(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部平板状コイルを絶縁材により絶縁して固定した機台に上部平板状コイルを固定した可動枠を開閉動可能に枢着し、下部平板状コイルと上部平板状コイルにはそれぞれ電流が集中して流れる集中部を設け、可動枠を閉じた状態で下部平板状コイルの集中部と上部平板状コイルの集中部とが対向するようにしたことを特徴とする電磁溶接機。
【請求項２】
可動枠に放電ギャップスイッチを構成する一方の放電電極を取り付け、該放電電極に上部平板状コイルの一端を接続したことを特徴とする請求項１に記載の電磁溶接機。
【請求項３】
下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部は硬度を強化した銅合金から構成し、下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部を除く部分は電気伝導度の高い銅合金から構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁溶接機。
【請求項４】
硬度と引張り強度の高い銅合金を中心部に配し、周囲に電気伝導度の高い銅合金又はアルミニウム合金を配した材料により下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部を構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄板を電磁力によって溶接する電磁溶接機に関するものであって、特に溶接電流の通電部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品の軽量化の要請に対してアルミニウムが多用されるようになってきている。金属板材を接合する場合、電気抵抗溶接機を使用してスポット溶接あるいはシーム溶接するのが一般的であるが、アルミニウムの電気抵抗溶接機による溶接は困難であった。すなわち、アルミニウムは溶融温度が低いのにかかわらず熱伝導度、電気伝導率が高いため、溶接に際して大きな電流を流す必要があり、また、溶融したアルミニウムが電極に溶着しやすいという問題があった。さらに、シーム溶接の場合には、既に溶接された部分に電流が分流して引き続き溶接するべき隣接部分の溶接を困難にしていた。
【０００３】
このような問題を解決するため、本願発明者の１名は平板状のコイルに瞬間的に大電流を流し、電磁力により金属薄板を瞬間的に溶接する特開平１１−１９２５６２のような金属薄板の電磁溶接法を考え、実用化を進めているところである。この特開平１１−１９２５６２の金属薄板の電磁溶接法は、溶接しようとする金属薄板を重ねて平板状コイルの間におき、平板状コイルに大電流を流して溶接するものである。平板状コイルの少なくとも上下のいずれかには電流が集中して流れる集中部が設けられており、上下の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集中部に対向する位置で溶接される。平板状コイルに大電流を流すためには直流高圧電源装置によってコンデンサを充電し、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平板状コイルに放電するようにしている。
【０００４】
ここで要する直流高圧電源装置の電圧は例えば５〜１５ｋＶ、コンデンサの容量は５０〜２００μＦであり、これによる放電電流の波高値は１００ｋＡ以上に達し、その放電時間は１００μ秒以下というものである。この溶接方法を電磁溶接機として具体化するためには、短時間に大きな電流を流すために平板状コイルの回路のインダクタンスを小さなものとするとともに、被溶接物の装着、取り出しが容易にできるものとする必要がある。また、瞬間的ではあっても大きな電流が流れ、平板状コイルにも大きな力が加わることから平板状コイルと支持部材はこれに耐えるものとする必要がある。さらに、大きな力が加わる平板状コイルの特に集中部は変形し、損傷を受けるので容易に交換できるようにする必要がある。これらの条件をすべて満足することは困難であり、まだ実用的な電磁溶接機として具体化できるには到っていなかった。
【０００５】
【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、上部平板状コイルを移動可能なものとし、被溶接物の装着、取り出しが容易にできるものとするとともに上下の平板状コイルの交換を容易にして実用に供し得る電磁溶接機を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、下部平板状コイルを絶縁材により絶縁して固定した機台に上部平板状コイルを固定した可動枠を開閉動可能に枢着し、下部平板状コイルと上部平板状コイルにはそれぞれ電流が集中して流れる集中部を設け、可動枠を閉じた状態で下部平板状コイルの集中部と上部平板状コイルの集中部とが対向するようにしたことを特徴とする本発明の電磁溶接機によって解決できる。
