JP2590455B2 - 気密製品の溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衝撃センサ、接点スイッ
チ、電池、混成集積回路などの被封入体をレーザ照射に
より溶接された金属製の気密容器内に封入してなる気密
製品の溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の気密製品は、容器本体と
蓋とからなる容器内にヘリウムガスまたはヘリウムガス
とチッソガスの混合ガスを被封入体と共に封入した状態
で、たとえば特開昭56-62691号公報，特開昭57-93551号
公報などで開示されているレーザ溶接装置を用いて容器
本体と蓋との接合部をレーザ照射により被封入体を気密
容器内に封入している。

【０００３】また、容器本体と蓋との位置ずれを防止す
るために、特開平1-228682号公報には、電子ビームによ
り被溶接材相互を溶接する際に、それら被溶接材の上下
から加圧プレートとステーション軸とにより保持する電
子ビーム溶接装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のレーザ溶接
装置においては、レーザ照射により高温で溶接された容
器本体が膨張し、冷却にともなって収縮し、このような
溶接ひずみに起因して容器本体側に位置ずれが生じ、加
えて、この種のレーザ溶接では容器の接合部全周を溶接
する場合、容器本体側を固定し、その容器に沿ってレー
ザを走査することは装置の大型化並びに複雑化を招くた
め、コスト的な面から通常は、容器の接合部にレーザを
照射した状態で容器側を回動させてレーザ溶接を行うこ
とから、容器本体の回転時に加わる慣性力によっても容
器本体の位置ずれが生じることになる。また、レーザ溶
接では、エネルギー密度を高めるために、レーザ光をミ
ラー，レンズなどを用いて絞ることから、構造的に加熱
範囲が狭いため、上記容器本体の位置がずれるとレーザ
の焦点距離に狂いが生じて溶接不良が発生して気密低下
を招くという問題があった。

【０００５】また、上記電子ビーム溶接装置のように、
容器本体と蓋とを上下から保持しただけでは、容器本体
の開口部の膨脹，収縮等の溶接ひずみ、及び容器本体の
周方向の位置ずれを防止することができない。

【０００６】そこで本発明は容器本体の開口部の膨脹，
収縮等の溶接ひずみ、及び容器本体の周方向の位置ずれ
を防止して安定した溶接を行うことのできる気密製品の
溶接装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被封入体を収
容する容器を筒状の容器本体とこの容器本体の下面開口
部を塞ぐ蓋とで形成し、前記容器本体と蓋との接合部に
レーザを照射して前記容器を回動することにより、前記
接合部全周を気密溶接する気密製品の溶接装置におい
て、回動可能に設けられ前記蓋を載置する受座と、昇降
手段により前記受座に対して昇降すると共に、前記容器
本体を挟持して保持し、かつこの保持状態で昇降して前
記容器を開放する容器保持手段と、この容器保持手段に
設けられ、前記レーザ照射時に前記容器本体の上面中央
を弾発的に押圧する押え部材と、この押え部材を中心に
して前記溶接保持手段に開閉可能に設けられ、前記容器
本体の外周面を挟持する複数のチャック爪と、これらチ
ャック爪に設けられ前記レーザ照射時に前記容器本体を
回動可能に支持する軸支部材とを備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明は、容器保持手段の複数のチャック爪が
容器本体の外周面を挟持して昇降することにより容器を
開閉する。また、レーザ照射時には、容器本体は、その
上下から押え部材と受座とにより弾発的に保持され、さ
らに、容器本体の外周面が、複数のチャック爪により挟
持されると共に、それら複数のチャック爪に設けた軸支
部材により回動可能に支持される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１０】まず、図１および図２を参照して装置を説
明する。本装置は図示しない回転装置により90度毎に間
欠的に回転するターンテーブル１を備え、このターンテ
ーブル１には中心から側方の同心円上に90度の角度間隔
で４個のチャンバベース２が図示しない昇降装置により
昇降自在に設けられている。ターンテーブル１上方には
３個のチャンバベース２に対応して、溶接用チャンバ本
体３とプリリークテスト用チャンバ本体４と本リークテ
スト用チャンバ本体５とをターンテーブル１の回転方向
に向かって順々に設置されている。他の１個のチャンバ
ベース２に対応するターンテーブル１の側方つまり出入
装置にはチャンバベース２に対し後述する容器を提供
し、気密製品を取り出すアーム６を備えた供給取出装置
７が設けられている。各チャンバベース２の中心には図
示しない回転装置により回転する軸８が軸支され、この
軸８の上端にはチャンバベース２の上面に位置して受座
９が固設されている。溶接用チャンバ本体３内には昇降
手段たるシリンダ10により昇降可能な容器保持手段たる
チャック11が備えられ、このチャック11は図示しない開
閉装置により先端に軸支部材12を有する複数のチャック
爪13が開閉可能になっている。さらにこのチャック11に
は前記各チャック爪13の中心に位置して後述する容器の
上面を弾発的に押接して容器の浮き上がりを抑える押え
部材13Ａがバネ13Ｂを介して設けられている。また、溶
接用チャンバ本体３には真空排気系14が第１電磁弁15を
有する管路16を介して連通接続されているとともに、混
合ガス供給源17が第２電磁弁15Ａを有する管路16Ａを介
して連通接続され、さらに図示しないレーザ光光学系を
内蔵する光通路18が連通接続され、この光通路18にはレ
ーザ光発振装置19が接続されている。プリリークテスト
用チャンバ本体４には真空排気系14Ａおよびプリリーク
テスター20が三方切換可能な第３電磁弁15Ｂを有する管
路16Ｂを介して連通接続されている。本リークテスト用
チャンバ本体５には真空排気系14Ｂおよびプリ・本リー
クテスター21が三方切換可能な第４電磁弁15Ｃを有する
管路16Ｃを介して連通接続されている。プリ・本リーク
テスター21にはプリリークテスター21Ａと本リークテス
ター21Ｂとが備えられている。22は容器移送路，23は気
密製品移送路、24は不合格品貯留部である。尚、プリリ
ークテスト時に用いられる真空排気系14Ａとプリ・本リ
ークテスト時に用いられる真空排気系14Ｂはいずれか一
方を共用することにより他方を省略することができる。
また、プリリークテスト時に用いられるブリリークテス
ター20はこれを省略してプリ・本リークテスター21を用
いてリークテストを行うようにしてもよい。

