JP3625934B2 - パラレルシーム接合方法及びパラレルシーム接合装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体集積回路や水晶振動子などを収容してなるセラミックや金属製などの外囲器と蓋とを接合するのに適したパラレルシーム接合装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体集積回路や水晶振動子などの回路素子を気密封止するパラレルシーム接合装置は，一般に外囲器であるコバール製フレームを有するセラミックパッケージとコバール製の蓋とを重ねておき一対のローラ状の接合用電極がその上を加圧しながら回動し，これら一対のローラ状の接合用電極の一方から蓋を通して他方へ電流を流すことにより外囲器と蓋とを連続線状に接合する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このパラレルシーム接合装置において，多数の被接合物（ワーク）を接合するときには，ワークを一直線状又は直交座標状に配設して順次接合する。この場合に，ワークの位置ごとに接合用電極を下降し，ワークが存在しないところでは接合用電極を上昇させることになる。 したがって多数のワークを連続して接合作業するときは，一のワークの接合作業の後に，▲１▼接合電源をオフ，▲２▼接合用電極の上昇，▲３▼接合用電極の移動，▲４▼接合用電極の降下，▲５▼接合電源をオンの５工程を行うことが必要である。この５工程と各工程間の若干の時間間隔を含めて１秒程の過渡期間を要する。この過渡期間にワークの総個数を掛けた時間は無視できない程，無駄となる。
【０００４】
本発明ではシーム接合する作業において，多数連続作業するときに，総作業時間を短縮することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、先ず、接合ヘッドにおける一対のローラ電極が、パレットに間隔をおいて配置された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合方法において、進行方向の次の座標に被接合物が存在するか否かを検出し、被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドが同一列の次の被接合物の座標に移動して、シーム接合を行い、進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドが別の列の被接合物の座標の始点に移動して、シーム接合が行われ、進行方向の次の座標に次の被接合物が存在しないときには、前記接合ヘッドを上昇させ、座標の始点に戻すパラレルシーム接合方法を提供する。
【０００６】
また、本発明では、前記一対のローラ電極は、弾性力によって互いに独立して上下方向に動くことが可能であり、シーム接合された前記被接合物と次に接合を行う被接合物との間の間隔では、それらの両縁が前記パレットの表面に接触して回動し、前記被接合物に接触すると前記弾性力によってその被接合物を登って、前記シーム接合を行うパラレルシーム接合、及び前記接合ヘッドの昇降速度を、中央領域では速く、上下の領域ではゆっくりと変化させるパラレルシーム接合を提供する。
【０００７】
また、本発明では、接合ヘッドに支えられた一対のローラ電極が、パレット上に間隔をおいて配設された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合装置において、前記接合ヘッドを昇降させるＺ軸昇降機構であって、前記ローラ電極の支持体に対して垂直方向に摺動する摺動体と、前記支持体と前記摺動体との間に存在する弾性体とを備えているＺ軸昇降機構と、進行方向の次の座標に被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドを同一列の次の被接合物の座標に移動させるＸ軸移動機構と、進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドを別の列の被接合物の座標の始点に移動させるＹ軸進退機構と、これら機構を制御するコントローラとを備えているパラレルシーム接合装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるワークの配置と動作を説明するための断面図である。図１（ａ） に示すように各ワーク２はパレット４の上に直交座標状に縦５個，横５個の計２５個が配列される。初めに（１） の位置のワークの左右両縁をシーム接合し，ついで（２）．．（５）と順次進む。ついで次の列の（６）．．．（１０）とシーム接合する。以下同様にして各ワークの左右両縁をシーム接合する。縦方向のシーム接合が完了したら，パレット４を９０°転回させて，例えば（５），（１０），（１５），（２０），（２５） の位置のワークの残る各２辺をシーム接合する。
【０００９】
ローラ電極の動きを説明する。図１（ｂ） に断面を示すように，ワーク２はパレット４の表面に設けられた凹所４０１ に配設される。凹所４０１ の深さについては，各ワーク２の一部がパレット４の表面に突出する程度の深さとする。そしてワーク２の両縁には，テーパ状のローラ電極３０１ と３３１ とが接触してシーム接合を行う。ローラ電極が一つのワークから次のワークに移動する過渡期間においては，図１（ｃ） に示すようにローラ電極３０１ と３３１ の両縁がパレット４の表面に接して回転する。ローラ電極が次のワークに接触すると，ローラ電極が僅かな高さを登って，次のシーム接合をする。
【００１０】
