JPH04506933A - 溶接装置及びその変圧器 - Google Patents

溶接装置及びその変圧器

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JPH04506933A
JPH04506933A JP2504166A JP50416690A JPH04506933A JP H04506933 A JPH04506933 A JP H04506933A JP 2504166 A JP2504166 A JP 2504166A JP 50416690 A JP50416690 A JP 50416690A JP H04506933 A JPH04506933 A JP H04506933A
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スタニズス,ヤン
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ロンブリナ アンシュタルト
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶接装置及びその変圧器 主尻坐^且 本発明はスポット溶接又は線状溶接に関する。更に詳しくは、本発明は、感電を 防ぎ、且つトロイド形コアと、該コアの周りに軸線方向に巻かれた一次巻線と、 巻かれた要素によって電気的に連結された2つの腕部分からなる単一ターンの二 次巻線とで作られた変圧器を特徴とする軽量なスポット溶接及び(又は)線状溶 接装置に関する。
通常の溶接装置では、種々の応用によりよく適する溶接装置を作るために特別の 機構を開発することに重点を置いていた0例えば、米国特許第3,211.88 5号は可搬式溶接工具の商業的な利用可能性が工具を使用し得る容易性に依存す ることを述べており、また溶接される材料又はワイヤの異なる寸法又は規格に適 合し得るコンデンサ放電回路を含む溶接装置を開示している。米国特許第2゜2 69、726号は重量が軽いと説明されている手動溶接機に関する。米国特許第 4,496.821号はそれらの大きさのために通常のスポット溶接機の変圧器 が例えばロボット腕と共に用いるためにうまく適さないことを述べており、また ロボット腕の末端に取付けられた溶接ガンと共に用いるようになっている軽量の 変圧器を開示している。米国特許第2,491,169号は、鉄を殆ど又は全く 含まない変圧器を組入れているが比較的大きなのど部を許す比較的軽量な溶接装 置に向けられている。
主ユ立1! 本発明は感電に対して優れた防護を提供するスポット溶接装置及び線状溶接装置 に関する。本発明にcl″′にば、変圧器のコア及び−次#!!線は合成樹脂で 被覆されており、且つそれらを電気的に絶縁するため及びそれらを防湿性にする ために絶縁材料中に包まれている。本発明の溶接機械のケーシング壁は作業者を 感電から護るように電気的絶縁体を同様に含む9本発明に従うスポット溶接装置 の好適な実施例では、静止した導電性腕が溶接電極の1つの取付けを提供し且つ 更に装置のフレーム構造を提供する。溶接変圧器は該静止した腕の上に支持され ている。
この好適な構成は溶接装置の本源的な重量の一層の減少を許す。
コアは高い磁気抵抗及び高い渦電流損失を回避し且つコア損失を0.8ワット/ kgまで減らす、−次t141はトロイド形コアの周りに軸線方向又は長手方向 に巻かれる。二次巻線は、可動腕部分と、フレームとしても作用する固定腕部分 と、両腕を電気的に連結する巻かれた要素とからなる。静止した腕の一部分はコ ア中の内側−次巻線部分に隣接してコアを軸線方向に貫通してコアを支持し且つ コアの周りに単一ターンを形成する。
図面の簡単な説明 本発明の別の観点及び特徴は以下の詳細な説明及び図面並びに添付請求の範囲か ら一層明らかになろう。図面において、 第1図は本発明に従う溶接装置の立面側面図であり、第2図は第1図の溶接装置 の側面断面図であり、第3図は一次@線と一緒の変圧器コアの斜視図であって、 該コア及び巻線は本発明に従う溶接装置と共に用いるために通しており、 第4図は第3図に示したコアを形成するためにロール巻にされた電気的絶縁層と 一緒のけい素鋼板の斜視図であり、 第6図〜第9図は本発明に従う異なる実施例の側面立面図であり、 第10図は本発明−に従う線状溶接装置を提供するための構成の斜視図である。
