JPH0683907B2 - 高周波溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、被溶接部での放熱性や熱容量が大きい部材と
小さい部材とを適正に高周波溶接することができる高周
波溶接装置に関する。

B.発明の概要 本発明は、被溶接部での放熱性や熱容量が大きい第一部
材と小さい第二部材とを圧接しながら送り出すとともに
圧接部に対する近ずき側（手前側）にＶシームを形成
し、Ｖシームにおける一方の部材から他方の部材へ夫々
の被溶接部に沿つて圧接部を介して高周波電流を流すこ
とによつて第一部材と第二部材とを圧接部で順次高周波
溶接する高周波溶接装置において、 第一部材の被溶接部を流れる高周波電流と反対の方向へ
高周波電流を流し、高周波電流が流れている第一部材の
被溶接部を誘導加熱する誘導加熱手段を設けることによ
り、 第一部材の被溶接部が被溶接部に沿つて流れる高周波電
流によつて加熱されるだけでなく、誘導加熱手段によつ
ても誘導加熱され、圧接部で高周波溶接される際の被溶
接部での放熱性等の大きい第一部材の温度と放熱性等の
小さい第二部材の温度とが略等しくなつて溶接不良が生
じたり強度不足が生じないようにしたものである。

C.従来の技術 高周波電流を用いて行なう高周波溶接は、電縫管やＨ形
鋼の製造の際に用いられる。Ｈ形鋼の製造のための従来
の高周波溶接方法と高周波溶接装置とを以下に示す。

Ｈ形鋼の高周波溶接方法を第７図に示す。Ｈ形鋼はウエ
ブ１とウエブ２を挾む２枚のフランジ2a,2bとから構成
されており、ウエブ１と２枚のフランジ2a,2bは夫々の
フランジ2a,2bをウエブ１の両側から押しつけるための
一対の加圧ロール3a,3bによつて相互に圧接されながら
図中左方へ送り出されている。加圧ロール3a,3bによつ
てフランジ2aとウエブ１及びフランジ2bとウエブ１が圧
接される圧接部8a,8bよりも近づき側、即ち圧接部8a,8b
へ近ずいてくる側には、フランジ2aとウエブ１との間に
Ｖシーム4aが形成されフランジ2bとウエブ１との間には
Ｖシーム4bが形成されている。

Ｖシーム4a,4bにおけるフランジ2a,2bにはこれらに対し
て摺動自在な第一接触子5a,5bが当接しており、ウエブ
１には摺動自在な第二接触子6a,6bが当接している。第
一接触子5aと第二接触子6aとは高周波電源7aに接続さ
れ、第一接触子5bと第二接触子6bとは高周波電源7bに接
続されている。

各接触子を介して高周波電源7a,7bからフランジ2a,2b及
びウエブ１に高周波電流I₁,I₂を流して溶接される部分
を加熱するとともに加圧ロール3a,3bでフランジ2a,2bと
ウエブ１とを圧接しながらこれらのフランジ2a,2bとウ
エブ１を図中左方へ送り出すと、圧接部8a,8bで順次高
周波溶接が行なわれてＨ形鋼ができる。図中、上部と下
部とで同時に高周波溶接が行なわれるが、上部と下部と
で同様に行なわれるので、下部のみについて説明する。
フランジ2bがウエブ１へ圧接されることによつて溶接さ
れるべき夫々の長手方向へ沿つた部分を被溶接部9b,10b
（10bはウエブ１の側端部を示す）と呼ぶことにする
と、第一接触子5b,第二接触子6bは被溶接部9b,10bの近
傍で夫々当接しており、高周波電流I₂は第一接触子5bか
ら被溶接部9bに沿つて圧接部8bへと流れ、更に被溶接部
10bに沿つて第二接触子6bへと流れるか、又はこの逆に
流れる。このため、高周波電流I₂の流れる被溶接部9b,1
0bは予め加熱されながら左方へ移送されて圧接部8bに到
着し、圧接部8bでは高周波電流I₂の集束効果によつてよ
り一層高温に加熱され、フランジ2bとウエブ１とが順次
溶接される。

