JP2001179461A - フラッシュバット溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法 - Google Patents
フラッシュバット溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高価な電圧切換システムを導入することな
く、短時間で高品質な溶接が可能なフラッシュバット溶
接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法を提供す
る。 【解決手段】 ［１］３相交流を矩形波交流に変換する
インバータ電源２が出力する矩形波交流の出力周波数を
可変できる制御手段６と、前記出力周波数の切換タイミ
ングを制御する手段５とを備えたフラッシュバット溶接
用電源装置。［２］フラッシュ工程前期にはインバータ
電源が出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設
定し、フラッシュ工程後期には前記インバータ電源２が
出力する矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期
より高く設定することを特徴とするフラッシュバット溶
接方法。
く、短時間で高品質な溶接が可能なフラッシュバット溶
接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法を提供す
る。 【解決手段】 ［１］３相交流を矩形波交流に変換する
インバータ電源２が出力する矩形波交流の出力周波数を
可変できる制御手段６と、前記出力周波数の切換タイミ
ングを制御する手段５とを備えたフラッシュバット溶接
用電源装置。［２］フラッシュ工程前期にはインバータ
電源が出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設
定し、フラッシュ工程後期には前記インバータ電源２が
出力する矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期
より高く設定することを特徴とするフラッシュバット溶
接方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、２つの被溶接部
材間に電圧を印加しフラッシュを発生させ部材端面を加
熱溶融し（フラッシュ工程）、充分に端面を加熱した
後、部材同士を急速に押しつけて（アプセット工程）溶
接するフラッシュバット溶接に用いられる溶接用電源装
置及びこの電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法
に関する。
材間に電圧を印加しフラッシュを発生させ部材端面を加
熱溶融し（フラッシュ工程）、充分に端面を加熱した
後、部材同士を急速に押しつけて（アプセット工程）溶
接するフラッシュバット溶接に用いられる溶接用電源装
置及びこの電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】フラッシュバット溶接のフラッシュ工程
においては、まず部材同士の局部的な接触が生じ、接触
部に高電流密度の短絡電流が流れる。この短絡電流によ
るジュール発熱で接触部は溶融し、部材端面間には溶融
金属で橋絡（溶融ブリッジ）が形成される。次に溶融ブ
リッジ部はそこを流れる短絡電流がもたらす電磁力（ピ
ンチ力）により破断され、その部分にアークが発生す
る。このアーク点弧時に衝撃的な部分的圧力上昇（アー
ク力）を生じ、周辺のガス（空気）や金属蒸気を急膨張
させ、付近の溶融金属は吹き飛ばされることになる。こ
れによりクレータが形成され部材端面は凹凸のある形状
となる。
においては、まず部材同士の局部的な接触が生じ、接触
部に高電流密度の短絡電流が流れる。この短絡電流によ
るジュール発熱で接触部は溶融し、部材端面間には溶融
金属で橋絡（溶融ブリッジ）が形成される。次に溶融ブ
リッジ部はそこを流れる短絡電流がもたらす電磁力（ピ
ンチ力）により破断され、その部分にアークが発生す
る。このアーク点弧時に衝撃的な部分的圧力上昇（アー
ク力）を生じ、周辺のガス（空気）や金属蒸気を急膨張
させ、付近の溶融金属は吹き飛ばされることになる。こ
れによりクレータが形成され部材端面は凹凸のある形状
となる。
【０００３】フラッシュ溶接におけるアークは、通常の
アーク溶接における持続的なアークとは異なり、そのア
ーク寿命は数ミリ秒以下の短寿命である。フラッシュ溶
接時のアーク寿命を長くすることは部材端面の加熱には
効果的であるが、部材端面の溶融の進行とその溶融金属
の飛散により、深いクレータが形成され、フラットスポ
ットやボイドなどの内部欠陥の原因となる。
アーク溶接における持続的なアークとは異なり、そのア
ーク寿命は数ミリ秒以下の短寿命である。フラッシュ溶
接時のアーク寿命を長くすることは部材端面の加熱には
効果的であるが、部材端面の溶融の進行とその溶融金属
の飛散により、深いクレータが形成され、フラットスポ
ットやボイドなどの内部欠陥の原因となる。
【０００４】このアーク寿命を決める要因となるもの
は、主に溶接２次電圧と２次回路インダクタンスの２つ
