JP5983538B2 - Joining method and joining apparatus for aluminum member and metal member - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム部材と金属部材とを接合する接合方法、及び、その方法を用いてアルミニウム部材と金属部材とを接合する接合装置に関する。 The present invention relates to a joining method for joining an aluminum member and a metal member, and a joining apparatus for joining the aluminum member and the metal member using the method.
従来、常温下において2つの金属部材を圧接し接合させる接合方法が知られている。例えば、特許文献1には、アルミニウム部材及び銅部材に通電しつつ、アルミニウム部材と銅部材とを圧接する接合方法が記載されている。 Conventionally, a joining method in which two metal members are pressed and joined at room temperature is known. For example, Patent Document 1 describes a joining method in which an aluminum member and a copper member are pressed against each other while energizing the aluminum member and the copper member.
しかしながら、特許文献1に記載の金属部材の接合方法では、アルミニウム部材と銅部材とに通電しつつ圧接しているとき、アルミニウム部材の銅部材との当接部分が軟化しアルミニウム部材及び銅部材を支持する電極の相対位置が変化すると、通電を停止する。その後、通電を停止した状態でアルミニウム部材と銅部材とが圧接するようそれぞれの部材を付勢することによりアルミニウム部材と銅部材とを接合するため、アルミニウム部材と銅部材との当接部分の接合強度が低下するおそれがある。 However, in the joining method of the metal member described in Patent Document 1, when the aluminum member and the copper member are in pressure contact while being energized, the contact portion of the aluminum member with the copper member softens and the aluminum member and the copper member are bonded. When the relative position of the supporting electrode changes, the energization is stopped. After that, in order to join the aluminum member and the copper member by urging the aluminum member and the copper member so that the aluminum member and the copper member are pressed against each other in a state where the energization is stopped, the joining of the contact portion between the aluminum member and the copper member is performed. Strength may be reduced.
本発明の目的は、アルミニウム部材と金属部材との接合強度を向上する接合方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a bonding method for improving the bonding strength between an aluminum member and a metal member.
本発明は、アルミニウム部材と金属部材との接合方法であって、アルミニウム部材及び金属部材に通電しつつ弾性部材によりアルミニウム部材と金属部材とが圧接するようアルミニウム部材及び金属部材の少なくとも一方の部材を付勢する第1工程と、第1工程の後、アルミニウム部材及び金属部材に通電しつつ一方の端部に弾性部材を支持し一方の端部と他方の端部との間の変位可能な距離が弾性部材の両端部の変位可能な距離に比べ長くなるよう設けられている付勢部材及び弾性部材によりアルミニウム部材と金属部材とが圧接するようアルミニウム部材及び金属部材の少なくとも一方の部材を付勢する第2工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention is a method for joining an aluminum member and a metal member, wherein at least one of the aluminum member and the metal member is attached so that the aluminum member and the metal member are pressed against each other by an elastic member while energizing the aluminum member and the metal member. Displaceable distance between one end and the other end supporting the elastic member at one end while energizing the aluminum member and the metal member after the first step to be energized and the first step Urges at least one of the aluminum member and the metal member so that the aluminum member and the metal member are pressed against each other by the urging member and the elastic member provided so as to be longer than the displaceable distance between both ends of the elastic member. And a second step.
