JP5159670B2

JP5159670B2 - センタリング装置

Info

Publication number: JP5159670B2
Application number: JP2009046188A
Authority: JP
Inventors: 和則春川
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010205751A

Description

本発明は、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を収容した容器の開口部に、蓋体であるリッドを接合することで該容器を気密封止する封止作業において使用する装置に関する。詳しくは、吸着搬送機構でリッドを吸着保持し、容器の開口部に位置決めしてリッドを載置する際、所望の位置と姿勢で吸着ノズルがリッドを吸着保持できるようにリッドの位置合せをするセンタリング装置に関するものである。

従来から、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を容器に気密封止する方法として、マイクロパラレルシーム接合法が広く用いられている。図４は従来からあるシールリング付き容器の断面図であり、まずセラミック基板５１に金属製シールリング５２をろう接してなる容器５３の内部に水晶振動子等の電子部品５４を収納し、この電子部品５４をワイヤ５５によって外リード５６に電気的に接続したものを準備する。そしてこの容器５３の開口部にはコバール等からなるリッド５７が位置決めされて載置される。

次にリッド５７が位置ずれしないように、スポット接合によって容器開口部に仮固定する。その後図５で示すように、ローラ電極によるシーム接合が行なわれる。図５には、容器５３とこれに仮固定されたリッド５７が斜視図で示されており、これに一対のローラ電極５８が転接している様子が描かれている。ここでは例として上面視長方形の容器５３とリッド５７が示されており、図５（ａ）ではローラ電極５８はリッド５７の対向する一対の長辺に転接しているところが示されている。

このようにローラ電極５８がリッド５７に転接するのと同時に両電極間に電圧が印加されると、リッド５７の対向する一対の長辺は抵抗発熱によりその一端から他端まで容器５３に接合される。この接合が終了するとローラ電極５８を上方に退避させ、容器５３を載置している図示しないステージを水平面上で９０度回転させる。その後再びローラ電極５８を下降させ、図５（ｂ）で示すようにリッド５７の対向する一対の短辺を前記長辺と同様の方法で接合する。

このようなシーム接合を行なう自動装置が特許文献１に記載されている。ここで記載されたシーム接合装置において、特許文献１の図４に基づいて記載されている仮付け手段に関して説明する。また、この文献に記載された仮付け手段はセンタリング（位置決め）動作を２重化して作業時間を短縮しているため構造が複雑なので、これを簡略化した図６に基づいて説明する。図６において符号５９はパーツフィーダーであり、リッド５７を供給するためのリッド供給部に位置する。符号６０はセンタリング装置であり、載置された一枚のリッドを所定の位置と姿勢に整えるものである。

符号６１は電子部品を収容しているが開口部に未だリッド５７が載置されていない状態の容器５３を多数搭載したトレイである。符号６２はパーツフィーダー５９からリッド５７を一枚ずつピックアップして移動し、センタリング装置６０に載置する第１の吸着ノズルである。符号６３はセンタリング装置でその位置と姿勢が整えられたリッド５７をピックアップして移動し、トレイ６１に搭載されている容器５３の開口部に載置する第２の吸着ノズルである。また、第２の吸着ノズル６３は一対の溶接電極６３Ａを備えており、リッド５７を容器５３に載置した直後に溶接電極６３Ａをリッド５７に当接させて電流を流し、スポット接合によるリッド５７の仮固定をおこなうものである。

ここで、図６（ａ）は第１の吸着ノズル６２がパーツフィーダー５９からリッド５７をピックアップするのと同時に、第２の吸着ノズル６３がセンタリング装置６０からリッド５７をピックアップする動作を示している。また図６（ｂ）は第１の吸着ノズル６２が搬送してきたリッド５７をセンタリング装置６０に載置するのと同時に、第２の吸着ノズル６３がトレイ６１上の容器５３にリッド５７を載置して仮固定する動作を示している。トレイ６１は水平方向に移動可能であり、次々とリッド仮固定位置に容器５３が位置するように移動する。そして第２の吸着ノズルは、センタリング装置６０により所望の位置と姿勢に整えられたリッド５７を吸着し搬送するので、容器５３上の所望の位置にリッド５７を載置することができる。

