JP3511446B2 - フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法 - Google Patents
フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフラッシュ溶接にお
ける被溶接部材の送り方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】給電トランスの二次側の両出力端にそれ
ぞれ接続されたクランプ部材により二つの被溶接部材を
把持し、少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部
材に対して当接方向に所定の相対送り速度で送り出し、
二つの被溶接部材を当接面でフラッシュ溶接させる方法
が知られている。 【０００３】かかるフラッシュ溶接では、二つの被溶接
部材に、低電圧（例えば５〜２０Ｖ）を印加し、大電流
（例えば２，０００〜１００，０００Ａ）を流す。被溶
接部材同士を接触させることによってアークを発生さ
せ、その発熱によって部材端面（接触面）を溶融し、十
分端面を加熱した後に部材端面同士を急速に押しつける
（アプセット）という工程を経る。上記溶融時に火花状
に溶融金属が飛散する様子からフラッシュ溶接の名前が
ついた。 【０００４】このフラッシュ溶接法の利点としては、短
時間溶接が可能であること、接触面の精度を必要としな
い（表面研削等が不要である）こと、溶接材料等が不要
である（溶接棒、電極などの消耗部品が無い）こと等が
挙げられる。逆に欠点としては、瞬間的に非常に大きな
電力を必要とする（電源設備が大型化する）こと、被溶
接部材をアークで飛ばすため部材の消耗が起こること等
が挙げられる。 【０００５】上述のごとく、フラッシュ溶接では、当接
面で溶融する二つの被溶接部材を溶接に好適な相対位置
関係に維持するために、通常送り制御装置を用いて被溶
接部材の送り速度を適正なものとなるように制御してい
る。これは適正な送り速度以外では次のような現象が起
こるからである。 【０００６】送り速度が遅すぎる場合 フラッシュ工程では、被溶接部材同士を僅かな速度で引
き合わせながら接触させ、短絡→溶断→アーク→解放と
いうサイクルを１秒間に数百〜数千回繰り返している。
被溶接部材同士が接触すると被溶接部材間に短絡電流が
流れる。この接触面積は微小であるため、短絡電流が局
所的に流れ、接触部位にてジュール発熱を生じる。発熱
により被溶接部材が融点に達すると接触部位が溶断、ア
ークが発生する。接触部位にて発生するアークによって
被溶接部材が溶融飛散し、接触部位に空隙が生じ、解放
状態となる。被溶接部材の送りによって被溶接部材が再
び接触し、短絡状態となる。被溶接部材の送り速度が遅
すぎる場合には、解放状態から短絡状態になるまでの時
間が長くなり、アークの発生回数が減少する。結果とし
てフラッシュによる被溶接部材への入熱が減少し、溶接
に要するフラッシュ時間が長くなるか、もしくは入熱不
足により溶接ができなくなる。同時に被溶接部材の端面
が冷却、酸化されるため溶接品質も悪化する。 【０００７】送り速度が速すぎる場合 溶融速度より送り速度が速い場合には、接触面積が急速
に増えるため接触部位が溶断せず、アークが発生しな
い。短絡通電による発熱（ジュール加熱）では、端面が
冷えてきて端面の溶融ができずフリージング（短絡しア
ークが発生しない状態）が起き溶接不能となる。また、
電源設備の容量にあまり余裕のない場合、長時間の短絡
によって電源設備が過熱・焼損する虞れがある。 【０００８】送り速度が適正な場合 溶融速度と送り速度がほぼ釣り合うと、解放状態で生じ
る接触部位で空隙が極小になるため、再び短絡するまで
に要する時間が短くなる。その結果、アークの発生回数
が多くなり、入熱効率がよくなって溶接に要するフラッ
シュ時間が短くなる。 【０００９】したがって、フラッシュ溶接にあっては送
り速度の制御がきわめて重要である。従来、この送り速
度制御の方法としては、プログラム（プリセット）制御
と電流（電力）値フィートバック制御が知られている。 【００１０】プログラム制御は、予め実験などで、各部
材毎の適正な被溶接部材送り速度を求めておき、プログ