本発明のアルミニウム部材と金属部材との接合方法では、アルミニウム部材及び金属部材に通電しつつアルミニウム部材及び金属部材の少なくとも一方の部材をアルミニウム部材と金属部材とが圧接するよう付勢する。アルミニウム部材及び金属部材に電流が流れると、アルミニウム部材の金属部材に圧接する端部が軟化し塑性流動する。このとき、弾性部材の付勢力によりアルミニウム部材の端部と金属部材の端部とはアルミニウム部材の軟化に影響されることなく互いに圧接するよう相対位置が維持され、圧接部分での爆飛や溶融を防止する。アルミニウム部材の端部の軟化が一定程度進行すると、弾性部材及び付勢部材の付勢力によりアルミニウム部材の端部と金属部材の端部とを圧接する。このとき、弾性部材を支持する付勢部材の一方の端部と他方の端部との間の変位可能な距離が弾性部材の両端部の変位可能な距離に比べ長くなるよう設けられている付勢部材によりアルミニウム部材の端部及び金属部材の端部に形成されている酸化膜や溶融部分が除去され、アルミニウム部材の端部と金属部材の端部との間に新生面どうしの拡散層が形成される。これにより、本発明のアルミニウム部材と金属部材との接合方法では、アルミニウム部材と金属部材との接合部分に均一かつ比較的薄い拡散層が形成することができる。したがって、アルミニウム部材または金属部材の強度以上の接合強度を有する接合部分を形成することができる。 In the joining method of the aluminum member and the metal member of the present invention, the aluminum member and the metal member are urged so that the aluminum member and the metal member are in pressure contact with each other while energizing the aluminum member and the metal member. When an electric current flows through the aluminum member and the metal member, the end of the aluminum member that is in pressure contact with the metal member softens and plastically flows. At this time, the end position of the aluminum member and the end portion of the metal member are maintained in pressure contact with each other without being affected by the softening of the aluminum member due to the urging force of the elastic member, and the explosion or melting at the press contact portion is maintained. To prevent. When the softening of the end of the aluminum member proceeds to a certain degree, the end of the aluminum member and the end of the metal member are pressed against each other by the biasing force of the elastic member and the biasing member. At this time, it is provided that the displaceable distance between one end of the biasing member that supports the elastic member and the other end is longer than the displaceable distance between both ends of the elastic member. The oxide film and the melted part formed at the end of the aluminum member and the end of the metal member are removed by the force member, and a diffusion layer between the new surfaces is formed between the end of the aluminum member and the end of the metal member. Is done. Thereby, in the joining method of the aluminum member and metal member of the present invention, a uniform and comparatively thin diffusion layer can be formed in the joined portion of the aluminum member and metal member. Therefore, it is possible to form a joint portion having a joint strength higher than that of the aluminum member or the metal member.
