JP5939079B2 - リード配線溶接装置及びリード配線の溶接方法 - Google Patents
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Description
本発明はリード配線溶接装置及びリード配線の溶接方法に関し、例えばリード配線の溶接を自動で行うことができるリード配線溶接装置及びリード配線の溶接方法に関する。
集積回路を所定のケースに実装する場合は、各々の端子をリード配線を用いて電気的に接続する必要がある。例えば、ケースに設けられた電源端子と集積回路の端子とを接続することで、集積回路に電源を供給することができる。ここで、端子間の距離は温度変化等により変化するため、端子間を接続する配線の途中に湾曲部を設けることで、各々の端子の位置が変化することにより配線に応力が作用することを抑制することができる。
特許文献１には、長尺なリード配線を引出してこれを溶接、屈曲成形および切断の全てを自動で行うリード配線の溶接装置が開示されている。
特許文献１では、溶接後、リード配線を切断する際、リードカッター５５を溶接面に対して斜めに下降させている。そのため、リードカッター５５がリード配線上をすべってしまい、リード配線の切断不良が生じる恐れがあった。
上記課題に鑑み本発明は、リード配線の切断不良を抑制することができるリード配線溶接装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様にかかるリード配線溶接装置は、
内部をレーザ光が通過するとともに、端子にリード配線を押圧する加圧ノズルと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対し垂直に設けられ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するカッター刃と、
前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせるスライド手段と、を備え、
角度θが４５〜８５°である。
内部をレーザ光が通過するとともに、端子にリード配線を押圧する加圧ノズルと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対し垂直に設けられ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するカッター刃と、
前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせるスライド手段と、を備え、
角度θが４５〜８５°である。
また、前記スライド手段がエアシリンダを備えているのが好ましい。
前記エアシリンダのピストンロッドの先端に設けられたスライドテーブルと、前記スライドテーブルに固定され、かつ、前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持するカッターホルダと、を備えているとさらに好ましい。
前記エアシリンダのピストンロッドの先端に設けられたスライドテーブルと、前記スライドテーブルに固定され、かつ、前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持するカッターホルダと、を備えているとさらに好ましい。
本発明の一態様にかかるリード配線の溶接方法は、
加圧ノズルにより端子にリード配線を押圧した状態で、前記加圧ノズルの内部を通過するレーザ光により前記端子と前記リード配線とを溶接するステップと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対してカッター刃を垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するステップと、を備え、
角度θを４５〜８５°とする。
加圧ノズルにより端子にリード配線を押圧した状態で、前記加圧ノズルの内部を通過するレーザ光により前記端子と前記リード配線とを溶接するステップと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対してカッター刃を垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するステップと、を備え、
角度θを４５〜８５°とする。
本発明により、リード配線の切断不良を抑制することができるリード配線溶接装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる配線装置１の斜視図である。本実施の形態にかかる配線装置１は、配線ユニット２と駆動ユニット３とを備える。配線ユニット２は、ワーク１０内に配置されている各々の端子に対して配線を行うためのユニットである。駆動ユニット３は、配線対象であるワーク１０の位置を調整するためのユニットである。
図１は、本実施の形態にかかる配線装置１の斜視図である。本実施の形態にかかる配線装置１は、配線ユニット２と駆動ユニット３とを備える。配線ユニット２は、ワーク１０内に配置されている各々の端子に対して配線を行うためのユニットである。駆動ユニット３は、配線対象であるワーク１０の位置を調整するためのユニットである。
