JP5133732B2

JP5133732B2 - 足踏み式接合ヘッド

Info

Publication number: JP5133732B2
Application number: JP2008039536A
Authority: JP
Inventors: 寛和小林; 忠宏岩月
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: JP2009195936A

Description

本発明は、被接合物であるワークに接触して押圧力を加えつつ加熱又は通電する接合ツールを備えた接合ヘッド、具体的には足踏み式の、溶接装置、熱圧着装置、リフロー装置等に使用する接合ヘッドの駆動構造に関するものである。

従来から、足踏み式接合装置の構造として図４に示すような構造が広く採用されている。図４において、符号５１は基台、５２はワークを載置するステージ、５３は接合ヘッド、５４は接合ヘッド５３を基台５１に固定する支柱、５５は接合ヘッド５３内で上下動可能に設けられた昇降ブロック、５６は昇降ブロックを上方に向けて付勢する第１の圧縮コイルばね、５７は昇降ブロック５５に固定されて一体に上下動する押圧力調整筒、５８は直接ワークに接触して接合を行なう接合ツールである。

この接合ツールは、ツール自身に流れる電流によって抵抗発熱を得、この熱でワークを加熱しつつ押圧力を付与して熱圧着やリフローを行なうヒーターツールである場合や、抵抗溶接の電極である場合がある。また抵抗溶接の場合には、離隔して平行に設けられた一対の電極をワークの片側から接触させてワークに通電するパラレルギャップ溶接や、図４では表していないが、一対の電極でワークを上下から挟持しつつワークに通電するスポット溶接がある。

次に図４に基づいて、足踏み式接合ヘッドの動作を説明する。まず作業者がステージ５２上にワークを位置決めして載置し足踏みペダル５９を踏み込むことで、ワイヤ６０が第１の圧縮コイルばね５６の付勢力に抗して昇降ブロック５５を下方に引き下げる。すると、この昇降ブロック５５の動きと共に接合ツール５８が下降してワークに当接する。ワークに当接して接合ツール５８が下方に移動できなくなると、これを支持する押圧シャフト６１も下方への移動を停止するが、押圧力調整筒５７は昇降ブロック５５と共に下方への移動を続けるので、押圧シャフト６１の上端が押圧力調整筒５７内に設けた第２の圧縮コイルばね６２を圧縮する。

この動作により押圧シャフト６１と押圧力調整筒５７とに相対的な移動が生じ、押圧シャフト６１の上端に設けられ押圧力調整筒５７に上下方向に設けられたスリットから突出した突起６１Ａが、押圧力調整筒５７に固定されたマイクロスイッチ６３の接点を切り換える。そして、この接点の切り換え信号が入力されることにより図示しない電源部が接合ツールに電流を供給して、接合が行なわれる。また、ダイヤル６４を回すことによりストッパ６５が上下に移動し、第２の圧縮コイルばね５７の圧縮長が調整できるようになっている。つまり、接合ツール５８が所望の押圧力でワークを押圧した時点で電流が供給され、接合が行なわれるようになっている。

このような足踏み式接合ヘッドは足踏みペダルの踏み具合が接合ツールの上下動に直接反映されることや、昇降動作のためにモーター駆動やシリンダ駆動の装置を付加する必要がなく安価な装置が得られることから、現在でもその需要は多い。機構的には前述の従来技術と異なるが、その例として、特許文献１で開示された抵抗溶接装置を図５に、特許文献２で開示された溶接ヘッドを図６に示す。図５に示した抵抗溶接装置は溶接ヘッドの高さ方向の位置を自在に調節可能としたものであり、図６に示した溶接ヘッドは接合ツールである電極の近傍に溶接電流供給のための信号を発生する接点を設けたものであるが、何れも足踏みペダルを踏み込むことでチェーン（ワイヤに相当）を介して接合ツールと連動する昇降部を下方に移動させる構造となっている。

特開平９−１０３８８８号公報（第４頁、図１）特開平９−２２５６５０号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、これら従来技術の足踏み式接合ヘッドにおいては次のような課題が存在する、従来の接合ヘッドにおいては、昇降部（図４においては昇降ブロック５５）を下方に移動させる手段として、足踏みペダルを踏み込むことでチェーン或いはワイヤが昇降部を下方に引き下げるようにしている。そして前記チェーン或いはワイヤは昇降部材の下端に接続されており、この下端を下方へ引っ張るようにしてこの動作を実現している。すると、図４に示す寸法ア、図５に示す寸法イ及び図６に示す寸法ウが大きく確保できないという課題を有してしまう。

