JPS6120675A - ２点溶接される結合部の製造方法、特に硬質ガラスまたは石英ガラスのなかに圧封され高い融点を有する棒・フオイル・棒型の電流引き込み部の製造方法 - 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】 結合部をつくる方法、特に硬質ガラスまたは石英ガラス
のなかに王封され高い融点を有する俸・フォイル・棒型
の電流引き込み部の製造時に適用される前記方法に関す
る。

一般にモリブデンやタングステンからつくられ高い融点
を有する電流引き込み部は、広く普及した公知の技術学
的方法に従って、硬質ガラスまたは石英ガラスから成る
平坦部のなかに縁取りされたモリブデンフォイルを用い
て取付けられ、即ち棒状の電流引き込み部は、電力が保
証されるように特に抵抗点溶接によってモリブデンフォ
イルの端部と結合される。この方法は気密な構造を保証
するものでなければならない。

上記のごとき構成による解決法はかなり複雑であり、従
って結合技術学的な難題が生じる。即ち、互いに溶接さ
れるべき物質の溶接が難しいことである。溶接過程の難
しさは、まず第１にダイスに大きな相違があること（棒
状の電流引き込み部の直径はＱ、　４　ｍｍないし１酩
であり、フォイルの厚さハ０．０２　ａｍないし０．０
５　ｆｉｎにすぎない）、第２に互いに接触し合う表面
に不確定性があることに起因している。このような不確
定性があると、互いに接触し合う表面の母面が溶接過程
中にしだいに広くなる。さらに、ガラスとモリブデン或
はタングステンとの間の熱膨張係数の差が大きいため、
ランプの製造中に大きな機械的応力が生じ、特にランプ
の通電及び遮断時にそれが生しるという問題がある。平
坦部に生じた機械的応力のためにフォイルが破壊され、
それによって溶接の熱効果領域にてフォイルが再結晶す
るという不都合が生じる。

熱領域のこのような再結晶を避けるために、プラチナ、
タンタル等から成る金属性の中間部材を使用し、即ち結
合体の製造に必要な温度を低減させるためにこのような
中間部材を使用するという解決法が公知である。このよ
うな手段によって溶接過程の温度は著しく低減し、再結
晶が回避される。なぜなら、溶接領域でフォイルが過熱
されないからである。また、フォイル中のモリブデンの
粒子の大きさを小さくし、これに対応して合金を使用す
ることも公知であり、これによって再結晶の温度を高め
ることができる。

他の公知の方法によれば、予じめガラスの中に密封され
た電流引き込み部が平坦部のなかに取付けられる。この
解決法は、特に高寿命の光源で棒・フォイル・棒型の構
成の代わりに適用される。

さらに少なくとも１つの適当な結合ガラスが使用され、
この結合ガラスにより、高融点の電流引き込み部を石英
ガラスのなかに応力なしに取付けることが可１止になる
。

上記の公知の方法の共通の欠点は、被覆部或は合金また
は中間部材を用意するために伺加的な作業（、ｔを必要
とすることである。それによって材料の消費が著しく高
くなることがある。

本光明の目的は、特に平坦部のなかに取（ｄけられ俸・
フォイル・棒型の構成を有する′電流引き込み部の大ｉ
＋ｉ生産に適用することができ、その際ランプの品質を
考慮して高品質な結合部が得られるような、しかもフォ
イルに中間部材を使用する必要がなく、或は電流引き込
み部をガラス密封する必宏のないような溶接方法を提供
することである。

従来の線状の点溶接継ぎ目の許容負荷′侍性は不都合で
あるため、溶接継き目の形状を変えることデ合目的であ
ると思われる。なぜなら、公知の溶妾継ぎ目では、モリ
ブテン及び／またはタングステンを含んでいる高融点を
有する要素を溶接時に融かしてしまうような大きな熱は
により、熱を与えられる領域が再結晶するからである。

大きな表面をもつ溶接継ぎ目をつくる場合には、薄いフ
ォイルの全横断面積にわたって再結晶が生し、その結果
池の加工過程中に粒子の境界に隙間が生じ、光源技術で
の使用が不可能になる。

