(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の高温部材を溶接するフラッシュバット溶接方法であって、
溶接毎に、フラッシュ工程時の印加電圧変化からフラッシュ発生回数を測定し、
測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、
演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、
平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材の温度を判別し、
判別した高温部材温度に基づいて溶接条件を変更することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。
【請求項２】
溶接毎に、前記定常値に基づいて判別した高温部材温度に基づいてフラッシュ工程後期の溶接条件を変更することを特徴とする請求項１記載のフラッシュバット溶接方法。
【請求項３】
溶接毎に、前記定常値に基づいて判別した高温部材温度に基づいてアプセット量を変更することを特徴とする請求項１記載のフラッシュバット溶接方法。
【請求項４】
一対の高温部材を溶接するフラッシュバット溶接装置において、
溶接毎に、フラッシュ工程時の印加電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器が検出した印加電圧としきい値とを比較して、その比較結果に基づいてフラッシュ発生回数を測定するフラッシュ発生回数測定手段と、
前記フラッシュ発生回数測定手段が測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算する平均化演算手段と、
前記平均化演算手段が演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて前記被溶接部材の温度を判別する温度判別手段と、
前記温度判別手段が判別した高温部材温度に基づいて溶接条件を変更する手段と、
を設けたことを特徴とするフラッシュバット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接毎に異なる高温被溶接部材の初期部材温度を検出できて、検出した初期部材温度に応じた高品質溶接を可能とすることのできるフラッシュバット溶接方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温部材のフラッシュ溶接においては、溶接前の部材温度によって最適な溶接条件は異なる。ある部材温度条件で最適化された溶接条件において、その温度より低い部材を溶接した場合には、入熱不足のため、その溶接品質は悪化する。また高い温度の場合は、入熱過剰や、アプセット時のバルジングによるアプセット不良等のため、溶接品質は悪化する。よって、部材温度を測定できればよいが、部材表面はスケールで覆われており非接触型の放射温度計での測定は不可能である。高速で搬送される部材を接触式温度計で測定することも困難である。仮に測定できたとしても、表面と内部では大きな温度差があるため、正確な測定は非常に困難である。よって、従来は想定される温度変化に対して、最も低い温度にて溶接条件を選定するか、最も頻度の高い温度にて溶接条件を選定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、想定される温度変化に対して、最も低い温度にて溶接条件を選定する溶接方法、及び最も頻度の高い温度にて溶接条件を選定する溶接方法のいずれの場合も、溶接品質が不安定であり、溶接不良の発生率も高くなることは免れない。
【０００４】
本発明の技術的課題は、溶接毎に異なる高温被溶接部材の初期部材温度を簡単かつ信頼性の高い方法で検出し、その温度により溶接条件を変更し高品質溶接を可能とすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るフラッシュバット溶接方法は、一対の高温部材を溶接する際に、溶接毎に、フラッシュ工程時の印加電圧変化からフラッシュ発生回数を測定し、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて溶接条件を変更することを特徴としている。
【０００６】
また、この方法において、請求項２のように高温部材温度に基づいてフラッシュ工程後期の溶接条件を変更することを特徴としている。
【０００７】
