JP5496523B2 - ヒュージング方法とその装置 - Google Patents
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Description
なお、括弧内の英数字は特許文献1において各構成に付された符号である。
Q=I2×r×t ・・・(1)
しかしながら、電極への加圧力による接合部の潰れ時間や、電極と接合部との間の接触抵抗は一定でなく、それら不確定な要因がヒュージングによる接合状態に大きく影響し、接合部の焼け具合や潰れ方等にバラツキが生じやすい。
しかも、ヒュージング条件である電極への供給電流値と電流供給時間および加圧力は、相互に複雑に影響し合うため、これらの条件設定が難しく、ヒュージング処理した製品の品質を均一化することに困難性があった。加えて、高精度な電極の加圧調整機構が必要なため装置構造が複雑であった。
主電極を押し当て方向へ移動させながら、当該主電極に電流を供給して、接合部にリード線を接合するヒュージング方法であって、
主電極への電流供給時間と、主電極の押し当て方向への移動時間とを同期させたことを特徴とする。
すなわち、本発明のヒュージング方法は、主電極への電流供給時間を予め設定しておき、主電極の押し当て方向への移動時間を、電流供給時間に同期させた方法とすることが好ましい。
また、主電極に電流が供給されている間は、主電極の押し当て方向への移動を継続するとともに、主電極への電流供給を停止したときは、主電極の押し当て方向への移動も停止させることが好ましい。
さらに、主電極への電流供給を段階的に行うとともに、各電流供給段階に対し主電極の押し当て方向への移動長さを予め設定しておき、各電流供給段階ごとに、主電極の押し当て方向への移動時間を、電流供給時間に同期させることもできる。
さらにまた、主電極への電流供給が終了する時点に合わせて、主電極が移動終端位置へ到達するように、当該主電極を移動調整することが好ましい。
接合部と予め電気的に導通された副電極と、接合部に押し当て当該接合部を介して副電極との間で通電する主電極と、
主電極を押し当て方向へ移動させる主電極移動手段と、
主電極に電流を流す電流供給手段と、
主電極移動手段および電流供給手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段は、主電極への電流供給時間と、主電極の押し当て方向への移動時間とを同期させて、主電極移動手段および電流供給手段を制御する構成であることを特徴とする。
すなわち、制御手段は、主電極への電流供給時間を予め設定しておき、主電極の押し当て方向への移動時間を、電流供給時間に同期させる構成とすることが好ましい。
また、制御手段は、主電極への電流供給が行われている間は、主電極の押し当て方向への移動を継続するとともに、主電極への電流供給を停止したときは、主電極の押し当て方向への移動も停止させる構成とすることが好ましい。
さらに、制御手段は、主電極への電流供給を段階的に行うとともに、各電流供給段階に対し主電極の押し当て方向への移動長さを予め設定しておき、各電流供給段階ごとに、主電極の押し当て方向への移動時間を、電流供給時間に同期させた構成とすることもできる。
さらにまた、制御手段は、主電極への電流供給が終了する時点に合わせて、主電極が移動終端位置へ到達するように、当該主電極を移動調整する構成とすることが好ましい。
図1乃至図6は、本発明の実施形態を説明するための図であり、図1は本実施形態に係るヒュージング装置の全体構成を示す概略図、図2は図1のX部分を拡大して示す断面図である。
図1に示すように、本実施形態のヒュージング装置は、装置本体1に、主電極10、副電極20、主電極前後駆動装置(電極移動手段)11、リニアゲージセンサ23、接触検知センサ25(接触検知手段)、電源装置30、トランス31、制御装置40などの構成装置を備えている。ここで、電源装置30とトランス31は、主電極10と副電極20の間に電流を流す電流供給手段を構成している。
一方、端子101への接合対象となる被膜コーティングされたリード線104は、これら基部102とフック部103の間を通して、フック部103の根本付近に巻き付けられている。
本実施形態の主電極10及び副電極20は、融点が高く且つ固有抵抗の大きな金属材(例えば、タングステン)を棒状に形成したものを適用している。
図3に示すように、主電極10は、主電極前後駆動装置11に装着されており、同装置11の駆動力をもってフック部103に対し近接または離間する方向に移動する。
なお、主電極10は、フック部103のフック形状に合わせるように先端を傾斜面で形成してもよい。
主電極10は、主電極前後駆動部12の先端に取り付けられていて、同駆動モータ13の回転角、回転速度を制御することにより、主電極10の端子101に向かう前後方向の位置及び速度の制御が可能になる。
