JPS5994590A - 被溶接物の位置合せ機能を備えた溶接治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被溶接物同士の位置合せ機能を備えた溶接治
具の改良に関する。

近来、元産業の発展に伴い発元ダイオード、フォトダイ
オード、レーザダイオード又はこれらと光ファイバの様
なライトガイドとを組合せたデバイスなどのような各種
元利用デバイスの製造工程に溶接機が用いられるケース
が増えて来ている。

この様な光利用デバイスを構成する部材間全溶接する治
具として、従来は第１因に示すような溶接治具が用いら
れている。

第１図によりこの溶接治具を説明すると、１．２は夫々
上部電極本体、下部電極本体、３はこれら上、−下部電
極本体を元軸線Ｚの方向に沿ってガイドするパイプ状の
ガイド部材、４．５は夫々上部電極本体１．２に係着さ
れた電極チップ、６ａ及び６ｂは夫々光利用デバイス６
の溶接式れるべきベース部及びケース、７は元利用デバ
イス６のベース部６ａを固定する固定部材、８はスプリ
ングである。

斯かる構造の溶接治具により元利用デバイス６のベース
部６ａとケース６ｂとを抵抗溶接する場合には、先ずガ
イド部材６に沿って上部電極本体１を上方に移動させた
状態で固定し、上部電極チツブ４の係着孔４ａにケース
６ｂ’に係着させると共に、固定部材７により下部電極
チップ５の所定箇所にベース部６ａｉ固定する。しかる
後に上部電極本体１をカイト部材乙に沿って下降させ、
ベース部６ａとケース６　ｂ　１Ｉｕ３に所定の加圧力
を加えた状態で上、下部電極不体間に通電することによ
シ、ベース部６ａとケース６ｂとｔ溶接して光利用デバ
イスを得ている。斯かる元オリ用デバイスが例えばレー
ザダイオード或いは発光ダイオードの場合、ペース部６
ａ上に固着でれた発光用半導体素子（図示せず）とケー
ス６ｂの光透過窓との光軸が一致していれば発光エネル
ギをケース６ｂｋ介して最大限取り出せるが、光軸がず
れるに伴い取り出し得る発光エネルギは大幅に減少する
。

前述の様な溶接を行った場合には、ベース部６ａとケー
ス６ｂとの元軸との位置合せの調整が不可能なだめに、
ベース部６ａ及びケース６ｂの製作精度に大きく影響ζ
ｒ１、またベース部６ａの固定位置にも影響でれるので
、極めて不良品が多く、元利用デバイスのほぼ最終的な
製造工程段階で歩留りを大幅に低下させてしまうという
大きな欠点があった。

不発明は以上述べた様な従来の欠点を除去するために光
利用デバイスを構成する第１、第２の部材の元軸の位置
合せ盆手動的又は自動的に高い精度でもって行った状態
でそのま″ｉ抵抗溶接を行い得る機能金偏えたことに％
徴としている。

以下第２図によシ本発明の一実施例を説明する。

上部電極本体１は図示これでいないＹ軸微動調整装置に
よって駆動これるときベアリングなどよりなる可動部Ｓ
１の摺動またはころがり作用により紙面に対し垂直なＹ
方向に移動し得る第１のｈ」動部材１０、及びこの第１
の可動部材に第１の可動部Ｓ工と同一構成の可動部Ｓ２
’に介して係合し且つ紙面の左右方向であるＸ方向に移
動可能な第２の可動部材１１が外力によシ夫々Ｙ方向、
Ｘ方向に動くことにより、Ｘ、Ｙ方向の任意の位置に移
動することが出来る。これら上部電碩、第１、第２の可
動部材ｉｃ、ｉｉは電極ホルダ９Ｖこ支持されている。

