JPH07144279A - 抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】確実に被溶接物の位置決めと支承ができ、下部
電極チップアセンブリの組み立てと交換が極めて容易に
できることなど。 【構成】下部溶接電極本体に形成された凹所内に収納さ
れる部材であって，大径部と小径部とからなる貫通穴を
有する中間金属部材８と，この中間金属部材の貫通穴の
大径部と小径部との間の径を持つ大径部と前記貫通穴の
小径部よりも径の小さい小径部とからなる部材であっ
て，中間金属部材の貫通穴に収縮されて収納される弾性
部材１０と，その弾性部材に支持されてその伸縮に伴い
中間金属部材の大径部内で上下動し得る位置決め用ピン
受け部材９と，その位置決め用ピン受け部材に支承さ
れ，下部電極チップ１に形成された複数の孔内を通って
下部電極チップ面から突出し得る複数の位置決め用ピン
部材１１と，下部電極チップと中間金属部材を前記下部
溶接電極本体に固定する固定手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電子部品のキャップと
ステムのような被溶接物を順次一対の溶接電極にセット
して溶接するのに適した抵抗溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置，又は水晶振動子などの電子
部品を気密封止する抵抗溶接装置は，電子部品のキャッ
プ，ステムを上部溶接電極，下部溶接電極それぞれにセ
ット，あるいはキャップおよびステムを組み合わせて下
部溶接電極上にセットし溶接を行う。このような抵抗溶
接装置において，下部溶接電極上にステム，あるいはキ
ャップ，又はステムとキャップをセットする場合，これ
らを正確に位置決めし，かつその状態を溶接終了まで保
持する必要があるので，従来の場合には図７に示すよう
な位置決め部材が用いられていた。

【０００３】図７により従来例について説明すると，１
は下部溶接電極本体２に着脱可能に取り付けられた下部
電極チップ，３は上部溶接電極本体（図示せず）に着脱
可能に取り付けられた上部電極チップ，４は電子部品の
ステムのような第１の被溶接物，５は第１の被溶接物４
の外径と同一の外径をもつキャップのような第２の被溶
接物，６は第１の被溶接物４と第２の被溶接物５とを下
部電極チップ１上の所定位置に位置決めを行いその状態
を保持する位置決め部材，７，７’は位置決め部材６を
下部電極チップ１に固定するネジ部材である。

【０００４】ここで位置決め部材６は，第１の被溶接物
４と第２の被溶接物５を位置決めするためにそれらの外
径よりも若干大きめの窓６Ａを有すると共に，第１の被
溶接物４の厚みよりも若干だけ大きめの厚みを持ってい
る。勿論，その厚みは第１の被溶接物４と第２の被溶接
物５の全体の厚みよりも薄くなければ溶接を行えず，，
また第１の被溶接物４の厚みよりも薄ければ，第２の被
溶接物５の位置決めが行えないことは明らかである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような固定の位置
決め部材６を備えた抵抗溶接装置では，構造上，位置決
め部材６に制約されて溶接上不都合が生じた。まず，第
２の被溶接物５が半導体装置，又は水晶振動子などの電
子部品のキャップの場合には，その厚みは薄いのが一般
的であり，溶接時には第１の被溶接物４と第２の被溶接
物５を加圧するので，それらの溶接箇所の溶融に伴い上
部電極チップ３が若干下がるが，このとき前述の構造上
の制約から上部電極チップ３が位置決め部材６に接触し
て短絡を起こし，満足行く溶接を行えない。位置決め部
材６を電気絶縁材料で作ればこのような欠点を部分的に
除去できるが，溶接電極の加圧力と熱によって直ぐに位
置決め部材６が損傷してしまうと同時に，位置決め部材
６によって被溶接物間の加圧力が制限されるために満足
の行く溶接が行えないことがある。また，ネジ部材７，
７’が上部電極チップ３の邪魔にならないよう下部電極
チップ１を小型化できないなどの問題もある。

【０００６】本発明は，このような従来の問題点を解決
すると共に，取扱いの極めて簡便な下部電極チップアセ
ンブリを提供することを主目的としている。

【０００７】

【問題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は，前記目的を達成するために，下部溶接電極の下部溶
接電極本体に形成された凹所内に収納される部材であっ
て，大径部と小径部とからなる貫通穴を有する中間金属
部材と，その中間金属部材の貫通穴の大径部と小径部と
の間の径を持つ大径部と前記貫通穴の小径部よりも径の
小さい小径部とからなる部材であって，前記中間金属部
材の貫通穴に収縮されて収納される弾性部材と，その弾
性部材に支持されてその伸縮に伴い中間金属部材の大径
部内で上下動し得る位置決め用ピン受け部材と，その位
置決め用ピン受け部材に支承され，前記下部溶接電極の
下部電極チップに形成された複数の孔内を通って下部電
極チップ面から突出し得る複数の位置決め用ピン部材
と，下部電極チップと前記中間金属部材を下部溶接電極
本体に固定する固定手段とを備えた装置である。