静力学的及び動力学的荷重を考慮して、これらの荷重の
作用により生じる引張試験に基づき、これらの荷重に好
都合な継ぎ目の形状を決定することができる。これは、
引張応力とぜん断応力の許Ｈ比カモリブデンフォイルの
弾性モジュールの比に等しいためであり、そしてせん断
や裂断に必要な負荷容量が純粋せん断の場合誹りもほぼ
６倍はど高いからである（モリブデンの弾性モジュール
はＥ　＝　３．４　Ｘ　１０５Ｎ／ｍｍ２、Ｇ＝　’Ｌ
　２．８　Ｘ　１０５Ｎ７ｍｍ２である）。従って、溶
接継ぎ目の縦方向の長さを大きくすれば、大きな熱エネ
ルギーを導入しなければならないため、再結晶のおそれ
が増し、一方結合部の静力学的負荷容量はほとんど変わ
らず、同時に動力学的負荷容量は、形状の変化が難しく
なったため著しい低下を示す。

上記のごとき認識は、技術学的な研究と引張強度試験に
より多面的に実証されることができる。

このような認識に基づけば、電流引き込み部の溶接に必
要な継ぎ目の横断面積を確定するためには、２点溶接を
適用するのが合目的であると考えることができる。この
ような結合部の静力学的及び動力学的負荷容量は申し分
なく、点状の溶接継ぎ目の形態は理想的なものとなる。

というのも、溶接継ぎ目は横断面にてほぼ円形であり、
せん断や裂断に必要な継ぎ目領域の長さは２倍になるか
らである。それによって、長さ単位で許容される負荷の
値は非常に好都合なものとなる。このように再結晶の回
避を保証することができるため、継ぎ目の強度は基礎材
料の強度とほぼ等しい。

フォイルと棒状の電流引き込み部の結合部を２点溶、接
によってつくることは、ドイツ特許公開第２６０４６９
６υ公報から公知である。フォイルは横方向に切断され
、そして電流引き込み部の一部がフォイルの下へ装着さ
れ、電流引き込み部の池の部分がフォイルの上へ装着さ
れ、両部会が抵抗溶接によって一体になることによって
生じるスリットにより電流引き込み部が形成される。こ
のようにして１つの溶接点が棒状の電流引き込み部とフ
ォイルの間の上部抵抗溶接電極の上部と下部に生じる。

この解決法の欠点は、フォイルの強度が小さくなること
、そして溶接点が異なる面に形成され、その結果２点結
合部の負荷容量が減るととである。

さらに他の欠点は、大凰生産という条件では棒状の電流
引き込み部をスリットのなかへ入れることが機械工学的
に困難であること、そしてフォイルに於て距離の正確な
調整が難しいため、溶接点の配置を対称にすることがで
きないことである。

スイス特許第５４５１６３号公報では、抵抗溶接時の溶
接位置の発生過程を検査するための非接触システムが公
開された。この発明では、赤外線を有するそれ自体公知
の検出器（フォトトランジスタ）の信号が使用される。

溶接過程時に溶接電極付近での赤外線の強度が測定され
、それによって溶接に必要な温度を観察することができ
る。表面の熱放射に比例する信号が最小レベルに達する
と、溶接位置に対応する品質の等級が書き添えられる。

この解決法の欠点は、非常に精密な色フイルタリングを
必要とする光学系の使用にある。この場合一連の池の障
害信号や騒音はフィルタリングされる。

本発明の課題は、２点溶接の方法をさらに改良し、従来
の技術から公知の溶接方法並びに検査のｉＱ￥決法がも
つ欠点を除去することである。本発明は、棒状の電流引
き込み部をフォイルの片側と結合するために、特別に構
成された電極を抵抗溶接に使用するならば、フォイルを
自動的に検査することができるという認識に基づいてい
る。

