JP4130218B1 - Vacuum welding processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりも真空チャンバを小型化することが可能な真空内溶接処理装置を提供する。
【解決手段】真空内溶接処理装置1は、自身の内部を真空雰囲気に保つ真空チャンバ100と、この真空チャンバ100内に配設され、ワークを載置してX方向に移動可能なキャリア400と、真空チャンバ100外に配設されるキャリア駆動手段と、真空チャンバ内に配設されてX方向とは直角なY方向に移動可能な溶接ヘッド300と、真空チャンバ400外に配設される溶接ヘッド駆動手段540と、溶接ヘッド300においてX方向およびY方向に直角なZ方向に相対移動可能とされ、ワークを溶接する溶接ローラ210と、Y方向と平行に真空チャンバ100内に配設される第1ローラ駆動軸600と、真空チャンバ100外に配設される第1ローラ駆動軸駆動手段620と、溶接ヘッド300に配設されて第1ローラ駆動軸600の動力を溶接ローラのZ方向移動動力に変換する第1変換手段360と、を備えるようにした。
【選択図】図1The present invention provides an in-vacuum welding processing apparatus capable of reducing the size of a vacuum chamber as compared with the prior art.
An in-vacuum welding processing apparatus (1) includes a vacuum chamber (100) that keeps its inside in a vacuum atmosphere, and a carrier (400) that is disposed in the vacuum chamber (100) and can move in the X direction by placing a workpiece. Carrier driving means disposed outside the vacuum chamber 100, a welding head 300 disposed within the vacuum chamber and movable in the Y direction perpendicular to the X direction, and welding disposed outside the vacuum chamber 400. The head driving means 540 and the welding head 300 can be relatively moved in the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction, and are disposed in the vacuum chamber 100 in parallel with the Y direction in the welding roller 210 for welding the workpiece. The first roller driving shaft 600, the first roller driving shaft driving means 620 disposed outside the vacuum chamber 100, and the first roller driving shaft 60 disposed in the welding head 300. A first conversion unit 360 that converts the power in the Z-direction moving power of the welding rollers, and the like comprising a.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、真空雰囲気中でシーム溶接等の各種処理を行う真空内溶接処理装置に関する。 The present invention relates to an in-vacuum welding processing apparatus that performs various processes such as seam welding in a vacuum atmosphere.
従来、圧電振動子や半導体素子等の電子部品のパッケージおよびリッドを溶接する手段として、シーム溶接装置が用いられている。このシーム溶接装置は、一対の溶接ローラをパッケージとリッドの接触部に押し付けて転動させながら、パルス状の電圧を印加することによってパッケージとリッドを溶接する。このような電子部品のパッケージのシーム溶接は一般的に窒素ガス雰囲気中で行われていたが、近年では、電子部品の小型化や高精度化に伴ってパッケージ内を真空に保つ必要性が生じており、真空雰囲気中でシーム溶接を行う場合が増加している。 Conventionally, a seam welding apparatus has been used as means for welding packages and lids of electronic components such as piezoelectric vibrators and semiconductor elements. This seam welding apparatus welds a package and a lid by applying a pulsed voltage while pressing and rolling a pair of welding rollers against a contact portion between the package and the lid. Such seam welding of electronic component packages is generally performed in a nitrogen gas atmosphere. However, in recent years, it has become necessary to keep the interior of the package in a vacuum as electronic components become smaller and more accurate. The number of cases where seam welding is performed in a vacuum atmosphere is increasing.
これに対し、真空雰囲気中でシーム溶接等の処理を行う従来の装置では、シーム溶接装置等の処理装置と共に、リッドが載置されたパッケージをマトリクス状に配置するX−YステージおよびこのX−Yステージの駆動手段を大型の真空チャンバ内に収容し、真空チャンバ内を真空雰囲気に保った状態で処理を行っていた。 On the other hand, in a conventional apparatus that performs processing such as seam welding in a vacuum atmosphere, together with a processing apparatus such as a seam welding apparatus, an XY stage that arranges a package on which a lid is placed in a matrix, and the X-Y stage. The Y stage driving means is housed in a large vacuum chamber, and the processing is performed in a state where the vacuum chamber is kept in a vacuum atmosphere.
しかしながら、このような大型の真空チャンバを採用した場合、内部を真空雰囲気に保つには非常に高い強度が要求されるため、真空チャンバの外形寸法が非常に大きくなる上に、コストが増大するという問題があった。さらに、モータ等の駆動手段を真空チャンバ内に収容して使用すると発熱を放熱できないという問題があるため、高価な真空使用を採用しなければならないという問題があった。このため、従来の装置は非常に大型であり、製造コストおよび維持管理コストの非常に高いものとなっていた。 However, when such a large vacuum chamber is adopted, a very high strength is required to keep the inside in a vacuum atmosphere, so that the external dimensions of the vacuum chamber become very large and the cost increases. There was a problem. Furthermore, there is a problem that if a driving means such as a motor is housed in a vacuum chamber and used, heat generation cannot be dissipated, so that an expensive vacuum must be used. For this reason, the conventional apparatus was very large, and the manufacturing cost and the maintenance management cost were very high.
一方、X−Yステージを駆動する駆動手段を真空チャンバの外に配設することで、真空チャンバを小型化することを狙った真空チャンバ内の位置決め機構が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、大きな可動範囲を必要とするX−Yステージのみならず、その上に、マトリクス状に電子部品を搭載する必要があるため、実際には広い底面積が要求され、真空チャンバを小型化することができないという問題があった。特に、X−Yステージと係合してX方向に移動させるための別の可動部材をX−Yステージに併設する必要があるため、一層広い底面積を必要とするという問題があった。 However, in addition to the XY stage that requires a large movable range, it is necessary to mount electronic components thereon in a matrix form, so a large bottom area is actually required, and the vacuum chamber is downsized. There was a problem that I could not. In particular, another movable member for engaging with the XY stage and moving in the X direction needs to be provided in the XY stage.
また、X−Yステージを用いる場合は、キャリアを真空チャンバ内のX−Yステージ上に搬入した後、このキャリアをX方向とY方向の双方の基準位置(ゼロ点)に位置決めしてから溶接を開始する必要があるため、準備時間が長くなるという問題があった。 In the case of using an XY stage, after the carrier is loaded onto the XY stage in the vacuum chamber, the carrier is positioned at the reference position (zero point) in both the X direction and the Y direction before welding. There is a problem that preparation time becomes long because it is necessary to start.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、従来よりも真空チャンバを小型化することが可能で、且つ溶接効率の良い真空内溶接処理装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an in-vacuum welding processing apparatus in which the vacuum chamber can be made smaller than before and the welding efficiency is high. .
本発明者らの鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成されるものである。 The above object can be achieved by the following means based on the earnest studies of the inventors.