図２は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置１のシステム図である。ワーク２はパレット４の上に載置される。このパレット４はテーブル６の上に，ピン等の位置決めの構造物（図示せず）を介して着脱可能に固定される。テーブル６はテーブル回転機構・制御部７によって任意の角度θ回転できる。ここでは回転角度θは９０°に指定される。ワーク２の両端には，一対のローラ電極３０１，３３１ と，それを支えＺ軸方向に昇降する接合ヘッド３が設けられる。この接合ヘッド３は，さらにＸ軸移動機構８とＹ軸進退機構９とによって，Ｘ軸とＹ軸にも運動する機能を備えている。
【００１１】
図において，接合工程の複雑な制御をタッチパネルディスプレイ２３から指令を発する。この指令を受けてＣＰＵ２１では各制御部等に制御信号を送り，またセンサ（図示せず）からの検出信号を受ける。ＣＰＵ２１にはフロッピーディスク２５が接続されて，必要なデータの読み出しと書き込みを行う。ＣＰＵ２１からの制御信号を受けたテーブル回転機構・制御部７は，テーブル６を角度θ回転させる。またＣＰＵ２１からの制御信号はコントローラ１９を経て，ｄ制御部１７，Ｚ制御部１５，Ｘ制御部１３，Ｙ制御部１１へとそれぞれ送られる。ｄ制御部１７は接合ヘッド３の電極間隔ｄを設定する信号を供給する。Ｚ制御部１５はＺ軸昇降機構５に信号を与えて接合ヘッド３の垂直方向の位置を制御する。Ｘ制御部１３はＸ軸移動機構８に信号を与えて接合ヘッド３の横方向の位置を制御する。Ｙ制御部１１はＹ軸進退機構９に信号を与えて接合ヘッド３の前後方向の位置を制御する。
【００１２】
図３は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するためのフローチャートであり，以下この図を参照して動作を詳細に説明する。本発明にかかるパラレルシーム接合装置はあらかじめＣＰＵ２１にはワーク２の座標と各座標にワークが存在しているか否かのデータを入力しておき，このデータに基づき，各ワーク２の座標に対応した接合ヘッド３の各変位を定める。先ずステップＳ１でワーク２の始点座標へ接合ヘッド３が位置するような信号をＸ制御部１３とＹ制御部１１より発生する。
【００１３】
ステップＳ２では，Ｚ制御部１５より信号を発生して，接合ヘッド３を降下させ，ワーク２の縁にローラ電極が接する動作をする。
【００１４】
ステップＳ３では，ＣＰＵ２１より信号を接合電源１０に与えて接合電流を流す動作をする。同時に，Ｙ制御部１１が信号を発生して，ワーク２の縁に沿ってローラ電極が移動する動作をする。
【００１５】
ステップＳ４では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，ワーク２の第１ワークの縁の接合終了を確認して確認信号を発生する。この確認信号を受けて，ステップＳ５で接合電流を停止する信号を接合電源１０に与えるとともに，Ｙ制御部１１の信号は停止してローラ電極の移動を停止する。
【００１６】
ステップＳ６では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，次の進行方向の座標にワークが装着されているか否かを判断する。ワーク有りのときは，ステップＳ７に進み，ワーク無しのときはステップＳ１１に進む。
【００１７】
ステップＳ７では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，次のワークの座標が同列（Ｘ）座標にあるか否かを判断し，同列のときはステップＳ８に進む。ステップＳ８では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，Ｙ制御部１１が信号を発生して，接合ヘッド３が次のワークの始点のＹ座標になる動作をする。そしてステップＳ３に戻り，次のワークの接合動作を行う。
【００１８】
一方ステップＳ７で，あらかじめＣＰＵ２１に入力された情報により次のワークの座標が同列に無いと判断されたときは，ステップＳ９に進む。ステップＳ９では，Ｚ制御部１５が信号を発生して接合ヘッド３を上昇させる。そして次のステップＳ１０ではワーク２の次の座標へ接合ヘッド３が位置するような信号をＸ制御部１３とＹ制御部１１より発生する。そしてステップＳ３に送られて，前述の流れをたどる。
【００１９】
ステップＳ６で次の進行方向の座標にワークが装着されているか否かをＣＰＵ２１に入力された情報によりを判断して，ワーク無しのときはステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では，Ｚ制御部１５より信号を発生して，接合ヘッド３を上昇させる。次のステップＳ１２で，Ｘ制御部１３とＹ制御部１１とから信号を発生して，接合ヘッド３を始点に戻す。そしてステップＳ１３ではテーブル回転機構・制御部７では９０°回転してワーク２の他の平行側面の接合の作業態勢となる。
【００２０】
図４は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための各信号等の経時変化を示す図である。以上説明した各ステップに対応して横軸の時間とを比較すると，昇降信号ＺについてはステップＳ２以後は下降したままであり，ステップＳ３のそれぞれの初めと終わり部分でローラ電極がわずかに昇降しているだけである。この昇降はローラ電極を支えている弾性体であるコイルバネ３２１，３５１ の伸縮で対応している。
【００２１】