【０００８】請求項２に記載の本発明は，前記目的を達
成するために，下部溶接電極の下部溶接電極本体に形成
された凹所内に収納される部材であって，空洞部を有す
る中間金属部材と，その中間金属部材の空洞部内に収縮
されて収納される弾性部材と，その弾性部材に支持され
てその伸縮に伴い前記中間金属部材の空洞部内で上下動
し得る位置決め用ピン受け部材と，その位置決め用ピン
受け部材に支承され，下部溶接電極の下部電極チップに
形成された複数の孔内を通って電極チップ面から突出し
得る複数の位置決め用ピン部材と，前記下部電極チップ
と前記中間金属部材を前記下部溶接電極本体に固定する
固定手段とを備えた装置である。

【０００９】請求項３に記載の本発明は，前記課題を解
決するために，下部溶接電極に形成された３つ以上の孔
内にそれぞれ収納された弾性部材と，その弾性部材に支
承され，前記下部溶接電極の孔内を通って該下部溶接電
極上面から突出し得る複数の位置決め用ピン部材とを備
え，上部溶接電極が前記位置決め用ピン部材を押し下げ
た状態で被溶接物を抵抗溶接する装置である。

【００１０】請求項４に記載の本発明は，前記課題を解
決するために，下部溶接電極に形成された３つ以上の孔
内にそれぞれ収納された弾性部材と，その弾性部材に支
承され，下部溶接電極の孔内を通って下部溶接電極上面
から突出し得る複数の位置決め用ピン部材とを備え，第
１の被溶接物を下部溶接電極にセットし，第２の被溶接
物を位置決め用ピン部材に支持させた状態で上部溶接電
極を降下させ，位置決め用ピン部材を押し下げた状態で
被溶接物を抵抗溶接する装置である。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明では，特定の中間金属部
材と弾性部材と位置決め用ピン部材などを組み合わせて
いるので，下部電極チップを下部溶接電極本体から容易
に取り外せると同時に，下部電極チップ弾性部材と位置
決め用ピン部材などを一つのアセンブリとして扱えるの
で，組立てなどが非常に容易になり，また従来のような
問題が生じない良好な溶接が可能になる。

【００１２】請求項２に記載の発明では，特定の中間金
属部材と弾性部材と位置決め用ピン部材などを組み合わ
せているので，下部電極チップ弾性部材と位置決め用ピ
ン部材などを一つのアセンブリとして扱えるので，組立
てなどが非常に容易になり，また従来のような問題が生
じない良好な溶接が可能になる。

【００１３】請求項３に記載の発明では，弾性部材に支
承された位置決め用ピン部材を上部溶接電極が押し下げ
た状態で被溶接物を抵抗溶接するので，従来のような問
題を生じない良好な溶接が可能になる。

【００１４】請求項４に記載の発明では，弾性部材に支
承された位置決め用ピン部材を上部溶接電極が押し下げ
た状態で被溶接物を抵抗溶接するので，従来のような問
題を生じない良好な溶接が可能になる。

【００１５】

【実施例】図１および図２により本発明の好ましい実施
例を説明する。図１および図２において，図７で示した
記号と同一の記号は相当する部材を示す。８は下部溶接
電極本体２の筒状凹所２Ａに納められる中間金属部材で
あり，筒状外面を持つと共に，大径部８ａと小径部８ｂ
とからなる段付き筒状内面を有する。９は中間金属部材
８の大径部８ａ内で上下動し得る位置決め用ピン受け部
材であり，スプリングのような弾性部材１０により支承
される。この弾性部材１０は中間金属部材８の大径部８
ａの径よりは小さく，かつその小径部８ｂよりも径の大
きい大径部１０ａと，中間金属部材８の小径部８ｂの径
よりも小さい径の小径部１０ｂを備える。したがって，
後述するが常に弾性部材１０の大径部１０ａは中間金属
部材８の大径部８ａ内に存在し，その小径部１０ｂと一
緒に中間金属部材８などを持ち上げる作用を行う。

