第４図は本発明方法
により連続溶接を行なう電磁結合電源を利用する本発明
により構成した連続抵抗溶接装置の側面図、第５図は本
発明により構成した電磁結合電源を備えた変型による抵
抗溶接装置の側面図、第６図は電磁結合電源を利用する
本発明抵抗溶接装置の別の実施例の縦断面図である。 38、40、58、60……コイル、42、44、54、56……鉄心、
46、48、62、64……導電性材料、50、52、68、70……電
源、72、74……押圧用輪状部材
の連続又は縫合せ抵抗溶接装置の斜視図、第３図は本発
明方法を実施するように本発明により構成した電磁結合
電源を使う抵抗溶接装置の斜視図、第４図は本発明方法
により連続溶接を行なう電磁結合電源を利用する本発明
により構成した連続抵抗溶接装置の側面図、第５図は本
発明により構成した電磁結合電源を備えた変型による抵
抗溶接装置の側面図、第６図は電磁結合電源を利用する
本発明抵抗溶接装置の別の実施例の縦断面図である。 38、40、58、60……コイル、42、44、54、56……鉄心、
46、48、62、64……導電性材料、50、52、68、70……電
源、72、74……押圧用輪状部材
Claims (11)
- 【請求項１】所定の力で圧接された２枚の導電性部材の
所定の狭い区域を加熱し、 前記加熱は、振動磁界を溶接部に集中させるべく磁気鉄
心に巻かれた１つ叉は２つ以上のコイルを用いて発生さ
れる誘導電流及び磁気ヒステリシス損の少なくとも一方
により行われ、 前記所定の力及び溶接部を形成すべく前記２つの部材を
互いに押しつける力は、前記コイル及び磁気鉄心を用い
て発生されることを特徴とする抵抗溶接方法。 - 【請求項２】前記導電性部材が両側から加熱される特許
請求の範囲第１項記載の抵抗溶接方法。 - 【請求項３】前記コイルに供給される交流電流の周波数
を変化させることをさらに含む特許請求の範囲第１また
は２項記載の抵抗溶接方法。 - 【請求項４】形成される溶接部が点溶接部である特許請
求の範囲第１、２または３項記載の抵抗溶接方法。 - 【請求項５】形成される溶接部が縫合せ溶接部である特
許請求の範囲第１、２または３項記載の抵抗溶接方法。 - 【請求項６】第１コイルと、 前記第１コイルに接続される交流電気エネルギー源であ
って、前記第１コイルに隣接する２枚の導電性材料部材
を、前記導電性材料部材内の誘導電流及びヒステリシス
損の少なくとも一方によって加熱する交流電気エネルギ
ー源と、 前記第１コイルに付随し、磁束を前記部材に集中させる
ための第１磁束集中鉄心と、 第２コイルと、 前記第２コイルに付随すると共に、前記第１コイル及び
前記第１磁束集中鉄心から見て前記部材の反対側におい
て、前記部材の近傍に設けられる第２磁束集中鉄心と、 前記加熱された部材に押圧力を加えるべく、前記部材を
挟んで互いに対向するように設けられた第１及び第２車
輪状要素とを具備し、 前記コイル及び磁束集中鉄心による加熱の直後に前記部
材を前記車輪状要素により押圧することができるよう
に、前記第１コイル及び第１磁束集中鉄心並びに前記第
２コイル及び第２磁束集中鉄心をそれぞれ前記部材に対
して90度未満の角度で傾けて、それぞれの先端部が前記
車輪状要素の直前に位置するようにしたことを特徴とす
る連続抵抗溶接装置。 - 【請求項７】前記第１コイルと第１磁束集中鉄心と第１
車輪状要素が第１取付要素に取り付けられ、前記第２コ
イルと第２磁束集中鉄心と第２車輪状要素が第２取付要
素に取り付けられ、それぞれ１つのユニットとして動く
特許請求の範囲第６項記載の連続抵抗溶接装置。 - 【請求項８】前記第１コイル及びこれに付随する第１磁
束集中鉄心と、前記第２コイル及びこれに付随する第２
磁束集中鉄心とが、前記部材を挟んでミラーイメージと
なるように設けられる特許請求の範囲第６または７項記
載の連続抵抗溶接装置。 - 【請求項９】溶接されるべき２枚の導電性部材に隣接し
て位置された第１コイルと、 前記第１コイルに接続された交流電気エネルギー源であ
って、前記導電性部材内で発生する誘導電流及びヒステ
リシス損の少なくとも一方によって、前記２つの導電性
部材同士の所定の狭い区域を軟化温度に加熱する交流電
気エネルギー源と、 前記第１コイルに囲繞され、磁束を前記導電性部材に集
中させるための第１磁束集中鉄心と、 前記第１コイル及び前記第１磁束集中鉄心から見て前記
導電性部材の反対側に設けられた第２磁束集中鉄心と、 前記第２磁束集中鉄心に巻かれた第２コイルとを具備
し、 前記加熱の際に、前記第１コイル及び第１磁束集中鉄心
と、前記第２コイル及び第２磁束集中鉄心とにより、前
記２つの導電性部材を圧接して溶接部を形成することを
特徴とする抵抗溶接装置。 - 【請求項１０】前記導電性部材の両側に設けられた前記
第１及び第２コイル並びに前記第１及び第２磁束集中鉄
心を共通の創成軸を有し、前記導電性部材にほぼ直交す
る特許請求の範囲第９項記載の抵抗溶接装置。 - 【請求項１１】前記各磁束集中鉄心がＵ字形を呈し、前
記第１及び第2U字形磁束集中鉄心の端部同士が、前記導
電性部材を介し相互に対向することにより、前記導電性
部材に同時に２箇所の溶接部を形成することができるよ
うにした特許請求の範囲第９または10項記載の抵抗溶接
装置。
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- 1987-12-08 DE DE19873741507 patent/DE3741507A1/de active Granted
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