ラム（例えばカム、シーケンサー）にてその動きを再現
するものである。長所として、フィードバック制御を行
う装置に比べて装置構成が簡単であることが挙げられ
る。 【００１１】しかし、初期端面形状などの細かな部材条
件の変化に対応できないこと、多少適正値より送り速度
が速くてもフリージングが起こらないように、大きな短
絡電流値を得るために電圧を高くする等電源設備の大型
化につながるほか、大断面積の被溶接部材は溶接トラン
スの二次電圧を例えば２０Ｖ以上にしても十分な短絡電
流を得られないで、溶接できなこと、等の問題がある。 【００１２】かかるプログラム制御における問題を解決
するため、フラッシュ状態を電流値（もしくは電力値）
にて監視し、この値が一定になるよう、送り速度にフィ
ードバックする電流（電力）値フィードバック制御方法
がある。 【００１３】この電流（電力）値フィードバック制御に
よる方法では、電流値（もしくは電力値）を制限するこ
とができ、電源設備の小型化が図れる。また、端面の初
期状態や、部材温度など被溶接部材の状態によらず、一
定のフラッシュ状態を維持できるため溶接品質の向上に
つながる。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】上述の電流（電力）値
フィードバック制御による方法では、被溶接部材の形状
が多少異なっても過長な解放期間やフリージングが起こ
らないよう、送り速度を調整できる。しかし、適正電流
（電力）値が溶接装置や被溶接部材（例えば形状）によ
って異なるため、被溶接部材の材質や寸法が変わる度に
適正溶接電流もしくは電力を求める必要があり、求めら
れた電流・電力値を基準電流値・電力値として与える必
要があった。このため、工場などで被溶接部材の断面
積、材料、温度が一定でないラインなどでは、予め、断
面積など部材情報を送り制御装置に送り、適正な基準電
流値もしくは電力値に設定する必要があり手間取ってい
た。 【００１５】本発明は、かかる問題を解決し、被溶接部
材形状に影響されない送り速度制御法を提供し、最適な
送り制御法により、短時間溶接を実現し、さらには、短
絡状態の極小化によって電源設備の小型化を図ることが
できるフラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法を
提供することを目的とする。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明に係るフラッシュ
溶接では、給電トランスの二次側の両出力端にそれぞれ
接続されたクランプ部材により二つの被溶接部材を把持
し、少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材に
対して当接方向に所定の相対送り速度で送り出し、二つ
の被溶接部材を当接面でフラッシュ溶接させる。かかる
フラッシュ溶接にあって、本発明では、給電トランスの
一次側もしくは二次側での電圧と電流から電力を求め、
該電力の波形を二値化し、該二値化された波形から位相
差を求め、該位相差を所定値に維持するように上記相対
送り速度を制御する。 【００１７】上記構成の本発明について、さらに詳述す
ると、交流フラッシュ溶接では、溶接トランスの二次電
圧をＶ2とすると二次短絡電流Ｉ2は、Ｉ2＝Ｖ2／Ｚ
2（Ｚ2は溶接機の短絡インピーダンスで通常数百μΩ程
度）で与えられる。Ｚ2は抵抗Ｒ2とリアクタンスＸ2の
２乗の和の平方根で与えられるが、Ｒ2は被溶接部材の
断面積の増大や回路の接触点数を減らすことにより減少
可能であるのに対して、Ｘ2は導体回路の形状より物理
的に決まる値であり通常のフラッシュ溶接機で１００μ
Ω以下にすることは極めて困難である。回路にリアクタ
ンスＸ2があると、電圧Ｖ2に対して電流Ｉ2が位相遅れ
を生じる。この位相差は装置によっても異なるが、１５
〜６０ｄｅｇ程度である。この値は被溶接部材の断面積
等形状が変わっても殆ど変化せず、Ｒ2が僅かに変化す
るのみである。 【００１８】フラッシュ面にアークが発生した瞬間を考
えると、アークはほぼ純抵抗と見なせ、またその抵抗値
が大きい（数百〜千数百μΩ）ため、上記位相差も５〜
１０ｄｅｇ程度となる。実際のアークは交流波形１サイ
