JPH04237580A

JPH04237580A - 抵抗溶接機

Info

Publication number: JPH04237580A
Application number: JP1833291A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shirai; 雅彦白井
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1991-01-17
Publication date: 1992-08-26
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH082505B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗溶接機に係り、特
に小型精密部品のキャン・シール溶接に好適な抵抗溶接
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７および図８に、キャン・シール（Ｃ
ａｎ　　Ｓｅａｌ）溶接の一加工例を示す。図７に示す
ように、素子２００およびリード線２０２，２０３を取
り付けた基板２０４に対してキャップ型の蓋２０６を上
から被せ、蓋２０６の環状鍔部２０６ａと基板２０４の
周縁部２０４ａとを溶接することにより、電子部品のキ
ャン・シール・パッケージが形成される。

【０００３】図８につき、このキャン・シール溶接を詳
細に説明する。蓋２０６の鍔部２０６ａは蓋本体から斜
下方向に周設されているため、溶接開始前、上部溶接電
極２０８と蓋鍔部２０６ａ、蓋鍔部２０６ａと基板周縁
部２０４ａは互いに部分的に接触している。このように
、溶接部の接触面積を小さくすることで、溶接開始時の
溶接電流を高密度にし、効率的にジュール熱を発生させ
、電源回路の負担を軽くすることができる。溶接が開始
されると、先ず、加圧機構（図示せず）により上部溶接
電極２０８、下部溶接電極２１０間に初期加圧力が加え
られ、一定時間後に初期加圧力から本来（正規）の溶接
加圧力に切り換えられ、所定のタイミングで電源回路（
図示せず）より溶接電圧が出力される。そうすると、上
部溶接電極２０８→蓋鍔部２０６ａ→基板周縁部２０４
ａ→下部溶接電極２１０の経路に溶接電流が流れ、抵抗
発熱によって蓋鍔部２０６ａと基板周縁部２０４ａとが
互いに溶接される。

【０００４】従来のこの種抵抗溶接機では、加圧機構に
おけるバネ手段として板バネか、もしくはコイルバネを
使用していた。また、正規の溶接加圧力へ切り換える時
刻と正規溶接加圧力の立ち上がり速度とから所定の加圧
力に達する見込の時刻を割り出し、その割り出した見込
時刻で通電を開始していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような小型電子
部品のキャン・シール溶接においては、チリが発生する
とパッケージ内の電子部品本体を損傷するおそれがある
ので、チリの発生を極力防止するよう高速・高精度な加
圧制御および通電開始制御が要求される。

【０００６】しかるに、従来の抵抗溶接機では、加圧機
構のバネ手段として板バネまたはコイルバネを使用する
ため、エアシリンダで発生された加圧力を溶接電極に迅
速に伝えるのが難しく、正規溶接加圧力の立ち上がり速
度が不十分であった。また、正規溶接加圧力への切換時
刻と正規溶接加圧力の立ち上がり速度とから通電開始の
タイミングを得る方式においては、加圧力立ち上がり速
度の変動、バラツキの影響を受けるため、適正なタイミ
ングで通電開始を行うことが難しかった。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、高速・高精度な加圧制御および通電開始制御を
行い、チリの発生を防止するようにした抵抗溶接機を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の抵抗溶接機は、一端側に溶接電極が取り付
けられる加圧用スライドシャフトと加圧シリンダとを同
軸線上に配設し、加圧用スライドシャフトの他端側と加
圧シリンダとの間に樹脂スプリングを配設してなる構成
とした。また、高速・高精度な加圧制御を行うため、加
圧シリンダと溶接電極との間に圧力センサを配設する構
成とした。また、適正なタイミングで通電開始を行うた
め、圧力センサの出力信号を受け取り、そのセンサ出力
信号が予め設定された値に達した時に抵抗溶接の通電を
開始する手段を具備する構成とした。

【０００９】

【作用】加圧シリンダが作動してそのピストンロッドが
前進すると、樹脂スプリング、加圧用スライドシャフト
および溶接電極も同方向に移動し、やがて溶接電極が被
溶接材に当接する。さらにピストンロッドが前進すると
、樹脂スプリングが圧縮変形し、その圧縮変形によって
得られる弾性加圧力が加圧用スライドシャフト、溶接電
極を介して被溶接材に加えられる。樹脂スプリングは、
板バネやコイルバネ等と比較して格段に大きなバネ係数
を有するため、わずかな圧縮変形によって大きな圧力（
応力）を発生する。したがって、被溶接材に対する加圧
力を所望の値まで高速に立ち上げることが可能となる。