次に、斯かる溶接を行なうための高周波溶接装置を、第
７図中、下部を溶接するためのものとして第９図，第10
図に基づいて説明する。高周波溶接装置は第９図に示す
絶縁板11を境に二つに分けられているので、絶縁板11の
右側と左側とに分けて説明する。

絶縁板11の右側には固定ホルダ12が取り付けられてお
り、固定ホルダ12の下部の突出部の上にはボス13が固着
されるとともにボス13から突出部を貫通して図中上下方
向へ貫通孔14が形成されている。貫通孔14には回転自在
に支持軸15が挿通されており、支持軸15が下方へ抜け落
ちないように支持軸15の上端部にはカラー34を介して止
め金16が嵌め込まれている。支持軸15の下端部にはカラ
ー17を介してＬ字形断面形状を有する可動ブロツク18の
上部の突出部が固着され、可動ブロツク18は支持軸15を
中心として回動自在となつている。可動ブロツク18は第
10図のように逆台形状をなし、その下端にはボルト19,2
0を介して取り外し自在に横断面形状がＬ字形の接触子
台21が取り付けられ、接触子台21の下部の突出部に第一
接触子5bが固着されている。第一接触子5bは第10図中、
支持軸15の軸心より左側の可動ブロツク18の下端に取り
付けられており、この第一接触子5bを第９図に示すフラ
ンジ2bへ押し付けるために第10図中、支持軸15の軸心よ
りも右側には可動ブロツク18の上部右端を押圧する加圧
機構41が設けられている。第10図に示すように固定ブロ
ツク12の下端の突出部には図中右下へ更に突出して支持
部22が形成され、支持部22には第10図中、紙面と直角な
状態で植え込みボルト23がねじ込まれている。植え込み
ボルト23は絶縁ブツシユ35を介して可動ブロツク18の上
部右端に形成された押圧部24を貫通し支持部22にねじ込
まれており、植え込みボルト23には押圧部24とナツト27
との間に挾んだ状態で付勢手段としてのコイルバネ26が
介装されている。25は座金である。なお、可動ブロツク
18の背面にも略逆台形状の絶縁板28が固着されている。

一方、第９図中の絶縁板11の左側には固定ホルダ29が固
着されており、固定ホルダ29の下部には図中左方へ突出
する支持軸30が円周方向へ複数配置されたボルト31を介
して取り付けられている。この支持軸30には、可動ブロ
ツク33が回動自在に挿通されている。そして、可動ブロ
ツク33が抜けるのを防止するために支持軸30の先端には
カラー34を介して止め金16が嵌め込まれている。可動ブ
ロツク33は第10図に示すように右上から左下へ伸びてお
り、その中央部が支持軸30によつて回動自在に支持され
ている。可動ブロツク33の左下にはボルト36等を介して
取り外し自在に接触子台37が取り付けられ、接触子台37
の下端には第二接触子6bが固着されている。一方、可動
ブロツク33の右上には可動ブロツク33が第10図中、左回
転する方向へ押圧して第二接触子6bをウエブ１へ押し付
ける加圧機構42が設けられている。即ち、第９図に示す
ように固定ブロツク29には左方へ突出して台座38が固着
され、第10図に示すように可動ブロツク33の右上に形成
された押圧部39と台座38とには下から上へ向かつてボル
ト40が挿通されている。台座38には絶縁ブツシユ35を介
してボルト40が挿通されており、ボルト40には前記と同
様に座金25,付勢手段としてのコイルバネ26等を介して
ナツト27がねじ込まれている。

