JPS5952032B2 - 圧接装置 - Google Patents

圧接装置

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JPS5952032B2
JPS5952032B2 JP56049390A JP4939081A JPS5952032B2 JP S5952032 B2 JPS5952032 B2 JP S5952032B2 JP 56049390 A JP56049390 A JP 56049390A JP 4939081 A JP4939081 A JP 4939081A JP S5952032 B2 JPS5952032 B2 JP S5952032B2
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JP
Japan
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load
pressure welding
displacement
pressure
detector
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JP56049390A
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JPS57165192A (en
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俊夫 山本
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Classifications

    • 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
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は品質良好な圧接部材を作るための圧接装置に関
する。
従来、冷間圧接加工はその圧接条件である圧接荷重また
はそれによる圧接部の変形量でその品質を管理している
すなわち、第1図は圧接荷重Lと圧接部変位xとの関係
を示す荷重一変位曲線1であるが、従来においては最初
の直線的な弾性変形部分2とその後の非直線的な塑性変
形部分3との境界にある材料力学上の降伏点4における
降伏点荷重LOに対して一定の関係を有する適正荷重L
Aを最初に設定し、この適正荷重LAを冷間圧接の停止
条件として、以後同一の条件下で冷間圧接を行なつてい
る。ところが、実際には被圧接物の板厚の変動や熱処理
の不均一性などに基因して荷重一変位曲線1も各被圧接
物ごとに変動する。したがつて、最初に設定した適正荷
重LAはしばしば不適正なものとなり、場合によつては
加工率が大きくなりすぎて被圧接物全体としての強度に
支障をきたしたり、あるいは、加工率が不十分で冷間圧
接による接合強度が不完全になるなどの不都合が発生し
ていた。本発明は、上記事情に基づいてなされたもので
圧接加工における荷重一変位曲線上の材料内部のミクロ
的変形機構変化に由来する変化点を検出し、この変化点
における圧接荷重に基づいて被圧接物の材料的特性に応
じた適正荷重を演算し、この適正荷重に到達した時点で
圧接加工を停止するようにして、安定した圧接加工を行
なうことのできる圧接装置を提供することにある。
以下、本発明を図面を参照して実施例に基づいて説明す
る。
第2図AおよびBは本実施例における被圧接物5を示し
ている。
この被圧接物5はそれぞれ中央部に凹部を形成した一対
の円盤状の板体6a、6bからなるある種の半導体4の
容器を形成するものである。圧接はこれら板体6a,6
bを各凹部によつて一つの収納空間8が形成されるごと
<向い合せに重ね合わせ内部に半導体4を収容して行な
われる。その圧接部9は上記収納空間8を包囲する円環
状である。かかる圧接に用いられる冷間圧接装置本体1
0は第3図に示すように上記圧接部9に対応する円環状
の突出部分11A,llbが設けられた一対のダイス1
2a,12bを備え、その一方のダイス12bは冷間圧
接装置本体の基台13上に固定され、他方のダイス12
aは油圧回路からなる上記装置本体の駆動機構により第
3図中矢印で示すA方向に昇降自在に支持されている。
しかして第4図に示すように、上記駆動機構14にはた
とえばマグネスケールなどの変位検出器15が上記駆動
機構14に取付けられ、冷間圧接時のダイス12aの変
位を検出して電気信号を出力するようになつている。ま
た、たとえばロードセルなどの荷重検出器16も駆動機
構14または基台13に取付けられ、圧接荷重を検出し
て電気信号を出力するようになつている。これら.変位
検出器15および荷重検出器16はそれぞれ増幅器17
,18を介してマルチプレクサ19に電気的に接続され
ている。このマルチプレクサ19は一定の短い時間間隔
で増幅器17,18との電気的接続を交互に切換えるも
のである。さら.に、このマルチプレクサ19はアナロ
グーデイジタル変換器20に接続されている。このアナ
ログーデイジタル変換器20はたとえばマイクロコンピ
ユータなどの記憶機能、制御機能および演算機能を有す
る演算制御部21に接続されている。さ.らに、この演
算制御部21は前記駆動制御部22に接続されている。
つぎに、上記冷間圧接装置の作動について説明する。
ます、駆動機構14を作動させて、被圧接物5の冷間圧
接を開始すると、ダイス12a,12bの突出部分11
A,llbが被圧接物5の圧接部9に食い込み、これに
ともない変位検出器15および荷重検出器16からはそ
れぞれ信号SAおよび信号SBが出力される。
これら信号、SA、SBは、マルチプレクサ19により
きわめて短い時間間隔で交互にアナログーデイジタル変
換器20に出力される。このアナログーデイジタル変換
器20においてデイジタル化された信号SA、SBは演
算制御部21に人力され逐次記憶される。このとき、冷
間圧接の進行にともない、圧接荷重L(x)と圧接部変
位Xは第1図に示す荷重一変位曲線1に従つて変化する
。しかして、演算制御部21にては上記信号SA、SB
