JP5954032B2

JP5954032B2 - リード配線溶接装置

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Publication number: JP5954032B2
Application number: JP2012172884A
Authority: JP
Inventors: 篤志福西; 邦弘山内; 聖義加納; 光洋國▲崎▼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: JP2014033086A

Description

本発明はリード配線溶接装置に関し、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に開示されている溶接装置では、溶接ヘッド４０の先端に設けられた溶接ノズル４１がばね４３により常に下に押し下げられており、溶接部を押さえ付ける力（押付力）を一定にしている。ここで、ばね４３の縮み量はセンサ４４によりチェックされ、一定に保たれている。

特開平５−３４３８９９号公報

特許文献１では、溶接ノズル４１による押付力を制御するためには、溶接ヘッド４０全体を昇降駆動装置３０によりＺ軸方向に移動させる必要がある。昇降駆動装置３０には、溶接部１００全体の重さが加わるため、溶接部の押付力を素早く所望の値に制御するのが難しいという問題があった。

上記課題に鑑み本発明は、溶接部の押付力を素早く所望の値に制御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、前記レーザ光により溶接されるリード配線を加圧する加圧ノズルと、
前記加圧ノズルが端部に固定されたアームと、
前記アームが上下方向に移動するためのリニアガイドと、
前記アームをつり上げる弾性体と、
前記アームを上下方向に駆動するシリンダと、を備えたものである。

前記アームの上下方向の変位を測定する変位センサをさらに備えるのが好ましい。特に、前記変位センサがリニアスケールを含むのが好ましい。
また、前記弾性体や前記リニアガイドが複数設けられているのが好ましい。

前記アームと前記シリンダのピストンロッドとを接続するフローティングジョイントをさらに備えるのが好ましい。
また、前記アームの上下方向の移動範囲を制限するストッパをさらに備えるのが好ましい。

また、前記加圧ノズルに装着され、前記加圧ノズルの先端に前記リード配線を導くノズルガイドと、
前記ノズルガイド上の前記リード配線をクランプするクランパーと、をさらに備え、
前記ノズルガイドは、
前記クランパーとの間で前記リード配線をクランプするクランプ面と、
前記クランプ面から互いに対向して立設された第１及び第２のガイド壁と、
前記第１及び第２のガイド壁を跨ぐように設けられた第１及び第２のピンと、を備え、
前記クランパーが前記第１及び第２のピンの間から挿入されることにより、前記リード配線がクランプされることが好ましい。

本発明により、溶接部の押付力を素早く所望の値に制御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。

実施の形態にかかる配線装置の斜視図である。配線対象であるワークの一部を拡大した斜視図である。図２Ａに示すワークのリード配線部分を拡大した斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニットの斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニットの側面図である。実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニットの正面図である。実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニットを底面側からみた斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備える配線ユニットの底面図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるノズルユニットの分解斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるノズルユニットの斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるノズルユニットとクランパーの正面図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるノズルユニットとクランパーの正面図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるクランプユニットの斜視図である。実施の形態にかかる配線装置が備えるヒューム吸引機構を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置を用いて形成されるリード配線の形状の一例を示す断面図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置の動作を説明するための図である。実施の形態にかかる配線装置が備える加圧ユニットの斜視図である。

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。

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。

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が備える加圧ユニット３００について詳細に説明する。図１１は、本実施の形態にかかる配線装置１が備える加圧ユニット３００の斜視図である。ここで、ノズルＡ（９１）、ノズルＢ（９２）、ノズルＣ（９３）などは省略されている。本実施の形態にかかる配線装置１は、加圧ユニット３００に特徴を有している。

図１１に示すように、加圧ユニット３００は、リニアガイド３０１、ノズルアームベース３０２、つり上げバネ３０３、上端ストッパ３０４、下端ストッパ３０５、ノズルアーム３８、変位センサ３０７、測定部３０８、フローティングジョイント３０９、加圧シリンダ３１０を備えている。

２本のリニアガイド３０１（図１１では片方のリニアガイドは見えない）は、ベース板３１に互いに平行になるように固定されている。２本のリニアガイド３０１は、ノズルアーム３８のＺ軸方向の直線移動をガイドしている。なお、リニアガイド３０１は、直線状のレールと、このレール上を摺動可能なブロックとから構成されている。

ノズルアームベース３０２は、ノズルアーム３８と一体に形成されたベース部であって、ノズルアーム３８の一端からＸ軸方向の両側に突出するように形成されている。ノズルアームベース３０２は、２つのリニアガイド３０１のブロックにボルトで固定されている。また、リニアガイド３０１が２つ（つまり複数）設けられているため、１つしか設けられていない場合よりも、ノズルアーム３８の上下動がスムーズになる。

２本のつり上げバネ３０３は、それぞれＺ軸方向（上下方向）に伸縮可能に設けられている。すなわち２本のつり上げバネ３０３は、互いに平行になるように設けられている。２本のつり上げバネ３０３の下端は、それぞれノズルアームベース３０２の上面に固定されている。２本のつり上げバネ３０３の上端は、それぞれベース板３１からＹ軸方向に突出して形成されたブロックの下面に固定されている。また、バネ３０３が２つ（つまり複数）設けられているため、１つしか設けられていない場合よりも、ノズルアーム３８の上下動がスムーズになる。

