JPS5852747B2 - フラツシユバツトヨウセツホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属の丸棒、レール、板、管、その他小物部
品等の溶接に用いられるフラッシュバット溶接装置に関
する。

フラッシュバット溶接においては２つの溶接素材の端部
を対向させ、電圧を印加しなから該端部を軽く接触短絡
してフラッシュ（電気火花）を発生させ、該小短絡と該
フラッシュで両端部を加熱し、一方素材に送りをかけて
フラッシュの発生を維持させ、突合せ端部が適当に加熱
された時点で該端部を強圧して全面短絡を生じせしめ（
アプセットという）、該強圧のための信号を発してから
所定時間の後、または素材を把持する電極が所定の位置
まで進んだ時点で、次の交流半サイクル以降の通電を遮
断して溶接を完了する。

通常のフラッシュバット溶接機では、通電は溶接トラン
スの１次側に挿入されたサイリスク又はイグナイトロン
のゲート又はイグナイターに電源電圧波形を若干加工し
て印加して交流電圧のゼロクロス点直後に点弧させるこ
とにより行い、また電流の遮断は該電極への電圧の印加
を停止して次の交流電圧のゼロクロス点で自然消弧する
のを利用して行うためアプセット通電は交流半サイクル
を単位として行われる。

か＼るフラッシュバット溶接においてはアプセットの通
電時間の長短が重要であり、これが短かすぎると加熱が
不足して溶接部の機械的強度が弱く、また長すぎると溶
接熱影響部が大きくなり過ぎて粒の粗大化をまねいたり
、素材を把持して通電を行なう電極の接触部分で接触抵
抗による発熱が大きくなり該把持部分が部分的に溶損（
ダイバーンという）する等の不都合が生じ、溶接成品が
欠陥品となる。

従来このアプセット時間の制御には素材を把持する電極
があらかじめ設定された位置まで進んだ時点で次の交流
半サイクル以降の通電を遮断する方法のほかにタイマー
を使用して次の如く行っていた。

即ち、フラッシュによる加熱が進行した適当な時点で加
圧ラムの流体を制御する電磁弁を開くと同時に電気タイ
マーを始動させ、該電磁弁が開いて流体を加圧ラムに送
り、該ラムにより被溶接物の突合せ端を強圧し、一方タ
イマー始動后適当時点でタイマーが計時完了して溶接電
源を遮断するという方式をとっていた。

しかしこの方式ではタイマーの始動時点から電気的に全
面短絡となってアプセット通電に入るまでの時間が、被
溶接材端面のアプセット直前の状態、加圧ラム機械的動
作の遅れ、電源電圧の変動等諸々の因子の影響を受けて
ばらつくために、同一寸法のピースを全く同−設定条件
のもとに溶接してもアプセット通電時間は各回ごとに異
り、これを一定数のものに安定させることができなかっ
た。

例えばアプセット通電時間が交流の１サイクル分になる
ように溶接機のセットを行っても実際にはアプセット通
電が０．５サイクルや１．５サイクルになるものが多発
した。

したがって従来のフラッシュバット溶接機ではアプセッ
ト通電時間の不適による不良品の発生は避けられなかっ
た。

本発明はか＼る点を改善し、極めて正確にアプセット通
電時間を調節でき、非常に良好なフラッシュバット溶接
を行なうことができる溶接装置を提供しようとするもの
である。

次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図はフラッシュバット溶接の概要を示し、１および
２は被溶接物、３および４は把持電極で被溶接物１，２
の端部付近を強固に把持し、図示しないラムにより押さ
れて被溶接物１，２を軽く又は強く押圧し、かつ被溶接
物１，２に溶接電流を供給する。

５は溶接トランスで、１次側は交流２００Ｖ又は４００
Ｖに接続され、２次側に数ないし十数■の電圧を出力し
、これを把持電極３゜４に給電する。

この装置では前述の過程により溶接を行なうが、被溶接
物１，２の突合せ部両端の電圧■の波形を記録すると第
２図の如き図が得られる。

この電圧■は記録計６の入力端子を把持電極３，４に接
続し、この把持電極間の電圧を測定したものであるが、
この電圧は突合せ都電圧として大きな誤差はない。

第２図で時点ｔ１は電磁弁を付勢した時点を示し、以後
２サイクル半はど非常に乱れた形の波形が記録されてい
るが、これはフラッシュ中の電圧波形であって正又は負
のピーク近傍で電気火花発生に伴なう高周波振動波形が
現われている。

続いてラムの作動による被溶接物の強圧に至ると全面短
絡状態になるために最早フラッシュは発生せず、短絡通
電によるアプセット通電の滑らかな正弦波形が現われる
。

この時点ｔ２以後がアプセット通電時間であり、これは
被溶接物の形状、材質等の種類に応じて半サイクル（図
の実線部分）または１サイクル等最適な時間があり、溶
接後の制御はこのアプセット通電時間を正確に制御しな
ければならないが前述の如く、種々の原因によるアプセ
ット通電時間のばらつきによる欠陥品の発生が生じる。

