JPH0535603U - 結束用帯金のスポツト溶接電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯金溶接型の結束機器に用いる帯金に、銅帯
または銅合金帯を適用して、確実・強固な溶接を可能な
らしめるスポット溶接電極を提供する。 【構成】 スポット溶接電極を、タングステン、タング
ステンを主体とする合金、またはタングステンを主体と
する焼結金属をもって構成した電極、あるいは電極用銅
合金をもって成形した電極の要部にタングステンまたは
タングステンを主体とする合金を溶射して構成した電極
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、溶接型の結束機器における金属帯（単に帯金ともいう）の重合部接 合のためのスポット溶接電極の改良に関し、より詳しくは、銅系の帯金溶接を可 能ならしめるスポット溶接電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、銅系金属のスポット溶接においては、通常３０％程度以下の電気伝 導度（ＩＡＣＳ）をもった銅合金の場合、何とかナゲットを形成して溶接が可能 であるが、それ以上の高い電気伝導度をもつ銅合金では、溶接するという目的つ まり接合強度をもつ金属の接合は困難であり、電気伝導度６０％程度以上ではも はや溶接接合そのものが不可能であった。すなわち、銅合金のスポット溶接に対 する溶接性について表１に示したが、電気伝電度の大きくなるほど溶接性は劣化 し、必要溶接電流も鋼に較べて大きくなることが一般的なスポット溶接技術の中 で知られている。

【０００３】

【表１】

【０００４】 一方、産業界の流通過程において、特に金属製品の移送には帯金に依る結束が 一般的に広く活用されているが、例えば銅チューブ、銅電線その他銅系製品の結 束は、鋼製の帯すなわち鋼帯による結束が、製品損傷の原因となることで敬遠さ れる傾向にあった。そして、これら銅系製品の結束には、同質の銅の帯が、同一 物理的性質を有するということから、特に品質保持の面で好ましい方向であるこ とが知られてきた。

【０００５】 このような経緯から、銅製品に対して銅帯を用いて結束する試みが種々なされ たが、前述したように銅のスポット溶接ができないことから、シールによる銅帯 重合部接合に甘んじる他に手段がなかった。このシール接合では、シールが鋼製 であるため、折角高価な銅帯を用いながら、該シール部において製品損傷を惹起 して、銅製品結束における品質保持に対しては満足すべき解決策とはならなかっ た。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述のような状況に鑑み、本考案は、銅帯重合部に銅製品への損傷発生の原因 を孕まない溶接接合を適用すべく取り組んだ。しかしながら、銅帯のスポット溶 接に対しては、銅帯の電気伝導度９９％以上という高伝導度による熱の散逸、こ のための過大電流と大容量トランスの設置を要する件、銅帯のもつ治金学的特性 による溶接性の劣悪さ、結束機器という限られたスペース条件下での適用、等々 の解決すべき問題が多く、本考案者は鋭意研究と試行を重ねて、電極の材質的選 択・適用により解決するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述のような課題を解決するために次のような手段を適用して対処 した。すなわち、銅または銅合金の帯を確実・強固に溶接するために、タングス テン、タングステンを主体とする合金、またはタングステンを主体とする焼結金 属をもって構成した電極、あるいは電極用銅系合金で成形された電極の要部にタ ングステンまたはタングステンを主体とする合金を溶射して構成した電極の１つ をスポット溶接電極として上下に適用するものである。このことによって、銅ま たは銅合金の帯は良好な溶接が果たされるものである。

【０００８】

【作 用】

本考案の結束用帯金のスポット溶接電極（以下単に本電極という）は、その作 用として次のように説明することができる。すなわち、電気伝導度９９％以上の 銅帯に対して、上下電極で加圧を施し通電すると、被溶接体としての銅帯の加圧 部を流れる電流の影響によって銅帯が加熱される前に、上下電極が昇温し、しか も加圧点に集中的に熱が集まり、被溶接銅帯加圧部を昇温し溶融点に達せしめ、 スポット溶接がなされるものであり、この電気伝導度の高い銅帯を溶接するため に特別大容量のトランスを必要とはしないもので、鋼帯溶接のトランスで充分対 応可能である。このことは、タングステンまたはその合金あるいは焼結体が、電 気伝導度において比較的低く、通電による発熱量が大きいことによるものであり 銅帯スポット溶接電極として好適なものであるからに他ならない。なお、被溶接 帯として銅帯の他に黄銅帯に対しても良好な溶接結果が得られる。

【０００９】

【実 施 例】

以下本考案の好適な実施例を、図面を参照して詳しく説明する。

【００１０】 本電極１を装着適用する結束機器の１例として、溶接型自動結束機の結束ヘッ ド５の概略図を図１に正面図、図２に側面図として示したが、結束ヘッド５は、 溶接装置３０、トランス４０、銅帯送給引締装置５０を備え、溶接装置３０の銅 帯溶接箇所に本電極１を配列装着しており、本電極１は、上電極１０および下電 極２０の１対で構成装着している。

【００１１】 上電極１０は、図３に正面図、図４に下面図として示したが、上電極ホルダー （図示せず）に取り付けるためのねじ部１５を有し、電極部１２の先端が加圧部 １１である。形状としては従来からある鋼帯スポット溶接電極と同様である。

