JP2006160961A - Method for joining parts, parts-joined configuration, and apparatus for joining parts - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接着物を被着物に接合する部品接合方法、部品接合形態および部品接合装置に関するものである。 The present invention relates to a component bonding method, a component bonding mode, and a component bonding apparatus for bonding an adhesive to an adherend.
従来では、一般に部品を接着する接着剤としては、加熱硬化型、嫌気硬化型、光(紫外線、可視光等)硬化型などが代表的で、幾つかの性質を兼ね備えたものもある。その中でも熱硬化型樹脂やエネルギ線硬化型樹脂に代表される硬化型樹脂は、反応速度が速く硬化時間が大幅に短縮されることから、生産工程を高効率化する目的で様々な分野で利用されている(例えば特許文献1ないし7参照)。
特許文献1では、接着剤の粘度を低下させ、加圧して、接着剤層を薄くかつ均一にすることにより、接着剤の硬化収縮や温度変化による体積変化が小さく均一に起こるように工夫した技術について開示されている。
特許文献2では、紫外線照射強度ムラを検出し、透過光制御部にてその強度ムラをなくすように制御して硬化収縮の均一性を向上させ、光学部品が本来有する面精度を維持した状態で接合する技術について開示されている。
特許文献3では、平均粒径10μm以下の酸化物セラミック微粒子を添加して接着剤そのものの硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫した技術について開示されている。また、特許文献4では、熱収縮樹脂を紫外線硬化型樹脂の中に含有させ、紫外線照射による硬化と熱による収縮の発生タイミングをそれぞれ制御することで実装の信頼性を確保する技術について開示されている。
特許文献5では、接着物と被着物の間に中間保持部材を設け、充填接着並みの調整代を許容して、薄い接着剤層のため、接着剤の硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫している。また、特許文献6では、粒径と密度をそろえた充填剤を添加し、接着剤そのものの硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫した技術について開示されている。
特許文献7では、接着物と被着物および接着部の構造を工夫し、接着剤塗布と同時に硬化することにより、2部材近傍の接着剤から硬化して2部材間の相対位置が硬化収縮に影響を受けにくくする技術について開示されている。
また、被着物と接着物の相対的な位置を計測する位置計測手段の計測結果を基に複数有る照射手段を個別に制御し、収縮力により発生する接着物にかかる応力を互いに相殺して被着物に対する接着物の相対的な位置を保持もしくは任意の位置に動作させて保持することで、硬化収縮のバランスにより発生する接着物の位置ずれを低減することも研究されている。
とくに、光学部品をはじめとした高速化の必要な部品接合では、一般的に、加熱硬化型の場合は、オーブン等で熱を加える工程が必要であるため、工程の高速化の妨げになることや、部品によっては熱を許容できないものも存在する。また嫌気硬化型は硬化プロセスの特徴から制限された接着構造とする必要があるため、光硬化型の中でも紫外線(UV)硬化型の接着剤を使用して接合する場合が多い。
In
In
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In Patent Document 7, the structure of the adhesive, the adherend, and the adhesive part is devised, and the adhesive is cured simultaneously with the application of the adhesive, so that the adhesive is cured from the adhesive in the vicinity of the two members, and the relative position between the two members affects the curing shrinkage. The technology which makes it difficult to receive is disclosed.
Further, a plurality of irradiation means are individually controlled based on the measurement result of the position measuring means for measuring the relative position of the adherend and the adhesive, and the stress applied to the adhesive caused by the contraction force is canceled out mutually. It has also been studied to reduce misalignment of the adhesive caused by the balance of cure shrinkage by holding the relative position of the adhesive with respect to the kimono or holding it in an arbitrary position.
In particular, when joining parts that require high speed, such as optical parts, in general, in the case of a thermosetting type, a process of applying heat in an oven or the like is required, which hinders speeding up of the process. Some components cannot tolerate heat. In addition, since the anaerobic curable type needs to have a limited adhesion structure due to the characteristics of the curing process, it is often joined using an ultraviolet (UV) curable adhesive among the photocurable types.
しかしながら、硬化のさい、どのタイプの接着剤でも体積収縮(硬化収縮)による応力(硬化収縮力)が発生するという問題がよく知られている。一般に、アクリル系紫外線硬化性樹脂は5〜10%、エポキシ系紫外線硬化性樹脂は2〜5%程度硬化収縮し、収縮量に比例して硬化収縮力が増加する。
この硬化収縮力による影響は接着強度的には僅かな低下しかなくても、精密組み立てにおいて大きな課題であり、高精度な調整後に硬化収縮の影響で、調整した位置にずれが生じてしまう可能性がある。
この課題を上記の従来技術では大きく4種類の方法で対策している。すなわち、1つ目の方法は、特許文献1や特許文献5のように、使用(塗布)する接着剤を薄く少量とし、硬化収縮量を低減する方法である。
しかし、特許文献1では、基本的に面接着であり、特殊な接着剤を使用する必要がある。また、特許文献5では接着構造が限定される上、間接接着であるため別部品を必要とし、接着箇所が増えるという不具合がある。
2つ目の方法は、特許文献2のように、照射するUV光を制御してバラツキを無くし、硬化収縮の均一性を向上させる方法である。しかし、この方法では、接着構造が基本的に面接着に限定されてしまうという問題と、接着剤の塗布ムラがある場合には、硬化収縮による位置ずれを回避できない不具合がある。
3つ目の方法は、特許文献7のように、接着構造と接着プロセスの工夫により硬化収縮による部品の位置ずれを抑える方法である。やはりこの方法でも、接着構造が限定され、汎用的な高精度UV接着方法にはなり得ない。
4つ目の方法は、特許文献3、特許文献4、特許文献6のように接着剤自体に手を加える方法である。セラミックス微粒子添加や充填材添加で接着剤の硬化収縮を小さくする技術や熱収縮樹脂の添加で硬化と収縮の発生タイミングを分離する技術がある。
However, the problem that stress (curing shrinkage force) due to volume shrinkage (curing shrinkage) occurs in any type of adhesive during curing is well known. In general, acrylic ultraviolet curable resin cures and shrinks by about 5 to 10%, and epoxy ultraviolet curable resin cures by about 2 to 5%, and the curing shrinkage increases in proportion to the amount of shrinkage.