また、この方法において、請求項３のよう高温部材温度に基づいてアプセット量を変更することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項１の方法に用いられる請求項４の装置は、一対の高温部材を溶接するフラッシュバット溶接装置において、フラッシュ工程時の印加電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器が検出した印加電圧としきい値とを比較して、その比較結果に基づいてフラッシュ発生回数を測定するフラッシュ発生回数測定手段と、フラッシュ発生回数測定手段が測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算する平均化演算手段と、平均化演算手段が演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて被溶接部材の温度を判別する温度判別手段と、温度判別手段が判別した高温部材温度に基づいて溶接条件を変更する手段と、を設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
以下、本発明の第１実施形態に係るフラッシュバット溶接方法およびこの方法に用いられる装置を図１乃至図７に基づき説明する。図１は本実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図、図２はそのフラッシュ発生回数測定部の構成を示すブロック図、図３は図１の主にフラッシュ発生回数測定部の詳細を示すブロック図、図４は部材温度とフラッシュ回数の関係を示すグラフ、図５はフラッシュ工程時の印加電圧波形と電流波形とそれぞれのしきい値との関係を示す説明図、図６は部材温度と高品質溶接（欠陥率0.05％以下）を可能とするために必要なアプセット量の関係を示すグラフ、図７は本実施形態装置によるフラッシュバット溶接方法を説明するためのフローチャートである。
【００１０】
高温部材のフラッシュ溶接においては、部材（母材）の温度が高くなると強度が低下（軟化）し、アプセット時にはバルジング（径太り）が大きくなり、フラッシュ端面のクレータを潰しきらないため、低温部材と同じアプセット量では溶接欠陥が発生し、品質が悪化する。アプセット量を増加させれば品質は良くなるが、低温部材の場合には、溶接部のバリが大きくなるため、溶接後のバリ取り量が増大し、多量の部材ロスを生じる。よって部材温度に対して最適なアプセット量が存在する。この値は、クランプ間距離、材質（部材強度）、溶接機のフラッシュ性能（アプセット前の端面凹凸）等によって大きく異なるが、部材温度と必要アプセット量の典型的な関係は図６のようになる。よって部材温度の判別によりアプセット量を最適な値に変更すれば、部材ロスが最小で安定した品質を確保することが可能となる。
【００１１】
本実施形態のフラッシュバット溶接装置は、図１のように搬送ライン（図示せず）上に該ラインに沿って移動可能にクランプ装置１Ａ，１Ｂが設置され、クランプ装置１Ａ，１Ｂにより、断面積１００００〜３２４００mm2 、内部温度９００〜１３００℃の一対の大断面積高温部材すなわちビレット２ａ，２ｂをクランプして付き合わせ、これらビレット２ａ，２ｂを搬送中に近接・離反させることができるようになっている。すなわち、クランプ装置１Ａ，１Ｂは、いずれも搬送ラインの速度に同期しながらビレット２ａ，２ｂをクランプするものであるが、クランプ装置相互の関係で見れば、一方（図１中の右側）のクランプ装置１Ａは可動側、他方（図１中の左側）のクランプ装置１Ｂは固定側として構成され、可動側のクランプ装置１Ａが固定側のクランプ装置１Ｂに対して溶接中、近接・離反し、フラッシュバット溶接が行われるようになっている。
【００１２】
すなわち、クランプ装置１Ａ，１Ｂは、ビレット断面積に面圧３〜７kgf/mm2（３０〜７０MPa）を乗じた値以上の最大推力を持つ駆動系すなわちライン方向に伸縮可能な油圧シリンダ３を介して連結され、シリンダ３のボトム３ａが固定側のクランプ装置１Ｂに、またシリンダ３のピストンロッド３ｂが可動側のクランプ装置１Ａに、それぞれ固定されているとともに、ピストンロッド３ｂのロッド部は、ボトム３ａの両端から突出するように構成されている。シリンダ３のボトム３ａには、応答特性の良い比例弁４が一体化して取り付けられ、油圧ユニット５に接続されている。また、ピストンロッド３ｂのボトム３ａ後端面より突出するロッド部の動き（進退動）を検出するポテンショメータ４１ａが設置され、その出力に基づいてプラテン位置検出手段４１がプラテンの位置（フラッシュ量やアプセット量）を検出するようになっている。
【００１３】
また、クランプ装置１Ａ，１Ｂには、それぞれクランパ６ａ，６ｂの内周にビレット２ａ，２ｂと接触可能な給電用のジョー７ａ，７ｂが設けられ、電源装置と電気的に接続されている。
【００１４】
