JP2008016867A - 抵抗溶接方法と抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワーク１００内へ封入するガス圧の精度を向上させること。
【解決方法】 この抵抗溶接装置では、可動電極４８は、チャンバ４４内で上下方向に移動可能である。チャンバ４４内の固定電極４０上にワーク１００が載置され、位置決めされている。ロードセル６２は、ワーク１００に可動電極４８が接触したことを検知する。制御装置６６は、ロードセル６２が可動電極４８とワーク１００の接触を検知したことを条件として、切換バルブ３４を開き、ヘリウムガスの供給部１６からチャンバ４４内にガスを供給するように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、抵抗溶接技術に関する。

例えばセンサ素子やＩＣチップが実装された電子部品等の装置部をキャップで覆い、装置部とキャップの縁部を溶接することによって、装置部を気密封止することがある。キャップ内を所定の気圧に調整して、気密封止することもある。角速度センサや加速度センサ等のセンサ素子等では、可動部（マスやビーム等）の変位特性や振動特性が周囲の気圧に左右され易いからである。

（第１従来技術） 気密封止を行うために、装置部とキャップ等を抵抗溶接することがある。従来の抵抗溶接方法を説明する（関連する技術として特許文献１参照）。
（１）気密性のチャンバに配置されている固定電極上に装置部を配置する。その上にキャップを配置する。装置部とキャップをまとめてワークという。キャップの上方には可動電極が位置している。
（２）可動電極を下降させ、ワークの上方であって、ワークとの間に空間を設けた中間位置で一旦停止（中間停止）させる。
（３）チャンバ内に所定のガスを供給してチャンバ内を所望のガス圧にする。そのガスは、キャップ内にも徐々に導入される。
（４）中間停止していた可動電極を再度下降させ、その可動電極によってワークを加圧する。この状態で可動電極と固定電極の間に通電して抵抗溶接をする。

（第２従来技術） 特許文献２には、ロードセルで検出した可動電極の加圧力が所定値となった場合に、可動電極に通電して抵抗溶接をする技術が記載されている。

特開平７−１２４７４９号公報 特開２０００−１２６８６９号公報

第１従来技術によると、中間位置で停止していた可動電極が下降することで、チャンバ内のガス圧が所望の大きさから変化してしまう。この結果、ワーク内（上記例では、装置部を覆うキャップ内）に封入されるガス圧も所望の大きさから変化してしまうという問題がある。

第２従来技術によると、例えば、ワークが傾いている場合や、ワークが存在しない場合や、ワーク以外の異物が存在する場合等、抵抗溶接するのが不適切な場合でも、ロードセルで検出した加圧力が所定値となっていれば、可動電極に通電して抵抗溶接をしてしまう。このように、第２従来技術によると、抵抗溶接するのが不適切な場合でも、通電して抵抗溶接してしまうことが依然として多いという問題がある。

本発明は、ワーク内へ封入するガス圧の精度を向上させることを１つの目的とする。
本発明は、抵抗溶接をするのが不適切な場合に抵抗溶接してしまうことを減少させることを他の目的とする。

本発明の１つの態様の抵抗溶接方法は、チャンバ内で可動電極を移動させる移動工程と、チャンバ内に位置決めされているワークに可動電極が接触したことを条件としてチャンバ内にガスを供給する工程を有する。ここで、上記「条件として」とは、少なくとも１つの条件として、という意味である。本明細書中の他の記載についても同様である。

本発明の１つの態様の抵抗溶接装置は、チャンバと、チャンバ内で移動可能な可動電極と、チャンバ内に位置決めされているワークに可動電極が接触したことを検知する接触検知手段と、接触検知手段が検知したことを条件としてチャンバ内にガスを供給するように制御するガス制御手段を有する。

本態様によると、チャンバ内にガスを供給した後の可動電極の移動量を小さくすることができる。よって、可動電極の移動に伴ってチャンバ内のガス圧が変化することを小さく抑えることができる。従って、ワーク内に封入するガス圧の精度を向上させることができる。

