JP4874214B2 - 金属箔溶接方法、金属箔溶接装置、および可撓性樹脂金属箔積層体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属箔を互いに重ねられた状態で溶接するための金属箔溶接方法および金属箔溶接装置、その金属箔溶接装置を備えた可撓性樹脂金属箔積層体製造装置に関するものである。

互いに重ねられた複数の金属箔を相互に溶接するに際しては、金属箔間の隙間を可及的に少なくすることが、溶接強度を維持する上で重要な事項である。このため、特許文献１に示すように、被溶接物である重畳した金属箔の一方の面を所定の間隔で配設した２つの接触部材で押圧して金属箔の間を狭めながら、２つの接触部材の間に配設した光学ユニットの出力レンズからレーザ光を照射して金属箔を相互に溶接することが提案されている。また、特許文献２に示されるように、互いに重ねられた金属箔を下側ローラと上側ローラとの間に挟圧して金属箔の間の隙間を狭めながら、互いに重ねられた金属箔の上側ローラからはずれた位置に光学ユニットからレーザ光を照射して溶接することが提案されている。
特開昭６２−２２７５９１号公報 実開平５−２８５７８号公報

上記従来の金属箔溶接装置によれば、互いに重ねられた金属箔に対して光学ユニットからのレーザ光の溶射位置を相対移動させつつ連続的に溶接を施すことができる。

ところで、上記従来の金属箔溶接装置において、互いに重ねられた金属箔に対するレーザ光の照射位置は、接触部材による押圧位置或いは下側ローラと上側ローラとの間の挟圧位置から所定距離隔てた位置とせざるを得ないため、レーザ光の照射位置では必ずしも金属箔の間の隙間が解消されてはおらず、溶接品質が得られない場合があった。このような不都合は、金属箔が薄くなるほど顕著となる。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、互いに重ねられた金属箔間の隙間が解消された状態で溶接可能な金属箔溶接方法および金属箔溶接装置、その金属箔溶接装置を備えた可撓性樹脂金属箔積層体製造装置を提供することにある。

本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、互いに重ねられた金属箔に対して圧力気体を局所的に吹きつけることにより押圧し、その押圧部位に対してレーザ光を照射すると、互いに密着した状態の金属箔に対してレーザ光を集光させることになり、安定した品質の溶接が得られることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。

上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、溶接台上に重ねて配置された複数枚の金属箔をレーザ光を用いて相互に溶接する金属箔溶接方法であって、(a) 前記重ねて配置された複数枚の金属箔上に向かって圧力気体を局所的に噴射しつつ一方向に相対移動することにより該圧力気体による圧迫される部位を該一方向へ相対移動させる圧力気体圧迫工程と、(b) 前記複数枚の金属箔上において前記圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かって前記レーザ光を照射しつつ該レーザ光の照射位置を前記一方向へ移動させることにより該複数枚の金属箔を相互に溶接するレーザ光照射工程とを、含むことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記複数枚の金属箔の上において、前記レーザ光により照射される位置よりも上流側部位を押圧部材を用いて押圧しつつ該押圧部材を前記一方向に相対移動させる押圧工程を、さらに含むことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、溶接台上に重ねて配置された複数枚の金属箔をレーザ光を用いて相互に溶接する金属箔溶接装置であって、(a) 前記溶接台上において該溶接台の上面に平行な一方向に所定速度で移動させられる移動部材と、(b) 該移動部材に設けられ、前記重ねて配置された複数枚の金属箔の上から押圧する押圧部材と、(c) 前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記押圧部材から該押圧部材の移動方向の下流側に隣接する部位を圧迫するために該部位に向かって圧力気体を噴射する噴射ノズルと、(d) 前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記噴射ノズルからの圧力気体の噴射により圧迫されている部位を溶接するために該部位に向かって前記レーザ光を照射する光学ヘッドとを、含むことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３にかかる発明において、前記光学ヘッドは、前記押圧部材と噴射ノズルとの間から前記複数枚の金属箔に向かって前記レーザ光を照射することを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項３または４に係る発明において、前記押圧部材は、前記一方向に直交する方向の軸心まわりに回転可能に支持されて該軸心の方向の中央部がその両端部よりも大径とされた円筒状のものであることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項３乃至５のいずれか１に係る発明において、(a) 前記溶接台の両側において前記移動部材の移動方向に平行に設けられた一対の長手状固定部材と、(b) 該長手状固定部材と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて該長手状固定部材に対して接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラとを、含み、(c) 前記複数枚の金属箔は、前記レーザ光の溶接に先立って前記長手状固定部材と一対の挟みローラとにより前記溶接台の両側においてそれぞれ挟持されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、可撓性樹脂金属箔積層体製造装置であって、(a) 樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔が所定のロールから巻き出されて連続的に送られる過程で該金属箔に熱処理を施すことにより、一面に樹脂が生成された可撓性樹脂金属箔積層体を送出する熱処理装置と、(b) 前記金属箔の後端部と新たなロールから巻き出された樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔の前端部とを重ねた状態で溶接する請求項３乃至６のいずれか１の金属箔溶接装置と、(c) 該金属箔溶接装置と前記熱処理装置との間に配設され、該金属箔溶接装置による溶接中は、前記熱処理装置への連続的な送りを継続しつつ該金属溶接装置からの引き込みを停止するアキュムレータとを、含むことを特徴とする。