(1)自身の内部を真空雰囲気に保つ真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配設され、ワークを載置してX方向に移動可能なキャリアと、前記真空チャンバ外に配設されて前記キャリアを移動させるキャリア駆動手段と、前記真空チャンバ内に配設されて前記X方向とは直角なY方向に移動可能な溶接ヘッドと、前記真空チャンバ外に配設されて前記溶接ヘッドを移動させる溶接ヘッド駆動手段と、前記溶接ヘッドにおいて前記X方向および前記Y方向に直角なZ方向、ならびに前記Y方向に相対移動可能とされ、前記ワークを溶接する2つの溶接ローラと、前記Y方向と平行に前記真空チャンバ内に配設される第1ローラ駆動軸と、前記真空チャンバ外に配設されて前記第1ローラ駆動軸を駆動する第1ローラ駆動軸駆動手段と、前記溶接ヘッドに配設されて前記第1ローラ駆動軸の動力を前記溶接ローラのZ方向移動動力に変換する第1変換手段と、前記Y方向と平行に前記真空チャンバ内に配設される第2ローラ駆動軸と、前記真空チャンバ外に配設されて前記第2ローラ駆動軸を駆動する第2ローラ駆動軸駆動手段と、前記溶接ヘッドにおいて前記第2ローラ駆動軸の動力を前記溶接ローラのY方向移動動力に変換して2つの前記溶接ローラ間の距離を変化させる第2変換手段と、前記溶接ヘッドに設けられた開閉部材によって前記溶接ローラを着脱可能に挟持する保持手段と、前記保持手段の前記開閉部材を開閉させる着脱切替部材と、前記溶接ヘッドに配設されて前記第1ローラ駆動軸または前記第2ローラ駆動軸の動力を前記着脱切替部材の動力に変換する第3変換手段と、を備えることを特徴とする、真空内溶接処理装置。 (1) A vacuum chamber that keeps its inside in a vacuum atmosphere, a carrier that is disposed in the vacuum chamber and that can be moved in the X direction by placing a workpiece, and is disposed outside the vacuum chamber and the carrier. A carrier driving means for moving the welding head, a welding head disposed in the vacuum chamber and movable in the Y direction perpendicular to the X direction, and a welding head disposed outside the vacuum chamber for moving the welding head. A head driving means; two welding rollers which are movable relative to the welding head in the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction ; and the Y direction; and parallel to the Y direction. A first roller driving shaft disposed in the vacuum chamber; first roller driving shaft driving means disposed outside the vacuum chamber for driving the first roller driving shaft; A first conversion means disposed in the head by converting the power of the first roller driving shaft in the Z direction moving power of the welding roller, the second roller being disposed in the Y direction parallel to the vacuum chamber A driving shaft; second roller driving shaft driving means disposed outside the vacuum chamber for driving the second roller driving shaft; and power of the second roller driving shaft in the welding head in the Y direction of the welding roller. A second converting means for converting the distance between the two welding rollers by converting to a moving power; a holding means for detachably holding the welding roller by an opening / closing member provided on the welding head; and An attachment / detachment switching member that opens and closes the opening / closing member, and a third variation that is disposed on the welding head and converts the power of the first roller drive shaft or the second roller drive shaft to the power of the attachment / detachment switching member. Characterized in that it comprises means, a vacuum welding apparatus.
(2)前記第3変換手段は、前記第2ローラ駆動軸の動力を変換するようになっており、前記第2変換手段は、前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラをY方向に移動させるY方向誘導領域、および前記第2ローラ駆動軸の回転位相にかかわらず前記溶接ローラをY方向に移動させないY方向静止領域を有しており、前記第3変換手段は、前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを開放する開放領域、および前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを保持状態に維持する保持領域を有しており、前記第2変換手段の前記Y方向誘導領域の範囲は、前記第3変換手段の前記保持領域の範囲内に含まれるようになっており、前記第3変換手段の前記開放領域の範囲は、前記第2変換手段の前記Y方向静止領域の範囲内に含まれるようになっていることを特徴とする、上記(1)に記載の真空内溶接処理装置。 (2) The third conversion means is adapted to convert the power of the second roller drive shaft, and the second conversion means moves the welding roller in the Y direction according to the rotational phase of the second roller drive shaft. And a Y-direction stationary region in which the welding roller is not moved in the Y direction regardless of the rotational phase of the second roller drive shaft. An opening region that opens the welding roller according to a rotation phase of the roller drive shaft, and a holding region that maintains the welding roller in a holding state according to the rotation phase of the second roller drive shaft. The range of the Y direction guiding area is included in the range of the holding area of the third conversion means, and the range of the open area of the third conversion means is the range of the second conversion means. Characterized in that it adapted to be included within the scope of the direction static region, vacuum welding apparatus according to (1).
(3)前記第2変換手段及び前記第3変換手段は、前記第2ローラ駆動軸と共に回転するカムであることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の真空内溶接処理装置。 (3) The in-vacuum welding processing apparatus according to (1) or (2) , wherein the second conversion means and the third conversion means are cams that rotate together with the second roller drive shaft. .
(4)前記第3変換手段は、前記第1ローラ駆動軸の動力を変換するようになっており、前記第1変換手段は、前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを溶接可能状態までに下降させる溶接実行領域、および前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを溶接不能状態までに上昇させる溶接不実行領域を有しており、前記第3変換手段は、前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを開放状態に維持する開放領域、および前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを保持状態に維持する保持領域を有しており、前記第1変換手段の前記溶接実行領域の範囲は、前記第3変換手段の前記保持領域の範囲内に含まれるようになっており、前記第3変換手段の前記開放領域の範囲は、前記第1変換手段の前記溶接不実行領域の範囲内に含まれるようになっていることを特徴とする、上記(1)に記載の真空内溶接処理装置。 (4) The third conversion means converts the power of the first roller drive shaft, and the first conversion means can weld the welding roller according to the rotational phase of the first roller drive shaft. A welding execution area where the welding roller is lowered to a state, and a welding non-execution area where the welding roller is raised to a state where welding is impossible due to the rotational phase of the first roller drive shaft. An opening region for maintaining the welding roller in an open state by a rotational phase of one roller driving shaft, and a holding region for maintaining the welding roller in a holding state by a rotational phase of the first roller driving shaft, The range of the welding execution area of one conversion means is included in the range of the holding area of the third conversion means, and the range of the open area of the third conversion means is Characterized in that it adapted to be included within the scope of the welding non-execution region of the first conversion means, vacuum welding apparatus according to (1).
(5)前記第1変換手段及び前記第3変換手段は、前記第1ローラ駆動軸と共に回転するカムであることを特徴とする、上記(1)または(4)に記載の真空内溶接処理装置。 (5) The in-vacuum welding processing apparatus according to (1) or (4) , wherein the first conversion means and the third conversion means are cams that rotate together with the first roller drive shaft. .
(6)前記真空チャンバ内に、交換用の前記溶接ローラが配置されており、前記保持手段が保持している前記溶接ローラと、前記真空チャンバ内に配置された前記交換用の前記溶接ローラを自動交換することを特徴とする、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の真空内溶接処理装置。 (6) The replacement welding roller is disposed in the vacuum chamber, the welding roller held by the holding means, and the replacement welding roller disposed in the vacuum chamber. The in-vacuum welding processing apparatus according to any one of the above (1) to (5) , wherein automatic replacement is performed.
(7)前記交換用の前記溶接ローラは、前記キャリア駆動手段によってX方向に移動可能な交換テーブルに載置されていることを特徴とする、上記(6)に記載の真空内溶接処理装置。 (7) The in-vacuum welding processing apparatus according to (6) , wherein the replacement welding roller is mounted on an exchange table movable in the X direction by the carrier driving means.
本発明に係る真空内溶接処理装置によれば、真空チャンバを小型化し、コストを削減できるという優れた効果を奏し得る。 According to the in-vacuum welding processing apparatus according to the present invention, the vacuum chamber can be reduced in size and the cost can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図に示したX、Y、Z軸を基準として方向を説明する。図X軸方向は本発明に係るX方向であり、Y軸方向は本発明に係るY方向であり、Z軸方向は本発明に係るZ方向であるが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, directions are described with reference to the X, Y, and Z axes shown in the drawings. The X-axis direction is the X direction according to the present invention, the Y-axis direction is the Y direction according to the present invention, and the Z-axis direction is the Z direction according to the present invention, but the present invention is not limited to this. is not.