図５は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッド３の一実施例を示す。先ず左側のローラ電極について説明する。左側のローラ電極３０１ は電極ホルダ３０３ によりアーム３０７ に機械的に回転自在に支持される。ローラ電極３０１ は電気的には給電軸３０５ に良好に接続されて，接合電源（１０）の一端に接続される。アーム３０７ はスライダ３０９，３１１ により垂直に取り付けられる。これらスライダ３０９，３１１ はガイド３１２ と組み合わされて，垂直方向に自由に摺動可能となる。このガイド３１２ はコラム３１３ に固定される。さらに，このコラム３１３ は，水平方向に摺動可能なスライダ３７５ とガイド３７７ とを介してベース板５０１ に取り付けられる。コラム３１３ の上端にはアーム３１５ が水平前方に固定される。そしてこのアーム３１５ の先端には，ディスク３１９ がシャフト３１７ を介して下方に取り付けられる。ディスク３１９ に向かい合って，アーム３０７ の上端にはフランジ３２３ が配設され，これらディスク３１９ とフランジ３２３ との間に，コイルバネ３２１ が挿入される。ディスク３１９ を回転させると，これにつながるシャフト３１７ はアーム３１５ との結合点のネジで垂直方向に上下する構造となり，コイルバネ３２１ の弾性力を調整できる。なお，図示されていないが，ディスク３１９ とフランジ３２３ には，それぞれの中央に円筒形または円錐形の突起を設けてあり，コイルバネ３２１ の装着と交換をより容易かつ確実にするよう作用している。この突起に代えて，ディスク３１９ とフランジ３２３ の双方または何れかの周囲に縁部を設けても，同様に作用する。またコイルバネ３２１ は他の弾性体に置き換えることができる。
【００２２】
右側のローラ電極についても，左側と対称に構成される。すなわち，ローラ電極３３１ ，電極ホルダ３３３ ，給電軸３３５ ，アーム３３７ ，スライダ３３９，３４１ ，ガイド３４２ ，コラム３４３ ，アーム３４５ ，シャフト３４７ ，ディスク３４９ ，コイルバネ３５１ ，フランジ３５３ ，スライダ３７３ ，ガイド３７７ によって同様に構成される。
【００２３】
次に一対のローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄを可変する構成について説明する。ベース板５０１ の左端付近にはヨーク３６０ を固定し，間隔をおいてヨーク３６５ と，右端付近にヨーク３６９ を設ける。ヨーク３６０ にはステッピングモータ３６１ を固定し，ヨーク３６５ には軸受３６７ を設け， ヨーク３６９ には軸受３７１ を設け，左側のコラム３１３ には，ボールナット３２５ を配設し，右側のコラム３４３ には，ボールナット３５５ を配設して，これらの間を共通の作用軸３６４ で結ぶ。この作用軸３６４ は，左端から順に，ステッピングモータ３６１ の回転軸に接続されるカプリング３６３ と，軸受３６７ から右側に位置する右ボールネジ３２７ で，ボールナット３２５ に結合する部分と，中間部３２８ からネジの向きが反対となる左ボールネジ３５７ で，ボールナット３５５ に結合して軸受３７１ で支持される部分とから構成される。
【００２４】
いま，ステッピングモータ３６１ が図の矢印方向に回転すると，回転する右ボールネジ３２７ の作用で，ボールナット３２５ は左側に移動して，これに結合するローラ電極３０１ も左側に移動する。同時に，左ボールネジ３５７ の作用で，ボールナット３５５ は右側に移動して，これに結合するローラ電極３３１ も右側に移動する。したがってローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄは広くなる。逆にステッピングモータ３６１ が図の矢印方向と反対方向に回転すると，ローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄは狭くなる。
【００２５】
ローラ電極３０１，３３１ の間隔について，最短基準間隔寸法と最大間隔とを別に用意したゲージにより定めて，この寸法をその指令信号を発生するＣＰＵ２１（図１も参照）にあらかじめ入力して記憶させておく。そして必要な電極間隔に対応した制御信号をｄ制御部１７を発生させる。
【００２６】
図６は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるＺ軸昇降機構の一実施例を示す。ブラケット５１３ に，減速モータ５１１ を取付け，その回転軸５０９ には，クランク５０７ を介して偏心軸５０５ を取り付ける。この偏心軸５０５ は，ベース板５０１ に設けられた摺動横長穴５０３ に係合する。ベース板５０１ には，４個のスライダ５１９，５２１，５２３，５２５ を取付け，これらに対応してガイド５１５，５１７ を，ブラケット５１３ に取り付ける。ブラケット５１３ は，図示しないＸ軸移動機構とＹ軸進退機構とにより保持される。
【００２７】
減速モータ５１１ が回転して，偏心軸５０５ が上側に来るときには，スライダ５１９ 〜５２５ とガイド５１５，５１７ とにより導かれ，ベース板５０１ 上の摺動横長穴５０３ も上側に上昇する。また偏心軸５０５ が下側に来るときには，摺動横長穴５０３ も下側に下降する。従って減速モータ５１１ の回転角度によって，ベース板５０１ はＺ軸にそって昇降する。
【００２８】
このとき，偏心軸５０５ の動きにおいて，最上位置から中央位置，最下部と移動する速度では，初めはゆっくりで中央部付近では速くなり，最下部付近では，またゆっくりした速度となる。この昇降速度の関係は，シーム接合におけるローラ電極がワークに接触するときに，最も好ましいものである。この速度の変化の関係を数式的に表現すると，偏心軸５０５ を支えているクランク５０７ が垂直面となす角度の余弦関数となり，余弦関数が０°から９０°，１８０ °と変化するときに対応する。ローラ電極がワークに接触するときには１８０ °付近の関数に対応する下降速度として理解できる。