である。溶接２次電圧は発生するアークのアーク電圧を
供給するために必要な電圧であり、溶接２次電圧が高い
ほど長寿命のアークとなる。また、２次回路インダクタ
ンスＬはその蓄積されたエネルギー１／２・ｉ2Ｌ（ｉ
は電流値）がアークエネルギーとなり放出されるため、
Ｌが大きいとアークの寿命も長くなる。しかし、この２
次回路インダクタンスＬは個々の溶接機に固有のもので
あり、一般に変更することは困難である。
は、主に溶接２次電圧と２次回路インダクタンスの２つ
である。溶接２次電圧は発生するアークのアーク電圧を
供給するために必要な電圧であり、溶接２次電圧が高い
ほど長寿命のアークとなる。また、２次回路インダクタ
ンスＬはその蓄積されたエネルギー１／２・ｉ2Ｌ（ｉ
は電流値）がアークエネルギーとなり放出されるため、
Ｌが大きいとアークの寿命も長くなる。しかし、この２
次回路インダクタンスＬは個々の溶接機に固有のもので
あり、一般に変更することは困難である。
【０００５】ここで、２次回路インダクタンスを一定と
した場合のアプセット直前のクレータ深さと溶接２次電
圧の一般的な関係を図５に示す。図５に示すように、溶
接２次電圧が低ければ、クレータ深さは浅くなり、溶接
欠陥の少ない高品質の溶接が可能となる。また、フラッ
シュ工程の所要時間と溶接２次電圧の一般的な関係を図
６に示す。図６に示すように、溶接２次電圧を高くすれ
ば、フラッシュ工程の所要時間を短くすることが出来
る。
した場合のアプセット直前のクレータ深さと溶接２次電
圧の一般的な関係を図５に示す。図５に示すように、溶
接２次電圧が低ければ、クレータ深さは浅くなり、溶接
欠陥の少ない高品質の溶接が可能となる。また、フラッ
シュ工程の所要時間と溶接２次電圧の一般的な関係を図
６に示す。図６に示すように、溶接２次電圧を高くすれ
ば、フラッシュ工程の所要時間を短くすることが出来
る。
【０００６】ところで、鉄道に用いられるレール等の比
較的断面積の大きい部材のフラッシュバット溶接では、
フラッシュ工程の初期段階においてフラッシュが飛びに
くく、部材同士を固着させ溶接不能となるフリージング
が発生し易い。フリージングを抑制しフラッシュの発生
を容易にし、連続してフラッシュが発生する定常フラッ
シュ状態に至る時間を短くするためには、被溶接部材間
に印加する溶接２次電圧は高い方が良いことが知られて
いる。一方、フラッシュ工程後期においては、溶接２次
電圧が高いと上述したようにフラッシュによる溶接面の
クレータが深くなり、アプセット終了後に内部欠陥を発
生させ、あるいは介在物等の混入により溶接品質を悪化
させる。
較的断面積の大きい部材のフラッシュバット溶接では、
フラッシュ工程の初期段階においてフラッシュが飛びに
くく、部材同士を固着させ溶接不能となるフリージング
が発生し易い。フリージングを抑制しフラッシュの発生
を容易にし、連続してフラッシュが発生する定常フラッ
シュ状態に至る時間を短くするためには、被溶接部材間
に印加する溶接２次電圧は高い方が良いことが知られて
いる。一方、フラッシュ工程後期においては、溶接２次
電圧が高いと上述したようにフラッシュによる溶接面の
クレータが深くなり、アプセット終了後に内部欠陥を発
生させ、あるいは介在物等の混入により溶接品質を悪化
させる。
【０００７】このため従来では、溶接前期には２次電圧
を高くして端面を急速に加熱し、後期には低電圧に切り
換えることにより高品質な溶接を行う方法が用いられて
きた。これは、溶接トランスの一次側にサイリスタ式タ
ップ切換機を設置し、フラッシュ工程の前後期で溶接中
にHighタップからLowタップへ切り換えることにより、
溶接２次電圧の変更を行うものである。また、インバー
タを用いる溶接電源の場合は、インバータ入力部にサイ
リスタ式の電圧調整機を設けて、その点弧位相角を変化
させることでインバータの出力電圧を変化させて、溶接
２次電圧の変更を行うものである。
を高くして端面を急速に加熱し、後期には低電圧に切り
換えることにより高品質な溶接を行う方法が用いられて
きた。これは、溶接トランスの一次側にサイリスタ式タ
ップ切換機を設置し、フラッシュ工程の前後期で溶接中
にHighタップからLowタップへ切り換えることにより、
溶接２次電圧の変更を行うものである。また、インバー
タを用いる溶接電源の場合は、インバータ入力部にサイ
リスタ式の電圧調整機を設けて、その点弧位相角を変化
させることでインバータの出力電圧を変化させて、溶接
２次電圧の変更を行うものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接トランス
の一次側に設置したサイリスタ式タップ切換機を用いた
溶接２次電圧の変更手段は、主に溶接時間の短縮と溶接
品質の維持が要求される大断面部材用の大型溶接機に用
いられる。この場合、溶接電源の容量は大きくなり、サ
イリスタ式電圧切換機も大容量のものが必要となる。さ
らに、溶接中（通電中）に瞬時の切換えが必要となるた
め、切換タイミングの制御及び保護回路等の組込みも必
要となり高価な装置となるという問題がある。
の一次側に設置したサイリスタ式タップ切換機を用いた
溶接２次電圧の変更手段は、主に溶接時間の短縮と溶接
品質の維持が要求される大断面部材用の大型溶接機に用