図1は本発明の実施の形態に係る真空内溶接処理装置1の正面図であり、図2は真空内溶接処理装置1の平面図であり、図3は真空内溶接処理装置1の左側面図である。なお、図1〜3では、真空チャンバ100の内部を断面で示している。これらの図に示されるように、真空内溶接処理装置1は、内部を真空雰囲気に保つことが可能な箱状の真空チャンバ100と、一対のシーム溶接ローラユニット200を備える溶接ヘッド300と、ワーク10が載置されるキャリア400を備えている。
1 is a front view of an in-vacuum
シーム溶接ローラユニット200は、回転するローラ状の溶接電極(これを溶接ローラという)を備え、シーム溶接を行うものである。従って、本実施形態に係る真空内溶接処理装置1は、真空雰囲気中で電子部品パッケージ等をシーム溶接する装置となっている。
The seam
溶接ヘッド300は、一対のシーム溶接ローラユニット200をZ軸方向に移動可能且つ着脱可能に保持するものである。さらに、溶接ヘッド300は、一対のシーム溶接ローラユニット200のY軸方向の間隔を変更可能に構成されている。溶接ヘッド300の構造の詳細については後述する。
The
溶接ヘッド300は、真空チャンバ100内部に形成された梁110の側面に、Y軸方向に直線移動可能に配設されている。具体的には、梁110の側面には、Y軸方向に沿って互いに平行に配設された2本のガイドレール500が配設されており、この2本のガイドレール500には、これに沿って直線移動する2つのスライダ510がそれぞれ組み合わされている。溶接ヘッド300は、この計4つのスライダ510に固定されており、スライダ510と共にガイドレール500に沿ってY軸方向に直線移動可能となっている。
The
さらに、2本のガイドレール500の間には、外周面におねじが形成された溶接ヘッド駆動軸520がガイドレール500と平行に配設されている。溶接ヘッド駆動軸520は、真空チャンバ100の対向する側壁に配設された軸受522、524によって回転可能に支持されている。そして、溶接ヘッド駆動軸520の一端は、真空チャンバ100の側壁を貫通して外部に露出すると共に、真空チャンバ100外部に配設された溶接ヘッド駆動手段540に接続されている。貫通部分の軸受524では、溶接ヘッド駆動軸520と真空チャンバ100の間が磁性流体シール等によりシールされている。このため、外部の溶接ヘッド駆動手段540による駆動で溶接ヘッド駆動軸520を回転させながらも、真空チャンバ100内を略真空に保つことが可能となっている。溶接ヘッド駆動手段540は、本実施形態ではステッピングモータである。
Further, a welding
溶接ヘッド300には、溶接ヘッド駆動軸520と螺合するナット530が配設されている。なお、このナット530、螺合部分にボールを備えたいわゆるボールねじとなっており、摺動抵抗を低減している。従って、溶接ヘッド300は、溶接ヘッド駆動手段540に駆動される溶接ヘッド駆動軸520の回転に伴って、ナット530と共にY軸方向に直線移動する
The
また、溶接ヘッド300には、真空チャンバ100内にY軸方向に沿って配設された第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610が貫通して接続されている。この第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610は、スプライン軸であり、互いに平行にX軸方向に並べて配設されている。そして、第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610は、真空チャンバ100の一方の側壁に配設された軸受602および軸受612、ならびに他方の側壁に配設された軸受604および軸受614によって回転可能にそれぞれ支持されている。第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610の一端は、真空チャンバ100の側壁を貫通して外部にそれぞれ露出しており、真空チャンバ100外部に配設された第1ローラ駆動軸駆動手段620および第2ローラ駆動軸駆動手段630にそれぞれ接続されている。貫通部分の軸受604および軸受614には、溶接ヘッド駆動軸520と同様に、磁性流体シール等がそれぞれ設けられている。第1ローラ駆動軸駆動手段620および第2ローラ駆動軸駆動手段630は、本実施形態ではステッピングモータである。
Further, a first
この第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610は、溶接ヘッド300が備える第1変換手段360および第2変換手段370(詳細は後述する)にそれぞれ接続されている。これらの第1変換手段360および第2変換手段370は、スプラインとなる第1ローラ駆動軸600および第2ローラ駆動軸610により回転力が伝達されると共に、各軸に沿ってスライド可能となっている。
The first
キャリア400は、真空チャンバ100内部の底面に、X軸方向に直線移動可能に配設されている。真空チャンバ100の底面には、X軸方向に沿って互いに平行に配設された2本のガイドレール700が配設されており、この2本のガイドレール700には、ガイドレール700に沿って直線移動する2つのスライダ710がそれぞれ組み合わされている。そして、キャリア400は、この計4つのスライダ710に搭載されており、スライダ710と共にガイドレール700に沿ってX軸方向に直線移動可能となっている。
The
2本のガイドレール700の間には、外周面におねじが形成されたキャリア駆動軸720がガイドレール700と平行に配設されている。このキャリア駆動軸720の一端は、真空チャンバ100の側壁を貫通して外部に露出すると共に、真空チャンバ100外部に配設されたキャリア駆動手段740に接続されている。そして、キャリア400の下面には、キャリア駆動軸720と螺合するナット730が配設されている。従って、キャリア400は、キャリア駆動手段740に駆動されるキャリア駆動軸720の回転に伴って、ナット730と共にX軸方向に直線移動する。
Between the two
キャリア駆動軸720は、真空チャンバ100の底面に配設された軸受722、および側壁の底部に配設された軸受724によって回転可能に支持されている。貫通部分の軸受724には、溶接ヘッド駆動軸520と同様に、磁性流体シール等が設けられている。キャリア駆動手段740は、本実施形態ではステッピングモータである。
The
キャリア400の上面には、X軸およびY軸方向のマトリクス状に複数のワーク10を保持したワークトレイ410が載置されている。ワークトレイ410は、複数のワーク10を保持した状態で前工程から真空チャンバ100内に搬送され、キャリア400上に載置される。また、キャリア400のY軸方向の一端には、交換用シーム溶接ローラユニット201を保持する交換テーブル420が設けられている。交換テーブル420の上面には、複数の保持台430が配設されており、交換用シーム溶接ローラユニット201は、対になった状態でこの保持台430上に載置される。つまり、この交換用シーム溶接ローラユニット201も、キャリア駆動軸720によってX方向に移動可能となっている。
On the upper surface of the
この真空内溶接処理装置1では、キャリア400をX軸方向に移動させると共に、溶接ヘッド300をY軸方向に移動させることで、ワークトレイ410上にマトリクス状に配列された任意のワーク10の上に一対のシーム溶接ローラユニット200を配置することが可能となっている。また、真空内溶接処理装置1は、キャリア400をX軸方向に移動させると共に、溶接ローラ300をY軸方向に移動させることで、交換テーブル420上の任意の保持台430の上において、シーム溶接ローラユニット200を開放したり、新たな交換用シーム溶接ローラユニット201を保持したりすることが可能となっている。これにより、真空内溶接処理装置1は、ワークトレイ410上の全てのワーク10を自動的に処理(シーム溶接)することが可能であると共に、摩耗等によって交換頻度の高いシーム溶接ローラユニット200を、真空チャンバ100内で自動交換することが可能となっている。
In this in-vacuum
次に、真空内溶接処理装置1によるシーム溶接の手順について説明する。
Next, the procedure of seam welding by the in-vacuum
図4(a)は真空内溶接処理装置1によるシーム溶接の様子を拡大して示した正面図であり、同図(b)は真空内溶接処理装置1によるシーム溶接の様子を拡大して示した左側面図である。これらの図に示されるように、シーム溶接ローラユニット200は、溶接電極である溶接ローラ210をハウジング220に回転可能に保持したものである。ワーク10は、パッケージ12の上にリッド14が載置または仮付けされた状態で、ワークトレイ410に形成された複数の窪み412内に収容されている。
4A is an enlarged front view showing the state of seam welding by the in-vacuum
まず、溶接ヘッド300をY方向、キャリア400をX方向に移動させて、所定の位置のワーク10の直上に一対のシーム溶接ローラユニット200を配置する。そして、図4(a)に示されるように、溶接ヘッド300は、1対のシーム溶接ローラユニット200を下降(Z軸方向に移動)させて、所定の圧力で溶接ローラ210をリッド14の対向する2つの端縁に接触させる。次に、溶接ローラ210にパルス状の電圧を印加すると共に、同図(b)に示されるように、キャリア400をX軸方向に移動させる。キャリア400の移動に伴って溶接ローラ210は転動しながらリッド14の端縁に沿って相対的に移動する。これにより、リッド14の対向する2つの端縁に沿って、リッド14とパッケージ12が溶接される。キャリア400はそのまま移動を続け、X軸方向に並んだワーク10が連続的に溶接される。
