TWI774287B - 阻抗熔接機的電極加壓機構、阻抗熔接機、熔接方法以及電磁開閉器的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的目的是提供一種阻抗熔接機的加壓機構，能夠不受到阻抗熔接機本體的加壓力影響來控制工件的加壓力。藉由阻抗熔接機本體的加壓機構使上部電極（2）上下移動，對配置於上部電極（2）及下部電極（5）之間的一對的工件（30、31）加壓熔接的阻抗熔接機的電極加壓機構包括：承重構件（6），設置於下部電極（5），接觸上部電極（2）承受阻抗熔接機本體施加的加壓力；可動電極（4），透過彈性構件（3）設置於上部電極（2），加壓時與工件（30）接觸，其中以彈性構件（3）的加壓力控制工件（30、31）的加壓力。

Description

阻抗熔接機的電極加壓機構、阻抗熔接機、熔接方法以及電磁開閉器的製造方法

本發明係有關於阻抗熔接機的電極加壓機構、阻抗熔接機、熔接方法以及電磁開閉器的製造方法。

過去的阻抗熔接機的電極加壓機構中，為了確保熔接時的加壓電極的追隨性，串聯配置相對於收縮量之加壓力各異的複數種類的彈簧構件，確保弱加壓及強加壓下，相對於對被熔接物的推壓力之壓下量（例如專利文獻1）。 又，在其他的阻抗熔接機的電極加壓機構中，為了確保熔接時的加壓電極的追隨性，在能夠在之後安裝的保持導引部上設置複數碟型墊片，藉由這個碟型墊片的彈簧力對被熔接物（工件）加壓（例如專利文獻2）。

先行技術文獻 專利文獻1：日本特開2007-260747號公報 專利文獻2：日本特開平10-249540號公報

然而，上述的專利文獻1的阻抗熔接機的電極加壓機構中，對被熔接物的加壓力的範圍是由串聯配置的彈簧構件的組成決定，因此會有加壓力的對應範圍被限制的問題點。另外，為了擴大加壓力的對應範圍，雖然追加配置彈簧數量或彈簧種類的話能夠擴大對應範圍，但會有加壓機構大型化的問題。又，對被熔接物的加壓力是由串聯配置的彈簧構件的變形量而決定，因此會有需要調整阻抗熔接機本體的加壓機構（例如氣壓缸）的壓力調整的問題。

又，專利文獻2的阻抗熔接機的電極加壓機構中，配置的彈簧構件能夠在之後安裝，因此能夠容易地調整對被熔接物的加壓力的範圍，但會有與專利文獻1的阻抗熔接機相同的問題。又，也會有難以處理阻抗熔接機本體的加壓機構的強加壓領域的問題。

本發明揭露了用以解決上述問題的技術，目的是獲得一種阻抗熔接機的電極加壓機構，能夠不受到阻抗熔接機本體的加壓力影響，以彈簧的變形量來控制被熔接物的加壓力。

本發明揭露的阻抗熔接機的電極加壓機構，藉由阻抗熔接機本體的加壓機構使上部電極上下移動，對配置於上部電極及下部電極之間的一對的工件加壓熔接，該阻抗熔接機的電極加壓機構包括：承重構件，設置於該下部電極，接觸該上部電極承受該阻抗熔接機本體施加的加壓力；以及可動電極，透過彈性構件設置於該上部電極，加壓時與該工件接觸，其中以該彈性構件的加壓力控制該工件的加壓力。

根據本發明的阻抗熔接機的電極加壓機構，以承重構件承受阻抗熔接機本體的加壓力，只藉由設置於上部電極的彈性構件來加壓一對工件，因此能夠得到一種阻抗熔接機，能夠不受到阻抗熔接機本體的加壓力影響，以彈簧構件的變形量來控制對工件的加壓力。

[實施型態1] 以下，使用圖式說明本發明的阻抗熔接機的電極加壓機構的實施型態。另外，各圖中，相同或相當的部分會標示相同符號。 圖1係顯示實施型態1的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖，圖1（A）係側剖面圖，圖1（B）係沿圖1（A）中的B-B線的剖面圖。

＜阻抗熔接機的組成＞ 圖中，阻抗熔接機中設置有可動部10及固定部20。可動部10是由承受來自做為阻抗熔接機本體的電極加壓手段之汽壓缸（未圖示）的加壓力的平台1、固定於平台1正下方的上部電極2、透過彈簧3這個彈性構件安裝於上部電極2的下部的可動電極4所組成。固定部20是由與間隔著空間面向可動電極4配置的下部電極5、固定附著於下部電極5的上面兩側並限制上部電極2的下降位置的絕緣材形成的承重構件6所組成。 又，面向阻抗熔接機的可動電極4的下部電極5的上面，重疊設置了要熔接的上工件30及下工件31。