また、可動枠に放電ギャップスイッチを構成する一方の放電電極を取り付け、該放電電極に上部平板状コイルの一端を接続すること、下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部は硬度を強化した銅合金から構成し、下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部を除く部分は電気伝導度の高い銅合金から構成すること、あるいは、硬度と引張り強度の高い銅合金を中心部に配し、周囲に電気伝導度の高い銅合金又はアルミニウム合金を配した材料により下部平板状コイルと上部平板状コイルの集中部を構成することにより具体化できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の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に示す実施の形態のものでは、箱型の機台１上に下部平板状コイル２が絶縁材３により絶縁して固定してある。下部平板状コイル２の上面には上部平板状コイル４を絶縁材５により固定した可動枠６が設けてあり、該可動枠６の後側は機台１の後部に枢着部材７を設けて枢着し、前部を開閉動可能としてある。この可動枠６の開く角度は９０度乃至１２０度とするのが好ましく、可動枠６を閉じた状態で上部平板コイル４が露出しないものとしてある。機台１の後側にはコンデンサ８が設けてあり、該コンデンサ８の接地側極は接続板９により下部平板状コイル２の後端にねじ止めして接続してある。下部平板状コイル２には図３に示すように中間に集中部１０が設けてあり、上部平板状コイル４にも同様に集中部１１が設けてある。下部平板状コイル２の集中部１０と上部平板状コイル４の集中部１１とは、可動枠６を下部平板状コイル２上に閉じたとき対向するようにしてある。
【０００８】
また、下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の前端の端面は可動枠６を閉じたとき同一平面になるようにしてあり、上部平板状コイル４の後端は可動枠６に固定した放電ギャップスイッチを構成する一方の放電電極１２に接続してある。機台１の後部には可動枠６を下部平板状コイル２上に閉じたときに放電電極１２と対向して放電ギャップスイッチを構成する他方の放電電極１３が機台１から絶縁して取り付けてあり、該放電電極１３はコンデンサ８の他極に接続してある。さらに、放電電極１２には図示しないトリガー電極が付設してある。
【０００９】
機台１の前部には接触子１４が移動機構１５により前後動自在に機台１から絶縁して取り付けてある。該接触子１４は、可動枠６を下部平板状コイル２上に閉じたときに移動させ、同一平面になっている下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の前端の端面に接触して導通させるためのものである。接触子１４の下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の前端の端面に接する面には、銀めっきあるいは金めっきを施すことが好ましく、それにより接触抵抗を低減することができる。１６は可動枠６を開閉する際に把持するための把手であるが、可動枠６の開閉動、接触子１４の前後動はエアシリンダ、電動機等により行うようにすることが可能である。以上の構成のものでは上部平板状コイル４の後端は放電電極１２と放電電極１３とにより回路が形成されるので、開閉動する上部平板状コイル４の後端とコンデンサ８の他極とを直接接続する必要がないという利点がある。放電電極１２、１３の材質は銅タングステン合金、銀タングステン合金等とするのが耐久性の点から好ましく、交換を要するときは可動枠６を開いた状態で露出されるので容易に着脱、交換が可能である。
【００１０】
図３は下部平板状コイル２の外観を示し、図４は下部平板状コイル２及び上部平板状コイル４の集中部１０、１１の断面の構成例を示すものであって、芯部１７と外装部１８からなるものである。芯部１７は硬度と引張り強度の高い銅合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン等の材料により構成し、外装部１８は電気伝導度の高い銅合金、アルミニウム合金、銀合金等の材料により構成する。Ａに示すものは芯部１７の全周を外装部１８により覆ったもので導電性に優れ、Ｂに示すものは芯部１７の全周を外装部１８により覆ったものであるが外装部１８を一部接合したもので製作が容易であり、Ｃに示すものは芯部１７が外装部１８から一部露出したもので強度に優れたものである。このように構成した集中部１０は図２に示す下部平板状コイル２の接合部１９において蝋付け等の手段により接合するものであって、集中部１１も上部平板状コイル４に対し同様に接合する。
【００１１】