前記寸法ア、イ及びウを以下懐と記載すると、この懐が大きく取れない場合、ワークが例えば板物である場合、板物の大きさと接合箇所によっては作業が不可能となる。この板物はスポット溶接作業では鋼板等を対象に、パラレルギャップ溶接やリフロー作業ではプリント配線板等を対象に広く行なわれている作業である。この課題に対しては、昇降部を水平方向に長く形成して前記チェーンやワイヤと接合ツールとの間隔を大きくすればよいが、機構的な強度と精度の点で限界が存在する。この限界は接合の対象によっても変わるが、大掛りな機構を設けて強度や精度を上げる方法を選択するとコストの問題が係わって来ることは全ての場合で共通である。

また、図５に示した従来技術は、昇降部を上下方向に立設した２本のシャフトに固定するようにし、その固定位置を調整可能とすることで、様々なワークの高さ（厚さ）に対応可能とする技術である。そこで本発明は、前述した懐の寸法という課題と、様々なワークの高さ（厚さ）に対応可能とするという課題の両課題を安価に解決することを目的として創出されたものである。

本発明は第１の態様として、足踏み式の接合ヘッドにおいて、ワーク保持位置との位置関係が変化しない固定部と、ワーク保持位置に対して移動する昇降部と、この昇降部と前記ワーク保持位置とが接近及び離間するようにこの昇降部の側面と前記固定部の側面との間に介在する摺動部と、足踏みペダルと、この足踏みペダルを踏み込むことにより該足踏みペダルからの延出長が短縮するワイヤとを備え、前記昇降部の一端側に接合ツールが装着され、前記昇降部の他端側に対応する前記固定部の端面から前記ワイヤが導入され、前記足踏みペダルを踏み込むことで前記昇降部が前記ワーク保持位置に向かって移動することを特徴とする足踏み式接合ヘッドを提供する。

また、本発明は第２の態様として、前記固定部に導入された前記ワイヤは、前記固定部に備わったプーリに掛架されることによりその引っ張り方向が反転し、この反転後のワイヤに前記昇降部が連結されていることを特徴とする第１の態様として記載の足踏み式接合ヘッドを提供する。

さらに、本発明は第３の態様として、前記反転後のワイヤの先端にシャフトが連結され、このシャフトはその軸方向が前記ワイヤの引っ張り方向と略一致するように設けられると共に、前記反転後のワイヤの引っ張り方向と逆の方向に弾性体によって付勢されており、前記昇降部から延出したクランプが前記シャフトの軸方向の任意の位置を拘止可能であることを特徴とする第２の態様として記載の足踏み式接合ヘッドを提供する。

本発明の第１の態様によれば、昇降部を上下動自在に保持する固定部の下方に、足踏みペダルの操作を伝達する手段を設ける必要がなくなるので、接合ツールの作用端から奥側へ向けての空間が自由に設定でき、接合対象となるワークの形状の制限が大きく緩和される。

また、本発明の第２の態様によれば、固定部内にプーリを一つ設けることで、容易にワイヤの引っ張り方向を反転することができ、安価な構造で目的を達成することができる。

さらに、本発明の第３の態様によれば、ワイヤの先端に連結したシャフトの上下方向の任意の位置に昇降部から延出させたクランプを固定することができるので、前述のように深い懐が必要なワーク形状に対応できるのと同時に、様々な高さ（厚さ）のワークに対して容易に対応可能となる。

次に添付図面を参照して、本発明に係る足踏み式接合ヘッドの実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る接合ヘッドの部分断面図である。図１において、接合ツール５８、押圧シャフト６１、押圧力調整筒５７、足踏みペダル５９は図４に基づいて説明した従来の技術と同等であるので、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、符号１で示す昇降部は図４で示した昇降ブロック５５に対応するものであるが、その形態を変えて外部に露出可能なようにケースを兼ねたものになっている。そして昇降部１の下端側（一端側）には押圧シャフト６１を介して接合ツール５８が装着されており、さらに昇降部１の図を見て右側面には、スライドブロック２とスライドレール３で構成された摺動部４が設けられている。

さらに図を見て右側には、摺動部４を介して昇降部１と連接された固定部５が設けられ、この固定部５に対して昇降部１は上下動自在に保持されており、この固定部５と昇降部１で接合ヘッド６の本体部が構成されている。次に、足踏みペダル５９から延出したワイヤ７は固定部５の上端の端面（接合ツール５８が装着されない昇降部１の他端側に対応する側の端面）から内部に導入され、その下方に設けられたプーリ８に掛架されている。この掛架によりワイヤ７の先端は上方へ向かうように方向が転換され、ワイヤが貫通するように穴が設けられた固定板９を貫通してその上方にあるシャフト１０の下端に固定されている。このシャフト１０は、ワイヤ７と軸方向が一致するように上下方向に立設されており、下端に形成されたフランジ部分１０Ａとその下方にある固定板９との間には圧縮コイルばね１１が装着されている。

