(57)【要約】【課題】  別途に高速のアクチュエータなどを用いることなく、１つの差圧シリンダにてマシンタクト（作業速度）を高める。【解決手段】  圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第１電磁切換弁２２を含み加圧流体源ＰＳと第１シリンダ室１０ａとの間を接続する高圧側の第１圧力制御回路２０と、圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第２電磁切換弁３２を含み加圧流体源ＰＳと第２シリンダ室１０ｂとの間を接続する低圧側の第２圧力制御回路３０と、原点位置でピストン１１を検出する第１センサＳ１および原点位置から離れた中間位置でピストン１１を検出する第２センサＳ２とを備え、原点位置から中間位置まての間は第１電磁切換弁２２を加圧側ステージ２２ａ，第２電磁切換弁３２を圧力開放側ステージ３２ａ側としてピストン１１をスムーズに移動させ、中間位置以降は第１，第２電磁切換弁２２，３２をともに加圧側ステージ２２ａ，３２ｂとして差圧動作状態とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体源から供給される加圧流体により往復的に駆動されるピストンを有する加圧シリンダと、上記ピストンのピストンロッドに取り付けられた圧着ヘッドとを含み、所定の被圧着体に対して上記圧着ヘッドにより圧力を加えて、上記被圧着体を圧着する圧着装置において、
圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第１電磁切換弁を含み上記加圧流体源と上記加圧シリンダの反ピストンロッド側の第１シリンダ室との間を接続する高圧側の第１圧力制御回路と、
圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第２電磁切換弁を含み上記加圧流体源と上記加圧シリンダのピストンロッド側の第２シリンダ室との間を接続する低圧側の第２圧力制御回路と、
上記第１シリンダ室が最小容積となる上記ピストンの原点位置を検出する第１センサおよび上記圧着ヘッドが上記被圧着体に当接する手前の所定の中間位置で上記ピストンを検出する第２センサと、上記第１，第２センサからの検出信号に基づいて上記第１，第２電磁切換弁を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１電磁切換弁を加圧側ステージ，上記第２電磁切換弁を圧力開放側ステージとして、上記ピストンを上記原点位置から上記所定の中間位置にまで移動させる第１ステップと、上記第１，第２電磁切換弁をともに加圧側ステージとして、上記ピストンを上記所定の中間位置から上記被圧着体を圧着する下限位置にまで移動させる第２ステップと、上記第１電磁切換弁を圧力開放側ステージ，上記第２電磁切換弁を加圧側ステージとして、上記ピストンを上記下限位置から上記原点位置にまで戻す第３ステップとを実行することを特徴とする圧着装置。
【請求項２】
上記ピストンの下限位置を検出する第３センサをさらに備え、上記制御手段は、上記第３センサから検出信号が入力された時点から所定時間、上記ピストンを上記下限位置に維持することを特徴とする請求項１に記載の圧着装置。
【請求項３】
上記第１，第２圧力制御回路には、上記電磁切換弁が圧力開放側ステージに切り替えられる際に、上記シリンダ室から流出する加圧流体の流量を可変に絞る流量調整弁が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヒートシールコネクタを所定の回路基板に重ね合わせて圧着したり、回路基板の電極部間を異方性導電フィルムを介して接続する際に用いられる圧着装置に関し、さらに詳しく言えば、作業速度を低下させることなく、加圧力を広範囲にわたって調整できるようにした圧着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加圧流体による圧着装置では、加圧シリンダ内のピストンにピストンロッドを介して圧着ヘッドを取り付け、加圧流体源からの加圧流体を電磁切換弁を介して加圧シリンダのいずれか一方のシリンダ室に供給することにより、圧着ヘッドを被圧着体である積層体（例えば、ヒートシールコネクタと回路基板の積層体）に押し付けるようにしている。
【０００３】
その場合、被圧着体に過大な圧力を加えないようにする方法の一つとして、シリンダの推力を圧縮バネで低減させて低荷重とする方法があるが、圧縮バネの反発力はストロークによって変化するため、被圧着体にかけられる荷重を正確にコントロールすることが困難である。
【０００４】