【００１６】下部電極チップ１はステムから延びるリー
ドピン又はキャップなどの一部分を受ける中央孔１Ａの
周囲に９０度間隔で４つの貫通孔を有し，各貫通孔を位
置決め用ピン部材１１が挿通している。これら位置決め
用ピン部材１１は電気絶縁部材からなり，それらの下端
は位置決め用ピン受け部材９の上面で支えられている。
１２は下部電極チップ１を中間金属部材８に固定するた
めのネジ部材であり，１３はこれら下部電極チップ１と
中間金属部材８を下部溶接電極本体２に固定するための
ネジ部材である。ネジ部材１２，１３はこれらが挿着さ
れるネジ穴の空気を速やかに排気するためにパイプ状の
ものが好ましく，それらの中央部を一端から他端に延び
る細長い気体通路１２ａ，１３ａを備える。１４は上部
電極チップ３がネジ部材１６，１６’により固定される
上部溶接電極本体である。１５は溶接物に加圧力を与え
て上部電極チップ３から溶接物を引き剥がすための加圧
ロッド，１７は下部溶接電極本体２と一緒に小密閉空間
を作るためのチャンバ部材１７ａはシール用部材として
用いられるＯリング，１８はスプリングである。

【００１７】先ず下部電極チップアセンブリの組み立て
について説明を行うと，図示のように中間金属部材８の
大径部８ａに弾性部材１０を納め，その上に位置決め用
ピン受け部材９を載置し，さらにその上に下部電極チッ
プ１の各貫通孔に位置決め用ピン部材１１を挿通してな
る下部電極チップ１をセットした後，ネジ部材１２で中
間金属部材８と下部電極チップ１とを固定する。このよ
うな各部材を組み合わせた下部電極チップアセンブリは
単一の部品として取り扱うことができる。この下部電極
チップアセンブリを下部溶接電極本体２の凹所２Ａに納
め，ネジ部材１３でその下部電極チップアセンブリを下
部溶接電極本体２に固定するだけで良い。また外す場合
には，ネジ部材１３をドライバで回して引き抜けば，下
部電極チップアセンブリは弾性部材１０の小径部８ｂの
弾性力により下部溶接電極本体２の上面よりも上昇する
ので，下部電極チップアセンブリの取り外しを極めて容
易できる。

【００１８】次にこのような機構を持つ抵抗溶接装置に
よる溶接方法について説明すると，先ず各位置決め用ピ
ン部材１１は弾性部材１０および位置決め用ピン受け部
材９により下から上方向へ押されているから，それらの
先端部分は下部電極チップ１の上面よりも所定の長さだ
け突出している。その突出部分の長さは，第１，第２の
被溶接物４と５の厚みの和よりも長く，この構造ではそ
れらの厚みの和よりもかなり長くしても何ら差し障りが
ないので，被溶接物４と５のセットと位置決めが非常に
容易である。これら位置決め用ピン部材１１をガイドピ
ンとしても用いて第１，第２の被溶接物４と５を下部電
極チップ１上に載置すると同時に位置決めを行う。

【００１９】しかる後，チャンバ部材１７をその駆動機
構（図示せず）により降下させて下部溶接電極本体２に
押圧し，小密閉空間を形成する。次にチャンバ部材１７
の排気孔１７ａを通して排気して小密閉空間を真空にす
る。このとき下部溶接電極本体２の凹所２Ａおよび下部
電極チップ１の空洞の空気を吸引するために，中間金属
部材８と下部電極チップ１には凹所２Ａを前記小密閉空
間に通じる通路８ｃ，１ａ（鎖線で示す）が予め設けら
れている。これら通路が無い場合には気圧差により吸引
中に被溶接物が反転したり，ずれたりすることがあり，
また所定の真空度に達するのに時間を要する。所定の真
空度に達したら，必要ならば窒素ガスのような絶縁ガス
をその小密閉空間に封入し，上部溶接電極を降下させ
る。上部溶接電極が降下の途中で，その上部電極チップ
３の下面が各位置決め用ピン部材１１を押圧し始め，こ
れら位置決め用ピン部材１１を押し下げながら更に降下
して，第１，第２の被溶接物間に所定の加圧力を与え
る。第１，第２の被溶接物間に電流を流して溶接を行っ
た後，上部溶接電極は上昇を始めるが，少なくとも上部
電極チップ３の下面が溶接物から離れた直後には，スプ
リング１８と加圧ロッド１５の働きで被溶接物を下に押
下げるので，仮に溶接物が上部電極チップ３が接着して
いても上部電極チップ３から外される。そして上部溶接
電極の上昇に伴い，各位置決め用ピン部材１１は弾性部
材１０の作用により下部電極チップ１の上面から突出す
る。チャンバ部材１７も上昇して元の位置の戻り，溶接
の１サイクルが終了する。

