(57)【要約】【課題】溶接ローラの交換を容易にして、シーム溶接装置の稼働効率を高める。【解決手段】シーム溶接ローラユニット３０として、シーム溶接に用いられる溶接ローラ３２と、この溶接ローラ３２を回転自在に保持するハウジング３６を備えるようにし、このハウジング３６の外周には、溶接ローラ３２と同軸となる円柱形状領域４２、及び軸方向の位置決めを行う位置決め用段部４６が形成されるようにする。ハウジング３６がシーム溶接装置の本体に着脱自在に保持される際、この円柱形状領域４２及び位置決め用段部４６をシーム溶接装置の本体に当接させることで、溶接ローラ３２が位置決めされるようにした。【選択図】図２
2008194747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーム溶接装置によるシーム溶接に用いられる溶接ローラと、
前記溶接ローラを回転自在に保持するハウジングと、を備え、
前記ハウジングの外周には、
前記溶接ローラと同軸となる円柱形状領域、及び軸方向の位置決めを行う位置決め用段部が形成されており、
前記ハウジングが前記シーム溶接装置の本体に着脱自在に保持される際に、前記円柱形状領域及び前記位置決め用段部を前記シーム溶接装置の本体に当接させることで、前記溶接ローラが位置決めされることを特徴とするシーム溶接ローラユニット。
【請求項２】
前記ハウジングの前記位置決め用段部は、周方向に延びる一対の傾斜面を備えて構成されており、
前記傾斜面を前記シーム溶接装置の本体側突起に当接させることで、前記溶接ローラが軸方向に位置決めされることを特徴とする請求項１記載のシーム溶接ローラユニット。
【請求項３】
前記ハウジングの前記位置決め用段部として、断面形状が略台形となる周方向の溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のシーム溶接ローラユニット。
【請求項４】
前記ハウジングの外形全体が、円柱形状となっていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のシーム溶接ローラユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載のシーム溶接ローラユニットと、
前記シーム溶接ローラユニットの前記溶接ローラに溶接用電流を供給する電源ユニットと、
前記溶接ローラユニットを着脱自在に保持する本体側保持部と、を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項６】
前記本体側保持部に対して前記シーム溶接ローラユニットを搬送する搬送テーブルを備えることを特徴とする請求項５記載のシーム溶接装置。
【請求項７】
前記本体側保持部は、
前記シーム溶接ローラユニットの前記円柱形状領域に当接する第１固定面と、
前記円柱形状領域に当接し、且つ前記第１固定面に対して鋭角をなす第２固定面と、
を備えることを特徴とする請求項５又は６記載のシーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーム溶接で用いられる溶接ローラに関するものであり、特に、この溶接ローラを交換する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶発振子や半導体素子等の電子部品パッケージ及びリッドを溶接する手段として、シーム溶接装置が用いられている。このシーム溶接装置は、一対の溶接ローラを備えており、これを電子部品パッケージとリッドの接触部分に押し付ける。一対の溶接ローラにパルス状の電圧を印加すると、電子部品パッケージとリッド間に電流が流れるので、この電流によって両者がシーム溶接される。
【０００３】
一般的に利用されているシーム溶接のヘッド部の構造を図８に示す。一対のヘッド部８０は、ぞれぞれ、ローラーシャフト８２と、ローラーシャフト８２の先端にネジ８２Ａによって同軸状態で固定される溶接ローラ８４と、このローラーシャフト８２を軸受けによって回転自在に保持するハウジング８５を備える。各ヘッド部８０は、ハウジング８５を上下方向に移動自在に案内する垂直スライダ８６によってフローティング状態で保持されている。この垂直スライダ８６には、特に図示しないバネ等の付勢手段が搭載されているため、電子部品パッケージ等に対して溶接ローラ８４を所定加重で押し付けることができる。左右のヘッド部８０は独立して上下運動可能となっており、電子部品パッケージが変形していたり、電子部品パッケージに固定状態に誤差が生じたりしても、各溶接ローラ８４が個別に上下動してその誤差を吸収できる。左右の垂直スライダ８６の上端は、水平スライダ８８によって保持されている。従って、この水平スライダ８８によって、左右の溶接ローラ８４の相対距離を自在に調整することができる。