电阻焊管焊接装置的制造方法_3

文档序号:8226952阅读:来源:国知局
第一感应线圈3配置为,在圆筒状的开 管1的接合部6的上游与开管1接近,至少在2个位置上在开管1的开口部2上横切。
[0088] 图7是沿着图5中的A-A线的概略截面图。
[0089] 在此,在以往的感应加热方式中,如图1?4所例示的那样,在圆筒状的开管1的 外侧进行卷绕而在周向上形成1圈以上的线圈。与此相对,在本发明中,使开管1的外周的 卷绕数不满1周而不对开管1的周围整体进行卷绕,大致平面状的至少1圈以上的形成闭 合回路的第一感应线圈3,在以不与开管1接触的方式设置间隙而分离的位置,以跨越开管 1的开口部2的方式配置。在图7所示的例中表示的构成为,第一感应线圈3在开管1的端 部2a、2b的上侧横切,并朝向设置于上方的省略图示的电源。然后,在本实施方式中,通过 对第一感应线圈3流动高频电流来形成一次电流回路,由此使上述一次电流回路形成为, 在该一次电流回路下方的开口部2的两个外侧的开管1中,在两端部2a、2b附近分别形成 一个以上的至少具有在开管1的两端部2a、2b通过的感应电流的二次电流的闭合回路。此 夕卜,在本发明中,高频是指IOkHz以上、优选为IOOkHz以上。
[0090] 在图7所示的例中,在第一感应线圈3中流动的电流,沿着该第一感应线圈3,首 先,在平面视中,从与省略图示的电源连接的图7中的右侧上方朝向下方流动,接下来,在 开管1的一方的端部2b的上方向右方横切之后,在图7中的进深方向上从近前侧朝向里侧 (还参照图5中所示的箭头方向)。并且,在第一感应线圈3中流动的电流,再次在开管1 的一方的端部2b的上方向左方横切,接着,在另一方的端部2a的上方向左方横切流动(还 参照图5),接下来,在图7中的进深方向上从里侧朝向近前侧之后,接着朝向右侧。然后,在 第一感应线圈3中流动的电流,再次在开管1的另一方的端部2a的上方向右方横切,最后 朝向图7中的上方,返回省略图示的电源。
[0091] 在电流按照上述那种路径在第一感应线圈3中流动时,在开管1中产生如图6中 的箭头所示那样的感应电流的分布。如图5中所示那样,当在第一感应线圈3中一次电流 逆时针流动时,如图6中所示那样,在开管1的与第一感应线圈3对应的部分,顺时针地产 生感应电流4a、4b。该感应电流4a、4b为,在第一感应线圈3对开管1的开口部2进行横 切的部分,在开口部2的空间中不能够流动感应电流,不能够横穿该开口部2的空间的感应 电流沿着开管1的端部2a以及端部2b流动。如此,在开管1的端部2a侧以及2b侧分别 产生基于感应电流4a、4b的主电流的循环(闭合回路),包括开管1的端面(面向开口部2 的面)在内的端部被加热。
[0092] 在本实施方式中,如图6中所示那样,在开管1的两端部2a、2b附近的开口部2的 两个外侧,形成有由在开管1的表层流动的感应电流4a、4b构成的2个回路。此时,在接合 部(焊接部)6侧(下游侧)的第一感应线圈3附近,开管1的开口部2的宽度变窄而阻抗 变低,因此在第一感应线圈3的与接合部6接近的一侧在开口部2的上方横切的附近,感应 电流的一部分分流而向接合部6侧流动,产生感应电流5c、5d。如上所述,该分流的感应电 流5c、5d为,由于在接合部6附近、开口部2的两端部2a、2b之间较近,因此由于接近效果 而电流集中,并成为更高温,两端部2a、2b被熔融而焊接。
[0093] 另一方面,如图6所示那样,在第一感应线圈3的上游侧,感应电流的一部分在开 管1的端部2a、2b通过,因此流动感应电流5a、5b。该感应电流5a、5b从接合部6远离,并 且阻碍在接合部6附近流动的感应电流的集中,因此使焊接效率降低。因此,为了抑制这种 感应电流的产生,在图8(a)、(b)所示的实施方式的电阻焊管焊接装置中,在比第一感应线 圈3靠上游侧、且在与开口部2对应的位置,在两端部2a、2b之间配置有强磁性体(第一强 磁性体)9。在此,图8(b)是沿着图8(a)中所示的B-B线的概略截面图,表示第一强磁性 体9在两端部2a、2b之间,遍及开口部2的内外(通过开口部2而从开管1的内部遍及到 外部)而配置的状态。
