(57)【要約】【課題】接合部分を冷却せずに継続して余熱を行うことができる光熱接合装置を提供する。【解決手段】光１を発生する光発生手段２と、前記光発生手段２からの光１を接合部材３に照射する照射手段４と、前記接合部材３と前記照射手段４からの照射光５を相対移動させる駆動手段６と、前記駆動手段６を制御する制御手段７と、前記接合部材３に熱風８を吹き付けるノズル９を備え、前記駆動手段６による前記照射光５の進行方向の前方に前記ノズル９からの熱風８が吹きつけられる角度で前記ノズル９を配置したもので、この構成により、常に余熱用の熱風８が照射光５の進行方向に吹き付けられるので、照射光５が照射されている接合部分に熱風８が流れず、接合部分を冷却することがなく、継続して余熱を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する光発生手段と、前記光発生手段からの光を接合部材に照射する照射手段と、前記接合部材と前記照射手段からの照射光を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記接合部材に熱風を吹き付けるノズルを備え、前記駆動手段による前記照射光の進行方向の前方に前記ノズルからの熱風が吹きつけられる角度で前記ノズルを配置した光熱接合装置。
【請求項２】
光を発生する光発生手段と、前記光発生手段からの光を接合部材に照射する照射手段と、前記接合部材と前記照射手段からの照射光を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記接合部材に熱風を吹き付けるノズルを備え、前記駆動手段による前記照射光の進行方向の前方に前記ノズルからの熱風が吹きつけられる角度で前記ノズルからの熱風を偏向する熱風制御手段を設けた光熱接合装置。
【請求項３】
前記ノズルを前記照射手段に固定し、前記照射手段を照射光を回転軸として回転させる回転手段を設け、前記制御手段で前記回転手段を制御する請求項１または２記載の光熱接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合部材に光を照射して、接合部材の温度を上昇させることで、部材を溶融して接合する光熱接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キセノン光やレーザ光などを熱源とした光熱接合装置、例えば光ビーム半田付けやレーザ溶接などの工法が各所で導入されている。
【０００３】
光ビーム半田付けは、光ビームの照射位置に半田を導入し、電子部品などの半田付けを行う工法である。
【０００４】
またレーザ溶接は、各接合部材を予め所定の位置に調節した後にレーザ光照射し部材を溶融、固化して、接合部材同士を接合する工法である。
【０００５】
これらの光を熱源とする接合において、その接合性を高めるために、光照射の前に接合部材を予め加熱しておき、光照射時に接合部材が速やかに溶融するようにし、接合速度を高める試みがなされて来た。
【０００６】
このような構造としては、接合部材にホットエアーを吹き付けて余熱を行うものがあり、光照射時にホットエアーにより接合部分が冷却されないようにホットエアーの吹き付け位置を接合部分から移動させるものがあった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この様な従来の光熱接合装置は、ホットエアーによる接合部分が冷却されないようにホットエアーを吹き付けるノズルの角度を本接合時に接合部分から接合部分以外へ適宜可動させるため、余熱動作を継続して行えないという課題があった。
【０００９】
本発明はこれら課題を解決するもので、接合部分を冷却せずに継続して余熱を行うことができる光熱接合装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、光を発生する光発生手段と、前記光発生手段からの光を接合部材に照射する照射手段と、前記接合部材と前記照射手段からの照射光を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記接合部材に熱風を吹き付けるノズルを備え、前記駆動手段による前記照射光の進行方向の前方に前記ノズルからの熱風が吹きつけられる角度で前記ノズルを配置した光熱接合装置である。
【００１１】
この構成により、常に余熱用の熱風が照射光の進行方向に吹き付けられるので、照射光が照射されている接合部分に熱風が流れず、接合部分を冷却することがなく、継続して余熱を行うことができる。
【００１２】
