JP2004009140A

JP2004009140A - マイクロ溶接装置

Info

Publication number: JP2004009140A
Application number: JP2003154529A
Authority: JP
Inventors: Yeol-Hwa Lee; リー　ヨル−ワ; Seong Wan Koo; コー　ソン−ワン; Jong Hak Choi; チョイ　ジョン−ハク
Original assignee: RES INST OF NATL DEFENCE
Current assignee: RES INST OF NATL DEFENCE
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-01-15
Also published as: US7041934B2; US20040000537A1; NL1023588A1; KR100451411B1; NL1023588C2; KR20030093562A

Abstract

【課題】蓄電器に充電されたエネルギーを利用して極細電線を母材に最小の溶着面積にて溶着し得るマイクロ溶接装置を提供しようとする。
【解決手段】一定の電圧を出力する電源手段２と、該電源手段に並列に連結された蓄電手段（６，７）と、該蓄電手段と並列に連結されたスイッチ手段９と、該スイッチ手段をオンさせるスイッチ駆動手段１０と、前記スイッチ手段と直列に連結された溶接回路手段（１２，１３）と、を包含してマイクロ溶接装置を構成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ溶接装置に係るもので、詳しくは、リ―ド線等極細電線を母材の所望の部位に最小溶着面積にて溶接し得るマイクロ溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料を相互接合させる方法としては、ハンダ付け及び溶接があるが、前記ハンダ付けは、接合しようとする金属と他の金属（溶融点の低い金属）とを接合部に置いて溶かして付ける方法で、前記溶接は、接合しようとする金属の接合部を直接溶かして付ける方法である。
【０００３】
且つ、一般のハンダ付けは、電子部品の素子を付着するか、又は電線を連結する場合に、比較的小規模で使用され、溶接は、建設、発電施設及び航空機等の比較的大規模の環境で多く使用される。
【０００４】
従って、回路基板などの母材に電線を付着する場合には、主にハンダ付けを利用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のハンダ付けにおいては、溶接すべき母材にＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｗｉｒｅ　Ｇａｕｇｅ）１０〜４０程度の極細電線を付着する場合は、不適切であるという不都合な点があった。
【０００６】
即ち、従来のハンダ付けにおいては、接合しようとする金属と他の金属とを溶かして付けるため、先ず、接合部の面積が増加し、微細な動作を遂行する回路の誤動作を起こす原因になるという不都合な点があった。
【０００７】
従って、極細電線自体を溶かして母材に直接溶着させる方法が欲しいが、従来の溶接装置を用いては、極細電線を溶かして母材に付ける微細溶接が不可能であるという不都合な点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、蓄電器に充電されたエネルギーを利用して極細電線を母材に最小溶着面積にて溶着し得るマイクロ溶接装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るマイクロ溶接装置においては、所定電圧を出力する電源手段として交流電源に接続された蓄電器充電電源装置及び該蓄電器充電電源装置から出力される電圧レベルを調節する電圧調節器と、電圧検出手段としての前記蓄電器充電電源装置に並列連結された各抵抗及びそれら抵抗の接点間に連結されて前記蓄電器充電電源装置の出力電圧が前記電圧調節器により決定された電圧と一致するかを検出する電圧比較器と、前記蓄電器充電電源装置の出力電圧を充電する蓄電手段としての各蓄電器と、それら蓄電器の出力電圧をスイッチングする選択スイッチと、該選択スイッチによりスイッチングされた充電電圧を伝達するスイッチ手段としてのサイリスタスイッチと、トリガーパルスによりサイリスタスイッチの動作を制御するスイッチ駆動手段としてのトリガーパルス発生装置と、該トリガーパルス発生装置の動作を調節するフットスイッチと、溶接電極（溶接及び加圧電極）と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明に係るマイクロ溶接装置においては、図１に示したように、交流電源１と、該交流電源１に接続されて所定電圧を出力する電源手段としての蓄電器充電電源装置２と、該蓄電器充電電源装置２から出力される電圧レベルを調節する電圧調節器３と、前記蓄電器充電電源装置２の出力端子に並列連結された各抵抗４ａ、４ｂと、それら抵抗４ａ、４ｂの接点間に連結されて前記蓄電器充電電源装置２の出力電圧が前記電圧調節器３から決定された電圧と一致するかを検出する電圧比較器５と、前記蓄電器充電電源装置２の出力電圧を充電する蓄電手段としての各蓄電器（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）６、７と、それら蓄電器６、７の出力電圧をスイッチングする選択スイッチ８と、該選択スイッチ８によりスイッチングされた充電電圧を伝達するサイリスタ（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）スイッチ９と、トリガーパルスにより前記サイリスタスイッチ９の動作を制御するトリガーパルス発生装置１０と、該トリガーパルス発生装置１０の動作を調節するフットスイッチ（ｆｏｏｔ　ｓｗｉｔｃｈ）１１と、溶接電極（加圧電極及び母材電極）１２、１３と、を包含して構成されている。一方、図面符号１４及び１５は、夫々溶接の対象となる極細電線及び母材を示したものである。
【００１２】
以下、上記のように構成された本発明に係るマイクロ溶接装置の動作に対し、説明する。
【００１３】
前記交流電源１が前記蓄電器充電電源装置２に供給されると、該蓄電器充電電源装置２は、前記電圧調節器３により決定された電圧を出力端子に出力する。
