JP3942081B2 - 上下分割コイル式電磁溶接機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接電流を流すコイルを上下に分割した、金属薄板を電磁力によって溶接する上下分割コイル式電磁溶接機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。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電流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電流集中部に対向する位置で溶接される。
【０００３】
平板状コイルに流す大電流は、直流高圧電源装置によってコンデンサを充電しておき、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ことにより得るようにしており、電流は放電回路のインダクタンスとコンデンサの充電電圧で定まるものである。インダクタンスが大きいと同じ電流を流すためにコンデンサの充電電圧を高くする必要があり、ワークの溶接長に比べてコイル長の長いコイルを使用すると電力を浪費することとなる。そのため、ワークの寸法に合わせてコイル長及びふところ寸法を小さくし、回路のインダクタンスを小さくするようにしていた。
【０００４】
こうした電磁溶接機で溶接長の長いワークを溶接する場合には、溶接長に合わせてコイルを長くする必要があり、コイルを交換する手間がかかるという問題がある。また、コイルの機械的強度の点からコイル長が制限されるのでコイルの電流集中部の長さは１００ｍｍ程度が実用上の上限となり、１００ｍｍを超えるような溶接長の長いワークの溶接が困難であった。
【０００５】
ワークの溶接長が一度に溶接できる溶接長より長い場合には、溶接したワークをずらして次の部分を溶接する方法も考えられる。ところが、コイルがワンターンであるためワークを挟み込む必要があり、コイルのふところ寸法が小さい場合にはコイル部にセットできるワークの最大寸法が限定され、溶接したワークをずらして次の部分を溶接するというようなことができないという問題があった。
【０００６】
【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、放電回路のインダクタンスを増やすことなくふところ寸法を大きくして溶接長の長いワークの溶接も可能にした上下分割コイル式電磁溶接機を提供するためになされたものである。
【０００７】
【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本発明の上下分割コイル式電磁溶接機は、溶接電流を流すコイルを上下に分割し、上側コイルと下側コイルとの間に被溶接物である金属薄板を重ねて置き、コイルに大電流を流して金属薄板を溶接する上下分割コイル式電磁溶接機であって、上側コイルを昇降動自在とし、下側コイルを固定したことを特徴とするものである。ここにおいて、上側コイル及び下側コイルをそれぞれ上部平板状コイルと下部平板状コイルとが絶縁材を介して重ね合わされた２枚構成とし、それぞれの上部平板状コイルと下部平板状コイルの前端部で電気的に接続するとともに、上側コイルの下部平板状コイルと下側コイルの上部平板状コイルに電流集中部を設けることが好ましく、上側コイル及び下側コイルに並列に溶接電流を流す給電機構を設けること、あるいは、上側コイル及び下側コイルに直列に溶接電流を流す給電機構を設けることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の上下分割コイル式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及び図２は本発明の上下分割コイル式電磁溶接機の外観を示すものであって、箱型の機台１上に下側コイル２が絶縁材３により絶縁して固定してある。下側コイル２は図３乃至図５に示すように上部平板状コイル４と下部平板状コイル５から構成してあり、上部平板状コイル４と下部平板状コイル５の間には絶縁材６を挿入して前端で接続してある。
【０００９】
上部平板状コイル４の前側には電流集中部７が、後側には透孔８、８が設けてあり、電流集中部７の後端と透孔８、８の前端との間がふところとなる。下部平板状コイル５の電流集中部７に対向する部分には透孔９が設けてあり、絶縁材６には透孔８、８に連通させて透孔１０、１０が設けてある。透孔９の長さは電流集中部７の長さより１０乃至２０ｍｍ長くし、幅は４０ｍｍより広くするのが好ましい。１１、１１は電流集中部７を機械的に補強、支持する絶縁材であり、透孔９も必要に応じて絶縁材により充填し補強することが好ましい。
【００１０】
下側コイル２の上面には上側コイル１２が対向して設けてあり、該上側コイル１２は機台１の上方に設けた昇降装置１３により昇降される昇降桿１４の下端に絶縁材１５により絶縁して固定し、昇降動自在にしてある。上側コイル１２は図６乃至図８に示すように上部平板状コイル１６と下部平板状コイル１７から構成してあり、上部平板状コイル１６と下部平板状コイル１７の間には絶縁材１８を挿入して前端で接続してある。
【００１１】
