(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材を重ね合わせて溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法であって、バネ母材供給工程、貴金属線材供給工程とによりバネ母材上に貴金属線材を同時に重合し乍ら上下一対の上部回転電極および下部回転電極で挟持させて連続溶接するシーム溶接合体工程を有し、このシーム溶接合体工程で得られる合体品の巻取り工程からなる第１工程と、打抜き製品化工程の第２工程とから成り、シーム溶接合体工程は所定溶接条件設定工程と前記上部回転電極の上部ハウジング内の通水孔および前記下部回転電極の回転軸に設けた冷却シャフトに穿った通水孔内を流通する冷却水を有するチルド水閉回路循環冷却工程とを具備し、更にシーム溶接合体工程の後、且つ合体品巻取り工程の前段に溶接位置精度検査及び溶接破壊強度試験機による検査工程を有し、この検査工程は、生産ロットの最初と最後に所定寸法の試験片をサンプリングし、この試験片を用いて溶接位置精度検査と、溶接部の溶接破壊強度試験とを行い、最初の試験片では所定の条件を満たしたことを確認して後、生産を開始し、最後の試験片で確認検査を行うことを特徴とする電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法。
【請求項３】
卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材を重ね合わせて溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置であって、バネ母材供給手段、貴金属線材供給手段、および前記手段によって形成されるバネ母材と重ね合わせられる貴金属線材を一対の上部回転電極および下部回転電極で形成されるシーム溶接合体手段を備え、更に合体品の巻取り手段、打抜き製品化手段、および検査手段とから成り、前記シーム溶接合体手段は所定溶接条件設定手段とチルド水閉回路循環冷却手段とを具備し、このチルド水閉回路循環冷却手段は、シーム溶接合体手段の前記上部回転電極の上部ハウジング内の通水孔および前記下部回転電極の回転軸に設けた冷却シャフトに穿った通水孔内を流通する冷却水と、この冷却水のチルド水閉回路循環冷却配管とチリングユニットとから構成されると共に、検査手段はシーム溶接合体手段と合体品巻取り手段の間に設けられ、溶接位置精度検査及び溶接破壊強度試験機とで構成され、生産ロットの最初と最後に所定寸法の試験片をサンプリングして溶接位置精度検査と溶接破壊強度試験検査を行うようにして成ることを特徴とする電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子回路を構成する各種の接触部品に使用される、電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法及び該製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷抵抗体と組み合わせて使用される摺動用接点等を構成する電気・電子回路に用いる接点部材は、接触抵抗等の電気的特性と摺動時の安定性を保持するため、バネ性、耐摩耗性等の機械的特性が求められる。このため、接触抵抗が小さく、耐磨耗性に優れた貴金属系の材料を用いる構成とすることが望まれるが、貴金属材料はコスト面から必要最小限の使用にとどめるため、一般的には、接点部のみに貴金属系材料を使用し、母材となる「バネ材」に溶接して構成されるのが通例である。
【０００３】
この様にして構成される電気・電子用接点は、使用される接触部品の構造に適した形状に加工し使用されるが、その際、接点が所望の位置に適切に配置されていることが必須要件であり、接触部品としての性能と信頼性を左右するため、貴金属線材を母材の正確な位置（誤差±０．０２ｍｍ）に溶接することが必要となる。
【０００４】
現在広く用いられているシーム溶接による製造装置においては、溶接時における発熱を適切に制御できずに、ワークと電極の溶着、チリ、バリ、スパッターの発生、溶接強度の不足、溶接位置の不安定などの不具合を発生するが、適切な発熱防止対策が採られておらず、後工程であるスリット加工、スタンピング加工時に必要とされる所望の位置精度が得られず、バネ材にガイド孔を設けるなど加工装置の複雑化を回避できない。そのため溶接スピードが約３ｍ／Ｈの生産能力しか得られず高コスト化を招いている。
【０００５】
低コストで信頼性の高い摺動接点等の電気・電子部品となる接点部材を製作するには、貴金属線とバネ材となる卑金属フープ材を所望の位置にシーム溶接する。溶接方法としては、バネ材と貴金属線材を上下に配置した回転電極で挟み込み溶接が行われるが、溶接エネルギーとして供給されるエネルギーが電極側に逃げ、回転電極の温度上昇が起こり、溶接の不具合を生じる。