次に図７に基づいて従来のセンタリング装置の構成を説明する。ここで、図７（ａ）はセンタリング装置の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図（側面図）である。符号６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄは押圧片であり、中央の吸着ステージ６５に向かって夫々矢印ア、イ、ウ、エの方向に移動する。吸着ステージ６５はその中央に吸着孔が設けられ、載置されたリッドを吸着保持する。図７（ｂ）においては押圧片６４Ａと６４Ｂ、およびこれら２つの押圧片に関連する構成要素のみが描いてある。

図７（ｂ）において符号６６Ａ、６６Ｂは連結ブロックであり両者は同一の形状ある。この連結ブロック６６Ａ、６６Ｂは、上面に押圧片６４Ａ、６４Ｂが螺設してあり下面はカムフォロア６７Ａ、６７Ｂを回転自在に支持している。また、中間部はガイドレール６８Ａ、６８Ｂに固定されている。このガイドレール６８Ａ、６８Ｂはベースプレート６９に固定されたスライドレール６８´とこれに係合して直線的に滑らかに移動するスライドブロック６８´´で構成されており、図７（ｂ）ではスライドブロック６８´´は断面ではないが斜線のハッチングを施して示してある。

また、連結ブロック６６Ａ、６６Ｂの中間部には引っ張りコイルばね７０Ａ、７０Ｂがベースプレート６９とのあいだに懸架されており、連結ブロック６６Ａ、６６Ｂと共に押圧片６４Ａ、６４Ｂ、カムフォロア６７Ａ、６７Ｂ、スライドブロック６８´´を、夫々矢印ア、イの方向に付勢している。さらに、図７（ｂ）で示す符号７１はカムプレートであり、上面視は変形した円盤形状をなし、この端面がカムフォロア６７Ａ、６７Ｂおよび残り２つのカムフォロアに当接している。

そしてこのカムプレート７１がベースプレート６９の中心を回転軸として水平方向に回転することで、引っ張りコイルばね７０Ａ、７０Ｂおよび残り２つの引っ張りコイルばねの付勢力に抗して、その半径の変化で押圧片６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄを矢印ア、イ、ウ、エの方向に前進・後退させる。この押圧片６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄの移動により、その先端が吸着ステージ６５に載置されたリッドの４辺の端面に当接して付勢するので、リッドはその位置および姿勢（上方から見たときの回転角度）が所望の位置および角度に修正され、この状態のリッド５７を前述した第２の吸着ノズル６３がピックアップする。

特開２００３−４６０１１号公報（第３頁、図４）

しかしながら、従来のセンタリング装置はその位置と姿勢を修正する精度が要求を十分満足するレベルに達していなかった、この理由を図８に基づいて説明する。図８で示す一点鎖線のライン（カ）、（キ）、（ク）は、リッド５７の主面あるいは主面の延長と垂直に交わる面であって、紙面を見て前後方向の面を線で表したものである。ここでライン（カ）は、リッド５７を直接押圧する押圧片６４Ａの移動方向の中心線とカムフォロア６７Ａの中心線とに一致した面である。また、ライン（キ）は、ガイドレール６８Ａの摺動方向の中心線と一致した面である。また、ライン（ク）は、引っ張りコイルばね７０Ａの付勢方向の中心線と一致した面である。

ここで、ライン（キ）を中心に考えると、このガイドレール７０Ａの摺動方向の中心から離隔した位置にあるライン（カ）において、リッド５７を押圧する力の反力が紙面を見て手前方向に作用し、さらにカムフォロア６７Ａがカムプレートに押圧される力も紙面を見て手前方向に作用する。これに加えてライン（キ）から見てライン（カ）と反対方向に離隔したライン（ク）上の引っ張りコイルばね６８Ａは、その付勢力を紙面裏側の方向に作用させる。このようにガイドレール６８Ａに作用する力のベクトルがオフセットしているため、そのガタが皆無ではないガイドレール６８Ａにモーメントを与え、その結果押圧片６４Ａの作用端（先端）の位置と角度の精度を下げている。

