(57)【要約】      （修正有）【課題】二の金属線部の端部同士の溶接において、溶接部の絶縁を充分に得ることができ、電気抵抗値等の電気特性を損なうことがない、溶接された金属線の製造方法を提供すること。【解決手段】第一の金属線部４１と、第二の金属線部４２の端部４１Ｔ、４２Ｔ同士を側面部において重ね合わせ、断面積が大きい第一の金属線部４１に対して溶接用レーザ出射装置４３によりレーザを照射し、該両端部４１Ｔ、４２Ｔを溶接する。【選択図】図４（ｂ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部と、それらの端部同士が溶接された状態に形成された溶接部と、からなる溶接された金属線であって、両金属線部の各端部がいずれも該溶接部内に含まれてあることを特徴とする、溶接された金属線。
【請求項２】
前記第一の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面と、前記第二の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面とが、相互にずれているか、または略外接していることを特徴とする、請求項１に記載の溶接された金属線。
【請求項３】
一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部と、それらの溶接端部同士が溶接されて形成された溶接部と、からなる、溶接された金属線であって、該溶接部には、該溶接端部がその末端側において溶接処理を受けずに残った場合に形成され得る、露出端部を含む余剰の金属線からなる突出部がないことを特徴とする、溶接された金属線。
【請求項４】
前記二の金属線部は、少なくともその一方が、複数の金属素線が密着した状態の金属線束であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接された金属線。
【請求項５】
一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部の端部同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物が溶接されてなる溶接済み金属線を製造する方法であって、該両端部をその側面部同士が接するように並置させてなる側面方向上の重ね合わせ領域を形成し、該重ね合わせ領域が含まれる平面の外部から該重ね合わせ領域に対してレーザを照射して該両端部を溶接することにより溶接済み金属線を得ることを特徴とする、溶接された金属線の製造方法。
【請求項６】
前記第一の金属線部は複数の金属素線が密着した状態の金属線束であり、前記第二の金属線部は他の金属単線もしくは金属線束であり、該第一の金属線部と第二の金属線部の端部同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物が溶接されてなる溶接済み金属線を製造する方法であって、該端部同士の重ね合わせはその側面部を接触させて行う重ね合わせであり、各被溶接物の軸線方向略直交断面中心を結ぶ線分とレーザの照射方向とのなす角度が１０°ないし１７０°の範囲内であることを特徴とする、溶接された金属線の製造方法。
【請求項７】
前記レーザ溶接を施すことによって、前記両金属線部の端面が内部に含まれる溶接部を形成することを特徴とする、請求項５または６に記載の溶接された金属線の製造方法。
【請求項８】
レーザの照射は、前記二の被溶接物のうち断面積の大きい方に対して行われることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
【請求項９】
照射径の中心が、両被溶接物の各軸上を含む軸間領域内のいずこかに命中するようにレーザの照射が行われることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
【請求項１０】
溶接方法は、レーザに替えて電子ビームあるいはアークを用いるものであることを特徴とする、請求項５ないし９のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接された金属線およびその製造方法に係り、特に、二の金属線部の端部同士の溶接において、溶接部の絶縁、電気特性、断線等破損防止に優れた効果を得ることのできる、溶接された金属線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品から導出される信号線やリード線等の細い金属線を、他の金属線に一体接合する手段として、はんだによる方法や、抵抗溶接による方法等が従来から用いられている。しかし、はんだは有害な鉛を含む合金であり、廃棄後の環境への負荷が大きく、問題がある。また、抵抗溶接による方法では溶接範囲の微小領域化に限界があり、熱の影響が広範囲に及ぶため、近年の高精度接合用途には適さない。かかる状況下、近年は、鉛フリーはんだ、摩擦圧接、超音波接合、レーザ等の高密度エネルギによる溶接等、種々の金属接合技術が進歩し、材料の形状、材質および品質に応じた接合方法を適宜選択できるようになってきている。しかし、鉛フリーはんだは高価格な上、施工温度が従来はんだより高いこと等から作業性が悪く、摩擦圧接、超音波接合は細い線に適用するには、やはり作業性および生産効率などの点で適用しづらい。とりわけ、小型の金属部品を高精度かつ効率的に、加えて完全に溶融接合できるレーザ溶接、電子ビームあるいは細く絞ったアーク溶接は、細い金属線の接合手段として有望な手段であり、有害性の問題もない。
【０００３】
レーザ溶接は、レーザ光を被溶接物の溶接対象部位に集中させて照射し、レーザ光の有するエネルギにより該溶接対象部位を瞬時に溶融して接合する溶接法である。一方、電子ビーム溶接は、電子ビームの有するエネルギにより該溶接対象部位を溶融して接合する溶接法である。
【０００４】
しかしながら、複数の金属素線からなる第一の金属線部と、他の金属線部とをレーザ溶接あるいは電子ビーム溶接する場合は、溶接されない金属線が発生する等の溶接不完全、溶断等が発生しやすい。そのために、溶接強度の不足、断線の危険性、処理ごとの溶接部の品質不均一、電流や抵抗値等電気特性の不安定が生じるという問題があった。かかる問題を解決するために、本願出願人らは先に、溶接対象部位全体に溶接のための熱を良好に伝導せしめて、溶接部の品質および強度を向上させた溶接金属線およびその製造方法を提案した（特許文献１）。
