JPH10263835A - 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
- Publication number
- JPH10263835A JPH10263835A JP8728097A JP8728097A JPH10263835A JP H10263835 A JPH10263835 A JP H10263835A JP 8728097 A JP8728097 A JP 8728097A JP 8728097 A JP8728097 A JP 8728097A JP H10263835 A JPH10263835 A JP H10263835A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最短のフラッシュ時間を与えるフラッシュ溶
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。 【解決手段】 給電トランスの二次側７Ｂの両出力端に
それぞれ接続されたクランプ部材３，４により二つの被
溶接部材１，２を把持し、少なくとも一方の被溶接部材
１を他方の被溶接部材２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７の一次
側７Ａもしくは二次側７Ｂでの電圧と電流から電力を求
め、該電力と基準電力との偏差にゲインを乗じて上記相
対送り速度を決定することとし、該ゲインが上記電圧と
電流との位相差に対応して定められる。
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。 【解決手段】 給電トランスの二次側７Ｂの両出力端に
それぞれ接続されたクランプ部材３，４により二つの被
溶接部材１，２を把持し、少なくとも一方の被溶接部材
１を他方の被溶接部材２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７の一次
側７Ａもしくは二次側７Ｂでの電圧と電流から電力を求
め、該電力と基準電力との偏差にゲインを乗じて上記相
対送り速度を決定することとし、該ゲインが上記電圧と
電流との位相差に対応して定められる。
Description
【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。
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。
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。
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。
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】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとくのフラッ
シュ溶接では、フラッシュ時間の経過と共に次のような
現象が起こる。
シュ溶接では、フラッシュ時間の経過と共に次のような
現象が起こる。
【０００６】 フラッシュ初期（部材温度 低温） 部材同士が接触し短絡電流が流れても、接触面を溶断す
るのに必要なエネルギーが大きく、部材を融点まで昇温
させる必要があるため、短絡時間が極端に長くなり、フ
ラッシュ発生回数が減り端面への入熱効率が悪化する。
るのに必要なエネルギーが大きく、部材を融点まで昇温
させる必要があるため、短絡時間が極端に長くなり、フ
ラッシュ発生回数が減り端面への入熱効率が悪化する。
【０００７】このため、フラッシュ初期においてはジュ
ール加熱による部材の溶断によってアークを発生させる
だけでなく、部材送り制御により部材同士を急速に引き
離し、アークを発生させる必要がある。
ール加熱による部材の溶断によってアークを発生させる
だけでなく、部材送り制御により部材同士を急速に引き
離し、アークを発生させる必要がある。
【０００８】 フラッシュ中期 部材温度が上昇し、制御による部材引き離しを行わなく
ても、アークが多数発生するようになるが、部材送り速
度が適正でない場合「フリージング」や「解放（無負
荷）状態持続」により端面の加熱が短時間に行われない
問題を生じる。このため、部材送り制御によって適正な
送り速度に補正する必要がある。
ても、アークが多数発生するようになるが、部材送り速
度が適正でない場合「フリージング」や「解放（無負
荷）状態持続」により端面の加熱が短時間に行われない
問題を生じる。このため、部材送り制御によって適正な
送り速度に補正する必要がある。
【０００９】 フラッシュ後期 端面の加熱が十分に行われ、準定常状態になっている。
部材によるバラツキもほとんどなく、あらかじめ設定
（プログラム）しておいたプリセット条件のみで安定し
たフラッシュを発生させることができる。
部材によるバラツキもほとんどなく、あらかじめ設定
（プログラム）しておいたプリセット条件のみで安定し
たフラッシュを発生させることができる。
【００１０】以上のことから、プリセット制御値に対す
る部材送り制御の補正（微調整）の必要性はフラッシュ
工程が進み後期になると少なくてすむ。しかし、初期そ
して中期では補正は必要である。従来のフラッシュ溶接
では、多少フラッシュによる入熱が少なくとも、溶接時
間にあまり制限が無い場合には溶接時間を長くすること
により、または短時間溶接を行う場合には大容量の電源
により大量のエネルギーを投入することによって、部材
の加熱を行っていた。
る部材送り制御の補正（微調整）の必要性はフラッシュ
工程が進み後期になると少なくてすむ。しかし、初期そ
して中期では補正は必要である。従来のフラッシュ溶接
では、多少フラッシュによる入熱が少なくとも、溶接時
間にあまり制限が無い場合には溶接時間を長くすること
により、または短時間溶接を行う場合には大容量の電源
により大量のエネルギーを投入することによって、部材
の加熱を行っていた。
【００１１】しかしながら、ビレット等の連続圧延設備
向けのフラッシュ溶接では、溶接サイクルを極小化し、
短時間で効率よく加熱する必要がある。
向けのフラッシュ溶接では、溶接サイクルを極小化し、
短時間で効率よく加熱する必要がある。