Although the effect of this curing shrinkage force is only a slight decrease in adhesive strength, it is a major issue in precision assembly, and the adjustment position may be displaced due to the effect of curing shrinkage after high-precision adjustment. There is.
This problem is addressed by four types of methods in the prior art described above. That is, the first method is a method of reducing the amount of curing shrinkage by reducing the amount of adhesive used (applied) thinly and in a small amount as in
However, in
The second method is a method of improving uniformity of curing shrinkage by controlling the UV light to be irradiated to eliminate variations as in
The third method is a method of suppressing positional deviation of parts due to curing shrinkage by devising an adhesion structure and an adhesion process as disclosed in Patent Document 7. This method also has a limited bonding structure and cannot be a general-purpose high-precision UV bonding method.
The fourth method is a method of modifying the adhesive itself as in
これらの接着剤の開発が、本課題に対して最も盛んに行われている対策である。しかし、この場合は、特殊な接着剤を使用する必要があり、また接着剤量が増えれば比例的に硬化収縮量が増え、部品の位置ずれが大きくなる。接着形態にも部品位置ずれ量が寄与してしまうという不具合がある。
上記課題をエネルギ線硬化型接着剤の特徴である接着接合工程の高速性や簡易性を維持し、特殊な接着剤を使用することなく、硬化収縮による部品の位置ずれを回避し、接着接合を高精度化する方法及び装置を提供することも研究されている。
この研究は、被着物と接着物の相対的な位置を計測する位置計測手段の計測結果を基に複数有る照射手段を個別に制御し、収縮力により発生する接着物にかかる応力を互いに相殺して被着物に対する接着物の相対的な位置を保持、もしくは任意の位置に移動させて保持することで、硬化収縮のバランスにより発生する接着物の位置ずれを低減するというものである。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、被着物に設けられた複数の柱状突起に対してそれに対応して接着物に設けられた穴を挿入し、接着物の位置、姿勢(6軸)を調整し、柱状突起と穴の間の調整代に接着剤を充填して硬化し固定するという接着形態に対して、エネルギ線照射を制御して接着剤の硬化収縮力のバランスを調整し、接着物の位置、姿勢の調整を可能とする部品接合方法、部品接合形態および部品接合装置を提供することにある。
The development of these adhesives is the most vigorous countermeasure for this problem. However, in this case, it is necessary to use a special adhesive, and as the amount of the adhesive increases, the amount of cure shrinkage increases proportionally, and the positional deviation of the parts increases. There is a problem in that the amount of component position deviation also contributes to the bonding form.
Maintaining the high speed and simplicity of the adhesive bonding process, which is a feature of energy beam curable adhesives, and avoiding misalignment of parts due to curing shrinkage without using special adhesives. It has also been studied to provide a method and apparatus for increasing the accuracy.
In this research, multiple irradiation means are individually controlled based on the measurement result of the position measurement means that measures the relative position of the adherend and the adhesive, and the stress applied to the adhesive caused by the contraction force is canceled with each other. By holding the relative position of the adhesive with respect to the adherend, or by moving it to an arbitrary position, the positional deviation of the adhesive caused by the balance of curing shrinkage is reduced.