First, the
X軸方向の一列のワーク10の溶接が全て完了した場合には、溶接ヘッド300は、一対のシーム溶接ローラユニット200を上昇(Z軸方向に移動)させると共にY軸方向に移動して、隣の列のワーク10の直上に一対のシーム溶接ローラユニット200を配置する。そして、上記同様にこのX軸方向の一列のワーク10の溶接を連続的に行う。これを繰り返すことにより、ワークトレイ410上に保持された全てのワーク10のX軸方向端縁が溶接される。なお、ワーク10のY軸方向端縁を溶接する場合は、X‐Y方向が90度の異なる同構造の真空内溶接処理装置にワークトレイ410を搬入して溶接を行ったり、一旦、ワークトレイ410を取り出して90度回転させてから、再びこの真空内溶接処理装置1に搬入して溶接を行ったりすればよい。また、真空チャンバ100内においてキャリア400を90度回転させる構造にすることも好ましい。
When the welding of all the
次に、溶接ヘッド300の構造について詳細に説明する。
Next, the structure of the
図5は溶接ヘッド300の一部を断面にした正面図であり、図6は溶接ヘッド300の一部を断面にした平面図であり、図7は溶接ヘッド300の一部を断面にした左側面図である。
5 is a front view in which a part of the
これらの図に示されるように、溶接ヘッド300は、背面にスライダ510およびナット530が固定されるフレーム302と、フレーム302の正面下側に、Y軸方向に相対移動可能に配設される2つのY方向可動部材320と、2つのY方向可動部材320の正面のぞれぞれに対してZ軸方向に相対移動可能なZ方向可動部材310を備えている。Z方向可動部材310の上部には、Z方向可動部材310を移動させるための接続部材330が接続されている。また、Z方向可動部材310の下部には、シーム溶接ローラユニット200を着脱可能に保持する保持手段340が配設されている。
As shown in these drawings, the
溶接ヘッド300は、さらに、保持手段340によるシーム溶接ローラユニット200の保持/開放を切り替えるための着脱切替部材350を、2つのY方向可動部材320の間に備えている。また、2つのZ方向可動部材310をそれぞれZ軸方向に移動させるための2つの第1変換手段360と、2つのY方向可動部材320をそれぞれY軸方向に移動させるための2つの第2変換手段360と、着脱切替部材350をZ軸方向に移動させるための第3変換手段380をフレーム302の上部に備えている。なお、一部は既に述べたが、第1変換手段360は、スプラインとなる第1ローラ駆動軸600に係合され、第2変換手段370はスプラインとなる第2ローラ駆動軸610に係合され、第3変換手段380は第2ローラ駆動軸610と係合するようになっている。
The
フレーム302は、板状の部材の上部に箱状の部材を接続したような形状となっており、箱状の上部の内部に第1変換手段360、第2変換手段370および第3変換手段380を収容している。
The
Y方向可動部材320は、フレーム302の下部正面にY軸方向に沿って配設された2つのガイドレール304、およびガイドレール304に沿って直線移動する2つのスライダ306を介して、フレーム302に配設されている。2つのY方向可動部材320は、移動方向であるY軸方向に並べて配設されており、それぞれが互いに逆方向に移動することで両者の間の距離が拡大または縮小されるようになっている。Y方向可動部材320の上端には、第2変換手段370の下部に接続されるカムフォロワ326が突設されている。このカムフォロワ326の先端にはローラ(図示省略)が設けられている。
The Y-direction
Z方向可動部材310は、Y方向可動部材320の正面にZ軸方向に沿って配設されたガイドレール322、およびガイドレール322に沿って直線移動する2つのスライダ324を介して、Y方向可動部材320上に配設されている。Z方向可動部材310の正面上部には、接続部材330と接続する受板312が設けられている。
The Z-direction
接続部材330は、Z方向可動部材310と第1変換手段360を接続する側面視がコの字状の部材であり、フレーム302にZ軸方向に移動可能に配設されている。接続部材330上側の端部には第1変換手段360の上面に当接する上ローラ332が設けられている。また、接続部材330の下側の端部には、受板312の下面に当接する下ローラ334が設けられている。2つの接続部材330は、フレーム302の箱状部分の正面側の内側面にZ軸方向に沿って配設されたガイドレール336、およびガイドレール336に沿って直線移動する2つのスライダ338を介してそれぞれ配設されている。
The connecting
本実施形態では、図示しない付勢手段によりZ方向可動部材310を下方に向けて付勢している。これにより、下ローラ334は、常に受板312から下方に向けて押圧された状態となっている。そして、上ローラ332は、この受板312からの押圧力によって第1変換手段360の上面に押圧されている。このように、付勢手段によりZ方向可動部材310を下方に向けて付勢することによって、受板312と下ローラ334の接触および第1変換手段360と上ローラ332の接触を安定させることができる。さらに、ワーク10に対する溶接ローラ210の押圧力を所定の値に安定させることができる。
In the present embodiment, the Z-direction
なお、詳細は後述するが、この第1変換手段360はカムになっており、第1ローラ駆動軸600と共に回転する。このカムの回転によって、接続部材330は上下動し、この接続部材330の上下動によってZ方向可動部材310が上昇・下降するようになっている。
Although details will be described later, the first converting
保持手段340は、固定部材342と開閉部材344からなり、この両者でシーム溶接ローラユニット200のハウジング220を挟持するように構成されている。開閉部材344は、回動ピン346を介して固定部材342の背面に回動可能に配設されている。また、開閉部材344は、バネ等の付勢手段(図示省略)によってシーム溶接ローラユニット200を挟持する方向(閉じる方向)に付勢されている。すなわち、保持手段340は、付勢手段による付勢力によってシーム溶接ローラユニット200を挟持する構造となっている。
The holding means 340 includes a fixing
開閉部材344は上方に向けて突設されたレバー348を備えており、このレバー348の先端にはローラ349が設けられている。着脱切替部材350は、このレバー348のローラ349を所定の方向に向けて押圧することで、付勢手段の付勢力に抗して開閉部材344を開く方向に回動させ、シーム溶接ローラユニット200を保持手段340から解放するように構成されている。なお、着脱切替部材350の詳細、および保持手段340からのシーム溶接ローラユニット200の解放の詳細については後述する。
The opening / closing
シーム溶接ローラユニット200のハウジング220の外周面には、周方向に沿って位置決め溝222が形成されている。そして、保持手段340の固定部材342および開閉部材344の位置決め溝222に対応する位置には、位置決め突起(図示省略)が突設されている。この位置決め突起をハウジング220の位置決め溝222に収容させることで、シーム溶接ローラユニット200のY軸方向の位置決めが行われる。
A
第1変換手段360は、回転中心から外周面までの距離が連続的に変化する形状のカムであり(図7参照)、フレーム302の上部に回転可能に2個配設されている。2つの第1変換手段360は、回転軸をY軸方向と平行にして直列に配設されると共に、2つの第1変換手段360の回転中心には、スプライン軸となる第1ローラ駆動軸600がそれぞれ貫通されている。この第1変換手段360は、第1ローラ駆動軸600のスプライン溝と噛み合うボールをそれぞれ保持している。すなわち、第1変換手段360は、ボールスプライン機構により第1ローラ駆動軸600と共に回転し、更に、第1ローラ駆動軸600に沿ってY軸方向に移動可能となっている。この第1変換手段360の回転によって、接続部材330およびZ方向可動部材310が上下動するようになっている。本実施形態では、第1変換手段360のカムにおいて、シーム溶接ローラユニット200を溶接可能な状態までに下降させる状態を「溶接実行領域」、シーム溶接ローラユニット200を溶接可能な状態までに上昇させる状態を「溶接不実行領域」と定義している。
The first conversion means 360 is a cam having a shape in which the distance from the rotation center to the outer peripheral surface continuously changes (see FIG. 7), and two first conversion means 360 are rotatably disposed on the upper portion of the