クル中に十数回発生し、位相差も複雑に変化するが、電
力Ｐとの関係から力率を求める式φ＝Ｐ／（Ｖ・Ｉ）よ
り力率を求め、位相差ψ＝ｃｏｓ-1φにより位相差を求
めると、アークの発生数（積算の発生時間）に応じて位
相差が変化している。このことから、フラッシュ中の電
圧と電流の位相差を求めることによって、アークの発生
状況を観察することが可能であることが判る。本発明で
は、上記電圧と電流との積から電力を求め、該電力の波
形を二値化し、その二値化された波形から位相差を求め
ることとしている。この電圧、電流は溶接トランスの一
次側、二次側どちらでも良いが、電流の測定し易い一次
側で計測することが望ましい。 【００１９】被溶接部材の送り速度が速すぎるときに短
絡、すなわち位相差が大きくなり、逆に送り速度が遅す
ぎると解放、すなわち位相差が小さくなる。つまり、短
絡の比率により電圧と電流の位相差が変化するため、位
相差を監視しながら送り速度を調整することにより、ア
ークの発生状況を制御することが可能となる。 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづいて本発
明の実施の形態を説明する。 【００２１】図１において、被溶接部材としての棒状の
鋼材１，２がそれぞれクランプ部材３，４にて解放可能
に把持されている。クランプ部材３はシリンダ装置５の
シリンダ本体５Ａに取りつけられており、もう一方のク
ランプ部材４は上記シリンダ装置５のロッド５Ｂの先端
部に取りつけられていて軸方向に可動となっている。 【００２２】上記クランプ部材３，４には溶接トランス
（給電トランス）７の二次側７Ｂが接続されている。交
流電源８に接続されている一次側７Ａには、電圧Ｖそし
て電流Ｉを検出する検出手段９が接続されており、その
出力が制御装置１０に送られるようになっている。 【００２３】制御装置１０は電力演算手段１１を有して
おり、上記検出手段９で検出された電圧Ｖそして電流Ｉ
から電力Ｐ＝Ｖ・Ｉの関係を用いて電力Ｐを求めるよう
になっている。電力演算手段１１は二値化手段１２に接
続されており、該電力演算手段１１で得られた電力は電
流と電圧の積であるので正値と負値の部分を有してお
り、これが上記二値化手段１２にて正値間を０そして負
値間を１として二値化される。二値化手段１２には位相
差算出手段１３が接続されていて上記二値化手段１２か
らの出力にもとづき位相差ｆが算出される。即ち、位相
差ｆは、二値化手段の出力をＮｐ、その平均値をＮ p,av
とするとｆ＝Ｎ p,av×π（ｒａｄ）で求められる。位相
差算出手段１３の出力側には、設定された基準位相差ｆ
refが外部から入力され、次に積分回路１４Ａと乗算回
路１４Ｂから成る基準送り速度算出手段１４に接続され
ている。積分回路１４Ａは位相差の差分ｆ−ｆrefを算
出してこれを積分して∫（ｆ−ｆref）ｄｔを求め、乗
算回路１４Ｂはこの積分値にゲインｋを乗ずるようにな
っていて、その積により基準送り速度Ｖref＝ｋ・∫
（ｆ−ｆref）ｄｔとして算出する。 【００２４】上記二値化手段１２の出力側は分枝されて
いて切替手段１５にも接続されている。本例において
は、瞬時電力値が正の場合（上記二値化波形が０の区
間）に、予め設定してある前進速度Ｖfwdで部材同士を
引き寄せ、瞬時電力値が負の場合（上記二値化波形が１
の区間）に予め設定してある後退速度Ｖrvsで部材同士
を引き離すが、上記切替手段１５では上記基準送り速度
算出手段１４からの出力である基準送り速度Ｖrefの修
正量ΔＶrefとして、上記ＶfwdもしくはＶrvsを出す。
その結果、上記制御装置１０の出力ＶplはＶpl＝ΔＶ
ref＋Ｖrefとなる。 【００２５】この場合、ＶfwdとＶrvsとの関係は次のよ
うに設定される。二値化された電力の波形と上記Ｖfwd
及びＶrvsとの関係は図２のごとくである。位相差ｆが
適正で基準位相差ｆrefと等しいときにはＶrefは補正す
る必要がない訳であるから、ΔＶref＝０とせねばなら
ない。仮りにＶfwd＝Ｖrvsと設定してしまうと、図２の
関係からΔＶref＞０となってしまい不都合が生ずる。
そこで、図２においてａとｂとの面積、すなわち前進と
