JP5313826B2 - Vacuum resistance welding apparatus and vacuum resistance welding method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、真空中において被溶接物を抵抗溶接して気密封止を行う真空中抵抗溶接装置に関する。 The present invention relates to a resistance welding apparatus in vacuum that performs airtight sealing by resistance welding of an object to be welded in vacuum.
水晶振動子、又は圧電振動子、圧電発振器、弾性表面波(SAW)デバイスなどの圧電デバイス、あるいはこれらを含む電子デバイスなどにあっては、パッケージ内に振動部を有することから、動作特性の向上を図るために、以前からパッケージ内を真空にする努力がなされている。また、最近ではハイパワーLEDや赤外線センサなどにあっては真空断熱効果を得るためや高性能化のために、高真空中での封止の要望が多くなっている。 In the case of a piezoelectric device such as a crystal resonator, a piezoelectric resonator, a piezoelectric oscillator, a surface acoustic wave (SAW) device, or an electronic device including these devices, since the vibration portion is included in the package, the operating characteristics are improved. In order to achieve this, efforts have been made to evacuate the inside of the package. Recently, high power LEDs, infrared sensors, and the like are increasingly required to be sealed in a high vacuum in order to obtain a vacuum heat insulating effect and to improve performance.
真空中で被溶接物を抵抗溶接して真空密閉する従来の抵抗溶接装置としては、抵抗溶接時に被溶接物を囲む小さな密閉空間を溶接電極の周囲に形成し、その密閉空間を真空にした後に被溶接物を抵抗溶接する抵抗溶接装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に掲載されている抵抗溶接装置によれば、真空チャンバを形成する二つのチャンバ部材の一方は上部溶接電極に支持され、他方のチャンバ部材は下部溶接電極に機械的に結合されている。したがって、上部、下部溶接電極間に被溶接物をセットするために、上部溶接電極を上昇させると、一緒に一方のチャンバ部材も上昇し、上部溶接電極を下降させると、一方のチャンバ部材も下降する。そして、上部溶接電極がある位置まで降下すると、前記二つのチャンバ部材が真空チャンバ室を形成する。
As a conventional resistance welding apparatus that resistance welds a workpiece in vacuum and vacuum seals it, a small sealed space surrounding the workpiece is formed around the welding electrode during resistance welding and the sealed space is evacuated. A resistance welding apparatus that resistance welds an object to be welded has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the resistance welding apparatus disclosed in
特許文献1に掲載されている抵抗溶接装置はこのような構造になっているので、1個の被溶接物を抵抗溶接する度に、上部溶接電極と前記一方のチャンバ部材が上下動するので、1個の被溶接物を溶接する度に真空チャンバ内を大気圧から真空にする時間が必要であり、高真空化は難しいことは勿論のこと、真空チャンバの容積が小さいとは言え、漏洩もあり、所定の真空度にするには時間がかかり、生産効率を高めることは難しいという問題があった。
Since the resistance welding device described in
また、上部溶接電極と一方のチャンバ部材とが一緒に動き、更に溶接時には上部溶接電極だけが動くという構造であるので、上部溶接電極と一方のチャンバ部材との間の密閉性を高めようとすると、一方のチャンバ部材と他方のチャンバ部材のシーリング部材に無理な圧力がかかるなどして、メンテナンスが大変であった。更に、1回ごとの溶接の度に二つのチャンバ部材同士がある程度の加圧力で結合されるので、結合部が加圧力や汚れなどの影響を受け易く、真空度が低下するという問題もあり、このことが更にメンテナンスを大変なものにしていた。また、このことが溶接結果にも悪影響を及ぼすことがあった。 In addition, since the upper welding electrode and one chamber member move together, and only the upper welding electrode moves during welding, an attempt is made to improve the sealing between the upper welding electrode and one chamber member. The maintenance is difficult because excessive pressure is applied to the sealing member of one chamber member and the other chamber member. Furthermore, since the two chamber members are coupled with a certain amount of pressure for each welding, there is also a problem that the degree of vacuum is reduced because the coupling portion is easily affected by the pressure and dirt. This further increased maintenance. In addition, this may adversely affect the welding result.
また、特許文献1に掲載されている抵抗溶接装置の構造と類似した溶接装置として、抵抗溶接時に被溶接物を囲む小さな密閉空間を形成し、その密閉空間に不活性ガスを充満した状態で抵抗溶接する抵抗溶接装置も既に提案されている(例えば、特許文献2〜特許文献4参照)。特許文献2〜特許文献4に掲載された抵抗溶接装置も、チャンバを真空にするか不活性ガスを充満させるかの違いはあるものの、特許文献1に掲載されている抵抗溶接装置とほぼ同様な問題点があった。
In addition, as a welding apparatus similar to the structure of the resistance welding apparatus described in
以上述べた抵抗溶接装置の問題点の一部分を解決するシーム接合装置も既に開示されている(例えば、特許文献5参照)。この接合装置は、真空チャンバ内にシーム接合用ローラ電極を備え、真空チャンバ内を真空状態にした状態でローラ電極を駆動してパッケージに蓋を接合して真空気密封止するものである。この接合装置では密閉度の高い真空チャンバを用いることができるので、高真空度を得ることができるが、1個のパッケージと蓋とを接合する度に真空チャンバを開閉して1個のパッケージと蓋とを真空チャンバ内に移送し、再び高真空にするという動作を繰り返すので、甚だ生産効率が低いという問題がある。 A seam joining device that solves a part of the problems of the resistance welding device described above has already been disclosed (see, for example, Patent Document 5). This bonding apparatus includes a roller electrode for seam bonding in a vacuum chamber, and drives the roller electrode in a state where the vacuum chamber is in a vacuum state to bond a lid to the package for vacuum-tight sealing. In this bonding apparatus, a vacuum chamber with a high degree of sealing can be used, so that a high degree of vacuum can be obtained. However, each time one package and a lid are bonded, the vacuum chamber is opened and closed to form one package. Since the operation of transferring the lid to the vacuum chamber and making it a high vacuum again is repeated, there is a problem that the production efficiency is very low.
本発明が解決しようとする問題点は、真空チャンバ内で溶接を行うとき、従来では1個の被溶接物を真空チャンバの外から真空チャンバ内へ移送し、真空チャンバが所定の真空度に達するまで真空引きを行い、所定の真空度に達した時点で溶接機能を働かせて溶接を行って真空気密封止を行い、その後、真空チャンバを開いて真空気密封止された1個の気密封止デバイスを取り出し、別の1個の被溶接物を真空チャンバ内へ移送するという動作を繰り返すところにある。したがって、1個の被溶接物を溶接する度に大気圧から所定の真空度まで真空引きを行なわなければならないので、溶接効率を更に向上させることは難しい。 The problem to be solved by the present invention is that when welding is performed in a vacuum chamber, conventionally, one workpiece is transferred from the outside of the vacuum chamber into the vacuum chamber, and the vacuum chamber reaches a predetermined degree of vacuum. When a predetermined vacuum level is reached, the welding function is activated and welding is performed to perform vacuum hermetic sealing, and then the vacuum chamber is opened to form a single hermetic seal. The operation is to repeat the operation of taking out the device and transferring another workpiece to be welded into the vacuum chamber. Accordingly, every time one workpiece is welded, it is difficult to further improve the welding efficiency because vacuuming must be performed from atmospheric pressure to a predetermined vacuum level.
本発明は、従来の問題点を解決するために、抵抗溶接を行う真空チャンバ部の外部から複数の被溶接物を一括して真空チャンバ部の内部に搬入し、真空チャンバ部内で順次、それら複数の被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止した後に、それら複数の気密封止デバイスを真空チャンバ部から一括して搬出することを前提にし、この前提を実現する具体的な手段を提案するものである。 In order to solve the conventional problems, the present invention collectively loads a plurality of workpieces from the outside of a vacuum chamber section where resistance welding is performed, into the vacuum chamber section, and sequentially, We propose a specific means to realize this premise on the premise that the plurality of hermetic sealing devices are collectively transported out of the vacuum chamber after resistance welding of the workpiece to be welded and vacuum hermetic sealing. Is.