駆動ユニット３は、マシンベース４、Ｘ軸方向駆動機構５、Ｙ軸方向駆動機構６、回転駆動機構８、およびワーク固定治具９を備える。Ｙ軸方向駆動機構６は、マシンベース４に固定されている。また、Ｙ軸方向駆動機構６は、Ｘ軸方向駆動機構５（回転駆動機構８およびワーク固定治具９を含む）をＹ軸方向に移動可能に支持している。Ｘ軸方向駆動機構５は、回転駆動機構８およびワーク固定治具９をＸ軸方向に移動可能に支持している。回転駆動機構８は、ワーク固定治具９を水平面（Ｘ軸とＹ軸を含む面、つまりＸＹ平面）と垂直な回転軸を中心に回転可能に支持している。ワーク固定治具９はワーク１０を固定する。つまり、駆動ユニット３は、ワーク１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することができ、また水平面と垂直な回転軸を中心に回転することができる。
図２Ａは、ワーク１０の一部を拡大した斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示すワーク１０のリード配線部分を拡大した斜視図である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、ワーク１０には回路基板２０が実装されている。回路基板２０には複数の集積回路が実装されている。回路基板２０は電極パッド（第２の端子）１２を備える。また、ワーク１０内のケース１９にはバスバー１１（第１の端子）が設けられている。例えば、バスバー１１は、ワーク１０に実装されている集積回路に電源を供給するための端子板である。
図２Ｂに示すように、バスバー１１と電極パッド１２はリード配線１３を用いて電気的に接続されている。このとき、リード配線１３の一端は、第１の溶接部１４においてバスバー１１と溶接されている。また、リード配線１３の他端は、第２の溶接部１５において電極パッド１２と溶接されている。リード配線１３には湾曲部１６が形成されている。このように湾曲部１６を形成することで、バスバー１１と電極パッド１２の位置が溶接後に温度変化等によって変化した場合であっても、リード配線１３に応力が作用することを抑制することができる。よって、リード配線１３が断線したり、リード配線がバスバー１１や電極パッド１２から剥離したりすることを抑制することができる。例えば、リード配線１３は、導電性に優れた銅等でできた薄肉金属板である。
また、図１に示すように、駆動ユニット３は補正計測部２１とノズル清掃部２２とを備える。補正計測部２１は、配線ユニット２が備える加圧ノズル５３、カッター１０１、および成形バー１１１（それぞれ、図３Ａ参照）の位置を計測するためのセンサである。例えば補正計測部２１はタッチセンサを用いて構成されている。ノズル清掃部２２は、加圧ノズル５３の内部に付着したスパッタや煤を除去する。例えば、ノズル清掃部２２は吸引機構やドリルを備える。
図１に示すように、Ｚ軸方向駆動機構７はＹ軸方向駆動機構６に固定されている。Ｚ軸方向駆動機構７は、配線ユニット２をＺ軸方向に移動可能に支持している。つまり、配線ユニット２のベース板３１はガイド３２を介してＺ軸方向駆動機構７に支持されている（特に、図３Ｂ参照）。また、ベース板３１には配線ユニット２の主要な部材が固定されている。よって、Ｚ軸方向駆動機構７を用いてベース板３１のＺ軸方向の位置を移動することで、ノズルユニット５０、カッターユニット１００、成形ユニット１１０、および配線導入ユニット１３０等のＺ軸方向の位置を調整することができる。
また、配線ユニット２には、レーザ導入部２３を経由してレーザ（例えば、ファイバーレーザ）が導入される。レーザ導入部２３を経由して導入されたレーザは、光学ヘッド２４においてレーザの焦点が調整され、光軸調整部２５においてレーザのＸ−Ｙ座標が調整されて、ノズルユニット５０に導入される。そして、ノズルユニット５０に設けられた加圧ノズル５３の先端からレーザを照射することで、リード配線２７が端子に溶接される。
図３Ａ〜図３Ｃに、本実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニット２の斜視図、側面図、および正面図をそれぞれ示す。また、図４Ａ、図４Ｂに、本実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニット２を底面側からみた斜視図、および底面図をそれぞれ示す。
各図に示すように、配線ユニット２は、成形ユニット１１０、配線導入ユニット１３０、クランパー７１、加圧ノズル５３、カッターユニット１００、および形状センサ２８を有する。
成形ユニット１１０は、成形バー１１１とスライドシリンダ１１２とを備える。成形バー１１１はリード配線２７に湾曲部を形成するための棒状の部材である（図１０Ｄ参照）。スライドシリンダ１１２は、成形バー１１１を伸縮させる。例えば、リード配線２７に湾曲部を形成する際は、スライドシリンダ１１２を用いて成形バー１１１を伸長させ、成形バー１１１をリード配線２７と当接させてリード配線２７に湾曲部を形成する。リード配線２７に湾曲部を形成するとき以外は、成形バー１１１を収縮させる。図３Ｃに示すように、成形ユニット１１０は固定ブラケット１１８に固定されている。固定ブラケット１１８はベース板３１に固定されているので、成形ユニット１１０のＺ軸方向の位置は、Ｚ軸方向駆動機構７によって調整することができる。
配線導入ユニット１３０は、加圧ノズル５３に導入されるリード配線２７の位置を調整し、またリード配線２７を端子に溶接した後にプルテストを実施する。リード配線２７は、配線導入ユニット１３０に接続されている中空状のチューブ２６を通して配線導入ユニット１３０に供給される。図３Ａに示すように、配線導入ユニット１３０はベース板３１に固定されている。また、図３Ｃに示すように、配線導入ユニット１３０は、配線調整ユニット１３１、配線変位量検出ユニット１３２、配線狭持ユニット１３３およびレール１３４を備える。リード配線２７はレール１３４に沿って移動する。