【００２０】次に図３により第２の実施例を説明する
と，この実施例は第１の実施例の変形であって，同一径
のスプリングのような弾性部材を用いることができるよ
うにしたものである。同図において図１，図２で示した
記号と同一の記号は相当する部材を示すものとする。中
間金属部材８の小径部８ｂは弾性部材１０の外径よりも
大きい径を持っており，その小径部８ｂは位置決め用ピ
ン受け部材９の脱落を防ぐ働きを行う。したがって，小
径部８ｂは環状のものでも，断続する突起でもよい。弾
性部材１０としてのスプリングの螺旋で描かれる円筒形
外観の外径は一端から他端に至るまでほぼ同一であり，
弾性部材１０は位置決め用ピン受け部材９と下部溶接電
極本体２の凹所２Ａの底面との間に圧縮されて納められ
る。この実施例では，ネジ部材１２で中間金属部材８と
下部電極チップ１とを固定しただけの状態では，弾性部
材１０は中間金属部材８から外れてしまうが，必要に応
じて位置決め用ピン受け部材９に固定すれば，前記実施
例と同様な単体の下部電極チップアセンブリ構造として
取り扱える。なお、位置決め用ピン受け部材９の脱落が
さほど問題でない場合には中間金属部材８の小径部８ｂ
を省略できる。

【００２１】次に図４により第３の実施例について説明
する。同図において図１乃至図３で示した記号と同一の
記号は相当する部材を示すものとする。中間金属部材８
は底部が閉じられた凹所８Ａを備え，その凹所８Ａの底
面と位置決め用ピン受け部材９の下面との間に弾性部材
１０を圧縮して納められている。この実施例ではネジ部
材１２を全て外すと，それぞれの部材がそれぞれ個々に
扱える。

【００２２】次に図５に示す第４の実施例は，それぞれ
の位置決め用ピン部材１１をそれぞれ個別の弾性部材１
０で支えるようにしたところが、前述の実施例と異な
る。環状の下部電極チップ１に径の小さいピン用貫通孔
１ａとこれと同心の径の大きい弾性部材用貫通孔１ａ’
を９０度間隔で備え，先ず各弾性部材用貫通孔１ａ’か
らピン用貫通孔１ａへ位置決め用ピン部材１１を挿入
し，次に各弾性部材用貫通孔１ａ’へそれぞれ個別の弾
性部材１０を装着したものである。この実施例では構造
をシンプルにでき，個々の弾性部材１０で位置決め用ピ
ン部材１１を支承しているので，位置決め用ピン部材１
１間のバランスを考慮しなくとも良い。なお，下部電極
チップ１はピン用貫通孔１ａを備えた環状部分と弾性部
材用貫通孔１ａ’を備えた環状部分とを別々に作り，固
着しても良い。

【００２３】次に図６に示す第５の実施例は，キャップ
５を下部電極チップ１に反転させてセットし，ステム４
をこれも反転させて一対の位置決め用ピン部材１１に支
承させるものである。この実施例はステム４がキャップ
５より大きく，かつ両側に取付け穴４ａ，４ｂをもつ場
合に有効である。構造的には図５に示したものとほぼ同
様であるが，各位置決め用ピン部材１１の先端部分１１
ａがステム４の取付け穴４ａ，４ｂに挿入できる程度の
径に細くなっており，キャップ５から浮かした状態でス
テム４を支承するところに特徴がある。このようにステ
ム４を支承することにより速やかにキャップ５内を真空
にでき、真空にした後、又は絶縁ガスを封入した後、上
部電極チップ３の下方向の加圧力により位置決め用ピン
部材１１が弾性部材１０を圧縮させ、同図（Ｃ）に示す
ようにステム４とキャップ５間に加圧力を加えて溶接す
る。

【００２４】なお、以上の実施例においては位置決め用
ピン部材１１を９０度間隔で備えたが、これに限る必要
はなく３つ以上ならば良い。また、被溶接物はキャプと
ステムに限らず薄い小金属片同士などについても同様に
溶接できる。また、位置決め用ピン受け部材９は図示の
ように穴を有した方が空気の排気上好ましいが、これは
かならずしも必要では無い。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、被溶
接物の厚みが薄くても確実に被溶接物の位置決めと支承
を行うことができ、また位置決め用ピン部材が溶接の支
障となることが全くないので、所望の抵抗溶接を行うこ
とができる。さらに大切なことは位置決め用ピン部材と
下部電極チップなどからなる下部電極チップアセンブリ
を単体として扱えるので組み立てが容易であると共に、
下部溶接電極本体からの取り外しが容易であるのでこれ
らの交換が極めて容易になるなど実用上の効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る抵抗溶接装置の一実施例を示す図
である。