本発明は、被溶接物を載置でき、互いに独立して上下に動け、かつ溶接時に下部溶接電極と接触する下部電極チップを複数個有する電極ユニットを備える。抵抗溶接を行う真空チャンバ部の外部で予め複数個の被溶接物を電極ユニットに載置し、その電極ユニットを真空チャンバ部内の支持部材に搭載して、一括して複数個の被溶接物を真空チャンバ部内へ移送する。そして、真空チャンバ部内が所定の真空度に達すると、支持部材を間欠的に移動させることにより、電極ユニットを間欠的に所定の距離だけ移動させ、順次、下部電極チップと被溶接物とを上部溶接電極と下部溶接電極との間に移送し、抵抗溶接を行って真空気密封止する。真空チャンバ部内における複数の被溶接物をすべて抵抗溶接した後、真空中で抵抗溶接された気密封止デバイスを電極ユニットに載置したまま一括して真空チャンバ部外へ搬出する。その後、新たな複数の被溶接物を載置した電極ユニットを真空チャンバ部内へ移送するという動作を繰り返す。 The present invention includes an electrode unit that can place an object to be welded, moves up and down independently of each other, and has a plurality of lower electrode tips that contact the lower welding electrode during welding. A plurality of objects to be welded are placed on the electrode unit in advance outside the vacuum chamber part where resistance welding is performed, and the electrode units are mounted on a support member in the vacuum chamber part, and a plurality of objects to be welded are collectively collected. Transfer into the vacuum chamber. When the inside of the vacuum chamber reaches a predetermined degree of vacuum, the electrode member is intermittently moved by a predetermined distance by moving the support member intermittently, and the lower electrode tip and the workpiece to be welded are sequentially moved upward. It transfers between a welding electrode and a lower welding electrode, performs resistance welding, and is vacuum-tightly sealed. After all of the plurality of objects to be welded in the vacuum chamber are resistance-welded, the hermetic sealing device resistance-welded in vacuum is collectively carried out of the vacuum chamber while being placed on the electrode unit. Then, the operation | movement of transferring the electrode unit which mounted several new to-be-welded object into a vacuum chamber part is repeated.
第1の発明によれば、電極ユニットに複数の被溶接物を載置した状態で真空チャンバ部内に一括して移送し、電極ユニットに載置したままで被溶接物を順次抵抗溶接し、最後の被溶接物を溶接した後に、一括して真空中で気密封止した気密封止デバイスを真空チャンバ部内から搬出するので、真空チャンバ部内を大気圧に戻すことなく連続して真空中で被溶接物を順次溶接することができ、1個の被溶接物にかかる真空引きの時間を短縮でき、溶接効率が向上するのは勿論のこと、真空チャンバ部内を容易に高真空にすることができ、より一層、高い品質の気密封止デバイスを得ることができる。 According to the first invention, a plurality of workpieces are placed on the electrode unit and transferred collectively into the vacuum chamber, and the workpieces are sequentially resistance welded while being placed on the electrode unit. Since the hermetic sealing device, which is hermetically sealed in vacuum at once, is carried out from inside the vacuum chamber after welding the workpieces, the welding is continuously performed in vacuum without returning the inside of the vacuum chamber to atmospheric pressure. The objects can be welded sequentially, the time required for evacuation of one workpiece can be shortened, the welding efficiency is improved, and the inside of the vacuum chamber can be easily made high vacuum, An even higher quality hermetic sealing device can be obtained.
第2の発明によれば、真空チャンバ部内で抵抗溶接が行われている間に、予め複数の被溶接物を載置した電極ユニットを真空チャンバ部の外部又は内部に待機させており、切換用ユニットで切り換えるだけで、溶接済みの気密封止デバイスが載置された電極ユニットに代えて、待機していた電極ユニットを直ぐに切り換え、抵抗溶接を開始することができる。したがって、真空チャンバ部内での溶接中に、待機中の電極ユニットに溶接済みの気密封止デバイスと溶接前の被溶接物とを取り替えることができるので、溶接効率を更に向上させることができる。 According to the second invention, while resistance welding is performed in the vacuum chamber portion, the electrode unit on which a plurality of workpieces are placed in advance is placed on standby outside or inside the vacuum chamber portion, and is used for switching. By simply switching the unit, the electrode unit on which the welded hermetic sealing device is placed can be switched immediately and the resistance welding can be started. Therefore, during welding in the vacuum chamber, the hermetic sealing device welded to the standby electrode unit and the workpiece to be welded can be replaced, so that the welding efficiency can be further improved.
第3の発明によれば、下部電極チップは、被溶接物を電極ユニットの所定の位置へ位置決めすると共に、溶接時に汚れたり消耗したりした場合は容易に交換することができる。また、それぞれの被溶接物の上に上部電極チップを重ねているので、真空チャンバ部内では、上部溶接電極を下降又は下部溶接電極を上昇させることにより、これら溶接電極を上部電極チップ、下部電極チップに接触させればよく、被溶接物を上部溶接電極に特別位置合わせする機能を有する必要が無いので、位置検出機構や位置制御機構が不要になる。したがって、抵抗溶接機構を簡潔にでき、抵抗溶接機構の小型化と経済性の向上を達成できるだけでなく、真空チャンバ部内にそれらを備えることが無いので、真空チャンバ部の内容積を小さくでき、その分、真空引きにかかる時間を短くでき、溶接効率の更なる向上につながる。 According to the third invention, the lower electrode tip can be easily replaced when the work piece is positioned at a predetermined position of the electrode unit and becomes dirty or worn during welding. In addition, since the upper electrode tip is overlaid on each work piece, the upper electrode tip and the lower electrode tip are lowered by lowering the upper welding electrode or raising the lower welding electrode in the vacuum chamber. The position detection mechanism and the position control mechanism are not necessary because it is not necessary to have a function of specially aligning the work piece with the upper welding electrode. Therefore, the resistance welding mechanism can be simplified, not only can the resistance welding mechanism be miniaturized and the economy can be improved, but also the vacuum chamber portion is not provided with them, so the internal volume of the vacuum chamber portion can be reduced, and the The time required for evacuation can be shortened, leading to further improvement in welding efficiency.
第4の発明は、被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止するときに、同時に、被溶接物が有する複数の外部端子の一部に溶接電流とは別の電流を流すことができるので、封止空間の真空特性の優れた気密封止デバイスを得ることができる。また、通電される前記外部端子を気密封止デバイスの更なる高真空化や種々の測定、検出などに使うことも可能である。更にまた、真空チャンバ部内で支持部材と電極ユニットとを一緒に移動させる構造であるので、支持部材と電極ユニット間の電気的接続、切り離しが容易に行えるから、溶接電流とは別の電流を通電可能にするための電気的接続構造を簡易化できる。 According to the fourth aspect of the present invention, when a workpiece is resistance-welded and vacuum-tight sealed, a current different from the welding current can be supplied to some of the plurality of external terminals of the workpiece at the same time. Thus, an airtight sealing device having excellent vacuum characteristics of the sealing space can be obtained. Further, the external terminal to be energized can be used for further vacuuming of the hermetic sealing device, various measurements, detections, and the like. Furthermore, since the support member and the electrode unit are moved together in the vacuum chamber, electrical connection and disconnection between the support member and the electrode unit can be easily performed. The electrical connection structure for making it possible can be simplified.
第5の発明によれば、電極ユニットに複数の被溶接物を載置した状態で真空チャンバ部内に一括して移送し、電極ユニットに載置したままで被溶接物を順次抵抗溶接し、最後の被溶接物を溶接すると、一括して真空中で気密封止した気密封止デバイスを真空チャンバ部内から搬出するので、真空引きの回数を少なくして全体的な真空引き時間を短縮できるので溶接効率を向上させることができる。 According to the fifth invention, a plurality of workpieces are placed on the electrode unit and transferred collectively into the vacuum chamber, and the workpieces are sequentially resistance-welded while being placed on the electrode unit. When the workpieces are welded, the hermetic sealing device that is hermetically sealed in a vacuum is carried out from the vacuum chamber. Therefore, the number of evacuations can be reduced and the overall evacuation time can be shortened. Efficiency can be improved.
第6の発明によれば、真空チャンバ部内で抵抗溶接が行われている間に、予め複数の被溶接物を載置した電極ユニットを、真空チャンバ部の外部又は内部で待機させて電極ユニットに溶接前の複数の被溶接物を載置するので、時間を省略でき、溶接効率を更に向上させることができる。 According to the sixth invention, while resistance welding is performed in the vacuum chamber portion, the electrode unit on which a plurality of workpieces are placed in advance is put on standby outside or inside the vacuum chamber portion to be used as the electrode unit. Since a plurality of workpieces before welding are placed, time can be omitted and welding efficiency can be further improved.
