JP3818350B2 - ワイヤと端子のアーク溶接方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器部品におけるワイヤと端子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に係り、更に詳しくは、アーク溶接後、端子の曲げ加工を行なう際、ワイヤの損傷、断線を確実に防止でき、端子の曲げ加工を容易に行なえるワイヤと端子のアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図７に示すように、電子機器部品のスイッチ部分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、マグネットワイヤ３が巻き付けられており、このマグネットワイヤ３の端末は、ボビン２のフランジ２ａにインサートされた端子（通称、絡げ端子）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】
従来では、ワイヤ３を端子４に絡げた後、図８に示すように、ディッピングにより半田ａのろう付けを行ない、その後、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示すように端子４の曲げ加工処理を行なっている。
【０００４】
このことは、端子４にワイヤ３を絡げる作業は端子４が伸長した状態で行ない、ワイヤ３と端子４を接合した完成部品においては収納性を考慮して端子４に曲げ加工を施す必要が生じるためである。
【０００５】
ところで、昨今、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おり、半田付けに代わる端子の接合方法の開発が急務とされている。
【０００６】
金属一般の接合方法として従来からアーク溶接法が知られているが、このアーク溶接をリレー端子の接合部に適用した場合の概要を図１０に示す。アーク溶接装置５は溶接トーチ６内部にタングステン電極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端子４とワイヤ３とを溶融接合させるというものであり、タングステン電極７の酸化防止を図るために、溶接トーチ６内部には不活性ガス供給手段（図示せず）が備わっており、アルゴンガス等の不活性ガスがタングステン電極７をガスシールドして溶接が行なわれることになる。
【０００７】
【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におけるワイヤ３と端子４の接合方法において、従来から広く行なわれ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が検討されている。アーク溶接を利用してワイヤ３と端子４を溶接する際、溶接工程の前後の状況を図１１，図１２の模式図を用いて説明すると、図１１は、端子４にワイヤ３を絡げたアーク溶接前の状態であり、これにアーク溶接加工を行なえば、図１２に示すように、端子４の先端部分並びにワイヤ３の一部が溶融してその際の表面張力により溶融部分が例えば球状の溶接部（以下、『溶融塊』と言う）が形成され、この溶融塊８は、溶融塊の自重、あるいはシールドガスの方向性等で（ａ）曲げ加工治具９の反対側に偏る場合（図示しないが、治具は右側）、あるいは（ｂ）球８が中立位置に位置する場合、（ｃ）曲げ加工治具９側に偏る場合等、溶融塊８の形成位置にバラツキが生じてしまう。
【０００８】
ところで、先に説明したように、この製品加工にあっては、アーク溶接によりワイヤ３と端子４と接合ししつつ、溶融塊８を形成した後、曲げ加工治具９を使用して端子４の曲げ加工を行なう。この際、図１２（ｃ）に示すように、溶融塊８が曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されている場合は、曲げ加工治具９が溶融塊８の端部に押し当てられることとなるため、曲げ加工治具９はワイヤ３と干渉することがなく、スムーズに端子４の曲げ加工が行なわれる。これに対して、図１２（ａ）に示すように、曲げ加工治具の反対側に溶融塊８が偏っている場合は、曲げ加工治具９が溶融塊８に当接する前にワイヤ３に突き当たり、ワイヤ３の損傷や断線等の不具合が生じ、曲げ加工工程における歩留まりの低下や機器の信頼性を低下させるという問題点があった。
【０００９】
また、図１２（ｂ）に示すように、溶融塊８が中立位置にある場合には、（ａ）に比べワイヤ３が受ける損傷の程度は少なくなるものの、ワイヤ３を傷付ける可能性は否定できないものであった。
【００１０】
更に、曲げ加工治具９による円滑な曲げ加工を行なうには、溶融塊８が大きいほど曲げ加工治具９との接触面積が確保でき、加工が容易に行なえるため、溶融塊８を大きく形成するのが望ましいが、溶融塊８は大きさに比例して予期せぬ方向に偏る傾向があり、バラツキが大きくなることから、曲げ加工特性と不良率低減（歩留まり向上）を両立させることが困難であるというのが実情である。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電子機器部品の端子とワイヤとをアーク溶接により接合する際、ワイヤが絡げられた端子の溶接部がアーク熱により溶融塊が形成され、溶融塊を一定方向に偏らせることにより、端子の曲げ加工工程においてワイヤが損傷を受けたり断線したりすることがなく、円滑な曲げ加工を可能にしたワイヤと端子のアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本出願請の請求項１記載の発明は、ワイヤが絡げられた電子機器部品の端子と溶接電極との間にアークを発生させて、溶融塊を形成しつつ、ワイヤと端子との接合を行ったのち、端子に対してその側方から曲げ加工治具を押し当て、その押圧力により、端子を所定方向へと折り曲げるようにした加工工程に適用されるアーク溶接方法であって、