ヘッド部８０、垂直スライダ８６及び水平スライダ８８を含めた全体は、基礎スライダ９０によって上下動することが可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶接ローラ８４は、シーム溶接時に作用する荷重と発熱によって次第に消耗する。この消耗によって溶接ローラ８４が変形すると封止不良が発生しやすくなる。また、溶接ローラ８４の変形は、シーム溶接後の電子部品パケージの外観を悪化させる。これらのトラブルを回避するために、定期的に溶接ローラ８４を交換しなければならない。この交換の頻度は、電子部品のサイズや溶接条件などによって異なるが、一般的に、数千個〜数万個の電子部品を溶接する毎に行われる。
【０００５】
しかし、従来のヘッド部８０は、一対の溶接ローラ８４が極めて接近した状態で対向しており、溶接ローラ８４を固定しているネジ８２Ａを緩めるためのスパナを、溶接ローラ８４の隙間に挿入することが出来ない。従って、ヘッド部８０全体を取り外してからネジを緩めることで、ローラーシャフト８２から溶接ローラ８４を取り外さなければならないという問題があった。
【０００６】
更に、取り外されたヘッド部８０を、再びシーム溶接装置本体に取り付ける際に、高い取り付け精度が要求される。この結果、ヘッド部８０の着脱作業や、その後の位置調整に時間を要するという問題があった。溶接ローラ８４の交換作業中はシーム溶接装置が停止することになるので、稼働率が低下して溶接コストを増大させると要因となっていた。
【０００７】
また、一定時間毎に作業者による交換作業が必要となるので、長時間の無人運転が出来ないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、溶接ローラの交換を極めて簡便にし、シーム溶接装置の稼働率を高めることが可能な手法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、シーム溶接装置によるシーム溶接に用いられる溶接ローラと、前記溶接ローラを回転自在に保持するハウジングと、を備え、前記ハウジングの外周には、前記溶接ローラと同軸となる円柱形状領域、及び軸方向の位置決めを行う位置決め用段部が形成されており、前記ハウジングが前記シーム溶接装置の本体に着脱自在に保持される際に、前記円柱形状領域及び前記位置決め用段部を前記シーム溶接装置の本体に当接させることで、前記溶接ローラが位置決めされることを特徴とするシーム溶接ローラユニットである。
【００１０】
本発明によれば、シーム溶接装置の本体に対してハウジングが着脱自在となっており、且つ、円柱形状領域と位置決め用段部を活用して、本体に対して高精度に位置決めすることができる。ハウジングの円柱形状領域は、回転軸の垂直面方向に位置決めする際に用いることができる。位置決め用段部は、軸方向に位置決めする際に用いることができる。この結果、ハウジングを含めたシーム溶接ローラユニット全体を、すばやく且つ高精度に交換することが可能となり、交換時間を短縮することが可能となる。このようにシーム溶接ローラユニットを本体から独立させることにより、シーム溶接装置から離れた場所において、ハウジングに対する溶接ローラの交換・位置決め作業を行うことが可能になるので、調整作業も容易になる。
【００１１】
上記発明は、ハウジングの前記位置決め用段部は、周方向に延びる一対の傾斜面を備えて構成されており、前記傾斜面を前記シーム溶接装置の本体側突起に当接させることで、前記溶接ローラが軸方向に位置決めされることが好ましい。
【００１２】
このようにすると、一対の傾斜面によってハウジングの軸方向の移動を容易に規制できる。特に、傾斜面を周方向に延在させることで、ハウジングの周方向角度に依存することなく、常に軸方向の位置決めが可能になる。
【００１３】
更に上記発明では、前記ハウジングの前記位置決め用段部として、断面形状が略台形となる周方向の溝が形成されていることが好ましい。この構成によれば、溝に対して本体側突起を挿入することで、極めて容易に軸方向の位置決めが可能になる。
【００１４】
また、上記発明では、前記ハウジングの外形全体が、円柱形状となっていることが好ましい。このようにすることで、ハウジングの取り扱いが容易になる。
【００１５】
上記目的を達成する本発明のシーム溶接装置は、上記の特徴を有するシーム溶接ローラユニットと、前記シーム溶接ローラユニットの前記溶接ローラに溶接用電流を供給する電源ユニットと、前記溶接ローラユニットを着脱自在に保持する本体側保持部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
更にこのシーム溶接装置は、前記本体側保持部に対して前記シーム溶接ローラユニットを搬送する搬送テーブルを備えることが好ましい。この結果、シーム溶接ローラユニットの交換が自動化され、長時間に亘って無人運転が可能になる。
