JPS6113162Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の技術分野 本考案は溶接チツプの異常発熱によつて溶接の
際に電子部品が破壊されることを防ぐための安定
動作保障回路を備えた電気溶接機に関する。

(b) 技術の背景 プリント配線板に対する部品装置の方法として
は通常の回路部品のようにリード線を配線板のス
ルーホール孔に挿入して固定し、これをハンダコ
テ或は自動ハンダ付け装置によりハンダ付けを行
う方法以外に電子部品のフラツトリードを発熱体
チツプを用いて配線板上に設けられている数多く
の配線パターンと溶着する方法がある。

本考案はかかる溶着を行う溶接機の構成に関す
るものである。

(c) 従来技術と問題点 フラツトリードを備えたLSIパツケージをプリ
ント配線板に装着する例に付いて充述べると、例
えば幅0.2mm、長さ８〜15mm程のフラツトリード
を角状パツケージの端面より各21本づつ備えた
LSIパツケージであつては、プリント配線板上の
パターンと位置合わせされた後、モリブデン
（Mo）からなる長さ12mm、厚さ約１mmの溶接用チ
ツプを用いて片面づつ加圧しながら通電し溶接用
チツプによつて加熱されることにより一度の操作
によつて21本のフラツトリードが配線パターンに
接続される。

第１図は従来の溶接機の構成を示すもので溶接
電源１には入力電源端子２、スイツチ３、熱電対
端子４および通電端子５があり、通電端子５は溶
接チツプ６と結線されている。

ここでモリブデン（Mo）からなる溶接チツプ
６は1.2〜1.3ｍΩの抵抗体からなり、これをフラ
ツトリード上において圧着しながら通電し250〜
260℃の温度で加熱することによりフラツトリー
ドをハンダメツキを施した配線パターンと溶着し
ている。

ここで溶接チツプ６の発熱部には熱電対７の先
端が溶接してあつて、この部分の温度を検出して
フイードバツクすることによつて温度調節を行つ
ている。

ここで特開昭49−53552号に開示される時間と
温度の制御された流れ半田付方式のごとく従来の
溶接電源１には、熱電対７が溶接チツプ６から外
れている時にスイツチ３を入れた場合、もしくは
前以つて設定される溶接チツプ温度が適当な時間
内に到達されない場合に生ずる溶接チツプの温度
の温度上昇を防ぐために、その場合溶接チツプ６
への電流の通路を遮蔽する安全装置は附されてい
るが、溶接チツプが前以つて設定される溶接チツ
プ温度に設定時間内に到達した後で生ずる溶接チ
ツプと熱電対の不完全接触に原因する、或いは熱
電対と他の接地線との接触シヨートに原因する異
常な温度上昇に対しては特別な保護回路は附され
ていなかつた。

すなわち熱電対７は溶接チツプ６に密着してい
ることが必要であるが、不完全に接触している場
合或は電源を構成しているサイリスタなどが故障
している場合は溶接チツプ６は異常な温度上昇を
する。

ここで溶接チツプ６の抵抗は1.2〜1.3ｍΩと低
いため電圧印加と共に200〜500Aの電流が流れ秒
以下のオーダーの極めて短い時間で設定温度に達
するが、熱電対７と溶接チツプ６との接触が不完
全な場合は熱電対７による指示温度は溶接チツプ
６の温度とは異つてくる。

第２図は熱電対の検出電圧と時間との関係図
で、破線８のカーブを熱電対７が溶接チツプ６に
正しく接着している場合の検出電圧とすれば不完
全に接触している場合は点線９で示すように溶接
チツプ６の温度より低い温度に対応する検出電圧
値を示しそのためこの検出電圧値が設定値まで上
昇した場合は溶接チツプ６の温度は設定温度を超
かに越すことになり溶接する電子素子の破壊を招
くことがある。

