JPH0259033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンデンサーに電荷を充電して、該
電荷を主として溶接エネルギーとして使用するコ
ンデンサー放電型スタツド溶接方法及びその装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のコンデンサー放電型溶接機１０は、第１
図に示すように、電源トランス１１の二次側にサ
イリスタースタツク１２を接続して充電回路１３
を形成し、リアクトル１４に直列に接続されたコ
ンデンサー１５を充電する構造となつていた。

そして、該コンデンサー放電型溶接機１０を使
用するコンデンサー放電型スタツド溶接方法は、
まず充電回路１３によつてコンデンサー１５を所
定の電圧まで充電しておき、所定の信号によつて
サイリスター１６をオンし、スタツド保持手段で
あるガン１７に保持されたスタツド材１８と被溶
接物１９との間に、上記コンデンサー１５の電荷
を瞬時に放電させ、スタツド材１８を被溶接物１
９に溶接していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来例に係るコンデンサー放電
型溶接機１０を使用する溶接方法においては、ス
タツド材１８を被溶接物１９に所定の圧力で押圧
状態にて、コンデンサーの電荷を放電してアーク
を発生させ、溶接部を溶かすのであるが、常時ス
タツド材１８を押圧しているので、短時間にアー
クが終了して、スタツド材１８及び被溶接物１９
の表面のみを溶かし、比較的溶け込みが浅いとい
う問題点があつた。

従つて、ステンレス製のパイプの如く金属全体
の熱伝動が悪くしかも表面が湾曲しているもの
は、表面のみが湾曲状に溶け、スタツド材１８を
完全に溶接することは困難であつた。

更には、従来のコンデンサー放電型スタツド溶
接方法においては、スタツド材１８を被溶接物１
９に押圧しながらコンデンサーを放電させている
ので、リアクトル１４及び回路全体の時定数、更
にはスプリングの力の調整等によつて溶接条件が
変わり、一旦回路定数を選定した後はその後の変
更が困難で、材料及びその形状によつて異なる溶
接条件に確実に合わせてスタツド溶接を行うとい
うことは困難であつた。

一方、交流あるいは直流電源を使用するアーク
スタツドにおいては、一旦、スタツド材を上昇さ
せながらアークを連続的に発生させ、スタツド材
及び被溶接物を充分溶かした状態で押圧するの
で、溶接部の溶け込みは深くなるが、被溶接物の
厚みが薄いと裏まで融けてしまつて孔空き現象が
発生し、使用出来ない場合があるという問題点が
あつた。

また、上記の如く交流あるいは直流電源を使用
して行うアークスタツド溶接は、電源の入力が大
きいという問題点があつた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、電源の入力は小さくてもすみ、しかも従来の
コンデンサー放電型溶接機を使用した場合よりも
溶け込みが深くて溶接強度を有するコンデンサー
放電型スタツド溶接方法及びその装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決する手段〕

上記目的に沿う本発明に係るコンデンサー放電
型スタツド溶接方法は、スタツド材を被溶接物に
押圧すると同時に少し引き上げて、小アークを保
持するパイロツトアーク電流を流し、次に複数の
充電されたコンデンサーを順次放電させてメイン
アークを発生させてスタツド材及び被溶接物の表
面を溶かし、しかる後スタツド材を被溶接物に押
圧してスタツド材を被溶接物に溶接するように構
成されている。

そして、上記目的に沿う本発明に係るコンデン
サー放電型溶接機は、コンデンサー放電型溶接機
は、スタツド材を取外し自由に保持するスタツド
保持手段と、該スタツド保持手段を押圧状態で引
き上げる昇降手段と、上記スタツド保持手段に溶
接電流を供給する電源装置とを有してなるコンデ
ンサー溶接型スタツド溶接機において、上記電源
装置をスタツド材を引き上げると同時またはやや
早めにパイロツトアーク電流を流す直流電源装置
と、充電回路に接続され夫々には連続的に投入さ
れるスイツチが設けられている複数のコンデンサ
ー群とに分割して構成されている。

ここに、パイロツトアーク電流を流す直流電源
装置と、分割されたコンデンサーを充電する充電
回路の電源は別々に設けても良いが、電源を共通
にし該充電回路からパイロツトアーク電流をとる
ことも可能である。

