JP2008085013A - 圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧流体機器の性能上のばらつきや配管抵抗などの影響を受けることなく、被圧着体に対して毎回正確な荷重がかけられるようにする。
【解決手段】加圧流体源から供給される加圧流体により往復的に駆動されるピストン１１を有する加圧シリンダ１０と、ピストン１１のピストンロッド１２に取り付けられた圧着ヘッド２０とを含み、所定の被圧着体Ｗに対して圧着ヘッド２０により圧力を加えて、被圧着体Ｗを圧着する圧着装置において、ピストンロッド１２と圧着ヘッド２０との間に、圧着ヘッド２０の上方への移動を自在として圧着ヘッド２０の重さにより係合するロストモーション的な係合手段３０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばヒートシールコネクタを所定の回路基板に重ね合わせて圧着したり、回路基板の電極部間を異方性導電フィルムを介して接続する際に用いられる圧着装置に関し、さらに詳しく言えば、被圧着体（ワーク）に対して正確な荷重が加えられるようにした圧着装置に関するものである。

加圧流体による圧着装置では、加圧シリンダ内のピストンにピストンロッドを介して圧着ヘッドを取り付け、加圧流体源からの加圧流体を電磁切換弁を介して加圧シリンダのいずれか一方のシリンダ室に供給することにより、圧着ヘッドを被圧着体である積層体（例えば、ヒートシールコネクタと回路基板の積層体）に押し付けるようにしている。

その場合、被圧着体に過大な圧力を加えないようにする方法の一つとして、シリンダの推力を圧縮バネで低減させて低荷重とする方法があるが、圧縮バネの反発力はストロークによって変化するため、被圧着体にかけられる荷重を正確にコントロールすることが困難である。

そこで、本出願人は、特許文献１として、ピストンの両側のシリンダ室内に異なる圧力に制御された加圧流体を供給し、その差圧によりシリンダの推力を調整して、被圧着体に所定の低荷重が加えられるようにした圧着装置を提案している。

上記特許文献１の差圧方式による圧着装置によれば、シリンダの推力をピストンの全ストロークにわたってほぼ同じとすることができるため、被圧着体にかけられる荷重を正確にコントロールすることができる。

特開２００１−３３６５０６号公報

しかしながら、上記特許文献１の差圧方式の場合、極端な低荷重を得ようとすると、シリンダやスライドガイドのシールパッキンの摩擦，加圧流体の配管抵抗などにより、ピストンの移動速度がきわめて低速となりマシンタクトが低下してしまうことがある。

差圧方式を維持しながらマシンタクトを上げるには、低荷重用の差圧シリンダを動作が高速なアクチュエータに支持させ、そのアクチュエータにより差圧シリンダを高速に移動させたのち、差圧シリンダを動作させるようにすればよいのであるが、これによると、装置が大掛かりとなりコストも嵩むため、好ましい解決策ではない。

また、圧力調整弁や電磁切替弁などの種々の加圧流体機器を使用しているが、各加圧流体機器には固有の性能上のばらつきがあることから、繰り返し精度が±２００ｇｆ程度で、特に低荷重時には誤差の割合が大きくなる。

したがって、本発明の課題は、加圧流体機器の性能上のばらつきや配管抵抗などの影響を受けることなく、被圧着体に対して毎回正確な荷重がかけられるようにした特に低荷重圧着に好適な圧着装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、加圧流体源から供給される加圧流体により往復的に駆動されるピストンを有する加圧シリンダと、上記ピストンのピストンロッドに取り付けられた圧着ヘッドとを含み、所定の被圧着体に対して上記圧着ヘッドにより圧力を加えて、上記被圧着体を圧着する圧着装置において、上記ピストンロッドと上記圧着ヘッドとの間に、上記圧着ヘッドの上方への移動を自在として上記圧着ヘッドの重さにより係合する係合手段が設けられていることを特徴としている。

本発明において、上記圧着ヘッドにその重さを調整する重さ調整手段が設けられていることが好ましく、上記重さ調整手段としては、上記圧着ヘッドの上方に配置されている滑車に掛け渡されたベルトを介して上記圧着ヘッドに連結されるカウンターウェイトが好ましく採用される。