斯かる高周波溶接装置は、固定ホルダ12,29の部分が接
続導体43,44を介して高周波電源7bに接続されている。

第７図で示した高周波電流I₂は、高周波溶接装置内では
固定ホルダ12→可動ブロツク18→接触子台21→第一接触
子5b→フランジ2b→圧接部8b→ウエブ１→第二接触子6b
→接触子台37→可動ブロツク33→支持軸30→固定ホルダ
29又はこの逆に流れる。フランジ2bとウエブ１は第７図
で示したように配置されており、加圧機構41によるコイ
ルバネ26の付勢力によつて第10図中、上から見たときに
支持軸15に対して可動ブロツク18が左まわりに付勢さ
れ、第一接触子5bがフランジ2bへ押し付けられる。ま
た、加圧機構42によるコイルバネ26の付勢力で可動ブロ
ツク33が支持軸30を中心に第10図中、左まわりに付勢さ
れて第二接触子6bがウエブ１へ押し付けられる。このよ
うに、第一接触子5b,第二接触子6bがフランジ2b,ウエブ
１へ押し付けられた状態で夫々の部材が摺動するので、
高周波電流I₂は所定のルートを確実に流れる。

D.発明が解決しようとする問題点 ところが、電縫管の高周波溶接の場合と異なつてＨ形鋼
の場合は溶接結合される両部材の形状や大きさが異なる
ため以下のような問題がある。

即ち、予め夫々の被溶接部を加熱したにもかかわらず圧
接部8bへ至るころにはフランジ2bの被溶接部9bの温度が
ウエブ１の被溶接部10bの温度よりも低くなり、第一接
触子5b,第二接触子6bの各部材への当接位置を変えるこ
とによつて被溶接部9b,10bの熱バランスをとるよう配慮
されるがそれでもなお十分に調整することができずフラ
ンジ2b側の予熱不足やウエブ１側のオーバーヒートが生
じ、圧接部8bにおける溶接不良や溶接部の強度不足とな
る。

これは次のような理由による。第７図のII-II矢視断面
図を第８図に示すように、被溶接部10bはウエブ１の側
端部であるためエツジ効果によつて高周波電流I₂がウエ
ブ１の側端部に集中して流れ易く、しかも板厚が小さい
ために熱容量も小さいので、この部分の予熱による温度
上昇が大きいのに対し、被溶接部9bはフランジ2bの中央
部であるため高周波電流I₂が分散して流れ易くしかも板
厚が大きいために熱容量も大きいので、この部分の予熱
による温度上昇が小さい。また、ウエブ１では第８図
中、矢印で示すように熱は上方へしか逃げられないため
被溶接部10bの放熱性は小さく予熱温度が上り易いが、
フランジ2bでは熱は両側端部へ逃げるため放熱性が大き
く予熱温度が上がりにくい。以上のことから圧接部8bで
は被溶接部9bの温度が被溶接部10bの温度よりも低くな
つてしまう。一般にウエブ１の板厚よりフランジ2a,2b
の板厚の方が厚い場合が多く、このような場合にはフラ
ンジ2a,2bの被溶接部9a,9bの熱容量は一段と大きくな
り、このため各被溶接部の予熱にあたつてウエブ１の被
溶接部10a,10bに比べてフランジ2a,2bの被溶接部9a,9b
の温度が一層上り難くなる。

そこで本発明は斯かる問題を解決し、双方の被溶接部が
圧接部で略同じ温度となるように予熱する高周波溶接装
置を提供することを目的とする。

E.問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本発明に係る高周波溶接装
置の構成は、高周波電源に接続された一対の固定ホルダ
を絶縁板を挾んで設け、一方の固定ホルダには回動自在
な可動ブロツクを設けるとともに、可動ブロツクには被
溶接部での放熱性や熱容量が大きい第一部材の表面にＶ
シームの位置で摺動自在に当接させる第一接触子を設
け、第一接触子を第一部材へ押圧する付勢手段を設け、
他方の固定ホルダには絶縁物を介して固定ブロツクを設
け、固定ブロツクに回動自在に可動ブロツクを設けると
共に、可動ブロツクには被溶接部での放熱性や熱容量が
小さい第二部材の表面にＶシームの位置で摺動自在に当
接させ得る第二接触子を設け、第二接触子を第二部材へ
押圧する付勢手段を設け、第一接触子に対する第一部材
の遠のき側であって第一接触子の被溶接部の近傍に配置
し得るとともに、第一接触子と第二接触子とのうちの一
方から圧接部を介して他方へ流れる高周波電流の流路と
直列であってかつ高周波電流の方向が第一部材の被溶接
部を流れる高周波電流の方向と反対になる誘導加熱手段
を他方の固定ホルダと固定ブロツクとの間に接続したこ
とを特徴とする。