更にこの構成全詳しく述べると、上部電極本体１は第２
の可動部材１１に固定され、第１の可動部材１０及び電
極ホルダ９の中央部に設けられた夫々の窓部全通して下
方向に延びている。これら窓部は後述する駆動装置によ
って上部電極本体１が移動し得る最大範囲と同等以上の
面積を有する。従って外部からの力によシ第２の可動部
材１１がＸ方向に駆動これるとき、上部電極本体１は第
２の可動部Ｓ２により第１の可動部１０上ヲＸ方向に移
動する第２の可動部材１１に支持されて前記窓部（＋−
Ｘ方向に移動し、このとき第１の可動部材１０は全く動
かない。次に外部から力によυ第１の可動部材１０が第
１の可動部８１を介して電極ホルダ９上ｆ’ｆ方向に移
動するとき、′７２の可動部材１１、上部電極本体１及
び後述するＸ軸微動調整装置ろ２も一緒にＹ方向に移動
する。電極ホルダ９は軸受部９ａによってガイドシャフ
ト１２を上、下動できる様になっており、電極ホルダ９
は絶縁部９ｂによって軸受部９ａから電気的に絶縁でれ
ており、その中央部には十部電塗１がＸ％Ｙいずれの方
向にも動ける様な貫通穴を有する。ガイドシャフト１２
はベース１６に植設されておシ、このベース１６には下
部電極２が固定されている。下部電極２の空所２ａには
コネクタ１４が設けられておシ、固定部材７によって元
利用デバイスのベース部６ａ’（＋−下部電極２の所定
面に固定した状態では、ベース部６ａに植設これた２本
の端子６ｃ１６ｃ′はコネクタ１４のリード端子１４ａ
、１４ａ’に係合する様になっている。リード端子１４
ａ、１４ａ’はスイッチ１５によって選択的に直流電源
１６に接続でれる。

電極チップ４は元利用デバイスのケース６ｂの外壁と密
に係着し得る空洞４−ａ’ｌｒ有し、空洞４ａに係着さ
れたケース６ｂは空洞４ａ及び上部電極１の空洞を介し
てその空洞内に配設された元利用装置１７に動向する位
置にある。この元利用装置１７は被溶接物が受光素子の
場合には電気−光変換素子であシ、発光素子の場合は元
−電気変換素子である。ｉ利用装置１７のリード端子は
上部電極１の導電性蓋体１８の導出口全弁して導出され
るリード線１９及びスイッチ２０’に介して増幅器２１
に接続？れる。ここで２２はサンプリングホールド回路
、２６は比較増幅器、２４は比較器、２５は可変基準源
、２６は信号発生用回路、２７は駆動回路、２８は表示
装置、２９はＸ−Ｙ切換えスイッチ、６０．３１は夫々
可逆回転ステッピングモータ又はサーボモータの様なＸ
軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置であシ、６２はＸ軸駆動装置
６０に結合されたＸ軸微動調整装置、６６はケース６ｂ
の固定部材である。このＸ軸微動調整装置６２はＸ軸駆
動装［３００回転角度に比例して極めて僅かずつ前進或
いは後退することにより上部電極１′ｊｔＸ方向に極め
て僅かずつ移動感せるものである。

尚、図面の関係上、Ｙ軸駆動装置３１こより駆動される
Ｙ軸微動調整装置、電極ホルダ９の昇降駆動装置、上下
電極間加圧制御装置、加圧検出装置などについては省略
しである。

次に斯かる溶接装置でもって元利用デバイスのベース部
とケースとを抵抗溶接する場合についての動作説明を行
う。先ず電極ホルダ９？上限位置に停止させた状態でも
って、元利用デバイス、例えばレーザダイオードのベー
ス部６ａｋ下部電極２上にセットし、固定部材７で所定
位置に固定する。この状態ではベース部６ａの下方に植
設されているリード端子６ｃ、６０′はコネクタ端子１
４ａ、１４ａ′と係合している。また元利用デバイスの
ケース（キャップ）６ｂｔ−電極チップ４の係着孔４ａ
に係着させ、これが動くことのない様に固定部材６６で
固定する。