・t −の゛ を量吸 第1図は本発明に従うスポット溶接装置10の立面側面図である。スポット溶接 装置10は、装置によって発生される高電流の結果としての怒電に対する防護を 提供するために、例えば チクストライド(TEXTOLrτB) (ゼネラル ・エレクトリック・カンパニーの登録商標)のような良好な電気的絶縁特性を有 する材料から構成された本体又はケース12を特徴とする。ケース12から2つ の銅製腕14及び16が突出している。第1図の実施例では、銅製腕14は、溶 接電極1日及び20の間に加工物(図面に示されない)を位置決めするのに適合 するように両頭付矢fiAで示したように図面の紙面の平面内で移動するよにう 軸支されている0w4製腕16は固定されている。約6気圧の内部圧力のもとで 動作する空気圧系(図示上f)が腕14を移動するため及びそれにより加工物を 溶接電極間で押付けるために使用されることができることが企図される。また、 どちらかの腕が移動可能に軸支されることができ、又は両方の腕が移動可能にさ れることができることは理解される。また、他の導電性材料が腕14及び16を 形成するために使用され得ることが企図される。
好ましくは、点電極18及び20は銅で作られている。
電極18及び20は、各電極とそのそれぞれの腕との間に良好な電気的接触を提 供するために締着具22及・び24によるなどの通常の方法で腕14及び16上 に固定されることができる。好ましくは、銅製電極1日及び20は水冷式のもの である。電極の冷却剤を循環するホースは図面に示されていない、!カケーブル 26は、220ボルト、50H2の電力源との連結のためにハウジング12の後 部から延びている。
第2図はケーシング12の側壁を取外してその中の電気及び磁気回路の特徴を示 すスポット溶接装置10の側面図である。第2図に、参照符号27で全体的に示 された変圧器が図示されでいる。変圧器27はコア28と、−次巻線29と、二 次巻線30とからなり、該二次巻線は腕14、I6と連結用の巻かれた装置32 とからなる。
変圧器27及び−次及び二次巻線29.30は電極18及び20の間に電位差を 提供する。
且つ冷間ロール巻のけい素鋼材料からなり、該材料は、板が第4図に矢線Cで示 したようにロール巻又はコイル巻された方向への磁気誘導が1.7テスラ(17 000ガウス)であるように粒子配列されている。矢線りで示したロールを方向 に対して横断方向の方向への磁気誘導は1.0テスラciooocガウス)であ る、板34は絶縁層゛36及び38内に包まれている0層34は通常の電気絶縁 体からなり、層38は絶縁層36を板34の周りに固定するテープからなる。両 方の層36及び38を構成する綿製テープが板34を包み込むために便利に使用 され得ることは企図される。第4図から理解されるように、絶縁されたけい素鋼 板34はトロイド形の変圧器コア28を形成するようにコイル巻又はロール巻に される。コア28を通る軸線方向通路42を容易に形成するために、絶縁された 板が板紙40又は類(身動の上にロール巻にされることが便利である。けい素鋼 板34はテープ38によって板紙の中心に付着されることができる。
板材料34及びその絶縁層36及び38のロール巻又はコイル巻の形状の結果と して、磁束は最大磁気誘導の方向に流れる。更に、本発明によるロール巻のコア 28は高い磁気抵抗を回避し且つ複合コア横這で一般に生しる渦電流による高い 損失を回避する。コア28はヒステリシス及び渦電流による僅か0.8ワット/ kgの電力損失を特徴とする。
変圧器の一次巻線29は第3図に最良に示されるようにコア2日の周りに軸線方 向に巻かれる。また、−次巻線29は、コア28の外側壁46に隣接した外側巻 線部分44と、コアの内側壁50に隣接した内側巻線部分4日とを有すると考え られる。好適な実施例では、トロイド形コア2日は横断面積58.5 cmzを 育する。−次巻線29のターン数は次式によって与えられる。