配線調整ユニット１３１は、加圧ノズル５３に導入されるリード配線２７の位置、つまりリード配線２７の先端の位置を調整（テール調整）するためのユニットである。配線調整ユニット１３１は、リード配線２７をローラー１３６とローラー１３７とで狭持し、ローラー１３７をモータを用いて回転させることで、リード配線２７の位置を調整することができる。ここで、ローラー１３６はスライドシリンダ１３５を用いて移動可能に構成されている。例えば、リード配線２７の位置を調整する場合は、リード配線２７をローラー１３６とローラー１３７とで狭持するようにスライドシリンダ１３５を動作させる。一方、プルテスト時は、リード配線２７を解放状態とするためにリード配線２７をローラー１３６とローラー１３７とで狭持しないようにスライドシリンダ１３５を動作させる。
配線変位量検出ユニット１３２は、リード配線２７の変位量を検出するためのユニットである。例えば、配線変位量検出ユニット１３２は、リード配線２７を低摩擦負荷で狭持するローラーと、このローラーに取り付けられたロータリーエンコーダーとを用いて構成することができる。
配線狭持ユニット１３３は、リード配線２７を端子に溶接した後に実施されるプルテストの際に、リード配線２７に一定の張力を作用させるためのユニットである。配線狭持ユニット１３３は、スライドシリンダ１４４と配線狭持部材１４５とを備えており、プルテストの際は、配線狭持部材１４５を用いてリード配線２７が狭持されるようにスライドシリンダ１４４を動作させる。このように、配線狭持部材１４５を用いてリード配線２７を狭持し、ワーク１０（端子）に対する配線ユニット２の位置を変化させることで、プルテストの際にリード配線２７に一定の張力を作用させることができる。一方、プルテストを実施しない場合は、リード配線２７が解放状態となるように、つまり、配線狭持部材１４５でリード配線２７が狭持されないようにスライドシリンダ１４４を動作させる。なお、配線狭持部材１４５を用いてリード配線２７を狭持する際の力は、例えばスライドシリンダ１４４を動作させる際に供給されるエアーの圧力によって調整することができる。
次に、加圧ノズル５３を含むノズルユニット５０について説明する。図３Ｂに示すように、加圧ノズル５３を含むノズルユニット５０はノズルアーム３８を介してベース板３１に取り付けられている。ここで、ノズルアーム３８のＺ軸方向の位置は、ベース板３１に対して変位させることができるように構成されている。
図５Ａは、ノズルユニット５０の分解斜視図である。図５Ｂは、ノズルユニット５０の斜視図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、ノズルユニット５０はノズル本体５１とノズルガイド６１とを備える。ノズル本体５１は、ノズルＤ（５２）、加圧ノズル５３、および当接部５４を備える。ノズルガイド６１は、ガイド壁６２、６３、ピン６４、６５、クランプ面６６、および嵌合孔６７を備える。
加圧ノズル５３は、端子にリード配線２７を接合する。加圧ノズル５３の先端部の周囲には、所定の曲率を有する湾曲部５６が形成されている。湾曲部５６は、加圧ノズル５３の４つの側面に対応するように形成されている。また、加圧ノズル５３の先端部にはレーザが出力されるレーザ照射孔５５が形成されている。加圧ノズル５３はノズルガイド６１の嵌合孔６７に嵌合され、ノズルガイド６１と当接部５４とが当接することで位置決めされる。なお、ノズル本体５１とノズルガイド６１はビス６８を用いて固定されている（図６Ａ、図６Ｂ参照）。
ノズルガイド６１が備えるガイド壁６２、６３はクランプ面６６から立設しており、互いに所定の距離を隔てて対向するように設けられている。ピン６４、６５は、ガイド壁６２、６３に渡って設けられている。そして、配線導入ユニット１３０から導入されたリード配線２７は、ガイド壁６２、６３にガイドされ、ピン６４、６５とクランプ面６６との間を通って加圧ノズル５３の先端部に導入される。
図６Ａ、図６Ｂは、ノズルユニット５０とクランパー７１の正面図である。クランパー７１は、加圧ノズル５３の先端部に導入されるリード配線２７をクランプする。クランパー７１がリード配線２７をクランプしていない場合（非クランプ状態）は、図６Ａに示すように、クランパー７１の突出部７２はクランプ面６６から所定の距離だけ離れている。このとき、リード配線２７はピン６４、６５とクランプ面６６との間を通過する。一方、クランパー７１がリード配線２７をクランプする場合（クランプ状態）は、図６Ｂに示すように、クランパー７１の突出部７２とクランプ面６６によってリード配線２７が狭持される。なお、図６Ａ、図６Ｂにおいて符号５８はレーザの光路を示している。
図７は、本実施の形態にかかる配線ユニット２が備えるクランプユニット７０の斜視図である。図７に示すように、ノズルユニット５０およびクランプユニット７０は、ノズルアーム３８に取り付けられている。また、ノズルアーム３８はベース板３１に取り付けられている（図３Ｂ、図４Ｂ参照）。リード配線２７をクランプするクランパー７１は、支点ブラケット７４を介してクランプバー７３と連結されている。支点ブラケット７４は支点部７５を備えており、クランパー７１とクランプバー７３と支点ブラケット７４とで構成される部材は、支点部７５を中心に回動可能に構成されている。クランプバー７３は電磁石７７によって吸引または解放されるように構成されている。つまり、クランプユニット７０は、電磁石７７を用いてクランプバー７３を吸引または解放することで、クランパー７１の状態を切り替える。
