WO2019123891A1 - 接続体の製造方法 - Google Patents

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山崎　仁
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オリンパス株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a connector.
  • a method of heating a heating device by energization by configuring a heating device by connecting a metal member made of SUS and a metal wire made of a copper wire is adopted.
  • a heating device since the tip end treatment portion is heated to approximately 300 ° C., heat resistance is required at the connection portion between the metal member and the metal wire. For this reason, resistance welding which is not easily affected by temperature conditions is often used to connect a metal member and a metal wire.
  • This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the connection object which can improve tearing-off strength and tensile strength, without thickening the diameter of a metal wire. .
  • a method of manufacturing a connector according to the present invention is a method of manufacturing a connector in which a metal wire and a metal member are connected by welding, A multiple wire portion forming step of forming a multiple wire portion by arranging a plurality of the metal wires on the surface, and pressing the concave shape formed on the second electrode, bringing the first electrode into contact with the back surface of the metal member A welding portion forming step of melting the multi-wire portion by pressing and energizing in a state where the surface is in contact with the multi-wire portion to form a welded portion to which the depressed pressing surface is transferred; It is characterized by including.
  • the double wire portion in the step of forming a double wire portion, is arranged by bending and arranging one single metal wire on the surface of the metal member. It is characterized by forming.
  • the first electrode in the welding portion forming step, is brought into contact with the back surface of the metal member, and the depth is smaller than the diameter of the metal wire.
  • the welded portion is formed by applying pressure and current in a state in which the concave-shaped pressing surface having the contact portion is in contact with the multi-wire portion.
  • the double-wire portion is made by bringing the pressing surface of the concave shape of the second electrode into contact with the double-wire portion made of a plurality of metal wires. It can be integrated to form a welded portion to which a concave pressing surface is transferred. As a result, the welding width and the thickness of the welded portion can be secured without increasing the diameter of the metal wire, and therefore, a connection body having high peel strength and tensile strength can be manufactured.
  • FIG. 1 is a plan view showing a multi-wire portion forming step in a method of manufacturing a connection according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing a state of a welding portion forming step in the method of manufacturing a connector according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
  • FIG. 5 is sectional drawing which shows the structure of the connection body manufactured by the manufacturing method of the connection body which concerns on embodiment of this invention.
  • the method of manufacturing a connector according to the present embodiment is a method of manufacturing a connector by connecting a metal wire and a metal member by welding.
  • the metal wire is used by direct current resistance welding, sandwiching a metal wire and metal member that can be energized between a pair of electrodes, and applying heat to heat and melt the current while pressurizing these. And the metal member.
  • the metal wire 1 used in the present embodiment includes a copper wire 11 and a covering portion 12 for covering the copper wire 11.
  • the copper wire 11 for example, “AWG 32 (single wire diameter: ⁇ 0.02, twisted wire diameter: ⁇ 0.2)” or the like, which is a stranded wire obtained by twisting seven thin wires and bundling them, can be used.
  • coated part 12 is removed and the copper wire 11 is exposed in the said range.
  • the metal member 2 used in the present embodiment is, for example, a metal plate made of SUS.
  • the lower electrode (first electrode) 3 and the upper electrode (second electrode) 4 each formed in a rod shape are used as welding jigs for resistance welding.
  • the lower electrode 3 has a flat end surface facing the back surface 2 b of the metal member 2.
  • a concave pressing surface 41 is formed on the end surface facing the surface 2 a of the metal member 2.
  • the pressing surface 41 is a recess that is recessed in an arc shape.
  • the manufacturing method of the connection body which concerns on this Embodiment performs a double wire part formation process and a welding part formation process in order.
  • the multiple wire portions 13 are formed by arranging a plurality of the metal wires 1 on the surface 2 a of the metal member 2.
  • the multiwire portion 13 is formed by bending the copper wire 11 of one metal wire 1 once on the surface 2a of the metal member 2 and arranging the same.
  • the copper wire 11 is bent 180 °, but the copper wire 11 may be bent so that a plurality of the copper wires 11 are aligned on the surface 2 a of the metal member 2.
  • the bending angle of the copper wire 11 is 180 ° It may be shallow.