式中、Uはボルトで示した供給電圧であり、Sはcm”で示したコア2日の横断 面積であり、fはヘルツで示した供給電圧の周波数である。適当な値を代入して 次式を得た。
第5図を参照すると、−次巻線29はガラス繊維絶縁体によって包まれた銅製板 52からなる。好適な一次巻線を形成する銅製板52の寸法は1−×3−であり 、それにより板は横断面積3s+m”を有する。他の導電性巻線が本発明から逸 脱せずに一次S線として使用されることができることは企図される。−次巻線2 9がコア28の周りに巻かれたとき、コア及び−次巻線はスピリットを基剤とし た絶縁ラッカーで被覆される。その後、コア28及び−次巻線29は60″Cで 乾燥される。
変圧器コア28はポリ塩化ビニル(PVC)管56中に包まれ、該管はその端部 のそれぞれにおいて電気絶縁円板58によって密閉され、該円板は同様にチクス トライドからなることができた。更に、薄いPVCV6O13ロイド形変圧器コ ア2日を通る開口42内に受入れられ、−次m!vA29の内側部分48を覆う 、管56.60、被覆されたコア28及び巻線29、及び円板58の間の隙間は 通常のエポキシ樹脂で満たされる0本発明による複合コア及び−次巻線構造は防 湿性をもって作られる。この結果できた構造は防水性をもつのみならず多くの他 の薬剤にも耐える。更に、本発明に従う複合コアは怒電を防止するために電気的 に絶縁される。
本発明の好適な実施例では、外側PVC管56の外径は約160mmであり、内 径は約152m+sである。これは管壁厚さ41I1mに対応する。端部円板5 8はそれらがPVC管5管内6内合するように152mm外径を有する。各円板 58はその中心に、内側PVC管60を受入れるために直径35II1mの開口 を有する。内側管状部材60は35Illl+外径及び29111111内径を 存し、それによりその壁厚は3+amである。
特に第2図を再び参照すると、二次巻線30は銅製腕14及び16並びに導電性 連結ケーブル32からなる。
−次巻線29及び二次巻線30は全体として、−次巻線の内側部分48に隣接し てコア開口42を貫通する静止した腕16の部分によって結合される。好ましく は、腕14及び16は20m@X 20msの正方形横断面を存する。
実際に、腕14及び16の厚さのため、静止した腕16は装置の主支持フレーム 構造を提供する。このため変圧器コア2日及び−次巻線29はコアの開口42を 通過する静止した腕16上に支持される。腕14は枢動点Bの周りに移動する。
便宜上、腕は550mmの長さを有することができる。導電性連結ケーブル32 は200mm”の横断面を有するように巻かれた0、155m5直径の銅製ワイ ヤからなる。このケーブル32は好まじぐは錫90%及び鉛10%を含有するは んだによって銅製腕14及び16に電気的に連結され、銅製腕を約1’OO−一 離して保持する。
本発明に従って上に説明したように構成されたスポットiti接装置10は、2 20ポルト、50Hzの入力エネルギが電カケーブル26を通して加えられた時 にその電極18及び20の間に2ボルトの電位差を提供する。スポット溶接装置 10は0.5kwから10に−までの範囲の電力で動作することを企図される。
また、装置は約50Hzから400Hzまでの周波数範囲での作動に適合し得る ことが企図される。装置をスボント溶接のために使用する時、220ボルト、5 0HzT:1キロワット時の電気入力エネルギがおよそ1000の2X3III IQスポツトを溶接するために充分であることが判明している。上述した例示的 な実施例では、−次巻線から二次巻線への絶縁破壊試験が6000ボルトで満足 な結果を与えた。上述したスポット溶接装!10は約22kgの全重量をもワて 実現されることができる。
動作中、−緒に溶接される金属加工物は2つの電極18及び20の間で電極20 と接触状態で配置される。電源をオンにすることによって、変圧器は電極18及 び20の間に電位差を発生する。加工物を一緒に溶接するために電流を発生する 電気回路を完成するために、電極18は加工物と圧力接触状態に下降される。