いられる。この場合、溶接電源の容量は大きくなり、サ
イリスタ式電圧切換機も大容量のものが必要となる。さ
らに、溶接中（通電中）に瞬時の切換えが必要となるた
め、切換タイミングの制御及び保護回路等の組込みも必
要となり高価な装置となるという問題がある。
【０００９】一方、従来のインバータ入力部にサイリス
タ式の電圧調整機を設けて溶接２次電圧の変更を行う方
法においては、サイリスタ等の大電力半導体素子を数多
く設置する必要があり、制御も複雑となりコストが増大
するという問題がある。
タ式の電圧調整機を設けて溶接２次電圧の変更を行う方
法においては、サイリスタ等の大電力半導体素子を数多
く設置する必要があり、制御も複雑となりコストが増大
するという問題がある。
【００１０】本発明は以上の問題点を解消するためにな
されたもので、高価な電圧切換システムを導入すること
なく、短時間で高品質な溶接が可能なフラッシュバット
溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法を提供す
ることを目的とする。
されたもので、高価な電圧切換システムを導入すること
なく、短時間で高品質な溶接が可能なフラッシュバット
溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】フラッシュ溶接中のアー
ク寿命は既に述べたように数ミリ秒以下と非常に短く、
この場合、溶接２次電圧の違いによるアーク寿命の差が
クレータの深さに与える影響は小さい。このことから、
図５に示した溶接２次電圧とクレータ深さの関係の主因
はアーク寿命によるものではなく、２次電圧を上げるこ
とによって短絡電流が上昇することによるものであるこ
とがわかる。短絡とアークを繰り返すフラッシュ工程で
は、短絡中の端面の溶融部がアークにより吹き飛ばされ
るため、短絡電流が大きくなれば溶融部も大きく深くな
り、クレータも大きくなる。逆に２次電圧が高い場合で
も、短絡電流を低くすることができれば、クレータ深さ
は浅くなり、内部欠陥を減少させることができ、溶接品
質を高くすることが可能となる。
ク寿命は既に述べたように数ミリ秒以下と非常に短く、
この場合、溶接２次電圧の違いによるアーク寿命の差が
クレータの深さに与える影響は小さい。このことから、
図５に示した溶接２次電圧とクレータ深さの関係の主因
はアーク寿命によるものではなく、２次電圧を上げるこ
とによって短絡電流が上昇することによるものであるこ
とがわかる。短絡とアークを繰り返すフラッシュ工程で
は、短絡中の端面の溶融部がアークにより吹き飛ばされ
るため、短絡電流が大きくなれば溶融部も大きく深くな
り、クレータも大きくなる。逆に２次電圧が高い場合で
も、短絡電流を低くすることができれば、クレータ深さ
は浅くなり、内部欠陥を減少させることができ、溶接品
質を高くすることが可能となる。
【００１２】図１に被溶接部材間に流れる短絡電流とイ
ンバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数の関係
を示す。図１に示すように、インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数を上げることにより、溶接２次
電圧を変化させることなく短絡電流を低くできることが
確かめられた。
ンバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数の関係
を示す。図１に示すように、インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数を上げることにより、溶接２次
電圧を変化させることなく短絡電流を低くできることが
確かめられた。
【００１３】これにより、フラッシュ工程前期には、フ
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低周波にし、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ後期には、
インバータ周波数を比較的高周波にすることにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低周波にし、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ後期には、
インバータ周波数を比較的高周波にすることにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。
【００１４】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、以下のような特徴を有するフラッシュバット溶
接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法である。 ［１］３相交流電源からの３相交流を矩形波交流に変換
するインバータ電源と、該インバータ電源が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材に印加する溶接ト
ランスとを備えたフラッシュバット溶接用電源装置にお
いて、前記インバータ電源が出力する矩形波交流の出力
