JPH0452081A - プロジェクション溶接法及びその電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば板状端子等のような金属板とＮｉワイ
ヤ等の金属線との接合を行う場合のプロジェクション溶
接法及びこれに用いる電極に関する。

〔従来の技術〕 従来の電子装置には１例えば特開昭５７−１３１０３１
号公報に開示されるように、電子回路を合成樹脂のモー
ルドケースに収納し、また、電子回路に電力を供給した
り外部に電気信号を取り出すために、モールドケースに
配設された端子（金属板）と電子回路とをＮｉワイヤ等
の金属線を介して電気的に接続したものがある。

このような金属板と金属線とを接合する場合には、接続
の信頼性を高めるために電気抵抗溶接法が採用されてい
るが、最近では、溶接電流及び加圧力の集中を図るため
に、金属板の溶接側表面に突起を形成し、この突起に金
属線を交差接触させてプロジェクション溶接を行ってい
る。

また、従来の電気抵抗溶接法には、特開昭６３−２０１
８６号公報に開示されるように、線材同士を縦、横に格
子状に配列するものにおいて、これらの線材同士の交差
部を加圧して抵抗溶接を行う場合に、予め双方の溶接電
極の対向面にそれぞれ交差状の位置決め溝を形成したも
のが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記従来技術のうち前者のように金属板と金
属線とをプロジェクション溶接する場合には、金属板側
の突起に対して金属線が位置ずれしたり、金属線が望む
方向に向かないで溶接されることがある。

また、金属線が突起を支点として上下方向に傾く場合が
ある。このような傾きがある程度以上に大きくなると、
金属線が接合箇所となる金属板側の突起の他に端子表面
に接触し、この状態でプロジェクション溶接を行うと、
その溶接電流が分流して溶接に不具合が生じる。

また、後者の場合には、両方の溶接電極の端面に交差す
る線材（被溶接物）を嵌合させる線材位置決め用の溝が
形成しである。しかし、この従来技術は、線材同士の位
置決めの場合は良いが、金属板と金属線との溶接の位置
決めに対しては構造的な配慮がなされていない。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、金属板と金属線とをプロジェクション溶
接する場合の位置決め精度及び溶接電流の分流防止の少
なくとも一つについては満足させることで、溶接の強度
確保及び生産性を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、大別して次のような基本的な課題解決手段を
提案する。

その一つ（第１の課題解決手段とする）は、金属板と金
属線とを溶接する場合に、前記金属板の表面に突起を形
成し、この突起と前記金属線とを交差接触させ、前記金
属板・金属線を対の電極により加圧挾持して電流を流し
電気抵抗溶接を行う溶接法において、 前記電極のうち前記突起及び金属線に対面する一方の電
極の溶接側端面に、溝部Ａ、Ｂを交差させた位置決め溝
を形成し、このうち溝部Ａは前記突起に嵌合可能な＠Ｗ
１、溝部Ｂは前記金属線に嵌合可能な幅Ｗ２とし、且つ
前記位置決め溝のうち溝部Ｂの深さｄ２、前記突起の高
さｈ及び前記金属線の直径Φｌの関係を、ΦＲ（ｄ２＜
Φｌ＋ｈの条件を満足するように設定して、この一方の
電極に設けた溝部Ａ、Ｈにより前記突起及び金属線を嵌
合させつつ、前記溶接電極を介して電気抵抗溶接を行う
。

もう一つ（第２の課題解決手段とする）は、金属板と金
属線とを溶接する場合に、前記金属板の表面に突起を形
成し、この突起と前記金属線とを交差接触させ、前記金
属板・金属線を溶接用の対の電極により加圧挾持して電
流を流し電気抵抗溶接を行う溶接法において、 前記金属板の表面に予め該金属板表面を覆う絶縁層を形
成し、この絶縁層により溶接時の金属線が前記金属板の
溶接部以外の所に接触した場合の溶接電流の分流を防止
して、プロジェクション溶接を行うことを提案する。

〔作用〕

第１の課題解決手段の作用・・・本課題解決手段では、
プロジェクション溶接を行う場合に、溶接用電極のうち
一方の電極の溶接側端面に形成した位置決め溝の溝部Ａ
と溝部Ｂとの幅を突起及び金属線対応の幅Ｗ１及びＷ２
とし、且つこれらの溝部のうち金属線を嵌め込む側の溝
部Ｂの深さｄ２を金属線の径Φｌに対しΦＲ＜ｄ２の関
係を満足させることで、立体交差する突起及び金属線に
、これと対応の溝部Ａ及び溝部Ｂを支障なく一方側から
嵌め込むことができる。換言すれば、一方の電極の位置
決め溝（交差溝）だけで、突起及び金属線の双方の位置
を拘束し適正な位置決めを可能にする。

