JP2006102771A

JP2006102771A - シーム溶接方法

Info

Publication number: JP2006102771A
Application number: JP2004292406A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Tanzawa; 弘光丹沢
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-05
Also published as: JP4455970B2

Abstract

【課題】スプラッシュの発生を防止して気密封止を確実にしたシーム溶接方法を提供する。
【解決手段】本発明は、特許請求の範囲の請求項１に示したように、矩形状とした容器本体４と金属カバー５とからなる被溶接体３を作業台１上に配置し、前記金属カバーの対向辺に一対の電極ローラ２を当接して通電し、前記容器本体に前記金属カバーを溶接するシーム溶接方法において、前記一対の電極ローラに当接した前記被溶接体を回転させ、前記被溶接体の全周を連続的に溶接する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は被溶接体を接合するシーム溶接方法を技術分野とし、特に被溶接体を表面実装用の水晶デバイスとして一対の電極体を周回させて溶接するシーム溶接方法に関する。

（発明の背景）水晶デバイス例えば水晶振動子や水晶発振器は周波数及び時間の基準源として各種の電子機器に内蔵される。近年では、小型・軽量であることから表面実装用が主流をなし、容器本体内に水晶片等を収容して金属カバーを被せて密閉封入される。容器本体と金属カバーとは一般にシーム溶接によって接合される。

（従来技術の一例）第４図は一従来例のシーム溶接方法を説明するシーム溶接機の概略図である。

シーム溶接機は、概ね、作業台１と一対の電極ローラ２（ａｂ）とからなる。作業台１は被溶接体３を図示しない治具によって保持して固定する。そして、被溶接体３を一方向（紙面に垂直方向）に自在に移動する。被溶接体３は例えば平面視矩形状とした水晶振動子３Ａとし、図示しない水晶片を収容した凹状の容器本体４とこれを封止する金属カバー５とからなる。一対の電極ローラ２（ａｂ）は互いに対向して各中心軸６を有し、筒体軸受７に回転自在（回転フリー）に軸着する。筒体軸受７は背板８に設置された保持体９に固定される。

このようなものでは、例えば第１と第２のシーム溶接機を準備する。そして、先ず、第１シーム溶接機の作業台１上に水晶振動子３Ａを位置決めする。この場合、一対の金属回転体２（ａｂ）は水晶振動子３Ａにおける金属カバー５の一組の対向辺の間隔にほぼ一致した間隔に設定される。次に、水晶振動子３Ａを一方向に移動させて、一対の電極ローラ２（ａｂ）に金属カバー５の一組の対向辺を当接して押圧しながら進行する。一対の電極ローラ２（ａｂ）には図示しない電源からの電圧を印加し、金属カバー５を経て電極ローラ２（ａｂ）間を通電する。これにより、金属カバー５にジュール熱を発生させ、容器本体４との間の例えば銀ロウを溶融して、容器本体４上に金属カバー５の一組の対向辺を接合する。

次に、水晶振動子を第２シーム溶接機の作業台１上に図示しない機構によって移載して位置決めする。そして、水晶振動子３Ａ（金属カバー５）の未溶接である他組の対向辺に一対の金属ローラを当接押圧して前述と同様に銀ロウを溶融して接合する。なお、第１及び第２シ−ム溶接機を使用する例を示したが、近年では例えば第１シーム溶接機にて、金属カバー５の一組の対向辺を溶接した後、水晶振動子を９０度回転して他組の対向辺を接合するものもある。

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成のシーム溶接機では、第１及び第２シーム溶接機を用いて全周を溶接する場合でも、第１シーム溶接機のみで全周を溶接する場合でも、いずれにしても、水晶振動子３Ａ（金属カバー５）の一組の対向辺を接合した後、他組の対向辺を接合する。したがって、これらの場合では、水晶振動子３Ａにおける４隅部に対する金属ローラ２（ａｂ）の当接次第で、スプラッシュ（金属屑の発生）を生じたり、気密不良としたりし、シーム溶接の制御を困難にする問題があった。

すなわち、金属カバーの一組の対向辺及び他組の対向辺のそれぞれ一端側から金属ローラを当接して他端側まで溶接した場合は、各４隅部はオーバーラップして溶接される。したがって、この場合は銀ロウが必要以上に溶融してスプラッシュを生じやすい。