周波数を可変できる制御手段と、前記出力周波数の切換
タイミングを制御する手段とを備えたフラッシュバット
溶接用電源装置。
もので、以下のような特徴を有するフラッシュバット溶
接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法である。 ［１］３相交流電源からの３相交流を矩形波交流に変換
するインバータ電源と、該インバータ電源が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材に印加する溶接ト
ランスとを備えたフラッシュバット溶接用電源装置にお
いて、前記インバータ電源が出力する矩形波交流の出力
周波数を可変できる制御手段と、前記出力周波数の切換
タイミングを制御する手段とを備えたフラッシュバット
溶接用電源装置。
【００１５】［２］前記［１］に記載のフラッシュバッ
ト溶接用電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法で
あって、フラッシュ工程前期には前記インバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設定し、
フラッシュ工程後期には前記インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期より高く
設定することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。
ト溶接用電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法で
あって、フラッシュ工程前期には前記インバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設定し、
フラッシュ工程後期には前記インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期より高く
設定することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。
【００１６】これにより、安価で溶接時間の短縮と高品
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図２は本発明の実施形態の一例を
示す電源装置の概略構成図である。この電源装置は、３
相交流電源１からの３相交流を矩形波交流に変換するイ
ンバータ電源２と、このインバータ電源２が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材９ａ，９ｂに印加
する溶接トランス８と、前記インバータ電源２が出力す
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段である
インバータ制御装置６及び溶接制御装置７とからなって
いる。
示す電源装置の概略構成図である。この電源装置は、３
相交流電源１からの３相交流を矩形波交流に変換するイ
ンバータ電源２と、このインバータ電源２が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材９ａ，９ｂに印加
する溶接トランス８と、前記インバータ電源２が出力す
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段である
インバータ制御装置６及び溶接制御装置７とからなって
いる。
【００１８】前記インバータ電源２では、３相交流電源
１からの交流が全波整流器３で整流された後、コンデン
サー４に蓄積され直流に変換される。この直流は、サイ
リスタ及びトランジスタ等のスイッチング素子により矩
形波交流としてインバータ出力部５より出力される。
１からの交流が全波整流器３で整流された後、コンデン
サー４に蓄積され直流に変換される。この直流は、サイ
リスタ及びトランジスタ等のスイッチング素子により矩
形波交流としてインバータ出力部５より出力される。
【００１９】前記溶接トランス８は、その２次側に直流
に整流するためのダイオードを備え、被溶接部材９ａと
９ｂ間に、インバータ出力部５の出力に基づき、所定の
溶接２次電圧を印加する。
に整流するためのダイオードを備え、被溶接部材９ａと
９ｂ間に、インバータ出力部５の出力に基づき、所定の
溶接２次電圧を印加する。
【００２０】前記インバータ制御装置６は出力周波数の
基準となる周波数発生器を備えており、溶接制御装置７
からの指令によりインバータ出力部５から出力される矩
形波交流を任意の出力周波数に変更することが可能であ
る。
基準となる周波数発生器を備えており、溶接制御装置７
からの指令によりインバータ出力部５から出力される矩
形波交流を任意の出力周波数に変更することが可能であ
る。
【００２１】インバータ出力部５より出力される矩形波
交流の出力周波数の変更は、サイリスタ、トランジスタ
等のスイッチング素子のスイッチングのタイミングを変
化させることにより行う。
交流の出力周波数の変更は、サイリスタ、トランジスタ
等のスイッチング素子のスイッチングのタイミングを変
化させることにより行う。
【００２２】以下、図３及び図４を用いて、インバータ