Therefore, in view of the above-described situation, the object of the present invention is to insert a hole provided in the adhesive corresponding to the plurality of columnar protrusions provided in the adherend, and position and posture of the adhesive. Adjusting (six axis), filling the adhesive in the adjustment margin between the columnar protrusion and the hole, curing and fixing, and controlling the energy beam irradiation to balance the curing shrinkage of the adhesive It is an object to provide a component joining method, a component joining form, and a component joining apparatus that can adjust the position and posture of an adhesive.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被着物に設けられた複数の柱状突起に対して、該柱状突起に対応して接着物に設けられた穴を挿入し、前記接着物の姿勢を調整し、前記柱状突起と前記穴との間の調整代にエネルギ線硬化特性を有する接着剤を充填してエネルギ線を照射することにより、前記接着物を前記被着物に接合する部品接合方法において、前記被着物に対する前記接着物の相対的な位置検出結果に基づいて、前記接着物を移動させたい方向に収縮力が働くように前記複数の柱状突起と前記穴との間に充填された接着剤の一部にエネルギ線を照射させ、該照射位置の組み合せを変えることによって、前記接着物の位置、姿勢を制御しながら接合することを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記柱状突起と前記接着物の穴との間にリング状に充填された前記接着剤の柱状突起の軸を中心として少なくとも3分割し、該分割した接着物の上下2方向のエネルギ線照射部分の組み合せを変えることにより、前記接着物の位置、姿勢を制御しながら接合する請求項1記載の部品接合方法を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記柱状突起の軸方向と垂直の平面内の被着物に対する接着物の相対的な位置検出結果に基づいて、前記複数の柱状突起と前記穴の間に充填された接着剤の柱状突起よりも前記接着物を移動したい方向と逆に充填された接着剤にエネルギ線を照射することにより、前記接着物を前記被着物に対して位置調整しながら接合する請求項1または2記載の部品接合方法を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記柱状突起の軸方向と垂直の平面内の被着物に対する接着物の相対的な角度検出結果に基づいて、前記複数の柱状突起と前記穴の間に充填された接着剤の柱状突起よりも前記接着物を回転させたい方向と逆に充填された接着剤にエネルギ線を照射することにより、前記接着物を前記被着物に対して回転調整させながら接合する請求項1または2記載の部品接合方法を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記柱状突起の軸方向の被着物に対する接着物の相対的な位置検出結果に基づいて、前記被着物の柱状突起と前記接着物の穴の仮想交点を含む平面よりも移動方向側に充填された接着剤にエネルギ線を照射することにより、前記接着物を前記被着物に対して位置調整しながら接合する請求項1または2記載の部品接合方法を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 inserts holes provided in the adhesive corresponding to the columnar protrusions into the plurality of columnar protrusions provided in the adherend, By adjusting the posture of the adhesive, and filling the adhesive with energy ray curing characteristics into the adjustment margin between the columnar protrusion and the hole, and irradiating the adhesive with the energy ray, the adhesive is applied to the adherend. In the component joining method for joining, the plurality of columnar protrusions and the holes are arranged so that a contraction force acts in a direction in which the adhesive is desired to be moved based on a detection result of a relative position of the adhesive with respect to the adherend. By irradiating a part of the adhesive filled in between with energy rays and changing the combination of the irradiation positions, the bonding is performed while controlling the position and posture of the adhesive.
According to a second aspect of the present invention, there is provided at least three divisions around the axis of the columnar protrusion of the adhesive filled in a ring shape between the columnar protrusion and the hole of the adhesive, and the divided adhesion The component joining method according to
According to a third aspect of the present invention, between the plurality of columnar protrusions and the holes based on a result of detecting the relative position of the adhesive to the adherend in a plane perpendicular to the axial direction of the columnar protrusions. By irradiating energy rays to the filled adhesive in the direction opposite to the direction in which the adhesive is desired to move rather than the columnar protrusions of the filled adhesive, the adhesive is joined to the adherend while adjusting its position. A component joining method according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gap between the plurality of columnar protrusions and the holes based on a result of detecting a relative angle of the adhesive to the adherend in a plane perpendicular to the axial direction of the columnar protrusions. Joining the adhesive while rotating the adhesive with respect to the adherend by irradiating energy rays to the adhesive filled in the direction opposite to the direction in which the adhesive is desired to rotate rather than the columnar protrusions of the adhesive. The component joining method according to
According to a fifth aspect of the present invention, the virtual intersection of the columnar protrusion of the adherend and the hole of the adhesive is determined based on the relative position detection result of the adhesive with respect to the adherend in the axial direction of the columnar protrusion. 3. The component joining method according to
また、請求項6に記載の発明は、前記柱状突起の軸と垂直の平面に対する被着物と接着物の相対的な角度検出結果に基づいて、前記被着物の柱状突起と前記接着物の穴の仮想交点を含む平面よりも回転方向側に充填された接着剤にエネルギ線を照射することにより、前記接着物を前記被着物に対して回転調整させながら接合する請求項1または2記載の部品接合方法を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6記載の部品接合方法で用いる部品接合形態において、前記柱状突起の軸に対して傾き、その傾きが前記接着物の上下で逆になった互いに対向した接着面を前記被着物および前記接着物が有し、その間がエネルギ線硬化特性を有する接着剤により充填されていることを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、部分的にエネルギ線を照射する接着層が、それぞれ分離層で分離されている請求項7記載の部品接合形態を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、被着物に対する接着物の相対的な位置を検出する位置検出手段と、前記被着物の柱状突起と前記接着物の穴の間に充填されたエネルギ線硬化特性を有する接着剤の一部にエネルギ線を照射する複数のエネルギ線照射手段を備え、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記接着剤へのエネルギ線照射部分の組み合せを選択手段により選択し、接着することを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、前記柱状突起と前記接着物の穴の間にリング状に充填された接着剤を前記柱状突起の軸を中心として少なくとも3分割し、該分割した接着物の上下2方向のエネルギ線の選択照射が可能なように構成されている請求項9記載の部品接合装置を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, based on a result of detecting a relative angle between the adherend and the adhesive with respect to a plane perpendicular to the axis of the columnar protrusion, the columnar protrusion of the adherend and the hole of the adhesive are detected. The component joining according to
The invention according to claim 7 is the component joining form used in the component joining method according to any one of
Further, the invention described in
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a position detecting means for detecting a relative position of the adhesive with respect to the adherend, and energy ray hardening filled between the columnar protrusion of the adherend and the hole of the adhesive. A plurality of energy ray irradiation means for irradiating energy rays to a part of the adhesive having characteristics is selected, and the combination of the energy ray irradiation portions to the adhesive is selected by the selection means based on the detection result of the position detection means And bonding.