下部平板状コイル１６には下側コイル２の電流集中部７に対向する位置に電流集中部１９が設けてあり、透孔８、８に対向する位置に導電桿２０、２０が下方に向けて突設してある。上部平板状コイル１６の電流集中部１９に対向する部分には透孔２１が設けてあり、後端部は下方に延長して導電部２２が設けてある。電流集中部１９の両側には電流集中部７を機械的に補強、支持する絶縁材２３、２３が設けてあり、透孔２１は必要に応じて絶縁材により充填し補強することが好ましい。これらの各上部平板状コイル４、１６、下部平板状コイル５、１７等は、それぞれ相互に絶縁して固定する必要があるが、従来一般的に実施される、絶縁ブッシュ及び絶縁ワッシャを介在させてねじ止めする方法により固定することができる。
【００１２】
機台１の後側にはコンデンサ２４が設けてあり、該コンデンサ２４の接地側極は下側コイル２の下部平板状コイル５の後端に接続してある。また、コンデンサ２４の他極は放電ギャップスイッチを構成する１対の放電電極２５、２５を経由して、下側コイル２の上部平板状コイル４の後端に接続してある。なお、放電電極２５、２５には放電ギャップスイッチを構成するために図示しないトリガー電極が付設してある。
【００１３】
前記のように構成した上下分割コイル式電磁溶接機の上側コイル１２を昇降装置１３を作動させて上昇させ、下側コイル２の電流集中部７上に被溶接物の溶接すべき部分を載せ、上側コイル１２を降下させると、被溶接物の溶接すべき部分は電流集中部７と電流集中部１９に挟まれることになる。このとき、図９及び図１０に示すように導電桿２０、２０は透孔８、８を通して下側コイル２の下部平板状コイル５に接触し、導電部２２は下側コイル２の上部平板状コイル４に接触する。これにより、下側コイル２と上側コイル１２とは電気的に並列に接続されることとなる。なお、被溶接物を電流集中部７と電流集中部１９に挟む際に、被溶接物の両面を絶縁シートで挟んでおくことは従来の電磁溶接を行なう場合と同様である。
【００１４】
コンデンサ２４を図示しない直流高圧電源装置により充電し、充電完了後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２５、２５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２４の電荷は放電電極２５、２５を通って下側コイル２の上部平板状コイル４から下部平板状コイル５へと流れる。同時に導電部２２から上側コイル１２の上部平板状コイル１６から、下部平板状コイル１７、導電桿２０へと流れ、電流集中部７と電流集中部１９との間に挟まれた被溶接物が溶接される。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、コイルを上側コイルと下側コイルとに分割したので、上側コイルを上昇させた状態では上側コイルと下側コイルとの間が開放され、ワークのセットが容易になる利点がある。また、ふところ寸法を大きくしても、近接した導体を折り返す形となることからインダクタンスが顕著に増大することがない。これにより、ふところ寸法を大きくすることによって大きなワークを挟み込むことができることになり、ワークの溶接長が一度に溶接できる溶接長より長い場合にも、溶接したワークをずらして次の部分を溶接することにより溶接することができることとなる。したがって、実用に供し得る上下分割コイル式電磁溶接機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。
なお、前記実施の形態では、上側コイルと下側コイルとを並列にして電流を流すようにしているが、直列にして電流を流しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す要部の平面図である。
【図３】下側コイルの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【図６】上側コイルの底面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【図９】溶接時の図３及び図６のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図１０】溶接時の図３及び図６のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【符号の説明】
１ 機台
２ 下側コイル
３ 絶縁材
４ 上部平板状コイル
５ 下部平板状コイル
６ 絶縁材
７ 電流集中部
８、９、１０ 透孔
１１ 絶縁材
１２ 上側コイル
１３ 昇降装置
１４ 昇降桿
１５ 絶縁材
１６ 上部平板状コイル
１７ 下部平板状コイル
１８ 絶縁材
１９ 電流集中部
２０ 導電桿
２１ 透孔
２２ 導電部
２３ 絶縁材
２４ コンデンサ
２５ 放電電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接電流を流すコイルを上下に分割した、金属薄板を電磁力によって溶接する上下分割コイル式電磁溶接機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。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電流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電流集中部に対向する位置で溶接される。