また、昇降部１の図を見て右側には昇降部１から延出したクランプ１２が、シャフト１０にボルト１２Ａを締結することで固定されている。図２はクランプ１２を上方から見た様子を示す図１のＸ−Ｘ断面であり、説明に不要と思われる部品は省略してある。この実施形態では、昇降部１から延出するように設けられているクランプ１２は一対であり、固定部５の上面から導入された直後のワイヤ７を避けるようにして、シャフト１０の上下方向の任意の位置を拘止するようになっている。

次に図１に基づいて本実施形態の接合ヘッドの動作を説明する。ここではワークを載置するステージやその基台は図示しておらず、接合装置全体の説明は後述するので、接合ヘッドの動作に関してのみ説明する。本実施形態において作業者が足踏みペダル５９を踏み込むと、固定部５の上端の端面から内部に導入されているワイヤ７は上方に移動する。これによりプーリ８に掛架されたワイヤ７の先端は下方に移動し、シャフト１０を引き下げる。このとき圧縮コイルばね１１がシャフト１０を上方へ向けて付勢しており、この付勢力に抗して引き下げているので、足踏みペダル５９の踏み込み力を弱めれば、シャフト１０は元の位置に復帰しようとする。そしてこのシャフト１０の上下動はクランプ１２を介して昇降部１の上下動に反映される。

このような接合ヘッド６の構造であるから、図３のように本実施形態の接合ヘッド６を用いて接合装置を構成することで、前述した効果を得ることができる。図３において、符号１３は基台、１４はワークの保持位置であるステージ、１５は門型フレームであり、この門型フレーム１５には図１に基づいて説明した本実施形態の接合ヘッド６が固定されている。ここで門型フレーム１５には接合ヘッド６の固定部５が螺着されており、基台１３の下方に設けた足踏みペダル５９から延出したワイヤ７は固定部５の上端に接続されている。

したがって、ワークの形状が奥行きの深いものであっても門型フレーム１５の下方にはワークと干渉する構造物がなく、ワークの形状による接合の制限範囲が極めて広くなる。また、図１及び図２に基づいて説明した一対のクランプ１２をシャフト１０の所望の位置（高さ）に固定することで、様々なワークの高さに対応して昇降部１を上下動させることが可能となる。なお図１及び図３において、接合ツール５８へ接合電流を供給する給電ケーブルに関しては図示を省略したが、これは従来から行なわれているように、給電ケーブルを接合ヘッドから上方へ引き回し、本実施形態のワイヤ７と同様のルート処理を行なえばよい。

本発明の実施形態を示す側面図（部分断面図）本発明の実施形態を示す平面図（部分断面図）本発明の実施形態を示す斜視図従来の技術を示す側面図（部分断面図）従来の技術を示す側面図従来の技術を示す側面図

符号の説明

１昇降部
２スライドブロック
３スライドレール
４摺動部
５固定部
６接合ヘッド
７ワイヤ
８プーリ
９固定板
１０シャフト
１１圧縮コイルばね
１２クランプ

Claims

足踏み式の接合ヘッドにおいて、ワーク保持位置との位置関係が変化しない固定部と、ワーク保持位置に対して移動する昇降部と、この昇降部と前記ワーク保持位置とが接近及び離間するようにこの昇降部の側面と前記固定部の側面との間に介在する摺動部と、足踏みペダルと、この足踏みペダルを踏み込むことにより該足踏みペダルからの延出長が短縮するワイヤとを備え、前記昇降部の一端側に接合ツールが装着され、前記昇降部の他端側に対応する前記固定部の端面から前記ワイヤが導入され、前記足踏みペダルを踏み込むことで前記昇降部が前記ワーク保持位置に向かって移動することを特徴とする足踏み式接合ヘッド。
前記固定部に導入された前記ワイヤは、前記固定部に備わったプーリに掛架されることによりその引っ張り方向が反転し、この反転後のワイヤに前記昇降部が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の足踏み式接合ヘッド。
前記反転後のワイヤの先端にシャフトが連結され、このシャフトはその軸方向が前記ワイヤの引っ張り方向と略一致するように設けられると共に、前記反転後のワイヤの引っ張り方向と逆の方向に弾性体によって付勢されており、前記昇降部から延出したクランプが前記シャフトの軸方向の任意の位置を拘止可能であることを特徴とする請求項２に記載の足踏み式接合ヘッド。