F.作用 本発明では、接触子を介して高周波電流が流れて加熱が
行なわれる第一部材の被溶接部の近傍を該被溶接部を流
れる高周波電流の方向と反対方向へ高周波電流が流れる
誘導加熱手段を用いて更に加熱することから、誘導加熱
によつて第一部材に生じる誘起電流の方向は被溶接部で
は接触子を介して流れる高周波電流の方向と同じとな
り、双方の電流が干渉しあうことはなく加算されて被溶
接部で多くの熱を発生する。また、誘導加熱手段を流れ
る高周波電流が被溶接部を流れる高周波電流と接近して
いるので、被応接部を流れる高周波電流が逆方向へ流れ
る電流との近接効果によつて被溶接部内に集束される。
そのため、高周波電流の流れる被溶接部が集中的に加熱
される。従つて、単に接触子を介して高周波電流を流し
て加熱する場合に比べ、誘導加熱手段を配設することに
よつて誘導加熱が加算され高周波電流が被溶接部内
に収束されることとなり加熱効率が高い。このように、
第一部材の被溶接部が効率良く加熱され、第一部材と第
二部材との被溶接部が略等しい温度となつて圧接部へ到
着し高周波溶接されるので、強度不足等のない適正な溶
接が行なわれる。

また、第一部材に摺動自在に当接させる第一接触子と第
二部材に摺動自在に当接させる第二接触子とのうちの一
方から圧接部を介して他方へ流れる高周波電流がそのま
ま誘導加熱手段を流れるように誘導加熱手段が直列接続
となつており、かつ誘導加熱手段を流れる高周波電流の
方向が第一部材の被溶接部を流れる高周波電流の方向と
逆になるように誘導加熱手段が接続されているので、高
周波電流の流れる方向が変わつても第一部材の被溶接部
を流れる高周波電流と誘導加熱手段を流れる高周波電流
との方向が常に反対となつて適正な高周波溶接が行なえ
る。

G.実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、本発明は前記従来の高周波溶接装置の一部
を改良したものなので、同一部分には同一符号を付して
説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

まず、高周波溶接方法を第１図に基づいて説明する。

本実施例の場合、前述したように第一部材としてのフラ
ンジ2a,2bの被溶接部9a,9bの放熱性と熱容量が第二部材
としてのウエブ１の被溶接部10a,10bよりも大きいこと
から、被溶接部9a,9bが誘導加熱手段によつて加熱され
る。前述のように、図中、上部と下部とで同様に高周波
溶接が行なわれるので、ここでも下部のみについて説明
する。

高周波電流I₂の流されるフランジ2bの被溶接部9bの近傍
としての第一接触子5bと圧接部8bとの間には被溶接部9b
に対向させて誘導加熱手段としての予熱台50bが配置さ
れている。予熱台50bには、被溶接部9bを流れる高周波
電流I₂の方向と反対の方向へ高周波電流I₂が流れるよう
にするため、本実施例では圧接部8b側が第二接触子6bに
接続されるとともに第一接触子5b側が高周波電源7bに接
続され、所謂直列接続となつている。このようにして高
周波溶接を行なうと以下の理由により適正な溶接が行な
われる。

フランジ2bの被溶接部9bは従来と同様に接触子5bと6bと
を介して流れる高周波電流I₂によつて加熱されるだけで
なく予熱台50bによつて誘導加熱される。予熱台50bに被
溶接部9bを流れる高周波電流I₂と逆方向の高周波電流I₂
が流れると、被溶接部9bではこの部分を流れる高周波電
流I₂と同方向へ流れる誘起電流I₃が発生するので、双方
の電流が干渉し合うことはなく加算されて被溶接部9bで
より多くの熱を発生する。また、第２図に示すように予
熱台50bを流れる高周波電流I₂とフランジ2bを流れる高
周波電流I₂とがより接近しておりかつ電流の方向が逆な
ので、互いの近接効果によつてフランジ2bを流れる高周
波電流I₂,I₃が予熱台50bと対向する部分である被溶接部
9b内へ集中して流れ、被溶接部9bを流れる高周波電流
I₂,I₃による被溶接部9bの加熱が効率良く行なわれる。
このようにして放熱性等の大きい被溶接部9bが放熱性等
の小さい被溶接部10bよりもより多く加熱され、圧接部8
bでは双方の被溶接部9b,10bが略等しい温度となつて高
周波溶接される。ここで放熱性や熱容量が大きいとは、
材質，形状だけでなくあらゆる原因によるものを含む。

