JP5799680B2 - アーク溶接方法及びアーク溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接方法及びアーク溶接装置に関する。

従来、アーク放電を発生させて溶接を行うアーク溶接装置の技術は公知である（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載のアーク溶接装置は、並列する複数の第一端子と、前記複数の第一端子に対向配置される複数の第二端子とを溶接する装置であって、クランプ部が平面形状又はくし歯形状に形成された第一クランプ手段及び第二クランプ手段により、各第一端子と各第二端子とを対向方向両側から挟んで接触させた状態で、各第一端子と各第二端子とを溶接するものである。
図８（ａ）に示すように、一般に、第一端子１１０の並列方向（矢印Ａ方向）の寸法は、第二端子１２０の並列方向の寸法よりも大きく構成されている。これは、第二端子１２０の並列方向の位置にバラツキがある場合であっても、第二端子１２０を第一端子１１０に確実に接触させるためである。
しかし、第一端子１１０と第二端子１２０との熱容量差が大きくなるので、第一端子１１０と第二端子１２０とが溶接される際に、第二端子１２０が第一端子１１０よりも過度に溶融して、第一端子１１０と第二端子１２０とが確実に溶接されず、第一端子１１０と第二端子１２０との溶接品質が不安定になることがあった。
また、特許文献１に記載のアーク溶接装置は、溶接時に第一クランプ手段１３０及び第二クランプ手段１４０により各第一端子１１０と各第二端子１２０とを対向方向両側から挟むように構成しているので、図８（ｂ）に示すように、各第一端子１１０及び／又は各第二端子１２０の対向方向（矢印Ｂ方向）の厚みにバラツキがあると、各第一端子１１０と各第二端子１２０との接触不良が発生し、各第一端子１１０と各第二端子１２０との溶接品質が不安定になることがあった。

特開２００９−１６０６６１号公報

本発明は、各第一端子と各第二端子との溶接品質を安定させることが可能なアーク溶接方法及びアーク溶接装置を提供する。

請求項１に記載のアーク溶接方法は、
並列された複数の第一端子と、
前記第一端子の並列方向に並列され、前記各第一端子に対向配置された、前記第一端子と同数の第二端子と、
を接触させて溶接するアーク溶接方法であって、
前記各第一端子と各第二端子との対向方向に対して互いに反対方向に同じ角度で傾斜し、前記対向方向外側に向かうにしたがって互いに近接する第一斜面と第二斜面とで構成される複数のクランプ部を有するクランプ手段を用い、
前記各クランプ部を前記各第二端子に前記対向方向外側から対向させた状態で、前記クランプ手段を前記対向方向内側へ移動させることによって、
前記各第二端子を前記各クランプ部に当接させて、前記各クランプ部により前記各第二端子の前記並列方向の位置決めを、前記各第二端子と、前記各第一端子との前記並列方向の位置が合うように行うと共に、
前記各クランプ部により、前記各第二端子を前記対向方向内側へ押圧して、前記各第一端子に接触させる工程を有し、
前記クランプ部の前記対向方向外側端部における、前記第一斜面と第二斜面との前記並列方向の間隔を、前記第二端子の前記並列方向の寸法より小さくなるように形成する。

請求項２に記載のアーク溶接方法においては、
接触させた前記各第一端子と前記各第二端子とを溶接する前に、前記各第一端子及び前記各第二端子とは別個に設けられたダミー端子を溶融させる工程を有する。

請求項３に記載のアーク溶接装置においては、
並列された複数の第一端子と、
前記第一端子の並列方向に並列され、前記各第一端子に対向配置された、前記第一端子と同数の第二端子と、
を接触させて溶接するアーク溶接装置であって、
前記各第一端子と各第二端子との対向方向に対して互いに反対方向に同じ角度で傾斜し、前記対向方向外側に向かうにしたがって互いに近接する第一斜面と第二斜面とで構成される複数のクランプ部を有するクランプ手段を備え、
前記各クランプ部を前記各第二端子に前記対向方向外側から対向させた状態で、前記クランプ手段を前記対向方向内側へ移動させることによって、
前記各第二端子を前記各クランプ部に当接させて、前記各クランプ部により前記各第二端子の前記並列方向の位置決めを、前記各第二端子と、前記各第一端子との前記並列方向の位置が合うように行うと共に、
前記各クランプ部により、前記各第二端子を前記対向方向内側へ押圧して、前記各第一端子に接触させ、
前記クランプ部の前記対向方向外側端部における、前記第一斜面と第二斜面との前記並列方向の間隔が、前記第二端子の前記並列方向の寸法より小さくなるように形成される。

