JP4295597B2 - 光源装置とその外部リード部分の溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置の外部リード部分の溶接構造とその溶接方法に関する。

両口型ランプをランプキャップに固定したランプ装置にあっては、ランプキャップに立設され、両口型ランプに沿って配置された補助給電部材と、ランプの自由端側封止部から引き出された外部リード棒とを互いに接続しなければならないが、この種の両口型ランプは一般的に自動車のヘッドライト用光源としてリフレクタに装着して用いられるため高い耐震性が要求される。

両口型ランプのランプキャップヘの固定は、図示しない固定金具や無機接着剤のようなもので確実に固定されるため、この部分での耐震性は十分担保されているが、外部リード棒と補助給電部材との接続部分の耐震性が不十分で、これまで種々の方法が採用されていた。しかしながら、外部リード棒がＭｏ或いはＷのような高融点金属リードであり、補助給電部材がこれらより融点の低いＮｉ(或いはＦｅ又はＮｉとＦｅの合金)リードであったため、下に述べるような理由により耐震性は勿論、作業性その他の面を含め、現時点では満足する接合方法が提供されていなかった。

以下、従来の接合方法について簡単に説明する。外部リード棒と補助給電部材との通常行われている接合方法は「抵抗溶接」である。ところが、前述のように外部リード棒が高融点金属であり、補助給電部材がＮｉなどの融点の低い金属であるため、両者を交差させ、その交差部分を加圧すると共に単に電圧を加えて通電すると、低融点である例えばＮｉリードの補助給電部材の接触部分とその近傍がその接触抵抗により高熱を発して赤熱軟化する。一方、高融点金属である外部リード棒はその温度では全く溶けず、そのままの状態で軟化状態の補助給電部材の接触部分にめり込んで行く。その結果、外観的には互いに接合しているようになる(例えば図６のような状態)。

このような状態で接合された光源装置を自動車のヘッドライト用光源として用いると、走行時の振動により当該接合部分がダメージを受けて断裂・消灯してしまう。このような接合部分の破断による消灯が夜間の走行中に突然発生すると事故の原因となり極めて危険である。

そこで、抵抗溶接による接合不良を解消するための方策として図９に示すようにＮｉ製補助給電部材(7’)を屈曲して当該屈曲部分(23a’)内にＭｏ製の外部リード棒(20’)の先端を抱き込み、Ｎｉ製補助給電部材(7’)同士を抵抗溶接するような方法が採用されていた。この方法では、Ｎｉ製補助給電部材(7’)同士の抵抗溶接であるから、Ｎｉ−Ｍｏのような異種金属による抵抗溶接のため接合部分(24a’)の状態は優れたものであるが、単にＭｏ製の外部リード棒(20’)の先端を抱き込んでいるだけであるから、場合によっては振動でＭｏ製の外部リード棒(20’)の先端が抜け、前述と同様の突然の消灯が発生するという問題があった。

図１０は交差部分での溶接を避け、補助給電部材(7’)の軸上でＮｉ製補助給電部材(7’)とＭｏ製の外部リード棒(20’)とをその先端同士で「抵抗突合溶接」を行ったものであるが(特開平６−１６３００１号)、この場合も単なる抵抗溶接にしか過ぎないため、図１０に示すように低融点で太径のＮｉ製補助給電部材(7’)の先端に高融点で補助給電部材(7’)より細径の外部リード棒(20’)が侵入し、その周囲をＮｉ製補助給電部材(7’)の溶融部分(7a’)が取り囲んだ状態となっており、やはり現状では確実な接合状態を実現するに至っていないのが事実である。

加えて、補助給電部材(7’)の軸上でＮｉ製補助給電部材(7’)とＭｏ製の外部リード棒(20’)とをその先端同士で「抵抗突合溶接」を行うには、溶けた補助給電部材(7’)にＭｏ製の外部リード棒(20’)を押し込む必要があり、Ｍｏ製の外部リード棒(20’)を軸方向に加圧しなければならない。それ故、リードチャック機構や軸方向の加圧機構が必要になり、自動化も非常に困難であるという制作上の問題や、Ｎｉ製補助給電部材(7’)の溶接代を毎回一定にするのは困難であり、品質にばらつきが発生するという問題もあった。
特開平６−１６３００１号公報