ちなみに、上記関係を満足しない場合、例えば前述の特
開昭６３−２０１８６号のように電極に交差する各溝部
の深さが線材の直径ΦΩより小さい場合には、一方の電
極の交差溝だけで、立体交差する突起と金属線の双方を
嵌め込むこと（位置合わせすること）ができない。

さらに本課題解決手段では、交差溝のうち金属線に対応
の位置決め溝部Ｂの深さｄ２を突起の高さｈ及び金属線
の径Φｌの和よりも小さくしであるので（ｄ２〈Φｕ＋
ｈ）　、この溝付き電極が突起以外の金属板表面に接触
することがない。また、上記寸法関係から溝部Ｂの内壁
上部が金属線と当接することで、金属線の傾きを規制す
る。従って。

溶接時に金属線が金属板の表面（突起以外の表面）に接
触するのを防止し、プロジェクション溶接時に溶接電流
が分流するような事態を防止する。

第２の課題解決手段の作用・・・本課題解決手段によれ
ば、金属板の溶接側表面に絶縁層が形成しであるので、
プロジェクション溶接時に金属線が傾いて金属板に接し
ても、絶縁層の存在により溶接電流の分流を防止する。

このような絶縁層は被溶接箇所たる突起表面に形成した
場合でも、プロジェクション溶接は支障なく行われる。

その理由は、（イ）溶接電流が大電流（例えば約１００
０Ａ程度）であり、（ロ）しかもプロジェクション溶接
は、加圧力を与えて行うので、突起・金属線の接触圧が
強く、この接触抵抗が被溶接部以外の金属板表面・金属
線の絶縁層を介した接触抵抗よりも充分に小さいので、
突起・金属線間に絶縁破壊を起こして集中した溶接電流
を流せるためである。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は１本発明の第１実施例に係るプロジェクション
溶接の説明図、第２図は、その一部を取り出した説明図
、第３図は溶接用電極の一方の電極構造を示す説明図で
、これらの説明に先立ち、第５図によりプロジェクショ
ン溶接の対象たる電子装置の具体例及び第６図によりプ
ロジェクション溶接を行う装置について説明する。

第５図は、電子装置として自動車用点火制御に用いるパ
ワースイッチングモジュールを示した平面図で、合成樹
脂のモールドケース５内にパワートランジスタを備えた
電子回路４が組み込まれる。

また、ケース５内には、ケース５に半ば埋設されて支持
された板状の金属端子（例えば銅板）１が配設され、端
子１と電子回路４とがＮｉワイヤ３を介して電気的に接
続される。

端子１とＮｉワイヤ３とは、端子１側にＮｉワイヤ３と
直交する突起２をプレス加工により設けてプロジェクシ
ョン溶接により接合される。

プロジェクション溶接装置は、第６図に示すように、溶
接機の本体６に、溶接ヘッド７、一対の上下ホルダー８
，９等を備える。

上部電極１０及び下部電極１１は、それぞれのホルダー
８及び９に支持されて対向配置される。

このうち、上部電極１０は、ホルダー８及び溶接機本体
６に組み込まれる昇降機構を介して上下方向に移動可能
としである。１２は、電極１０，１１が被溶接部材を加
圧挾持した時の加圧力を調整する機構である。

１３は溶接ケーブル、１４はジャンパケーブル、１５は
溶接トランス、１６は溶接に必要な動作や電流制御等を
行うコントロールユニットである。

本実施例では、電極１０．１１により前記電子装置の板
状端子１とＮｉワイヤ３とを加圧挾持してプロジェクシ
ョン溶接を行うが、その溶接は次のようにして行われる
。

第３図の（ａ）、（ｂ）には、上部電極１０の溶接側（
加圧挾持側）一端面の側面を角度を変えて表し、第３図
（ｃ）は、その下面図を示す。

これらの図から明らかなように、上部電極１゜の一端面
には、溝部Ａ、Ｂを直角に交差させた位置決め溝２３が
形成され、溝部Ａが突起２に対する位置決め、溝部Ｂが
Ｎｉワイヤ３に対する位置決めを行う。

本実施例では、溝部Ａは突起２に嵌合可能な幅Ｗ１、溝
部ＢはＮｉワイヤ３に嵌合可能な幅ｗ２とし、位置決め
溝２３のうち溝部Ａの深さｄｌ、溝部Ｂの深さｄ２．突
起２の高さｈ及びＮｉワイヤ３の直径Φｌの関係を、ｄ
　１＜ｄ　２、Φｆｉｎｄ２くΦｎ＋ｈの条件を満足す
るように設定する。