【０００５】
すなわちその方法とは、第一の金属線部における複数の金属素線を、撚り加工その他の方法によって密に接触した状態に収束させ、第一の金属線部の収束部と他の金属線とを上下方向に重ね合わせ、その重ね合わせ部分に上方からレーザ光または電子ビームを照射して、これらを溶接するというものである。かかる方法により、溶接の熱は、被照射位置から、第一の金属線部を構成するすべての金属素線および他の金属線に速やかに伝導されるため、良好な溶接状態が得られ、所期の目的を達成することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０３３４号公報「溶接金属線及びその製造方法」。明細書、発明の詳細な説明、段落０００５〜００３７、００５１〜００５４。図面、図１、図２、図７、図８、図１０。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のとおり先の提案では、第一の金属線部と他の金属線部とが互いに溶接され、該第一の金属線部が該他の金属線部との溶接部近傍の非溶接部分で密に接触した状態に収束された複数の金属素線からなる溶接金属線と、その製造方法を開示した。しかし、この提案により具体的に開示された方法には以下のような問題点があった。
（ａ）これら両金属線部の溶接方法は、これらを上下方向に重ね合わせ、かつそれぞれの溶接対象部位の軸線上の両外側を固定して、上方からレーザ等を照射するものであるため、両金属線部の端部は、溶接処理されぬままの状態で溶接部から突出した状態、あるいはこれに加えて切断端面が露出した状態で、溶接金属線が形成されてしまう。
【０００８】
（ｂ）切断端面の露出があると、溶接部およびその周辺の金属部を樹脂コーティングして、たとえばこれをセンサ用途として製造する場合には、露出部がコーティング部からはみ出し、外部に電流が流れやすくなるため必要とされる正確な電気抵抗値を得ることができない。
（ｃ）センサ用途以外の場合であっても、（ｂ）同様に絶縁不良により各種電気特性は良好なものが得られない。
（ｄ）溶接金属線以外の導電性物質との接触による短絡、塵芥等の付着による不具合な熱の発生および電気特性の低下、さらにこれらのいずれかによる製品寿命の短縮化などが発生し得る。
【０００９】
（ｅ）端部の突出は、他の物質との間の引っ掛けを生じやすく、破損、断線が生じやすい。
（ｆ）端部の突出があることにより、取り扱いには相応の慎重さが必要となり、製造工程上、またその他の取り扱い上、煩雑である。
【００１０】
これらの問題点を、図を用いて説明する。
図１２は、前記特許文献１に開示された方法を用いて、センサに接続されている金属単線と、別の金属線束とを溶接してなる溶接金属線の構成を示す説明図である。図において該溶接金属線は、金属線束９１Ａ、９１Ｂに、センサ９８に接続されている金属単線９２Ａ、９２Ｂがそれぞれ溶接されて、溶接部ＷｄＡ、ＷｄＢが形成されている。この方法では、金属線束９１Ａ等と金属単線９２Ａ等を上下に重ね合わせ、それぞれの端部９１ＴＡ、９２ＴＡ等から所要距離離れている重ね合わせ部分に、上方からレーザ等が照射される。したがって、それぞれの端部９１ＴＡ、９２ＴＡ等は溶接されずに残る、すなわち溶接部ＷｄＡ、ＷｄＢから露出した形態が、必然的に形成されてしまい、上述した各問題が発生することとなる。
【００１１】
本発明の課題はこれら従来技術の課題を解決し、二の金属線部の端部同士の溶接において、溶接部の絶縁を充分に得ることができ、電気抵抗値等の電気特性を損なうことがなく、断線等破損防止に優れ、保守性および取り扱い性にも優れた、溶接された金属線およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者は上記課題を解決するために鋭意検討し、二の金属線部の配置方法およびこれらに対するレーザ等の照射方向を規定することにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。すなわち、本願において特許請求もしくは開示される発明は、以下のとおりである。
（１）  一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部と、それらの端部同士が溶接された状態に形成された溶接部と、からなる溶接された金属線であって、両金属線部の各端部がいずれも該溶接部内に含まれてあることを特徴とする、溶接された金属線。
（２）  前記第一の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面と、前記第二の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面とが、相互にずれているか、または略外接していることを特徴とする、（１）に記載の溶接された金属線。
（３）  一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部と、それらの溶接端部同士が溶接されて形成された溶接部と、からなる、溶接された金属線であって、該溶接部には、該溶接端部がその末端側において溶接処理を受けずに残った場合に形成され得る、露出端部を含む余剰の金属線からなる突出部がないことを特徴とする、溶接された金属線。
（４）  前記二の金属線部は、少なくともその一方が、複数の金属素線が密着した状態の金属線束であることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載の溶接された金属線。
【００１３】
（５）  一または複数の金属素線からなる第一の金属線部と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部の端部同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物が溶接されてなる溶接済み金属線を製造する方法であって、該両端部をその側面部同士が接するように並置させてなる側面方向上の重ね合わせ領域を形成し、該重ね合わせ領域が含まれる平面の外部から該重ね合わせ領域に対してレーザを照射して該両端部を溶接することにより溶接済み金属線を得ることを特徴とする、溶接された金属線の製造方法。