後退の距離が等しくなるように設定する。すると、 −ｍ・Ｖfwd＝ｎ・Ｖrvs ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ となる。また、 π・ｎ／（ｍ＋ｎ）＝ｆref ‥‥‥‥‥‥‥‥ であるから、これらの関係より Ｖrvs＝（１−π／ｆref）Ｖfwd ‥‥‥‥‥‥ を得る。 【００２６】上記制御装置１０は出力Ｖplがシリンダ装
置５のＰＩ（比例・積分）制御のための基準値として入
力されるように上記シリンダ装置５に接続されている。 【００２７】かかる本発明にあっては、検知された電圧
と電流との位相差ψは電力波形と一定の関係があり、そ
して位相差と送り速度とも所定の関係があることから、
最適な送り速度は二値化された電力波形によって決定で
きる。すなわち、上記本実施形態の装置では、最適な位
相差ｆrefを予め設定しておき、実際の溶接時に検出手
段９にて検出された位相差との差から、基準送り速度算
出手段１４と切替手段１５とによりＰＩ制御のための出
力Ｖplを算出し、これをシリンダ装置５へ基準値として
入力し、シリンダ装置５のロッド５Ｂ、すなわちクラン
プ部材４のクランプ部材３に対する相対速度が上記基準
値に追従するように制御される。その結果、電圧と電流
の位相差、すなわち力率が設定値に追従し、最適の溶接
条件が維持される。 【００２８】図３は、かかる制御のもとにおける具体的
な一例での、電圧、電流そして電力の状態を示してい
る。この場合は、図中の位相差が一定となり、短絡状態
とならず、常にフラッシュが発生した状態になる。 【００２９】 【発明の効果】本発明は以上のごとく、検出された電圧
と電流との位相差をほぼ一定に保つことにより、アーク
発生比率がほぼ一定に保たれるため、簡単な構成のもと
で、同じ溶接条件設定で、部材形状によらず種々の形状
の被溶接部材を最適に溶接することができ、又、アーク
発生比率を一定にし部材の端面への入熱効率を高めるこ
とによって、溶接時間の短縮化が図れ、さらには、大き
な電力を要する短絡時間を極小にできるため、電源設備
の小型化等運転費の低減につながるという効果を得る。
ける被溶接部材の送り方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】給電トランスの二次側の両出力端にそれ
ぞれ接続されたクランプ部材により二つの被溶接部材を
把持し、少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部
材に対して当接方向に所定の相対送り速度で送り出し、
二つの被溶接部材を当接面でフラッシュ溶接させる方法
が知られている。 【０００３】かかるフラッシュ溶接では、二つの被溶接
部材に、低電圧（例えば５〜２０Ｖ）を印加し、大電流
（例えば２，０００〜１００，０００Ａ）を流す。被溶
接部材同士を接触させることによってアークを発生さ
せ、その発熱によって部材端面（接触面）を溶融し、十
分端面を加熱した後に部材端面同士を急速に押しつける
（アプセット）という工程を経る。上記溶融時に火花状
に溶融金属が飛散する様子からフラッシュ溶接の名前が
ついた。 【０００４】このフラッシュ溶接法の利点としては、短
時間溶接が可能であること、接触面の精度を必要としな
い（表面研削等が不要である）こと、溶接材料等が不要
である（溶接棒、電極などの消耗部品が無い）こと等が
挙げられる。逆に欠点としては、瞬間的に非常に大きな
電力を必要とする（電源設備が大型化する）こと、被溶
接部材をアークで飛ばすため部材の消耗が起こること等
が挙げられる。 【０００５】上述のごとく、フラッシュ溶接では、当接
面で溶融する二つの被溶接部材を溶接に好適な相対位置
関係に維持するために、通常送り制御装置を用いて被溶
接部材の送り速度を適正なものとなるように制御してい
る。これは適正な送り速度以外では次のような現象が起
こるからである。 【０００６】送り速度が遅すぎる場合 フラッシュ工程では、被溶接部材同士を僅かな速度で引
き合わせながら接触させ、短絡→溶断→アーク→解放と
いうサイクルを１秒間に数百〜数千回繰り返している。
被溶接部材同士が接触すると被溶接部材間に短絡電流が
流れる。この接触面積は微小であるため、短絡電流が局
所的に流れ、接触部位にてジュール発熱を生じる。発熱