次に、本発明は、光を発生する光発生手段と、前記光発生手段からの光を接合部材に照射する照射手段と、前記接合部材と前記照射手段からの照射光を相対移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記接合部材に熱風を吹き付けるノズルを備え、前記駆動手段による前記照射光の進行方向の前方に前記ノズルからの熱風が吹きつけられる角度で前記ノズルからの熱風を偏向する熱風制御手段を設けた光熱接合装置である。
【００１３】
この構成により、常に余熱用の熱風が照射光の進行方向に吹き付けられるので、照射光が照射されている接合部分に熱風が流れず、接合部分を冷却することがなく、継続して余熱を行うことができる。
【００１４】
さらに本発明は、上述した各発明において、前記ノズルを前記照射手段に固定し、前記照射手段を照射光を回転軸として回転させる回転手段を設け、前記制御手段で前記回転手段を制御するものである。
【００１５】
この構成により、照射手段が複雑な軌道を動いても、駆動手段を制御する制御手段を介してノズルの位置を制御でき、適切に余熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成により、接合部分を冷却せずに継続して余熱を行うことができ、光熱接合の生産性を高めることが可能であり、コストパフォーマンスの高い光熱接合装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における光熱接合装置の概要を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における光熱接合装置の概要を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態２における光熱接合装置の要部の構成図
【図４】本発明の実施の形態２における光熱接合装置の要部の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における光熱接合装置の要部の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の概要を示す構成図である。
【００２０】
光１を発生する光発生手段２と、前記光発生手段２からの光１を接合部材３に照射する照射手段４と、前記接合部材３と前記照射手段４からの照射光５を相対移動させる駆動手段６と、前記駆動手段６を制御する制御手段７と、前記接合部材３に熱風８を吹き付けるノズル９を備え、前記駆動手段６による前記照射光５の進行方向の前方に前記ノズル９からの熱風８が吹きつけられる角度で前記ノズル９を配置したものである。
【００２１】
具体的には、接合部材３の材質や接合用途に応じ、光発生手段２として、溶接用途ではＣＯ２レーザ発振装置やＹＡＧレーザ発振装置、はんだ付け用途ではキセノン光発生手段や半導体レーザ装置を用い、光を照射手段４に導く手段としては反射鏡１０あるいは光ファイバー（図示せず）を用いる。
【００２２】
なお、照射手段４内部には、光１を集光するレンズ（図示せず）を配置し、接合部材３の材質や接合用途に応じた不活性ガスやドライエアーなどのシールドガスを内部から接合部材３に吹き付けるように構成している。
【００２３】
接合部材３はそれぞれの接合片を突き合わせて冶具（図示せず）で固定するようにテーブル１１に載置するように構成している。
【００２４】
このテーブル１１には駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを取り付け、制御手段７からの信号により、ＸＹ方向に駆動制御されるように構成していて、テーブル１１をＸＹ方向に駆動制御することで接合部材３上の照射光５の照射位置を移動させるようにしている。
【００２５】
そして、ノズル９からの熱風８が照射手段４から離れる方向に熱風を吹きつける角度で照射手段４の外部にノズル９を固定している。
【００２６】
このノズル９には可とう性のチューブ１２の一端を接続し、このチューブ１２の他端には熱風送風手段１３を接続している。
【００２７】
熱風送風手段１３は、内部に除湿手段と送風機と加熱手段を備え、空気を加熱してホットエアーを送風するものであり、または、ガスボンベに接続した電磁バルブと加熱手段を備えて加熱した不活性ガスを送風するものである。
【００２８】
なお、照射手段４には、照射光５を回転軸として回転させる回転手段１４を設けている。
【００２９】
そして、制御手段７は、光発生手段２と、駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂと、熱風送風手段１３と、回転手段１４に接続して、これらを制御するように構成し、そして、駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂによる接合部材３の移動方向とは逆となる照射手段４の進行方向、すなわち照射光５の進行方向にノズル９からの熱風８が吹きつけられるように照射手段４を回転手段１４で回転制御している。