端子に形成される溶融塊が、曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されるように、溶融塊が溶融状態にあるときに、溶融塊に対して外力を作用させ、
それにより、端子に対してその側方から曲げ加工治具を押し当てる際に、曲げ加工治具と端子に絡げられたワイヤとの間に溶融塊が介在されるようにした、ことを特徴とするワイヤと端子のアーク溶接方法。
【００１３】
ここで、『溶融塊』とは、例えば板状の端子の周囲にワイヤを絡げ、端子とワイヤとを熱により溶融させた際、溶接箇所が表面張力により例えば球状等の任意形状の塊になったものを言う。
【００１４】
また、外力とは、外部からの応力を指し、例えば、エア圧や流体圧、負圧、磁性吸引力、押圧力等の外部からの応力の他に重力や遠心力等の慣性力等を含むものである。
【００１５】
そして、この請求項１記載の発明によれば、アーク溶接時、ワイヤと端子とを溶融させた溶融塊に外力を加え、曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に溶融塊を偏らせて溶接を行うというものであるから、溶接工程後、曲げ加工治具により端子の曲げ加工を行う際、曲げ加工治具は溶融塊と当接するだけで、ワイヤと当接することがない。
【００１６】
本出願の請求項２記載の発明は、前記外力は風力であり、端子の側方にスプレー装置のノズルを設置し、溶接と同時、あるいは溶接後、溶接塊が固化する前にノズルから吹き付けられるガス圧により溶接塊が、曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されることを特徴とする。
【００１７】
ここで、外力として使用するガス圧は、スプレー装置のノズルからガスを一定方向に吹き付けるというもので、溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせるために、スプレー装置のノズルは端子を基準として曲げ加工治具と対称側に設定し、溶融塊を偏らせる程度はガスの流量，流速により制御するが、ガスの吹き付けはアーク溶接装置の電極周辺の無酸素雰囲気を阻害しない程度に行なう。
【００１８】
そして、請求項２記載の発明によれば、スプレー装置のノズルを通じてガスを溶融塊に吹き付け、溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせるというものであるから、ガスの流量，流速を制御することにより、溶融塊を適正量曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせることができる。
【００１９】
本出願の請求項３記載の発明は、前記外力は重力であり、端子に絡げられたワイヤの曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部を下方向に向けて端子を鉛直軸を基準として傾斜、あるいは水平状に支持してアーク溶接を行なうことにより、溶融塊が曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されることを特徴とする。
【００２０】
そして、請求項３記載の発明によれば、外力として重力を利用し、端子に絡げられたワイヤの溶接部の曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部が鉛直下方向に向くように傾斜状、あるいは水平状に支持された状態でアーク溶接が行なわれるというものであるから、端子に形成される溶融塊の自重を利用するものであり、溶融塊に外力を付加する装置等が不要であり、また、端子の傾斜角度を調整することにより、球を適正量曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせることができる。
【００２１】
次に、本出願の請求項４記載の発明は、前記ワイヤはボビンの円筒体外周に巻き付けられるマグネットワイヤであり、端子はボビンのフランジに設けられたコイル端子であることを特徴とする。
【００２２】
そして、この請求項４記載の発明によれば、量産部品であるリレーの端子とマグネットワイヤとの溶接加工時に形成される溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせて形成するというものであるから、リレー端子の曲げ加工が円滑に行なえる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワイヤと端子のアーク溶接方法の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明方法の第１の実施形態を示すアーク溶接前の構成説明図、図２は本発明方法の第１の実施形態を示すアーク溶接時の構成説明図、図３は本発明方法の第１の実施形態により形成した端子と曲げ加工治具との関係を示す説明図、図４は図３に示す端子の曲げ加工後の状態を示す説明図である。
【００２５】