[実施形態1]
図1〜図3によって本発明に係る実施形態1の真空中抵抗溶接装置の概略について先ず説明する。この真空中抵抗溶接装置の外観から見た本発明に係る主な部分は、図1に示すように、ドライ窒素ガスが充満されるドライボックス部1、ドライボックス部1の紙面の裏面側に隣接して位置する真空ベーキング部3(破線で示す)、ドライボックス部1の右側に隣接して配置されていて抵抗溶接が行われる真空チャンバ部5、真空チャンバ部5を短時間で高真空にし得る真空ポンプ機構7(破線で示す)、図3などで示すように、真空チャンバ部5内に上部溶接電極と下部溶接電極とが収納されている抵抗溶接機構9、各種の操作を行うための操作パネル部11、ドライボックス部1に結合されるパスボックス13などからなる。真空ベーキング部3は一般的なものであるので特に説明をしないが、焼成した被溶接物を大気中に曝すことなく、ドライボックス部1に搬入できるようになっている。
[Embodiment 1]
First, the outline of the resistance welding apparatus in vacuum according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the main part according to the present invention viewed from the appearance of this vacuum resistance welding apparatus is adjacent to the
図示しないが、ドライボックス部1には、ドライ窒素ガスを供給するガス供給機構が接続されている。ドライボックス部1は表面に三つの操作窓が1A〜1Cを備えており、作業者が操作窓1A〜1Cから腕を入れてドライボックス部1内で必要な作業ができるようになっている。このときドライボックス部1は大気中から隔離できる構造になっている。この隔離構造は一般的なものであってもよいので説明を省略する。ドライボックス部1と真空チャンバ部5との内部については後で詳述する。図2に示すように、ドライボックス部1内には被溶接物が載置されたトレイTが搬入、又は気密封止デバイスが搭載されたトレイTが外部に搬出される。
Although not shown, the
真空ポンプ機構7は、真空チャンバ部5内を短時間で高真空(1×10−3Pa以下)にできるように、詳細は図示しないが、スクロールポンプ、ターボ分子ポンプ、吸引通路及び各種バルブと制御部などからなる。スクロールポンプで真空チャンバ部5内を急速に粗引きを行い、また、ターボ分子ポンプで真空チャンバ部5内を所定の高真空度に維持する。真空ポンプ機構7は別の構造であっても勿論よい。
The
抵抗溶接機構9は、交流電力を直流電力に変換する整流部とコンデンサ部と溶接トランスなどから構成された不図示の電源部の他に、溶接駆動機構9A、結合部材9B、及び支持機構9Cなどを備える。溶接駆動機構9Aは、図3、図5に示す真空チャンバ部5内に位置する上部溶接電極9Dを上下に移動させると共に、その上部溶接電極9Dに所定の大きさの加圧力を与えることができる。結合部材9Bは溶接駆動機構9Aと上部溶接電極9Dとを結合する。支持機構9Cは溶接駆動機構9Aと結合部材9Bなどを支持する。溶接駆動機構9Aは例えば、油圧式シリンダ又は空圧式シリンダ、あるいはこれらを直列結合したものなどからなり、上部溶接電極9Dを高速で上下動させると共に、被溶接物に機械的な衝撃を与えない動作を行うように構成されている。
The resistance welding mechanism 9 includes a
図示しないが、結合機構9Bは真空チャンバ部5の気密性を保持しながら上下動できる密封構造に支えられている。なお、抵抗溶接機構9は、コンデンサ部に蓄えた電気エネルギーを20〜30ms以下の短時間で放電するコンデンサ式抵抗溶接機が好ましいが、溶接電流の大きさなどによっては商用電力をインバータ装置などで制御する構造のものなどであっても良い。なお、この実施形態1では上部溶接電極9Dを上下動させる構造になっているが、下部溶接電極9Eを上下動させる構造でも勿論よい。
Although not shown, the coupling mechanism 9 </ b> B is supported by a sealing structure that can move up and down while maintaining the airtightness of the
次に、図4、図5で電極ユニットを説明する前に、電極ユニットに載置される被溶接物について説明する。本発明の実施形態1に係る抵抗溶接装置で気密封止する被溶接物の一例を図6(A)により説明する。図6(A)に示す被溶接物Wは、一般的なものであって、水晶振動子又は圧電デバイス、あるいはこれらと半導体素子を含む電子デバイスなどからなる素子Sが搭載されている第1の被溶接物W1と第1の被溶接物W1に抵抗溶接されて密閉空間を形成する第2の被溶接物W2とからなる。
Next, before describing the electrode unit with reference to FIGS. 4 and 5, the workpiece to be mounted placed on the electrode unit will be described. An example of a workpiece to be hermetically sealed by the resistance welding apparatus according to
第1の被溶接物W1、第2の被溶接物W2は図示されたものばかりでなく、溶接電流を通流させることができる構造からなり、かつ抵抗溶接部にほぼ均等に加圧力がかけられ、かつ抵抗溶接部に溶接電流を均等かつ集中させることができる環状の抵抗溶接部を有するものならば、形状に限定されない。例えば、短円筒状の金属ケース内の電気絶縁基板上に素子又はデバイスが搭載され、平坦な蓋で密閉構造を形成するものであってもよい。また、図6(A)に示す第1の被溶接物W1は外部端子Lとして、複数のリード端子を有するが、外部端子Lは第1の被溶接物W1のベース部分から電気絶縁されてその外面に形成された平坦状の電極端子であっても勿論よく、外部端子の形状に限定されるものではない。 The first workpiece W1 and the second workpiece W2 are not only shown in the figure, but also have a structure that allows a welding current to flow therethrough, and a pressure is applied almost evenly to the resistance welding portion. And if it has an annular resistance welding part which can concentrate a welding current uniformly and on a resistance welding part, it will not be limited to a shape. For example, an element or device may be mounted on an electrically insulating substrate in a short cylindrical metal case, and a sealed structure may be formed with a flat lid. The first workpiece W1 shown in FIG. 6A has a plurality of lead terminals as external terminals L. The external terminals L are electrically insulated from the base portion of the first workpiece W1. Of course, the electrode terminal may be a flat electrode terminal formed on the outer surface, and is not limited to the shape of the external terminal.