チャンバ内でワークを位置決めする固定電極と、可動電極を移動させるアクチュエータと、アクチュエータのロッドと可動電極を所定の遊びを許容して連結する連結部をさらに有することが好ましい。接触検知手段は、アクチュエータのロッドと可動電極が接近する側に移動したときに圧縮される荷重検知手段を有することが好ましい。ガス制御手段は、荷重検知手段が所定の荷重（第１荷重（小荷重））を検知したことを条件としてチャンバ内にガスを供給するように制御することが好ましい。

本態様によると、可動電極がワークを加圧する力（加圧力）を検知する荷重検知手段を、接触検知手段としても兼用できる。

上記態様の装置は、荷重検知手段が所定の荷重（前記第１荷重よりも大きい第２荷重（大荷重））を検知したことを条件として可動電極と固定電極間に通電するように制御する通電制御手段をさらに有することが好ましい。

本発明の他の態様の抵抗溶接方法は、可動電極を移動させる移動工程と、位置決めされているワークに可動電極が接触しているときの可動電極の位置を検知する工程と、検知した可動電極の位置に基づいて異常を報知する工程を有する。

本発明の他の態様の抵抗溶接装置は、可動電極と、可動電極の位置を検知する位置検知手段と、位置決めされているワークに可動電極が接触しているときに位置検知手段が検知する位置に基づいて異常を報知するように制御する制御手段を有する。

本態様によると、例えばワークが傾いている場合や、ワークが存在しない場合や、ワーク以外の異物が存在する場合等、抵抗溶接するのが不適切な場合を、従来よりも高い精度で異常として報知できる。従って、抵抗溶接をするのが不適切な場合に抵抗溶接してしまうことを減少させることができる。

「ワークに可動電極が接触しているとき」には、ワークに可動電極が接触した最初のタイミングのみならず、接触を検知している期間中の任意のタイミングを含む。また、「ワークに可動電極が接触しているとき」は、ワークに可動電極が接触したことを検知する場合だけでなく、例えば可動電極が移動を開始してから所定時間を計時することで、ワークに可動電極が接触したことを推定する場合等も含む。可動電極が移動を開始してからワークに可動電極が接触するまでの時間は、可動電極とワークの間の距離と、可動電極の移動速度から求めることができる。よって、この時間を予め求めておき、この時間が経過したことでワークに可動電極が接触したと推定しても、ワークと可動電極の接触を高い精度で推定できる。

位置検知手段には、可動電極の所定位置からの変位量を検知する変位検知手段も含まれる。位置に「基づいて」異常を報知する態様には、可動電極の位置が所定値（正常値）にないことを条件として異常を報知する態様を含む。「所定値」には所定範囲も含む。要するに、検知した可動電極の位置という情報を何らかの意味で利用して異常を報知することを意味する。
異常を「報知する」態様には、表示手段（ディスプレイ等）に視覚的に表示する態様や、音により知らせる態様が含まれる。また、直接的に異常を報知する態様だけでなく、間接的に異常を報知する態様（例えば装置の動作を停止することで間接的に異常を知らせる態様）も含む。

上記態様の方法では、位置決めされているワークに可動電極が接触したことを検知する接触検知工程をさらに有し、可動電極の位置を検知する工程では、接触検知工程で検知しているときの可動電極の位置を検知することが好ましい。

上記態様の装置は、位置決めされているワークに可動電極が接触したことを検知する接触検知手段をさらに有し、制御手段は、接触検知手段で検知しているときに位置検知手段が検知する位置に基づいて異常を報知するように制御することが好ましい。

本態様によると、ワークに可動電極が接触したことをより精度良く認識できる。

上記態様の方法又は装置は、チャンバ内で可動電極を移動させる態様に適用することが好ましい。
チャンバ内で可動電極を移動させる構造では、可動電極の位置を視認しにくいことが多い。この結果、可動電極の位置が不自然であっても通電して抵抗溶接してしまう場合が多かった。これに対し、本態様によると、チャンバ内で可動電極を移動させる構造であっても、抵抗溶接をするのが不適切な場合に抵抗溶接してしまうことを減少させることができる。

