JPH0819883A

JPH0819883A - 微細ワイヤの接続方法

Info

Publication number: JPH0819883A
Application number: JP6177468A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Takahashi; 裕一郎高橋
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】欠陥のない溶接継ぎ手を得るとともに、作業
が簡便で加工工数の小さな微細ワイヤの接続方法を提供
する。【構成】互いに接続し合うワイヤ２、３の端面どうし
を突き合わせ、該突き合わせ部位にレーザ光を照射し
て、該各ワイヤの末端を溶融するとともに、少なくとも
一方のワイヤを前記溶融部位の方向に送り出すことによ
り、前記各ワイヤの外径よりも大きな外径の溶融塊８を
形成し、しかる後に少なくとも一方のワイヤを前記溶融
部位とは逆方向に引き戻すことにより、前記溶融部位９
の形状を調整して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いる線材
の溶接方法に係わり、詳しくはレーザ溶接による微細ワ
イヤの接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ溶接による微細ワイヤの接
続方法に関しては、特公昭５９−５０４３２号公報所載
の技術が開示されている。この技術は、まずレーザ溶接
の前処理としてニッパ等で切断した微細ワイヤの先端を
球状化する。図５に示すように、微細ワイヤ１０３の末
端にレーザ光軸１０１の焦点１０２を当て、例えば０．
１mm径の微細ワイヤ１０３に対し３ジュールのエネルギ
で７mmsec のレーザを５回照射すると微細ワイヤ１０３
の末端は溶融を始めると共に、表面張力によって図のご
とくワイヤ径より大きい球状化末端１０４が形成され
る。さらに、該球状化末端１０４の大きさは図中矢印Ａ
のように微細ワイヤ１０３を光軸と直角方向に寸動させ
ながら前記照射を繰り返すことによって調整可能であ
る。

【０００３】つぎに、図６の(a) に示すように、一対の
微細ワイヤ１０３、１０５の球状化末端１０４、１０６
を互いに当接させ、該当接点にレーザ光軸１０１の焦点
１０２を当て、所定の照射を行えば、図６の(b) に示す
ように、該末端球の大きさとレーザ照射条件の選択によ
って該微細ワイヤ１０３、１０５と等しい径でかつ欠陥
のない溶接継ぎ手１０７を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
技術においては、微細ワイヤと等しい径でかつ欠陥のな
い溶接継ぎ手が形成されるものの、溶接前の前処理とし
てワイヤ末端の球状化処理が必要である。そのため、ワ
イヤ接続作業が煩雑となり、加工工数が大きいという問
題点があった。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、請求項１、２または３に係る発明の目的は、
欠陥のない溶接継ぎ手を得るとともに、作業が簡便で加
工工数の小さな微細ワイヤの接続方法を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、互いに接続し
合うワイヤの端面どうしを突き合わせ、該突き合わせ部
位にレーザ光を照射して、該各ワイヤの末端を溶融する
とともに、少なくとも一方のワイヤを前記溶融部位の方
向に送り出すことにより、前記各ワイヤの外径よりも大
きな外径の溶融塊を形成し、しかる後に少なくとも一方
のワイヤを前記溶融部位とは逆方向に引き戻すことによ
り、前記溶融部位の形状を調整して接続することを特徴
とする。

【０００７】

【作用】請求項１、２または３に係る発明の作用は、少
なくとも一方のワイヤを溶融部位の方向に送り出すこと
により、溶融塊を形成するための材料を供給し、つぎに
少なくとも一方のワイヤを引き戻すことにより、溶融塊
を所望の形状に引き延ばすことである。請求項２に係る
発明の作用は、上記作用に加え、溶融金属凝固時のひけ
量以上の溶融塊ができるように、溶融部位へのワイヤの
送り出しを行い、溶融部位が凝固する前にワイヤを引き
戻す量を制御することにより、ワイヤの外形と相似形の
溶接継ぎ手を形成する。請求項３に係る発明の作用は、
上記作用に加え、溶融金属凝固時のひけ量以上の溶融塊
ができるように、溶融部位へのワイヤの送り出しを行
い、溶融部位が凝固する前にワイヤを引き戻す量を制御
することにより、溶融部位と互いに外径の異なる各ワイ
ヤの溶融していない部分とをなだらかな形状に接続す
る。

【０００８】

【実施例１】図１〜図２は第１実施例を示し、図１は、
本実施例の微細ワイヤの接続方法に用いる装置の正面
図、図２は本実施例の微細ワイヤの接続方法を示す工程
図である。図１において、１はＹＡＧレーザの光軸であ
り、ＳＭＡワイヤ２およびステンレスワイヤ３の突き合
わせ部４の上面に焦点１Ａを結ぶ。ＳＭＡワイヤ２およ
びステンレスワイヤ３は単線であり、外径は双方とも１
００μｍである。５および６は、ワイヤ送り出し機構で
あり、それぞれＳＭＡワイヤ２、ステンレスワイヤ３を
把持して、進退自在に構成され、制御部７により、送り
出し量および引き戻し量が制御されている。