により被溶接部材が融点に達すると接触部位が溶断、ア
ークが発生する。接触部位にて発生するアークによって
被溶接部材が溶融飛散し、接触部位に空隙が生じ、解放
状態となる。被溶接部材の送りによって被溶接部材が再
び接触し、短絡状態となる。被溶接部材の送り速度が遅
すぎる場合には、解放状態から短絡状態になるまでの時
間が長くなり、アークの発生回数が減少する。結果とし
てフラッシュによる被溶接部材への入熱が減少し、溶接
に要するフラッシュ時間が長くなるか、もしくは入熱不
足により溶接ができなくなる。同時に被溶接部材の端面
が冷却、酸化されるため溶接品質も悪化する。 【０００７】送り速度が速すぎる場合 溶融速度より送り速度が速い場合には、接触面積が急速
に増えるため接触部位が溶断せず、アークが発生しな
い。短絡通電による発熱（ジュール加熱）では、端面が
冷えてきて端面の溶融ができずフリージング（短絡しア
ークが発生しない状態）が起き溶接不能となる。また、
電源設備の容量にあまり余裕のない場合、長時間の短絡
によって電源設備が過熱・焼損する虞れがある。 【０００８】送り速度が適正な場合 溶融速度と送り速度がほぼ釣り合うと、解放状態で生じ
る接触部位で空隙が極小になるため、再び短絡するまで
に要する時間が短くなる。その結果、アークの発生回数
が多くなり、入熱効率がよくなって溶接に要するフラッ
シュ時間が短くなる。 【０００９】したがって、フラッシュ溶接にあっては送
り速度の制御がきわめて重要である。従来、この送り速
度制御の方法としては、プログラム（プリセット）制御
と電流（電力）値フィートバック制御が知られている。 【００１０】プログラム制御は、予め実験などで、各部
材毎の適正な被溶接部材送り速度を求めておき、プログ
ラム（例えばカム、シーケンサー）にてその動きを再現
するものである。長所として、フィードバック制御を行
う装置に比べて装置構成が簡単であることが挙げられ
る。 【００１１】しかし、初期端面形状などの細かな部材条
件の変化に対応できないこと、多少適正値より送り速度
が速くてもフリージングが起こらないように、大きな短
絡電流値を得るために電圧を高くする等電源設備の大型
化につながるほか、大断面積の被溶接部材は溶接トラン
スの二次電圧を例えば２０Ｖ以上にしても十分な短絡電
流を得られないで、溶接できなこと、等の問題がある。 【００１２】かかるプログラム制御における問題を解決
するため、フラッシュ状態を電流値（もしくは電力値）
にて監視し、この値が一定になるよう、送り速度にフィ
ードバックする電流（電力）値フィードバック制御方法
がある。 【００１３】この電流（電力）値フィードバック制御に
よる方法では、電流値（もしくは電力値）を制限するこ
とができ、電源設備の小型化が図れる。また、端面の初
期状態や、部材温度など被溶接部材の状態によらず、一
定のフラッシュ状態を維持できるため溶接品質の向上に
つながる。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】上述の電流（電力）値
フィードバック制御による方法では、被溶接部材の形状
が多少異なっても過長な解放期間やフリージングが起こ
らないよう、送り速度を調整できる。しかし、適正電流
（電力）値が溶接装置や被溶接部材（例えば形状）によ
って異なるため、被溶接部材の材質や寸法が変わる度に
適正溶接電流もしくは電力を求める必要があり、求めら
れた電流・電力値を基準電流値・電力値として与える必
要があった。このため、工場などで被溶接部材の断面
積、材料、温度が一定でないラインなどでは、予め、断
面積など部材情報を送り制御装置に送り、適正な基準電
流値もしくは電力値に設定する必要があり手間取ってい
た。 【００１５】本発明は、かかる問題を解決し、被溶接部
材形状に影響されない送り速度制御法を提供し、最適な
送り制御法により、短時間溶接を実現し、さらには、短
絡状態の極小化によって電源設備の小型化を図ることが
できるフラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法を
提供することを目的とする。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明に係るフラッシュ