そこで、本出願人は、特許文献１として、ピストンの両側のシリンダ室内に異なる圧力に制御された加圧流体を供給し、その差圧によりシリンダの推力を調整して、被圧着体に所定の低荷重が加えられるようにした圧着装置を提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３６５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の差圧方式による圧着装置によれば、シリンダの推力をピストンの全ストロークにわたってほぼ同じとすることができるため、被圧着体にかけられる荷重を正確にコントロールすることができる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の差圧方式の場合、極端な低荷重を得ようとすると、シリンダやスライドガイドのシールパッキンの摩擦，加圧流体の配管抵抗などにより、ピストンの移動速度がきわめて低速となりマシンタクトが低下してしまうことがある。
【０００８】
差圧方式を維持しながらマシンタクトを上げるには、低荷重用の差圧シリンダを動作が高速なアクチュエータに支持させ、そのアクチュエータにより差圧シリンダを高速に移動させたのち、差圧シリンダを動作させるようにすればよいのであるが、これによると、装置が大掛かりとなりコストも嵩むため、好ましい解決策ではない。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、ピストンの両側のシリンダ室内に異なる圧力に制御された加圧流体を供給し、その差圧によりシリンダの推力を調整して、被圧着体に所定の低荷重が加えられるようにした圧着装置において、別途に高速のアクチュエータなどを用いることなく、１つの差圧シリンダにてマシンタクト（作業速度）を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、加圧流体源から供給される加圧流体により往復的に駆動されるピストンを有する加圧シリンダと、上記ピストンのピストンロッドに取り付けられた圧着ヘッドとを含み、所定の被圧着体に対して上記圧着ヘッドにより圧力を加えて、上記被圧着体を圧着する圧着装置において、圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第１電磁切換弁を含み上記加圧流体源と上記加圧シリンダの反ピストンロッド側の第１シリンダ室との間を接続する高圧側の第１圧力制御回路と、圧力開放側，加圧側の切換ステージを有する第２電磁切換弁を含み上記加圧流体源と上記加圧シリンダのピストンロッド側の第２シリンダ室との間を接続する低圧側の第２圧力制御回路と、上記第１シリンダ室が最小容積となる上記ピストンの原点位置を検出する第１センサおよび上記圧着ヘッドが上記被圧着体に当接する手前の所定の中間位置で上記ピストンを検出する第２センサと、上記第１，第２センサからの検出信号に基づいて上記第１，第２電磁切換弁を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記第１電磁切換弁を加圧側ステージ，上記第２電磁切換弁を圧力開放側ステージとして、上記ピストンを上記原点位置から上記所定の中間位置にまで移動させる第１ステップと、上記第１，第２電磁切換弁をともに加圧側ステージとして、上記ピストンを上記所定の中間位置から上記被圧着体を圧着する下限位置にまで移動させる第２ステップと、上記第１電磁切換弁を圧力開放側ステージ，上記第２電磁切換弁を加圧側ステージとして、上記ピストンを上記下限位置から上記原点位置にまで戻す第３ステップとを実行することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記ピストンの下限位置を検出する第３センサをさらに備え、上記制御手段は、上記第３センサから検出信号が入力された時点から所定時間、上記ピストンを上記下限位置に維持することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記第１，第２圧力制御回路には、上記電磁切換弁が圧力開放側ステージに切り替えられる際に、上記シリンダ室から流出する加圧流体の流量を可変に絞る流量調整弁が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ピストンは、原点位置から中間位置までは第１ステップにより高速で移動し、中間位置から下限位置までは第２ステップでの差圧により低荷重かつ低速で移動し、下限位置から原点位置に戻される際には第３ステップにより高速で移動するため、１つの差圧シリンダで、高いマシンタクトを維持しながら、低荷重を実現することができる。