本発明はこのように溶接機の電源系から検出される溶接
電圧、電流またはその時間微分又は積分、電力、磁場等
の電磁気的信号の変化を検知することにより被溶接物が
フラッシング過程からアプセット通電に移った時点を検
知してからアプセット通電のサイクル数を計数し、あら
かじめ設定されたサイクル数を計数した時点で被溶接物
への通電を遮断する機能を有するフラッシュバット溶接
装置を提供するもので、以ってアプセット通電サイクル
数を正確に制御し被溶接物の品質の安定をはからんとす
るものである。

第３図は本発明装置の一実施態様例を示すものでフラッ
シュ中は突合せ部両端電圧に高周波成分が含まれ、アプ
セット中は滑らかな正弦波形になる点に着目し、バイパ
スフィルタなどにより高周波成分の有無を基準としてフ
ラッシュ中か否かを検出しフラッシュが終了した時点で
カウンタを始動し、このカウンタの計数値が半サイクル
又は１サイクル等被溶接物に応じて予めセットした値に
達したとき電源遮断器に指令を発してこれを開き通電を
停止するようにしたものである。

この方式によれば抑圧機構の動作遅れ、溶接端面の状態
や電源電圧の変動などの影響を受けず極めて正確にアプ
セット通電時間を制御することができ、所望通りのフラ
ッシュバット溶接を行なうことができる。

なお同図ではアプセット状態を検出する電気信号をトラ
ンスの２次側からとっているが、トランスの１次側も２
次側もその電圧、電流波形は基本的には同じであるので
、以下に述べる各実施態様をも含めて該検出信号をトラ
ンスの１次側から採取することも可能である。

第３図について各部の動作波形を示す第４図と共に詳述
すると、１０および１１は溶接トランス５の１次巻線に
直列に挿入されかつ逆並列接続された２個のサイリスク
で、電流開閉器を構成する。

１２は零点検出回路で電源電圧第４図イが零点をクロス
した時にパルスを出力する（第４図ハ）。

１３はサンプリング期間設定回路で、零点を示すパルス
を受けてその到来時点に続く半サイクル中に適当な時間
幅を持つパルスを出力する（第４回部）。

１４はバイパスフィルタなどの高周波検出器で、回路１
３の出力パルス幅で指定されるサンプリング期間中の被
溶接物の突合せ部電圧波形中に含まれる高周波成分を出
力する（第４図ホ）。

１５は整流器で検出器１４の高周波出力を半波又は両波
整流する。

１６は積分回路で、整流器１５の整流出力を積分する（
第４図へ）。

１７は比較判定器でレベル設定装置１８による設定レベ
ルおよび積分回路１６の出力を入力され、後者が前者よ
り大きくなった時出力パルスを生じる（第４図ト）。

１９はシフト回路で、比較判定器１７の出力パルスを記
憶遅延させるためのシフトレジスタであり、検出回路１
２からの零点パルスをクロックとする。

サイクル数設定装置２０はシフト回路１９のレジスタの
ビット数を選択するものである。

ゲート回路２１は点弧電圧発生器２２からの点弧パルス
をシフト回路１９の出力の有無によっテケートする回路
である。

バイパス開閉器２３は点弧電圧発生器からの点弧信号の
バイパス回路を図示しない加圧ラム駆動用電磁弁への駆
動信号によりＯＮ、ＯＦＦする開閉器である。

次にこの回路の動作を説明すると、フラッシュバット溶
接中、点弧電圧発生器２２は交流電源電圧を増幅しかつ
クリップして該電圧と同期した矩形波を出力し、これを
ゲート回路２１へ入力する。

ゲート回路２１は該矩形波の正、負波を分離して各々を
サイリスタ１０および１１の一方および他方へ点弧電圧
として人力する。

これによりサイリスタ１１は双方とも導通し、トランス
５の１次巻線へは交流電圧が給電され、２次巻線から交
流低電圧を出力して溶接を行なう。

こ＼でフラッシュ溶接の開始時点からアプセットの少し
前まではバイパス開閉器２３がＯＮになっており、点弧
電圧発生器２２からの点弧信号はゲート回路２１を経由
することなく通常の溶接機と同様に交流電圧のゼロクロ
ス点直後にバイパスを通ってサイリスタ１０．１１に送
られている。

アプセットの直前になると安定にフラッシュが発生する
ので第２図に示すように電圧の毎半サイクルごとに高周
波成分が現われるようになる。

この時点すなわち第２図の時点ｔ、からはバイパス開閉
器２３はＯＦＦになり点弧信号はゲート回路２１を経由
するようになる。

被溶接物の突合せ部電圧に含まれる高周波成分は回路１
４，１５，１６で検出、整流、積分されて比較判定器１
７へ加わり、設定器１８で設定されるレベルより高い部
分を持つので該部分でパルスを生じ、シフト回路１９へ
加わる。