【００１７】
また、上記シーム溶接装置の前記本体側保持部は、前記シーム溶接ローラユニットの前記円柱形状領域に当接する第１固定面と、前記円柱形状領域に当接し、且つ前記第１固定面に対して鋭角をなす第２固定面と、を備えることが好ましい。この第１及び第２固定面に対してシーム溶接ローラユニットを押し付けることで、第１及び第２固定面にシーム溶接ローラユニットが保持されることになり、固定時の安定性を高めることが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、溶接ローラの交換時間を大幅に短縮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２０】
図１には、本発明の実施形態に係るシーム溶接装置１が示されている。このシーム溶接装置１は、本体側保持部１０と、この本体側保持部１０に着脱自在に保持されるシーム溶接ローラユニット３０と、このシーム溶接ローラユニット３０を本体保持部１０に供給・搬出する搬送テーブル５０と、本体保持部１０を介して前記シーム溶接ローラユニット３０に溶接電流を供給する電源ユニット６０と、ワークとなる電子部品パッケージが搭載される溶接テーブル７０を備える。なお、溶接テーブル７０は、搬送テーブル５０と一体になっている。
【００２１】
本体保持部１０は、一対のシーム溶接ローラユニット３０をそれぞれ保持する一対の保持ブロック１２と、この保持ブロック１２を上下方向に移動自在に案内する垂直スライダ１４と、左右の垂直スライダ１６の上端に設置される水平スライダ１６と、この水平スライダ１６を上下動させる基礎スライダ１８を備える。
【００２２】
一対の垂直スライダ１４は相互に独立しており、特に図示しないバネ等の付勢手段が搭載されている。従って垂直スライダ１４は、電子部品パッケージ等に対してシーム溶接ローラユニット３０を所定加重で押し付けると共に、各シーム溶接ローラユニット３０を独立して上下動させる。例えば、電子部品パッケージが変形していたり、電子部品パッケージの固定状態に誤差が生じたりする場合に、各シーム溶接ローラユニット３０が個別に上下動してその誤差を吸収する。
【００２３】
水平スライダ１６は、左右のシーム溶接ローラユニット３０の相対距離を自在に調整する。従って、多様な幅の電子部品パッケージに対して、シーム溶接ローラユニット３０の位置を合わせることができる。
【００２４】
図２には、シーム溶接ローラユニット３０が拡大して示されている。シーム溶接ローラユニット３０は、円盤形状であって外周に傾斜した溶接面が形成される溶接ローラ３２と、この溶接ローラ３２がネジ３３によって端部に固定される回転シャフト３４と、この回転シャフトを回動自在に保持するハウジング３６と、前記回転シャフト３４における前記溶接ローラ３２の反対側の端部に固定されるストッパ３８を備える。
【００２５】
ハウジング３６の全体外形は、略円柱形状となっており、内部に空間４０が形成されている。従って、ハウジング３６の外周には、溶接ローラ３２と同軸となる円柱形状領域４２が形成されることになる。ハウジング３６の軸方向両端の端面４４には、それぞれ軸保持孔４４Ａが形成されており、この２つの軸保持孔４４Ａによって回転シャフト３４が回転自在に保持されている。回転シャフト３４のストッパ３８は、この回転シャフト３４がハウジング３６から抜け落ちることを防止する機能を有する。また、ハウジング３６の内部空間４０には、導電性のグリースが充填されている。
【００２６】
円柱形状領域４２には、更に、軸方向の位置決めを行うための位置決め用段部４６が形成されている。具体的に、この位置決め用段部４６は、断面形状が略台形となる周方向の溝となっている。従って、位置決め用段部４６は、周方向に延びる一対の傾斜面４６Ａ、４６Ａを有することになる。
【００２７】
次に、図３及び図４を参照して、本体保持部１０に対するシーム溶接ローラユニット３０の保持構造について説明する。
【００２８】
本体保持部１０の保持ブロック１２には、第１固定面１２Ａと第２固定面１２Ｂが形成されており、これらの面によってシーム溶接ローラユニット３０を保持する保持空間２０が構成されている。第１固定面１２Ａは地面に対向しており、保持空間２０の天井となっている。また、第２固定面１２Ｂは第１固定面１２Ａと鋭角をなしており、保持空間２０の側面を構成している。また、第１固定面１２Ａと第２固定面１２Ｂは、シーム溶接ローラユニット３０の回転軸（回転シャフト３４）と平行に設定される。この結果、内部空間２０にシーム溶接ローラユニット３０が挿入されると、第１固定面１２Ａ及び第２固定面１２Ｂが、シーム溶接ローラユニット３０の円柱形状領域４２の外周面に当接するようになっている。
【００２９】
