JPH10172710A - 電線のスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より線を母材に溶接するスポット溶接方法に
おいて、溶接強度を上げ、信頼性の向上を図る。 【解決手段】 電線１が複数の線を束ねたより線１ａか
らなる場合、上下電極棒３，４によってより線１ａを導
電性の母材２に重ねて加圧し、該加圧状態で前記上下電
極棒を介して通電を行って溶接する電線のスポット溶接
方法において、前記より線の溶接対応部分に対し、導電
性の細線１０を前記スポット溶接を行うに先だって巻き
付け、細線１０を巻き付けた部分を介してより線１ａを
母材２に溶接するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電線のうち、複数
の線を束ねたより線を母材に重ねて抵抗溶接するスポッ
ト溶接（ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ）に関し、詳しくは
より線と母材である端子との溶接強度と信頼性の向上を
図るようにした電線のスポット溶接方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接を適用する形態として、図
２に例示すように、電線（ハーネスやリード線等）１が
複数の線を束ねたより線１ａからなるときは、被覆（絶
縁体）１ｂを取り除いたより線１ａの溶接対応部分（端
部）を母材である端子（導電性部材）２に重ねて加圧
し、この加圧状態でより線１ａと端子２との間に通電を
行う。換言すると、このスポット溶接では、上下電極棒
（電極チップ）３，４を同図の矢印方向に移動し、挟み
込むようにしてより線１ａを端子２に加圧し、上電極棒
３と下電極棒４との間に低電圧−大電流を通電すると、
より線１ａと端子２との接触部にはジュール熱（抵抗
熱）が発生し、その接触部が瞬間的に加熱、溶融、圧縮
されていわゆるナゲット（ｎｕｇｇｔ）になって、より
線１ａが端子２に溶着される。

【０００３】より線１ａと端子２とを最適な状態でスポ
ット溶接するには、まず、溶接電流、加圧力および通電
圧等を適切に設定する必要がある。このようなことか
ら、スポット溶接機としては、通常、低電圧−大電流を
上下電極棒３，４に供給する機構、通電圧を制御する機
構や溶接部を加圧する加圧機構等を備えている。なお、
溶接電流値は溶接機メーカーにより決定されている。ま
た、加圧力および通電圧だけなく、上下電極棒３，４の
押圧側形状、つまり電極棒の先端形状も重要なパロメー
タであり、これらを母材である端子２やより線１ａの種
類（材質や形状）に応じて、上下電極棒３，４の材質
（銅，ＡｇＷ，ＣｕＷ，純タングステン等）の組み合わ
せと共に設定することも不可欠となる。

【０００４】なお、この種のスポット溶接は、作業時間
が短くて済み、ランニングコストが他の溶接（例えば半
田付け等）と比較して安価であること、溶接時間が短
く、局部加熱であることから、歪の発生が比較的少ない
こと、加圧力、通電圧および電極棒等を設定すれば、作
業員の熟練をさほど必要としないこと等の利点があるた
め、種々な分野で広く利用されている。ところが、上記
したような、より線１ａを母材である端子２に溶接する
ような場合には、例えば、より線１ａを端子２に１〜１
０Ｋｇ／ｍｍ²というような大きい圧力をかけることか
ら、より線１ａを構成している複数の線がばらけ易く端
子２にそのばらけた状態で（圧力の不均衡化に起因し）
不完全に溶着されたり、加圧力等に起因してより線１ａ
が溶融しすぎて、もろくなり、特に、品質面から極めて
重要な要素であるスポット溶接の強度が十分に満足でき
ないことも起こる。

【０００５】そこで、従来対策としては、図３に示すよ
うに、より線１ａの溶接対応部分（端部）にひねりをか
け、より線１ａを捻った状態でスポット溶接する方法が
ある。この方法では、より線１ａにかかる圧力の逃げが
少なくなるため、それなりにスポット溶接の強度を維持
し易くなる。