【０００９】つぎに、本実施例の微細ワイヤの接続方法
を説明する。ワイヤ送り出し機構５、６は、それぞれ、
ＳＭＡワイヤ２、ステンレスワイヤ３を把持し、それぞ
れ前進してワイヤどうしの端面を当接させ、突き合わせ
部４を形成する。突き合わせ部４にはＹＡＧレーザを照
射し、この部分を溶融させる。突き合わせ部４の溶融が
始まると、ワイヤ送り出し機構６により、突き合わせ部
４へステンレスワイヤ３を制御部８の指示により設定量
分だけ送り出す。これにより、図２の(a) のように、Ｓ
ＭＡワイヤ２およびステンレスワイヤ３の外径より大き
い溶融塊８が形成されて、制御部７の指示により、ワイ
ヤ送り出し機構６が働き、ステンレスワイヤ３を設定量
分引き戻す。このようにして、図２の(b) のように、溶
融塊８は引き延ばされて、ＳＭＡワイヤ２およびステン
レスワイヤ３の外径より凝固収縮分だけやや外形を大き
くして、溶融部９を形成する。つぎに、ＹＡＧレーザの
照射を停止し、溶融部９を凝固させる。これにより、Ｓ
ＭＡワイヤ２およびステンレスワイヤ３の各素材径と等
しい溶接継ぎ手が完成する。

【００１０】なお、ステンレスワイヤ３の送り出し量、
および溶融後にステンレスワイヤ３を引き戻す量の設定
値に関しては、予めサンプルを接合して決定し、これを
制御部７にプログラミングして使用する。また、レーザ
照射条件を一定にしておいて、ワイヤの溶融部を引き戻
すときの引き戻し量の設定値を変化させることにより、
ワイヤの素材径と等しい径に限らず、必要に応じて素材
径よりも太かったり、細かったりする溶接継ぎ手を得る
ことができる。

【００１１】本実施例は基本的に、一連の作業が自動的
に連続して行われるので、従来の技術における前処理が
省け、作業が簡潔になり、加工工数が低減できるという
効果がある。さらに、本実施例の特有の効果として、突
き合わせ部４の溶融開始と同時にステンレスワイヤ３を
ワイヤ送り出し機構６により材料供給されるので、溶融
塊８の形成が促進され、また、凝固時の収縮量を見込ん
で、引き戻されるので、凝固時のひけがなく、双方の素
材径と等しい溶接継ぎ手が得られる。さらに、素材径よ
りも、太いものや細いものなど、素材の外形と相似形の
断面の溶接継ぎ手を必要に応じて形成することができ
る。

【００１２】なお、本実施例では、ワイヤ送り出し機構
６により、ステンレスワイヤ３の送り出しおよび引き戻
しをしているが、ワイヤ送り出し機構５により、ＳＭＡ
ワイヤ２の送り出しおよび引き戻しをしてもよい。また
双方を同時に作動させてもよく、さらに、送り出しはス
テンレスワイヤ３で、引き戻しはＳＭＡワイヤ２とした
り、その逆にすることもできる。この場合の送り出し量
および引き戻し量は予めサンプルを接合し、そのデータ
に基づいて決定する。

【００１３】また、本実施例では、ＳＭＡワイヤ２とス
テンレスワイヤ３の接続の例を示したが、同種の材料で
もよく、さらに溶接可能な材料ならば、異種材料の組み
合わせであってもよい。

【００１４】さらに、本実施例のワイヤ送り出し機構
５、６はワイヤを把持して進退自在に構成されている
が、ワイヤを軸にして回動させる機構を設け、ワイヤを
回しながらレーザ溶接してもよい。このようにワイヤを
回動することにより、重力の影響をなくし、溶融塊はバ
ランスのよい球状を形成し、引き戻し後も溶融部の外径
の精度を向上させることができる。

【００１５】

【実施例２】図３〜図４は第２実施例を示し、図３は、
本実施例の微細ワイヤの接続方法に用いる装置の正面
図、図４は本実施例の微細ワイヤの接続方法を示す工程
図である。本実施例の微細ワイヤの接続方法に用いる装
置は、基本的には第１実施例と同一であり、同一の部材
には同一の符号を付し説明を省略する。異なる部分は、
図３において、画像処理するための観察用カメラ１２を
備えたことであり、溶融部位の画像を制御部８に送り、
制御部８に記憶させた画像形状と比較して、ワイヤ送り
出し機構５、６を制御していることである。さらに、接
続されるワイヤの外径が互いに異なる点であり、ＳＭＡ
ワイヤ２は単線で、外径８０μｍ、ステンレスワイヤ３
は単線で、外径１５０μｍある。従って、突き合わせ部
４は段差が生じており、ＹＡＧレーザの焦点は段差の中
間位置に結ぶことになる。

