JP2005142083A - 電気接点片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気接点片の台材上に溶接した電気接点材料を接触子に成形する際に、接触子の外表面に剥れ易い表層が形成されることがなく、接触子の頂点部分に未成形の領域が残ることがなく、短時間で簡単に接触子を成形できる電気接点片の製造方法を提供すること。
【解決手段】 台材１に粒状の電気接点材料２を固着し、当該粒状の電気接点材料２にレーザビームＢを照射して、凸状の曲面からなる外表面を有する接触子を成形して電気接点片を製造する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電気接点片の製造方法に関し、特に、電気接点片の台材に溶接した電気接点材料を接触子に成形して電気接点片を製造する方法に関する。

電気接点片を製造する場合に、台材に溶接した接点材料を成形して接触子を成形する方法としては、例えば、接点線材を台形状に切断して台材に溶接するか又は接点線材の先端部を台材に溶接して該先端部を台形状に切断するかし、しかる後、台材に溶接された台形状の接点材料を半球状にプレス成形して、半球状の接触子を成形する方法がある（特許文献１参照）。
特開平６−１５０７６６号公報

ところが、従来のプレス成形方法では、成形した接触子の表面（特に周辺部）に「かぶり」と称される剥れ易い表層が形成される。プレス成形では主に電気接点材料の表層部が塑性変形するからであると考えられる。そして、このかぶり部分が剥がれると接点障害が発生する。また、プレス成形では、台形状の電気接点材料を半球状などドーム状に成形するが、成形後の接触子の頂点部分が平面のままであるなど、頂点部分が未成形のままになりやすい。特に、半球形状の接触子を製造する場合にその頂点部分が未成形のままになりやすい。プレス成形前に、電気接点材料を予備成形して最終形状に近い形状にしておけば、未成形部分をなくすことは可能であるが、時間と手間がかかる。

このような問題点に鑑み、本発明は、台材上に電気接点材料を接合した後、当該電気接点材料を接触子に成形する際に、剥れ易い表層が形成されておらず、頂点部分に未成形の領域が残っていない接触子を短時間で簡単に成形できる電気接点片の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、このような課題を解決するものであり、台材に粒状の電気接点材料を接合し、当該粒状の電気接点材料にレーザビームを照射して、少なくとも一部に凸状の曲面を有する接触子を成形する電気接点片の製造方法である。

本発明に係る電気接点片の製造方法では、まず台材に粒状の電気接点材料を接合する。接合方法としてはプロジェクション溶接などの溶接が好ましい。次に、台材に接合された電気接点材料にレーザビームを照射する。粒状の電気接点材料は小さな物体であるので、レーザビームが照射されると、電気接点材料の表面は極めて短時間で溶融する。そして、電気接点材料の表面が溶融している状態で照射を終了すると、電気接点材料が凝固し、表面に滑らかな凸状曲面が成形される。電気接点材料に表面張力が作用するからであると考えられる。このように本発明によれば、短時間で簡単に、少なくとも一部に凸状曲面を有する接触子を製造できる。なお、粒状の電気接点材料の大きさは、製品によって異なるが、概ね、溶接時に台材に対面される面（底面）の最大幅寸法が０．５ｍｍ〜３ｍｍ、高さ寸法が０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度の大きさである。

このように、本発明の方法では、接触子を成形する際にレーザビームを照射して電気接点材料の表面を溶融させるので、従来のプレス成形時に発生していた「かぶり」と称される剥れ易い表層が生ずることはない。つまり、本発明によれば、このようなものがない耐久性に優れる接触子を製造できる。また、レーザビームの照射によって粒状の電気接点材料の表面を溶融するので、接触子の頂点部分が未成形のままになることはなく、接触子の頂点部分を確実に凸状曲面に成形できる。接触子の頂点部分は、被接触物に接触する頻度が極めて高い部分であるので、この部分を球面などの滑らかな凸状曲面に確実に成形できれば、接触子の品質が向上する。なお、凸状曲面とは、凸状の球面、楕円面または放物面などのことである。

