JP2007075857A

JP2007075857A - シーム溶接機

Info

Publication number: JP2007075857A
Application number: JP2005267317A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sugawara; 賢一菅原; Hirofumi Shinada; 洋文品田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【目的】溶接電流の制御を容易にし、気密漏れや容器本体の破損を防止して信頼性を高めたシーム溶接機を提供する。
【構成】
回転中心を水平方向の同一線上として回転自在とするとともに上下方向に昇降自在とし、互いに対向する傾斜面を有する一対の電極ローラを備え、電子素子を収容する凹状とした容器本体とその開口面を封止する金属カバーとからなる電子部品を被加工物とし、金属カバーにおける一組の対向辺の一端側に一対の電極ローラを当接させ、電極ローラを押し上げるとともに金属カバーを押圧し、電極ローラを金属カバーの一端側から他端側に進行させると同時に、電極ローラ間に溶接電流を供給してジュール熱を発生させ、金属カバーの外周を容器本体の開口端面に接合してなるシーム溶接機において、電極ローラは位置センサによってカバーに対する当接時からの高さを検出され、電極ローラの高さから溶接電流の電流値を制御した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電子部品用のシーム溶接機を技術分野とし、特に電極ローラの高さを検出して溶接電流を制御する被加工物としての電子部品を水晶振動子としたシーム溶接機に関する。

（発明の背景）
水晶振動子は周波数制御素子として知られ、例えば周波数や時間の基準源として各種電子機器の発振回路に組み込まれる。このようなものの一つに、積層セラミックからなる凹状とした容器本体に水晶片を収容して金属カバーを被せ、密閉封入した表面実装型がある。通常では、特許文献１に示されるようにシーム溶接機によって、容器本体の開口面に金属カバーを接合して封止する。

（従来技術の一例）第２図は一従来例のシーム溶接方法を説明するシーム溶接機の概略的な正面図である。シーム溶接機は、概ね、作業台１と一対の電極ローラ２（ａｂ）とからなる。作業台１は被溶接体としての水晶振動子３を図示しない治具によって保持して固定する。水晶振動子３は、図示しない水晶片を収容した凹状の容器本体４と、開口面を封止する金属カバー５とからなる。なお、容器本体４の開口端面には図示しない金メッキ及び溶接用の金属リング等が設けられる。

一対の電極ローラ２（ａｂ）は互いに対向した傾斜面を有し、回転中心を水平方向の同一線上とした各回転軸６に結合する。一対の電極ローラ２（ａｂ）間は予め一定の間隔に固定される。各回転軸６は筒体軸受７に結合して回転自在とし、筒体軸受７は可動体８に垂下した保持体９に結合する。保持体９は図示しないスライド機構によって上下方向に昇降自在とする。可動体８は紙面に対して垂直方向に移動する。要するに、一対の電極ローラ２（ａｂ）は回転中心を水平方向の同一線上として回転自在とするとともに上下方向に昇降自在とし、互いに対向する傾斜面を有する。

このようなものでは、先ず、シーム溶接機の可動体８を駆動し、作業台１に固定された水晶振動子３における金属カバー５の対向辺の一端側に、一対の電極ローラ２（ａｂ）を当接させる。この場合、第３図の走行図に示したように、電極ローラ２（ａｂ）の低端は金属カバー５の表面よりも低い位置に設定され、金属カバー５に対する電極ローラ２（ａｂ）の当接点は低端よりも高い位置となる。例えば電極ローラ２（ａｂ）の半径は６〜７ｍｍであり、低端から当接点までの高さＬは０．３ｍｍ程度とする。

これにより、金属カバー５の一端側では、電極ローラ２（ａｂ）の進行とともに保持体９のスライド機構によって電極ローラ２（ａｂ）を押し上げる。そして、金属カバー５の表面に乗り上げ、他端側に進行する。この場合、電極ローラ２（ａｂ）は保持体９の自重によって押圧（加圧）されながら密着して、カバー表面を進行する。そして、金属カバー５の他端側を乗り下げる。但し、電極ローラ２（ａｂ）の進行速度（回転速度）は一定とする。

そして、金属カバー５への当接時から一対の電極ローラ２（ａｂ）間に溶接電流を供給してジュール熱を発生させる。これにより、金属カバー５の一組の対向辺となる外周面を容器本体４の開口端面に接合する。次に、容器本体４の他組の対向辺を例えばこれに続いて配置された他のシーム溶接機によって同様に接合する。