また、本発明の接合方法では、アルミニウム部材及び金属部材に通電しつつ弾性部材によりアルミニウム部材及び金属部材の少なくとも一方の部材を付勢する第1工程、及び、アルミニウム部材及び金属部材に通電しつつ弾性部材及び付勢部材によりアルミニウム部材及び金属部材の少なくとも一方の部材を付勢する第2工程の二つの工程により、アルミニウム部材と金属部材とを接合する。これにより、アルミニウム部材と金属部材とを比較的少ない工数で接合することができる。 In the joining method of the present invention, the first step of energizing at least one of the aluminum member and the metal member with the elastic member while energizing the aluminum member and the metal member, and energizing the aluminum member and the metal member The aluminum member and the metal member are joined by two steps of the second step of urging at least one of the aluminum member and the metal member by the elastic member and the urging member. Thereby, an aluminum member and a metal member can be joined with a comparatively few man-hour.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による部材の接合装置を図1に示す。接合装置1は、ベース10、ロードセル20、圧縮空気加圧部30、ばね加圧部40、可動支持部50、固定支持部60、及び、電源70などを備える。接合装置1は、発電機または電動機に使用される導線であってアルミニウムから形成されるアルミ線55と銅から形成される銅線65とを常温下において接合する。アルミ線55は、特許請求の範囲に記載の「アルミニウム部材」に相当する。銅線65は、特許請求の範囲に記載の「金属部材」に相当する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A member joining apparatus according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The joining apparatus 1 includes a
ベース10は、第1ベース11、及び、第2ベース12から構成されている。
第1ベース11は、平板状に形成され、例えば、テーブルの上面など水平面上に設置される。第2ベース12は、第1ベース11から鉛直方向に延びるよう設けられる柱状の部位である。第2ベース12は、第1ベース11と接続する側とは反対側に圧縮空気加圧部30が設けられる。
The
The
圧縮空気加圧部30は、いわゆる、エアシリンダであって、空気導入部31、シリンダ32、図示しないピストン、及び、ホルダ33などから構成されている。圧縮空気加圧部30は、後述するばね加圧部40を介して可動支持部50に支持されているアルミ線55をアルミ線55の中心軸に沿って第1ベース11の方向に付勢する。圧縮空気加圧部30は、特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当する。
The compressed
空気導入部31は、図示しないポンプなどの空気供給源が供給する圧縮空気をシリンダ32内に導入する。シリンダ32内に導入される圧縮空気は、シリンダ32内に往復移動可能に収容されているピストンを第1ベース11の方向(図1の紙面上では下方向)に駆動する。これにより、シリンダ32の空気導入部31に接続する側と反対側に設けられるホルダ33を第1ベース11の方向へ付勢する。
The
ロードセル20は、シリンダ32の第1ベース11側の端部に設けられる。ロードセル20は、可動支持部50に作用する作用力を検出し、検出した作用力の大きさに応じた電気信号を制御部75に出力する。制御部75は、入力された電気信号に基づいて圧縮空気加圧部30の空気導入部31に導入される空気の量を制御する。
The
圧縮空気加圧部30は、ばね加圧部40を支持するホルダ33の第1ベース11側の一方の端部332と「他方の端部」としての空気導入部31との間が変位可能なよう設けられている。また、一方の端部332と空気導入部31との間の変位可能な距離は、ばね加圧部40が有するばね41の両端部の変位可能な距離より長くなるよう設けられている。
The compressed
ばね加圧部40は、ホルダ33の第1ベース11側の一方の端部332に固定されている。ばね加圧部40は、ばね41、調整ねじ42、ガイドレール43、44、変位部材45、及び、ホルダ46などから構成されている。ばね加圧部40は、可動支持部50に支持されているアルミ線55をアルミ線55の中心軸に沿って第1ベース11の方向に付勢する。
The
ばね41は、圧縮空気加圧部30のホルダ33の側壁に固定されているホルダ46とホルダ46に対する相対位置を変更可能な変位部材45との間に設けられる。ばね41の一端は、ホルダ46内で調整ねじ42に係止されている。また、ばね41の他端は、変位部材45に係止されている。「弾性部材」としてのばね41は、ホルダ46と変位部材45とを離す方向に変位部材45を付勢する。
The
ホルダ46には、ばね41のホルダ46側の端部の位置をホルダ46に対して調整可能な調整ねじ42が設けられている。例えば、調整ねじ42をホルダ46に対して絞め込むと、ばね41の長さが短くなり、ばね41の付勢力が大きくなる。ホルダ46と変位部材45との間であってばね41の径外方向にはガイドレール43、44が設けられている。
ガイドレール43、44は、一方の端部を変位部材45のホルダ46側の端部に固定され、他方の端部をホルダ46の変位部材45側に形成されている凹部に挿入されている。ガイドレール43、44は、変位部材45の移動方向を第1ベース11の方向のみに規制する。変位部材45のホルダ46側とは反対側には可動支持部50が設けられている。
The
One end of the guide rails 43 and 44 is fixed to the end of the