【００１２】 下電極２０は、図５に平面図、図６に正面図、図７に下面図、図８に側面図と して示したが、取付孔２５，２５で下電極ホルダー（図示せず）にねじを用いて 取り付けられる。電極部２２の上面は加圧部２１を形成している。

【００１３】 本電極１の構成的特徴は、その構成素材として、タングステン、タングステン を主体とする合金、またはタングステンを主体とする焼結金属を適用したことで あり、さらに、電極用銅合金を素材として成形した電極の要部（上電極１０にお いては電極部１２および加圧部１１、下電極２０においては電極部２２、加圧部 ２１をいう）にタングステンまたはタングステンを主体とする合金を溶射して構 成することも可能である。ここでタングステンを主体とする合金とは、タングス テンを少なくとも半分以上含む合金をいう。

【００１４】 このようなタングステン系の金属で構成された本電極１は、被溶接銅帯がそれ 自体通電により加熱昇温し難い上に、発熱があっても拡散が激しいために、局部 的なスポット溶接が不可能に近い状況の中で、本電極１が通電により加熱昇温さ れ、その熱量を被溶接銅帯に集中的に伝導して溶着に至らしめるものであり、タ ングステンの通電発熱作用が極めて大きいことは、タングステンフィラメントを 想像すれば充分理解されるところである。

【００１５】 さて、タングステンによる本電極１の加工は、タングステンが硬質であるとい うことから放電加工によることが好ましいが、最近においては機械切削加工も可 能である。タングステンを主体とする合金による本電極１の加工についても同様 である。タングステンを主体とする焼結金属による本電極１の加工は、焼結工程 で概略成形が可能であり、爾後の放電加工または機械加工も容易になってくる。

【００１６】 また、電極用銅合金例えばアルミナ分散銅、カドミウム銅、ジルコニウム銅、 ニッケル銅、クロム銅、カドミウム−ジルコニウム銅、ニッケル−ベリリューム 銅等の素材を上電極１０、下電極２０に機械加工成形して、要部に、タングステ ンまたはタングステンを主体とする合金を溶射する場合、溶射量は、１００ミク ロン〜３００ミクロン程度が好ましい。

【００１７】 タングステンを素材として構成した本電極１を適用して、銅帯（電気伝導度； ９９％以上。厚み；０.４ｍｍ、幅；１６ｍｍ、破断荷重１７３Ｋｇ）を溶接し 、その溶接強度をテストしたところ、表２に示す結果を得た。このことは、従来 不可能視されてきた銅帯の溶接について実用化が達成され、その強度が充分満足 されるものとして画期的といえる。

【００１８】

【表２】 溶接部引張試験結果（Ａ） 母 材 材質；銅 帯 サイズ；０．４ｍｍ×１６ｍｍ 破断荷重；１７３．０ Ｋｇ 溶接条件 加圧；２．０ Ｋｇ／ｃｍ² 電 流； ３ ＫＡ

【００１９】 また、従来大容量のトランス設置が可能な一般的黄銅板の溶接において、大電 流通電によってかろうじて可能であった黄銅についても、結束機において、トラ ンス４０の容量を従来鋼帯溶接結束用のものを用いて充分可能であることも実証 され好結果をもたらしている。すなわち、黄銅帯（電気伝導度；３０％、厚み； ０.４ｍｍ、幅；１６ｍｍ、破断荷重２２１．２Ｋｇ）を、タングステン９０％ 、銅−ニッケル１０％の合金を素材として構成した本電極１を適用して溶接を施 したが、その溶接引張試験の結果は表３に示す通り極めて良好な成績であった。

【００２０】

【表３】 溶接部引張試験結果（Ｂ） 母 材 材質； 黄銅帯 サイズ；０．４ｍｍ×１６ｍｍ 破断荷重；２２１．２ Ｋｇ 溶接条件 加圧；２．０ Ｋｇ／ｃｍ² 電 流； ３ ＫＡ

【００２１】

【考案の効果】

前述のように、本考案の実施によって、銅帯による溶接結束が好ましい状態で 達成され、しかも、従来の鋼帯結束機器に対して本電極を適用するのみで可能と なり、銅帯溶接結束を熱願していた物流業界にとって大きな貢献をなすものであ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本電極を装着した状況を示す自動結束機の結束
ヘッドの正面図である。

【図２】図１の側面図であり、本電極の装着適用状況を
示すものである。

【図３】本電極の上電極を示す正面図である。

【図４】本電極の上電極を示す下面図である。

【図５】本電極の下電極を示す平面図である。

【図６】本電極の下電極を示す正面図である。

【図７】本電極の下電極を示す下面図である。

【図８】本電極の下電極を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 本電極 ５ 結束ヘッド １０ 上電極 １１ 加圧部 １２ 電極部 １５ ねじ部 ２０ 下電極 ２１ 加圧部 ２２ 電極部 ２５ 取付孔 ３０ 溶接装置 ４０ トランス ５０ 銅帯送給引締装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 結束用帯金溶接装置のスポット溶接電極
   において、銅または銅合金でなる帯金を確実・強固に溶
   接するために、該電極は、タングステン、タングステン
   を主体とする合金、または、タングステンを主体とする
   焼結金属をもって構成した電極、あるいは、電極用の銅
   合金をもって成形した電極の要部にタングステンまたは
   タングステンを主体とする合金を溶射して構成した電
   極、の１つとすることを特徴とする結束用帯金のスポッ
   ト溶接電極。