第2変換手段370は、Y方向可動部材320のカムフォロワ326のローラが収容される誘導溝372が外周面に形成された円筒状のカムである(図6参照)。2つの第2変換手段370は、正面から見て第1変換手段360の後方に回転軸をY軸方向と平行にして直列に配設される。この第2変換手段370の回転中心には第2ローラ駆動軸610がそれぞれ貫通されている。2つの第2変換手段370は、第1変換手段360と同様に、ボールスプライン機構により第2ローラ駆動軸610と共に回転し、且つ、溶接ヘッド300と共に第2ローラ駆動軸610に沿ってY軸方向に移動可能となっている。誘導溝372は、スパイラル状に形成されたY方向誘導領域372A、および、非スパイラル状で円周方向に形成されたY方向静止領域372Bから構成されている。この誘導溝372は、正面から見て左右対称となるように2つの第2変換手段370にそれぞれ形成されている。従って、カムフォロア325のローラが、誘導溝372のY方向誘導領域372A内を移動すると、Y方向可動部材320がY方向にスライドする。一方、カムフォロア325のローラが、誘導溝372のY方向静止領域372B内を移動すると、第2変換手段370の回転にかかわらず、Y方向可動部材320のスライドが停止するようになっている。
The second conversion means 370 is a cylindrical cam in which a
第3変換手段380は、回転中心からの距離が連続的に変化する凸部382および回転中心からの距離が一定に形成された平滑部384からなる外周面を備えるカムである。詳細は後述するが、この凸部382および平滑部384の回転に伴って着脱切替部材350が上下動し、シーム溶接ローラユニット200を挟持する保持手段340を開閉させる。なお、本実施形態では、凸部382は、保持手段340を開放させる開放領域として機能し、平滑部384は、保持手段340を閉じる保持領域として機能する。第3変換手段370は、回転軸をY軸方向と平行にして2つの第2変換手段370の間に直列に配設されると共に、回転中心には第2ローラ駆動軸610が貫通されている。この第3変換手段380は、ボールスプライン機構により第2ローラ駆動軸610と共に回転し、第2ローラ駆動軸610に沿ってY軸方向に移動可能となっている。なお、凸部382(開放領域)はY方向静止領域372Bに対応し、平滑部384(保持領域)は第2変換手段370のY方向誘導領域372Aに対応する位置にそれぞれ設けられている。
The third converting means 380 is a cam having an outer peripheral surface including a
次に、Y方向可動部材320の移動について説明する。
Next, the movement of the Y direction
図8(a)および(b)は、Y方向可動部材320の移動の様子を示した正面図である。なお、これらの図では、一部を断面にすると共に、一部の部材を切り欠いて示している。
8A and 8B are front views showing how the Y-direction
図8(a)は、2つのY方向可動部材320が互いに最も近接した位置にある状態を示している。そして、この状態から、第2ローラ駆動軸駆動手段630により第2ローラ駆動軸610を回転駆動して左側方から見て時計回りに第2変換手段370を回転させると、誘導溝372のY方向誘導領域372Aによってカムフォロワ326が誘導され、2つのY方向可動部材320は互いに離隔する方向にY軸方向に移動する。
FIG. 8A shows a state in which the two Y-direction
なお、図8(a)の状態から、左側方から見て反時計回りに第2変換手段370を回転させた場合には、カムフォロワ326がY方向静止領域372B内に進入するため、2つのY方向可動部材320はY軸方向に移動することはなく、互いに最も近接した位置を維持する。
When the second conversion means 370 is rotated counterclockwise when viewed from the left side from the state of FIG. 8A, the
カムフォロワ326が誘導溝372のY方向誘導領域372A内にある場合には、図8(b)に示されるように、左側方から見て時計回りに第2変換手段370を回転させることにより、2つのY方向可動部材320は互いに離隔する方向に移動し、左側方から見て反時計回りに第2変換手段370を回転させることにより、2つのY方向可動部材320は互いに近接する方向に移動する。2つの第2変換手段370は、互いに対称な形状であり、同一の方向に同一の角度だけ回転するため、2つのY方向可動部材320は、互いに逆方向に同一の距離を移動することとなる。これにより、一対の溶接ローラ210の間隔を、ワーク10となる電子部品のサイズに合わせることが可能となっている。
When the
また、一対の溶接ローラ210の間隔を変更することによって、溶接ローラ210側面のワーク10と接触する部分、すなわち溶接部分を変更することが可能となる。溶接ローラ210側面の溶接部分は、溶接時に作用する荷重と発熱が繰り返されることによって消耗するが、例えば所定の周期で一対の溶接ローラ210の間隔を変更し、溶接部分の位置を変更することで、溶接ローラ210の寿命を延長することができる。すなわち、溶接ローラ210側面の同一部分を連続して溶接に使用しないことにより、溶接ローラ210側面の磨耗量を減少させると共に、溶接ローラ210側面が局部的に磨耗するのを防ぐことができる。また、溶接ローラ210の側面に異常が発生した際に、溶接ローラユニット200を交換しなくとも、一対の溶接ローラ210の間隔を変更して溶接部分を変更するだけで溶接作業を継続することができる場合がある。
In addition, by changing the distance between the pair of
Y方向可動部材320がY軸方向に移動するのに伴い、その上に設置されているZ方向可動部材310、保持手段340およびシーム溶接ローラユニット200もY軸方向に移動することとなる。Z方向可動部材310の受板312はY方向可動部材320の移動距離に応じたY軸方向の幅を備えているため、Y方向可動部材320と共にZ方向可動部材310がY軸方向の位置を変えても、接続部330の下ローラ334と受板312の接触は保たれる。また、受板312の移動に伴って、下ローラ334が転動するため、Y方向可動部材320およびZ方向可動部材310のY軸方向の移動が妨げられるようなことはない。
As the Y-direction
このように、本実施形態では、第2ローラ駆動軸駆動手段630により第2変換手段370を回転させてY方向可動部材320を移動させることによって、一対の溶接ローラ210の間の距離を任意に設定することが可能となっている。このようにすることで、本実施形態では様々な寸法のワーク10のシーム溶接に対応することが可能となっている。
Thus, in the present embodiment, the second roller driving
次に、Z方向可動部材310の移動について説明する。
Next, the movement of the Z direction
図9(a)および(b)は、Z方向可動部材310の移動の様子を示した左側面図である。なお、これらの図では一部を断面にして示している。
9A and 9B are left side views showing how the Z-direction
図9(a)は、Z方向可動部材310を最も上昇させた状態を示している。すなわち、接続部材330の上ローラ332は、第1変換手段360の回転中心から最も離れた外周面(溶接不実行領域)上に当接している。そして、この状態から、第1ローラ駆動軸駆動手段620により第1ローラ駆動軸600を回転駆動して同図における時計回りに第1変換手段360を回転させると、上ローラ332は第1変換手段360の回転に伴って転動すると共に、第1変換手段360の接触面の回転中心からの距離の減少(溶接実行領域への移行)に伴って下降する。すなわち、接続部材330は下降し、これに伴って、Z方向可動部材310、保持手段340およびシーム溶接ローラユニット200も下降し、ワーク10に接触して溶接可能な状態となる。
FIG. 9A shows a state where the Z-direction
図9(b)に示されるように、同図における時計回りに第1変換手段360を回転させることにより、Z方向可動部材310は下降し、同図における反時計回りに第1変換手段360を回転させることにより、Z方向可動部材310は上昇する。2つの第1変換手段360は、同一形状であり、同一の方向に同一の角度だけ回転するため、2つのZ方向可動部材310は、同一の方向に同一の距離を移動することとなる。
As shown in FIG. 9B, by rotating the first conversion means 360 clockwise in the figure, the Z-direction
このように、本実施形態では、第1ローラ駆動軸駆動手段620により第1変換手段360を回転させてZ方向可動部材310を移動させることによって、シーム溶接ローラユニット200を上昇または下降させることが可能となっている。このようにすることで、シーム溶接ローラユニット200を下降させてワーク10を処理(シーム溶接)すると共に、溶接ヘッド300またはキャリア400を移動させる場合には、シーム溶接ローラユニット200を上昇させて退避させることができる。
Thus, in this embodiment, the seam