このような構造の第1の被溶接物W1に第2の被溶接物W2を重ね合わせた被溶接物Wが搭載されたトレイTを、図2に示すように先ずパスボックス13に搬入する。パスボックス13をドライ窒素ガスで充満させた後、トレイTをパスボックス13からドライ窒素ガスが充満されたドライボックス部1内へ移送し、ドライボックス部1内で待機させる。ベーキング部3において、先行のトレイT上の被溶接物Wが所定時間焼成された後に、大気に曝されることなくトレイTがドライボックス部1内へ戻されると、これに代えて待機していたトレイTがベーキング部3に移送される。なお、パスボックス13をベーキング部3に隣接して設け、大気中からパスボックス13を通してベーキング部3にトレイTを搬送する構造でも勿論よい。これらの構造は種々考えられるが、いずれであってもよい。
As shown in FIG. 2, first, the tray T on which the workpiece W in which the second workpiece W2 is superposed on the first workpiece W1 having such a structure is loaded into the
この実施例では、図4及び図5に示すような構造の電極ユニット15が、ドライボックス部1内における切換用ユニット17上で待機している。先ず、電極ユニット15について説明すると、図4に示すように、この実施例では15個の被溶接物Wをそれぞれ載置することができる15個の同一構成の下部電極チップ15Aが一列に配置されている。15個の下部電極チップ15Aは、図4では左右方向に整列し、図5では紙面の表裏方向に整列している。15個の下部電極チップ15Aは、他に影響を与えずに上下動できるように所定の間隔だけ互いに離れている。各下部電極チップ15Aの両側には共通支持部15Bが延びており、これら下部電極チップ15Aは共通支持部15Bによって支持されている。それぞれの共通支持部15Bには各下部電極チップ15Aまで延びて固定されている2本のピン15Cが備えられている。
In this embodiment, an
図5に示すように、共通支持部15Bはピン15Cが上下動できるように、ピン15Cを支持しており、それらの頭部15Dと共通支持部15Bとの間にはコイルバネのようなバネ15Eが備えられている。バネ15Eは、下部電極チップ15Aに上から圧力がかけられるとき、圧縮されて下部電極チップ15Aを降下させ、その加圧力が除去されると、再び元の位置まで上昇させる弾性力を呈する。したがって、15個の下部電極チップ15Aは、それぞれの2本のピン15Cとバネ15Eによって、共通支持部15Bと弾性的に機械的な結合がなされ、すべての下部電極チップ15Aは独立して上下動できるように共通支持部15Bによって支えられている。また、各下部電極チップ15Aの上面に対して垂直に延びる2本の位置決めピン15Fが備えられている。位置決めピン15Fは、ドライボックス部1内において、トレイTから被溶接物Wを各下部電極チップ15Aに移載した後に、上部電極チップ15Gを被溶接物Wに載せるときに上部電極チップ15Gの位置決めを行うと共に、ガイドして上部電極チップ15Gを被溶接物Wに載せ易くするものである。位置決めピン15Fは各下部電極チップ15Aに2本以上備えられていればよい。
As shown in FIG. 5, the
ここで、前述したように各下部電極チップ15A上に載置された被溶接物Wの上に、上部電極チップ15Gを載せるのは、下部電極チップ15Aに載置した被溶接物Wが動かないように押さえること、真空チャンバ部5内において、特に被溶接物Wの位置を検出する位置検出機構を設けることなく、図5に示すように、上部溶接電極9Dを上部電極チップ15Gに適切に接触させることができるためである。このようにすることによって、真空チャンバ部5の内部の機構を簡単にし、また、真空チャンバ部5の内容積を低減している。実際上、このことは経済性の面から有利であるばかりでなく、所定の高真空度まで真空引きする時間の短縮も図れる。なお、上部電極チップ15Gは、図5に示した第2の被溶接物W2の構造に適した形状になっており、第1の被溶接物W1と第2の被溶接物W2との円環状接触部だけに直接接触して、加圧力を与える構造になっている。好ましくは、第1の被溶接物W1と第2の被溶接物W2との円環状接触部に接触するリングプロジェクションを有するのがよい。
Here, as described above, the
しかしながら、真空チャンバ部5内において、上部溶接電極9Dに対して被溶接物Wを高精度で位置決めしながら間欠的に電極ユニット15の駆動できる機構を有する場合には、上部溶接電極9Dは上部電極チップ15Gと同様な構造の電極チップを上部溶接電極9Dの先端面に一体化した構造であって、被溶接物Wの位置検出を行い、位置合わせを行いながら上部溶接電極9Dが直接、被溶接物Wに加圧力を与えてもよい。この場合には、位置決めピン15F及び上部電極チップ15Gは不要であり、上部電極チップ15Gを被溶接物W上に載せる手間を省くことができる。なお、電極ユニット15の下部電極チップ15Aの個数は15個に限定されるものではなく、この溶接装置の経済性と溶接効率などから決められる2個以上の任意の個数であればよい。
However, when the
ドライボックス部1内に説明を戻すと、ドライボックス部1内には前述した構造の電極ユニット15が切換用ユニット17上に位置し、その状態で、トレイTから電極ユニット15の各下部電極チップ15Aに被溶接物Wを移載し、その上に上部電極チップ15Gを載置する。したがって、待機中の電極ユニット15に被溶接物Wと上部電極チップ15Gとを搭載しておくので、被溶接物Wと上部電極チップ15Gとを搭載済みの電極ユニット15をいつでも直ぐに真空チャンバ部5内へ移送することが可能であり、全体の溶接時間に、被溶接物Wと上部電極チップ15Gとを電極ユニット15に搭載する時間を考慮する必要が無い。
Returning to the description of the
切換用ユニット17については詳しくは図示しないが、図2において、上下方向、つまり電極ユニット15の搬送方向に対して垂直な方向にスライドする支持台17A上に一対の切換支持部材17B、17Cが固定されている。切換用ユニット17のスライド動作によって、切換支持部材17B、17Cは切り換えられる。切換支持部材17B、17Cは電極ユニット15をドライボックス部1内から真空チャンバ部5内に移送するとき、又は真空チャンバ部5内からドライボックス部1内へ電極ユニット15が搬出されるとき、電極ユニット15を一時的にガイドする役割と、電極ユニット15を支持する役割を行うものである。一方の切換支持部材17B上に電極ユニット15が待機していて、他方の切換支持部材17Cは空であり、後述する真空チャンバ部5内から搬出される電極ユニットがこの空の切換支持部材17Cに搭載される。
Although the
なお、電極ユニット15が単一、つまりドライボックス部1内又は真空チャンバ部5内のいずれかに存在するだけの場合には、切換用ユニット17は不要である。この場合、ドライボックス部1内の支持部材は1個であって、固定であっても良いし、あるいは真空チャンバ部5の開閉部材5Aの開閉機構によっては、開閉部材5Aの開閉動作に影響を与えない位置まで、図2における左右方向(電極ユニット15の移動方向)又は上下方向(電極ユニット15の移動方向と前記左右方向とに直角の方向)にスライドできる構造であっても良い。また、切換用ユニット17は一対の切換支持部材17B、17Cに加えて他の切換支持部材を備えていてもよい。
When the
次に、図2及び図3などによって真空チャンバ部5内について説明する。真空チャンバ部5内には移動可能な支持部材19が備えられている。支持部材19は、開閉部材5Aで開閉される出入口5Bの近傍の内外から真空チャンバ部5内の所定位置まで移動できるようになっている。支持部材19は、ドライボックス部1内から電極ユニット15を真空チャンバ部5内に移送するとき、又は真空チャンバ部5内からドライボックス部1内へ電極ユニット15を移送するとき、電極ユニット15を一時的にガイドする役割と、電極ユニット15を支持する役割を行うものである。支持部材19は小型軽量の構造であることが好ましい。
Next, the inside of the
ドライボックス部1内の切換支持部材17B上から真空チャンバ部5内の支持部材19上に電極ユニット15を移載すると、駆動機構21が動作して、支持部材19と一緒に電極ユニット15を真空チャンバ部5内右方向に移動させると共に、開閉部材5Aが出入口5Bを閉じ、また、真空ポンプ機構7も動作を開始して真空チャンバ5内の真空引きを開始する。支持部材19を図2、図3で左右に移動させる駆動機構21は、大きく分けて真空チャンバ部5の外側に配置されているサーボモータなどからなる外部駆動部21Aと、これに結合されて図3の左右方向に駆動される内部駆動部21Bとからなる。内部駆動部21Bは、例えば外部駆動部21Aによって間欠的に一定の角度回転するボールネジと、このボールネジの回転方向によって図2、図3で右方向又は左方向に動く駆動部材21bなどによって構成され、駆動部材21bに固定されている支持部材19を間欠的に駆動し、一緒に電極ユニット15を間欠的に移動させる。支持部材19は内部駆動部21Bによって支持、又は内部駆動部21Bに固定されている。
When the
支持部材19及び支持部材19に搭載された電極ユニット15は、真空チャンバ部5内の図3における所定位置に一旦停止する。この停止位置は、図4に示した電極ユニット15の最も右側に位置する下部電極チップ15F及びそれに載置されて、最初に抵抗溶接される被溶接物Wの中央が、互いに同軸上で上下方向に対向している上部溶接電極9Dの中央と下部溶接電極9Eの中央とを結ぶ線上、つまり溶接ポジションにあることが好ましい。真空チャンバ5内が所定の真空度に達する時刻に、抵抗溶接機構9が動作し、その溶接駆動機構9Aによって上部溶接電極9Dが下降し、上部溶接電極9Dが上部電極チップ15Gに接触して加圧する。少なくとも、真空チャンバ部5内におけるこれら動作は不図示のコントローラによって、プログラミングに従い自動的に行われる。
The
その加圧力によって、図5(B)に示すように、バネ15Eが収縮し、下部電極チップ15Aが降下して、その下面が下部溶接電極9Eの上面に押し付けられる。この状態で、図示しない前記電源部が上部溶接電極9Dと下部溶接電極9Eとの間に通電し、所定のピーク値のパルス状の溶接電流が下部電極チップ15Aと上部電極チップ15Gとを介して、第1の被溶接物W1と第2の被溶接物W2との接触部である抵抗溶接部に流れ、その抵抗溶接部を短期間で溶接し、高真空状態で気密封止が行われた気密封止デバイスを得る。その直後に抵抗溶接機構9が作動し、その溶接駆動機構9Aによって上部溶接電極9Dは元の位置まで上昇する。
With the applied pressure, as shown in FIG. 5B, the
次に、真空チャンバ5内を所定の真空度に保持した状態で、駆動機構21が再び動作して、支持部材19とその上に載置された電極ユニット15とを所定距離だけ図3の右方向に移動させる。この移動で、右側から2番目に位置する下部電極チップ15A及びそれに載置された被溶接物Wが、上部溶接電極9Dと下部溶接電極9Eとの間の溶接ポジションに位置する。再び、抵抗溶接機構9が動作を行って上部溶接電極9Dを下降させ、上部溶接電極9Dが上部電極チップ15Gを通して被溶接物Wに加圧力を与え、通電して被溶接物Wを抵抗溶接する。
Next, with the