請求項１に係る発明の金属箔溶接方法によれば、重ねて配置された複数枚の金属箔上に向かって圧力気体を局所的に噴射しつつ一方向に相対移動することにより該圧力気体による圧迫される部位を該一方向へ相対移動させ、前記複数枚の金属箔上において前記圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かって前記レーザ光を照射しつつ該レーザ光の照射位置を前記一方向へ移動させることにより該複数枚の金属箔を相互に溶接することから、圧力気体の噴射により圧迫されている互いに重ねられた金属箔間が密着させられた状態でレーザ光が照射されるので、高い溶接品質が得られる。

請求項２に係る発明の金属箔溶接方法によれば、前記複数枚の金属箔の上において、前記レーザ光により照射される位置よりも上流側部位を押圧部材を用いて押圧しつつ該押圧部材を前記一方向に相対移動させる押圧工程がさらに含まれているので、互いに重ねられた金属箔間が一層好適に連続溶接される。

請求項３に係る発明の金属箔溶接装置によれば、(a) 前記溶接台上において該溶接台の上面に平行な一方向に所定速度で移動させられる移動部材と、(b) 該移動部材に設けられ、前記重ねて配置された複数枚の金属箔の上から押圧する押圧部材と、(c) 前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記押圧部材から該押圧部材の移動方向の下流側に隣接する部位を圧迫するために該部位に向かって圧力気体を噴射する噴射ノズルと、(d) 前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記噴射ノズルからの圧力気体の噴射により圧迫されている部位を溶接するために該部位に向かって前記レーザ光を照射する光学ヘッドとを、含むことから、圧力気体の噴射により圧迫されている互いに重ねられた金属箔間が押圧部材および圧力気体による局所的噴射により互いに密着させられた状態でレーザ光が照射されるので、高い溶接品質が得られる。

請求項４に係る発明の金属箔溶接装置によれば、前記光学ヘッドは、前記押圧部材と噴射ノズルとの間から前記複数枚の金属箔に向かって前記レーザ光を照射することから、レーザ光の照射角度は上記噴射ノズルの噴射角度よりも大きくなるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

請求項５にかかる発明の金属箔溶接装置によれば、前記押圧部材は、前記一方向に直交する方向の軸心まわりに回転可能に支持されて該軸心の方向の中央部がその両端部よりも大径とされた円筒状のものであることから、前記レーザ光が照射される部位を含んだ前記一方向に直交する方向の所定の幅の互いに重ねられた金属箔間が、押圧部材による部分的押圧および圧力気体による局所的噴射により互いに一層確実に密着させられるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

請求項６にかかる発明の金属箔溶接装置によれば、(a) 前記溶接台の両側において前記移動部材の移動方向に平行に設けられた一対の長手状固定部材と、(b) 該長手状固定部材と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて該長手状固定部材に対して接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラとを、含み、(c) 前記複数枚の金属箔は、前記レーザ光の溶接に先立って前記長手状固定部材と一対の挟みローラとにより前記溶接台の両側においてそれぞれ挟持されることから、互いに重ねられた金属箔がレーザ光照射部位を中心にして広範囲に固定されるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

請求項７に係る発明の可撓性樹脂金属箔積層体製造装置によれば、(a) 樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔が所定のロールから巻き出されて連続的に送られる過程で該金属箔に熱処理を施すことにより、一面に樹脂が生成された可撓性樹脂金属箔積層体を送出する熱処理装置と、(b) 前記金属箔の後端部と新たなロールから巻き出された樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔の前端部とを重ねた状態で溶接する請求項３乃至５のいずれか１の金属箔溶接装置と、(c) 該金属箔溶接装置と前記熱処理装置との間に配設され、該金属箔溶接装置による溶接中は、前記熱処理装置への連続的な送りを継続しつつ該金属溶接装置からの引き込みを停止するアキュムレータとを、含むことから、他のロールに切り換えるときにロールに巻回された金属箔の前端部および後端部を無駄にすることなく、効率的に長期間にわたって連続的に可撓性樹脂金属箔積層体を製造することができる。

ここで、前記金属箔溶接装置による溶接は、たとえば、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、スズ箔、銀箔、金箔などの金属箔に好適に適用されるが、これに限らず、その他の金属箔にも適用可能である。

また、可撓性樹脂金属箔積層体製造装置において、前記金属箔の一面に生成される樹脂は、たとえば、ポリイミド樹脂、リキッドクリスタルポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂などである。また、これに限らず、その他の樹脂であってもよい。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置１０を示す正面図である。その可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置１０は、ポリイミド樹脂前駆体Ｐが一面に塗布された金属箔たとえば９乃至３５μｍ程度の厚みの銅箔１２をその銅箔１２が巻かれたロール１４から所定の速度で巻き出す巻出装置１６と、上記銅箔１２がロール１４から巻き出されて連続的に送られる過程でその銅箔１２に熱処理を施すことにより、一面にポリイミド樹脂１８が生成された可撓性ポリイミド金属箔積層体２０を送出する熱処理装置２２と、巻出装置１６から巻き出された銅箔１２を熱処理装置２２を通して所定の張力を維持しつつ巻き取ってロール２４とする巻取装置２６とを、備えている。本実施例では、巻出装置１６および巻取装置２６が銅箔１２の搬送装置を構成している。