〔作用〕

本発明に係るコンデンサー放電型溶接機は、ス
タツド材の溶接部に電力を供給する電源は、パイ
ロツトアーク電流を流す直流電源装置と、夫々連
続的に投入されるスイツチが設けられているコン
デンサー群とによつて構成されている。従つて、
該コンデンサー放電型溶接機を使用するコンデン
サー放電型スタツド溶接方法は、溶接開始と同時
にスタツド保持手段を昇降手段によつて引き上
げ、これと同時にあるいは少し前から、直流電源
装置によつてパイロツトアーク電流を流して小ア
ークを形成して導通状態を保ち、しかる後コンデ
ンサー群に接続されているスイツチを連続的に投
入して、コンデンサーの電荷を放電させる。

ここでコンデンサーの容量をスタツド材が溶接
される充分な量にしておくことによつて、大電流
が被溶接物とスタツド材の間に流れるので、コン
デンサーの電荷がアーク熱となつて溶接部が完全
に融け、しかも放電時間も長いので、溶け込みも
深くなることになる。次に、昇降手段を操作して
スタツド材を被溶接物に押し当てることによつて
スタツド溶接が完了することになる。

この場合、パイロツトアーク電流は小さく、し
かもコンデンサーに充電する電力は小さいので、
小さな電源設備によつても溶け込みの深いスタツ
ド溶接をすることが可能となる。

〔実施例〕

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を
具体化した一実施例につき説明し、本発明の理解
に供する。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係るコン
デンサー放電型溶接機の概略回路構成を示す配線
図、第２図は上記実施例に係るコンデンサー放電
型溶接機を使用した本発明に係るコンデンサー放
電型スタツド溶接方法の動作状態を示す波形図で
あつてＡはスタツド材の移動状態をＢはスタツド
材と被溶接物との間を流れる電流波形を示すもの
である。

図に示すように、本発明の一実施例に係るコン
デンサー放電型溶接機２０においては、電源トラ
ンス２１によつて供給された電力は、整流回路の
一例であるサイリスタースタツク２２によつて直
流に整流された後、リアクトル２４、ダイオード
２５，２６，２７，２８，２９を介してコンデン
サー３０，３１，３２，３３，３４（以下、コン
デンサー群３５という）に充電されるようになつ
ている。

このコンデンサー３０，３１，３２，３３，３
４には夫々スイツチの一例であるサイリスター３
６，３７，３８，３９，４０が接続され、その出
力は被溶接物４１にケーブル４２にて接続される
端子４３に接続されている。

一方、コンデンサー群３５のマイナス端子側は
端子４４を介してスタツド溶接用ガン４５に接続
されている。

上記スタツド溶接用ガン４５には、スタツド材
４６を被溶接物の所定位置に立てるその全部を図
示しないスタツド保持手段と、該スタツド材をス
タツド保持手段ごと所定長引き上げる昇降手段が
設けられている。

上記昇降手段について更に詳しく説明すると、
スプリングによつて所定圧力で押圧されているス
タツド材４６を保持する保持手段に磁性体を取付
け、該磁性体を電磁石によつて必要な場合は所定
長（０〜1.5mm程度）上に引き上げるようになつ
ている。

トランス４７は上記電磁石に電源を供給する電
源トランスであり、リレー接点（トライアツク、
トランジスター等のスイツチング手段であつても
良い）４８は制御装置４９からの信号によつて上
記電磁石のオンオフをするスイツチである。

なお、サイリスター５０は、ダイオード２９と
コンデンサー３４の接続部に制限抵抗５１を介し
て接続され、必要な場合、サイリスタースタツク
２２をオンにすると共に、サイリスター５０をオ
ンにして、スタツド材４６と被溶接物４１との間
にパイロツトアークを飛ばす初期電流を流す電源
として使用している。

ここで、コンデンサー３４は平滑コンデンサー
として働き、サイリスタースタツク２２によつて
直流化した電流を平滑にすることになる。また、
上記実施例においては、初期電流を流す装置をコ
ンデンサー群３５に充電するサイリスタースタツ
ク２２から取つているが、別に整流回路を設けて
形成することも可能である。

続いて、上記実施例に係るコンデンサー放電型
溶接機１０の作用につき説明し、本発明に係るコ
ンデンサー放電型スタツド溶接方法について詳し
く説明する。

まず、制御装置４９から所定の信号を送り、サ
イリスタースタツク２２を作動させて、コンデン
サー群３５を所定の電圧まで充電しておく。

次に、スタツド溶接用ガン４５のスタツド保持
手段にスタツド材４６を装着して、被溶接物４１
の所定の溶接場所に据付ける。この場合、スタツ
ド溶接用ガン４５内臓のスプリングによつてスタ
ツド材４６は、被溶接物４１に所定圧力で押圧さ
れているものとする。