具体的には、クランパー７１をクランプ状態とする場合は、電磁石７７をオフ状態とする。電磁石７７をオフ状態とすることで、クランプバー７３が圧縮バネ８３によって外側（電磁石７７から離れる方向）に押されて、クランパー７１がノズルガイド６１側へと変位してクランプ状態となる。一方、クランパー７１を非クランプ状態とする場合は、電磁石７７をオン状態とする。電磁石７７をオン状態とすることで、クランプバー７３が電磁石に吸い寄せられ、クランパー７１がノズルガイド６１から離れて非クランプ状態となる。
電磁石７７は、ノズルアーム３８の上部に取り付けられたリニアガイド８１に固定されている。また、クランパー７１がクランプ状態であるか非クランプ状態であるかは、近接センサ７６のオン／オフにより確認することができる。また、電磁石７７がクランプバー７３を吸引する力は、調整ネジ７８を用いて電磁石７７の位置を調整することで変更することができる。調整ネジ７８で電磁石７７の位置を調整した後は、固定ネジ７９を用いて電磁石７７の位置を固定することができる。
クランパー７１のクランプ力は、クランプバー７３とクランプアーム８５との間に設けられた圧縮バネ８３の圧縮量を、バネ調整ネジ８２を用いて調整することで変更することができる。つまり、圧縮バネ８３の圧縮量を増やすと（つまり、圧縮バネの長さを短くすると）、圧縮バネ８３がクランプバー７３を外側に押す力が強くなり、クランプ力が増加する。また、非クランプ状態におけるクランプ面６６と突出部７２との距離（図６Ａ参照）は、ノズルアーム３８に取り付けられたストッパボルト８４の出代を用いて調整することができる。
次に、図８を用いて本実施の形態にかかる配線ユニット２が備えるヒューム吸引機構について説明する。図８に示すように、レーザ導入部２３（図１参照）から導入されたレーザは、ノズルＡ（９１）、ノズルＢ（９２）、ノズルＣ（９３）を経由してノズルユニット５０に導入される。ここで、符号９８はレーザの経路を示している。また、ノズルＣ（９３）は、ノズルユニット５０のノズルＤ（５２）と摺動可能に取り付けられている。
ノズルＢ（９２）の上部にはエアー吸引口９５、９６およびバキューム口９７が設けられている。バキューム口９７には真空エジェクタ（不図示）が取り付けられており、この真空エジェクタを用いて各ノズルの光路内の空気を吸引することで、溶接時に発生するヒュームを吸引することができる。このとき、エアー吸引口９５、９６から各ノズルの光路内に外部の空気が吸入され、各ノズルの光路内で気流が発生する。よって、各ノズルに滞留しているヒュームもバキューム口９７から吸引することができる。このようにヒューム吸引機構を設けることで、ヒュームに起因するレーザ出力の低下を抑制することができる。
図３Ａ〜図３Ｃ、および図４Ａ、図４Ｂに示すように、カッターユニット１００はカッター１０１とスライドシリンダ１０２とを備える。カッター１０１は、リード配線２７を端子（第２の端子）に溶接した後にリード配線２７を切断する。スライドシリンダ１０２は、カッター１０１を伸縮させる。リード配線２７を切断する際は、スライドシリンダ１０２を用いてカッターを伸長させる。また、リード配線２７を切断するとき以外は、カッター１０１を収縮させる。図３Ｃに示すように、カッターユニット１００は固定ブラケット１０９に固定されている。固定ブラケット１０９はベース板３１に固定されているので、カッターユニット１００のＺ軸方向の位置は、Ｚ軸方向駆動機構７によって調整することができる。
形状センサ２８は、端子間の配線を実施した後にリード配線の形状を計測する。図４Ａ、図４Ｂに示すように、形状センサ２８は、測定部２９を備えており、この測定部２９からリード配線に対してレーザを照射することでリード配線の形状を計測することができる。
図９は、本実施の形態にかかる配線装置１を用いて形成されるリード配線１３の形状の一例を示す断面図である。図９に示すように、リード配線１３は、バスバー（第１の端子）１１と電極パッド（第２の端子）１２とを電気的に接続している。ここで、バスバー１１は電極パッド１２よりも高さｄ２だけ高い位置に配置されている。リード配線１３の一端は、第１の溶接部１４においてバスバー１１と溶接されている。また、リード配線１３の他端は、第２の溶接部１５において電極パッド１２と溶接されている。リード配線１３には湾曲部１６が形成されている。バスバー１１側のリード配線１３の端部にはテール１７が形成されている。
例えば、形状センサ２８は、リード配線１３の一端と他端の段差である高さｄ２、リード配線１３の一端に対する湾曲部１６のトップ位置の高さｄ３、湾曲部１６のトップ位置と電極パッド１２の端部との距離ｄ４を測定する。そして、測定した各々の値が、予め定められた値の範囲内にあるか否かを判定することで、リード配線１３の形状が適正か否かを判定することができる。なお、第１の溶接部１４と第２の溶接部１５との距離ｄ１は、設定値として配線装置１に予め入力されている。
また、図４Ｂの底面図に示すように、成形バー１１１、クランパー７１、加圧ノズル５３、カッター１０１、および形状センサ２８は一直線上に並ぶように配置されている。