図１は、本発明の実施例の抵抗溶接装置の構成図を示す。この抵抗溶接装置は、可動電極（上側電極）４８と、固定電極（下側電極）４０と、チャンバ４４等を有する。可動電極４８は固定電極４０よりも上側に位置する。可動電極４８は、図示上下方向に移動可能である。固定電極４０は基台（図示せず）上に載置されているとともに、固定されている。チャンバ４４は気密性であり、真空チャンバ、減圧チャンバともいえる。固定電極４０上には、ワーク１００が載置されて位置決めされている。ワーク１００の構成については後述する。可動電極４８とチャンバ４４の間には、Ｏリング（シール部材の一例）４６が設けられている。固定電極４０とチャンバ４４の間にも、Ｏリング４２が設けられている。

チャンバ４４には、第１ガス供給管３０と、第２ガス供給管３１と、ガス排出管３８のそれぞれの一端が接続されている。第１ガス供給管３０の他端には、ヘリウム（Ｈｅ）ガスの供給部１６が接続されている。第２ガス供給管３１の他端には、窒素（Ｎ_２）ガスの供給部１８が接続されている。ガス排出管３８の他端には、排気ポンプ２８が接続されている。

第１ガス供給管３０の途中には、マスフローコントローラ３２と、第１切換バルブ３４が設けられている。第２ガス供給管３１の途中には、第２切換バルブ３５が設けられている。ガス排出管３８の途中には、第３切換バルブ３６が設けられている。第１切換バルブ３４と第２切換バルブ３５は、チャンバ４４内へのガスの供給と供給停止を切換える切換手段の一例である。第３切換バルブ３６は、チャンバ４４内のガスの排出とその排出停止を切換える切換手段の一例である。ガス排出管３８の途中には、真空計２６が接続されている。真空計２６の出力は、ＰＩＤ制御機２４に入力される。ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御機２４の出力は、マスフローコントローラ３２に入力される。

可動電極４８の上面には、オンス銅板（導電体の一例）５０が設けられている。可動電極４８はオンス銅板５０を介して溶接トランス２２に接続されている。固定電極４０もまた、溶接トランス２２に接続されている。溶接トランス２２は、インバータ電源２０に接続されている。これにより、インバータ電源２０の出力電圧が、溶接トランス２２で所定値に変換されて、可動電極４８と固定電極４０の間に印加される。

オンス銅板５０上には、絶縁板５２が設けられている。絶縁板５２上には、中空構造体５４が設けられている。中空構造体５４の底部上には、荷重センサとしてのロードセル（接触検知手段、荷重検知手段の一例）６２が設けられている。中空構造体５４の上部は、中央が開口している。

中空構造体５４の上方には、シリンダ装置（アクチュエータの一例）７０が設けられている。シリンダ装置７０のシリンダ７１内には、ピストン７８が収容されている。ピストン７８の下面には、ロッド７４の上端が接続されている。ロッド７４は上下方向に伸びている。ロッド７４の下端には、ロッドよりも径の大きい板部７２が取付けられている。板部７２は、中空構造体内５４内に収容されている。板部７２は、ロッド７４と可動電極４８を、所定の遊び（クリアランス）Ｌを許容して連結する連結部である。板部７２がロードセル６２を押圧しているときは遊びＬが最小（ゼロ）である。この場合、板部７２は押板として機能する。板部７２が中空構造体５４の上部に係合しているときは遊びＬが最大となる。この場合、板部７２は可動電極４８の持上げ板として機能する。

シリンダ７０内は、ピストン７８によって上側空間（第１空間）８０と下側空間（第２空間）７６に区画可能となっている。上側空間８０は、第１方向制御弁８２に接続されている。第１方向制御弁８２は、第１位置８２ａと第２位置８２ｂに切換可能である。第１位置８２ａでは、上側空間８０と大気開放部８８が接続され、上側空間８０と流体供給部９０の間が遮断される。第２位置８２ｂでは、上側空間８０と大気開放部８８の間が遮断され、上側空間８０と流体供給部９０が接続される。

下側空間７６は、第２方向制御弁８４と第３方向制御弁８６に接続されている。第２方向制御弁８４は、第１位置８４ａと第２位置８４ｂに切換可能である。第１位置８４ａでは、下側空間７６と閉鎖部９２の間が遮断され、下側空間７６と流体供給部９４が接続される。第２位置８４ｂでは、下側空間７６と閉鎖部９２が接続され、下側空間７６と流体供給部９４の間が遮断される。第３方向制御弁８６は、第１位置８６ａと第２位置８６ｂに切換可能である。第１位置８６ａでは、下側空間７６と閉鎖部９６が接続され、下側空間７６と大気開放部９８の間が遮断される。第２位置８６ｂでは、下側空間７６と閉鎖部９６の間が遮断され、下側空間７６と大気開放部９８が接続される。流体供給部９０，９４は、モータを含むポンプ等を有する。

