JP2006518912A - プラスチック基板上に細線を布線する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、詳細にはドラムの形状の支持体に固定され、かつ第１駆動装置により可動するプラスチック基板上に、基板表面上に布線するのに用いられる少なくとも１つの布線ユニットを利用して細線を布線する方法に関し、この布線ユニットは、第２駆動装置を用いて、可動支持体に対して基板表面上で支持体とは独立して移動可能である。本発明によれば、可逆位置調整駆動装置、好ましくはトルクモータのような直結電気駆動装置を第１駆動装置として用いて、支持体を位置調整する。少なくとも１つのカーソルに対して案内機構を備えた少なくとも１つのリニアモータを第２駆動装置として用いて、少なくとも１つの布線装置を位置調整する。これらを実現する本発明の方法および装置は、例えば方形のものとは異なった占有領域の生成および／または不規則な波形（長さ、振幅）を有する細線の布線を可能にする。

Description

本発明は、プラスチック基板上に細線を布線する方法および装置に関し、請求項１のプリアンブルの特徴を有する。本発明はさらに、この方法を実行するのに特に適した装置に関する。

長い期間にわたり、車両用またはビルの暖房装置用の積層窓ガラスに、所定のパターンに応じて積層ガラスの接着層上に機械的に付着された導電性ワイヤから主として形成されたアンテナ、装飾または抗電磁波性スクリーンを組み込むことが知られてきた。これらのワイヤを外部に対して電気的に接触させる（加熱電圧取り込み、アンテナ信号の伝達）ために、多くの場合、集電導体がワイヤの２つの端部に設けられ、上記導体は、はんだ付けや導電性の接着剤等によって、全ワイヤに電気的に接続される。

米国特許第５８９１２８０号明細書は細線を布線する方法およびそれに対応する装置と、それによってワイヤが接着膜などの上に布線されることを記載している。その方法は、装着される膜が布線ユニットの下にこの膜を位置調整するように作用する回転ドラムに固定され、布線ユニットは回転ドラムの軸に平行に相互運動して移動可能であり、製図台のように高度な位置合わせを備えることを特徴とする。したがって、ワイヤは、原則として、任意の所望のレイアウトで、詳細には曲線状レイアウトでも布線でき、それらの相互間隔は必ずしも一定である必要はない。ただし、ドラムの回転方向と回転速度は一定のままである。

布線ユニットは、正確な位置調整が可能な縦方向のスピンドル駆動装置を利用して相互運動して移動するが、その動きは大きな運動が関わってくると基本的に比較的遅くなる。この方法を用いて、ドラム上の集電導体をワイヤに固定して接続し、またワイヤを切断することができる。

独国特許公開第４２０１６２０号明細書から公知の、熱可塑性膜上に細線を布線する旧式の装置は、膜を載せる回転ドラムの軸方向に移動できる１つまたは複数の布線ユニットを備えるが、この装置の場合、ワイヤは最終的にドラム回りに螺旋状に巻きつけられる。完成品においてこれは不利なことではない。この理由は、相互に極めて短い間隔で布線されるワイヤ間の傾斜角度が極めて小さいからである。この方法は結局のところ前述の技法に比べて高速で作動するのだが、ワイヤを輪郭に沿って布線できない。

公知の２つのタイプの装置が共通して有することは、圧力差を加える結果として膜がドラムに固定されることである。ドラムの側面に穴が開けられ、中空ドラムの内部空間の圧力が空気吸入によって大気圧に対して低下する。

さらに、製図台と同様の装置を用いて、平面の静止支持体の上にワイヤを配置することも公知である。この装置は実質的に任意の配置線を用いることができるが、それにもかかわらずこの装置は相対的に低速である。

欧州特許第６１３７６９号明細書は基板上に連続して配置された電熱線を切断する方法を開示し、一方、欧州特許第６５６２５７号明細書は相互に平行に布線された電熱線を、この電熱線に対して横方向に向けられた集合導体を用いて、電気的に接触させる方法を記載している。

本発明の目的は、公知の装置の利点を組み合わせ、特に、柔軟にレイアウトに従うと同時に高い布線速度を可能にする方法を提供し、その方法を実行するのに特に適した装置を提案することである。

本発明によれば、方法に関するこの課題は、請求項１の特徴によって解決される。請求項１１の特徴は対応する装置を示している。各独立請求項に従属する従属請求項の特徴はこれらの発明の有利な実施形態を表す。

本発明によるこの方法の具体的な特徴は、本発明の場合には支持体が反転可能（進行または回転方向の逆転で）であり、また支持体は調節可能な速度で駆動されることである。これは一方では基板上にワイヤを布線するために、他方では他のツールも使用するために、著しく幅広い可能性を提供する。平面または湾曲した支持体がこの目的で用いられ、支持体はできるだけ小さい質量を有し、位置調整駆動装置、好ましくは極めて短い反応時間を有する遊びのない直結駆動装置を用いて、極めて正確に駆動および位置調整され得る。このような直結駆動装置自体は公知である。これらは必ずしも電気的に作動させる必要はなく、代わりに油圧式または空気圧式位置調整装置を用いてもよい。