【００１０】また、加圧シリンダと溶接電極との間に圧
力センサをさらに配設した場合は、被溶接材に加えられ
る加圧力の値をリアルタイムに表す信号が圧力センサよ
り得られる。このセンサ出力信号を基に的確な加圧制御
あるいは通電制御を行うことができる。

【００１１】特に、加圧力が上記のように高速に立ち上
がる時でも、圧力センサの出力信号はリアルタイムな加
圧力検出値を与えるので、加圧力が所定値に達するや否
や即座に抵抗溶接の通電を開始することができる。

【００１２】

【実施例】以下、図１〜図６を参照して本発明の実施例
を説明する。図１および図２は、本発明の一実施例によ
るキャン・シール溶接機のヘッド部の詳細な構成を示す
一部断面正面図および側面図であり、図３はこのキャン
・シール溶接機の全体構造を示す略斜視図である。

【００１３】先ず、図３において、１０は固定台、１２
はヘッド部、１４はエアシリンダ、１６は溶接トランス
である。溶接トランス１６の出力端子１８，２０は、二
次導体２２，２４、二次導体接続ブロック２６，２８を
介して上部電極取付ブロック３０，下部電極取付ブロッ
ク３２にそれぞれ接続される。これら上部電極取付ブロ
ック３０，下部電極取付ブロック３２には、図８に示す
ような上部溶接電極２０８、下部溶接電極２１０がそれ
ぞれ取り付けられる。上部電極取付ブロック３０は、上
部プラテン受３４、シャフト受３６を介して加圧用スラ
イドシャフト３８に結合している。加圧用スライドシャ
フト３８は、ヘッド部１２内において、後述するウレタ
ン・スプリングおよびロードセルを介してエアシリンダ
１４のピストンロッドに結合している。これにより、エ
アシリンダ１４で発生された垂直下方向の加圧力は、加
圧用スライドシャフト３８を介して、上部電極取付ブロ
ック３０に取り付けられた上部溶接電極ひいては被溶接
材（図示せず）に加えられるようになっている。

【００１４】図１および図２において、加圧用スライド
シャフト３８は、中空シャフトで、ベアリングホルダ４
０に支持されたストロークベアリング４２に軸支され、
垂直方向に移動可能となっている。加圧用スライドシャ
フト３８の上端は、ボールベアリング用フランジ４４、
ウレタン・スプリング４６、スプリング受４８、ロード
セル受５０、ロードセル５２、フローティング・ジョイ
ント５４を介してピストン・ロッド５６の下端部に接続
される。

【００１５】ウレタン・スプリング４６にはボールスラ
イド用シャフト５８が植設され、下方に突出したシャフ
ト５８の下端部はリニアブッシュ６０を介して加圧用ス
ライドシャフト３８内で摺動可能となっている。これに
より、エアシリンダ１４からの加圧力でウレタン・スプ
リング４６が弾性圧縮する時、シャフト５８がウレタン
・スプリング４６の支柱として作用し、ウレタン・スプ
リング４６はねじれることなく垂直方向に圧縮変形する
。これによって、エアシリンダ１４からの加圧力が正し
く加圧用スライドシャフト３８に伝えられるようになっ
ている。

【００１６】なお、ボールベアリング用フランジ４４に
は、垂直フランジ６２を介してフローティング・ベース
板６４が水平に取り付けられ、このベース板６４はフロ
ーティング・ジョイント５４に対する上方向のストッパ
として機能する。さらに、図２に示されるように、ベー
ス板６４に回り止めガイド板６６が垂設され、スプリン
グ受４８に固着された回り止めピン６８がガイド板６６
に形成された垂直方向の切欠溝６６ａ内で垂直方向に案
内される。これにより、ウレタン・スプリング４６は垂
直方向にのみ移動可能となっている。７０はベース板で
ある。また、図１に示されるように、加圧用スライドシ
ャフト３８の下端部に隣接して、プラテン受３４にリニ
アシャフト７２が垂直に立設され、このリニアシャフト
７２は固定台１０側の垂直メタルホルダ７４に内設され
たブッシュ７６に案内される。これによって、加圧用ス
ライドシャフト３８およびそれに結合されたプラテン受
３４、上部電極取付ブロック３０等は、垂直方向にのみ
移動可能であり、回転移動しないようになっている。な
お、二次導体接続ブロック２６とプラテン受３４との間
に絶縁体７８が介在している。

