JPS5950426B2 - 衝撃ア−ク溶接装置 - Google Patents

衝撃ア−ク溶接装置

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JPS5950426B2
JPS5950426B2 JP57101477A JP10147782A JPS5950426B2 JP S5950426 B2 JPS5950426 B2 JP S5950426B2 JP 57101477 A JP57101477 A JP 57101477A JP 10147782 A JP10147782 A JP 10147782A JP S5950426 B2 JPS5950426 B2 JP S5950426B2
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JP
Japan
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arc
welding
voltage
pin
workpiece
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JP57101477A
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English (en)
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JPS5835072A (ja
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ダグラス・レオン・ランブラ
ダグラス・ウオ−レス・フエルプス・ジユニア
シグバ−ト・ジヨン・サミユエルセン
ウイリアム・キヤロル・ワ−ド
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/22Percussion welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/20Stud welding
    • B23K9/201Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に材料の溶接に関し、さらに具、法的に
は衝撃アーク溶接に関する。
さらに詳細には本発明はピン部材をベース金属に衝撃ア
ーク溶接するための改良技法に向けられる。或る構造の
ピンがベース金属に溶接される衝撃アーク溶接では、次
の工程が溶接装置によつて遂1行される。
溶接さるべきピンは溶接装置によつてベース金属から所
与の距離のところに保持され、アークを生じるためにピ
ンとベース金属間に開始電圧が印加される。このアーク
は電流路を確立する。この開始電圧が印加された後、前
もって帯電されたコンデンサからの容量性放電がピンと
ベース金属間に生ずる。この容量性放電は、ピン及びベ
ース金属間に確立されたアーク経路に続く時ピンの端と
アークの終了時の軌跡のまわりのベース金属の域領の局
所的溶接を生ずるに十分である。コンデンサ放電と同時
に、ピンがベース金属方向に相対的に移動させられてこ
のベースに突刺され、各溶融領域が互いに結合し、溶接
を生ずる。この衝撃アーク溶接として知られている技法
は工程のすべてが適切に動作するときは十分に働<0し
かしながら、多くの例において表面不純物もしくは他の
因子が原因となって加工片に適切な溶解が起こらなくな
り、このため貧弱な品質もしくは不適当な溶接を生ずる
ことが観察されている。不適切な溶解に対する主な因子
として電圧が最初に印加される時にアークが確立されな
い事が発見された。この工程で適切なアークが存在しな
いと適切な容量性放電を防げ、その結果、適切な溶解及
び適切な溶接を防げる。本発明に従う衝撃アーク溶接技
法においては、好ましくは使用される開始電圧に等しく
、いずれにしてもこの電圧よりは大きくないテスト電圧
が先ずピン及びベース金属間に印加される。
そしてアークが確立されたかどうかを決定する装置が与
えられる。もしアークが確立されていると、その後の溶
接サイクルが行われる。しかしながら、もしアークが検
出されない時は、溶接サイクルの遂行が禁止される。好
ましい実施例の説明 本発明は半導体工業で用途が見出される銅合金ピンをセ
ラミツク基板上の金属パツドに溶接するのに適合された
構造体で説明される。
その用途はこの様に限定されるものではなく、衝撃アー
ク溶接技法が適用可能である時にはいつでも使用され得
る。ここで図面を参照するに、金属パツド12を有する
セラミツク基板10の形の加工片が与えられている。
通常、これ等のパツドは半導体技術の分野ではタンダス
テンもしくはモリブデンである。面状の接地金属14は
パツド12のすべてを一群として接地するために使用さ
れ得る。通常の衝撃アーク溶接機が16で示されている
この目的のための1つの極めて適切な溶接機は米国マサ
チユーセツツ州ニユ一 ・ベツドフオード市のスペリオ
ール・ウエルダ社製のモデル528Gである。溶接機1
6は銅合金ピン18を金属加工片に給送し、溶接する様
に設計されている。溶接機は動作時に通常の如く、次の
様な溶接サイクルを制御する溶接機制御装置20によっ
て動作される。先ず、ピン18はこれが溶接されるべき
金属パッドから予定の距離に位置付けられる。
その後初期電圧がピン18及びパッド12間に印加され
、アークが発生される。その後コンデンサ装置が確立さ