在此，上部電極2中與承重構件6接觸的面、以及可動電極4中與工件30接觸的面之間的距離X，被設定成比承重構件6中與上部電極2接觸的面、以及工件30中與可動電極4接觸的面之間的距離Y大。 另外，可動電極4電性連接至上部電極2，同時藉由固定於上部電極2的螺絲（未圖示）將彈簧3鎖緊，形成向彈簧3施加壓力的機構。

＜阻抗熔接機的動作＞ 接下來使用圖2說明，藉由這樣的阻抗熔接機將做熔接物的上工件30熔接到做為被熔接物的下工件31的方法。 首先，在步驟ST1，將下工件31及上工件30重疊配置到下部電極5上。接著，使做為阻抗熔接機本體的電壓加壓手段的氣壓缸動作，讓上部電極2下降，使可動電極4抵接至上工件30（步驟ST2）。 接著，使上部電極2下降，將上部電極2抵接至承重構件6（步驟ST3）。

此時，如圖3所示，因為彈簧3變形被可動電極4及下部電極5所夾的工件30、31被適當的加壓力推壓。也就是，上述的距離X比距離Y大，因此做為阻抗熔接機本體的電極加壓手段之氣壓缸施加的加壓力被承重構件6承受，工件30、31只被施加彈簧3的變形量的壓力。 因此，藉由適當地設定彈簧3的變形力，能夠使適當的壓力施加到工件30、31。

接著，在步驟ST4，當上部電極2及下部電極5之間流過電流，上工件30及下工件31的接觸部因為接觸阻抗而發熱，接觸部熔融而能夠將兩者熔接（步驟ST4）。 最後，使上部電極2及可動電極4上升，取出工件30、31（步驟ST5）。 另外，上工件30及下工件31的接觸部熔融而發生微小變形，但藉由彈簧3的彈簧力使可動電極4追隨工件30，而能夠維持對工件30的加壓力，因此能夠進行穩定的熔接。

＜效果的背景＞ 一般來說，熔接時的加壓力會因為工件30、31的材質、尺寸、以及熔接時與工件30、31接觸的電極尺寸的不同使得加壓力的適當值變得不同，而需要調整。在這個情況下，藉由改變阻抗熔接機本體的氣壓缸的壓力而能夠調整加壓力，但因為氣壓缸的內部構造的摩擦阻抗，特別是在氣壓缸壓力低的領域，氣壓缸開始動的時間間隔會增加，因此施予加壓力變得耗時，熔接週期變大。又，因為無法應付通電時的熔接部的微小變形，電極的追隨性惡化，對工件30、31的加壓力降低可能使得熔接部產生噴濺，造成熔接品質下降。又，為了擴大阻抗熔接機的加壓力的適當範圍的處理，雖然能夠透過設備的加壓機構的改造或者是新的阻抗熔接機的導入來達成，但會有需要設備投資的問題。

＜效果的說明＞ 對此，上述的實施型態1中，以承重構件6承受做為阻抗熔接機本體的電極加壓手段之氣壓缸的加壓力，因此，對工件30、31的加壓力能夠不受到阻抗熔接機本體的電極加壓手段的影響，而只以彈簧3來控制。因此，即使工件30、31的材質、厚度、與工件30、31接觸的可動電極4及下部電極5的面積不同，而需要裝置的加壓適當範圍外的加壓力的情況下，能夠藉由螺絲來調整彈簧3的變更或彈簧3的變形量，能夠抑制設備投資。

又，工件30、31因為彈簧3加壓可動電極4而被推壓，因此通電時的熔接部的微小變形的處理，可以用彈簧3只讓可動電極4追隨即可，而不需要使平台1及上部電極2追隨，因此慣性力小能夠使加壓力的追隨性良好。 又，以承重構件6承受阻抗熔接機本體的加壓力，因此能夠不對彈簧3施加過度的承重而防止彈簧3的破損。 因此，能夠獲得便宜且性能佳的阻抗熔接機的電極加壓機構。 另外，上部電極2及下部電極5的平行度能夠藉由承重構件6的高度，因此調整容易。又，承重構件6的配置不被左右2個位置限定，即使在下部電極5的外周側平衡地配置複數個也能夠獲得相同的效果。

[實施型態2] 圖4係顯示實施型態2的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖。 圖中，可動電極4是由具有凹部的可動電極本體4a、被螺絲（未圖示）安裝於這個可動電極本體4a的凹部，被推壓至工件30的可拆卸的更換電極4b所構成。在此，可動電極本體4a被設定成熔接時不與工件30接觸的大小。 藉由這樣的組成，當電極表面產生傷痕或髒污時，能夠只將更換電極4b拆下進行更換，因此能夠抑制維護費用。又，當電極的磨損而需要更換熔接電極的情況下，因為只要更換直接與工件30接觸的更換電極4b即可，因此能夠更為經濟。