［０００６］  そのため、下部の回転電極は冷却水に一部を浸す方式が取られ、上部の回転電極は冷却水により冷却された部材を通した間接的な冷却が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開平９−１０６８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
［０００７］  然しながら上述の従来例において、上記特許文献１の場合では、下部電極で冷却水の一部が巻き込まれ溶接部を汚染させることもあり、上部電極では、冷却された部材との接触の状態が変化すると電極の冷却効果が変動し、結果として溶接の不安定化を招き、所望の溶接位置精度と溶接強度を得ることが出来ない。
［０００８］  また、溶接強度に関して評価データーの添付が求められ、一般にピーリングテスト法（引き剥がし試験）が用いられるが、貴金属線材の種類によっては脆性が大きく、ピーリング以前に貴金属線材自体が破断するため、適切な評価が得られない場合がある。そのため、製品管理が十分に行われず、適切な評価法とそのための試験機が求められているのが実情である。
［０００９］  貴金属線材を母材の適正位置に溶接し、所要の溶接強度を得るためには、上下の回転電極全体を安定して均一に冷却することが望まれる。
［００１０］  本発明は、上述の事情に鑑みて成されたもので、閉回路循環冷却手段を用いて上部・下部回転電極を所定温度に冷却してシーム溶接を安定化し、生産ロットの最初と最後に所定の試験片をサンプリングして検査し、溶接位置精度及び溶接強度の高い且つ高品質の接点部材製品を廉価に供給できる電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法及び該製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
［００１１］  本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
［００１２］  （１）卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材を重ね合わせて溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法であって、バネ母材供給工程、貴金属線材供給工程とによりバネ母材上に貴金属線材を同時に重合し乍ら上下一対の上部回転電極および下部回転電極で挟持させて連続溶接するシーム溶接合体工程を有し、このシーム溶接合体工程で得られる合体品の巻取り工程からなる第１工程と、打抜き製品化工程の第２工程とから成り、シーム溶接合体工程は所定溶接条件設定工程と前記上部回転電極の上部ハウジング内の通水孔および前記下部回転電極の回転軸に設けた冷却シャフトに穿った通水孔内を流通する冷却水を有するチルド水閉回路循環冷却工程とを具備し、更にシーム溶接合体工程の後、且つ合体品巻取り工程の前段に溶接位置精度検査及び溶接破壊強度試験機による検査工程を有し、この検査工程は、生産ロットの最初と最後に所定寸法の試験片をサンプリングし、この試験片を用いて溶接位置精度検査と、溶接部の溶接破壊強度試験とを行い、最初の試験片では所定の条件を満たしたことを確認して後、生産を開始し、最後の試験片で確認検査を行う電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法。
［００１３］
［００１４］  （２）卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材を重ね合わせて溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置であって、バネ母材供給手段、貴金属線材供給手段、および前記手段によって形成されるバネ母材と重ね合わせられる貴金属線材を一対の上部回転電極および下部回転電極で形成されるシーム溶接合体手段を備え、更に合体品の巻取り手段、打抜き製品化手段、および検査手段とから成り、前記シーム溶接合体手段は所定溶接条件設定手段とチルド水閉回路循環冷却手段とを具備し、このチルド水閉回路循環冷却手段は、シーム溶接合体手段の前記上部回転電極の上部ハウジング内の通水孔および前記下部回転電極の回転軸に設けた冷却シャフトに穿った通水孔内を流通する冷却水と、この冷却水のチルド水閉回路循環冷却配管とチリングユニットとから構成されると共に、検査手段はシーム溶接合体手段と合体品巻取り手段の間に設けられ、溶接位置精度検査及び溶接破壊強度試験機とで構成され、生産ロットの最初と最後に所定寸法の試験片をサンプリングして溶接位置精度検査と溶接破壊強度試験検査を行うようにして成る電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置。