【００２９】
この実施例では偏心軸による余弦関数を利用して，ローラ電極の昇降速度を，シーム接合に適したものとしたが，他の運動伝達機構を利用しても同様にローラ電極がワークに接触する間際では接近速度を小さくすることができる。図３において，偏心軸５０５ の円の直径を大きくして，その円の中心でない点に減速モータの回転軸を接続しても同様の速度関数を得ることができる。また，任意の関数曲線の曲面を持ったカムにカムフォロワを接触させて，このカムフォロワを図６におけるベース板５０１ に結合することにより，必要な速度関数を得ることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明にかかるパラレルシーム接合装置においては，以上説明したような特徴を有しており，多数のワークを連続して作業するときに，総作業時間を短縮することができ，経済的である。また一対のローラ電極が独立に弾性体を介して懸下しているので，加圧力を独立に最適に与えることができ，ワークの溶け込みや，微妙な変化に対応して，常に良好な加圧力が印加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための図であって，ワークの配置と断面を示す。
【図２】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一実施例のシステム図を示す。
【図３】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図４】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための図であって，各信号等の経時変化を示す。
【図５】本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッドの一実施例を示す。
【図６】本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるＺ軸昇降機構の一実施例を示す。
【符号の説明】
１…パラレルシーム接合装置 ２…ワーク ３…接合ヘッド
４…パレット ５…Ｚ軸昇降機構 ６…テーブル
７…テーブル回転機構 ８…Ｘ軸移動機構 ９…Ｙ軸進行機構
１０…接合電源 １１…Ｙ制御部 １３…Ｘ制御部
１５…Ｚ制御部 １７…ｄ制御部 １９…コントローラ
２１…ＣＰＵ ２３…タッチパネルディスプレイ ２５…フロッピーディスク
３０１ …ローラ電極 ３０３ …電極ホルダ ３０５ …給電軸 ３０７ …アーム
３０９，３１１ …スライダ ３１２ …ガイド ３１３ …コラム ３１５ …アーム
３１７ …シャフト ３１９ …ディスク ３２１ …コイルバネ ３２３ …フランジ
３２５ …ナット ３２７ …右ボールネジ
３３１ …ローラ電極 ３３３ …電極ホルダ ３３５ …給電軸 ３３７ …アーム
３３９，３４１ …スライダ ３４２ …ガイド ３４３ …コラム ３４５ …アーム
３４７ …シャフト ３４９ …ディスク ３５１ …コイルバネ ３５３ …フランジ
３５５ …ナット ３５７ …左ボールネジ ３６０ …ヨーク
３６１ …ステッピングモータ ３６３ …カプリング ３６５…ヨーク ３６７ …軸受
３６９ …ヨーク ３７１ …軸受 ３７３，３７５…スライダ ３７７ …ガイド
５０１ …ベース板 ５０３ …摺動横長穴 ５０５ …偏心軸
５０７ …クランク ５０９ …回転軸 ５１１ …減速モータ
５１３ …ブラケット ５１５，５１７ …ガイド ５１９，５２１，５２３，５２５ …スライダ
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体集積回路や水晶振動子などを収容してなるセラミックや金属製などの外囲器と蓋とを接合するのに適したパラレルシーム接合装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体集積回路や水晶振動子などの回路素子を気密封止するパラレルシーム接合装置は，一般に外囲器であるコバール製フレームを有するセラミックパッケージとコバール製の蓋とを重ねておき一対のローラ状の接合用電極がその上を加圧しながら回動し，これら一対のローラ状の接合用電極の一方から蓋を通して他方へ電流を流すことにより外囲器と蓋とを連続線状に接合する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このパラレルシーム接合装置において，多数の被接合物（ワーク）を接合するときには，ワークを一直線状又は直交座標状に配設して順次接合する。この場合に，ワークの位置ごとに接合用電極を下降し，ワークが存在しないところでは接合用電極を上昇させることになる。 したがって多数のワークを連続して接合作業するときは，一のワークの接合作業の後に，▲１▼接合電源をオフ，▲２▼接合用電極の上昇，▲３▼接合用電極の移動，▲４▼接合用電極の降下，▲５▼接合電源をオンの５工程を行うことが必要である。この５工程と各工程間の若干の時間間隔を含めて１秒程の過渡期間を要する。この過渡期間にワークの総個数を掛けた時間は無視できない程，無駄となる。
【０００４】
本発明ではシーム接合する作業において，多数連続作業するときに，総作業時間を短縮することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、先ず、接合ヘッドにおける一対のローラ電極が、パレットに間隔をおいて配置された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合方法において、進行方向の次の座標に被接合物が存在するか否かを検出し、被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドが同一列の次の被接合物の座標に移動して、シーム接合を行い、進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドが別の列の被接合物の座標の始点に移動して、シーム接合が行われ、進行方向の次の座標に次の被接合物が存在しないときには、前記接合ヘッドを上昇させ、座標の始点に戻すパラレルシーム接合方法を提供する。