本発明はかかる従来例の問題点に鑑みてなされたもので、補助給電部材と外部リード棒との確実な接合構造ならびに接合方法を提供するにある。

「請求項１」に記載の光源装置(Ａ)は「発光管部(12)の両端に封止部(13)(14)が形成されている両口型ランプ(1)と、前記ランプ(1)の一方の封止部(13)に取着されているランプキャップ(2)と、ランプキャップ(2)に立設され且つ前記ランプ(1)に沿って配置された補助給電部材(7)と、前記ランプ(1)の自由端側封止部(14)から導出された外部リード棒(20)とで構成された光源装置(Ａ)であって、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分との交差部分(23)に、両先端部分が溶融・混合して合金化された結節状一体化部が形成されている」ことを特徴とする。

「請求項２」は前記光源装置(Ａ)の製造方法に係り「発光管部(12)の両端に封止部(13)(14)が形成されている両口型ランプ(1)と、前記ランプ(1)の一方の封止部(13)に取着されているランプキャップ(2)と、ランプキャップ(2)に立設され且つ前記ランプ(1)に沿って配置された補助給電部材(7)と、前記ランプ(1)の自由端側封止部(14)から導出された外部リード棒(20)とで構成され、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分とを互いにその交差部分(23)において一体化された光源装置(Ａ)の外部リード部分の溶接方法において、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分とを互いに交差させた後、当該交差部分(23)をアーク溶接し、両前記先端部分を溶融・混合して合金化された結節状一体化部を形成する」ことを特徴とする。

「請求項３」は前記光源装置(Ａ)の他の製造方法に係り「発光管部(12)の両端に封止部(13)(14)が形成されている両口型ランプ(1)と、前記ランプ(1)の一方の封止部(13)に取着されているランプキャップ(2)と、ランプキャップ(2)に立設され且つ前記ランプ(1)に沿って配置された補助給電部材(7)と、前記ランプ(1)の自由端側封止部(14)から導出された外部リード棒(20)とで構成され、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分とを互いにその交差部分(23)において一体化された光源装置(Ａ)の外部リード部分の溶接方法において、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分とを互いに交差させた後、当該交差部分(23)を抵抗溶接により仮固定し、続いて当該部分(23)をアーク溶接し、両前記先端部分を溶融・混合して合金化された結節状一体化部を形成する」ことを特徴とする。

「請求項４」は請求項１又は２に記載の光源装置(Ａ)の外部リード部分の溶接方法の更なる改良に関し「交差部分(23)の突出代(7a)(20b)を調整して溶接する」こと特徴とする。

「請求項５」は請求項２〜４に記載の光源装置(Ａ)の外部リード部分の溶接方法の更なる改良に関し「補助給電部材(7)の直径の方が外部リード棒(20)の直径より太い」ことを特徴とする。

本発明方法では外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分の交差部分(23)をアーク溶接するので、従来の抵抗溶接のような接続と異なり、高融点金属である外部リード棒(20)も確実に溶融して低融点金属である補助給電部材(7)と溶け合って結節状となって完全に一体化することになり、この部分が結節状一体化部(23a)で、外部からの振動によりこの結節状一体化部(23a)における破断を生ずることがない。

また、本発明方法では前述のように外部リード棒(20)と補助給電部材(7)とを交差した状態でアーク溶接するので、従来の突合溶接と異なり、現工程において採用されている外部リード棒(20)を中心軸に対して屈曲させた状態(或いはその逆で補助給電部材(7)を屈曲させた状態)で補助給電部材(7)に溶接ができる。それ故、アーク溶接を行うに当たって溶接時の段取り工程が増えるわけでなく、また、機械設備も特殊なものを必要とせず溶接のコストアップを防ぐことができる。

更に、交差部分(23)の突出代(7a)(20b)を調整することにより、結節状一体化部(23a)の大きさ、換言すればその部分の強度をコントロールすることができるようになる。なお、接合部分である結節状一体化部(23a)は溶融時の表面張力により結節状にて一体化される。

以下、本発明を図示実施例に従って説明する。本実施例で使用されるランプ(1)はインナーランプ(10)とアウターバルブ(11)とで構成される二重管で、インナーランプ(10)は放電灯或いはハロゲンランプなどが適用される。勿論、インナーランプだけでアウターバルブのない一重管でもよいことはいうまでもない。以下、二重管放電灯をその代表例として説明する。