また、図７（ａ）で示す符号７２Ａ、７２Ｂは突き当てピンであり、連結ブロック６６Ａと６６Ｂのみに設けてある。これは、センタリング動作の際、まず押圧片６４Ａと６４Ｂのみが他の押圧片よりも若干先に移動し、突き当てピン７２Ａ、７２Ｂがベースプレート６９に設けられた貫通穴７３Ａ、７３Ｂの側壁に当接して押圧片の先端を所定の位置に静止させる。そしてその直後押圧片６４Ｃ、６４Ｄが対向する方向からリッド５７を挟み込むように押圧するようになっているからである。しかし図８で示すように、吸着ステージ６５は吸着ステージベース６５Ａから突設させたものであり、この吸着ステージベース６５Ａはベースプレート６９にボルト７３で螺設したものであるから、ベースプレート６９に当接する突き当てピン７２Ａ、７２Ｂと吸着ステージ６５先端との位置合せが困難であり、したがってリッド５７の位置決め精度を上げるのも困難である。

さらに、押圧片６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄは例えばステンレス鋼のような磁性を帯びる金属を成形したものなので、コバール等からなるリッド５７と繰り返し接触することで磁性による吸着力が発生し、これら押圧片の先端がリッド５７から離隔しようとするとき、吸着ステージ６５の吸着力を上回る力でリッド５７をずらしてしまう問題が発生する。発明者は、これまで述べた問題を解決することによりリッドの位置決め精度に優れたセンタリング装置を提供するものである。

本発明は第１の態様として、電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業において、前記リッドを前記容器に位置決めして載置する吸着搬送機構のセンタリング装置であって、主面が矩形であるリッドの４辺の端面を四方から押圧する４つの押圧片と、この押圧片の押圧の動作である前記リッドの主面と平行方向の直線運動をガイドするガイドレールと、前記押圧片を前記リッドの方向に付勢するコイルばねと、このコイルばねによる前記押圧片の前記リッドの方向への移動を阻止するカムプレートと、前記押圧片と一体的に移動すると共に前記カムプレートに当接して移動するカムフォロアとを有し、前記リッドの４辺の、夫々一つの辺の端面を押圧するための組合わせである前記押圧片と前記ガイドレールと前記コイルばねと前記カムフォロアとは、その移動方向あるいは伸縮方向の中心線が、前記リッドの主面と垂直に交わる一つの平面上に存在することを特徴とするセンタリング装置を提供する。

また本発明は第２の態様として、少なくとも前記４つの押圧片のうち隣り合う２つの押圧片の作用端近傍には、前記リッドの端面に当接する押圧面と、吸着ステージと一体に形成された位置決めブロックに当接して押圧動作の位置決めを行なう位置決め当接面とを有することを特長とする第１の態様として記載のセンタリング装置を提供する。

さらに本発明の第３の態様として、前記押圧片は非磁性金属からなり、少なくともその作用端近傍は炭素被膜で覆われていることを特徴とする第１又は第２のいずれかの態様として記載のセンタリング装置を提供する。

本発明の第１の態様によれば、ガイドレールに作用する外力の全てがガイドレールの摺動方向の中心線と同一の平面上に存在するので、ガイドレールにリッドの主面方向のモーメントが加わらず、押圧片の先端の位置と角度との精度が良くなるため、リッドの位置決め精度も向上し、シーム接合の品質を高くすることができる。

本発明の第２の態様によれば、吸着ステージと一体に形成された位置決めブロックに押圧片作用端近傍の位置決め当接面が当接して該押圧片の押圧面が位置決めされるので、吸着ステージおよび位置決めブロックの加工精度と、押圧片作用端近傍の加工精度を上げることで、前記押圧面の位置制度も向上する。したがってリッドの位置決め精度が向上し、シーム接合の品質を高くすることができる。

本発明の第３の態様によれば、押圧片がリッドの位置決めを終えてリッドから離隔するときにもリッドが押圧片に付着して位置ずれを起こすことがないので、確実にリッドの位置決めが維持でき、センタリング装置としての信頼性が向上する。