【００１６】本実施例の接続方法は、突き合わせ部４を
形成するところまでは、第１実施例と同じである。図３
に示すように、突き合わせ部４にＹＡＧレーザを照射
し、この部分を溶融させる。突き合わせ部４の溶融が始
まると、観察用カメラ１２で画像をモニタしながらワイ
ヤ送り出し機構６により、ステンレスワイヤ３を送り出
し、図４の(a) のように、溶融塊８を形成する。溶融塊
８の形状が制御部７に記憶させた画像形状と一致する
と、ワイヤ送り出し機構６のステンレスワイヤ３の送り
出しを停止する。この際、ＳＭＡワイヤ２の溶融してい
ない部分と溶融塊８には、形状が急激に変わる境界１０
が形成される。つぎに、観察用カメラ１２で画像をモニ
タしながら、ワイヤ送り出し機構６でステンレスワイヤ
３を制御部７に記憶させた溶融部９の形状と一致するま
で引き戻し、図４の(b) のように、段差の少ないなだら
かな境界１１が形成された後、ＹＡＧレーザの照射を停
止し、溶融部９を凝固させる。

【００１７】なお、上記したステンレスワイヤ３の送り
出し量および溶融後にステンレスワイヤ３を引き戻す量
の設定量に関しては、予めサンプルを接合し、図４の
(a)(b)の溶融時の溶融部９の形状を記憶させ、これを制
御部７にプログラミングし使用する。

【００１８】本実施例の基本的効果は第１実施例と同じ
である。さらに、特有の効果について説明する。異なる
外径のワイヤを接合させると、素材と溶融部との境界は
急激な形状変化が生じ、鋭角な境界を形成し、応力集中
によるワイヤ接続部の強度低下をもたらす。本実施例で
は、溶融部の凝固前にワイヤを引き戻すことにより、な
だらかな溶融部を形成し、応力集中を分散させ、引っ張
り強さや耐久性を向上させることができる。

【００１９】本実施例の変形例については、前記の第１
実施例における変形例が同様に成立し、同様の作用効果
が得られる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１〜３に係る発明によれば、欠陥
のない微細ワイヤの溶接継ぎ手を得るとともに、作業が
簡便となり、加工工数を低減することができる。請求項
２に係る発明によれば、上記効果に加え、互いに等しい
外径のワイヤを接続する場合に、双方の素材の外形と相
似形の断面をもつ所望の溶接継ぎ手を得ることができ
る。請求項３に係る発明によれば、上記効果に加え、互
いに異なる外径のワイヤを接続する場合に、双方の素材
径をなだらかな形状で連設し、引っ張り強さや耐久性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の微細ワイヤの接続方法に用いる装置
の正面図である。

【図２】実施例１の微細ワイヤの接続方法を示す工程図
である。

【図３】実施例２の微細ワイヤの接続方法に用いる装置
の正面図である。

【図４】実施例２の微細ワイヤの接続方法を示す工程図
である。

【図５】従来技術の微細ワイヤの接続方法の前処理段階
の工程図である。

【図６】従来技術の微細ワイヤの接続方法を示す工程図
である。

【符号の説明】

１レーザ光軸２ＳＭＡワイヤ３ステンレスワイヤ４突き合わせ部５ワイヤ送り出し機構６ワイヤ送り出し機構７制御部８溶融塊９溶融部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに接続し合うワイヤの端面どうしを
突き合わせ、該突き合わせ部位にレーザ光を照射して、
該各ワイヤの末端を溶融するとともに、少なくとも一方
のワイヤを前記溶融部位の方向に送り出すことにより、
前記各ワイヤの外径よりも大きな外径の溶融塊を形成
し、しかる後に少なくとも一方のワイヤを前記溶融部位
とは逆方向に引き戻すことにより、前記溶融部位の形状
を調整して接続することを特徴とする微細ワイヤの接続
方法。
【請求項２】前記各ワイヤの外径を同一のものとし、
少なくとも一方のワイヤの引き戻す量を制御することに
より、前記溶融部位を前記各ワイヤの外形とほぼ相似の
形状に形成して接続することを特徴とする請求項１記載
の微細ワイヤの接続方法。
【請求項３】前記各ワイヤの外径を互いに異なるもの
とし、少なくとも一方のワイヤの引き戻す量を制御する
ことにより、前記溶融部位と前記互いに異なる外径の各
ワイヤとをなだらか形状に接続することを特徴とする請
求項１記載の微細ワイヤの接続方法。