また、レーザビームを用いる方法によれば、大気中でレーザビームを照射して電気接点材料を溶融させることができるので、装置が大掛かりになることがなく生産性に優れるという利点がある。例えば、電子ビームで溶融させる方法では、真空雰囲気等の下で電気接点材料に電子ビームを照射する必要があるので、装置が大掛かりなものになり生産性が良くない。なお、電気接点材料が溶融状態で酸化しやすいものである場合は、電気接点材料に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを吹き付けつつレーザビームを照射することが好ましい。

レーザビーム照射後、前記凸状の曲面をプレス成形して球面に成形してもよい。この方法では、電気接点材料（接触子）の表面をレーザビームの照射によって予め凸状曲面に成形するので、その後のプレス成形時の電気接点材料（接触子）の塑性変形量を極めて小さくすることができる。したがって、プレス成形によって接触子の表面に「かぶり」などの不具合が生ずることはない。このように、本方法によれば、電気接点片を製造する際に、簡単且つ確実に凸状の球面を有する接触子を成形できる。球面は、その表面のどの位置においても曲率が一定しているなど接触子の接触面として優れている。

また、レーザビーム照射後、電気接点材料（接触子）をプレス成形して半球形状の接触子を成形するようにしてもよい。台材に溶接された半球形状の接触子は、その表面の全面が球面であるので、どの位置で被接触体に接触してもよく、接触子として極めて優れている。ところが、半球体の接触子を成形することはこれまで特に難しかった。従来の方法で半球体の接触子を成形しようとすると、電気接点材料に極めて大きな塑性変形を強いることになり、上述した「かぶり」が極めて形成されやすいからであると考えられる。これに対し、本成形方法では、まずレーザビームの照射によって電気接点材料を半球体に近いドーム形状に成形し、その後プレス成形を行うので、プレス成形時の電気接点材料（接触子）の塑性変形量は極めて小さい。したがって、プレス成形を行っても「かぶり」が形成されることはなく、短時間で簡単に半球体の接触子を成形できる。なお、プレス成形は、レーザビーム照射後であれば、接点材料の表面が完全に冷却されていない状態で行ってもよいし、常温に冷却された状態で行ってもよい。

台材に溶接される粒状の電気接点材料としては、角錐台または円錐台形状であるものが好ましい。このような形状であれば、レーザビームを照射して接触子を成形する際、電気接点材料の表面をより簡単且つ確実に凸状曲面に成形できる。なお、このような形状の電気接点材料は、通常、電気接点材料の底面を台材に対面させた状態で台材に溶接される。底面とは、ここでは、粒状の電気接点材料の表面のうち面積が最も広い平面のことである。そして、溶接時に台材に向けられる面（底面）にプロジェクションを有する粒状の電気接点材料を用いれば、プロジェクション溶接などの方法によって、粒状の電気接点材料を台材に簡単に溶接できる。

また、半球体の接触子を製造する場合であれば、粒状の電気接点材料としては四角錐台が好ましい。レーザビームの照射による成形によって半球体の接触子を製造できるからであり、プレス成形が必要になっても、電気接点材料を僅かな量塑性変形させるだけで半球体の接触子を短時間で簡単に成形できるからである。また、四角錐台形の電気接点材料を得ることは、円錐台形等のものを得ることよりも成形が容易であるという利点がある。

このように、本発明に係る電気接点片の製造方法によれば、電気接点片を製造する際に、剥れ易い表層が形成されておらず、頂点部分に未成形の領域が残っていない接触子を短時間で簡単に成形できる。

以下、本発明に係る電気接点片の製造方法の好適な実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

まず、電気接点片の材料として、図１に示されるような板状の台材１と電気接点材料（粒状の電気接点材料）２とを用意した。台材は厚さ０．２５ｍｍ、幅１．２ｍｍ、長さ１３ｍｍであり、その組成はＢｅ：１．８％で残部はＣｕというものであった。また、電気接点材料は、底面０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、高さ０．５ｍｍの四角錐台形状であり、その組成はＡｇ：４０％、Ｐｄ：４０％、Ｃｕ：２０％であった。なお、図示されていないが、電気接点材料２は、その底面にプロジェクション溶接用のプロジェクションを有する。そして、図２（ａ）および図２（ｂ）は実際の電気接点材料２を示す写真である。このような電気接点材料２を台材１の所定位置にプロジェクション溶接して、図３に示されるような未成形状態の電気接点片（以下、テスト片と記載する）を得た。

