溶接装置およびそのヘッド構造
【課題】放熱性能を高める。
【解決手段】溶接装置１は、溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能なＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給するローラ保持部２３６と、を備える。Ｚ方向可動部材２６０は、炭化ケイ素または窒化アルミニウムからなり、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する。ローラ電極２４０で発生する溶接熱は、ローラ保持部２３６を経てＺ方向可動部材２６０に伝達すると同時に当該Ｚ方向可動部材２６０の表面から外部に放熱される。ローラ保持部２３６と溶接ヘッド用ベース２３１とは、Ｚ方向可動部材２６０によって絶縁される。
【解決手段】溶接装置１は、溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能なＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給するローラ保持部２３６と、を備える。Ｚ方向可動部材２６０は、炭化ケイ素または窒化アルミニウムからなり、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する。ローラ電極２４０で発生する溶接熱は、ローラ保持部２３６を経てＺ方向可動部材２６０に伝達すると同時に当該Ｚ方向可動部材２６０の表面から外部に放熱される。ローラ保持部２３６と溶接ヘッド用ベース２３１とは、Ｚ方向可動部材２６０によって絶縁される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーム溶接に適した溶接装置およびそのヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子等の電子部品は、パッケージの開口に蓋となるリッドをシーム溶接する等して製造される（例えば、特許文献１〜３参照）。シーム溶接は、従来、窒素ガス下において、パッケージとリッドとの接触部にローラ電極を押し付けて、パルス状の電圧を印加しながら転動させることによって行われている。パッケージ内には窒素ガスが封入されるので、パッケージ内に空気が入って影響を及ぼすことが防止される。ローラ電極から生じる熱の大半は、窒素ガスの対流により放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７０９７号公報
【特許文献２】特開２００９−１４７２８８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９４５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近は、電子部品の小型化に伴い、パッケージ内に封入される窒素ガスの電気的特性に対する影響が無視できない状況となっている。このため、シーム溶接を真空雰囲気（略真空）下で行って、パッケージ内を真空雰囲気に保つ必要性が生じている。
【０００５】
しかしながら、シーム溶接を真空雰囲気中で行う場合、対流による放熱ができず、ローラ電極に熱が蓄積する。蓄積した熱は、ローラ電極と当該ローラ電極を回転可能に保持するローラハウジングとの間に介在する導電ペーストを溶かして外部に流出させ、ひいては、ローラ電極の通電に不具合を生じさせる。結果、シーム溶接を長時間連続してすることができない。
【０００６】
なお、小型で軽量のパッケージに対してシーム溶接をする場合、その際に溶接箇所に加わる荷重を１００ｇ〜４００ｇ程度と軽くする必要があるところ、このような軽荷重をコントロールするために、ローラ電極を搭載する溶接ヘッドを小型で軽量にする必要がある。この場合、ローラ電極から溶接ヘッドへの熱の移動量は少なく、ローラ電極からの放熱は十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、放熱性能を向上させた溶接装置およびそのヘッド構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【０００９】
（１）本発明は、溶接ヘッド用ベースと、前記溶接ヘッド用ベースに対してＺ方向に移動可能なＺ方向可動部材と、前記Ｚ方向可動部材に配設されてローラ電極を回転可能に保持すると共に、該ローラ電極に電流を供給するローラ保持部と、を備え、前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有してなることで、前記ローラ電極で発生する溶接熱は、前記ローラ保持部を経て前記Ｚ方向可動部材に伝達すると同時に該Ｚ方向可動部材の表面（ひょうめん）から外部に放熱され、且つ、前記ローラ保持部と前記溶接ヘッド用ベースとは前記Ｚ方向可動部材によって絶縁されることを特徴とする、溶接装置のヘッド構造である。
【００１０】
（２）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１１】
（３）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、熱の放射率が０．８以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１２】
（４）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）乃至（３）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１３】