シフト回路は比較判定器１７の出力パルスをシフトし、
その出力はゲート回路２１を開く。

従ってフラッシュ発生中はゲート回路２１が開き引続い
て溶接物１，２への給電が継続するがラムが作動して被
溶接物の突合せ部が強圧されるとフラッシュは消滅し、
高周波検出器１４からの出力もなくなり、従って比較判
定器出力も消滅するためシフト回路では比較判定器出力
停止後の零点パルスをサイクル数設定装置により設定さ
れた数だけ計数した時点でゲート回路への出力を停止し
ゲート回路にサイリスタ１１へのトリガパルス送出を停
止させる。

これによりトランス５は電源を遮断され、溶接電流は停
止する。

本発明の実施例装置としては上記のほかに例えば１次側
のサイリスク１０，１１の代りにイグナイトロンを用い
たものでもよい。

また溶接電圧を検出する代りに、２次側の溶接電流を送
る銅リボン又はバーの二点間の電圧降下分を検出して高
周波検出器１４に入力することも可能である。

これらの端子電圧は該二点間の導体のわずかな抵抗Ｒと
インダクタンスＬによるＲｉ＋Ｌｄｊ−を検出する。

ｉ この電流とその微分値の組合せ波形もフラッシュ発生中
には高周波成分を多量に含むのに対しアプセット中には
ほとんど高周波成分を含まないので、この信号を被溶接
物の突合せ部の電圧の代りに第３図の高周波検出器１４
に入力することによっても前記と同様な動作を第３図に
示す回路にさせることができる。

またこれらの他にフラッシュ発生中かアプセット通電中
かの判定は溶接電流、溶接電力、磁場などの大きさや波
形などによっても検知でき、これらは組合せて使用して
もよい。

例えば磁場を利用するものとしては、２次側の溶接電流
を送る銅リボン又はバーに近接して巻数５〜数十回の空
芯コイルを設置すると、このコイルには溶接電流ｉの変
化値すなわち０・に比例した誘導ｔ 電圧が得られるので、これを第３図の高周波検出器１４
への人力信号としてもよい。

また電流波形を利用するものとしては第５図があり、こ
れは第３図の装置における高周波検出器１４の代りに１
４’−１および１４’−２で構成される電流検出器を挿
入したもので、他の装置構成は第３図のものと同様な構
成を有するものである。

こ＼で電流検出器の分流器または変成器１４’−２はト
ランスの１次側のリード線に挿入してもよい。

すなわち第６図口に示す溶接電流は第５図のサンプル期
間設定回路がサンプルパルス電圧を発している期間のみ
電流検出器１４’−１および１４′−２によってサンプ
ルさ札第６図ホに示すサンプル電流波形を示す信号が得
られ、以下第３図のものと同様にして整流器１５′、積
分回路１６′を経て第６図へに示すような積分波形が比
較判定器１７′に入力される。

こ＼では第３図の場合とは逆に被溶接物がアプセットに
入ると比較判定器１７′への入力電圧である溶接電流の
積分波形が検出レベルを超え、該部分でパルスを生じシ
フト回路１９′に入力される。

この場合のシフト回路１９’は比較判定器１７′からの
判定出力（第６図ト）を受けてから零点パルスをサイク
ル数設定装置２０′により設定された数だけ計数した時
点でゲート回路２１′への出力を停止して以下第３図の
場合と同様にして溶接電流を遮断する。

すなわち第３図と同様な構成の装置において溶接電流を
検出する方式とすることも本発明装置の実施態様に含ま
れるものである。

このほか、溶接トランスの２次側の大電流導出用の導体
バーのまわりに生じる磁場から溶接電流波形を検出し、
その高周波成分の有無（第３図、第４図）又は波形の大
きさの変化（第５図、第６図）を利用してアプセットの
判定をする方式とすることもできる。

以上詳細に説明したように、本発明によれば極めて正確
にアプセット通電時間の制御を行なうことができ、フラ
ッシュバット溶接部の品質向上に寄与する所が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラッシュバット溶接の概要を示す説明図、第
２図は突合せ部の電圧の波形図、第３図、第５図は本発
明装置例のブロック図、第４図、第６図はそれぞれ第３
図及び第５図の装置の各部の電気信号波形図である。 図面で１４．１４’はアプセットに入った時点を検出す
る検出器、２０，２０’はアプセット通電サイクル数設
定器、１０，１０′、ｌ １ 、１１’は電流開閉器で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接電流を通電、遮断するためのイグナイトロン又
   はサイリスクによる電流開閉装置を有するフラッシュバ
   ット溶接装置において、溶接電流の通電状況に応じて変
   化する電磁気的現象を溶接トランスの１次側又は２次側
   から電圧、電流、その微分値・積分値又はそれら組合せ
   波形として直接又は電磁誘導によって検出して、被溶接
   物がアプセット状態に入ったことを検知して信号を出力
   するアプセット検知回路と、該アプセット検知信号を受
   けてからアプセット通電のサイクル数を計数し、あらか
   じめ設定されたアプセット通電サイクル数に相当する時
   間後に前記電流開閉装置に送る通電指令信号を停止して
   該電流開閉装置に電流遮断動作を行なわせる計数回路と
   を装備してなることを特徴とするフラッシュバット溶接
   装置。