このため、各組の対向辺のそれぞれ一端側から一定の距離をおいて金属ローラを当接して他端側まで溶接した場合は、銀ロウが必要なまでに溶融せずに未溶接部を生じる。したがって、この場合は気密不良を生じやすい。特に、被溶接体を水晶振動子とした場合には、水晶片に対する異物の付着や、周波数変化を引き起こし、これらの不具合は致命的な問題となる。そして、いずれにしても、シーム溶接の制御を困難にする問題があった。

（発明の目的）本発明はスプラッシュの発生を防止して気密封止を確実にしたシーム溶接方法を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲の請求項１に示したように、矩形状とした容器本体と金属カバーとからなる被溶接体を作業台上に配置し、前記金属カバーの対向辺に一対の電極ローラを当接して通電し、前記容器本体に前記金属カバーを溶接するシーム溶接方法において、前記一対の電極ローラに当接した前記被溶接体を回転させ、前記被溶接体の全周を連続的に溶接する。

このような構成（方法）であれば、被溶接体を回転して連続的に溶接するので、二組の対向辺を別個に溶接する必要がなく、一対の電極ローラで全周を一度に溶接できる。したがって、特に被溶接体の４隅部をオーバーラップして溶接することがないので、スプラッシュの発生を防止できる。また、被溶接体の全周を連続的に溶接するので、特に４角部での未溶接部がなくなり、気密封止を確実にできる。

本発明の請求項２に示したように、請求項１での前記一対の電極ローラは前記被溶接体の回転に追従して、前記一対の電極ローラにおける先端面間の距離が変化し、前記被溶接体の金属カバーは前記金属ローラの傾斜面の同一外周線上領域に当接する。

これにより、被溶接体の回転によって、一対の電極ローラの中心線上における対向辺間の距離が変化しても、一対の電極ローラにおける先端面間の距離が変化する。したがって、被溶接体の回転を妨げることなく、被溶接体の回転をスムーズにする。また、金属カバーは金属ローラの傾斜面の同一外周線上領域に当接して回転するので、金属カバーに対する押圧力を一定にする。したがって、全周にわたって均一なシーム溶接とする。

同請求項３では、請求項１での前記作業台の中心にはスプラインシャフトの一端が接続して前記スプラインシャフトの他端はシリンダによって上下に移動するとともに、前記スプラインシャフトの外周には前記スプラインシャフトを上下方向に自在に移動して前記スプラインシャフトと一体的に回転する外筒が設けられ、前記外筒は駆動モータによって回転する前記被溶接体の位置制御機構を備える。

ここでは、外筒を有するスプラインシャフトを使用するので、スプラインシャフトの上下方向の移動及び外筒との一体的な回転を容易にする。したがって、作業台の上下方向の移動及び回転を容易にする。

同請求項４では、請求項１での前記一対の電極ローラ用の保持体は、背板に設けられた水平方向のリニアスライドの各摺動体に垂下方向に結合し、前記各摺動体は前記被溶接体の回転に伴って変化する前記一対の電極ローラ間の距離に応じて弾性的に移動する保持機構を備える。

ここでは、リニアスライドの摺動体によって、電極ローラ用の保持体を弾性的に移動するので、被溶接体の回転に伴う一対の電極ローラ間の距離の変化に対応できる。特に、被溶接体の金属カバーは金属ローラの傾斜面の同一外周線上領域に当接して回転できる。

同請求項５では、請求項１での前記一対の電極ローラは前記被溶接体の回転に対して前記一対の電極ローラにおける先端面の距離を一定として、前記被溶接体の回転とともに前記電極ローラの傾斜面を移動する。この場合でも、金属カバーの全周を連続的に溶接できる。

同請求項６では、請求項１の前記被溶接体は水晶振動子とするので、本発明による効果を特に享受する。

第１図は本発明の一実施例を説明するシーム溶接方法を説明するシーム溶接機の概略構成図（正面図）である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。

シーム溶接機は、被溶接体（水晶振動子３Ａ）の位置制御機構１０と、一対の電極ローラ２（ａｂ）の保持機構１１とからなる。位置制御機構１０は、概ね、回転板１２、スプラインシャフト１３、外筒１４、タイミングベルト１５、モータ１６及びシリンダ１７を備える。そして、水晶振動子３Ａの保持（固定）される作業台１を回転するとともに上下（垂直）方向に移動する。保持機構１１は、概ね、背板に設けられた水平方向のリニアスライド１８、摺動体１９、押さえ弾性具２０を備える。そして、摺動体１９が一対の電極ローラ２（ａｂ）の先端面間の距離（間隔）にしたがって弾性的に左右に移動する。