（５）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、セラミックスからなることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１４】
（６）本発明はまた、前記セラミックスは、炭化ケイ素または窒化アルミニウムであることを特徴とする、上記（５）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１５】
（７）本発明はまた、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造を備えることを特徴とする、溶接装置である。
【００１６】
（８）本発明はまた、前記ヘッド構造を収容する真空チャンバを備え、真空環境下でワークを溶接することを特徴とする、上記（７）に記載の溶接装置である。
【００１７】
（９）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、前記真空チャンバの内壁に対向する熱放射面を有することを特徴とする、上記（８）に記載の溶接装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放熱性能を高められるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶接装置の平面図である。
【図２】溶接装置の正面図である。
【図３Ａ】溶接ヘッドの拡大正面図である。
【図３Ｂ】溶接ヘッドの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。なお、以下の説明では、図に示したＸ、Ｙ、Ｚ軸を基準として方向を説明する。Ｘ、Ｙ軸は互いに直角な水平軸であり、Ｚ軸はＸ、Ｙ軸に直角な鉛直軸である。図のＸ軸方向は本発明に係るＸ方向であり、Ｙ軸方向は本発明に係るＹ方向であり、Ｚ軸方向は本発明に係るＺ方向であるが、本発明はこれに限定されるものではない。各図において、一部の構成の図示を適宜省略して、図面を簡略化している。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る溶接装置１の平面図である。図２は溶接装置１の正面図である。図３Ａは溶接ヘッド２３０の拡大正面図である。図３Ｂは溶接ヘッド２３０の拡大側面図である。なお、図１〜図３では、一部を断面にして、断面部分を斜線で示している。
【００２２】
これらの図に示される溶接装置１は、電子部品を製造するラインに設置され、真空雰囲気中でワーク１０に対してシーム溶接する際に使用される。ワーク１０は、パッケージの開口に蓋となるリッドが載置され、または、仮付けされた状態で、ワークトレイ２０上に配列される。ワークトレイ２０上には、ワーク１０を収容する複数の窪みがＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に形成されており、複数のワーク１０はＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に配列される。
【００２３】
溶接装置１は、ワークトレイ２０上に配列した複数のワーク１０を全体としてＸ軸方向に搬送しながらまとめて溶接する。具体的に、溶接装置１は、内部を真空雰囲気に保つ真空チャンバ１００と、この真空チャンバ１００内において複数のワーク１０に対して溶接する溶接ユニット２００と、真空チャンバ１００の上流側に並設された仕込室（ロードロック）３００と、真空チャンバ１００の下流側に並設された取出室（アンロードロック）４００と、真空チャンバ１００にワーク１０を送り込む上流側搬送ユニット５００と、真空チャンバ１００からワーク１０を送り出す下流側搬送ユニット６００と、制御ユニット（図示省略）と、等を備えている。
【００２４】
これら溶接装置１の各部は、制御ユニットによって統括的に制御される。制御ユニットは、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等から構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵは、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて各種機能（例えば、溶接回数をカウントする機能）を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。ＲＯＭは、ＣＰＵで実行されるプログラムを記憶する。
【００２５】
真空チャンバ１００は、略六面体の箱形容器であるチャンバ本体１１０と、真空ポンプ１２０と、大気開放弁１３０と、を備えている。チャンバ本体１１０には、上流側の側壁に仕込室３００と連通する第一開口１１２が形成されていると共に、下流側の側壁に取出室４００と連通する第二開口１１４が形成されている。第一開口１１２は、後述する仕込室３００の上流側仕切扉３１５によって開閉される。第二開口１１４は、後述する取出室４００の下流側仕切扉４１５によって開閉される。第一開口１１２および第二開口１１４が閉じられた状態の真空チャンバ１００は、真空ポンプの動作によって、チャンバ本体１１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。大気開放弁１３０は、メンテナンス時等に利用される。
【００２６】
溶接ユニット２００は、複数のワーク１０がワークトレイ２０と共に載置されるキャリア２１０と、このキャリア２１０をＸ軸方向に移動させるキャリア移動機構２２０と、一対のローラ電極２４０を有する溶接ヘッド２３０と、この溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させる溶接ヘッド移動機構２５０と、溶接ヘッド２３０を構成する溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能に配設された一対のＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に着脱可能に配設されてローラ電極２４０を回転可能に支持する一対のローラハウジング２７０と、を備えている。
【００２７】
キャリア２１０は、チャンバ本体１１０内の下方に、Ｘ軸方向に直線移動可能に配設されている。キャリア移動機構２２０は、キャリア２１０の動力源として、チャンバ本体１１０内の底面に配設されている。具体的に、キャリア移動機構２２０は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のキャリア用レール２２２と、これら一対のキャリアレール２２２に沿ってＸ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のキャリア用スライダ２２４と、を備えている。二対のキャリア用スライダ２２４は、キャリア２１０を搭載し、当該キャリア２１０について、一対のキャリア用レール２２２に沿ったＸ軸方向の直線移動を可能にする。
【００２８】
溶接ヘッド２３０は、基礎となる溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対してＹ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＹ方向レール２３２と、これら一対のＹ方向レール２３２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＹ方向スライダ２３３と、これら二対のＹ方向スライダ２３３に対してＺ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＺ方向レール２３４と、これら一対のＺ方向レール２３４に沿ってＺ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＺ方向スライダ２３５と、これら二対のＺ方向スライダ２３５に取り付けられてＺ軸方向に移動可能な一対のＺ方向可動部材２６０と、これら一対のＺ方向可動部材２６０の下端に配設された一対のローラ保持部２３６と、これら一対のローラ保持部２３６に着脱可能に配設された一対のローラハウジング２７０と、これら一対のローラハウジング２７０に対して回転シャフト２３７が回転可能に支持される一対のローラ電極２４０と、を備えている。
【００２９】
溶接ヘッド用ベース２３１は、キャリア２１０の上方に、水平方向となるＹ軸方向に直線移動可能に配設されている。溶接ヘッド移動機構２５０は、溶接ヘッド２３０の動力源として、チャンバ本体１１０内の天井に配設されている。具体的に、溶接ヘッド移動機構２５０は、Ｙ軸方向に沿って配設された溶接ヘッド用レール２５２と、この溶接ヘッド用レール２５２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の溶接ヘッド用スライダ２５４と、を備えている。溶接ヘッド用スライダ２５４は、溶接ヘッド用ベース２３１を搭載し、溶接ヘッド２３０について、溶接ヘッド用レール２５２に沿ったＹ軸方向の直線移動を可能にする。
【００３０】
Ｚ方向可動部材２６０は、溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対し、Ｚ軸方向に移動可能に配設されている。このＺ方向可動部材２６０は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなり、シーム溶接により生じる熱の放熱性能を高めている。また、このＺ方向可動部材２６０は、真空チャンバ１００の内壁と対向する所定の面積となる放熱面２６０Ａを備えている。この放熱面２６０Ａによって、途中に気体（媒介）が存在しない真空環境下であっても、真空チャンバ１００の内壁に熱を伝達する。即ち、ローラ電極２４０で発生する溶接熱は、ローラ保持部２３６を経てＺ方向可動部材２６０に伝達すると同時に当該Ｚ方向可動部材２６０の表面（ひょうめん）から真空チャンバ１００の内壁まで放熱される。また、ローラ保持部２３６と溶接ヘッド用ベース２３１とは、Ｚ方向可動部材２６０によって絶縁される。なお、Ｚ方向可動部材２６０の前面を放熱面２６０Ａとする場合は、その面積を可能な限り大きく設定し、放熱性能を高めることが好ましい。また、この放熱面の面積は、３ｃｍ２以上、好ましくは５ｃｍ２以上を確保することが望ましい。
【００３１】
Ｚ方向可動部材２６０の材料は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。そして、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、熱の放射率が０．８以上であること、すなわち、１に近いことが好ましい。また、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。さらに、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、防錆性、軽量性を有することが好ましい。Ｚ方向可動部材２６０の材料には、セラミックスが適しており、その中では、炭化ケイ素または窒化アルミニウムが更に適している。採用するセラミックスの熱の放射率は０．８以上１．０以下であることが好ましく、０．９３以上０．９５以下であることがより好ましい。すなわち、セラミックスの熱の放射率は、アルミニウムの熱の放射率の０．０２以上０．１以下や、鉄の熱の放射率の０．５以上０．９以下と比較すると高い。炭化ケイ素は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、熱の放射率が０．８以上１．０以下であり、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上５×１０６Ω・ｃｍ以下である。窒化アルミニウムは、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、熱放射率が０．９３であり、絶縁抵抗が１０１３Ω・ｃｍ以上である。なお、炭化ケイ素および窒化アルミニウムは、上記の好ましいとした条件を全て満たしている。