なお、Z方向可動部材310は、受板312を介して、接続部材330の下ローラ334の上にひっかけられた状態となるため、このZ方向可動部材310はシーム溶接中に上方に逃げることが可能となっている。このため、本実施形態では、シーム溶接ローラユニット200が、シーム溶接中にワーク10に対して必要以上の押圧力を加えることがないようになっている。また、一対のシーム溶接ローラユニット200は、それぞれ個別に上方に逃げることができるため、例えばワーク10が傾いているような場合であっても、一対の溶接ローラ210による押圧力を略均等にすることが可能となっている。
Since the Z-direction
次に、着脱切替部材350の詳細および保持手段340からのシーム溶接ローラユニット200の解放について説明する。
Next , details of the attachment /
図10(a)および(b)は、保持手段340からシーム溶接ローラユニット200を解放する様子を示した左側面図である。なお、これらの図では、一部を断面にすると共に、同図において着脱切替部材350の手前にある部材を省略して示している。
FIGS. 10A and 10B are left side views showing a state in which the seam
これらの図に示されるように、着脱切替部材350は、フレーム302の正面下部にZ軸方向に沿って配設されたガイドレール308、およびガイドレール308に沿って直線移動する2つのスライダ309を介して、Z軸方向に移動可能に配設されている。着脱切替部材350の上端は正面側(図の右側)にオフセットされると共に、揺動レバー352に接続されている。着脱切替部材350の下端は、正面から見て左右2つに分かれており、略同時に2つの保持手段340のレバー348先端のローラ349を上方から押圧可能に構成されている(図5参照)。また、着脱切替部材350の2つの下端には、ローラ349と接触する押圧斜面350Aがそれぞれ形成されている。
As shown in these drawings, the attachment /
図10(a)および(b)に示されるように、揺動レバー352は、背面側(図の左側)の端部に接続された揺動軸354を介して、第3変換手段380の下方のフレーム302に配設されており、揺動軸354を中心に揺動可能となっている。そして、揺動レバー352の正面側(図の右側)の端部は、長孔に挿通されたピン356を介して着脱切替部材350の上端に接続されている。また、揺動レバー352は、第3変換手段380の下面に対向する位置に、第3変換手段380と当接するローラ358を備えている。着脱切替部材350は、図示しない付勢手段によって上方に向けて付勢されているため、ローラ358は、常に第3変換手段380の下面に押圧されている。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the
図10(a)は、第2変換手段370のY方向誘導領域372A内において、2つのY方向可動部材320を最も近接させた状態(即ちY方向誘導領域372AとY方向静止領域372Bの境界にある状態)を示しており、この状態では、ローラ358は、第3変換手段380の平滑部384(保持領域)と凸部382(開放領域)の境界付近に当接した状態となっている。そして、この状態から更に第2ローラ駆動軸駆動手段630により第2ローラ駆動軸610を回転駆動して、同図における反時計回りに第3変換手段380を回転させると、ローラ358は凸部382(開放領域)側と当接するようになり、凸部382の突出量に応じて押し下げられることとなる。これにより、揺動レバー352が揺動し、着脱切替部材350を下方に向けて移動させる。
FIG. 10A shows a state where the two Y-direction
このように、第3変換手段380を更に回転させると第2変換手段370も同時に回転することとなる。しかし、Y方向可動部材320のカムフォロワ326はY方向静止領域372B内に進入するため、Y方向可動部材320がY軸方向に移動することはない。一方、Y方向可動部材320を移動させるために図10(b)の状態から同図における時計回りに第3変換手段380と第2変換手段370を回転させた場合、揺動レバー352のローラ358は平滑部384(保持領域)と接触する状態となり、着脱切替部材350が下方へ移動することはない。すなわち、本実施形態では、着脱切替部材350が移動可能な状態ではY方向可動部材320は移動せず、Y方向可動部材320が移動可能な状態では着脱切替部材350は移動しないようになっている。
As described above, when the
図10(b)に示されるように、着脱切替部材350が下方へ移動すると、先端の押圧斜面350Aが、保持手段340のレバー348先端のローラ349を正面側(図の右側)に向けて押圧し、開閉部材344を固定部材342から開くように移動させる。これにより、シーム溶接ローラユニット200は、保持手段340による挟持から解放され、落下することとなる。
As shown in FIG. 10B, when the attachment /
さらに、開閉部材344を開いた状態で、交換用シーム溶接ローラユニット201を固定部材342と開閉部材344の間に設置し、第2ローラ駆動軸駆動手段630により第3変換手段380を図10における時計回りに回転させて着脱切替部材350を上方に移動させることによって、交換用シーム溶接ローラユニット201を保持手段に挟持させることができる。
Further, with the opening / closing
このように、本実施形態では、第2ローラ駆動軸駆動手段630により第3変換手段380を回転させて着脱切替部材350を移動させることによって、シーム溶接ローラユニット200を自動的に交換することが可能となっている。特に、交換時における一対のシーム溶接ローラユニット201の間隔は、第2変換手段370のY方向静止領域372Bの間隔によって常に一定となるため、安定した交換作業を実現できる。
As described above, in this embodiment, the seam
シーム溶接ローラユニット200の自動交換の手順を詳細に説明すると、以下の通りになる。まず、溶接ヘッド300およびキャリア400をそれぞれ移動させて、保持手段340が挟持しているシーム溶接ローラユニット200を交換テーブル420の上面に載置された空の保持台430に対向させる。そして、Z方向可動部材310を下降させてシーム溶接ローラユニット200を保持台430に近づけた上で、着脱切替部材350を下降させて保持手段340からシーム溶接ローラユニット200を解放して保持台430上に載置する。次に、Z方向可動部材310を上昇させると共に溶接ヘッド300およびキャリア400を移動させて、保持手段340を交換テーブル420の保持台430上に載置された交換用シーム溶接ローラユニット201に対向させる。そして、Z方向可動部材310を下降させて、交換用シーム溶接ローラユニット201を保持手段340の固定部材342と開閉部材344の間に位置させた上で、着脱切替部材350を上昇させて交換用シーム溶接ローラユニット201を保持手段340に挟持させる。
The procedure for automatic replacement of the seam
以上説明したように、本実施形態にかかる真空内溶接処理装置1では、真空チャンバ100内にX軸方向に移動するキャリア400およびY軸方向に移動する溶接ヘッド300を配設すると共に、溶接ヘッド駆動手段540およびキャリア駆動手段740を真空チャンバ100外に配設している。さらに、シーム溶接ローラユニット200と共にZ軸方向に移動するZ方向可動部材310およびZ方向可動部材310を移動させる第1変換手段360を溶接ヘッド300に配設し、第1変換手段360に接続される第1ローラ駆動軸600を真空チャンバ100内にY軸方向と平行に配設すると共に、第1ローラ駆動軸600を駆動する第1ローラ駆動軸駆動手段620を真空チャンバ外に配設している。
As described above, in the in-vacuum
このため、真空チャンバ100を従来よりも小型化することができ、製造コストおよび維持管理コストを削減することができる。また、真空チャンバ100内の容積が減少することにより、真空チャンバ100内の減圧を短時間で行うことができる。また、溶接ヘッド300をY方向に、キャリア400をX方向に個別に直線移動させることにより、従来のX−Yテーブルと比較して構造が簡潔となり、位置制御が容易になるため、ワーク10に対するシーム溶接ローラユニット200の位置決めを従来よりも高速且つ高精度に行うことができる。また、真空チャンバ100外の駆動手段と真空チャンバ100内の可動物を接続する軸の本数を最低限にすることができるため、真空チャンバ100の密閉性を高めると共に、製造コストおよび維持管理コストを削減することができる。
For this reason, the
また、キャリア400はX方向のみに直線移動するため、例えば、真空チャンバ100の一側からワーク10を載置したワークトレイ410を受け入れ、溶接完了後に真空チャンバ100の他側からワークトレイ410を次工程に向けて搬出するという構成を採用することができる。このようにすることで、真空内溶接処理装置1を含むライン全体のレイアウトを直線的に配置することが可能となり、効率的なレイアウトとすることができる。
Further, since the
また、真空内溶接処理装置1の溶接ヘッド300は、シーム溶接ローラユニット200と共に移動するY方向可動部材320と、Y方向可動部材320を移動させる第2変換手段370とを備え、第2変換手段370に接続される第2ローラ駆動軸610を真空チャンバ100内にY軸方向と平行に配設し、第2ローラ駆動軸610を駆動する第2ローラ駆動軸駆動手段630を真空チャンバ外に配設している。このため、真空チャンバ内にアクチュエータやモータ等を配設しなくても、シーム溶接ローラユニット200に多様な動作をさせることができる。従って、多くの種類のワークを処理することができると共に、より複雑な処理をワークに施すことができる。また、この場合にも、高価な真空仕様のアクチュエータやモータ等を使用する必要がない上に、真空チャンバ100を大型化する必要もないため、製造コストおよび維持管理コストを削減することができる。
