JPH0367475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基板に電子部品を実装する精密圧
接装置等に用いられるパラレルギヤツプ溶接装置
特にその溶接電源の制御に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、例えば「アビオの技術」1982Vol1
日本アビオニクス発行；に記載されている電源回
路を示したものであり、図において１は基板、２
は基板上の被接合材である導電膜、３は例えばフ
ラツトパツクICのリードなどの被接合材、４，
５は溶接電流を流すための電極、６は電極ホルダ
ーである。７は溶接機電源、８は降圧及び整流回
路、９は蓄電池、１０は通電時間を設定するタイ
マ、１１は溶接電圧を設定する基準電圧発生器、
１２は基準電圧と電極からのフイードバツク電圧
を比較し、その差を増幅する比較増幅器、１３は
直流増幅器、１４は溶接電流を調整する電流制御
スイツチである。

従来の定電圧式のパラレルギヤツプ溶接機は上
記のように構成され、電極４，５間の電圧を基準
電圧発生器１１により設定した値となるように、
電極からの電圧を比較増幅器１２にフイードバツ
クし、直流増幅器１３を通して電流値が電流制御
スイツチ１４により調整される。このとき導電膜
２及び被接合材３は通電によるジユール発熱で温
度上昇し、タイマ１０で設定した時間後に通電遮
断し、被接合材３と導電膜２とが接合される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような電極間電圧を一定に保つて溶接を
行なうようなパラレルギヤツプ溶接装置では、電
極４，５間の電圧は一定に保たれているものの、
電極４，５と被接合材３間の接触抵抗が大きいと
電流は少なくなり、反対に接触抵抗が小さいと電
流が多くなる。その結果、接合部の最高到達温度
は変動し、溶接結果にばらつきが生じていた。ま
た、たとえ同じ電流が流れたとしても、被接合材
３の形状の違い、導電膜２の厚さの違い、被接合
材３と導電膜２の間の接触抵抗の違い等により温
度上昇に差が生じ、溶接結果はばらついていた。
特に、接合対象物が電子部品など微小部品である
場合には、溶接現象の進行速度は速く、わずか
1ms間に投入される入熱量の違いでも溶接結果は
大きく変化し、上述した種々のばらつきは、入熱
不足、入熱過大の溶接不良をもたらした。特に入
熱過大の場合は被接合材３や導電膜２が溶断して
しまうこともあり、大きな問題となつていた。

この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、電極と被接合材間の接触抵抗のばら
つき、被接合材自体の形状のばらつきなどがある
程度存在していても、常に均一な溶接結果をもた
らすパラレルギヤツプ溶接装置を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパラレルギヤツプ溶接装置は、
通電中被接合材から電圧を検出する検出器、溶接
電流を検出する検出器、上記検出電圧及び電流に
基づいて被接合材の状態を演算する回路、この回
路の出力を溶接機電源にフイードバツクし、通電
を遮断制御する回路を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、直接被接合材から電圧を
検出し、この値と溶接電流値から、被接合材内部
の状態変化を演算し、演算結果が所定の値になつ
た時点で通電遮断信号を溶接機電源にフイードバ
ツクし溶接を終了する。このため、電極と被接合
材間の接触抵抗のばらつき、被接合材自体の形状
のばらつきなどに関係なく、常に安定した溶接結
果が得られる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であ
り、１〜７は上記従来装置と同一又は相当部分で
ある。１５，１６は被接合材３上から電圧を取り
出す検出器であつて、この実施例では一対の針状
のプローブが使われており、電極４，５の両側に
配置されている。１７，１８は、このプローブを
取り付けるための取り付け治具である。１９は電
圧検出器１５，１６の出力の差を増幅する差動増
幅回路、２０は溶接電流を検出し、電流値に応じ
た電圧に変換する電流検出器、２１は上記検出量
を演算する回路であつて、この実施例では、被接
合材の抵抗変化を演算する回路から成つており、
２２は抵抗算出回路、２３は通電数秒後の抵抗値
をホールドするホールド回路、２４は刻々と変化
する抵抗算出回路２２からの出力とホールド回路
２３からの出力を差分する差分回路、２５はある
一定の基準値を設定する基準値設定回路、２６は
差分回路２４と基準値設定回路２５の出力を比較
する比較回路である。２７は比較回路からの出力
を溶接電流遮断信号に変換する電流遮断信号発生
回路である。