ばね加圧部40は、アルミ線55と銅線65とが圧接するようアルミ線55に作用する付勢力としてばね41の弾性力を用いているため、アルミ線55の変位に対する付勢力の追従性が圧縮空気加圧部30に比べ優れている。
Since the
可動支持部50は、支持部材51、及び、導線52などから構成されている。「第1支持部」としての可動支持部50は、断面形状が略矩形状に形成されているアルミ線55を支持しつつ、第1ベース11に対してアルミ線55の相対位置を変更する。
The
支持部材51は、略筒状に形成され、ばね加圧部40の変位部材45のホルダ46側とは反対側に設けられている。支持部材51の内部には、アルミ線55の一方の端部551が挿入されており、支持部材51に対して固定されている。支持部材51は、アルミ線55を支持しつつ、ばね加圧部40の変位部材45の動きに合わせて第1ベース11に対する相対位置を変更する。
The
導線52は、アルミ線55と電源70とを電気的に接続している。具体的には、アルミ線55の他方の端部552付近の絶縁性の被膜が剥がれている箇所に導線52が当接している。このとき、アルミ線55の他方の端部552の4つの側面のうち、1つの側面のみ被膜を剥がすことによりアルミ線55に通電する。これにより、アルミ線55を両側から挟み込む方法に比べ工数を低減することができる。導線52は、アルミ線55に電力を供給する。
The
固定支持部60は、支持部材61、及び、導線62などから構成されている。「第2支持部」としての固定支持部60は、断面形状が略矩形状に形成されている銅線65を支持しつつ、第1ベース11に固定されている。
The fixed
支持部材61は、略筒状に形成され、第1ベース11の平面111上に固定される。支持部材61の内部には、銅線65の他方の端部652が挿入されており、支持部材61に対して固定されている。
The
導線62は、銅線65と電源70とを電気的に接続している。具体的には、銅線65の一方の端部651付近の絶縁性の被膜が剥がれている箇所に導線62が当接している。このとき、銅線65の一方の端部651の4つの側面のうち、1つの側面のみ被膜を剥がすことにより銅線65に通電する。これにより、銅線65を両側から挟み込む方法に比べ工数を低減することができる。導線62は、銅線65に電力を供給する。
The
電源70は、例えば、抵抗溶接用の直流電源であって、導線52、62を介してアルミ線55及び銅線65に電力を供給する。
The
次に、接合装置1を用いた「アルミニウム部材と金属部材との接合方法」としてのアルミ線55と銅線65との接合工程について主に図2、3に基づいて説明する。図2は、アルミ線55と銅線65との接合工程のフローチャートである。また、図3は、アルミ線55と銅線65との接合工程における接合装置1の状態の時間変化を示す特性図である。図3(a)は、アルミ線55及び銅線65への通電のオンオフを示す。図3(b)は、ばね41の長さの時間変化を示す。図3(b)では、ばね41の自然長を長さL40として示す。図3(c)は、圧縮空気加圧部30のホルダ33の第1ベース11側の端面331と第1ベース11上の平面111との間の距離の時間変化を示す。図3(d)は、アルミ線55の一方の端部551の端面553から銅線65の他方の端部652の端面653までの距離の時間変化を示す。
Next, the joining process of the
最初に、ステップ(以下、「ステップ」を略して「S」とする)101において、アルミ線55を可動支持部50の支持部材51にセットする。また、銅線65を固定支持部60の支持部材61にセットする。このとき、ばね41は、図3(b)の時刻t1以前に示すように長さL40より短くなるように設けられる。このため、可動支持部50に作用するばね41の付勢力により、アルミ線55の他方の端部552と銅線65の一方の端部651とは圧接している。
First, in step (hereinafter, “step” is abbreviated as “S”) 101, the
次に、S102において、アルミ線55及び銅線65に通電する。具体的には、図3の時刻t1において、支持部材51、61に電力の供給が開始される。これにより、圧接されているアルミ線55の他方の端部552及び銅線65の一方の端部651が共晶点以上かつ融点未満の温度、例えば500℃以下の温度、まで上昇し、アルミ線55の他方の端部552が軟化し塑性流動する。
Next, in S102, the
アルミ線55及び銅線65への通電によりアルミ線55の端部552が軟化すると、ばね加圧部40が発生する付勢力により付勢されているアルミ線55は、銅線65の方向へ移動する。具体的には、端部651と圧接している端部552の軟化によりばね加圧部40が発生する付勢力に抗しきれなくなり、図3(d)に示すように、アルミ線55の端面553から銅線65の端面653までの距離が、S101のときの端面553から端面653までの距離L0に比べて短くなる(図3(d)の時刻t1から時刻t2までの間)
When the
S102から所定の時間経過後、S103において、ばね加圧部40及び圧縮空気加圧部30が発生する付勢力によりアルミ線55の端部552と銅線65の端部651とを圧接する(図3(d)の時刻t2から時刻t4までの間)。具体的には、ばね加圧部40の付勢力が可動支持部50を第1ベース11の方向に付勢しつつ、圧縮空気加圧部30の付勢力がばね加圧部40を介して可動支持部50を第1ベース11の方向に付勢する。これにより、圧接するアルミ線55の端部522及び銅線65の端部651では、端部552、651に形成されている酸化膜及び溶融部分がアルミ線55及び銅線65の径外方向に移動する。また、酸化膜及び溶融部分が移動したアルミ線55の端部552と銅線65の端部651との間には新生面による拡散層が形成される。
After a predetermined time has elapsed from S102, in S103, the
次に、S104において、支持部材51、61への通電を停止する(図3(e)の時刻t3)。通電を停止した後、端部552、651の温度は低下するが、ばね加圧部40及び圧縮空気加圧部30が発生する付勢力は、アルミ線55と銅線65との間に作用する。これにより、銅線65の端面653からアルミ線55の端面553までの距離はさらに短くなる(図3(d)の時刻t3から時刻t4までの間)。通電を停止した後、時刻t4において、アルミ線55と銅線65とが完全に接合する。