【００１７】図４は、エアシリンダ１４を駆動するため
の空気圧回路の構成を示す。この空気圧回路８０におい
て、８２は圧縮空気圧源、８４はエアフィルタ、８６は
圧力スイッチ、８８はエアタンク、９０はレギュレータ
、９２は圧力計、９４はチェックバルブ、９６，９８は
方向切換弁、１００、１０２，１０４はスピードコント
ローラ、１０６はコネクタ、１０８はエキゾーストクリ
ーナである。

【００１８】一対の方向切換弁９６，９８を設けている
のは、大きなシリンダ出力を得るとともに、移動停止機
能をもたせるためであって、第１の方向切換弁９６の負
荷ポート口Ａはスピードコントローラ１００，１０２を
介してエアシリンダ１４のヘッド側に接続され、第２の
方向切換弁９８の負荷ポート口Ｂはスピードコントロー
ラ１０４を介してエアシリンダ１４のロッド側に接続さ
れる。

【００１９】ピストンロッド５６を後退させるときは、
図示のように、第１の方向切換弁９６が排気口Ｒ１　に
切り換えられるとともに、第２の方向切換弁９８が圧力
口Ｐに切り換えられ、これによりエアシリンダ１４のヘ
ッド側はエキゾーストクリーナ１０８を介して大気圧に
連絡する一方、ロッド側はレギュレータ９０からの圧縮
空気を供給される。加圧力を発生させるためにピストン
ロッド５６を前進させるときは、第１の方向切換弁９６
が圧力口Ｐに切り換えられるとともに第２の方向切換弁
９８が排気口Ｒ１　に切り換えられる。これにより、エ
アシリンダ１４のヘッド側にレギュレータ９０からの圧
縮空気が供給される一方で、ロッド側は大気圧に接続さ
れる。前進途中でピストンロッド５６の移動を停止させ
るときは、第２の方向切換弁９８が排気口Ｒ１　から圧
力口Ｐに切り換えられる。このような前進モード、後退
モード、停止モードの切換制御は、後述する制御部１１
２によって行われる。

【００２０】図５は、本溶接機における制御システムの
構成を示す。設定入力部１１０は、キーボード等からな
り、加圧力、溶接電流、通電時間等の各種溶接条件につ
いて設定値を入力する。制御部１１２は、マイクロコン
ピュータからなり、設定入力部１１２より入力された設
定値にしたがって上記空気圧回路８０および溶接電源回
路１１４の動作を制御する。本実施例によれば、ロード
セル５２の出力信号が制御部１１２に与えられ、本溶接
加圧力の立ち上がり時にロードセル出力信号が所定の値
に達した時に、制御部１１２より通電開始の制御信号が
溶接電源回路１１４に与えられるようになっている。

【００２１】図６は、本実施例のキャン・シール溶接機
において被溶接材に加えられる加圧力の特性を示す。こ
の特性図につき本溶接機の動作を説明する。溶接シーケ
ンスが開始すると、先ず制御部１１２は空気圧回路８０
を前進モードに切り換える。これにより、エアシリンダ
１４のピストンロッド５６が前進（下降）し、ピストン
ロッド５６と一体的にロードセル５２、ウレタン・スプ
リング４６、加圧用スライドシャフト３８等も下降し、
やがて上部溶接電極（図示せず）が被溶接材（図示せず
）に当接して、加圧力が所定値（初期加圧力）Ｐ０　に
達すると、ロードセル５２の出力信号に応答して制御部
１１２が空気圧回路８０を停止モードに切り換える。こ
うして初期加圧力Ｐ０　が被溶接材に一定時間加えられ
る。この間、ウレタン・スプリング４６は加圧力Ｐ０　
に対応した分だけわずかに圧縮変形している。

【００２２】次に、正規の溶接加圧力Ｐ１　を被溶接材
に加えるため、時刻ｔｓ　で、制御部１１２は空気圧回
路８０を停止モードから前進モードに切り換える。そう
すると、ピストンロッド５６からの加圧力によってウレ
タン・スプリング４６はさらに圧縮変形し、その圧縮量
に応じた加圧力が加圧用スライドシャフト３８を通して
被溶接材に加えられる。ウレタン・スプリング４６は樹
脂スプリングであるため、少し圧縮変形するだけで大き
な圧力を発生する。したがって、被溶接材に加えられる
加圧力は、極めて短い時間で高速に初期加圧力Ｐ０　か
ら正規溶接加圧力Ｐ１　へ立ち上がる。なお、ウレタン
・スプリング４６の圧縮に応じてボールスライド用シャ
フト４８が加圧用スライドシャフト３８の貫通孔内に沈
み込む。