【００１４】
ピストンの下限位置を検出する第３センサをさらに備え、上記第３センサから検出信号が入力された時点から所定時間、ピストンを上記下限位置に維持するようにした請求項２に記載の発明によれば、各被圧着体に対する圧着時間をほぼ一定にすることができる。
【００１５】
第１，第２圧力制御回路に電磁切換弁が圧力開放側ステージに切り替えられる際に、シリンダ室から流出する加圧流体の流量を可変に絞る流量調整弁を設けるようにした請求項３に記載の発明によれば、第１ステップおよび第３ステップでの高速移動時におけるピストンの移動速度を所定の速度に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
図１は、一つの例として、本発明の圧着装置により、液晶表示パネル１の端子部２にヒートシールコネクタ４を介して液晶表示を制御するための回路基板３を接続する状態を示している。ヒートシールコネクタ４は、電気的，機械的接続機能を併せ持つフレキシブル基板で、加熱圧着することによりその機能を発揮する。
【００１８】
この圧着装置は、加圧流体源ＰＳから供給される加圧流体により駆動されるピストン１１を有する加圧シリンダ１０を備える。加圧流体源ＰＳは、空圧源，油圧源のいずれであってもよいが、この例では空圧源としている。
【００１９】
ピストン１１には、ピストンロッド（作動軸）１１ａを介して圧着ヘッド１２が取り付けられる。圧着ヘッド１２は、被圧着体に応じて適宜ヒータを備えるが、この例において、被圧着体はヒートシールコネクタ４であるためヒータ（図示省略）を備えている。
【００２０】
加圧シリンダ１０内は、ピストン１１により２つのシリンダ室に区画されるが、反ピストンロッド１１ａ側のシリンダ室を第１シリンダ室１０ａ，ピストンロッド１１ａ側のシリンダ室を第２シリンダ室１０ｂとして、第１シリンダ室１０ａは第１圧力制御回路２０を介して加圧流体源ＰＳと接続され、第２シリンダ室１０ｂは第２圧力制御回路３０を介して加圧流体源ＰＳと接続される。
【００２１】
第１圧力制御回路２０には、第１圧力調整弁２１，第１電磁切換弁２２および第１流量調整弁２３が含まれる。また、第２圧力制御回路３０にも同じく、第２圧力調整弁３１，第２電磁切換弁３２および第２流量調整弁３３が含まれる。
【００２２】
第１圧力調整弁２１は、加圧流体源ＰＳから供給される加圧流体を所定の圧力に調整する。第２圧力調整弁３１は、加圧流体源ＰＳから供給される加圧流体を第１圧力調整弁２１による圧力よりも低い圧力に調整する。
【００２３】
第１電磁切換弁２２は、第１シリンダ室１０ａを加圧流体源ＰＳに連通する第１切換ステージ２２ａと、第１シリンダ室１０ａを大気に開放する第２切換ステージ２２ｂとを備える。第２電磁切換弁３２は、第２シリンダ室１０ｂを大気に開放する第１切換ステージ３２ａと、第２シリンダ室１０ｂを加圧流体源ＰＳに連通する第２切換ステージ３２ｂとを備える。この例において、第２切換ステージ２２ｂ，３２ｂには消音器２５，３５がそれぞれ接続される。
【００２４】
第１流量調整弁２３は、第１シリンダ室１０ａと第１電磁切換弁２２との間に接続される。また、第１流量調整弁２３をバイパスするように逆止弁２４が接続される。逆止弁２４は、第１シリンダ室１０ａ側から第１電磁切換弁２２側に向かう加圧流体の流れを阻止する。
【００２５】
第２流量調整弁３３は、第２シリンダ室１０ｂと第２電磁切換弁３２との間に接続される。また、第２流量調整弁３３をバイパスするように逆止弁３４が接続される。逆止弁３４は、第２シリンダ室１０ｂ側から第２電磁切換弁３２側に向かう加圧流体の流れを阻止する。
【００２６】
図１の例では、加圧シリンダ１０にピストン１１の位置を検出する第１および第２の２つのセンサＳ１，Ｓ２を備える。第１センサＳ１は、第１シリンダ室１０ａが最小容積となるピストン１１の原点位置に配置される。第２センサＳ２は、圧着ヘッド１２が被圧着体であるヒートシールコネクタ４に当接する手前の中間位置に配置される。
【００２７】
第２センサＳ２の中間位置は任意に決められてよいが、ピストン１１の全ストローク（上記原点位置から圧着ヘッド１２が被圧着体に当接する下限位置までの距離）を１０として、全ストロークを７：３程度に分ける位置であることが好ましい。
【００２８】
例えば、ピストン１１の全ストロークが２０ｍｍである場合、第１センサＳ１の原点位置から第２センサＳ２の中間位置までを１４ｍｍとし、その中間位置から下限位置までを６ｍｍとすることが好ましい。センサＳ１，Ｓ２には、例えばリードスイッチなどを用いることができる。
【００２９】