（６）  前記第一の金属線部は複数の金属素線が密着した状態の金属線束であり、前記第二の金属線部は他の金属単線もしくは金属線束であり、該第一の金属線部と第二の金属線部の端部同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物が溶接されてなる溶接済み金属線を製造する方法であって、該端部同士の重ね合わせはその側面部を接触させて行う重ね合わせであり、各被溶接物の軸線方向略直交断面中心を結ぶ線分とレーザの照射方向とのなす角度が１０°ないし１７０°の範囲内であることを特徴とする、溶接された金属線の製造方法。
（６−２）  前記各被溶接物の軸線方向略直交断面中心を結ぶ線分とレーザの照射方向とのなす角度が４５°ないし１３５°の範囲内であることを特徴とする、  （６）に記載の溶接された金属線の製造方法。
（７）  前記レーザ溶接を施すことによって、前記両金属線部の端面が内部に含まれる溶接部を形成することを特徴とする、（５）または（６）に記載の溶接された金属線の製造方法。
【００１４】
（８）  レーザの照射は、前記二の被溶接物のうち断面積の大きい方に対して行われることを特徴とする、（５）ないし（７）のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
（９）  照射径の中心が、両被溶接物の各軸上を含む軸間領域内のいずこかに命中するようにレーザの照射が行われることを特徴とする、（５）ないし（７）のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
（１０）  溶接方法は、レーザに替えて電子ビームあるいはアークを用いるものであることを特徴とする、（５）ないし（９）のいずれかに記載の溶接された金属線の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接された金属線およびその製造方法は上述のように構成されるため、二の金属線部の端部同士の溶接において、溶接部の絶縁を充分に得ることができ、電気抵抗値等の電気特性を高度に保つことができる。さらに断線等の破損を効果的に防止することができる。加えて、保守性および取り扱い性の面でもこれらを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明について、適宜図を用いながら、さらに詳細に説明する。以下、「溶接された金属線」を適宜「溶接金属線」ともいう。
図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の溶接された金属線の基本構成を示す説明図である。このうち、図１（ａ）は溶接された金属線の要部構成を示す平面図、また、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す構成から看取される溶接前の両金属線部の配置状態を示す平面図である。これらの図において該溶接された金属線は、一または複数の金属素線からなる第一の金属線部１と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部２と、それらの端部１Ｔ、２Ｔ同士が溶接された状態に形成された溶接部Ｗｄと、からなるものであって、両金属線部の各端部１Ｔ、２Ｔがいずれも、該溶接部Ｗｄ内に含まれてあることを、主たる構成とする（上記（１）の発明）。
【００１７】
ここで金属線部とは、金属の単線のみのもの、同一種類の金属の単線（金属素線）が複数集合してなるもの、双方を含む概念である。前者を適宜、金属単線、後者を適宜金属線束ともいう。後述例示するようにこれら金属線部を構成する金属の種類としては、Ｆｅ合金、Ｃｕが挙げられるが、本発明はかかる金属の種類によって限定されるものではない。すなわち本発明は、溶接されるべき二の金属線部に用いられる金属であれば、あらゆるものがその適用対象となる。
【００１８】
また、端部とは、金属線部の端面およびそこからある程度の長さの部分を含むが、本質的にその長さにより規定されるのではなく、要するに接合相手となる金属線部との間で、上述した露出部分を残さないような溶接に供するのに充分な部位であればよい。溶接方法例としては、後述例示するようにレーザ、電子ビーム、アークが挙げられるが、本発明はかかる具体的溶接方法の如何により限定され
るものではない。たとえば、超音波接合、拡散接合、摩擦圧接、電気抵抗加熱融着、圧着等の接合方法においても適用することができる。
【００１９】
図において本発明の溶接金属線はかかる構成をとるため、つまり第一の金属線部１と第二の金属線部２は、その端部１Ｔ、２Ｔがいずれも溶接部Ｗｄ内に含まれ、両金属線部１、２の端部が該溶接部Ｗｄから突出せず、切断端面が露出しない状態となっている。これにより、溶接部Ｗｄおよびその周辺の金属部を樹脂コーティングしてたとえばこれをセンサ用途として用いる場合であっても、露出部がコーティング部からはみ出すということがなく、したがって外部への電流漏洩やそれによる電気抵抗値精度の低下といった問題が引き起こされることがない。またセンサ用途以外の場合であっても、絶縁が充分に得られるため、各種電気特性として良好なものを得ることができる。
【００２０】
さらに、本発明溶接金属線の構成によれば、他の導電性物質との接触による短絡、塵芥等の付着による不具合な熱の発生および電気特性の低下、さらにこれらによる製品寿命の短縮化を、防止することができる。加えて、両金属線部１、２の端部１Ｔ、２Ｔの突出がないため、他の物質との間の引っ掛けを生じることがなく、従来技術と比べて破損、断線が発生しにくく、製造工程その他の取り扱い上の煩雑さを解消することができる。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の溶接された金属線の要部側面構成を示す側面図である。このうち図２（ａ）は、本発明の溶接された金属線の要部側面構成を示す図であり、図１（ａ）中のIIａ−IIａ’矢視切断面を含む側面図である。ハッチングの付されているＣｓ１は第一の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面であり、非溶接部である。Ｗｄは溶接部であり、その側面部分が図示されている。また図２（ｂ）は、本発明の溶接された金属線の要部側面構成を示す図であり、図１（ａ）中のIIｂ−IIｂ’ 矢視切断面を含む側面図である。ハッチングの付されているＣｓ２は第二の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面であり、非溶接部である。Ｗｄは溶接部であり、その側面部分が図示されている。