これらの場合、通常では、金属カバー５の一端側での当接時には、金属屑が飛散する所謂スプラッシュを防止するため、第４図の電流特性に示したように、溶接電流を次第に高める。また、金属カバー５の他端側では熱が集中するため、溶接電流を次第に弱める。これらは、例えば電極ローラ２（ａｂ）の初期位置（非接触時）からの金属カバー５までの距離や電極ローラ２（ａｂ）の進行速度等から当接時間を設定し、通電開始時やそれ以降の溶接電流を制御していた。

また、いずれの場合でも、電極ローラ２（ａｂ）は金属カバー５の一端側では、金属カバー５の表面側の稜線部を乗り上げ、他端側では稜線部を乗り下げる。このため、電極ローラ２（ａｂ）は、両端側の稜線部に当接する時間が長く単位時間あたりの溶接電流を小さくする制御する必要があった。
特願２００４−２９２４０６号特許第３６４４８０７号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成のシーム溶接機では、作業台１に対する水晶振動子３の位置精度等によって、電極ローラ２（ａｂ）の駆動時から当接時までの時間にバラツキを生じる。このため、溶接電流の制御を困難にし、溶接不良による気密漏れ、熱の集中による容器本体４の破損等を生じて信頼性を低下させる問題があった。

このことから、例えば特許文献２に示されるように、金属カバー５への当接前後の電極ローラ２（ａｂ）の接触抵抗に基づいて制御することも考えられた。しかし、この場合には、金属ローラの金属カバー５への乗り上がりや乗り下がり時での接触抵抗の変化が微妙になる。また、水晶振動子３の位置精度や金属カバー５の加工精度等によって接触抵抗も異なり、溶接電流の制御を困難にしていた。

（発明の目的）
本発明は溶接電流の制御を容易にし、気密漏れや容器本体の破損を防止して信頼性を高めたシーム溶接機を提供する。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、回転中心を水平方向の同一線上として回転自在とするとともに上下方向に昇降自在とし、互いに対向する傾斜面を有する一対の電極ローラを備え、電子素子を収容する凹状とした容器本体と前記容器本体の開口面を封止する金属カバーとからなる電子部品を被加工物とし、前記金属カバーにおける一組の対向辺の一端側に前記一対の電極ローラを当接させて、前記一対の電極ローラを押し上げるとともに前記金属カバーを押圧し、前記一対の電極ローラを前記金属カバーの一端側から他端側に進行させると同時に、前記一対の電極ローラ間に溶接電流を供給してジュール熱を発生させ、前記金属カバーの外周を前記容器本体の開口端面に接合してなるシーム溶接機において、前記一対の電極ローラは位置センサによって前記カバーに対する当接時からの高さを検出され、前記電極ローラの高さから前記溶接電流の電流値を制御した構成とする。

このような構成であれば、電極ローラの高さ変化から、金属カバーに対する接触時、上昇走行時、表面走行時、下降走行時、離反時等の位置情報を確実に検出できる。したがって、これらの位置情報に基づき、特に、接触時の位置情報に基づき、溶接電流を確実に制御できる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１における前記溶接電流の通電開始時は、前記金属カバーの一端側で前記電極ローラが押し上げられる上昇中であって、前記電極ローラの前記金属カバーに対する当接時よりも高い位置であるとする。これにより、非接触時と同じ高さとなる電極ローラの接触を確実に検出できる。

同請求項３では、請求項１における前記溶接電流は、前記金属カバーの一端側での通電開始時から除々に高まり、前記金属カバーの他端側で除々に弱まる電流特性であるとする。これにより、通電開始時のスプラッシュや、また、他端側での熱の集中を避けて破損等を防止できる。

第１図は本発明の一実施形態を説明するシーム溶接機の概略的な正面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。

シーム溶接機は、前述したように水晶振動子３の固定される作業台１と、回転中心を水平方向の同一線上として回転自在とするとともに上下方向に昇降自在とし、互いに対向する傾斜面を有する一対の電極ローラ２（ａｂ）とを備える。一対の電極ローラ２（ａｂ）の回転軸６は筒体軸受７に軸着し、筒体軸受７は可動体８に対して上下方向に昇降自在とした保持体９に結合する。

そして、この実施例では、保持体９の一方の上端部となる可動体８にリニアスライドセンサ１０を取り付ける。リニアスライドセンサ１０はセンサ本体からセンサ可動棒１０ａが突出し、センサ可動棒１０ａの先端が保持体９の上端面に当接する。これにより、保持体９の上下動を例えば０．５ミクロン（μ）単位で検出でき、電極ローラ２（ａｂ）の高さを相対的に検出できる。但し、厳格には一方の電極ローラ２ｂの高さであるが、同一高さに設定されているので差し支えない。そして、リニアスライドセンサ１０からは、高さに応じた検出信号が図示しない溶接電流制御回路１１に送出される。

