JP2005349477A - メタルピンにメタルフォイルを溶接するための方法及び密閉ランプ容器を貫く電流リードスルーを有するランプ - Google Patents

Abstract

【課題】消耗した溶接電極を規則的なインターバルで交換することにより製造プロセスの中断が生じてしまう抵抗溶接の欠点を回避する、円柱状メタルピンにメタルフォイルを溶接するための改善された方法及びこの方法により実現されるランプを提供することである。
【解決手段】上記課題は、方法において、メタルピンに当接するメタルフォイルの領域はレーザによって複数の箇所においてに点状に加熱され溶融され、この結果、溶融物の冷却の後で、メタルフォイルとメタルピンとがこれらの箇所の周辺において互いに接合されることによって解決され、さらに、ランプにおいて、メタルフォイルとメタルピンとは複数のレーザ溶接スポットによって互いに接合されていることによって解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、メタルピン及びメタルフォイルはランプにおける電流供給部として使用するために設けられており、メタルフォイルは溶接プロセスを実施するためにメタルピンに押圧される、メタルピンにメタルフォイルを溶接するための方法に関し、さらに本発明は、電流リードスルー（current leadthrough）が少なくとも１つのメタルフォイル及びこのメタルフォイルに接合されたメタルピンを有する、密閉ランプ容器を貫く電流リードスルーを有するランプに関する。

公開文献ＥＰ１０６６９１２Ａ１には、モリブデンフォイルを円柱状タングステンピンに抵抗溶接を用いて溶接することが記述されている。この方法は、溶接電極をその溶接のために規則的なインターバルで交換しなければならず、これによって製造プロセスの中断がもたらされるという欠点を有する。
ＥＰ１０６６９１２Ａ１

本発明の課題は、上記の欠点を回避する、円柱状メタルピンにメタルフォイルを溶接するための改善された方法及びこの方法により実現されるランプを提供することである。

上記課題は、方法において、メタルピンに当接するメタルフォイルの領域はレーザによって複数の箇所においてに点状に加熱され溶融され、この結果、溶融物の冷却の後で、メタルフォイルとメタルピンとがこれらの箇所の周辺において互いに接合されることによって解決され、
さらに、ランプにおいて、メタルフォイルとメタルピンとは複数のレーザ溶接スポットによって互いに接合されていることによって解決される。

メタルピンとメタルフォイルはランプにおける電流供給部として使用されるために設けられており、メタルフォイルは溶接プロセスを実施するためにメタルピンに押圧される、メタルピンにメタルフォイルを溶接するための本発明の方法は、メタルピンに当接するメタルフォイルの領域はレーザによって複数の箇所においてに点状に加熱され溶融され、この結果、溶融物の冷却の後で、メタルフォイルとメタルピンとがこれらの箇所の周辺において互いに接合されることにおいて際立っている。

本発明の溶接方法の使用においては従来技術による方法の場合のような溶接電極は必要とされない。これに相応して、消耗した溶接電極の交換による製造プロセスの中断も生じない。

本発明の方法は、有利には、例えば石英ガラスから成るランプ容器における気密な電流リードスルーとして通常は使用されるモリブデンフォイルのような１５０μｍより小さいか又は１５０μｍに等しい厚さを有する薄いメタルフォイルを、メタルピン、とりわけタングステンから成る円柱状ランプ電極又はモリブデンから成る電流供給部又はタングステンフィラメントの端部部分に溶接するのに適している。

溶融物が表面張力のために収縮し球状隆起を形成し、これらの球状隆起がメタルピンとの平面状の接合を許容しないことを回避するために、レーザはパルスモードで動作され、レーザパルスの持続時間は１．０ミリ秒より小さいか又は１．０ミリ秒に等しい値に調節される。レーザビームの直径は有利にはメタルフォイルとメタルピンとの接触領域の幅乃至は横断方向寸法に合わせられる。これにより、レーザにより発生される熱がメタルピンの材料に伝達されて、この結果メタルフォイルにおいて穿孔が過剰加熱のために形成されないことが保証される。従って、ランプ技術において使用されているメタルピンの溶接のために、有利には０．５ｍｍよりも小さいか又は０．５ｍｍに等しいビーム直径を有するレーザが使用される。メタルピンを溶接プロセスの前に平坦化し、平坦化により生じたメタルピンの表面をメタルフォイルと接触させるとさらに有利であると判明した。メタルピンの平坦化によってメタルフォイルとメタルピンとの間の接触面が拡大する。これに相応して両方のメタル部材はより多数の溶接スポットによって互いに接合され、レーザのアライメントは簡略化される。メタルフォイルとメタルピンとの間の隙間を回避しつつ、メタルフォイルとメタルピンとの接触面全体に亘って十分な押圧を保証しかつ接触面全体に溶接プロセスのために接近するために、押圧は有利には溶接方法の間にメタルフォイルに向けられる連続的なガス流によって発生されるか、又は、適当な機械的な押圧装置によって発生される。