中空構造体５４の側面には、ドグ６０の一端が取付けられている。ドグ６０は、棒状部材であり、図示左右方向に伸びている。ドグ６０の先端部の下方には、変位センサ（位置検知手段、変位検知手段の一例）５６が設けられている。変位センサ５６は、固定台５８上に設けられている。変位センサ５６の出力は、第１Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６４ａに入力される。ロードセル６２の出力は、第２Ａ／Ｄ変換器６４ｂに入力される。２つのＡ／Ｄ変換器６４ａ，６４ｂの出力は共に、制御装置６６に入力される。制御装置（ガス制御手段、制御手段の一例）６６は例えばコンピュータや制御回路によって構成され、ＣＰＵや記憶装置等を含む。制御装置６６には、真空計２６の出力も入力される。制御装置６６には、異常を含めた装置の状態等を表示する表示装置６７が接続されている。

また、制御装置６６は、方向制御弁８２，８４，８６の切換えを制御して、ピストン７８（これに連動して変位する可動電極４８）が後述する所定の動作を行うように制御する。制御装置６６は、インバータ電源２０による可動電極４８と固定電極４０間への通電を制御する。制御装置６６は、切換バルブ３４，３５，３６の開閉を制御する。制御装置６６は、排気ポンプ２８の駆動を制御する。

図２は、ワーク１００の構成を示す。ワーク１００は、装置部２００と、キャップ部１０２を有する。本実施例では、装置部２００は角速度センサを有する。装置部２００は、素子部２０２と、端子部２０８と、ステム（基台部）２１０等を有する。ステム２１０に形成された突起部（プロジェクション）２１０ａと、キャップ１０２の縁部１０２ａが抵抗溶接によって接合される。２つの素子部２０２の間は、ワイヤ２０６によって接続されている。素子部２０２と端子部２０８は、ワイヤ２０４によって接続されている。
なお、装置部２００の例としては、加速度センサ等の各種のセンサや、静電アクチュエータ等の各種のアクチュエータ等が挙げられる。

図３に、素子部２０２の平面図を示す。素子部２０２は、固定部２３０，２２８，２２０と、可動部２２２，２２４，２２６を有する。固定部２３０，２２８，２２０は基板（図示省略）に対して固定されている。２つの固定部２３０にはそれぞれ、櫛歯状の固定電極２２８群の一端がつながっている。４つの固定部２２０にはそれぞれ、ビーム２２２の一端がつながっている。４本のビーム２２２の他端は、マス２２４につながっている。マス２２４の両側部には、櫛歯状の可動電極２２６群がつながっている。櫛歯状の固定電極２２８群と櫛歯状の可動電極２２６群は、噛合った位置に配置されている。４本のビーム２２２と、マス２２４と、可動電極２２６群は、基板上に浮いた状態となっている。このようなセンサ２００の素子部２０２は、例えば、半導体等を含む基板（例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板）をマイクロマシニング技術によって加工することで製造できる。

この角速度センサ２００の素子部２０２の動作を説明する。固定電極２２８と可動電極２２６に所定の電圧を印加して、マス２２４をｘ軸方向に振動させた状態にする。この状態で、ｙ軸周りの角速度が加わったとする。すると、マス２２４は、ｚ軸方向（紙面垂直方向）にも振動する。この振動特性（振動振幅等）は、加わった角速度の大きさに応じて変化する。よって、この振動特性（振動振幅等）を測定することで、加わった角速度の大きさがわかる。

次に、シリンダ装置７０の動作を図１を参照して説明する。
（１）シリンダ装置７０のピストン７８（可動電極４８）をほぼ自重のみにより下降させる場合は、第１方向制御弁８２を第１位置８２ａに設定し、第２方向制御弁８４を第２位置８４ｂに設定し、第３方向制御弁８６を第２位置８６ｂに設定する。これにより、上側空間８０は大気開放部８８に接続され、下側空間７６は大気開放部９８に接続される。即ち、上側空間８０と下側空間７６の両方とも大気開放される。この結果、ピストン７８（可動電極４８）はほぼ自重のみにより下降する。この場合、ピストン７８に取付けられた板部７２は、基本的には中空構造体５４の上部に係合した状態で下降する。このように、シリンダ装置７０は、可動電極４８の移動手段として機能する。

