(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の溶接電極と第２の溶接電極とを相対的に近づけ、上記第１の溶接電極に保持されている第１の被溶接物と、上記第２の溶接電極に保持されている第２の被溶接物とを抵抗溶接する気密封止用抵抗溶接装置において、
上記第１の溶接電極の内部を、上記溶接電極の長手方向に、上記第１の溶接電極と一緒にまたは別々に動けるように配設されている支持ロッドと；
上記支持ロッドの一端側に固定されているマグネットと；
上記マグネットが、上記第１の被溶接物を吸着できる位置まで、上記支持ロッドを前進させ、上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物とを溶接した後に、上記マグネットから上記第１の被溶接物が離れた後に、上記支持ロッドを元の位置まで後退させるロッド駆動機構と；
上記第１の溶接電極を所定の位置に停止させた状態で、上記支持ロッドを上記第１の溶接電極の下面よりも降下させ、上記マグネットに、上記第１の被溶接物を吸着保持させ、上記支持ロッドを上昇させ、上記第１の被溶接物を、上記第１の溶接電極にセットし、その後に、上記支持ロッドと上記第１の溶接電極とを、一緒に降下させ、上記第１の溶接電極と上記第２の溶接電極との間に通電し、上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物とを溶接する制御手段と；
を有することを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項２】
第１の溶接電極と第２の溶接電極とを相対的に近づけ、上記第１の溶接電極に保持されている第１の被溶接物と、上記第２の溶接電極に保持されている第２の被溶接物とを抵抗溶接する気密封止用抵抗溶接装置において、
上記第１の溶接電極の内部を、上記溶接電極の長手方向に、上記第１の溶接電極と一緒にまたは別々に動けるように配設されている支持ロッドと；
上記支持ロッドの一端側に固定されているマグネットと；
上記マグネットが、上記第１の被溶接物を吸着できる位置まで、上記支持ロッドを前進させ、上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物とを溶接した後に、上記マグネットから上記第１の被溶接物が離れた後に、上記支持ロッドを元の位置まで後退させるロッド駆動機構と；
上記第１の溶接電極を所定の位置に停止させた状態で、上記支持ロッドを上記第１の溶接電極の下面よりも降下させ、上記マグネットに、上記第１の被溶接物を吸着保持させ、上記支持ロッドをその吸着保持した位置に停止させた状態で、上記第１の溶接電極を下降させ、上記第１の被溶接物を上記第１の溶接電極にセットし、その後に、上記第１の溶接電極と上記支持ロッドと一緒に降下させ、上記第１の溶接電極と上記第２の溶接電極との間に通電し、上記第１の被溶接物と第２の被溶接物とを溶接する制御手段と；
を有することを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物との溶接時に、上記マグネットが、上記第１の被溶接物から離れていることを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項４】
第１の溶接電極と第２の溶接電極とを相対的に近づけ、上記第１の溶接電極に保持されている第１の被溶接物と、上記第２の溶接電極に保持されている第２の被溶接物とを抵抗溶接する気密封止用抵抗溶接装置において、
上記第１の被溶接物と第２の被溶接物とを溶接した後に、上記第１の溶接電極の上昇を開始させ、上記第１の溶接電極の上昇開始時に、上記支持ロッドが上記第１の被溶接物の上面を押さえ、上記第１の溶接電極から上記第１の被溶接物を離し、その後に、上記支持ロッドが、上記第１の溶接電極よりも高速度で上昇し、上記マグネットに吸着保持されている上記溶接物を、上記第１の溶接電極と協働して外す制御手段と；