電源装置は、３相交流電源８からの交流電圧を矩形波交流電圧に変換するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bi-polar Transistor）インバータ１１と、インバ−タ１１が出力する矩形波交流電圧を降圧して低電圧に変換する溶接トランス１２と、溶接トランス１２の２次側に配置されて溶接トランス１２で低電圧に変換された矩形波交流電圧を直流電圧に変換してビレット２ａ，２ｂに印加するダイオード整流器１３と、フラッシュ工程時の溶接トランス１２の２次側の出力電圧（ここではジョー７ａ，７ｂ間の電圧）を検出する電圧検出器１４と、インバータ１１と溶接トランス１２間でフラッシュ工程時の電流を検出する電流検出器１５と、電圧検出器１４の検出結果と電流検出器１５の検出結果に基づいてフラッシュが発生したか否かを判定してカウントするフラッシュ発生回数測定手段１６と、フラッシュ発生回数測定手段１６が測定したフラッシュ発生回数に基づいてビレット２ａ，２ｂの温度を判別する温度判別手段１９と、予め設定されているアプセット量を、温度判別手段１９が判別した高温部材すなわちビレットの温度に基づいて変更させる溶接条件設定手段１７と、溶接装置全般の制御、すなわちクランプ装置１Ａ，１Ｂの比例弁４や電源装置のインバータ１１に対し、フラッシュ工程とアプセット工程の開始や停止などのシーケンス制御のための信号を出力する機能を有するとともに、溶接条件設定手段１７よりアプセット量の変更指令が入力すると、この変更されたアプセット量に基づきアプセット時にドライバ４２を介して比例弁４を制御する溶接制御装置１８とから構成されている。
【００１５】
フラッシュ発生回数測定手段１６は、図２のように予め設定された電圧しきい値Ｖｒｅｆに対する電圧検出器１４が検出した印加電圧（実測値）Ｖの立ち上がりｅ（図５）、立ち下がりｆ（図５）を判定する立ち上がり・立ち下がり判定手段２１と、予め設定された電流しきい値Ｉｒｅｆと電流検出器１５が検出した電流値（実測値）Ｉとの比較から負荷、無負荷を判定する開放判定手段２２と、電圧の立ち上がり・立ち下がり判定手段２１と電流の開放判定手段２２の各判定結果に基づいてフラッシュが発生したか否かを判定するフラッシュ判定手段２３と、フラッシュ判定手段２３にてフラッシュ発生と判定される度にカウントするカウンタ２４と、サンプリング時間設定手段２６にて設定される時間とカウンタ２４の出力に基づいて、単位時間（例えば１秒）当たりの平均フラッシュ発生回数を演算するとともに、一定時間内での移動平均処理または加重平均処理する平均化演算手段２５とから成り、フラッシュ判定手段２３は、電流値がしきい値Ｉｒｅｆよりも小さい場合は、電圧のしきい値Ｖｒｅｆに対する立ち上がり、立ち下がりに関係無く、無負荷ｇ（図６）と判定するように構成されている。なお、フラッシュ発生回数は１秒当たり最大１０００回程度であることが本発明者らの実験の結果判明している。
【００１６】
平均フラッシュ発生回数（回／秒）とビレット２ａ，２ｂの温度との関係は、図４のグラフに示すように予め実験によってデータ採取されており、平均フラッシュ発生回数とビレット温度とが一次の関係にあることが分かっている。つまり、平均フラッシュ発生回数が分かれば、一義的にビレット温度が決まる。また、既述したように部材温度（ビレット温度）に対する最適アプセット量（図６）も分かっている。よってビレット温度の判別によりアプセット量を最適な値に変更すれば、部材ロスが最小で安定した品質を確保することが可能となる。
【００１７】
ところで、電圧検出器１４にて検出される２次側出力電圧は大きいため、図３のように絶縁増幅器（ＩＳＡ）３１にて絶縁増幅され、出力調整器（アンプ）３２により出力調整された後、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤコンバータ）３３によりディジタル信号に変換され、フラッシュ発生回数測定手段からなる例えばマイクロコンピュータやＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算器３４に入力されるようになっている。また、電流検出器１５にて検出される電流値も大きいため、絶縁増幅器（ＩＳＡ）３５にて絶縁増幅され、更に直流電圧との対応関係をみれるように全波整流３６され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７にてノイズ成分が除去されてから出力調整器（アンプ）３８により出力調整された後、ＡＤコンバータ３３によりディジタル信号に変換され、演算器３４に入力されるようになっている。そして、演算器３４でＡＤコンバータ３３の出力としきい値とが比較され、その比較結果に基づいてフラッシュ発生回数が求められる。なお、フラッシュ発生回数の計測開始のタイミングは、Ｉ／Ｏポート３９を介して演算器３４に入力されるトリガ信号により決定される。演算器３４の演算結果は、温度判別手段１９に対し出力される。
【００１８】
次に、本実施形態のフラッシュバット溶接装置によるフラッシュバット溶接方法について説明する。まず、搬送ライン上を後続のビレット２ｂが送られてきて、先行のビレット２ａと後続のビレット２ｂの溶接される端面相互が付き合わされた状態でライン上の所定位置に到達すると、クランプ装置１Ａ，１Ｂを搭載した移動台車が搬送ラインに同期して走行を開始する。