（２）ピストン７８（可動電極４８）を停止（中立保持）する場合は、第１方向制御弁８２を第１位置８２ａに設定し、第２方向制御弁８４を第２位置８４ｂに設定し、第３方向制御弁８６を第１位置８６ａに設定する。これにより、上側空間８０は大気開放部８８に接続されて大気開放され、下側空間７６は閉鎖部９２，９６に接続されて閉鎖される。この結果、ピストン７８（可動電極４８）は停止する（中立保持される）。この場合、板部７２は中空構造体５４の上部に係合し、中立保持されたピストン７８（板部７２）に可動電極４８が吊下げられたような状態となっている。このように、シリンダ装置７０は、可動電極４８の位置保持手段としても機能する。

（３）ピストン７８（可動電極４８）の上面に下向きの加圧力を加えて下降させる場合は、第１方向制御弁８２を第２位置８２ｂに設定し、第２方向制御弁８４を第２位置８４ｂに設定し、第３方向制御弁８６を第２位置８６ｂに設定する。これにより、上側空間８０は流体供給部９０に接続されて流体（本実施例では圧縮空気）が供給され、下側空間７６は大気開放部９８に接続されて大気開放される。この結果、ピストン７８（可動電極４８）は自重とともに、その上面に下向きの加圧力が加わって下降する。この場合、板部７２がロードセル６２を押圧した状態となっており、板部７２によって可動電極４８を加圧している状態となっている。このように、シリンダ装置７０は、可動電極４８、ひいてはワーク１００の加圧手段としても機能する。

（４）ピストン７８（可動電極４８）を上昇させる場合は、第１方向制御弁８２を第１位置８２ａに設定し、第２方向制御弁８４を第１位置８４ａに設定し、第３方向制御弁８６を第１位置８６ａに設定する。これにより、上側空間８０は大気開放部８８に接続されて大気開放され、下側空間７６は流体供給部９４に接続されて流体（圧縮空気）が供給される。この結果、ピストン７８（可動電極４８）は、その下面に上向きの加圧力が加わって上昇する。この場合、板部７２は中空構造体５４の上部に係合し、上昇するピストン７８（板部７２）によって可動電極４８が引き上げられるような状態となっている。

また、チャンバ４４も図示上下方向に移動可能となっている。チャンバ４４は、図示しないアクチュエータ（シリンダ装置７０とは別のシリンダ装置）によって駆動される。

次に、上記した抵抗溶接装置の動作を図１と図２に加えて図４を参照して説明する。図４は、抵抗溶接装置の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータ又はワーク搬送機構によって、図１に示す固定電極４０上にワーク１００をセットする（図４に示すＳ１０参照）。具体的には、図２に示すようにキャップ１０２が下側となり、装置部２００が上側となるようにセットする。なお、キャップ１０２と装置部２００の位置が逆となるようにセットする構成であってもよい。

次に、制御装置６６は、図示しないアクチュエータによってチャンバ４４を下降させる（Ｓ２０）。次に、制御装置６６は、真空引きを開始させる（Ｓ３０）。具体的には、第３切換バルブ３６を開く。また、排気ポンプ２８を駆動させる。これにより、チャンバ４４内の気体をガス排出管３８を通じて外部に排出させる。制御装置６６は、真空計２６により測定されるチャンバ４４内の真空度が０．１〜０．０１Ｐａ以下になるまで排気ポンプ２８を駆動させる（Ｓ４０）。

次に、制御装置６６は、先に述べたように方向制御弁８２，８４，８６を制御して、ピストン７８（可動電極４８）をほぼ自重のみにより下降させる（Ｓ５０）。このように、可動電極４８がワーク１００に近づく向きの外力を可動電極４８に加えずに、可動電極４８の自重により可動電極４８を移動させることが好ましい。本態様によると、可動電極４８とワーク１００の衝突力を小さくしながら可動電極４８とワーク１００を接触させることができる。

