WO2024029532A1 - 巻線体、巻線体の製造方法、溶接用電極、及び製造装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention provides a porous winding body in which at least one continuous metal wire is spirally wound in a multilayered manner, a method for manufacturing the winding body, a welding electrode suitable for manufacturing the winding body, and The present invention relates to a manufacturing device equipped with a welding electrode.
- a porous winding body in the shape of a hollow cylinder which is made by winding at least one continuous metal wire in a spiral and multi-layered manner, can be used as a filter to remove foreign matter exceeding a predetermined size from a fluid. It is used for purposes such as cooling fluids.
- Patent Document 1 is cited as a document describing such a winding body. In the above-mentioned winding body, it is necessary to fix the winding end side of the metal wire in a proper position on the winding body by welding or the like, and also to cut the metal wire.
- the terminal edge (cut end) of the metal wire be as close to the welding part as possible. If the terminal edge of the metal wire is far away from the weld, the following problems may occur.
- One example of the problem is that the metal wire portion from the welded portion to the terminal edge may get caught on other parts and damage the other parts.
- Another example of a problem is that the long distance from the weld to the terminal edge makes the weld more likely to delaminate. If nippers, scissors, or the like are used as a tool for cutting the metal wire, the cutting blade must act in a direction intersecting the longitudinal direction of the metal wire.
- the cutting blade When cutting, the cutting blade is inserted between the metal wire and the winding body, so the distance between the welded part and the terminal edge of the metal wire becomes longer, and the insertion of the cutting blade causes the wire to move in the outer radial direction. Easy to stand up. Therefore, in order to prevent the above-described problem from occurring, post-processing is required to shorten the length of the metal wire portion from the welded portion to the terminal edge, which increases the number of manufacturing steps.
- Patent Document 1 describes welding the end of the metal wire at the end of winding, but does not describe how to cut the end of the winding end.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a winding body in which the distance from the welding part to the end edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps.
- the present invention provides a porous winding body in which at least one continuous metal wire is wound spirally and in multiple layers, the terminal end of the metal wire being connected to the It is characterized in that it is resistance spot welded to other parts of the metal wire and is fused at the welded location.
- the present invention it is possible to provide a winding body in which the distance from the welded portion to the terminal edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a filter according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the state of the terminal end part of a filter, (a) is a sectional view taken along the longitudinal direction of the metal wire, and (b) is a perspective view observed from the outer diameter side of the filter.
- FIG. 3 is a diagram showing the vicinity of the terminal end of the filter using an actual photograph. It is a figure mainly showing typically a winding device among manufacturing devices of a winding body. It is a figure which especially showed typically the downstream side of a guide member among the manufacturing apparatuses of a winding body. It is a perspective view showing an example of an electrode.
- (a), (b) is a top view explaining the relationship between an electrode tip surface and a metal wire that contacts the electrode tip surface.
- (a), (b) is a schematic diagram which shows the state just before a metal wire is cut
- (a), (b) is a schematic diagram which shows the state just before a metal wire is cut
- (a), (b) is a schematic diagram which shows the state just before a metal wire is cut
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a filter according to an embodiment of the present invention.
- the hollow cylindrical filter 10 according to the embodiment of the present invention has at least one continuous metal wire 20 arranged at a constant pitch at a constant inclination angle with respect to the axial direction (vertical direction in the figure). It is formed by winding it spirally and in multiple layers.
- the filter 10 is an example of a porous wire wound body in which at least one continuous metal wire is wound spirally and in multiple layers.
- the individual layers in which the metal wire 20 is wound in the same direction are referred to as wire layers L1, L2, L3, . . . .
- each adjacent wire layer extend in the same direction inclined with respect to the axial direction (center axis Ax1) of the hollow cylindrical filter when viewed from the front, and extend in the inner and outer radial directions.
- the metal wires constituting each adjacent wire layer extend in directions that intersect with each other (not parallel to each other).
- the extending direction (the longitudinal direction of the metal wire portion 20(n)) of the metal wire portion 20(n) (thickness not shown) constituting the outermost wire layer Ln (n is a natural number) in FIG. 1 is indicated by a solid line arrow.
- the direction in which the metal wire portion 20 (n-1) constituting the wire layer Ln-1 immediately inside extends is indicated by a broken line arrow. It is the direction. n is set to about 20 to 20,000 (about 10 to 10,000 round trips).
- the filter 10 includes one wire layer (for example, wire layer L1) formed by spirally winding a metal wire 20 at a constant inclination angle with respect to the axial direction, and one wire layer L1 on the outer peripheral side.
- Another wire layer (for example, wire layer L2) formed by winding a metal wire in a spiral shape at a different angle of inclination than that of the metal wire constituting the one wire layer L1.
- the metal wires constituting one wire layer L1 and the other wire layer L2 adjacent thereto are non-parallel to the axial direction and are configured to intersect with each other.
- the inclination angle with respect to the axial direction of the metal wire constituting the wire layer may be configured to vary within one wire layer.
- This filter 10 is used to remove unnecessary substances from various fluids such as liquids and gases, and also to cool the fluid passing through the filter depending on the application, such as for air bag inflators of automobiles. Moreover, this filter is configured to first form a flow path through which fluid passes in the direction in which the wire layers overlap, that is, in the radial direction of the filter (the direction in which the wire layers overlap). The fluid may be passed from the inner diameter side to the outer diameter side of the filter, or from the outer diameter side to the inner diameter side.
- the radial direction does not mean the diametrical direction (radial direction) in the strict sense, but rather the radial direction in general with respect to the axial direction and the circumferential direction.
- the size of the filter (inner diameter, outer diameter, axial dimensions, etc.) is appropriately determined depending on the structure and size of the device in which the filter is installed.
- the metals that can be used as materials for this filter include iron, steel, mild steel, stainless steel, nickel alloy, copper alloy, titanium alloy, and aluminum alloy. The most suitable type of metal is selected depending on the purpose of the filter.
- the thickness and cross-sectional shape (cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the metal wire) of the metal wire used in the filter are determined as appropriate depending on the size of the filter, the substance removed by the filter, pressure loss, etc. It is determined.
- the cross-sectional area of a metal wire used in an inflator filter is about 0.007 to 3.2 mm ⁇ 2 (based on a metal wire with a perfect circular cross-sectional shape, the wire diameter is 0.1 to 2 mm). .0mm).
- the filter uses a metal wire material that is obtained by rolling a metal wire with a perfect circular cross-sectional shape into a predetermined shape.
- a metal wire a rectangular wire rolled so as to have a flat rectangular cross-sectional shape is used.
- the metal wire may be rolled so that its cross-sectional shape has an irregular shape such as approximately W-shape, U-shape, J-shape, L-shape, X-shape, ⁇ -shape, etc. over the entire length in the longitudinal direction.
- the deformed wire is used.
- the metal wire has a cross-sectional shape and external shape that are not constant over the entire longitudinal length of the metal wire, in other words, the metal wire has a cross-sectional shape and external shape that vary depending on the position in the longitudinal direction of the metal wire.
- a deformed wire rolled in this way is used. Such a deformed wire is, for example, rolled so that the cross-sectional shape changes every length in the longitudinal direction, which is about the same as the width of the metal wire.
- the metal wire 20 is wound so as not to be twisted.
- the filter 10 has a plurality of contact portions in which metal wire portions are in contact with each other.
- the filter 10 may be subjected to heat treatment (for example, heat treatment for sintering) to bond all the contact parts (or a plurality of contact parts) at once.
- heat treatment for example, heat treatment for sintering
- the portions other than the ends on the winding end side may be non-joined portions. If the filter 10 is not subjected to heat treatment for sintering the entire filter, the manufacturing cost of the filter 10 can be reduced and the manufacturing time of the filter 10 can be shortened.
- the filter 10 according to this embodiment is characterized in that the winding end portion (terminal end portion 30) of the metal wire is fused at the welded location. That is, in the filter 10, welding and fusing of the terminal end portion 30 are performed at the same time.
- fusing refers to heating all or part of the metal wire (inner diameter side) in the thickness direction to a temperature higher than the melting point and cutting the metal wire using the tension acting on the metal wire. That's true.
- the entire thickness of the metal wire is melted, the melted portion is cut.
- the heat affected zone is a part adjacent to the melted part where the structure changes due to heating and the strength decreases. (mainly on the outer diameter side) is cut (pulled into pieces).
- This example differs from cutting methods that utilize shear force or metal fatigue in that the metal wire is cut by applying force in its longitudinal direction.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of the terminal end of the filter, in which (a) is a cross-sectional view cut along the longitudinal direction of the metal wire, and (b) is a perspective view observed from the outer diameter side of the filter. It is.
- the portion of the metal wire portion 20n that is in contact with the welding electrode will be referred to as the terminal end portion 30. More specifically, the terminal end portion 30 is a portion closer to the terminal edge 35 (cut end side) than the indentation 33 of the welding electrode.
- the terminal end portion 30 of the metal wire 20 is resistance spot welded to a suitable location (part to be joined 21) of another portion of the metal wire 20 (metal wire portion 20m).
- This figure shows only the periphery of the terminal end portion 30 and the metal wire portion 20m belonging to the wire layer Lm located on the inner diameter side of the outermost wire layer Ln among the metal wire portions 20n constituting the outermost wire layer Ln. (However, m is a natural number, m ⁇ n).
- a metal wire portion 20p indicated by a dotted line on the right side of the figure is a portion separated from the metal wire portion 20n by cutting the metal wire 20 by melting.
- the melted portion 32p indicated by the dotted line in the figure is a portion of the metal wire portion 20p that is separated from the metal wire portion 20n after being melted.
- a molten solidified portion 31 (31n, 31m) that is melted during welding and then solidified is formed in the terminal end portion 30, which is a part of the metal wire portion 20n, and the metal wire portion 20m overlapping with the end portion 30.
- the metal wire sections 20n and 20m are integrated, but for convenience, the melt-solidifying section 31 located on the side of each metal wire section 20n and 20m is divided into melt-solidifying sections 31n and 31m, respectively. This will be explained separately.
- the molten solidified portion 31 and the fused portion 32p are the fused portion 32 that was melted immediately before the metal wire portion 20p was separated.
- the traces left on the winding body or the filter when the metal wire is fused at the welded location or the heat affected zone by the method according to the present invention will be described in detail.
- the molten solidified portion 31n is obtained by solidifying after at least a portion of the metal wire portion 20n in the width direction is melted. It is desirable that the molten solidified portion 31n be formed only within the range of the metal wire 20 in the width direction. That is, it is desirable that the molten solidified portion 31n not leak beyond the widthwise edge of the metal wire portion 20n to the outside of the edge (not leak sideways).
- the illustrated terminal end portion 30 has a molten solidified portion 31n that is solidified after the entire width (full width or full length in the width direction) of the metal wire portion 20n is melted. This indicates that the entire width of the metal wire 20 was covered by the welding electrode during welding, and that the entire width of the metal wire 20 was melted.
- the molten solidified portion 31n is formed over a predetermined longitudinal length of the metal wire from the terminal edge 35. By melting the entire width of the metal wire 20, the metal wire 20 can be reliably cut. Moreover, since the entire widthwise direction of the terminal end portion 30 is melted and joined to the metal wire portion 20m, it becomes easier to ensure the necessary joining strength.
- the molten solidified portion 31 is melted and then solidified, it is softer than other metal wire portions (excluding high carbon steel). If the metal wire 20 is cut using shearing force using nippers, scissors, etc., the vicinity of the cut end of the metal wire will be work hardened. However, in this embodiment, the metal wire is melted or softened and then cut into strips, so the terminal end portion 30 is not work hardened. That is, even if the winding body is not subjected to heat treatment or the like, it is possible to prevent the molten and solidified portion 31 from coming into contact with and damaging other parts. Further, unlike when cutting the metal wire with nippers, scissors, etc., it is possible to prevent the cut end from rising in a direction intersecting the longitudinal direction of the metal wire as much as possible.
- the indentation 33 is formed over the entire width of the metal wire portion 20n.
- the indentation 33 has a shape that corresponds to the contact mode of the electrode when pressurizing the metal wire 30.
- the indentation 33 has a shape in which a portion not pressurized by the electrode and a portion pressurized are continuous with a gentle step.
- FIG. 1 In another example, in FIG. 1
- the thickness of the terminal end portion 30 as a whole is thinner than the thickness t of the other portions of the metal wire 20. This indicates that the metal wire was melted and cut at a proper location in the melted portion 32 to form the terminal edge 35. Such a feature does not appear when the metal wire is cut using nippers or the like, that is, when the welded portion and the cut end are separated from each other in the longitudinal direction of the metal wire.
- the terminal end portion 30 has a portion where the thickness of the metal wire 20 is reduced toward the terminal end edge 35 of the metal wire 20 (a portion where the thickness gradually decreases) in the formation range of the molten solidified portion 31n.
- the thickness of the portion of the molten solidified portion 31n that is exposed to the outside gradually decreases toward the terminal edge 35. This is because the terminal end 30 has been melted or softened and stretched in the direction of the terminal edge 35, and a part of the wall thickness located on the outer diameter side of the metal wire 20 near the terminal end 30 has been cut and wound. This indicates that the metal wire portion 20p has disappeared without remaining on the wire body side (the metal wire portion 20p has been separated from the metal wire portion 20n).
- FIG. 2(b) shows an example in which the thickness of the end portion 30 as a whole gradually decreases uniformly toward the end edge 35.
- the molten part (later to become the molten solidified part 31n) of the metal wire portion 20n is agglomerated by the surface tension of the molten metal material, deformed into a rounded shape such as a sphere, and then solidified at the terminal edge. 35 may be formed.
- the thickness of the downstream portion of the terminal end portion 30 gradually decreases toward the terminal edge, but there may appear a portion where the thickness locally increases near the terminal edge (the upstream portion of the terminal end portion).
- the upstream portion of the terminal end portion 30 may have a thicker portion than the downstream portion.
- a stretching mark 37 is formed in the terminal end portion 30, indicating that the softened metal wire portion 20n has been stretched toward the terminal end edge 35 of the metal wire 20.
- the stretching marks 37 indicate that the softened metal material has been torn off toward the terminal edge 35.
- the softened portion is a portion whose strength has decreased due to heating during welding, and is a heat affected zone.
- a predetermined tension is applied to the metal wire when the metal wire is wound.
- the stretching marks 37 indicate that the metal wire was fused and cut using the tension applied during winding.
- the stretching marks 37 are formed as a result of the metal wire portion 20n softened due to welding being stretched and cut in the upstream direction (metal wire supply side) due to the tension acting on the metal wire portion 20n.
- the trace remains on the metal wire portion 20n. Since the stretching marks 37 are stretching marks, they can be visually distinguished from rolling marks left on other parts of the metal wire 20.
- the exposed melted solidified portion 31n is indicated by diagonal lines.
- At least a portion of the molten solidified portion 31n near the terminal edge 35 of the metal wire is exposed to the outside.
- the terminal edge 35 is a molten solidified portion 31n.
- the terminal edge 35 of the metal wire section 20n is welded to the metal wire section 20m, and the distance between the welded part and the terminal edge 35 is zero.
- a molten solidified portion 31n is exposed from the terminal edge 35 over a predetermined longitudinal length of the metal wire.
- a molten solidified portion 31n formed within the widthwise range of the metal wire portion 20n is exposed to the outside.
- the molten solidified portion 31n exposed to the outside constitutes the outer diameter side surface of the terminal end portion 30.
- the terminal end 30 has a portion where the molten solidified portion 31 is exposed over the entire width of the terminal end 30.
- the molten solidified portion 31 is exposed over the entire width direction, particularly in a portion near the terminal edge 35. This indicates that the metal wire portion 20p has been torn off along the longitudinal direction of the metal wire.
- the molten solidified portions 31n and 31m have a size that exhibits a bonding force that can withstand the tension acting on the metal wire portion 20n.
- a portion of the metal wire portion 20m to be joined to the terminal end portion 30 is referred to as a joining target portion 21.
- the part to be joined 21 includes a part that is joined to the terminal end part 30 (a part to be joined), a part that overlaps with the metal wire part 20n that becomes the terminal part 30 and has a possibility of being joined to the metal wire part 20n, It will be explained as a concept that includes.
- the welding target portion 21 has a molten solidified portion 31m in which at least a portion of the metal wire portion 20m in the width direction w is melted and solidified. In FIG. 2(b), the exposed melted and solidified portion 31m is indicated by diagonal lines.
- the melt-solidified portion 31m is exposed to the outside. That is, at least a portion of the molten solidified portion 31n formed on the terminal end portion 30 and at least a portion of the molten solidified portion 31m formed on the welding target portion 21 are both exposed to the outside.
