(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂被覆により絶縁処理されたワイヤと端子とをアーク溶接により接合するワイヤと端子のアーク溶接方法であって、
溶接トーチ内の電極側に電極をガスシールドする不活性ガスを供給するとともに、被溶接側には不活性ガスの流入を抑え、被溶接部の有酸素雰囲気状態を維持する酸素ガスを含む反応性ガスを供給し、
前記溶接トーチ先端側に反応性ガスを導入する反応性ガス導入部を設けるとともに、電極と反応性ガス導入部との間に不活性ガスと反応性ガスとの混入を遮断する遮蔽板を設け、上記遮蔽板により電極周囲を保護する不活性ガスと被溶接部における有酸素雰囲気状態を形成する反応性ガスとの二層化を促進させることを特徴とするワイヤと端子のアーク溶接方法。
【請求項２】
溶接トーチ内部に電極を備え、電極をガスシールドする不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段並びに不活性ガスの流量調整手段を備えたアーク溶接装置において、
前記トーチ先端部分に反応性ガスを導入する反応性ガス導入部と、反応性ガスの流量を調整する反応性ガス流量調整手段とを備え、電極と反応性ガス導入部との間にガスの混入を抑える遮蔽板を設置したことを特徴とするアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤと端子のアーク溶接方法並びにそれに使用するアーク溶接装置に関し、特に、リレーのボビンに巻装される樹脂被覆により絶縁処理されたマグネットワイヤとコイル端子の接合に好適なワイヤと端子のアーク溶接方法並びにそれに使用するアーク溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図５に示すように、電子機器部品のスイッチ機能部に装着されるリレー１は、両端にフランジ２ａ，２ｂを備えた円筒状のボビン２に樹脂被覆により絶縁処理されたマグネットワイヤ３が巻き付けられており、このワイヤ３の端末は、ボビンのフランジ２ａにインサートされたコイル端子４に絡げられた状態でワイヤ３と端子４が接合される。
【０００３】
そして、従来ではワイヤ３が絡げられたコイル端子４を半田付けにより両者の接合を行なっていたが、近時、鉛による環境汚染が様々な分野で問題とされ、ことに電子業界においては半田に含まれる鉛が問題視されているため、この半田付けに代わる端子接合方法が急務とされていた。
【０００４】
ところで、金属一般の接合方法として、従来からアーク溶接が知られているが、このアーク溶接を端子の接合方法に適用した概要を図６を基に説明する。まず、アーク溶接装置５の溶接トーチ６内部にはタングステン電極７が内蔵されており、タングステン電極７と被溶接部であるコイル端子４との間にアークを発生させ、その際のアーク熱によりコイル端子４を溶融するというものであり、タングステン電極７の酸化防止のために、溶接トーチ６には不活性ガス供給手段８が備わっており、アルゴンガス等の不活性ガスａがタングステン電極７及び被溶接部であるコイル端子４に供給され、無酸素雰囲気下で溶接が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のリレー１におけるコイル端子４の接合方法に使用していた半田のろう付け加工では、半田による環境汚染が問題であったため、アーク溶接等の代替技術の適用が検討されているが、図６に示すように、アーク溶接法によれば、樹脂被覆により絶縁処理されたワイヤ３とコイル端子４とを接合する際、被溶接部分は不活性ガスａにシールドされた無酸素雰囲気下で行なわれるため、樹脂被覆のような有機物が炭化物として溶接部分に付着，残留したり、溶接部内にこの炭化物が混入するという問題がある。
【０００６】