最後に、S105において、接合されたアルミ線55と銅線65とを支持部材51、61から取り外す。
Next, in S104, energization of the
Finally, in S105, the joined
第1実施形態による接合装置1では、アルミ線55の端部552及び銅線65の端部651は、通電により共晶点以上かつ融点未満の温度に加熱され、酸化膜及び溶融部分を径外方向に移動させた後に拡散層を形成する。ここで、比較例として冷間圧接によるアルミ線と銅線との接合における端部の変化について、図5に基づいて説明する。
In the bonding apparatus 1 according to the first embodiment, the
比較例の冷間圧接では、図5(a)に示すように、それぞれ支持部材71、72に支持されているアルミ線55の端部552と銅線65の端部651とは、支持部材71、72により互いが圧接する方向(図5(a)の付勢力Fa2、Fc2の方向)に付勢されている。付勢力Fa2、Fc2により、アルミ線55の端部552及び銅線65の端部651の一部は、付勢力Fa2、Fc2が作用する方向とは略垂直の方向に移動する(図5(b)のバリ555、655)。アルミ線55の端部552及び銅線65の端部651の一部が移動した後、支持部材71、72によるアルミ線55及び銅線65の支持を一旦解除し、バリ555、655から離れた位置を再度支持する(図5(c))。支持部材71、72によりアルミ線55及び銅線65を図5(c)のように支持した後、アルミ線55及び銅線65は支持部材71、72によりアルミ線55及び銅線65が互いを圧接する方向(図5(c)の付勢力Fa3、Fc3の方向)に付勢される。これにより、図5(d)に示すように、アルミ線55の端部552及び銅線65の端部651の一部がさらに付勢力Fa3、Fc3が作用する方向とは略垂直の方向に移動する。冷間圧接では,これらの工程を複数回繰り返し、アルミ線55と銅線65とを接合する。しかしながら、この接合方法では、アルミ線55と銅線65との間の拡散層が部分的に形成されるだけでなく、拡散層が比較的厚くなるため、接合部分の強度がアルミ線55及び銅線65に比べて低くなる。
In the cold welding of the comparative example, as shown in FIG. 5A, the
一方、第1実施形態による接合装置1では、図4(a)に示すように、アルミ線55の端部552と銅線65の端部651とは、導線52、62により通電されつつ、付勢力Fa0、Fc0が作用する。このとき、付勢力Fa0、Fc0は、ばね加圧部40のばね41が発生する付勢力であり、爆飛や溶融を防止し通電により軟化するアルミ線55の端部552と銅線65の端部551との位置の変化に応じてアルミ線55と銅線65との間を圧接させる。
On the other hand, in the joining apparatus 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 4A, the
次に、アルミ線55の端部552が一定程度軟化すると、ばね加圧部40の付勢力と圧縮空気加圧部30の付勢力とを加えた付勢力Fa1、Fc1により、アルミ線55の端部552と銅線65の端部651とを圧接させ、端部552、651の表面に形成されている酸化膜及び溶融部分をバリ554、654のように径外方向に移動させる。このとき、アルミ線55及び銅線65は通電されているため、端部552と端部651との間に新生面による拡散層が形成され、アルミ線55と銅線65とは接合する。
Next, when the
第1実施形態による接合装置1では、最初に、端部551、651を共晶点以上かつ融点未満の温度まで加熱しつつ、ばね41の付勢力により適度に付勢する。これにより、端部551、651は塑性流動により爆飛や溶融を防止し新生面が露出しやすくなり、アルミ線55と銅線65とは新生面で接合しやすくなる。また、端部552が一定程度軟化すると、端部552、651に通電しつつアルミ線55と銅線65とを圧接するよう付勢し、金属原子の拡散をスムーズに行う。これにより、端部552と端部651との間に均一かつ薄い拡散層を形成することができる。また、通電によりアルミ線の端部及び銅線の端部を溶融させると接合部分は脆化するため、接合強度が低下するが、第1実施形態による接合装置1では、端部551、651を共晶点以上かつ融点未満の温度までしか加熱しないため、溶融部分は発生しない。また、溶融部分が発生した場合でも端部552と端部651とは圧接するよう付勢されているため、溶融部分が接合部分から径外方向に移動し残ることはない。これにより、接合部分の脆化を防止することができる。したがって、第1実施形態による接合装置1では、アルミ線55と銅線65との接合部分の強度を高めることができる。
In the joining apparatus 1 according to the first embodiment, first, the
また、接合装置1では、ばね41の弾性力により付勢力を発生するばね加圧部40、及び、圧縮空気により付勢力を発生する圧縮空気加圧部30を併用することにより、アルミ線55と銅線65とを1回の加圧及び通電で接合する。特に、軟化するアルミ線55の端部552と銅線65の端部651との距離の変化に対して、追従性が高いばね41を用いることによりアルミ線55と銅線65とを圧接させる。これにより、軟化する端部552での爆飛や溶融を回避することができる。さらに、端部552、651に形成されている酸化膜を除去可能な程度に軟化が進行すると、ばねに比べて変位への追従性は劣るものの変位可能な距離が比較的長い圧縮空気加圧部30を用いることにより、酸化膜を除去しつつアルミ線55の端部552と銅線65の端部651とを圧接し、アルミ線55と銅線65とを接合する。これにより、第1実施形態による接合装置1では、異なる特性を有する二つの加圧部を用いて比較的少ない工程でアルミ線55と銅線65とを十分な強度で接合することができる。
