(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持機構と；
加圧機構が動作するとき上記支持機構に対して上下動できるように、上記加圧機構の先端部に結合されている可動ブロックと；
上記加圧機構の先端部に一端が固定され、上記加圧機構の動きに即応し、高い弾性力を有する加圧補助部材と；
上記可動ブロックに植設された複数のガイドシャフトと；
上記ガイドシャフトに沿って自由に動くことができる複数の直線駆動部材と；
上記直線駆動部材に固定され、僅かな外力で上下動できる支持部材と；
上記支持部材に支持され、上記加圧補助部材の下端に固定されている上部溶接用電極と；
上記上部溶接用電極と共動して被溶接物を接合または溶接する下部溶接用電極と；
を備えることを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項２】
支持機構と；
加圧機構が動作するとき上記支持機構に対して上下動できるようにその支持機構に保持された可動ブロックと；
上記加圧機構の動きを上部溶接用電極に高速で伝達し得る加圧補助部材と；
該加圧補助部材の伸縮によりレベルが影響されない部位に固定された中間接続部材と；
該中間金属部材と上記上部溶接用電極との間を電気的に接続する第１のフレキシブル導電部材と；
上記中間金属部材を溶接トランスの２次巻線の一端側に電気的に接続する第２のフレキシブル導電部材と；
上記上部溶接用電極と共働して被溶接物を接合又は溶接する下部溶接用電極と；
を備えることを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記第１のフレキシブル導電部材及び上記第２のフレキシブル導電部材はそれぞれ複数の薄い金属板を積層してなり、上記第１のフレキシブル導電部材の薄い金属板は上記第２のフレキシブル導電部材の薄い金属板よりも更に薄いことを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項４】
請求項２において、
上記第１のフレキシブル導電部材及び上記第２のフレキシブル導電部材はそれぞれ複数の薄い金属板を積層してなり、上記第１のフレキシブル導電部材は上記第２のフレキシブル導電部材よりも厚みが薄く、かつ幅が広いことを特徴とする抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，異種金属材料又は一般の同種金属材料などを接合又は抵抗溶接するのに適した溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属材料の溶接のプロセスは、溶接電流が被溶接物を通流する際にそれらの接触抵抗などによって発熱し、その熱で金属材料が溶融又は軟化して固化することにより溶接又は接合が行われるものである。
【０００３】
しかし、異種金属の接合はお互いに軟化温度、熱伝導度、熱膨張係数などが異なる金属材料の軟化による拡散接合であるために、一般に鉄などの同種金属の溶接に比べて所望の溶接品質を得るのが非常に難しいとされている。特に、前記特性が比較的大きく違う銅製部材と鉄製部材との拡散接合は難しいために、用途が限られている。
【０００４】
現在広く行われている銅製被溶接物と鉄製被溶接物との接合方法は、先ずあらかじめ鉄製被溶接物と同一の金属材料、つまり鉄からなる溶接用補助部材を準備する。その鉄製の溶接用補助部材は銅製被溶接物に適合する形状であり、鉄製の溶接用補助部材を銅製被溶接物に組み合わせた状態で、その組み合わされた部分を３６０度にわたってロー付けを行うことによって、ロー材で一体化する。次に、このように銅製被溶接物に一体化された鉄製の溶接用補助部材と鉄製被溶接物とを通常の抵抗溶接によって溶接する。この場合には鉄材料同士の抵抗溶接であるので、通常の溶接条件で容易に溶接を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述からも明らかなように従来の接合方法の場合には、一方の被溶接物と同一金属材料からなる溶接用補助部材のような中間部材をあらかじめ用意しなければならず、またこのような溶接用補助部材と他方の被溶接物との材質は当然に異なるので、これらをロー付けするための作業が必要になるという欠点があった。
【０００６】