  • the concave pressing surface 41 formed on the upper electrode 4 is brought into contact with the double wire portion 13 and the lower electrode 3 is the back surface 2b of the metal member 2 , And apply pressure and power.
  • the double-wire portion 13 disposed on the surface 2 a of the metal member 2 is melted, and as shown in FIG. 5, a convex-shaped welded portion 14 to which the concave pressing surface 41 is transferred is formed.
  • the flat tip end surface of the lower electrode 3 is brought into contact with the back surface 2 b of the metal member 2 and has a depth smaller than the diameter of the copper wire 11.
  • the welded portion 14 is formed by applying pressure and current. That is, the depth De of the concave pressing surface 41 formed on the upper electrode 4 is smaller than the diameter Di of the copper wire 11.
  • the cross-sectional area of the concave pressing surface 41 that is, the concave cross-sectional area is formed smaller than the cross-sectional area of the double wire portion 13 (the cross-sectional area of the two copper wires 11) .
  • the tip of the upper electrode 4 does not contact the surface 2a of the metal member 2, and a gap is formed between the two.
  • the upper electrode 4 does not contact the metal member 2 directly, and the metal member 2 and the double wire part 13 contact reliably. And electricity supply required for welding can be secured, and metal member 2 and double wire part 13 can be stably generated and melted.
  • the weld portion 14 formed in the weld portion forming step is filled with the concave-shaped pressing surface 41 of the multi-wire body portion 13, and the projection 141 is a portion transferred by the pressing surface. And the flange part 142 which is the part protruded from the press surface 41, and. And the connection body 100 is manufactured by connecting the metal wire 1 and the metal member 2 through this welding part 14. That is, the connection body 100 is comprised from the metal wire 1, the metal member 2, and the welding part 14 which connects these.
  • the welding conditions in the welding portion forming step can be determined by selecting optimum conditions from, for example, "pressure: 1 kgf to 5 kgf, electric power: 500 W to 1500 W, energization time: 0.1 ms to 0.3 ms". .
  • the pressing surface 41 of the concave shape of the upper electrode 4 is brought into contact with the double wire portion 13 composed of the plurality of copper wires 11.
  • the multi-wire portion 13 can be integrated, and the welded portion 14 to which the concave pressing surface 41 is transferred can be formed.
  • the welding width and the thickness of the welding portion 14 can be secured without increasing the diameter of the copper wire 11, and therefore, the connection body 100 having high peel strength and tensile strength can be manufactured.
  • the peeling strength and the tensile strength can be improved without thickening the diameter of the copper wire 11 used, so space can be saved. , The device can be miniaturized. Further, according to the method of manufacturing the connection body 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the welded portion 14 after welding has a convex shape and does not flatten and thin as in the prior art, Even in the case where a force in the peeling direction is applied to the metal wire rod 1, it becomes difficult to bend and to break even in tension.
  • connection object concerning the present invention was concretely explained by the form for carrying out the invention, the meaning of the present invention is not limited to these statements, and is indicated to the statement of a claim. It should be widely interpreted based on. Further, it is needless to say that various changes, modifications and the like based on these descriptions are included in the spirit of the present invention.
  • the double-wire portion forming step described above a double-wire consisting of two copper wires 11 by bending the copper wires 11 in one metal wire 1 once.
  • the formation method of the double-wire body part 13 is not limited to this.
  • the double wire portion 13 formed of three or more copper wires 11 may be formed by bending and arranging the copper wire 11 of the single metal wire 1 twice or more.
  • the multi-wire portion 13 composed of the at least two copper wires 11 may be formed by arranging at least two separate copper wires 11 side by side.
  • the double wire portion 13 may be formed by bending and arranging the copper wire 11 of one metal wire 1 in a spiral shape.
  • the copper wire 11 is bent and disposed so as to be within the range of the upper electrode 4 (within the range of the dashed circle in FIG. 3)
  • the copper wire 11 may be disposed such that the tip of the copper wire 11 protrudes outside the range of the upper electrode 4.