【図２】本発明の実施例を説明するための図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す図である。

【図７】従来の装置を説明するための図である。

【符号の説明】

１・・・・下部電極チップ ２・・・・下部溶接電極本体 ３・・・・上部電極チップ ４・・・・第１の被溶接物 ５・・・・第２の被溶接物 ８・・・・中間金属部材 ９・・・・位置決め用ピン受け部材 １０・・・・弾性部材 １１・・・・位置決め用ピン部材 １２、１３、１６、１６’・・・・ネジ部材 １４・・・・上部溶接電極本体 １５・・・・加圧ロッド １７・・・・チャンバ部材 １８・・・・スプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部溶接電極と下部溶接電極とを相対的
   に近づけてそれらの間に位置する被溶接物を抵抗溶接す
   る抵抗溶接装置において，前記下部溶接電極の下部溶接
   電極本体に形成された凹所内に収納される部材であっ
   て，大径部と小径部とからなる貫通穴を有する中間金属
   部材と，該中間金属部材の貫通穴の大径部と小径部との
   間の径を持つ大径部と前記貫通穴の小径部よりも径の小
   さい小径部とからなる部材であって，前記中間金属部材
   の貫通穴に収縮されて収納される弾性部材と，該弾性部
   材に支持されてその伸縮に伴い前記中間金属部材の大径
   部内で上下動し得る位置決め用ピン受け部材と，該位置
   決め用ピン受け部材に支承され，前記下部溶接電極の下
   部電極チップに形成された複数の孔内を通って該下部電
   極チップ面から突出し得る複数の位置決め用ピン部材
   と，前記下部電極チップと前記中間金属部材を前記下部
   溶接電極本体に固定する固定手段と，を備えたことを特
   徴とする抵抗溶接装置。
2. 【請求項２】 上部溶接電極と下部溶接電極とを相対的
   に近づけてそれらの間に位置する被溶接物を抵抗溶接す
   る抵抗溶接装置において，前記下部溶接電極の下部溶接
   電極本体に形成された凹所内に収納される部材であっ
   て，空洞部を有する中間金属部材と，該中間金属部材の
   空洞部内に収縮されて収納される弾性部材と，該弾性部
   材に支持されてその伸縮に伴い前記中間金属部材の空洞
   部内で上下動し得る位置決め用ピン受け部材と，該位置
   決め用ピン受け部材に支承され，前記下部溶接電極の下
   部電極チップに形成された複数の孔内を通って該下部電
   極チップ面から突出し得る複数の位置決め用ピン部材
   と，前記下部電極チップと前記中間金属部材を前記下部
   溶接電極本体に固定する固定手段と，を備えたことを特
   徴とする抵抗溶接装置。
3. 【請求項３】 上部溶接電極と下部溶接電極とを相対的
   に近づけてそれらの間に位置する被溶接物を抵抗溶接す
   る抵抗溶接装置において，前記下部溶接電極に形成され
   た３つ以上の孔内にそれぞれ収納された個別の弾性部材
   と，該弾性部材に支承され，前記下部溶接電極の孔内を
   通って該下部溶接電極上面から突出し得る複数の位置決
   め用ピン部材と，を備え，前記上部溶接電極が前記位置
   決め用ピン部材を押し下げた状態で前記被溶接物を抵抗
   溶接するたことを特徴とする抵抗溶接装置。
4. 【請求項４】 上部溶接電極と下部溶接電極とを相対的
   に近づけてそれらの間に位置する被溶接物を抵抗溶接す
   る抵抗溶接装置において，前記下部溶接電極に形成され
   た３つ以上の孔内にそれぞれ収納された弾性部材と，該
   弾性部材に支承され，前記下部溶接電極の孔内を通って
   該下部溶接電極上面から突出し得る複数の位置決め用ピ
   ン部材と，を備え，第１の被溶接物を前記下部溶接電極
   にセットし，第２の被溶接物を前記第１の被溶接物から
   浮かせて前記位置決め用ピン部材に支持させた状態で前
   記上部溶接電極を降下させ，前記位置決め用ピン部材を
   押し下げた状態で前記被溶接物を抵抗溶接するたことを
   特徴とする抵抗溶接装置。