また、電子部品などの鉄など同じ一般的な金属材料からなるケースとキャップとをハーメチックシールする抵抗溶接にあっては、溶接時にハーメチックシール内部にチリが発生し、特に小形の電子部品の場合にはその内部に収容されている半導体、弾性表面波デバイス又は水晶などの電子素子の特性に悪影響を与えるという問題が発生する。その他にもこのチリは種々の面で悪影響を生じるので嫌われている。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点を解決するために，異種金属材料同士又は良導電性の同種金属材料の好ましい拡散接合を行うには、短時間の間に溶接電流をこれら被溶接材料に注入するのが好ましいという知見に基づき、溶接時における被溶接物の膨張や軟化に伴う沈みに対する上部溶接電極の応答速度を向上させる構造を提案し、短時間の間に溶接電流を異種金属間又は良導熱性金属間に流して良好な拡散接合を行い得る抵抗溶接装置を提供することを第１の目的としている。
【０００８】
また、鉄など通常の同じ金属材料からなる電子部品のケースとキャップのような被溶接物の溶接時における金属材料の膨張や溶融に伴う沈みに対する上部溶接電極の応答速度を向上させることにより、溶接時におけるチリの発生を抑止又は防止することを第２の目的にしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、支持機構と、加圧機構が動作するとき上記支持機構に対して上下動できるように、上記加圧機構の先端部に結合されている可動ブロックと、上記加圧機構の先端部に一端が固定され、上記加圧機構の動きに即応し、高い弾性力を有する加圧補助部材と、上記可動ブロックに植設された複数のガイドシャフトと、上記ガイドシャフトに沿って自由に動くことができる複数の直線駆動部材と、上記直線駆動部材に固定され、僅かな外力で上下動できる支持部材と、上記支持部材に支持され、上記加圧補助部材の下端に固定されている上部溶接用電極と、上記上部溶接用電極と共動して被溶接物を接合または溶接する下部溶接用電極とを備える抵抗溶接装置である。
【００１０】
前述のような問題を解決するため，第２の発明は、支持機構と、加圧機構が動作するとき前記支持機構に対して上下動できるようにその支持機構に保持された可動ブロックと、前記加圧機構の動きを上部溶接用電極に高速で伝達し得る加圧補助部材と、該加圧補助部材の伸縮によりレベルが影響されない部位に固定された中間接続部材と、前記上部溶接用電極と中間金属部材との間を電気的に接続する第１のフレキシブル導電部材と、前記中間金属部材を溶接トランスの２次巻線の一端側に電気的に接続する第２のフレキシブル導電部材と、前記上部溶接用電極と共働して被溶接物を接合又は溶接する下部溶接用電極とを備えることを特徴とする抵抗溶接装置を提供するものである。
【００１１】
前述のような問題を解決するため，第３の発明は、請求項２において、前記第１のフレキシブル導電部材及び前記第２のフレキシブル導電部材はそれぞれ複数の薄い金属板を積層してなり、前記第１のフレキシブル導電部材の薄い金属板は前記第２のフレキシブル導電部材の薄い金属板よりも更に薄いことを特徴とする抵抗溶接装置を提供するものである。
【００１２】
前述のような問題を解決するため，第４の発明は、請求項２において、前記第１のフレキシブル導電部材及び前記第２のフレキシブル導電部材はそれぞれ複数の薄い金属板を積層してなり、前記第１のフレキシブル導電部材は前記第２のフレキシブル導電部材よりもよりも厚みが薄く、かつ幅が広いことを特徴とする抵抗溶接装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施をするための形態】
以下図面により発明の実施をするための形態について説明する。先ず図１において，１はこの抵抗溶接装置が設置される床又はベース、２は床又はベース１に固定された支持機構、３はシリンダ装置などからなる加圧機構、４は加圧機構３の先端部に結合された金属材料からなる可動ブロック、５はスプリング又は電磁加圧装置のような加圧補助部材、６は直接又は間接的に加圧補助部材５の下端部に結合され、給電部としても作用する銅のような金属材料からなる支持部材、７は支持部材６に支承された上部溶接電極であり、これらの構造の詳細については、上部溶接ヘッドを示す図２に示している。