  • the pressing surface 41 may be configured by the corner-shaped recess.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

接続体の製造方法は、金属線材と金属部材２とが溶接によって接続された接続体を製造するものであり、金属部材２の表面２ａに金属線材を複数並べることにより複線体部１３を形成する複線体部形成工程と、下側電極３を金属部材２の裏面２ｂに接触させ、かつ上側電極４に形成された凹形状の押圧面４１を複線体部１３に接触させた状態で、加圧および通電することにより、複線体部１３を溶融させ、凹形状の押圧面４１が転写された溶接部を形成する溶接部形成工程と、を含む。

Description

接続体の製造方法
　本発明は、接続体の製造方法に関する。
　加熱により止血や切開する医療用処置具では、ＳＵＳ製の金属部材と、銅線からなる金属線材とを接続して加熱デバイスを構成し、通電によって加熱デバイスを加熱する方式を採用している。このような加熱デバイスでは、先端処置部が３００℃近くまで加熱されるため、金属部材と金属線材との接続部において耐熱性が要求される。このため、金属部材と金属線材との接続には、温度条件の影響を受けにくい抵抗溶接が多く利用されている。
　ここで、金属部材と金属線材との接続部では、組み立て時および使用時に、引き剥がし方向や引張り方向に力が掛かるため、前記した耐熱性に加えて、高い接合強度も要求される。しかしながら、例えば接合強度を高めるために、溶接面積を広げて溶接幅を確保しようとすると、金属線材が潰れて扁平になり、溶接部が薄肉化する。これにより、金属線材に引き剥がし方向の力が掛かった際に、前記した薄肉部分が折れ曲がったり、あるいは引張り強度が低下して金属線材が破断したりする。特許文献１では、電線の抵抗溶接に関して、複数素線からなる電線の接合信頼性を確保するための方法が提案されている。
特開平６－２１８５５２号公報
　特許文献１で提案された方法の他にも、例えば金属線材自体の径を太くすることにより、引き剥がし強度および引張り強度を確保して折れ曲がりや破断を防止する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、太くした金属線材の収納スペースを確保しなければならず、デバイスが大型化するという問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属線材の径を太くすることなく、引き剥がし強度および引張り強度を向上させることができる接続体の製造方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る接続体の製造方法は、金属線材と金属部材とが溶接によって接続された接続体の製造方法であって、前記金属部材の表面に前記金属線材を複数並べることにより複線体部を形成する複線体部形成工程と、第一の電極を前記金属部材の裏面に接触させ、かつ第二の電極に形成された凹形状の押圧面を前記複線体部に接触させた状態で、加圧および通電することにより、前記複線体部を溶融させ、前記凹形状の押圧面が転写された溶接部を形成する溶接部形成工程と、を含むことを特徴とする。
　また、本発明に係る接続体の製造方法は、上記発明において、前記複線体部形成工程は、前記金属部材の表面に、一本の前記金属線材を折り曲げて配置することにより前記複線体部を形成することを特徴とする。
　また、本発明に係る接続体の製造方法は、上記発明において、前記溶接部形成工程は、前記第一の電極を前記金属部材の裏面に接触させ、かつ前記金属線材の径よりも小さな深さを有する前記凹形状の押圧面を前記複線体部に接触させた状態で、加圧および通電することにより、前記溶接部を形成する。
　本発明に係る接続体の製造方法によれば、複数の金属線材からなる複線体部に対して、第二の電極の凹形状の押圧面を接触させて溶接を行うことにより、複線体部を一体化させ、凹形状の押圧面が転写された溶接部を形成することができる。これにより、金属線材の径を太くすることなく、溶接幅と溶接部の厚さを確保することができるため、引き剥がし強度および引張り強度の高い接続体を製造することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る接続体の製造方法において、複線体部形成工程の様子を示す平面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ’線断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る接続体の製造方法において、溶接部形成工程の様子を示す平面図である。 図４は、図３のＢ－Ｂ’線断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る接続体の製造方法によって製造した接続体の構成を示す断面図である。