［００１５］
【発明の効果】
［００１６］  本発明は、閉回路循環冷却手段を用いて上部・下部回転電極を所定温度に冷却して適確な溶接条件でシーム溶接を安定化し、生産ロットの最初と最後に所定の試験片をサンプリングして検査し、溶接位置精度及び溶接強度の高い且つ高品質の接点部材製品を廉価に供給可能とする電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法及び該製造装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
［００１７］
［図１］  本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法の一実施例を示すブロック図
［図２］  本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置の一実施例を示す模式的側面図
【図３】チルド水閉回路循環冷却手段の要部構成概念図
【図４】溶接強度試験機の要部構成を示す説明図、（ａ）試験機本体側面図、（ｂ）試験片をセットした状態を示す部分拡大側面図
【図５】卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材をシーム溶接した状態を示す斜視図
【図６】（ａ）卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材をシーム溶接した状態を示す断面図、（ｂ）溶接部の拡散接合状態を示す顕微鏡写真模写図の一例を示す図
【図７】（ａ）本発明に係る製造方法による接点部材製品の一例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の側面図
【図８】本発明に係る製造方法による接点部材製品の他の例を示す説明図
【符号の説明】
【００１８】
１  バネ母材
２  貴金属線材
１−１  バネ母材供給工程
２−１  貴金属線材供給工程
３−１  シーム溶接合体工程
４−１  巻取り工程
５−１  打抜き製品化工程
６−１  溶接条件設定工程
７−１  チルド水閉回路循環冷却工程
８−１  検査工程
８−１ａ  溶接位置精度検査
８−１ｂ  溶接強度試験
１１  バネ母材供給手段
１２  貴金属線材供給手段
１３  シーム溶接合体手段（回転電極）
１３ａ  上部回転電極
１３ｂ  下部回転電極
１８  巻取り手段（巻取り装置）
１９  送給センサ
２０、２４  バネ材ガイド
２１  バネ材検知センサ
２２  バネ材テンションローラ
２５  貴金属線材ガイド
２６  加圧ウエイト
２７  溶接スピードコントロールモータ
２９  引出しモータ
３０  引出し下部ローラ
３１  引出し上部ローラ
３２  加圧シリンダ
３３  バネ母材ガイド
３４  ＣＣＤカメラ装置
３５  巻取りセンサ
３６  連続半製品
３７  挿間紙
３８  溶接位置決めモータ
３９  溶接トランス
４０  溶接コントロール装置
４１  溶接監視装置
５１  チルド水閉回路循環冷却配管
５１−１  チリングユニット
５１ａ、５１ｂ  通水孔
８１  フック部
８１ａ  摘み
８２  チャック部
８３  プッシュプルゲージ
８４  受け台
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法及び該製造装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法の一実施例を示すブロック図、図２は、本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置の一実施例を示す模式的側面図、図３は、チルド水閉回路循環冷却手段の要部構成概念図、図４は、溶接強度試験機の要部構成を示す説明図、（ａ）は試験機本体側面図、（ｂ）は試験片をセットした状態を示す部分拡大側面図、図５は卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材をシーム溶接した状態を示す斜視図、図６（ａ）は卑金属製の帯状バネ母材に貴金属線材をシーム溶接した状態を示す断面図、（ｂ）は溶接部の拡散接合状態を示す顕微鏡写真模写図の一例を示す図、図７（ａ）は本発明に係る製造方法による接点部材製品の一例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の側面図、図８は、本発明に係る製造方法による接点部材製品の他の例を示す説明図である。
【実施例１】
【００２１】
以下、図１のブロック図を参照して製造方法について実施例を説明する。
【００２２】