Moreover, in the joining apparatus 1, by using together the
また、接合装置1では、アルミ線55と銅線65とを接合するとき、アルミ線55または銅線65の中心軸方向に付勢力を作用させる。これにより、アルミ線55と銅線65との接合部分に形成されるバリ554、654は、アルミ線55及び銅線65の径方向外側に形成される。したがって、バリ554、654を切除した後でも、接合部分の断面積は接合前のアルミ線55または銅線65の断面積が維持され、多くの電流を流すことができる。
In the joining device 1, when the
また、接合装置1では、アルミ線55の端部552及び銅線65の端部651の温度を共晶点以上かつ融点未満となるよう通電している。これにより、アルミ線と銅線とを接合する冷間圧接に用いられる付勢力に比べ、アルミ線55と銅線65とを圧接する付勢力を小さくすることができる。
Moreover, in the joining apparatus 1, it supplies with electricity so that the temperature of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による接合装置を図6〜8に基づいて説明する。第2実施形態は、アルミ線を支持する可動支持部の形状が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the joining apparatus by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. The second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the movable support portion that supports the aluminum wire. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態による接合装置2では、可動支持部80の支持部材81にガイド83が設けられている。「規制部」としてのガイド83は、筒状に形成されており、支持部材81のアルミ線55を支持する端部側にアルミ線55と略平行に設けられている。ガイド83の内部831には、アルミ線55の端部552と銅線65の端部652との圧接部分が位置する。第2実施形態による接合装置2では、ガイド83の内部831は、アルミ線55の中心軸に垂直な断面形状が矩形状となるよう形成されている。
In the joining
ここで、接合装置2によりアルミ線55と銅線65とを接合したとき接合部分の周囲に形成されるバリの形状と、当該バリを切除するバリ取り工程について図7に基づいて説明する。
アルミ線55及び銅線65を可動支持部50の支持部材51及び固定支持部60の支持部材61にセットした後、支持部材51、61への通電を開始する。アルミ線55の端部552が軟化した後、ばね加圧部40及び圧縮空気加圧部30の付勢力をアルミ線55の端部551と銅線65の端部651との間に作用させる。これにより、軟化した端部551の一部がアルミ線55及び銅線65の径外方向に移動し、図7(a)に示すように、バリ85が形成される。このとき、バリ85は、図7(b)に示すように、ガイド83の内壁によりアルミ線55と銅線65との接合部分の周囲に断面形状が略矩形の環状となるよう形成される。
Here, the shape of the burr formed around the bonded portion when the
After the
接合装置2によりアルミ線55と銅線65とを接合した後、バリ取り工程においてバリ85を切除する。バリ取り方法としては、図7(b)に示すように、ステージ面91を有するステージ92上にアルミ線55と銅線65との接合部分を載せる。このとき、略矩形の環状に形成されているバリ85の基準面851をステージ92のステージ面91上に載せる。ステージ92上のアルミ線55と銅線65との接合部分に対して、押圧部材931で接合部分を押さえ込みつつ、刃先間の長さが接合前のアルミ線55または銅線65の太さDと同じ大きさの切断工具93を用いて接合部分の周囲に形成されているバリ85を切除する。これにより、バリ85が切除された後の接合部分の断面形状は、図7(c)に示すように、接合前のアルミ線55の断面形状と同じ略矩形状であって、断面積も接合前のアルミ線55の断面積と同じ大きさである
After joining the
ここで、比較例として支持部材のガイドを有しない接合装置によるアルミ線と銅線との接合におけるバリの形状と、当該バリを切除するバリ取り方法について図8に基づいて説明する。
比較例の接合装置では、アルミ線55と銅線65とを接合すると、図8(a)、(b)に示すように、アルミ線55と銅線65との接合部分の周囲に断面形状が略楕円の環状となるバリ95が形成される。このバリ95を図8(b)に示すように、ステージ92上のステージ面91上に載せると、バリ95の側面951が曲面形状となっているためステージ面91上で安定しない。この状態で押圧部材931で接合部分を押さえ込みつつ切断工具93により接合部分の周囲に形成されているバリ95を切除すると、図8(c)に示すように、バリ95が切除された後の接合部分952の断面形状は、接合前のアルミ線55の断面形状とは異なる形状となり、断面積も接合前のアルミ線55の断面積より小さい断面積となる。
Here, as a comparative example, the shape of a burr in the joining of an aluminum wire and a copper wire by a joining device that does not have a support member guide and a deburring method for removing the burr will be described with reference to FIG.
