JPWO2021019705A1 - リード線引出装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、人手による手動操作を不要にして、リード線引き出し用初期設定処理が行えるリード線引出装置を提供することを目的とする。本発明において、リード線収納機構(101)は先端部から取り出し可能にリード線(4)の大部分を収納している。ダンサーローラ(7)及び2つの昇降式ガイドローラ(11)を有する張力調整機構(102)は、準備状態時にハンド走行空間(50)の一部となる部分空間を形成している。開閉式リードガイド(12)を有するリード線ガイド機構(103)は、準備状態時にハンド走行空間(50)の一部となる部分空間を形成している。リード線把持移動機構(104)は、把持部(62g)によってリード線(4)の先端部を把持する把持動作と、ハンド走行空間(50)を通って把持部(62g)を移動させる把持部移動動作とが実行可能である。

Description

この発明は、リード線を引き出して目標位置に導くリード線引出装置に関する。
太陽電池などの製造に用いられる基板の電極膜面に電極線となるリード線を接合する装置として、超音波振動を活用した超音波接合装置がある。このような超音波接合装置を用いる際、ライン状の導電材であるリード線を基板上に引き出す技術が必要となる。
リード線引き出し技術として、例えば特許文献1で開示されたリード線引き出し構造や、特許文献2で開示されたリード線引出装置がある。
従来のリード線引き出し技術は、リード線が何重にも巻き付けられたリードリールから、リード線を引き出し、リード線を目標位置まで継続的に導く技術である。リード線引き出し技術により基板上にリード線を引き出し、基板と接触させた状態でリード線に対し超音波接合装置による超音波振動を印加することにより、リード線を基板上に接合することができる。
国際公開第2012/073318号 特開2015−133861号公報
しかしながら、従来のリード線引き出し技術は、最初にリード線を引き出して目標位置まで導くリード線引出用初期設定処理は、オペレータによる手動操作により行っていため、手間を要するという問題点があった。
本発明では、上記のような問題点を解決し、人手による手動操作を不要にして、リード線引き出し用初期設定処理が行えるリード線引出装置を提供することを目的とする。
この発明に係るリード線引出装置は、先端部から取り出し可能にリード線を収納するリード線収納機構と、把持部を有し、該把持部によって前記リード線の先端部を把持する把持動作と、リード線移動空間を通って、前記把持部を初期位置から目標位置に移動させる把持部移動動作とが実行可能なリード線把持移動機構と、少なくとも一つのローラを有し、前記少なくとも一つのローラと前記リード線とが接触関係を保つことにより、前記リード線にかかる張力を調整する張力調整処理を実行する張力調整機構と、前記リード線を挟み込むことにより、前記リード線の進行方向をガイドするガイド処理を実行するリード線ガイド機構と、前記リード線収納機構、前記リード線把持移動機構、前記張力調整機構及び前記リード線ガイド機構を制御してリード線引出用初期設定処理の実行を制御する制御部とを備え、前記張力調整機構は、前記リード線移動空間の一部となる第1の部分空間を形成する第1の準備状態と、前記張力調整処理が実行可能な第1の実動作状態との間で状態が変化し、前記リード線ガイド機構は、前記リード線移動空間の一部となる第2の部分空間を形成する第2の準備状態と、前記ガイド処理が実行可能な第2の実動作状態との間で状態が変化し、前記制御部の制御下で実行される前記リード線引出用初期設定処理は、(a) 前記初期位置において、前記リード線把持移動機構に前記把持動作を実行させることにより、前記リード線収納機構に収納された前記リード線の先端部を把持させるステップと、(b) 前記張力調整機構を前記第1の準備状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の準備状態に設定するステップと、(c) 前記把持動作を実行している前記リード線把持移動機構に前記把持部移動動作をさらに実行させることにより、前記把持部を前記初期位置から前記目標位置に移動させるステップとを備え、前記ステップ(c)の実行によって、前記把持部に把持された前記リード線の先端部は、前記第1及び第2の部分空間を含む前記リード線移動空間を通過した後、前記把持部と共に前記目標位置に導かれ、前記ステップ(c)の実行後、前記把持部移動動作は終了され、(d) 前記ステップ(c)後に実行され、前記張力調整機構を前記第1の実動作状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の実動作状態に設定するステップと、(e) 前記ステップ(c)後に実行され、前記把持部による前記把持動作を終了し、前記リード線を前記リード線把持移動機構から解放するステップとをさらに備える。
請求項1記載の本願発明のリード線引出装置は、制御部の制御下で上述したステップ(a)〜(e)を備えるリード線引出用初期設定処理を自動的に実行することにより、オペレータによる手動操作を不要にして、リード線を初期位置から目標位置に導くことができる効果を奏する。
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
この発明の実施の形態であるリード線引出装置の全体構成を示す説明図である。 図1で示したリード線引出装置の制御系統を模式的に示すブロック図である。 図1で示したリード線収納機構におけるリードカセットの構成を示す説明図である。 図3で示したロック機構の詳細を示す説明図である。 図3で示したリードカセットの交換状況を模式的に示す説明図である。 図1で示したリード線把持移動機構の詳細を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 リード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。 この発明の前提技術となるリード線引出装置の構成を模式的に示す説明図である。
<前提技術>
図22はこの発明の前提技術となるリード線引出装置200の構成を模式的に示す説明図である。同図において、XYZ直交座標系を記している。
図22に示すように、リード線引出装置200はリード線収納機構201、張力調整機構202、及びリード線ガイド機構203を主要構成要素として含んでいる。