好ましい直結ギヤレス駆動装置の代わりに、ギヤおよびありうる遊びの適切な補償によって分散機能を備える駆動装置を用いることもできる。

本発明による第１ステップは、高速で正確な直線駆動方法、好ましくは電気的方法を用いることによって、支持体の可動方向に対して横にツールを動かすことで達成される。この直線駆動については、駆動磁石を有する少なくとも１つの案内レールを有し、および、ツールホルダとして、または状況に応じてそのように構成されたものとして機能する少なくとも１つのトラベラーを有する必要がある。

このとき、同一案内レール上に複数のトラベラーを配置し、および／または作用面全体に分散される複数の案内レールを備えることができる。必要であれば、ツールの機能（布線、電気接続、ワイヤおよび必要であれば基板の切断）は、それぞれ異なった案内レールまたは複数の直線駆動装置に分散できる。

しかし、上の利用と異なり、使用されるリニアモータはまた、（空気圧または油圧）流体によって駆動され、それらの調節部材によって、毎回、ツールまたは複数のツールを相互に同期および平行に位置調整できるサーボモータであってもよい。この方法によっても、高速の調節速度と正確な位置調整を達成することができる。

機械の完全な制御では、布線図を変更するために、現在進行中の制御プログラムのみを修正する必要があるようにプログラムできる。

このような手順および布線技法によって、顧客ごとに固有の布線パターンを生成、例えば実質的にくさび形状に一連のワイヤを布線できる。すなわち、これまでなされてきたように、ワイヤが正確に平行には布線されておらず、相互にわずかに傾斜して布線されているという事実によって、ワイヤが最終的にほぼ台形の表面を覆う。この効果はまた、これまでのように表面の中心領域において、例えばワイヤを互いに正確に平行に向けることによって、および、装着される非矩形状の表面の縁部領域において、一定、可変または徐々に増加する隣接ワイヤ間の中間角度で、ワイヤの一部を布線することによって得ることもできる。

したがって、例えば自動車産業において、そのような窓ガラスの（上方または屋根縁部と下方縁部との間に取り付けられる位置で）２つの長辺間に電熱線が延びる場合でも、表面全体の加熱が可能で、フロントガラスまたはバックライトの表面のうち、部分的にほぼ台形形状で見通しできるように表面を覆うことを望む顧客の要求を満たすことができる。

方法のさらに別の実施形態によれば、布線されたワイヤの波形の量が最終的に変化してもよい。ワイヤを波状の線で布線すること自体は公知であるが、それにもかかわらず、公知の手段（ワイヤが基板上に布線される直前に２つの互いに噛み合うギヤホイール間で可塑変形される）は、均一な波形のみを生じさせる。ただし、この波形は視覚的にはあまり目立たないものであり、ワイヤは視覚的に十分に隠されている。

これに対して、本発明による方法では、対応する装置は、布線ユニットおよび支持体の進行を適切に連係制御することによって、可変の波長および／または振幅でワイヤを波状に布線できる。この方法により、抵抗、したがって個々のワイヤの加熱電力もまた、より長いかまたはより短い長さのワイヤを布線することによって、異なった寸法／厚みまたは異なった比抵抗を有するワイヤ材料を使用する必要なしに、広い範囲内で変化させることができる。詳細には、所定の窓ガラスの輪郭の場合、集電導体の間で相対的に短い距離のみ交差する必要があるワイヤが、適切な波形によって（結果として、より長い実際のワイヤ長さを有する）、可視状態で電気的に並列接続された「より長い」ワイヤの抵抗と同じか、またはいずれにしても、これらの抵抗に少なくとも近い能動抵抗を得ることができる。

この要件は、公知の布線ユニットの機械的駆動装置、例えばステッピングモータまたは他の適切なサーボコントロールを交換することによって満たすことができる。これらの駆動装置／ステッピングモータの制御は支持体の制御と同期させることはいうまでもない。これにより、可変の電子分布が実行される。

ツールの運動のＺ軸、つまり作用面または基板の表面のそれぞれに対してほぼ垂直に向けられたその構成部品は、並進移動または回転運動するように取り付けできる。この最後の変形形態については、例えば中空軸の電気駆動装置を設けてもよく、この電気駆動装置は最初、直線案内機構に沿って移動し、位置調整でき、さらに、駆動装置が保持するツール、たとえば切断またはマーキングツールの作用に対して、並進移動運動または直線案内機構に平行な軸回りに回転できる。