れたアークを横切つて放電され、ピン18の端が溶解さ
れ、アークの終端の近傍の軌跡中のパツド12を局所的
に溶解する。これと付随して駆動装置が溶接装置を駆動
して、ピンをパツドに突刺し、溶解金属の融解を生ずる
。しかしながら、上述の如く、しばしば、初期電圧が印
加された時に初期アークが確立されず、これは貧弱な溶
接を生ずるか溶接を生じない。本発明に従う改良は初期
電圧よりも大きくない電圧がテスト・アークもしくはテ
スト電圧として印加される時にアークが確立されない時
には溶接サイクルが遂行されるのを防止する点にある。
この目的に対して、光検出器もしくは光感知器22が与
えられる。光検出器はピン18及びパツド12間のアー
クの存在もしくは欠如を検出するフアイバ光プローブ2
4を有する。この光検出器はニユーヨーク市エルブリツ
ジ13060、スカナマテイツク社によつて市販されて
いるモデルPS6OO7であり得る。光検出器は該検出
器からの信号に応答して電気出力を与える検出器制御装
置26に接続されている。この制御装置はスカナマテイ
ツク社によつて市販されるモデルR47lOOであり得
る。検出器制御装置26からの出力は溶接機制御回路2
0に接続されているスイツチ30,32及び34に接続
されたラツチ・リレー28を動作させる。スイツチ30
はその上部位置にある時に開放され、その下方位置にあ
る時に、コンデンサを通常の如<放電するための回路を
完成する。同様にスイツチ32はその上部位置にある時
に開放され、その下部位置にある時に回路を閉じ、駆動
機構をしてピンを下方に移動さして通常の如くパツド1
2に接触せしめる。スイツチ34はその上方’位置にあ
る時に開始電圧を印加せしめ、その下方位置にある時に
遅延スイツチ36を介して同様に開始電圧を印加せしめ
るアーク回路制御装置である。遅延スイツチ36の目的
はまもなく説明され得る。溶接回路の内部制御回路は通
常の如<動作するが、唯一の差はスイツチ30,32及
び34が上述の如<適切な回路をなす様に追加されてい
る事を理解されたい。溶接回路制御装置の動作の残りは
通常のものであり、詳細には説明されない。 さらに本
発明の改良点を完成させるために、ラツチ・リレー28
はマイクロスイツチ40に接続されたリセツトスイツチ
38を有し、マイクロスイツチ40は溶接機16上に取
付けられ溶接へツドと共に移動可能であるカム42によ
って動作可能である。動作時、ラツチ・リレーは通常図
中実線で示された如き上方位置にスイツチ30,32及
び34を保持する。
溶接機が付勢される時、その上方位置にあり、印加電圧
のための回路を確立するスイツチ34は、ピン18及び
パツド12を横切って正規の開始電圧の印加を可能にす
る。この電圧はピン18及びパツド12間にアークを確
立するかどうかを決定する目的のためのテスト電圧であ
る。第1の場合として、アークは確立されず従つて検出
器22がアークの不在を感知し、ラツチ・リレーを動作
させず、スイツチ30,32及び34はその上方位置に
残されたままであると仮定される。これ等の位置ではコ
ンデンサはピン18及びパツド12を横切つて接続され
ない。なんとなればこの回路は開放状態に残されている
からである。同様に駆動回路も付勢されない。なんとな
ればこの回路も同様に開放状態に残されているからであ
る。もし望まれるならば、ランプもしくはブザーの如き
表示器がスイツチ30,32及び34の位置を示すため
に接続され得る。従つて、再び溶接機が付勢され、同じ
シーケンスが生じる予定でも、アークが検出されず、ス
イツチ30及び32が開放位置に残される限り溶接サイ
クルは生じない。従つてテスト電圧が印加された時にア
ークが存在しなければ、装置のその後の付勢は完全な溶
接サイクルを生じない。実際はテスト電圧の再印加のみ
が生ずる。このようなテスト電圧の印加だけでは従前生
じていたような不十分な溶接が行われないことに留意さ
れたい。このことは溶量性放電も行われないし、ピンが
ベースに突きさされることもないことから明らかである
。この場合、適切な条件のもとで、たとえば表面処理を
したり、開始電圧(テスト電圧も)を上昇させたりして
、のちに適正な溶接を行うことができ、このため歩留り
を解消できる。他方、第2の場合として溶接機が最初に
付勢された時、テスト電圧がピン18及びパツド12間
にアークを生じたものと仮定する。
この場合、光検出器22はアークの存在を検出し、検出
器制御装置26を介して、ラツチ・リレー28を付勢さ
せる。これによつてスイツチ30,32及び34が破線
によつて示された如く下方位置に移動される。下方位置
において、スイツチ34は時間遅延装置36を介して電
圧回路を接続し、スイツチ32は駆動回路を接続する、
スイツチ30はコンデンサ放電回路を接続させる。もし
この条件において、溶接機が再び付勢されると、遅延ス
イツチ36によつて生ずる1秒の遅延の後に、開始電圧
がピン18及びパツド12間に印加される。そののち容
量性放電が行なわれ、同時にピン18がパツド12がわ
に駆動される。遅延はコンデンサが完全に充電されるの
を保証する。テスト電圧と同一の電圧の印加はアークが
確立されるのをかなり確実に保証する。なんとなればテ
スト中に、アークが確立され、検出されているからであ
る。スイツチ30及び32は夫々容量性放電回路及び駆
動回路を閉じる様な閉じた位置にあるので、溶接機は容
量性放電動作の通常のシーケンスを続け、金属及びピン
を突刺し、融接を生ずる。ピンを突刺すための溶接機1