また溶接電源１を構成するサイリスタなどに異
常がある場合には設定値を越える大電流が流れる
結果として短時間で温度上昇のために検出電圧値
が設定値を越し実線１０に示すように上昇する結
果、電子素子の破壊が起る。

さて、溶接作業は大気中で行われるものであり
酸化のために溶接チツプ（この場合はMo）と熱
電対との不完全接触が起こり易く、そのため精度
の高い溶接を行うことは困難であつた。

(d) 考案の目的 本考案は予め設定した条件通りの溶接を行うこ
とができる電気溶接機を提供するにある。

(e) 考案の構成 本考案の目的は溶接チツプと、該溶接チツプに
取付けられた熱電対と、所望とする溶接チツプ温
度に対応する基準出力を与える温度設定回路と、
該熱電対からの出力と該基準出力とを比較する温
度コントロール回路と、該温度コントロール回路
に応答する通電コントロール回路と、電流が該溶
接チツプに供給される時間の長さを制御する通電
時間設定回路と通電タイミングコントロールを有
する電気溶接機において、該温度設定回路とは別
に温度監視のために該熱電対からの増幅された起
電力Vtと、設定温度範囲の許容上限として設定
されるHi設定温度に対応する起電力Ｖ^Ｈ _ｔとを該溶
接チツプへの通電全時間中（０〜ｔの時）比較す
るHiコンパレータと、該Hiコンパレータが比較
した両信号の大小にもとずき、Vt＞Ｖ^Ｈ _ｔの時、Hi
エラー信号を出力する第１のフリツプフロツプ回
路と、該熱電対からの起電力Vtと設定温度範囲
の許容下限として設定されるLow設定温度に対す
る起電力Ｖ^Ｌ _ｔとを比較するLowコンパレータと、
該溶接チツプへの通電開始から所定時間（tL₁−
０）だけ経過後パルスを発生するタイミングパル
ス発生回路からの入力パルスに同期して該Lowコ
ンパレータが比較した両信号の大小にもとずきＶ
^Ｌ _ｔ＞VtのときLowエラー信号を出力する（該Low
コンパレータに接続される）第２のフリツプフロ
ツプ回路とを有し、該第１のフリツプフロツプか
ら出力が有つた場合、該信号でブレーカを動作さ
せ該電源を切断し、該第２のフリツプフロツプか
ら出力があつた場合該信号で通電タイミングコン
トロール回路、及び通電コントロール回路を動作
させてサイリスタの通電を停止するように構成す
ることにより改良された電気溶接機が提供され
る。

(f) 考案の実施例 第３図は本考案に係る安全動作保障回路の動作
原理を示すもので、溶接チツプに通電を行うと実
線で示すように温度は上昇し設定時間ｔ経過後は
通電回路はオフとなり温度は急速に低下する。

本考案によれば熱電対を正しく溶接チツプに接
着している場合に得られる温度特性１１を基準と
して許容温度範囲を設け、この範囲よりの外れを
検出して通電遮断を行う制御回路が設けられる。
すなわち溶接チツプの温度が高すぎる場合は電子
素子の破壊を招き、一方低すぎる場合は溶着不良
となる。

第３図において点線１２は設定温度範囲の上限
値として定義するHi設定温度を、また一点鎖線
１３は設定温度範囲の下限値として定義するLow
設定温度を示し、この範囲内が適正な溶接チツプ
温度である。

本考案にあつては、溶接のための通電時間範囲
０〜ｔの間を通じて温度を監視し、熱電対の指示
温度がHi設定温度１２を越えた場合はブレーカ
を動作して電源回路を切断し、また通電時間０〜
ｔの範囲内の任意の時間範囲tL₁〜tL₂を設定し、
このtL₁〜tL₂の時間範囲内で熱電対の指示温度が
Low設定温度１３に達しない場合はサイリスタを
動作させて通電を停止させる。