【００１１】つぎに、気密製品の溶接方法について説明
する。容器移送路22には多数の金属製の容器25が移送さ
れている。この容器25は第１の部材である蓋26、第２の
部材である下面開口部周縁にフランジ部27Ａが突設され
た容器本体27とが開閉可能になっており、内部には衝撃
センサ，接点スイッチなどの被封入体28が収納され、こ
の被封入体28の外部引出リード28Ａが蓋26の下方に絶縁
封止状態で引出されている。また、図３等に明らかなよ
うに前記容器本 体27の外周面が筒状に形成されている。

【００１２】まず、図２に示すように供給取出装置７の
作動によりアーム６を介して容器移送路22上の一個の容
器25を出入位置にあるチャンバベース２の受座９上に供
給する。次にターンテーブル１が90度回転して停止する
ことにより、図３に示すように容器25があるチャンバベ
ース２は溶接用チャンバ本体３の対応位置にセットさ
れ、この後チヤンバベース２が上昇することにより図４
に示すようにチャンバベース２が溶接用チャンバ本体３
の下面開口部を密封して溶接用密閉チャンバ３Ａを形成
する。次に、図５に示すように密閉チャンバ３Ａ内にて
チャック11が下降しかつ容器本体27を把持し上昇するこ
とにより容器25を開放させる。この後、第１電磁弁15が
開放され真空排気系14が作動して図６に示すように溶接
用密閉チャンバ３Ａ内が真空排気された後、第１電磁弁
15が遮断され第２電磁弁15Ａが開放されるとともに混合
ガス供給源17が作動して図７に示すように溶接用密閉チ
ャンバ３Ａ内に混合ガスが供給される。この混合ガスは
リークテスト用のヘリウムガスと被封入体26の信頼性を
維持するためのチッソガスとを例えば１：９の割合で混
合したものである。次に図８に示すようにチャック11を
下降させて容器25を閉塞し容器25内にて混合ガス雰囲気
中に被封入体28があるようにする。この状態で、容器本
体27と蓋26との接合部にレーザ29を照射しながら、軸８
を介して受座９と同体に容器25を360 度以上回転させて
全周スミ肉溶接を行って気密容器25Ａを形成する。この
場合、容器本体27の溶接時においては、軸支部材12を介
して複数のチャック爪13で容器本体27の外周面を挟持
し、かつバネ13Ｂを介して押え部材13Ａを容器本体27の
上面に弾発的に押圧することにより、溶接不良の原因と
なる容器本体27の周方向の位置ずれ並び浮き上がりを抑
えた状態で容器25のスミ肉溶接が行われる。この後、図
９に示すようにチャック爪13を開放し、かつチャック11
を上昇させ、かつ図10に示すようにチャンバベース２を
下降して溶接工程が完了する。この後、図11に示すよう
にターンテーブル１を90度回転させて気密容器25Ａのあ
るチャンバベース２をプリリークテスト用チャンバ本体
４の対応位置にセットする。次に図12に示すようにチャ
ンバベース２を上昇させてブリリークテスト用密閉チャ
ンバ４Ａを形成し、かつ第３電磁弁15Ｂの動作によりチ
ャンバ４Ａと真空排気系14Ａとを連通させ、この真空排
気系14Ａを作動させて図13に示すようにプリリークテス
ト用密閉チャンバ４Ａ内が所定圧力に低下するまで真空
排気し、この後第３電磁弁15Ｂの動作によりチャンバ４
Ａとプリリークテスター20とを連通させて真空到達度を
計測し、この結果に基づきブリリークテストの合否判定
を行う。次に図15に示すようにチャンバベース２を下降