次に、斯かる高周波溶接方法を行なうための高周波溶接
装置を第３図，第４図に基づいて説明する。

本装置は、第１図で示したように、電気的には第二接触
子と高周波電源との間に直列に予熱台を接続したもので
あり溶接部が２ケ所あるために予熱台は２台必要となる
が、同一構造なのでここでは一台についてのみ説明す
る。

第３図に示すように、固定ホルダ29の下部左方へ突出し
て取り付けられた支持軸30には絶縁筒51を介して固定ブ
ロツク32が嵌め込まれ、円周方向へ配置された複数の絶
縁ボルト45によつて支持軸30に固定されている。固定ブ
ロツク32の中空軸部には可動ブロツク33が回動自在に挿
通されており、可動ブロツク33が抜けるのを防止するた
めに固定ブロツク32の中空軸部の先端にはカラー34を介
して止め金16が嵌め込まれている。

そして、前述した予熱台50bはフランジ2bの被溶接線9b
を誘導加熱することができるようにするため、第４図に
示すように第一接触子5bの左方に左右方向へ長くなるよ
うにかつ第３図に示すようにＶシーム部4bにおけるフラ
ンジ2bの傾きにほぼ一致した傾斜で第一接触子5bの先端
よりも図中左方へひつこんだ状態に配置されている。そ
して予熱台50bを流れる高周波電流の方向がフランジ2b
の被溶接部9bを流れる高周波電流の方向と反対になるよ
うにするため、予熱台50bにおける第一接触子5bの反対
側は接続リード54を介して取り外し自在にボルト（図示
せず）によつて固定ブロツク32に接続され、第一接触子
5b側は接続リード55を介して取り外し自在にボルト56に
よつて固定ホルダ29の下端に接続されている。

次に、予熱台50bの構造を第５図に基づいて説明する。
図のように予熱台50bは、内部に冷却水を流すための流
路57を有する中空部材58と、該中空部材58がフランジ2b
と接触して短絡するのを防止するために中空部材58の片
面に貼着された２枚の絶縁部材59とから構成されてお
り、中空部材58の端部に中空の接続リード54と接続リー
ド（図示せず）55とが接続されている。第６図は高周波
溶接の際に予熱台50bがフランジ2bの被溶接部9bの近傍
に対向して配置されている状態を示したものである。な
お、冷却のための機構は高周波溶接装置の各部に設けら
れているが、図示省略した。

斯かる高周波溶接装置における高周波電流I₂の流れは次
のようになる。高周波電源7bから流れる高周波電流I₂は
接続導体43を介して固定ホルダ12へと流れ、固定ホルダ
12→可動ブロツク18→接触子台21→第一接触子5b→フラ
ンジ2b→圧接部8b→第二接触子6b→接触子台37→可動ブ
ロツク33→固定ブロツク32→接続リード54→予熱台50b
→接続リード55→固定ホルダ29と流れたあと接続導体44
を介して高周波電源7bへ戻るか、又はこの逆に流れる。
このように、圧接部8bを高周波溶接するための高周波電
流I₂がそのまま予熱台50bを流れるので、予熱台50bを流
れる高周波電流I₂の方向はフランジ2bの被溶接部9bを流
れる高周波電流I₂の方向と反対になり、前記のようにフ
ランジ2bとウエブ１とを適正に溶接することができる。
フランジ2bをより多く加熱しようとする場合は、予熱台
50bの全長を長くすればよい。