【０００６】また、他の対策としては、図４に示すよう
に、より線１ａの溶接対応部分（端部）にＣ形のリング
（ファストン加工した導電材）５又は５ａをはめ、より
線１ａを構成している複数の線を拘束して加圧力が逃げ
ないようにした状態で、スポット溶接する方法がある。
この方法では、より線１ａがリング５又は５ａを介して
拘束されることから、前述の方法よりもスポット溶接の
強度を充足し易くなる。 更に他の対策としては、図５
に示すように、より線１ａの溶接対応部分（端部）にパ
イプ（導電材の短管）６をはめ込み、このパイプ６を介
して複数の線を拘束した状態で圧力をかける方法もあ
る。この方法では、より線１ａがパイプ６を介して確実
に拘束されるため加圧した際に圧力が逃げず、スポット
溶接の強度がより安定し易くなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかしながら、上記した
スポット溶接方法のうち、より線１ａにひねりをかけて
捻る方法（図３に示す方法）では、より線１ａの端部側
を端子２に溶接することが一般的であることから、圧力
を加えた際により線１ａの端部がどうしてもばらけて、
スポット溶接の強度が十分に満足でき難いものとなる。

【０００８】これに対し、より線１ａにリング５又は５
ａをはめる方法（図４に示す方法）やパイプ６をはめる
方法（図５に示す方法）では、前述したひねりをかける
場合よりも、より線１ａを確実に拘束してスポット溶接
の強度を上げることができるものの、リング５又は５ａ
やパイプ６にコストがかかり、かつ材質的な制約（純銅
だと軟らか過ぎため、通常、黄銅に錫メッキしたものが
多い）を受け易い。また、より線１ａの径に応じたリン
グ５又は５ａやパイプ６をその都度用意しなければなら
ないことからコスト的に高くなる。しかも、リング５又
は５ａの場合には通常、カシメ操作により固定するが、
切れ部（Ｃ形の欠如部）の存在により圧力が変わる。更
に、パイプ６等の場合にはより線１ａの径に対し小さめ
のものを用いると組み付け作業性が悪くなり、逆に、大
きめのものを使用すると潰す手間がかかり作業工数が増
大することもある。このような問題から、より線１ａを
母材である端子２にスポット溶接する仕様では他の溶接
（半田付け等）と比較して安価であるという利点が未だ
十分に生かされていない。

【０００９】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
ある。その目的は、より線と母材とのスポット溶接の強
度を構造的に安定かつ増大できるようにして、スポット
溶接の信頼性を向上でき、しかも安価に済ませることが
できるようにした電線のスポット溶接方法を提供するこ
とにある。他の目的は以下の内容説明の中で明らかにす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、図１に例示する如く、電線１が複数の線
を束ねたより線１ａからなる場合、上下電極棒３，４に
よってより線１ａを導電性の母材２に重ねて加圧し、該
加圧状態で前記上下電極棒を介して通電を行って溶接す
る電線のスポット溶接方法において、前記より線の溶接
対応部分に対し、導電性の細線１０を前記スポット溶接
を行うに先だって巻き付け、細線１０を巻き付けた部分
を介してより線１ａを母材２に溶接するようにした、構
成である。

【００１１】以上の本発明においては、より線１ｂを構
成している複数の線がはだか軟銅線あるいは錫メッキを
施した軟銅線もしくはニッケルメッキを施した軟銅線で
あり、細線１０としてより線１ｂを構成している線と同
材質で、かつ略同じ線径のものを用いることが好まし
い。

【００１２】また、細線１０としては、ニッケル線また
はニッケルメッキを施した軟銅線であり、かつその線径
として０．２ｍｍ以下のものを用いることがより好まし
い。なお、母材２は導電性の端子であり、一般的には黄
銅にニッケルメッキを施したもの、チタン銅にニッケル
メッキを施したもの、隣青銅にニッケルメッキを施した
もの、これ以外に純ニッケル製のもの等が用いられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１を参照して説明する。この形態説明では、本発明
の好適な例であるから技術的に好ましい種々の限定が付
されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特
に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態
に限られるものではない。図１は本発明のスポット溶接
方法の要部構成を示す概略的側面図である。なお、図
中、図２と同一部分には同一符号を付している。図１に
おいて、本発明のスポット溶接方法は、電線１が複数の
線を束ねたより線１ａを対象にし、より線１ａの溶接対
応部分（以下、端部と言う）に導電性の細線１０を巻き
付け、より線１ａを構成している複数の線を拘束し、し
かる後、上下電極棒３，４により細線１０を巻き付けた
溶接対応部分を母材の端子２に加圧し、この加圧状態で
上下電極棒３，４に通電を行うようにしたものである。
したがって、スポット溶接機（コンデンサ式抵抗溶接
機）自体は市販のものを従来と同様に適用可能であり、
スポット溶接する前工程にて行われる端末処理に工夫が
施されている。