次に、図１０Ａ〜図１０Ｊを用いて本実施の形態にかかる配線装置１の動作について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｊでは、バスバー（第１の端子）１１と電極パッド（第２の端子）１２とをリード配線を用いて接続する場合について説明する。ここで、バスバー１１は、回路基板２０に設けられている電極パッド１２よりも高い位置に配置されている。
まず、図１０Ａに示すように、加圧ノズル５３の位置がバスバー１１の上部となるように、ワーク１０のＸ−Ｙ方向の位置を調整する。ワーク１０の位置は、駆動ユニット３が備えるＸ軸方向駆動機構５、Ｙ軸方向駆動機構６、および回転駆動機構８を用いて調整することができる（図１参照）。
このとき、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している（つまり、スライドシリンダが収縮している）。また、配線導入ユニット１３０（図３Ｃ参照）が備える配線調整ユニット１３１は、リード配線２７の位置を調整可能な状態となっている。配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持していない状態となっている。クランパー７１は、リード配線２７をクランプしている。なお、リード配線２７の先端の位置は配線調整ユニット１３１を用いて予め調整されている。つまり、リード配線２７の先端の位置を調整した後に、クランパー７１を用いてリード配線２７をクランプしている。
次に、図１０Ｂに示すように、加圧ノズル５３を下降させてリード配線２７をバスバー１１に押しつける。そして、レーザを照射してリード配線２７をバスバー１１に溶接する。このときの溶接の位置が第１の溶接位置１４である。
このとき、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。また、配線調整ユニット１３１はリード配線２７の位置を調整可能な状態となっている。配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持していない状態となっている。クランパー７１は、リード配線２７をクランプしている。
次に、図１０Ｃに示すように、加圧ノズル５３を上昇させると共に、ワーク１０の位置を紙面右側に移動する。これにより、ワーク１０に対する加圧ノズル５３の位置は、図１０Ｂに示す位置から斜め左上方向へと移動する。このとき、配線調整ユニット１３１がリード配線２７を解放している状態とし、クランパー７１を非クランプ状態とすることで、加圧ノズル５３とワーク１０の移動と共にリード配線２７が引き出される。なお、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。
また、配線狭持ユニット１３３を用いてリード配線２７を狭持することでプルテストを実施することができる。つまり、配線狭持ユニット１３３を用いてリード配線２７を狭持することで、加圧ノズル５３とワーク１０を移動する際に、リード配線２７を一定の張力で引っ張ることができる。よって、第１の溶接位置１４にリード配線２７をバスバー１１から引き離そうとする力を作用させることができ、バスバー１１へのリード配線２７の溶接が適切に行われたかをテストすることができる。このときのリード配線２７の移動量は、配線変位量検出ユニット１３２を用いて検出することができる。
例えば、配線変位量検出ユニット１３２で検出されたリード配線２７の移動量が、バスバー１１に対する配線ユニット２（加圧ノズル５３）の移動量と略同一であれば、バスバー１１へのリード配線２７の溶接が適切に行われたと判定することができる。つまりこの場合は、バスバー１１からリード配線２７が剥離していないため、リード配線２７は配線狭持ユニット１３３から受けている摩擦力に抗って移動する。このときのリード配線２７の移動量は、バスバー１１に対する配線ユニット２（加圧ノズル５３）の移動量と略同一となる。
一方、配線変位量検出ユニット１３２で検出されたリード配線２７の移動量が、バスバー１１に対する配線ユニット２の移動量よりも少ない場合は、バスバー１１からリード配線２７が剥離したと判定することができる。つまりこの場合は、バスバー１１からリード配線２７が剥離したために、配線狭持ユニット１３３に対してリード配線２７が移動しない状態で（つまり、リード配線２７が滑らない状態で）リード配線２７がバスバー１１から引き離される。よって、配線変位量検出ユニット１３２で測定されるリード配線２７の移動量が少なくなる。
次に、図１０Ｄに示すように、成形バー１１１を下降させて（つまり、スライドシリンダを伸長させる）、成形バー１１１をリード配線２７に当接させてリード配線２７に湾曲部１８を形成する。このとき、カッター１０１は上昇している。また、配線調整ユニット１３１はリード配線２７を解放した状態となっており、配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持している状態となっている。このように、配線狭持ユニット１３３を用いてリード配線２７を狭持することで、リード配線２７を成形する際にリード配線２７に一定の張力を作用させることができる。クランパー７１は非クランプ状態となっている。
次に、図１０Ｅに示すように、加圧ノズル５３の位置が電極パッド１２の上部となるように、ワーク１０のＸ−Ｙ方向の位置を調整する。ワーク１０の位置は、駆動ユニット３が備えるＸ軸方向駆動機構５、Ｙ軸方向駆動機構６、および回転駆動機構８を用いて調整することができる。