そして、炭化物が付着，残留した状態で放置すると、接点等に炭化物が付着し、接触不良等の不具合を招き、機器の信頼性を低下させる恐れがあり、前工程で樹脂被覆を除去するか、あるいは後工程で付着残留物を除去する作業が必要となり、工数が多大となり、著しいコストアップを招来するという不具合がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、樹脂被覆により絶縁処理されたワイヤと端子の接合方法として、アーク溶接法を用い、アーク熱を利用してワイヤと端子との接合を行なうワイヤと端子のアーク溶接方法において、溶接完了後、溶接部位周囲に炭化物の付着，残留、あるいは溶接部内への炭化物の混入を確実に防止できるワイヤと端子のアーク溶接方法並びにそれに使用するアーク溶接装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、樹脂被覆により絶縁処理されたワイヤと端子とをアーク溶接により接合するワイヤと端子のアーク溶接方法であって、溶接トーチ内の電極側に電極をガスシールドする不活性ガスを供給するとともに、被溶接側には不活性ガスの流入を抑え、被溶接部の有酸素雰囲気状態を維持する酸素ガスを含む反応性ガスを供給し、前記溶接トーチ先端側に反応性ガスを導入する反応性ガス導入部を設けるとともに、電極と反応性ガス導入部との間に不活性ガスと反応性ガスとの混入を遮断する遮蔽板を設け、上記遮蔽板により電極周囲を保護する不活性ガスと被溶接部における有酸素雰囲気状態を形成する反応性ガスとの二層化を促進させることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、不活性ガスとは、アルゴンガス、あるいはアルゴンガスに二酸化炭素を混合した混合ガス等を使用し、電極の酸化消耗の防止やアーク始動性を良好に行なうために使用する。
【００１０】
また、反応性ガスは、有機物を酸素と結合させてＣＯ2 ガスとして大気中に放出することを可能にする酸素ガスを含むものであれば、酸素ガスでもエアでも良く、反応性ガスの供給方法としては、固定タイプのスプレー装置，ハンディタイプのスプレー装置等が適用できる。
【００１１】
このような本発明の方法によれば、電極側には不活性ガスを供給するとともに、被溶接部側には酸素ガスを含む反応性ガスを供給するというものであるから、電極の保護を確実に図ることができるとともに、不活性ガスが被溶接部側に侵入することがなく、被溶接部における有機物は反応性ガス中の酸素と効率良く結合し、炭酸ガスとして大気中に放出することができるため、炭化物が被溶接部に残留しない。
【００１２】
加えて、このような構成によれば、電極側に供給される不活性ガスと被溶接部に供給される反応性ガスとは遮蔽板を介して区画されているため、不活性ガスと反応性ガスとが混ざり合うことがなく、より確実な二層化が可能となる。
【００１３】
本発明の装置は、溶接トーチ内部に電極を備え、電極をガスシールドする不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段並びに不活性ガスの流量調整手段を備えたアーク溶接装置において、前記トーチ先端部分に反応性ガスを導入する反応性ガス導入部と、反応性ガスの流量を調整する反応性ガス流量調整手段とを備え、電極と反応性ガス導入部との間にガスの混入を抑える遮蔽板を設置したことを特徴とする。
【００１４】
そして、このような構成によれば、溶接トーチに一体に反応性ガス導入部が設けられており、反応性ガス導入部と溶接電極との間に反応性ガスと不活性ガスとの二層化を適切に達成するための遮蔽板が設置され、この遮蔽板にアーク柱を通過させる開口が形成されているという構成であるため、溶接トーチと反応性ガス供給手段とを別個に設置する必要がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、上述の課題を解決することができるワイヤと端子のアーク溶接方法並びにそれに使用するアーク溶接装置について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１はそのような方法の一例を示す構成説明図、図２はそのような方法の一例におけるアーク溶接工程を示す説明図、図３はそのような方法の一例における溶接電極とスプレーノズルの配置構成を示す説明図、図４は本発明方法及び装置の実施形態を示す構成説明図である。
【００１７】
そして、本発明方法並びに本発明装置を適用するのは従来例の図５で示したリレー１におけるワイヤ３とコイル端子４との接合方法を対象とする。
【００１８】