【００１４】ここで、細線１０をより線１ａに巻き付け
る場合は、複数回巻き付けるが、より線１ａの径やより
線１ａを構成している線の数に応じて適切な回数だけ卷
くようにする。巻数の目安は、上電極棒３によってより
線１ａの端部を母材である端子２に加圧した際、細線１
０が解けてより線１ａを構成している複数の線がばらけ
ないように拘束可能な回数、又は上下電極棒３，４が当
たることによる断線を防ぐ意味で、上下電極棒３，４よ
りも幅が広くなる回数である。なお、細線１０の巻き方
は、必ずしも密でなくともよく、巻いた線間に隙間（巻
かれていない部分）があっても差し支えない。

【００１５】具体例としては、より線１ａがＪＩＳ Ｃ
３１５２中、０．７５ｍｍ²のもの（より線が線径０．
１８ｍｍの線、３０本で構成されている）であれば、細
線１０としてはより線１ａを構成している複数の線と同
じ線径０．１８ｍｍのもの、あるいは０．２ｍｍ以下の
径のものを用いることが好ましい。そして、この条件で
は、試験結果から、より線１ａに３〜５回卷けば、加圧
状態のときに細線１０が解けることもなく、より線１ａ
を構成している複数の線を十分に拘束することが可能と
なる。また、細線１０をより線１ａに複数回巻き付ける
ということは、拘束作用的にはより線１ａに従来のパイ
プ６やリング５又は５ａをはめることに類似している
が、従来のパイプ６やＣ形リング５又は５ａをはめる構
成に対し細線１０を巻き付ける構成であると、細線１０
として線径が極めて小さい線を用いることが可能とな
り、（同時に、通電上、好ましいより線１ａと同材質の
細線１０を用いることが可能となって、）最適なスポッ
ト溶接部の接触抵抗等を容易に得ることができる。

【００１６】このように、細線１０をより線１ａに巻き
付けることにより、従来例で説明したパイプ６やリング
５又は５ａと同様に、より線１ａを構成している複数の
線を十分に拘束することができ、スポット溶接におい
て、より線１ａを端子２に加圧しているとき、より線１
ａを構成している複数の線がばらけず、つまり圧力が逃
げることもないことから、スポット溶接の強度を安定に
得ることができる。これに加え、細線１０は、線径が極
めて小さいものを用いることが可能なので、スポット溶
接において細線１０自体が溶融し易くなり、この結果、
より線の導通面積を増大する形を形成して、より線１ａ
の電流値の低下もなく、ひいては溶接の信頼性を向上す
ることができる。

【００１７】また、より線１ａは、通常、はだか軟銅
線、錫メッキを施した軟銅線やニッケルメッキを施した
軟銅線等であるが、細線１０としてはより線１ａや母材
である端子２の材質に応じ、細線１０の材質や線径のも
のを市販品から選択することができる。換言すると、使
用する細線１０は、例えば、銅系の細線（錫メッキ等を
施した軟銅線を含む）やニッケル系の細線（純ニッケル
線やニッケルメッキを施した軟銅線を含む）等として、
線径も多種なものが既に市販されており、線径として最
適なものを容易に入手することができる。このため、従
来のリング５やパイプ６のように特別注文しなくてよい
ことから、コストを低く抑える一方、スポット溶接の強
度をより向上できるという利点がある。