このとき、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。また、配線調整ユニット１３１はリード配線２７を解放した状態となっており、配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持している状態となっている。クランパー７１は、リード配線２７をクランプしている。
次に、図１０Ｆに示すように、加圧ノズル５３を下降させてリード配線２７を電極パッド１２に押しつける。そして、レーザを照射してリード配線２７を電極パッド１２に溶接する。このときの溶接の位置が第２の溶接位置１５である。
このとき、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。また、配線調整ユニット１３１はリード配線２７を解放した状態となっており、配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持している状態となっている。クランパー７１は、リード配線２７をクランプしている。
次に、図１０Ｇに示すように、加圧ノズル５３を上昇させると共に、ワーク１０の位置を紙面右側に移動する。これにより、ワーク１０に対する加圧ノズル５３の位置は、図１０Ｆに示す位置から斜め左上方向へと移動する。このとき、次の行程（図１０Ｈ）においてカッター１０１を下降させた際に、カッター１０１の位置がリード配線２７の切断位置となるように、配線ユニット２とワーク１０の相対的な位置関係を調整する。
また、このとき配線調整ユニット１３１がリード配線２７を解放している状態とし、クランパー７１を非クランプ状態とすることで、加圧ノズル５３とワーク１０の移動と共にリード配線２７が引き出される。カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。
また、配線狭持ユニット１３３を用いてリード配線２７を狭持することでプルテストを実施することができる。つまり、配線狭持ユニット１３３を用いてリード配線２７を狭持することで、加圧ノズル５３とワーク１０を移動する際に、リード配線２７を一定の張力で引っ張ることができる。よって、第２の溶接位置１５においてリード配線２７を電極パッド１２から引き離そうとする力を作用させることができ、電極パッド１２へのリード配線２７の溶接が適切に行われたかをテストすることができる。このときのリード配線２７の移動量は、配線変位量検出ユニット１３２を用いて検出することができる。なお、プルテストについては図１０Ｃで説明した場合と同様であるので、重複した説明は省略する。
次に、図１０Ｈに示すように、カッター１０１を下降させて（つまり、スライドシリンダを伸長させる）、リード配線２７を電極パッド１２上で切断する。このとき、成形バー１１１は上昇している。また、配線調整ユニット１３１はリード配線２７の位置を調整可能な状態となっている。配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持していない状態となっている。クランパー７１は、リード配線２７をクランプしている。
次に、図１０Ｉに示すように、配線調整ユニット１３１を用いて、切断後のリード配線２７を引き戻してリード配線２７の先端の位置を調整する。このとき、カッター１０１および成形バー１１１は上昇している。配線狭持ユニット１３３はリード配線２７を狭持していない状態となっている。クランパー７１は、非クランプ状態となっている。
最後に、図１０Ｊに示すように、ワーク１０の位置を紙面右側に移動し、形状センサ２８を用いて、バスバー１１と電極パッド１２とを接続するリード配線１３の形状を計測し、リード配線１３の形状が適正であるか否かを判定する。
以上で説明した動作により、バスバー１１と電極パッド１２とをリード配線１３を用いて接続することができる。
次に、本実施の形態にかかる配線装置１が備えるカッターユニット１００について詳細に説明する。本実施の形態にかかる配線装置１は、カッターユニット１００に特徴を有している。図１１Ａ、１１Ｂは、本実施の形態にかかる配線装置１が備えるカッターユニット１００の側面図である。図１１Ａは、カッター１０１を上昇させた状態（非切断時）を示している。一方、図１１Ｂは、カッター１０１を下降させた状態（切断時）を示している。
図１１Ａ、１１Ｂに示すように、カッターユニット１００は、カッター（カッター刃）１０１、スライドシリンダ１０２、ピストンロッド１０２ａ、カッタースライド１０３、調整ネジ１０４、スライドテーブル１０５、カッターホルダ１０６、固定ブラケット１０９を備えている。
カッター１０１は、図１０Ｈを参照して上述したように、リード配線２７が電極パッド１２に溶接された後、リード配線２７を切断する。ここで、図１２は、カッター１０１がリード配線２７を切断する際のカッター１０１の刃先の軌跡を示す図である。
図１１Ａ、１１Ｂに示すように、切断時も非切断時もカッター１０１は、刃先を下向きにしてＺ軸方向（上下方向、鉛直方向）に延設されている。換言すると、図１２に示すように、カッター１０１は、リード配線２７と電極パッド１２との接触面（第２の溶接部１５による接合面）に対して垂直に延設されている。
図１１Ａ、１１Ｂに示すように、切断時も非切断時もカッター１０１は、刃先を下向きにしてＺ軸方向（上下方向、鉛直方向）に延設されている。換言すると、図１２に示すように、カッター１０１は、リード配線２７と電極パッド１２との接触面（第２の溶接部１５による接合面）に対して垂直に延設されている。
図１１Ａ、１１Ｂに示すように、カッターホルダ１０６は、カッター１０１の長手方向がＺ軸方向を維持するように、カッター１０１を挟持している。カッターホルダ１０６は、Ｚ軸方向ではなく水平面（ＸＹ平面）から角度θだけ傾いて（角度θは固定ブラケット１０９の斜面の勾配）、延設されている。そして、カッターホルダ１０６は、カッタースライド１０３に固定されている。
カッタースライド１０３は、水平面（ＸＹ平面）から角度θだけ傾いた方向にスライドする。ここで、カッタースライド１０３の調整ネジ１０４を調節することにより、カッタースライド１０３からのカッターホルダ１０６の突出量を調整することができる。
カッタースライド１０３は、水平面（ＸＹ平面）から角度θだけ傾いた方向にスライドする。ここで、カッタースライド１０３の調整ネジ１０４を調節することにより、カッタースライド１０３からのカッターホルダ１０６の突出量を調整することができる。
カッタースライド１０３は、ブロック状のスライドテーブル１０５の側面に固定されている。
スライドテーブル１０５の上面はスライドシリンダ１０２のピストンロッド１０２ａの先端に固定されている。
スライドシリンダ１０２は固定ブラケット１０９の斜面に固定されている。スライドしリンダは、エアシリンダであることが好ましい。固定ブラケット１０９の斜面の勾配は、上述の通り、角度θである。角度θについては、４５°≦θ≦８５°が好ましい。４５°未満の場合、カッター１０１がリード配線２７上を滑り易く、切断不良が発生する。８５°を超えると、後述するカッター１０１によって切断したリード配線２７を引き剥がす水平方向の力が不十分となる。７５°≦θ≦８５°がさらに好ましい。
スライドテーブル１０５の上面はスライドシリンダ１０２のピストンロッド１０２ａの先端に固定されている。
スライドシリンダ１０２は固定ブラケット１０９の斜面に固定されている。スライドしリンダは、エアシリンダであることが好ましい。固定ブラケット１０９の斜面の勾配は、上述の通り、角度θである。角度θについては、４５°≦θ≦８５°が好ましい。４５°未満の場合、カッター１０１がリード配線２７上を滑り易く、切断不良が発生する。８５°を超えると、後述するカッター１０１によって切断したリード配線２７を引き剥がす水平方向の力が不十分となる。７５°≦θ≦８５°がさらに好ましい。
そのため、ピストンロッド１０２ａも水平面（ＸＹ平面）から角度θ傾いた方向に伸縮する。従って、スライドテーブル１０５、カッタースライド１０３、カッターホルダ１０６を介して、カッター１０１も水平面（ＸＹ平面）から角度θ傾いた方向にスライドする。他方、上述のように、カッター１０１はスライドしている間も、その長手方向がＺ軸方向を維持している。
次に、図１２を参照して、切断のメカニズムについて説明する。
図１２に示すように、カッター１０１は、リード配線２７の上面（つまりリード配線２７と電極パッド１２との接触面）に対して垂直に、リード配線２７に切り込む。そのため、カッター１０１は、リード配線２７の上面を滑ることなく、確実にリード配線２７に切り込むことができる。
その一方で、カッター１０１が水平面（つまりリード配線２７の上面や接触面）に対して角度θで斜めにスライドしているため、図１２に矢印で示すように、切断したリード配線２７を引き剥がすように、水平方向の力を作用させることができる。
このように、本実施の形態にかかる配線装置１では、カッター１０１の長手方向が垂直を維持したまま、カッター１０１を斜めにスライドさせる。このような構成により、カッター１０１がリード配線２７に対して垂直に切り込むことができるとともに、切断したリード配線２７を引き剥がすように、水平方向の力を作用させることができる。その結果、リード配線２７をこれまでよりも確実に切断することができ、切断不良を低減することができる。
図１２に示すように、カッター１０１は、リード配線２７の上面（つまりリード配線２７と電極パッド１２との接触面）に対して垂直に、リード配線２７に切り込む。そのため、カッター１０１は、リード配線２７の上面を滑ることなく、確実にリード配線２７に切り込むことができる。
その一方で、カッター１０１が水平面（つまりリード配線２７の上面や接触面）に対して角度θで斜めにスライドしているため、図１２に矢印で示すように、切断したリード配線２７を引き剥がすように、水平方向の力を作用させることができる。
このように、本実施の形態にかかる配線装置１では、カッター１０１の長手方向が垂直を維持したまま、カッター１０１を斜めにスライドさせる。このような構成により、カッター１０１がリード配線２７に対して垂直に切り込むことができるとともに、切断したリード配線２７を引き剥がすように、水平方向の力を作用させることができる。その結果、リード配線２７をこれまでよりも確実に切断することができ、切断不良を低減することができる。
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
１ 配線装置
２ 配線ユニット
３ 駆動ユニット
４ マシンベース
５ Ｘ軸方向駆動機構
６ Ｙ軸方向駆動機構
７ Ｚ軸方向駆動機構
８ 回転駆動機構
９ ワーク固定治具
１０ ワーク
１１ バスバー（第１の端子）
１２ 電極パッド（第２の端子）
１３ リード配線
１４ 第１の溶接部
１５ 第２の溶接部
１６ 湾曲部
１７ テール
１８ 湾曲部
１９ ケース
２０ 回路基板
２１ 補正計測部
２２ ノズル清掃部
２３ レーザ導入部
２４ 光学ヘッド
２５ 光軸調整部
２６ チューブ
２７ リード配線
２８ 形状センサ
２９ 測定部
３１ ベース板
３２ ガイド
３８ ノズルアーム
５０ ノズルユニット
５１ ノズル本体