上記熱処理装置２２は、通過させられる銅箔１２の一面に塗着されたポリイミド樹脂前駆体Ｐを３５０乃至４００℃程度に所定時間加熱するトンネル状の炉本体２８と、その炉本体２８を通過させられた銅箔１２を冷却する冷却装置３０とを備えている。上記炉本体２８内には、炉壁３１で囲まれた空間内において一直線に沿って水平方向に搬送される銅箔１２の上面側および下面側に所定距離隔てて位置し且つその銅箔１２の送り方向Ｘに沿って僅かな隙間を隔てて互いに隣接する複数個の平板状の加熱プレート（遠赤外線ヒータ）３２が配置されている。この熱処理装置２２では、加熱プレート３２の銅箔１２と対向する側の放射面全体に固着された遠赤外線放射体層から銅箔１２の一面に向かって放射される熱輻射と、加熱プレート３２に設けられた図示しない噴射孔から銅箔１２の一面に向かって噴射される不活性ガスとを用いて、銅箔１２の一面に塗布されたポリイミド樹脂前駆体Ｐが加熱されるようになっている。

上記炉本体２８内では、複数個の平板状の加熱プレート３２が互いに隣接して配置されていることにより、炉壁３１と複数個の加熱プレート３２とで囲まれた排気空間３３が形成され、炉本体２８に接続された排気管３４がその排気空間３３と連通させられている。これにより、ポリイミド樹脂前駆体Ｐから発生して加熱プレート３２とその銅箔１２の一面との間に滞留する揮発物等は銅箔１２の間の隙間を通して上記排気空間３３側へ送られ、排気管３４を通して除去されるようになっている。なお、熱処理装置２２の詳細は、本発明と同一出願人に係る文献の特開２００６−１９２８６１号に開示がなされている。

さらに、可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置１０は、ロール１４の銅箔１２の後端部４０と新たなロールである引継ぎロール４２から巻き出されたポリイミド樹脂前躯体Ｐが一面に塗布された銅箔１２の前端部４４とを重ねた状態で溶接する金属箔溶接装置４６と、金属箔溶接装置４６と熱処理装置２２との間に配設され、ロール１４と引継ぎロール４２との接合中すなわち金属箔溶接装置４６による溶接中は熱処理装置２２への銅箔１２の連続的な送りを継続しつつ金属溶接装置４６からの引き込みを停止するアキュムレータ４８と、熱処理装置２２と巻取装置２６との間に配設され、ロール２４の搬出中に熱処理装置２２からの可撓性ポリイミド金属箔積層体２０の連続的な引き込みを継続しつつ巻取装置２６への銅箔１２の送りを停止するアキュムレータ５０とを、備えている。

アキュムレータ４８、５０は、銅箔１２の送り方向に直交し且つ水平な方向に略平行な軸心まわりに回転可能に支持された複数（本実施例では４つ）の円筒状の固定ローラ５２と、その複数の固定ローラ５２に対して接近離隔可能に設けられた移動フレーム５４に固定ローラ５２の軸心と略平行な軸心周りに回転可能に支持された複数（本実施例では３つ）の円筒状の移動ローラ５６とを、備えている。また、アキュムレータ４８の入口側には、互いに接近離隔可能に設けられた一対のクランプローラ５５が設けられており、その一対のクランプローラ５５は、互いに接近することにより銅箔１２をそれらの間にて挟持できるようになっている。

図１のアキュムレータ４８は、移動フレーム５４が固定ローラ５２に対して最も離間する最上位置まで移動させられた最上位置状態を示し、図１のアキュムレータ５０は、移動フレーム５４が固定ローラ５２に最接近する最下位置まで移動させられた最下位置状態を示している。図１に示すように、金属箔溶接装置４６から送り出された銅箔１２は、アキュムレータ４８の固定ローラ５２と移動ローラ５６とを交互に通って熱処理装置２２へ送り出され、熱処理装置２２から送り出された可撓性ポリイミド金属箔積層体２０は、アキュムレータ５０の固定ローラ５２と移動ローラ５６とを交互に通って巻取装置２６へ送り出される。ここで、アキュムレータ４８、５０に収容される銅箔１２の長手方向長さは、移動フレーム５４を介して移動ローラ５６が固定ローラ５２に対して上下に相対移動させられることにより変化させられる。これにより、アキュムレータ４８は、移動フレーム５４の最上位置状態から最下位置状態に達するまで、熱処理装置２２への銅箔１２の連続的な送りを継続しつつ金属溶接装置４６からの引き込みを停止することが可能である。また、アキュムレータ５０は、移動フレーム５４の最下位置状態から最上位置状態に達するまで、熱処理装置２２からの銅箔１２の連続的な引き込みを継続しつつ巻取装置２６への銅箔１２の送りを停止することが可能である。

図２は、本発明の一実施例の金属箔溶接装置４６を示す斜視図である。図２において、枠台５７は、上面に矩形板状の天板５８が設けられている金属製たとえばアルミニウム合金製のフレームから成る基台である。その天板５８の上面には、搬送される銅箔１２の下面に所定距離隔てて位置しその銅箔１２の送り方向Ｘに直交する方向で長手状をなす方形面（上面）６１を有する溶接台６２が巻出装置１６側に固定され、矩形板状の第１支持板６４の両端部を支持する断面矩形の一対の支柱６６が熱処理装置２２側に送り方向Ｘに直交する方向に所定間隔を隔てて立設されている。その支柱６６の一方には、作業者等によって操作される起動押釦６８などが備えられた入力操作装置７０が外向きに固定されている。