【００２３】さて、加圧力が初期加圧力Ｐ０　から正規
溶接加圧力Ｐ１　に立ち上がる途中で所定の値Ｐｋ　に
達すると、この時（時刻ｔｋ　）のロードセル５２の出
力信号に応動して制御部１１２は溶接電源回路１１４に
通電を開始させる。そして、所定時間後の時刻ｔｅ　で
溶接電源回路１１４に通電を終了させ、しかる後時刻ｔ
ｆ　で空気圧回路８０を後退モードに切り換える。

【００２４】このように、本実施例のキャン・シール溶
接機では、エアシリンダ１４からの加圧力にウレタン・
スプリング４６が高速応答してこれを迅速に加圧用スラ
イドシャフト３８に伝えるため、極めて高速の加圧力立
ち上がり速度を得ることができる。さらに、このように
高速に立ち上がる加圧力の値をロードセル５２がリアル
タイムに検出し、そのロードセル出力信号に基づいて制
御部１１２が通電を開始させるので、加圧力が所定値に
達した時点で直ちに溶接電流を溶接部に供給することが
できる。これにより、高速・高精度な加圧力制御、通電
開始制御が可能となり、バリの発生のない良好なキャン
・シール溶接を行うことができる。

【００２５】なお、上述した実施例では、被溶接材に対
して初期加圧力を一定時間加えた後に正規の溶接加圧力
に切り換えるようにしたが、初期加圧を省いて最初から
正規の溶接加圧力を加えることも可能である。また、本
発明は、キャン・シール溶接機に限るものではなく、高
速・高精度な加圧力制御、通電開始制御を必要とする種
々の形式の抵抗溶接機に適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、上述したような構成を有する
ことにより、以下のような効果を奏する。請求項１の抵
抗溶接機によれば、加圧シリンダで発生した加圧力を樹
脂スプリングを介して加圧用スライドシャフト、溶接電
極ひいては被溶接材に加えるようにしたので、高速・短
時間で加圧力を任意の値に変化させることが可能であり
、高速・高精度な加圧制御を行うことができる。請求項
２の抵抗溶接機によれば、加圧シリンダと溶接電極との
間に圧力センサを配設し、この圧力センサにより加圧力
をリアルタイムに検出するようにしたので、加圧力が高
速に変化している時でも高速・高精度な加圧制御または
通電制御を行うことができる。請求項３の抵抗溶接機に
よれば、上記圧力センサの出力信号が予め設定された値
に達した時に通電を開始するようにしたので、正確な通
電開始タイミングを得ることができる。このように、高
速・高精度な加圧制御、通電制御を行うことができるの
で、バリの発生を防止し、良好な溶接品質を保証するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるキャン・シール溶接機
のヘッド部の詳細な構成を示す一部断面正面図である。

【図２】実施例の溶接機のヘッド部の詳細な構成を示す
略側面である。

【図３】実施例の溶接機の全体構造を示す略斜視図であ
る。

【図４】実施例の溶接機における加圧用エアシリンダを
駆動するための空気圧回路の構成を示す回路図である。

【図５】実施例の溶接機における制御システムの構成を
示すブロック図である。

【図６】実施例の溶接機における加圧力特性を示す図で
ある。

【図７】キャン・シール溶接の一加工例を示すための電
子部品の斜視図である。

【図８】キャン・シール溶接における溶接部の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１２　　　　ヘッド部１４　　　　エアシリンダ３０　　　　上部電極取付ブロック３２　　　　下部電極取付ブロック３８　　　　加圧用スライドシャフト４６　　　　ウレタン・スプリング５２　　　　ロードセル５６　　　　ピストンロッド８０　　　　空気圧回路９０　　　　レギュレータ９６　　　　方向切換弁９８　　　　方向切換弁１１０　　　　設定入力部１１２　　　　制御部１１４　　　　溶接電源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　一端側に溶接電極が取り付けられる加
圧用スライドシャフトと加圧シリンダとを同軸線上に配
設し、前記加圧用スライドシャフトの他端側と前記加圧
シリンダとの間に樹脂スプリングを配設してなることを
特徴とする抵抗溶接機。
【請求項２】　　前記加圧シリンダと前記溶接電極との
間に圧力センサを配設してなることを特徴とする請求項
１に記載の抵抗溶接機。
【請求項３】　　前記圧力センサの出力信号を受け取り
、前記センサ出力信号が予め設定された値に達した時に
抵抗溶接の通電を開始する手段を具備したことを特徴と
する請求項２に記載の抵抗溶接機。