【００１８】また、一例として、より線１ａを構成して
いる複数の線がニッケルメッキを施した軟銅線等であ
り、ニッケルメッキを施した銅板端子２に溶接する場合
は、細線１０としてはより線１ａと同じニッケルメッキ
を施した軟銅線や純ニッケル線を用いることが好まし
い。これは、ニッケルは金属に付着し安く、耐熱性や電
導率、更に耐酸化特性に優れている。したがって、細線
１０としてニッケルメッキを施した軟銅線や純ニッケル
線を用いることによって、スポット溶接の強度を安定に
得ることができるだけでなく、溶接する際に銅の焼きを
最小限に抑え、銅系金属の酸化を防止することができる
とともに、電導率の低下を巻量に応じて抑えることがで
きる。なお、細線１０の巻き付け作業は、巻き付ける部
分がより線１ａの端部で位置的に画一化していることか
ら、例えば、公知のコイル巻線機などを改良して自動化
することも容易に可能であり、従来のパイプ６やリング
５又は５ａをはめる方式に対し作業性を良好に改善し易
いという利点もある。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のスポット
溶接方法（請求項１の発明）によれば、複数の線を束ね
たより線を導電性の母材に溶接するに先だって、導電性
の細線を前記より線に巻き付け、この細線を巻き付けた
部分を介して前記より線を前記母材にスポット溶接する
ことから、より線を構成している複数の線を十分に拘束
して、より線を母材に加圧したときにより線がばらけ
ず、溶接強度を安定して適切な溶接を行うことが可能と
なる。同時に、従来の如くＣ形リングやパイプを用いる
方法に対し、より線の径が異なっても、最適なスポット
溶接状態を容易、かつ安価に形成することができ、溶接
強度と信頼性を共に向上することができる。

【００２０】請求項２の発明によれば、より線がはだか
軟銅線あるいは錫メッキを施した軟銅線もしくはニッケ
ルメッキを施した軟銅線で、細線としてより線を構成し
ている線と同じ材質で、かつ略同じ線径のものを用いる
ことから、請求項１の効果に加え、細線の選定がスポッ
ト溶接を行う最適な状態にて規格化でき、信頼性をより
向上することができる。

【００２１】請求項３の発明によれば、細線がニッケル
線またはニッケルメッキを施した軟銅線であり、かつそ
の線径として０．２ｍｍ以下のものを用いることから、
ニッケル系の耐熱特性により銅線のやけを最小限に抑
え、溶接部分の酸化を防ぐことができ、しかもニッケル
の電導特性により溶接部分の電導率の低下を効率的に抑
えることができる、等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスポット溶接方法の構成と作用を説明
するための概略的側面図。

【図２】従来のスポット溶接方法を説明するための概略
的側面図。

【図３】従来のスポット溶接方法におけるより線の端末
処理例を示す概略的側面図。

【図４】従来の他のより線端末処理例を示す概略的側面
図。

【図５】従来の更に他のより線端末処理例を示す概略的
側面図。

【符号の説明】

１ 電線（ハーネス，リード線等） １ａ より線 １ｂ 被覆（絶縁体） ２ 端子（導電性の母材） ３ 上電極棒 ４ 下電極棒 １０ 細線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電線が複数の線を束ねたより線からなる
   場合、上下電極棒によって前記より線を導電性の母材に
   重ねて加圧し、該加圧状態で前記上下電極棒を介して通
   電を行って溶接する電線のスポット溶接方法において、 前記より線の溶接対応部分に対し、導電性の細線を前記
   スポット溶接を行うに先だって巻き付け、該細線を巻き
   付けた部分を介して前記より線を前記母材に溶接するよ
   うにした、ことを特徴とする電線のスポット溶接方法。
2. 【請求項２】 前記より線を構成している複数の線がは
   だか軟銅線あるいは錫メッキを施した軟銅線もしくはニ
   ッケルメッキを施した軟銅線であり、かつ前記細線とし
   て前記より線を構成している線と同材質で、かつ略同じ
   線径のものを用いる請求項１に記載の電線のスポット溶
   接方法。
3. 【請求項３】 前記細線が、ニッケル線またはニッケル
   メッキを施した軟銅線であり、かつその線径として０．
   ２ｍｍ以下のものを用いる請求項１に記載の電線のスポ
   ット溶接方法。