第４図は本考案に係る安全動作保障回路のブロ
ツク図であつて、回路動作を説明すると次のよう
になる。

溶接チツプ６はサイリスタ１４より通電されて
いるが、このサイリスタ１４はブレーカ１５を経
て交流（AC）電源１６につながれる。

一方直流（DC）電源１７からは第４図の各回
路へ各種の直流電源を供給している。

第４図において、破線で囲まれた100は特開昭
49−53552号に示される如く公知のものである。

本考案は従来公知のものに上限、下限温度を設
定できるHiコンパレータ２０、それに接続され
るフリツプフロツプ２２及びLowコンパレータ２
１、それに接続されるフリツプフロツプ２３、そ
れにLowコンパレータの温度監視時間（期間）
tL₁〜tL₂を設定時間とするタイミングパルス発生
回路２９を設けたものである。

さてHi設定温度及びLow設定温度に各々対応す
る熱電対の起電力Ｖ^Ｈ _ｔは可変抵抗１８，１９用い
て設定してあり、チツプ６の発熱による熱電対の
起電力は信号増幅回路３５で増幅されてVtとし
て出力される。VtはHiコンパレータ２０とLow
コンパレータ２１において夫々Ｖ^Ｈ _ｔと比較され
て、その比較結果（大小関係）に従つて夫々フリ
ツプフロツプ回路２２，２３を制御すると共にフ
リツプフロツプ回路２２が動作してHiエラー信
号２４が発生した場合はこれによりブレーカ１５
が動作して電源が切断される。

またフリツプフロツプ回路２３が動作してLow
エラー信号２３が発生した場合はナンド回路２
７、通電タイミングコントロール回路２８及び通
電コントロール回路３２を経てサイリスタ１４を
制御して通電を停止させるのが、このLow設定温
度のチエツクは通電時間を通じて行うのではな
く、第３図に示すように任意の設定時間TL₁で例
えば本実施例の場合はスタート時刻０より0.5秒
経過後（０〜tL₁＝0.5秒）タイミングパルス発生
回路２９からある秒間の期間（tL₁〜tL₂の間）例
えば10μ秒程度のパルス信号を出し、このパルス
信号でストローブされるその時点におけるLowコ
ンパレータ２１からの信号によつてフリツプフロ
ツプ回路２３を制御してLowエラー信号２５を出
すようになつている。なお、この監視期間の範囲
（tL₁〜tL₂）は設定回路の時定数を変えることによ
り、第５図ｂ，ｃのタイムチヤートに示す如く所
定の時間に設定できる。

また、ノア回路３０によりHi或いはLowエラー
信号の発生と共にアラーム信号２６発生する。

一方、加熱された溶接チツプ６の温度は熱電対
７により測定され信号増幅回路３５を経て予め設
定された温度に対応する温度コントロール回路３
１で比較されて通電コントロール回路３２にかけ
られると共に、熱電対７の起電力は温度検出回路
に入力されるようになつており、このような安全
動作保護回路を備えることにより設定した温度条
件で安定した溶接を行うことができる。なお、第
４図において、３４は通電時間設定回路、３６は
温度設定回路である。次に本考案の動作について
第５図ａ，ｂ，ｃで説明する。第５図ａは縦軸を
温度、横軸を時刻又は時間でブロツトした溶接チ
ツプの加熱温度曲線を示し、実線Ａは溶接チツプ
と熱電対が正常に固定されている場合、点線Ｂは
熱電対は正常に溶接チツプに固定されているがサ
イリスタの故障により異常に加熱された場合、破
線Ｃは設定温度Tsには所定の時間０〜ts内に加
熱されたが、設定温度Tsに到達した後何らかの
原因で熱電対溶接チツプ不完全な接触状態になつ
たか、或いは接地線と熱電対がシヨートして実際
の溶接チツプ温度を熱電対が指示していない場合
を示す。なお、toは温度Tsに到達した時間t₁から
の保持設定時間である。破線Ｃの場合、溶接チツ
プは設定温度Tsよりも高温に加熱されてしま
う。ここで本考案による従来技術100の温度コン
トローラ３１とは独立したHi温度設定及びLow温
度設定回路を設けることにより上記障害をさける
ことができる。第５図ｂ，ｃは本考案による第５
図ａの温度特性を示すときのタイムチヤートｂ，
ｃを示す。破線Ｂに示す様監視温度がHi温度設
定を越える場合は先に述べた如くこれによりブレ
ーカ１５を動作させる、また区間to範囲でLowコ
ンパレータに第５図ａの破線Ｃに示す……部のよ
うな異状があつてLow設定温度をこえた場合、溶
接電源に入れているスタート信号をOFFにして
通電を停止する。