溶接では、給電トランスの二次側の両出力端にそれぞれ
接続されたクランプ部材により二つの被溶接部材を把持
し、少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材に
対して当接方向に所定の相対送り速度で送り出し、二つ
の被溶接部材を当接面でフラッシュ溶接させる。かかる
フラッシュ溶接にあって、本発明では、給電トランスの
一次側もしくは二次側での電圧と電流から電力を求め、
該電力の波形を二値化し、該二値化された波形から位相
差を求め、該位相差を所定値に維持するように上記相対
送り速度を制御する。 【００１７】上記構成の本発明について、さらに詳述す
ると、交流フラッシュ溶接では、溶接トランスの二次電
圧をＶ2とすると二次短絡電流Ｉ2は、Ｉ2＝Ｖ2／Ｚ
2（Ｚ2は溶接機の短絡インピーダンスで通常数百μΩ程
度）で与えられる。Ｚ2は抵抗Ｒ2とリアクタンスＸ2の
２乗の和の平方根で与えられるが、Ｒ2は被溶接部材の
断面積の増大や回路の接触点数を減らすことにより減少
可能であるのに対して、Ｘ2は導体回路の形状より物理
的に決まる値であり通常のフラッシュ溶接機で１００μ
Ω以下にすることは極めて困難である。回路にリアクタ
ンスＸ2があると、電圧Ｖ2に対して電流Ｉ2が位相遅れ
を生じる。この位相差は装置によっても異なるが、１５
〜６０ｄｅｇ程度である。この値は被溶接部材の断面積
等形状が変わっても殆ど変化せず、Ｒ2が僅かに変化す
るのみである。 【００１８】フラッシュ面にアークが発生した瞬間を考
えると、アークはほぼ純抵抗と見なせ、またその抵抗値
が大きい（数百〜千数百μΩ）ため、上記位相差も５〜
１０ｄｅｇ程度となる。実際のアークは交流波形１サイ
クル中に十数回発生し、位相差も複雑に変化するが、電
力Ｐとの関係から力率を求める式φ＝Ｐ／（Ｖ・Ｉ）よ
り力率を求め、位相差ψ＝ｃｏｓ-1φにより位相差を求
めると、アークの発生数（積算の発生時間）に応じて位
相差が変化している。このことから、フラッシュ中の電
圧と電流の位相差を求めることによって、アークの発生
状況を観察することが可能であることが判る。本発明で
は、上記電圧と電流との積から電力を求め、該電力の波
形を二値化し、その二値化された波形から位相差を求め
ることとしている。この電圧、電流は溶接トランスの一
次側、二次側どちらでも良いが、電流の測定し易い一次
側で計測することが望ましい。 【００１９】被溶接部材の送り速度が速すぎるときに短
絡、すなわち位相差が大きくなり、逆に送り速度が遅す
ぎると解放、すなわち位相差が小さくなる。つまり、短
絡の比率により電圧と電流の位相差が変化するため、位
相差を監視しながら送り速度を調整することにより、ア
ークの発生状況を制御することが可能となる。 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづいて本発
明の実施の形態を説明する。 【００２１】図１において、被溶接部材としての棒状の
鋼材１，２がそれぞれクランプ部材３，４にて解放可能
に把持されている。クランプ部材３はシリンダ装置５の
シリンダ本体５Ａに取りつけられており、もう一方のク
ランプ部材４は上記シリンダ装置５のロッド５Ｂの先端
部に取りつけられていて軸方向に可動となっている。 【００２２】上記クランプ部材３，４には溶接トランス
（給電トランス）７の二次側７Ｂが接続されている。交
流電源８に接続されている一次側７Ａには、電圧Ｖそし
て電流Ｉを検出する検出手段９が接続されており、その
出力が制御装置１０に送られるようになっている。 【００２３】制御装置１０は電力演算手段１１を有して
おり、上記検出手段９で検出された電圧Ｖそして電流Ｉ
から電力Ｐ＝Ｖ・Ｉの関係を用いて電力Ｐを求めるよう
になっている。電力演算手段１１は二値化手段１２に接
続されており、該電力演算手段１１で得られた電力は電
流と電圧の積であるので正値と負値の部分を有してお
り、これが上記二値化手段１２にて正値間を０そして負
値間を１として二値化される。二値化手段１２には位相
差算出手段１３が接続されていて上記二値化手段１２か
らの出力にもとづき位相差ｆが算出される。即ち、位相
差ｆは、二値化手段の出力をＮｐ、その平均値をＮ p,av