[實施型態3] 圖5係顯示實施型態3的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖。 在圖中，透過設置於可動電極4的4個角落的彈簧3來連結上部電極2。 像這樣配置彈簧3在4個角落，以4個彈簧施加加壓力，因此能夠抑制彈簧的高度，增大可動電極4及下部電極5的距離，即使是有高度的工件31、31也能夠熔接。又，對工件30、31加壓時，可動電極4會追隨工件30的抵接面，能夠抑制工件30的傾斜或上下電極間的平行度的影響，因為加壓力不足及不均一的減低而夠穩定地進行熔接。

另外，彈簧3不分別設置在可動電極4的4個角落，而是平衡地配置成對複數個彈簧加壓時各彈簧的加壓力均一即可。例如，如圖6（A）所示可動電極4是圓形的情況下，將彈簧3配置在等間隔的3個點，又，如圖6（B）所示是長方形電極的情況下，則配置在左右的2個點即可。

[實施型態4] 圖7係顯示實施型態4的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分平面圖。 上述的實施型態1中，將承重構件6配置在下部電極5的左右2個位置，但也可以如圖7所示地配置在下部電極5的上面的外周側3個位置，同樣能夠獲得上部電極2及下部電極5的平行度的調整變得容易的效果。 另外，上述的實施型態中，雖然使用彈簧3對工件30、31施加接觸壓力來組成，但也能夠使用橡膠或可彈性變形的樹脂成型品等的彈性構件同樣地組成。

[實施型態5] 圖8係顯示實施型態5的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分平面圖及剖面圖，如圖8（B）所示，將承重構件6以上部電極2側的絕緣性樹脂形成的承重構件部6a、支持承重構件部6a的金屬材料形成的承重構件部6b構成，使得電流不會從上部電極2承重構件6流到下部電極5。 又，藉由在承重構件部6a及承重構件部6b之間夾持墊片，能夠調整彈簧3的加壓力。又，承重構件部6b能夠使用縱彈性係數高的金屬，能夠將變形量抑制地較小，更進一步提昇加壓力的管理。

[實施型態6] 圖9係顯示使用上述的阻抗熔接機製造的實施型態6的電磁開閉器的概要圖。 圖中，電磁開閉器100中使用了以上述的熔接方法製造的一對的工件：磁間隙物101、可動鐵心102。在此，可動鐵心102是以鐵類的磁性金屬，例如一般構造用壓延材的SS400所構成。磁間隙物101是以容易與鐵類磁性金屬熔接的非磁性金屬的不鏽鋼材，特別是SUS304等的沃斯田鐵類不鏽鋼材的薄板所構成。

又，電磁開閉器100具備支持可動鐵心102的絕緣體之樹脂成型品103、固定於樹脂成型品103的可動接點104、吸引可動鐵心102的電磁鐵105、將可動鐵心102朝向遠離電磁鐵105的固定鐵心105a偏壓的彈簧106、收納各構件且面向可動接點104將固定接點107固定的殼體108。

在這個構造下，當對電磁鐵105通電，一對的驅動線圈產生磁束，這個磁束形成從電磁鐵105的一側的固定鐵心105a通過磁間隙物101及可動鐵心102回到另一側的固定鐵心105a的磁路。利用這個磁束抵抗彈簧106的壓力，可動鐵心102被固定鐵心105a吸引，結果，可動接點104與固定接點107接觸而使電路閉合。

接著，當驅動線圈的電流被切斷，驅動線圈就不會產生磁束，但當可動鐵心102及固定鐵心105a之間沒有空氣間隙的情況下，藉由可動鐵心102及固定鐵心105a的素材所具有的保磁力，兩者間產生殘留磁力，可能會造成彈簧106無法強過吸引力使得電路無法開路的狀況。 然而，藉由設置非磁性材形成的磁間隙物101，磁間隙物101存在的部分在磁路上被視為與空氣間隙相等，因此超過可動鐵心102及固定鐵心105a的素材的保磁力的逆磁場施加於兩鐵心，而能獲得使殘留磁束趨近0的效果。這個結果，就能夠以彈簧106將可動鐵心102上推，可動鐵心102從固定鐵心105a分離使電路打開。 如以上所述，使用本發明所揭露的阻抗熔接機，熔接電磁開閉器的磁間隙物101及可動鐵心102來形成，結果能夠獲得便宜且高性能的電磁開閉器。