真空チャンバ5内を所定の真空度に保持した状態で、前述した抵抗溶接を15回行うことによってすべての被溶接物Wが高真空中で気密封止され、電極ユニット15に載置された被溶接物Wはすべて気密封止デバイスとなる。しかる後、真空チャンバ部5内にドライ窒素を供給して、真空チャンバ部5内をほぼ大気圧に等しくした後に開閉部材5Aが出入口5Bを開く。これとほぼ同時に、駆動機構21が動作を開始して、支持部材19と電極ユニット15とを図2、図3の左方向に動かして出入口5Bまで移動させ、ドライボックス部1内へ電極ユニット15を搬出する。これにより、15個の気密封止デバイスが一括して真空チャンバ部5内から取り出される。
The resistance welding described above is performed 15 times in a state where the inside of the
ドライボックス部1内において、真空チャンバ部5内から取り出された電極ユニット15は切換用ユニット17の空の切換支持部材17Cに載置される。次に、切換用ユニット17をスライドさせて、被溶接物Wが載置されている電極ユニット15を搭載している切換支持部材17Bを、真空チャンバ部5内の支持部材19と合致するように整列する位置、つまり切換支持部材17Bと支持部材19とが一直線状に整列し、高さが互いに等しい位置で、切換支持部材17Bが停止する。そして、電極ユニット15は切換支持部材17B上から支持部材19上に移送され、真空チャンバ部5内に搬送される。このとき、切換支持部材17Bと支持部材19とは出入口5Bの所で途切れて間隙があるが、電極ユニット15の移送には問題を生じない程度の間隙である。他方では、ドライガスボックス部1内において、切換支持部材17Cに載置された電極ユニット15から15個の気密封止デバイスがトレイTに移される。以上述べたように、本発明は、真空チャンバ部内を一旦、高真空にすると、複数個の被溶接物を順次抵抗溶接できる具体的な構成を有する。
In the
[実施形態2]
次に、図6(B)に示す被溶接物Wを溶接するのに適した第2の真空中抵抗溶接装置について説明する。この被溶接物Wは、複数の外部端子の一部分、例えば太い端子で示す一対の外部端子Lを有する。これら外部端子Lは、外部端子L間に電流を流して真空度を高めたり、あるいは種々の測定又は検出する役割などを行う。この真空中抵抗溶接装置は溶接時に溶接電流とは別の電流を外部端子Lに通電できる構造を有するところが、実施形態1とは異なる。この真空中抵抗溶接装置の外観は図1と同じであり、ドライボックス部1、真空ベーキング部3(破線で示す)、真空チャンバ部5、真空ポンプ機構7、抵抗溶接機構9、各種の操作を行うための操作パネル部11、パスボックス13などは前述したものと同様である。電極ユニット15及び支持部材19の一部分が実施形態1とは異なるので、その異なる部分について主に説明する。
[Embodiment 2]
Next, a second resistance welding apparatus in vacuum suitable for welding the workpiece W shown in FIG. 6B will be described. This work W has a pair of external terminals L indicated by a part of a plurality of external terminals, for example, thick terminals. These external terminals L perform a role of flowing a current between the external terminals L to increase the degree of vacuum or performing various measurements or detections. This vacuum resistance welding apparatus is different from the first embodiment in that it has a structure in which a current different from the welding current can be applied to the external terminal L during welding. The appearance of this vacuum resistance welding apparatus is the same as that in FIG. 1, and the
この実施例2では、図7に示すように、真空チャンバ部5における支持部材19はその後端部(図7の右側)にコネクタ部19Aを備えている。コネクタ部19Aは可撓性の導線19Bによって図示しない交流電源又は直流電源からなる電源部に接続されている。コネクタ部19Aは、図3に示したように、駆動機構21によって支持部材19が移動するとき、当然に一緒に移動する。電極ユニット15の先端部(図7の右側)は互いに電気絶縁されて配置された導電性の良好な2枚の銅板、あるいはコネクタ部19Aに容易に着脱可能な構造のコネクタなどからなる一対の接続部15Hを備える。一対の接続部15Hは、一対の共通支持部15Bに機械的に支えられている。なお、共通支持部15Bは4辺の枠部材からなる枠体であってもよい。共通支持部15Bが枠体である場合には、その前面に一対の接続部15Hが備えられる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the
真空チャンバ部5の出入口5Bの近傍で、電極ユニット15が図3の右側に向けて支持部材19に押し込まれると、電極ユニット15の一対の接続部15Hがコネクタ部19Aに容易に接続され、電極ユニット15を図3の左側に引き出すと、接続部15Hがコネクタ部19Aから容易に切り離すことができる。このように、接続部15Hとコネクタ部19Aとが容易に接続、又は切り離しできる構造になっているので、真空チャンバ部5内から電極ユニット15を引き出したとき、あるいは真空チャンバ部5内に電極ユニットを搬入するとき、特別に操作することなく、接続部15Hとコネクタ部19Aとの接続、切り離しが可能である。
When the
図8に示すように、電極ユニット15におけるそれぞれの下部電極チップ15Aの中央には電気絶縁材料15aが充填されており、一対の導電性接触ピン15Iが電気絶縁材料15aにより囲まれて固定され、下部電極チップ15Aとは電気絶縁されている。図8において、導電性接触ピン15Iは一例として上下方向に弾性力を有する構造のものであり、被溶接物Wの外部端子Lが押し込まれると、外部端子Lと導電性接触ピン15Iとの電気的接触を確実なものにする。被溶接物Wが下部電極チップ15A上に載置された段階で、その外部端子Lは導電性接触ピン15Iに接触する。実施形態1で用いたものと同様な上部電極チップ15Gを被溶接物W上に載置するとき、上部電極チップ15Gの重さにより外部端子Lと導電性接触ピン15Iとの電気的接触を確実なものとなる。なお、上部電極チップ15Gを省略する場合には、被溶接物Wを下部電極チップ15A上に載置したときに下方に押圧するか、あるいは上部溶接電極9Dが被溶接物Wを加圧する力によって、外部端子Lと導電性接触ピン15Iとの電気的接触を確実なものにしてもよい。外部端子Lと導電性接触ピン15Iとの接触構造は特に限定されない。
As shown in FIG. 8, the center of each
一対の導電部材15Jは、それぞれの先端が導電性接触ピン15Iに接続されている。導電部材15Jは、下部電極チップ15Aを電気絶縁材料に囲まれて横方向に延び、下部電極チップ15Aとの電気絶縁が確保されている。一対の導電部材15Jはそれぞれの可撓性の導線15Kによって各導電ピン15Lに接続されている。したがって、下部電極チップ15Aが上下動するとき、導線15Kの可撓性によって問題なく導電部材15Jは導電性接触ピン15Iと一緒に上下動する。それぞれの導電ピン15Lは電気絶縁部15Mを通して電極ユニット15の共通支持部15Bに固定されている。それぞれの下部電極チップ15Aの一対の導電ピン15Lは図示しない導線によって互いに並列接続される。したがって、すべての下部電極チップ15Aの中央の空洞部15aに備えられた一対の導電性接触ピン15Iは電極ユニット15の一対の接続部15Hに対して並列接続される。
The pair of
この実施形態2では、真空チャンバ部5内で抵抗溶接を行う前に、不図示の電源部から電極ユニット15の接続部15Hに所定時間通電を行い、すべての被溶接物Wの外部端子Lを通して被溶接物Wに電流を流す。この通電を終了した後、上部溶接電極9Dを下降させ、前述したように順次抵抗溶接を行って、被溶接物Wを真空中で封止する。この通電は、真空中で気密封止される前の被溶接物の真空度などの特性を向上させる。また、外部端子Lを気密封止デバイスの諸特性を測定する端子又は検出端子として利用できる。なお、被溶接物Wの外部端子Lへの通電は、通電の用途によって被溶接物Wを抵抗溶接した後でもよいし、あるいは被溶接物Wの外部端子Lへ通電を行っているときに、抵抗溶接を行っても構わない。また、前記通電の用途によっては、真空チャンバ部5外で通電を行っても構わない。
In the second embodiment, before resistance welding is performed in the
[実施形態3]
以上説明した実施例1、2では真空チャンバ部内に電極ユニットを同一時間では1個だけ搬入したが、同一時間で複数の電極ユニットを真空チャンバ部内に搬入し、所定の高真空度に維持した状態でそれら電極ユニットに載置されている被溶接物をすべて気密封止した後、真空チャンバ部からそれらを搬出する例について説明する。真空チャンバ部は大きくなるものの、所定の高真空度に維持された真空チャンバ部内でより多くの被溶接物を連続して気密封止できる。特に図示せずに、図1〜図8を利用して説明する。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments described above, only one electrode unit is carried into the vacuum chamber at the same time, but a plurality of electrode units are carried into the vacuum chamber at the same time and maintained at a predetermined high vacuum level. Then, after all the workpieces placed on the electrode units are hermetically sealed, an example in which they are carried out from the vacuum chamber will be described. Although the vacuum chamber portion becomes large, more workpieces can be continuously hermetically sealed in the vacuum chamber portion maintained at a predetermined high degree of vacuum. This will be described with reference to FIGS.