【００１４】
さらに、８は上部溶接電極７と向かい合った位置に配設された下部溶接電極、９は加圧補助部材５の伸縮の影響を受けないレベル、つまり高さの部位にある可動ブロック４に溶接などによって固定されたＬ字形の中間接続部材、１０は支持部材６とＬ字形中間接続部材９との間を接続する撓み易い第１のフレキシブル導電部材、１１はＬ字形の中間接続部材９と一方の給電導体１２との間を接続する導体であって、第１のフレキシブル導電部材１０に比べて長い第２のフレキシブル導電部材である。
【００１５】
第１のフレキシブル導電部材１０は撓み易くするために、例えば０．０３ｍｍ程度の厚みの十分に薄い銅板を積層してなり、一方、第２のフレキシブル導電部材１１は、第１のフレキシブル導電部材１０に用いられた銅板よりも厚い、例えば０．１ｍｍ程度の厚みの薄い銅板を積層してなる。さらに、必要があれば、第２のフレキシブル導電部材１１に比べて第１のフレキシブル導電部材１０を撓み易くするために第１のフレキシブル導電部材１０の厚みを薄くし、その分だけ幅を広くして電流容量に対応すれば良い。また、第１のフレキシブル導電部材１０の実質的な幅を広げるため、第１のフレキシブル導電部材１０を２本以上に分割し、並列接続して用いても良い。このような構成にすることにより、コストアップを制限しながら最大の効果が得られる。
【００１６】
また、１３は下部溶接電極８に接続された他方の給電導体、１４は給電導体１２と１３とに接続された２次巻線Ｎ２とこれに磁気的に結合された１次巻線Ｎ１とを有する溶接トランスである。なお、溶接トランス１４の１次巻線Ｎ１は図示されていないエネルギー蓄積コンデンサを含む電力パルス供給回路に接続されており、異種金属材料の拡散接合の場合には、好ましくは７ミリ秒以下のパルス幅の小さい電力パルスが電力パルス供給回路から選択的に供給される。
【００１７】
加圧機構３の先端部に取り付け部材３ａにより結合された可動ブロック４は、図２に示すように、取り付け部材３ａに一端が固定されたスプリングのような加圧補助部材５の一部分が下方に延びる中央穴４ａを有する。また、可動ブロック４には中央穴４ａを中心に互いに反対側の位置に２本のガイドシャフト４Ａが植設されている。２本のガイドシャフト４Ａそれぞれにはリニアモーションベアリングのような直線駆動部材４Ｂが設けられている。直線駆動部材４Ｂは非常に小さい外力でガイドシャフト４Ａを自由に動けるものである。
【００１８】
支持部材６は両側で直線駆動部材４Ｂに固定されており、直線駆動部材４Ｂを介してガイドシャフト４Ａに支持されている。支持部材６はそのほぼ中央で上部溶接電極７を支えており、上部溶接電極７は加圧補助部材５の下端に直接固定されている。しかし、図２ではＬ字形中間接続部材９及び第１、第２のフレキシブル導電部材１０、１１については図示するのを省略している。
【００１９】
したがって、この構造によれば、上部溶接電極７は僅かな外力で上下方向に上下動できる支持部材６に支えられていると同時に、即応性の高い弾性力を与え得る加圧補助部材５に結合されているので、上部溶接電極７と下部溶接電極８との間の間隔の微妙な変化に対して、上部溶接電極７が即応できることを特徴としている。
【００２０】
次にこの装置による拡散接合動作について説明すると、先ず上部溶接電極７が銅材料などからなる第１の被溶接物（図示せず）をクランプする。加圧機構３が動作して下方向に動くと、これに伴い、可動ブロック４、ガイドシャフト４Ａ、直線駆動部材４Ｂ、加圧補助部材５、支持部材６及び上部溶接電極７からなる上部溶接ヘッド全体が下降する。一方、図示しないが、鉄材料などからなる第２の被溶接物が下部溶接用電極８上にセットされ、そして、上部溶接電極７にクランプされた第１の被溶接物が下部溶接用電極８に支持された第２の被溶接物に当接される。上部溶接電極７と支持部材６と直線駆動部材４Ｂはその位置で停止するが、加圧機構３がさらに下降するのに伴い、加圧補助部材５が収縮され、金属ブロック４とガイドシャフト４Ａと直線駆動部材４Ｂは加圧機構３と一緒に下降する。
【００２１】