出力部５より出力される矩形波交流の出力周波数を可変
させる制御方法の一例を説明する。図３はインバータ出
力部５の回路構成の一例を示す図であり、図４はパルス
タイミングチャートを示す図で、横軸に時間、縦軸に電
圧を示している。水晶発振器等による発振回路１０によ
り、インバータ周波数の基準となる信号（図４（ａ））
を発生させる。インバータ周波数設定回路１１では、溶
接制御装置からインバータ制御装置を経由してなされる
周波数指令に応じて、その周波数の波長幅に対応する発
振回路１０のカウント数を演算し、その結果をカウンタ
回路１２に出力する。カウンタ回路１２では、発振回路
１０からの信号をインバータ周波数設定回路１１からの
設定カウント数までカウントし、所定の設定時間間隔で
パルスを出力する。正パルススイッチング回路１３で
は、カウンタ回路１２から出力されるパルス間隔で出力
のＯＮ及びＯＦＦの切換を行う（図４（ｂ））。ここ
で、正パルススイッチング回路１３の出力がＯＮの時に
は、トランジスタ１５ａ，１５ｄがＯＮとなりインバー
タ出力端子１６に正電圧が印加される。逆に、負パルス
スイッチング回路１４では、正パルススイッチング回路
１３とは逆のタイミングでＯＮ及びＯＦＦの切換を行い
（図４（ｃ））、負パルススイッチング回路１４の出力
がＯＮの時には、トランジスタ１５ｂ，１５ｃがＯＮと
なりインバータ出力端子１６に負電圧が印加される。こ
れによりインバータ出力端子１６には図４（ｄ）に示す
矩形波交流が出力される。なお、この矩形波高流の周波
数は、カウンタ回路１２から出力されるパルス波長間隔
により自由に変更可能となる。
出力部５より出力される矩形波交流の出力周波数を可変
させる制御方法の一例を説明する。図３はインバータ出
力部５の回路構成の一例を示す図であり、図４はパルス
タイミングチャートを示す図で、横軸に時間、縦軸に電
圧を示している。水晶発振器等による発振回路１０によ
り、インバータ周波数の基準となる信号（図４（ａ））
を発生させる。インバータ周波数設定回路１１では、溶
接制御装置からインバータ制御装置を経由してなされる
周波数指令に応じて、その周波数の波長幅に対応する発
振回路１０のカウント数を演算し、その結果をカウンタ
回路１２に出力する。カウンタ回路１２では、発振回路
１０からの信号をインバータ周波数設定回路１１からの
設定カウント数までカウントし、所定の設定時間間隔で
パルスを出力する。正パルススイッチング回路１３で
は、カウンタ回路１２から出力されるパルス間隔で出力
のＯＮ及びＯＦＦの切換を行う（図４（ｂ））。ここ
で、正パルススイッチング回路１３の出力がＯＮの時に
は、トランジスタ１５ａ，１５ｄがＯＮとなりインバー
タ出力端子１６に正電圧が印加される。逆に、負パルス
スイッチング回路１４では、正パルススイッチング回路
１３とは逆のタイミングでＯＮ及びＯＦＦの切換を行い
（図４（ｃ））、負パルススイッチング回路１４の出力
がＯＮの時には、トランジスタ１５ｂ，１５ｃがＯＮと
なりインバータ出力端子１６に負電圧が印加される。こ
れによりインバータ出力端子１６には図４（ｄ）に示す
矩形波交流が出力される。なお、この矩形波高流の周波
数は、カウンタ回路１２から出力されるパルス波長間隔
により自由に変更可能となる。
【００２３】以上より、インバータ電源が出力する矩形
波交流の出力周波数を、通電中に任意の周波数に可変で
き、短絡電流の調整が可能となる。
波交流の出力周波数を、通電中に任意の周波数に可変で
き、短絡電流の調整が可能となる。
【００２４】以上のフラッシュバット溶接用電源装置を
用いたフラッシュバット溶接方法について説明する。上
記のインバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数
を可変できる制御手段を備えたフラッシュバット溶接用
電源装置を用い、フラッシュ工程前期にはこのインバー
タ電源が出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く
設定し、フラッシュ工程後期にはこのインバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期
より高く設定する。
用いたフラッシュバット溶接方法について説明する。上
記のインバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数
を可変できる制御手段を備えたフラッシュバット溶接用
電源装置を用い、フラッシュ工程前期にはこのインバー
タ電源が出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く
設定し、フラッシュ工程後期にはこのインバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期
より高く設定する。
【００２５】要求される品質と溶接時間とから最適に定
められたフラッシュ工程前期及びフラッシュ工程後期で
の周波数を溶接制御装置７からの指令により溶接中に切
り換える。切り換えのタイミングとしては、溶接開始
（フラッシュ発生開始）から所定時間を経過した後、と
することが最も好ましいが、これに限ったものではなく
タイミングの判断が可能なものであれば限定されない。