を有することを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記第１の溶接電極と上記第１の被溶接物と上記支持ロッドとで囲まれている空間の空気を排出する排気通路が、上記第１の溶接電極に形成されていることを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項６】
請求項１において、
上記第２の溶接電極と上記第２の被溶接物とで囲まれている空間の空気を排出する排気通路が、上記第２の溶接電極に形成されていることを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【請求項７】
第１の溶接電極と第２の溶接電極とを相対的に近づけ、上記第１の溶接電極に保持されている第１の被溶接物と、上記第２の溶接電極に保持されている第２の被溶接物とを抵抗溶接する気密封止用抵抗溶接装置において、
上記第１の被溶接物と第２の被溶接物とを溶接した後に、上記第１の溶接電極の上昇を開始させ、上記第１の溶接電極の上昇開始時に、上記第１の溶接電極の内部を、上記溶接電極の長手方向に，上記第１の溶接電極と一緒にまたは別々に動けるように配設されている支持ロッドが、上記第１の被溶接物の上面を押さえて、上記第１の溶接電極から上記第１の被溶接物を離し，その後に、上記支持ロッドが、上記第１の溶接電極よりも高速度で上昇し，上記支持ロッドの一端側に固定されているマグネットに吸着保持されている上記溶接物を、上記第１の溶接電極と協働して外す制御手段と；
を有することを特徴とする気密封止用抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，電子部品のキャップとステムのような被溶接物を順次一対の溶接電極にセットして溶接する気密封止用抵抗溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置，又は水晶振動子などの電子部品を気密封止する抵抗溶接機は，電子部品のキャップを上部溶接電極に供給し，ステム又はベース側を下部溶接電極に供給して溶接を行う方式のものが一般に用いられている。
【０００３】
このような抵抗溶接機において，電子部品のキャップを上部溶接電極に対し容易に着脱可能な機構として，実開昭５１ー８５０２８号に開示されたものがある。実開昭５１ー８５０２８号に開示された抵抗溶接機は，図３に示すように上部溶接電極１の窪みに固定されたマグネット３にキャップ４を吸着保持させ，他方，下部溶接電極２にステム５を載置した状態で，キャップ４とステム５間に所定の加圧力を与えるまで上部溶接電極１を下降させ，上部溶接電極１と下部溶接電極２に電流を流して溶接を行っていた。溶接を行う際には，第１のチャンバ部材６と第２のチャンバ部材７で小さな密閉空間を形成した後，排気通路８から排気を行い，真空状態に近い状態でキャップ４とステム５の溶接を行っていた。
【０００４】
しかしこの装置では，溶接後に上部溶接電極１を上昇させるとき，マグネット３の吸着力などによりキャップ４とステム５とからなる溶接物が一緒に上昇してしまうという問題があった。この原因は，マグネット３の吸着力はキャップ４の重さに打ち勝ってキャップ４を保持し得る大きさ以上で，キャップ４とステム５の重さでは吸着保持できない範囲でなければならず非常に微妙であるため，溶接の過程でマグネット３又はキャップ４の吸着面に汚れが付着して若干付着力が増したり，あるいはキャップ４が上部溶接電極１に幾分融着したりするところにあり，このような現象が生じると，上部溶接電極１の上昇に伴い溶接物がマグネット３と一緒に上昇してしまった。
【０００５】