卑金属製の帯状バネ母材１に貴金属線材２を重ね合わせてシーム溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造方法であって、バネ母材供給工程１−１、貴金属線材供給工程２−１、シーム溶接合体工程３−１、合体品の巻取り工程４−１からなる第１工程と、打抜き製品化工程５−１の第２工程とから成り、シーム溶接合体工程３−１は所定溶接条件設定工程６−１とチルド水閉回路循環冷却工程７−１とを具備し、更にシーム溶接合体工程３−１の後、且つ合体品巻取り工程４−１の前段に溶接位置精度検査８−１ａ及び溶接強度試験８−１ｂの検査工程８−１を有することを特徴とする。
【００２３】
上記検査工程８−１は、生産ロットの最初と最後に所定寸法の試験片をサンプリングし、この試験片を用いて溶接位置精度検査と、溶接部の溶接強度試験とを行い、最初の試験片では所定の条件を満たしたことを確認して後、生産を開始し、最後の試験片で確認検査を行うことを特徴としている。
【実施例２】
【００２４】
以下、図２の製造装置の一実施例を示す模式的側面図、及び図３のチルド水閉回路循環冷却手段の要部構成概念図を参照して製造装置について実施例を説明する。
【００２５】
卑金属製の帯状バネ母材１に貴金属線材２を重ね合わせてシーム溶接する電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置であって、バネ母材供給手段１１、貴金属線材供給手段１２、上部・下部回転電極１３ａ、１３ｂで形成されるシーム溶接合体手段（回転電極）１３、合体品の巻取り手段（巻取り装置）１８、打抜き製品化手段（図示略）とから成り、シーム溶接合体手段１３は所定溶接条件設定手段とチルド水閉回路循環冷却手段とを具備し、更にシーム溶接合体手段１３と合体品の巻取り手段１８の間に溶接位置精度検査と溶接強度試験とから構成される検査手段を有することを特徴とする。
【００２６】
図２に基いて装置の概要をから巻取り手段まで、以下に説明する。
【００２７】
バネ母材供給手段１１から供給されるバネ母材１は、送給センサ１９の検知を受けて送給され上下に対向して配置されたバネ材ガイド２０とバネ材検知センサ２１を通過し、バネ材テンションローラ２２でテンションを受けながらバネ材ガイド２４でガイドされつつ送給され、次いで上部回転電極１３ａと下部回転電極１３ｂとで構成される回転電極１３で貴金属線材送給装置１２から貴金属線材２が貴金属線材検知センサを経て貴金属線材ガイド２５によりバネ母材１の下面所定位置に供給され回転電極１３の抵抗溶接機能でシーム溶接合体操作を受けて合体された連続半製品の状態で更に送給されると同時に引出しモータ２９で駆動される引出し下部ローラ３０と加圧シリンダ３２で上方から加圧されるように配された引出し上部ローラ３１とで前記連続半製品が弛むことなく張り詰めた状態で引出され、バネ母材ガイド３３とバネ材検知センサ４２を通過し、ＣＣＤカメラ装置３４、巻取りセンサ３５を経て連続半製品３６は挿間紙３７を挟んで連続半製品３６同士が直接触れないように巻取り装置１８に巻き取られる。
【００２８】
シーム溶接を行う回転電極１３は下部回転電極１３ｂが伝達ベルト２８を介して溶接スピードコントロールモータ２７で回転駆動され、上部に対向して配置された上部回転電極１３ａは加圧ウエイト２６により加圧されてバネ母材１と貴金属線材２とを押圧密着してシーム溶接を確実にしている。
［００２９］  他の符号について、３８は溶接位置決めモータでありバネ母材１と貴金属線材２との関係位置に対応して駆動される。３９は溶接トランス、４０は溶接コントロール装置、４１は溶接監視装置である。
［００３０］  図３において、チルド水閉回路循環冷却手段は、シーム溶接合体手段１３の上部・下部回転電極１３ａ、１３ｂを通水孔５１ａ、５１ｂを介して冷却するチルド水閉回路循環冷却配管５１とチリングユニット５１−１とから構成される。
［００３１］  本方式は、冷却水による汚染、及び冷却の不安定性を解消するため、上下の回転電極を水槽に漬けることをせずにチルド水循環閉回路を用いて冷却する方法とし、下部回転電極では電極軸受部より冷却水を一定流量で通水し、上下部の回転電極と接続するハウジングを冷却水で冷却することで安定した冷却効果を得ることが出来る構成とした。
［００３２］  図中、１はバネ母材、２は貴金属線材、１３ｃは下部回転電極１３ｂの外周に沿って周設された断面Ｖ字形の溝であり、図示するように貴金属線材２はこの断面Ｖ字形の溝１３ｃにガイドされてバネ母材１の所定位置に溶接される。
［００３３］  他の符号について、５２は上部給電シャフトであり、上部ハウジング５４に支持され上部回転電極１３ａを回動自在に支承している。同様に下部給電シャフト５３は下部ハウジング５５に支持され下部回転電極１３ｂを回動自在に支承している。尚、図示するように下部給電シャフト５３にはチルド冷却水を通す通水孔５１ｂが前述したように軸方向に穿設されている。
［００３４］  溶接強度試験機について、図４を参照し以下に説明する。