この圧着装置は、センサＳ１，Ｓ２から出力されるピストン検出信号に基づいて、第１および第２の電磁切換弁２２，３２を制御する制御手段４０を備える。制御手段４０は、ＣＰＵやマイクロコンピュータなどであってよい。
【００３０】
次に、この圧着装置の動作について説明する。ピストン１１が原点位置にあるとして、制御手段４０は、第１，第２電磁切換弁２２，３２をともにオンとして、図１とは逆に第１電磁切換弁２２を第１切換ステージ２２ａ側とし、第２電磁切換弁３２を第１切換ステージ３２ａ側とする。これにより、加圧流体源ＰＳから第１シリンダ室１０ａ内に加圧流体が供給され、第２シリンダ室１０ｂは大気に開放されることから、ピストン１１はスムーズに下降する（第１ステップ）。
【００３１】
ピストン１１が中間位置に至り第２センサＳ２により検出されると、制御手段４０は、第１電磁切換弁２２をオンに保持したまま、第２電磁切換弁３２をオフとして第２電磁切換弁３２を第２切換ステージ３２ｂ側とする。これにより、加圧流体源ＰＳから第２シリンダ室１０ｂに第１圧力制御回路２０側よりも低圧の加圧流体が供給され、ピストン１１は、その差圧により動作する。すなわち、シリンダ推力が弱められることにより、ピストン１１は低荷重状態となり遅い速度で下降する（第２ステップ）。
【００３２】
制御手段４０は、第２センサＳ２からピストン検出信号が出力された時点から、図示しない内蔵タイマをスタートさせる。内蔵タイマには、ピストン１１が中間位置から下限位置に至り、圧着ヘッド１２による被圧着体の圧着が完了するまでの通し時間があらかじめ設定されている。
【００３３】
内蔵タイマがタイムアップすると、制御手段４０は、第２電磁切換弁３２をオフとしたまま、第１電磁切換弁２２もオフとして第１電磁切換弁２２を第２切換ステージ２２ｂ側とする。すなわち、第１，第２電磁切換弁２２，３２を図１の状態とする。これにより、第１シリンダ室１０ａ側が大気に開放され、第２シリンダ室１０ｂ側には加圧流体が供給されるため、ピストン１１は下限位置から原点位置に向けてスムーズに上昇し、原点位置に復帰する（第３ステップ）。
【００３４】
このように、本発明によれば、第１ステップおよび第３ステップでは、ピストン１１が比較的高速でスムーズに移動し、第２ステップのみで差圧動作となるため、１つの差圧シリンダ（加圧シリンダ）で、高いマシンタクトを維持しながら、低荷重を実現することができる。
【００３５】
また、流量調整弁２３，３３により、第１ステップおよび第３ステップでのピストン移動速度を任意に調整することもできる。なお、非常停止時や作業停止時を含めて電源オフ時には、第１，第２電磁切換弁２２，３３は第３ステップの状態（図１の状態）にされ、ピストン１１は原点位置に置かれる。
【００３６】
上記実施形態では、第２ステップの差圧動作時間をピストン１１が中間位置から下限位置に至り、圧着ヘッド１２による被圧着体の圧着が完了するまでの通し時間として管理するようにしているが、ピストン１１が中間位置から下限位置に至るまでの時間は、シリンダやスライドガイドのシールパッキンの摩擦，加圧流体の配管抵抗などにより一定でない場合があり、そうすると相対的に圧着時間にバラツキが生ずる。
【００３７】
この圧着時間のバラツキをなくして、圧着の品質を揃えるには、図２に示すように、加圧シリンダ１０にピストン１１の下限位置を検出する第３センサＳ３を設けて、ピストン１１が下限位置に達した時点から圧着時間をカウントすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の圧着装置は、上記実施形態で説明したヒートシールコネクタやこれに類する異方性導電フィルムなどの圧着ばかりでなく、例えば包装分野でのヒートシール，繊維分野での布材同士の圧着など、各分野に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の圧着装置の一例の構成を示す模式図。
【図２】ピストン検出センサについての好ましい実施形態を示す模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１０  加圧シリンダ
１０ａ  第１シリンダ室
１０ｂ  第２シリンダ室
１１  ピストン
１１ａ  ピストンロッド
１２  圧着ヘッド
２０  第１圧力制御回路
３０  第２圧力制御回路
２１，３１  圧力調整弁
２２，３２  電磁切換弁
２３，２４  流量調整弁
２４，３４  逆止弁
４０  制御手段
ＰＳ  加圧流体源
Ｓ１〜Ｓ３  センサ
【図１】
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【図２】
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