しかる後、電極ホルダ９ｔ−下降させ、ベース部６ａと
ケース６ｂとが軽く当接した程度の加圧力が加わった位
置で電極ホルダ９を停止させる。この加圧力はベース部
６ａとケース６ｂとが後で行われる元軸位置合せのとき
にストレスを生ずることなく相対的に当接しながら移動
し得る程度の大きさであシ、図示されていない圧力検出
器により検出される。この場合必ずしもベース部６ａと
ケース６ｂとは当接させる必要はなく、若干離間してい
る程度の位置で電極ホルダ９を停止させても良い。この
場合には光電検出装置などを用いて電極ホルダが停止す
べき位置全検出できる。

しかる後にスイッチ１５及び２０奮閉じる。スイッチ１
５の閉成によりベース部６ａにマウントはれた元手導体
素子は直流電源１６からの直流電力で付勢されて発光す
る。この元はケース６ｂの光透過部全通して元利用装置
１７に入力され、元利用装置１７は入力された元エネル
ギに比例する電気エネルギ會出力する。この電気エネル
ギは増幅器２１により増幅される。

ここでレーザダイオードの元軸位置と取シ出せる光エネ
ルギとの関係についてオ６図を用いて考察する。

今、オ６図に示すように発光源であるベース部６ａ側の
元軸に相当する箇所を示す点０に対して元が対称的に拡
がるとすると、元軸点ｏｔ中心とした同心円の各点にお
ける光エネルギは等しいものと考えられる。同心円Ａ’
を元が取り出せる臨界領域とし、鎖線で示す同心円Ｂの
一点Ｃにケース６ｂ側の元軸が存在するとすれば、元軸
に相当する点ＣがＸ方向に一定速度又は一定のステップ
で移動するにつれて、元軸点０と点Ｃの距離が短くな９
、しかも単位時間又は単位ステップ描りの元軸Ｏ−Ｃ間
の距離が短くなる割合は小尊くなる。

そして元軸Ｏからの元エネルギの強さは距離の２乗に反
比例するから、点ＣがＸ方向に移動するのに伴いエネル
ギの強さは２次以上の関数で変化することが分る。従っ
て本発明ではケース６ｂ’に先ずＸ方向或いはＹ方向の
いずれかに一定速度又は一定ステップで移動させ、次に
他方向に移動させることにより元軸の位置合せ會行うこ
とを基本としている。

再び前述につづいて動作説明に戻ると、増幅器２１の出
力電圧ｖａはケース６ｂｔ−通して取シ出される元エネ
ルギに比例し、その出力電圧Ｖ　はサンプリングホール
ド回路２２によりサンプリングされホールドされる。サ
ンプリングホールド回路２２は一定パルス幅、例えば１
〜３μｍ程度のパルス幅を有し且つ互いに逆相の一対の
サンプリングパルス列を生ずる機能と、この交互の一対
のサンプリングパルス列で連続して前記出方電圧Ｖ’ｔ
−交互にサンプリングする機能と、夫々サンプリングさ
れた電圧ｔサンプリングパルスのパルス幅に等しい区間
だけ交互に保持する機能と、保持された電圧會サンプリ
ングパルスの存在しない区間に交互にクリアする機能な
ど上宿する。サンプリングホールド回路２２のホールド
電圧ｖａ′と増幅器２１からの出力信号Ｖａとは比較増
幅器２２により比較増幅され、（ＶＢ　　Ｖａ’　）　
　に比例する信号ｖｂが出力てれる。従って信号■５は
サンプリングパルスのパルス幅に等しい区間における電
圧■８の増加分Δｖａに比例する。一方で信号ｖｂは比
較器２４において非常に小さい乃至は廼ぼ零値の基準値
を与え得る可変基準源２５の基準値ｖｓ　　と比較され
、比較器２４は信号ｖｂが基準値■８と等しくなるとき
出力信号ｖｃヲ信号発生用回路２６に出力する。他方、
信号Ｖ、は駆動回路２７に入力される。