図３は、溶接台６２上に重ねて配置された複数枚の銅箔１２をレーザ光Ｌを用いて相互に溶接している金属箔溶接装置４６を示す斜視図である。図４は、金属箔溶接装置４６の天板５８より下方を切り欠いて示した側面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図の一部を示す金属箔溶接装置４６の正面図である。図３乃至図５に示すように、溶接台６２の方形面６１に平行な一方向Ｙに移動させられるスライドブロック７２が嵌め込まれたスライドレール７４が複数のボルト７６によって第１支持板６４の巻出装置１６側の側面７８に取り付けられている。また、上記一方向Ｙに軸心を有し電気駆動式のサーボモータ８０によりその軸心まわりに回転させられるねじ軸８２を内包するケーシング８４がボルト８６により側面７８に取り付けられている。そのケーシング８４の側面７８に対する反対側には、矩形板状の板部８８とその板部８８のケーシング８４に対向する面から突き出してねじ軸８２に螺合させられている突部９０とを有するスライド部材９２が隣接して設けられている。スライド部材９２は、サーボモータ８０によってねじ軸８２がその軸心まわりに回転させられることにより一方向Ｙへ移動させられるものである。

上記スライドブロック７２およびスライド部材９２には、溶接台６２の方形面６１に垂直な方向に長手状をなしスライドブロック７２に対して突き出した形状を有する移動部材９４がボルト９６、９８によってそれぞれ固定されている。上記構成により、移動部材９４は、上記スライド部材９２の移動に伴って溶接台６２上において方形面６１に平行な一方向Ｙに所定速度で移動させられるようになっている。

上記移動部材９４には、図４のスライド部材９２に対する反対方向すなわち図４の左方向側に、シリンダロッド先端に設けられた第１取付ステイ１００がエア駆動により方形面６１に直交する方向に往復移動可能となっている切替シリンダ１０２がボルト１０４により固定されている。その第１取付ステイ１００には、図４の左方向側に矩形板状の第２支持板１０６がボルト１０８により固定されている。その第２支持板１０６には、図４の左方向側下部に、図４の左方向に延び出す延出部１１０を有する一対の第２取付ステイ１１２が水平方向すなわち図５の左右方向に所定間隔を隔てて固定され、図４の左方向側中央部に、矩形板状の固定ベース１１４を介して図４の左方向に延び出す一対の延出部１１６が互いに水平方向の所定間隔を隔てて設けられた第３取付ステイ１１８が固定されている。

図６は、図４のVI−VI視断面図である。図５及び図６において、一方すなわち図５の左側の第２取付ステイ１１２の延出部１１０には、一方向Ｙに直交する送り方向Ｘに平行且つ方形面６１に平行な軸心まわりに回転可能に支持される押圧ローラ（押圧部材）１２０が、一対の第４取付ステイ１２２および固定ブロック１２４を介して設けられている。押圧ローラ１２０は、上記軸心の方向の中央部がその両端部よりも大径とされた円筒状のものであり、第１取付ステイ１００が切替シリンダ１０２により下降させられている場合には、上記押圧ローラ１２０の軸心方向の中央部にて溶接台６１を押圧するようになっている。つまり、押圧ローラ１２０は、第４取付ステイ１２２等を介して移動部材９４に設けられ、重ねて配置された複数枚の銅箔１２を上から押圧するものである。

図５及び図６において、他方すなわち図５の右側の第２取付ステイ１１２の延出部１１０には、エア配管１２６を通じて供給される圧力気体を先端に有する複数の孔１２８から噴射する噴射ノズル１３０が、一対の第４取付ステイ１３１および固定ブロック１３３を介して設けられている。噴射ノズル１３０は、第１取付ステイ１００が切替シリンダ１０２により下降させられている場合には、噴射ノズル１３０と押圧ローラ１２０との間に位置する溶接台６２の方形面６１上の所望の部位を局所的に上記圧力気体にて圧迫するようになっている。つまり、噴射ノズル１３０は、第４取付ステイ１３１等を介して移動部材９４に設けられ、複数枚の銅箔１２上の前記押圧ローラ１２０からその押圧ローラ１２０の移動方向の下流側に隣接する部位を圧迫するためにその部位に向かって圧縮空気等の圧力気体を噴射するものである。

図４及び図５において、第３取付ステイ１１８の一対の延出部１１６間には、光学ヘッド１３２がボルト１３４により固定されている。図７は、図５のVII−VII視断面図である。図６及び図７において、光学ヘッド１３２は、方形面６１に対して垂直に設けられた筒状のホルダー１３６と、そのホルダー１３６の下部先端に嵌め入れられストッパー１３８により固定された集光レンズ１４０と、ホルダー１３６側部に設けられ図示しないたとえば出力３０ＷのＹＡＧレーザ発振器により発振された３０Ｐ／ｓｅｃのパルス状レーザ光Ｌを光ファイバー１４２を介して受け取り第１ハーフミラー１４４および集光レンズ１４０を介して銅箔１２へ放射するレーザヘッド１４６と、ホルダー１３６側部に設けられ第２ハーフミラー１４８を介して得られた溶接部位の画像を図示しない画像表示装置に送信するＣＣＤカメラ１５０と、溶接部位周辺に集光レンズ１４０を介して照明光を投射する光源ランプ１５２とを、備えている。上記放射されたレーザ光Ｌは、集光レンズ１４０により第１取付ステイ１００が下降させられている状態にて銅箔１２の上記圧力気体にて圧迫させられている部位に集光させられる。つまり、光学ヘッド１３２は、第３取付ステイ１１８等を介して移動部材９４に設けられ、複数枚（本実施例では２枚）の銅箔１２上の前記噴射ノズル１３０からの圧力気体の噴射により圧迫されている部位を溶接するためにその部位に向かってレーザ光Ｌを集光して照射するものである。なお、前記光学ヘッド１３２は、押圧ローラ１２０と噴射ノズル１３０との間から複数枚の銅箔１２に向かってレーザ光Ｌを照射するようになっている。