駆動モータ用エンコーダ15は、駆動モータ13と直結しており、駆動モータ13の回転角度を検出し、この検出値を駆動モータ用ドライバ14にフィードバックする。
駆動モータ用ドライバ14は、接続されている制御装置40の制御信号をもって駆動モータ13の回転角、回転速度、すなわち主電極10の前後移動位置、前後移動速度の制御を行い、主電極10の位置の信号を制御装置40に伝達する。
駆動モータ13は、主電極前後駆動部12を介し、主電極10を端子101のフック部103に押し当て、徐々に押し曲げるに必要最小限の推進力をもっており、駆動することで当該フック部103を基部102の方向へ押し曲げる。
その後も主電極10は端子101のフック部103と接触するまで移動を続けるが、そのとき支持ばね22が弾力的に撓んで支持片21の移動を吸収するので、副電極20から基部102へ過大な押圧力が作用することはない。
上述したように、主電極10と副電極20が一体に前方へ移動を開始すると、副電極20が端子101の基部102に接触するまでは、支持片21と被検出片24との間の相対距離は変わらず、したがって検出子23bの突出量にも変化はない。その後、副電極20が端子101の基部102に接触すると、主電極10のみが前進を続けることになるので、支持片21と被検出片24との間の相対距離に変化が生じ、検出子23bがセンサ本体23aの内側へ引っ込む。リニアゲージセンサ23は、このような検出子23bの突出量の変化を検知したとき、検知信号を制御装置40へ出力する。
制御装置40は、リニアゲージセンサ23から検知信号を入力した時点を原点としてエンコーダ15の回転角を読み取り、主電極10の移動制御を行う。これにより、副電極20が基部102に当接した位置に対する相対位置をもって、主電極10の移動制御が実行される。
本実施形態では、主電極10が端子101と離間しているときの電流供給経路のインピーダンスと、主電極10が端子101に接触したときの電流供給経路のインピーダンスとの違いによるそれらの変化を接触検知センサ25が検知して、検知信号を制御装置40に出力する。制御装置40は、インピーダンスが小さくなるように変化したとき、主電極10が端子101のフック部に接触したものと判別する。
本実施形態では、図4に示すように、主電極10の移動位置として、電流供給開始位置A(同図(a))、中間位置B(同図(b))、接合完了位置C(同図(c))の3つの位置を、端子101の寸法形状に応じて予め設定してある。
ここで、電流供給開始位置Aは、主電極10に電流の供給を開始する位置である。この電流供給開始位置Aには、主電極10が端子101のフック部103に当接して間もない位置が任意に設定される。
また、接合完了位置Cは、主電極10が端子101のフック部103を押し潰し、リード線104を圧接する位置が設定される。
中間位置Bには、これら電流供給開始位置Aと接合完了位置Cとの中間にある任意の位置が任意に設定される。例えば、端子101におけるフック部103の先が基部102に接触する位置かその近傍に中間位置Bを設定するとよい。
なお、本実施形態では移動位置を3点で設定したが、これに限定されないことは勿論である。例えば、移動位置を4点とした場合は、移動区間は3段となり、それぞれの移動区間について主電極10への供給電流値と電流供給時間を設定することが可能である。
図5は、制御装置の制御動作を示すフローチャートであり、図6は、図5の動作タイミングを示すタイミングチャートである。次に、これらの図及び図4を参照して、制御装置による制御動作を説明する。
このとき、制御装置40は、予め設定保存されている電流供給開始位置Aから中間位置Bまでの距離と、1段目移動区間の電流供給時間とに基づき、同区間を移動する主電極10の移動速度を予め算出し、その算出した移動速度をもって主電極10を移動させる。これにより、予め設定保存してある1段目移動区間の電流供給時間に同期して、電流供給開始位置Aから中間位置Bまで主電極10を移動させることができる(図5のステップS7)。
前述したように主電極10は固有抵抗が大きい金属を使用しているために抵抗が大きく、またフック部103は断面積が小さいために端子101の基部102と比較して抵抗が大きい。加えて、端子101とフック部103との間には接触抵抗があり、それらが電流供給経路中において大きな抵抗となっている。よって、副電極20が端子101に接触し、主電極10がフック部103に接触した状態で電流が供給されると、主電極10及び端子101のフック部103が発熱する。
主電極10が電流を供給されながら前進すると、リード線104の皮膜コーティングは端子101のフック部103から伝えられた熱により軟化し、更なる加熱と主電極10の前進に伴う加圧により、端子101のフック部103は温度上昇と変形が進み、リード線104を包み込むように押圧し、軟化した被膜コーティングを押し出し気化する。その結果、後述するようにリード線104の被膜コーティングが剥がれ、端子101に圧接される。