本発明のとりわけ有利な実施形態は従属請求項に記述されている。

次に本発明の実施例をより詳しく説明する。

図１に示されたモリブデンフォイル１は２７μｍの厚さを有する。モリブデンピン２は円柱状に形成されており、０．７８ｍｍの直径を有する。溶接のためには、モリブデンフォイル１とモリブデンピン２とがホルダにクランプされ、この結果、これらは互いにオーバーラップして配置され、かつ、互いに接触する。４つの溶接スポット３はネオジム：イットリウムアルミニウムガーネットレーザによって作られ、このレーザは波長１０６４ｎｍの赤外線照射を発生する。このレーザは平均出力１００ワット及びパルスピーク出力８キロワットによってパルスモードで動作される。パルス持続時間は有利には０．５ｍｓである。レーザビームの直径は０．１ｍｍである。４つの溶接スポットは一列に０．５ｍｍの間隔で配置されている。これらの４つの溶接スポット３を作るために、レーザはモリブデンピン２と接する面の裏のモリブデンフォイル１の表面においてそれぞれモリブデン１とモリブデンピン２との接触面のスポットに向けられ、モリブデンフォイル１の材料がこのスポットにおいてレーザパルスによって溶融される。従って、この図ではモリブデンフォイル１とオーバーラップするモリブデンピン２の部分が破線で図示されている。なぜなら、この部分はこの図の概略図では通常はモリブデンフォイル１によって隠されて、見えないからである。溶接スポットを作るためにはそれぞれ１つのレーザパルスで十分である。レーザパルスのパルス出力は有利には７５０ワットである。溶接プロセスの間にはモリブデンフォイル１は可動ガスノズルの助けによってモリブデンピン２に押圧される。この可動ガスノズルはモリブデンフォイル１に隣接し、このノズルから連続的に不活性ガス、例えば窒素が噴出される。良好な溶接結果はほんの０．３ｍｓのパルス持続時間及びほんの５００ワットのパルス出力のレーザパルスによっても得られる。

本発明は上で詳しく説明した実施例に限定されない。例えばモリブデンピン２は接触領域において平坦化され、その結果、モリブデンフォイル１との接触面が拡大する。さらに、この溶接方法は、別のメタルからなる及び別の厚さを有するフォイル及び円柱状ピンにも適用することができる。とりわけ、本発明の方法はモリブデン又はタングステンからなる円柱状のピンとモリブデンフォイルの溶接ならびにモリブデン又はタングステンからなる円柱状のピンとタンタルフォイルの溶接に適している。メタルピンはどうしても円柱状に形成されていなければならないのではなく、その代わりに多角形の、例えば長方形又は正方形の断面を有してもよい。上述のタイプのレーザの代わりに、溶接のためにどんな別の適当なタイプのレーザを使用してもよい。

図２に図示されている白熱ランプは封止された端部３１を有する石英ガラスからなるランプ容器３０を有し、このランプ容器３０は封止された端部３１に埋め込まれた２つのモリブデンフォイル３２、３３を有する。ランプ容器３０内部にはコイルフィラメント３４が配置され、このコイルフィラメント３４のフィラメント端部３４１、３４２は、図１に概略的に図示されているように、それぞれモリブデンフォイル３２乃至は３３のうちの一方と複数のレーザ溶接スポットによって接合されている。ランプ容器３０の内部空間からは遠くにあるモリブデンフォイル３２、３３の端部３２１は、図１に概略的に図示されているように、それぞれランプ容器３０の封止された端部３１から外へと延びるモリブデンからなる電流供給ワイヤ３５乃至は３６と４つのレーザ溶接スポットによって接合されている。