- the molten solidified portions 31n and 31m exposed to the outside constitute the outer diameter side surface of the winding body. This indicates that the metal wire portion 20p was separated from the metal wire portion 20n together with a part of the melted portion 32 (melted portion 32p) that was melted during heating, and the molten solidified portion 31m was exposed.
- FIG. 3 is an actual photograph showing the vicinity of the terminal end of the filter.
- the thickness of the metal wire 20 used in this figure is 0.2 mm.
- the right side of the arrow A in the figure is the part where the molten solidified portion 31 is exposed.
- FIG. 2(b) it can be seen that the characteristics shown in FIG. 2(b) also appear in the actual photograph taken around the terminal end portion 30 of the filter.
- FIG. 4 is a diagram schematically mainly showing a winding device of the winding body manufacturing device.
- FIG. 5 is a diagram schematically showing, in particular, the downstream side of the guide member in the winding body manufacturing apparatus.
- FIG. 5 corresponds to a view of the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 viewed from the left side in the figure.
- the winding body manufacturing apparatus 100 includes at least a winding device 130 and a welding device 150.
- the winding device 130 has a mandrel 131 that rotates in a certain direction at a predetermined speed, and a metal wire 20 that is fed out with a predetermined tension toward the mandrel 131 and reciprocated at a predetermined speed along the axis Ax2 of the mandrel 131.
- a guide member 132 that guides the metal wire 20 is provided.
- the mandrel 131 is generally cylindrical or cylindrical, and is typically formed from a metal such as stainless steel, copper alloy, or aluminum alloy. Note that a tension unit is arranged upstream of the winding device 130, and the tension unit applies a predetermined tension to the metal wire 20.
- the welding device 150 joins and fixes a suitable position on the winding end side of the metal wire 20 to a suitable position of the already wound metal wire 20 by resistance spot welding.
- the welding device 150 is connected to an electrode (welding electrode) 160 that contacts and pressurizes the workpiece and causes a welding current I to flow through the workpiece, a power supply 155 that supplies power to the electrode 160, and a power supply 155. and a contact electrode 157 that receives the welding current I.
- the welding device 150 also includes a welding head 151 that holds an electrode 160, a first drive means 153 that drives the welding head 151, and a second drive means 159 that moves the contact electrode 157 toward or away from the workpiece. Equipped with Here, in FIG.
- a tangent TL (of the mandrel 131) is defined in the direction of the metal wire 20 extending from the guide member 132 toward the mandrel 131, and passes through the axis Ax2 and is orthogonal to both the tangent TL and the axis Ax2.
- the virtual line is defined as the normal line NL (of the shaft 131).
- an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis are defined in directions along each of the axis Ax2, the tangent TL, and the normal NL.
- the guide member 132 side is referred to as the upstream side
- the mandrel 131 side or the side already wound around the mandrel 131 is referred to as the downstream side.
- the welding device 150 shown in this example pressurizes the electrode 160 in the normal line NL direction of the mandrel 131.
- the first drive means 153 reciprocates the welding head 151 holding the electrode 160 along the axis Ax2 direction (X direction) of the mandrel 131, reciprocates it in the tangential TL direction (Y direction) of the mandrel 131, and reciprocates the welding head 151 holding the electrode 160.
- the object is moved toward or away from the object in the Z direction in the figure.
- the first driving means 153 drives the electrode 160 in the XY direction to move the electrode 160 to a location where the metal wire portion 20n and the metal wire portion 20m overlap.
- the first driving means 153 preferably includes a servo motor or a stepping motor as means for moving at least the electrode 160 in the XY direction.
- the first driving means 153 drives the welding head 151 along the normal line NL direction, and pressurizes the welded part with the electrode 160.
- the welding head 151 holds the electrode 160 with the central axis Ax3 of the electrode 160 aligned with the pressing direction P, but the welding head 151 tilts the central axis Ax3 with respect to the pressing direction P as necessary.
- the electrode 160 can be held in this state.
- the power source 155 appropriately controls the magnitude, current application time, application cycle, waveform, etc. of the welding current I and supplies the welding current I to the electrode 160.
- the contact electrode 157 and the second driving means 159 known appropriate ones are used. The shape etc. of the electrode 160 will be described later.
- one end (starting end, winding start) of the metal wire 20 is locked in a proper position on the mandrel 131 that constitutes the winding device 130.
- a guide that rotates the mandrel 131 in a certain direction at a predetermined speed about the central axis Ax2 while applying a tension of 0.01 to 20 [kgf] to the metal wire 20, and supplies the metal wire 20.
- the member 132 is reciprocated along the central axis Ax2 of the mandrel 131 at a predetermined speed.
- the metal wire 20 is wound around the outer periphery of the mandrel 131 in a spiral shape and in multiple layers at a predetermined pitch while being inclined by a predetermined angle ⁇ with respect to the central axis Ax2. Furthermore, metal wires (metal wire sections) constituting adjacent wire layers intersect with each other to form a mesh. Moreover, each mesh overlaps in a regular arrangement in the radial direction to achieve a set desired filtration accuracy.
- the first metal wire 20 constituting the second metal wire layer wound around the outer periphery of the wire layer is inclined counterclockwise by a predetermined angle ⁇ with respect to the axial direction of the mandrel 131.
- the rotation of the mandrel 131 is stopped, and the other end (terminal end, winding end side) of the metal wire 20 that has already been wound is Join and fix in place using resistance spot welding.
- Welding device 150 brings electrode 160 and contact electrode 157 into contact with winding body 11 .
- the power source 155 applies a predetermined welding current I while the electrode 160 presses the metal wire portion 20n against the metal wire portion 20m with a predetermined pressing force, as shown in FIG. 8(a) and the like.
- the welding current I is set to a current greater than a sufficient current to join the metal wire sections to each other.
- the metal wire portion 20n is welded to the metal wire portion 20m while the tension Tp applied at the time of winding continues to be applied.
- the welding current I is set to a magnitude that melts the metal wire portion 20n to such an extent that the metal wire portion 20n cannot withstand the above tension.
- the portion of the metal wire located directly below the electrode 160 is cut by the tension acting on that portion.
- the metal wire portion 20p located upstream of the electrode 160 is separated from the winding body 11 while the electrode 160 is energized.
- the metal wire 20p is attached to the winding body so that the molten solidified portion 31n (see FIG. 2) remains on the winding body 11 side, which is large enough to exert a bonding force that can withstand the tension acting on the metal wire portion 20n. separated from 11. Since the metal wire is cut using the tension acting on the metal wire, none of the electrode 160, the mandrel 131, and the tension unit operate during cutting, and the electrode 160 presses and fixes the welded part. Further, since the metal wire is fused and cut using the tension acting on the metal wire, welding and cutting can be performed at the same time, and the manufacturing process can be simplified.
- the power supply 155 stops energizing.
- the electrode 160 maintains the pressurized state until the molten portion 32 of the metal wire portions 20n and 20m is cooled and solidified again. After the melted portion 32 is cooled and resolidified, the electrode 160 and the contact electrode 157 are separated from the winding body 11 and the winding body 11 is removed from the mandrel 131.
- the tension applied to the metal wire located upstream of the electrode 160 is applied more easily during fusing than when winding. may be controlled so that it becomes large.
- the tension of the metal wire is adjusted in a tension unit located upstream of the guide member 132.
- the angle (winding angle) of the metal wire 20 with respect to the axial direction of the mandrel 131 and the interval (pitch) between the metal wires 20 adjacent to each other in the axial direction are determined by the ratio between the rotational speed of the mandrel 131 and the moving speed of the guide member 132. It can be changed by adjusting as appropriate. By appropriately changing the thickness, winding angle, pitch, and number of windings of the metal wire, the pressure loss of the fluid passing through the filter can be controlled to an appropriate value.
- the inner diameter of the filter 10 corresponds to the outer diameter of the mandrel 131, and the outer diameter of the filter 10 is adjusted as appropriate depending on the thickness of the metal wire 20 and the number of windings.
- the winding body manufactured by the above method is used as a filter as it is without being subjected to a sintering process on the entire body.
- heat treatment such as sintering is applied to the winding body removed from the mandrel 131 to metallurgically bond each contact portion where adjacent metal wire portions are in contact with each other, and then the filter can be used as a filter. You may also use it.
- FIG. 6 is a perspective view showing an example of an electrode.
- FIGS. 7A and 7B are plan views illustrating the relationship between the electrode tip surface and the metal wire that contacts the electrode tip surface.
- the electrode 160 has an electrode tip surface 161 that can come into contact with a metal wire during welding.
- the electrode tip surface 161 has a shape and size that can cover the entire width of the metal wire 20 over a predetermined longitudinal length of the metal wire. That is, the electrode tip surface 161 has a first length Le1 that can cover the entire width direction (length W) of the metal wire during welding, and a length Le1 that covers a predetermined length in the longitudinal direction of the metal wire and is longer than the first length. It has a long second length Le2. However, the length Le1 of the electrode tip surface 161 is set to such a length that it does not come into contact with other metal wire portions that are not to be welded.
- the “other metal wire portions that are not to be welded” herein are metal wire portions that extend in the same direction as the metal wire portion 20n (terminal end portion 30) that contacts the electrode tip surface 161, and are It is a portion that constitutes the surface on the outer diameter side (exposed on the outer diameter side) and is adjacent to the terminal end portion 30 in the axial direction of the winding body 11, and is not necessarily a metal wire portion belonging to the wire layer Ln. No meaning (see Figure 1).
- the length Le1 of the electrode tip surface 161 is set to a length that can melt the entire width of the metal wire 20 and reliably cut the metal wire. Therefore, the length Le1 is set to be longer than the widthwise length w of the metal wire 20.
- the length Le2 of the electrode tip surface 161 forms a fused portion that can melt and cut the metal wire portion located at the upstream side of the electrode 160, and also forms a fusion portion that can melt and cut the metal wire portion located at the upstream side of the electrode 160.
- the length is set so that the molten part necessary for fixing the wire remains on the winding body side. Since the entire widthwise direction of the metal wire portion 20n can be melted and bonded to the metal wire portion 20m, the bonding strength can be ensured.
- the illustrated electrode 160 has a rectangular parallelepiped shape with a generally rectangular electrode tip surface 161, the shape of each part of the electrode 160 is not limited to this. Further, although the figure shows an electrode having the electrode tip surface 161 orthogonal to the central axis Ax3, the central axis Ax3 and the electrode tip surface 161 do not have to be orthogonal (for example, as shown in FIG. 9(b)). ).
- the metal wire 20 can be separated within the electrode tip surface 161.
- the metal wire 20 is tilted and brought into contact with the electrode tip surface 161 so that the longitudinal direction of the metal wire 20 does not coincide with the longitudinal direction (length Le1 direction) of the electrode tip surface 161. You may let them.
- the electrode tip surface is not rectangular. In this way, the electrode 160 only needs to be able to press the metal wire 20 in a state where the longitudinal direction of the metal wire 20 is approximately along the longitudinal direction of the electrode tip surface 161.
- FIGS. 8 to 10 are schematic diagrams showing the state immediately before the metal wire is cut. This figure shows a state in which a metal wire, which is an object to be welded, is pressurized with an electrode and a molten part is formed by applying electricity to the electrode.
- the electrode 160 shown in FIGS. 8(a) and 8(b) corresponds to the electrode shown in FIG. 6, and has an electrode tip surface 161 orthogonal to the central axis Ax3.
- FIG. 8(a) shows that the metal wire portions 20n and 20m are pressed in the pressing direction P along the central axis Ax3 with the electrode 160, with the central axis Ax3 of the electrode 160 and the normal line NL aligned.
- the melted portions 32 are formed equally on the upstream side (the right side in the figure) and the downstream side (the left side in the figure) with the normal line NL as the center.
- the illustrated melted portion 32 has not reached the outer diameter side surface of the metal wire portion 20n, depending on the welding conditions including the magnitude of the welding current I, the metal wire portion 20n may be melted to the outer diameter side surface.
- the portion 32 contacts the electrode tip surface 161. Note that, similarly in FIGS. 8(b) to 10, the metal wire portion 20n may be melted to the outer diameter side surface.
- FIG. 8(b) shows that the metal wire portions 20n and 20m are pressed in the pressing direction P along the central axis Ax3 with the electrode 160, with the central axis Ax3 of the electrode 160 disposed downstream of the normal line NL.
- the electrode 160 may be arranged so that the normal line NL is located within the plane of the electrode tip surface 161. Since the center axis Ax3 of the electrode 160 is located downstream of the normal line NL, the pressing force applied to the metal wire portions 20n and 20m by the electrode 160 is relatively large in the upstream part of the electrode 160, and becomes relatively small. This pressing force continuously changes depending on the distance from the normal line NL.
- the electrical resistance between the metal wire portions 20n and 20m becomes sufficiently small due to sufficient pressing force, and the welding current I flows efficiently. Since the pressure applied to the downstream portion of the electrode 160 is smaller than that of the upstream portion, the electrical resistance increases. Therefore, the welding current I flowing between the metal wire portions 20n and 20m is smaller than that at the upstream portion.
- the fused portion 32 formed between the metal wire portions 20n and 20m is relatively large on the upstream side and relatively small on the downstream side. Therefore, it becomes easy to melt down the metal wire portion 20p located upstream of the electrode 160, and also prevents unnecessary melting of the metal wire portion 20n located downstream of the electrode 160. It is possible to ensure sufficient bonding strength.
- the metal wire 20 Since the metal wire 20 has an oxide film formed on its surface in most cases, by utilizing the fact that the pressing force is relatively large at the upstream side of the electrode 160, the metal wire 20 is coated at the upstream side of the electrode 160. It is possible to destroy the oxide film of the wire and effectively reduce the electrical resistance at that part.
- the welding current I may be prevented from flowing in the downstream portion of the electrode tip surface 161.
- the portion of the electrode tip surface 161 that is not energized functions as a pressing cooling portion that cools the metal wire portions 20n and 20m while pressing them.
- the portion of the electrode tip surface 161 that is energized functions as a pressurizing energizing portion that energizes the metal wire portions 20n and 20m while pressurizing them.
- the pressing cooling unit presses the metal wire portions 20n and 20m and holds the metal wire portion 20n so that the metal wire portion 20n does not separate from the metal wire portion 20m due to the tension Tn acting on the metal wire portion 20n.
- FIGS. 9A and 9B show an example in which the metal wire portions 20n and 20m are pressurized with the electrode tip surface 161 inclined with respect to the tangent TL.
- FIG. 9(a) is an example of using an electrode 160 having an electrode tip surface 161 orthogonal to the central axis Ax3, as shown in FIG.
- the pressing direction P coincides with the direction of the normal line NL
- the intersection of the electrode tip surface 161 and the central axis Ax3 is on the normal line NL.
- the central axis Ax3 of the electrode 160 is tilted upstream by an angle ⁇ with respect to the normal line NL, the pressing force applied to the metal wire portions 20n and 20m by the electrode 160 becomes larger at the upstream portion of the electrode 160. It becomes smaller in the downstream part. Therefore, for the same reason as in FIG.
- the fused portion 32 formed between the metal wire portions 20n and 20m is relatively large on the upstream side and relatively small on the downstream side.
- the same effect as in FIG. 8(b) can be obtained.
- the pressing direction P may be made to coincide with the direction of the central axis Ax3.
- FIG. 9(b) is an example of using an electrode 160 having an electrode tip surface 161 that is not orthogonal to the central axis Ax3.
- an axis Ax4 perpendicular to the electrode tip surface 161 is inclined upstream by an angle ⁇ with respect to the central axis Ax3.
- the pressing direction P coincides with the direction of the normal line NL
- the intersection of the electrode tip surface 161 and the central axis Ax3 is on the normal line NL.
- the upstream portion of the electrode tip surface 161 protrudes toward the tip of the electrode 160, the pressing force applied to the metal wire by the electrode 160 increases at the upstream portion of the electrode 160 and decreases at the downstream portion. Therefore, for the same reason as in FIG.
- the fused portion 32 formed between the metal wire portions 20n and 20m is relatively large on the upstream side and relatively small on the downstream side.
- the same effect as in FIG. 8(b) can be obtained.
- the pressing direction P may be made to coincide with the direction of the axis Ax4.
- the electrode 160 shown in FIGS. 10(a) and 10(b) includes a pressurizing energizing section 163 that applies current while pressurizing the metal wire portions 20n, 20m at the upstream side, and has the metal wire portions 20n, 20m at the downstream side.
- a pressing cooling section 165 is provided that cools while pressing.
- the electrode 160 shown in FIG. 10(a) is entirely made of a conductor.
- the pressurized energizing portion 163 protrudes further toward the tip of the electrode 160 than the press cooling portion 165 .
- a step 164 is formed between the pressurized current supply section 163 and the press cooling section 165.