第6図乃至第9図は本発明に従う他の実施例を示す。
第6図乃至第9図の実施例では、電極は種々の加工物の異なる寸法及び形状に適 合するように形成されている。
他の点では、第1図及び第2図の実施例と関連して開示したと同様な変圧器構造 が第6図乃至第9図の実施例のそれぞれでの使用のために好適であることが理解 される。
第6図乃至第8図の実施例のそれぞれでは、可動及び静止腕は電極を長く作るよ りはむしろ短い距離だけ本体12の外へ突出している0例えば、第6図の実施例 では、tpil18及び120は細長い曲がった部材122及び124からなる 。第6図の実施例はそのケース12を設けたハンドル120をも構成する。勿論 、該ハンドル120はここに開示した実施例のどれにも備えられることができた 。
第7図の実施例では、電極218はより大きなのど部224を提供するために垂 直方向の延びる部分222を設けている。幅広くされたのど部224は電極21 8及び220がより大きな加工物を受入れることを許す。第8図の実施例では、 溶接のど部326は平行な部分322及び324を設けた電極318及び320 によって形成されている。このため、溶接のど部及び電極間の間隙の場所は種々 の加工物の特別の条件に通ずるように作られることができる。実施例のそれぞれ において、電極は銅製腕14及び16にボルト止めされることができ、又は他の 適当な装置によってそれへ電気的に連結されることができる。
第9図は可動鋼製腕414及びその関連した電極418が矢線Eで示したように 水平方向に変位することができる本発明に従う溶接装置を示す、腕416に取付 けられた電極420は静止している。この電極の形状は加工物を電極418及び 420の間に垂直方向に挿入することに適合する。
本発明に従う線状溶接装置を提供するための構成500が第10図に示されてい る。第10図の実施例では、変圧器コア528は第1図及び第2図の実施例と関 連して説明したように且つ第3図及び第4図に示したように同様に構成される。
構成500はトロイド状コア528中の開口504を通過する第1のロッド部材 502を有する。別のロッド506は要素508及び510によってロッド50 2へ電気的に連結され、構成500の単一ターンの二次巻線を形成する。好まし くは、ロッド502及び506は銅で作られるが、他の導電性材料が利用される ことができる。
要素508及び510は導電性材料で作られ、ロッド502及び506が回転さ れる時に互いに接触状態に維持される。要素508及び510は歯付係合を存す るように設けられることができる。しかしながら、要素5゜8及び510の間の 電気的接触は他の便利な装置によって維持されることができた。
円板状電極512及び514がロッド502及び5゜6−の自由端に配設される 。を極512及び514は溶接を行−うための電位が発生される間隙516によ って互いから離れる方へ離間されている。 1i8i!512及び514は矢線 F及びGによって示したようにロッド502及び504によって回転される。理 解されるように、線状に一緒に溶接される加工物はt極512及び514の間の 間隙516中へ給送される。加工物と電極512及び514との間に接触が生じ た時、加工物はロッドの回転方向に移動する。加工物が電極512及び514の 間でそれらと接触状態で前進するにつれて、加工物は線状に一緒に溶接される。
本発明を特別の実施例と関連して説明したが、種々の変形が添付請求の範囲に規 定した本発明の範囲から逸脱せずになされることができる。
FIG、8 補正書の翻訳文提出書 慢ト法184妊7第1組平成3年10月γ日 2、発明の名称 溶接装置及びその変圧器 3、特許出願人 住所(居所) リヒテンシュタイン国エフエル −9490バドウズ。