しターンテーブル１を図16のように90度回転する。この
際、不合格であるならば次の工程を行わずに出入位置に
達した時点で不合格品貯留部24に貯留される。合格であ
るならば図17に示すようにチャンバベース２を上昇して
本リークテスト用密閉チャンバ５Ａを形成した後、第４
電磁弁15Ｃの動作により密閉チャンバ５Ａと真空排気系
14Ｂとを連通させ、この真空排気系14Ｂを作動させて図
18に示すように本リークテスト用密閉チャンバ５Ａ内が
所定圧力に低下するまで真空排気し、この後第４電磁弁
15Ｃの動作によりチャンバ５Ａとプリ・本リークテスタ
ー21とを連通させて、まずプリリークテスター21Ａによ
り真空到達度を計測し、この結果に基づきプリリークテ
ストの合否判定を行い、不合格であれば次工程を省略
し、合格であれば図20に示すように本リークテスター21
Ｂによりヘリウムの存在を高精度に検出し、この結果に
基づき本リークテストの合否判定を行う。次に図21に示
すようにチャンバベース２を下降し、ターンテーブル１
を90度回転させて気密製品25Ｂを出入位置にセットし、
供給取出装置７のアーム６を介して合格であれば気密製
品25Ｂを気密製品移送路23に移送し、不合格であれば不
合格貯留部24に貯留させるとともに、アーム６を介して
チャンバベース２に容器25を供給する。このようにし
て、ターンテーブル１の90度回転停止毎にアーム６を介
してターンテーブル１上の気密製品25Ｂを容器25と交換
することにより連続したラインで生産することができ
る。

【００１３】以上のように本実施例では、被封入体28を
収容する容器25を筒状の容器本体27とこの容器本体27の
下面開口部を塞ぐ蓋26とで形成し、容器本体27と蓋26と
の接合部にレーザを照射して容器25を回動することによ
り、接合部全周を気密溶接する気密製品の溶接装置にお
いて、回動可能に設けられ蓋26を載置する受座９と、昇
降手段たるシリンダ10により受座９に対して昇降すると
共に、容器本体27を挟 持して保持し、かつこの保持状態
で昇降して容器25を開放する容器保持手段たるチャック
11と、このチャック11に設けられ、レーザ照射時に容器
本体27の上面中央を弾発的に押圧する押え部材13Ａと、
この押え部材13Ａを中心にしてチャック11に開閉可能に
設けられ、容器本体27の外周面を挟持する複数のチャッ
ク爪13と、これらチャック爪13に設けられレーザ照射時
に容器本体27を回動可能に支持する軸支部材12とを備え
たものであるから、受座９上に供結された容器本体27を
チャック11で挟持した状態でレーザ溶接を行うため、従
来問題となっていたレーザ照射による容器本休27のフラ
ンジ部27Ａの膨張，収縮などの溶接ひずみによって生じ
る容器本体27の位置ずれや受座９の回転によって容器本
体27に加わる慣性力に影響されることなく容器本体27を
安定的に保持することができ、このように容器本体27の
位置ずれを防止することによってレーザ光の焦点距離が
狂うことなく容器本体27のフランジ部27Ａと蓋26との接
合部に正確に照射できるため、溶接不良による気密低下
を防いで信頼性の高い気密製品25Ｂを得ることができ
る。さらに、チャック爪13を設けたチャック11がシリン
ダ10により昇降するため、チャック爪13により容器本体
27を挟持した状態で昇降して容器25を開閉することがで
きる。