【００１２】本発明は、かかる問題を解決し、フラッシ
ュ時間の経過に伴いその状況を考慮して部材送りを行
い、短時間で効率の良いフラッシュ溶接ができる被溶接
部材の送り方法を提供することを目的とする。
ュ時間の経過に伴いその状況を考慮して部材送りを行
い、短時間で効率の良いフラッシュ溶接ができる被溶接
部材の送り方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、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、該電力と基準電力との偏差にゲイン
を乗じて上記相対送り速度を決定することとし、該ゲイ
ンが上記電圧と電流との位相差に対応して定められるこ
とにより達成される。
的は、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、該電力と基準電力との偏差にゲイン
を乗じて上記相対送り速度を決定することとし、該ゲイ
ンが上記電圧と電流との位相差に対応して定められるこ
とにより達成される。
【００１４】本発明では、フラッシュの工程（初期、中
期、後期）が溶接電圧と溶接電流の位相差として検出さ
れ、部材送り制御の制御ゲインがこの位相差に対応して
変化する。
期、後期）が溶接電圧と溶接電流の位相差として検出さ
れ、部材送り制御の制御ゲインがこの位相差に対応して
変化する。
【００１５】上記位相差は短絡状態に近づくと大きくな
ることから、短絡状態が長く持続すると、位相差の大き
い期間も長くなる。部材送り速度がほぼ適正な場合、短
絡期間が長くなるのは部材温度が低く、短絡電流による
部材接触面の溶断に時間が掛かる場合であるから、短絡
時間が長くなったことを検出し、部材を強制的急速に引
き離す。
ることから、短絡状態が長く持続すると、位相差の大き
い期間も長くなる。部材送り速度がほぼ適正な場合、短
絡期間が長くなるのは部材温度が低く、短絡電流による
部材接触面の溶断に時間が掛かる場合であるから、短絡
時間が長くなったことを検出し、部材を強制的急速に引
き離す。
【００１６】
【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。
明の実施の形態を説明する。
【００１７】図１において、示されているフラッシュ溶
接装置において、被溶接部材として棒状の鋼材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。
接装置において、被溶接部材として棒状の鋼材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。
【００１８】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。
（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。
【００１９】制御装置１０は、ループＩとループIIとを
有し、ループＩは上記検出手段９から受ける電圧Ｖと電
流Ｉにより電力Ｐを演算する電力演算手段１１と、該電
力演算手段１１からの電力Ｐを基準電力Ｐrefと比較し
て偏差ΔＰを求める偏差算出手段１２と、この偏差ΔＰ
とゲインｇと乗算して相対送り速度Ｖplを算出する送り
速度演算手段１３とを順次接続している。上記基準電力
Ｐrefは鋼材１，２をフラッシュ溶接するのに最適な電
力値に設定されている。また、上記ゲインｇは、以下に
説明するループIIから演算される値であり、上記電力Ｖ
と電流Ｉとの位相差φに対応して決定される。
有し、ループＩは上記検出手段９から受ける電圧Ｖと電
流Ｉにより電力Ｐを演算する電力演算手段１１と、該電
力演算手段１１からの電力Ｐを基準電力Ｐrefと比較し
て偏差ΔＰを求める偏差算出手段１２と、この偏差ΔＰ
とゲインｇと乗算して相対送り速度Ｖplを算出する送り
速度演算手段１３とを順次接続している。上記基準電力
Ｐrefは鋼材１，２をフラッシュ溶接するのに最適な電
力値に設定されている。また、上記ゲインｇは、以下に
説明するループIIから演算される値であり、上記電力Ｖ
と電流Ｉとの位相差φに対応して決定される。
【００２０】ループIIは、上記電力演算手段１１からの
電力Ｐの交流波形を二値化する二値化手段１４と、二値
化されたものの平均値Ｚを演算する平均値演算手段１５
と、この平均値Ｚにπを乗じて位相差φを求める位相差
算出手段１６と、この位相差φに定数ｈを乗じてゲイン
ｇを出力するゲイン演算手段１７とを有していて、該ゲ
インｇが上述の送り速度演算手段１３に入力される。
電力Ｐの交流波形を二値化する二値化手段１４と、二値
化されたものの平均値Ｚを演算する平均値演算手段１５
と、この平均値Ｚにπを乗じて位相差φを求める位相差
算出手段１６と、この位相差φに定数ｈを乗じてゲイン
ｇを出力するゲイン演算手段１７とを有していて、該ゲ
インｇが上述の送り速度演算手段１３に入力される。
【００２１】上記電力演算手段１１では、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１４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１４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１４には上述の平均値演算手段１５
と位相差算出手段１６が接続されていて上記二値化手段
１４からの出力にもとづき位相差φが算出される。即
ち、位相差φは、二値化手段の出力の平均値をＺとする
とφ＝Ｚ×π（ｒａｄ）で求められる。この位相差は解
放時に０となり、装置によっても異なるが短絡時におよ
そ０．６程度となる。アークは抵抗負荷と見なせるの
で、アーク比率が高くなると位相差は０に近づき、短絡
気味になると位相差は短絡時に近づく。上記位相差φは
ゲイン演算手段１７にもたらされ、ここで位相差φに予
め定められた定数ｈ（１０-6〜１０-5程度の値）を乗じ
てゲインｇ＝ｈ・φを得る。そして、かかるゲインｇを
送り速度演算手段１３に入力する。
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１４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１４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１４には上述の平均値演算手段１５