【００３２】
ローラ保持部２３６は、Ｚ方向可動部材２６０の下端に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給して、ローラ電極２４０による溶接を可能にする。
【００３３】
ローラハウジング２７０は、ローラ電極２４０との間に介在させる通電用の導電ペーストを内包している。このローラハウジング２７０は、ローラ電極２４０と一体に構成されており、当該ローラ電極２４０と一体に交換可能となっている。
【００３４】
一対のローラ電極２４０は、Ｚ方向可動部材２６０によってＺ軸方向に移動可能で、かつ、溶接ヘッド用ベース２３１と共にＹ軸方向に移動可能となっている。また、一対のローラ電極２４０は、Ｙ軸回りに回転可能となっている。さらに、一対のローラ電極２４０は、Ｙ方向スライダ２３３によってＹ方向に移動して互いの間隔が調整可能となっている。これら一対のローラ電極２４０は、溶接電極を構成し、ワーク１０に対してシーム溶接をする。すなわち、一対のローラ電極２４０は、ワーク１０に対してパルス状の電圧を印加しながら転動することによって、当該ワーク１０に対するシーム溶接をする。このため、一対のローラ電極２４０は、溶接ヘッド用ベース２３１と絶縁をする必要があるが、その絶縁は、絶縁性を有するＺ方向可動部材２６０によって実現されている。
【００３５】
この溶接装置１では、溶接ユニット２００において、キャリア２１０をＸ軸方向に移動させると共に、溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させることで、ワークトレイ２０上にマトリクス状に配列された任意のワーク１０の上に一対のローラ電極２４０を配置できる。
【００３６】
仕込室３００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら大気中から当該真空チャンバ１００に複数のワーク１０を送り込む機能を有する。具体的に、仕込室３００は、略六面体の箱形容器である仕込室本体３１０と、仕込室本体用真空ポンプ３２０と、仕込室本体用大気開放弁３３０と、を備えている。仕込室本体３１０には、上流側の側壁に外部に連通する仕込室本体用外部開口３１２が形成されて、当該仕込室本体用外部開口３１２を開閉する仕込室本体用外部扉３１３を備えている。また、仕込室本体３１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第一開口１１２を介して真空チャンバ１００と連通する仕込室本体用連通口３１４が形成されて、当該仕込室本体用連通口３１４を開閉する上流側仕切扉３１５を備えている。仕込室本体用外部開口３１２および仕込室本体用連通口３１４が閉じられた状態の仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０の動作によって、仕込室本体３１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、仕込室本体用真空ポンプ３２０を省略することも可能である。
【００３７】
取出室４００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら当該真空チャンバ１００から大気中に複数のワーク１０を送り出す機能を有する。具体的に、取出室４００は、略六面体の箱形容器である取出室本体４１０と、取出室本体用真空ポンプ４２０と、取出室本体用大気開放弁４３０と、を備えている。取出室本体４１０には、下流側の側壁に外部に連通する取出室本体用外部開口４１２が形成されて、当該取出室本体用外部開口４１２を開閉する取出室本体用外部扉４１３を備えている。また、取出室本体４１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第二開口１１４を介して真空チャンバ１００と連通する取出室本体用連通口４１４が形成されて、当該取出室本体用連通口４１４を開閉する下流側仕切扉４１５を備えている。取出室本体用外部開口４１２および取出室本体用連通口４１４が閉じられた状態の取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０の動作によって、取出室本体４１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、取出室本体用真空ポンプ４２０を省略することも可能である。
【００３８】
上流側搬送ユニット５００は、上流側第一搬送機構５１０と、上流側第二搬送機構５２０と、を備え、これらが上流側から順に配設されている。上流側第一搬送機構５１０は、仕込室本体３１０の外側底面における仕込室本体用外部扉３１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０の外側から内側に向けて搬送する。具体的に、上流側第一搬送機構５１０は、Ｘ軸方向に連続して配列された複数の上流側第一搬送ローラ５１２を備えている。これら複数の上流側第一搬送ローラ５１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。上流側第二搬送機構５２０は、仕込室本体３１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０からチャンバ本体１１０に向けて搬送する。具体的に、上流側第二搬送機構５２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の上流側第二搬送ローラ５２２を備えている。これら複数の上流側第二搬送ローラ５２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。
【００３９】
下流側搬送ユニット６００は、下流側第一搬送機構６１０と、下流側第二搬送機構６２０と、を備え、これらが下流側へ順に配設されている。下流側第一搬送機構６１０は、取出室本体４１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の内側から外側に向けて搬送する。具体的に、下流側第一搬送機構６１０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第一搬送ローラ６１２を備えている。これら複数の下流側第一搬送ローラ６１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。下流側第二搬送機構６２０は、取出室本体４１０の外側底面における取出室本体用外部扉４１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の外側から遠退くように搬送する。具体的に、下流側第二搬送機構６２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第二搬送ローラ６２２を備えている。これら複数の下流側第二搬送ローラ６２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。
【００４０】
次に、溶接装置１によるシーム溶接の手順について説明する。
【００４１】
まず、ワークトレイ２０に配列された複数のワーク１０を、仕込室３００を経由して真空チャンバ１００のチャンバ本体１１０内に送り込む。仕込室３００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り込める。そして、チャンバ本体１１０内に送り込まれた複数のワーク１０を、溶接ユニット２００において溶接する。その後、溶接後のワーク１０を、チャンバ本体１１０内から取出室４００を経由して大気中に送り出す。取出室４００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り出せる。なお、仕込室３００を経由したワーク１０の流れの詳細、あるいは、取出室４００を経由したワーク１０の流れの詳細は、上記特許文献３を参照されたい。
【００４２】
次に、シーム溶接により生じる熱の経路について説明する。
【００４３】
シーム溶接によりワーク１０やローラ電極２４０に生じた熱は、ローラハウジング２７０に移動する。ローラハウジング２７０に移動した熱は、当該ローラハウジング２７０からＺ方向可動部材２６０に移動する。Ｚ方向可動部材２６０に移動した熱は、当該Ｚ方向可動部材２６０内を伝導して、当該Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散する。Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散した熱は、真空雰囲気中を放射して、真空チャンバ１００の外部に放出される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る溶接装置１は、溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能なＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給するローラ保持部２３６と、を備えている。
【００４５】
そして、Ｚ方向可動部材２６０は、絶縁性を有している。このため、溶接ヘッド２３０をローラ電極２４０から絶縁するために、ローラ保持部２３６とＺ方向可動部材２６０との間に絶縁体を介在させる必要がない。このような絶縁体を介在させなければ、シーム溶接によってローラ電極２４０から生じる熱のローラ保持部２３６からＺ方向可動部材２６０への移動を妨げることはない。また、Ｚ方向可動部材２６０は、熱伝導性を有している。このため、ローラ保持部２３６からＺ方向可動部材２６０に移動した熱を当該Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散させることができる。さらに、Ｚ方向可動部材２６０は、熱放射性を有しており、更に真空チャンバ１００の内壁に対向する熱放射面２６０Ａを備えている。このため、Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散した熱を、この熱放射面２６０Ａから放射させることができ、ひいては、ローラ電極２４０およびローラ保持部２３６に熱が蓄積することを防止できる。すなわち、放熱性能を向上させられる。結果、ローラ電極２４０およびローラハウジング２７０の間に介在する導電ペーストが溶けて外部に流出することを防止でき、ひいては、ローラ電極２４０の通電に不具合を生じさせることを防止できる。結果、溶接装置１を長時間連続使用できる。
【００４６】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４７】
すなわち、上記実施形態において、溶接装置１は、真空チャンバ１００を外部から冷却する外部ユニットを備えるようにしてもよい。外部冷却ユニットは、チャンバ本体１１０の外表面に配設されて、Ｚ方向可動部材２６０等から放射（輻射）された熱を吸収し、ひいては、ワーク１０や溶接ユニット２００などを冷却する。具体的に、外部冷却ユニットは、冷媒用のタンクとなるジャケットと、一対の外部冷却用配管と、外部冷却用熱交換器と、外部冷却用ポンプと、を備えている。
【００４８】
ジャケットは、コの字形に形成され、数ミリ程度の厚さを有する。このジャケットは、両端に一対の外部冷却用配管が接続されている。一対の外部冷却用配管はそれぞれ、ジャケットと、外部冷却用ポンプと、を接続する。一方の外部冷却用配管は、外部冷却用ポンプからの水等の冷媒をジャケットに送り出す。他方の外部冷却用配管は、ジャケットを循環した冷媒を、外部冷却用熱交換器を経由して外部冷却用ポンプに回収する。外部冷却用熱交換器は、冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する。外部冷却用ポンプは、冷媒を循環させる。熱対策を講じない場合には、キャリア２１０の反りや延びが発生したり、チャンバ本体１１０などの各部材が変形したりするが、外部冷却ユニットによる熱対策により、各部材の変形が防止できる。
【００４９】
あるいは、上記実施形態における溶接装置１は、電子部品を製造するラインにおいて、パッケージとリッドとをシーム溶接する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、パッケージに対してリッドの一部を溶接する仮付け工程や、パッケージに対してシームリングを仮付けする溶接工程など、他の組立工程で用いることも可能である。
【００５０】
また、上記実施形態において、Ｚ方向可動部材２６０は、その全体が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにするだけでなく、その一部が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにしてもよい。この場合、少なくともその一部は、ローラ保持部２３６との接触箇所に介在して、絶縁を確保しながらローラ保持部２３６の熱を回収することが重要である。また、少なくともその一部は、真空チャンバの内壁に対向するような、ある程度の表面（ひょうめん）を確保することが好ましい。この表面を放熱面として、ローラ保持部２３６から回収した熱を真空チャンバの内壁に対して放射できるからである。
【００５１】
更に本実施形態の溶接装置１では、真空チャンバ１００を備える場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、窒素チャンバでも良く、また、チャンバを有しない構造であっても良い。また、本実施形態では、溶接ヘッド２３０の動力源としてリニアモータを利用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、通常の各種モータ、電磁ソレノイド、エアシリンダ、カム、ボールネジなど、各種機構を採用して動力を得るようにすることは勿論可能である。he
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の溶接装置は、電子機器や電子部品もしくはその他の各種物品の製造、または物流の分野において利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 溶接装置
２３０ 溶接ヘッド
２３１ 溶接ヘッド用ベース
２３６ ローラ保持部
２４０ ローラ電極
２６０ Ｚ方向可動部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーム溶接に適した溶接装置およびそのヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子等の電子部品は、パッケージの開口に蓋となるリッドをシーム溶接する等して製造される（例えば、特許文献１〜３参照）。シーム溶接は、従来、窒素ガス下において、パッケージとリッドとの接触部にローラ電極を押し付けて、パルス状の電圧を印加しながら転動させることによって行われている。パッケージ内には窒素ガスが封入されるので、パッケージ内に空気が入って影響を及ぼすことが防止される。ローラ電極から生じる熱の大半は、窒素ガスの対流により放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７０９７号公報
【特許文献２】特開２００９−１４７２８８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９４５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近は、電子部品の小型化に伴い、パッケージ内に封入される窒素ガスの電気的特性に対する影響が無視できない状況となっている。このため、シーム溶接を真空雰囲気（略真空）下で行って、パッケージ内を真空雰囲気に保つ必要性が生じている。
【０００５】
しかしながら、シーム溶接を真空雰囲気中で行う場合、対流による放熱ができず、ローラ電極に熱が蓄積する。蓄積した熱は、ローラ電極と当該ローラ電極を回転可能に保持するローラハウジングとの間に介在する導電ペーストを溶かして外部に流出させ、ひいては、ローラ電極の通電に不具合を生じさせる。結果、シーム溶接を長時間連続してすることができない。
【０００６】