これらの図において本溶接金属線は、図１（ａ）、（ｂ）で説明した構成に加えて、前記第一の金属線部１の溶接部Ｗｄと非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面Ｃｓ１と、前記第二の金属線部２の溶接部Ｗｄと非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面Ｃｓ２とが、相互にずれているか、または略外接している構成をとることを特徴とする（上記（２）の発明）。
【００２２】
ここで、溶接部と非溶接部との境界部とは、両者境界に近接した非溶接部中の部位をいう。また、「断面が相互にずれている」とは、第一の金属線部１と第二の金属線部２の断面形状が、たとえば突き合わせ溶接のように一方が他方の形状の内部に完全に重なった状態となっているのではなく、多少なりとも該内部からはみ出ている部分があることをいい、これには、両断面形状の重なり部分がなく、ちょうど外接している場合を含む。
【００２３】
図において本溶接金属線はかかる構成をとるため、少なくとも溶接部Ｗｄにおいて、または溶接部Ｗｄとその近傍において、両金属線部はその軸線が非同軸上となるように配置されたものであるといえる。特に両断面が略外接している構成の場合は、少なくとも溶接部Ｗｄにおいて、または溶接部Ｗｄとその近傍において、両金属線部はその側面が接触するように配置されて溶接されたものであるといえる。
【００２４】
図１（ａ）に示されるように本溶接金属線は、一または複数の金属素線からなる第一の金属線部１と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部２と、それらの溶接端部（１Ｔ、２Ｔ）同士が溶接されて形成された溶接部Ｗｄと、からなるものであって、該溶接部Ｗｄには、該溶接端部（１Ｔ、２Ｔ）がその末端側において溶接処理を受けずに残った場合に形成され得る、露出端部を含む余剰の金属線からなる突出部がないことを、特徴的な構成とする（上記（３）の発明）。つまり、図１２で示した露出端部（９１ＴＡ、９１ＴＢ、９２ＴＡ、９２ＴＢ）のような突出部の形成がなく、上述した各作用効果を得ることができる。
【００２５】
図３は、本発明溶接金属線にかかる金属線部の構成例を示す要部斜視図である。図において、前記二の金属線部のうち少なくともその一方３１として、複数の金属素線３１１、３１２等が密着した状態の金属線束を用いることができる（上記（４）の発明）。すなわち、本溶接金属線を構成する二の金属線部は、そのいずれか一方が該金属線束３１であっても、またその両方が該金属線束３１であってもよい。両方が金属線束３１である場合、これらを構成する金属素線３１１等の種類が異なるものであっても、また同一のものであってもよい。該金属線束３１１等の密着されている状態は、前記特許文献１（特開２００３−８０３３４）に開示されているように、撚り加工、編み加工、超音波振動・アーク・レーザ・電子ビーム・電気抵抗発熱・圧着・加熱溶融による接着もしくは融着またはその他適宜の方法によって該複数の金属素線３１１等を収束させることにより、形成することができる。
【００２６】
図では、７本の金属素線３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６および３１７が、断面形状が略円形状に撚られて密着している状態が例示されているが、用いる金属素線の数、密着により形成される断面の形状（つまり、金属素線の集合形態）、密着方法は、図の例に限定されない。すなわち、金属素線の数は、２本、３本等のように７本より少なくても、あるいは９本、１２本、１９本のように多くてもよい。また、断面形状は略楕円形状でもよい。また、密着は上記特許文献１開示の各方法のいずれかを用いて得られるものであっても、あるいはその他の公知の方法を用いて得られるものであってもよい。
【００２７】
たとえばセンサに結合している金属単線を、リード線と接合させるような場合は、溶接金属線に係る金属線部は、金属単線と金属線束の組み合わせである。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の溶接された金属線の製造方法を示す説明図であり、このうち図４（ａ）は該方法前段を示す平面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は該方法使用後の状態を示す平面図である。これらの図において本製造方法では、一または複数の金属素線からなる第一の金属線部４１と、一または複数の金属素線からなる第二の金属線部４２の端部４１Ｔ、４２Ｔ同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物４１、４２が溶接されてなる溶接済み金属線４０を製造するが、特に該両端部４１Ｔ、４２Ｔをその側面部同士が接するように並置させて、それによる側面方向上の重ね合わせ領域Ｓを形成し（図４（ａ））、該重ね合わせ領域Ｓが含まれる平面Ｐの外部から該重ね合わせ領域Ｓに対して、溶接用レーザ出射装置４３等を用いてレーザを照射して該両端部４１Ｔ、４２Ｔを溶接する（図４（ｂ））過程を経ることにより、該両金属線部４１、４２が溶接されて溶接部Ｗｄ４の形成された溶接済み金属線４０が得られる（図４（ｃ）、上記（５）の発明）。
【００２９】
このようにして製造された本溶接金属線４０は、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）を用いて説明した本発明溶接金属線の構成および作用効果を備えたものとなる。図示された例における第一の金属線部４１は、７本の金属素線４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６および４１７が密着された金属線束の構成をとっているが、金属線部の構成がかかるものに限定されないことはいうまでもない。
【００３０】
図４（ｂ）において、４３は溶接用レーザ出射装置であるが、後述するようにレーザの代わりに電子ビームあるいはアークを用いて溶接する場合には、それぞれ溶接用電子ビーム出射装置、溶接用アーク出射装置が用いられる。