位置制御機構１０の回転板１２には作業台１が固定され、中心にはスプラインシャフト１３の一端側が接続する。スプラインシャフト１３の外周には図示しないベアリングを介在して突起等によって結合した外筒１４が設けられる。外筒１４は図示しない固定部材に固定された回転軸受２０に接続する。これにより、スプラインシャフト１３は上下方向には自在に移動し、外筒１４の回転とともに一体的に回転する。外筒１４はタイミングベルト１５によって、駆動モータ１６とプーリー結合する。そして、スプラインシャフト１３の他端側は例えば油圧によるシリンダ１７の可動棒１７ａに接続する。

保持機構１１のリニアスライド１８は背板８に設けられ、一対の摺動体１９が移動自在に接続（掴持）される。一対の摺動体１９と背板８の両端側の突堤２１との間には押さえ弾性具２０が接続する。そして、一対の摺動体１９の移動を弾性的に制限する。各摺動体１９には、一対の電極ローラ２（ａｂ）用の保持体９が接続する。一対の電極ローラ２（ａｂ）の先端面の離間距離は、水晶振動子３Ａの金属カバー５の幅（短手）方向の長さよりも小さく設定される。

このようなものでは、先ず、水晶振動子３Ａを作業台１上に位置決めして固定し、シリンダ１７によって作業台１を上昇させる。そして、金属カバー５の一組の対向辺を、一対の電極ローラ２（ａｂ）の傾斜面に押し当てて当接させる。この場合、例えば第２図（ａ）に示したように、一対の金属ローラ２（ａｂ）の中心線（基準線）Ａ−Ａ上に、金属カバー５における幅方向の一組の対向辺の各中心が一致して位置決めされる。次に、一対の電極ローラ２（ａｂ）間を通電すると同時に、駆動モータ１６を作動して作業台１とともに水晶振動子を回転する。

この場合、水晶振動子３Ａの位置決（初期）時には、基準線Ａ−Ａ上での一組の対向辺間の距離は最短となる「前第２図（ａ）」。そして、水晶振動子３Ａの回転とともに基準線Ａ−Ａ上での一組の対向辺間の距離は順次に長くなり、一組の対角部が各金属ローラ２（ａｂ）に当接した時点で最長となる「同図（ｂ）」。そして、一組の対角部以降では順次に短くなり、他組の対向辺の各中心で金属カバー５の長さになる「同図（ｃ）」。次に、他組の対角部が当接すると、再び最長になる。そして、順次に短くなり、１８０度回転して初期時（最短）に戻る。要するに、水晶振動子３Ａの回転とともに基準線Ａ−Ａ上での対向辺の間隔は、最短（幅方向間）から最長（対角部間）まで順次（連続的）に変化する。

一方、一対の金属ローラ２（ａｂ）の先端面の間隔は、保持機構１１のリニアスライド１８に設けられた押さえ弾性具２０の弾性作用によって、水晶振動子３Ａの基準線Ａ−Ａ上での対向辺の間隔に追従して変化する。この場合、一対の電極ローラ２（ａｂ）の間隔が変化することにより、水晶振動子３Ａの金属カバー５は各金属ローラ２（ａｂ）の傾斜面の同一外周線上領域に当接する。その結果、一対の金属ローラ２（ａｂ）が、金属カバー５の全周に対してほぼ同等の押圧力となる。

これらのことから、一対の金属ローラ２（ａｂ）を金属カバー５に同等の押圧力で当接した状態で、水晶振動子３Ａを半回転させて全周を均一にシーム溶接する。そして、水晶振動子３Ａ（金属カバー５）が回転によって初期位置に戻った時点で、例えば駆動モータ１６の回転及び一対の金属ローラ２（ａｂ）間の通電を停止する。次に、シリンダ１７によって作業台１を下降させ、シーム溶接後の水晶振動子を作業台１から除去して、次の水晶振動子３Ａを作業台１上に固定する。そして、同様にしてシリンダ１７で作業台１を上昇させてシーム溶接し、以下これらを繰り返す。