【０００６】
また、本発明では、前記一対のローラ電極は、弾性力によって互いに独立して上下方向に動くことが可能であり、シーム接合された前記被接合物と次に接合を行う被接合物との間の間隔では、それらの両縁が前記パレットの表面に接触して回動し、前記被接合物に接触すると前記弾性力によってその被接合物を登って、前記シーム接合を行うパラレルシーム接合、及び前記接合ヘッドの昇降速度を、中央領域では速く、上下の領域ではゆっくりと変化させるパラレルシーム接合を提供する。
【０００７】
また、本発明では、接合ヘッドに支えられた一対のローラ電極が、パレット上に間隔をおいて配設された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合装置において、前記接合ヘッドを昇降させるＺ軸昇降機構であって、前記ローラ電極の支持体に対して垂直方向に摺動する摺動体と、前記支持体と前記摺動体との間に存在する弾性体とを備えているＺ軸昇降機構と、進行方向の次の座標に被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドを同一列の次の被接合物の座標に移動させるＸ軸移動機構と、進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドを別の列の被接合物の座標の始点に移動させるＹ軸進退機構と、これら機構を制御するコントローラとを備えているパラレルシーム接合装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるワークの配置と動作を説明するための断面図である。図１（ａ） に示すように各ワーク２はパレット４の上に直交座標状に縦５個，横５個の計２５個が配列される。初めに（１） の位置のワークの左右両縁をシーム接合し，ついで（２）．．（５）と順次進む。ついで次の列の（６）．．．（１０）とシーム接合する。以下同様にして各ワークの左右両縁をシーム接合する。縦方向のシーム接合が完了したら，パレット４を９０°転回させて，例えば（５），（１０），（１５），（２０），（２５） の位置のワークの残る各２辺をシーム接合する。
【０００９】
ローラ電極の動きを説明する。図１（ｂ） に断面を示すように，ワーク２はパレット４の表面に設けられた凹所４０１ に配設される。凹所４０１ の深さについては，各ワーク２の一部がパレット４の表面に突出する程度の深さとする。そしてワーク２の両縁には，テーパ状のローラ電極３０１ と３３１ とが接触してシーム接合を行う。ローラ電極が一つのワークから次のワークに移動する過渡期間においては，図１（ｃ） に示すようにローラ電極３０１ と３３１ の両縁がパレット４の表面に接して回転する。ローラ電極が次のワークに接触すると，ローラ電極が僅かな高さを登って，次のシーム接合をする。
【００１０】
図２は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置１のシステム図である。ワーク２はパレット４の上に載置される。このパレット４はテーブル６の上に，ピン等の位置決めの構造物（図示せず）を介して着脱可能に固定される。テーブル６はテーブル回転機構・制御部７によって任意の角度θ回転できる。ここでは回転角度θは９０°に指定される。ワーク２の両端には，一対のローラ電極３０１，３３１ と，それを支えＺ軸方向に昇降する接合ヘッド３が設けられる。この接合ヘッド３は，さらにＸ軸移動機構８とＹ軸進退機構９とによって，Ｘ軸とＹ軸にも運動する機能を備えている。
【００１１】
図において，接合工程の複雑な制御をタッチパネルディスプレイ２３から指令を発する。この指令を受けてＣＰＵ２１では各制御部等に制御信号を送り，またセンサ（図示せず）からの検出信号を受ける。ＣＰＵ２１にはフロッピーディスク２５が接続されて，必要なデータの読み出しと書き込みを行う。ＣＰＵ２１からの制御信号を受けたテーブル回転機構・制御部７は，テーブル６を角度θ回転させる。またＣＰＵ２１からの制御信号はコントローラ１９を経て，ｄ制御部１７，Ｚ制御部１５，Ｘ制御部１３，Ｙ制御部１１へとそれぞれ送られる。ｄ制御部１７は接合ヘッド３の電極間隔ｄを設定する信号を供給する。Ｚ制御部１５はＺ軸昇降機構５に信号を与えて接合ヘッド３の垂直方向の位置を制御する。Ｘ制御部１３はＸ軸移動機構８に信号を与えて接合ヘッド３の横方向の位置を制御する。Ｙ制御部１１はＹ軸進退機構９に信号を与えて接合ヘッド３の前後方向の位置を制御する。
【００１２】
図３は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するためのフローチャートであり，以下この図を参照して動作を詳細に説明する。本発明にかかるパラレルシーム接合装置はあらかじめＣＰＵ２１にはワーク２の座標と各座標にワークが存在しているか否かのデータを入力しておき，このデータに基づき，各ワーク２の座標に対応した接合ヘッド３の各変位を定める。先ずステップＳ１でワーク２の始点座標へ接合ヘッド３が位置するような信号をＸ制御部１３とＹ制御部１１より発生する。
【００１３】
ステップＳ２では，Ｚ制御部１５より信号を発生して，接合ヘッド３を降下させ，ワーク２の縁にローラ電極が接する動作をする。