In the invention according to claim 10, the adhesive filled in a ring shape between the columnar protrusion and the hole of the adhesive is divided into at least three parts around the axis of the columnar protrusion, and the divided adhesive The component joining apparatus according to claim 9, which is configured to be capable of selectively irradiating energy beams in two vertical directions.
本発明によれば、被着物に対する接着物の相対的な位置検出結果に基づいて、接着物を移動させたい方向に収縮力が働くように複数の柱状突起と穴の間に充填された接着剤の一部にエネルギ線を照射させることで、接着物の位置、姿勢を制御しながら接合することで、接着剤の硬化収縮による部品のずれを低減しながら高精度に接合することが可能になる。 According to the present invention, the adhesive filled between the plurality of columnar protrusions and the holes so that the contraction force acts in the direction in which the adhesive is desired to move based on the relative position detection result of the adhesive with respect to the adherend. By irradiating a part of the energy beam, it is possible to bond with high accuracy while reducing the deviation of the parts due to curing shrinkage of the adhesive by bonding while controlling the position and posture of the adhesive. .
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、接着剤はエネルギ線硬化型接着剤(例えば、光硬化型接着剤(UV硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤)、放射線硬化型接着剤、X線硬化型接着剤)を対象として説明する。
通常、被着物に接着物を、例えばUV硬化型接着剤にて接着接合する場合、接着剤を2部材の界面に塗布し、これにUV(紫外線)光を照射することにより接着剤が硬化して接着される。
この接着剤硬化時には、硬化収縮現象が発生し、一般のアクリル系紫外線硬化性樹脂は5〜10%、エポキシ系紫外線硬化性樹脂は2〜5%前後収縮する。接合する部品を高精度に調整しても、この硬化収縮による収縮力により接合中にずれてしまうという問題がある。
そこで、前述した研究で説明したように、接着剤の複数有るエネルギ線照射手段を個別に制御し、収縮力により発生する接着物にかかる応力を互いに相殺して被着物に対する接着物の相対的な位置を保持して硬化させることで、部品を高精度に接合することが可能となる。
図1は対象の接着形態を説明する概略斜視図である。図2は図1の対象の接着形態の充填接着部分を説明する部分詳細図である。図3は図2の充填接着部分を示す断面図である。
本発明が対象とする接着形態は、図1ないし図3を参照して、被着物(ブラケット)1に設けられた複数の柱状突起1aに対して、それに対応して接着物(例えば、液晶パネルブラケット)2に設けられた穴2aを挿入し、接着物2の位置、姿勢を調整し、柱状突起1aと穴2aの間の調整代にエネルギ線硬化特性を有する接着剤3を充填してエネルギ線を照射して接合するものである。
図4は対象の接着形態を使用した製品例を示す概略斜視図である。図5は対象の接着形態を使用した他の製品例を示す概略斜視図である。このような接合形態は、多軸調整を必要とする光学部品の調整接着に良く用いられる形態である。
図4において、製品(液晶プロジェクタ)のRGB三色それぞれの液晶パネルを6軸×3=計18軸調整し、合成プリズムを接合する接合工程で使用する場合を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the adhesive is an energy ray curable adhesive (for example, a light curable adhesive (UV curable adhesive, visible light curable adhesive), a radiation curable adhesive, an X-ray curable adhesive). Will be described.
Usually, when an adhesive is bonded to an adherend with, for example, a UV curable adhesive, the adhesive is cured by applying the adhesive to the interface between the two members and irradiating this with UV (ultraviolet) light. Glued together.
When this adhesive is cured, a curing shrinkage phenomenon occurs, and a general acrylic ultraviolet curable resin contracts by about 5 to 10%, and an epoxy ultraviolet curable resin contracts by about 2 to 5%. Even if the parts to be joined are adjusted with high accuracy, there is a problem that they are displaced during joining due to the shrinkage force caused by the curing shrinkage.
Therefore, as explained in the above-described research, the energy beam irradiation means having a plurality of adhesives are individually controlled to cancel each other's stress applied to the adhesive due to the contraction force, and to make the adhesive relative to the adherend. By holding the position and curing it, the components can be joined with high accuracy.
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a bonding form of an object. FIG. 2 is a partial detail view for explaining a filling and bonding portion of the bonding form of the object of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the filling and bonding portion of FIG.
1 to 3, the adhesive form targeted by the present invention corresponds to a plurality of
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a product using the target adhesive form. FIG. 5 is a schematic perspective view showing another product example using the target adhesive form. Such a joining form is a form often used for adjustment adhesion of optical components that require multi-axis adjustment.
FIG. 4 shows a case where liquid crystal panels of RGB (three colors) of a product (liquid crystal projector) are used in a joining process in which 6 axes × 3 = total 18 axes are adjusted and a composite prism is joined.