さらに、金属箔溶接装置４６は、図２、図３、および図４に示すように、溶接台６２の送り方向Ｘの両側において移動部材９４の移動方向である一方向Ｙに平行に設けられた一対の長手状固定部材１５４と、その長手状固定部材１５４と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて長手状固定部材１５４に対してたとえば枠台５７に固定されたエア駆動式の挟みシリンダ１５６により接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラ１５８とを、備えている。これにより、複数枚の銅箔１２は、前記レーザ光Ｌの溶接（照射）に先立って長手状固定部材１５４と一対の挟みローラ１５８とにより溶接台６２の両側においてそれぞれ挟持されることにより、溶接台６２の方形面６１上に配置させられるようになっている。

図８は、溶接台６２上に重ねて配置された複数枚の銅箔１２をレーザ光Ｌを用いて相互に溶接するための金属箔溶接装置４６の制御系統を説明するブロック線図である。電子制御装置１６０は、所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェイス等を備え、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、制御信号を出力する。金属箔溶接装置４６の各種アクチュエータの作動状態は、電子制御装置１６０によって上記制御信号が対応する各種回路に供給されることにより制御される。たとえば、エア駆動式のアクチュエータたとえば切替シリンダ１０２や挟みシリンダ１５６等は、エア制御回路１６２に含まれるそれぞれの図示しない電磁弁に対して所定の制御信号が供給されることでエア回路が切り換わりそれぞれ作動させられる。また、電気駆動式のサーボモータ８０は、サーボモータ駆動制御回路１６４に対して所定の制御信号が供給されることで所定角度回転させられる。また、レーザ発振器、光源ランプ１５２、およびＣＣＤカメラ１５０は、レーザ発振器制御回路１６６、光源制御回路１６８、およびＣＣＤカメラ制御回路１７０に対してそれぞれ所定の制御信号が供給されることでそれぞれ作動させられる。なお、電子制御装置１６０には、作業者により操作される入力操作装置７０や図示しない各部の作動状態たとえば切替シリンダ１０２が移動端に達した状態等を検出するセンサ，リミットスイッチ等からの前記入力信号に対応する各種の信号が供給されるようになっている。

図９は、上記電子制御装置１６０による制御作動の内容、すなわち金属箔溶接装置４６の作動であって溶接台６２上に重ねて配置された複数枚の銅箔１２をレーザ光Ｌを用いて相互に溶接する金属箔溶接方法を説明するフローチャートである。本処理は、たとえば作業者に押される起動押釦６８からの入力信号が電子制御装置１６０に入力されてから実行される。なお、上記起動押釦６８が押される前に、引継ぎロール４２の銅箔１２の前端部４４は、予め、所定の手順に沿って図３に示すような所定位置に移動させられているものとする。上記所定の手順とは、具体的には、先ず、作業者によりクランプスイッチのクランプ側が選択されることによって、電子制御装置１６０により自動で、アキュムレータ４８の入口側で一対のクランプローラ５５により銅箔１２がクランプされ、最上位状態にあるアキュムレータ４８の上下フレーム５４の下降が開始される。続いて、作業者により第1押えスイッチの押え側が選択されることによって、電子制御装置１６０により自動で、下流側すなわちアキュムレータ４８側の挟みシリンダ１５６が作動させられ、下流側の挟みローラ１５８と長手状固定部材１５４とにより銅箔１２が挟持される。続いて、作業者により、カッター等が用いられて銅箔１２が図３に示すような位置にてカットされ、引継ぎロール４２の前端部４４が金属箔溶接装置４６の所定位置まで引き出され載置される。続いて、作業者により第２押えスイッチの押え側が選択されることによって、電子制御装置１６０により自動で、上流側すなわち巻出装置１６側の挟みシリンダ１５６が作動させられ、上流側の挟みローラ１５８と長手状固定部材１５４とにより引継ぎロール４２の銅箔１２の前端部４４付近が挟持される。以上の所定の手順によって、ロール１４の銅箔１２の後端部４０と引継ぎロール４２の銅箔１２の前端部４４とが溶接台６２上にて重なった状態で、長手状固定部材１５４と一対の挟みローラ１５８とにより溶接台６２の両側においてそれぞれ挟持される。このとき、金属箔溶接装置４６からは銅箔１２の送り出しが停止されるが、アキュムレータ４８からはその内に収容された銅箔１２が移動ローラ５６の下降とともに熱処理装置２２に送り出される。