なお、小型で軽量のパッケージに対してシーム溶接をする場合、その際に溶接箇所に加わる荷重を１００ｇ〜４００ｇ程度と軽くする必要があるところ、このような軽荷重をコントロールするために、ローラ電極を搭載する溶接ヘッドを小型で軽量にする必要がある。この場合、ローラ電極から溶接ヘッドへの熱の移動量は少なく、ローラ電極からの放熱は十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、放熱性能を向上させた溶接装置およびそのヘッド構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【０００９】
（１）本発明は、溶接ヘッド用ベースと、前記溶接ヘッド用ベースに対してＺ方向に移動可能なＺ方向可動部材と、前記Ｚ方向可動部材に配設されてローラ電極を回転可能に保持すると共に、該ローラ電極に電流を供給するローラ保持部と、を備え、前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有してなることで、前記ローラ電極で発生する溶接熱は、前記ローラ保持部を経て前記Ｚ方向可動部材に伝達すると同時に該Ｚ方向可動部材の表面（ひょうめん）から外部に放熱され、且つ、前記ローラ保持部と前記溶接ヘッド用ベースとは前記Ｚ方向可動部材によって絶縁されることを特徴とする、溶接装置のヘッド構造である。
【００１０】
（２）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１１】
（３）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、熱の放射率が０．８以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１２】
（４）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上の材料からなることを特徴とする、上記（１）乃至（３）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１３】
（５）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、セラミックスからなることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１４】
（６）本発明はまた、前記セラミックスは、炭化ケイ素または窒化アルミニウムであることを特徴とする、上記（５）に記載の溶接装置のヘッド構造である。
【００１５】
（７）本発明はまた、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造を備えることを特徴とする、溶接装置である。
【００１６】
（８）本発明はまた、前記ヘッド構造を収容する真空チャンバを備え、真空環境下でワークを溶接することを特徴とする、上記（７）に記載の溶接装置である。
【００１７】
（９）本発明はまた、前記Ｚ方向可動部材は、前記真空チャンバの内壁に対向する熱放射面を有することを特徴とする、上記（８）に記載の溶接装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放熱性能を高められるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶接装置の平面図である。
【図２】溶接装置の正面図である。
【図３Ａ】溶接ヘッドの拡大正面図である。
【図３Ｂ】溶接ヘッドの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。なお、以下の説明では、図に示したＸ、Ｙ、Ｚ軸を基準として方向を説明する。Ｘ、Ｙ軸は互いに直角な水平軸であり、Ｚ軸はＸ、Ｙ軸に直角な鉛直軸である。図のＸ軸方向は本発明に係るＸ方向であり、Ｙ軸方向は本発明に係るＹ方向であり、Ｚ軸方向は本発明に係るＺ方向であるが、本発明はこれに限定されるものではない。各図において、一部の構成の図示を適宜省略して、図面を簡略化している。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る溶接装置１の平面図である。図２は溶接装置１の正面図である。図３Ａは溶接ヘッド２３０の拡大正面図である。図３Ｂは溶接ヘッド２３０の拡大側面図である。なお、図１〜図３では、一部を断面にして、断面部分を斜線で示している。
【００２２】
これらの図に示される溶接装置１は、電子部品を製造するラインに設置され、真空雰囲気中でワーク１０に対してシーム溶接する際に使用される。ワーク１０は、パッケージの開口に蓋となるリッドが載置され、または、仮付けされた状態で、ワークトレイ２０上に配列される。ワークトレイ２０上には、ワーク１０を収容する複数の窪みがＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に形成されており、複数のワーク１０はＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に配列される。
【００２３】
溶接装置１は、ワークトレイ２０上に配列した複数のワーク１０を全体としてＸ軸方向に搬送しながらまとめて溶接する。具体的に、溶接装置１は、内部を真空雰囲気に保つ真空チャンバ１００と、この真空チャンバ１００内において複数のワーク１０に対して溶接する溶接ユニット２００と、真空チャンバ１００の上流側に並設された仕込室（ロードロック）３００と、真空チャンバ１００の下流側に並設された取出室（アンロードロック）４００と、真空チャンバ１００にワーク１０を送り込む上流側搬送ユニット５００と、真空チャンバ１００からワーク１０を送り出す下流側搬送ユニット６００と、制御ユニット（図示省略）と、等を備えている。
【００２４】