の記憶値に基づいて、逐次微分演算を2回行ない、第5
図に示すような第2次微分値L”(x)を求める。そう
して、点4が荷重一変位曲線1上の最初の変曲点である
ことを利用して第2次微分値L”(x)がゼロをとる点
(第5図点23)を検出する。さらに、この点23すな
わち変曲点4における荷重LOと目的とする当該被圧接
物5の適正荷重LAとは材質が同一であれば一定の比率
関係にあることを利用し、変曲点荷重LOにあらかじめ
被圧接物5の材料的特性に基づいて設定されている係数
(比率)αを乗算し、適正荷重LAを演算する。しかし
て、以後、演算制御部21に入力する信号SBによる荷
重と上記適正荷重LAとを比較演算し、圧接荷重L (
x)がLAに到達した時点で、駆動停止信号SCが駆動
制御部22に出力され、冷間圧接加工は終了する。以下
、被圧接物5が変るごとに逐次上述したと同様の手順で
冷間圧接加工が行なわれる。以上述べたように、本発明
の圧接装置は、圧接装置本体に取付けられた変位検出器
および荷重検出器からの信号を入力した演算制御部にて
荷重−変位曲線における材料内部のミクロ的変形機構の
変化に由来する変化点を演算により求めこの変化点にお
ける圧接荷重に基づいて被圧接物の材料的特性に応じた
適正荷重を算出し、この適正荷重に到達した時点におい
て圧接加工を停止させるようにしたもので、個々の被圧
接物ごとに当該被圧接物の材料的特性に応じた適正荷重
を設定でき、その結果として、たとえば被圧接物の硬度
や板厚が変動した場合でも、加工率が大きくなりすぎて
被圧接物全体としての強度に支障をきたすようになつた
り、あるいは、加工率が不十分で圧接による接合強度が
不完全になるなどの幣害がな<なり、常時適正な圧接性
を維持することができる。
また、圧接界面の酸化の程度や爽雑物の介在の有無によ
つても圧接品質は影響を受けることがなくなる。また、
適正荷重算出のための変化点は荷重−変位曲線上の変曲
点を利用して求めているので、適正荷重を確実に求める
ことができる。さらに、適正荷重は一定の係数を乗じて
得られるので、状況に応じて適宜調節できる利点がある
。したがつて、歩留りが向上し品質管理上大きな効果を
奏するものである。これらの効果を従来例と比較して例
示的に説明すると、厚さ0.4mm、厚接径48mmの
鍔付有底筒状銅製容器の鍔部で環状に圧接する場合この
発明方法により圧接荷重4トン〜4.5トンで圧接して
気密容器を100個作つたところリークの発生は零であ
つた。また、従来方法により圧接荷重4.1トンで圧接
して気密容器を100個作つたところ約5個のりーク不
良が発生した。
なお、上記実施例においては適正荷重の算出に変曲点荷
重に一定比率を乗算することにより行なつているが、材
料的特性によつては、一定荷重を変曲点荷重に加算する
ことにより算出してもよい。
また、上記実施例においては最初の変曲点を適正荷重算
出に利用しているが、これに限ることなくたとえば2番
目の変曲点を利用してもよい。また上記実施例において
は適正荷重算出に荷重変位曲線上における最初の変曲点
を利用しているが、これに限ることなく、たとえば、曲
線勾配が最初に一定値以上変化する点を基準としてもよ
い。要するに、変形機構に由来する荷重一変位曲線上の
変化点であればすべて適正荷重算出に利用できる。さら
にはまた、上記実施例には演算制御部にはマイクロコン
ピユータを用いているが、これに限定することなく電気
回路により比較照合する構成によつても本発明の要旨を
達成することができる。さらに、被圧接物についても、
異種金属の冷間圧接や400℃〜500℃までの圧接等
あらゆる場合に適用できる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変更自在である。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷間圧接加工における荷重一変位曲線を示す図
、第2図Aおよび゛Bはそれぞれ本発明の一実施例にお
いて用いられる被圧接物の平面図およびX−X線断面図
、第3図は本発明の圧接装置の要部断面図、第4図は本
発明の圧接装置の電気回路系統図、第5図は第1図の荷
重一変位曲線の第2次導関数を示す図である。 5・・・・・・被圧接物、10・・・・・・・・・冷間
圧接装置本体、12a,]2b・・・・・・ダイス、1
5・・・・・・変位検出器、16・・・・・・荷重検出
器、20・・・・・・アナログーデイジタル変換器、2
1・・・・・・演算制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記構成を具備することを特徴とする圧接装置。 (イ)被圧接物を挟圧する一対のダイスおよびこれらの
    ダイスを支持して駆動する駆動機構を有する圧接装置本
    体。 (ロ)上記圧接装置本体に取付けられ冷間圧接加工にお
    ける圧接荷重を検出してアナログ電気信号として出力す
    る荷重検出器。 (ハ)上記圧接装置体に取付けられ上記被圧接物の圧接
    部分における変位量を検出してアナログ電気信号として
    出力する変位検出器。 (ニ)上記荷重検出器および上記変位検出器からのアナ
    ログ電気信号を入力しディジタル電気信号に変換するア
    ナログ−ディジタル変換器。 (ホ)上記アナログ−ディジタル変換器および上記圧接
    装置本体に電気的に接続され圧接ごとに上記荷重検出器
    出力および上記変位検出出力の荷重−変位曲線を2次微
    分し、この2次微分値が零となる荷重値を検出し、この
    荷重値に予め材料的特性に基づいて設定されている係数
    を乗算して圧接を適正に行なうための適正荷重を算出し
    実際の圧接荷重が上記適正荷重に到達した時点で圧接加
    工を停止させる電気信号を上記圧接装置本体に出力する
    演算制御部。
JP56049390A 1981-04-03 1981-04-03 圧接装置 Expired JPS5952032B2 (ja)

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