請求項４に記載のアーク溶接装置においては、
前記各第一端子及び前記各第二端子とは別個に設けられた導電性のダミー端子を有し、
前記ダミー端子は、前記各クランプ部により、前記各第二端子が前記各第一端子に接触されたときに、前記並列方向において、最も一端側に位置する各第一端子及び各第二端子よりも一端側に配置されている。

本発明によれば、各第一端子と各第二端子との溶接品質を安定させることが可能である。

（ａ）アーク溶接装置の上面図、（ｂ）アーク溶接装置の側面図。 （ａ）アーク溶接装置の上面図、（ｂ）アーク溶接装置の側面図。 （ａ）アーク溶接装置の上面図、（ｂ）アーク溶接装置の側面図。 （ａ）アーク溶接装置の変形例の上面図、（ｂ）アーク溶接装置の変形例の側面図。 （ａ）ダミー端子の変形例の上面図、（ｂ）ダミー端子の変形例の上面図。 （ａ）ダミー端子の変形例の上面図、（ｂ）ダミー端子の変形例の上面図。 第二溶接部の変形例の側面図。 （ａ）従来の第一端子及び第二端子を示す斜視図、（ｂ）従来のアーク溶接装置の上面図。

以下に、アーク溶接装置１０について、図面を参照して説明する。

アーク溶接装置１０は、第一端子１・１・・・と第二端子２・２・・・とを接触させて（クランプして）溶接する装置である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第一端子（バスバ）１・１・・・は、一直線状に並列されている。第一端子１は、側面視逆Ｌ字状に形成されている。第一端子１は、樹脂筐体３から水平に突出する第一突出部１ａと、第一突出部１ａの先端から上方に突出する第一溶接部１ｂと、を有している。

第二端子（リード端子）２・２・・・は、第一端子１と同数存在しており、第一端子１・１・・・が並列されている方向（並列方向）と同じ方向へ一直線状に並列されている。前記並列方向は、図１（ａ）の矢印Ａ方向である。また、各第二端子２は、各第一端子１に対向配置されている。
第二端子２は、側面視Ｌ字状に形成されている。第二端子２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等の電子部品（汎用品）４から水平に突出する第二突出部２ａと、第二突出部２ａの先端から上方に突出する第二溶接部２ｂと、を有している。
第一端子１の並列方向の寸法と第二端子２の前記並列方向の寸法Ｄｄは略同じに構成されている。また、隣接する第二端子２・２の間隔Ｄｂは、隣接する第一端子１・１の間隔Ｄａと同じ大きさになるように構成されている（Ｄａ＝Ｄｂ）。
各第二端子２と接続されている電子部品４は、ヒートシンク５上に配置されている。

アーク溶接装置１０は、クランプ手段１１と、ダミー端子１２と、溶接トーチ１３と、溶接トーチ１３及びクランプ手段１１に接続される溶接電源１４と、を備えている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、クランプ手段１１は、平板状の部材であり、第一端子１と第二端子２との対向方向における第二端子２側の外方（図１（ｂ）における第二端子２よりも右側）に配置されている。前記対向方向は、図１（ａ）の矢印Ｂ方向であり、前記並列方向に直交する方向である。
クランプ手段１１は、第二端子２側に複数のクランプ部１６・１６・・・を有しており、複数のクランプ部１６・１６・・・は、第一端子１・１・・・及び第二端子２・２・・・の前記並列方向と同じ方向に並列されている。クランプ部１６・１６・・・は、各第一端子１・１・・・及び各第二端子２・２・・・と同数設けられている。

クランプ部１６は、前記対向方向に対して傾斜しており、対向方向外側に向かうにしたがって互いに近接する一対の第一斜面１７と第二斜面１８とを有している。つまり、クランプ部１６は、前記対向方向に対して互いに反対方向に同じ角度で傾斜する一対の第一斜面１７及び第二斜面１８により、前記対向方向外側に向かうにしたがって、前記並列方向の開口幅が小さくなるテーパ形状に形成されている。
なお、前記対向方向外側は、図１（ａ）の矢印Ｂ方向におけるＢ１側であり、前記対向方向における第二端子２が第一端子１から離間する側である。また、前記対向方向内側は、図１（ａ）の矢印Ｂ方向におけるＢ２側であり、前記対向方向における第二端子２が第一端子１に近接する側である。
第一斜面１７と第二斜面１８とは、前記並列方向に互いに離間して配置されており、前記並列方向の間隔が、前記対向方向内側から対向方向外側に向かうにしたがって除々に狭くなるように形成されている。第一斜面１７と第二斜面１８との、前記対向方向内側端部における前記並列方向の間隔Ｄｃは、第二端子２の前記並列方向の寸法Ｄｄより大きく（Ｄｃ＞Ｄｄ）、前記対向方向外側端部における第一斜面１７と第二斜面１８との前記並列方向の間隔（＝０）は、第二端子２の前記並列方向の寸法Ｄｄより小さくなるように形成されている。