タイミングの判断が可能なものとしては、例えば、溶接
制御装置７でモニタする、被溶接部材の溶接開始からの
送り量や被溶接部材の送り速度、あるいはこれらを組み
合わせたもの等により判断することもできる。具体的に
は、被溶接部材の溶接開始からの送り量が所定の値に達
したとき、あるいは被溶接部材の送り速度が所定の値に
達したとき等に周波数の切り換えを行うこととしても良
い。
められたフラッシュ工程前期及びフラッシュ工程後期で
の周波数を溶接制御装置７からの指令により溶接中に切
り換える。切り換えのタイミングとしては、溶接開始
（フラッシュ発生開始）から所定時間を経過した後、と
することが最も好ましいが、これに限ったものではなく
タイミングの判断が可能なものであれば限定されない。
タイミングの判断が可能なものとしては、例えば、溶接
制御装置７でモニタする、被溶接部材の溶接開始からの
送り量や被溶接部材の送り速度、あるいはこれらを組み
合わせたもの等により判断することもできる。具体的に
は、被溶接部材の溶接開始からの送り量が所定の値に達
したとき、あるいは被溶接部材の送り速度が所定の値に
達したとき等に周波数の切り換えを行うこととしても良
い。
【００２６】また切り換えは、２段階に限定されるもの
ではなく、周波数を数段階に渡って階段状にあるいは連
続的に溶接中に変化させることも可能である。
ではなく、周波数を数段階に渡って階段状にあるいは連
続的に溶接中に変化させることも可能である。
【００２７】ここで、フラッシュ工程前期にインバータ
電源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、５０
〜３００Ｈｚの範囲が好ましく、特に１００Ｈｚ前後が
最も好ましい。５０Ｈｚ未満では直流溶接トランスを大
型化しなければならず経済的でなく、また出力そのもの
も大きな上昇が望めないからである。また３００Ｈｚよ
り大きくするとトランスそのものは小さくすることが可
能であるが、出力が大きく低下し溶接に必要な電力を得
ることができなくなるからである。
電源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、５０
〜３００Ｈｚの範囲が好ましく、特に１００Ｈｚ前後が
最も好ましい。５０Ｈｚ未満では直流溶接トランスを大
型化しなければならず経済的でなく、また出力そのもの
も大きな上昇が望めないからである。また３００Ｈｚよ
り大きくするとトランスそのものは小さくすることが可
能であるが、出力が大きく低下し溶接に必要な電力を得
ることができなくなるからである。
【００２８】また、フラッシュ工程後期にインバータ電
源が出力する矩形波交流の出力周波数については、直流
溶接トランスの周波数と出力の特性により最適範囲が決
定される。なお、溶接時間と品質を考慮した場合、フラ
ッシュ工程前期とフラッシュ工程後期の出力比として
は、１．２≦（フラッシュ工程前期出力／フラッシュ工
程後期出力）≦１．８することが好ましく、特に前記出
力比を１．５程度とすることが最も好ましい。
源が出力する矩形波交流の出力周波数については、直流
溶接トランスの周波数と出力の特性により最適範囲が決
定される。なお、溶接時間と品質を考慮した場合、フラ
ッシュ工程前期とフラッシュ工程後期の出力比として
は、１．２≦（フラッシュ工程前期出力／フラッシュ工
程後期出力）≦１．８することが好ましく、特に前記出
力比を１．５程度とすることが最も好ましい。
【００２９】同じ出力を得ようとした場合、直流溶接ト
ランスのロスが大きい場合には出力周波数は低めの設定
となり、ロスが小さい場合には出力周波数は高めの設定
となる。そのため、フラッシュ工程後期にインバータ電
源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、通常３
００〜７００Ｈｚの範囲とすることが好ましい。
ランスのロスが大きい場合には出力周波数は低めの設定
となり、ロスが小さい場合には出力周波数は高めの設定
となる。そのため、フラッシュ工程後期にインバータ電
源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、通常３
００〜７００Ｈｚの範囲とすることが好ましい。
【００３０】これにより、フラッシュ工程前期には、フ
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低く設定し、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ工程後期に
は、インバータ周波数をフラッシュ工程前期より高く設
定することにより短絡電流を低くして、被溶接部材端面
のクレータを小さく浅くすることが可能となる。
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低く設定し、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ工程後期に
は、インバータ周波数をフラッシュ工程前期より高く設
定することにより短絡電流を低くして、被溶接部材端面
のクレータを小さく浅くすることが可能となる。
【００３１】これにより、安価で溶接時間の短縮と高品