上記所定の手順が終了し、起動押釦６８が押されて処理が開始されると、先ず、ステップＰ１（以下、ステップを省略）では、光学ヘッド１３２が図３に示される銅箔１２の幅方向一端の内側付近である所定の位置Ａの真上に移動される。次いで、Ｐ２では、光学ヘッド１３２が下降され、これにより、銅箔１２が押圧ローラ１２０によって押圧される。次いで、Ｐ３では、位置Ａの重ねて配置された複数枚の銅箔１２上に向かって噴射ノズル１３０から噴射される圧力気体が局所的に噴射される。次いで、Ｐ４では、複数枚の銅箔１２上において上記圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かって光学ヘッド１３２からレーザ光Ｌが照射されつつ、光学ヘッド１３２が位置Ａから銅箔１２の幅方向他端の内側付近である所定の位置Ｂへ移動すなわち上記レーザ光Ｌの照射位置をたとえば１５乃至３０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で一方向へ移動されることにより、複数枚の銅箔１２の上記レーザ光Ｌが照射させられた部位が相互に溶接される。また、上記光学ヘッド１３２の移動に伴って、重ねて配置された複数枚の銅箔１２上に向かって圧力気体が局所的に噴射されつつ噴射ノズルが上記一方向に相対移動させられることにより、その圧力気体により圧迫される部位が上記一方向へ相対移動され、さらに、複数枚の銅箔１２の上において、レーザ光Ｌにより照射される位置よりも上流側部位が押圧ローラを用いて押圧されつつ、その押圧ローラが上記一方向に相対移動される。次いで、Ｐ５では、レーザ光Ｌの照射および圧力気体の噴射が停止され、光学ヘッド１３２が上昇される。次いで、Ｐ６では、光学ヘッド１３２が原位置に戻される。

上記処理後、所定の手順に沿って金属箔溶接装置４６からの銅箔１２の送り出しが再開される。上記所定の手順とは、具体的には、先ず、作業者により第１押えスイッチおよび第２押えスイッチの開放側が選択されることによって、電子制御装置１６０により自動で、下流側および上流側の挟みシリンダ１５６が作動させられ、一対の挟みローラ１５８と長手状固定部材１５４とによる銅箔１２の挟持状態が解除される。続いて、作業者によりクランプスイッチの開放側が選択されることによって、電子制御装置１６０により自動で、一対のクランプローラ５５による銅箔１２のクランプ状態が解除される。以上の所定の手順により銅箔１２の送り出しが再開されるが、この後、アキュムレータ４８の上下フレーム５４が最上位状態まで上昇させられる。

本実施例では、電子制御装置１６０によって行われる上記一連の作動のうち、Ｐ３，Ｐ４が圧力気体圧迫工程で、Ｐ４がレーザ光照射工程で、Ｐ２〜Ｐ４が押圧工程である。

上述のように、本実施例の金属箔溶接方法によれば、重ねて配置された複数枚の銅箔（金属箔）１２上に向かって圧力気体を局所的に噴射しつつ一方向に相対移動することによりその圧力気体による圧迫される部位を一方向Ｙへ相対移動させ、前記複数枚の銅箔１２上において前記圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かってレーザ光Ｌを照射しつつそのレーザ光Ｌの照射位置を前記一方向Ｙへ移動させることにより複数枚の銅箔１２を相互に溶接することから、圧力気体の噴射により圧迫されている互いに重ねられた銅箔１２間が密着させられた状態でレーザ光Ｌが照射されるので、高い溶接品質が得られる。

また、本実施例の金属箔溶接方法によれば、前記複数枚の銅箔１２の上において、レーザ光Ｌにより照射される位置よりも上流側部位を押圧ローラ（押圧部材）１２０を用いて押圧しつつその押圧ローラ１２０を前記一方向Ｙに相対移動させる押圧工程がさらに含まれているので、互いに重ねられた銅箔１２間が一層好適に連続溶接される。

また、本実施例の金属箔溶接装置４６によれば、溶接台６２上においてその溶接台６２の方形めん（上面）６１に平行な一方向Ｙに所定速度で移動させられる移動部材９４と、その移動部材９４に設けられ、前記重ねて配置された複数枚の銅箔１２の上から押圧する押圧ローラ（押圧部材）１２０と、移動部材９４に設けられ、前記複数枚の銅箔１２上の押圧ローラ１２０からその押圧ローラ１２０の移動方向の下流側に隣接する部位を圧迫するためにその部位に向かって圧力気体を噴射する噴射ノズル１３０と、移動部材９４に設けられ、前記複数枚の銅箔１２上の前記噴射ノズルからの圧力気体の噴射により圧迫されている部位を溶接するためにその部位に向かってレーザ光Ｌを照射する光学ヘッド１３２とを、含むことから、圧力気体の噴射により圧迫されている互いに重ねられた銅箔１２間が押圧ローラ１２０および圧力気体による局所的噴射により互いに密着させられた状態でレーザ光Ｌが照射されるので、高い溶接品質が得られる。

また、本実施例の金属箔溶接装置４６によれば、光学ヘッド１３２は、押圧ローラ１２０と噴射ノズル１３０との間から前記複数枚の銅箔１２に向かってレーザ光Ｌを照射することから、レーザ光Ｌの照射角度は上記噴射ノズルの噴射角度よりも大きくなるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