［００３５］  溶接強度の評価方法として、新たに「溶接（破壊）強度試験機」を開発し対応を可能にした。本試験方法は図４（ａ）、（ｂ）に示す通り、バネ母材１に溶接された貴金属線材２を横方向から引っ掛けて引張り、貴金属線材２がバネ母材１より隔離（剥離）するときの力を測定することで溶接強度を評価する方法である。
［００３６］  図４（ａ）、（ｂ）において、バネ母材１をチャック部８２で水平状態に挟持し受け台８４上の所定位置に貴金属線材２を上向きにして溶接した側を先にして載置し、摘み８１ａを回して上下方向に摺動自在のフック部８１を所定位置まで下げ、次いで摘み８１ｂを回してチャック部８２を貴金属線材２の側面に当接するようにし、横方向から引っ掛けて引張方向に力を加えるとプッシュプルゲージが作用し、ゲージ上に加えた引張力に応じて加えた力がＫｇｆ／２ｍｍ単位で表示される。尚この試験機では、フック部８１の貴金属線材２の側面の当接して引っ掛ける長さが２ｍｍである。貴金属線材２が接合部位で剥離（隔離）した時が溶接強度（破壊強度）を示し、この時破壊限界を示した位置で指針が停止するようになっている。
［００３７］  溶接（破壊）強度試験結果の一例を下記に示す。
【００３８】
生産ロット最初の試験片ｎ個の破壊強度（Ｋｇｆ／２ｍｍ）は、
サンプル番号１、２、３、〜ｎに対し１１．６、１１．５、１１．４、〜１１．４…、平均１１．５、最大１１．６、最小１１．４を示し、
生産ロット最後の試験片ｎ個の破壊強度（Ｋｇｆ／２ｍｍ）は、
サンプル番号１、２、３、〜ｎに対し１１．０、１０．８、１０．５、〜１０．０…、平均１０．４、最大１１．０、最小９．９を示した。
［００３９］  図５は、バネ母材１と貴金属線材２の位置関係を示す斜視図であり、図６（ａ）はシーム溶接による溶接合体後の状態を表す断面図で、Ｂの符号で示す破線の範囲が所謂「ナゲット」のイメージ図である。
［００４０］  導電率の異なる異種金属の抵抗溶接においては、ナゲットの適切な生成が溶接強度を得るためには重要であり、最適なヒートバランスと適切な溶接電流の通電が求められ、本方式を用いた実施例では、貴金属線、母材、上下回転電極のヒートバランスを適切に制御することが可能になり、結果として、溶接電流の制御を容易にし、貴金属線を母材に対し所望の位置精度を確保し、所定の溶接強度を保持できることを確認した。
［００４１］  シーム溶接の場合、回転電極を用い、溶接電流を適当な周期で断続的に流すことで、ナゲットが連続して発生するように溶接することができる。
［００４２］  図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ部拡大図であり、図６（ｂ）に示すように、顕微鏡で拡大した模写図は、拡散接合が十分に行われている様子を表している。
［００４３］  図７（ａ）は本発明に係る製造方法による接点部材製品の一例を示す説明図であり、１００はバネ母材、２０１は貴金属線材であり、所望のパターンに打抜き加工した接点部材の各個に切り離す前の半製品の状態を示している。（ｂ）は側面図である。
【００４４】
図８は、接点部材製品の他の例を示す説明図である。
【００４５】
１１０はバネ母材、１２０は貴金属線材である。
【００４６】
因みに、本実施例で用いたサンプル品の材料は、バネ母材１が厚さ０．１５ｍｍ以下の極薄板を形成するリン青銅（Ｓｎ８．２４％、Ｆｅ０．０９１％、Ｐ０．３１％、Ｚｎ０．１１％、Ｃｕほか）と、貴金属線材として、径が０．０９５ｍｍ以下の極細線を形成する７元合金（Ｐｄ３０〜３４％、Ａｇ３０％、Ｃｕ１４％、Ａｕ１０％、Ｐｔ１０％、Ｎｉ１％、Ｚｎ１％）を用いた。
【００４７】
即ち従来の接点部材に比して対摺動性、対摩耗性、電気的出力特性に優れているので接触圧力が小さくて済み、高品位の長寿命を実現することが出来る。
【００４８】
また、従来の装置では溶接位置精度を保つためバネ材に加工して設けたガイド孔が、本発明に係る実施例では不要となり、それに伴い装置の簡素化が図れ、生産性の向上と精度維持のための機能を付加することができた。
【００４９】
尚、このバネ材のガイド孔は、使用者側の要望に応じて、製造装置にこれに対応して設備することは自由に出来ることを付け加えておく。
【００５０】
本発明に係る電気・電子回路に用いる接点部材の製造装置は、バネ母材の長さ方向に接点用貴金属線材を所望の位置に±０．０２ｍｍ内の精度で、５ｋｇｆ／ｍｍ以上の溶接強度を確保し、１８ｍ／Ｈｒの溶接速度で１５００ｍ以上のバネ母材を連続してシーム溶接することが出来、本実施例で用いたチルド水閉回路循環冷却手段により溶接時における発熱対策も十分に行える発明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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