図5において、複写機(画像形成装置)の読み取りユニットのレンズブロックにCCDを接合する工程で使用する場合を示している。図4および図5において、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
なお、図中、符号2bはCCD、13は合成プリズム、14は投射レンズ、15はスクリーンそして16はレンズブロックを示している。また、接着物2は図5の場合にCCD基板である。
設計通り被着物1に設けられた柱状突起1aが接着物2の穴2aの中央に位置するようになった場合、柱状突起1aを中心として充填された接着剤3の体積がバランスしているため、接着剤3の硬化収縮による収縮力もほぼバランスし、接着剤硬化時に接着物2はほとんど動かない。
しかし、被着物1に対して接着物2の位置、姿勢を調整した場合、柱状突起1aの中心と穴2aの中心がずれるため、接着剤3の硬化の硬化収縮により接着剤3の多い側に接着物2がずれてしまう。
また、柱状突起1aの中心と穴2aの中心のずれがない場合でも、接着剤3の塗布量のバラツキや、塗布バランスのバラツキ、エネルギ線の照射バラツキ等も接着剤硬化時の接着物2ずれが発生する原因となる。とくに柱状突起1aの軸方向のずれは、接着物2の上下の塗布バランスの違い、エネルギ線の照射バラツキにより発生する。
本発明は、このような多軸調整部品の位置、姿勢を検出手段で検出し、接着剤硬化時のずれが無くなる方向に硬化収縮を発生させるように柱状突起1aと穴2aの間の接着剤の一部にエネルギ線を照射し、その照射位置の組み合せを制御することで、接着物2の調整位置を保ったまま高精度な接合を可能とするものである。
FIG. 5 shows a case where the CCD is used in the process of bonding the CCD to the lens block of the reading unit of the copying machine (image forming apparatus). 4 and 5, the same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In the figure,
When the
However, when the position and posture of the adhesive 2 are adjusted with respect to the
Even when there is no deviation between the center of the
The present invention detects the position and orientation of such a multi-axis adjusting component with a detecting means, and causes the adhesive between the
図6は本発明の接合方法を実施するための接合装置構成の実施の形態を示す概略図である。図6において、被着物把持手段12で把持された被着物1と、接着物把持手段11で把持された接着物2と、被着物1に対する位置、姿勢を位置検出手段9で認識する。
また、接合装置には、被着物1上の接着目標位置に位置調整する接着物位置調整手段10と、図6には示してないが、位置調整前または後に被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの間にエネルギ線硬化型接着剤を塗布する塗布手段が有る。
図6の状態は接着物2の位置調整とエネルギ線硬化型接着剤の塗布が終わった状態である。この状態でエネルギ線硬化型接着剤にエネルギ線を照射して接着剤を硬化し、被着物1と接着物2を接合する接合作業が実施される。
通常、全ての接着剤3に均一にエネルギ線を照射するが、前に記載した接着剤3に、硬化収縮のバランスにより、被着物1に対する接着物3のずれが発生する。
そこで、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの間に充填されたエネルギ線硬化特性を有する接着剤3の一部にエネルギ線を照射する複数のエネルギ線照射手段(上部エネルギ線照射手段4a、下部エネルギ線照射手段4b)と、被着物1に対する接着物2の相対的な位置を検出する位置検出手段9の検出結果を基に、接着剤3へのエネルギ線照射部分の組み合せを選択するエネルギ線選択手段5を構成する。
接着物2を移動させたい方向(硬化収縮によるずれをキャンセルする方向)に収縮力が働くようにエネルギ線を照射の組み合せを選択手段で切り換えることで、接着物2の位置、姿勢を制御しながら接着することが可能となり、高精度に接着物2を接合することができるようになる。
エネルギ線照射は、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの間にリング状に充填された接着剤3の柱状突起1aの軸を中心として少なくとも120度3分割、接着物2の上下2方向、計6箇所のエネルギ線の選択照射が可能なように構成する。なお、符号6はエネルギ線発生手段、17はコンピュータを示している。
FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of a joining apparatus configuration for carrying out the joining method of the present invention. In FIG. 6, the position detection means 9 recognizes the
Further, the bonding apparatus includes an adhesive position adjusting means 10 that adjusts the position to the target position of adhesion on the
The state of FIG. 6 is a state in which the position adjustment of the adhesive 2 and the application of the energy beam curable adhesive have been completed. In this state, the energy ray curable adhesive is irradiated with energy rays to cure the adhesive, and a bonding operation for bonding the
Normally, all the
Therefore, a plurality of energy beam irradiation means (upper energy beam) for irradiating a part of the adhesive 3 having the energy beam curing characteristic filled between the
While controlling the position and posture of the adhesive 2 by switching the combination of irradiation of energy rays with the selection means so that the contraction force works in the direction in which the adhesive 2 is to be moved (the direction to cancel the deviation due to curing shrinkage). It becomes possible to bond, and it becomes possible to bond the adhesive 2 with high accuracy.