基板固定テーブル2上に基板3が載置され、基板3上にリード線4が配置され、超音波接合装置1の超音波発振ヘッド5から超音波振動UVをリード線4の接合対象領域に印加する超音波接合動作を実行することにより、基板3上にリード線4を超音波接合することができる。なお、超音波発振ヘッド5にはヘッド加圧F5が付与されている。
基板固定テーブル2に取り付けられた取り付け部材80にリード線収納機構201及び張力調整機構202が固定配置される。リード線収納機構201は回転方向R4に沿って回転可能な支持軸222を有し、リード線4は支持軸222を中心軸として巻回され、かつ、リード線4の先端部が外部に露出しており、外部からリード線4を引き出し可能である。
リード線収納機構201から引き出されたリード線4は張力調整機構202の各種ローラと接触関係を保ちながら、リード線ガイド機構203に上下から挟まれて緩やかに把持されることにより、下方(−Z方向)の基板3の表面に導かれる。図22において、矩形の実線で示した符号「4」は基板3上に接合済みのリード線を示し、破線で示した符号「4」は基板3の表面に向けて引き出される過程のリード線4を示している。
このような構成の前提技術となるリード線引出装置200によって、リード線収納機構201に収納されたリード線4は、張力調整機構202、及びリード線ガイド機構203を経由して、基板固定テーブル2上に載置されたガラス基板等の基板3の表面に引き出される。
その後、超音波接合装置1によってリード線4を基板3上に接合することができる。なお、基板3に太陽電池が製造される場合、基板3の表面には電極膜が形成されることが一般的であり、この場合、基板3の表面が電極膜の表面となる。
さらに、超音波接合装置1は基板3の表面形成方向(X方向)に平行な水平移動方向H1の水平移動が可能であり、リード線ガイド機構203は超音波接合装置1と一体的に連結され、超音波接合装置1と共に水平移動する。
したがって、例えば、超音波接合装置1(超音波発振ヘッド5)及びリード線ガイド機構203を左方向(−X方向)に沿って移動させることにより、リード線4の接合対象領域を変化さながら超音波接合装置1による超音波接合動作を繰り返し実行することができる。
前提技術となるリード線引出装置200は、最初にリード線収納機構201からリード線を引き出して、張力調整機構202およびリード線ガイド機構203を経由させつつ、目標位置である基板3の表面まで導くリード線引出用初期設定処理は、オペレータによる手動操作により行っていた。
すなわち、オペレータが手動操作により、リード線収納機構201からリード線4の先端部を把持しながら、張力調整機構202の各種ローラと接触させつつ張力調整機構202を通過させ、さらに、リード線4がリード線ガイド機構203により上下から挟み込まれる態様でリード線4を通過させ、リード線4の先端部を基板3の表面に導いていた。このように、上記リード線引出用初期設定処理は、人手による手動操作で行っていた。
上記リード線引出用初期設定処理を自動的に行うようにしたのが以下で述べる実施の形態のリード線引出装置である。
<実施の形態>
(構成)
図1はこの発明の実施の形態であるリード線引出装置100の全体構成を模式的に示す説明図である。図1において、XYZ直交座標系を記している。
同図に示すように、リード線引出装置100は、リード線収納機構101、張力調整機構102、リード線ガイド機構103、リード線把持移動機構104及び図示しない制御部105を主要構成要素として含んでいる。
リード線収納機構101を基準として、張力調整機構102はリード線ガイド機構103の前段(−X側)に設けられる。
図2はリード線引出装置100の制御系統を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、制御部105は制御信号S1〜S4を出力している。制御信号S1はリード線収納機構101に出力され、制御信号S2は張力調整機構102に出力され、制御信号S3はリード線ガイド機構103に出力され、制御信号S4はリード線把持移動機構104に出力される。
一方、後述する残量検出器16から残量検出信号S16が出力され、後述する破断検出器17から破断検出信号S17が出力される。残量検出信号S16及び破断検出信号S17は制御部105に入力される。
さらに、制御部105は、リード線引出用初期設定処理の実行を指示する実行要求信号S20を受ける。実行要求信号S20はオペレータが所定の操作を行うことにより発生させることができる。所定の操作として、例えば、リード線引出装置100に設けられた図示しない実行開始ボタンの押圧等が考えられる。
制御部105は、残量検出信号S16が後述するリード線残量不足状態を指示する時、破断検出信号S17がリード線4の破断を指示する時、あるいは、実行要求信号S20を受けた時、後に詳述するリード線引出用初期設定処理を実行の必要性を認識することができる。
制御部105は主要構成要素101〜104に制御信号S1〜S4を出力することにより、リード線収納機構101、張力調整機構102、リード線ガイド機構103、及びリード線把持移動機構104を制御して後に詳述するリード線引出用初期設定処理の実行を制御する。
図1に戻って、リード線収納機構101は、リードカセット10、ロック解除機構13、及び残量検出器16を主要構成要素として含んでいる。
図3は図1で示したリード線収納機構101におけるリードカセット10の構成を示す説明図である。図3において、XYZ直交座標系を記している。なお、以降で示す図4〜図21それぞれにおいてもXYZ直交座標系を記している。
図3に示すように、リードカセット10は先端部から取り出し可能にリード線4の大部分を巻回領域10wに収納している。
リードカセット10は、ブラケット20、2つのガイド穴21、支持軸22、ガイドローラ23、及びロック機構24を主要構成要素として含んでいる。
ブラケット20の上部(+Z方向側)に2つのガイド穴21が設けられ、中央部に張力可変式の支持軸22が取り付けられ、下部(−Z方向側)にガイドローラ23及びロック機構24が取り付けられている。ガイドローラ23はリード線4をロック機構24の方向に導くために設けられている。なお、張力可変式の支持軸22及びガイドローラ23は回転方向R4(左回り)に沿って回転可能にブラケット20に取り付けられている。
リード線4は支持軸22を中心軸として巻回され、ガイドローラ23の外周面の一部と接触しつつ、ロック機構24に先端部が位置する。リード線4の大部分が巻回領域10wに収納される。
支持軸22は、リード線4が巻回方向(=回転方向R4)に対し逆方向に回転して緩まないよう適切に調節された摩擦力を発生される張力可変機能を有している。
図4は図3で示したロック機構24の詳細を示す説明図である。図1で示したロック解除機構13は必要に応じてロック解除力F13をロック機構24に付与することができる。なお、ロック解除機構13として例えばシリンダが考えられる。