このようなものでは、前述同様に、可動体８の駆動によって、電極ローラ２（ａｂ）が金属カバー５の一端側から他端側に進行する。この場合でも、電極ローラ２（ａｂ）の低端は金属カバー５の表面よりも低くて当接点は低端よりも高い位置（０．３ｍｍ程度）に設定されており、電極ローラ２（ａｂ）の進行とともに金属カバー５が電極ローラ２（ａｂ）を押し上げる。そして、金属カバー５の表面に乗り上げ、他端側に進行して金属カバー５の表面から乗り下がる。

そして、ここでは、リニアスライドセンサ１０によって、電極ローラ２（ａｂ）の金属カバー５に対する接触時を検出する。この場合、電極ローラ２（ａｂ）の接触時は非接触時の高さと同じなので、非接触時と同じ高さである接触時からの高さ変化例えば乗り上げ時である上昇中の０．３ｍｍを検出する。そして、接触検出信号を電流制御回路に送出し、溶接電流の通電を開始する。

溶接電流は電極ローラ２（ａｂ）の回転速度を一定とすると、前述したように当接時の一端側では通電開始から除々に高めて、他端側では溶接電流除々に弱めて通電を終了する（前第４図参照）。これらの電流特性は、電極ローラ２（ａｂ）の接触検出位置からの距離や電極ローラ２（ａｂ）の進行速度等によって予め設定される。

このような構成であれば、電極ローラ２（ａｂ）の高さ変化から接触位置を確実に検出できる。この場合、接触時よりも上昇中の位置を検出するので、非接触時との誤信号を発生することがない。そして、リニアスライドセンサ１０によって機械的な変化を検出するので、抵抗等の電気的な検出に比較して、例えば金属カバー５のバリや材質等による誤差を吸収する。したがって、接触検出位置を均一し、接触検出位置からの制御電流によって均一な接合が可能になる。

（他の事項）
上記実施形態では接触検出位置から規定の電流特性とした溶接電流を供給したが、リニアスライドセンサ１０によって、金属カバー５に対する電極ローラ２（ａｂ）の接触時、上昇走行時、表面走行時、下降走行時、離反時等の位置情報を確実に検出できる。したがって、これらの位置情報に基づき、溶接電流を随時制御することもできる。

また、溶接電流の電流特性は一端側で除々に高まり他端側で徐々に弱まるとしたが、これに限らず最適な電流特性に設定できる。また、リニアスライドセンサ１０は保持体９の一方のみに設けたが、安全を期すために例えば両方に設けて平均値を検出してもよい。そして、リニアスライドセンサ１０（接触式）以外の例えばレーザセンサ（非接触式）であってもよく、要は、取り付け位置を含めて電極ローラ２（ａｂ）の高さを検出できるセンサであればよい。

本発明の一実施形態を説明するシーム溶接機の概略的な正面図である。従来例を説明するシーム溶接機の概略的な正面図である。従来例を説明する電極ローラの金属カバーに対する走行図である。従来例を説明する溶接電流の電流特性図である。

符号の説明

１作業台、２電極ローラ、３水晶振動子（被溶接体）、４容器本体、５金属カバー、６回転軸、７筒体軸受、８可動体、９保持体、１０リニアスライドセンサ、１１溶接電流制御回路。

Claims

回転中心を水平方向の同一線上として回転自在とするとともに上下方向に昇降自在とし、互いに対向する傾斜面を有する一対の電極ローラを備え、電子素子を収容する凹状とした容器本体と前記容器本体の開口面を封止する金属カバーとからなる電子部品を被加工物とし、
前記金属カバーにおける一組の対向辺の一端側に前記一対の電極ローラを当接させて、前記一対の電極ローラを押し上げるとともに前記金属カバーの表面を押圧し、前記一対の電極ローラを前記金属カバーの一端側から他端側に進行させると同時に、
前記一対の電極ローラ間に溶接電流を供給してジュール熱を発生させ、前記金属カバーの外周を前記容器本体の開口端面に接合してなるシーム溶接機において、
前記一対の電極ローラは位置センサによって前記カバーに対する当接時時からの高さを検出され、前記電極ローラの高さから前記溶接電流の電流値を制御したことを特徴とするシーム溶接機。
前記溶接電流の通電開始時は、前記金属カバーの一端側で前記電極ローラが押し上げられる上昇中であって、前記電極ローラの前記金属カバーに対する当接時よりも高い位置である請求項１のシーム溶接機。
前記溶接電流は、前記金属カバーの一端側での通電開始時から除々に高まり、前記金属カバーの他端側で除々に弱まる電流特性である請求項１のシーム溶接機。