とするとｆ＝Ｎ p,av×π（ｒａｄ）で求められる。位相
差算出手段１３の出力側には、設定された基準位相差ｆ
refが外部から入力され、次に積分回路１４Ａと乗算回
路１４Ｂから成る基準送り速度算出手段１４に接続され
ている。積分回路１４Ａは位相差の差分ｆ−ｆrefを算
出してこれを積分して∫（ｆ−ｆref）ｄｔを求め、乗
算回路１４Ｂはこの積分値にゲインｋを乗ずるようにな
っていて、その積により基準送り速度Ｖref＝ｋ・∫
（ｆ−ｆref）ｄｔとして算出する。 【００２４】上記二値化手段１２の出力側は分枝されて
いて切替手段１５にも接続されている。本例において
は、瞬時電力値が正の場合（上記二値化波形が０の区
間）に、予め設定してある前進速度Ｖfwdで部材同士を
引き寄せ、瞬時電力値が負の場合（上記二値化波形が１
の区間）に予め設定してある後退速度Ｖrvsで部材同士
を引き離すが、上記切替手段１５では上記基準送り速度
算出手段１４からの出力である基準送り速度Ｖrefの修
正量ΔＶrefとして、上記ＶfwdもしくはＶrvsを出す。
その結果、上記制御装置１０の出力ＶplはＶpl＝ΔＶ
ref＋Ｖrefとなる。 【００２５】この場合、ＶfwdとＶrvsとの関係は次のよ
うに設定される。二値化された電力の波形と上記Ｖfwd
及びＶrvsとの関係は図２のごとくである。位相差ｆが
適正で基準位相差ｆrefと等しいときにはＶrefは補正す
る必要がない訳であるから、ΔＶref＝０とせねばなら
ない。仮りにＶfwd＝Ｖrvsと設定してしまうと、図２の
関係からΔＶref＞０となってしまい不都合が生ずる。
そこで、図２においてａとｂとの面積、すなわち前進と
後退の距離が等しくなるように設定する。すると、 −ｍ・Ｖfwd＝ｎ・Ｖrvs ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ となる。また、 π・ｎ／（ｍ＋ｎ）＝ｆref ‥‥‥‥‥‥‥‥ であるから、これらの関係より Ｖrvs＝（１−π／ｆref）Ｖfwd ‥‥‥‥‥‥ を得る。 【００２６】上記制御装置１０は出力Ｖplがシリンダ装
置５のＰＩ（比例・積分）制御のための基準値として入
力されるように上記シリンダ装置５に接続されている。 【００２７】かかる本発明にあっては、検知された電圧
と電流との位相差ψは電力波形と一定の関係があり、そ
して位相差と送り速度とも所定の関係があることから、
最適な送り速度は二値化された電力波形によって決定で
きる。すなわち、上記本実施形態の装置では、最適な位
相差ｆrefを予め設定しておき、実際の溶接時に検出手
段９にて検出された位相差との差から、基準送り速度算
出手段１４と切替手段１５とによりＰＩ制御のための出
力Ｖplを算出し、これをシリンダ装置５へ基準値として
入力し、シリンダ装置５のロッド５Ｂ、すなわちクラン
プ部材４のクランプ部材３に対する相対速度が上記基準
値に追従するように制御される。その結果、電圧と電流
の位相差、すなわち力率が設定値に追従し、最適の溶接
条件が維持される。 【００２８】図３は、かかる制御のもとにおける具体的
な一例での、電圧、電流そして電力の状態を示してい
る。この場合は、図中の位相差が一定となり、短絡状態
とならず、常にフラッシュが発生した状態になる。 【００２９】 【発明の効果】本発明は以上のごとく、検出された電圧
と電流との位相差をほぼ一定に保つことにより、アーク
発生比率がほぼ一定に保たれるため、簡単な構成のもと
で、同じ溶接条件設定で、部材形状によらず種々の形状
の被溶接部材を最適に溶接することができ、又、アーク
発生比率を一定にし部材の端面への入熱効率を高めるこ
とによって、溶接時間の短縮化が図れ、さらには、大き
な電力を要する短絡時間を極小にできるため、電源設備
の小型化等運転費の低減につながるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施のための装置の概要構成を示
す図である。 【図２】適正位相差時におけるＶfwdとＶrvsとの関係を
示す図である。 【図３】図１装置による実施の具体例を示す図である。 【符号の説明】 １ 被溶接部材（鋼材） ２ 被溶接部材（鋼材） ３ クランプ部材 ４ クランプ部材 ７ 給電トランス（溶接トランス） ７Ａ 一次側 ７Ｂ 二次側