図2に示した切換用ユニット17と同様に切り換えることができる切換用ユニットをドライボックス部1内と真空チャンバ部5内に備える。ドライボックス部1内、つまり真空チャンバ部5の外部に設置される第1の切換用ユニットは、任意の数の切換支持部材、例えば前述した電極ユニット15をそれぞれ載置できる5個の第1の切換支持部材ないし第5の切換支持部材を並列に備える。これら切換支持部材はすべて第1の切換用ユニットの支持台に所定の間隔で固定されており、その第1の切換用ユニットの支持台がスライドすることにより切換支持部材が1列ずつ切り換えられる構成になっている。同様に、真空チャンバ部5内に配置される第2の切換用ユニットは、第1の切換用ユニットと同じ個数の電極ユニット15をそれぞれ載置できる5個の第1の支持部材ないし第5の支持部材を支持台上に所定の間隔で並列に備える。第1の支持部材ないし第5の支持部材は前述した前述した支持部材19と同じ構造のものでよい。第2の切換用ユニットもその支持台がスライドすることにより支持部材が1列ずつ切り換えられる構成になっている。
A switching unit that can be switched in the same manner as the switching
一例では、前述した第1の切換用ユニットをドライボックス部1内で真空チャンバ部5の出入口5B(図3)近傍に設置し、また、第2の切換用ユニットを真空チャンバ部5内で内部駆動機構21Bの駆動部材21b上に搭載されているものとする。第1の切換用ユニットは、水平方向で、電極ユニット15の移動する方向とは直角の方向にスライドして、第1の切換用ユニットの各切換支持部材を第2の切換用ユニットの支持部材に順次合致するよう整列させることができる。真空チャンバ部5内の第2の切換ユニットは、図3に示した駆動機構21の内部駆動機構21Bの駆動部材21bにスライド可能に支えられている。
In one example, the first switching unit described above is installed in the
第2の切換用ユニットの切換を行う切換用駆動機構は、第2の切換用ユニットの切換え操作を行う位置に対応する真空チャンバ部5の外部に配置され、第2の切換用ユニットはその切換用駆動機構に選択的に結合される。切換用駆動機構が作動すると、第2の切換用ユニットは内部駆動機構21Bの駆動部材21bに搭載された状態で、水平方向で電極ユニット15の移動する方向とは直角の方向にスライドして、その第1の支持部材ないし第5の支持部材を1列ずつ順次切り換える。したがって、第2の切換用ユニットにおける第1の支持部材ないし第5の支持部材は、実施形態1、2と同様に、駆動機構21によって図2、図3の左右方向に移動することができ、かつ内部駆動機構21Bの駆動方向とは直角の方向に、スライドすることができる。
The switching drive mechanism for switching the second switching unit is arranged outside the
この実施形態3の装置の動作について説明すると、先ず、ドライボックス部1内に設置される第1の切換用ユニットの第1の切換支持部材ないし第5の切換支持部材のそれぞれに、被溶接物Wを予め載置した電極ユニット15を搭載する。次に、第1の切換用ユニットによって第1の切換支持部材を真空チャンバ部5内における出入口5B近傍に停止している第2の切換用ユニットの第1の支持部材に合わせて整列させ、第1の切換支持部材上に搭載されている電極ユニット15を第1の支持部材に移載する。
The operation of the apparatus according to the third embodiment will be described. First, each of the first switching support member to the fifth switching support member of the first switching unit installed in the
次に、第1の切換用ユニットを切換動作させて、第1の切換支持部材から第2の切換支持部材に切り換える。他方では、真空チャンバ部5内の第2の切換用ユニットを切り換えて、第1の支持部材から第2の支持部材に切り換える。双方の切換用ユニットがこのような切換動作を行うと、対応する切換支持部材と支持部材とが合致するように整列され、ドライボックス部1内の切換支持部材上の電極ユニット15が真空チャンバ部5内の支持部材上に順次移送される。このような切換え操作と移送動作とを繰り返すことにより、ドライボックス部1内の電極ユニット15はすべて真空チャンバ部5内に搬入される。これら操作は出入口5Bを介して手作業で行えば切換用駆動機構が一つで済み経済的である。
Next, the first switching unit is switched to switch from the first switching support member to the second switching support member. On the other hand, the second switching unit in the
電極ユニット15の搬入が完了すると、真空チャンバ部5の開閉部材5Aが出入口5Bを閉じ、真空引きが開始する。真空チャンバ部5内が所定の高真空度に達するまでの時間に、駆動機構21が駆動動作を行って、第2の切換用ユニットと一緒にその上のすべての電極ユニットと支持部材とを前述したとおり、図3の右方向に移動させ、実施形態1で説明した所定位置に停止させる。次に、前記切換用駆動機構を動作させ、切換用駆動機構を第2の切換用ユニットに結合し、第1の支持部材又は第5の支持部材を上部溶接電極9Dと下部溶接電極9Eとの間の溶接ポジションの延長上に位置するように、第2の切換用ユニットの支持台を内部駆動機構21Bの駆動部材21b上でスライドさせる。前述では、最後に電極ユニットを第5の支持部材に搭載し、その状態で図3の右方向に第2の切換用ユニットを移動させているので、第5の支持部材が前記溶接ポジションの延長上に位置することが多い。この場合には、切換用駆動機構は第5の支持部材を第4の支持部材に切り換えるときから切換え動作を行えばよい。第2の切換用ユニットの切換えが終了すると、切換用駆動機構は第2の切換用ユニットとの機械的結合を一旦解く。
When the loading of the
次に、駆動機構21が動作して、第2の切換用ユニット上の第1の支持部材から第5の支持部材を前述したように間欠的に図3の右側に移動させる。第5の支持部材が前記溶接ポジションの延長上に位置する場合には、駆動機構21が第5の支持部材に搭載されている電極ユニットに載置されている被溶接物Wを順次、上部溶接電極9Dと下部溶接電極9Eとの間の溶接ポジションに間欠的に移送し、前述したように抵抗溶接が順次行われる。その電極ユニットに載置されている15個の被溶接物Wがすべて気密封止されると、駆動機構21によって第2の切換用ユニット上のすべての支持部材は元の位置に戻される。次に、切換用駆動機構が動作して、切換用駆動機構が第2の切換用ユニットに結合され、第2の切換用ユニットをスライドさせて第5の支持部材から第4の支持部材に切り換える。この切換えが終了すると、切換用駆動機構は第2の切換用ユニットとの機械的結合を一旦解く。
Next, the
このような動作を繰り返すことにより、第1の支持部材から第5の支持部材に搭載されている電極ユニット15に載置されているすべての被溶接物Wの真空気密封止が終了すると、駆動機構21は第2の切換え用ユニットを真空チャンバ部5内の出入口5B近傍の所定位置まで移動させる。前述したように、真空チャンバ部5内をほぼ大気圧に等しい気圧にした後、出入口5Bを開き、電極ユニット15を順次、ドライボックス1へ搬出する。このとき、第2の切換用ユニットは各支持部材上の電極ユニットを第1の切換用ユニットの切換支持部材に移送する度に切換え動作を行い、また、第1の切換用ユニットは各切換支持部材に電極ユニットが搭載される度に切換え動作を行う。
By repeating such an operation, when the vacuum hermetic sealing of all the workpieces W mounted on the
すべての電極ユニット15に載置されている気密封止デバイスはトレイTに移され、空になったすべての電極ユニット15に別のトレイから被溶接物Wが移載されると、再び、前述した動作が繰り返される。なお、この実施形態3でも、別の第1の切換ユニットを備え、その切換支持部材上に載置された別の電極ユニットに予め被溶接物Wを載置しておき、前記第1の切換ユニットの切換支持部材のすべてに、真空チャンバ部5内から搬出された電極ユニットが搭載された時点で、その前記第1の切換ユニットを前記別の第1の切換ユニットに切り換えてもよい。なお、前記説明では、第1、第2の切換ユニットとも5個の電極ユニット5を搭載できる構造としたが、これは一例であり、複数であれば個数に限定されるものではない。
The hermetic sealing devices placed on all the
以上述べた実施形態では、電極ユニット15を2個以上用いる例について述べたが、電極ユニット15が単一、つまりドライボックス部1内又は真空チャンバ部5内のいずれかにあるだけのものでもよい。この場合には、切換用ユニットなどの機構は勿論不要であるが、被溶接物Wを電極ユニット15に移載するのに要する時間だけ全体的な溶接時間が長くなる。なお、真空チャンバ部5内における支持部材19は、駆動機構21によって真空チャンバ部5内で電極ユニットを載せて一緒に移動するものであるので、内部駆動部材21Bの一部分であってもよい。真空チャンバ部5内において、図2、図3で電極ユニット15を左方向に間欠的に移動させながら、被溶接物Wを左側に位置するものから順次抵抗溶接してもよい。
In the embodiment described above, an example in which two or
実施例1、2において、切換用ユニット17をドライボックス部1内に設けずに真空チャンバ部5内に設けることもできる。切換用ユニットを真空チャンバ部5内の出入口5Bの近傍に設けた場合には、気密封止デバイスを真空チャンバ部5内から搬出するに当たって、気密封止デバイスが載った電極ユニットを先ず切換用ユニット17の支持部材上に移載する。出入口5Bを開いて、真空チャンバ部5内の切換用ユニット17を切り換え、真空チャンバ部5の外の支持部材上の電極ユニットを先ず真空チャンバ部5内の切換用ユニット17における一方の空の支持部材19に移載して、真空チャンバ部5外の前記支持部材を空にする。その後、切換用ユニット17を再び切り換えて、真空チャンバ部5内の他方の支持部材19上に搭載されている、気密封止デバイスの載った電極ユニットを真空チャンバ部5外の空の支持部材に移載すればよい。
In the first and second embodiments, the switching