ｄｌとｄ２は、ｄ１≧ｄ２でもよい。

次に第１図及び第２図により本実施例におけるプロジェ
クション溶接を説明する。

溶接を行う場合には、第１図に示すように予めパワース
イッチング装置のモールドケース５に端子１を組み込み
、ケース５の上下を開放状態とする。

ケース５を溶接作業位置にセットし、被溶接要素たる端
子１の突起２とＮｉワイヤ３とを交差させ、この状態で
ケース５の上下開口から電極１０゜１１を導入する。

電極１０の溝部Ａに突起２を、電極１０の溝部ＢにＮｉ
ワイヤ３を嵌め込み、この状態で上部電極１０を下降さ
せて、突起２及びＮｉワイヤ３を電極１０．１１により
加圧挾持する。この加圧挾持状態では、前述したように
溝部Ｂの深さｄ２が。

Ｎｉワイヤ３の直径Φρ及び端子２の高さｈの和より小
さくしであるので、溝部ＢがＮｉワイヤ３上面に支持さ
れて浮いた状態となり、従って電極１０が端子２の表面
に接触することはない。

また、Ｎｉワイヤ３は溝部Ｂ内壁からの規制を受けるた
め、上下方向の傾きが抑制される。この傾き抑制により
、Ｎｉワイヤ３が端子１の表面に接触しない角度（１０
度以内）を維持される。

以上のようなセツティングの後に、電極１０゜１１によ
り突起２・Ｎｉワイヤ３間に溶接電流を通電させて、突
起２・Ｎｉワイヤ３を抵抗溶接する６第４図は、端子１
（突起２）とＮｉワイヤ３との溶接後の状態を示し、こ
の溶接後に第５図に示すようにモールドケース５内に電
子回路４が組み込まれ、今度は電子回路４側でＮｉワイ
ヤ３とパッド２２とが接続される。

しかして本実施例によれば、上部電極１ｏに形成した溝
部Ａ、Ｂにより、端子１（突起２）とＮｉワイヤ３との
相対位置関係を精度良く決定できる。ここで、溝部Ａ、
Ｂの交差する角度を任意に設定すれば、Ｎｉワイヤ３と
端子１との交差角を任意に設定できる。

また、Ｎｉワイヤ３は傾き規制により端子１の突起２以
外の箇所に接触するのを防止されるので、溶接電流が分
流する事態が生ぜず、溶接電流の集中化を図って溶接強
度が高められる。

以上のようにして、この種電子装置の製品品質を向上さ
せ、しかも歩留まりを高めて生産性の向上を図ることが
できる。なお、溝部Ａ、Ｂよりなる交差溝２３は、上部
電極１０のほかに下部電極１１側に設けてあっても、支
障はない。

次に第７図から第９図により本発明の第２実施例を説明
する。

第７図は第２実施例の溶接作業状態を示す説明図、第８
図はその上面図、第９図は溶接後の状態を示す説明図で
ある。これらの図において、既述の実施例と同一符号は
同−或いは共通する要素を示す。

まず、第９図により溶接対象たる製品例（電子装置）に
ついて説明する。

合成樹脂のモールドケース５内には、溶接用パッド２２
付きの厚膜回路基板２１が組み込まれ、モールドケース
５に配設された板状端子１と溶接パッド２２間をＮｉワ
イヤ３を介して電気的に接続する。

板状端子１の突起２２とＮｉワイヤ３とを接合する場合
には、第７図に示すように板状端子１の全表面（第８図
のように端子１の表面１ａ及び突起２の表面２ａ）を強
制酸化させて、端子表面に数μｍ程度の酸化絶縁層を形
成する。

しかして、本実施例で突起２とＮｉワイヤ３とを交差さ
せて電極１０．１１によりプロジェクション溶接を行う
場合に、第７図の符号Ｐに示すようにＮ１ワイヤ３が傾
いて突起２（溶接部）の他に溶接部以外の箇所Ｐが接触
しても、端子１の表面に酸化絶縁層２０が存在すること
で、溶接電流の分流を防止することができる。

また、この場合に、溶接部たる突起２の表面２ａにも酸
化絶縁層２０を形成した場合でも、接触部Ｐに比べ突起
２とＮｉワイヤ３との接触圧が極めて大きい（接触抵抗
が小さい）こと、及び溶接時の大電流が約１０００Ａな
ので、突起２・Ｎｉワイヤ３間の溶接部には、絶縁破壊
を起こして溶接電流が流れ、プロジェクション溶接が支
障なく行われる。

本実施例によれば、溶接電流の分流を防止して、集中的
な溶接電流により適正な溶接を行うことができ、製品の
生産性を向上させることができる。

なお、上記各実施例は、板状端子１とＮｉワイヤ３との
接合を例示したが、本発明はこれに限定するものではな
く、各種の金属板と金属線とを接続する場合にも適用可
能である。また、第２実施例のように端子１表面を強制
酸化する酸化絶縁層２０に代わり絶縁膜をスパッタリン
グ、塗布等の適宜の手法を用いて形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、第１の課題解決手段では
、溶接電極の一方の電極の溶接側端面にΦαくｄ２〈Φ
ｎ＋ｈの条件を満足させる交差状の位置決め溝を形成す
ることで、被溶接要素たる金属板と金属線との溶接時の
位置づれをなくして位置決め精度を向上させることがで
きる。また金属線の傾き防止を図り、溶接電流の分流を
防止するので、溶接強度を高める。その結果、製品の歩
留まり（生産性）を高めることができる。