図4に示すように、ロック機構24は、上方のロック金具30、下方のロック金具31及びバネ32を主要構成要素として含んでいる。ロック解除機構13からロック解除力F13が付与されていない状態では、下方(−Z方向)に向かうバネ32の弾性力が付与されるため、ロック金具30は実線で示す位置に押し下げられ、ロック金具30の下面がロック金具31の上面と密着する密着状態となる。
一方、上方(+Z方向)に向かうロック解除力F13が付与されると、ロック金具30の下面の一部にロック解除力F13が加わるため、ロック金具30は破線で示す位置に押し上げられ、ロック金具30の下面とロック金具31の上面との間に空間が設けられる空間形成状態となる。
このような構成のロック機構24は、ロック解除機構13によりロック解除力F13が付与されない場合、ロック金具30及び31は密着状態となり、外部に露出したリード線4の先端部はロック金具30及び31により挟み込まれて把持固定される。すなわち、リード線4は巻回領域10wから規定量飛び出た状態で、ロック機構24によって把持固定される。
一方、ロック解除機構13によりロック金具30の一部にロック解除力F13が付与されると、ロック金具30及び31は空間形成状態となり、外部に露出したリード線4の先端部は解放される。すなわち、リード線4はリード線収納機構101から引き出し可能な解放状態となる。
このように、ロック機構24は、ロック解除機構13からのロック解除力F13の有無によって、ロック金具30及び31間を経由して外部に露出したリード線4の先端部の固定/解放の切替が可能となる。
図1に戻って、リード線収納機構101はリードカセット10とは別部材の残量検出器16をさらに有しており、残量検出器16は、リード線4の巻回領域10wにおける残量が基準量以下になるリード線残量不足状態の有無を検出する。
すなわち、残量検出器16は、巻回領域10wにおいて支持軸22を中心に巻回されたリード線4の残量を検出し、検出した残量と基準量とを比較して、リード線4の残量が基準量以下となるリード線残量不足状態の有無を検出し、リード線残量不足状態の有無を指示する残量検出信号S16を制御部105に出力する。
したがって、残量検出器16から、リード線残量不足状態の発生を指示する残量検出信号S16を制御部105に出力することにより、使用中のリードカセット10から新たなリードカセット10への交換を促すことができる。
なお、残量検出器16の具体例として例えば反射型レーザー測長器が考えられる。反射型レーザー測長器によって障害物となる、巻回されたリード線4の最外周部までの距離を検出距離として検出することができ、この検出距離に基づきリード線4の残量を検出することができる。
例えば、リード線4の残量“0”の場合、支持軸22まで障害物が無くなるため、残量検出器16により、残量検出器16から支持軸22までの距離である支持軸到達距離が検出距離として検出される。したがって、基準量が“0”の場合、残量検出器16によって検出された検出距離が支持軸到達距離に一致すると、リード線残量不足状態の発生を検出することができる。
このように、残量検出器16は、直近の障害物までの距離測定機能を有することにより、リード線残量不足状態の有無を検出して、リード線残量不足状態の有無を指示する残量検出信号S16を出力することができる。また、基準量を“0”とする場合、支持軸22が視覚認識可能な色認識機能を有する検出器を残量検出器16としても良い。
図5は残量検出器16を利用したリードカセット10の交換状況を模式的に示す説明図である。図5において、リード線引出装置100からリードカセット10を除いた構成部分を固定構成部100pとして示している。
同図に示すように、複数のリードカセット10からなる交換用リードカセット群10Gが予め準備されている。現在使用中のリード線引出装置100のリードカセット10(以下、「旧リードカセット10」と略記)に関し、残量検出器16によりリード線残量不足状態の発生を指示する残量検出信号S16が出力された場合を考える。
この場合、まず、旧リードカセット10がリード線引出装置100の固定構成部100pから取り外される。この際、ロック解除機構13及び残量検出器16は引き続き固定構成部100pとして残存している。
そして、交換用リードカセット群10Gから一のリードカセット10が新たなリードカセット10(以下、「新リードカセット10」と略記)として選択され、固定構成部100pに新リードカセット10が取り付けられ、リード線引出装置100が再構築される。
このように、残量検出器16によって旧リードカセット10のリード線残量不足状態を指示する残量検出信号S16が出力されると、旧リードカセット10を速やかに新リードカセット10に交換することができる。
また、交換用リードカセット群10Gにおける複数のリードカセット10それぞれのブラケット20に設けられる2つのガイド穴21は、複数のリードカセット10間で位置ズレすることなく精度良く設けられる。したがって、2つのガイド穴21はリードカセット10の位置決め用の基準穴となる。
具体的には、2つのガイド穴21を基準とした正確な把持位置で新リードカセット10のブラケット20を把持することにより、リード線4の先端部(ロック機構24)が精度良く初期位置P1に位置するように、リードカセット10を固定構成部100pに取り付けることができる。したがって、新リードカセット10に対する残量検出器16およびロック解除機構13との位置関係も、旧リードカセット10に対する残量検出器16およびロック解除機構13との位置関係と同じになる。
このように、2つのガイド穴21を基準穴とすることにより、旧リードカセット10から新リードカセット10への交換時に、新リードカセット10を精度良く位置決めして、固定構成部100pに取り付けることができる。
制御部105の制御下で実行可能な図示しないカセット把持機構及びカセット取付機構を用いて、ブラケット20での把持動作、新リードカセット10の固定構成部100pへの取り付け動作を実行させることにより、上述した旧リードカセット10から新リードカセット10への交換処理の自動化を図ることができる。
図1に戻って、張力調整機構102は、ダンサーローラ7、2つの昇降式ガイドローラ11及び破断検出器17を主要構成要素として含んでいる。ダンサーローラ7は垂直移動方向V7(±Z方向)に沿って移動可能であり、2つの昇降式ガイドローラ11は垂直移動方向V11(±Z方向)に沿って移動可能である。ダンサーローラ7及び2つの昇降式ガイドローラ11が張力調整機構102に含まれる少なくとも一つのローラとなる。