実施例１：本実施例では、台材１に電気接点材料２を溶接して得たテスト片を治具（不図示）で保持して、電気接点材料２にレーザビームＢを照射した（図３参照）。なお、本実施形態では、ＹＡＧレーザをレーザ媒質とするパルス状のレーザビームを１Ｐ（パルス）だけ電気接点材料に照射した。照射時間（＝パルス長）は１０．ｍｓ（ミリ秒）であり、１Ｐの出力（エネルギー量）は３５Ｊ／Ｐであった。また、レーザビームのビーム径は１．０ｍｍであった。レーザビームＢを照射した後、電気接点材料２を観察したところ、頂点部分や周辺部分を含む全表面が滑らかな凸状曲面に成形されていた。つまり、電気接点材料２は半球に近い形状に成形されていた。また、台材１には何ら変化はなかった。この結果、レーザビームＢの照射による成形方法によれば、電気接点材料２を溶融させて滑らかな凸状曲面を有する電気接点材料２を製造できることが解った。

そして、図４（ａ）に示されるような半球面の凹面Ｃｆを有する成形用の金型Ｃを用意し、これを図４（ｂ）に示されるように、電気接点材料２に押し付けて電気接点材料２の表面をプレス成形し、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるような半球体の接触子３を得た。得られた接触子３の球面状の表面を観察したところ、頂点部分を含めて全面が滑らかであった。また「かぶり」の発生は認められなかった。

実施例２：本実施例は、レーザビームＢの照射条件が実施例１とは異なる。本実施例における照射時間（＝パルス長）は４．０ｍｓ（ミリ秒）であり、１Ｐの出力（エネルギー量）は４．１Ｊ／Ｐであった。また、本実施例では、プレス成形を行わず、レーザビームＢの照射による成形だけで接触子を製造した。これら以外の条件は実施例１と同じであった。製造された接触子３ａを図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。得られた接触子３ａの表面を観察したところ、表面のうちの上面は凸状曲面に成形されており、頂点部分を含む上面の全面が滑らかであった。また、「かぶり」の発生は認められなかった。この結果、レーザビームＢの照射による成形だけでも、滑らかな凸状曲面を有する接触子を製造できることが解った。

上記２つの実施例の結果から解るように、本実施形態によれば、電気接点片を製造する際に、半球形状の接触子や凸状曲面を有する接触子を、短時間で簡単に製造できることが解った。

本発明によって製造された接触子を備える電気接点片は、スイッチ、リレー、コネクタまたはブレーカなどで必要な電気接点片として使用される。

電気接点片用の台材および台材に溶接される電気接点材料を示す斜視図。 電気接点材料の外観を示す写真。 電気接点材料を一側面側から見た写真。 溶接によって得られた未成形状態の電気接点片の電気接点材料にレーザビームを照射する状態を示す斜視図。 プレス成形に用いた成型用型を示す斜視図。 実施例１の半球体の接触子の外観を示す写真。 実施例１の半球体の接触子を側方から見た写真。 実施例２の凸状曲面を有する接触子の外観を示す写真。 実施例２の凸状曲面を有する接触子を一側面側から見た写真。

符号の説明

１ 台材
２ 電気接点材料（粒状の電気接点材料）
３，３ａ 接触子
Ｂ レーザビーム
Ｃ 成形用の金型

Claims (5)

1. 台材に粒状の電気接点材料を接合し、当該粒状の電気接点材料にレーザビームを照射して、少なくとも一部に凸状の曲面を有する接触子を成形する電気接点片の製造方法。
2. レーザビーム照射後、凸状の曲面をプレス成形して球面に成形する、請求項１に記載の電気接点片の製造方法。
3. レーザビーム照射後、電気接点材料をプレス成形して半球形状の接触子を成形する、請求項１に記載の電気接点片の製造方法。
4. 粒状の電気接点材料は、角錐台または円錐台形状である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気接点片の製造方法。
5. 粒状の電気接点材料は、四角錐台である請求項４に記載の電気接点片の製造方法。