本発明によれば、ピストンロッドと圧着ヘッドとの間に、圧着ヘッドの上方への移動を自在として圧着ヘッドの重さにより係合する係合手段が設けられていることにより、圧着ヘッドが被圧着体上の所定高さ位置にあるときは、圧着ヘッドがその重さにより係合手段を介してピストンロッドに吊り下げられ、ピストンロッドの下降により圧着ヘッドが被圧着体に当接した時点で上記係合手段が解かれて、圧着ヘッドがピストンロッドより切り離されることになるため、圧着ヘッドだけの重さにより被圧着体に荷重がかけられることになる。したがって、加圧流体機器の性能上のばらつきや配管抵抗などの影響を受けることなく、被圧着体に対して毎回正確な荷重をかけることができる。

この場合、圧着ヘッドにその重さを調整する重さ調整手段を設けることにより、被圧着体に対する荷重を適宜変えることができるが、上記重さ調整手段として、圧着ヘッドの上方に配置されている滑車に掛け渡されたベルトを介して圧着ヘッドに連結されるカウンターウェイトを用い、そのカウンターウェイトにて圧着ヘッドの重さを減少させることにより、被圧着体に対する所定の低荷重が得られ、１つの差圧シリンダで高いマシンタクトを維持しながら、低荷重圧着を実現することができる。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の圧着装置の初期状態を示す模式図，図２は上記圧着装置の圧着動作状態を示す模式図である。

図１に示すように、この圧着装置は、加圧流体源から電磁切替弁（ともに図示しない）を介して供給される加圧流体により駆動されるピストン１１を有する加圧シリンダ１０を備えている。加圧シリンダ１０は、被圧着体Ｗ上の所定高さ位置に配置されている支持フレーム１上に垂直として設置されている。なお、被圧着体Ｗは図示しない水平なワークテーブル上に置かれている。

加圧流体源は空圧，油圧のいずれであってもよいが、この例では空圧源としている。また、電磁切替弁には、圧力供給ステージと排気ステージとを有する公知のシングルソレノイド型電磁切替弁が用いられてよい。

すなわち、加圧シリンダ１０内のピストン１１の上方空間を往路側シリンダ室１０ａ、下方空間を復路側シリンダ室１０ｂとすると、ピストン１１の下降時には、往路側シリンダ室１０ａが電磁切替弁の圧力供給ステージを介して空圧源に接続され、復路側シリンダ室１０ｂは電磁切替弁の排気ステージを介して大気と連通される。

これに対して、ピストン１１の上昇時には、往路側シリンダ室１０ａが電磁切替弁の排気ステージを介して大気と連通され、復路側シリンダ室１０ｂは電磁切替弁の圧力供給ステージを介して空圧源に接続される。

ピストン１１には、ピストンロッド（作動軸）１２を介して圧着ヘッド２０が取り付けられるが、本発明では、ピストンロッド１２と圧着ヘッド２０との間に係合手段３０が設けられる。

この係合手段３０は、圧着ヘッド２０の上方への移動を自在として圧着ヘッド２０の重さにより係合する解離可能なロストモーション的な係合手段であり、この例では、ピストンロッド１２側の第１鉤３１と、圧着ヘッド２０側の第２鉤３２とからなる。

第１鉤３１は、ピストンロッド１２の下端に固定されるほぼ水平な基部片３１ａと、基部片３１ａの端部からほぼ垂直に立ち下がる中間片３１ｂと、中間片３１ｂの下端から基部片３１ａと対向するようにほぼ水平に折り曲げられた係合片３１ｃとを含むほぼコ字状の鉤である。

これに対して、第２鉤３２は、圧着ヘッド２０上からほぼ垂直に立ち上がる支持ロッドの先端から、第１鉤３１の基部片３１ａと係合片３１ｃとの間に入り込むように逆Ｌ字状に折り曲げられている。

ここで、第１鉤３１の基部片３１ａと係合片３１ｃとの間の距離をＬ１，第２鉤３２の幅（厚さ）をＬ２とするとＬ１＞Ｌ２に設定され、したがって、第２鉤３２は基部片３１ａと係合片３１ｃとの間で、Ｌ１−Ｌ２の差ΔＬだけ上下方向に移動可能である。

なお、第１鉤３１をコ字状としているのは、圧着ヘッド２０の重心をピストンロッド１２の軸線に合わせるためである。

圧着ヘッド２０は、被圧着体Ｗが例えばヒートシールコネクタなどの場合、それに応じて適宜ヒータを備えるが、本発明の好ましい態様によれば、圧着ヘッド２０には、その重さ（自重）を調整するための重さ調整手段が設けられる。