【００１９】
次いで、溶接制御装置１８によりクランパ６ａ，６ｂに対しビレット把持指令を出し、ビレット２ａ，２ｂを把持する。この場合、クランパ６ａ，６ｂは、それぞれが把持すべきビレット２ａ，２ｂに対し時間差を持たせて把持動作させてもよいし、または同時に把持動作させるようにしてもよい。ビレット２ａ，２ｂの把持が完了した時点で、３相交流電源８よりインバータ１１を介して電力を出力し、溶接トランス１２、ダイオード整流器１３を介してビレット２ａ，２ｂに電力を供給し、ビレット２ａ，２ｂに直流電圧を印加して、フラッシュ溶接を開始する。
【００２０】
フラッシュ溶接におけるフラッシュ発生回数の測定および部材温度判別と、これに基づくアプセットは、図７のフローに従って行われる。まず、初期設定として、サンプリング時間（例えば0.1 秒間隔）とアプセット量が設定され（ステップ１１１）、次いで溶接電源が投入され（ステップ１１２）、タイマが動作を開始する（ステップ１１３）。
【００２１】
通電後、アークが発生する。フラッシュ発生回数測定手段１６では常に出力電圧（実測値）Ｖと電流値（実測値）Ｉをみており、出力電圧Ｖがしきい値Ｖｒｅｆより高いか否かをみて（ステップ１１４）、出力電圧Ｖがしきい値Ｖｒｅｆより高いと判定されれば、次に電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより高いか否かをみて（ステップ１１５）、電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより高いと判定されれば、フラッシュ発生と判定し（ステップ１１６）、カウントする（ステップ１１７）。次いで、サンプリング時間（0.1 秒）が経過したか否かをみて（ステップ１１８）、サンプリング時間（0.1 秒）が経過していなければステップ１１４に戻り、サンプリング時間（0.1 秒）が経過していれば、過去のｎ回のフラッシュ回数を積算し（ｎ＝設定時間／サンプリング時間）（ステップ１１９）、平均化処理の演算を行い（ステップ１２０）、算出した平均フラッシュ発生回数を温度判別手段１９に対し出力する（ステップ１２１）。
【００２２】
また、ステップ１１５にて電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより低いと判定されれば、無負荷と判定し（ステップ１２２）、カウントせず、ステップ１１８に飛ぶ。
【００２３】
温度判別手段１９では、フラッシュ発生回数測定手段１６の出力（平均フラッシュ発生回数）が定常値に達しているか否かをみて（ステップ１２３）、定常値に達していなければ、フラッシュ発生回数測定手段１６に前述のステップ１１３〜ステップ１２２の処理を繰り返させ、定常値に達したら、この定常値に基づいて部材（ビレット）温度を判別し、溶接条件設定手段１７に対し出力する（ステップ１２４）。
【００２４】
溶接条件設定手段１７では、初期設定されているアプセット量を、温度判別手段１９が判別した部材温度に従って変更し（ステップ１２５）、変更後のアプセット量を溶接制御装置１８に設定する。
【００２５】
溶接制御装置１８では、フラッシュ工程を終了させると同時に（ステップ１２６）、比例弁４のドライバ４２に対しアプセット指令を出力し（ステップ１２７）、急速にビレット相互を押し付けるアプセット工程へ移行させる。
【００２６】
次いで、プラテン位置検出手段４１の出力に基づいてアプセット量のカウントが開始され（ステップ１２８）、部材温度に従った押し付け距離（部材温度に従った変更後の規定アプセット量）移動したか否かが判定され（ステップ１２９）、部材温度に従った規定アプセット量移動したら、処理を終了する。
【００２７】
このように、本実施形態においては、フラッシュ発生回数を測定して、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材（ビレット）の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて溶接条件すなわちアプセット量を変更するようにしているので、アプセット量を高温部材温度に従った最適な値に設定することができて、部材ロスが最小で安定した品質を確保することができる。
【００２８】
実施形態２．
図８は本発明の第２実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図、図９は溶接前の部材平均温度とフラッシュ発生回数が定常に達してからの最適フラッシュ量の関係を示すグラフ、図１０は本実施形態装置によるフラッシュバット溶接方法を説明するためのフローチャートであり、図８中、前述の第１実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
この第２実施形態に係るフラッシュバット溶接装置は、部材温度に従って溶接条件設定手段１７Ａが変更する溶接条件がフラッシュ工程後期のフラッシュ量である点に特徴を有し、それ以外の構成は前述の第１実施形態のものと同一である。