なお、図1に示すように、実際には、ダンサーローラ7は取付治具7jに取り付けられており、2つの昇降式ガイドローラ11が取付治具11jに取り付けられている。しかしながら、以下では、説明の都合上、ダンサーローラ7及び取付治具7jを含めて、単に「ダンサーローラ7」と称し、2つの昇降式ガイドローラ11及び取付治具11jを含めて、単に「昇降式ガイドローラ11」と称する場合がある。
ダンサーローラ7は、準備状態(第1の準備状態)では破線で示すように後述するハンド走行空間50より上方に位置し、実動作状態(第1の実動作状態)では実線で示すように、ハンド走行空間50の下方に位置する。
昇降式ガイドローラ11は、準備状態(第1の準備状態)では破線で示すようにハンド走行空間50より下方に位置し、実動作状態(第1の実動作状態)では実線で示すように、ハンド走行空間50内に位置する。
したがって、少なくとも一つのローラとして、ダンサーローラ7及び2つの昇降式ガイドローラ11を有する張力調整機構102は、準備状態時にハンド走行空間50の一部となる部分空間(第1の部分空間)を形成する。
一方、張力調整機構102は、実動作状態では、昇降式ガイドローラ11の上方の外周面とリード線4とが接触し、ダンサーローラ7の下方の外周面とリード線4とが接触することにより、リード線4にかかる張力が一定に保つように張力調整処理を行うことができる。
このように、張力調整機構102は、ハンド走行空間50の一部となる部分空間(第1の部分空間)を形成する準備状態(第1の準備状態)と、上記張力調整処理が実行可能な実動作状態(第1の実動作状態)との間で状態が変化する。
さらに、張力調整機構102は、実動作状態で上記張力調整処理を実行している際、リード線4の断線の有無を検出する破断検出器17を含んでいる。破断検出器17は実動作状態時におけるダンサーローラ7の降下可能最下位置の近傍に配置される。
破断検出器17による検出原理は以下の通りである。リード線4が断線するとリード線4による張力がなくなるため、ダンサーローラ7が降下可能最下位置まで下降する。したがって、破断検出器17はダンサーローラ7が降下可能最下位置まで下降したことを検出することにより、リード線4の断線状態の発生を検出することができる。
その結果、ダンサーローラ7はリード線4の断線の有無を指示する破断検出信号S17を制御部105に出力することができる。
なお、破断検出器17の具体例として、位置検出器、リードスイッチ、リミットスイッチ、接触スイッチ等が考えられる。
リード線ガイド機構103は、開閉式リードガイド12、固定リードガイド70、リードガイド昇降用シリンダ71およびリード把持シリンダ72を主要構成要素として含んでいる。
リードガイド昇降用シリンダ71によって開閉式リードガイド12は垂直移動方向V12(±Z方向)に移動可能である。一方、固定リードガイド70は図示しない固定手段により固定配置されている。
開閉式リードガイド12が実線で示す下方に存在する場合、リード把持シリンダ72によって開閉式リードガイド12の下面と固定リードガイド70の上面との間に微小空間を形成することにより、リード線4が移動可能にリード線4を緩やかに把持することができる。したがって、リード線4は上記微小空間を通過することができる。
なお、上記微小空間の入力側において固定リードガイド70にガイドローラ73が設けられ、上記微小空間の出力側において開閉式リードガイド12にガイドローラ74が設けられる。ガイドローラ73及び74は上記微小空間前後のリード線4の移動をスムーズに行うために設けられる。
開閉式リードガイド12は、準備状態(第2の準備状態)では破線で示すように。リードガイド昇降用シリンダ71によって上方に移動されることにより、ハンド走行空間50より上方に位置し、実動作状態(第2の実動作状態)では実線で示すように、ハンド走行空間50の下方で固定リードガイド70との間に上記微小空間を形成する。
したがって、開閉式リードガイド12を有するリード線ガイド機構103は、準備状態時ではハンド走行空間50の一部となる部分空間(第2の部分空間)を形成している。
一方、リード線ガイド機構103は、実動作状態では、開閉式リードガイド12と固定リードガイド70との間に上記微小空間を形成することにより、上記微小空間にリード線4を通過させることにより、リード線4を下方に導くガイド処理を行うことができる。
このように、リード線ガイド機構103は、ハンド走行空間50の一部となる部分空間(第2の部分空間)を形成する準備状態(第2の準備状態)と、上記ガイド処理が実行可能な実動作状態(第2の実動作状態)との間で状態が変化する。
リード線把持移動機構104は、昇降式ハンドユニット15及び水平方向移載機14を主要構成要素として含んでいる。
水平方向移載機14は所定の厚み(Z方向の長さ)、所定の幅(Y方向の長さ)を有し、水平方向(X方向)に伸びて設けられている。
昇降式ハンドユニット15は先端に把持部62gを有している。把持部62gは開閉動作OP15に伴いリード線4を把持する把持動作が可能である。
昇降式ハンドユニット15は初期位置P1,目標位置P2間を水平移動方向H14(±X方向)に沿って移動可能に水平方向移載機14に取り付けられている。したがって、昇降式ハンドユニット15は、把持部62gでリード線4を把持した状態で水平移動方向H14に移動する把持部移動動作が可能である。また、昇降式ハンドユニット15は、垂直移動方向V15(±Z方向)に沿った移動も可能である。
図6は図1で示したリード線把持移動機構104の詳細構造を示す説明図である。なお、図1で示した水平方向移載機14および昇降式ハンドユニット15(把持部62g)は模式的に示しており、実際の形状は図6に示す構造に類似している。
図6に示すように、水平方向移載機14は図示しない固定手段によって把持部62gより高い位置(+Z方向側)に固定配置されている。
水平方向移載機14にハンドユニット取付治具85及び上下スライドテーブル60を介して昇降式ハンドユニット15が取り付けられる。上下スライドテーブル60は垂直移動方向V15(±Z方向)に移動可能にハンドユニット取付治具85に取り付けられ、昇降式ハンドユニット15は上下スライドテーブル60と一体的に設けられる。
したがって、昇降式ハンドユニット15は、ハンドユニット取付治具85が固定れた状態で、上下スライドテーブル60と共に垂直移動方向V15(±Z方向)に移動することができる。
チャッキングハンド62は昇降式ハンドユニット15の下方に水平スライドテーブル61を介して取り付けられ、チャッキングハンド62の右方(+Y方向)の先端が把持部62gとなる。水平スライドテーブル61は水平移動方向H62に移動可能に昇降式ハンドユニット15に取り付けられ、チャッキングハンド62は水平スライドテーブル61と一体的に設けられる。