また、各第二端子２の前記対向方向外側に対向配置される各クランプ部１６は、各第二端子２と一対一で対向するように形成されている。
そして、各クランプ部１６が各第二端子２に前記対向方向外側から対向した状態で、クランプ手段１１が前記対向方向内側へ移動されると、各第二端子２が各クランプ部１６の第一斜面１７及び第二斜面１８に当接し、さらには押圧されて、前記斜面に沿って前記並列方向へ摺動し、第一斜面１７及び第二斜面１８により案内されて、そして、各第二端子２が第一斜面１７及び第二斜面１８により前記並列方向両側から挟まれる。これにより、各第二端子２の前記並列方向の位置決めが行われるように構成されている。
また、各クランプ部１６による前記並列方向の位置決めは、各第二端子２と、各第二端子２に対向する各第一端子１との、前記並列方向の位置が等しくなるように行われる。すなわち、各第二端子２が第一斜面１７及び第二斜面１８により前記並列方向両側から挟まれたとき、各第二端子２と、各第一端子１との前記並列方向の位置が等しくなる。

このように構成されたアーク溶接装置１０においては、図２（ａ）、及び図２（ｂ）に示すように、各クランプ部１６が各第二端子２に前記対向方向外側から対向した状態で、クランプ手段１１が前記対向方向内側へ移動されると、各クランプ部１６により、各第二端子２の前記並列方向の位置決めが、各第二端子２と各第一端子１との前記並列方向の位置が合うように行われると共に、各クランプ部１６により、各第二端子２が前記対向方向内側へ押圧されて、対向する各第一端子１に接触することとなる。
アーク溶接装置１０の溶接トーチ１３は、前記対向方向において、互いに接触した状態にある各第一端子１及び各第二端子２の上方に位置すると共に、前記並列方向へ移動可能に構成されている。
溶接トーチ１３は、溶接を行っていない待機時には、例えば前記並列方向において、並列する各第一端子１及び各第二端子２の一端側（図２（ａ）の上端側）に位置しており、溶接を行う溶接時には、前記並列方向における前記一端側から他端側へ移動する。

ダミー端子１２は、導電性の部材により構成され、前記各第一端子１及び前記各第二端子２とは別個に設けられた端子であり、クランプ手段１１に固定されている。
図２（ａ）、及び図２（ｂ）に示すように、ダミー端子１２は、各クランプ部１６により、各第二端子２が各第一端子１に接触されたときに、前記並列方向においては、最も一端側に位置する各第一端子１及び各第二端子２よりも一端側に配置されており、前記対向方向においては、互いに接触した状態の各第一端子１と各第二端子２との接触部と略同じ位置に配置されている。
ダミー端子１２と、ダミー端子１２に隣接する（最も一端側に位置する）第一端子１及び各第二端子２と、の間隔Ｄｅは、互いに隣接する第一端子１・１の間隔Ｄａ、及び互いに隣接する第二端子２・２の間隔Ｄｂと同じ大きさになるように構成されている（Ｄａ＝Ｄｂ＝Ｄｅ）。

以下では、アーク溶接装置１０が、第一端子１と第二端子２とを溶接するときの手順について説明する。
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、及び図２（ｂ）に示すように、まず、アーク溶接装置１０は、各クランプ部１６（各第一斜面１７及び各第二斜面１８）を各第二端子２（詳しくは各第二端子２における各第二溶接部２ｂの上下中途部）に前記対向方向外側から対向させた状態で、クランプ手段１１を前記対向方向内側へ移動させる。
これにより、各クランプ部１６により各第二端子２の前記並列方向の位置決めがなされて、各第二端子２と各第一端子１との前記並列方向の位置とが等しくなると共に、各第二端子２が各クランプ部１６により前記対向方向内側へ押されて、各第二端子２（各第二溶接部２ｂの上端）が各第一端子１（各第一溶接部１ｂの上端）に接触する。