このような欠点を除去し得る抵抗溶接装置として，特公平３ー７８１８９号公報に開示されたものがある。図３に示した記号と同一の記号は相当する部材を示す。この抵抗溶接装置は，図４に示すように上部溶接電極１の空洞部に上下動可能なロッド８を備え，溶接が終えて上部溶接電極１が上昇するとき，ロッド８が下方にキャップ４の上面を押す動作を行い，上部溶接電極１の電極チップ１Ａに固定されているマグネット３からキャップ４とステム５からなる溶接物を外している。なお，９は気体通路であり，この装置では第１のチャンバ部材６と下部溶接電極２とにより閉じられた小空間の空気を排気するためのものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，いずれにせよこのようなマグネット固定方式の溶接機では，キャップを上部溶接電極に装着するのに，水平方向に送られてきたキャップを垂直方向に持ち上げて装着する機構が必要であり，機構が複雑にならざるを得ないという欠点がある。
また，溶接速度を高めようとすると，どうしてもロッドの下降速度も高めなければならず，ロッドがキャップに与える衝撃が大きくなるためキャップに傷がつくなどの問題もあった。
さらにまた，ロッドが上下に動くために気密性をそれ程高くできず，短い時間で高真空度が得られなかった。
【０００７】
本発明は，キャップ又はステム，あるいはこれら溶接物の供給，溶接および排出をフレキシブルにできる装置を提供することを主目的としている。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
本発明は、第１の溶接電極と第２の溶接電極とを相対的に近づけ、上記第１の溶接電極に保持されている第１の被溶接物と、上記第２の溶接電極に保持されている第２の被溶接物とを抵抗溶接する気密封止用抵抗溶接装置において、上記第１の溶接電極の内部を、上記溶接電極の長手方向に、上記第１の溶接電極と一緒にまたは別々に動けるように配設されている支持ロッドと、上記支持ロッドの一端側に固定されているマグネットと、上記マグネットが、上記第１の被溶接物を吸着できる位置まで、上記支持ロッドを前進させ、上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物とを溶接した後に、上記マグネットから上記第１の被溶接物が離れた後に、上記支持ロッドを元の位置まで後退させるロッド駆動機構と、上記第１の溶接電極を所定の位置に停止させた状態で、上記支持ロッドを上記第１の溶接電極の下面よりも降下させ、上記マグネットに、上記第１の被溶接物を吸着保持させ、上記支持ロッドを上昇させ、上記第１の被溶接物を、上記第１の溶接電極にセットし、その後に、上記支持ロッドと上記第１の溶接電極とを、一緒に降下させ、上記第１の溶接電極と上記第２の溶接電極との間に通電し、上記第１の被溶接物と上記第２の被溶接物とを溶接する制御手段とを有する気密封止用抵抗溶接装置である。
【００２５】
【実施例】
図１および図２により本発明の各実施例について説明を行う。図３および図４で示した記号と同一の記号は相当する部材を示す。
第１の溶接電極である上部溶接電極１には空気通路１０が形成されており，その一端は図示されていない通常の給気機構および排気機構に接続されている。これら給気機構および排気機構は制御装置（図示せず）により所定のシーケンスで制御されるようになっている。空気通路１０の他端は，上部溶接電極１の下部に形成された空洞部１Ｂまで延びている。その空洞部１Ｂにはエアシリンダのピストンロッドの役割を果たす摺動部材１１と摺動部材１１から垂直に延びる支持ロッド１２が備えられるとともに，摺動部材１１の下面と電極チップ１Ａの上面間で支持ロッド１２の周りに備えられたスプリング１３，摺動部材１１の環状溝に備えられたＯリング１４が設けられている。
【００２６】
支持ロッド１２は，空気通路１０の気圧をスプリング１３の弾性力よりも大きくすることにより下方に前進し，その気圧を低くすることによりスプリング１３の弾性力により上方に後退する。また，支持ロッド１２は上部溶接電極１の上下運動と一緒に上下動する。また，支持ロッド１２はその遊びを極力小さくするため電極チップ１Ａの中央穴壁に摺動するようになっており，気密性がある程度良好な状態になっているので，スプリング１３が存在する空洞部１Ｂの空気を排気するための縦溝１２Ａを備える。支持ロッド１２の下端部にはマグネット３が埋め込まれている。
【００２７】
