JP2022144742A - 抵抗溶接方法および抵抗溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属体に絶縁体が介在しても、絶縁体の絶縁破壊による金属体への影響を可及的に小さくして、金属体を抵抗溶接できる抵抗溶接方法および抵抗溶接装置を提供する。【解決手段】金属体７とこれを絶縁する絶縁体８とを有する被溶接物を上下電極棒で挟んで抵抗溶接するものであって、金属体７と絶縁体８とが接して重なる箇所で、当該絶縁体８の狭小点Ｐ１のみを絶縁破壊して、当該金属体７の狭小点Ｐ１に至る電流経路とすることと、金属体７に、前記電流経路が確保された状態で、加圧しながら溶接電流を流し、溶融接合することと、を含む。【選択図】図２
Description
本発明は、金属体とこれを絶縁する絶縁体とを有する被溶接物を抵抗溶接する方法および装置に関する。
一般に、金属線の端子接続として、金属線と端子台とを上下電極で挟んで加圧しながら短時間で大電流の溶接電流を流して接続する抵抗溶接が知られている（例えば、特許文献１）。
しかし、金属線（金属体）に樹脂（絶縁体）で被膜コーティングされている場合には、金属線に絶縁体を含むので、そのままで金属線を接合するのは困難である。この場合、ヒータなどで加熱し樹脂を溶融して除くことも考えられるが、アルミニウム線や微細線などの金属線の場合、加熱により金属線が切断されやすい問題がある。
また、薄い金属箔（金属体）と樹脂（絶縁体）が複数積層した積層体の溶接では、絶縁体が介在するので、溶接電流の導通確保が困難である。さらに溶接電流の導通を確保できても、薄い金属箔同士の接合だけでは溶接による強度が低くなる。一方、導通させるように溶接電圧を高くすると金属箔が破れること（爆火）もあり得る。
本発明は、上記課題を解決して、金属体に絶縁体が介在しても、絶縁体の絶縁破壊による金属体への影響を可及的に小さくして、金属体を抵抗溶接できる抵抗溶接方法および抵抗溶接装置を提供することを目的とする。
本発明に係る抵抗溶接方法および抵抗溶接装置は、金属体とこれを絶縁する絶縁体とを有する被溶接物を上下電極棒で挟んで抵抗溶接するものであって、
前記金属体と前記絶縁体とが接して重なる箇所で、当該絶縁体の狭小点のみを絶縁破壊して、当該金属体の狭小点に至る電流経路とすることと、
前記金属体に、前記電流経路が確保された状態で、加圧しながら溶接電流を流し、溶融接合することと、を含む。
前記金属体と前記絶縁体とが接して重なる箇所で、当該絶縁体の狭小点のみを絶縁破壊して、当該金属体の狭小点に至る電流経路とすることと、
前記金属体に、前記電流経路が確保された状態で、加圧しながら溶接電流を流し、溶融接合することと、を含む。
この構成によれば、金属体と絶縁体とが接して重なる箇所で、絶縁体の狭小点のみを絶縁破壊して金属体の狭小点に至る電流経路とし、金属体に電流経路が確保された状態で加圧しながら溶融接合するので、金属体に絶縁体が介在しても、絶縁体の絶縁破壊による金属体への影響を可及的に小さくして、金属体を抵抗溶接することができる。
本発明では、前記絶縁体の狭小点を、前記上下電極棒間で加熱により溶融して絶縁破壊してもよい。この場合、上下電極棒間の加熱の調整により絶縁体の狭小点のみを溶融して狭小点位置から絶縁体を除くようにして、金属体への影響を可及的に小さくできる。
また、前記被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体であって、前記積層体の上下側に溶け込み用部材を設けて、前記上下電極棒間で挟んで抵抗溶接するようにしてもよい。この場合、電流経路を拡大させて金属体に溶け込み用部材が溶け込み、その分溶接による強度低下を抑制するとともに、金属体の飛散を防止して電極棒の寿命を延ばすことができる。
さらに、前記被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体であって、針状プレスで当該複数の絶縁体および金属体の狭小点を積層方向に孔明けして、当該孔を複数の金属体の電流経路とするようにしてもよい。この場合、積層体の積層枚数が多くなると溶接電流における電流経路の抵抗が高くなるので、当該孔によって抵抗を小さくして電流経路をより容易に確保することができる。
本発明は、金属体とこれを絶縁する絶縁体とを有する被溶接物について、金属体に絶縁体が介在しても、絶縁体の絶縁破壊による金属体への影響を可及的に小さくして、金属体を抵抗溶接することができる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接装置１を示す概略構成図である。本溶接装置１は、上下移動自在に設けられた上下一対の電極棒５、６と、上下電極棒５、６に溶接電流を流す電源部２と、上下電極棒５、６を加熱するヒータ３と、この上下電極棒５、６間に挟んだ被溶接物Ｗを上下方向に加圧する図示しない加圧アクチュエータとを備えている。