次に、制御装置６６は、ロードセル６２の出力値から、可動電極４８の底面がワーク１００に接触（タッチ）したことを検出する。ロードセル６２の出力値が所定の小荷重に対応した値（接触検出値）以上の場合、制御装置６６は、可動電極４８がワーク１００に接触していると判定する（Ｓ６０）。本実施例では、所定の小荷重は、ピストン７８と、ロッド７４と、板部７２の荷重の合計値以下の値に設定している。

このように、ピストン７８（可動電極４８）をほぼ自重のみにより下降させ、可動電極４８とワーク１００を接触させるので、ワーク１００に対して可動電極４８をソフトランディングさせることができる。よって、ワーク１００（例えばワーク１００のガラスハーメチック端子）や可動電極４８が、衝撃によって破壊する可能性を低くすることができる。

制御装置６６は、ロードセル６２で可動電極４８とワーク１００の接触を検出すると、先に述べたように方向制御弁８２，８４，８６を制御して、ピストン７８（可動電極４８）を停止（中立保持）させる（Ｓ７０）。このように、制御手段（制御装置）６６は、ワーク１００に可動電極４８が接触したことを接触検知手段（ロードセル）６２が検知した場合、位置保持手段（シリンダ装置）７０によって可動電極４８を停止させることが好ましい。本態様によると、ステム２１０の突起部２１０ａとキャップ１０２の縁部１０２ａの間のガス経路が、可動電極４８の自重によって狭くなり過ぎることを抑制できる。よって、後述するようなキャップ１０２内へのガスの導入を短時間に行える。

次に、制御装置６６は、真空計２６により測定されるチャンバ４４内の真空度が所定値か否かを判定する（Ｓ８０）。次に、制御装置６６は、ワーク１００に可動電極４８が接触したことを検知したときの変位センサ５６の出力値、即ち、可動電極４８の所定位置からの変位量から、可動電極４８の位置が適正な位置にあるか否か（所定の公差範囲にあるか否か）を判定する（Ｓ９０）。言い換えると、可動電極４８の位置が高過ぎないか（浮過ぎていないか）、低過ぎないか（沈み過ぎていないか）を判定する。

制御装置６６は、可動電極４８の位置が適正な位置にないと判定した場合は、以降の抵抗溶接動作を中止する（Ｓ１５０）。そして、制御装置６６は、抵抗溶接動作を中止する旨を表示装置６７に表示させ、オペレータに報知する（Ｓ１５０）。これにより、ワーク１００や可動電極４８の破損を未然に防止できる。

一方、制御装置６６は、可動電極４８の位置が適正な位置にあると判定した場合は、チャンバ４４内にヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給するように制御する（Ｓ１００）。具体的には、第１切換バルブ３４を開く。これにより、ヘリウムガス供給部１６から第１ガス供給管３０を通じてチャンバ４４内にヘリウムガスが供給される。また、ヘリウムガスの供給量をマスフローコントローラ３２によって制御することで、チャンバ４４内のガス圧を、所定の設定値となるように制御する（Ｓ１１０）。本実施例では、ヘリウムガスのガス圧がセンサの性能を満足させる圧力（約１００Ｐａ〜約６００Ｐａ）となるように制御する。マスフローコントローラ３２は、ＰＩＤ制御機２４の出力値によって制御される。ＰＩＤ制御機２４は、真空計２６の出力値に応じた値を出力する。

次に、制御装置６６内のタイマーによって所定時間を計時する（Ｓ１２０）。次に、制御装置６６は、先に述べたように方向制御弁８２，８４，８６を制御して、ピストン７８（可動電極４８）を加圧して下降させる。（Ｓ１３０）。これにより、可動電極４８は、ワーク１００を本加圧する。次に、制御装置６６は、ロードセル６２の出力値が、可動電極４８と固定電極４０の間への通電を行うのに適正な所定の大荷重に対応した値に達したか否かを判定する（Ｓ１４０）。制御装置６６は、ロードセル６２の出力値が適正値に達していると判定した場合は、可動電極４８と固定電極４０の間への通電を行う（Ｓ１６０）。これにより、ワーク１００の装置部２００のステム２１０とキャップ１０２（図２参照）の抵抗溶接が行われる。