また、本実施例の金属箔溶接装置４６によれば、押圧ローラ１２０は、一方向Ｙに直交する方向の軸心まわりに回転可能に支持されてその軸心の方向の中央部がその両端部よりも大径とされた円筒状のものであることから、レーザ光Ｌが照射される部位を含んだ一方向Ｙに直交する方向の所定の幅の互いに重ねられた銅箔１２間が、押圧ローラ１２０による部分的押圧および圧力気体による局所的噴射により互いに一層確実に密着させられるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

また、本実施例の金属箔溶接装置４６によれば、溶接台６２の両側において移動部材９４の移動方向に平行に設けられた一対の長手状固定部材１５４と、その長手状固定部材１５４と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて長手状固定部材１５４に対して接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラ１５８とを、含み、前記複数枚の銅箔１２は、レーザ光Ｌの溶接に先立って長手状固定部材１５４と一対の挟みローラ１５８とにより溶接台６２の両側においてそれぞれ挟持されることから、互いに重ねられた金銅箔１２がレーザ光照射部位を中心にして広範囲に固定されるので、一層好適にレーザ溶接が行われる利点がある。

また、本実施例の可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置１０によれば、ポリイミド樹脂前躯体Ｐが一面に塗布された銅箔１２が所定のロール１４から巻き出されて連続的に送られる過程でその銅箔１２に熱処理を施すことにより、一面にポリイミド樹脂１８が生成された可撓性ポリイミド金属箔積層体２０を送出する熱処理装置２２と、前記銅箔１２の後端部４０と引継ぎロール（新たなロール）４２から巻き出されたポリイミド樹脂前躯体Ｐが一面に塗布された銅箔１２の前端部４４とを重ねた状態で溶接する金属箔溶接装置４６と、その金属箔溶接装置４６と熱処理装置２２との間に配設され、金属箔溶接装置４６による溶接中は、熱処理装置２２への連続的な送りを継続しつつ金属溶接装置４６からの引き込みを停止するアキュムレータ４８とを、含むことから、他のロールすなわち引継ぎロール４２に切り換えるときにロール１４に巻回された銅箔１２の端部を無駄にすることなく、効率的に長期間にわたって連続的にポリイミド金属箔積層体（可撓性ポリイミド金属箔積層体）２０を製造することができる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、前述の実施例において、噴射ノズル１３０は、複数の孔１２８を有してその孔１２８から圧力気体が噴射されるものであったが、少なくとも１つ以上の孔１２８を有するものであればよく、また、金属箔溶接装置４６には、その噴射ノズル１３０が少なくとも１つ以上設けられていればよい。要するに、レーザ光が照射される部位の重ねられた複数枚の銅箔１２間を十分に密着させるために必要な数であればよい。

また、前述の実施例において、押圧ローラ１２０は、長手方向中央部の外径が長手方向両端の外径よりも大きい円筒状であったが、必ずしもその長手方向中央部の外径が長手方向両端の外径よりも大きい必要はなく、同じであってもよい。また、金属箔溶接装置４６には、その押圧ローラ１２０が必ずしも設けられる必要はない。

また、前述の実施例において、移動部材９４を一方向Ｙに移動させるための機械的構成は、その一例が開示されたものであり、その他の機械的構成でも実現されることができる。たとえば、エア駆動式のシリンダとそのシリンダのロッドの前進を止める複数の可動式のストッパーとが設けられ、そのロッド先端に取り付けられた移動部材９４が複数の位置に位置決めさせられるようにしてもよい。しかし、好適には、実施例のようにサーボモータ８０およびねじ軸８２が用いられる。さらに一層好適には、上記ねじ軸８２はボールねじ軸である。この構成によれば、移動させられる移動部材９４の位置は、サーボモータ８０に送られる信号を適宜変更することにより迅速に微調整可能であり、また、容易に移動させられる位置の数を変更することが可能である。

また、前述の実施例において、移動部材９４は、所定速度で移動させられるものであったが、たとえば、位置Ａから位置Ｂへの移動速度Ｖ１は、高い溶接品質が得られる所望の速度に設定され、原位置から位置Ａへの移動速度Ｖ２および位置Ｂから原位置への移動速度Ｖ３は、Ｖ１に比較して速く設定される。このように、Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３を適宜変更することで、高い溶接品質を得たり、また溶接作業にかかる時間を調整したりすることが可能である。

また、前述の実施例において、金属箔溶接装置４６には、長手状固定部材１５４と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて長手状固定部材１５４に対してたとえば枠台５７に固定されたエア駆動式の挟みシリンダ１５６により接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラ１５８が備えられていたが、一対の挟みローラ１５８は、必ずしも上記軸心まわりに回転可能に支持される必要はなく、回転不能であってもよい。また、ローラすなわち円筒状である必要はなく、たとえば板状であってもよい。要するに、複数枚の銅箔１２を長手状固定部材１５４との間にて挟持できればよいのである。また、金属箔溶接装置４６には、長手状固定部材１５４、挟みシリンダ１５６、および一対の挟みローラ１５８が必ずしも設けられる必要はない。それでも一応の効果は得られる。

また、前述の実施例において、熱処理装置２２には、加熱プレート（遠赤外線ヒータ）３２が備えられていたが、これに限らず、たとえば熱風機等であってもよい。要するに、熱源として機能するものであればよい。