図２は被溶接物Ｗ１を抵抗溶接する第１実施例を示す。図２（Ａ）のように、被溶接物Ｗ１は例えば樹脂（絶縁体）８の両面に金属体７、７が形成されたシートである。金属体７と絶縁体８とが接して重なる箇所の狭小点（ピンポイント）Ｐ１、Ｐ１で金属体７、７同士を接合する。
図２（Ｂ）に示すように、例えば図１の上下電極棒５、６間でヒータ３による加熱によって絶縁体８の狭小点Ｐ１、Ｐ１のみを溶融してこの部分の絶縁体８を除いて絶縁破壊する。その場合、上下電極棒５、６で加圧してこの部分の絶縁体８を周囲に退かすこともできる。
これにより、上下電極棒５、６間の加熱および／または加圧の調整により絶縁体８の狭小点Ｐ１、Ｐ１のみを溶融して狭小点位置から絶縁体８を除くようにして、金属体７への影響を可及的に小さくできる。
そして、金属体７、７同士を直接接触させて、両狭小点Ｐ１、Ｐ１に至る溶接電流の電流経路とする。
この電流経路が確保された状態で、金属体７、７に加圧しながら短時間で大電流の溶接電流を流し（図１）、金属体７、７内部にナゲットＮをつくり溶融接合する。
図３は、被溶接物Ｗ２を抵抗溶接する第２実施例を示す。被溶接物Ｗ２は、例えば二次電池内部の極板に使用される。この被溶接物Ｗ２は、樹脂（絶縁体）１２の両面に銅箔のような薄い金属箔（金属体）１１が形成され、さらにこの銅箔に銅メッキされているシート１４が複数積層した積層体１０である。極板に使用される金属箔には、上記銅箔のほかに、アルミニウム箔、ステンレス箔および鉄箔などが使用される。
積層体１０の上下に溶け込み用部材１５を設けられている。この溶け込み用部材１５は銅メッキと同系の部材からなる。この被溶接物Ｗ２を図１の上下電極棒５、６間に挟んで抵抗溶接する。
積層体１０の上下側に溶け込み用部材１５を設けることによって、電流経路を拡大させて金属体１１に溶け込み用部材１５が溶け込み、その分溶接による強度低下を抑制するとともに、溶接の際に金属体１１が飛散するのを抑制して電極棒５、６への付着量を減少させ、電極棒５、６の寿命を延ばすことができる。
図４（Ａ）～（Ｃ）は、第２実施例の抵抗溶接の動作を示す図である。図４（Ａ）のように、金属体１１と絶縁体１２とが接して重なる箇所の狭小点Ｐ２、Ｐ２で金属体１１、１１同士を接合する。
図４（Ｂ）のように、針状プレスＰで複数の絶縁体１２および金属体１１の上下の狭小点Ｐ２、Ｐ２のみを積層方向に孔明けして絶縁破壊する。この孔の切り口で複数の金属体１１同士が積層方向に密着するので、この孔の切り口を伝って両狭小点Ｐ２、Ｐ２に至る電流経路が確保される。
被溶接物Ｗ２の積層体１０の積層枚数が多くなると、溶接電流における電流経路の抵抗が高くなるので、当該針状プレスＰによる孔によって抵抗を小さくして電流経路をより容易に確保することができる。
さらに、図１の上下電極棒５、６間でヒータ３による加熱によって絶縁体１２を溶融し孔の切り口に残る絶縁体１２を除く。その場合、同様に上下電極棒５、６で加圧してもよく、上下電極棒５、６間の加熱および／または加圧の調整により金属体７への影響を可及的に小さくできる。これによって、より確実に両狭小点Ｐ２、Ｐ２に至る電流経路を確保できる。
図４（Ｃ）のように、前記電流経路が確保された状態で、加圧しながら電源２から短時間で大電流を流し、積層された金属体１１内部にナゲットＮをつくり溶融接合する。
なお、積層体１０の材料の種類、積層枚数によっては図４（Ｂ）の針状プレスＰによる孔明けを省略するようにしてもよい。
図５は被溶接物Ｗ３を抵抗溶接する第３実施例を示す。被溶接物Ｗ３は、例えば、モータ巻線の端末処理に使用される、金属線（金属体）２１に樹脂（絶縁体）２２で被膜コーティングされた電線２０である。モータ巻線に使用される銅線やアルミニウム線などの金属線には、耐圧や耐熱のために被膜コーティングされる場合が多い。
図６（Ａ）のように、電線２０は端子台２３に抵抗溶接されるもので、例えば図１の上下電極棒５、６間でヒータ３による加熱によって電線２０の絶縁体２２の狭小点Ｐ３、Ｐ３のみを溶融してこの部分の絶縁体２２を除いて絶縁破壊する。その場合、上下電極棒５、６で加圧してこの部分の絶縁体２２を周囲に退かすこともできる。
そして、金属体２１を端子台２３に直接接触させて、両狭小点Ｐ３、Ｐ３に至る電流経路とする。
図６（Ｂ）のように、この電流経路が確保された状態で、金属体２１、２１に加圧しながら短時間で大電流の溶接電流を流し（図１）、金属体２１と端子台２３の内部にナゲットＮをつくり溶融接合する。
このように、アルミニウム線や微細線の場合には、加熱で切断されやすいが、上下電極棒５、６間の加熱および／または加圧の調整により絶縁体２２の狭小点Ｐ３、Ｐ３のみを溶融して狭小点位置から絶縁体２２を除くように絶縁破壊するので、金属体２１への影響を可及的に小さくできる。