【００３０】
平均フラッシュ発生回数が定常に達してからの最適フラッシュ量は、部材温度が高いほど少なくて良い。これは部材温度が高いほど必要な入熱が少なくて済むためである。また過剰入熱は逆に品質を悪化させる。最適フラッシュ量の値は、溶接機性能（主に出力）や部材の断面積等に左右されるが、典型例は図９のようになる。よって平均フラッシュ回数が定常値になった時点で部材温度を判別すると同時に、フラッシュ量のカウントを開始し、部材温度に従った規定フラッシュ量に達した時点でアプセットを行えば、部材ロスも少なく高品質の溶接が可能となる。
【００３１】
次に、本実施形態のフラッシュバット溶接装置によるフラッシュバット溶接方法について図１０のフローチャートに基づき、図８及び図９を参照しながら説明する。なお、ここではクランプ装置１Ａ，１Ｂによりビレット２ａ，２ｂの把持が完了し、フラッシュ溶接を開始可能な状態になっているものとする。
【００３２】
まず、初期設定として、サンプリング時間（例えば0.1 秒間隔）とフラッシュ工程後期のフラッシュ量（フラッシュ発生回数が定常に達してからのフラッシュ量）が設定され（ステップ２１１）、次いで溶接電源が投入され（ステップ２１２）、タイマが動作を開始する（ステップ２１３）。
【００３３】
通電後、アークが発生する。前述の第１実施形態の図２で説明したように、フラッシュ発生回数測定手段１６では常に出力電圧（実測値）Ｖと電流値（実測値）Ｉをみており、出力電圧Ｖがしきい値Ｖｒｅｆより高いか否かをみて（ステップ２１４）、出力電圧Ｖがしきい値Ｖｒｅｆより高いと判定されれば、次に電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより高いか否かをみて（ステップ２１５）、電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより高いと判定されれば、フラッシュ発生と判定し（ステップ２１６）、カウントする（ステップ２１７）。次いで、サンプリング時間（0.1 秒）が経過したか否かをみて（ステップ２１８）、サンプリング時間（0.1 秒）が経過していなければステップ２１４に戻り、サンプリング時間（0.1 秒）が経過していれば、過去のｎ回のフラッシュ回数を積算し（ｎ＝設定時間／サンプリング時間）（ステップ２１９）、平均化処理の演算を行い（ステップ２２０）、算出した平均フラッシュ発生回数を温度判別手段１９に対し出力する（ステップ２２１）。
【００３４】
また、ステップ２１５にて電流値Ｉがしきい値Ｉｒｅｆより低いと判定されれば、無負荷と判定し（ステップ２２２）、カウントせず、ステップ２１８に飛ぶ。
【００３５】
温度判別手段１９では、フラッシュ発生回数測定手段１６の出力（平均フラッシュ発生回数）が定常値に達しているか否かをみて（ステップ２２３）、定常値に達していなければ、フラッシュ発生回数測定手段１６に前述のステップ２１３〜ステップ２２２の処理を繰り返させ、定常値に達したら、この定常値に基づいて部材（ビレット）温度を判別し、溶接条件設定手段１７Ａに対し出力する（ステップ２２４）。
【００３６】
溶接条件設定手段１７Ａでは、初期設定されているフラッシュ工程後期のフラッシュ量を、温度判別手段１９が判別した部材（ビレット）温度に従って変更し（ステップ２２５）、変更後のフラッシュ量を溶接制御装置１８に設定する。
【００３７】
溶接制御装置１８では、溶接条件設定手段１７Ａによりフラッシュ工程後期のフラッシュ量（変更後）が設定されると、その時点からプラテン位置検出手段４１の出力に基づいてフラッシュ量のカウントが開始され（ステップ２２６）、部材温度に従った押し付け距離（部材温度に従った変更後の規定フラッシュ量）移動したか否かが判定され（ステップ２２７）、部材温度に従った規定フラッシュ量移動したら、その時点でフラッシュ工程を終了させ、比例弁４のドライバ４２に対しアプセット指令を出力し（ステップ２２８）、急速にビレット相互を押し付けるアプセット工程へ移行させる。
【００３８】
アプセット工程は、予め定められた押し付け距離（アプセット量）移動後、または予め定められた時間経過後、もしくは予め定められた押し付け力（アプセットカ）付与後、終了される。なお、前述の第１実施形態の溶接方法を本実施形態にも適用することができ、この場合のアプセット工程は、部材温度に従った規定アプセット量移動後、終了される。
【００３９】
このように、本実施形態においては、溶接毎に、フラッシュ発生回数を測定して、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材（ビレット）の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて溶接条件すなわちフラッシュ工程後期のフラッシュ量を変更するようにしているので、フラッシュ工程後期のフラッシュ量を高温部材温度に従った最適な値に設定することができて、部材ロスが最小で高品質の溶接が可能となる。