切断ツールは布線されたワイヤ自体を所定の長さに切断する（トング、短絡電極）ためと、基板、例えば熱可塑性樹脂系接着膜を切断する（ナイフ）ために装置に組み込むことができ、また、本発明による方法で制御することができる。例えば、布線ユニットを切断ツールと組み合わせることを想定でき、その場合、正確な長さのワイヤを布線後、これは、次のワイヤ（適切な場合には隣接するワイヤ）の布線を開始する前に適切にすぐに切断される。この特定の場合においては、公知の方法および装置とは異なり、反対の布線方向でワイヤを順次布線できる。

必要に応じて、ワイヤの波形のレイアウトも、装置を中断および交換することなく形成できる。

本発明の主題の他の詳細および利点は、以下の詳細な例示の実施形態の説明から明らかとなろう。

大幅に簡略化された添付の図面で例示の実施形態を説明する。

図１において、ドラム形状の回転支持体１には、支持体１の回転軸３上で作用する、フレームの固定位置に取り付けられた直結可逆電気駆動装置２が設けられ、直結可逆電気駆動装置２は、一方では上記支持体をこの回転軸３回りに２つの回転方向に駆動し、他方では所定の移動プロファイルで支持体を制御および位置調整できる。プラスチック基板４が（公知の種類の）適切な手段によって支持体１の表面に固定される。

同じタイプの２つの布線ユニット５が支持体１の上に示されている。布線ユニット５は、細いワイヤ６をプラスチック基板４上に布線するものである。ユニットはトラベラー７に固定され、図の平面に垂直に、フレームに固定された案内レール８に沿ってスライドできる。

さらに、別のツール５’も、支持体の横の左側に図で示されている。上記別のツールは円柱形の案内レール８’上で案内され、そのトラベラー７’は案内レール８’に適合する孔を備える。このトラベラーは案内レール８’に沿ってスライドするだけでなく、案内軸回りに回転でき（中空軸回転駆動）、その場合、対応するツール５’は支持体１とプラスチック基板に対して上記案内レール回りに持ち上げる（回転する）動きをすることもできる。したがって、静止位置（高い位置に、実線で描かれた）と動作位置（プラスチック基板と接触し、点鎖線で描かれた）との間で前後に動くよう調節できる。ツールは、例えば、加熱ツール、切断ツールおよび／または書込みツールであってもよく、それは、その機能が実際に必要であるときのみプラスチック基板と接触するようになる。

布線ユニット５は同様に、それらのトラベラー７に対して高さの調節が可能であり、詳細には、トラベラーをそれらのブロック９と共に基板の表面上の正確な位置に移動するために、さらにワイヤリールを交換し新しいワイヤ６を挿入しやすくするために調節可能であることはいうまでもない。

図２はプラスチック基板４と共に布線ユニット５および支持体１の相対的な可動性をより詳細に示している。簡略化のため、１つの案内レール８のみが図２に示されている。しかし、このレールは、布線ユニット５とトラベラー７に加え、点鎖線で描かれ、上述のタイプの別のツールを備えた２つの別のトラベラー７も搭載する。案内レール８は軸３と平行に、したがって支持体１の実際の作用方向に対して垂直に延びる。

装置の左側には、プログラム可能な制御ユニットＣが示され、支持体１および布線ユニットと他のツールとを備えたトラベラー７の運動の連係を確実にする。制御ユニットＣは、制御線および供給線を用いて、直結駆動装置と案内レールまたは案内レールに結合されたトラベラーのそれぞれに記号に示されるように接続される。

布線ユニット５は、正確で確実な位置にワイヤ６を布線するのに適し、一方では支持体と、他方ではトラベラーとの間の相対的な運動方向とは無関係に布線できる。本明細書では、これは極めて簡略化された方法で再現され、この場合、ワイヤ６はブロック９によって案内され、ブロックの下面はプラスチック基板４の表面にできるだけ近く置かれる。

個別に実行できる複数の機能を少なくとも部分的に再現する目的で、プラスチック基板４はここで、垂直に引かれた２組の点鎖線によって、支持体１の幅全体にわたり３つの部分に分けられる。

さらに左側で、プラスチック基板４上に布線されるワイヤ部分６は、支持体の軸３に対してわずかに斜めであるが単純に直線で布線されているが、布線ユニット５によって現在処理されているワイヤ６は波形の線に沿って布線され、その振幅は上部から下向きに増加する。波状に布線されたワイヤが延びる方向は一般に、左端に布線されたワイヤに対して小さい中間角度を形成する。

これは、布線ユニット５と共にトラベラー７を、二重矢印で示すように、所定の波形レイアウトに従って案内レール８上を前後に振動させることによって可能であり、このとき、支持体１は真下に置かれる。この方法により、直線あるいは波形またはループ状あるいは曲線状に、また平行におよび／またはそれらの間が一定または変化する中間角度で、任意の所望のレイアウトに従ってワイヤを布線できることは明らかである。