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、インバータ電源が出力す
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段を備え
たフラッシュバット溶接用電源装置を用いることによ
り、フラッシュ工程前期には、フラッシュ発生が容易な
高い２次電圧に保ちつつインバータ周波数を比較的低く
設定し、高い２次電圧と大短絡電流により端面を短時間
で加熱し、フラッシュ工程後期には、インバータ周波数
をフラッシュ工程前期より高く設定することにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段を備え
たフラッシュバット溶接用電源装置を用いることによ
り、フラッシュ工程前期には、フラッシュ発生が容易な
高い２次電圧に保ちつつインバータ周波数を比較的低く
設定し、高い２次電圧と大短絡電流により端面を短時間
で加熱し、フラッシュ工程後期には、インバータ周波数
をフラッシュ工程前期より高く設定することにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。
【００３３】これにより、従来溶接時間の短縮と溶接品
質の維持が要求される大断面部材用の大型フラッシュバ
ット溶接機に必要であった、高価な２次電圧切換システ
ムを導入することなく、安価で溶接時間の短縮と高品質
溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装置
及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
質の維持が要求される大断面部材用の大型フラッシュバ
ット溶接機に必要であった、高価な２次電圧切換システ
ムを導入することなく、安価で溶接時間の短縮と高品質
溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装置
及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。
【図１】インバータ周波数と短絡電流の関係を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施形態の一例を示す電源装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図３】インバータ出力周波数を可変させるための回路
構成の一例を示す図である。
構成の一例を示す図である。
【図４】インバータ出力周波数の可変方法を説明するた
めのパルスタイミングチャート図である。
めのパルスタイミングチャート図である。
【図５】溶接２次電圧とクレータ深さの関係を示す図で
ある。
ある。
【図６】溶接２次電圧とフラッシュ工程の所要時間の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ ３相交流電源 ２ インバータ電源 ３ ３相交流全波整流器 ４ コンデンサー ５ インバータ出力部 ６ インバータ制御装置 ７ 溶接制御装置 ８ 直流溶接トランス ９ａ，９ｂ 被溶接部材 １０ 発振回路 １１ インバータ周波数設定回路 １２ カウンタ回路 １３ 正パルススイッチング回路 １４ 負パルススイッチング回路 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ トランジスタ １６ インバータ出力端子
Claims (2)
- 【請求項１】 ３相交流電源からの３相交流を矩形波交
流に変換するインバータ電源と、該インバータ電源が出
力する矩形波交流を直流に変換して被溶接部材に印加す
る溶接トランスとを備えたフラッシュバット溶接用電源
装置において、前記インバータ電源が出力する矩形波交
流の出力周波数を可変できる制御手段と、前記出力周波
数の切換タイミングを制御する手段とを備えたフラッシ
ュバット溶接用電源装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のフラッシュバット溶接
用電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法であっ
て、フラッシュ工程前期には前記インバータ電源が出力
する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設定し、フラ
ッシュ工程後期には前記インバータ電源が出力する矩形
波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期より高く設定
することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35874799A JP2001179461A (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | フラッシュバット溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35874799A JP2001179461A (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | フラッシュバット溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001179461A true JP2001179461A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18460911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35874799A Pending JP2001179461A (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | フラッシュバット溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001179461A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003033883A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-04 | Nkk Corp | 大断面部材用フラッシュ溶接電源 |
| JP2003039174A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | Nkk Corp | 大断面高温部材のフラッシュ溶接方法 |
| WO2010101596A1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-09-10 | Nelson Stud Welding, Inc | Capacitor charge and discharge circuit for fastener welding |
| WO2011052562A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 新日本製鐵株式会社 | レール鋼のフラッシュバット溶接方法 |
| JP2012045569A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Nippon Avionics Co Ltd | 抵抗溶接方法および抵抗溶接装置 |
| CN109304536A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 金星螺栓工业株式会社 | 利用伺服压力机控制的闪光对焊焊接方法 |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP35874799A patent/JP2001179461A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003033883A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-04 | Nkk Corp | 大断面部材用フラッシュ溶接電源 |
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| JP4592228B2 (ja) * | 2001-07-30 | 2010-12-01 | スチールプランテック株式会社 | 大断面高温部材のフラッシュ溶接方法 |
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| US8410399B2 (en) | 2008-12-17 | 2013-04-02 | Nelson Stud Welding, Inc. | Capacitor charge and discharge circuit for fastener welding |
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| JP4902021B2 (ja) * | 2009-10-30 | 2012-03-21 | 新日本製鐵株式会社 | レール鋼のフラッシュバット溶接方法 |
| US9617690B2 (en) | 2009-10-30 | 2017-04-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Flash butt welding method of rail steel |
| JP2012045569A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Nippon Avionics Co Ltd | 抵抗溶接方法および抵抗溶接装置 |
| CN109304536A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 金星螺栓工业株式会社 | 利用伺服压力机控制的闪光对焊焊接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040615 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041109 |