また、図５は本発明方法の第２の実施形態を示す構成説明図、図６は本発明方法の第２の実施形態の変形態様を示す構成説明図である。尚、本発明方法を適用するのは従来例の図７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。
【００２６】
本発明の第１の実施形態としては、図１に示すように、リレー１の端子４にワイヤ３が絡げられた状態で位置決めされており、この端子４とワイヤ３とを溶接接合するアーク溶接装置１０は、溶接トーチ１１内部にタングステン電極１２が内蔵されており、タングステン電極１２と溶接母材である端子４との間にアークを発生させて端子４とワイヤ３とをアーク熱により溶融して溶接を行なうというものであるが、図示はしないがタングステン電極１２をガスシールドするために、アーク溶接時にアルゴンガス等の不活性ガスがタングステン電極１２周囲に供給される。
【００２７】
一方、本発明方法の第１の実施形態は、端子４に絡げられたワイヤ３の溶接部分に外力として風力を加え、溶融塊である球８を一定方向に偏らせて形成するためにスプレー装置２０が設置されている。このスプレー装置２０は、端子４を基準として、端子４に曲げ加工を行なう曲げ加工治具（図１中点線で示す）９と対称側にスプレー装置２０のノズル２１が位置するように設置されており、エア流路内の調節器２２によりエアの流量を調整することができ、ノズル２１の口径を可変とすることにより、エアの流速も制御できるように構成されている。
【００２８】
従って、アーク溶接装置１０並びにスプレー装置２０を使用して本発明方法を適用すれば、図２に示すように、端子４の先端部分とワイヤ３とが溶融して球（溶融塊）８が形成されるが、この球８が溶融状態にあるとき、スプレー装置２０のノズル２１からエアが吹き付けられ、このエア圧により球８は曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に偏って形成され、調節器２２により適正なエアの流量が制御できるとともに、ノズル２１の口径を適宜調整することにより、エアの流速もまた制御でき、球８は常に一定方向、すなわち曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に所定量偏って形成されることになる。
【００２９】
尚、この実施形態では、エア圧を利用したが、他の気体を使用しても良く、またガス圧調整はタングステン電極１２の酸化を防止するアルゴンガスのシールド機能を損なわない程度に行なえば良い。
【００３０】
従って、アーク溶接完了後は、図３に示すように端子４の溶接部は球８として曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部にかなり偏った状態に形成されているため、曲げ加工治具９を図３中矢印方向に駆動して端子４を曲げ加工する際、曲げ加工治具９と球８が当接し、ワイヤ３と曲げ加工治具９とは当接しないため、図４に示す端子４の曲げ加工工程を円滑に進めることができ、ワイヤ３が損傷を受けたり、また断線したりすることがなく、曲げ加工工程の歩留まりを著しく高めることができ、ワイヤ３の損傷，断線等の不良等を未然に防止することができる。
【００３１】
次いで、図５，図６は本発明方法の第２の実施の形態を示すもので、端子４に形成される球（溶融塊）８を偏らせる外力として重力を利用した場合の実施形態を示す。
【００３２】
すなわち、図５に示すものは、端子４に絡げられたワイヤ３を曲げ加工治具９と当接する側を下方向に向けて端子４をほぼ水平状に位置決めした状態で保持し、アーク溶接装置１０によりアーク溶接を行なえば、溶融部に形成される球８は自重により図中下方向に偏って形成されることになり、図３で示すような曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に偏って球８が形成されることになる。
【００３３】
このとき、アーク溶接装置１０は、２点鎖線で示す傾斜状、あるいは鉛直状に位置させても良い。尚、本実施形態は、外力として球８の自重を利用するため、第１の実施の形態のようにスプレー装置２０等の外力を付加する設備が廃止でき、設備が簡素化できるという利点がある。
【００３４】
また、図６に示すように、端子４に絡げられたワイヤ３を鉛直軸Ｌを基準として所定角度傾斜させた状態としても良く、この場合においても曲げ加工治具９と当接する側を鉛直下方に向けて傾斜させる。そして、図６に示す状態では鉛直軸Ｌを基準として角度θ傾斜させたものであるが、この傾斜角度θを適宜変化させて溶接を行なうことで、球８の偏り具合を適宜調整することができる有利さがある。
【００３５】
以上のように、本発明の第１の実施形態では、エア圧（風力）を利用し、第２の実施形態では重力を利用して端子４の球８を曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に偏らせるというものであるが、外力としては、風力，重力の他に負圧，磁性吸引力，遠心力等、外力全般から適宜選択すればよく、端子の溶接部である球（溶融塊）８に外力を作用させて曲げ加工治具９が押し当てられる側の端子側部に偏らせることにより曲げ加工工程を円滑に行なうものであれば、本発明の精神を逸脱するものではない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明は、以下に記載する格別の作用効果を有する。
【００３７】