」１記の課題を解決するために、２点溶接される結合部
をつくるための方法が提案され、この方法は特に硬質ガ
ラスまたは石英ガラスのなかへ圧封され高融点を有する
俸・フォイル・棒型の電流引き込み部の製造に適用され
、その際結合部を形成する溶接点は抵抗溶接によってつ
くられ、本発明によれば、２点結合部は管電極の適用の
もとにただ１つの技術学的段階にて少なくともフォイル
の片側につくられる。　　　゛ 抵抗溶接に使用される管電極の孔径を電流引き込み部或
は放電電極または白熱コイルの直径の０５倍ないし１５
倍にすると、熱伝動の条件に有利に影響することができ
る。

製造された結合部の品質は欧のようにして間接的に有利
に検査されることができ、即ち溶接過程時に、製造され
るべき結合部の周囲でのフォイルの表面の温度放射を検
出しそして後処理可能な信号を発生させ検出するために
、フ第１・ティテクタ等の適当な検出要素を管電極の開
口部のなかに配置するようにして検査されることができ
る。

大計生産の場合、誤って溶接された電流引き込み部の選
定を制御するために検出要素の信号を使用することがで
きる。この信号は、溶接過程の調整用システムをつくる
ためにも適している。

次に、本発明による方法を図示した実施態様を用いて説
明する。

第１図には電流引き込みユニットが図示されている。電
流引き込みユニットは、高圧放電ランプの石英ガラス製
の平坦部のなかに配置されている。

電流引き込みユニットは電流す［き込み部１とフォイル
２とを有し、その際フォイル２は結合位置５にて電流引
き込み部１及び放電電極６と連結されている。石英ガラ
スの平坦部４は結合位置５の間にフォイル２を有してい
るので、気密な閉塞を保証している。

第２図によれば、電流引き込み部１と白熱コイル６が２
点結合部７によってフォイル２と連結されている。２点
結合部７のために、フォイル２の表面に当接する、電流
引き込み部１の表面或は白熱コイル６の直線部分の表面
が大きくなることはない。このことは、継ぎ目の幾何学
的形状が好都合であるため、即ちほぼ円形であるため、
負荷容量と電流引き込みの観点から必要な結合部の横断
面を保証することができるという事実から実証される。

２点結合部７はただ１つの技術学的処置でつくられ、そ
の結果結合点の間の距離が制限されるような分路作用は
生じない。

本発明による２点抵抗溶接方法は、第３図によれば、電
流引き込み部の２点結合部をつくる際に管電極８を使用
して実現される。

抵抗溶接の場合、溶接点に熱エネルギーが生じ、溶接さ
れる表面は管電極８と接触する。結合部の強度を等しく
するためには、管電極８が及ぼす圧力は両溶接点で等し
くなければならない。これは、管電極８が対称であるこ
とによって達成され、それによって１つの過程で溶接部
分の形状をほぼ円形に、即ち強度に関し好適にさせるこ
とができる。

さらに管′電極８には溶接電極１０が接合し、この接合
によって両溶接点で等しく品質の秀れた継ぎ目を形成さ
せることができる。

電流引き込み部１とフォイル２とを抵抗溶接により２つ
の分離した点にて溶接し結合させるために、管電極８は
孔を備えており、該孔の直径は結合位置５の「ＩＧより
も大きい。

本発明により、溶接点の大きさと結合強度を簡単に制御
することが可能になる。２点抵抗溶接の方法の場合、特
に棒・フォイル・棒型の電流引き込みユニットの構成と
本発明による方法の利点とによって提案される可能性を
考慮した方法の場合、電流引き込み結合体をつくるため
の２ダクト抵抗溶接装置の使用が提案され、この場合１
つの溶接サイクル終了後に再加熱時に生じる温度変化が
観察される。この観察のために、２つの溶接点間のフォ
イルの表面の温度放射が利用され、温度放射の検出は、
溶接点が必要な大きさをもつでいるかどうかを決定する
ためのベースとして用いられる。