[0094] 以间隙插入状态配置在开管1的端部2a、2b之间的开口部2中的第一强磁性体9 为,当在开管1的端部2a、2b流动感应电流5a、5b时,以对此进行阻止的方式工作,提高阻 抗,抑制感应电流向比第一感应线圈3更靠上游侧流动。因此,由于电磁感应而在开管1的 外表面产生的感应电流,向接合部6侧集中地流动,因此对焊接有效的电流4a、4b,5c、5d的 电流密度提高。因此,与不配置第一强磁性体9的情况相比,供给电力较少即可,能够实现 节能。或者,如果投入与不配置第一强磁性体9的情况相同的电力,则能够提高生产线速 度,还能够提高生产率。
[0095] 本发明者等为了决定这种第一强磁性体9的形状,而进行电磁场解析并且对实际 的加热温度分布进行测定的结果,判明了如下情况:在开管1的端部2a、2b流动的电流5a、 5b,特别在端部2a、2b的上端缘部(上侧角部)和下端缘部(下侧角部)较多地流动。因 此,第一强磁性体9优选具有如下构造:如图8 (a)、(b)所示的例那样,配置在与开管1的两 端部2a、2b间的开口部2对应的位置,并且对该两端部2a、2b的上侧角部、下侧角部的一方 或者双方进行覆盖。在此,在图8(b)所示的例中,表示第一强磁性体9对两端部2a、2b的 上侧角部以及下侧角部的双方进行覆盖的构造。
[0096] 在第一强磁性体9为图8 (b)所例示那样的、截面为将H字横放那样的形状的情况 下,能够得到对向上游侧流动的感应电流5a、5b进行抑制的最高效果。即,优选如下形状: 不仅覆盖开管1的端部2a、2b的平面部(端面),还以对开管1的上侧角部以及下侧角部 进行覆盖的方式向上下面延伸的形状。此外,第一强磁性体9也可以如图9所示的例那样, 使各个角部由曲面形成。并且,第一强磁性体9的形状不限定于图8 (b)、图9那样的形状, 例如,也可以如图10所例示那样,与开管1的移动方向R垂直的截面中的形状为T字状的 形状,如图11所例示那样的截面形状为I字状的形状,以及如图12所例示那样的截面形状 为倒T字状的形状。在该情况下,作为感应电流5a、5b的抑制效果,按照截面为横向H字形 状、截面为T字形状、截面为倒T字形状、截面为I字形状的顺序变高。
[0097] 此外,第一强磁性体9的外形不需要特别直线地形成。
[0098] 此外,作为这种第一强磁性体9的材质,例如使用铁素体、电磁钢板、非晶体等导 电率较低的强磁性体材料即可。
[0099] 此外,作为配置第一强磁性体9的位置,只要在比第一感应线圈3靠上游即可,但 在更接近第一感应线圈3的位置的情况下,由于能够从根源阻止要向上游流动的电流,因 此更有效果。其中,当第一强磁性体9过于接近第一感应线圈3时,由于强磁场而第一强磁 性体9变得容易发热。因此,虽然还基于在第一感应线圈3中流动的电流的强度等,但第一 强磁性体9优选从第一感应线圈3向上游侧离开IOmm以上地配置,在应用时,更优选根据 磁场的强度而适当地求出没有影响的位置。此时,虽然还基于磁场的强度,但在移动方向 R上观察,通过将第一强磁性体9的下游侧端部从第一感应线圈3的上游侧端部例如离开 10?200mm的范围而配置,由此能够得到优选的特性的情况较多。此外,在使用水冷、空冷 等机构对第一强磁性体9进行强制冷却的情况下,更有效果。此外,关于第一强磁性体9的 尺寸,由于根据使用条件而不同,因此不特别确定,但关于上述移动方向R上的长度,只要 为数十mm程度则具有足够的效果,此外,关于厚度,只要是不与开管1接触的程度即可,通 过使其与开口部2接近而能够得到更高效果。