- the electrode tip surface 161 on the pressurizing current-carrying section 163 side and the electrode tip surface 161 on the press cooling section 165 side each have a generally rectangular shape, and both are flat surfaces perpendicular to the central axis Ax3.
- the pressing force with which the pressurizing energizing section 163 presses the metal wire and the pressing force with which the pressing cooling section 165 presses the metal wire section are adjusted in stages. It can be made to differ continuously (discontinuously). Moreover, the central axis Ax5 of the pressurizing current-carrying section 163 is on the upstream side of the normal line NL. Therefore, in the pressurized energizing portion 163, the electrical resistance between the metal wire portions 20n and 20m becomes sufficiently small due to sufficient pressurizing force, and the welding current I flows efficiently. Since the pressing force in the pressing cooling part 165 is clearly smaller than that in the pressing current supplying part 163, the electric resistance becomes large, and it is possible to prevent the welding current I from flowing.
- the electrode 160 forms a melted portion 32 only between the metal wire portions 20n and 20m on the pressure current-carrying portion 163 side.
- the pressing cooling unit 165 cools the metal wire portions 20n and 20m while pressing them.
- the pressing cooling unit 165 presses the metal wire portions 20n and 20m and holds the metal wire portion 20n so that the metal wire portion 20n does not separate from the metal wire portion 20m due to the tension Tn acting on the metal wire portion 20n. Therefore, it is possible to melt and cut only the portion of the metal wire 20 located upstream of the electrode 160.
- the oxide film of the metal wire is destroyed at the pressurizing current-carrying part 163, which is the side where the pressurizing force is larger, and the electrical resistance at that part is reduced. It can be effectively reduced.
- the electrode 160 shown in FIG. 10(b) includes an insulating member 167 disposed between the pressurizing energizing section 163 and the pressurizing cooling section 165.
- the entire tip surface of the electrode 160 is a flat surface perpendicular to the central axis.
- the tip end surface on the side of the pressure energizing section 163 is an electrode tip surface 161 that can be energized, and the tip surface on the side of the pressing cooling section 165 is a pressing surface 169 that is not energized.
- the pressurized energizing section 163 and the press cooling section 165 can be made of the same material. It is desirable that the press cooling unit 165 is made of a material with high thermal conductivity.
- the insulating member 167 can be omitted by forming the pressing cooling unit 165 itself from an insulator.
- the metal wire portions 20n and 20m are pressed in the pressing direction P along the central axis Ax3 with the electrode 160, and both metal wires are This shows welding.
- the melted portion 32 is formed only between the metal wire portions 20n and 20m on the pressure current-carrying portion 163 side.
- the function of the press cooling unit 165 is similar to that of the electrode shown in FIG. 10(a).
- the pressurizing current-carrying part 163 may be made to protrude further toward the distal end than the press cooling part 165.
- the terminal end portion 30 is fused at the welded location. That is, when manufacturing the filter 10, welding and fusing of the terminal end portion 30 are performed at the same time. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a winding body in which the distance from the welded portion to the terminal edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps. By making the distance from the weld to the end edge as short as possible, especially to zero, a winding body that does not damage other parts due to the end of the metal wire can be manufactured, and a winding with defects such as peeling of the weld can be manufactured. The generation of wire bodies can be prevented.
- Winding body> This embodiment is a porous winding body (filter 10) in which at least one continuous metal wire 20 is wound spirally and in multiple layers.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) of the metal wire is resistance spot welded to another portion of the metal wire (metal wire portion 20m), and is fused at the welded location.
- the termination portion is defined as a portion closer to the termination edge 35 than the indentation 33 of the welding electrode.
- a winding body is provided in which the distance from the welded portion to the terminal edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps.
- Such a winding body has external features as shown in the third to eleventh embodiments as traces related to cutting of the metal wire.
- This embodiment is a porous winding body (filter 10) in which at least one continuous metal wire 20 is wound spirally and in multiple layers.
- the terminal end portion 30 of the metal wire (metal wire portion 20n) is resistance spot welded to another portion of the metal wire (metal wire portion 20m), and is fused at the welded location, and The heat affected zone near the welded area has been torn off.
- the termination portion is defined as a portion closer to the termination edge 35 than the indentation 33 of the welding electrode.
- a winding body is provided in which the distance from the welded portion to the terminal edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps.
- Such a winding body has external features as shown in the third to eleventh embodiments as traces related to cutting of the metal wire.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) is characterized by having a molten solidified portion 31n that is solidified after the entire widthwise direction of the metal wire is melted. More specifically, the molten solidified portion is formed over a predetermined longitudinal length from the terminal edge of the metal wire. According to this aspect, since the entire width direction is melted, the metal wire can be reliably fused at the relevant portion. Further, since the end portion is entirely melted in the width direction and joined to other parts of the metal wire, the joining strength can be ensured.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) is characterized in that the thickness of the metal wire gradually decreases toward the terminal end edge 35 of the metal wire.
- the above-mentioned external shape characteristics of the winding body according to this embodiment indicate that a part of the thickness of the metal wire near the terminal end, particularly located on the outer diameter side, did not remain on the winding body side due to fusing. Such external features also appear when the terminal end is stretched in the direction of the terminal edge by melting or softening.
- the features of this embodiment do not appear in cutting methods that utilize shearing force with nippers, scissors, etc. That is, unless the metal wire is cut at the spot welded location, the entire indentation remains on the metal wire, so when the metal wire is cut with nippers, scissors, etc., the thickness does not gradually decrease toward the terminal end.
- stretching marks 37 are formed in the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n), indicating that the softened metal wire has been stretched toward the terminal edge 35. It is characterized by the presence of In order to form the metal wire into a predetermined winding shape, a predetermined tension is applied to the metal wire when the metal wire is wound. The stretching marks indicate that the metal wire was fused and cut using the tension applied during winding.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) has a molten solidified portion 31n that is solidified after at least a part of the metal wire in the width direction is melted, and the molten solidified portion At least a portion of the material is exposed to the outside.
- a molten solidified part appearing outside during spot welding indicates a welding defect, so when spot welding is performed, the molten solidified part is generally not exposed to the outside.
- the metal wire is fused and cut, at least a portion of the molten solidified portion is exposed to the outside.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) has a molten solidified portion 31n that is solidified after at least a part of the metal wire in the width direction is melted,
- the edge 35 is a molten solidified portion, and is characterized in that the molten solidified portion is exposed to the outside over a predetermined longitudinal length of the metal wire from the terminal edge.
- the metal wire since the metal wire is fused and cut, the molten solidified portion is exposed to the outside. Since a part of the molten part melted during heating is separated from the winding body, the molten solidified part is exposed to the outside over a predetermined length in the longitudinal direction from the terminal end edge.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) has a molten solidified portion 31n that is solidified after at least a part of the metal wire in the width direction is melted. At least a portion thereof is exposed to the outside, and the portion of the molten solidified portion exposed to the outside is characterized by having a portion where the thickness gradually decreases toward the terminal edge 35 of the metal wire.
- the above-mentioned external features of the winding body according to this embodiment include that the terminal end portion is extended in the direction of the terminal edge, and that a portion of the wall thickness of the metal wire near the terminal end portion located on the outer diameter side is This indicates that the melt did not remain on the winding body side due to melting. Such characteristics do not appear when the metal wire is cut using shearing force, such as with scissors or nippers.
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) and the other portion of the metal wire (metal wire portion 20m) are each melted and solidified portion 31 (31n) that is solidified after being melted. , 31m), and at least a part of the molten solidified portion 31m formed in the other part of the metal wire is exposed to the outside.
- the above feature of the winding body according to this embodiment indicates that the upstream metal wire portion 20p is separated from the metal wire portion 20n along with a part of the melted portion (melted portion 32p) that is melted during heating. .
- the terminal end portion 30 (metal wire portion 20n) and the other portion of the metal wire (metal wire portion 20m) are each melted and solidified portion 31 (31n) that is solidified after being melted. , 31m), and at least a part of the molten solidified part 31n formed at the terminal end and at least a part of the molten solidified part 31m formed in the other part of the metal wire are both exposed to the outside.
- the above feature of the winding body according to this embodiment indicates that the upstream metal wire portion 20p is separated from the metal wire portion 20n along with a part of the melted portion (melted portion 32p) that is melted during heating. .
- the metal wire is cut by melting, the molten solidified portion 31n is exposed to the outside.
- the terminal end portion 30 has a molten solidified portion 31n that is solidified after the metal wire 20 is melted, and is formed within the width of the metal wire portion 20n constituting the terminal end portion. It is characterized by the molten solidified part being exposed to the outside. The molten solidified portion exposed to the outside constitutes the outer diameter side surface of the winding body.
- the external shape characteristics of the winding body according to this embodiment indicate that a part of the thickness of the metal wire near the terminal end located on the outer diameter side did not remain on the winding body side due to melting. Further, at least the melted solidified portion constituting the surface on the outer diameter side of the winding body does not leak laterally.
- This embodiment is a method for manufacturing a porous wire winding body (filter 10) in which at least one continuous metal wire 20 is wound spirally and in multiple layers.
- This aspect includes a winding step of winding the metal wire around the mandrel 131 in a helical and multilayered manner while applying a predetermined tension to the metal wire, and a winding end portion of the metal wire (metal wire portion 20n, terminal end portion). 30) to the already wound metal wire portion 20 m by resistance spot welding.
- the welding process is characterized in that the supply-side metal wire portion is fused from the already-wound metal wire portion by utilizing the tension that is continuously applied to the metal wire.
- the metal wire is fused and cut using the tension acting on the metal wire, welding and cutting can be performed at the same time, and the manufacturing process of the winding body can be simplified.
- the tension applied to the metal wire during fusing may be the same or different from the tension applied to the metal wire during the winding process. According to this aspect, it is possible to provide a winding body in which the distance from the welded portion to the terminal edge is as short as possible without increasing the number of manufacturing steps.
- the welding electrode 160 is The welding electrode is brought into contact with the metal wire portion so that the pressing force of the metal wire portion 20n in the upstream portion is greater than the pressing force of the metal wire portion in the downstream portion of the welding electrode. (Fig. 8(b) to Fig. 10).
- the fusion zone is made larger in the upstream region where the pressing force is large, and the fusion zone is made smaller in the downstream region where the pressing force is small.
- the metal wire portion in the upstream portion becomes easier to melt and cut.
- unnecessary fusing of the metal wire portion in the downstream region can be prevented.
- the extending direction of the metal wire 20 supplied toward the mandrel 131 is the tangent line TL direction
- the imaginary line passing through the axis Ax2 of the mandrel and perpendicular to both the tangent and the axis line is the normal line of the mandrel.
- the welding electrode 160 is placed at a position where its center axis Ax3 is downstream from the normal line, and the direction of the normal line and the center axis line are aligned, It is characterized in that the metal wire (metal wire portion 20n) is pressurized in the normal direction by a welding electrode to weld the winding end portion of the metal wire to the already wound metal wire portion 20m (FIG. 8(b)).
- the central axis of the welding electrode is arranged downstream of the normal line, the pressing force at the upstream portion of the welding electrode can be greater than the pressing force at the downstream portion of the welding electrode. . Therefore, the same effects as the eleventh embodiment are achieved.
- the extending direction of the metal wire 20 supplied toward the mandrel 131 is the tangent TL direction
- the imaginary line passing through the mandrel axis Ax2 and orthogonal to both the tangent and the axis is the mandrel normal NL.
- the metal wire is welded with the normal lines Ax3 and Ax4 of the electrode tip surface 161 of the welding electrode 160 being inclined toward the metal wire supply side with respect to the normal line NL of the mandrel.
- the winding end portion of the metal wire is welded to the already wound metal wire portion 20 m by applying pressure using a secondary electrode.
- the pressing force at the upstream side of the welding electrode is made larger than the pressing force at the downstream side of the welding electrode.
- the welding electrode 160 is formed by winding at least one continuous metal wire 20 around a rotating mandrel 131 to form a porous winding body (filter 10) in which the metal wire is wound spirally and in multiple layers. This is a welding electrode used in manufacturing.
- the welding electrode 160 is characterized by having an electrode tip surface 161 having a first length Le1 that can cover the entire width of the metal wire during welding (FIGS. 6 to 10). According to this aspect, since the entire widthwise direction of the metal wire can be melted, the metal wire can be reliably fused and cut.
- the terminal end portion 30 of the metal wire can be joined to the other portion of the metal wire (the metal wire portion 20m) by melting the entire width thereof, so that the joining strength can be ensured.
- the electrode tip surface 161 has a second length Le2 that can cover a predetermined length in the longitudinal direction of the metal wire 20, and on one side in the second length direction, A pressurizing current-carrying part 163 that applies current to both metal wire parts while applying pressure to the two target overlapping metal wire parts 20n and 20m is provided on the other side in the second length direction. It is characterized in that it includes a pressing cooling section 135 that cools the metal wire portion while pressing it (FIGS. 10 and 9(b)). According to this aspect, while the metal wire is fused in the pressurized current-carrying section, it is possible to prevent the metal wire from being fused in the press cooling section.
- the welding electrode 160 according to this aspect is characterized in that the pressurizing current-carrying part 163 protrudes further toward the tip of the welding electrode than the pressing cooling part 165 (FIGS. 10(a) and 9(b)). .
- the pressurizing current-carrying part protrudes more toward the tip of the welding electrode than the pressurizing cooling part, the pressurizing force and the melting part of the metal wire portion by the pressurizing current-carrying part are increased, and the pressure cooling part The pressurizing force and the melted portion of the metal wire portion can be reduced.
- the metal wire portion on the side of the pressurized current-carrying portion is easily fused. Further, unnecessary fusing of the metal wire portion in the pressing cooling section can be prevented.
- the welding electrode 160 according to this embodiment is characterized in that the pressing cooling part 165 is configured not to be energized (FIG. 10(b)). According to this aspect, while welding and fusing the metal wire in the pressurizing current-carrying part, it is possible to prevent the metal wire from fusing in the press cooling part.
- This embodiment is a manufacturing apparatus 100 that manufactures a porous winding body (filter 10) by winding at least one continuous metal wire 20 in a helical and multilayered manner.
- the manufacturing device rotates at a predetermined speed in a constant direction, and rotates a mandrel 131 around which a metal wire is wound spirally and in multiple layers, and a winding end portion (metal wire portion 20n) of the metal wire onto the already wound metal wire portion 20m.
- a welding device 150 that performs welding by resistance spot welding.
- the welding device is characterized by comprising the welding electrode 160 (see the figure) described in any one of the fourteenth to seventeenth embodiments. This manufacturing apparatus produces the effects described in the fourteenth to seventeenth embodiments.