更に、保持ブロック１２の保持空間２０の周壁には突起２２が形成されている。具体的にこの突起２２は、第１固定面１２Ｂに沿って設置される位置決め棒２３によって構成されている。この位置決め棒２３は、シーム溶接ローラユニット３０の回転軸と直角となるように、即ちシーム溶接ローラユニット３０の周方向に沿って設定される。また、第１固定面１２Ａに対する位置決め棒２３（突起２２）の突出サイズは、シーム溶接ローラユニット３０の位置決め用段部（溝）４６の凹みサイズと一致するようになっている。この結果図４に示されるように、突起２２が、位置決め用段部４６の一対の傾斜面４６Ａ、４６Ａに当接する。位置決め用段部４６と突起２２の係合により、本体側保持部１０に対するシーム溶接ローラユニット３０の軸方向の位置決めが行われる。
【００３０】
また、保持ブロック１２には、可動アーム２６が設置されている。この可動アーム２６は、第２固定面１２Ｂと対向する位置に配置されて、第２固定面１２Ｂに対して接近・離反が可能となっている。従って、可動アーム２６は、シーム溶接ローラユニット３０を第２固定面１２Ｂ側に押し付ける。第１固定面１２Ａと第２固定面１２Ｂは互いに鋭角に設定されているので、可動アーム２６の付勢力によって、シーム溶接ローラユニット３０は第１固定面１２Ａ側に押し上げられる。この結果、シーム溶接ローラユニット３０の半径径方向（回転軸に垂直となる面方向）の位置決めがなされる。
【００３１】
次に、シーム溶接ローラユニット３０の自動交換方法について説明する。
【００３２】
図５に示されるように、搬送テーブル５０は、少なくとも２つの搭載治具５２Ａ、５２Ｂが設置されており、特に図示しないテーブル装置によって、上下及び水平方向に移動可能となっている。この搭載治具５２Ａ、５２Ｂは、シーム溶接ローラユニット３０を保持することができる。一方の搭載治具５２Ａは空の状態であり、シーム溶接ローラユニット３０を回収するために用いられる。他方の搭載治具５２Ｂは、次に供給するためのシーム溶接ローラユニット３０が保持されている。
【００３３】
従って、まず（Ａ）に示されるように、搬送テーブル５０の一方の搭載冶具５２Ａを、使用中のシーム溶接ローラユニット３０の下に配置して、可動アーム２６を開放する。この結果、シーム溶接ローラユニット３０が第２固定面１２Ｂを転がるようにして自動的に落下し、搭載冶具５２Ａに搭置される。この状態で、搬送テーブル５０を一旦下降させて、更に水平移動及び上昇移動を経て、搭載冶具５２Ｂ上の新たなシーム溶接ローラユニット３０を、保持ブロック１２の保持空間２０に収容させる。この状態で、可動アーム２６を閉じる。この結果、可動アーム２６の付勢力によって、シーム溶接ローラユニット３０は、第２固定面１２Ｂに沿って次第に上昇して第１固定面１２Ａに当接し、保持空間２０内で自動的に位置決めされる。シーム溶接ローラユニット３０が上昇すると、溝であう位置決め用段部４６に対して突起２２が自動的に挿入され、軸方向の位置決めも同時に完結する。
【００３４】
このシーム溶接装置１では、シーム溶接ローラユニット３０が本体から着脱自在となっている。更に、ハウジング３６の外周には、円柱形状領域４２と位置決め用段部４６が形成されているので、本体に固定する際に、このシーム溶接ローラユニット３０の位置を容易且つ高精度に調整できる。特に、ハウジング３６の円柱形状領域４６は、回転軸に対する垂直面の面方向位置決めを高精度に行い、また、ハウジング３６の位置決め用段部４６は、軸方向位置決めを高精度に行う。この結果、ハウジング３６を含めたシーム溶接ローラユニット３０全体を、すばやく且つ高精度に装着することが可能となり、交換時間を短縮することが可能となる。シーム溶接ローラユニットを本体から独立可能にすることで、シーム溶接装置１から離れた場所において、回転シャフト３４に対する溶接ローラ３２の交換作業を行うことが可能になるので、メンテナンスも容易になる。
【００３５】
また、このシーム溶接装置１では、シーム溶接ローラユニット３０の位置決め用段部４６として、断面がほぼ台形の溝を採用し、この溝に一対の傾斜面４６Ａを形成している。この結果、本体側の突起２２を係合させることで、シーム溶接ローラユニット３０を軸方向の位置決めが簡便化される。傾斜面４６Ａはハウジング３６の周方向に延在しているので、本体の保持ブロック１２に対するハウジング３６の周方向角度がどのような状態であっても、常に突起２２と傾斜面４６Ａを自動的に当接させることができる。
【００３６】
更にこのシーム溶接ローラユニット３０は、ハウジング３６の外形全体が円柱形状となっているので、搬送テーブル５０上における搭載冶具５２Ａを簡易な構造にすることが可能となり、交換時の取り扱いが容易になる。
【００３７】