Energy beam irradiation is performed at least 120 degrees in three parts around the axis of the
図7はエネルギ線照射手段の構成を示す概略斜視図である。図7は90度4分割で選択照射可能なようにした構成である。それらの照射部分の組み合せを変えて、接着剤3の硬化をすることで被着物1に対する接着物2の6軸の調整をすることが可能になる。
図8は照射エリアが3分割の場合を示す概略部分斜視図である。図9は照射エリアが4分割の場合を示す概略部分斜視図である。図7ないし図9において、照射エリアは第1上部照射エリア19、第2上部照射エリア20、第3上部照射エリア21、第4上部照射エリア22、第1下部照射エリア23、第2下部照射エリア24、第3下部照射エリア25、第4下部照射エリア26である。
リング状に充填された接着剤照射部分を分割することで、柱状突起1aの軸方向と垂直の平面内の被着物1に対する接着物2の位置調整と角度調整可能にしている。なお、図8および図9において、符号27はエネルギ線伝達用ファイバ、28は立ち上げミラーを示している。
分割数は120度3分割の構成で6軸の姿勢制御が可能であるが、90度4分割で構成した方が、接着物の調整がし易くなり望ましい。分割数を増やすと調整装置が複雑、高価になってしまうという課題があるが、さらに多分割で照射できるようにした方が、細かな調整が可能になる。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the configuration of the energy beam irradiation means. FIG. 7 shows a configuration in which selective irradiation can be performed in 90 degrees and four divisions. It is possible to adjust the six axes of the adhesive 2 with respect to the
FIG. 8 is a schematic partial perspective view showing a case where the irradiation area is divided into three parts. FIG. 9 is a schematic partial perspective view showing a case where the irradiation area is divided into four parts. 7 to 9, the irradiation areas are the first upper irradiation area 19, the second
By dividing the adhesive irradiated portion filled in a ring shape, the position and angle of the adhesive 2 can be adjusted with respect to the
Although the number of divisions can be controlled in six axes with a configuration of 120 degrees and three divisions, a configuration of 90 degrees and four divisions is preferable because the adhesive can be easily adjusted. When the number of divisions is increased, there is a problem that the adjustment device becomes complicated and expensive. However, fine adjustment is possible if irradiation is performed in multiple divisions.
図10は柱状突起の軸方向と垂直の平面内の接着物の相対的な位置(X、Y軸)の調整方法を示す概略斜視図である。図11は−X方向の調整過程を示す平面図である。図12は+X方向の調整過程を示す平面図である。
図13は−Y方向の調整過程を示す平面図である。図14は+Y方向の調整過程を示す平面図である。図15は図10の柱状突起の軸方向と垂直の平面内の接着物の相対的な位置を示す側面図である。
図10において、柱状突起1aの軸方向と垂直の平面(XY平面)内の被着物1に対する接着物2の相対的な位置(XY軸)検出結果に基づいて、複数の柱状突起1aと穴2aの間に充填された接着剤3の柱状突起1aよりも接着物2を移動したい方向と逆に充填された接着剤にエネルギ線を照射するように照射部分を組み合わせる。
これによって、柱状突起1aと穴2aとの間に硬化収縮力が働き、穴2aを柱状突起1aに近づけるように接着物2が移動し、被着物1において対する接着物2のXY方向の位置調整を行うことができる。
図10ないし図15において、実線の円は上方からのエネルギ線照射エリアを示している。被着物1の下からの照射エリアは上からの照射エリアと同じである。図10ないし図15において、図7ないし図9と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a method for adjusting the relative position (X, Y axes) of the adhesive in a plane perpendicular to the axial direction of the columnar protrusions. FIG. 11 is a plan view showing the adjustment process in the −X direction. FIG. 12 is a plan view showing the adjustment process in the + X direction.
FIG. 13 is a plan view showing the adjustment process in the -Y direction. FIG. 14 is a plan view showing the adjustment process in the + Y direction. FIG. 15 is a side view showing the relative position of the adhesive in a plane perpendicular to the axial direction of the columnar protrusions of FIG.
In FIG. 10, a plurality of
As a result, a curing shrinkage force acts between the
In FIG. 10 to FIG. 15, a solid circle indicates an energy ray irradiation area from above. The irradiation area from below the
図16は柱状突起の軸方向と垂直の平面内の接着物角度(θ軸)の調整方法を示す概略斜視図である。図17は−θ方向の調整過程を示す平面図である。図18は+θ方向の調整過程を示す平面図である。
図16ないし図18において、実線の円は上方からのエネルギ線照射エリアを示している。被着物1の下からの照射エリアは上からの照射エリアと同じである。なお、図7ないし図9と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
柱状突起1aの軸方向と垂直の平面(XY平面)内の被着物に対する接着物の相対的な角度検出結果に基づいて、複数の柱状突起1aと穴2aの間に充填された接着剤3の柱状突起1aよりも接着物2を回転させたい方向と逆に充填された接着剤にエネルギ線を照射するように照射部分を組み合わせることで接着収縮力により偶力が発生し、被着物1に対する接着物2のθ軸方向の回転調整をすることができる。
図19は柱状突起の軸方向の接着物位置(Z軸)の調整方法を示す概略斜視図である。図20は+Z方向の調整過程を示す側面図である。図21は−Z方向の調整過程を示す側面図である。図19ないし図21において、図7ないし図9と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
柱状突起1aの軸方向の被着物1に対する接着物2の相対的な位置検出結果に基づいて、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの仮想交点を含む平面よりも移動方向側に充填された接着剤にエネルギ線を照射する。
すなわち、接着物2上下の照射を切り換え、接着物2より上下に盛り上げて塗布された接着剤3の硬化収縮のバランスを調整することで、接着物2を持ち上げたり、下げたりする力が働き、被着物1に対する接着物2のZ軸方向(柱状突起1aの軸方向)の位置調整をすることができる。
FIG. 16 is a schematic perspective view showing a method of adjusting the adhesive angle (θ axis) in a plane perpendicular to the axial direction of the columnar protrusions. FIG. 17 is a plan view showing the adjustment process in the −θ direction. FIG. 18 is a plan view showing the adjustment process in the + θ direction.