【００１４】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能
である。例えば容器本体及び蓋の形状等も適宜選定すれ
ばよく、さらに、溶接工程の次に行われるプリリークテ
スト，本リークテスト等の検査工程はレーザ溶接工程と
分離して設けた別の検査工程によって行うようにしても
よい。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、被封入体を収容する容器を筒
状の容器本体とこの容器本体の下面開口部を塞ぐ蓋とで
形成し、前記容器本体と蓋との接合部にレーザを照射し
て前記容器を回動することにより、前記接合部全周を気
密溶接する気密製品の溶接装置において、回動可能に設
けられ前記蓋を載置する受座と、昇降手段により前記受
座に対して昇降すると共に、前記容器本体を挟持して保
持し、かつこの保持状態 で昇降して前記容器を開放する
容器保持手段と、この容器保持手段に設けられ、前記レ
ーザ照射時に前記容器本体の上面中央を弾発的に押圧す
る押え部材と、この押え部材を中心にして前記溶接保持
手段に開閉可能に設けられ、前記容器本体の外周面を挟
持する複数のチャック爪と、これらチャック爪に設けら
れ前記レーザ照射時に前記容器本体を回動可能に支持す
る軸支部材とを備えたものであり、容器本体の開口部の
膨脹，収縮等の溶接ひずみ、及び容器本体の周方向の位
置ずれを防止して安定した溶接を行うことができる気密
製品の溶接装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置を示す要部の断面図である。

【図２】本発明の装置を示す概略説明図である。

【図３】ターンテーブルの90度回転状態を示す平面図で
ある。

【図４】溶接用密閉チャンバ形成状態を示す断面図であ
る。

【図５】容器開放状態を示す断面図である。

【図６】真空排気状態を示す断面図である。

【図７】混合ガス供給状態を示す断面図である。

【図８】レーザ溶接状態を示す断面図である。

【図９】チャック離脱状態を示す断面図である。

【図１０】チャンバベース下降状態を示す断面図であ
る。

【図１１】ターンテーブル回転状態を示す断面図であ
る。

【図１２】プリリークテスト用密閉チャンバ形成状態を
示す断面図である。

【図１３】真空排気状態を示す断面図である。

【図１４】プリリークテスト状態を示す断面図である。

【図１５】チャンバベース下降状態を示す断面図であ
る。

【図１６】ターンテーブル回転状態を示す断面図であ
る。

【図１７】本リークテスト用密閉チャンバ形成状態を示
す断面図である。

【図１８】真空排気状態を示す断面図である。

【図１９】プリリークテスト状態を示す断面図である。

【図２０】本リークテスト状態を示す断面図である。

【図２１】チャンバベース下降状態を示す断面図であ
る。

【図２２】ターンテーブル回転状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】９ 受座 10 シリンダ（昇降手段） 11 チャック（容器保持手段） 12 軸支部材13 チャック爪 13Ａ 押え部材 25 容器 26 蓋 27 容器本体 28 被封入体 29 レーザ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被封入体を収容する容器を筒状の容器本
   体とこの容器本体の下面開口部を塞ぐ蓋とで形成し、前
   記容器本体と蓋との接合部にレーザを照射して前記容器
   を回動することにより、前記接合部全周を気密溶接する
   気密製品の溶接装置において、回動可能に設けられ前記蓋を載置する受座と、 昇降手段により前記受座に対して昇降すると共に、 前記
   容器本体を挟持して保持し、かつこの保持状態で昇降し
   て前記容器を開放する容器保持手段と、 この容器保持手段に設けられ、前記レーザ照射時に前記
   容器本体の上面中央を弾発的に押圧する押え部材と、 この押え部材を中心にして前記溶接保持手段に開閉可能
   に設けられ、前記容器本体の外周面を挟持する複数のチ
   ャック爪と、 これらチャック爪に設けられ前記レーザ照射時に前記容
   器本体を 回動可能に支持する軸支部材とを備えたことを
   特徴とする気密製品の溶接装置。