前述した実施形態では、真空チャンバ部5に隣接する部屋をドライボックス部1としてドライ窒素を充満できる部屋として説明したが、これに限られることは無く、真空チャンバ部5の外部は大気中であってもよいし、ベーキング部であってもよい。また、真空チャンバ部5の真空度よりも低い真空度の低真空チャンバ又はパスボックスを前室として真空チャンバ部5の前段に設けてもよい。この場合には、真空チャンバ部5に比べて内容積の小さな低真空チャンバ又はパスボックスを設けるので、真空チャンバ部5の真空度を所定値に達するまでに要する時間を短縮できる。また、必要に応じて各部屋との間にパスボックスを設けてもよい。
In the above-described embodiment, the room adjacent to the
水晶振動子又は圧電デバイス、あるいはこれらと半導体素子を含む電子デバイスなどを有する被溶接物を高真空中で気密封止し、性能の高い気密封止デバイスを得るのに適用できる。 It can be applied to obtain a high-performance hermetic sealing device by hermetically sealing an object to be welded having a crystal resonator or a piezoelectric device or an electronic device including these and a semiconductor element in a high vacuum.
1・・・ドライボックス部
1A〜1C・・・操作窓
3・・・ベーキング部
5・・・真空チャンバ部
5A・・・開閉部材
5B・・・出入口
7・・・真空ポンプ機構
9・・・抵抗溶接機構
9A・・・溶接駆動機構
9B・・・結合部材
9C・・・支持機構
9D・・・上部溶接電極
9E・・・下部溶接電極
11・・・操作パネル部
13・・・パスボックス
15・・・電極ユニット
15A・・・下部電極チップ
15a・・・空洞部
15B・・・共通支持部
15C・・・ピン
15D・・・ピンの頭部
15E・・・バネ
15F・・・位置決めピン
15G・・・上部電極チップ
15H・・・接続部
15I・・・導電性接触ピン
15J・・・導電部材
15K・・・導線
15L・・・導電ピン
15M・・・電気絶縁部
17・・・切換用ユニット
17A・・・支持台
17B・・・切換支持部材
17C・・・切換支持部材
19・・・支持部材
19A・・・コネクタ部
19B・・・導線
21・・・駆動機構
21A・・・外部駆動部
21B・・・内部駆動部
21b・・・駆動部材
W・・・被溶接物
W1・・・第1の被溶接物
W2・・・第2の被溶接物
S・・・素子
L・・・外部端子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記被溶接物をそれぞれ載置できる複数の下部電極チップと、これら複数の下部電極チップが互いに独立して上下動できるように前記複数の下部電極チップと弾性的に機械的に結合されている共通支持部とを備える電極ユニットと、
前記真空チャンバ部内において前記電極ユニットが搭載される支持部材と、
前記支持部材と一緒に前記電極ユニットを間欠的に移動させる駆動機構と、
を備え、
前記電極ユニットが前記真空チャンバ部内に搬送され、前記駆動機構が前記電極ユニットを間欠的に駆動することにより、前記下部電極チップとその上に載置されている前記被溶接物とを順次、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に移送し、
前記真空チャンバ部内が所定の真空度に達すると、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間隔が狭くなり、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に挟まれている前記下部電極チップが下降又は上昇することによって、前記被溶接物と前記下部電極チップは前記上部溶接電極と前記下部溶接電極とによって加圧され、
前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に前記被溶接物と前記下部電極チップとを挟んで加圧した状態で、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間で通電を行って前記被溶接物に溶接電流を流すことにより、前記被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止し、
前記被溶接物が抵抗溶接されると、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間隔が広がり、再び前記駆動機構が前記電極ユニットを間欠的に駆動して、次の前記被溶接物を前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に移送し、同様にして前記被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止を行うことにより、前記真空チャンバ部内が所定の真空度に維持される度に前記複数の被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止することを特徴とする真空中抵抗溶接装置。 A resistance welding apparatus that includes a lower welding electrode and an upper welding electrode in a vacuum chamber, and seals the workpiece by resistance welding in vacuum by using the lower welding electrode and the upper welding electrode,
A plurality of lower electrode tips on which the workpieces can be respectively placed, and a plurality of lower electrode tips that are elastically mechanically coupled to the plurality of lower electrode tips so that the lower electrode tips can move up and down independently of each other An electrode unit comprising a support part ;
A support member on which the electrode unit is mounted in the vacuum chamber;
A drive mechanism for intermittently moving the electrode unit together with the support member ;
With
The conveyed electrode unit is within the vacuum chamber portion, said by drive mechanism intermittently driving the electrode unit, sequentially and the weld object resting on its and the lower electrode tip, Transfer between the lower welding electrode and the upper welding electrode;
When the inside of the vacuum chamber reaches a predetermined degree of vacuum, the interval between the lower welding electrode and the upper welding electrode is narrowed, and the lower electrode tip is sandwiched between the lower welding electrode and the upper welding electrode Is lowered or raised, the workpiece and the lower electrode tip are pressurized by the upper welding electrode and the lower welding electrode,
In a state where the object to be welded and the lower electrode tip are sandwiched and pressed between the lower welding electrode and the upper welding electrode, energization is performed between the lower welding electrode and the upper welding electrode. By passing a welding current through the workpiece, the workpiece is resistance welded and vacuum-tight sealed,
When the workpiece is resistance-welded, the gap between the lower welding electrode and the upper welding electrode is widened, and the drive mechanism drives the electrode unit intermittently again, and the next workpiece to be welded is Each time the inside of the vacuum chamber is maintained at a predetermined degree of vacuum by transferring between the lower welding electrode and the upper welding electrode, and similarly performing resistance-welding and vacuum-tight sealing the workpiece. A resistance welding apparatus in vacuum, wherein the plurality of workpieces are resistance-welded and vacuum-tightly sealed.