【００３０】
次に、動作について説明する。
【００３１】
先ず、ＣＡＤやキーボード等のデータ入力手段（図示せず）から加工データが制御手段７に入力され、この加工データに基づき制御手段７は、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂの駆動制御と同期して光発生手段２の出力を制御し、テーブル１１の上に載置した接合部材３の接合位置に沿って照射手段４からの照射光５が移動するように、テーブル１１の上の接合部材３と照射手段４を相対移動させる。
【００３２】
なお、制御手段７は、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動する前に照射光５の進行方向にノズル９からの熱風８が吹きつけられるように照射手段４を回転手段１４で回転して熱風送風手段１３の動作を開始し、熱風送風手段１３からの熱風を可とう性のチューブ１２を介してノズル９に送り、ノズル９から接合部材３に熱風８を吹きつけ、余熱を行う。
【００３３】
次に、シールドガスを照射手段４から接合部材３に吹き付けるようにして、光発生手段２から光１を出力するようにしている。
【００３４】
この光発生手段２から光を出力するのと同期して駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動制御して、接合部材３の接合位置に沿って照射手段４からの照射光５が移動するように、テーブル１１の上の接合部材３と照射手段４を相対移動させ、接合位置を接合していく。
【００３５】
接合位置の最終部分に照射光５が位置するタイミングで光発生手段２を停止し、照射手段４からのシールドガスを停止するとともに熱風送風手段１３を停止し、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動して接合部材３を取り出す基準位置にテーブル１１を移動して停止する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、光１を発生する光発生手段２と、光発生手段２からの光１を接合部材３に照射する照射手段４と、接合部材３と照射手段４からの照射光５を相対移動させる駆動手段６と、駆動手段６を制御する制御手段７と、接合部材３に熱風８を吹き付けるノズル９を備え、駆動手段６による照射光５の進行方向の前方にノズル９からの熱風８が吹きつけられる角度でノズル９を配置したので、常に余熱用の熱風が照射光５の進行方向に吹き付けられ、照射光５が照射されている接合部分に熱風８が流れず、接合部分を冷却することがなく、継続して余熱を行うことができる。
【００３７】
この事により、一旦、熱風８により加熱された接合部材３に、温度の下がった風が吹き付けられる事が無く、接合部材３の温度を一定以上に保つことが可能となる。
【００３８】
よって接合部材３の接合性が確保され、安定した歩留まりの良い、かつ接合速度の速い、生産性の高い光熱接合が可能となる。
【００３９】
また、ノズル９を照射手段４に固定し、照射手段４を照射光５を回転軸として回転させる回転手段１４を設け、駆動手段６による照射光５の進行方向の前方にノズル９が向くように制御手段７で回転手段１４を制御するので、照射手段４が複雑な軌道を動いても、駆動手段６を制御する制御手段７を介してノズル９の位置を制御でき、常に適切な余熱を行うことができる。
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の概要を示す構成図である。
【００４０】
光１を発生する光発生手段２と、前記光発生手段２からの光１を接合部材３に照射する照射手段４と、前記接合部材３と前記照射手段４からの照射光５を相対移動させる駆動手段６と、前記駆動手段６を制御する制御手段７と、前記接合部材３に熱風８を吹き付けるノズル１５を備え、前記駆動手段６による前記照射光５の進行方向の前方に前記ノズル１５からの熱風８が吹きつけられる角度で前記ノズル１５からの熱風８を偏向する熱風制御手段１６を設けたものである。
【００４１】
具体的には、接合部材３の材質や接合用途に応じ、光発生手段２として、溶接用途ではＣＯ２レーザ発振装置やＹＡＧレーザ発振装置、はんだ付け用途ではキセノン光発生手段や半導体レーザ装置を用い、光を照射手段４に導く手段としては反射鏡１０あるいは光ファイバー（図示せず）を用いる。
【００４２】