【００１４】
前記二つの抵抗４ａ、４ｂは、直列に連結されて前記蓄電器充電電源装置２の出力端子に並列に接続される。
【００１５】
次いで、前記電圧比較器５は、前記二つの抵抗４ａ、４ｂ間の接点に連結されて前記蓄電器充電電源装置２の出力端子から出力された電圧が前記電圧調節器３により決定された電圧と一致するかを調べるが、この時、前記二つの抵抗４ａ、４ｂ間の接点で電圧を測定する理由は、前記電圧比較器５の電圧検出範囲が限定されているからである。
【００１６】
次いで、前記蓄電器充電電源装置２から出力された電圧は、前記各蓄電器６、７に充電されるが、それら電圧が充電される蓄電器６、７は、前記選択スイッチ８により選択される。
【００１７】
図１には、二つの蓄電器を使用した実施形態を図示しているが、これに限定されず、三つ以上の蓄電器を前記蓄電器充電電源装置２に並列に連結して色々な大きさの電気エネルギーを各蓄電器に貯えることができる。このようにして多様な種類の極細電線及び母材の性質に適合する溶接条件を具備するように、各蓄電器に貯えられる電気エネルギーがそれぞれ異なる複数の蓄電器を準備して溶接を行うようにする。
【００１８】
前記各蓄電器６、７に電圧が充電され、図１に示したように、前記選択スイッチ８が例えば前記蓄電器７の端子と接続された状態で、前記フットスイッチ１１を押すと、前記トリガーパルス発生装置１０からトリガーパルスが発生する。
【００１９】
次いで、該トリガーパルス発生装置１０から出力されたトリガーパルスは、前記サイリスタスイッチ９のゲートに入力されて瞬間的に該サイリスタスイッチ９を導通させる。
【００２０】
次いで、前記サイリスタスイッチ９が導通されると、前記蓄電器７に充電されていた電気エネルギーが前記各溶接電極１２、１３に印加される。
【００２１】
次いで、前記溶接電極１２に付着された極細電線１４（例えば、微細銅線）と溶接すべき母材電極１３に付着された母材１５（例えば、コンスタンタン）間に接触抵抗が発生する。次いで、該接触抵抗により電極間に熱（０．００１〜４．９８　Ｊｏｕｌｅ）が発生し、該熱により前記極細電線１４が溶けるが、この時、該極細電線１４を前記母材１５に加圧させると、該母材１５の接合部に前記極細電線１４が溶着される。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）は、前記サイリスタスイッチ９が導通された時、前記溶接電極１２と母材電極１３間の電圧ａ及び電流ｂを示したものであって、図示されたように、前記フットスイッチ１１を押すと同時に、前記トリガーパルス発生装置１０から瞬間的にトリガーパルスが発生して時間ｔ_ｏｎで前記サイリスタスイッチ９が導通され、前記蓄電器７の電圧が前記各溶接電極１２、１３に印加されながらそれら溶接電極１２、１３に前記蓄電器７の電圧がかかった後、漸次に降下され、電流は突然に増加するようになる。
【００２３】
この時、瞬間的に増加した電流により熱が発生し、該発生した熱により前記極細電線１４が溶着される。
【００２４】
又、時間ｔ_ｏｆｆで前記サイリスタスイッチ９がオフされると、電圧及び電流はゼロになる。
【００２５】
図３は、本発明に係るマイクロ溶接装置を利用して極細電線を母材に溶着した状態を示した拡大図で、図示されたように、前記極細電線１４が前記母材１５に広がることなく、溶着されることが分かる。
【００２６】
即ち、本発明に係るマイクロ溶接装置の溶接実験を行なった結果、極細銅線の直径が０．０２ｍｍのとき、母材に溶着された部分の銅線の直径は約０．０３５ｍｍ程度であった。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るマイクロ溶接装置は、極細な電線及び溶接すべき母材の性質によって異なる電気エネルギーを蓄電器に貯えておき、溶接の際、瞬間放電により熱を発生させて極細電線を溶かすことで、母材の所望の部位に最小溶着面積にて溶接し得るという効果がある。さらに、蓄電器を複数設け、それぞれ異なる電気エネルギーを予め貯えておき、極細電線及び母材に適合した電気エネルギーが貯えられた蓄電器を選択することで、溶接を便利に行い得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ溶接装置の構成を示したブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るマイクロ溶接装置の溶接電極にかかる電圧及び電流を示したグラフで、（ａ）は電圧を示し、（ｂ）は電流を示したものである。
【図３】本発明に係るマイクロ溶接装置を利用して極細電線を母材に溶着した状態を示した拡大図である。
【符号の説明】
１…交流電源
２…蓄電器充電電源装置
３…電圧調節器
４ａ、４ｂ…抵抗
５…電圧比較器
６、７…蓄電器
８…選択スイッチ
９…サイリスタ（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）スイッチ
１０…トリガーパルス発生装置
１１…フットスイッチ（Ｆｏｏｔ　Ｓｗｉｔｃｈ）
１２…加圧溶接電極
１３…母材溶接電極
１４…微細電線
１５…溶接母材

Claims

一定の電圧を出力する電源手段と、
該電源手段に並列に連結された蓄電手段と、
該蓄電手段と並列に連結されたスイッチ手段と、
該スイッチ手段をオンさせるスイッチ駆動手段と、
前記スイッチ手段と直列に連結された溶接回路手段と、を包含して構成されたことを特徴とするマイクロ溶接装置。
前記電源手段に前記蓄電手段が複数並列に連結され、それら複数の蓄電手段中、何れか一つを選択し得る選択スイッチが追加して包含されることを特徴とする請求項１記載のマイクロ溶接装置。
前記スイッチ手段は、サイリスタスイッチであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ溶接装置。
前記スイッチ駆動手段は、トリガーパルス発生装置であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ溶接装置。
前記スイッチ駆動手段は、フットスイッチにより動作されることを特徴とする請求項１又は４記載のマイクロ溶接装置。
前記電源手段から出力される電圧を検出する電圧検出手段が追加して包含されることを特徴とする請求項１記載のマイクロ溶接装置。