【００４０】
実施形態３．
図１１は本発明の第３実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図、図１２は部材温度に対して、２次電圧と溶接品質やフラッシュ時間の関係を示したもので、（ａ）は縦軸に溶接品質、横軸に２次電圧をとったグラフ、（ｂ）は、縦軸にフラッシュ時間、横軸に２次電圧をとったグラフである。なお、図１１中、前述の第１及び第２実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
この第３実施形態に係るフラッシュバット溶接装置は、部材温度に従って溶接条件設定手段１７Ｂが変更する溶接条件がフラッシュ工程後期の２次電圧である点、及び三相全波整流方式の電源装置が、３相交流電源８からの交流電圧を、サイリスタやパワートランジスタ等を用いたスイッチング回路１１Ａを介して直接溶接トランス１２に出力するように構成されている点に特徴を有し、それ以外の構成は基本的に前述の第１及び第２実施形態のものと同様である。
【００４２】
高温部材のフラッシュ溶接では、同じ溶接条件（特に２次電圧）において、部材温度が高くなればフラッシュ中の端面の凹凸、つまりクレータ深さが深くなることが実験的に知られている。これは、１回のフラッシュ（短絡、溶融、飛散、アーク、のプロセス）において、部材温度が高いあるいは部材の温度勾配が緩やかな場合、同じ入熱に対して溶融量もしくは溶融深さが大きくなるためであると理解される。よって部材温度に対して溶接機の２次電圧（出力）を調整することにより溶接品質を向上させることができる。すなわち、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、例えば通常の部材温度を１１００℃として、２次電圧（図のａ点）、フラッシュ時間（図のａ’点）等の溶接条件が初期設定されているものとし、この溶接条件で１３００℃の高温部材であると判別された場合には、２次電圧をｂ点まで下げる。これにより、同じ品質を保ったまま、フラッシュ時間ｂ’をキープすることが可能である。逆に低い温度の部材の場合には、同じ２次電圧においては溶接品質を良くすることができるが、入熱不足のためフラッシュ時間を長くする必要がある。よって２次電圧をｃ点まで上げて、同じ品質を保ったまま、フラッシュ時間ｃ’をキープするようにする。以上により、定められた短い溶接のサイクルタイムをキープしながら安定した溶接が可能となる。なお、図１２（ａ）中のａ点,ｂ点,ｃ点は、溶接品質に関してはいずれも同じ品質（ａ＝ｂ＝ｃ）、図１２（ｂ）中のａ’,ｂ’,ｃ’点は、フラッシュ時間に関してはいずれも同じフラッシュ時間（ａ’＝ｂ’＝ｃ’）であることを意味している。
【００４３】
すなわち、本実施形態に係るフラッシュバット溶接装置では、フラッシュ発生回数測定手段１６の出力（平均フラッシュ発生回数）が定常値に達してから、温度判別手段１９により前記定常値に基づく部材（ビレット）温度が判別され、判別された部材温度が溶接条件設定手段１７Ｂに知らされると、溶接条件設定手段１７Ｂがフラッシュ工程後期の２次電圧、つまり初期設定されている２次電圧Ｖ１を、部材温度に従った２次電圧Ｖ２に変更し、スイッチング回路１１Ａに対し２次電圧をＶ２にするよう指令して、部材温度に対して溶接機の２次電圧（出力）を調整させる。
【００４４】
このように、本実施形態においては、溶接毎に、フラッシュ発生回数を測定して、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材（ビレット）の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて溶接条件すなわちフラッシュ工程後期の２次電圧を変更するようにしているので、溶接毎に異なる高温部材の初期部材温度に対して、定められた短い溶接のサイクルタイムをキープしながら安定した溶接が可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態のスイッチング回路１１Ａを使用した電源装置は、前述の第１及び第２実施形態の電源装置として採用することも可能である。すなわち、本発明のフラッシュバット溶接装置は、電源装置がインバータに限定されるものでなく、適宜選択すればよい。
【００４６】
実施形態４．
図１３は本発明の第４実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図であり、図中、前述の第１乃至第３実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付してある。
【００４７】