これにより、装置部２００のステム２１０の突起部２１０ａとキャップ１０２の全周が適切に接触し、突起部２１０ａとキャップ１０２の偏接触がない状態で通電を行うことができる。よって、方当りによって突起部２１０ａの一部（先端）に電流が集中して、チリ（スパッタ）が発生することを抑制できる。

次に、制御装置６６は、チャンバ４４内のガス圧の制御を終了させる（Ｓ１７０）。次に、制御装置６６は、真空引きを終了させる（Ｓ１８０）。次に、制御装置６６は、チャンバ４４内を窒素（Ｎ_２）ガスを供給することで、チャンバ４４内をパージする（Ｓ１９０）。具体的には、第２切換バルブ３５を開く。これにより、窒素ガス供給部１８から第２ガス供給管３５を通じてチャンバ４４内に窒素ガスが供給される。次に、制御装置６６は、先に述べたように方向制御弁８２，８４，８６を制御して、可動電極４８を上昇させる（Ｓ２００）。次に、制御装置６６は、図示しないアクチュエータによってチャンバ４４を上昇させる（Ｓ２１０）。最後に、オペレータ又はワーク搬送機構によって、抵抗溶接装置からワーク１００を取出す（Ｓ２２０）。

本実施例では、可動電極４８がワーク１００に接触した後にチャンバ４４内にヘリウムガスを供給し、ガス置換を行う。よって、ガス置換後の可動電極４８のストロークを非常に小さくすることができる。ストロークを、装置部２００のステム２１０の突起部２１０ａの潰れ分（本実施例では約０．２ｍｍ）にすることができる。このため、ガス置換後の可動電極４８の移動に伴ってチャンバ４４内のガス圧が上昇することを小さく抑えることができる。従って、ワーク１００内に封入するガス圧の精度を向上させることができる。また、ワーク１００の封入ガス圧の製造ばらつきを非常に小さくすることができる。

ところで、特開平５−２７７７４５号公報（その公報の〔００２８〕参照）には、端栓を取付けた可動電極を油圧シリンダで所定距離移動させ、端栓に対向する容器の端面との間に僅かな隙間を形成した状態で、容器内にガスを供給する技術が記載されている。この従来技術では、予め設定された所定距離を油圧シリンダで可動電極を移動させる。よって、ワーク（端栓と容器）の寸法にばらつきが存在する場合、端栓と容器に僅かな隙間が形成されずに、密着してしまう場合が生じる。この場合、容器内にガスが供給されるまでに非常に長い時間を要する可能性が高い。

これに対し、本実施例では、ワーク１００に可動電極４８が接触したことを検知したことを条件としてチャンバ４４内にガスを供給する。また、ワーク１００に可動電極４８が接触したことを検知した場合、可動電極４８を停止させる。よって、ワーク１００の寸法のばらつきが存在する場合でも、ワーク１００のガス経路（装置部２００のステム２１０の突起部２１０ａとキャップ１０２の間の経路）が閉鎖されることを回避できる。このため、ワーク１００（キャップ１０２）内にガスが供給される時間を短くできる。従って、本実施例は、正圧のガスのみならず、負圧（例えば数百Ｐａ程度）のガスの封入にも適している。

図５は、本発明の実施例の抵抗溶接装置を試作したものについて、ワークに封入したヘリウムガスのガス圧の精度の測定結果を示す。一方、図６は、従来の（先に示した第１の従来技術）の抵抗溶接装置に類似した構成について、同様の測定を行った結果を示す。図５の横軸は、ヘリウムガスの圧力設定値である。この値は、チャンバ４４内のガス圧が所定の設定値となるようにヘリウムガスの供給量をマスフローコントローラ３２で制御することで設定する。図５の縦軸は、ワーク１００のキャップ１０２内の封入ガス圧である。なお、縦軸は、窒素（Ｎ_２）ガスの圧力に換算した値を示している。図６の横軸と縦軸も同様である。

図５のグラフにプロットした点は、実際に測定した値である。その点付近の直線は、これらの点群を結ぶ直線を近似的に求めたものである。その直線を挟む２つの曲線は、±４σ（σ：標準偏差）の曲線を示す。図６についても同様である。