In FIG. 16 to FIG. 18, a solid circle indicates an energy beam irradiation area from above. The irradiation area from below the
The adhesive 3 filled between the plurality of
FIG. 19 is a schematic perspective view illustrating a method for adjusting the position of the adhesive (Z axis) in the axial direction of the columnar protrusion. FIG. 20 is a side view showing the adjustment process in the + Z direction. FIG. 21 is a side view showing the adjustment process in the -Z direction. 19 to 21, the same parts as those in FIGS. 7 to 9 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
Based on the relative position detection result of the adhesive 2 with respect to the
That is, by switching the irradiation of the adhesive 2 up and down and adjusting the balance of curing shrinkage of the adhesive 3 applied by raising and lowering the adhesive 2, the force to lift or lower the adhesive 2 works. The position of the adhesive 2 with respect to the
図22は柱状突起の軸方向と垂直平面(XY平面)に対するあおり角度(α軸)の調整方法を示す概略斜視図である。図23は+α方向の調整過程を示す側面図である。図24は−α方向の調整過程を示す側面図である。図22ないし図24において、図7ないし図9と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
図25は柱状突起の軸方向と垂直平面(XY平面)に対するあおり角度(β軸)の調整方法を示す概略斜視図である。図26は+β方向の調整過程を示す側面図である。図27は−β方向の調整過程を示す側面図である。図22および図25において、実線の円は上方からのエネルギ線照射エリアを示し、点線の円は上方からのエネルギ線照射エリアを示している。
柱状突起1aの軸と垂直の平面に対する被着物1と接着物2の相対的な角度検出結果に基づいて、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの仮想交点を含む平面よりも回転向側に充填された接着剤3においてエネルギ線を照射する。
すなわち、接着物2上下の照射の組み合せで、接着物2より上下に盛り上げて塗布された接着剤3の硬化収縮力により発生する偶力のバランスを調整することによって、被着物1に対する接着物2のα、β軸方向の回転調整をすることができる。図25ないし図27において、図7ないし図9と同一部分には同一符号を付して冗長となる説明は省略する。
これらを組み合わせて接着物2の位置、姿勢を制御することで調整軸6軸全ての方向の接着物ずれを低減することが可能となる。本書で説明した接着形態は接着物2側に穴2a、被接着物1側に柱状突起1aがある場合で説明している。
しかしながら、接着物2側に柱状突起、被接着物1側に穴がある場合でも硬化収縮力の働き方が逆になるだけで、照射方法を逆にしてやれば同様に調整軸6軸に対して高精度な接合が可能になる。
FIG. 22 is a schematic perspective view showing a method of adjusting the tilt angle (α axis) relative to the axial direction of the columnar protrusion and the vertical plane (XY plane). FIG. 23 is a side view showing the adjustment process in the + α direction. FIG. 24 is a side view showing the adjustment process in the −α direction. 22 to 24, the same parts as those in FIGS. 7 to 9 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 25 is a schematic perspective view showing a method of adjusting the tilt angle (β axis) relative to the axial direction of the columnar protrusion and the vertical plane (XY plane). FIG. 26 is a side view showing the adjustment process in the + β direction. FIG. 27 is a side view showing the adjustment process in the −β direction. 22 and 25, a solid circle indicates an energy beam irradiation area from above, and a dotted circle indicates an energy beam irradiation area from above.
Based on the relative angle detection result of the
That is, the adhesive 2 to the
By combining these and controlling the position and posture of the adhesive 2, it is possible to reduce the adhesive displacement in all the six adjustment axes. The bonding form described in this document is described in the case where the
However, even if there is a columnar protrusion on the adhesive 2 side and a hole on the
図28は通常の接着形態と本発明による接着形態で接着物に働く収縮力の違いを示す概略図である。接着物2のZ軸方向(柱状突起1aの軸方向)の位置調整は、接着物2より上下に盛り上げて塗布された接着剤3の硬化収縮のバランスで調整する。
しかし、図28に示すように、柱状突起1aの軸に対して傾き、その傾きが接着物2の上下で逆になった互いに対向した接着面を被着物1、接着物2が持ち、その間がエネルギ線硬化特性を有する接着剤3で充填されていることで、接着剤3の収縮による収縮力にZ方向の分力が大きく働くようになるため、通常の突起、穴の接着形態に比べて、Z方向の調整、α、β方向のあおり調整がし易くなる。
また、部分的にエネルギ線を照射する照射エリアごとに、接着層を分離層で分離することで、他の照射エリアの照射の影響が及び難くなるため、接着物の位置、姿勢の制御がしやすくなる。
FIG. 28 is a schematic view showing the difference in shrinkage force acting on the adhesive in the normal adhesive form and the adhesive form according to the present invention. The position adjustment of the adhesive 2 in the Z-axis direction (the axial direction of the
However, as shown in FIG. 28, the
In addition, by separating the adhesive layer with a separation layer for each irradiation area that is partially irradiated with energy rays, it becomes difficult to influence the irradiation of other irradiation areas, so the position and posture of the adhesive can be controlled. It becomes easy.