この第４実施形態に係るフラッシュバット溶接装置は、部材温度に従って溶接条件設定手段１７Ｂが変更する溶接条件がフラッシュ工程後期の２次電圧である点では前述の第３実施形態のものと共通しているが、条件設定手段１７Ｂが、インバータ１１の上流側に設けた電圧調整器４３を介してフラッシュ工程後期の２次電圧を部材温度に従って変更設定するようにしている点が前述の第１乃至第３実施形態のものと異なっており、それ以外の構成は基本的に前述の第１乃至第３実施形態のものと同様である。
【００４８】
このように、本発明のフラッシュバット溶接装置においても、前述の第３実施形態のものと同様に部材温度に基づいて溶接条件すなわちフラッシュ工程後期の２次電圧を変更するようにしているので、溶接毎に異なる高温部材の初期部材温度に対して、定められた短い溶接のサイクルタイムをキープしながら安定した溶接が可能となる。
【００４９】
実施形態５．
図１４は本発明の第５実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図、図１５は部材温度に対して、インバータ周波数と溶接品質やフラッシュ時間の関係を示したもので、（ａ）は縦軸に溶接品質、横軸にインバータ周波数をとったグラフ、（ｂ）は、縦軸にフラッシュ時間、横軸にインバータ周波数をとったグラフである。なお、図１４中、前述の第１及び第２実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付してある。
【００５０】
この第５実施形態に係るフラッシュバット溶接装置は、電源装置が、前述の第１及び第２実施形態のものと同様のインバータ式ＤＣ電源からなるが、部材温度に従って溶接条件設定手段１７Ｃが変更する溶接条件がフラッシュ工程後期のインバータ周波数である点がこれまでの各実施形態のものと異なっており、それ以外の構成は基本的に前述の第１及び第２実施形態のものと同様である。
【００５１】
インバータ式ＤＣ電源の場合には、インバータ周波数を変えることによって、前述の第３及び第４実施形態の２次電圧変更の場合と同様の効果が得られる。例えば、インバータ周波数を上げれば出力電流が低下するため、結果として２次電圧を下げるのと同じ効果が得られる。よって部材温度に対して溶接機のインバータ周波数（出力）を調整することにより溶接品質を向上させることができる。すなわち、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、例えば通常の部材温度を１１００℃として、インバータ周波数（図のａ点）、フラッシュ時間（図のａ’点）等の溶接条件が初期設定されているものとし、この溶接条件で１３００℃の高温部材であると判別された場合には、インバータ周波数をｂ点まで上げる。これにより、同じ品質を保ったまま、フラッシュ時間ｂ’をキープすることが可能である。逆に低い温度の部材の場合には、同じインバータ周波数においては溶接品質を良くすることができるが、入熱不足のためフラッシュ時間を長くする必要がある。よってインバータ周波数をｃ点まで下げて、同じ品質を保ったまま、フラッシュ時間ｃ’をキープするようにする。以上により、定められた短い溶接のサイクルタイムをキープしながら安定した溶接が可能となる。なお、図１５（ａ）中のａ点,ｂ点,ｃ点は、溶接品質に関してはいずれも同じ品質（ａ＝ｂ＝ｃ）、図１５（ｂ）中のａ’,ｂ’,ｃ’点は、フラッシュ時間に関してはいずれも同じフラッシュ時間（ａ’＝ｂ’＝ｃ’）であることを意味している。
【００５２】
すなわち、本実施形態に係るフラッシュバット溶接装置では、フラッシュ発生回数測定手段１６の出力（平均フラッシュ発生回数）が定常値に達してから、温度判別手段１９により前記定常値に基づく部材（ビレット）温度が判別され、判別された部材温度が溶接条件設定手段１７Ｃに知らされると、溶接条件設定手段１７Ｃがフラッシュ工程後期のインバータ周波数、つまり初期設定されているインバータ周波数ｆ１を、部材温度に従ったインバータ周波数ｆ２に変更し、インバータ１１に対しインバータ周波数をｆ２にするよう指令して、部材温度に対して溶接機のインバータ周波数（出力）を調整させる。
【００５３】
このように、本実施形態においては、溶接毎に、フラッシュ発生回数を測定して、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材（ビレット）の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて溶接条件すなわちフラッシュ工程後期のインバータ周波数を変更するようにしているので、溶接毎に異なる高温部材の初期部材温度に対して、定められた短い溶接のサイクルタイムをキープしながら安定した溶接が可能となる。
【００５４】
実施形態６．
図１６は本発明の第６実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図であり、図中、これまでの各実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付してある。