本発明の実施形態を示すセンタリング装置の平面図および側面図本発明の実施形態を示すセンタリング装置の側面図本発明の実施形態を示すセンタリング装置の側面図従来の技術を示す容器の断面図従来の技術を示すローラ電極の斜視図従来の技術を示すリッドの搬送機構の斜視図従来の技術を示すセンタリング装置の平面図および側面図従来の技術を示すセンタリング装置の側面図

次に、添付図面を参照して本発明に係るセンタリング装置の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係るセンタリング装置を描いたものである。ここで、図１（ａ）はセンタリング装置の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＹ−Ｙ矢視図（側面図）である。符号１は全体の基盤となるベースプレート、符号２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは押圧片であり、中央の吸着ステージ７に向かって夫々が移動する。吸着ステージ７はその中央に吸着孔が設けられ、載置されたリッドを吸着保持する。また吸着ステージ７のベースプレート１側には略直方体の位置決めグロック８が一体的に形成されている。

図１（ｂ）においては押圧片２Ａと２Ｂ、およびこれら２つの押圧片に関連する構成要素のみが描いてある。図１（ｂ）において符号９Ａ、９Ｂは連結ブロックであり両者は略コの字型をした同一の形状ある。この連結ブロック９Ａ、９Ｂは、上面に押圧片２Ａ、２Ｂが螺設してあり下面はカムフォロア６Ａ、６Ｂを回転自在に支持している。また、中間部はガイドレール３Ａ、３Ｂに固定されている。このガイドレール３Ａ、３Ｂはベースプレート１に固定されたスライドレール３´とこれに係合して直線的に滑らかに移動するスライドブロック３´´で構成されており、図１（ｂ）ではスライドブロック３´´は断面ではないが斜線のハッチングを施して示してある。

また、連結ブロック９Ａ、９Ｂの中間部には引っ張りコイルばね４Ａ、４Ｂがベースプレート１とのあいだに懸架されており、連結ブロック９Ａ、９Ｂと共に押圧片２Ａ、２Ｂ、カムフォロア６Ａ、６Ｂ、スライドブロック３´´を、夫々吸着ステージ７の方向に付勢している。さらに、図１（ｂ）で示す符号５はカムプレートであり、上面視は変形した円盤形状をなし、この端面がカムフォロア６Ａ、６Ｂおよび残り２つのカムフォロアに当接している。

そしてこのカムプレート５がベースプレート１の中心を回転軸として水平方向に回転することで、引っ張りコイルばね４Ａ、４Ｂおよび残り２つの引っ張りコイルばねの付勢力に抗して、その半径の変化で押圧片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを吸着ステージ７の方向に前進・後退させる。この押圧片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの移動により、その先端が吸着ステージ７に載置されたリッドの４辺の端面に当接して付勢することで、リッドはその位置および姿勢（上方から見たときの回転角度）が所望の位置および角度に修正される。

このときの構成要素の位置関係について図２に基づいて説明する。図２においてライン（ケ）はリッド１０の主面に垂直に交わる平面を示している。このライン（ケ）が示す平面上には、押圧片２Ａ、ガイドレール３Ａ、引っ張りコイルばね４Ａ、カムフォロア６Ａの移動方向あるいは伸縮方向の中心線が存在している。ガイドレール３Ａを除くこれら構成要素は、全てガイドレールの摺動方向に応力を与えるものであり、これらの中心線がライン（ケ）で示す平面上に存在し、ガイドレー３Ａの摺動方向の中心線とは水平方向にオフセットしていない。したがって、ガイドレール３Ａに対して水平方向（リッドの主面の方向）にモーメントを加えることがなく、押圧片２Ａの作用端の位置および角度の精度を向上させる。ここでは押圧片２Ａとこれに組合わせる構成要素を例にとって説明したが、他の押圧片２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとこれらに組合わせる構成要素との関係も同様であり、ライン（ケ）で示される平面に相当する面が四方に放射状に存在するものである。