マグネット３は支持ロッド１２が金属材料からなる場合に，溶接電流の一部分が流れないようにするため，支持ロッド１２から電気的に絶縁されるか，又は直接第１の被溶接物であるキャップ４に接触しないように支持ロッド１２の下端面より少し内側になるように埋め込まれるのが好ましい。しかしこれは必ずしも必要な条件ではない。マグネット３はキャップ４を吸着保持できる吸着力より大きい吸着力を持っていることが必要であり，確実な吸着保持の面からはキャップ４と第１の被溶接物であるステム５を同時に確実に吸着保持できる吸着力を持つことが好ましい。
【００２８】
電極チップ１Ａは上部溶接電極１に着脱可能に取り付けられており，キャップ４の頭部を受け入れる空部１Ａ１とその空部１Ａ１の空気を排気するための細い空気通路１Ａ２を有する。下部溶接電極２の電極チップ２Ａはステム５を載置する平坦面とステム５から延びるリード５Ａを受け入れるための凹所２Ａ１とその凹所２Ａ１の空気を排気するための細い空気通路２Ａ２を備える。これら溶接電極は一般的に銅のような導電性の良好な電極材料からなる。
【００２９】
チャンバ部材６は上部溶接電極１の円筒状外面壁を摺動できるように支持されており，図示していない加圧装置からの加圧力で下部溶接電極２の上面に押圧される。チャンバ部材６は上部溶接電極１の円筒状外面壁との気密性を確保するために，その内壁に形成された環状溝にＯリング１５が備えられている。チャンバ部材６と下部溶接電極２との電気的絶縁を確保するために，チャンバ部材６の下部は環状の電気絶縁材料６Ａからなる。下部溶接電極２の上面との気密性を確保するために，電気絶縁材料６Ａの下端面に形成された環状溝にＯリング１６が備えられている。チャンバ部材６はさらに通気孔６Ｂを備え，この通気孔６Ｂは図示していないがバルブなどを通して真空ポンプのような真空装置，場合によっては絶縁ガスを供給するガス供給装置にも接続される。
【００３０】
次にこの溶接装置の動作説明を行う。最初に上部溶接電極１およびチャンバ部材６はそれぞれ元の位置にあり，支持ロッド１２はマグネット３の最下端面が元の位置（レベルＸ），又は中間位置（レベルＹ）の相当する位置でキャップ４を搬送機構（図示せず）から受け取る。しかる後，上部溶接電極１およびチャンバ部材６はそれぞれの駆動機構（図示せず）に駆動されて降下し，チャンバ部材６は下部溶接電極２に押圧されて密閉空間を形成する。このとき上部溶接電極１はキャップ４がステム５に接触しない位置に停止する。
【００３１】
次に通気孔６Ｂから密閉空間の空気を排気する。この際，キャップ４がステム５に接触していないのでキャップ４内の空気が速やかに排気され，また空気通路２Ａ２を通して凹所２Ａ１の空気も排気しているので，排気中に気圧の差によりステム５がずれたり，反転することがない。さらに，空気通路１Ａ２を通して空部１Ａ１の空気を排気すると共に，支持ロッド１２の縦溝１２Ａを通してスプリング１３の存在する空部１Ｂの空気を排気しているので，気圧の差によりキャップ４が電極チップ１Ａから外れることがない。これらの問題が生じなくとも，それぞれの空気通路を備えなければそれらの空部からの空気が徐々に密閉空間に漏れるので，その密閉空間を真空にするのに長い時間がかかってしまう。
【００３２】
所定の時間排気，又は密閉空間が所定の真空度に達したら，上部溶接電極１を再び下降させ，キャップ４とステム５間に所定の加圧力を加えた状態で停止し，上部溶接電極１と下部溶接電極２間に溶接電流を流してキャップ４とステム５の溶接を行う。このときマグネット３がキャップ４に接触していると溶接電流の一部分がマグネット３を通してキャップ４に流れる状態にあれば，支持ロッド１２はマグネット３がキャップ４に接触しない位置まで上昇しているが，マグネット３が支持ロッド１２から電気絶縁されているなどして溶接電流の一部分がマグネット３を通してキャップ４に流れない状態にあれば，マグネット３はキャップ４に接触していても良い。
【００３３】