第２の課題解決手段では、被溶接要素たる金属板表面に
絶縁層を形成することで、プロジェクション溶接時に金
属線が金属板に接触しても、溶接電流の分流を防止し、
上記同様に溶接強度ひいては生産性の向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第１実施例に係るプロジェクション
溶接の状態を示す説明図、第２図は、その要部を示す説
明図、第３図は、第１実施例に用いる一方の溶接電極の
構造を示す説明図、第４図は、端子、Ｎｉワイヤの溶接
後の状態を示す平面図、第５図は、上記電子装置の組立
状態を示す平面図、第６図は、プロジェクション溶接装
置の概略斜視図、第７図は、本発明の第２実施例たるプ
ロジェクション溶接を示す断面図、第８図は、第７図の
平面図、第９図は、第２実施例のプロジェクション溶接
完了後の電子装置の状態を一部断面して示す側面図であ
る。 １・・・金属板（板状端子）、２・・・突起、３・・・
金属線（Ｎｉワイヤ）、４・・・電子回路、５・・・モ
ールドケース、１０．１１・・・溶接電極、２０・・・
絶縁層、２３・・・位置決め溝（交差溝）、Ａ、Ｂ・・
・溝部。 代理人　弁理士　高橋明夫・−：・− （他１名）″−１ 第 図 ワイヤ）２ ルドケ １０．１１・・・溶接電極。 第 図 第 図 第 図 め溝） 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属板と金属線とを溶接する場合に、前記金属板の
   表面に突起を形成し、この突起と前記金属線とを交差接
   触させ、前記金属板・金属線を対の電極により加圧挾持
   して電流を流し電気抵抗溶接を行う溶接法において、 前記電極のうち前記突起及び金属線に対面する一方の電
   極の溶接側端面に、溝部Ａ、Ｂを交差させた位置決め溝
   を形成し、このうち溝部Ａは前記突起に嵌合可能な幅Ｗ
   １、溝部Ｂは前記金属線に嵌合可能な幅Ｗ２とし、且つ
   前記位置決め溝のうち溝部Ｂの深さｄ２、前記突起の高
   さｈ及び前記金属線の直径Φｌの関係を、Φｌ＜ｄ２＜
   Φｌ＋ｈの条件を満足するように設定し、この一方の電
   極に設けた溝部Ａ、Ｂにより前記突起及び金属線を嵌合
   させつつ、前記溶接電極を介して電気抵抗溶接を行うこ
   とを特徴とするプロジェクション溶接法。 ２、金属線と金属板とを抵抗溶接するために用いる対の
   電極で、前記金属板の表面に形成した突起と前記金属線
   とを交差接触させて電気抵抗溶接を行うプロジェクショ
   ン溶接用電極において、前記電極のうち少なくとも一方
   の電極の溶接側端面に溝部Ａ、Ｂを交差させた位置決め
   溝を形成し、このうち溝部Ａは前記突起に嵌合可能な幅
   Ｗ１、溝部Ｂは前記金属線に嵌合可能な幅Ｗ２とし、且
   つ前記位置決め溝のうち溝部Ｂの深さｄ２、前記突起の
   高さｈ及び前記金属線の直径Φｌの関係を、Φｌ＜ｄ２
   ＜Φｌ＋ｈの条件を満足するように設定してなることを
   特徴とするプロジェクション溶接用電極。 ３、金属板と金属線とを溶接する場合に、前記金属板の
   表面に突起を形成し、この突起と前記金属線とを交差接
   触させ、前記金属板・金属線を溶接用の対の電極により
   加圧挾持して電流を流し電気抵抗溶接を行う溶接法にお
   いて、 前記金属板の表面に予め該金属板表面を覆う絶縁層を形
   成し、この絶縁層により溶接時の金属線が前記金属板の
   溶接部以外の所に接触した場合の溶接電流の分流を防止
   することを特徴とするプロジェクション溶接法。 ４、第３請求項において前記絶縁層は、前記金属板の表
   面を強制酸化して形成されるプロジェクション溶接法。 ５、第１請求項、第３請求項、第４請求項のいずれか１
   項において、前記金属板は電子装置のモールドケース内
   に配設された板状端子よりなり、前記金属線はＮｉ（ニ
   ッケル）ワイヤよりなり、前記抵抗溶接を行う場合には
   、前記モールドケースの上下を開口させて、この開口部
   から溶接用の電極を導入して行うプロジェクション溶接
   法。