Further, the
また、Z方向可動部材310は2つのY方向可動部材320にそれぞれ配設され、第2変換手段370は2つのY方向可動部材320をY軸方向に移動させることで、両者の間の距離を変化させるため、様々な寸法のワークを処理することができる。また、溶接ローラ210側面のワーク10と接触する部分(溶接部分)を変更することが可能となり、溶接ローラ210の寿命を延ばすことができる。さらに、これにより、溶接ローラ210の交換頻度が減少するため、装置の稼働率を向上させることができる。
Also, the Z-direction
また、溶接ヘッド300は、着脱切替部材350と、着脱切替部材350を移動させる第3変換手段380を備えると共に、Z方向可動部材310には、前記着脱切替部材350の移動に伴ってシーム溶接ローラユニット200を着脱可能に保持する保持手段340が配設されている。このため、高価な真空仕様のアクチュエータ等を使用しなくとも、シーム溶接ローラユニット200を真空チャンバ100内で自動的に交換可能とすることができる。さらに、第3変換手段380は第2ローラ駆動軸610に接続されているため、真空チャンバ100外の駆動手段と真空チャンバ100内の可動物を接続する軸の本数を増やすことなく、シーム溶接ローラユニット200を真空チャンバ100内で自動的に交換可能とすることができる。
In addition, the
また、第2変換手段370の誘導溝372のY方向誘導領域372Aは、第3変換手段380におけるシーム溶接ローラユニット200の保持領域(平滑部384)に対応する位置に形成され、第3変換手段380におけるシーム溶接ローラユニット200の開放領域(凸部382)は、第2変換手段370の誘導溝372のY方向静止領域372Bに対応する位置に形成されているため、第2変換手段370および第3変換手段380を共通の第2ローラ駆動軸610で回転させながらも、着脱切替部材350の移動による開放動作が可能な状態では、Y方向可動部材320を移動させず、Y方向可動部材320が移動可能な状態では、着脱切替部材350の移動による開放動作をさせないようにすることができる。これにより、シンプル且つ安価な構成で、第2変換手段370および第3変換手段380に接続される軸を共通化することができる。
Further, the Y
また、真空内溶接処理装置1は、保持手段340が保持しているシーム溶接ローラユニット200と、真空チャンバ100内に配置された交換用シーム溶接ローラユニット201を自動的に交換するため、一般的に極めて長時間となる交換作業を、短時間で完了させることが可能となり、装置の稼働率を飛躍的に向上させることができる。また、真空チャンバ100内を真空雰囲気に保ったままシーム溶接ローラユニット200を交換することが可能なため、交換後の稼働準備が短時間となり、従来よりも多くのワーク10を連続して処理することができる。
Further, since the in-vacuum
また、交換用シーム溶接ローラユニット201は、キャリア400上(或いはキャリアと連動するテーブル上)に載置されているため、シーム溶接ローラユニット200を交換する際の位置決めを、溶接ヘッド300およびキャリア400の移動の組合せによって行うことができる。すなわち、真空チャンバ100外の駆動手段と真空チャンバ100内の可動物を接続する軸の本数を増やすことなく、シーム溶接ローラユニット200を自動交換可能とすることができる。
In addition, since the replacement seam
また、シーム溶接ローラユニット200は、ローラ電極(溶接ローラ210)を備えるシーム溶接ローラユニットであるため、従来よりも安価な装置で効率的に電子部品パッケージ等のシーム溶接を真空雰囲気中で行うことが可能となり、電子部品等の生産性を向上させると共に、生産コストを削減することができる。
Further, since the seam
なお、本実施形態では、X軸方向およびY軸方向を水平面内に設定し、Z軸方向を垂直方向に設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、X、Y、Z軸方向をその他の方向に設定するようにしてもよい。 In this embodiment, the X-axis direction and the Y-axis direction are set in the horizontal plane, and the Z-axis direction is set in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this, and X, Y, The Z-axis direction may be set to other directions.
また、本実施形態では、Y方向可動部材320がY軸方向に移動可能に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Y方向可動部材320がX軸方向またはその他の方向に移動するように構成されているものであってもよい。また、Y方向可動部材320を回転可能に構成してもよい。
Further, in this embodiment, the Y-direction
また、本実施形態に係る真空内溶接処理装置1は、Z方向可動部材310およびY方向可動部材320をそれぞれ2つ備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Z方向可動部材310およびY方向可動部材320をそれぞれ1つ、またはそれぞれ3つ以上備えるものであってもよい。
Moreover, although the in-vacuum
また、本実施形態では、溶接ヘッド300にY方向可動部材320を配設し、Y方向可動部材320にZ方向可動部材310を配設しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶接ヘッド300にZ方向可動部材310を配設し、Z方向可動部材310にY方向可動部材320を配設するようにしてもよい。
In this embodiment, the Y-direction
また、本実施形態では、第1変換手段360、第2変換手段370および第3変換手段380をそれぞれ回転するカムにより構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1変換手段360、第2変換手段370および第3変換手段380をラックアンドピニオン機構等、その他の機構により構成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
更に、本実施形態では、第2変換手段370と第3変換手段380が、第2ローラ駆動軸610を共有する場合に限って示したが、第1変換手段360と第3変換手段380が、第1ローラ駆動軸600を共有するようにしてもよい。この場合は、第1変換手段360における溶接実行領域の回転位相範囲に対して、第3変換手段380の保持領域の回転位相範囲を対応させるようにし、第1変換手段360における溶接不実行領域の回転位相範囲に対して、第3変換手段380の開放領域の回転位相範囲を対応させるようにすればよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、交換用シーム溶接ローラユニット201をキャリア400が備える交換テーブル420上に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、交換用シーム溶接ローラユニット201をその他の場所に配置するようにしてもよい。また、交換テーブル420をキャリア400から独立して移動可能に構成してもよい。
In this embodiment, the replacement seam
また、本実施形態では、シーム溶接ローラユニット200は、シーム溶接ローラユニットであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シーム溶接ローラユニット200は、その他の手法・構造による溶接ユニットであってもよい。
In the present embodiment, the seam
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の真空内溶接処理装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the in-vacuum welding processing apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are made without departing from the scope of the present invention. Of course you get.
本発明は、電子機器や電子部品もしくはその他の各種物品の製造、または物流の分野において利用することができる。 The present invention can be used in the field of manufacture of electronic equipment, electronic parts or other various articles, or physical distribution.