このためにフォトディテクタ９が管電極９の孔のなかへ
組み込まれ、該フォトディテクタ９は、フォイル２の表
面の温度放射を検出するために用いられる。溶接点が所
望の大きさであれば、接触抵抗は減り、再抽−熱インパ
ルス（その時間は半周期を越えないｂにより点状の溶接
継ぎ目の周囲が著しく加熱されることはない。測定され
たまたは検出された値と実験的に決定される信号振幅の
レベルとを比較することによって、欠陥のある結合部を
選り分けることができる。それによって、抵抗溶接の間
に溶接継ぎ目の質に影響を与える種々の可変成分による
偶然的な作用を閉め出すことができる。

同時に、以後の技術学的な段階のために、所望の品質条
件を満たすような電気ユニットだけを導入することも可
能になる。測定結果は、溶接過程の技術学的なパラメー
タの制御または調整にも用いられる。

本発明による２点抵抗溶接方法を詳細に示すために、以
下にいくつかの実施例に関し述べることにする。

実施例１ 高圧ガス放電ランプの直径０６韻の電流引き込み部１を
厚さ２２μｍのフォイル２に溶接した。

このために１対の管電極８を使用した。管電極８の外径
りは３＋＋＋ｍ、孔径ｄｆは１ｒｎｍである。管電極８
は、焼結によってタングステンからつくられる挿入部材
を有している。溶接は１周期行ない、その際５０Ｈｚの
二次交流電圧２ｖと電極力１００Ｎを使用した。

溶接の熱領域では再結晶は見られなかった。結合部の引
き裂き抵抗試験を行なった結果、従来より公知の方法に
よって溶接された結合部よりもせん断力と裂断力が４０
％高い２点結合部７が得られた。

実施例２ 高圧放電ランプの直径１，２關の放電電極３を厚さ２５
μｍのフォイル２に溶接した。このために外径りが３　
ｍｍで孔径ｄｆが１．５１ｎｍの管電極８と直径りが３
　ｍｍの溶接電極１０を使用した。管電極８は、タング
ステンから焼結される挿入部材を有する。

溶接のためにフォイル２の側にだけ管電極８を適用し、
電流引き込み部１での溶接電極１０がＮＪｊｌにＩｉｌ
削されるタングステン棒であれば十分であることか判明
した。

実施例３ 管電極８の内部空間に、温度放射を検出するだめの検出
器９を配置した。検出器９としてはフォトダイオードま
たはフォトトランジスタを用いることができる。フォイ
ル２の次のような点、即ち管電極８の孔の軸線上にある
点の周囲にて測定可能な温度放射の強度を検出するため
に検出器９を組み込んだ。

フォトダイオードは、１００℃以上の熱放射を意味する
波長を感受し、さらに温度が高くなると、比軸的高い温
度範囲で急激に増大するような光電流を生じさせる。こ
の光電流の強さは、温度放射に比例する。

光電流の強さによって得られる信号を記録するために適
した種々の回路技術的解決法が公知である０ 熱放射を検出するために、０８１３型のフォトトランジ
スタを使用した。このフォトトランジスタの光電流を、
テストインパルスを溶接後回加熱のために使用している
間、比例信号の形状でＴＥＫ’ｌｌ’ＲＯＮＩＸ　７０
００型のメモリーオシレータによって記憶した。従って
、光電流は対応する信号によって記録された。このよう
にして、溶接後行なわれる再加熱時に観察されるフォイ
ル部分の熱放射の経時変化を測定した。さらに、再加熱
の光電流信号の大きさを溶接継ぎ目の強度の個々の値に
対応して実験的に決定した。

例えば、我々が使用した測定装置の光電流に比例する出
力信号は、溶接継ぎ目の状態が良い場合２■を下回る。

光電流の信号の大きさと２点結合部７にて測定可能なせ
ん断摩擦力との間に好適な相互関係があることが判明し
た。この出力信号は、２点溶接される結合部をつくる際
の、特にランプ生産時の、技術学的パラメータの調整及
び／または制御のための回路に入力信号を供給するため
に適している。