したがって、チャッキングハンド62は、昇降式ハンドユニット15が停止した状態で、水平スライドテーブル61と共に水平移動方向H62(±Y方向)に移動することができる。
チャッキングハンド62の右方(+Y方向)の端部が把持部62gとなる。把持部62gは上方の把持部材と下方の把持部材とによる開閉動作OP15によって、リード線4は把持部62gによって把持する把持動作を行うことができる。
上述したように、リード線把持移動機構104は、把持部62gを有し、把持部62gによってリード線4の先端部を把持する把持動作が実行可能である。
さらに、リード線把持移動機構104は、把持部62gの配置高さをリード線移動空間であるハンド走行空間50に合致させることにより、ハンド走行空間50を通って、把持部62gを初期位置P1から目標位置P2に移動させる把持部移動動作がさらに実行可能である。
(リード線引出用初期設定処理)
リード線引出用初期設定処理に関し、例えば、残量検出器16によるリード線残量不足状態を指示する残量検出信号S16の出力、破断検出器17によるリード線4の断線を指示する破断検出信号S17の出力、あるいは、オペレータの要求に応じた実行要求信号S20の出力が実行開始条件となる。
図2に示したように、制御部105は、残量検出信号S16、破断検出信号S17及び実行要求信号S20を入力しているため、上記実行開始条件を満足した場合、リード線引出用初期設定処理の実行制御を開始することができる。
制御部105の制御下で実行されるリード線引出用初期設定処理は、以下のステップ(a)〜(e)を有している。
ステップ(a)は、初期位置P1において、リード線把持移動機構104に把持動作を実行させることにより、リード線収納機構101(巻回領域10w)に収納されたリード線4の先端部を把持させるステップである。
ステップ(b)は、張力調整機構102を準備状態(第1の準備状態)に設定し、リード線ガイド機構103を準備状態(第2の準備状態)に設定するステップである。
ステップ(c)は、把持部62gが初期位置P1で把持動作を実行しているリード線把持移動機構104に把持部移動動作をさらに実行させることにより、把持部62gを目標位置P2に移動させるステップである。
このステップ(c)によって、把持部62gにより把持されたリード線4の先端部は、上記第1及び第2の部分空間を含むハンド走行空間50(リード線移動空間)を通過した後、把持部62gと共に目標位置P2に導かれ、このステップ(c)の実行後、把持部移動動作は終了される。
ステップ(d)は、ステップ(c)後に実行され、張力調整機構102を実動作状態(第1の実動作状態)に設定し、リード線ガイド機構103を実動作状態(第2の実動作状態)に設定するステップである。
ステップ(e)は、ステップ(c)後に実行され、把持部62gによる把持動作を終了し、リード線4をリード線把持移動機構104から解放するステップである。
図7〜図21はリード線引出用初期設定処理の動作内容を示す説明図である。図7〜図12はリード線引出用初期設定処理を模式的に示し、図1と同様にXZ平面で平面視した図面である。図13〜図21はリード線引出用初期設定処理を可能な範囲で実構造に沿って示しており、YZ平面で平面視した図面である。なお、図13〜図15は図1のA−A断面に相当し、図16〜図18は図1のB−B断面に相当し、図19〜図21は図1のC−C断面に相当する。
以下、これらの図を参照しつつ、制御部105の制御下で行う上記リード線引出用初期設定処理の処理内容を説明する。
図7に示すように、リード線収納機構101、張力調整機構102、リード線ガイド機構103及びリード線把持移動機構104はそれぞれ初期状態に設定されている。すなわち、図7は上記リード線引出用初期設定処理の実行直前の状態を示している。
図7(a)及び図14に示すように、初期状態では、固定状態のロック機構24により、ロック機構24から先端部が飛び出した状態で、リード線4は固定されている。この状態がリード線固定状態である。すなわち、リード線固定状態では、ロック解除機構13からのロック解除力F13はロック機構24に付与されていない。
なお、図7〜図13において、ロック機構24により固定されたリード線4から水平方向(X方向に)に伸びる仮想線を引出基準線LSとして示している。
図7(a)〜図11(a)それぞれにおいて、リード線収納機構101、張力調整機構102及びリード線ガイド機構103を示し、図7(b)〜図11(b)それぞれにおいて、リード線把持移動機構104を示している。図7(a)〜図11(a)と図7(b)〜図11(b)との間で垂直方向(Z方向)の相関位置関係の指標にすべく、図7(a)〜図11(a)及び図7(b)〜図11(b)それぞれに共通の引出基準線LSを示している。
なお、図13〜図15に示すように、リードカセット10は機械フレーム81の上面上に設けられ、ロック解除機構13は機械フレーム81の上面上にリードカセット10と隣接して設けられる。また、張力可変式の支持軸22は、支持軸用台26に回転可能に取り付けられ、ブラケット20の開口部内に設けられるベアリング28を貫通して巻回領域10wに伸びて設けられる。支持軸用台26はブラケット20の側面に設けられた取付治具29を介してブラケット20に固定される。
図7(b)に示すように、リード線把持移動機構104の昇降式ハンドユニット15は、初期状態では、把持部62gの配置高さが引出基準線LSに位置するように、把持部62gを垂直移動方向V15(+Z方向)に上昇させている。なお、把持部62gは初期状態では把持解放空間SP15が設けられるように開閉動作OP15を実行している。
なお、昇降式ハンドユニット15は下方にハンドユニット用移動体19を有し、このハンドユニット用移動体19が水平方向移載機14内で水平方向(X方向)に移動することにより、把持部62gの水平方向移動動作が可能となる。
図7(a)に示すように、張力調整機構102は初期状態では、ダンサーローラ7が引出基準線LSの下方に、昇降式ガイドローラ11が引出基準線LSの下方近傍に位置するように配置される。
図7(a)に示すように、リード線ガイド機構103は初期状態では、開閉式リードガイド12はリードガイド昇降用シリンダ71によって引出基準線LSの下方に位置するように配置される。
図8は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(a)及び(b)に相当する処理が実行される状態を示している。
図8及び図13に示すように、水平移動方向H62(+Y方向)に沿ってチャッキングハンド62を初期状態から水平移動させて、リード線4の先端部を把持可能な位置に把持部62gを移動させる。すなわち、把持部62gの把持解放空間SP15(図6参照)内にリード線4の先端部が存在する状態にチャッキングハンド62を移動させる。
この状態で、把持解放空間SP15を閉じることにより、把持部62gによってリード線4の先端部を把持する把持動作が実行される。
把持部62gによる把持動作が完了すると、図8(a)及び図15に示すように、ロック解除機構13からロック解除力F13がロック機構24に付与されることにより、ロック機構24によるリード線4の把持固定が解放され、リード線4はリード線解放状態となる。すなわち、リード線解放状態ではリード線4はリード線収納機構101からフリーな状態となる。
このように、初期位置P1において、リード線把持移動機構104に把持動作を実行させることにより、リード線収納機構101収納されたリード線4の先端部を把持させるステップ(a)に相当する処理が実行される。
図8(a)及び図18に示すように、張力調整機構102は準備状態(第1の準備状態)に設定される。すなわち、昇降用駆動部D11によって垂直移動方向V11(−Z方向)に沿って昇降式ガイドローラ11を初期状態から下降させ、昇降用駆動部D7によって垂直移動方向V7(+Z方向)に沿ってダンサーローラ7を初期状態から上昇させる。なお、昇降用駆動部D11及び昇降用駆動部D7として例えばシリンダが考えられる。
張力調整機構102は準備状態では、昇降式ガイドローラ11は引出基準線LSの下方に位置し、ダンサーローラ7は引出基準線LSの上方に位置することにより、ダンサーローラ7と昇降式ガイドローラ11との間にハンド走行空間50の一部となる部分空間(第1の部分空間)が確保される。すなわち、上記部分空間を含むハンド走行空間50内に、昇降式ガイドローラ11及びダンサーローラ7が共に存在しなくなる。
図8(a)及び図21に示すように、リード線ガイド機構103は準備状態(第2の準備状態)に設定される。すなわち、リードガイド昇降用シリンダ71によって開閉式リードガイド12を垂直移動方向V12(+Z方向)に沿って初期状態から上昇させる。
リード線ガイド機構103は準備状態では、開閉式リードガイド12が引出基準線LSから上方に位置することにより、開閉式リードガイド12と固定リードガイド70との間にハンド走行空間50の一部となる部分空間(第2の部分空間)が確保される。すなわち、上記部分空間を含むハンド走行空間50内に、開閉式リードガイド12及び固定リードガイド70が共に存在しなくなる。
このように、張力調整機構102を準備状態(第1の準備状態)に設定し、リード線ガイド機構103を準備状態(第2の準備状態)に設定するステップ(b)に相当する処理が実行される。
図9は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(c)に相当する処理が実行される状態を示している。
ステップ(c)に相当する処理の実行前段階では、図8に示すように、初期位置P1において、リード線把持移動機構104の把持部62gは引出基準線LSに存在するリード線4の先端部を把持している。すなわち、把持部62gは高さ方向(Z方向)において、ハンド走行空間50に含まれるように配置されている。
そして、図9に示すように、上述した把持動作を実行しているリード線把持移動機構104(把持部62g)を、水平移動方向H14(+X方向)に沿って移動させる把持部移動動作を実行させる。その結果、ハンド走行空間50を介して初期位置P1から目標位置P2に把持部62gを移動させることができる。
図16に示すように、張力調整機構102はダンサーローラ7と昇降式ガイドローラ11との間にハンド走行空間50の一部となる部分空間(第1の部分空間)が形成されている。したがって、上記把持部移動動作の実行時に、把持部62gはダンサーローラ7,昇降式ガイドローラ11間に形成されるハンド走行空間50(第1の部分空間)を支障無く通過することができる。
さらに、図19に示すように、リード線ガイド機構103は開閉式リードガイド12と固定リードガイド70との間にハンド走行空間50の一部となる部分空間(第2の部分空間)を形成している。したがって、上記把持部移動動作の実行時に、把持部62gは開閉式リードガイド12,固定リードガイド70間に形成されるハンド走行空間50(第2の部分空間)を支障無く通過することができる。
したがって、上記把持部移動動作が実行されることにより、把持部62gに把持されたリード線4の先端部は、上述した第1及び第2の部分空間を含むハンド走行空間50(リード線移動空間)を通過した後、把持部62gと共に目標位置P2に導かれ、その後、把持部移動動作は終了される。
このように、リード線把持移動機構104に把持部移動動作を実行させるステップ(c)に相当する処理が実行される。ステップ(c)の実行直後、リード線4は、ハンド走行空間50内に存在し、かつ、ダンサーローラ7、昇降式ガイドローラ11、開閉式リードガイド12、及び固定リードガイド70それぞれとXY平面で平面視して重複している。
図10及び図11は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(d)に相当する処理が実行される状態を示している。さらに、図11は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(e)に相当する処理が実行される状態を示している。
図10(a)及び図20に示すように、リード線把持移動機構104の把持部62gは垂直移動方向V15(−Z方向)に下降され、同時にリード線ガイド機構103は実動作状態(第2の実動作状態)に設定される。すなわち、リードガイド昇降用シリンダ71によって開閉式リードガイド12を垂直移動方向V12(−Z方向)に沿って準備状態(第2の準備状態)から下降させる。
リード線ガイド機構103は実動作状態では、開閉式リードガイド12が引出基準線LSの下方に位置し、かつ、開閉式リードガイド12の下面と固定リードガイド70の上面との間でリード線4を緩やかに把持する微小空間が確保される。すなわち、先端部から引き出し可能にリード線4は上記微小空間で把持されている。
したがって、リード線ガイド機構103は、実動作時に、リード線4を開閉式リードガイド12及び固定リードガイド70により上下から挟み込み上記微小空間にリード線4を通過させることにより、リード線4の水平方向(+X方向)の移動に伴い下方(−Z方向)に向かう進行方向にリード線4を導くガイド処理を実行することができる。このガイド処理により、リード線4を図示しない接合対象物となる基板の表面に導くことができる。
続いて、図11(a)及び図17に示すように、張力調整機構102は実動作状態(第1の実動作状態)に設定される。すなわち、昇降用駆動部D11によって垂直移動方向V11(+Z方向)に沿って昇降式ガイドローラ11を準備状態から上昇させ、昇降用駆動部D7によって垂直移動方向V7(−Z方向)に沿ってダンサーローラ7を準備状態から下降させる。なお、昇降用駆動部D11及び昇降用駆動部D7は機械フレーム82に取り付けられている。
張力調整機構102は実動作状態では、昇降式ガイドローラ11は引出基準線LSの近傍に位置し、ダンサーローラ7は引出基準線LSの下方に位置する。
したがって、張力調整機構102は実動作時に、2つの昇降式ガイドローラ11の上部外周面にてリード線4と接触関係を保ち、かつ、ダンサーローラ7の下部外周面にてリード線4と接触関係を保つことにより、リード線4にかかる張力が一定になるように調整にする張力調整処理を実行することができる。
このように、張力調整機構102を実動作状態(第1の実動作状態)に設定し、リード線ガイド機構103を実動作状態(第2の実動作状態)に設定するステップ(d)に相当する処理が実行される。
その後、図11の破線に示すように、リード線把持移動機構104の昇降式ハンドユニット15における把持部62gに把持解放空間SP15を設け、リード線4の先端部を把持する把持動作を終了する。その結果、リード線4はリード線把持移動機構104から解放される。
このように、把持部62gによる把持動作を終了するステップ(e)に相当する処理が実行される。
その後、チャッキングハンド62が水平移動方向H62(−Y方向)に移動され、図6の実線で示す状態に戻された後、図11(b)の実線に示すように、昇降式ハンドユニット15は水平移動方向H14(−X方向)に移動され、初期位置P1に戻される。さらに、初期位置P1にて垂直移動方向V15(+Z方向)に昇降式ハンドユニット15が上昇され、把持部62gの配置が引出基準線LSの近傍になる初期状態に設定される。
上述したリード線引出用初期設定処理を終えると、例えば、図22で示す超音波接合装置1によって図示しない基板の表面上にリード線4を配置した状態で、リード線4の接合対象領域に超音波振動を印加することにより、接合対象物である基板の表面にリード線4を接合することができる。
(効果)
本実施の形態のリード線引出装置100は、制御部105の制御下で上述したステップ(a)〜(e)を備えるリード線引出用初期設定処理を自動的に実行することにより、オペレータによる手動操作を不要にして、リード線4の先端部を初期位置P1から目標位置P2に導くことができる効果を奏する。
さらに、リード線引出装置100は、リード線収納機構101におけるロック機構24によりリード線4の先端部を固定してリード線固定状態にすることにより、リード線4を緩ませることなくリードカセット10(巻回領域10w)内に収納することができる。
加えて、リード線収納機構101におけるロック機構24によりリード線4の先端部を解放してリード線解放状態にすることにより、先端部からリード線4を巻回領域10wから外部に引き出すことができる。
したがって、上記リード線固定状態時に把持動作をリード線把持移動機構104に実行させた後、上記リード線解放状態時に把持部移動動作をリード線把持移動機構104に実行させることにより、リードカセット10の巻回領域10wに巻回状態で収納されたリード線4に対し、リード線把持移動機構104による把持動作及び把持部移動動作を共に支障無く実行させることができる。
さらに、リード線収納機構101は残量検出器16を有している。したがって、残量検出器16によるリード線残量不足状態の発生を検出することにより、リードカセット10を新しいリードカセット10への交換の必要性を自動的に認識することができる。
例えば、図5に示すように、交換用の複数のリードカセット10を予め準備しておくことが考えられる。そして、残量検出器16によるリード線残量不足状態を指示する残量検出信号S16の出力をトリガとして、使用中のリードカセット10をリード線引出装置100から取り外し、準備された複数のリードカセット10のうち、一のリードカセット10を新たなリードカセット10としてリード線引出装置100に組み込むことができる。
加えて、張力調整機構102は破断検出器17を有している。したがって、破断検出器17によってリード線4の断線状態を検出することにより、上記リード線引出用初期設定処理を改めて行う必要性を自動的に認識することができる。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
7 ダンサーローラ
10 リードカセット
11 昇降式ガイドローラ
12 開閉式リードガイド
13 ロック解除機構
14 水平方向移載機
15 昇降式ハンドユニット
16 残量検出器
17 破断検出器
24 ロック機構
50 ハンド走行空間
62 チャッキングハンド
62g 把持部
70 固定リードガイド
100 リード線引出装置
101 リード線収納機構
102 張力調整機構
103 リード線ガイド機構
104 リード線把持移動機構
105 制御部
この発明に係るリード線引出装置は、先端部から取り出し可能にリード線を収納するリード線収納機構と、把持部を有し、該把持部によって前記リード線の先端部を把持する把持動作と、リード線移動空間を通って、前記把持部を初期位置から目標位置に移動させる把持部移動動作とが実行可能なリード線把持移動機構と、少なくとも一つのローラを有し、前記少なくとも一つのローラと前記リード線とが接触関係を保つことにより、前記リード線にかかる張力を調整する張力調整処理を実行する張力調整機構と、前記リード線を挟み込むことにより、前記リード線の進行方向をガイドするガイド処理を実行するリード線ガイド機構と、前記リード線収納機構、前記リード線把持移動機構、前記張力調整機構及び前記リード線ガイド機構を制御してリード線引出用初期設定処理の実行を制御する制御部とを備え、前記張力調整機構は、前記リード線移動空間の一部となる第1の部分空間を形成する第1の準備状態と、前記張力調整処理が実行可能な第1の実動作状態との間で状態が変化し、前記リード線ガイド機構は、前記リード線移動空間の一部となる第2の部分空間を形成する第2の準備状態と、前記ガイド処理が実行可能な第2の実動作状態との間で状態が変化し、前記制御部の制御下で実行される前記リード線引出用初期設定処理は、(a) 前記初期位置において、前記リード線把持移動機構に前記把持動作を実行させることにより、前記リード線収納機構に収納された前記リード線の先端部を把持させるステップと、(b) 前記張力調整機構を前記第1の準備状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の準備状態に設定するステップと、(c) 前記把持動作を実行している前記リード線把持移動機構に前記把持部移動動作をさらに実行させることにより、前記把持部を前記初期位置から前記目標位置に移動させるステップとを備え、前記ステップ(c)の実行によって、前記把持部に把持された前記リード線の先端部は、前記第1及び第2の部分空間を含む前記リード線移動空間を通過した後、前記把持部と共に前記目標位置に導かれ、前記ステップ(c)の実行後、前記把持部移動動作は終了され、(d) 前記ステップ(c)後に実行され、前記張力調整機構を前記第1の実動作状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の実動作状態に設定するステップと、(e) 前記ステップ(c)後に実行され、前記把持部による前記把持動作を終了し、前記リード線を前記リード線把持移動機構から解放するステップとをさらに備え、前記リード線収納機構は、回転可能な張力可変式の支持軸を備え、前記リード線は前記支持軸を中心軸として巻回され、かつ、先端部が外部に露出する態様で収納され、外部に露出した前記リード線の先端部の固定/解放の切替が可能なロック機構をさらに備える
開閉式リードガイド12は、準備状態(第2の準備状態)では破線で示すようにリードガイド昇降用シリンダ71によって上方に移動されることにより、ハンド走行空間50より上方に位置し、実動作状態(第2の実動作状態)では実線で示すように、ハンド走行空間50の下方で固定リードガイド70との間に上記微小空間を形成する。
チャッキングハンド62の右方(+Y方向)の端部が把持部62gとなる。把持部62gは上方の把持部材と下方の把持部材とによる開閉動作OP15によって、リード線4把持部62gによって把持する把持動作を行うことができる。
図10及び図11は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(d)に相当する処理が実行される状態を示している。さらに、図11は、上記リード線引出用初期設定処理のステップ(e)に相当する処理が実行される状態示している。
その後、チャッキングハンド62が水平移動方向H62(−Y方向)に移動され、図6の実線で示す状態に戻された後、図11(b)及び図12(b)の実線に示すように、昇降式ハンドユニット15は水平移動方向H14(−X方向)に移動され、初期位置P1に戻される。さらに、初期位置P1にて垂直移動方向V15(+Z方向)に昇降式ハンドユニット15が上昇され、把持部62gの配置が引出基準線LSの近傍になる初期状態に設定される。
加えて、リード線収納機構101におけるロック解除機構13によりリード線4の先端部を解放してリード線解放状態にすることにより、リード線4の先端部を巻回領域10wから外部に引き出すことができる。

Claims (4)

  1. 先端部から取り出し可能にリード線を収納するリード線収納機構と、
    把持部を有し、該把持部によって前記リード線の先端部を把持する把持動作と、リード線移動空間を通って、前記把持部を初期位置から目標位置に移動させる把持部移動動作とが実行可能なリード線把持移動機構と、
    少なくとも一つのローラを有し、前記少なくとも一つのローラと前記リード線とが接触関係を保つことにより、前記リード線にかかる張力を調整する張力調整処理を実行する張力調整機構と、
    前記リード線を挟み込むことにより、前記リード線の進行方向をガイドするガイド処理を実行するリード線ガイド機構と、
    前記リード線収納機構、前記リード線把持移動機構、前記張力調整機構及び前記リード線ガイド機構を制御してリード線引出用初期設定処理の実行を制御する制御部とを備え、
    前記張力調整機構は、前記リード線移動空間の一部となる第1の部分空間を形成する第1の準備状態と、前記張力調整処理が実行可能な第1の実動作状態との間で状態が変化し、
    前記リード線ガイド機構は、前記リード線移動空間の一部となる第2の部分空間を形成する第2の準備状態と、前記ガイド処理が実行可能な第2の実動作状態との間で状態が変化し、
    前記制御部の制御下で実行される前記リード線引出用初期設定処理は、
    (a) 前記初期位置において、前記リード線把持移動機構に前記把持動作を実行させることにより、前記リード線収納機構に収納された前記リード線の先端部を把持させるステップと、
    (b) 前記張力調整機構を前記第1の準備状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の準備状態に設定するステップと、
    (c) 前記把持動作を実行している前記リード線把持移動機構に前記把持部移動動作をさらに実行させることにより、前記把持部を前記初期位置から前記目標位置に移動させるステップとを備え、前記ステップ(c)の実行によって、前記把持部に把持された前記リード線の先端部は、前記第1及び第2の部分空間を含む前記リード線移動空間を通過した後、前記把持部と共に前記目標位置に導かれ、前記ステップ(c)の実行後、前記把持部移動動作は終了され、
    (d) 前記ステップ(c)後に実行され、前記張力調整機構を前記第1の実動作状態に設定し、前記リード線ガイド機構を前記第2の実動作状態に設定するステップと、
    (e) 前記ステップ(c)後に実行され、前記把持部による前記把持動作を終了し、前記リード線を前記リード線把持移動機構から解放するステップとをさらに備える、
    リード線引出装置。
  2. 請求項1記載のリード線引出装置であって、
    前記リード線収納機構は、
    回転可能な張力可変式の支持軸を備え、前記リード線は前記支持軸を中心軸として巻回され、かつ、先端部が外部に露出する態様で収納され、
    外部に露出した前記リード線の先端部の固定/解放の切替が可能なロック機構をさらに備える、
    リード線引出装置。
  3. 請求項1または請求項2記載のリード線引出装置であって、
    前記リード線収納機構は、
    前記リード線の残量が基準量以下になるリード線残量不足状態の有無を検出する残量検出器を含む、
    リード線引出装置。
  4. 請求項1から請求項3のうち、いずれか1項に記載のリード線引出装置であって、
    前記張力調整機構は、
    前記第1の実動作状態の時、前記リード線の断線の有無を検出する破断検出器を含む、
    リード線引出装置。
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