す図である。 【図２】適正位相差時におけるＶfwdとＶrvsとの関係を
示す図である。 【図３】図１装置による実施の具体例を示す図である。 【符号の説明】 １ 被溶接部材（鋼材） ２ 被溶接部材（鋼材） ３ クランプ部材 ４ クランプ部材 ７ 給電トランス（溶接トランス） ７Ａ 一次側 ７Ｂ 二次側
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 土居 真
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号
日本鋼管株式会社内
(56)参考文献 特開 昭57−19187（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−157578（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−84749（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−96381（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 11/04 101
B23K 11/24 345
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 給電トランスの二次側の両出力端にそれ
ぞれ接続されたクランプ部材により二つの被溶接部材を
把持し、少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部
材に対して当接方向に所定の相対送り速度で送り出し、
二つの被溶接部材を当接面でフラッシュ溶接させる方法
において、給電トランスの一次側もしくは二次側での電
圧と電流から電力を求め、該電力の波形を二値化し、該
二値化された波形から位相差を求め、該位相差を所定値
に維持するように上記相対送り速度を制御することを特
徴とするフラッシュ溶接における被溶接部材の送り方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03149997A JP3511446B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03149997A JP3511446B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10216956A JPH10216956A (ja) | 1998-08-18 |
| JP3511446B2 true JP3511446B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=12332938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03149997A Expired - Fee Related JP3511446B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511446B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104607781B (zh) * | 2014-12-15 | 2016-08-24 | 贵州安大航空锻造有限责任公司 | 不锈钢大截面环件的闪光焊成形方法 |
| CN104607782B (zh) * | 2014-12-15 | 2016-08-24 | 贵州安大航空锻造有限责任公司 | 钴基高温合金大截面环件的闪光焊成形方法 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP03149997A patent/JP3511446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10216956A (ja) | 1998-08-18 |
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