エラー検出はラツチ回路によつて固定されるた
め一度エラーが発生するとリセツトされない限り
次の通電スタート信号はでない。

(g) 考案の効果 本考案は溶接電源の故障による異常発熱或いは
溶接チツプと熱電対の通電により設定温度に達し
た後、何らかの原因で生ずる接触不充分が原因の
高温加熱などによる異常な加熱を排除するために
なされたものであつて、本考案によりすなわちか
かる電子回路の使用により溶接条件が一様になり
歩留り及び品質が向上された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶接機の構成図、第２図は熱電
対の検出電圧（温度）の経時変化特性図、第３図
は本考案にかかる動作原理の説明図、第４図は本
考案にかかる回路のブロツク図、第５図は本考案
の動作を説明する温度経時変化図ａとタイムチヤ
ートｂ，ｃを示す図である。 図において、１は溶接電源、６は溶接チツプ、
７は熱電対、１２はHi設定温度、１３はLow設定
温度、１４はサイリスタ、１５はブレーカ、２
２，２３はフリツプフロツプ回路、２９はタイミ
ングパルス回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接チツプと、該溶接チツプに取付られた熱電
   対と、熱電対の起電力の信号増幅回路と、所望と
   する溶接チツプ温度に対応する基準出力をあたえ
   る温度設定回路と、該熱電対からの出力と該基準
   出力とを比較する温度コントロール回路と、該温
   度コントロール回路に応答する通電コントロール
   回路と、電流が該溶接チツプに供給される時間の
   長さを制御する通電時間設定回路と、通電タイミ
   ングコントロールを有する電気溶接機において、
   該温度設定回路とは別に該熱電対からの増幅され
   た起電力Vtと設定温度範囲の許容上限として設
   定されるHi設定温度に対応する起電力Ｖ^Ｈ _ｔとを該
   溶接チツプへの通電全時間中比較するHiコンパ
   レータと、該Hiコンパレータが比較した両信号
   の大小にもとずき、Vt＞Ｖ^Ｈ _ｔの時Hiエラー信号を
   出力する第１のフリツプフロツプと、該熱電対か
   らの増幅された起電力Vtと、設定温度範囲の許
   容下限として設定されるLow設定温度に対応す起
   電力Ｖ^Ｌ _ｔとを比較するLowコンパレータと、該溶
   接チツプへの通電開始から所定時間（tL₁−０）
   経過後パルスを発生するタイミングパルス発生回
   路からの入力パルスに同期して、該Lowコンパレ
   ータが比較した両信号の大小にもとずき、Ｖ^Ｌ _ｔ＞
   VtのときLowエラー信号を監視時間（tL₂−tL₁）
   内で出力する第２のフリツプフロツプ回路とを有
   し、通電時間範囲の中で該第１のフリツプフロツ
   プがエラー信号を出力した場合は該信号によつて
   ブレーカを動作させて電源を切断し、第２のフリ
   ツプフロツプがエラー信号を出力した場合は該信
   号によつて通電コントロール回路を介してサイリ
   スタの通電を停止するよう構成し、結果として、
   いずれの場合でも溶接チツプの加熱を停止出来る
   様構成したことを特徴とする電気溶接機。