インナーランプ(10)は、中空回転楕円体あるいは中空球体形状の発光管部(12)とその両側に伸びた封止部(13)(14)とで構成されており、一方の封止部(13)には長く延長している取付脚部(13a)が設けられている。前記封止部(13)(14)内には金属箔(15)(16)が埋設されており、その一端に発光管部(12)内に伸びた一対の電極(17)(18)が溶接されており、その他端には封止部(13)(14)から外部に伸びた外部リード棒(19)(20)が溶接されている。外部リード棒(19)(20)には一般的にＭｏが用いられている。

このインナーランプ(10)はアウターバルブ(11)に挿入され、アウターバルブ(11)の上端部(21)及びに凹部(8)において一体化されている。これが両口型二重ランプ(1)である。なお、インナーランプ(10)もアウターバルブ(11)も共に石英ガラスで構成されている。

前記両口型二重ランプ(1)は口金部材(3)を介してランプキャップ(2)に取り付けられている。本実施例の口金部材(3)は、環状の本体部分(3a)と鍔状突出部(4)とで構成されている。口金部材(3)の円筒状の本体部分(3a)の側壁には前記アウターバルブ(11)の外面に接触して前記両口型二重ランプ(1)を固定するための固定片(9)が切り起こしにより形成されている。

ランプキャップ(2)は熱可塑性樹脂で形成されており、その基本的形状として筒状本体部(2a)とその上端外周に突設された鍔部(2b)とで構成され、筒状本体部(2a)に２重ランプ(1)の下端部分が挿入される金具固定凹所(5)が凹設されている。金具固定凹所(5)は、ランプ(1)の下端部分が挿入され且つ口金部材(3)の接触部分を埋設固定する空間をいう。

更に、金具固定凹所(5)に隣接してランプ(1)の上端から引き出された内部リード棒(20)に接続される補助給電部材(7)とその絶縁管(24)を押通するための押通孔(2g)が形成されている。更に、ランプキャップ(2)の底部には貫通孔(2h)が形成されている。

次に、本ランプ装置(Ａ)の組み立て方法について説明する。ランプ(1)のアウターバルブ(11)の下端部分を口金部材(3)に挿入し、口金部材(3)の本体部分(3a)の内側に突設されている固定片(9)により前記下端部部分の適所を挟み込んで一体化する。

続いて、口金部材(3)が装着されているこのランプ(1)の下端部分を樹脂製ランプキャップ(2)の金具固定凹所(5)に挿入し、口金部材(3)の突出部(4)を金具固定用段部(5b)内に位置させる。この時、一方の外部リード棒(19)はランプキャップ(2)の底部の貫通孔(2h)に押通され、他方の外部リード棒(20)はアウターバルブ(11)の上端部(21)から引き出された状態で、補助給電部材(7)とは未溶接状態である。

この状態でランプ(1)を点灯して前方のスクリーンにその光を投影しつつランプ(1)をＸＹＺの３次元方向に移動させ、口金部材(3)を装着したランプ(1)の発光点(Ｐ)がランプキャップ(2)の基準面(Ｓ)に対して所定の高さ(Ｈ)に位置し且つランプキャップ(2)の中心線(ＣＬ)を通過するようにする。所定位置に発光点(Ｐ)が一致したところ、即ち、スクリーンの投影状態が最も好ましい状態となった時、ランプ(1)を停止・保持し、この状態で口金部材(3)の突出部(4)を高周波誘導加熱する。(勿論、加熱手段は高周波誘導加熱に限られず、樹脂製ランプキャップ(2)の突出部(4)との接触位置を直接加熱してもよい。)これにより、突出部(4)に接する段状の金具固定用段部(5b)の内周面が加熱・軟化し変形し、前記突出部(4)がこの変形部分(6)間に挟み込まれ(或いは埋設され)、変形部分(6)が冷却・固化することで突出部(4)を所定位置に強固に保持する事となる。

続いて外部リード棒(20)を折り曲げ、絶縁管(24)に挿通されている補助給電部材(7)とその先端部分同士を交差させる。前記補助給電部材(7)の他端は挿通孔(29)から引き出されている。