この駆動回路２７は信号■ｂの極性−全判別する極性判
別機能全層し信号ｖｂの極性に左右される極性をもつ一
足の駆動信号Ｖｄｋ生ずる。

回路２６は種々な信号を生ずるが、信号ｖｂが基準値ｖ
ｓと等しくなった時点で比較器２４の出力信号■。が入
力されるとき切換え信号■ｅ會切換えスイッチ２９に与
えて、駆動回路２７の出力が印加醤れる接点’ｔ　Ｘ　
１１！ｌ接点からＹＩｌｌｌ接点に切換える□この切換
え信号ｖｅが発せられるのは、ｉ３図において一方の元
軸点ＣがＹ軸上の点りに至ったときであり、例えｄ光軸
点Ｃが点Ｄ’に通過して更にＸ軸方向に移行すると、元
軸Ｏ−Ｃ間の距離は逆に増大するので、信号ｖｂは一旦
零になった後にその極性が変化し、従って駆動信号Ｖｄ
の極性も轟然に変化する。

切換えスイッチ２９がＸ接点側にある場合、駆動回路２
７からの駆動信号ｖｄは切換えスイッチ２９を介してＸ
軸駆動装置３０ｔ−一定速度又は一定ステップで駆動す
る。これに伴いＸ軸微動調整装置６２の可動シャツ）３
２ａは前進又は後退する。Ｘ軸微動調整装置６２の可動
シャツ）３２ａが前進するとき、第２の可動部材１１が
紙面左方向（−Ｘ方向）に移行するのでこれに固定され
た上部電極１及びケース６ｂ’＆ども当然に−Ｘ方向に
移行し、また可動シャツ）３２ａが後退するとき、図示
されていないスプリングによシ第２の可動部材１１は第
１の可動部材１０上に紙面右方向（十Ｘ方向）に動く。

この様にしてＸ方向の元軸位置合せの調整が行われ、そ
して前述した通り切換え信号ｖｅが回路２６から切換え
スイッチ２９を介して送出されるに伴い、切換えスイッ
チ２９のＹ側接点が閉じられると、創動信号■ｂはＸ軸
駆動装置３１に供給づれる。このＸ軸駆動装置６１も前
述のＸ方向の元軸位置合せと同様に駆動信号Ｖｄの極性
に従ってＹ軸微動調整装置（図示せず）をＹ方向、又は
−Ｙ方向に駆動する。従ってケース６ｂの元軸に相幽す
る点りは第３図に示すＹ軸上ｔペース部６ａ１７）光軸
Ｏに向う。そして比較増幅器２３の出力信号Ｖｂが基準
値と等しく々ると、比較器２４は出力信号Ｖ。全回路２
６に与え、この回路２６は切換えスイッチ２９に信号を
与えて切換えスイッチ２９’ｆｒオフ状態に移行はせる
。従って上部電極１及びこれに支持されたケース６ｂは
完全に停止する。また回路２６は比較器２４がら出力信
号Ｖｃ　を受けるとき、特に図示していないが、１〜２
μ秒程度の遅延時間を有する遅延回路を介してスイッチ
１５及び２０にオフ信号を与えてこれら七オンさせると
共に、数μ秒程度の遅延時間會有する遅延回路を介して
溶接通電信号に生ずる。

この様にして最適の光軸位置合せが行われた後に上、下
部電極１．２間に溶接電流が流れ、ベース部’６ａとケ
ース６ｂとの溶接が行われる。溶接電流が通電した後、
上部電極１などを保持している電極ホルダ９がガイドシ
ャフト１２に沿って上昇する。溶接されたベース部６ａ
とケース６ｂと上下部電極２上から取り外し、新たに別
のベース部６ａとケース６ｂ’に前述の様にセットした
後に、スイッチ１５と２０′ｔ−オンさせると共に、切
換えスイッチ２９がＸ側接点に切シ換えられ、再び前述
の様な動作が繰フ返される。