【０００３】
平板状コイルに流す大電流は、直流高圧電源装置によってコンデンサを充電しておき、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ことにより得るようにしており、電流は放電回路のインダクタンスとコンデンサの充電電圧で定まるものである。インダクタンスが大きいと同じ電流を流すためにコンデンサの充電電圧を高くする必要があり、ワークの溶接長に比べてコイル長の長いコイルを使用すると電力を浪費することとなる。そのため、ワークの寸法に合わせてコイル長及びふところ寸法を小さくし、回路のインダクタンスを小さくするようにしていた。
【０００４】
こうした電磁溶接機で溶接長の長いワークを溶接する場合には、溶接長に合わせてコイルを長くする必要があり、コイルを交換する手間がかかるという問題がある。また、コイルの機械的強度の点からコイル長が制限されるのでコイルの電流集中部の長さは１００ｍｍ程度が実用上の上限となり、１００ｍｍを超えるような溶接長の長いワークの溶接が困難であった。
【０００５】
ワークの溶接長が一度に溶接できる溶接長より長い場合には、溶接したワークをずらして次の部分を溶接する方法も考えられる。ところが、コイルがワンターンであるためワークを挟み込む必要があり、コイルのふところ寸法が小さい場合にはコイル部にセットできるワークの最大寸法が限定され、溶接したワークをずらして次の部分を溶接するというようなことができないという問題があった。
【０００６】
【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、放電回路のインダクタンスを増やすことなくふところ寸法を大きくして溶接長の長いワークの溶接も可能にした上下分割コイル式電磁溶接機を提供するためになされたものである。
【０００７】
【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本発明の上下分割コイル式電磁溶接機は、溶接電流を流すコイルを上下に分割し、上側コイルと下側コイルとの間に被溶接物である金属薄板を重ねて置き、コイルに大電流を流して金属薄板を溶接する上下分割コイル式電磁溶接機であって、上側コイルを昇降動自在とし、下側コイルを固定したことを特徴とするものである。ここにおいて、上側コイル及び下側コイルをそれぞれ上部平板状コイルと下部平板状コイルとが絶縁材を介して重ね合わされた２枚構成とし、それぞれの上部平板状コイルと下部平板状コイルの前端部で電気的に接続するとともに、上側コイルの下部平板状コイルと下側コイルの上部平板状コイルに電流集中部を設けることが好ましく、上側コイル及び下側コイルに並列に溶接電流を流す給電機構を設けること、あるいは、上側コイル及び下側コイルに直列に溶接電流を流す給電機構を設けることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の上下分割コイル式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及び図２は本発明の上下分割コイル式電磁溶接機の外観を示すものであって、箱型の機台１上に下側コイル２が絶縁材３により絶縁して固定してある。下側コイル２は図３乃至図５に示すように上部平板状コイル４と下部平板状コイル５から構成してあり、上部平板状コイル４と下部平板状コイル５の間には絶縁材６を挿入して前端で接続してある。
【０００９】
上部平板状コイル４の前側には電流集中部７が、後側には透孔８、８が設けてあり、電流集中部７の後端と透孔８、８の前端との間がふところとなる。下部平板状コイル５の電流集中部７に対向する部分には透孔９が設けてあり、絶縁材６には透孔８、８に連通させて透孔１０、１０が設けてある。透孔９の長さは電流集中部７の長さより１０乃至２０ｍｍ長くし、幅は４０ｍｍより広くするのが好ましい。１１、１１は電流集中部７を機械的に補強、支持する絶縁材であり、透孔９も必要に応じて絶縁材により充填し補強することが好ましい。
【００１０】
下側コイル２の上面には上側コイル１２が対向して設けてあり、該上側コイル１２は機台１の上方に設けた昇降装置１３により昇降される昇降桿１４の下端に絶縁材１５により絶縁して固定し、昇降動自在にしてある。上側コイル１２は図６乃至図８に示すように上部平板状コイル１６と下部平板状コイル１７から構成してあり、上部平板状コイル１６と下部平板状コイル１７の間には絶縁材１８を挿入して前端で接続してある。
【００１１】
下部平板状コイル１６には下側コイル２の電流集中部７に対向する位置に電流集中部１９が設けてあり、透孔８、８に対向する位置に導電桿２０、２０が下方に向けて突設してある。上部平板状コイル１６の電流集中部１９に対向する部分には透孔２１が設けてあり、後端部は下方に延長して導電部２２が設けてある。電流集中部１９の両側には電流集中部７を機械的に補強、支持する絶縁材２３、２３が設けてあり、透孔２１は必要に応じて絶縁材により充填し補強することが好ましい。これらの各上部平板状コイル４、１６、下部平板状コイル５、１７等は、それぞれ相互に絶縁して固定する必要があるが、従来一般的に実施される、絶縁ブッシュ及び絶縁ワッシャを介在させてねじ止めする方法により固定することができる。