另外，本發明並不限定於上述的實施型態1，甚至是，實施型態1中記載的各式各樣的特徵、態樣及功能並不限定於特定的實施型態的使用，能夠單獨、或以各種組合使用於實施型態。因此，未例示的無數的變形例也在本發明說明書中揭露的技術範圍內被設想。例如，將至少1個構成要素變形的情況下，假設追加個情況及省略的情況也包含在內。

1:平台 2:上部電極 3:彈性構件(彈簧) 4:可動電極 4a:可動電極本體 4b:更換電極 5:下部電極 6:承重構件 6a,6b:承重構件部 10:可動部 20:固定部 30,31:工件(熔接器) 100:電磁開閉器 101:磁間隙物 102:可動鐵心 103:樹脂成型品 104:可動接點 105:電磁鐵 105a:固定鐵心 106:彈簧 107:固定接點 108:殼體

圖1係顯示實施型態1的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖及主要部分平面圖。 圖2係說明實施型態1的阻抗熔接機的熔接方法的流程圖。 圖3係顯示實施型態1的阻抗熔接機的動作狀態的剖面圖。 圖4係顯示實施型態2的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖。 圖5係顯示實施型態3的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分剖面圖及主要部分平面圖。 圖6係顯示實施型態3的其他的實施型態的主要部分平面圖。 圖7係顯示實施型態4的阻抗熔接機的電極加壓機構的主要部分平面圖。 圖8係顯示實施型態5的阻抗熔接機的主要部分平面圖及剖面圖。 圖9係顯示使用阻抗熔接機製造的實施型態6的電磁開閉器的概要圖。

1:平台

2:上部電極

3:彈性構件(彈簧)

4:可動電極

5:下部電極

6:承重構件

10:可動部

20:固定部

30,31:工件(熔接器)

X:距離

Y:距離

Claims (10)

1. 一種阻抗熔接機的電極加壓機構，藉由阻抗熔接機本體的加壓機構使上部電極上下移動，對配置於上部電極及下部電極之間的一對的工件加壓熔接，該阻抗熔接機的電極加壓機構包括：承重構件，設置於該下部電極，接觸該上部電極承受該阻抗熔接機本體施加的加壓力；以及可動電極，透過彈性構件設置於該上部電極，加壓時與該工件接觸，其中以該彈性構件的加壓力控制該工件的加壓力；其中該上部電極的與該承重構件接觸的面、及該可動電極的與該工件接觸的面之間的距離，比該承重構件的與該上部電極接觸的面、及該工件的與該可動電極接觸的面之間的距離大。
2. 一種阻抗熔接機的電極加壓機構，藉由阻抗熔接機本體的加壓機構使上部電極上下移動，對配置於上部電極及下部電極之間的一對的工件加壓熔接，該阻抗熔接機的電極加壓機構包括：承重構件，設置於該下部電極，接觸該上部電極承受該阻抗熔接機本體施加的加壓力；以及可動電極，透過彈性構件設置於該上部電極，加壓時與該工件接觸，其中以該彈性構件的加壓力控制該工件的加壓力；其中移動該上部電極與該承重構件接觸之前，該可動電極接觸該工件對該工件加壓。
3. 如請求項1或2之阻抗熔接機的電極加壓機構，其中該可動電極由可動電極本體、以及固定於該可動電極本體且用以推壓該工件的可拆卸的 更換電極所構成。
4. 如請求項1或2之阻抗熔接機的電極加壓機構，其中將設置於該上部電極及該可動電極之間的該彈性構件配置複數個。
5. 如請求項1或2之阻抗熔接機的電極加壓機構，其中將承受該阻抗熔接機本體的加壓力的該承重構件，配置複數個於該下部電極的外周側。
6. 如請求項1或2之阻抗熔接機的電極加壓機構，其中該承重構件由該上部電極側的絕緣性樹脂形成的承重構件部、以及支持該承重構件部的金屬材料形成的承重構件部所構成。
7. 如請求項1或2之阻抗熔接機的電極加壓機構，其中該彈性構件以彈簧構成。
8. 一種阻抗熔接機，包括：如請求項1至7任一者之阻抗熔接機的電極加壓機構。
9. 一種熔接方法，使用如請求項8之阻抗熔接機，包括：設置一對的工件於該上部電極及該下部電極之間的第1步驟；移動該上部電極，使該可動電極與該工件接觸的第2步驟；再移動該上部電極使該上部電極接觸承重構件，加壓該一對的工件的第3步驟；以及在該上部電極及該下部電極間通電，熔接該一對的工件的第4步驟。
10. 一種電磁開閉器的製造方法，使用如請求項9之熔接方法，來熔接電磁開閉器的可動鐵心、以及非磁性金屬形成的間隙物。

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