【００３１】
図５（ａ）は、本溶接金属線製造方法の別の構成について断面方向から説明する説明図である。また図５（ｂ）は、レーザ照射角度設定の効果を説明する説明図である。これらの図において本方法は、前記第一の金属線部５１は複数の金属素線５１１、５１２等が密着した状態の金属線束であり、前記第二の金属線部５２は他の金属単線もしくは金属線束であり、該第一の金属線部５１と第二の金属線部５２の端部５１Ｔ、５２Ｔ同士を重ね合わせ、これにレーザ溶接を施すことによって、これら被溶接物５１、５２が溶接されてなる溶接済み金属線を製造するものであるが、該端部５１Ｔ、５２Ｔ同士の重ね合わせはその側面部を接触させて行う重ね合わせであり、各被溶接物５１、５２の軸線方向略直交断面中心Ｃ１、Ｃ２を結ぶ線分Ｃ１Ｃ２と、レーザＬの照射方向とのなす角度θが１０°ないし１７０°の範囲内となるようにレーザＬを照射することを特徴とする（上記（６）の発明）。図示された例における金属線束５１は、７本の金属素線５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６および５１７が密着された構成であるが、金属線束の構成がかかるものに限定されないことは、上述の図３を用いた説明と同様である。
【００３２】
図５（ａ）、（ｂ）においてレーザＬの照射方法を上述のようにすることについて、さらに説明する。該断面中心を結ぶ線分Ｃ１Ｃ２とレーザＬ照射方向のなす角度が１０°未満または１７０°を超える場合、レーザＬは極めて浅い角度から照射されることとなり、そのために両金属線部５１、５２が接触している部位ＣＴとは反対側の面に当たる確率が高くなる。これは、両金属線部５１、５２の断面形状がいずれも略円形状または略楕円形状となっており、つまり中央部が盛り上がった立体形状を有し、あまりに浅い角度のレーザＬ照射の場合は、該接触部位ＣＴへの照射に対する障壁となり得るためである。そうすると、両金属線部５１、５２の該接触部位ＣＴにおける熱伝達効率が悪くなり、溶接効率の低下および作業性の低下を招くこととなる（なお後記実施例における比較例５、６参照）。
【００３３】
これに対し、前記角度を１０°以上１７０°以下の範囲内に設定することにより、レーザＬの照射における過度の該角度の浅さは解消または軽減され、そのためにレーザＬが、両金属線部５１、５２が前記接触部位ＣＴとは反対側の面に当たる確率は低くなる。つまり、該接触部位ＣＴへの照射に対する障害が解消または軽減される。そうすると、両金属線部５１、５２の該接触部位ＣＴにおける熱伝達効率は良くなり、溶接効率の低下および作業性の低下が解消または軽減される。
【００３４】
図５（ｂ）において示すように、前記各被溶接物の軸線方向略直交断面中心を結ぶ線分Ｃ１Ｃ２とレーザＬの照射方向とのなす角度は、上述記載に関わらず、４５°以上１３５°以内の範囲内とすることもできる（上記（６−２）の発明）。かかる角度範囲とすることによって、レーザＬの照射における過度の該角度の浅さは一層解消され、そのためにレーザＬが、両金属線部５１、５２が前記接触部位ＣＴとは反対側の面に当たる確率は実質的に０となる。つまり、該接触部位ＣＴへの照射に対する障害が解消される。そうすると、両金属線部５１、５２の該接触部位ＣＴにおける熱伝達効率は良くなり、溶接効率の低下および作業性の低下が一層解消される。
【００３５】
以上説明した本発明の溶接金属線製造方法によれば、前記レーザ溶接を施す過程によって、前記両金属線部の端面が内部に含まれる溶接部が形成される（上記（７）の発明）。つまり、該レーザ溶接の過程は該両金属線部の端面が溶接部内部に含まれて露出端部を生じないようになされる。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）において、Ｌはレーザの照射であるが、後述するようにレーザの代わりに電子ビームあるいはアークを用いて溶接する場合の説明については、それぞれ電子ビーム照射、アーク照射と読み替えることにより、これらの図を用いることができる。
【００３７】
図６は、本発明溶接金属線製造方法におけるレーザ照射方法を断面方向から説明した説明図である。図において本方法では、溶接用レーザ出射装置６３等によるレーザの照射を、前記二の被溶接物６１、６２のうち断面積の大きい方に対して行うこととすることができる（上記（８）の発明）。図の例では金属線部６１の方が断面積が大きく、レーザは該金属線部６１に対して照射されるように、該溶接用レーザ出射装置の角度および位置が設定された状態を示している。
【００３８】
断面積の大きい方に照射する理由は次のとおりである。すなわち、レーザ照射による溶融体積は、断面積のより大きな金属線部において、より大きい。したがって、当該金属線部に対するレーザ照射はより多量の溶融金属を発生させ、これが他方の小径の金属線部の端部を充分に包み込むことができ、充分な接合を実現できるからである。つまり、この場合溶接の程度は、溶接対象部位量に対する溶接に供される溶融金属量が大きいことによってより完全なものとなり、これが溶接部位の強度にも関連する。大径の金属線部側にレーザを照射することにより、溶接効果を高め、また溶接部位の強度を大きくすることができる。
【００３９】
図６において示すように、本発明の溶接金属線製造方法では、レーザ照射径の中心が、両被溶接物６１、６２の各軸上を含む軸間領域Ｄ内のいずこかに命中するように、溶接用レーザ出射装置６３等を用いてレーザの照射を行うこととすることができる（上記（９）の発明）。該軸間領域Ｄ内と、Ｄの外側領域Ｅ１、Ｅ２とを比べると、両金属線部６１、６２の溶接がなされる領域はいうまでもなくＤである。そして、溶接における熱伝達は伝達距離が短いほど効率よく行われる。したがって、レーザ照射を該軸間領域Ｄ内に照射径中心が命中するようにして行うことにより、両各金属線部６１、６２が接触している領域であるＤにレーザが照射されるため、接触部位ＣＴにおいて熱伝達が効率よく行われ、両金属線部６１、６２を溶かし、互いに溶かし合わせることが可能となり、溶接効果および効率が高くなり、溶接部位の強度を高めることができる。
【００４０】
図６において、６３は溶接用レーザ出射装置であるが、後述するようにレーザの代わりに電子ビームあるいはアークを用いて溶接する場合には、それぞれ溶接用電子ビーム出射装置、溶接用アーク出射装置が用いられる。