In the joining device of the comparative example, when the
接合装置2では、アルミ線55を支持する支持部材51に設けられているガイド83により、接合部分の周囲に形成されるバリ85の断面形状が略矩形の環状となる。バリ取り工程において、ステージ92のステージ面91上に載せた場合、ステージ面911上で安定する。切断工具93によりバリ85を切除すると、接合部分の断面積は、接合前の断面積を維持することができる。これにより、第2実施形態による接合装置2では、第1実施形態の効果に加え、さらに多くの電流を流すことができる。
In the joining
(他の実施形態)
(ア)上述の実施形態では、可動支持部の支持部材にアルミ線をセットし、固定支持部の支持部材に銅線をセットするとした。しかしながら、支持される金属材料と支持部との関係はこれに限定されない。可動支持部の支持部材に銅線をセットしてもよい。また、アルミ線を支持する支持部材及び銅線を支持する支持部材のいずれもが相対位置を変更するよう移動してもよい。
(Other embodiments)
(A) In the above-described embodiment, the aluminum wire is set on the support member of the movable support portion, and the copper wire is set on the support member of the fixed support portion. However, the relationship between the supported metal material and the support portion is not limited to this. You may set a copper wire in the support member of a movable support part. In addition, both the support member that supports the aluminum wire and the support member that supports the copper wire may move so as to change the relative position.
(イ)上述の実施形態では、「アルミニウム部材」であるアルミ線に接合する「金属部材」を銅線とした。しかしながら、「アルミニウム部材」に接合される部材の材料はこれに限定されない。アルミニウムと共晶を形成する金属であればよい。 (A) In the above-described embodiment, the “metal member” joined to the aluminum wire which is the “aluminum member” is a copper wire. However, the material of the member joined to the “aluminum member” is not limited to this. Any metal that forms a eutectic with aluminum may be used.
(ウ)上述の実施形態では、「付勢部材」としての圧縮空気加圧部は、圧縮空気により付勢力を発生するとした。しかしながら、付勢力を発生する駆動源はこれに限定されない。一方の端部と他方の端部との間の変位可能な距離がばねの両端部の変位可能な距離に比べ長くなるよう設けられる「付勢部材」であればよい。例えば、電動サーボや油圧、複数のばねを連結した連結ばねであってもよい。 (C) In the above-described embodiment, the compressed air pressurizing unit as the “urging member” generates the urging force by the compressed air. However, the drive source that generates the biasing force is not limited to this. What is necessary is just the "biasing member" provided so that the displaceable distance between one edge part and the other edge part may become long compared with the displaceable distance of the both ends of a spring. For example, an electric servo, hydraulic pressure, or a connecting spring in which a plurality of springs are connected may be used.
(エ)上述の実施形態では、アルミ線及び銅線は、断面形状が略矩形状に形成されているとした。しかしながら、アルミ線及び銅線の断面形状はこれに限定されない。多角形状であってもよいし、円形状であってもよい。本発明のアルミニウム部材と金属部材との接合方法及び接合装置では、これらの形状のアルミニウム部材と金属部材とを接合することができる。また、絶縁用の被膜がついていてもよい。 (D) In the above-described embodiment, the aluminum wire and the copper wire are formed to have a substantially rectangular cross-sectional shape. However, the cross-sectional shapes of the aluminum wire and the copper wire are not limited to this. Polygon shape may be sufficient and circular shape may be sufficient. In the joining method and joining apparatus of the aluminum member and metal member of the present invention, the aluminum member and metal member of these shapes can be joined. Further, an insulating film may be attached.
(オ)上述の実施形態では、可動支持部を介してアルミ線を付勢する「弾性部材」をばねとした。しかしながら、「弾性部材」はこれに限定されない。弾性力を有する部材であればよい。 (E) In the above-described embodiment, the “elastic member” that biases the aluminum wire through the movable support portion is a spring. However, the “elastic member” is not limited to this. Any member having elastic force may be used.
(カ)第2実施形態では、ガイドの内部は、アルミ線の中心軸に垂直な断面形状が矩形状となるよう形成されているとした。しかしながら、ガイドの内部の断面形状は,これに限定されない。バリ取り工程において使用するステージのステージ面上に安定してアルミ線と銅線との接合部分を置くことが可能な平面が形成可能な形状であればよい。 (F) In the second embodiment, the inside of the guide is formed so that the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the aluminum wire is rectangular. However, the cross-sectional shape inside the guide is not limited to this. Any shape can be used as long as a plane on which a joint portion of an aluminum wire and a copper wire can be stably placed on the stage surface of the stage used in the deburring step can be formed.