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Abstract
製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くして、金属線材の終端部によって他部品等を損傷させない巻線体を製造し、欠陥のある巻線体が製造されないようにする。少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)である。巻線体において、金属線材の終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断されている。終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の全体が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有する。
Description
本発明は、少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体、巻線体の製造方法、巻線体の製造に適した溶接用電極、及び、溶接用電極を備えた製造装置に関する。
少なくとも1本の連続する金属線材が、螺旋状且つ多層状に巻き付けられることにより作製される中空筒形状をした多孔の巻線体は、流体中から所定のサイズを超える異物を除去するフィルタや、流体を冷却する用途等に使用されている。
このような巻線体が記載された文献として特許文献1が挙げられる。
上記巻線体においては、金属線材の巻き終わり側の端部を溶接等により巻線体の適所に固定すると共に、金属線材を切断する必要がある。
このような巻線体が記載された文献として特許文献1が挙げられる。
上記巻線体においては、金属線材の巻き終わり側の端部を溶接等により巻線体の適所に固定すると共に、金属線材を切断する必要がある。
ここで、金属線材の終端縁(切断端)は、できるだけ溶接部に近いことが望ましい。金属線材の終端縁が溶接部から大きく離間していると、以下のような問題が生じる虞がある。問題の一例は、溶接部から終端縁までの金属線材部分が他の部品等に引っ掛かることで他部品等を傷付ける虞があることである。問題の他の例は、溶接部から終端縁までの距離が長いと溶接部が剥離しやすくなることである。
仮に、金属線材を切断する工具としてニッパや鋏等を使用するならば、切断刃を金属線材の長手方向と交差する方向に作用させる必要がある。切断に際して、金属線材と巻線体との間に切断刃が挿入されることから、溶接部から終端縁までの金属線材部分は、その距離が長くなる上、切断刃の挿入により外径方向に立ち上がりやすい。このため、上述した問題を発生させないためには、溶接部から終端縁までの金属線材部分の長さを短くする後加工が必要となり、製造工程数が増加する。
仮に、金属線材を切断する工具としてニッパや鋏等を使用するならば、切断刃を金属線材の長手方向と交差する方向に作用させる必要がある。切断に際して、金属線材と巻線体との間に切断刃が挿入されることから、溶接部から終端縁までの金属線材部分は、その距離が長くなる上、切断刃の挿入により外径方向に立ち上がりやすい。このため、上述した問題を発生させないためには、溶接部から終端縁までの金属線材部分の長さを短くする後加工が必要となり、製造工程数が増加する。
また、溶接部から終端縁までの金属線材部分の長さを短くするために、溶接部のごく近傍において、金属線材をその長手方向と交差する方向に繰り返し折り曲げることで、金属線材を切断することが考えられる。しかし、この方法では切断部が折り曲げられた方向に変形して加工硬化した状態になりやすく、他部品を傷付けるという問題は解決できない。また、切断方法としては煩雑である。
特許文献1には、金属線材の巻き終わり側の端部を溶接することが記載されているが、巻き終わり側の端部をどのように切断処理するかまでは記載されていない。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供することを目的とする。
特許文献1には、金属線材の巻き終わり側の端部を溶接することが記載されているが、巻き終わり側の端部をどのように切断処理するかまでは記載されていない。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断されていることを特徴とする。
本発明によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、各実施形態に示した構成は、矛盾しない限り適宜組み合わせて実施することかできる。
〔フィルタの概略形状〕
図1は、本発明の一実施形態に係るフィルタの模式的斜視図である。
本発明の実施形態に係る中空筒状のフィルタ10は、少なくとも一本の連続する金属線材20を、軸方向(図中上下方向)に対して一定の傾斜角度を有して、一定のピッチで螺旋状に、且つ多層状に巻き付けることにより形成される。なお、フィルタ10は少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体の一例である。ここで金属線材20が同じ方向に巻き付けられている個々の層を線材層L1、L2、L3・・・と称する。各線材層L1、L2、L3・・・を構成する金属線材は、正面視で中空筒状フィルタの軸方向(中心軸Ax1)に対して傾斜した同一方向へ延びており、また内外径方向に隣接する各線材層を構成する金属線材は互いに交差する方向に延びている(平行していない)。
図1は、本発明の一実施形態に係るフィルタの模式的斜視図である。
本発明の実施形態に係る中空筒状のフィルタ10は、少なくとも一本の連続する金属線材20を、軸方向(図中上下方向)に対して一定の傾斜角度を有して、一定のピッチで螺旋状に、且つ多層状に巻き付けることにより形成される。なお、フィルタ10は少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体の一例である。ここで金属線材20が同じ方向に巻き付けられている個々の層を線材層L1、L2、L3・・・と称する。各線材層L1、L2、L3・・・を構成する金属線材は、正面視で中空筒状フィルタの軸方向(中心軸Ax1)に対して傾斜した同一方向へ延びており、また内外径方向に隣接する各線材層を構成する金属線材は互いに交差する方向に延びている(平行していない)。
図1中における最外層の線材層Ln(nは自然数)を構成する金属線材部分20(n)(厚みを図示省略)の延びる方向(金属線材部分20(n)の長手方向)は実線矢印で示した方向であり、その直ぐ内側の線材層Ln-1を構成する金属線材部分20(n-1)の延びる方向(金属線材部分20(n-1)の長手方向)は破線矢印で示した方向である。
nは概ね20~20000程度(10~10000往復分程度)に設定される。
即ちフィルタ10は、金属線材20を軸方向に対して一定の傾斜角度にて螺旋状に巻付けることにより形成した一つの線材層(例えば、線材層L1)と、一つの線材層L1の外周側に重ねて、且つ該一つの線材層L1を構成する金属線材とは異なる傾斜角度にて螺旋状に金属線材を巻付けることにより形成される他の線材層(例えば、線材層L2)と、を有する。一つの線材層L1とこれと隣接する他の線材層L2を夫々構成する金属線材同士は軸方向とは非平行であり、且つ互いに交差するように構成されている。
なお、線材層を構成する金属線材の軸方向に対する傾斜角度が一つの線材層中で変化するように構成してもよい。
nは概ね20~20000程度(10~10000往復分程度)に設定される。
即ちフィルタ10は、金属線材20を軸方向に対して一定の傾斜角度にて螺旋状に巻付けることにより形成した一つの線材層(例えば、線材層L1)と、一つの線材層L1の外周側に重ねて、且つ該一つの線材層L1を構成する金属線材とは異なる傾斜角度にて螺旋状に金属線材を巻付けることにより形成される他の線材層(例えば、線材層L2)と、を有する。一つの線材層L1とこれと隣接する他の線材層L2を夫々構成する金属線材同士は軸方向とは非平行であり、且つ互いに交差するように構成されている。
なお、線材層を構成する金属線材の軸方向に対する傾斜角度が一つの線材層中で変化するように構成してもよい。
このフィルタ10は、液体や気体等の各種流体中から不要な物質等を除去し、また自動車のエアバッグインフレーター用等、用途によっては同時にフィルタを通過する流体を冷却するために用いられる。また、このフィルタは、第一に、線材層が重なり合う方向、即ち、フィルタの径方向(線材層の重なる方向)に流体が通過する流路を形成するように構成される。流体は、フィルタの内径側から外径側に通過させても、外径側から内径側に通過させてもよい。ここで径方向とは厳密な意味の直径方向(半径方向)ではなく、軸方向、周方向に対して、概ね径方向という意味である。
フィルタの大きさ(内径、外径、軸方向の各寸法等)は、フィルタが組み込まれる装置の構造や大きさに応じて適宜決定される。
このフィルタの材料となる金属の種類としては、鉄、鋼、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金、チタン合金、アルミ合金などを挙げることができる。金属の種類は、フィルタの用途に応じて最適なものが選定される。
フィルタの大きさ(内径、外径、軸方向の各寸法等)は、フィルタが組み込まれる装置の構造や大きさに応じて適宜決定される。
このフィルタの材料となる金属の種類としては、鉄、鋼、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金、チタン合金、アルミ合金などを挙げることができる。金属の種類は、フィルタの用途に応じて最適なものが選定される。
また、フィルタに使用される金属線材の太さ及び横断面形状(金属線材の長手方向に直交する方向における断面形状)は、フィルタの大きさ、フィルタが除去する物質、圧力損失等に応じて適宜決定される。例えば、インフレータ用フィルタに使用される金属線材の断面積は0.007~3.2mm^2程度(横断面形状が真円形状の金属素線を基準とすれば線径が0.1~2.0mm程度)とされる。
フィルタには、横断面形状が真円形状の金属素線を所定形状に圧延した金属線材が使用される。例えば、金属線材としては、横断面形状が偏平な矩形状となるように圧延された平角線が使用される。或いは、金属線材としては、その横断面形状が長手方向全長に亘って、概略W字状、U字状、J字状、L字状、X字状、~状等の異形となるように圧延された異形線が使用される。或いは、金属線材としては、その横断面形状、外形状が、金属線材の長手方向全長に亘って一定ではないもの、言い換えれば、金属線材の長手方向の位置によって異なる横断面形状、外形状を有するように圧延された異形線が用いられる。このような異形線は、例えば金属線材の幅と同程度の長手方向長ごとに横断面形状が変化するように圧延されたものである。
フィルタ10において、金属線材20は捩れないように巻き付けられている。
フィルタ10は、金属線材部分が互いに接触している複数の接触部を有する。フィルタ10に対しては、全ての接触部(又は複数の接触部)を一括して接合するような熱処理(例えば焼結するための熱処理)を行ってもよい。或いは、フィルタ10中の複数の接触部のうち、巻き終わり側の端部以外の部分を、接合が行われていない非接合部としてもよい。フィルタ10に対して、その全体を焼結するための熱処理を行わないならば、フィルタ10の製造コストを安価にでき、フィルタ10の製造時間を短縮できる。
フィルタ10は、金属線材部分が互いに接触している複数の接触部を有する。フィルタ10に対しては、全ての接触部(又は複数の接触部)を一括して接合するような熱処理(例えば焼結するための熱処理)を行ってもよい。或いは、フィルタ10中の複数の接触部のうち、巻き終わり側の端部以外の部分を、接合が行われていない非接合部としてもよい。フィルタ10に対して、その全体を焼結するための熱処理を行わないならば、フィルタ10の製造コストを安価にでき、フィルタ10の製造時間を短縮できる。
〔終端部の状態〕
本実施形態に係るフィルタ10は、金属線材の巻き終わり部(終端部30)が溶接された箇所において溶断されている点に特徴がある。即ち、フィルタ10においては終端部30の溶接と溶断が同時に行われている。
本実施形態に係るフィルタ10は、金属線材の巻き終わり部(終端部30)が溶接された箇所において溶断されている点に特徴がある。即ち、フィルタ10においては終端部30の溶接と溶断が同時に行われている。
本例において溶断(又は熱切断)とは、金属線材の厚さ方向の全部又は一部(内径側)を融点以上に加熱して、金属線材に作用するテンションを利用して金属線材を切断することである。金属線材の厚さ方向の全部が溶融した場合、溶融した箇所が切断される。金属線材の厚さ方向の一部が溶融した場合、溶融した箇所が切断されると共に、溶融した箇所に隣接する箇所であって加熱により組織に変化を生じて強度が低下している熱影響部(主として外径側)が切断される(引き千切られる)。本例は金属線材をその長手方向に力を加えて切断する点において、せん断力や金属疲労を利用した切断方法とは異なる。
図2は、フィルタの終端部の状態を示す模式図であり、(a)は金属線材の長手方向に沿って切断した断面図であり、(b)はフィルタの外径側から観察した斜視図である。
以下、金属線材部分20nのうち、溶接用電極が当接した部分を終端部30と称する。より具体的には、終端部30は溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35側(切断端側)の部分である。
以下、金属線材部分20nのうち、溶接用電極が当接した部分を終端部30と称する。より具体的には、終端部30は溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35側(切断端側)の部分である。
金属線材20の終端部30は、金属線材20の他の部分(金属線材部分20m)の適所(接合対象部21)に抵抗スポット溶接されている。本図には、最外層の線材層Lnを構成する金属線材部分20nのうち特に終端部30の周辺と、これよりも内径側に位置する線材層Lmに属する金属線材部分20mのみを示している(但し、mは自然数、m<n)。図中右側に点線にて示す金属線材部分20pは、金属線材20が溶断されることにより、金属線材部分20nから分離された部分である。同図中点線にて示す溶融部32pは、金属線材部分20pのうち、溶融した後に金属線材部分20nから分離された部分である。
金属線材部分20nの一部である終端部30と、これが重なる金属線材部分20mとには、溶接時に溶融し、その後に凝固した溶融凝固部31(31n、31m)が形成される。溶融凝固部31において金属線材部分20n、20mは一体化されるが、便宜上、各金属線材部分20n、20mの側に位置する溶融凝固部31を、夫々、溶融凝固部31n、31mのように区別して説明する。
溶融凝固部31と溶融部32pとが、金属線材部分20pが分離する直前に溶融していた溶融部32である。
以下、金属線材が本発明に係る方法により、溶接された箇所又は熱影響部において溶断されることにより、巻線体又はフィルタに残る痕跡について詳述する。
溶融凝固部31と溶融部32pとが、金属線材部分20pが分離する直前に溶融していた溶融部32である。
以下、金属線材が本発明に係る方法により、溶接された箇所又は熱影響部において溶断されることにより、巻線体又はフィルタに残る痕跡について詳述する。
<終端部の溶融凝固部>
溶融凝固部31nは、金属線材部分20nの幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固したものである。溶融凝固部31nは、金属線材20の幅方向の範囲内にのみ形成されることが望ましい。即ち、溶融凝固部31nは、金属線材部分20nの幅方向の端縁を超えて、端縁の外方に漏出していない(横漏れしていない)ことが望ましい。
溶融凝固部31nは、金属線材部分20nの幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固したものである。溶融凝固部31nは、金属線材20の幅方向の範囲内にのみ形成されることが望ましい。即ち、溶融凝固部31nは、金属線材部分20nの幅方向の端縁を超えて、端縁の外方に漏出していない(横漏れしていない)ことが望ましい。
図示する終端部30は、金属線材部分20nの幅方向の全体(全幅或いは幅方向の全長)が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有する。これは、溶接時に金属線材20の幅方向の全体が溶接用電極によって覆われたこと、及びこれにより金属線材20の幅方向の全体が溶融されたことを示す。溶融凝固部31nは、終端縁35から、金属線材の所定の長手方向長の範囲に亘って形成されている。金属線材20の幅方向の全体を溶融することによって、金属線材20を確実に溶断できる。また、終端部30の幅方向の全体を溶融させて金属線材部分20mに接合することから、必要な接合強度を確保しやすくなる。
溶融凝固部31は溶融してから凝固しているので、他の金属線材部分よりも軟質である(但し高炭素鋼を除く)。仮に、ニッパや鋏等を用いてせん断力を利用して金属線材20を切断すると、金属線材の切断端付近は加工硬化する。しかし、本実施形態においては、金属線材を溶融又は軟化させてから引き千切るので、終端部30は加工硬化しない。即ち、巻線体に対して熱処理等を施さなくても、溶融凝固部31が他の部品等に接触して他の部品等を傷付けることを防止できる。また、金属線材をニッパや鋏等で切断する場合と異なり、切断端が金属線材の長手方向と交差する方向に立ち上がることを極力防止できる。
終端部30は抵抗スポット溶接により接合されているので、溶融凝固部31よりも金属線材20の始端寄り(巻き始め寄り)の部位には、溶接時に電極によって加圧された痕跡(圧痕33)が残存している。圧痕33は、金属線材部分20nの幅方向の全体に形成されている。
圧痕33は、金属線材30を加圧する際の電極の接触態様に応じた形状を有する。一例として圧痕33は、電極によって加圧されなかった部分と加圧された部分とが、緩やかな段差を介して連続した形状を有する。他の例として図2(b)には、電極によって加圧されなかった部分と加圧された部分との間に段差が形成されておらず、圧痕33は両部分の外径側表面の傾斜角度(又は肉厚)の変化点として認識される例を示す。
圧痕33は、金属線材30を加圧する際の電極の接触態様に応じた形状を有する。一例として圧痕33は、電極によって加圧されなかった部分と加圧された部分とが、緩やかな段差を介して連続した形状を有する。他の例として図2(b)には、電極によって加圧されなかった部分と加圧された部分との間に段差が形成されておらず、圧痕33は両部分の外径側表面の傾斜角度(又は肉厚)の変化点として認識される例を示す。
<終端部の薄肉化>
終端部30の肉厚は全体として、金属線材20の他の部分の厚さtよりも薄肉である。これは、溶融部32の適所にて金属線材が溶断されて終端縁35が形成されたことを示す。このような特徴は、ニッパ等を用いて金属線材を切断した場合、つまり、溶接箇所と切断端とが金属線材の長手方向に離間している場合には現れない。
終端部30は、溶融凝固部31nの形成範囲において、金属線材20の肉厚が金属線材20の終端縁35に向かって薄肉化された部分(肉厚が漸減した部分)を有する。特に、溶融凝固部31nのうち外部に露出する部分は、その肉厚が終端縁35に向かって漸減している。これは、終端部30が溶融又は軟化して終端縁35の方向に延伸されたこと、及び、終端部30付近の金属線材20のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らずに消失したこと(金属線材部分20pが金属線材部分20nから分離したこと)を示す。
特に図2(b)には、終端部30の肉厚が全体として終端縁35に向かって一様に漸減している例を示す。
終端部30の肉厚は全体として、金属線材20の他の部分の厚さtよりも薄肉である。これは、溶融部32の適所にて金属線材が溶断されて終端縁35が形成されたことを示す。このような特徴は、ニッパ等を用いて金属線材を切断した場合、つまり、溶接箇所と切断端とが金属線材の長手方向に離間している場合には現れない。
終端部30は、溶融凝固部31nの形成範囲において、金属線材20の肉厚が金属線材20の終端縁35に向かって薄肉化された部分(肉厚が漸減した部分)を有する。特に、溶融凝固部31nのうち外部に露出する部分は、その肉厚が終端縁35に向かって漸減している。これは、終端部30が溶融又は軟化して終端縁35の方向に延伸されたこと、及び、終端部30付近の金属線材20のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らずに消失したこと(金属線材部分20pが金属線材部分20nから分離したこと)を示す。