図３に図示されている放電ランプは封止された端部４１を有する石英ガラスからなるランプ容器４０を有し、このランプ容器４０は封止された端部４１に埋め込まれた２つのモリブデンフォイル４２、４３を有する。ランプ容器４０内部には２つの電極４４、４５が配置され、これら２つの電極４４、４５は、図１に概略的に図示されているように、それぞれモリブデンフォイル４２乃至は４３のうちの一方と複数のレーザ溶接スポットによって接合されている。ランプ容器４０の内部空間からは遠くにあるモリブデンフォイル４２、４３の端部は、図１に概略的に図示されているように、それぞれランプ容器４０の封止された端部４１から外へと延びるモリブデンからなる電流供給ワイヤ４６乃至は４７と４つのレーザ溶接スポットによって接合されている。

本発明の溶接方法に相応して４つの溶接スポットによって互いに接合されたモリブデンフォイル及び円柱状モリブデンピンの概略図である。 本発明の溶接接合が適用されるランプの概略図である。 本発明の溶接接合が適用されるランプの概略図である。

符号の説明

１ モリブデンフォイル
２ モリブデンピン
３ 溶接スポット
３０ ランプ容器
３１ 封止された端部
３２ モリブデンフォイル
３２１ 端部
３３ モリブデンフォイル
３４ コイルフィラメント
３４１ フィラメント端部
３４２ フィラメント端部
３５ 電流供給ワイヤ
３６ 電流供給ワイヤ
４０ ランプ容器
４１ 封止された端部
４２ モリブデンフォイル
４３ モリブデンフォイル
４４ 電極
４５ 電極
４６ 電流供給ワイヤ
４７ 電流供給ワイヤ

Claims (10)

1. メタルピン（２）にメタルフォイル（１）を溶接するための方法であって、前記メタルフォイル（１）及び前記メタルピン（２）はランプにおける電流供給部として使用するために設けられており、前記メタルフォイル（１）は溶接プロセスを実施するために前記メタルピン（２）に押圧される、メタルピン（２）にメタルフォイル（１）を溶接するための方法において、
   前記メタルピン（２）に当接する前記メタルフォイル（１）の領域はレーザによって複数の箇所（３）においてに点状に加熱され溶融され、この結果、溶融物の冷却の後で、前記メタルフォイル（１）と前記メタルピン（２）とがこれらの箇所（３）の周辺において互いに接合されることを特徴とする、メタルピン（２）にメタルフォイル（１）を溶接するための方法。
2. レーザは０．５ｍｍよりも小さいか又は０．５ｍｍに等しいビーム直径を有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. レーザはパルスモードで動作され、レーザパルスのパルス持続時間は１．０ミリ秒より小さいか又は１．０ミリ秒に等しいことを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. メタルフォイル（１）の厚さは１５０μｍより小さいか又は１５０μｍに等しいことを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. メタルピン（２）は平坦化され、メタルピン（２）の平坦化された表面は溶接プロセスの実施のためにメタルフォイル（１）と接触させられることを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. メタルフォイル（１）はモリブデンフォイルであり、メタルピン（２）はモリブデンピン又はタングステンピンであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
7. メタルピン（２）は、電流供給ワイヤの、フィラメントの又はガス放電電極の部分として形成されていることを特徴とする、請求項１又は６記載の方法。
8. 密閉ランプ容器（３０；４０）を貫く電流リードスルーを有するランプであって、前記電流リードスルーは少なくとも１つのメタルフォイル（３２；４２）及び該メタルフォイル（３２；４２）に接合されたメタルピン（３４１，３５；４４，４６）を有する、密閉ランプ容器（３０；４０）を貫く電流リードスルーを有するランプにおいて、
   前記メタルフォイル（３２；４２）と前記メタルピン（３４１，３５；４４，４６）とは複数のレーザ溶接スポットによって互いに接合されていることを特徴とする、密閉ランプ容器（３０；４０）を貫く電流リードスルーを有するランプ。
9. メタルフォイルはモリブデンフォイル（３２；４２）として形成され、メタルピン（２）はタングステンピン（３４１；４４）又はモリブデンピン（３５；４６）として形成されていることを特徴とする、請求項８記載のランプ。
10. メタルピン（２）は、電流供給ワイヤ（３５；４６）の又はガス放電電極（４４）の部分としてもしくはフィラメント（３４）の端部（３４１）として形成されていることを特徴とする、請求項８又は９記載のランプ。

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