そのような方法の一例としては、図１に示すように、まず、被溶接部であるコイル端子４には、樹脂被覆（本実施形態ではポリウレタン樹脂被覆）により絶縁処理されたワイヤ３が絡げられている。更に、コイル端子４の上方位置にはコイル端子４とワイヤ３との接合を行なうアーク溶接装置１０が位置決めされており、このアーク溶接装置１０は、トーチ１１内部にタングステン電極１２を内蔵するとともに、このタングステン電極１２の酸化消耗を防止し、かつアーク始動性を高めることを目的としてアルゴンガス等の不活性ガスがタングステン電極１２に供給され、この不活性ガスを供給する不活性ガス供給管１３が備わっている。尚、符号１４は、不活性ガスの流量及び流速を制御する調節器を示し、調節器１４は不活性ガスの流量を制御できる流量調整バルブを含み、また、不活性ガス流路のノズル径を調整することにより流速も可変できる。
【００１９】
一方、被溶接部であるコイル端子４の側方位置にはエアスプレー装置２０が位置しており、このエアスプレー装置２０のノズル２１がコイル端子４に向けて開口しており、このエアスプレー装置２０のエア流路には、エアの流量並びに流速を制御する調節器２２が設けられており、調節器２２としては、エアの流量を制御できる流量調整バルブを含み、ノズル２１の径を調整することでエアの流速も制御できる。
【００２０】
そして、コイル端子４とワイヤ３とをアーク溶接により接合する際、タングステン電極１２とコイル端子４との間でアークを発生させ、このアーク熱によりコイル端子４を溶融させるが、その際、図２に示すように、タングステン電極１２の近傍部分には、溶接トーチ１１に設けられた不活性ガス供給管１３から不活性ガスａが供給され、タングステン電極１２の保護を図るとともに、エアスプレー装置２０のノズル２１を通じて被溶接部であるコイル端子４側にはエアｂが供給され、相互のガス流体ａ，ｂは境界ｃを境として、ガスの二層化が達成されており、タングステン電極１２側はアルゴンガス等の不活性ガスａによるシールド効果で無酸素状態であり、被溶接側のコイル端子４はエアｂによる有酸素状態となり、タングステン電極１２の確実な保護が図れるとともに、コイル端子４の溶融時、樹脂被覆等の有機物がエアｂ内に含まれる酸素と有効に結合して、炭酸ガスとなり、大気中に放出されることになる。
【００２１】
従って、炭化物が付着，残留することがなく、また、溶融物内部に炭化物が混入したりすることもないため、リレー接点等の信頼性を高めることができるとともに、溶接工程前の樹脂被覆の除去工程及び溶接工程後の炭化物の除去工程等を廃止することができ、工程数を短縮化することができる。
【００２２】
図３はコイル端子４とタングステン電極１２との間の距離ｄ１ とコイル端子４とエアスプレー装置２０のノズル２１との間の距離ｄ２ の関係を示すもので、溶接トーチ１１よりタングステン電極１２と同軸方向から常温の不活性ガスを２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、この時、電極１２とコイル端子４の空隙間距離ｄ１ は１．０ｍｍに設定されており、エアスプレー装置２０のノズル２１とコイル端子４との空隙間距離ｄ２ は、２．０ｍｍに設定され、内径０．５ｍｍのノズル２１から不活性ガスの流れ方向と直交する方向に沿って流量２００ｍｌ／ｍｉｎのエアをコイル端子４側に供給する。
【００２３】
図３に示す溶接形態は、タングステン電極１２と被溶接部であるコイル端子４との空隙間距離ｄ１ を１．０ｍｍに設定し、不活性ガスの流量を２００ｍｌ／ｍｉｎに調整するとともに、この時の反応性ガス、すなわちエアを供給するノズル２１とコイル端子４との空隙間距離ｄ２ を１．０ｍｍでエアの供給量を２００ｍｌ／ｍｉｎに調整したが、図２に示すように、不活性ガスａと反応性ガス（エア）ｂとのガス流れに境界ｃによる二層化が行なわれれば良く、そのために、ノズル２１とコイル端子４との間の距離ｄ２ の調整や調節器２２を調整することにより、エアの流量，流速を制御し、かつ不活性ガスの調節器１４を調整することで不活性ガスの流量や流速を適宜制御することにより、タングステン電極１２廻りの無酸素雰囲気、コイル端子４廻りの有酸素雰囲気を効率良く形成することができる。尚、図示するように、エアスプレー装置２０のノズル２１からエアｂをコイル端子４に吹き付ける際、不活性ガスａのガス流れ方向に対して直交する方向にエアｂを吹き付ければ、不活性ガスａとエアｂとの二層化を図る上で好ましい。
【００２４】