本実施例の測定結果を示す図５の方が、従来例の測定結果を示す図６に比べて、±４σの曲線の曲がり度合いが大幅に小さく、ばらつきが大幅に小さくなっていることがわかる。また、図５では、相関係数（Ｒ^２）は、０．９９３４である。図６では、相関係数は０．９８１７である。相関係数は１に近い方が直線性が高い。即ち、本実施例の測定結果を示す図５の方が、従来例の測定結果を示す図６に比べて、ヘリウムガスの圧力設定値に対する直線性が大幅に向上していることがわかる。また、図５では、ヘリウムガスのガス圧２００Ｐａの付近では、ワーク１００のキャップ１０２内の窒素換算ガス圧は約１００±２０Ｐａ前後となっていることがわかる。これより、ワーク１００の封入ガス圧の製造ばらつきが非常に小さいことがわかる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（１）マスフローコントローラ３２に代えて、オリフィスの開度を変えることができるバルブ等を使用してもよい。

（２）制御装置６６は、抵抗溶接が終了した後の変位センサ５６の出力値と、可動電極４８がワーク１００に接触している時の変位センサ５６の出力値を比較し、溶接の溶け込み量を検出してもよい。制御装置６６はまた、この溶接の溶け込み量の測定値が所定値か否かで、溶接の良否を判定してもよい。

（３）可動電極４８の自重が大きい場合は、図４のＳ５０に示すような下降に代えて、ピストン７８の下面に上向きの加圧力を加えつつ、自重によりピストン７８を下降させるようにしてもよい。具体的には、第１方向制御弁８２を第１位置８２ａに設定し、第２方向制御弁８４を第１位置８４ａに設定し、第３方向制御弁８６を第１位置８６ａに設定する。これにより、上側空間８０は大気開放部８８に接続され、下側空間７６は流体供給部９４に接続される。但し、流体供給部９４から供給される流体の圧力は、ピストン７８の下面を上向きに加圧しつつも、結果としてピストン７８が下降するような値に設定する。即ち、流体供給部９４から供給される流体の圧力は、可動電極４８を上昇する場合に供給される流体の圧力よりも小さくする。このように、可動電極４８がワーク１００から遠ざかる向きの力（但し、可動電極４８の自重よりも小さい力）を可動電極４８に加えながら、可動電極４８の自重により可動電極４８を移動させてもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本発明の実施例の抵抗溶接装置の構成図を示す。 ワークの構成図を示す。 ワークの装置部の素子部の平面図を示す。 本発明の実施例の抵抗溶接装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例の抵抗溶接装置を試作したものについて、ワークに封入したヘリウムガスのガス圧の精度の測定結果を示す。 従来の抵抗溶接装置に類似した構成について、ワークに封入したヘリウムガスのガス圧の精度の測定結果を示す。

符号の説明

４０・・・・固定電極
４４・・・・チャンバ
４８・・・・可動電極
１００・・・ワーク

Claims (5)

1. チャンバ内で可動電極を移動させる移動工程と、チャンバ内に位置決めされているワークに可動電極が接触したことを条件としてチャンバ内にガスを供給する工程を有する抵抗溶接方法。
2. チャンバと、チャンバ内で移動可能な可動電極と、チャンバ内に位置決めされているワークに可動電極が接触したことを検知する接触検知手段と、接触検知手段が検知したことを条件としてチャンバ内にガスを供給するように制御するガス制御手段を有する抵抗溶接装置。
3. チャンバ内でワークを位置決めする固定電極と、可動電極を移動させるアクチュエータと、アクチュエータのロッドと可動電極を所定の遊びを許容して連結する連結部をさらに有し、
   接触検知手段は、アクチュエータのロッドと可動電極が接近する側に移動したときに圧縮される荷重検知手段を有し、
   ガス制御手段は、荷重検知手段が所定の荷重を検知したことを条件としてチャンバ内にガスを供給するように制御する請求項２に記載の抵抗溶接装置。
4. 可動電極を移動させる移動工程と、位置決めされているワークに可動電極が接触しているときの可動電極の位置を検知する工程と、検知した可動電極の位置に基づいて異常を報知する工程を有する抵抗溶接方法。
5. 可動電極と、可動電極の位置を検知する位置検知手段と、位置決めされているワークに可動電極が接触しているときに位置検知手段が検知する位置に基づいて異常を報知するように制御する制御手段を有する抵抗溶接装置。

Images