図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、次に、アーク溶接装置１０は、溶接トーチ１３を、互いに接触した状態の各第二溶接部２ｂ及び各第一溶接部１ｂの上方を通るように、前記並列方向の一端側から他端側へ向けて移動させる。つまり、アーク溶接装置１０は、溶接トーチ１３をダミー端子１２が存在する側から前記並列方向に移動させる。
これにより、まず、溶接トーチ１３の放電電極とダミー端子１２との間でアーク放電が発生し、ダミー端子１２が溶融される。次に、溶接トーチ１３の放電電極と、互いに接触している各第二溶接部２ｂ及び各第一溶接部１ｂの上端との間でアーク放電が順次発生し、互いに接触している各第二溶接部２ｂ及び各第一溶接部１ｂの上端が順次溶接される。

以上のように、アーク溶接装置１０は、各クランプ部１６を各第二端子２に前記対向方向外側から対向させた状態で、クランプ手段１１を前記対向方向内側へ移動させることによって、各第二端子２を各クランプ部１６に当接させて、各クランプ部１６により各第二端子２の前記並列方向の位置決めを、各第二端子２と、各第一端子１との前記並列方向の位置が合うように行うと共に、各クランプ部１６により、各第二端子２（各第二溶接部２ｂの上端）を前記対向方向内側へ押圧して、各第一端子１（各第一溶接部１ｂの上端）に接触させる。
これにより、各第一端子１の前記並列方向の寸法を、各第二端子２（各第二溶接部２ｂ）の前記並列方向の位置のバラツキを考慮して、各第二端子２の前記並列方向の寸法Ｄｄよりも大きくする必要がなく、各第二端子２の前記並列方向の寸法Ｄｄと同じ大きさにすることが可能である。従って、各第一端子１と各第二端子２との熱容量差を小さくすることができ、各第一端子１と各第二端子２との溶接品質を安定させることが可能となる。

また、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、アーク溶接装置１０は、クランプ手段１１と、前記対向方向において各第一端子１よりも外側（図４における各第一端子１の左側）に配置され、各第一端子１を前記対向方向における各第二端子２側へ押すクランプ手段１９と、を用い、クランプ手段１１とクランプ手段１９とにより各第一端子１と各第二端子２とを前記対向方向両側から挟むことによって、各第一端子１と各第二端子２とを当接させるように構成してもよい。
しかし、本実施形態のように、クランプ手段１１のみを用いて、各第一端子１と各第二端子２とを接触させるように構成するほうが、各第一端子１及び／又は各第二端子２の前記対向方向の厚みにバラツキがある場合でも、各第一端子１と各第二端子２とを確実に接触させることができ、各第一端子１と各第二端子２との溶接品質を安定させることが可能となる。

また、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、アーク溶接装置１０は、溶接トーチ１３により、各第一端子１と各第二端子２とを順次溶接する前に、ダミー端子１２を溶融させる。これにより、アーク放電が不安定な状態となる最初の溶接をダミー端子１２に対して行い、各第一端子１と各第二端子２との溶接をアーク放電が安定する定常状態になった後に行うことが可能となる。従って、各第一端子１と各第二端子２との溶接品質の低下（過溶融）を回避することが可能となる。

なお、本実施形態においては、アーク溶接装置１０は、ＴＩＧ溶接（タングステン・イナート・ガス溶接：電極にタングステン、シールドガスにイナートガスを使用した溶接）を行うものとするが、溶接の種類については本実施形態に限定されるものではない。

また、図５（ａ）、及び図５（ｂ）に示すように、ダミー端子１２に代えてダミー端子２０を用いてもよい。ダミー端子２０は、製品側（樹脂筐体３）に固定されており、前記並列方向において最も一端側（図５（ａ）における上端側）に位置している第一端子１の一端側に配置されている。ダミー端子２０が用いられる場合、クランプ手段１１には、各第二端子２に前記対向方向外側から対向されるクランプ手段１１が前記対向方向内側へ移動されて、前記第一端子１と各第二端子２とが接触した状態となるときに、ダミー端子２０に当接するクランプ部１１ａが追加されている。