前記電極ユニットを複数個備える場合には、前記真空チャンバ部の内部又は外部に、溶接前の前記被溶接物が載置された溶接前待機の前記電極ユニットを搭載した切換用ユニットを備え、
前記抵抗溶接済みの被溶接物を搭載した前記電極ユニットは、前記真空チャンバ部の外部又は内部で、前記切換用ユニットによって、前記溶接前待機の電極ユニットに切り換えられることを特徴とする真空中抵抗溶接装置。 In claim 1,
In the case where a plurality of the electrode units are provided, a switching unit in which the electrode unit in a standby state before welding in which the workpiece to be welded before being placed is placed inside or outside the vacuum chamber portion is provided,
The resistance in vacuum characterized in that the electrode unit on which the resistance-welded workpiece is mounted is switched to the standby electrode unit before welding by the switching unit outside or inside the vacuum chamber section. Welding equipment.
前記被溶接物を前記電極ユニットの前記下部電極チップに載置した後に、前記被溶接物に上部電極チップを載置し、
前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間隔が狭くなるとき、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に挟まれている前記下部電極チップが下降又は上昇することによって、前記上部溶接電極は前記上部電極チップに接触すると共に、前記下部溶接電極は前記下部電極チップに接触し
前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間を流れる前記溶接電流は、前記下部電極チップ及び前記上部電極チップを通して前記被溶接物に流れることを特徴とする真空中抵抗溶接装置。 In claim 1 or claim 2,
After placing the object to be welded to the lower electrode tip of the electrode unit, placing the upper electrode chip to the object to be welded,
When the gap between the lower welding electrode and the upper welding electrode is narrowed, the lower electrode tip sandwiched between the lower welding electrode and the upper welding electrode is lowered or raised, whereby the upper welding electrode Is in contact with the upper electrode tip, the lower welding electrode is in contact with the lower electrode tip, and the welding current flowing between the lower welding electrode and the upper welding electrode is the lower electrode tip and the upper electrode tip A resistance welding apparatus in vacuum characterized by flowing through the workpiece through the vacuum.
前記被溶接物は複数の外部端子を備え、
前記電極ユニットは、複数の導電性接触ピンと、該導電性接触ピンに通電を行う通電路とを備え、
前記上部溶接電極と前記下部溶接電極との間隔が狭くなるとき、前記被溶接物の外部端子の内のいずれかの複数の前記外部端子が前記導電性接触ピンと接触し、前記通電路と前記導電性接触ピンを通して前記被溶接物に、前記溶接電流とは別の電流を流すことを特徴とする真空中抵抗溶接装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The workpiece is provided with a plurality of external terminals,
The electrode unit includes a plurality of conductive contact pins, and a current path for energizing the conductive contact pins,
When an interval between the upper welding electrode and the lower welding electrode is narrowed, any of the plurality of external terminals among the external terminals of the workpiece is in contact with the conductive contact pin, and the current path and the conductive A resistance welding apparatus in vacuum, wherein a current different from the welding current is passed through the work piece through a contact pin.
複数の前記被溶接物が前記複数の下部電極チップに載置された前記電極ユニットを前記真空チャンバ部の内部に移送する第1の工程と、
前記駆動機構が前記電極ユニットを間欠的に駆動することにより、前記下部電極チップとその上に載置されている前記被溶接物とを順次、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に移送する第2の工程と、
前記真空チャンバ部内が所定の真空度に達すると、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間隔を狭くし、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に位置する前記下部電極チップを下降又は上昇させて、前記上部溶接電極と前記下部溶接電極とによって前記被溶接物と前記下部電極チップとを加圧する第3の工程と、
前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に前記被溶接物と前記下部電極チップとを挟んで加圧した状態で、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間で通電を行って前記被溶接物に溶接電流を流すことにより、前記被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止する第4の工程と、
前記被溶接物が抵抗溶接されると、前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間隔を広げ、再び前記駆動機構が前記電極ユニットを間欠的に駆動して、次の前記被溶接物を前記下部溶接電極と前記上部溶接電極との間に移送し、同様にして前記被溶接物を抵抗溶接して真空気密封止を行う第5の工程と、
所定の真空度に維持された前記真空チャンバ部内において、すべての前記被溶接物を順次抵抗溶接した後、前記電極ユニットを前記真空チャンバ部から搬出することにより一括して前記抵抗溶接済みの複数の被溶接物を搬出する第6の工程と、
を備えることを特徴とする真空中抵抗溶接方法。 A lower welding electrode and an upper welding electrode provided in the vacuum chamber section; an electrode unit including a plurality of lower electrode tips on which the workpieces can be respectively mounted and movable up and down independently of each other; and in the vacuum chamber section A plurality of objects to be welded are sequentially vacuum-tightly sealed in a vacuum by a resistance welding apparatus including a support member that supports the electrode unit and a drive mechanism that intermittently moves the electrode unit together with the support member. A resistance welding method in vacuum,
A first step of transferring the electrode unit on which the plurality of workpieces are placed on the plurality of lower electrode tips to the inside of the vacuum chamber ; and
When the drive mechanism intermittently drives the electrode unit, the lower electrode tip and the workpiece to be placed thereon are sequentially placed between the lower welding electrode and the upper welding electrode. a second step you transfer,
When the inside of the vacuum chamber reaches a predetermined degree of vacuum, the space between the lower welding electrode and the upper welding electrode is narrowed, and the lower electrode tip positioned between the lower welding electrode and the upper welding electrode is lowered. Or a third step of raising and pressurizing the workpiece and the lower electrode tip by the upper welding electrode and the lower welding electrode;
In a state where the object to be welded and the lower electrode tip are sandwiched and pressed between the lower welding electrode and the upper welding electrode, energization is performed between the lower welding electrode and the upper welding electrode. A fourth step of applying a welding current to the work piece to resistance-weld the work piece and vacuum-tightly seal the work piece;
When the workpiece is resistance-welded, the distance between the lower welding electrode and the upper welding electrode is widened, and the drive mechanism drives the electrode unit intermittently again, and the next workpiece to be welded is A fifth step of transferring between a lower welding electrode and the upper welding electrode, and similarly performing a vacuum hermetic sealing by resistance welding the workpiece to be welded;
In the vacuum chamber portion maintained at a predetermined degree of vacuum, all the workpieces are sequentially resistance welded, and then the electrode unit is unloaded from the vacuum chamber portion to collectively perform a plurality of the resistance welded pieces . A sixth step of carrying out the work piece;
A resistance welding method in vacuum characterized by comprising:
前記真空チャンバ部の内部又は外部に、溶接前の前記複数の被溶接物を載置した前記電極ユニットを待機させ、
前記抵抗溶接済みの複数の被溶接物を搭載した前記電極ユニットは、真空チャンバ部の外部又は内部で、待機していた前記電極ユニットに切り換えられ、待機していた前記電極ユニットに載置された前記被溶接物が順次抵抗溶接されることを特徴とする真空中抵抗溶接方法。 In claim 5,
In the inside or outside of the vacuum chamber part, the electrode unit on which the plurality of workpieces before welding are placed is put on standby,
The electrode unit carrying a plurality of resistance-welded workpieces is switched to the electrode unit that has been waiting outside or inside the vacuum chamber, and is placed on the electrode unit that has been waiting. A resistance welding method in vacuum, wherein the objects to be welded are sequentially resistance welded.
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