【００１２】
機台１の後側にはコンデンサ２４が設けてあり、該コンデンサ２４の接地側極は下側コイル２の下部平板状コイル５の後端に接続してある。また、コンデンサ２４の他極は放電ギャップスイッチを構成する１対の放電電極２５、２５を経由して、下側コイル２の上部平板状コイル４の後端に接続してある。なお、放電電極２５、２５には放電ギャップスイッチを構成するために図示しないトリガー電極が付設してある。
【００１３】
前記のように構成した上下分割コイル式電磁溶接機の上側コイル１２を昇降装置１３を作動させて上昇させ、下側コイル２の電流集中部７上に被溶接物の溶接すべき部分を載せ、上側コイル１２を降下させると、被溶接物の溶接すべき部分は電流集中部７と電流集中部１９に挟まれることになる。このとき、図９及び図１０に示すように導電桿２０、２０は透孔８、８を通して下側コイル２の下部平板状コイル５に接触し、導電部２２は下側コイル２の上部平板状コイル４に接触する。これにより、下側コイル２と上側コイル１２とは電気的に並列に接続されることとなる。なお、被溶接物を電流集中部７と電流集中部１９に挟む際に、被溶接物の両面を絶縁シートで挟んでおくことは従来の電磁溶接を行なう場合と同様である。
【００１４】
コンデンサ２４を図示しない直流高圧電源装置により充電し、充電完了後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２５、２５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２４の電荷は放電電極２５、２５を通って下側コイル２の上部平板状コイル４から下部平板状コイル５へと流れる。同時に導電部２２から上側コイル１２の上部平板状コイル１６から、下部平板状コイル１７、導電桿２０へと流れ、電流集中部７と電流集中部１９との間に挟まれた被溶接物が溶接される。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、コイルを上側コイルと下側コイルとに分割したので、上側コイルを上昇させた状態では上側コイルと下側コイルとの間が開放され、ワークのセットが容易になる利点がある。また、ふところ寸法を大きくしても、近接した導体を折り返す形となることからインダクタンスが顕著に増大することがない。これにより、ふところ寸法を大きくすることによって大きなワークを挟み込むことができることになり、ワークの溶接長が一度に溶接できる溶接長より長い場合にも、溶接したワークをずらして次の部分を溶接することにより溶接することができることとなる。したがって、実用に供し得る上下分割コイル式電磁溶接機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。
なお、前記実施の形態では、上側コイルと下側コイルとを並列にして電流を流すようにしているが、直列にして電流を流しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す要部の平面図である。
【図３】下側コイルの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【図６】上側コイルの底面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【図９】溶接時の図３及び図６のＡ−Ａ部における縦断面図である。
【図１０】溶接時の図３及び図６のＢ−Ｂ部における縦断面図である。
【符号の説明】
１ 機台
２ 下側コイル
３ 絶縁材
４ 上部平板状コイル
５ 下部平板状コイル
６ 絶縁材
７ 電流集中部
８、９、１０ 透孔
１１ 絶縁材
１２ 上側コイル
１３ 昇降装置
１４ 昇降桿
１５ 絶縁材
１６ 上部平板状コイル
１７ 下部平板状コイル
１８ 絶縁材
１９ 電流集中部
２０ 導電桿
２１ 透孔
２２ 導電部
２３ 絶縁材
２４ コンデンサ
２５ 放電電極
Claims (4)
- 溶接電流を流すコイルを上下に分割し、上側コイルと下側コイルとの間に被溶接物である金属薄板を重ねて置き、コイルに大電流を流して金属薄板を溶接する上下分割コイル式電磁溶接機であって、上側コイルを昇降動自在とし、下側コイルを固定したことを特徴とする上下分割コイル式電磁溶接機。
- 上側コイル及び下側コイルをそれぞれ上部平板状コイルと下部平板状コイルとが絶縁材を介して重ね合わされた２枚構成とし、それぞれの上部平板状コイルと下部平板状コイルの前端部で電気的に接続するとともに、上側コイルの下部平板状コイルと下側コイルの上部平板状コイルに電流集中部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の上下分割コイル式電磁溶接機。
- 上側コイル及び下側コイルに並列に溶接電流を流す給電機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の上下分割コイル式電磁溶接機。
- 上側コイル及び下側コイルに直列に溶接電流を流す給電機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の上下分割コイル式電磁溶接機。
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