ワイヤ６を連続して布線するために、支持体１自体を（同様に二重矢印で左側に示された）前後振動で、同時に移動させる直結駆動装置２を任意で使用する場合、波形のレイアウトが可能である。この変形形態がプラスチック基板４の中心部に示されており、この場合、ワイヤ６はプラスチック基板の縁部に波形パターンを生成する。このパターンは、単に支持体１の振動と、同時にブロック９に加えて布線ユニットを搭載するトラベラー７の平行移動運動との結果として、支持体１の軸３と平行に広がる。

支持体の振動運動の上に同様なトラベラーの振動運動を重ねるオプションが認められる場合、実質的に全てのワイヤパターンをプラスチック基板の上に配置でき、さらにこれらは、例えば電気的に全く機能せずに、純粋に装飾目的で生成されてもよい。

最後に、プラスチック基板４の右側で、切断線１０が見られるが、切断は、ここでは、プラスチック基板４を分割するために、切断ツール５’に装着された別のトラベラー７を用いてなされる。

本発明による方法を実行する装置の側面図である。 同一装置の平面図である。

Claims (19)

1. 第１駆動装置により可動な、詳細にはドラム形状の支持体に固定されたプラスチック基板上に、基板表面上にワイヤを布線する少なくとも１つの布線ユニットであって、第２駆動装置を用いて、可動支持体に対して、支持体とは独立して基板表面上を移動可能である布線ユニットを用いて、加熱、アンテナおよび／または装飾用ワイヤを布線する方法であって、
   使用される第１駆動装置は、支持体を位置調整する可逆位置調整駆動装置であり、
   使用される第２駆動装置は、少なくとも１つの布線ユニットを位置調整する少なくとも１つのトラベラーのための案内機構を備えた少なくとも１つのリニアモータであることを特徴とする、布線方法。
2. 使用される位置調整駆動装置は、直結電気駆動装置、詳細にはトルクモータであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. １つまたは複数のリニアモータを用いて少なくとも１つの布線ユニットまたは少なくとも１つの他のツールを位置調整するように、互いに独立して位置調整され得る複数のトラベラーが使用されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. ツールを搭載するトラベラーを独立して案内する少なくとも１つの第２案内機構が使用されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 第１案内機構がワイヤ布線ユニットを案内するのに用いられ、第２案内機構が他のツール、詳細には切断ツールを案内するのに用いられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 少なくとも一部の量のワイヤが非平行に順次布線されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 少なくとも一部の量のワイヤ部分が可変の波形、すなわち可変の波長および／または振幅で布線されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくとも一部の量のワイヤ部分が布線直後に適切な長さで切断されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 少なくとも一部の量の隣接するワイヤ部分が、毎回交互の方向で互いに隣接したワイヤ部分として布線されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 少なくとも一部の量のワイヤ部分が切れ目なく波形形状で布線されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 基板を固定する第１駆動装置（２）により可動な、詳細にはドラム形状の支持体（１）と、基板表面上にワイヤ（６）を布線する少なくとも１つの布線ユニット（５）であって、第２駆動装置（７、８）を用いて、可動基板に対して、基板とは独立して可逆的に移動可能であり、これにより基板表面上で位置調整できる布線ユニットとを用いて、プラスチック基板（４）上に加熱、アンテナおよび／または装飾用ワイヤを布線する装置であって、
    支持体（１）は反転可能に可動であり、位置調整駆動装置（２）を用いて位置調整でき、
    少なくとも１つの布線ユニットは布線ユニット（５）を搭載する少なくとも１つのトラベラー（７）のための案内機構（８）を備えた少なくとも１つのリニアモータを用いて移動可能であることを特徴とする、装置。
12. リニアモータの作動軸は支持体の作用方向に対して実質的に横向きに、好ましくは９０度の角度で配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. リニアモータは流体式、すなわち空気圧式または油圧式制御装置からなることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
14. リニアモータは電気駆動装置からなることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
15. リニアモータは互いに独立して移動し、位置調整され得る複数のトラベラー（７）のための案内機構（８）を有することを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 少なくとも１つの布線ユニット（５）に近接して、別の機能を備えた他のツール（５’）、詳細には加熱ツール、切断ツールまたは書込みツールがさらに、トラベラー（７）およびリニアモータを用いて基板（４）上で位置調整されることにより、基板およびワイヤ（６）上で作動できることを特徴とする、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 回転装置、詳細には中空軸駆動装置（７’、８’）が基板表面に垂直な通常作用方向でツールを調節するために設けられていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 少なくとも１つのトラベラー（７）は案内機構（８）に沿った直線で移動および位置調整され得、案内機構の軸回りに傾けることができることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
19. 位置調整駆動装置は直結電気駆動装置、特にトルクモータであることを特徴とする、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の装置。

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