前記のように構成した電磁溶接機の可動枠６を開き、下部平板状コイル２の集中部９上に被溶接物の溶接すべき部分を載せ、可動枠６を閉じると、被溶接物の溶接すべき部分は集中部９と集中部１１に挟まれることとなる。このとき、被溶接物と集中部９、１１との間には絶縁シートを挟んでおく。接触子１５を移動させて下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の前端の間を導通させ、コンデンサ８を図示しない直流高圧電源装置により充電する。コンデンサ８の充電を待って充電を停止させ、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１２、１３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８の電荷は放電電極１３、放電電極１２、上部平板状コイル４、接触子１５、下部平板状コイル２、接続板９の回路を通って放電し、集中部１０、１１の間に挟まれた被溶接物が溶接される。
【００１２】
図５は下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の別の構成を示すものである。この下部平板状コイル２と上部平板状コイル４の前端には放電ギャップスイッチを構成する放電電極２０、２１をそれぞれ設けている。下部平板状コイル２の後端は前記図１に示すものと同様コンデンサ８の接地側極に接続し、上部平板状コイル４の後側はコンデンサ８の他極に接続するわけであるが、上部平板状コイル４は可動枠６に固定されて開閉動するため、可動枠６が開いたとき解離可能なものとする。下部平板状コイル２の放電電極２０にはトリガー電極２２を取り付ける。トリガー電極２２を上部平板状コイル４の放電電極２１に取り付けることも可能であるが、開閉動しない下部平板状コイル２の放電電極２０に取り付けるのがトリガー電極２２に電線を接続する上からは好ましい。集中部１０、１１を接合部１９において蝋付け等の手段により接合することは図３に示すものと同じである。下部平板状コイル２と上部平板状コイル４をこの図５に示すようなものとした場合には、接触子１５を設ける必要がなく、したがって接触子１５を操作する必要がないという利点がある。放電電極２０、２１の材質を銅タングステン合金、銀タングステン合金等とするのが好ましいのは前記図２に示すものと同様であるが、下部平板状コイル２、上部平板状コイル４との接合を蝋付けあるいはねじ止めとして交換可能としている。
【００１３】
この下部平板状コイル２と上部平板状コイル４を図５に示す構成としたものについても同様に、可動枠６を開いて下部平板状コイル２の集中部１０上に被溶接物の溶接すべき部分を載せ、コンデンサ８を図示しない直流高圧電源装置により充電した後コンデンサ８の充電を待って充電を停止させ、図示しない制御装置からトリガー電極２２に電圧を与えると放電電極２０、２１の間で放電が始まって放電ギャップスイッチが導通し、コンデンサの電荷は上部平板状コイル４、放電電極２１、放電電極２０、下部平板状コイル２の回路を通って放電し、集中部１０、１１の間に挟まれた被溶接物が溶接される。
【００１４】
なお、前記実施の形態においては枢着部７を機台１の後部に設けて可動枠６を枢着し、前後に開閉動可能なものとしていたが、これを機台１の側面に設けて可動枠６を枢着し、横方向に開閉自在としてもよいことは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、可動枠を開閉動させるようにしたので上下の平板状コイルの集中部の位置合わせが正確にでき、上下の平板状コイル及び放電電極の交換が容易にできる利点がある。またこれにより被溶接物の装着、取り出しが容易にできることとなり、実用に供し得る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。
【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平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における下部平板コイルの平面図及び側面図である。
【図４】本発明の実施の形態における下部平板コイル及び上部平板コイルの集中部の断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態における上部平板コイル及び下部平板コイルの側面図と平面図及び底面図である。
【符号の説明】
１  機台
２  下部平板状コイル
３  絶縁材
４  上部平板状コイル
５  絶縁材
６  可動枠
７  枢着部材
８  コンデンサ
９  接続板
１０  集中部
１１  集中部
１２  放電電極
１３  放電電極
１４  接触子
１５  移動機構
１６  把手
１７  芯部
１８  外装部
１９  接合部
２０  放電電極
２１  放電電極
２２  トリガー電極
【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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