シュタエトレ 36 氏名(名称) プルサイル アンシュタルト4、代理人 電 !8 (3211,) 3651 (代表)1]LのJIJ肝 1、を気的絶縁壁を有するケーシングと、第1及び第2の溶接電極と、 トロイド状コア、−次巻線、及び二次巻線を有する溶接変圧器とを含み、 該トロイド状コア、、、:それを通る軸線方向通路を提供するように絶縁材料と 共にコイル巻にされた粒子配列されたけい素鋼板からなり、 一次巻線がコアの外側壁に隣接した外側部分と軸線方向通路内に配置されたコア の内側壁に隣接した内側部分とを提供するようにコアの少なくとも一部分を取囲 むターンを有し、二次巻線は第1の溶接電極に連結された第1の腕部分と、第2 の溶接電極に連結された第2の腕部分と、第1及び第2の腕部分を連結するケー ブル状部分とを含み、二次巻線の一部分は一次巻線ターンの内側部分に隣接して コアの軸線方向通路を通過し、二次巻線はコアの周りに単一のターンを形成する 溶接装置。
2、 けい素鋼板りく、そのロール巻方向に約1.7テスラの磁気誘導を有し且 つそのロール巻方向に対して横断方向に約1.0テスラの磁気誘導を有する請求 項1に記載された溶接装置。
3、 コアを通過する二次巻線の部分力<ゝ腕部分の一方の一部分であり、該部 分はケーシング内の溶接変圧器を支持するためのフレーム部材を提供する請求項 1に記載された溶接装置。
4、 二次巻線のケーブル状部分0“約200+ws”の横断面積を有するよう に銅製ワイヤから巻かれたケーブル装置からなる請求項1に記載された溶接装置 。
5゜ 腕部分のそれぞれ〃ゞ約20mmX 20msの横断面を有し、ケーブル 装置を形成する銅製ワイヤは約0.155III112の直径を有する請求項4 に記載された溶接装置。
6、−次巻vAが約11の厚さ及び約3mmの幅を有する銅製板の110ターン からなる請求項1に記載された溶接装置。
7、 電極ぴ:点電極からなる請求項1に記載された溶接装置。
8、if極が:円板電極からなる請求項1に記載された溶接装置。
9、 第1及び第2の溶接電極を有する溶接装置用変圧器において、前記変圧器 が、 それを通る軸線方向通路を提供するように絶縁材料と共にロール巻にされた粒子 配列されたけい素鋼材料の板からなるトロイド状コアと、 コアの外側壁に隣接した外側部分と軸線方向通路内に配置されたコアの内側壁に 隣接した内側部分とを提供するようにコアの少なくとも一部分を取囲むターンを 有する一次巻線と、 第1の溶接電極と連結し得る第1の腕部分、第2の溶接電極と連結し得る第2の 腕部分、及び第1及び第2の腕部分を電気的に連結するケーブル状部分を含む二 次巻線を含み、二次巻線の一部分が一次巻線の内側部分に隣接してコアの軸線方 向通路を通過し、二次巻線がコアの周りに単一のターンを形成する変圧器。
10、けい素鋼材料tゝ′そのロール巻方向に約1.7テスラの磁気誘導を存し 且つそのロール巻方向に対して横断方向に約1.0テスラの磁気誘導を存する請 求項9に記載された変圧器。
11、コアを通過する二次tc線の部分/ガ“腕部分の一方の一部分であり、該 部分はコア及び−次巻線を支持するためのフレーム部材を提供する請求項9に記 載された変圧器。
■2. 二次巻線のケーブル状部分が°約200mm”の横断面積ををするよう に銅製ワイヤから巻かれたケーブル装置からなる請求項9に記載された変圧器。
13゜ 腕部分のそれぞれが゛約20s+wX20mmの横断面を有し、ケーブ ル装置を形成する銅製ワイヤは約0.155mm”の直径を有する請求項12に 記載された変圧器。
14、 −次巻線が約111II+の厚さ及び約31の幅を有する銅製板の11 0ターンからなる請求項9に記載された変圧器。
I5. コア及び−次巻線べ絶縁ラッカーで被覆され且つ電気絶縁装置内に包ま れている請求項9に記載された変圧器。
16、電気絶縁装置力ゞ“、コアの軸線方向通路内に配置された第1の管状部材 と、第1の管状部材と同心間係でコアを軸線方向に包む第2の管状部材と、コア 及び−次巻線を包むように第1及び第2の管状部材を連結する端部壁とからなる 請求項15に記載された変圧器。
国際調査報告 01”T/CD Qn/nl’+110国際調査報告 SA 349411