と位相差算出手段１６が接続されていて上記二値化手段
１４からの出力にもとづき位相差φが算出される。即
ち、位相差φは、二値化手段の出力の平均値をＺとする
とφ＝Ｚ×π（ｒａｄ）で求められる。この位相差は解
放時に０となり、装置によっても異なるが短絡時におよ
そ０．６程度となる。アークは抵抗負荷と見なせるの
で、アーク比率が高くなると位相差は０に近づき、短絡
気味になると位相差は短絡時に近づく。上記位相差φは
ゲイン演算手段１７にもたらされ、ここで位相差φに予
め定められた定数ｈ（１０-6〜１０-5程度の値）を乗じ
てゲインｇ＝ｈ・φを得る。そして、かかるゲインｇを
送り速度演算手段１３に入力する。
【００２２】かくして、送り速度演算手段１３では、予
め設定されてある基準電力値Ｐrefとの偏差ΔＰ＝Ｐ ref
−Ｐにゲインｇをかけた値Ｖfl＝ｇ・ΔＰを速度指令信
号として出力する。該出力信号はシリンダ装置５の弁５
Ｃを開閉して相対送り速度を制御する。
め設定されてある基準電力値Ｐrefとの偏差ΔＰ＝Ｐ ref
−Ｐにゲインｇをかけた値Ｖfl＝ｇ・ΔＰを速度指令信
号として出力する。該出力信号はシリンダ装置５の弁５
Ｃを開閉して相対送り速度を制御する。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明は、簡単な構成でフ
ラッシュ状態を電圧と電流の位相差としてとらえ、該フ
ラッシュ状態に応じた部材送り制御を行うこととしたの
で、過長な短絡時間、解放時間を防止し部材を短時間で
加熱することができるため、短時間溶接が可能となると
共に、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
効果をもたらす。
ラッシュ状態を電圧と電流の位相差としてとらえ、該フ
ラッシュ状態に応じた部材送り制御を行うこととしたの
で、過長な短絡時間、解放時間を防止し部材を短時間で
加熱することができるため、短時間溶接が可能となると
共に、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
効果をもたらす。
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。
１，２ 被溶接部材 ３，４ クランプ部材 ７Ａ トランスの一次側 ７Ｂ トランスの二次側
Claims (1)
- 【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、該電力と基準電力との偏差に
ゲインを乗じて上記相対送り速度を決定することとし、
該ゲインが上記電圧と電流との位相差に対応して定めら
れ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 |
|---|---|---|---|
| JP8728097A JPH10263835A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8728097A JPH10263835A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | フラッシュ溶接における被溶接部材の送り方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263835A true JPH10263835A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13910384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8728097A Pending JPH10263835A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 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) | JPH10263835A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361435A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Nkk Corp | フラッシュバット溶接方法および装置 |
| WO2011052562A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 新日本製鐵株式会社 | レール鋼のフラッシュバット溶接方法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP8728097A patent/JPH10263835A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361435A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Nkk Corp | フラッシュバット溶接方法および装置 |
| JP4584496B2 (ja) * | 2001-06-12 | 2010-11-24 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | フラッシュバット溶接方法および装置 |
| WO2011052562A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 新日本製鐵株式会社 | レール鋼のフラッシュバット溶接方法 |
| US9617690B2 (en) | 2009-10-30 | 2017-04-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Flash butt welding method of rail steel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040407 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |