(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧着ツールによって圧着対象物に圧着荷重を作用させて圧着を行う圧着装置であって、フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを有し前記圧着荷重を発生する空圧シリンダと、前記可動部に連結され圧着対象物に対して進退する圧着ツールと、前記可動部に直接または間接に連結され前記圧着ツールの圧着対象物側への進出位置を規制するストッパと、このストッパを前記フレームに対して相対的に移動させることにより前記圧着ツールを圧着対象物に当接させる圧着ツール昇降手段とを備えたことを特徴とする圧着装置。
【請求項２】
前記圧着ツール昇降手段は、前記ストッパの移動速度を制御可能な機構であることを特徴とする請求項１記載の圧着装置。
【請求項３】
前記圧着ツール昇降手段が、前記ストッパを移動させる送りねじとこの送りねじを回転させる回転駆動手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の圧着装置。
【請求項４】
前記圧着ツール昇降手段が、カム面を変位させるカム機構であり、このカム面が前記ストッパであることを特徴とする請求項１記載の圧着装置。
【請求項５】
フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを備えた空圧シリンダによって発生した荷重を前記可動部と連結された圧着ツールを介して圧着対象物に作用させて圧着を行う圧着方法であって、前記空圧シリンダに所定の圧着荷重を発生するための空圧を供給する空圧供給工程と、前記可動部に直接もしくは間接に連結されたストッパによって前記空圧によって圧着対象物側へ進出する前記圧着ツールの進出位置を規制する進出規制工程と、前記ストッパを所定の速度でフレームに対して移動させることにより前記空圧シリンダのピストンを本体部内で摺動させながら前記圧着ツールを圧着対象物に所定の速度で接近させる圧着ツール進出工程と、圧着対象物に当接した圧着ツールを介して前記空圧シリンダによって発生した圧着荷重を圧着対象物に作用させる圧着工程とを含むことを特徴とする圧着方法。
【請求項６】
前記ストッパは、送りねじとこの送りねじを回転させる回転駆動手段によって移動することを特徴とする請求項５記載の圧着方法。
【請求項７】
前記ストッパがカム機構のカム面であり、このカム面の変位によって前記圧着ツール進出工程を行うことを特徴とする請求項５記載の圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を圧着する圧着装置および圧着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルなどの表示パネルの組立てにおいては、ガラスなどの基板の縁部にドライバ用の電子部品が圧着により実装される。この圧着工程においては、圧着対象物である電子部品を基板に対して所定の圧着荷重で押圧することが求められる。このため、電子部品に当接して押圧する圧着ツールの駆動機構には、圧着ツールを電子部品に対して進退させる進退機能とともに電子部品に当接した状態における押圧荷重を制御する荷重制御機能が求められる。
【０００３】
このような圧着ツールの駆動機構として、送りねじなどを用いた直動機構と空圧シリンダとを組み合わせた形式のものが知られている。この方式では、圧着ツールの昇降動作は直動機構によって行い、電子部品当接後の押圧は空圧シリンダが発生する空圧荷重によって行われ、直動機構と圧着ツールとの間に空圧シリンダを介在させた機構となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記圧着ツールの駆動機構を用いた従来の圧着装置においては、空圧シリンダにおいて不可避的に発生するスティック現象に起因して、以下のような圧着荷重のばらつきによる不具合が生じていた。すなわち、空圧シリンダはシリンダ内に嵌合したピストンがシリンダ内壁面と摺動しながら動作する構造となっていることから、ピストンの動作やピストンによって伝えられる荷重値は、シリンダ内壁面とピストンのシール部との摺動面の状態によって大きく左右される。
【０００５】
この摺動面における潤滑が良好な場合には、ピストンはほぼ一定の摩擦抵抗で安定して摺動するが、潤滑が良好でない場合には摩擦抵抗は大きなばらつきを示す。特に空圧シリンダ内においてピストンの動作がある時間停止した状態から起動されるような場合には、シール部とシリンダ内壁面との接触面は潤滑切れの状態となりこの接触面が一時的に固着するスティック現象を生じやすく、起動時に大きな摩擦抵抗を示す。
【０００６】
そしてこのスティック状態の空圧シリンダによって前述の圧着ツールへの荷重印加が行われると、圧着ツールが電子部品に当接した後の押圧時にスティック状態が解放される結果、電子部品には大きな変動荷重が衝撃的に作用する。この押圧荷重の変動は圧着品質を損なう原因となるため、従来はこのような荷重変動を避けるために、やむを得ず空圧シリンダの動作速度を低く抑える必要があった。このように従来の圧着装置には、空圧シリンダの特性に起因して、動作の高速化と押圧荷重の高精度制御を両立させて行うことができないという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、動作の高速化と押圧荷重の高精度制御を両立させて行うことができる圧着装置および圧着方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の圧着装置は、圧着ツールによって圧着対象物に圧着荷重を作用させて圧着を行う圧着装置であって、フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを有し前記圧着荷重を発生する空圧シリンダと、前記可動部に連結され圧着対象物に対して進退する圧着ツールと、前記可動部に直接または間接に連結され前記圧着ツールの圧着対象物側への進出位置を規制するストッパと、このストッパを前記フレームに対して相対的に移動させることにより前記圧着ツールを圧着対象物に当接させる圧着ツール昇降手段とを備えた。
【０００９】
請求項２記載の圧着装置は、請求項１記載の圧着装置であって、前記圧着ツール昇降手段は、前記ストッパの移動速度を制御可能な機構である。
【００１０】
請求項３記載の圧着装置は、請求項１記載の圧着装置であって、前記圧着ツール昇降手段が、前記ストッパを移動させる送りねじとこの送りねじを回転させる回転駆動手段とを備えている。
【００１１】
請求項４記載の圧着装置は、請求項１記載の圧着装置であって、前記圧着ツール昇降手段が、カム面を変位させるカム機構であり、このカム面が前記ストッパである。
【００１２】
請求項５記載の圧着方法は、フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを備えた空圧シリンダによって発生した荷重を前記可動部と連結された圧着ツールを介して圧着対象物に作用させて圧着を行う圧着方法であって、前記空圧シリンダに所定の圧着荷重を発生するための空圧を供給する空圧供給工程と、前記可動部に直接もしくは間接に連結されたストッパによって前記空圧によって圧着対象物側へ進出する前記圧着ツールの進出位置を規制する進出規制工程と、前記ストッパを所定の速度でフレームに対して移動させることにより前記空圧シリンダのピストンを本体部内で摺動させながら前記圧着ツールを圧着対象物に所定の速度で接近させる圧着ツール進出工程と、圧着対象物に当接した圧着ツールを介して前記空圧シリンダによって発生した圧着荷重を圧着対象物に作用させる圧着工程とを含む。
【００１３】
請求項６記載の圧着方法は、請求項５記載の圧着方法であって、前記ストッパは、送りねじとこの送りねじを回転させる回転駆動手段によって移動する。
【００１４】
請求項７記載の圧着方法は、請求項５記載の圧着方法であって、前記ストッパがカム機構のカム面であり、このカム面の変位によって前記圧着ツール進出工程を行う。
【００１５】
本発明によれば、フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを備えた空圧シリンダの可動部に圧着ツールを連結し、可動部に直接または間接に連結されたストッパによって圧着ツールの圧着対象物側への進出位置を規制し、このストッパをフレームに対して相対的に移動させて圧着ツールを圧着対象物に当接させることにより、空圧シリンダ内での摺動抵抗を常に一定に保ち、圧着ツールによって圧着対象物に印加される圧着荷重の変動を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態の圧着方法の工程説明図、図３は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図である。
【００１７】
まず表示パネルの組立装置の構造を図１を参照して説明する。図１において、パネル位置決め部１は、移動テーブル（図示せず）によって移動するパネル保持テーブル２を備えており、パネル保持テーブル２には表示パネル３が保持されている。表示パネル３は２枚のガラス板３ａ，３ｂを重ね合わせた構成となっており、下側のガラス板３ｂの縁部３ｃには、以下に説明する圧着部４（圧着装置）によってドライバ用の電子部品１０が実装される。
【００１８】
圧着部４について説明する。垂直なフレーム５の下部および上部にはそれぞれ水平な基部５ａ、頂部５ｂが設けられている。基部５ａには表示パネル３の縁部３ｃを下受けする下受け部１１が配置されている。またフレーム５の内側面にはガイドレール６が垂直に配設されており、ガイドレール６に摺動自在に嵌合したスライダ７は逆Ｌ字形状の昇降ブラケット８に結合されている。昇降ブラケット８には圧着ツール９が装着されており、昇降ブラケット８が昇降することにより、圧着ツール９は表示パネル３の縁部３ｃ上に搭載された圧着対象物である電子部品１０に対して進退し、電子部品１０を縁部３ｃに圧着する。
【００１９】
頂部５ｂの上面には、空圧シリンダ１２が垂直姿勢で配設されている。空圧シリンダ１２はフレーム５の頂部５ｂによって保持された本体部１４と、この本体部１４の内部で摺動するピストン１３と、このピストン１３から上下に延出しピストン１３と一体的に移動する上シャフト１５ｂ、下シャフト１５ａを有している。上シャフト１５ｂ、下シャフト１５ａは、ピストン１３と一体的に移動する可動部となっている。ピストン１３の外周にはシール部材１３ａが装着されており、シール部材１３ａによってピストン１３の摺動面が密封される。
【００２０】
下シャフト１５ａは昇降ブラケット８に結合されており、本体部１４内の加圧室１４ａ内に空圧を供給することにより、圧着ツール９には下向きの圧着荷重が作用する。加圧室１４ａは開閉バルブ２３を介して圧力制御部２１，圧力発生源２２に接続されており、開閉バルブ２３および圧力制御部２１は制御部２０によって制御される。制御部２０によって圧力制御部２１の設定圧力を制御し、開閉バルブ２３の開閉タイミングを制御することにより、空圧シリンダ１２に所定圧力の空圧を所定タイミングで供給することができ、これにより圧着ツール９による圧着荷重を制御することができるようになっている。
【００２１】
上シャフト１５ｂの上端部には係止部材１５ｃが結合されており、係止部材１５ｃの下面には、ナット１７によって上下動するストッパ部材１７ａが当接している。ナット１７には送りねじ１６が螺合しており、送りねじ１６をＺ軸モータ１８によって回転駆動することにより、ナット１７は昇降する。Ｚ軸モータ１８はモータ駆動部１９によって駆動され、モータ駆動部１９は制御部２０によって制御される。
【００２２】
制御部２０によってモータ駆動部１９を制御することにより、Ｚ軸モータ１８の回転数を制御することができ、これによりナット１７に連結されたストッパ部材１７ａの上下方向の移動速度を制御できるようになっている。このストッパ部材１７ａの上下方向の移動において、ストッパ部材１７ａの上面が係止部材１５ｃの下面に当接していることから、可動部である上シャフト１５ｂ、下シャフト１５ａは下方には自由に移動できず、ストッパ部材１７ａによって移動が規制される。したがって、昇降ブラケット８を介して下シャフト１５ａに連結された圧着ツール９の下方（圧着対象物側）への進出位置が規制される。
【００２３】
なおストッパ部材１７ａは、本実施の形態においては係止部材１５ｃの下面に当接する形態で上シャフト１５ｂと連結されているが、これ以外にも、ストッパ部材１７ａと上シャフト１５ｂとを他の形態の連結部材を介して直接または間接に連結するようにしてもよい。
【００２４】
上記構成において、Ｚ軸モータ１８を駆動してストッパ部材１７ａを下方に移動させることにより、圧着ツール９は下方に移動し圧着対象物である電子部品１０の上面に当接する。すなわち、Ｚ軸モータ１８、送りねじ１６、ナット１７は、ストッパ部材１７ａを本体部１４を保持するフレーム５に対して相対的に移動させることにより圧着ツール９を電子部品１０に当接させる圧着ツール昇降手段となっている。そしてＺ軸モータ１８は、送りねじ１６を回転させる回転駆動手段となっている。
【００２５】
この表示パネルの組立装置は上記のように構成されており、以下圧着部４を用いて行われる電子部品の圧着方法について図２を参照して説明する。図２（ａ）において、まず空圧シリンダ１２の加圧室１４ａ内には、所定圧力の空圧が供給される（空圧供給工程）。このとき、Ｚ軸モータ１８（図１）は位置保持状態にあってナット１７の上下方向の位置が保持されていることから、ストッパ部材１７ａと下シャフト１５ａ、上シャフト１５ｂを介して連結されている圧着ツール９の下方への変位が規制される。すなわち、空圧シリンダ１２の加圧室１４ａ内に供給された空圧によって下方へ進出する圧着ツール９の下方への変位は、ストッパ部材１７ａによって規制され、これにより圧着ツール９の電子部品１０に対する進出が規制される（進出規制工程）。
【００２６】
次いで圧着動作が開始される。まず図２（ｂ）に示すように、Ｚ軸モータ１８を駆動してストッパ部材１７ａを下方へ移動させることにより、空圧シリンダ１２のピストン１３を本体部１４内で下方に摺動させながら、圧着ツール９を下方の電子部品１０に対して所定の速度で接近させる（圧着ツール進出工程）。このときの速度制御は、制御部２０によってモータ駆動部１９を制御することによって行われる。
【００２７】
そして図２（ｃ）に示すように、圧着ツール９の下端部を下受け部１１で支持された表示パネル３の縁部３ｃ上の電子部品１０に当接させる。そしてストッパ部材１７ａが係止部材１５ｃから離れ、空圧シリンダ１２によって発生した圧着荷重を圧着ツール９によって電子部品１０に作用させる。これにより、電子部品１０は表示パネル３の縁部３ｃに圧着される。
【００２８】
上記表示パネルの組立装置による圧着動作において、圧着ツール９が電子部品１０に対して接近する圧着ツール進出工程において、空圧シリンダ１２の本体部１４内でピストン１３は連続して移動していることから、シール部材１３ａと加圧室１４ａの内側面との摺動面は潤滑切れのない安定した動摩擦状態にある。このため、圧着ツール９が電子部品１０の上面に当接するタイミングにおいても、シール部材１３ａの摺動状態に変化はなく、押圧荷重に変動を生じることなく安定した圧着荷重で電子部品１０を圧着する。
【００２９】
すなわち、空圧シリンダと直動機構とを組み合わせた従来の圧着装置において発生していたような、空圧シリンダ内のピストンのスティックに起因する電子部品へ衝撃的な荷重が作用することがなく、安定した圧着品質を確保することができる。したがって、従来はこのような荷重の変動を防止する目的でやむを得ず低速に設定していた圧着ツール９の電子部品１０に対する進出速度を高速化することができ、動作の高速化と押圧荷重の高精度制御を両立させることが可能となっている。
【００３０】
なお圧着ツール９を昇降させる圧着ツール昇降手段として、図３に示すような構成を採用してもよい。図３において、フレーム５の上部にはモータ保持ブラケット３０が立設されており、モータ保持ブラケット３０にはカム回転モータ３１が取り付けられている。カム回転モータ３１の回転軸には円板カム３２が連結されており、円板カム３２のカム面にはカムフォロア３３が当接している。カムフォロア３３は係止部材１５’ｃに結合されており、係止部材１５’ｃは上シャフト１５’ｂに連結されており、さらに上シャフト１５’ｂは空圧シリンダ１２のピストン１３に連結されている。
【００３１】
モータ駆動部１９によってカム回転モータ３１を駆動することにより、円板カム３２が回転し、これにより円板カム３２に当接したカムフォロア３３が上下動する。したがって、カムフォロア３３に上シャフト１５’ｂ、下シャフト１５’ａを介して連結された圧着ツール９が上下動する。すなわち、図３に示す例では、円板カム３２のカム面を上下方向に変位させるカム機構が、圧着ツール昇降手段となっており、円板カム３２のカム面が、上シャフト１５’ｂに間接的に連結されたストッパとなっている。そして圧着動作においては、円板カム３２が回転してこのカム面が下方に変位することにより、圧着ツール９が下方へ進出して電子部品の圧着を行う。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、フレームに保持された本体部とこの本体部の内部で摺動するピストンとこのピストンと一体的に移動する可動部とを備えた空圧シリンダの可動部に圧着ツールを連結し、可動部に直接または間接に連結されたストッパによって圧着ツールの圧着対象物側への進出位置を規制し、このストッパをフレームに対して相対的に移動させて圧着ツールを圧着対象物に当接させるようにしたので、空圧シリンダ内での摺動抵抗を常に一定に保ち、圧着ツールによって圧着対象物に印加される圧着荷重の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態の圧着方法の工程説明図
【図３】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図
【符号の説明】
３  表示パネル
４  圧着部
５  フレーム
９  圧着ツール
１０  電子部品
１２  空圧シリンダ
１３  ピストン
１５ａ  下シャフト
１５ｂ  上シャフト
１７ａ  ストッパ部材
１８  Ｚ軸モータ
１９  モータ駆動部
２０  制御部
【図１】
0003601488.tif 000002
【図２】
0003601488.tif 000003
【図３】
0003601488.tif 000004