【００１４】
ステップＳ３では，ＣＰＵ２１より信号を接合電源１０に与えて接合電流を流す動作をする。同時に，Ｙ制御部１１が信号を発生して，ワーク２の縁に沿ってローラ電極が移動する動作をする。
【００１５】
ステップＳ４では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，ワーク２の第１ワークの縁の接合終了を確認して確認信号を発生する。この確認信号を受けて，ステップＳ５で接合電流を停止する信号を接合電源１０に与えるとともに，Ｙ制御部１１の信号は停止してローラ電極の移動を停止する。
【００１６】
ステップＳ６では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，次の進行方向の座標にワークが装着されているか否かを判断する。ワーク有りのときは，ステップＳ７に進み，ワーク無しのときはステップＳ１１に進む。
【００１７】
ステップＳ７では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，次のワークの座標が同列（Ｘ）座標にあるか否かを判断し，同列のときはステップＳ８に進む。ステップＳ８では，ＣＰＵ２１の座標データに基づき，Ｙ制御部１１が信号を発生して，接合ヘッド３が次のワークの始点のＹ座標になる動作をする。そしてステップＳ３に戻り，次のワークの接合動作を行う。
【００１８】
一方ステップＳ７で，あらかじめＣＰＵ２１に入力された情報により次のワークの座標が同列に無いと判断されたときは，ステップＳ９に進む。ステップＳ９では，Ｚ制御部１５が信号を発生して接合ヘッド３を上昇させる。そして次のステップＳ１０ではワーク２の次の座標へ接合ヘッド３が位置するような信号をＸ制御部１３とＹ制御部１１より発生する。そしてステップＳ３に送られて，前述の流れをたどる。
【００１９】
ステップＳ６で次の進行方向の座標にワークが装着されているか否かをＣＰＵ２１に入力された情報によりを判断して，ワーク無しのときはステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では，Ｚ制御部１５より信号を発生して，接合ヘッド３を上昇させる。次のステップＳ１２で，Ｘ制御部１３とＹ制御部１１とから信号を発生して，接合ヘッド３を始点に戻す。そしてステップＳ１３ではテーブル回転機構・制御部７では９０°回転してワーク２の他の平行側面の接合の作業態勢となる。
【００２０】
図４は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための各信号等の経時変化を示す図である。以上説明した各ステップに対応して横軸の時間とを比較すると，昇降信号ＺについてはステップＳ２以後は下降したままであり，ステップＳ３のそれぞれの初めと終わり部分でローラ電極がわずかに昇降しているだけである。この昇降はローラ電極を支えている弾性体であるコイルバネ３２１，３５１ の伸縮で対応している。
【００２１】
図５は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッド３の一実施例を示す。先ず左側のローラ電極について説明する。左側のローラ電極３０１ は電極ホルダ３０３ によりアーム３０７ に機械的に回転自在に支持される。ローラ電極３０１ は電気的には給電軸３０５ に良好に接続されて，接合電源（１０）の一端に接続される。アーム３０７ はスライダ３０９，３１１ により垂直に取り付けられる。これらスライダ３０９，３１１ はガイド３１２ と組み合わされて，垂直方向に自由に摺動可能となる。このガイド３１２ はコラム３１３ に固定される。さらに，このコラム３１３ は，水平方向に摺動可能なスライダ３７５ とガイド３７７ とを介してベース板５０１ に取り付けられる。コラム３１３ の上端にはアーム３１５ が水平前方に固定される。そしてこのアーム３１５ の先端には，ディスク３１９ がシャフト３１７ を介して下方に取り付けられる。ディスク３１９ に向かい合って，アーム３０７ の上端にはフランジ３２３ が配設され，これらディスク３１９ とフランジ３２３ との間に，コイルバネ３２１ が挿入される。ディスク３１９ を回転させると，これにつながるシャフト３１７ はアーム３１５ との結合点のネジで垂直方向に上下する構造となり，コイルバネ３２１ の弾性力を調整できる。なお，図示されていないが，ディスク３１９ とフランジ３２３ には，それぞれの中央に円筒形または円錐形の突起を設けてあり，コイルバネ３２１ の装着と交換をより容易かつ確実にするよう作用している。この突起に代えて，ディスク３１９ とフランジ３２３ の双方または何れかの周囲に縁部を設けても，同様に作用する。またコイルバネ３２１ は他の弾性体に置き換えることができる。
【００２２】
右側のローラ電極についても，左側と対称に構成される。すなわち，ローラ電極３３１ ，電極ホルダ３３３ ，給電軸３３５ ，アーム３３７ ，スライダ３３９，３４１ ，ガイド３４２ ，コラム３４３ ，アーム３４５ ，シャフト３４７ ，ディスク３４９ ，コイルバネ３５１ ，フランジ３５３ ，スライダ３７３ ，ガイド３７７ によって同様に構成される。
【００２３】