２本のリニアガイド３０１の上端には上端ストッパ３０４が、下端には下端ストッパ３０５が設けられている。上端ストッパ３０４及び下端ストッパ３０５は、ベース板３１に固定されている。上端ストッパ３０４及び下端ストッパ３０５により、ノズルアーム３８のＺ軸方向の可動範囲を制限することができる。

ノズルアーム３８は、Ｙ軸方向に延設された直方体状のブロックである。自重を軽くするために、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔が複数形成されている（図１１の例では３つの貫通孔を有している）。上述の通り、ノズルアーム３８の一端には、ノズルアームベース３０２が設けられている。一方、ノズルアーム３８の他端には、加圧ノズル５３が固定されている。

変位センサ３０７は、ノズルアーム３８のＺ軸方向の位置（ベース板３１に対する変位）を測定する。変位センサとしては、リニアスケールが好ましい。
変位センサ３０７の先端には測定部３０８が位置する。ここで、測定部３０８は、ノズルアーム３８の上面に固定された台座上に設けられている。
変位センサ３０７を用いてノズルアーム３８に固定された測定部３０８の位置を測定することにより、間接的に加圧ノズル５３の先端の位置を知ることができる。

フローティングジョイント３０９は、ノズルアーム３８の上面に固定されており、加圧シリンダ３１０のピストンロッドの先端に接続されている。フローティングジョイント３０９により、ピストンロッドとアームとの位置ずれを許容することができる。

加圧シリンダ３１０は、そのピストンロッドがＺ軸方向に移動するように設けられている。すなわち、フローティングジョイント３０９を介して接続されたノズルアーム３８を所望の力でＺ軸方向（上下方向）に駆動する。加圧シリンダ３１０は、低摩擦加圧シリンダであることが好ましい。

ここで、図８でも説明したように、ノズルアームベース３０２を介して加圧シリンダ３１０によって駆動されるのは加圧ノズル５３を含むノズルユニット５０である。一方、ノズルＡ（９１）、ノズルＢ（９２）、ノズルＣ（９３）は駆動されない。このように、ノズルＡ（９１）、ノズルＢ（９２）、ノズルＣ（９３）は駆動せずに、ノズルユニット５０のみを駆動するため、加圧ノズル５３による溶接部の押付力を素早く所望の値に制御することができる。例えば、バスバー１１にリード配線１３を溶接する場合の押付力は、２．９４Ｎ（０．３ｋｇ重）である。一方、電極パッド１２にリード配線１３を溶接する場合の押付力は、４．９Ｎ（０．５ｋｇ重）である。このように、端子に応じて素早く押付力を切り換えることができる。

さらに、本実施の形態にかかる加圧ユニット３００では、つり上げバネ３０３を設けることにより、ノズルアームベース３０２、ノズルアーム３８、クランプユニット７０の自重をほぼキャンセルすることができる。そのため、加圧シリンダ３１０の力を直接的に加圧ノズル５３の先端に伝達することができる。その結果、加圧ノズル５３による溶接部の押付力をさらに素早く所望の値に制御することができる。

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
５Ｘ軸方向駆動機構
６Ｙ軸方向駆動機構
７Ｚ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
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
３００加圧ユニット
３０１リニアガイド
３０２ノズルアームベース
３０３バネ
３０３弾性体
３０４上端ストッパ
３０５下端ストッパ
３０７変位センサ
３０８測定部
３０９フローティングジョイント
３１０加圧シリンダ

Claims

内部をレーザ光が通過するとともに、前記レーザ光により溶接されるリード配線を加圧する加圧ノズルと、
前記加圧ノズルが端部に固定されたアームと、
前記アームが上下方向に移動するためのリニアガイドと、
前記アームをつり上げる弾性体と、
前記アームを上下方向に駆動するシリンダと、
前記加圧ノズルに装着され、前記加圧ノズルの先端に前記リード配線を導くノズルガイドと、
前記ノズルガイド上の前記リード配線をクランプするクランパーとを備え、
前記ノズルガイドは、
前記クランパーとの間で前記リード配線をクランプするクランプ面と、
前記クランプ面から互いに対向して立設された第１及び第２のガイド壁と、
前記第１及び第２のガイド壁を跨ぐように設けられた第１及び第２のピンと、を備え、
前記クランパーが前記第１及び第２のピンの間から挿入されることにより、前記リード配線がクランプされる
リード配線溶接装置。
前記アームの上下方向の変位を測定する変位センサをさらに備える請求項１に記載のリード配線溶接装置。
前記変位センサがリニアスケールを含む請求項２に記載のリード配線溶接装置。
前記弾性体が複数設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載のリード配線溶接装置。
前記リニアガイドが複数設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載のリード配線溶接装置。
前記アームと前記シリンダのピストンロッドとを接続するフローティングジョイントをさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載のリード配線溶接装置。
前記アームの上下方向の移動範囲を制限するストッパをさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のリード配線溶接装置。