次に図３に基づいて押圧片作用端近傍の構造に関して説明する。図３（ａ）は図２と同様の側面図であるが連結ブロック９Ａの上部と押圧片２Ａの図示を省略してある。また一点鎖線の円（コ）で囲んだ部分が図３（ｂ）に拡大して描いてある。ここでカムプレート５が回転し、引っ張りコイルばね４Ｂの付勢力によってカムフォロア６Ｂがベースプレート１の中心方向に移動すると、押圧片２Ｂは吸着ステージ７の方向に移動する。このときの様子を図３（ｂ）に基づいて説明する。図３（ｂ）において符号１０はリッド、７は吸着ステージ、１１は吸着孔、８は位置決めブロックである。そして押圧片２Ｂの作用端（先端）近傍にはリッド１０の端面に当接する押圧面２Ｂ´と、吸着ステージ７と一体に形成された位置決めブロック８に当接する顎状の位置決め当接面２Ｂ´´が設けられている。

そして押圧片２Ｂが吸着ステージ７の方向に移動すると位置決め当接面２Ｂ´´は位置決めブロック８の肩部に当接し停止する。このときの押圧面２Ｂ´の位置が、リッド１０の端面の所定の位置となる。本実施形態ではこのような位置決め当接面２Ｂ´´を押圧片２Ａと２Ｂの二つに設けてある。図１に基づいて説明すると、前記位置決め当接面２Ｂ´´に相当する位置決め当接面は４つの押圧片のうち２Ａと２Ｂの２つの押圧片に設けてあり（押圧片２Ａの位置決め当接面を２Ａ´´、押圧面を２Ａ´とする）、カムプレート５の回転で、押圧片２Ａと２Ｂは２Ｃと２Ｄよりも僅かに早く吸着ステージ７に接近するようになっている。そして、夫々の位置決め当接面２Ａ´´と２Ｂ´´が位置決めブロック８に当接して押圧片２Ａ、２Ｂの移動が停止する。

この段階でリッド１０の所定の位置および姿勢をリッド１０の隣り合う２辺の端面に対応する押圧面２Ａ´と２Ｂ´で規定することができる。その直後に押圧辺２Ｃ、２Ｄがリッド１０を押圧辺２Ａ、２Ｂの方向に押圧することでリッド１０は所定の位置と姿勢に位置決めされる。このようにリッド１０の位置決めがなされた後さらにカムプレート５が回転し、４つの押圧辺がリッド１０の４辺の端面から離隔する。ここで、本実施形態では押圧片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの素材を非磁性超硬合金とし、さらにこれに対しＤＬＣコーティング（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎコーティング）を施してある。このコーティングにより炭素被膜で覆われた押圧片作用端は、さらに磁性を帯びにくく表面も滑らかになる。したがってリッド１０が付着することがないので、離隔する際にリッド１０の位置をずらしてしまうことがない。

１ベースプレート
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ押圧片
３Ａ、３Ｂガイドレール
４Ａ、４Ｂ引っ張りコイルばね
５カムプレート
６Ａ、６Ｂ、（６Ｄ）カムフォロア
７吸着ステージ
８位置決めブロック
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ連結ブロック
１０リッド
１１吸着孔

Claims

電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業において、前記リッドを前記容器に位置決めして載置する吸着搬送機構のセンタリング装置であって、主面が矩形であるリッドの４辺の端面を四方から押圧する４つの押圧片と、この押圧片の押圧の動作である前記リッドの主面と平行方向の直線運動をガイドするガイドレールと、前記押圧片を前記リッドの方向に付勢するコイルばねと、このコイルばねによる前記押圧片の前記リッドの方向への移動を阻止するカムプレートと、前記押圧片と一体的に移動すると共に前記カムプレートに当接して移動するカムフォロアとを有し、前記リッドの４辺の、夫々一つの辺の端面を押圧するための組合わせである前記押圧片と前記ガイドレールと前記コイルばねと前記カムフォロアとは、その移動方向あるいは伸縮方向の中心線が、前記リッドの主面と垂直に交わる一つの平面上に存在することを特徴とするセンタリング装置。
少なくとも前記４つの押圧片のうち隣り合う２つの押圧片の作用端近傍には、前記リッドの端面に当接する押圧面と、吸着ステージと一体に形成された位置決めブロックに当接して押圧動作の位置決めを行なう位置決め当接面とを有することを特長とする請求項１に記載のセンタリング装置。
前記押圧片は非磁性金属からなり、少なくともその作用端近傍は炭素被膜で覆われていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のセンタリング装置。