中間位置Bから接合完了位置Cへ主電極10が移動する過程で、端子101のフック部103は引き続き押圧されて折り曲げられる。その間もリード線104には端子101を介して電流が流れており、軟化したリード線104は端子101のフック部103に圧迫され、それに伴い被膜コーティングが押し出されて気化する。
そして、ホールドタイムの時間において、リード線104の被膜コーティングを十分に気化させて端子101との圧接をいっそう強固なものとする。
また、本実施形態にあっては、既述したように副電極20が基部102に当接した位置Dに対する相対距離をもって接合完了位置Cを管理しているので、端子101のフック部103やリード線104のつぶし量もほぼ同じ状態で安定する。
例えば、本実施形態ではフック部103がフック状に突き出した電機子100のヒュージングについて説明したが、この他にも端子面に刻設した溝にリード線を配置し、主電極によってこの溝を圧接して端子とリード線を接合するヒュージングに対しても、同じように適用することが可能である。
また、上述した実施形態では被膜コーティングされたリード線を接合対象としてきたが、本発明は被膜コーティングされていないリード線の圧接によるヒュージングも実施可能である。
10:主電極、11:主電極前後駆動装置、12:主電極前後駆動部、13:主電極前後駆動モータ、14:主電極前後駆動モータ用ドライバ、15:主電極前後駆動モータ用エンコーダ、
20:副電極、21:支持片、22:支持ばね、23:リニアゲージセンサ、25:接触検知センサ25
30:電源装置、31:トランス、
40:制御装置、41:データ入力部、
100:電機子、101:端子、102:基部、103:フック部、104:リード線
A:電流供給開始位置(主電極)、B:中間位置、C:接合完了位置、D:当接位置(副電極)
Claims (7)
- 接合対象となるリード線を、導電性の接合部における所定位置に配置し、当該接合部にヒュージング装置の主電極を押し当て、
前記主電極を押し当て方向へ移動させながら、当該主電極に電流を供給して、前記接合部にリード線を接合するヒュージング方法であって、
前記主電極への電流供給を段階的に行うとともに、各電流供給段階ごとに、予め設定された前記主電極への電流供給時間と前記主電極の押し当て方向への移動長さとに基づき算出される移動速度をもって、前記電流供給時間だけ前記主電極を移動させることを特徴とするヒュージング方法。 - 請求項1のヒュージング方法において、
前記主電極への電流供給が行われている間は、前記主電極の押し当て方向への移動を継続するとともに、
前記主電極への電流供給を停止したときは、前記主電極の押し当て方向への移動も停止させることを特徴とするヒュージング方法。 - 請求項1又は2のヒュージング方法において、
前記主電極から前記接合部への電流の供給が終了する時点に合わせて、前記主電極が移動終端位置へ到達するように、当該主電極を移動調整することを特徴とするヒュージング方法。 - リード線を、導電性の接合部の所定位置に接合するためのヒュージング装置において、
前記接合部と予め電気的に導通された副電極と、前記接合部に押し当て当該接合部を介して前記副電極との間で通電する主電極と、
前記主電極を押し当て方向へ移動させる主電極移動手段と、
前記主電極に電流を流す電流供給手段と、
前記主電極移動手段および電流供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記主電極への電流供給を段階的に行うとともに、各電流供給段階ごとに、予め設定された前記主電極への電流供給時間と前記主電極の押し当て方向への移動長さとに基づき算出される移動速度をもって、前記電流供給時間だけ前記主電極を移動させるように、前記主電極移動手段および電流供給手段を制御する構成であることを特徴とするヒュージング装置。 - 請求項4のヒュージング装置において、
前記制御手段は、
前記主電極への電流の供給が行われている間は、前記主電極の押し当て方向への移動を継続するとともに、
前記主電極から前記接合部への電流供給を停止したときは、前記主電極の押し当て方向への移動も停止させる構成であることを特徴とするヒュージング装置。 - 請求項4又は5のヒュージング装置において、
前記制御手段は、
前記主電極から前記接合部への電流供給が終了する時点に合わせて、前記主電極が移動終端位置へ到達するように、当該主電極を移動調整する構成であることを特徴とするヒュージング装置。 - 請求項4乃至6のいずれか一項に記載のヒュージング装置において、
前記主電極と副電極との間の電流供給経路に生じるインピーダンスの変化に基づいて前記主電極と接合部との間の接触状態を検出する接触検知手段を備えたことを特徴とするヒュージング装置。
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