1・・・真空内溶接処理装置
10・・・ワーク
100・・・真空チャンバ
200・・・処理手段
201・・・交換用処理手段
300・・・溶接ヘッド
310・・・Z方向可動部材
320・・・Y方向可動部材
340・・・保持手段
350・・・着脱切替部材
360・・・第1変換手段
370・・・第2変換手段
372・・・誘導溝
372A・・・Y方向誘導領域
372B・・・Y方向静止領域
380・・・第3変換手段
382・・・凸部
384・・・平滑部
400・・・キャリア
540・・・溶接ヘッド駆動手段
600・・・第1ローラ駆動軸
610・・・第2ローラ駆動軸
620・・・第1ローラ駆動軸駆動手段
630・・・第2ローラ駆動軸駆動手段
740・・・キャリア駆動手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記真空チャンバ内に配設され、ワークを載置してX方向に移動可能なキャリアと、
前記真空チャンバ外に配設されて前記キャリアを移動させるキャリア駆動手段と、
前記真空チャンバ内に配設されて前記X方向とは直角なY方向に移動可能な溶接ヘッドと、
前記真空チャンバ外に配設されて前記溶接ヘッドを移動させる溶接ヘッド駆動手段と、
前記溶接ヘッドにおいて前記X方向および前記Y方向に直角なZ方向、ならびに前記Y方向に相対移動可能とされ、前記ワークを溶接する2つの溶接ローラと、
前記Y方向と平行に前記真空チャンバ内に配設される第1ローラ駆動軸と、
前記真空チャンバ外に配設されて前記第1ローラ駆動軸を駆動する第1ローラ駆動軸駆動手段と、
前記溶接ヘッドに配設されて前記第1ローラ駆動軸の動力を前記溶接ローラのZ方向移動動力に変換する第1変換手段と、
前記Y方向と平行に前記真空チャンバ内に配設される第2ローラ駆動軸と、
前記真空チャンバ外に配設されて前記第2ローラ駆動軸を駆動する第2ローラ駆動軸駆動手段と、
前記溶接ヘッドにおいて前記第2ローラ駆動軸の動力を前記溶接ローラのY方向移動動力に変換して2つの前記溶接ローラ間の距離を変化させる第2変換手段と、
前記溶接ヘッドに設けられた開閉部材によって前記溶接ローラを着脱可能に挟持する保持手段と、
前記保持手段の前記開閉部材を開閉させる着脱切替部材と、
前記溶接ヘッドに配設されて前記第1ローラ駆動軸または前記第2ローラ駆動軸の動力を前記着脱切替部材の動力に変換する第3変換手段と、
を備えることを特徴とする、真空内溶接処理装置。 A vacuum chamber that keeps its interior in a vacuum atmosphere;
A carrier disposed in the vacuum chamber and capable of placing a work and moving in the X direction;
Carrier driving means arranged outside the vacuum chamber and moving the carrier;
A welding head disposed in the vacuum chamber and movable in a Y direction perpendicular to the X direction;
Welding head driving means arranged outside the vacuum chamber to move the welding head;
The X direction and the Y direction perpendicular Z direction, and is a movable relative to the Y direction, and two welding rollers for welding the workpiece at the welding head,
A first roller drive shaft disposed in the vacuum chamber in parallel with the Y direction;
First roller driving shaft driving means disposed outside the vacuum chamber and driving the first roller driving shaft;
A first conversion means disposed on the welding head for converting the power of the first roller drive shaft into Z-direction movement power of the welding roller;
A second roller drive shaft disposed in the vacuum chamber in parallel with the Y direction;
Second roller driving shaft driving means disposed outside the vacuum chamber and driving the second roller driving shaft;
Second converting means for converting the power of the second roller drive shaft into the Y-direction moving power of the welding roller in the welding head to change the distance between the two welding rollers;
Holding means for detachably holding the welding roller by an opening / closing member provided in the welding head;
A detachable switching member for opening and closing the opening and closing member of the holding means;
A third conversion means disposed in the welding head and configured to convert the power of the first roller drive shaft or the second roller drive shaft into power of the attachment / detachment switching member;
An in-vacuum welding processing apparatus comprising:
前記第2変換手段は、前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラをY方向に移動させるY方向誘導領域、および前記第2ローラ駆動軸の回転位相にかかわらず前記溶接ローラをY方向に移動させないY方向静止領域を有しており、
前記第3変換手段は、前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを開放する開放領域、および前記第2ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを保持状態に維持する保持領域を有しており、
前記第2変換手段の前記Y方向誘導領域の範囲は、前記第3変換手段の前記保持領域の範囲内に含まれるようになっており、
前記第3変換手段の前記開放領域の範囲は、前記第2変換手段の前記Y方向静止領域の範囲内に含まれるようになっていることを特徴とする、
請求項1に記載の真空内溶接処理装置。 The third conversion means is adapted to convert the power of the second roller drive shaft,
The second converting means moves the welding roller in the Y direction according to the rotation phase of the second roller drive shaft, and moves the welding roller in the Y direction regardless of the rotation phase of the second roller drive shaft. Has a Y-direction stationary region that is not moved to
The third converting means has an open area where the welding roller is opened by the rotational phase of the second roller drive shaft, and a holding area where the welding roller is maintained in the held state by the rotational phase of the second roller drive shaft. And
The range of the Y direction guiding area of the second converting means is included in the range of the holding area of the third converting means,
The range of the open area of the third conversion means is included in the range of the Y-direction stationary area of the second conversion means,
The in-vacuum welding processing apparatus according to claim 1 .
請求項1または2に記載の真空内溶接処理装置。 The second conversion means and the third conversion means are cams that rotate together with the second roller drive shaft,
The in-vacuum welding processing apparatus according to claim 1 or 2 .
前記第1変換手段は、前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを溶接可能状態までに下降させる溶接実行領域、および前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを溶接不能状態までに上昇させる溶接不実行領域を有しており、
前記第3変換手段は、前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを開放状態に維持する開放領域、および前記第1ローラ駆動軸の回転位相によって前記溶接ローラを保持状態に維持する保持領域を有しており、
前記第1変換手段の前記溶接実行領域の範囲は、前記第3変換手段の前記保持領域の範囲内に含まれるようになっており、
前記第3変換手段の前記開放領域の範囲は、前記第1変換手段の前記溶接不実行領域の範囲内に含まれるようになっていることを特徴とする、
請求項1に記載の真空内溶接処理装置。 The third conversion means is adapted to convert the power of the first roller drive shaft,
The first conversion means has a welding execution region in which the welding roller is lowered to a weldable state by the rotational phase of the first roller drive shaft, and the welding roller cannot be welded by the rotational phase of the first roller drive shaft. Has a welding non-execution area that rises by
The third conversion means is an open region for maintaining the welding roller in an open state by the rotational phase of the first roller drive shaft, and a holding for maintaining the welding roller in a held state by the rotational phase of the first roller drive shaft. Has an area,
The range of the welding execution area of the first conversion means is included in the range of the holding area of the third conversion means,
The range of the open area of the third conversion means is configured to be included in the range of the welding non-execution area of the first conversion means,
The in-vacuum welding processing apparatus according to claim 1 .
請求項1または4に記載の真空内溶接処理装置。 The first conversion means and the third conversion means are cams that rotate together with the first roller drive shaft.
The in-vacuum welding processing apparatus according to claim 1 or 4 .
前記保持手段が保持している前記溶接ローラと、前記真空チャンバ内に配置された前記交換用の前記溶接ローラを自動交換することを特徴とする、
請求項1乃至5のいずれかに記載の真空内溶接処理装置。 The replacement welding roller is disposed in the vacuum chamber,
The welding roller held by the holding means and the replacement welding roller arranged in the vacuum chamber are automatically exchanged,
The in-vacuum welding processing apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
請求項6に記載の真空内溶接処理装置。 The welding roller for replacement is placed on an exchange table movable in the X direction by the carrier driving means,
The in-vacuum welding processing apparatus according to claim 6 .
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