【００４１】
以上、レーザ溶接を用いた本発明の溶接金属線製造方法を説明したが、本発明において用いることのできる溶接方法はレーザ溶接には限定されない。つまり、レーザに替えて電子ビームもしくはアークによる溶接、あるいはまたその他適宜の溶接方法を用いることができる（上記（１０）の発明）。たとえば、超音波接合、拡散接合、摩擦圧接、電気抵抗加熱融着、圧着等である。
【００４２】
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の溶接金属線製造方法における二の金属線部の接触方法につき、上述した以外の例を示した平面図である。
図７（ａ）は、一方の金属線部７２Ａの溶接対象部位（端部）に凸部７２４を設け、これと他の金属線部７１Ｂの端部を接触させて並置し、溶接処理を施す例である。図では、比較的小径の金属線部７２Ａに凸部７２４が設けられているが、両金属線部の断面積が相違する場合、大径の金属線部７１Ａに設ける構成であってもよい。
【００４３】
図７（ｂ）は、一方の金属線部７２Ｂを折り曲げて、その端部を、他の金属線部７２Ａの端部を接触させて並置し、溶接処理を施す例である。両金属線部の断面積が相違する場合、図の例とは逆により大径の金属線部７１Ｂの方を折り曲げる構成であってもよい。
図７（ｃ）は、双方の金属線部７１Ｃ、７２Ｃを折り曲げて、それぞれの端部を接触させて並置し、溶接処理を施す例である。
このように、被溶接部が溶融する重ね合わせ部分においては最低限並置しておくかあるいは接触箇所が必要であるが、重ね合わせ部分から離れた箇所では、線および線束はどのような形態に加工されてあってもかまわない。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１  ＹＡＧレーザ溶接による溶接金属線（その１）＞
溶接金属線の作製
絶縁被覆チューブ内に挿入された、線径が０．２ｍｍの銅線素線７本からなる金属線束について、その先端約５ｍｍ長さ分の被覆チューブを除去した後、金属線束ごと捻回して各素線を密着させ、線径０．２ｍｍのＦｅ合金単線と先端部を重ね合わせて、パルス式ＹＡＧレーザによる溶接試験を行った。重ね合わせ長さは１ｍｍとした。金属線束の横断面中心とＦｅ合金単線の横断面中心を結ぶ線分とＹＡＧレーザ照射方向とのなす角度は変化させた。ＹＡＧレーザは、パルス幅８ｍｓの単発で、ジャストフォーカスでパルスエネルギーを変えて照射した。
【００４５】
強度評価
溶接部の強度評価は引張試験による母材破断の有無で行い、金属線束より引張破断荷重の低いＦｅ合金線で破断した場合を合格、溶接部で破断した場合を不合格とした。
【００４６】
絶縁性能評価
溶接部およびその周りの金属部を樹脂コーティング処理し、その後、その部分を水没させ、金属線束と水の間でＤＣ５００Ｖを印加した状態で絶縁抵抗値を測定した。溶接部から端部が露出しているものは水中で電流が流れて絶縁不足となることが測定されるため、絶縁抵抗値１００ＭΩ未満のものを不合格とし、それ以上の値のものを合格とした。
表１に、実施例１の各溶接金属線作製条件およびそれぞれの評価結果をまとめて示す。
【００４７】
【表１】
2005118805.tif 000003
【００４８】
図８は、上記実施例１−１の溶接金属線の溶接前の状態を示す顕微鏡写真図、また図９は実施例１−１の溶接金属線のレーザ照射側（表側）から見た溶接後の状態を示す顕微鏡写真図、図１０は同じく裏側から見た溶接後の状態を示す顕微鏡写真図である。これらの図に示されるように、金属線束と合金単線は実施例１−１の条件でのレーザ溶接により、完全な溶接部の形成をもって溶接されたことが、顕微鏡観察により認められた。しかも金属線束、合金単線ともその端部の露出は一切認められず、両方の端部が溶接部内に内包された状態の溶接仕上がりであった。写真図は実施例１−１に係るものであるが、他の各実施例１−２、１−３、１−４、１−５、１−６においてもまったく同様の結果が得られ、いずれの実施例においても、端部露出がなく、完全な溶接部の形成される溶接がなされることが示された。
【００４９】
表１に示されたように、レーザ照射角度１５°〜１６５°という広範な角度範囲において、溶接強度、絶縁抵抗値ともに良好な結果を与える溶接金属線を得ることができた。つまり、レーザ照射角度を上記範囲内に設定し、かつレーザの照射中心位置を金属線束と合金単線の軸間領域内に設定した場合は、引張試験において溶接部が破断することはなく、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ以上の良好な値を示す溶接金属線が得られた。
【００５０】
一方、比較例１−１〜１−６はいずれも、引張試験において溶接部が破断し、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ未満の値となり、溶接強度、絶縁抵抗値いずれの点においても良好な結果を与える溶接金属線を得ることができなかった。これら比較例における上記実施例１−１等とは異なる条件を考察すると、比較例１―１、１−２、１−５、１−６は、レーザ照射角度が１０°未満または１７０°以上に設定されたものであった。また、比較例１−３、１−４は、レーザの照射中心位置が前記軸間領域外に設定されたものであった。
【００５１】
これら比較例において良好な評価が得られなかったのは、このような条件では、レーザ照射により生じる溶融金属の溶融体積が小さいために、溶接される領域が小さいものにとどまり、溶接部の強度が低下したためと考えられる。また、両者の端部が完全には溶融せずに残存し、樹脂コーティング後に溶接部から端部が露出する状態の溶接仕上がりとなった。このため、測定された絶縁抵抗値が１００ＭΩ未満の不良値を示したものと考えられる。
【００５２】
＜実施例２  電子ビーム溶接による溶接金属線＞
ＹＡＧレーザの代わりに電子ビームを用いた他は実施例１と同様の条件にて溶接金属線の作製および各評価を行った。電子ビーム照射は、前記実施例１のレーザの場合とほぼ同等のエネルギーになるように電圧、電流を調整して行った。
表２に、実施例２の各溶接金属線作製条件およびそれぞれの評価結果をまとめて示す。
【００５３】
【表２】
2005118805.tif 000004
【００５４】