なお、本実施例では第二接触子と高周波電源との間に直
列に誘導加熱手段を接続しているが、第一接触子と高周
波電源との間に直列に誘導加熱手段を接続することもで
きる。更に、本実施例ではＨ形鋼の製造に本発明を適用
した場合について示したが、被溶接部での放熱性等が大
きい第一部材と小さい第二部材との高周波溶接であれば
Ｙ形鋼その他のものの製造にも用いることができる。ま
た、第一接触子，第二接触子を各被溶接部の近傍に摺動
自在に当接させておけば高周波電流は近接効果によつて
被溶接部に沿つて流れるので、第一接触子，第二接触子
は必ずしも被溶接部に当接させなくてもよい。

H.発明の効果 以上説明したように本発明による高周波溶接装置によれ
ば、被溶接部での放熱性等が大きい第一部材における高
周波電流が流れている被溶接部近傍を加熱する誘導加熱
手段を有するので、加熱効果が大きい。また、誘導加熱
手段を流れる高周波電流が第一部材の被溶接部を流れる
高周波電流と接近しておりかつ電流の方向が逆なので、
互いの近接効果によつて第一部材の被溶接部を流れる高
周波電流が被溶接部内に集中し加熱効率が高い。このこ
とから、圧接部で第一部材と第二部材との被溶接部の温
度が略等しくなり、適正な溶接が行なわれる。そのた
め、従来のように圧接部で第一部材と第二部材との被溶
接部の間に温度差が生じることによる溶接部の強度不足
等は生じない。

また、第一接触子から圧接部を介して第二接触子へ高周
波電流を流すルート又はこの逆の方向へ流すルートと直
列に誘導加熱手段を接続しているので、誘導加熱手段を
別個に高周波電源へ接続する必要や接続ミスがなく、構
造が簡単でコスト安となる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明による高周波溶接装置を用いた
高周波溶接方法の実施例に係り、第１図はＨ形鋼を高周
波溶接する場合の説明図、第２図は第１図のI-I矢視
図、第３図〜第６図は本発明による高周波溶接装置の実
施例に係り、第３図は一部破断して示す正面図、第４図
は右側面図、第５図は予熱台の構造図、第６図はフラン
ジに面した予熱台の断面図、第７図，第８図は従来の高
周波溶接方法に係り、第７図はＨ形鋼を高周波溶接する
場合の説明図、第８図は第７図のII-II矢視図、第９
図，第10図は従来の高周波溶接装置に係り、第９図は一
部破断して示す正面図、第10図は右側面図である。 １……ウエブ、2a,2b……フランジ、4a,4b……Ｖシー
ム、5a,5b……第一接触子、6a,6b……第二接触子、7a,7
b……高周波電源、11,28……絶縁板、12,29……固定ホ
ルダ、18,33……可動ブロック、26……コイルバネ、32
……固定ブロック、9a,9b,10a,10b……被溶接部、50b…
…予熱台、51……絶縁筒、54,55……接続リード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 徹郎 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (56)参考文献 特公 昭59−50427（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電源に接続された一対の固定ホルダ
   を絶縁板を挾んで設け、一方の固定ホルダには回動自在
   な可動ブロックを設けるとともに、可動ブロックには被
   溶接部での放熱性や熱容量が大きい第一部材の表面にＶ
   シームの位置で摺動自在に当接させる第一接触子を設
   け、第一接触子を第一部材へ押圧する付勢手段を設け、
   他方の固定ホルダには絶縁物を介して固定ブロックを設
   け、固定ブロックに回動自在に可動ブロックを設けると
   ともに、可動ブロックには被溶接部での放熱性や熱容量
   が小さい第二部材の表面にＶシームの位置で摺動自在に
   当接させ得る第二接触子を設け、第二接触子を第二部材
   へ押圧する付勢手段を設け、第一接触子に対する第一部
   材の遠のき側であって第一接触子の被溶接部の近傍に配
   置し得るとともに、第一接触子と第二接触子とのうちの
   一方から圧接部を介して他方へ流れる高周波電流の流路
   と直列であってかつ高周波電流の方向が第一部材の被溶
   接部を流れる高周波電流の方向と反対になる誘導加熱手
   段を他方の固定ホルダと固定ブロックとの間に接続した
   ことを特徴とする高周波溶接装置。