キャップ４とステム５の溶接が済むと，上部溶接電極１およびチャンバ部材６は上昇運動を始める。溶接時，マグネット３がキャップ４に接触しているならば，上部溶接電極１の上昇開始とほぼ同時に瞬間的に空気通路１０に圧搾空気が供給され，支持ロッド１２を下方に押し下げる力が働く。これによりキャップ４が上部溶接電極１の電極チップ１Ａに融着していてもキャップ４は電極チップ１Ａから外れるので，キャップ４とステム５との溶接物が上部溶接電極１の上昇と一緒に上昇することがない。しかし，キャップ４が電極チップ１Ａに融着するケースは少ないので，溶接物が溶接直後に下部溶接電極２上に存在しないことを検出して，支持ロッド１２を下方に押し下げて溶接物を電極チップ１Ａから外しても良い。そして上部溶接電極１，チャンバ部材６および支持ロッド１２は元の位置まで上昇し，次の溶接に備える。
【００３４】
次に具体的な第１の気密封止用抵抗溶接方法について説明する。
上部溶接電極１，チャンバ部材６および支持ロッド１２が元の位置に待機している状態で，先ず加圧空気が空気通路１０に供給され，マグネット３の最下面がレベルＹに位置するまで支持ロッド１２を下降させる。その位置には，紙面の手前又は向こう側から水平（紙面に対し垂直）方向に往復運動，又は旋回運動する図２（Ａ）に示す水平方向搬送機構の供給ハンド２０により把持されたキャップ４が搬送されてきており，同図（Ｂ）に示すようにマグネット３はレベルＹの位置でそのキャップ４の上面を吸着保持する。しかる後に水平方向搬送機構は溶接の邪魔のならない位置まで後退し，次のキャップを把持する。そしてマグネット３がキャップ４を吸着保持した状態で支持ロッド１２は上昇し，キャップ４の頭部４Ａが上部溶接電極１の電極チップ１Ａの空部１Ａ１に，またそのつば部４Ｂが電極チップ１Ａの先端にセットされる位置で一旦停止し，次に支持ロッド１２は上部溶接電極１と一緒に下降する。チャンバ部材６は図示していない前記水平方向搬送機構の供給ハンド２０が後退すると下降を開始する。チャンバ部材６が下部溶接電極２を押圧して密閉空間を形成すると，図示していない真空装置が動作してチャンバ部材６の通気孔６Ｂから急激に吸引を開始する。支持ロッド１２と上部溶接電極１は，キャップ４がステム５に接触しない程度の高さで一旦停止しており，所望の真空度が得られた時点で再び降下してキャップ４とステム５間に適当な加圧力を加えた状態で停止し，図示しない電源装置から上部溶接電極１と下部溶接電極２間に溶接電流を供給して溶接を行う。その後最終的に上部溶接電極１，チャンバ部材６および支持ロッド１２は元の位置に戻る。
この方法では，支持ロッド１２がキャップ４の垂直方向搬送機構を兼ねるので，水平方向搬送機構だけで済み，装置の構造を簡単にできる。
【００３５】
次に第２の気密封止用抵抗溶接方法が前記第１の気密封止用抵抗溶接方法と異なる点は，前記第１の気密封止用抵抗溶接方法ではマグネット３がキャップ４を吸着保持した状態で支持ロッド１２は上昇して，キャップ４の頭部をその電極チップ１Ａの空部１Ａ１にセットするのに対し，この方法ではマグネット３がキャップ４を吸着保持した状態で支持ロッド１２はレベルＹで停止し，上部溶接電極１が降下してキャップ４の頭部をその電極チップ１Ａの空部１Ａ１にセットするところにある。
この方法では，キャップ４とステム５の溶接工程までに上部溶接電極１と支持ロッド１２は下降運動だけであるので，高速溶接が可能になる。
【００３６】
次に第３の気密封止用抵抗溶接方法は，前記第１，第２の気密封止用抵抗溶接方法において，同図（Ｃ）で示すようにキャップ４とステム５との溶接時にマグネット３がキャップ４から離れているところに特徴がある。支持ロッド１２が金属材料からなり，マグネット３と支持ロッド１２との間が電気絶縁されていなくとも，マグネット３を通してキャップ４に溶接電流の一部分が流れることはない。したがって，キャップ４に不要な溶接痕を付けてしまうことがない。
【００３７】
次に第４の気密封止用抵抗溶接方法は，前述のようにしてキャップ４とステム５とを溶接した後に，上部溶接電極１が上昇を開始するが，少なくともその上昇開始初期に支持ロッド１２が上部溶接電極１の上昇運動と一緒に上昇するのを禁止する。したがって，溶接チップ１Ａにキャップ４が融着されていても，溶接物は確実にマグネット３に吸着保持される。前記禁止する時間は非常に短く設定されており，しかる後に支持ロッド１２はレベルＹまで上昇し，停止する。紙面の手前又は向こう側から水平（紙面に対し垂直）方向に往復運動，又は旋回運動する図２（Ｄ）に示す水平方向搬送機構の排出ハンド２１がマグネット３に吸着保持されている溶接物を把持して後退をする。その後支持ロッド１２は元の位置まで戻る。