この状態で、スタツド溶接用ガン４５に設けら
れている溶接開始スイツチを押すと、制御装置４
９が作動して、サイリスター５０及びサイリスタ
ースタツク２２がオンとなつて、スタツド材４６
及び被溶接物４１の間を電流が流れることになる
（第２図Ｂのｐ）。この場合、まずコンデンサー３
４に充電されている電流が流れるので、最初立ち
上がつた電流が流れることになる。

これと同時にあるいは少し遅らして、リレー接
点４８を導通させ、スタツド溶接用ガン４５の電
磁石を作動させる（第２図Ａのｑ）。これによつ
て、スタツド材４６が少し上昇し（第２図Ａの
ｒ）、スタツド材４６の先端と被溶接物４１との
間に初期電流が流れてパイロツトアークが飛ぶこ
とになる（第２図Ｂのｓ）。

そして、スタツド材４６が所定長上がつた時点
で、サイリスター３６〜４０を順次オンにしてコ
ンデンサー群３５に溜まつている電荷を順次放電
させて大電流を流し（第２図Ｂのｔ）てメインア
ークを発生させて、スタツド材４６の下部及び被
溶接物４１の上部表面を溶融し、この時点で制御
装置４９を動作させて、リレー接点４８を切り電
磁石をオフにし（第２図Ａのｕ）、スタツド材４
６を前記スプリングの力によつて被溶接物４１に
押圧して溶接を完了する。

上記実施例においてはサイリスタースタツク２
２の後リアクトル２４を配設した急速な電流が流
れるのを制限しているが、サイリスター素子等を
適当な容量のあるものにすることにより、省略す
ることも可能であり、また制限抵抗２１の代わり
にリアクトルを使用することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明に係るコンデンサー放電型スタツド溶接
方法及びその装置は、以上の説明からも明らかな
ように、大電流である溶接電流は、一旦複数のコ
ンデンサー群に電荷を溜めた後、順次放電させて
いるので、溶接機の必要とする電力容量が小さく
て済む。

また、パイロツトアークを飛ばしながら所定長
引き上げメインアークに移行させているので、コ
ンデンサー群に蓄えられたエネルギーが充分に熱
として生かされ、従つて従来のコンデンサー放電
型スタツド溶接方法よりも溶け込みの深いスタツ
ド溶接をすることが可能となつた。

更には、コンデンサー群を放電させるスイツチ
及び夫々のスイツチに接続されるコンデンサーの
容量は適宜選択できるので、溶接対象物に応じた
溶接電流波形を得ることができ、この為、材料の
種類及び材料の形状に応じた溶接条件を選定する
ことが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るコンデンサー
放電型溶接機の概略回路構成を示す配線図、第２
図は上記実施例に係るコンデンサー放電型溶接機
を使用した本発明に係るコンデンサー放電型スタ
ツド溶接方法の動作状態を示す波形図であつてＡ
はスタツド材の移動状態をＢはスタツド材と被溶
接物との間を流れる電流波形を示すものであり、
第３図は従来例に係るコンデンサー放電型溶接機
の概略回路構成を示す配線図である。 符号の説明、２１……電源トランス、２２……
サイリスタースタツク、３５……コンデンサー
群、３６，３７，３８，３９，４０，５０……サ
イリスター（スイツチ）、４１……被溶接物、４
５……スタツド溶接用ガン、４６……スタツド
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スタツド材を被溶接物に押圧すると同時に少
   し引き上げて、小アークを保持するパイロツトア
   ーク電流を流し、次に複数の充電されたコンデン
   サーを順次放電させてメインアークを発生させて
   スタツド材及び被溶接物の表面を溶かし、しかる
   後スタツド材を被溶接物に押圧してスタツド材を
   被溶接物に溶接するコンデンサー放電型スタツド
   溶接方法。 ２ スタツド材を取外し自由に保持するスタツド
   保持手段と、該スタツド保持手段を押圧状態で引
   き上げる昇降手段と、上記スタツド保持手段に溶
   接電流を供給する電源装置とを有してなるコンデ
   ンサー溶接型スタツド溶接機において、上記電源
   装置をスタツド材を引き上げると同時またはやや
   早めにパイロツトアーク電流を流す直流電源装置
   と、充電回路に接続され夫々には順次連続的に投
   入されるスイツチが設けられている複数のコンデ
   ンサー群とに分割したことを特徴とするコンデン
   サー放電型溶接機。 ３ パイロツトアーク電流を流す直流電源装置
   と、分割されたコンデンサーを充電する充電回路
   の電源が共通となつている特許請求の範囲第２項
   記載のコンデンサー放電型溶接機。