上記のように構成されたパラレルギヤツプ溶接
装置において、動作を説明するための波形図が第
２図である。同図ａにおいて、２８は通点開始
点、２９は抵抗ホールド開始点、３０は通電遮断
点、３１は溶接電流波形である。同図ｂの３２は
差動増幅回路１９の出力の電圧波形である。同図
ｃの３３は差分回路２４の出力の抵抗差の波形、
３４は基準値設定回路２５の基準値である。

電極４，５を被接合材３に当接・加圧した後溶
接を開始すると、通電によるジユール発熱のため
電流値は電流波形３１に示すように減少する。こ
のとき電圧波形３２は大きな変化がない。溶接機
電源７や被接合材３と導電膜２の当たりなどが安
定した数ms後のタイミング２９の時点でホール
ド回路２３が抵抗値のホールドを開始すると、接
合部の温度上昇に伴なつて、固有抵抗は上昇し、
抵抗差の波形３３は上昇する。通電時間の経過と
共に、電極４，５と被接合材３との接触抵抗が減
少し、これにより電流波形３１は減少から一定も
しくは上昇へと変化する。このとき電圧波形３２
は上昇するため抵抗差の波形３３は上昇を続け
る。さらに通電を続けると、被接合材３の上部が
溶融し始め、くぼみが形成される。このくぼみが
形成されると、電流が流れる断面積が減少するた
め、抵抗差の波形３３は急激に上昇し、所定の基
準値３４となつた時点で、電流遮断信号発生回路
２７から溶接機電源に遮断信号が送られ溶接は終
了する。

第３図は、電圧を検出する検出器を電極自体に
取り付ける場合の他の実施例を示すもので、電極
に導電体を絶縁し取り付けるものとしている。取
り付けには、接着、蒸着、めつきなどいずれの方
法を利用しても同様の動作が得られる。この第３
図によれば第１図に示したプローブの取り付け場
所がないような微小部品に対しても所期の目的を
達成し得る。

なお、本発明における電圧検出器は上述の実施
例に限定されるものではなく、その目的に基づい
て適宜変形し得るものであることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、通電中被接合
材上から直接電圧を検出し、その状態変化をモニ
タし、その結果を溶接機電源にフイードバツクす
ることにより、常に安定した最良の溶接結果が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
２図は第１図の実施例の動作を示した波形図、第
３図はこの発明の他の実施例を示す電圧検出器の
構成図、第４図は従来のパラレルギヤツプ溶接装
置を示す構成図である。 図において、１５，１６は電圧プローブ、１９
は差動増幅回路、２０は電流検出器、２１は演算
回路、２２は抵抗算出回路、２３はホールド回
路、２４は差分回路、２５は基準値設定回路、２
６は比較回路、２７は電流遮断信号発生回路であ
る。なお、図中同一符号は同一又は相当部を示す
ものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの被接合材の一方に一対の電極を当接さ
   せて加圧・通電し、上記被接合材同士を接合する
   パラレルギヤツプ溶接装置において、通電中上記
   一方の被接合材から電圧を検出する検出器、溶接
   電流を検出する検出器、上記各検出量に基づいて
   被溶接材の状態を演算し、所定状態になつた時点
   で出力を送出する回路、及びこの回路の出力を溶
   接機電源にフイードバツクし通電を遮断させる回
   路を備えたことを特徴とするパラレルギヤツプ溶
   接装置。 ２ 電圧を検出する検出器は、一対の電極または
   電極ホルダーの両側に取り付けた金属製の針状の
   プローブにより構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のパラレルギヤツプ溶
   接装置。 ３ 電圧を検出する検出器は、電極自体に取り付
   けた導電体で構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のパラレルギヤツプ溶接
   装置。 ４ 検出量を演算する回路は、電圧を電流で除算
   し抵抗値を算出する回路、その値をホールドする
   回路、ホールド値と現在値を差分する差分回路、
   及び差分出力が所定値になつた時点で、出力を送
   る回路から成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のパラレルギヤツプ溶接装置。