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電気的絶縁壁を有するケーシングと、第1及び第2の溶接電極と、 トロイド状コア、一次巻線、及び二次巻線を有する溶接変圧器とを含み、 該トロイド状コアがそれを通る軸線方向通路を提供するように絶縁材料と共にコ イル巻にされた粒子配列されたけい素鋼板からなり、 一次巻線がコアの外側壁に隣接した外側部分と軸線方向通路内に配置されたコア の内側壁に隣接した内側部分とを提供するようにコアの少なくとも一部分を取囲 むターンを有し、二次巻線は第1の溶接電極に連結された第1の腕部分と、第2 の溶接電極に連結された第2の腕部分と、第1及び第2の腕部分を連結する巻か れた部分とを含み、二次巻線の一部分は一次巻線ターンの内側部分に隣接してコ アの軸線方向通路を通過し、二次巻線はコアの周りに単一のターンを形成する溶 接装置。
  2. 2.けい素鋼板がそのロール巻方向に約1.7テスラの磁気誘導を有し且つその ロール卷方向に対して横断方向に約1.0テスラの磁気誘導を有する請求項1に 記載された溶接装置。
  3. 3.コアを通過する二次巻線の部分が腕部分の一方の一部分であり、該部分はケ ーシング内の溶接変圧器を支持するためのフレーム部材を提供する請求項1に記 載された溶接装置。
  4. 4.二次巻線の巻かれた部分が約200mm2の横断面積を有するように銅製ワ イヤから巻かれたケーブル装置からなる請求項1に記載された溶接装置。
  5. 5.腕部分のそれぞれが約20mm×20mmの横断面を有し、ケーブル装置を 形成する銅製ワイヤは約0.155mm2の直径を有する請求項4に記載された 溶接装置。
  6. 6.一次巻線が約1mmの厚さ及び約3mmの幅を有する銅製板の110ターン からなる請求項1に記載された溶接装置。
  7. 7.電極が点電極からなる請求項1に記載された溶接装置。
  8. 8.電極が円板電極からなる請求項1に記載された溶接装置。
  9. 9.第1及び第2の溶接電極を有する溶接装置用変圧器において、前記変圧器が 、 それを通る軸線方向通路を提供するように絶縁材料と共にロール巻にされた粒子 配列されたけい素鋼材料からなるトロイド状コアと、 コアの外側壁に隣接した外側部分と軸線方向通路内に配置されたコアの内側壁に 隣接した内側部分とを提供するようにコアの少なくとも一部分を取囲むターンを 有する一次巻線と、 第1の溶接電極と連結し得る第1の腕部分、第2の溶接電極と連結し得る第2の 腕部分、及び第1及び第2の腕部分を電気的に連結する巻かれた部分を含む二次 巻線を含み、二次巻線の一部分が一次巻線の内側部分に隣接してコアの軸線方向 通路を通過し、二次巻線がコアの周りに単一のターンを形成する変圧器。
  10. 10.けい素鋼材料がそのロール巻方向に約1.7テスラの磁気誘導を有し且つ そのロール巻方向に対して横断方向に約1.0テスラの磁気誘導を有する請求項 9に記載された変圧器。
  11. 11.コアを通過する二次巻線の部分が腕部分の一方の一部分であり、該部分は コア及び一次巻線を支持するためのフレーム部材を提供する請求項9に記載され た変圧器。
  12. 12.二次巻線の巻かれた部分が約200mm2の横断面積を有するように銅製 ワイヤから巷かれたケーブル装置からなる請求項9に記載された変圧器。
  13. 13.腕部分のそれぞれが約20mm×20mmの横断面を有し、ケーブル装置 を形成する銅製ワイヤは約0.155mm2の直径を有する請求項12に記載さ れた変圧器。
  14. 14.一次巻線が約1mmの厚さ及び約3mmの幅を有する銅製板の110ター ンからなる請求項9に記載された変圧器。
  15. 15.コア及び一次巻線が絶縁ラッカーで被覆され且つ電気絶縁装置内に包まれ ている請求項9に記載された変圧器。
  16. 16.電気絶縁装置が、コアの軸線方向通路内に配置された第1の管状部材と、 第1の管状部材と同心関係でコアを軸線方向に包む第2の管状部材と、コア及び 一次巻線を包むように第1及び第2の管状部材を連結する端部壁とからなる請求 項16に記載された変圧器。
JP2504166A 1990-02-06 1990-02-27 溶接装置及びその変圧器 Pending JPH04506933A (ja)

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