なお、照射手段４内部には、光１を集光するレンズ（図示せず）を配置し、接合部材３の材質や接合用途に応じた不活性ガスやドライエアーなどのシールドガスを内部から接合部材３に吹き付けるように構成している。
【００４３】
接合部材３はそれぞれの接合片を突き合わせて冶具（図示せず）で固定するようにテーブル１１に載置するように構成している。
【００４４】
このテーブル１１には駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを取り付け、制御手段７からの信号により、ＸＹ方向に駆動制御されるように構成していて、テーブル１１をＸＹ方向に駆動制御することで接合部材３上の照射光５の照射位置を移動させるようにしている。
【００４５】
そして、ノズル１５を照射手段４の外部に固定し、ノズル１５からの熱風８が照射手段４から離れる方向に熱風を吹きつける角度で偏向する熱風制御手段１６をノズル１５に固定している。
【００４６】
このノズル１５には可とう性のチューブ１２の一端を接続し、このチューブ１２の他端には熱風送風手段１３を接続している。
【００４７】
熱風送風手段１３は、内部に除湿手段と送風機と加熱手段を備え、空気を加熱してホットエアーを送風するものであり、または、ガスボンベに接続した電磁バルブと加熱手段を備えて加熱した不活性ガスを送風するものである。
【００４８】
なお、照射手段４には、照射光５を回転軸として回転させる回転手段１４を設けている。
【００４９】
そして、制御手段７は、光発生手段２と、駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂと、熱風送風手段１３と、回転手段１４に接続して、これらを制御するように構成し、そして、駆動手段６を構成するＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂによる接合部材３の移動方向とは逆となる照射手段４の進行方向、すなわち照射光５の進行方向に熱風制御手段１６で偏向してノズル１５からの熱風８が吹きつけられるように照射手段４を回転手段１４で回転制御している。
【００５０】
次に、動作について説明する。
【００５１】
先ず、ＣＡＤやキーボード等のデータ入力手段（図示せず）から加工データが制御手段７に入力され、この加工データに基づき制御手段７は、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂの駆動制御と同期して光発生手段２の出力を制御し、テーブル１１の上に載置した接合部材３の接合位置に沿って照射手段４からの照射光５が移動するように、テーブル１１の上の接合部材３と照射手段４を相対移動させる。
【００５２】
なお、制御手段７は、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動する前に照射光５の進行方向にノズル１５からの熱風８が熱風制御手段１６で偏向して吹きつけられるように照射手段４を回転手段１４で回転して熱風送風手段１３の動作を開始し、熱風送風手段１３からの熱風を可とう性のチューブ１２を介してノズル１５に送り、ノズル１５から熱風制御手段１６を介して接合部材３に熱風８を吹きつけ、余熱を行う。
【００５３】
次に、シールドガスを照射手段４から接合部材３に吹き付けるようにして、光発生手段２から光１を出力するようにしている。
【００５４】
この光発生手段２から光を出力するのと同期して駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動制御して、接合部材３の接合位置に沿って照射手段４からの照射光５が移動するように、テーブル１１の上の接合部材３と照射手段４を相対移動させ、接合位置を接合していく。
【００５５】
接合位置の最終部分に照射光５が位置するタイミングで光発生手段２を停止し、照射手段４からのシールドガスを停止するとともに熱風送風手段１３を停止し、駆動手段６のＸ軸駆動手段６ａとＹ軸駆動手段６ｂを駆動して接合部材３を取り出す基準位置にテーブル１１を移動して停止する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態では、光１を発生する光発生手段２と、前記光発生手段２からの光１を接合部材３に照射する照射手段４と、前記接合部材３と前記照射手段４からの照射光５を相対移動させる駆動手段６と、前記駆動手段６を制御する制御手段７と、前記接合部材３に熱風８を吹き付けるノズル１５を備え、前記駆動手段６による前記照射光５の進行方向の前方に前記ノズル１５からの熱風８が吹きつけられる角度で前記ノズル１５からの熱風８を偏向する熱風制御手段１６を設けたので、常に余熱用の熱風が照射光５の進行方向に吹き付けられ、照射光５が照射されている接合部分に熱風８が流れず、接合部分を冷却することがなく、継続して余熱を行うことができる。
【００５７】
この事により、一旦、熱風８により加熱された接合部材３に、温度の下がった風が吹き付けられる事が無く、接合部材３の温度を一定以上に保つことが可能となる。
【００５８】
よって接合部材３の接合性が確保され、安定した歩留まりの良い、かつ接合速度の速い、生産性の高い光熱接合が可能となる。
【００５９】
また、ノズル１５に固定した熱風制御手段１６で熱風８を偏向するので、ノズル１５の照射手段４への取り付け角度によらずに熱風８の吹き付け角度を設けることができ、実施の形態１のものに比べて作りやすい構造になっている。
【００６０】
さらに、熱風制御手段１６をノズル１５に固定し、このノズル１５を照射手段４に固定し、照射手段４を照射光５を回転軸として回転させる回転手段１４を設け、駆動手段６による照射光５の進行方向の前方にノズル１５、つまり熱風制御手段１６による偏向された熱風８が向くように制御手段７で回転手段１４を制御するので、照射手段４が複雑な軌道を動いても、駆動手段６を制御する制御手段７を介してノズル９の位置を制御でき、常に適切な余熱を行うことができる。
【００６１】
次に、図３から図５に基づき、熱風制御手段１６の一例を説明する。
【００６２】
各図において（ａ）はノズル１５と熱風制御手段１６の斜視図、（ｂ）は照射手段４、照射光５、接合部材３とノズル１５と熱風制御手段１６と熱風８の配置を示す側面図である。
【００６３】
図３に示す例は、管状のノズル１５ａの先端に、内径がノズル１５ａの外径に略等しく、縦方向に割断した半管状の熱風制御手段１６ａを取り付けたものである。
【００６４】
この半管状の熱風制御手段１６ａはノズル１５ａの熱風吹き出し角度に対して遮る方向に角度を付けて取り付けていて、その接合にはノズル１５ａと熱風制御手段１６ａの材質に応じて溶接や接着剤を用いている。
【００６５】
なお、この場合にはノズル１５ａと熱風制御手段１６ａの材質は同一のものを用いて熱膨張により熱風８の吹き付け角度が変化しないようにしている。
【００６６】
図４に示す例は、管状のノズル１５ｂの先端に、平板状の熱風制御手段１６ｂを取り付けたものである。
【００６７】
この平板状の熱風制御手段１６ｂはノズル１５ｂの熱風吹き出し角度に対して遮る方向に角度を付けて取り付けていて、この取り付け部分は、ノズル１５ｂの先端に角度を付けて切削した取り付け面１７を形成して、この取り付け面１７に平板状の熱風制御手段１６ｂを当接させて、ノズル１５ｂと熱風制御手段１６ｂの材質に応じて溶接や接着剤を用いて固定している。
【００６８】
なお、この場合にはノズル１５ｂと熱風制御手段１６ｂの材質は同一のものを用いて熱膨張により熱風８の吹き付け角度が変化しないようにしている。
【００６９】
図５に示す例は、管状のノズル１５ｃの先端を切削して熱風制御手段１６ｃを形成していて、この熱風制御手段１６ｃは照射手段４に対して反対側の開口部分が大きくなるように形成している。
【００７０】
具体的には、管状のノズル１５ｃの先端を３０度から６０度の間の角度を付けて先端から削除し、形成された開口部分が照射手段４に対して反対側になるようにノズル１５ｃを照射手段４に取り付けるようにしている。
【００７１】
なお、実施の形態１や実施の形態２ではテーブル１１を駆動したが、駆動手段６を照射手段４に取り付け、照射手段４を移動させるものについても上述したものと同様な効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明による光熱接合装置は、接合部分を冷却せずに継続して余熱を行うことができ、光熱接合の生産性を高めることが可能であり、コストパフォーマンスの高い光熱接合装置として有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１    光
２    光発生手段
３    接合部材
４    照射手段
５    照射光
６    駆動手段
７    制御手段
８    熱風
９    ノズル
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ    ノズル
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ    熱風制御手段
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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