テストインパルス（再加熱に）属する光電流の最大値を
予しめ決定し、この最大値に基づいて欠陥部材を選び出
す方法を設定する。ようにするならば、本発明による方
法の信頼性を増すことができ、特に本発明によって提案
された２点抵抗溶接方法を適用してランプを製造する場
合、製造の技術学的な確実性を高めることができる。

以上のことを確認するために、それぞれ２０片のサンプ
ルを２種類、溶接により用意した。この場合、各サンプ
ルに於て２片が子しめ決定した最大値を越える光電流を
示した。サンプルの引き裂き強度テストは各結合部に於
て行なった。上記の２つの欠陥部材がない場合でもこの
強度テストに従ってせん断引張り力の平均値と偏りとを
決定した。υ［張り力は、不適当な結合部（それぞれ２
片）を除いた後約６％だけわずかに増加した。その際、
測定値の偏りをかなりの程度に改善できることが判明し
た。即ち、せん断引張り力の偏りは１つのサンプルで５
．１Ｎから２．５６　Ｎへ低下し、他のサンプ）Ｖで５
．２　Ｎから２５４Ｎへ低下した。

このような測定結果に基づき吹のことを’７６（Ｊする
ことができた。即ち、高品質の溶接継ぎ目に属する光電
流の所定値を選定要件として用いるような選別方法は、
一様に高品質の結合部を保証することに適していること
である。この場合、電流引き込み部の構造によって提供
される可能性を利用することができ、即ち溶接時のフォ
イルの加熱テスト、場合によっては過熱テストを利用す
ることができる。本発明による２点溶接方法では、溶接
過程時の２点結合部は次のように見なすことができる。

即ち、管電極８の孔の軸線上にあるフォイル領域の熱放
射は電気的な再加熱時に検出され、それによって、溶接
過程により得られる２点結合部７のサイズを制御するこ
とができるということである。

本発明による方法は、高品質の結合部を大鼠生産にてつ
くるために適しており、その際品質条件を満たしている
かどうかを自動的に検査することができる。

４図面のｔ４？ｉ　ｊ、）ｉな説明 第１図は石英ガラスのなかに圧封された電流引き込み部
の斜視図、第２図は電流引き込み部が２点抵抗溶接によ
って製造されている、ハロゲン化物を充填した光源の平
坦部の平面図、第３図は第２図の電流引き込み部を製造
する際の本発明による方法の１つの実施態様を示す図で
ある。

１・・パ亀流引き込み部 ２・・・フォイル ３・・・放電電極 ６・・・白熱コイル ７・・・２点結合部 ８・・・管電極 ９・・・フォトデイテクタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒状の電流引き込み要素が抵抗溶接によつてフォ
   イルと２点結合される、２点溶接される結合部の製造方
   法、特に硬質ガラスまたは石英ガラスのなかに圧封され
   高い融点を有する棒・フォイル・棒型の電流引き込み部
   の製造方法に於て、２点結合部（７）が管電極（８）の
   適用のもとにただ１つの技術学的段階にて少なくともフ
   ォイル（２）の片側につくられることを特徴とする方法
   。
2. （２）抵抗溶接に使用される管電極（８）の孔径が、電
   流引き込み部（１）或は放電電極（３）または白熱コイ
   ル（６）の直径の０．５倍ないし１．５倍であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第４項に記載の方法。
3. （３）溶接過程後に使用され再加熱を生じさせるテスト
   インパルスを印加している間にフォイル（２）の表面の
   温度放射を２点結合部の周囲にて検出することによつて
   溶接継ぎ目の品質を間接的に溶接中に制御し、そして温
   度放射に比例する信号を伝送するために、管電極（８）
   の孔なかに配置されるフォトディテクタ（９）を使用す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の方法。
4. （４）フォトディテクタ（９）の信号が欠陥溶接結合部
   を選定するための制御信号として使用されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第３項に記載の方法。
5. （５）フォトディテクタ（９）の信号が溶接過程の調整
   に使用されることを特徴とする、特許請求の範囲第３項
   または第４項に記載の方法。