尚、光軸点の範囲が比較的広い場合には、回路２６に若
干の遅延要素を備えるか、或いは比較器ｖｂの極性が変
化した後に予め決めた調整量だけ逆方向にＸ軸駆動装置
６０又はＸ軸駆動装置６１ｔ−作動させることにより、
より良い光軸位置合せが可能に々る。またベース部６ａ
とケース６ｂとの位置が大幅にずれていることによって
、第３図においてベース部６ａの元軸に相当する点Ｏに
対しケース６ｂの元軸に相当する点Ｃが臨界領域Ａ外に
ある場合には、前述した様な各種信号が得られないので
、手動でＸ軸微動調整装置６２及びＹ軸微動調整装置を
調整することによシ、点Ｃが臨界領域Ａ内に存在する位
置まで位置合せをしなければならない。更に表示装置２
８に表示される数値を見ながら、手動で元軸位置合せす
ることも可能である。

以上の実施例では元利用デバイスが発光素子の場合につ
いて述べたが、光利用デバイスが受光素子の場合には元
利用装置１７として発光素子又は発光源に結合されたラ
イトガイドを用い、発光素子の場合にはそのリード端子
に直流電源１６を接続し、コネクタ１４のリード端子１
４ａ、１４ａ’にリード線１９を接続すれば艮い。また
元利用装置１７は必ずしも上部電極１の空所内に設けず
とも良く、外部に設けて元利用装置１７とケース６ｂ間
全ライトガイドで結合しても良い。

以上述べた様に本発明によれば、上下部電極に光利用デ
バイスの溶接されるべき部材をセットした状態で最適な
元軸位置合せの調整全自動的又は手動的に行った後、Ｘ
方向及びＹ方向に夫々移動し得る第１、第２の可動部材
でもって、上部電極そのものを任意のＸ、Ｙ方向に動か
して被溶接部　　　　・材の位置合せの調整を自動的又
は手動的に行い、そのままの状態でもって上、下部電極
間に通電して抵抗溶接を行うことが出来るので、例えば
、ベース部にマウントされた発光素子又は受光素子のマ
ウント位置にバラツキがあっても、またケースの光透過
部の位置にバラツキがあっても、これらバラツキに影響
さ−ｒＬ々い一様な元軸位置合せかなされた光利用デバ
イスを得ることが出来、光利用デバイスの製品価値及び
歩留り？大幅に向上できる。

尚、以上の実施列では元利用デバイスを被溶接物として
述べたが、位置合せ全必要とする他の被溶接物でも同様
に位置合せ七行って溶接できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の抵抗溶接治具上水す図、第２図は本発明
に係る元利用デバイスの溶接方法及び装置を示す図、第
６図はその説明上行うだめの図である。 １・・・上部電極　　　　　２・・・下部電極４・・・
電極チップ　６ａ１６ｂ・・・元利用デノくイスの部材
７・・・固定部材　　　　　９・・・電極ホルダ１０．
１１・・・第１、′７２の可動部材　１６・・・ベース
１４・・・コネクタ　　　　１６・・・直流電源２１・
・・増幅器　２２・・・サンプリングホールド回路２６
・・・比較増幅器　　　２４・・・比較器２５・・・可
変基準源　　　２６・・・信号発生用回路２７・・・駆
動回路　　　　２８・・・表示装置２９・・・切換えス
イッチ　６０・・・Ｘ軸駆動装置６１・・・Ｙ軸駆動装
置　　６２・・・Ｘ軸微動装置特許出願人　　オリジン
電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１、第２の！極に夫々係着された第１、第２の被溶接
   物の位置合せ七行う機能を備えた溶接治具において、外
   部からの力によりＸ又はＹ方向に動く第１の可動部材及
   び該第１の可動部材に可動部を介して係合され、且つこ
   の第１の可動部材の移動方向に対し直角方向に動き得る
   第２の可動部材を備え、これら第１、第２の可動部材の
   移動により該第２の可動部材に支持された上記いずれか
   一方の電極を他方の電極に対し任意の位置に動かして前
   記第１、第２の被溶接物の位置合せを行い、溶接するこ
   とを特徴とする被溶接物の位置合せ機能を備えた溶接治
   具。