特に図2(b)には、終端部30の肉厚が全体として終端縁35に向かって一様に漸減している例を示す。
ここで、金属線材部分20nの溶融部(後に溶融凝固部31nとなる部分)は、溶融した金属材料の表面張力によって凝集し、球状等、角が取れた形状に変形してから凝固した終端縁35を形成する場合がある。例えば、終端部30の下流側部位の肉厚は終端縁に向かって漸減するが、終端縁近傍(終端部の上流側部位)の肉厚が局所的に増大する箇所が出現する場合がある。溶断時の条件によっては、終端部30の上流側部位は、下流側部位よりも肉厚が大きい部分を有しうる。
<延伸痕>
終端部30には、軟化した金属線材部分20nが金属線材20の終端縁35に向かって引き延ばされたことを示す延伸痕37が形成されている。或いは、延伸痕37は、軟化した金属材料が終端縁35に向かって引き千切られたように切断されたことを示す。軟化した部分とは、溶接時の加熱により強度の低下した部分であり、熱影響部である。
金属線材20を所定の巻線体形状とするために、金属線材にはその巻き付け時に所定のテンションが印加される。延伸痕37は、巻き付け時に印加されたテンションを利用して金属線材が溶断されたことを示す。
即ち、延伸痕37は、溶接に伴って軟化した金属線材部分20nが、金属線材部分20nに作用するテンションにより、上流方向(金属線材の供給側)に向けて引き伸ばされつつ切断された結果、その痕跡が金属線材部分20nに残存したものである。延伸痕37は引き伸ばされた痕である点で、金属線材20の他の部分に残された圧延の痕跡とは目視により区別可能である。
終端部30には、軟化した金属線材部分20nが金属線材20の終端縁35に向かって引き延ばされたことを示す延伸痕37が形成されている。或いは、延伸痕37は、軟化した金属材料が終端縁35に向かって引き千切られたように切断されたことを示す。軟化した部分とは、溶接時の加熱により強度の低下した部分であり、熱影響部である。
金属線材20を所定の巻線体形状とするために、金属線材にはその巻き付け時に所定のテンションが印加される。延伸痕37は、巻き付け時に印加されたテンションを利用して金属線材が溶断されたことを示す。
即ち、延伸痕37は、溶接に伴って軟化した金属線材部分20nが、金属線材部分20nに作用するテンションにより、上流方向(金属線材の供給側)に向けて引き伸ばされつつ切断された結果、その痕跡が金属線材部分20nに残存したものである。延伸痕37は引き伸ばされた痕である点で、金属線材20の他の部分に残された圧延の痕跡とは目視により区別可能である。
<溶融凝固部が露出>
終端部30に形成された溶融凝固部31nは、その少なくとも一部が外部に露出している。図2(b)中、露出した溶融凝固部31nを斜線にて示す。溶融凝固部31nのうち少なくとも金属線材の終端縁35寄りの部位が外部に露出している。終端縁35は溶融凝固部31nである。本図において、金属線材部分20n中、終端縁35は金属線材部分20mに溶接されており、溶接により接合された箇所と終端縁35との距離はゼロである。終端縁35から、金属線材の所定の長手方向長に亘って、溶融凝固部31nが露出している。金属線材部分20nの幅方向の範囲内に形成された溶融凝固部31nが外部に露出している。外部に露出した溶融凝固部31nは終端部30の外径側の表面を構成する。
これは、金属線材部分20nのうち外径側に位置する肉厚の一部が延伸及び溶断により消失したことを示す。特に、加熱時に溶融された溶融部の一部である溶融部32pを伴って金属線材部分20pが金属線材部分20nから分離したことを示す。或いは、溶接により、金属線材部分20nの表面に形成された熱影響部(非溶融部)のうち少なくとも終端縁35寄りの一部が、引き千切られたことを示す。
溶融凝固部31が金属線材部分20nの幅方向の全域に亘って形成されている場合、終端部30は、終端部30の幅方向の全域に亘って溶融凝固部31が露出した部分を有する。溶融凝固部31のうち、特に終端縁35寄りの部位は、幅方向の全域に亘って溶融凝固部31が露出する。これは、金属線材部分20pが金属線材の長手方向に沿って引き千切られたことを示す。なお、溶融凝固部31n、31mは、金属線材部分20nに作用するテンションに耐えうる接合力を発揮する大きさを有する。
終端部30に形成された溶融凝固部31nは、その少なくとも一部が外部に露出している。図2(b)中、露出した溶融凝固部31nを斜線にて示す。溶融凝固部31nのうち少なくとも金属線材の終端縁35寄りの部位が外部に露出している。終端縁35は溶融凝固部31nである。本図において、金属線材部分20n中、終端縁35は金属線材部分20mに溶接されており、溶接により接合された箇所と終端縁35との距離はゼロである。終端縁35から、金属線材の所定の長手方向長に亘って、溶融凝固部31nが露出している。金属線材部分20nの幅方向の範囲内に形成された溶融凝固部31nが外部に露出している。外部に露出した溶融凝固部31nは終端部30の外径側の表面を構成する。
これは、金属線材部分20nのうち外径側に位置する肉厚の一部が延伸及び溶断により消失したことを示す。特に、加熱時に溶融された溶融部の一部である溶融部32pを伴って金属線材部分20pが金属線材部分20nから分離したことを示す。或いは、溶接により、金属線材部分20nの表面に形成された熱影響部(非溶融部)のうち少なくとも終端縁35寄りの一部が、引き千切られたことを示す。
溶融凝固部31が金属線材部分20nの幅方向の全域に亘って形成されている場合、終端部30は、終端部30の幅方向の全域に亘って溶融凝固部31が露出した部分を有する。溶融凝固部31のうち、特に終端縁35寄りの部位は、幅方向の全域に亘って溶融凝固部31が露出する。これは、金属線材部分20pが金属線材の長手方向に沿って引き千切られたことを示す。なお、溶融凝固部31n、31mは、金属線材部分20nに作用するテンションに耐えうる接合力を発揮する大きさを有する。
<接合対象部>
金属線材部分20mのうち終端部30と接合される箇所を接合対象部21と称する。接合対象部21は、終端部30と接合された箇所(被接合部)と、終端部30となる金属線材部分20nに重なることで金属線材部分20nと接合される可能性のあった箇所と、を含む概念として説明する。
接合対象部21は、金属線材部分20mの幅方向wの少なくとも一部が溶融して凝固した溶融凝固部31mを有する。図2(b)中、露出した溶融凝固部31mを斜線にて示す。
本例においては、溶融凝固部31mの少なくとも一部が外部に露出している。即ち、終端部30に形成された溶融凝固部31nの少なくとも一部と、接合対象部21に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部とが、共に外部に露出している。外部に露出した溶融凝固部31n、31mは巻線体の外径側の表面を構成する。
これは、金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部32の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離されたことで、溶融凝固部31mが露出したことを示す。
金属線材部分20mのうち終端部30と接合される箇所を接合対象部21と称する。接合対象部21は、終端部30と接合された箇所(被接合部)と、終端部30となる金属線材部分20nに重なることで金属線材部分20nと接合される可能性のあった箇所と、を含む概念として説明する。
接合対象部21は、金属線材部分20mの幅方向wの少なくとも一部が溶融して凝固した溶融凝固部31mを有する。図2(b)中、露出した溶融凝固部31mを斜線にて示す。
本例においては、溶融凝固部31mの少なくとも一部が外部に露出している。即ち、終端部30に形成された溶融凝固部31nの少なくとも一部と、接合対象部21に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部とが、共に外部に露出している。外部に露出した溶融凝固部31n、31mは巻線体の外径側の表面を構成する。
これは、金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部32の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離されたことで、溶融凝固部31mが露出したことを示す。
〔実物写真〕
図3は、フィルタの終端部付近を実物写真で示す図である。本図で使用されている金属線材20の厚さは0.2mmである。
図中矢印Aよりも右側は、溶融凝固部31が露出している部分である。図示するようにフィルタの終端部30の周辺を撮影した実物写真にも、図2(b)に示す各特徴が現れていることが理解できる。
図3は、フィルタの終端部付近を実物写真で示す図である。本図で使用されている金属線材20の厚さは0.2mmである。
図中矢印Aよりも右側は、溶融凝固部31が露出している部分である。図示するようにフィルタの終端部30の周辺を撮影した実物写真にも、図2(b)に示す各特徴が現れていることが理解できる。
〔巻線体の製造装置〕
図4は、巻線体の製造装置のうち、主として巻付装置を模式的に示した図である。
図5は、巻線体の製造装置のうち、特にガイド部材の下流側を模式的に示した図である。図5は、図4に示す製造装置を図中左側から見た図に相当する。
図4は、巻線体の製造装置のうち、主として巻付装置を模式的に示した図である。
図5は、巻線体の製造装置のうち、特にガイド部材の下流側を模式的に示した図である。図5は、図4に示す製造装置を図中左側から見た図に相当する。
巻線体の製造装置100は、少なくとも巻付装置130と溶接装置150とを備える。
巻付装置130は、一定方向に所定速度にて回転する心棒131と、心棒131に向けて金属線材20を所定のテンションで繰り出すと共に、心棒131の軸線Ax2に沿って所定速度にて往復移動して金属線材20をガイドするガイド部材132と、を備える。
心棒131は概略円柱状又は円筒状であり、一般的にステンレス鋼、銅合金、アルミニウム合金などの金属から形成される。
なお、巻付装置130の上流側にはテンションユニットが配置されており、テンションユニットが金属線材20に対して所定のテンションを付与する。
心棒131は概略円柱状又は円筒状であり、一般的にステンレス鋼、銅合金、アルミニウム合金などの金属から形成される。
なお、巻付装置130の上流側にはテンションユニットが配置されており、テンションユニットが金属線材20に対して所定のテンションを付与する。
溶接装置150は、金属線材20の巻き終わり側の適所を、巻き付け済みの金属線材20の適所に抵抗スポット溶接により接合し、固定する。
溶接装置150は、被溶接物に接触してこれを加圧しつつ被溶接物に溶接電流Iを流す電極(溶接用電極)160と、電極160に電力を供給する電源155と、電源155と接続されて溶接電流Iの受け口となるコンタクト電極157とを備える。また、溶接装置150は、電極160を保持する溶接ヘッド151と、溶接ヘッド151を駆動する第一駆動手段153と、コンタクト電極157を被溶接物に対して接近又は離間させる第二駆動手段159とを備える。
ここで、図5中、ガイド部材132から心棒131に向けて延在する金属線材20の方向に(心棒131の)接線TLを規定し、軸線Ax2を通り接線TLと軸線Ax2の双方に直交する仮想線を(心棒131の)法線NLと規定する。また、軸線Ax2、接線TL、及び法線NLの夫々に沿った方向に、X軸、Y軸、及びZ軸を規定する。
また、金属線材20の供給方向を基準として、ガイド部材132側を上流側、心棒131側或いは心棒131に既に巻き付けられた側を下流側と言う。本例に示す溶接装置150は、電極160を心棒131の法線NL方向に加圧する。
溶接装置150は、被溶接物に接触してこれを加圧しつつ被溶接物に溶接電流Iを流す電極(溶接用電極)160と、電極160に電力を供給する電源155と、電源155と接続されて溶接電流Iの受け口となるコンタクト電極157とを備える。また、溶接装置150は、電極160を保持する溶接ヘッド151と、溶接ヘッド151を駆動する第一駆動手段153と、コンタクト電極157を被溶接物に対して接近又は離間させる第二駆動手段159とを備える。
ここで、図5中、ガイド部材132から心棒131に向けて延在する金属線材20の方向に(心棒131の)接線TLを規定し、軸線Ax2を通り接線TLと軸線Ax2の双方に直交する仮想線を(心棒131の)法線NLと規定する。また、軸線Ax2、接線TL、及び法線NLの夫々に沿った方向に、X軸、Y軸、及びZ軸を規定する。
また、金属線材20の供給方向を基準として、ガイド部材132側を上流側、心棒131側或いは心棒131に既に巻き付けられた側を下流側と言う。本例に示す溶接装置150は、電極160を心棒131の法線NL方向に加圧する。
第一駆動手段153は、電極160を保持した溶接ヘッド151を心棒131の軸線Ax2方向(X方向)に沿って往復移動させ、心棒131の接線TL方向(Y方向)に往復移動させ、心棒131に対して図中Z方向に接近又は離間移動させる。第一駆動手段153は電極160をX-Y方向に駆動して、金属線材部分20nと金属線材部分20mとが重なる部位に電極160を移動させる。第一駆動手段153は、少なくとも電極160をX-Y方向に移動させる手段として、好ましくはサーボモータ又はステッピングモータを含み構成される。サーボモータ又はステッピングモータによって、電極160を少なくともX-Y方向に精密に位置決めできるならば、電極160をZ方向に往復移動させる手段として位置決め精度を要求されないエアシリンダを用いてもよい。
第一駆動手段153は、溶接ヘッド151を法線NL方向に沿って駆動して、電極160により被溶接部を加圧する。溶接ヘッド151は、電極160の中心軸線Ax3と加圧方向Pとを一致させた状態で電極160を保持するが、溶接ヘッド151は必要に応じて中心軸線Ax3を加圧方向Pに対して傾斜させた状態で電極160を保持することができる。
電源155は、溶接電流Iの大きさ、電流の印加時間、印加サイクル、及び波形等を適切に制御して電極160に供給する。
コンタクト電極157と第二駆動手段159には、周知の適宜のものが使用される。
電極160の形状等については後述する。
第一駆動手段153は、溶接ヘッド151を法線NL方向に沿って駆動して、電極160により被溶接部を加圧する。溶接ヘッド151は、電極160の中心軸線Ax3と加圧方向Pとを一致させた状態で電極160を保持するが、溶接ヘッド151は必要に応じて中心軸線Ax3を加圧方向Pに対して傾斜させた状態で電極160を保持することができる。
電源155は、溶接電流Iの大きさ、電流の印加時間、印加サイクル、及び波形等を適切に制御して電極160に供給する。
コンタクト電極157と第二駆動手段159には、周知の適宜のものが使用される。
電極160の形状等については後述する。
〔フィルタの製造方法〕
フィルタ10を作製するには、まず巻付装置130を構成する心棒131の適所に金属線材20の一端(始端、巻き始め)を係止する。金属線材20に対して0.01~20[kgf]の張力を与えた状態にて、心棒131を、中心軸Ax2を中心として一定方向に所定速度で回転させると共に、金属線材20を供給するガイド部材132を心棒131の中心軸Ax2に沿って所定の速度で往復移動させる。この動作により、金属線材20は心棒131の外周に中心軸Ax2に対して所定角度θだけ傾斜しつつ、所定のピッチで螺旋状に且つ多層状に巻付けられる。また、隣接する線材層を構成する金属線材同士(金属線材の部分同士)が互いに交差して網目を形成する。また、各網目は径方向に規則的な配置で重なり合って、設定された所望の濾過精度を実現する。
例えば、心棒131の外周に直接巻き付けられる第1の金属線材層では、各金属線材20が心棒131の軸方向に対して所定角度θだけ時計回り方向へ傾斜しているとすると、第1の金属線材層の外周に巻き付けられる第2の金属線材層を構成する金属線材20は、心棒131の軸方向に対して所定角度θだけ反時計回り方向に傾斜する。その後、金属線材20を所定回数(所定階層数)巻付けた後、心棒131の回転を停止させ、金属線材20の他端部(終端部、巻き終わり側)を、巻き付け済みの金属線材20の適所に対して抵抗スポット溶接により接合し、固定する。
フィルタ10を作製するには、まず巻付装置130を構成する心棒131の適所に金属線材20の一端(始端、巻き始め)を係止する。金属線材20に対して0.01~20[kgf]の張力を与えた状態にて、心棒131を、中心軸Ax2を中心として一定方向に所定速度で回転させると共に、金属線材20を供給するガイド部材132を心棒131の中心軸Ax2に沿って所定の速度で往復移動させる。この動作により、金属線材20は心棒131の外周に中心軸Ax2に対して所定角度θだけ傾斜しつつ、所定のピッチで螺旋状に且つ多層状に巻付けられる。また、隣接する線材層を構成する金属線材同士(金属線材の部分同士)が互いに交差して網目を形成する。また、各網目は径方向に規則的な配置で重なり合って、設定された所望の濾過精度を実現する。
例えば、心棒131の外周に直接巻き付けられる第1の金属線材層では、各金属線材20が心棒131の軸方向に対して所定角度θだけ時計回り方向へ傾斜しているとすると、第1の金属線材層の外周に巻き付けられる第2の金属線材層を構成する金属線材20は、心棒131の軸方向に対して所定角度θだけ反時計回り方向に傾斜する。その後、金属線材20を所定回数(所定階層数)巻付けた後、心棒131の回転を停止させ、金属線材20の他端部(終端部、巻き終わり側)を、巻き付け済みの金属線材20の適所に対して抵抗スポット溶接により接合し、固定する。
溶接装置150は、電極160とコンタクト電極157とを巻線体11に接触させる。電源155は、図8(a)等に示されるように、電極160が金属線材部分20nを金属線材部分20mに所定の加圧力で押圧している状態で、所定の溶接電流Iを印加する。溶接電流Iは、金属線材部分同士を互いに接合するために十分な電流よりも大きな電流に設定される。
金属線材部分20nは、巻き付け時に付与されていたテンションTpが引き続き付与された状態で金属線材部分20mに溶接される。溶接電流Iは、金属線材部分20nが上記テンションに耐えられなくなる程度に金属線材部分20nを溶融させる大きさに設定される。
金属線材部分20nは、巻き付け時に付与されていたテンションTpが引き続き付与された状態で金属線材部分20mに溶接される。溶接電流Iは、金属線材部分20nが上記テンションに耐えられなくなる程度に金属線材部分20nを溶融させる大きさに設定される。
電極160の直下に位置する金属線材の部分が、該部分に作用しているテンションにより切断される。電極160の上流側に位置する金属線材部分20pは、電極160に通電されている期間中に巻線体11から分離される。このとき、金属線材部分20nに作用するテンションに耐えうる接合力を発揮する大きさの溶融凝固部31n(図2参照)が巻線体11側に残存するように、金属線材20pが巻線体11から分離される。金属線材に作用するテンションを利用して金属線材を切断するため、切断時には電極160、心棒131、及びテンションユニットの何れも動作せず、電極160が溶接部を押さえつけたまま固定している。また、金属線材に作用するテンションを利用して金属線材を溶断するので、溶接と切断とを同時に行うことができ、製造工程を簡略化できる。
金属線材が溶断された後、電源155は通電を停止する。電極160は、金属線材部分20n、20mの溶融部32が冷却され、再凝固するまで加圧状態を維持する。溶融部32が冷却・再凝固した後、電極160及びコンタクト電極157を巻線体11から離間させて、巻線体11を心棒131から取り外す。
金属線材の溶断には、巻き付け時から継続して金属線材に印加されているテンションを利用することが望ましい。しかし、金属線材を溶断可能であれば、溶接部を電極160によって固定しているので、電極160よりも上流側に位置する金属線材に付与されているテンションを、巻き付け時よりも溶断時の方が大きくなるように制御してもよい。テンションを巻き付け時と溶断時とで変化させる場合は、ガイド部材132よりも上流側に位置するテンションユニットにおいて金属線材のテンションを調整する。
上記実施形態は金属線材の溶断後に通電を停止する例であるが、金属線材部分20pは、電極160への通電が停止された後、且つ、電極が金属線材を加圧している期間中に、巻線体11から分離されてもよい。