[0100] 此外,关于第一强磁性体9的配置方法,当与对围绕开管1的内周面的感应电流进 行抑制的阻抗器8组合,通过该阻抗器8来成为从开管1的端部2a、2b向开管1的内周侧 不流入感应电流的状态而配置第一强磁性体9时,能够使向第一感应线圈3的上游流动的 感应电流的抑制效果进一步提尚。
[0101] 在本实施方式的一个变形例中,如图13以及图14所示那样,将强磁性体(第二强 磁性体)9'配置在第一感应线圈3的内侧、且在开管1的两端部2a、2b间,由此使向第一感 应线圈3的下游侧、即接合部6侧流动的电流密度增大。详细地说,在如图5所示那样配置 第一感应线圈3的情况下,为了使朝向接合部6的感应电流增加、提高焊接效率,而优选将 第一感应线圈3尽可能接近接合部6,降低接合部6侧的阻抗。但是,在实际上,挤压辊7、 未图示的其他辊以向第一感应线圈3侧迫近的方式设置在接合部6的上方附近,因此第一 感应线圈3不得不从接合部6离开某种程度地设置。因此,即便使第一感应线圈3从接合 部6离开,也容易向接合部6侧流动感应电流,因此在本实施方式的装置中,如图13以及图 14所示那样,在第一感应线圈3的内侧、且在开管1的端部2a、2b间设置第二强磁性体9'。 由第一感应线圈3产生的感应电流,如图6所示那样,在包括开管1的两端面(面向开口部 2的面)在内的、与第一感应线圈3对置的开管1的开口部2的两侧形成闭合回路,感应电 流的一部分向接合部6流动。此外,在图中,为了方便而图示为,在开管1的端面流动的感 应电流在该端面附近的上部流动。第二强磁性体9'以使第二强磁性体9'与开管1的端面 间的阻抗增加,对于要在该端面流动的电流、对该流动进行阻止的方式进行工作。作为其结 果,通过第一感应线圈3在开管1中产生的感应电流产生的效果为,在开管1的端面侧流动 的电流减少,相应地使向接合部6侧流动的电流量增加。电阻焊管为,暴露在高温中的时间 越短,则越能够抑制氧化物的生成,并且,高温部的区域变窄,能够避免温度导致的品质劣 化,因此优选在短时间内实现熔融温度,而向接合部6侧的电流增加还对焊接品质的稳定 具有效果。此外,第二强磁性体9'为,如图14所示那样,只要在开管1的端面间即可,深度 方向长度至少为开管1的板厚以上即可,优选为超过面向开口部2的开管1的端面的上缘 以及下缘而延伸。关于形状,不限定于图14所示的I型,与参照图9?图12说明的第一强 磁性体9同样,能够采用其他形状。此外,第二强磁性体9'能够由铁素体、电磁钢板、非晶 体材料等强磁性材料形成。此外,第二强磁性体9'配置在强磁场内,因此优选具有不磁通 饱和那样的截面积。此外,为了抑制发热,优选对第二强磁性体9'附加空冷、水冷等的冷却 机构。
[0102] 在本实施方式的其他变形例中,如图15以及图16所示那样,为了进一步提高焊接 效率,除了上述第一强磁性体9之外,与第一感应线圈3的背面(上面)3A侧接近地设置有 板状的强磁性体(第三强磁性体)10。在此,图15是表示为了使说明简化而省略了阻抗器 8的构成例的概略平面图,图16是沿着图15中所示的D-D线的概略截面图。在这些图示 例中,在第一感应线圈3的外侧附近(背面3A侧)设置有第三强磁性体10。具体地说,在 第一感应线圈3的与开口部2相反的背面3A侧,以几乎覆盖第一感应线圈3的方式设置第 三强磁性体10。在第三强磁性体10为沿着第一感应线圈3的形状、即如图16所示那样第 一感应线圈3沿着开管1弯曲形成的情况下,第三强磁性体10优选也同样地弯曲形成,在 后述那样第一感应线圈3不沿着开管1而具有平坦形状的情况(图24)下,第三强磁性体 10优选也平坦地形成(省略图示)。此外,在图示例中,第三强磁性体10成为在与开口部 2大致对应的位置被分割的对,并以几乎覆盖第一感应线圈3的方式设置。换言之,第三强 磁性体具有如下构成,在与开
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