本実施例における各具体的実施例２−１、２−２、２−３、２−４、２−５、２−６においても、前記実施例１と同様の結果が得られ、いずれの実施例においても、端部露出がなく、完全な溶接部の形成される溶接がなされることが、顕微鏡観察により示された。
【００５５】
表２に示されたように、電子ビーム照射角度１５°〜１６５°という広範な角度範囲において、溶接強度、絶縁抵抗値ともに良好な結果を与える溶接金属線を得ることができた。つまり、電子ビーム照射角度を上記範囲内に設定し、かつ電子ビームの照射中心位置を金属線束と合金単線の軸間領域内に設定した場合は、引張試験において溶接部が破断することはなく、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ以上の良好な値を示す溶接金属線が得られた。
【００５６】
一方、比較例２−１〜２−６はいずれも、引張試験において溶接部が破断し、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ未満の値となり、溶接強度、絶縁抵抗値いずれの点においても良好な結果を与える溶接金属線を得ることができなかった。これら比較例における上記実施例２−１等とは異なる条件を考察すると、比較例２―１、２−２、２−５、２−６は、レーザ照射角度が１０°未満または１７０°以上に設定されたものであった。また、比較例２−３、２−４は、電子ビームの照射中心位置が前記軸間領域外に設定されたものであった。
【００５７】
これら比較例において良好な評価が得られなかった理由は、前述の実施例１と同様の理由と考えられる。
【００５８】
＜実施例３  アーク溶接による溶接金属線＞
ＹＡＧレーザの代わりにアークを用いた他は実施例１と同様の条件にて溶接金属線の作製および各評価を行った。アーク照射は、前記実施例１のレーザの場合とほぼ同等のエネルギーになるように電圧、電流を調整して行った。
表３に、実施例３の各溶接金属線作製条件およびそれぞれの評価結果をまとめて示す。
【００５９】
【表３】
2005118805.tif 000005
【００６０】
本実施例における各具体的実施例３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６においても、前記実施例１、実施例２と同様の結果が得られ、いずれの実施例においても、端部露出がなく、完全な溶接部の形成される溶接がなされることが、顕微鏡観察により示された。
【００６１】
表３に示されたように、アーク照射角度１５°〜１６５°という広範な角度範囲において、溶接強度、絶縁抵抗値ともに良好な結果を与える溶接金属線を得ることができた。つまり、アーク照射角度を上記範囲内に設定し、かつアークの照射中心位置を金属線束と合金単線の軸間領域内に設定した場合は、引張試験において溶接部が破断することはなく、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ以上の良好な値を示す溶接金属線が得られた。
【００６２】
一方、比較例３−１〜３−６はいずれも、引張試験において溶接部が破断し、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ未満の値となり、溶接強度、絶縁抵抗値いずれの点においても良好な結果を与える溶接金属線を得ることができなかった。これら比較例における上記実施例３−１等とは異なる条件を考察すると、比較例３―１、３−２、３−５、３−６は、レーザ照射角度が１０°未満または１７０°以上に設定されたものであった。また、比較例３−３、３−４は、アークの照射中心位置が前記軸間領域外に設定されたものであった。
【００６３】
これら比較例において良好な評価が得られなかった理由は、前述の実施例１と同様の理由と考えられる。
【００６４】
＜実施例４  ＹＡＧレーザ溶接による溶接金属線（その２）＞
金属線束として絶縁被覆チューブ内に線径が０．２ｍｍの銅線１２本が挿入されているものを用い、Ｆｅ合金単線として線径０．４ｍｍのものを用いた他は実施例１と同様の条件にて溶接金属線の作製および各評価を行った。
表４に、実施例４の各溶接金属線作製条件およびそれぞれの評価結果をまとめて示す。
【００６５】
【表４】
2005118805.tif 000006
【００６６】
金属線束、合金単線とも実施例１よりもサイズの大きい本実施例における各具体的実施例４−１、４−２、４−３、４−４、４−５、４−６においても、前記実施例１、実施例２、実施例３と同様の結果が得られ、いずれの実施例においても、端部露出がなく、完全な溶接部の形成される溶接がなされることが、顕微鏡観察により示された。
【００６７】
表４に示されたように、レーザ照射角度１５°〜１６５°という広範な角度範囲において、溶接強度、絶縁抵抗値ともに良好な結果を与える溶接金属線を得ることができた。つまり、レーザ照射角度を上記範囲内に設定し、かつレーザの照射中心位置を金属線束と合金単線の軸間領域内に設定した場合は、引張試験において溶接部が破断することはなく、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ以上の良好な値を示す溶接金属線が得られた。
【００６８】
一方、比較例４−１〜４−６はいずれも、引張試験において溶接部が破断し、また絶縁抵抗値も１００ＭΩ未満の値となり、溶接強度、絶縁抵抗値いずれの点においても良好な結果を与える溶接金属線を得ることができなかった。これら比較例における上記実施例４−１等とは異なる条件を考察すると、比較例４―１、４−２、４−５、４−６は、レーザ照射角度が１０°未満または１７０°以上に設定されたものであった。また、比較例４−３、４−４は、レーザの照射中心位置が前記軸間領域外に設定されたものであった。
【００６９】
これら比較例において良好な評価が得られなかった理由は、前述の実施例１と同様の理由と考えられる。
【００７０】
＜実施例５  温度センサとリード線の溶接＞