6の移動はカム42をしてマイクロスイツチ40を付勢
せしめる。
この事はラツチ・リレー28をりセツトし、従つて溶接
が達成された後に、スイツチ30,32及び34がその
上方位置に戻され、他の溶接サイタルが生ずる前にテス
ト電圧を印加する準備状態になる。溶接サイクル中にお
いて使用されるのとテスト電圧を印加するための電源を
同一にする事は便利で実際的である事を理解されたい。
なんとなれば、テスト電源は溶接中に実際に使用される
電源であるからである。同様に同一電源を使用し、開始
電圧の印加の後に容量性放電回路及び駆動回路を切断状
態に保持する事によつて、テスト電圧を単に繰返し印加
し、テスト電圧が実際にアークを確立する迄溶接サイク
ルを行わない様に溶接機の繰返し動作が遂行され得る。
その後溶接機の動作は実際に溶接サイクルを生ぜしめる
。しかしながら、同一の電圧源を使用する必要はなく必
要とされるすべての事はテスト電圧が溶接サイクル中に
印加される実際の電圧よりも大きい電圧でない点にある
。この条件は勿論、テスト電圧は溶接サイクル中に使用
された所与の電圧においてアークが確立され得るかどう
かを決定するためのもので、もしテスト電圧としてより
高い電圧が使用されるとより低い実際の電圧が事実アー
クを確立し得るかどうかを示し得ないという事実に基づ
いている。同様に他の型の材料及び構造体を溶接し得る
事を理解されたい。
例えば、鉄−タンタルの如き熱電対が温度を測定すべき
装置に溶接され得る。本発明の方法はアルミニウムの如
き溶接が困難である材料に対して特に有用である。その
1例はキヤツプの熱特性をテストするために半導体モジ
ユールを包囲するために使用されるアルミニウム・キヤ
ツプに熱電対を溶接する事である。同様に、テスト・ア
ークの有無を検出するのには光検出器以外の装置が使用
され得る。
例えば加工片間の電流、抵抗変化もしくは電圧変化をモ
ニ.夕する装置が使用され得る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に従う衝撃アーク溶接を遂行するための衝
撃溶接装置の概略図である。 10・・・基板、12・・・金属パツド、16・・・溶
接機、18・・・ピン、20・・・溶接機制御装置、2
2・・・光検出器、26・・・光検出器制御装置、28
・・・ラツチ・リレー、30,32,34・・・スイツ
チ、38・・・りセツト・スイツチ、40・・・マイク
ロスイツチ、42・・・カム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加工片をベース片に溶接するため、加工片とベース
    片間にアークを確立する様に該両片の間に開始電圧を印
    加する装置、該両片間に開始電圧が印加された後に該両
    片間に容量性放電を印加する装置、及び該両片を溶接す
    るため上記加工片を上記ベース片に突刺すための装置を
    含む溶接サイクルを遂行するための衝撃アーク溶接装置
    において、上記溶接サイクルを開始する前に加工片及び
    上記ベース片間に上記開始電圧よりも大きくない値のテ
    スト電圧を印加する装置と、上記テスト電圧によつて上
    記両片間にアークが確立されたかどうかを検出する検出
    装置と、上記テスト電圧によるアークの確立が上記検出
    装置によつて検出されない時に上記溶接サイクルの遂行
    を禁止する装置を含む事を特徴とする衝撃アーク溶接装
    置。
JP57101477A 1981-08-24 1982-06-15 衝撃ア−ク溶接装置 Expired JPS5950426B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/295,476 US4417120A (en) 1981-08-24 1981-08-24 Percussive arc welding
US295476 1981-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5835072A JPS5835072A (ja) 1983-03-01
JPS5950426B2 true JPS5950426B2 (ja) 1984-12-08

Family

ID=23137883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57101477A Expired JPS5950426B2 (ja) 1981-08-24 1982-06-15 衝撃ア−ク溶接装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4417120A (ja)
EP (1) EP0072928B1 (ja)
JP (1) JPS5950426B2 (ja)
DE (1) DE3264040D1 (ja)

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Also Published As

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US4417120A (en) 1983-11-22
DE3264040D1 (en) 1985-07-11
JPS5835072A (ja) 1983-03-01
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