次に一対のローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄを可変する構成について説明する。ベース板５０１ の左端付近にはヨーク３６０ を固定し，間隔をおいてヨーク３６５ と，右端付近にヨーク３６９ を設ける。ヨーク３６０ にはステッピングモータ３６１ を固定し，ヨーク３６５ には軸受３６７ を設け， ヨーク３６９ には軸受３７１ を設け，左側のコラム３１３ には，ボールナット３２５ を配設し，右側のコラム３４３ には，ボールナット３５５ を配設して，これらの間を共通の作用軸３６４ で結ぶ。この作用軸３６４ は，左端から順に，ステッピングモータ３６１ の回転軸に接続されるカプリング３６３ と，軸受３６７ から右側に位置する右ボールネジ３２７ で，ボールナット３２５ に結合する部分と，中間部３２８ からネジの向きが反対となる左ボールネジ３５７ で，ボールナット３５５ に結合して軸受３７１ で支持される部分とから構成される。
【００２４】
いま，ステッピングモータ３６１ が図の矢印方向に回転すると，回転する右ボールネジ３２７ の作用で，ボールナット３２５ は左側に移動して，これに結合するローラ電極３０１ も左側に移動する。同時に，左ボールネジ３５７ の作用で，ボールナット３５５ は右側に移動して，これに結合するローラ電極３３１ も右側に移動する。したがってローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄは広くなる。逆にステッピングモータ３６１ が図の矢印方向と反対方向に回転すると，ローラ電極３０１，３３１ の間隔ｄは狭くなる。
【００２５】
ローラ電極３０１，３３１ の間隔について，最短基準間隔寸法と最大間隔とを別に用意したゲージにより定めて，この寸法をその指令信号を発生するＣＰＵ２１（図１も参照）にあらかじめ入力して記憶させておく。そして必要な電極間隔に対応した制御信号をｄ制御部１７を発生させる。
【００２６】
図６は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるＺ軸昇降機構の一実施例を示す。ブラケット５１３ に，減速モータ５１１ を取付け，その回転軸５０９ には，クランク５０７ を介して偏心軸５０５ を取り付ける。この偏心軸５０５ は，ベース板５０１ に設けられた摺動横長穴５０３ に係合する。ベース板５０１ には，４個のスライダ５１９，５２１，５２３，５２５ を取付け，これらに対応してガイド５１５，５１７ を，ブラケット５１３ に取り付ける。ブラケット５１３ は，図示しないＸ軸移動機構とＹ軸進退機構とにより保持される。
【００２７】
減速モータ５１１ が回転して，偏心軸５０５ が上側に来るときには，スライダ５１９ 〜５２５ とガイド５１５，５１７ とにより導かれ，ベース板５０１ 上の摺動横長穴５０３ も上側に上昇する。また偏心軸５０５ が下側に来るときには，摺動横長穴５０３ も下側に下降する。従って減速モータ５１１ の回転角度によって，ベース板５０１ はＺ軸にそって昇降する。
【００２８】
このとき，偏心軸５０５ の動きにおいて，最上位置から中央位置，最下部と移動する速度では，初めはゆっくりで中央部付近では速くなり，最下部付近では，またゆっくりした速度となる。この昇降速度の関係は，シーム接合におけるローラ電極がワークに接触するときに，最も好ましいものである。この速度の変化の関係を数式的に表現すると，偏心軸５０５ を支えているクランク５０７ が垂直面となす角度の余弦関数となり，余弦関数が０°から９０°，１８０ °と変化するときに対応する。ローラ電極がワークに接触するときには１８０ °付近の関数に対応する下降速度として理解できる。
【００２９】
この実施例では偏心軸による余弦関数を利用して，ローラ電極の昇降速度を，シーム接合に適したものとしたが，他の運動伝達機構を利用しても同様にローラ電極がワークに接触する間際では接近速度を小さくすることができる。図３において，偏心軸５０５ の円の直径を大きくして，その円の中心でない点に減速モータの回転軸を接続しても同様の速度関数を得ることができる。また，任意の関数曲線の曲面を持ったカムにカムフォロワを接触させて，このカムフォロワを図６におけるベース板５０１ に結合することにより，必要な速度関数を得ることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明にかかるパラレルシーム接合装置においては，以上説明したような特徴を有しており，多数のワークを連続して作業するときに，総作業時間を短縮することができ，経済的である。また一対のローラ電極が独立に弾性体を介して懸下しているので，加圧力を独立に最適に与えることができ，ワークの溶け込みや，微妙な変化に対応して，常に良好な加圧力が印加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための図であって，ワークの配置と断面を示す。
【図２】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一実施例のシステム図を示す。
【図３】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図４】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の動作を説明するための図であって，各信号等の経時変化を示す。
【図５】本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッドの一実施例を示す。
【図６】本発明にかかるパラレルシーム接合装置におけるＺ軸昇降機構の一実施例を示す。
【符号の説明】
１…パラレルシーム接合装置 ２…ワーク ３…接合ヘッド
４…パレット ５…Ｚ軸昇降機構 ６…テーブル
７…テーブル回転機構 ８…Ｘ軸移動機構 ９…Ｙ軸進行機構
１０…接合電源 １１…Ｙ制御部 １３…Ｘ制御部
１５…Ｚ制御部 １７…ｄ制御部 １９…コントローラ
２１…ＣＰＵ ２３…タッチパネルディスプレイ ２５…フロッピーディスク