このような構成であれば、前述のように水晶振動子３Ａを半回転させ、金属カバー５の全周を一対の金属ローラ２（ａｂ）に当接（押圧）して、連続的にシーム溶接できる。したがって、特に、金属カバー５の４隅部（４角部）をオーバーラップして溶接することがないので、スプラッシュの発生を防止できる。また、金属カバー５の特に４角部を連続的に余すことなく溶接するので、気密封止を確実にする。

（他の事項）上記実施例では、水晶振動子３Ａの位置決め時の初期位置は幅方向の一組の対向辺の各中心が一対の金属ローラ２（ａｂ）の基準線Ａ−Ａ上としたが、例えば長さ方向の他組の対向辺の中心でも、さらには一組又は他組の対向辺のいずれでもよく、基本的には任意の位置に設定できる。但し、一組又は他組の対向辺の各中心とした方が基準線Ａ−Ａに対して直交するので、例えば水晶振動子がの配置精度を高めて実際的である。

また、保持機構１１によって一対の電極ローラ２（ａｂ）の間隔を変化させたが、例えば位置制御機構１０等に上下方向に伸縮する弾性機構を付加して一対の電極ローラ２（ａｂ）の先端面の間隔を一定としてもよい（請求項５）。すなわち、例えば第３図（ａｂ）に示したように水晶振動子３Ａの回転によって変化する、基準線Ａ−Ａ上での金属カバー５の対向辺間の距離に応じて、水晶振動子３Ａを上下に移動し、一対の金属ローラ２（ａｂ）の傾斜面に当接（押圧）する。

また、位置制御機構１０はシリンダ１７等を用いて上下方向に作業台１を移動したが、図示しない機構によって水平方向に回転させてもよい。さらに、水晶振動子３Ａ（被溶接体）の固定された作業台１を回転したが、作業台１上に配置された水晶振動子３Ａを例えば作業台１上に設けたモータ１６によって回転させてもよく、本発明のシーム溶接方法を採用するに際しては種々の変形が可能となる。

第１図は本発明の一実施例を説明するシーム溶接方法を説明するシーム溶接機の概略構成図（正面図）である。第２図は本発明の一実施例の作用を説明する一部平面図である。第３図は本発明の他の実施例を説明する一部正面図である。従来例を説明するシーム溶接機の正面図である。

符号の説明

１作業台、２電極ローラ、３被溶接体３Ａ水晶振動子、４容器本体、５金属カバー、６中心軸、７筒体軸受、８背板、９保持体、１０位置決め制御機構、１１保持機構、１２回転板、１３スプラインシャフト、１４外筒、１５タイミングベルト、１６モータ、１７シリンダ、１７ａ可動棒、１８リニアスライド、１９摺動体、２０回転軸受、２１押さえ弾性具。

Claims

矩形状とした容器本体と金属カバーとからなる被溶接体を作業台上に配置し、前記金属カバーの対向辺に一対の電極ローラを当接して通電し、前記容器本体に前記金属カバーを溶接するシーム溶接方法において、前記一対の電極ローラに当接した前記被溶接体を回転させ、前記被溶接体の全周を連続的に溶接したことを特徴とするシーム溶接方法。
前記一対の電極ローラは前記被溶接体の回転に追従して、前記一対の電極ローラにおける先端面間の距離が変化し、前記被溶接体の金属カバーは前記金属ローラの傾斜面の同一外周線上領域に当接した請求項１のシーム溶接方法。
前記作業台の中心にはスプラインシャフトの一端が接続して前記スプラインシャフトの他端はシリンダによって上下に移動するとともに、前記スプラインシャフトの外周には前記スプラインシャフトを上下方向に自在に移動して前記スプラインシャフトと一体的に回転する外筒が設けられ、前記外筒は駆動モータによって回転する前記被溶接体の位置制御機構を備えた請求項１のシーム溶接方法。
前記一対の電極ローラ用の保持体は、背板に設けられた水平方向のリニアスライドの各摺動体に垂下方向に結合し、前記各摺動体は前記被溶接体の回転に伴って変化する前記一対の電極ローラ間の距離に応じて弾性的に移動する保持機構を備えた請求項１のシーム溶接方法。
前記一対の電極ローラは前記被溶接体の回転に対して前記一対の電極ローラにおける先端面の距離を一定として、前記被溶接体の回転とともに前記電極ローラの傾斜面を移動した請求項１のシーム溶接方法。
前記被溶接体は水晶振動子である請求項１のシーム溶接方法。