図４は本発明方法及び装置の実施形態を示すもので、この方法に使用するアーク溶接装置３０の構成について説明すると、溶接トーチ３１内部にタングステン電極３２が内蔵されており、トーチ３１はタングステン電極３２よりも下方に延設され、エア導入部３３が設置されている。そして、タングステン電極３２の酸化消耗の防止を目的としてアルゴンガス等の不活性ガスａを供給する手段（図示せず）が内蔵され、この不活性ガスａは調節器３４（開閉バルブ）を介して大気中へ開放される。また、外部からのエアを調節器３５を通してエア導入部３３に導入でき、更に、エア導入部３３とタングステン電極３２との間に遮蔽板３６が設置され、この遮蔽板３６にはアーク柱の通過を許容する開口３７が開設されている。
【００２５】
従って、コイル端子４の溶接を行なう際、図示するように、アーク溶接装置３０のエア導入部３３内にコイル端子４が臨むように溶接トーチ３１を位置決めするとともに、タングステン電極３２とコイル端子４との間にアークを発生させてアーク熱によりコイル端子４を溶融させると同時にタングステン電極３２側には不活性ガスａを供給し、この不活性ガスは調節器３４を介して大気中へ開放されるとともに、外部からのエアｂを調節器３５を通してエア導入部３３内に供給し、コイル端子４の溶接時、被溶接部にエアｂを送り込み、有酸素雰囲気下で溶接を行なう。この時、不活性ガスａは遮蔽板３６によりエア導入部３３内に流れ込むことがなく、また、エアｂも電極３２側に流入することがなく、遮蔽板３６により不活性ガスａとエアｂとの二層化が確実に行なわれることになる。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、反応性ガスであるエアの供給手段を溶接トーチ３１に一体化した構成であり、上述した実施形態のように溶接トーチとエア供給装置とを個々に設置する方法に比べ、溶接作業を簡単に行なえるという有利さがあり、特に、遮蔽板３６により電極３２側とコイル端子４側のガス雰囲気の二層化をより確実に達成できるという有利さがある。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、樹脂被覆により絶縁処理されたワイヤと端子とをアーク溶接する際、溶接電極側に不活性ガスを供給するとともに、被溶接部分には酸素ガスを含む反応性ガスを供給し、併せて、遮蔽板を介して両ガスの混入を遮断するという方法であるから、不活性ガスにより電極の酸化消耗やアーク始動性悪化等を抑えるとともに、被溶接部の樹脂被覆等の有機物を例えば反応性ガス中の酸素と結合させて炭酸ガスとして大気中に放出することができるため、溶接後、炭化物が端子に付着，残留することがなく、また、溶接部内に炭化物が混入することがない。
【００２８】
従って、溶接電極の保護を確実に図れるとともに、炭化物の残留がないため、接点不良等の不具合を誘発することがなく、リレー等の電子機器部品の信頼性を高めることができるという効果を有する。
【００２９】
更に、ワイヤと端子のアーク溶接による接合時に、樹脂被覆を反応性ガスにより気化させるため、溶接工程前に樹脂被覆を除去する工程や後工程で付着残留物を除去する工程等が廃止でき、工数短縮化に伴なう大幅なコストダウンを招来できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ワイヤと端子のアーク溶接方法の一例を示す構成説明図である。
【図２】  ワイヤと端子のアーク溶接方法の一例の作用を示す説明図である。
【図３】  ワイヤと端子のアーク溶接方法の一例における溶接トーチ、反応性ガス供給装置及び被溶接物との間の距離関係を示す説明図である。
【図４】  本発明に係るワイヤと端子のアーク溶接方法及び装置の実施形態を示す構成説明図である。
【図５】  リレーの構造を示す斜視図である。
【図６】  リレーにおけるワイヤとコイル端子のアーク溶接工程を示す概要図である。
【符号の説明】
１  リレー
３  ワイヤ
４  コイル端子
１０  アーク溶接装置
１１  溶接トーチ
１２  タングステン電極
１３  不活性ガス供給管
１４  調節器
２０  エアスプレー装置
２１  ノズル
２２  調節器
３０  アーク溶接装置
３１  溶接トーチ
３２  タングステン電極
３３  エア導入部
３４  調節器
３５  調節器
３６  遮蔽板
３７  開口
【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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