また、可動ブロック４が下降するのに伴い、第２のフレキシブル導電部材１１は大きく撓み、第１のフレキシブル導電部材１０は可動ブロック４と支持部材６と一緒に動くので最初の状態で下降するが、前述のように支持部材６が停止し、可動ブロック４が加圧補助部材５を収縮させながら下降するとき、最初の状態から少し変形する。しかし、前述のように第１のフレキシブル導電部材１０は第２のフレキシブル導電部材１１に比べて撓み易く作られているから、第２のフレキシブル導電部材１１に相当する単一のフレキシブル導体によって給電導体１２と支持部材６間を接続していた従来の場合に比べて、支持部材６と上部溶接電極７との動きに対する悪影響が軽減される。したがって、上部溶接電極７の即応性は改善される。
【００２２】
加圧機構３が加圧している状態では、上部溶接電極７などが停止した後に金属ブロック４と支持部材６との間の空隙は小さくなり、加圧補助部材５は下向きの機械的エネルギーを蓄え、またそれらはあるレベル以上の上向きの力を吸収する作用を行う。このように、加圧機構３が動作して下降運動を行っている過程で加圧補助部材５が収縮し、そして上部溶接電極７と下部溶接電極８間の圧力が予め決められたレベルに達すると、溶接トランス１４及び給電導体１２、１３から上部溶接電極７と下部溶接電極８に短いパルス幅のパルス状溶接電流が供給される。
【００２３】
所定の加圧力で加圧された状態において、パルス幅の短いパルス溶接電流を流すことにより、第１と第２の被溶接物の溶接部分の銅材料と鉄材料は軟化をする。双方の異種金属材料の接合箇所が軟化を始めるのに伴い、例えば加圧補助部材５がスプリングのとき、溶接初期の接合部分の膨張を加圧補助部材５で瞬時に吸収すると共に、加圧力が働いている状態では、常時、加圧補助部材５が接合部分に加圧力を与えているので、拡散接合の進行に伴う金属材料の軟化による沈みに対しても極めて応答の速い加圧を与えることができる。
【００２４】
この加圧補助部材５の応答速度が速ければ速いほど、パルス幅の短いパルス溶接電流を、つまり短時間に電流エネルギーを集中させて異種金属である被溶接物間に流すことができ、銅材料のような熱伝導の極めて良好なものでも、好ましい状態に軟化させることができるので、満足の行く拡散接合ができる。加圧補助部材５の応答速度を従来よりも低下させない一方の手段が、撓み易い第１のフレキシブル部材１０であり、他方の手段が加圧補助部材５と直線駆動部材４Ｂである。
【００２５】
以上の実施例については異種金属材料又は導電性の高い同種金属材料の接合について述べたが、鉄のような溶接し易い一般の金属材料同士を溶接する場合にも、抵抗溶接の進行に伴う金属材料の溶融による沈みに対しても極めて応答の速い加圧を与えることができるので、この抵抗溶接装置は溶接品質を向上させるという点で非常に有効である。特に、この抵抗溶接装置は溶接時に発生しがちなチリの発生を抑制又は防止できるので、電子部品などのハーメッチックシールするのに適している。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように，本発明によれば，上部溶接電極の応答性を高める構造にしたので、短時間の間に溶接電流を異種金属間又は良導熱性金属間に流して良好な拡散接合を行い得る抵抗溶接装置を提供することができる。
【００２７】
さらにまた、本発明によれば，一般的な同種の金属材料同士の溶接時に発生しがちなチリの発生を抑制又は防止することができるので、溶接品質を高めることができるばかりでなく、被溶接物内部の各種部材又は素子への悪影響を防ぐことができるなど実用上の効果が非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抵抗溶接装置の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の抵抗溶接装置の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・・床又はベース
２・・・・支持機構
３・・・・加圧機構
４・・・・可動ブロック
４Ａ・・・可動ブロック４に植設されたガイドシャフト
４Ｂ・・・可動ブロック４に係合された直線駆動部材
５・・・・加圧補助部材
６・・・・支持部材
７・・・・上部溶接用電極
８・・・・下部溶接用電極
９・・・・中間接続体
１０・・・・第１のフレキシブル導電部材
１１・・・・第２のフレキシブル導電部材
１２、１３・・・給電導体
１４・・・・溶接トランス
【図１】
0003568178.tif 000002
【図２】
0003568178.tif 000003