この状態で当該交差部分(23)をアーク溶接する。アーク温度は、高融点金属であるＭｏの融点より遥かに高い温度であるので、Ｎｉ製(或いはFe又はFeとNiの合金)の補助給電部材(7)と共に溶融・混ざり合い、合金化する。その際、一般的には表面張力で溶融部分が結節状となり、この状態で凝固する。この部分が結節状一体化部(23a)である。なお、結節状とは結節状一体化部(23a)に連なる外部リード棒(20)や補助給電部材(7)より太く節状になっている場合を言い、本明細書を通じて球状も含む概念とする。

別法として、外部リード棒(20)の先端部分と補助給電部材(7)の先端部分とを互いに交差させた後、当該交差部分(23)を溶接用電極(30)(31)により挟持加圧しつつ通電し、この「抵抗溶接」により仮固定し、続いて当該部分(23)をアーク溶接しても良い。そして、仮固定後に交差部分(23)の突出代(7a)(20b)を調整して切断し、然る後、アーク溶接してもよい。また、仮固定しておけば、アーク溶接時の位置ずれを無くすことが出来る。なお、アーク溶接時の雰囲気はＡｒ雰囲気が一般的である。

本発明に係るランプ装置の第１実施例の中央断面図 図１の分解斜視図 交差部分の拡大図 外部リード棒の先端部分と補助給電部材の先端部分とを交差させた状態を示す 斜視図 図４の正面図 本発明における仮止め時の正面図 アーク溶接状態の正面図 アーク溶接後の斜視図 従来例の正面図 他の従来例の正面図

符号の説明

(Ａ) 光源装置
(Ｂ) ランプ
(Ｐ) 発光点
(１) ２重ランプ
(２) 熱可塑性樹脂製ランプキャップ
(３) ランプキャップ
(４) 突出部
(５) 金具固定用凹部
(６) 変形部分
(８) 凹部
(１０) インナーランプ
(１１) アウターバルブ
(１２) 発光管部
(１３ａ) 取付脚部
(１３) 封止部
(１４) 封止部

Claims (5)

1. 発光管部の両端に封止部が形成されている両口型ランプと、前記ランプの一方の封止部に取着されているランプキャップと、前記ランプキャップに立設され且つ前記ランプに沿って配置された補助給電部材と、前記ランプの自由端側封止部から導出された外部リード棒とで構成された光源装置であって、
   前記外部リード棒の先端部分と前記補助給電部材の先端部分との交差部分に、両前記先端部分が溶融・混合して合金化された結節状一体化部が形成されていることを特徴とする光源装置。
2. 発光管部の両端に封止部が形成されている両口型ランプと、前記ランプの一方の封止部に取着されているランプキャップと、前記ランプキャップに立設され且つ前記ランプに沿って配置された補助給電部材と、前記ランプの自由端側封止部から導出された外部リード棒とで構成され、前記外部リード棒の先端部分と前記補助給電部材の先端部分とを互いにその交差部分において一体化された光源装置の外部リード部分の溶接方法において、
   前記外部リード棒の先端部分と前記補助給電部材の先端部分とを互いに交差させた後、当該交差部分をアーク溶接し、両前記先端部分を溶融・混合して合金化された結節状一体化部を形成することを特徴とする光源装置の外部リード部分の溶接方法。
3. 発光管部の両端に封止部が形成されている両口型ランプと、前記ランプの一方の封止部に取着されているランプキャップと、ランプキャップに立設され且つ前記ランプに沿って配置された補助給電部材と、前記ランプの自由端側封止部から導出された外部リード棒とで構成され、外部リード棒の先端部分と補助給電部材の先端部分とを互いにその交差部分において一体化された光源装置の外部リード部分の溶接方法において、
   外部リード棒の先端部分と補助給電部材の先端部分とを互いに交差させた後、当該交差部分を抵抗溶接により仮固定し、続いて当該部分をアーク溶接し、両前記先端部分を溶融・混合して合金化された結節状一体化部を形成することを特徴とする光源装置の外部リード部分の溶接方法。
4. 交差部分の突出代を調整して溶接することを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置の外部リード部分の溶接方法。
5. 補助給電部材の直径の方が外部リード棒の直径より太いことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光源装置の外部リード部分の溶接方法。

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