また、図６（ａ）、及び図６（ｂ）に示すように、隣接する第一端子１・１（第二端子２・２）の間隔Ｄｘが、他の隣接する第一端子１・１（第二端子２・２）の間隔Ｄａ・Ｄｂに比べて大きくなる箇所が存在する場合は、樹脂筐体３及び電子部品４ｂにおけるこの箇所の中間に一対のダミー端子２１を配置して、隣接する第一端子１・１の間隔Ｄａ（隣接する第二端子２・２の間隔Ｄｂ）と、ダミー端子２１とダミー端子２１に隣接する第一端子１（第二端子２）の間隔Ｄｆと、を等しくするように構成してもよい。これにより、各第一端子１と各第二端子２との溶接品質を向上させることが可能となる。

また、図７に示すように、各第二端子２の各第二溶接部２ｂの形状は、上下中途部で屈曲しており、屈曲部から下方に向かうにしたがって前記対向方向内側に傾斜し、屈曲部から上方に向かうにしたがって前記対向方向内側に傾斜するように構成してもよい。
各第二端子２は、電子部品４がヒートシンク５上の所定位置に上方から載置されるときに、各第二溶接部２ｂの上端が、既設の第一端子１に当接しない程度の角度で屈曲している。このように構成することで、各第二溶接部２ｂの上端が第一端子１側（バスバ側）に傾倒しているので、クランプ手段１１を用いて各第二溶接部２ｂの上端を各第一溶接部１ｂの上端に接触させるときに確実に接触させることが可能となる。

１ 第一端子
２ 第二端子
１１ クランプ手段
１２・２０・２１ ダミー端子
１６ クランプ部
１７ 第一斜面
１８ 第二斜面

Claims (4)

1. 並列された複数の第一端子と、
   前記第一端子の並列方向に並列され、前記各第一端子に対向配置された、前記第一端子と同数の第二端子と、
   を接触させて溶接するアーク溶接方法であって、
   前記各第一端子と各第二端子との対向方向に対して互いに反対方向に同じ角度で傾斜し、前記対向方向外側に向かうにしたがって互いに近接する第一斜面と第二斜面とで構成される複数のクランプ部を有するクランプ手段を用い、
   前記各クランプ部を前記各第二端子に前記対向方向外側から対向させた状態で、前記クランプ手段を前記対向方向内側へ移動させることによって、
   前記各第二端子を前記各クランプ部に当接させて、前記各クランプ部により前記各第二端子の前記並列方向の位置決めを、前記各第二端子と、前記各第一端子との前記並列方向の位置が合うように行うと共に、
   前記各クランプ部により、前記各第二端子を前記対向方向内側へ押圧して、前記各第一端子に接触させる工程を有し、
   前記クランプ部の前記対向方向外側端部における、前記第一斜面と第二斜面との前記並列方向の間隔を、前記第二端子の前記並列方向の寸法より小さくなるように形成する、
   アーク溶接方法。
2. 接触させた前記各第一端子と前記各第二端子とを溶接する前に、前記各第一端子及び前記各第二端子とは別個に設けられたダミー端子を溶融させる工程を有する、
   請求項１に記載のアーク溶接方法。
3. 並列された複数の第一端子と、
   前記第一端子の並列方向に並列され、前記各第一端子に対向配置された、前記第一端子と同数の第二端子と、
   を接触させて溶接するアーク溶接装置であって、
   前記各第一端子と各第二端子との対向方向に対して互いに反対方向に同じ角度で傾斜し、前記対向方向外側に向かうにしたがって互いに近接する第一斜面と第二斜面とで構成される複数のクランプ部を有するクランプ手段を備え、
   前記各クランプ部を前記各第二端子に前記対向方向外側から対向させた状態で、前記クランプ手段を前記対向方向内側へ移動させることによって、
   前記各第二端子を前記各クランプ部に当接させて、前記各クランプ部により前記各第二端子の前記並列方向の位置決めを、前記各第二端子と、前記各第一端子との前記並列方向の位置が合うように行うと共に、
   前記各クランプ部により、前記各第二端子を前記対向方向内側へ押圧して、前記各第一端子に接触させ、
   前記クランプ部の前記対向方向外側端部における、前記第一斜面と第二斜面との前記並列方向の間隔が、前記第二端子の前記並列方向の寸法より小さくなるように形成される、
   アーク溶接装置。
4. 前記各第一端子及び前記各第二端子とは別個に設けられた導電性のダミー端子を有し、
   前記ダミー端子は、前記各クランプ部により、前記各第二端子が前記各第一端子に接触されたときに、前記並列方向において、最も一端側に位置する各第一端子及び各第二端子よりも一端側に配置されている、
   請求項３に記載のアーク溶接装置。

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