５３ 加圧ノズル
５４ 当接部
５５ レーザ照射孔
５６ 湾曲部
５８ レーザの光路
６１ ノズルガイド
６２ ガイド壁
６４ ピン
６６ クランプ面
６７ 嵌合孔
６８ ビス
７０ クランプユニット
７１ クランパー
７２ 突出部
７３ クランプバー
７４ 支点ブラケット
７５ 支点部
７６ 近接センサ
７７ 電磁石
７８ 調整ネジ
７９ 固定ネジ
８１ リニアガイド
８２ バネ調整ネジ
８３ 圧縮バネ
８４ ストッパボルト
８５ クランプアーム
９１ ノズルＡ
９２ ノズルＢ
９３ ノズルＣ
９５、９６ エアー吸引口
９７ バキューム口
９８ レーザの光路
１００ カッターユニット
１０１ カッター
１０２ スライドシリンダ
１０２ａ ピストンロッド
１０３ カッタースライド
１０４ 調整ネジ
１０５ スライドテーブル
１０６ カッターホルダ
１０９ 固定ブラケット
１１０ 成形ユニット
１１１ 成形バー
１１２ スライドシリンダ
１１８ 固定ブラケット
１３０ 配線導入ユニット
１３１ 配線調整ユニット
１３２ 配線変位量検出ユニット
１３３ 配線狭持ユニット
１３４ レール
１３５ スライドシリンダ
１３６、１３７ ローラー
１４４ スライドシリンダ
１４５ 配線狭持部材
２ 配線ユニット
３ 駆動ユニット
４ マシンベース
５ Ｘ軸方向駆動機構
６ Ｙ軸方向駆動機構
７ Ｚ軸方向駆動機構
８ 回転駆動機構
９ ワーク固定治具
１０ ワーク
１１ バスバー（第１の端子）
１２ 電極パッド（第２の端子）
１３ リード配線
１４ 第１の溶接部
１５ 第２の溶接部
１６ 湾曲部
１７ テール
１８ 湾曲部
１９ ケース
２０ 回路基板
２１ 補正計測部
２２ ノズル清掃部
２３ レーザ導入部
２４ 光学ヘッド
２５ 光軸調整部
２６ チューブ
２７ リード配線
２８ 形状センサ
２９ 測定部
３１ ベース板
３２ ガイド
３８ ノズルアーム
５０ ノズルユニット
５１ ノズル本体
５３ 加圧ノズル
５４ 当接部
５５ レーザ照射孔
５６ 湾曲部
５８ レーザの光路
６１ ノズルガイド
６２ ガイド壁
６４ ピン
６６ クランプ面
６７ 嵌合孔
６８ ビス
７０ クランプユニット
７１ クランパー
７２ 突出部
７３ クランプバー
７４ 支点ブラケット
７５ 支点部
７６ 近接センサ
７７ 電磁石
７８ 調整ネジ
７９ 固定ネジ
８１ リニアガイド
８２ バネ調整ネジ
８３ 圧縮バネ
８４ ストッパボルト
８５ クランプアーム
９１ ノズルＡ
９２ ノズルＢ
９３ ノズルＣ
９５、９６ エアー吸引口
９７ バキューム口
９８ レーザの光路
１００ カッターユニット
１０１ カッター
１０２ スライドシリンダ
１０２ａ ピストンロッド
１０３ カッタースライド
１０４ 調整ネジ
１０５ スライドテーブル
１０６ カッターホルダ
１０９ 固定ブラケット
１１０ 成形ユニット
１１１ 成形バー
１１２ スライドシリンダ
１１８ 固定ブラケット
１３０ 配線導入ユニット
１３１ 配線調整ユニット
１３２ 配線変位量検出ユニット
１３３ 配線狭持ユニット
１３４ レール
１３５ スライドシリンダ
１３６、１３７ ローラー
１４４ スライドシリンダ
１４５ 配線狭持部材
Claims (4)
- 内部をレーザ光が通過するとともに、端子にリード配線を押圧する加圧ノズルと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対し垂直に設けられ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するカッター刃と、
前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせるスライド手段と、を備え、
角度θが４５〜８５°であるリード配線溶接装置。 - 前記スライド手段がエアシリンダを備えた請求項１に記載のリード配線溶接装置。
- 前記エアシリンダのピストンロッドの先端に設けられたスライドテーブルと、
前記スライドテーブルに固定され、かつ、前記カッター刃を前記接触面に対して垂直に維持するカッターホルダと、をさらに備えた請求項２に記載のリード配線溶接装置。 - 加圧ノズルにより端子にリード配線を押圧した状態で、前記加圧ノズルの内部を通過するレーザ光により前記端子と前記リード配線とを溶接するステップと、
前記端子と前記リード配線との接触面に対してカッター刃を垂直に維持したまま、前記接触面に対して垂直でない角度θの方向に前記カッター刃をスライドさせ、前記レーザ光により溶接された前記リード配線を切断するステップと、を備え、
角度θを４５〜８５°とするリード配線の溶接方法。
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| JP2012172885A JP5939079B2 (ja) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | リード配線溶接装置及びリード配線の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012172885A JP5939079B2 (ja) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | リード配線溶接装置及びリード配線の溶接方法 |
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