上記実施形態は金属線材の溶断後に通電を停止する例であるが、金属線材部分20pは、電極160への通電が停止された後、且つ、電極が金属線材を加圧している期間中に、巻線体11から分離されてもよい。
心棒131の軸方向に対する金属線材20の角度(巻付け角度)、及び軸方向に隣接する金属線材20同士の間隔(ピッチ)は、心棒131の回転速度とガイド部材132の移動速度との比率を適宜調節することにより変更することができる。金属線材の太さ、巻付け角度、ピッチ、巻付け回数を適宜変更することにより、フィルタを通過する流体の圧力損失を適切な値に制御することができる。
フィルタ10の内径は心棒131の外径に相当する大きさとなり、フィルタ10の外径は金属線材20の厚さと巻き付け回数に応じて適宜に調整される。
以上の方法により製造された巻線体は、その全体への焼結処理が実施されることなく、そのままの状態でフィルタとして使用される。
あるいは、必要ならば、心棒131から取り外された巻線体に対して焼結等の熱処理を施すことにより、隣接する金属線材部分が互いに接触した各接触部を冶金的に接合した後、フィルタとして使用するようにしてもよい。
フィルタ10の内径は心棒131の外径に相当する大きさとなり、フィルタ10の外径は金属線材20の厚さと巻き付け回数に応じて適宜に調整される。
以上の方法により製造された巻線体は、その全体への焼結処理が実施されることなく、そのままの状態でフィルタとして使用される。
あるいは、必要ならば、心棒131から取り外された巻線体に対して焼結等の熱処理を施すことにより、隣接する金属線材部分が互いに接触した各接触部を冶金的に接合した後、フィルタとして使用するようにしてもよい。
〔電極の形状〕
図6は、電極の一例を示す斜視図である。
図7(a)、(b)は、電極先端面と電極先端面に接触する金属線材との関係について説明する平面図である。
図6は、電極の一例を示す斜視図である。
図7(a)、(b)は、電極先端面と電極先端面に接触する金属線材との関係について説明する平面図である。
電極160は、溶接時に金属線材と接触し得る電極先端面161を有する。
電極先端面161は、金属線材20を、金属線材の所定の長手方向長に亘ってその幅方向の全体を覆いうる形状及び大きさを有する。即ち、電極先端面161は、溶接時に金属線材の幅方向(長さW)の全体を覆いうる第一の長さLe1と、金属線材の長手方向の所定長を覆うと共に第一の長さよりも長い第二の長さLe2とを有する。
ただし、電極先端面161の長さLe1は、非溶接対象である他の金属線材部分とは接触しない長さに設定される。ここで言う「非溶接対象である他の金属線材部分」とは、電極先端面161と接触する金属線材部分20n(終端部30)と同方向に伸びる金属線材部分であって、巻線体11の外径側の表面を構成し(外径側に露出し)、且つ巻線体11の軸方向において終端部30と隣接する部分であり、必ずしも線材層Lnに属する金属線材部分であることを意味しない(図1参照)。
電極先端面161は、金属線材20を、金属線材の所定の長手方向長に亘ってその幅方向の全体を覆いうる形状及び大きさを有する。即ち、電極先端面161は、溶接時に金属線材の幅方向(長さW)の全体を覆いうる第一の長さLe1と、金属線材の長手方向の所定長を覆うと共に第一の長さよりも長い第二の長さLe2とを有する。
ただし、電極先端面161の長さLe1は、非溶接対象である他の金属線材部分とは接触しない長さに設定される。ここで言う「非溶接対象である他の金属線材部分」とは、電極先端面161と接触する金属線材部分20n(終端部30)と同方向に伸びる金属線材部分であって、巻線体11の外径側の表面を構成し(外径側に露出し)、且つ巻線体11の軸方向において終端部30と隣接する部分であり、必ずしも線材層Lnに属する金属線材部分であることを意味しない(図1参照)。
電極先端面161の長さLe1は、金属線材20の幅方向の全体を溶融して、金属線材の溶断を確実に行いうる長さに設定される。従って、長さLe1は、金属線材20の幅方向長wよりも長くなるように設定される。
電極先端面161の長さLe2は、電極160の上流部に位置する金属線材部分を溶断させうる溶融部を形成し、且つ、上流側の金属線材部分が分離した後には金属線材20の終端部の固定に必要な溶融部を巻線体側に残存させうる長さに設定される。金属線材部分20nの幅方向の全体を溶融させて金属線材部分20mに接合できるので、接合強度を確保できる。
図示する電極160は、概略矩形状の電極先端面161を有した直方体状であるが、電極160の各部の形状はこれに限られない。また、図には中心軸線Ax3に直交する電極先端面161を有する電極が示されているが、中心軸線Ax3と電極先端面161とは直交していなくてもよい(例:図9(b))。
電極先端面161の長さLe2は、電極160の上流部に位置する金属線材部分を溶断させうる溶融部を形成し、且つ、上流側の金属線材部分が分離した後には金属線材20の終端部の固定に必要な溶融部を巻線体側に残存させうる長さに設定される。金属線材部分20nの幅方向の全体を溶融させて金属線材部分20mに接合できるので、接合強度を確保できる。
図示する電極160は、概略矩形状の電極先端面161を有した直方体状であるが、電極160の各部の形状はこれに限られない。また、図には中心軸線Ax3に直交する電極先端面161を有する電極が示されているが、中心軸線Ax3と電極先端面161とは直交していなくてもよい(例:図9(b))。
電極160がこれよりも上流側に位置する金属線材20の部分を分離させることができ、且つ、金属線材20の残部を巻線体に固定できるならば、金属線材20は電極先端面161内でどのような姿勢(角度)を取ってもよい。
例えば電極先端面161が長方形状である場合、図7(a)に示すように金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向(長さLe1方向)と一致するように、金属線材20を電極先端面161に接触させてもよい。
或いは、図7(b)に示すように金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向(長さLe1方向)と一致しないように、金属線材20を傾斜させて電極先端面161に接触させてもよい。電極先端面が矩形状でない場合も同様である。
このように、電極160は、金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向に概ね沿った状態で金属線材20を加圧できればよい。
例えば電極先端面161が長方形状である場合、図7(a)に示すように金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向(長さLe1方向)と一致するように、金属線材20を電極先端面161に接触させてもよい。
或いは、図7(b)に示すように金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向(長さLe1方向)と一致しないように、金属線材20を傾斜させて電極先端面161に接触させてもよい。電極先端面が矩形状でない場合も同様である。
このように、電極160は、金属線材20の長手方向が電極先端面161の長手方向に概ね沿った状態で金属線材20を加圧できればよい。
〔電極による金属線材の加圧〕
図8~図10は、金属線材が切断される直前の状態を示す模式図である。本図は、被溶接物である金属線材を電極で加圧し、電極に通電することで溶融部が形成された状態を示す。
図8~図10は、金属線材が切断される直前の状態を示す模式図である。本図は、被溶接物である金属線材を電極で加圧し、電極に通電することで溶融部が形成された状態を示す。
<電極による金属線材の加圧1>
図8(a)、(b)に示す電極160は、図6に相当する電極であり、中心軸線Ax3に直交する電極先端面161を有した電極である。
図8(a)、(b)に示す電極160は、図6に相当する電極であり、中心軸線Ax3に直交する電極先端面161を有した電極である。
図8(a)は、電極160の中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させた状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材部分を溶接している様子を示す。
溶融部32は、法線NLを中心として上流側(図中右側)と下流側(図中左側)に均等に形成される。
図示する溶融部32は金属線材部分20nの外径側表面に到達していないが、溶接電流Iの大きさを含む溶接条件次第では、金属線材部分20nは外径側の表面まで溶融され、溶融部32が電極先端面161と接触する。なお、図8(b)~図10においても同様に、金属線材部分20nは外径側の表面まで溶融されてもよい。
溶融部32は、法線NLを中心として上流側(図中右側)と下流側(図中左側)に均等に形成される。
図示する溶融部32は金属線材部分20nの外径側表面に到達していないが、溶接電流Iの大きさを含む溶接条件次第では、金属線材部分20nは外径側の表面まで溶融され、溶融部32が電極先端面161と接触する。なお、図8(b)~図10においても同様に、金属線材部分20nは外径側の表面まで溶融されてもよい。
金属線材20は、その長手方向に作用するテンションTpによって、溶融部32の上流部において溶断する。そして、電極160の上流側に位置する金属線材部分20pが巻線体11から分離される。電極160の下流側に位置する金属線材部分20nにもテンションTn=Tpが作用するが、ほどけようとする力がZ方向の成分を有し、且つ電極160によってZ方向に加圧されているために溶融部32の下流部(図中法線NLの左側)では溶断せず、該部位は最終的に巻線体11に接合されて終端部30となる。
金属線材20にテンションが掛けられた状態でスポット溶接するため、電極160が加圧を開始した時点では、溶融部32の上流側と下流側には同等のテンションTp=Tnが作用する。
このため、法線NLの上流側と下流側に均等に溶融部32が形成される本例においては、金属線材20が溶融部32の下流部と上流部の双方で溶断する可能性がある。このような事態を防止するために、図8(a)では電極160が金属線材部分20n、20mを加圧した後、テンションTp>Tnとなるように、テンションユニットを動作させることが望ましい。このようにすることで、溶融部32の下流部及び金属線材部分20n中の未溶融部が金属線材部分20nに作用するテンションTnによって引きちぎられないようにし、且つ金属線材部分20pを巻線体11から分離できる。
このため、法線NLの上流側と下流側に均等に溶融部32が形成される本例においては、金属線材20が溶融部32の下流部と上流部の双方で溶断する可能性がある。このような事態を防止するために、図8(a)では電極160が金属線材部分20n、20mを加圧した後、テンションTp>Tnとなるように、テンションユニットを動作させることが望ましい。このようにすることで、溶融部32の下流部及び金属線材部分20n中の未溶融部が金属線材部分20nに作用するテンションTnによって引きちぎられないようにし、且つ金属線材部分20pを巻線体11から分離できる。
図8(b)は、電極160の中心軸線Ax3を法線NLよりも下流側に配置した状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材を溶接している様子を示す。本図では法線NLが電極先端面161の外側に位置しているが、法線NLが電極先端面161の面内に位置するように電極160を配置してもよい。
電極160の中心軸線Ax3を法線NLよりも下流側に位置させたので、電極160による金属線材部分20n、20mの加圧力は、電極160の上流部において比較的大きくなり、電極160の下流部において比較的小さくなる。この加圧力は、法線NLからの距離に応じて連続的に変化する。
電極160の中心軸線Ax3を法線NLよりも下流側に位置させたので、電極160による金属線材部分20n、20mの加圧力は、電極160の上流部において比較的大きくなり、電極160の下流部において比較的小さくなる。この加圧力は、法線NLからの距離に応じて連続的に変化する。
電極160の上流側部位では十分な加圧力により金属線材部分20n、20m間の電気抵抗が十分に小さくなって溶接電流Iが効率よく流れる。電極160の下流側部位は加圧力が上流側部位よりも小さいために、電気抵抗が大きくなる。このため、金属線材部分20n、20m間に流れる溶接電流Iは、上流側部位よりも小さくなる。金属線材部分20n、20m間に形成される溶融部32は、上流側で比較的大きく、下流側で比較的小さくなる。従って、電極160の上流部に位置する金属線材部分20pを溶断させやすくなると共に、電極160の下流部に位置する金属線材部分20nの不要な溶断を防止し、金属線材部分20n、20m間において必要な接合強度を確保できる。
金属線材20は、その表面に酸化被膜を形成している場合が殆どであるので、電極160の上流側部位において加圧力が比較的大きくなることを利用して、電極160の上流側部位において金属線材の酸化被膜を破壊し、当該部位における電気抵抗を効果的に低減させることができる。
なお、中心軸線Ax3と法線NLとの距離、及び、電極160が金属線材20に加える加圧力によっては、電極先端面161のうちの下流側部位では溶接電流Iが流れないようにすることもできる。この場合、電極先端面161のうち通電しない部分は、金属線材部分20n、20mを押圧しつつ冷却する押圧冷却部として機能する。逆に、電極先端面161のうち通電する部分は、金属線材部分20n、20mを加圧しつつ通電する加圧通電部として機能する。押圧冷却部は、金属線材部分20n、20mを押圧して、金属線材部分20nに作用するテンションTnによって金属線材部分20nが金属線材部分20mから離間しないように保持する。
<電極による金属線材の加圧2>
図9(a)、(b)は、電極先端面161を接線TLに対して傾斜させた状態で、金属線材部分20n、20mを加圧する例を示す。
図9(a)、(b)は、電極先端面161を接線TLに対して傾斜させた状態で、金属線材部分20n、20mを加圧する例を示す。
図9(a)は、図6に示すような、中心軸線Ax3に直交する電極先端面161を有した電極160を使用する例である。
本例は、加圧方向Pが法線NLの方向に一致しており、電極先端面161と中心軸線Ax3との交点が法線NL上にある。しかし、法線NLに対して電極160の中心軸線Ax3が上流側に角度φだけ傾倒しているために、電極160による金属線材部分20n、20mの加圧力は、電極160の上流部において大きくなり下流部において小さくなる。
従って、図8(b)と同様の理由から、金属線材部分20n、20m間に形成される溶融部32は、上流側で比較的大きく、下流側で比較的小さくなる。本例は、図8(b)と同様の効果を得られる。
なお、加圧方向Pを中心軸線Ax3の方向に一致させてもよい。
本例は、加圧方向Pが法線NLの方向に一致しており、電極先端面161と中心軸線Ax3との交点が法線NL上にある。しかし、法線NLに対して電極160の中心軸線Ax3が上流側に角度φだけ傾倒しているために、電極160による金属線材部分20n、20mの加圧力は、電極160の上流部において大きくなり下流部において小さくなる。
従って、図8(b)と同様の理由から、金属線材部分20n、20m間に形成される溶融部32は、上流側で比較的大きく、下流側で比較的小さくなる。本例は、図8(b)と同様の効果を得られる。
なお、加圧方向Pを中心軸線Ax3の方向に一致させてもよい。
図9(b)は、中心軸線Ax3と直交しない電極先端面161を有した電極160を使用する例である。この電極160においては、電極先端面161と直交する軸線Ax4が中心軸線Ax3に対して角度λだけ上流側に傾斜している。
本例は、加圧方向Pが法線NLの方向に一致しており、電極先端面161と中心軸線Ax3との交点が法線NL上にある。しかし電極先端面161の上流側部位が電極160の先端方向に突出しているために、電極160による金属線材の加圧力は、電極160の上流部において大きくなり、下流部において小さくなる。
従って、図8(b)と同様の理由から、金属線材部分20n、20m間に形成される溶融部32は、上流側で比較的大きく、下流側で比較的小さくなる。本例は、図8(b)と同様の効果を得られる。
なお、加圧方向Pを軸線Ax4の方向に一致させてもよい。
本例は、加圧方向Pが法線NLの方向に一致しており、電極先端面161と中心軸線Ax3との交点が法線NL上にある。しかし電極先端面161の上流側部位が電極160の先端方向に突出しているために、電極160による金属線材の加圧力は、電極160の上流部において大きくなり、下流部において小さくなる。
従って、図8(b)と同様の理由から、金属線材部分20n、20m間に形成される溶融部32は、上流側で比較的大きく、下流側で比較的小さくなる。本例は、図8(b)と同様の効果を得られる。
なお、加圧方向Pを軸線Ax4の方向に一致させてもよい。
<電極による金属線材の加圧3>
図10(a)、(b)に示す電極160は、上流側部位に金属線材部分20n、20mを加圧しつつ通電する加圧通電部163を備え、下流側部位に金属線材部分20n、20mを押圧しつつ冷却する押圧冷却部165を備える。
図10(a)、(b)に示す電極160は、上流側部位に金属線材部分20n、20mを加圧しつつ通電する加圧通電部163を備え、下流側部位に金属線材部分20n、20mを押圧しつつ冷却する押圧冷却部165を備える。
図10(a)に示す電極160は、その全体が導体から一体的に構成されている。加圧通電部163は押圧冷却部165よりも電極160の先端方向に突出している。また、加圧通電部163と押圧冷却部165との間に段差164が形成されている。加圧通電部163側の電極先端面161と押圧冷却部165側の電極先端面161は、夫々概略矩形状であり、何れも中心軸線Ax3に対して直交する平坦面である。
本図には、中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させた状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材を溶接している様子を示す。
加圧通電部163が電極160の先端方向に突出しているため、仮に電極160の中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させたとしても、加圧通電部163が金属線材部分を加圧する力を、押圧冷却部165が金属線材部分を押圧する力よりも大きくできる。加圧通電部163と押圧冷却部165との間に段差があるので、加圧通電部163が金属線材を加圧する加圧力と、押圧冷却部165が金属線材部分を押圧する押圧力とを段階的に(非連続的に)異ならせることができる。また、加圧通電部163の中心軸線Ax5は、法線NLよりも上流側となる。
そのため、加圧通電部163では十分な加圧力により金属線材部分20n、20m間の電気抵抗が十分に小さくなって溶接電流Iが効率よく流れる。押圧冷却部165では押圧力が加圧通電部163よりも明らかに小さくなるために電気抵抗が大きくなり、溶接電流Iを流さないようにできる。
本図には、中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させた状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材を溶接している様子を示す。
加圧通電部163が電極160の先端方向に突出しているため、仮に電極160の中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させたとしても、加圧通電部163が金属線材部分を加圧する力を、押圧冷却部165が金属線材部分を押圧する力よりも大きくできる。加圧通電部163と押圧冷却部165との間に段差があるので、加圧通電部163が金属線材を加圧する加圧力と、押圧冷却部165が金属線材部分を押圧する押圧力とを段階的に(非連続的に)異ならせることができる。また、加圧通電部163の中心軸線Ax5は、法線NLよりも上流側となる。
そのため、加圧通電部163では十分な加圧力により金属線材部分20n、20m間の電気抵抗が十分に小さくなって溶接電流Iが効率よく流れる。押圧冷却部165では押圧力が加圧通電部163よりも明らかに小さくなるために電気抵抗が大きくなり、溶接電流Iを流さないようにできる。
電極160は、加圧通電部163側の金属線材部分20n、20m間のみに溶融部32を形成する。押圧冷却部165は、金属線材部分20n、20mを押圧しつつ冷却する。押圧冷却部165は、金属線材部分20n、20mを押圧して、金属線材部分20nに作用するテンションTnによって金属線材部分20nが金属線材部分20mから離間しないように保持する。従って、電極160の上流側部位に位置する金属線材20の部分のみを溶断させることが可能となる。