図１１は、上記実施例１−６と同じ条件により、温度センサとリード線をレーザ溶接して得た溶接金属線の斜視図である。溶接強度、絶縁抵抗値ともに良好な結果が得られたとともに、図１２の従来例に図示されていたような露出端部がなく、保守性、取り扱い性にも優れる形態の溶接金属線が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のとおり、本発明の溶接された金属線およびその製造方法によれば、比較的簡易な技術により溶接部の絶縁を充分に得ることができ、電気抵抗値等の電気特性を損なうことがなく、さらに溶接強度にも優れた溶接金属線を得ることができる。得られる溶接金属線はまた、断線等破損防止に優れ、保守性および取り扱い性にも優れており、産業上の利用性が極めて高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１（ａ）】溶接された金属線の要部構成を示す平面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）に示す構成から看取される溶接前の両金属線部の配置状態を示す平面図である。
【図２（ａ）】本発明の溶接された金属線の要部側面構成を示す図であり、図１（ａ）中のIIａ−IIａ’矢視切断面を含む側面図である。ハッチングの付されているＣｓ１は第一の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面であり、非溶接部である。Ｗｄは溶接部であり、その側面部分が図示されている。
【図２（ｂ）】本発明の溶接された金属線の要部側面構成を示す図であり、図１（ａ）中のIIｂ−IIｂ’ 矢視切断面を含む側面図である。ハッチングの付されているＣｓ２は第二の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面であり、非溶接部である。Ｗｄは溶接部であり、その側面部分が図示されている。
【図３】本発明溶接金属線にかかる金属線部の構成例を示す要部斜視図である。
【図４（ａ）】本発明の溶接された金属線の製造方法に関し、該方法前段を示す平面図である。
【図４（ｂ）】本発明の溶接された金属線の製造方法を示す側面図である。
【図４（ｃ）】本発明の溶接された金属線の製造方法に関し、該方法使用後の状態を示す平面図である。
【図５（ａ）】本溶接金属線製造方法の別の構成について断面方向から説明する説明図である。
【図５（ｂ）】レーザ照射角度設定の効果を説明する説明図である。
【図６】本発明溶接金属線製造方法におけるレーザ照射方法を断面方向から説明した説明図である。
【図７（ａ）】本発明の溶接金属線製造方法における二の金属線部の接触方法につき、上述した以外の例を示した平面図である。
【図７（ｂ）】同じく二の金属線部の他の接触方法を示した平面図である。
【図７（ｃ）】同じく二の金属線部の他の接触方法を示した平面図である。
【図８】実施例１−１の溶接金属線の溶接前の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図９】実施例１−１の溶接金属線のレーザ照射側（表側）から見た溶接後の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図１０】実施例１−１の溶接金属線のレーザ照射反対側（裏側）から見た溶接後の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図１１】実施例１−６と同じ条件により、温度センサとリード線をレーザ溶接して得た溶接金属線の斜視図である。
【図１２】従来技術による溶接金属線の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、４１、５１、６１…第一の金属線部
２、４２、５２、６２…第二の金属線部
Ｗｄ、Ｗｄ４…溶接部
１Ｔ、２Ｔ、４１Ｔ、４２Ｔ、５１Ｔ、５２Ｔ…金属線部の端部
Ｃｓ１…第一の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面
Ｃｓ２…第二の金属線部の溶接部と非溶接部との境界部における軸線方向略直交断面
３１…金属線部（金属線束）
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７…金属素線
４０…溶接金属線
４３、６３…溶接用レーザ（電子ビーム、アーク）出射装置
４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７…金属素線
Ｓ…重ね合わせ領域
Ｐ…重ね合わせ領域が含まれる平面
Ｌ…レーザ（電子ビーム、アーク）照射、  
ＣＴ…接触部位
５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７…金属素線
Ｃ１Ｃ２…線分Ｃ１Ｃ２（直線Ｃ１Ｃ２）
Ｄ…軸間領域
Ｅ１、Ｅ２…軸間領域外領域
７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ…第一の金属線部
７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ…第二の金属線部
７２４…凸部
８０…センサ
８１Ａ、８１Ｂ…金属線束
８２Ａ、８２Ｂ…金属単線
８５Ａ、８５Ｂ…絶縁被覆チューブ
９８…センサ
９１Ａ、９１Ｂ…金属線束
９２Ａ、９２Ｂ…金属単線
９５Ａ、９５Ｂ…絶縁被覆チューブ
ＷｄＡ、ＷｄＢ…溶接部
９１ＴＡ、９２ＴＡ、９１ＴＢ、９２ＴＢ…溶接部から露出した端部
【図１（ａ）】
2005118805.tif 000007
【図１（ｂ）】
2005118805.tif 000008
【図２（ａ）】
2005118805.tif 000009
【図２（ｂ）】
2005118805.tif 000010
【図３】
2005118805.tif 000011
【図４（ａ）】
2005118805.tif 000012
【図４（ｂ）】
2005118805.tif 000013
【図４（ｃ）】
2005118805.tif 000014
【図５（ａ）】
2005118805.tif 000015
【図５（ｂ）】
2005118805.tif 000016
【図６】
2005118805.tif 000017
【図７（ａ）】
2005118805.tif 000018
【図７（ｂ）】
2005118805.tif 000019
【図７（ｃ）】
2005118805.tif 000020
【図１１】
2005118805.tif 000021
【図１２】
2005118805.tif 000022
【図８】
2005118805.tif 000023
【図９】
2005118805.tif 000024
【図１０】
2005118805.tif 000025