また、保持ブロック１２の第１固定面１２Ａと第２固定面１２Ｂが鋭角となっているので、この第１及び第２固定面に対してシーム溶接ローラユニット３０を押し付けるだけで、シーム溶接ローラユニット３０が安定的に保持される。従って、可動アーム２６の移動によって、シーム溶接ローラユニット３０の固定・開放を容易に切り替えることが可能になる。また、第２固定面１２Ｂが鉛直方向に対して傾斜しているので、可動アーム２６の移動に伴って、シーム溶接ローラユニット３０が第２個底面１２Ｂに沿って滑らかに上昇・下降する。従って、搬送テーブル５０への急激な落下等を回避でき、円滑な交換作業を実現できる。
【００３８】
本実施形態では、ハウジング３６の周方向に形成される溝が位置決め用段部４６として機能する場合を示したが、本発明はそれに限定されない。例えば図６に示されるように、シーム溶接ローラユニット３０のハウジング３６外周面に、周方向に伸びる山状突起を形成して、これを位置決め用段部４６として用いることも好ましい。例えば、突起の断面を略台形にすると、周方向に伸びる一対の傾斜面４６Ａ、４６Ａが形成されるので、この一対の傾斜面４６Ａ、４６Ａを本体側の突起２２に当接させることで、軸方向の位置決めを容易に行うことが可能である。なお、図６のシーム溶接ローラユニット３０において、既に図２等で示したシーム溶接ローラユニット３０と共通する部品、部材については、符号を一致させることで詳細な説明を省略する。
【００３９】
更に、本実施形態では、シーム溶接ローラユニット３０側に傾斜面が形成される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。また、本実施形態のシーム溶接ローラユニット３０では、ハウジング３６全体が円柱形状領域４２となる場合に限って示したが本発明はそれに限定されない。例えば図７に示されるように、シーム溶接ローラユニット３０のハウジング３６側に突起２２が形成され、保持ブロック１２側に一対の傾斜面４６Ａ、４６Ａが形成されるようにしても良い。ハウジング３６に形成される突起２２を保持ブロック１２側の傾斜面４６Ａ、４６Ａに当接させることで、軸方向の位置決めを高精度且つ容易に行うことが可能になる。また、ハウジング３６の外周面の一部を円柱形状領域４２とし、他の部分は非円柱形状領域にすることも可能である。例えば、非円柱形状領域として、六角形等の多角形領域４９を半径方向に拡張形成することも好ましい。このようにすると、シーム溶接ローラユニット３０を平坦な搬送テーブル５０等に直接置いても、多角形領域４９の外周面によって転がりが防止される。また、円柱形状領域４２が搬送テーブル５０や冶具に直接接触して、傷や凹み等が生じることを回避できるので、円柱形状領域４２の形状精度を長期に亘って維持することが可能となる。
【００４０】
以上、ここでは本発明のシーム溶接装置及びシーム溶接ローラユニットの実施例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明を具体的な装置に適用するに当たっては、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、シーム溶接を行う各種装置において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るシーム溶接装置の全体構成を示す図
【図２】同シーム溶接装置に設置されるシーム溶接ローラユニットを示す拡大図
【図３】同シーム溶接ローラユニットを装置本体側に固定した状態を示す図
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図
【図５】搬送テーブルを用いてシーム溶接ローラユニットを自動供給する状態を示す図
【図６】同シーム溶接ローラユニットの他の構成例を示す拡大図
【図７】同シーム溶接ローラユニットの他の構成例を示す拡大図
【図８】従来のシーム溶接装置の全体構成を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１        シーム溶接装置
１０      本体側保持部
１２      保持ブロック
１２Ａ    第１固定面
１２Ｂ    第２固定面
２２      突起
２６      可動アーム
３０      シーム溶接ローラユニット
３２      溶接ローラ
３６      ハウジング
４６      位置決め用段部
４６Ａ    傾斜面
５０      搬送テーブル
【図１】
2008194747.tif 000003
【図２】
2008194747.tif 000004
【図３】
2008194747.tif 000005
【図４】
2008194747.tif 000006
【図５】
2008194747.tif 000007
【図６】
2008194747.tif 000008
【図７】
2008194747.tif 000009
【図８】
2008194747.tif 000010