金属線材20は、その表面に酸化被膜を形成している場合が殆どであるので、加圧力の大きい側である加圧通電部163において金属線材の酸化被膜を破壊し、当該部位における電気抵抗を効果的に低減させることができる。
金属線材20は、その表面に酸化被膜を形成している場合が殆どであるので、加圧力の大きい側である加圧通電部163において金属線材の酸化被膜を破壊し、当該部位における電気抵抗を効果的に低減させることができる。
図10(b)に示す電極160は、加圧通電部163と押圧冷却部165との間に配置された絶縁部材167を備える。電極160の先端面は、その全体が中心軸線と直交する平坦面である。加圧通電部163側の先端面は通電可能な電極先端面161であり、押圧冷却部165側の先端面は通電しない押圧面169である。
加圧通電部163と押圧冷却部165とは、同一材料から構成できる。押圧冷却部165は、熱伝導性の高い材料から構成されることが望ましい。なお、押圧冷却部165自体を絶縁体から構成することにより、絶縁部材167を省略することができる。
本図には、中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させた状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材を溶接している様子を示す。
溶融部32は、加圧通電部163側の金属線材部分20n、20m間のみに形成される。
押圧冷却部165の機能は図10(a)に示す電極と同様である。
加圧通電部163と押圧冷却部165とは、同一材料から構成できる。押圧冷却部165は、熱伝導性の高い材料から構成されることが望ましい。なお、押圧冷却部165自体を絶縁体から構成することにより、絶縁部材167を省略することができる。
本図には、中心軸線Ax3と法線NLとの位置を一致させた状態で、金属線材部分20n、20mを電極160で中心軸線Ax3に沿った加圧方向Pに加圧して、両金属線材を溶接している様子を示す。
溶融部32は、加圧通電部163側の金属線材部分20n、20m間のみに形成される。
押圧冷却部165の機能は図10(a)に示す電極と同様である。
本例によれば、金属線材部分20nのうち電極160の上流側部位に位置する部分のみを溶断することができる。
なお、図10(a)と同様に、加圧通電部163を押圧冷却部165よりも先端側に突出させてもよい。
なお、図10(a)と同様に、加圧通電部163を押圧冷却部165よりも先端側に突出させてもよい。
〔効果〕
本実施形態に係るフィルタ10は、終端部30が溶接された箇所において溶断されている。即ち、フィルタ10の製造時には、終端部30の溶接と溶断が同時に行われる。
従って本実施形態によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短く、特に距離ゼロとすることにより、金属線材の終端部によって他部品等を損傷させない巻線体が製造されると共に、溶接部が剥離した欠陥のある巻線体の発生を防止できる。
本実施形態に係るフィルタ10は、終端部30が溶接された箇所において溶断されている。即ち、フィルタ10の製造時には、終端部30の溶接と溶断が同時に行われる。
従って本実施形態によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短く、特に距離ゼロとすることにより、金属線材の終端部によって他部品等を損傷させない巻線体が製造されると共に、溶接部が剥離した欠陥のある巻線体の発生を防止できる。
〔本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ〕
<巻線体>
<<第一の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)である。巻線体において、金属線材の終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断されている。ここで終端部を、溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35寄りの部分と規定する。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体が提供される。なお、終端縁を溶接部とすることも可能である。
このような巻線体は、金属線材の切断に関わる痕跡として第三~第十一の実施態様に示すような外形的特徴を有する。
<巻線体>
<<第一の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)である。巻線体において、金属線材の終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断されている。ここで終端部を、溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35寄りの部分と規定する。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体が提供される。なお、終端縁を溶接部とすることも可能である。
このような巻線体は、金属線材の切断に関わる痕跡として第三~第十一の実施態様に示すような外形的特徴を有する。
<<第二の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)である。巻線体において、金属線材の終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断され、且つ、該溶接された箇所近傍の熱影響部が引き千切られている。ここで終端部を、溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35寄りの部分と規定する。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体が提供される。なお、終端縁を溶接部とすることも可能である。
このような巻線体は、金属線材の切断に関わる痕跡として第三~第十一の実施態様に示すような外形的特徴を有する。
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)である。巻線体において、金属線材の終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断され、且つ、該溶接された箇所近傍の熱影響部が引き千切られている。ここで終端部を、溶接用電極の圧痕33よりも終端縁35寄りの部分と規定する。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体が提供される。なお、終端縁を溶接部とすることも可能である。
このような巻線体は、金属線材の切断に関わる痕跡として第三~第十一の実施態様に示すような外形的特徴を有する。
<<第三の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の全体が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有することを特徴とする。
より具体的には、溶融凝固部は、金属線材の終端縁から所定の長手方向長に亘って形成されている。
本態様によれば、幅方向の全体を溶融させているので、当該部位において金属線材の溶断を確実に行いうる。また、終端部を、その幅方向の全体を溶融させて金属線材の他の部分に接合するので、接合強度を確保できる。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の全体が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有することを特徴とする。
より具体的には、溶融凝固部は、金属線材の終端縁から所定の長手方向長に亘って形成されている。
本態様によれば、幅方向の全体を溶融させているので、当該部位において金属線材の溶断を確実に行いうる。また、終端部を、その幅方向の全体を溶融させて金属線材の他の部分に接合するので、接合強度を確保できる。
<<第四の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の厚さが金属線材の終端縁35に向かって漸減していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記外形的特徴は、終端部付近の金属線材のうち特に外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。また、終端部が溶融又は軟化により終端縁の方向に延伸された場合にも、このような外形的特徴が現れる。
ニッパや鋏等では溶接箇所で金属線材を切断できないため、本態様に係る特徴はニッパや鋏等によりせん断力を利用した切断方法には現れない特徴である。即ち、金属線材がスポット溶接された箇所で切断されなければ、圧痕の全体が金属線材に残るので、金属線材をニッパや鋏等で切断した場合は、肉厚は終端部に向かって漸減しない。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の厚さが金属線材の終端縁35に向かって漸減していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記外形的特徴は、終端部付近の金属線材のうち特に外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。また、終端部が溶融又は軟化により終端縁の方向に延伸された場合にも、このような外形的特徴が現れる。
ニッパや鋏等では溶接箇所で金属線材を切断できないため、本態様に係る特徴はニッパや鋏等によりせん断力を利用した切断方法には現れない特徴である。即ち、金属線材がスポット溶接された箇所で切断されなければ、圧痕の全体が金属線材に残るので、金属線材をニッパや鋏等で切断した場合は、肉厚は終端部に向かって漸減しない。
<<第五の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)には、軟化した金属線材が終端縁35に向かって引き延ばされたことを示す延伸痕37が形成されていることを特徴とする。
金属線材を所定の巻線体形状とするために、金属線材にはその巻き付け時に所定のテンションが印加される。延伸痕は、巻き付け時に印加されたテンションを利用して金属線材が溶断されたことを示す。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)には、軟化した金属線材が終端縁35に向かって引き延ばされたことを示す延伸痕37が形成されていることを特徴とする。
金属線材を所定の巻線体形状とするために、金属線材にはその巻き付け時に所定のテンションが印加される。延伸痕は、巻き付け時に印加されたテンションを利用して金属線材が溶断されたことを示す。
<<第六の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、該溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする。
通常、スポット溶接において外部に現れる溶融凝固部は溶接不良であることを示すため、スポット溶接が行われた場合、一般的に溶融凝固部は外部に露出しない。しかし、本態様においては金属線材を溶断していることから溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出する。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、該溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする。
通常、スポット溶接において外部に現れる溶融凝固部は溶接不良であることを示すため、スポット溶接が行われた場合、一般的に溶融凝固部は外部に露出しない。しかし、本態様においては金属線材を溶断していることから溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出する。
<<第七の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、金属線材の終端縁35は溶融凝固部であり、終端縁から金属線材の所定の長手方向長に亘って溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする。
本態様においては、金属線材を溶断することから、溶融凝固部が外部に露出する。加熱時に溶融された溶融部の一部が巻線体から分離しているため、終端縁から所定の長手方向長に亘って、溶融凝固部が外部に露出する。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、金属線材の終端縁35は溶融凝固部であり、終端縁から金属線材の所定の長手方向長に亘って溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする。
本態様においては、金属線材を溶断することから、溶融凝固部が外部に露出する。加熱時に溶融された溶融部の一部が巻線体から分離しているため、終端縁から所定の長手方向長に亘って、溶融凝固部が外部に露出する。
<<第八の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出しており、溶融凝固部のうち外部に露出する部分は、金属線材の終端縁35に向かって肉厚が漸減する部分を有することを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記外形的特徴は、終端部が終端縁の方向に延伸されたこと、及び、終端部付近の金属線材のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。
このような特徴は、鋏やニッパ等、せん断力を利用して金属線材を切断した場合には現れない。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30(金属線材部分20n)は、金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出しており、溶融凝固部のうち外部に露出する部分は、金属線材の終端縁35に向かって肉厚が漸減する部分を有することを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記外形的特徴は、終端部が終端縁の方向に延伸されたこと、及び、終端部付近の金属線材のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。
このような特徴は、鋏やニッパ等、せん断力を利用して金属線材を切断した場合には現れない。
<<第九の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において、終端部30(金属線材部分20n)と金属線材の他の部分(金属線材部分20m)とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部31(31n、31m)を有し、金属線材の他の部分に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記特徴は、上流側の金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離したことを示す。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において、終端部30(金属線材部分20n)と金属線材の他の部分(金属線材部分20m)とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部31(31n、31m)を有し、金属線材の他の部分に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記特徴は、上流側の金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離したことを示す。
<<第十の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において、終端部30(金属線材部分20n)と金属線材の他の部分(金属線材部分20m)とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部31(31n、31m)を有し、終端部に形成された溶融凝固部31nの少なくとも一部と、金属線材の他の部分に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部が、共に外部に露出していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記特徴は、上流側の金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離したことを示す。また、本態様においては、金属線材を溶断することから、溶融凝固部31nが外部に露出する。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において、終端部30(金属線材部分20n)と金属線材の他の部分(金属線材部分20m)とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部31(31n、31m)を有し、終端部に形成された溶融凝固部31nの少なくとも一部と、金属線材の他の部分に形成された溶融凝固部31mの少なくとも一部が、共に外部に露出していることを特徴とする。
本態様に係る巻線体が有する上記特徴は、上流側の金属線材部分20pが、加熱時に溶融された溶融部の一部(溶融部32p)を伴って金属線材部分20nから分離したことを示す。また、本態様においては、金属線材を溶断することから、溶融凝固部31nが外部に露出する。
<<第十一の実施態様>>
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30は、金属線材20が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、終端部を構成する金属線材部分20nの幅内に形成された溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする。
外部に露出した溶融凝固部は巻線体の外径側の表面を構成する。本態様に係る巻線体が有する外形的特徴は、終端部付近の金属線材のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。また、少なくとも巻線体の外径側の表面を構成する溶融凝固部は横漏れしたものではない。
本態様に係る巻線体(フィルタ10)において終端部30は、金属線材20が溶融した後に凝固した溶融凝固部31nを有し、終端部を構成する金属線材部分20nの幅内に形成された溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする。
外部に露出した溶融凝固部は巻線体の外径側の表面を構成する。本態様に係る巻線体が有する外形的特徴は、終端部付近の金属線材のうち外径側に位置する肉厚の一部が溶断により巻線体側に残らなかったことを示す。また、少なくとも巻線体の外径側の表面を構成する溶融凝固部は横漏れしたものではない。
<巻線体の製造方法>
<<第十二の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)の製造方法である。
本態様は、金属線材に所定のテンションを加えた状態で、金属線材を心棒131に対して螺旋状且つ多層状に巻き付ける巻付工程と、金属線材の巻き終わり部(金属線材部分20n、終端部30)を巻き付け済みの金属線材部分20mに抵抗スポット溶接により溶接する溶接工程と、を含む。
溶接工程では、金属線材に継続して付与されているテンションを利用して、供給側の金属線材部分を巻き付け済みの金属線材部分から溶断することを特徴とする。
本態様においては、金属線材に作用するテンションを利用して金属線材を溶断するため、溶接と切断とを同時に行うことができ、巻線体の製造工程を簡略化できる。