本発明によれば、柱状突起1aと接着物2の穴2aの間にリング状に充填された接着剤3の柱状突起1aの軸を中心として少なくとも3分割、接着物2の上下2方向、計6箇所のエネルギ線照射部分の組み合せを変えることで、被着物1を接着物2に対して6軸に動かすことが可能な硬化収縮力のバランス状態を作ることが可能となり、接着剤3の硬化収縮による接着物2のずれを低減しながら高精度に接合することができる。
本発明によれば、柱状突起1aの軸方向と垂直の平面内の被着物1に対する接着物2の相対的な位置検出結果に基づいて、複数の柱状突起1aと穴2aの間に充填された接着剤3の柱状突起1aよりも接着物2を移動したい方向に充填された接着剤3にエネルギ線を照射することで、接着平面内の接着剤3の硬化収縮力のバランス状態が変わり、ずれを低減する方向に接着物2を移動することができ、高精度な接合をすることができる。
本発明によれば、柱状突起1aの軸方向と垂直の平面内の被着物1に対する接着物2の相対的な角度検出結果に基づいて、複数の柱状突起1aと穴2aの間に充填された接着剤3の柱状突起1aよりも接着物2を回転させたい方向に充填された接着剤3にエネルギ線を照射することで、接着平面内の接着剤の硬化収縮力のバランス状態が変わり、接着平面内の接着物の角度ずれを低減する方向に偶力が働き、接着物2を角度ずれが低減する方向に回転移動することができるので、高精度な接合をすることができる。
本発明によれば、柱状突起1aの軸と垂直の平面に対する被着物1と接着物2の相対的な角度検出結果に基づいて、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの仮想交点を含む平面よりも回転向側に充填された接着剤にエネルギ線を照射することで、接着平面と垂直方向の接着剤3の硬化収縮力のバランス状態が変わり、接着物2をあおり方向に動かす偶力が働くので、あおり方向の角度ずれを低減でき、高精度な接合をすることができる。
According to the present invention, the
According to the present invention, the space between the plurality of
According to the present invention, the space between the plurality of
According to the present invention, based on the relative angle detection result of the
本発明によれば、柱状突起1aの軸に対して傾き、その傾きが接着物2の上下で逆になった互いに対向した接着面を被着物1、接着物2が持ち、その間がエネルギ線硬化特性を有する接着剤3で充填されていることで、接着剤の硬化収縮による収縮力が接着物に働きやすくなる。
また、接着平面方向の分力のバランスと接着平面方向の分力のバランスで、接着物2を被着物1に対して6軸方向に容易に調整することができるので、接着時のずれを低減した高精度接合が可能になる。
本発明によれば、部分的にエネルギ線を照射する接着層が、それぞれ分離層で分離されていることで、接着剤への部分的なエネルギ線の照射をしたときに、他の照射エリアへのエネルギ線照射の影響を少なくすることができるので、接着物の位置、姿勢の調整が容易になり、高精度接合が可能になる。
本発明によれば、被着物1に対する接着物2の相対的な位置を検出する位置検出手段9(図6)と、被着物1の柱状突起1aと接着物2の穴2aの間に充填されたエネルギ線硬化特性を有する接着剤の一部にエネルギ線が照射する複数のエネルギ線照射手段4a、4bにより構成される。
そのさい、前記位置検出手段9の検出結果に基づいて、接着剤3へのエネルギ線照射部分の組合せを選択手段5で選択し接着することで、硬化収縮力のバランスを変えることでき、ずれを低減する方向に接着物3を制御できるので、接着物3を高精度に接合可能な接合装置を提供できる。
本発明によれば、柱状突起1aと接着物2の穴2aの間にリング状に充填された接着剤3の柱状突起1aの軸を中心として少なくとも3分割、接着物2の上下2方向、計6箇所のエネルギ線の選択照射が可能なように構成されていることで、硬化収縮力のバランス状態を変えることができ、接着物2の位置、姿勢の6軸を調整することが可能になり、接着物3を高精度に接合可能な接合装置を提供できる。
According to the present invention, the
Moreover, since the adhesive 2 can be easily adjusted in the 6-axis direction with respect to the
According to the present invention, the adhesive layers that partially irradiate the energy rays are separated by the separation layers, respectively, so that when the adhesive is partially irradiated with the energy rays, the adhesive layer is irradiated to another irradiation area. Since the influence of the energy beam irradiation can be reduced, the position and posture of the adhesive can be easily adjusted, and high-precision joining is possible.
According to the present invention, the position detection means 9 (FIG. 6) for detecting the relative position of the adhesive 2 with respect to the
At that time, the balance of the curing shrinkage force can be changed by selecting and adhering the combination of the energy ray irradiation portions to the adhesive 3 based on the detection result of the position detecting means 9, and the deviation can be changed. Since the adhesive 3 can be controlled in a decreasing direction, it is possible to provide a joining device that can join the adhesive 3 with high accuracy.
According to the present invention, the
1 被着物(ブラケット)
1a 柱状突起に対して、
2 接着物(例えば、液晶パネルブラケット)
2a 穴
3 接着剤
4a エネルギ線照射手段(上部エネルギ線照射手段)
4b エネルギ線照射手段(下部エネルギ線照射手段)
5 エネルギ線選択手段
9 位置検出手段
10 接着物位置調整手段
1 Substrate (bracket)
1a For columnar protrusions,
2 Adhesive (for example, LCD panel bracket)
4b Energy beam irradiation means (lower energy beam irradiation means)
5 Energy ray selection means 9 Position detection means 10 Adhesive position adjustment means
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004357442A JP2006160961A (en) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Method for joining parts, parts-joined configuration, and apparatus for joining parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004357442A JP2006160961A (en) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Method for joining parts, parts-joined configuration, and apparatus for joining parts |
Publications (1)
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JP2004357442A Pending JP2006160961A (en) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Method for joining parts, parts-joined configuration, and apparatus for joining parts |
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