　以下、本発明に係る接続体の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。
　本実施の形態に係る接続体の製造方法は、金属線材と金属部材とを溶接によって接続することにより接続体を製造する方法である。本実施の形態では、ダイレクト方式の抵抗溶接を利用し、一対の電極の間に通電可能な金属線材および金属部材を挟み、これらを加圧しながら電流を流して発熱および溶融させることにより、金属線材と金属部材とを接合する。
　本実施の形態で用いる金属線材１は、図１に示すように、銅線１１と、当該銅線１１を被覆する被覆部１２と、を備えている。銅線１１としては、例えば細線を七本撚って束ねた撚り線である「ＡＷＧ３２（単線径：φ０．０２、撚り線径：φ０．２）」等を用いることができる。また、金属線材１の先端側の所定範囲において、被覆部１２が除去されており、当該範囲において銅線１１が露出している。本実施の形態で用いる金属部材２は、例えばＳＵＳ製の金属板である。
　本実施の形態では、図４に示すように、抵抗溶接の際の溶接治具として、それぞれ棒状に形成された下側電極（第一の電極）３および上側電極（第二の電極）４を用いる。下側電極３は、金属部材２の裏面２ｂと対向する先端面が平面状に形成されている。一方、上側電極４は、金属部材２の表面２ａと対向する先端面に、凹形状の押圧面４１が形成されている。なお、押圧面４１は、具体的には円弧状に凹んだ凹部である。
　本実施の形態に係る接続体の製造方法は、複線体部形成工程と、溶接部形成工程と、を順に行う。まず、複線体部形成工程では、図１および図２に示すように、金属部材２の表面２ａに金属線材１を複数並べることにより複線体部１３を形成する。本工程では、例えば金属部材２の表面２ａに、一本の金属線材１における銅線１１を一回折り曲げて配置することにより、複線体部１３を形成する。なお、同図では、銅線１１を１８０°折り曲げて配置しているが、金属部材２の表面２ａに銅線１１が複数並ぶように折り曲げればよく、銅線１１の折り曲げ角度は１８０°より浅くてもよい。
　溶接部形成工程では、図３および図４に示すように、上側電極４に形成された凹形状の押圧面４１を複線体部１３に接触させ、かつ下側電極３を金属部材２の裏面２ｂに接触させた状態とし、加圧および通電する。これにより、金属部材２の表面２ａに配置された複線体部１３を溶融させ、図５に示すように、凹形状の押圧面４１が転写された凸形状の溶接部１４を形成する。
　ここで、溶接部形成工程では、図４に示すように、下側電極３の平面状の先端面を金属部材２の裏面２ｂに接触させ、かつ銅線１１の径よりも小さな深さを有する凹形状の押圧面４１を複線体部１３に接触させた状態で、加圧および通電することにより、溶接部１４（図５参照）を形成する。すなわち、上側電極４に形成された凹形状の押圧面４１の深さＤｅは、銅線１１の径Ｄｉよりも小さく形成されている。また、上側電極４において、凹形状の押圧面４１の断面積、すなわち凹形状の断面積は、複線体部１３の断面積（二本の銅線１１の断面積）よりも小さく形成されている。
　これにより、図４に示すように、溶接の際に、上側電極４の先端が金属部材２の表面２ａに接触せず、両者の間に隙間が形成される。これにより、上側電極４が金属部材２に直接接触せず、かつ金属部材２と複線体部１３とが確実に接触する。そして、溶接に必要な通電を確保することができ、金属部材２および複線体部１３を安定して発熱および溶融させることができる。
　溶接部形成工程によって形成される溶接部１４は、図５に示すように、複線体部１３のうち、凹形状の押圧面４１に充填され、当該押圧面が転写した部分である凸部１４１と、押圧面４１からはみ出した部分であるフランジ部１４２と、から構成される。そして、この溶接部１４を介して、金属線材１と金属部材２とが接続されることにより、接続体１００が製造される。すなわち、接続体１００は、金属線材１と、金属部材２と、これらを接続する溶接部１４と、から構成される。なお、溶接部形成工程における溶接条件は、例えば「加圧力：１Ｋｇｆ～５Ｋｇｆ、電力：５００Ｗ～１５００Ｗ、通電時間：０．１ｍｓ～０．３ｍｓ」から最適な条件を選択して決定することができる。