この方法によれば，高速溶接が可能で，しかも溶接チップ１Ａにキャップ４が融着されていても確実に溶接物を排出できる。
【００３８】
次に第５の気密封止用抵抗溶接方法は，前述のようにしてキャップ４とステム５とを溶接した後に，上部溶接電極１が上昇を開始するが，支持ロッド１２はその上昇開始初期に上部溶接電極１の上昇運動と一緒に上昇するのが禁止され，溶接物をマグネット３に吸着保持した後，直ぐにスプリング１３の弾性力により上部溶接電極１よりも高速度で上昇する。したがって，溶接物は下部溶接電極２の電極チップ２Ａの僅か上方で上部溶接電極１の電極チップ１Ａにより支持ロッド１２と一緒に上昇するを阻止され，電極チップ２Ａ上に戻される。この後，溶接物は通常の排出機構により排出される。
この方法によっても，高速溶接が可能で，しかも溶接チップ１Ａにキャップ４が融着されていても確実に溶接物を排出できる。
【００３９】
次に第６の気密封止用抵抗溶接方法は，前述のようにしてキャップ４とステム５とを溶接した後に，上部溶接電極１と支持ロッド１２は溶接物を保持した状態で上昇を開始する。そして上部溶接電極１は元の位置まで上昇運動を続け，一方，支持ロッド１２はレベルＹまで上昇して停止する。したがって，溶接チップ１Ａにキャップ４が融着されていても，溶接物は確実にマグネット３に吸着保持される。しかる後に図２（Ｄ）に示す水平方向搬送機構の排出ハンド２１が前進してきて，マグネット３に吸着保持されている溶接物を把持して後退をする。その後支持ロッド１２は元の位置に戻る。
この方法によっても，高速溶接が可能で，しかも溶接チップ１Ａにキャップ４が融着されていても確実に溶接物を排出できる。
なお，支持ロッド１２の駆動機構は油圧シリンダを用いても良く，この場合には油圧シリンダのピストンロッドを支持ロッド１２として用いることもでき，そのピストンロッドに支持ロッド１２を固定することもできる。また，ステッピングモータのような回転装置と，ピニオンとラックのような回転運動を直線運動に変換する変換機構とを組み合わせたものでも良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば，上部溶接電極内をこれと独立して上下動できる支持ロッドの先端部にマグネットを備え，このマグネットがキャップ又は溶接物を吸着保持するようにしているので，各目的に合致した溶接方法が採用できるというフレキシブルに富んだ気密封止用抵抗溶接装置を提供するものである。また，本発明の溶接方法によれば，気密封止用抵抗溶接装置の機構を簡単化，又は状態に左右されずに溶接物の確実な排出，あるいは溶接物に不要な溶接痕を付けることの回避などの効果をうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための図である。
【図３】従来の技術を説明するための図である。
【図４】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・・第１の溶接電極（上部溶接電極）
１Ａ・・・第１の溶接電極の電極チップ
２・・・・第２の溶接電極（下部溶接電極）
２Ａ・・・第２の溶接電極の電極チップ
３・・・・マグネット
４・・・・第１の被溶接物（キャップ）
５・・・・第２の被溶接物（ステム）
６・・・・チャンバ部材
１０・・・・第１の溶接電極に形成された空気通路
１２・・・・支持ロッド
１３・・・・スプリング
２０・・・・水平搬送機構の供給ハンド
２１・・・・水平搬送機構の排出ハンド
【図１】
0003604037.tif 000002
【図２】
0003604037.tif 000003
【図３】
0003604037.tif 000004
【図４】
0003604037.tif 000005