この例では、重さ調整手段としてカウンターウェイト４０が用いられている。カウンターウェイト４０は、圧着ヘッド２０の上方の所定高さ位置に設置されている滑車４１に掛け渡されたベルト４２を介して圧着ヘッド２０に連結される。

次に、この圧着装置の動作について説明する。図１に示すように、加圧シリンダ１０の復路側シリンダ室１０ｂが加圧されピストン１１が上限位置にある初期状態では、圧着ヘッド２０の自重により第２鉤３２が第１鉤３１に係合し、圧着ヘッド２０はピストンロッド１２に吊り下げられ、被圧着体Ｗの上方位置に支持される。

この状態から、電磁切替弁を切り替えて加圧シリンダ１０の往路側シリンダ室１０ａを加圧してピストン１１を下降させる。この下降過程で、圧着ヘッド２０が被圧着体Ｗに当接すると、図２に示すように、第２鉤３２と第１鉤３１との係合が解かれるため、被圧着体Ｗには圧着ヘッド２０の自重による荷重がかけられることになる。

なお、圧着ヘッド２０が被圧着体Ｗに当接してからのピストンの下降ストロークは上記差ΔＬ以内とし、第１鉤３１の基部片３１ａが第２鉤３２に当接しないようにする。圧着終了後は、再度加圧シリンダ１０の復路側シリンダ室１０ｂを加圧してピストン１１を上昇させ、圧着ヘッドを図１の初期状態に戻す。

このように、本発明によれば、圧着ヘッド２０の自重のみによって被圧着体Ｗに所定の荷重をかけることができる。例えば、圧着ヘッド２０の重さＷ１が７．５ｋｇｆの場合、カウンターウェイト４０の重さＷ２を５．０ｋｇｆとすることにより、被圧着体Ｗに２．５ｋｇｆの荷重をかけることができる。

なお、圧着ヘッド２０は図示しない直進ガイドにより案内されて昇降するが、その直進ガイドにほとんど摩擦抵抗がない例えばリニアブッシュを用い、また、滑車４１に低摩擦のボールベアリングを採用することにより、繰り返し精度を±５０ｇｆ程度まで高めることができる。

したがって、本発明の圧着装置は、例えば液晶パネルの端子部に異方性導電接着材を介してフレキシブル基板を低荷重でバラツキを抑えて圧着する場合に特に好適である。

なお、上記実施形態では、カウンターウェイト４０により圧着ヘッド２０の重さを減じるようにしているが、これとは反対に、例えば圧着ヘッド２０に所定の重さ単位の重りを付加して圧着ヘッド２０による荷重を調整するようにしてもよい。

本発明の圧着装置は、上記実施形態で説明したヒートシールコネクタやこれに類する異方性導電フィルムなどの圧着ばかりでなく、例えば包装分野でのヒートシール，繊維分野での布材同士の圧着など、各分野に広く利用することができる。

本発明の圧着装置の初期状態を示す模式図。 本発明の圧着装置の動作状態を示す模式図。

符号の説明

１０ 加圧シリンダ
１０ａ 往路側シリンダ室
１０ｂ 復路側シリンダ室
１１ ピストン
１２ ピストンロッド
２０ 圧着ヘッド
３０ 係合手段
３１ 第１鉤
３２ 第２鉤
４０ カウンターウェイト
４１ 滑車
４２ ベルト

Claims (3)

1. 加圧流体源から供給される加圧流体により往復的に駆動されるピストンを有する加圧シリンダと、上記ピストンのピストンロッドに取り付けられた圧着ヘッドとを含み、所定の被圧着体に対して上記圧着ヘッドにより圧力を加えて、上記被圧着体を圧着する圧着装置において、
   上記ピストンロッドと上記圧着ヘッドとの間に、上記圧着ヘッドの上方への移動を自在として上記圧着ヘッドの重さにより係合する係合手段が設けられていることを特徴とする圧着装置。
2. 上記圧着ヘッドに、上記圧着ヘッドの重さを調整する重さ調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧着装置。
3. 上記重さ調整手段が、上記圧着ヘッドの上方に配置されている滑車に掛け渡されたベルトを介して上記圧着ヘッドに連結されるカウンターウェイトからなることを特徴とする請求項２に記載の圧着装置。

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