　以上説明したような本実施の形態に係る接続体１００の製造方法によれば、複数の銅線１１からなる複線体部１３に対して、上側電極４の凹形状の押圧面４１を接触させて溶接を行うことにより、複線体部１３を一体化させ、凹形状の押圧面４１が転写された溶接部１４を形成することができる。これにより、銅線１１の径を太くすることなく、溶接幅と溶接部１４の厚さを確保することができるため、引き剥がし強度および引張り強度の高い接続体１００を製造することができる。
　また、本実施の形態に係る接続体１００の製造方法によれば、使用する銅線１１の径を太くすることなく引き剥がし強度および引張り強度を向上させることができるため、省スペース化が可能となり、デバイスを小型化することができる。また、本実施の形態に係る接続体１００の製造方法によれば、図５に示すように、溶接後の溶接部１４が凸形状となり、従来技術のように扁平に潰れて薄肉化しないため、金属線材１に引き剥がし方向の力が掛かった場合であっても、折れ曲がりにくくなり、かつ引張りに対しても破断しにくくなる。
　以上、本発明に係る接続体の製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
　例えば、前記した複線体部形成工程では、図１および図２に示すように、一本の金属線材１における銅線１１を一回折り曲げて配置することにより、二本の銅線１１からなる複線体部１３を形成していたが、複線体部１３の形成方法はこれに限定されない。例えば、複線体部形成工程では、一本の金属線材１における銅線１１を二回以上折り曲げて配置することにより、三本以上の銅線１１からなる複線体部１３を形成してもよい。また、複線体部形成工程では、少なくとも二本の別々の銅線１１を並べて配置することにより、少なくとも二本の銅線１１からなる複線体部１３を形成してもよい。また、複線体部形成工程では、一本の金属線材１における銅線１１を渦巻状に折り曲げて配置することにより、複線体部１３を形成してもよい。
　また、前記した複線体部形成工程では、図３に示すように、上側電極４の範囲内（同図の破線円の範囲内）に収まるように銅線１１を折り曲げて配置していたが、例えば銅線１１の先端が上側電極４の範囲内から外側にはみ出るように銅線１１を配置してもよい。これにより、銅線１１を折り曲げる際に、上側電極４の範囲内に無理に収める必要がなくなるため、複線体部形成工程における作業性が向上する。
　また、前記した実施の形態では、銅線１１として細線を七本撚って束ねた撚り線を用いた例について説明したが、銅線１１と同様の径を有する単線を用いてもよい。
　また、前記した実施の形態では、押圧面４１が円弧状の凹部によって構成されている例について説明したが、角形状の凹部によって押圧面４１を構成してもよい。
　１　金属線材
　１１　銅線
　１２　被覆部
　１３　複線体部
　１４　溶接部
　１４１　凸部
　１４２　フランジ部
　２　金属部材
　２ａ　表面
　２ｂ　裏面
　３　下側電極（第一の電極）
　４　上側電極（第二の電極）
　４１　押圧面
　１００　接続体
　Ｄｅ　深さ
　Ｄｉ　径

Claims (3)

  1. 　金属線材と金属部材とが溶接によって接続された接続体の製造方法であって、
    　前記金属部材の表面に前記金属線材を複数並べることにより複線体部を形成する複線体部形成工程と、
    　第一の電極を前記金属部材の裏面に接触させ、かつ第二の電極に形成された凹形状の押圧面を前記複線体部に接触させた状態で、加圧および通電することにより、前記複線体部を溶融させ、前記凹形状の押圧面が転写された溶接部を形成する溶接部形成工程と、
    　を含むことを特徴とする接続体の製造方法。
  2. 　前記複線体部形成工程は、前記金属部材の表面に、一本の前記金属線材を折り曲げて配置することにより前記複線体部を形成することを特徴とする請求項１に記載の接続体の製造方法。
  3. 　前記溶接部形成工程は、前記第一の電極を前記金属部材の裏面に接触させ、かつ前記金属線材の径よりも小さな深さを有する前記凹形状の押圧面を前記複線体部に接触させた状態で、加圧および通電することにより、前記溶接部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接続体の製造方法。
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