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, It can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary.
1、2 ・・・接合装置、
30 ・・・圧縮空気加圧部(付勢部材)、
31 ・・・空気導入部、
332 ・・・一方の端部、
41 ・・・ばね(弾性部材)、
50 ・・・可動支持部(第1支持部)、
55 ・・・アルミ線(アルミニウム部材)、
60 ・・・固定支持部(第2支持部)、
65 ・・・銅線(金属部材)、
70 ・・・電源、
83 ・・・ガイド(規制部)、
85 ・・・バリ。
1, 2 ... Joining device,
30: Compressed air pressurizing part (biasing member),
31 ・ ・ ・ Air introduction part,
332 ... one end,
41... Spring (elastic member),
50 ... movable support part (first support part),
55 ... Aluminum wire (aluminum member),
60 ・ ・ ・ Fixed support part (second support part),
65 ... Copper wire (metal member),
70 ・ ・ ・ Power supply,
83 ・ ・ ・ Guide (Regulator),
85 ・ ・ ・ Bali.
Claims (11)
前記第1工程の後、前記アルミニウム部材及び前記金属部材に通電しつつ、一方の端部(332)に前記弾性部材を支持し前記一方の端部と他方の端部(31)との間の変位可能な距離が前記弾性部材の両端部の変位可能な距離に比べ長くなるよう設けられている付勢部材(30)及び前記弾性部材により、前記アルミニウム部材と前記金属部材とが圧接するよう前記アルミニウム部材及び前記金属部材の少なくとも一方の部材を付勢する第2工程と、
を含むことを特徴とするアルミニウム部材と金属部材との接合方法。 While energizing the aluminum member (55) and the metal member (65), the elastic member (41) biases at least one of the aluminum member and the metal member so that the aluminum member and the metal member are in pressure contact with each other. The first step;
After the first step, while energizing the aluminum member and the metal member, the elastic member is supported on one end (332) and between the one end and the other end (31). The urging member (30) provided so that the displaceable distance is longer than the displaceable distance between both ends of the elastic member, and the elastic member so that the aluminum member and the metal member are in pressure contact with each other. A second step of biasing at least one of the aluminum member and the metal member;
The joining method of the aluminum member and metal member characterized by including these.
前記第1支持部と対向するよう設けられ、金属部材(65)を支持する第2支持部(60)と、
前記第1支持部及び前記第2支持部に電力を供給する電源(70)と、
前記第1支持部に支持されている前記アルミニウム部材と前記第2支持部に支持されている前記金属部材とが圧接するよう前記第1支持部または前記第2支持部の少なくとも一方を付勢する弾性部材(41)と、
一方の端部(332)に前記弾性部材を支持し、前記一方の端部と他方の端部(31)との間の変位可能な距離が前記弾性部材の両端部の変位可能な距離に比べ長くなるよう設けられ、前記第1支持部に支持されている前記アルミニウム部材と前記第2支持部に支持されている前記金属部材とが圧接するよう前記第1支持部または前記第2支持部の少なくとも一方を付勢する付勢部材(30)と、
を備え、
前記第1支持部と前記第2支持部とは、相対位置を変更可能なよう設けられることを特徴とするアルミニウム部材と金属部材との接合装置。 A first support (50) for supporting the aluminum member (55);
A second support portion (60) provided to face the first support portion and supporting the metal member (65);
A power source (70) for supplying power to the first support part and the second support part;
The aluminum member supported by the first support part and the metal member supported by the second support part are biased so that at least one of the first support part or the second support part is urged. An elastic member (41);
The elastic member is supported on one end (332), and the displaceable distance between the one end and the other end (31) is larger than the displaceable distance at both ends of the elastic member. The first support part or the second support part is provided so that the aluminum member supported by the first support part and the metal member supported by the second support part are in pressure contact with each other. A biasing member (30) for biasing at least one;
With
The apparatus for joining an aluminum member and a metal member, wherein the first support part and the second support part are provided so that a relative position can be changed.
前記規制部の内部の断面形状は、矩形状であることを特徴とする請求項6に記載のアルミニウム部材と金属部材との接合装置。 The restricting portion is formed in a cylindrical shape,
The apparatus for joining an aluminum member and a metal member according to claim 6 , wherein a cross-sectional shape inside the restricting portion is a rectangular shape.
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