溶断時に金属線材に作用させるテンションは、巻付工程において金属線材に付与されたテンションと同一の大きさでもよいし、異なる大きさでもよい。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。
<<第十二の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)の製造方法である。
本態様は、金属線材に所定のテンションを加えた状態で、金属線材を心棒131に対して螺旋状且つ多層状に巻き付ける巻付工程と、金属線材の巻き終わり部(金属線材部分20n、終端部30)を巻き付け済みの金属線材部分20mに抵抗スポット溶接により溶接する溶接工程と、を含む。
溶接工程では、金属線材に継続して付与されているテンションを利用して、供給側の金属線材部分を巻き付け済みの金属線材部分から溶断することを特徴とする。
本態様においては、金属線材に作用するテンションを利用して金属線材を溶断するため、溶接と切断とを同時に行うことができ、巻線体の製造工程を簡略化できる。
溶断時に金属線材に作用させるテンションは、巻付工程において金属線材に付与されたテンションと同一の大きさでもよいし、異なる大きさでもよい。
本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。
<<第十三の実施態様>>
本態様に係る製造方法において、心棒131に金属線材20を供給する側を上流側、心棒に既に巻き付けられた金属線材の側を下流側とした場合に、溶接工程においては、溶接用電極160の上流側部位における金属線材部分20nの加圧力が、溶接用電極の下流側部位における金属線材部分の加圧力よりも大きくなるように、溶接用電極を金属線材部分に当接させることを特徴とする(図8(b)~図10)。
本態様によれば、加圧力の大きい上流側部位において溶融部を大きくし、加圧力の小さい下流側部位において溶融部を小さくする。その結果、上流側部位における金属線材部分を溶断しやすくなる。また、下流側部位における金属線材部分の不要な溶断を防止できる。
本態様に係る製造方法において、心棒131に金属線材20を供給する側を上流側、心棒に既に巻き付けられた金属線材の側を下流側とした場合に、溶接工程においては、溶接用電極160の上流側部位における金属線材部分20nの加圧力が、溶接用電極の下流側部位における金属線材部分の加圧力よりも大きくなるように、溶接用電極を金属線材部分に当接させることを特徴とする(図8(b)~図10)。
本態様によれば、加圧力の大きい上流側部位において溶融部を大きくし、加圧力の小さい下流側部位において溶融部を小さくする。その結果、上流側部位における金属線材部分を溶断しやすくなる。また、下流側部位における金属線材部分の不要な溶断を防止できる。
<<第十四の実施態様>>
本態様に係る製造方法において、心棒131に向けて供給される金属線材20の延在方向を接線TL方向、心棒の軸線Ax2を通り接線と軸線との双方に直交する仮想線を心棒の法線NLとした場合に、溶接工程では、溶接用電極160を、その中心軸線Ax3が法線よりも下流側となる位置に配置すると共に、法線と中心軸線の方向を一致させた状態にて、金属線材(金属線材部分20n)を溶接用電極によって法線方向に加圧して金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの金属線材部分20mに溶接することを特徴とする(図8(b))。
本態様によれば、溶接用電極の中心軸線を法線よりも下流側に配置するので、溶接用電極の上流側部位における加圧力を、溶接用電極の下流側部位における加圧力よりも大きくできる。従って、第十一の実施態様と同様の効果を奏する。
本態様に係る製造方法において、心棒131に向けて供給される金属線材20の延在方向を接線TL方向、心棒の軸線Ax2を通り接線と軸線との双方に直交する仮想線を心棒の法線NLとした場合に、溶接工程では、溶接用電極160を、その中心軸線Ax3が法線よりも下流側となる位置に配置すると共に、法線と中心軸線の方向を一致させた状態にて、金属線材(金属線材部分20n)を溶接用電極によって法線方向に加圧して金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの金属線材部分20mに溶接することを特徴とする(図8(b))。
本態様によれば、溶接用電極の中心軸線を法線よりも下流側に配置するので、溶接用電極の上流側部位における加圧力を、溶接用電極の下流側部位における加圧力よりも大きくできる。従って、第十一の実施態様と同様の効果を奏する。
<<第十五の実施態様>>
本態様に係る製造方法において、心棒131に向けて供給される金属線材20の延在方向を接線TL方向、心棒の軸線Ax2を通り接線と軸線の双方に直交する仮想線を心棒の法線NLとした場合に、溶接工程では、溶接用電極160の電極先端面161の法線Ax3、Ax4を、心棒の法線NLよりも金属線材の供給側に傾倒させた状態にて、金属線材を溶接用電極によって加圧して金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの金属線材部分20mに溶接することを特徴とする。
本態様においては、電極先端面の法線を傾けることで、溶接用電極の上流側部位における加圧力を、溶接用電極の下流側部位における加圧力よりも大きくする。本例も、第十一の実施態様と同様の効果を奏する。
本態様に係る製造方法において、心棒131に向けて供給される金属線材20の延在方向を接線TL方向、心棒の軸線Ax2を通り接線と軸線の双方に直交する仮想線を心棒の法線NLとした場合に、溶接工程では、溶接用電極160の電極先端面161の法線Ax3、Ax4を、心棒の法線NLよりも金属線材の供給側に傾倒させた状態にて、金属線材を溶接用電極によって加圧して金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの金属線材部分20mに溶接することを特徴とする。
本態様においては、電極先端面の法線を傾けることで、溶接用電極の上流側部位における加圧力を、溶接用電極の下流側部位における加圧力よりも大きくする。本例も、第十一の実施態様と同様の効果を奏する。
<溶接用電極>
<<第十六の実施態様>>
本態様に係る溶接用電極160は、少なくとも1本の連続する金属線材20を回転する心棒131に巻き付けて、金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)を製造する際に使用される溶接用電極である。
溶接用電極160は、溶接時に金属線材の幅方向の全体を覆いうる第一の長さLe1を有する電極先端面161を備えることを特徴とする(図6~図10)。
本態様によれば、金属線材の幅方向の全体を溶融させられるので、金属線材の溶断を確実に行いうる。本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。本態様によれば、金属線材の例えば終端部30を、その幅方向の全体を溶融させて金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に接合できるので、接合強度を確保できる。
<<第十六の実施態様>>
本態様に係る溶接用電極160は、少なくとも1本の連続する金属線材20を回転する心棒131に巻き付けて、金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体(フィルタ10)を製造する際に使用される溶接用電極である。
溶接用電極160は、溶接時に金属線材の幅方向の全体を覆いうる第一の長さLe1を有する電極先端面161を備えることを特徴とする(図6~図10)。
本態様によれば、金属線材の幅方向の全体を溶融させられるので、金属線材の溶断を確実に行いうる。本態様によれば、製造工程数を増加させることなく、溶接部から終端縁までの距離をできるだけ短くした巻線体を提供できる。本態様によれば、金属線材の例えば終端部30を、その幅方向の全体を溶融させて金属線材の他の部分(金属線材部分20m)に接合できるので、接合強度を確保できる。
<<第十七の実施態様>>
本態様に係る溶接用電極160において電極先端面161は、金属線材20の長手方向の所定長を覆いうる第二の長さLe2を有し、第二の長さ方向の一方側には、溶接対象となる重なり合う2つの金属線材部分20n、20mを加圧しつつ両金属線材部分に通電する加圧通電部163を、第二の長さ方向の他方側には、電極先端面に接触した1の金属線材部分を押圧しつつ冷却する押圧冷却部135を備えることを特徴とする(図10、図9(b))。
本態様によれば、加圧通電部において金属線材を溶断する一方で、押圧冷却部において金属線材を溶断させないようにできる。
本態様に係る溶接用電極160において電極先端面161は、金属線材20の長手方向の所定長を覆いうる第二の長さLe2を有し、第二の長さ方向の一方側には、溶接対象となる重なり合う2つの金属線材部分20n、20mを加圧しつつ両金属線材部分に通電する加圧通電部163を、第二の長さ方向の他方側には、電極先端面に接触した1の金属線材部分を押圧しつつ冷却する押圧冷却部135を備えることを特徴とする(図10、図9(b))。
本態様によれば、加圧通電部において金属線材を溶断する一方で、押圧冷却部において金属線材を溶断させないようにできる。
<<第十八の実施態様>>
本態様に係る溶接用電極160において加圧通電部163は、押圧冷却部165よりも溶接用電極の先端方向に突出していることを特徴とする(図10(a)、図9(b))。
本態様によれば、加圧通電部を押圧冷却部よりも溶接用電極の先端方向に突出させることで、加圧通電部による金属線材部分の加圧力及び溶融部を大きくし、押圧冷却部による金属線材部分の加圧力及び溶融部を小さくできる。その結果、加圧通電部側における金属線材部分を溶断しやすくなる。また、押圧冷却部において金属線材部分の不要な溶断を防止できる。
本態様に係る溶接用電極160において加圧通電部163は、押圧冷却部165よりも溶接用電極の先端方向に突出していることを特徴とする(図10(a)、図9(b))。
本態様によれば、加圧通電部を押圧冷却部よりも溶接用電極の先端方向に突出させることで、加圧通電部による金属線材部分の加圧力及び溶融部を大きくし、押圧冷却部による金属線材部分の加圧力及び溶融部を小さくできる。その結果、加圧通電部側における金属線材部分を溶断しやすくなる。また、押圧冷却部において金属線材部分の不要な溶断を防止できる。
<<第十九の実施態様>>
本態様に係る溶接用電極160において押圧冷却部165は、通電されないように構成されていることを特徴とする(図10(b))。
本態様によれば、加圧通電部において金属線材を溶接及び溶断する一方で、押圧冷却部において金属線材を溶断させないようにできる。
本態様に係る溶接用電極160において押圧冷却部165は、通電されないように構成されていることを特徴とする(図10(b))。
本態様によれば、加圧通電部において金属線材を溶接及び溶断する一方で、押圧冷却部において金属線材を溶断させないようにできる。
<巻線体の製造装置>
<<第二十の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20を螺旋状且つ多層状に巻きつけることにより多孔の巻線体(フィルタ10)を製造する製造装置100である。
製造装置は、一定方向に所定速度で回転すると共に、金属線材が螺旋状且つ多層状に巻き付けられる心棒131と、金属線材の巻き終わり部(金属線材部分20n)を巻き付け済みの金属線材部分20mに抵抗スポット溶接により溶接する溶接装置150とを含む。
該溶接装置は、第十四乃至十七の何れかの実施態様に記載の溶接用電極160(図)を備えることを特徴とする。
本製造装置は、第十四乃至十七の実施態様に記載された効果を奏する。
<<第二十の実施態様>>
本態様は、少なくとも1本の連続する金属線材20を螺旋状且つ多層状に巻きつけることにより多孔の巻線体(フィルタ10)を製造する製造装置100である。
製造装置は、一定方向に所定速度で回転すると共に、金属線材が螺旋状且つ多層状に巻き付けられる心棒131と、金属線材の巻き終わり部(金属線材部分20n)を巻き付け済みの金属線材部分20mに抵抗スポット溶接により溶接する溶接装置150とを含む。
該溶接装置は、第十四乃至十七の何れかの実施態様に記載の溶接用電極160(図)を備えることを特徴とする。
本製造装置は、第十四乃至十七の実施態様に記載された効果を奏する。
L…線材層、w…金属線材の幅、t…金属線材の厚さ、Le1、Le2…電極先端面の長さ、Tn、Tp…テンション、Ax1…フィルタの中心軸、Ax2…心棒の軸線、Ax3…電極の中心軸線、Ax4…電極先端面と直交する軸線、Ax5…加圧通電部の中心軸線、10…フィルタ、20…金属線材、20n、20m…金属線材部分、20p…(分離された)金属線材部分、21…(金属線材部分20mの)接合対象部、30…終端部、31、31n、31m…溶融凝固部、32…溶融部、32p…(分離された)溶融部、33…圧痕、35…終端縁、37…延伸痕、100…製造装置、130…巻付装置、131…心棒、132…ガイド部材、150…溶接装置、151…溶接ヘッド、153…第一駆動手段、155…電源、157…コンタクト電極、159…第二駆動手段、160…電極(溶接用電極)、161…電極先端面、163…加圧通電部、164…段差、165…押圧冷却部、167…絶縁部材、169…押圧面
Claims (20)
- 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断されていることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において溶断され、且つ、該溶接された箇所近傍の熱影響部が引き千切られていることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材の終端縁から所定の長手方向長の範囲に亘って前記金属線材の幅方向の全体が溶融した後に凝固した溶融凝固部を有することを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材の厚さが該金属線材の終端縁に向かって漸減していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において溶断されており、
前記終端部には、軟化した前記金属線材が前記終端縁に向かって引き延ばされたことを示す延伸痕が形成されていることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、該溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、前記金属線材の終端縁は前記溶融凝固部であり、該終端縁から前記金属線材の所定の長手方向長に亘って前記溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材の幅方向の少なくとも一部が溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、前記溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出しており、前記溶融凝固部のうち外部に露出する部分は、前記金属線材の終端縁に向かって肉厚が漸減する部分を有することを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部と前記金属線材の他の部分とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、前記金属線材の他の部分に形成された前記溶融凝固部の少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部と前記金属線材の他の部分とは、夫々溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、前記終端部に形成された前記溶融凝固部の少なくとも一部と、前記金属線材の他の部分に形成された前記溶融凝固部の少なくとも一部が、共に外部に露出していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体であって、
前記金属線材の終端部は、前記金属線材の他の部分に抵抗スポット溶接されると共に、該溶接された箇所において、又は該溶接された箇所と該箇所近傍の熱影響部において、溶断されており、
前記終端部は、前記金属線材が溶融した後に凝固した溶融凝固部を有し、
前記終端部を構成する前記金属線材部分の幅内に形成された前記溶融凝固部が外部に露出していることを特徴とする巻線体。 - 少なくとも1本の連続する金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体の製造方法であって、
前記金属線材に所定のテンションを加えた状態で、前記金属線材を心棒に対して螺旋状且つ多層状に巻き付ける巻付工程と、
前記金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの前記金属線材部分に抵抗スポット溶接により溶接する溶接工程と、を含み、
前記溶接工程では、前記金属線材に継続して付与されている前記テンションを利用して、供給側の前記金属線材部分を巻き付け済みの前記金属線材部分から溶断することを特徴とする巻線体の製造方法。 - 前記心棒に金属線材を供給する側を上流側、前記心棒に既に巻き付けられた前記金属線材の側を下流側とした場合に、
前記溶接工程においては、溶接用電極の上流側部位における前記金属線材部分の加圧力が、前記溶接用電極の下流側部位における前記金属線材部分の加圧力よりも大きくなるように、前記溶接用電極を前記金属線材部分に当接させることを特徴とする請求項12に記載の巻線体の製造方法。 - 前記心棒に向けて供給される前記金属線材の延在方向を接線方向、前記心棒の軸線を通り、前記接線と前記軸線との双方に直交する仮想線を前記心棒の法線とした場合に、
前記溶接工程では、前記溶接用電極を、その中心軸線が前記法線よりも下流側となる位置に配置すると共に、前記法線と前記中心軸線の方向を一致させた状態にて、前記金属線材を前記溶接用電極によって前記法線方向に加圧して前記金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの前記金属線材部分に溶接することを特徴とする請求項13に記載の巻線体の製造方法。 - 前記心棒に向けて供給される前記金属線材の延在方向を接線方向、前記心棒の軸線を通り、前記接線と前記軸線との双方に直交する仮想線を前記心棒の法線とした場合に、
前記溶接工程では、前記溶接用電極の電極先端面の法線を、前記心棒の法線よりも前記金属線材の供給側に傾倒させた状態にて、前記金属線材を前記溶接用電極によって加圧して前記金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの前記金属線材部分に溶接することを特徴とする請求項13に記載の巻線体の製造方法。 - 少なくとも1本の連続する金属線材を回転する心棒に巻き付けて、前記金属線材が螺旋状且つ多層状に巻きつけられた多孔の巻線体を製造する際に使用される溶接用電極であって、
溶接時に前記金属線材の幅方向の全体を覆いうる第一の長さを有する電極先端面を備えることを特徴とする溶接用電極。 - 前記電極先端面は、前記金属線材の長手方向の所定長を覆いうる第二の長さを有し、
該第二の長さ方向の一方側には、溶接対象となる重なり合う2つの金属線材部分を加圧しつつ該両金属線材部分に通電する加圧通電部を、第二の長さ方向の他方側には、前記電極先端面に接触した前記金属線材部分を押圧しつつ冷却する押圧冷却部を備えることを特徴とする請求項16に記載の溶接用電極。 - 前記加圧通電部は、前記押圧冷却部よりも前記溶接用電極の先端方向に突出していることを特徴とする請求項17に記載の溶接用電極。
- 前記押圧冷却部は、通電されないように構成されていることを特徴とする請求項17に記載の溶接用電極。
- 少なくとも1本の連続する金属線材を螺旋状且つ多層状に巻きつけることにより多孔の巻線体を製造する製造装置であって、
一定方向に所定速度で回転すると共に、前記金属線材が螺旋状且つ多層状に巻き付けられる心棒と、
前記金属線材の巻き終わり部を巻き付け済みの金属線材部分に抵抗スポット溶接により溶接する溶接装置と、を含み、
該溶接装置は、請求項16乃至19の何れか一項に記載の溶接用電極を備えることを特徴とする製造装置。
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