（１）請求項１記載の発明によれば、端子に絡げられたワイヤをアーク溶接により接合する際、溶融部塊に一定方向の外力を加え、溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせて形成するという方法であるため、曲げ加工治具により端子を曲げ加工する際、曲げ加工治具は、溶融塊と当接して溶融塊だけを押圧するだけで、ワイヤと接触することがないため、ワイヤの損傷や断線等の不具合を有効に解決でき、不良率の低減、歩留まりの向上を図ることができるという効果を有する。
【００３８】
（２）請求項１記載の発明によれば、端子に絡げられたワイヤをアーク溶接により接合する際、溶融塊に一定方向の外力を加え、溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏らせて形成するという方法であるため、溶融塊を大型化でき、曲げ加工治具との接触面積を大きく確保できることから、端子の曲げ加工を円滑に行なえるという効果を有する。
【００３９】
（３）請求項２記載の発明によれば、外力として風力を利用し、端子のアーク溶接時、溶融球にガスを吹き付け、溶融塊を曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に所定量偏らせて形成するというものであるから、曲げ加工時、ワイヤの損傷や断線が未然に防止でき、曲げ加工性に優れることは勿論、ガス圧を調整することにより、溶融塊の偏位量を調整できるという効果を有する。
【００４０】
（４）請求項３記載の発明によれば外力として重力を利用し、溶融球の自重により球を曲げ加工治具側に所定量偏らせるというものであるから、溶融塊に外力を付加する設備が廃止でき、簡素な設備で実施できるため、実用性に富むという効果を有する。
【００４１】
（５）請求項４記載の発明によれば、本発明方法をリレー端子の溶接部に適用できるため、量産部分であるリレーの生産効率を高めることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法の第１の実施形態を示すアーク溶接前の構成説明図。
【図２】 本発明方法の第１の実施形態を示すアーク溶接時の構成説明図。
【図３】 本発明方法の第１の実施形態により形成した端子と曲げ加工治具との関係を示す説明図。
【図４】 図３に示す端子の曲げ加工後の状態を示す説明図。
【図５】 本発明方法の第２の実施形態を示す構成説明図。
【図６】 本発明方法の第２の実施形態の変形態様を示す構成説明図。
【図７】 リレーを示す斜視図。
【図８】 リレーの端子部分の半田接合部を示す模式図。
【図９】 リレー端子の曲げ加工を示すもので、（ａ）はリレー端子の曲げ加工前の状態を示す斜視図、（ｂ）はリレー端子の曲げ加工を完了した状態を示す斜視図。
【図１０】 端子にアーク溶接を適用した概要図。
【図１１】 端子とワイヤとのアーク溶接前の状態を示す模式図。
【図１２】 端子とワイヤとの溶接後の状態を示すもので、（ａ）は球が曲げ加工治具と反対側に偏った状態を示す模式図、（ｂ）は球が中立位置で固化した状態を示す模式図、（ｃ）は球（溶融塊）が曲げ加工治具側に偏った状態を示す模式図。
【符号の説明】
１ リレー
２ ボビン
３ ワイヤ
４ 端子
８ 球（溶融塊）
９ 曲げ加工治具
１０ アーク溶接装置
１１ 溶接トーチ
１２ タングステン電極
２０ スプレー装置
２１ ノズル
２２ 調節器

Claims (4)

1. ワイヤが絡げられた電子機器部品の端子と溶接電極との間にアークを発生させて、溶融塊を形成しつつ、ワイヤと端子との接合を行ったのち、端子に対してその側方から曲げ加工治具を押し当て、その押圧力により、端子を所定方向へと折り曲げるようにした加工工程に適用されるアーク溶接方法であって、
   端子に形成される溶融塊が、曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されるように、溶融塊が溶融状態にあるときに、溶融塊に対して外力を作用させ、
   それにより、端子に対してその側方から曲げ加工治具を押し当てる際に、曲げ加工治具と端子に絡げられたワイヤとの間に溶融塊が介在されるようにした、ことを特徴とするワイヤと端子のアーク溶接方法。
2. 前記外力は風力であり、端子の側方にスプレー装置のノズルを設置し、溶接と同時に、あるいは溶接後、溶融塊が固化する前にノズルから吹き付けられるガス圧により、溶融塊が曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤと端子のアーク溶接方法。
3. 前記外力は重力であり、ワイヤが絡げられた端子の曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部を下方向に向けて端子を鉛直軸を基準として傾斜、あるいは水平状に支持してアーク溶接を行うことにより、溶融塊が曲げ加工治具が押し当てられる側の端子側部に偏って形成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤと端子のアーク溶接方法。
4. 前記ワイヤはボビンの円筒体外周に巻き付けられるマグネットであり、端子はボビンのフランジに設けられたコイル端子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のワイヤと端子のアーク溶接方法。

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