【００５５】
この第６実施形態に係るフラッシュバット溶接装置は、電源装置が、３相交流電源８からの交流電圧を、ＩＧＢＴインバータ１１で矩形波交流電圧に変換し、インバ−タ１１が出力する矩形波交流電圧を溶接トランス１２により７〜１２Ｖに降圧して交流のままビレット２ａ，２ｂに印加するように構成されているとともに、部材温度に従って変更する溶接条件を変更する溶接条件設定手段１７Ｄに、前述の各実施形態の持つ機能、つまり周波数、２次電圧、フラッシュ量、アプセット量等の溶接条件を変更する機能を全て持たせたものである。
【００５６】
このように、本発明のフラッシュバット溶接装置は、直流溶接方式のものに限定されず、交流溶接方式の採用も可能であり、いずれの方式のものにも本発明を適用することができる。
【００５７】
また、本実施形態のように溶接条件設定手段１７Ｄに、前述の各実施形態の持つ機能を全て持たせることにより、複雑かつ高価となるが、ビレット温度が大きく変動する場合や非常に高品質を要求される場合に対応することができる。換言すれば、条件（温度変動、品質）、コストに合わせて、機能、電源構成は、取捨選択することができる。
【００５８】
なお、電圧検出器１４が検出する２次側電圧は溶接トランス１２の２次側であればどこからとってもよいが、各実施形態のようにジョー７ａ，７ｂ間からとれば、計測が容易である。すなわち、２次側電圧を溶接トランス１２の出口でとることも可能であるが、この位置では、アークの電圧が小さく、短絡の電流によって降下する電圧も小さくなるため、アークの波形は小さい。ところが、ジョー７ａ，７ｂ部分で電圧を測ると、短絡による電圧降下が大きく、アーク電圧も大きいために波形変化が大きい。このため計測が容易となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、溶接毎に、フラッシュ工程時の印加電圧変化からフラッシュ発生回数を測定し、測定したフラッシュ発生回数から単位時間当たりの平均フラッシュ発生回数を演算し、演算した平均フラッシュ発生回数が定常値に達しているか否かを判定し、平均フラッシュ発生回数が定常値に達していればこの定常値に基づいて高温部材の温度を判別し、判別した高温部材温度に基づいて周波数、２次電圧、フラッシュ量、アプセット量等の溶接条件を変更するようにしたので、溶接毎に異なる高温被溶接部材の初期部材温度を簡単かつ信頼性高く検出できて、部材温度の変動に対応させることができた。このため、溶接品質を安定化させ、溶接品質を高く保つことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】フラッシュ発生回数測定部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の主にフラッシュ発生回数測定部の詳細を示すブロック図である。
【図４】部材温度とフラッシュ回数の関係を示すグラフである。
【図５】フラッシュ工程時の印加電圧波形と電流波形とそれぞれのしきい値との関係を示す説明図である。
【図６】部材温度と高品質溶接を可能とするために必要なアプセット量の関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態装置によるフラッシュバット溶接方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】溶接前の部材平均温度とフラッシュ発生回数が定常に達してからの最適フラッシュ量の関係を示すグラフである。
【図１０】第２実施形態装置によるフラッシュバット溶接方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】部材温度に対して、２次電圧と溶接品質やフラッシュ時間の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第４実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１５】部材温度に対して、インバータ周波数と溶接品質やフラッシュ時間の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第６実施形態に係るフラッシュバット溶接装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ  ビレット（高温部材）
１４  電圧検出器
１６  フラッシュ発生回数測定手段
１９  温度判別手段
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ  溶接条件設定手段（溶接条件を変更する手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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