また、前述の実施例において、図１に示すアキュムレータ４８、５０の移動フレーム５４は、複数の固定ローラ５２の上方に位置しており、その移動フレーム５４が下降することにより複数の固定ローラ５２に接近するようになっていたが、複数の固定ローラ５２の下方に位置する移動フレーム５４が上昇することにより複数の固定ローラ５２に接近するように構成されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例の可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置を示す正面図である。 本発明の一実施例の金属箔溶接装置を示す斜視図である。 図２の金属箔溶接装置であって、溶接台上に重ねて配置された複数枚の銅箔をレーザ光を用いて相互に溶接している状態を示す斜視図である。 図３の金属箔溶接装置の天板より下方を切り欠いて示した側面図である。 図４のＶ−Ｖ矢視図の一部を示す金属箔溶接装置の正面図である。 図４のVI−VI視断面図である。 図５のVII−VII視断面図である。 図２の金属箔溶接装置の制御系統を説明するブロック線図である。 電子制御装置による信号処理の内容、すなわち金属箔溶接装置の作動を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０：可撓性ポリイミド金属箔積層体製造装置（可撓性樹脂金属箔積層体製造装置）
１２：銅箔（金属箔）
１４：ロール
１６：巻出装置
１８：ポリイミド樹脂（樹脂）
２０：可撓性ポリイミド金属箔積層体（可撓性樹脂金属箔積層体）
２２：熱処理装置
４０：後端部
４２：引継ぎロール（新たなロール）
４４：前端部
４６：金属箔溶接装置
４８、５０：アキュムレータ
６２：溶接台
９４：移動部材
１２０：押圧ローラ（押圧部材）
１３０：噴射ノズル
１３２：光学ヘッド
１５４：長手状固定部材
１５８：挟みローラ
Ｌ：レーザ光
Ｐ：ポリイミド樹脂前駆体（樹脂前駆体）
Ｐ３、Ｐ４：圧力気体圧迫工程
Ｐ４：レーザ光照射工程
Ｐ２〜Ｐ４：押圧工程
Ｘ：送り方向
Ｙ：一方向

Claims (7)

1. 溶接台上に重ねて配置された複数枚の金属箔をレーザ光を用いて相互に溶接する金属箔溶接方法であって、
   前記重ねて配置された複数枚の金属箔上に向かって圧力気体を局所的に噴射しつつ一方向に相対移動することにより該圧力気体による圧迫される部位を該一方向へ相対移動させる圧力気体圧迫工程と、
   前記複数枚の金属箔上において前記圧力気体の噴射により圧迫されている部位に向かって前記レーザ光を照射しつつ該レーザ光の照射位置を前記一方向へ移動させることにより該複数枚の金属箔を相互に溶接するレーザ光照射工程と
   を、含むことを特徴とする金属箔溶接方法。
2. 前記複数枚の金属箔の上において、前記レーザ光により照射される位置よりも上流側部位を押圧部材を用いて押圧しつつ該押圧部材を前記一方向に相対移動させる押圧工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１の金属箔溶接方法。
3. 溶接台上に重ねて配置された複数枚の金属箔をレーザ光を用いて相互に溶接する金属箔溶接装置であって、
   前記溶接台上において該溶接台の上面に平行な一方向に所定速度で移動させられる移動部材と、
   該移動部材に設けられ、前記重ねて配置された複数枚の金属箔の上から押圧する押圧部材と、
   前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記押圧部材から該押圧部材の移動方向の下流側に隣接する部位を圧迫するために該部位に向かって圧力気体を噴射する噴射ノズルと、
   前記移動部材に設けられ、前記複数枚の金属箔上の前記噴射ノズルからの圧力気体の噴射により圧迫されている部位を溶接するために該部位に向かって前記レーザ光を照射する光学ヘッドと
   を、含むことを特徴とする金属箔溶接装置。
4. 前記光学ヘッドは、前記押圧部材と噴射ノズルとの間から前記複数枚の金属箔に向かって前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項３の金属箔溶接装置。
5. 前記押圧部材は、前記一方向に直交する方向の軸心まわりに回転可能に支持されて該軸心の方向の中央部がその両端部よりも大径とされた円筒状のものであることを特徴とする請求項３または４の金属箔溶接装置。
6. 前記溶接台の両側において前記移動部材の移動方向に平行に設けられた一対の長手状固定部材と、該長手状固定部材と平行な軸心まわりに回転可能に支持されて該長手状固定部材に対して接近離隔可能に設けられた一対の挟みローラとを、含み、
   前記複数枚の金属箔は、前記レーザ光の溶接に先立って前記長手状固定部材と一対の挟みローラとにより前記溶接台の両側においてそれぞれ挟持されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１の金属箔溶接装置。
7. 樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔が所定のロールから巻き出されて連続的に送られる過程で該金属箔に熱処理を施すことにより、一面に樹脂が生成された可撓性樹脂金属箔積層体を送出する熱処理装置と、
   前記金属箔の後端部と新たなロールから巻き出された樹脂前躯体が一面に塗布された金属箔の前端部とを重ねた状態で溶接する請求項３乃至５のいずれか１の金属箔溶接装置と、
   該金属箔溶接装置と前記熱処理装置との間に配設され、該金属箔溶接装置による溶接中は、前記熱処理装置への連続的な送りを継続しつつ該金属溶接装置からの引き込みを停止するアキュムレータと
   を、含むことを特徴とする可撓性樹脂金属箔積層体製造装置。

Images