３０１ …ローラ電極 ３０３ …電極ホルダ ３０５ …給電軸 ３０７ …アーム
３０９，３１１ …スライダ ３１２ …ガイド ３１３ …コラム ３１５ …アーム
３１７ …シャフト ３１９ …ディスク ３２１ …コイルバネ ３２３ …フランジ
３２５ …ナット ３２７ …右ボールネジ
３３１ …ローラ電極 ３３３ …電極ホルダ ３３５ …給電軸 ３３７ …アーム
３３９，３４１ …スライダ ３４２ …ガイド ３４３ …コラム ３４５ …アーム
３４７ …シャフト ３４９ …ディスク ３５１ …コイルバネ ３５３ …フランジ
３５５ …ナット ３５７ …左ボールネジ ３６０ …ヨーク
３６１ …ステッピングモータ ３６３ …カプリング ３６５…ヨーク ３６７ …軸受
３６９ …ヨーク ３７１ …軸受 ３７３，３７５…スライダ ３７７ …ガイド
５０１ …ベース板 ５０３ …摺動横長穴 ５０５ …偏心軸
５０７ …クランク ５０９ …回転軸 ５１１ …減速モータ
５１３ …ブラケット ５１５，５１７ …ガイド ５１９，５２１，５２３，５２５ …スライダ
Claims (6)
- 接合ヘッドにおける一対のローラ電極が、パレットに間隔をおいて配置された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合方法において、
進行方向の次の座標に被接合物が存在するか否かを検出し、被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドが同一列の次の被接合物の座標に移動して、シーム接合を行い、
進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドが別の列の被接合物の座標の始点に移動して、シーム接合が行われ、
進行方向の次の座標に次の被接合物が存在しないときには、前記接合ヘッドを上昇させ、座標の始点に戻すことを特徴とするパラレルシーム接合方法。 - 請求項１において、
前記一対のローラ電極は、弾性力によって互いに独立して上下方向に動くことが可能であり、シーム接合された前記被接合物と次に接合を行う被接合物との間の間隔では、それらの両縁が前記パレットの表面に接触して回動し、前記被接合物に接触すると前記弾性力によってその被接合物を登って、前記シーム接合を行うことを特徴とするパラレルシーム接合方法。 - 請求項１又は請求項２において、
前記接合ヘッドの昇降速度を、中央領域では速く、上下の領域ではゆっくりと変化させることを特徴とするパラレルシーム接合方法。 - 接合ヘッドに支えられた一対のローラ電極が、パレット上に間隔をおいて配設された被接合物を加圧しながら回動し、かつそれらローラ電極間に電流を流してシーム接合を行うパラレルシーム接合装置において、
前記接合ヘッドを昇降させるＺ軸昇降機構であって、前記ローラ電極の支持体に対して垂直方向に摺動する摺動体と、前記支持体と前記摺動体との間に存在する弾性体とを備えているＺ軸昇降機構と、
進行方向の次の座標に被接合物が存在し、かつ同一列に存在するときには、前記接合ヘッドを同一列の次の被接合物の座標に移動させるＸ軸移動機構と、
進行方向の次の座標に被接合物が存在するが、同一列に存在しないときには、前記接合ヘッドを別の列の被接合物の座標の始点に移動させるＹ軸進退機構と、
これら機構を制御するコントローラとを備えていることを特徴とするパラレルシーム接合装置。 - 請求項４において、
前記一対のローラ電極は、別々の弾性体を介して支えられていて、前記弾性体の伸縮によって独立して上下方向に動くことが可能であり、
前記一対のローラ電極は、シーム接合された前記被接合物と次に接合を行う被接合物との間の間隔では、それらの両縁が前記パレットの表面に接触して回動し、前記被接合物に接触すると前記弾性体の伸縮によってその被接合物を登って、シーム溶接することを特徴とするパラレルシーム接合装置。 - 請求項４又は請求項５において、
前記Ｚ軸昇降機構は、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸進退機構とにより保持されたモータの回転軸に結合された偏心軸又はカムの動きによって、前記接合ヘッドの昇降速度を変化させることを特徴とするパラレルシーム接合装置。
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| JP33267595A JP3625934B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | パラレルシーム接合方法及びパラレルシーム接合装置 |
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| JPH09150277A JPH09150277A (ja) | 1997-06-10 |
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| JP7306900B2 (ja) * | 2019-07-11 | 2023-07-11 | 株式会社Subaru | 溶接ガン及び溶接方法 |
-
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- 1995-11-28 JP JP33267595A patent/JP3625934B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH09150277A (ja) | 1997-06-10 |
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