図７は、図６の変形例で、電線２０はフック型の端子台２４に抵抗溶接される。上記と同様に、上下電極棒５、６間の加熱および／または加圧の調整により、図７（Ａ）の電線２０の絶縁体２２の狭小点Ｐ４、Ｐ４のみを溶融して狭小点位置から絶縁体２２を除くようにして絶縁破壊し、金属体２１を端子台２４に直接接触させて、両狭小点Ｐ４、Ｐ４に至る電流経路とする。
図７（Ｂ）のように、この電流経路が確保された状態で、金属体２１、２１に加圧しながら短時間で大電流の溶接電流を流し（図１）、金属体２１と端子台２４の内部にナゲットＮをつくり溶融接合する。同様に、絶縁被覆の狭小点Ｐ４、Ｐ４のみを加熱および／または加圧の調整により溶融して絶縁破壊するので、金属体２１への影響を可及的に小さくできる。
モータ巻線としては、その他に、電線の端部を端子台に巻き付けて抵抗溶接する巻き付け型、電線を巻回したドラムコアの鍔部の内面に形成されたスリットに収納された端部を抵抗溶接するスリット型など、が例示されるが、同様に、絶縁被覆の狭小点のみを加熱で溶融して絶縁破壊するので、金属体への影響を可及的に小さくできる。
一般的な被覆線としては、銅系、アルミニウム系、ニッケル系およびステンレス系の芯線に被覆コーティングされたものがあるが、上記と同様に抵抗溶接される。
このように、本発明では、金属体と絶縁体とが接して重なる箇所で、絶縁体の狭小点のみを絶縁破壊して金属体の狭小点に至る電流経路とし、金属体に電流経路が確保された状態で加圧しながら溶融接合するので、金属体に絶縁体が介在しても、絶縁体の絶縁破壊による金属体への影響を可及的に小さくして、金属体を抵抗溶接することができる。
本発明では、上下電極棒間の加熱および／または加圧の調整により絶縁体の狭小点のみを溶融して狭小点位置から絶縁体を除くようにして、金属体への影響を可及的に小さくできる。また、被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体の場合、積層体の上下側に溶け込み用部材を設けて、上下電極棒間で挟んで抵抗溶接することにより、電流経路を拡大させて金属体に溶け込み用部材が溶け込み、その分溶接による強度低下を抑制するとともに、金属体の飛散を防止して電極棒の寿命を延ばすことができる。
本発明では、被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体の場合、針状プレスで複数の絶縁体および金属体の狭小点を積層方向に孔明けして、積層体の積層枚数が多くなると溶接電流における電流経路の抵抗が高くなるので、当該孔によって抵抗を小さくして電流経路をより容易に確保することができる。
なお、この実施形態では、上下電極棒をヒータで加熱しているが、何らこれに限定されず、例えば、別の交流電源を設けて上下電極棒を加熱するようにしてもよい。
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１：抵抗溶接装置
２：電源部
３：ヒータ
５：上電極棒
６：下電極棒
７、１１、２１：金属体
８、１２、２２：絶縁体
１０：積層体
１３：メッキ
１５：溶け込み用部材
Ｐ：針状プレス
Ｐ１～Ｐ４：狭小点
Ｗ１～Ｗ３：被溶接物
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Ｐ１～Ｐ４：狭小点
Ｗ１～Ｗ３：被溶接物
Claims (5)
- 金属体とこれを絶縁する絶縁体とを有する被溶接物を上下電極棒で挟んで抵抗溶接する方法であって、
前記金属体と前記絶縁体とが接して重なる箇所で、当該絶縁体の狭小点のみを絶縁破壊して、当該金属体の狭小点に至る電流経路とすることと、
前記金属体に、前記電流経路が確保された状態で、加圧しながら溶接電流を流し、溶融接合することと、
を含む抵抗溶接方法。 - 請求項１において、
前記絶縁体の狭小点を、前記上下電極棒間で加熱により溶融して絶縁破壊する抵抗溶接方法。 - 請求項２において、
前記被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体であって、前記積層体の上下側に溶け込み用部材を設けて、これを前記上下電極棒間で挟んで抵抗溶接する、抵抗溶接方法。 - 請求項１または２において、
前記被溶接物が複数の金属体と絶縁体を積層させた積層体であって、針状プレスで当該複数の絶縁体および金属体の狭小点で積層方向に孔明けして、当該孔を複数の金属体の電流経路とする抵抗溶接方法。 - 請求項１から４のいずれか一項に記載の抵抗溶接方法で、前記被溶接物を抵抗溶接する抵抗溶接装置。
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