これら溶接装置１の各部は、制御ユニットによって統括的に制御される。制御ユニットは、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等から構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵは、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて各種機能（例えば、溶接回数をカウントする機能）を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。ＲＯＭは、ＣＰＵで実行されるプログラムを記憶する。
【００２５】
真空チャンバ１００は、略六面体の箱形容器であるチャンバ本体１１０と、真空ポンプ１２０と、大気開放弁１３０と、を備えている。チャンバ本体１１０には、上流側の側壁に仕込室３００と連通する第一開口１１２が形成されていると共に、下流側の側壁に取出室４００と連通する第二開口１１４が形成されている。第一開口１１２は、後述する仕込室３００の上流側仕切扉３１５によって開閉される。第二開口１１４は、後述する取出室４００の下流側仕切扉４１５によって開閉される。第一開口１１２および第二開口１１４が閉じられた状態の真空チャンバ１００は、真空ポンプの動作によって、チャンバ本体１１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。大気開放弁１３０は、メンテナンス時等に利用される。
【００２６】
溶接ユニット２００は、複数のワーク１０がワークトレイ２０と共に載置されるキャリア２１０と、このキャリア２１０をＸ軸方向に移動させるキャリア移動機構２２０と、一対のローラ電極２４０を有する溶接ヘッド２３０と、この溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させる溶接ヘッド移動機構２５０と、溶接ヘッド２３０を構成する溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能に配設された一対のＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に着脱可能に配設されてローラ電極２４０を回転可能に支持する一対のローラハウジング２７０と、を備えている。
【００２７】
キャリア２１０は、チャンバ本体１１０内の下方に、Ｘ軸方向に直線移動可能に配設されている。キャリア移動機構２２０は、キャリア２１０の動力源として、チャンバ本体１１０内の底面に配設されている。具体的に、キャリア移動機構２２０は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のキャリア用レール２２２と、これら一対のキャリアレール２２２に沿ってＸ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のキャリア用スライダ２２４と、を備えている。二対のキャリア用スライダ２２４は、キャリア２１０を搭載し、当該キャリア２１０について、一対のキャリア用レール２２２に沿ったＸ軸方向の直線移動を可能にする。
【００２８】
溶接ヘッド２３０は、基礎となる溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対してＹ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＹ方向レール２３２と、これら一対のＹ方向レール２３２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＹ方向スライダ２３３と、これら二対のＹ方向スライダ２３３に対してＺ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＺ方向レール２３４と、これら一対のＺ方向レール２３４に沿ってＺ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＺ方向スライダ２３５と、これら二対のＺ方向スライダ２３５に取り付けられてＺ軸方向に移動可能な一対のＺ方向可動部材２６０と、これら一対のＺ方向可動部材２６０の下端に配設された一対のローラ保持部２３６と、これら一対のローラ保持部２３６に着脱可能に配設された一対のローラハウジング２７０と、これら一対のローラハウジング２７０に対して回転シャフト２３７が回転可能に支持される一対のローラ電極２４０と、を備えている。
【００２９】
溶接ヘッド用ベース２３１は、キャリア２１０の上方に、水平方向となるＹ軸方向に直線移動可能に配設されている。溶接ヘッド移動機構２５０は、溶接ヘッド２３０の動力源として、チャンバ本体１１０内の天井に配設されている。具体的に、溶接ヘッド移動機構２５０は、Ｙ軸方向に沿って配設された溶接ヘッド用レール２５２と、この溶接ヘッド用レール２５２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の溶接ヘッド用スライダ２５４と、を備えている。溶接ヘッド用スライダ２５４は、溶接ヘッド用ベース２３１を搭載し、溶接ヘッド２３０について、溶接ヘッド用レール２５２に沿ったＹ軸方向の直線移動を可能にする。
【００３０】
Ｚ方向可動部材２６０は、溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対し、Ｚ軸方向に移動可能に配設されている。このＺ方向可動部材２６０は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなり、シーム溶接により生じる熱の放熱性能を高めている。また、このＺ方向可動部材２６０は、真空チャンバ１００の内壁と対向する所定の面積となる放熱面２６０Ａを備えている。この放熱面２６０Ａによって、途中に気体（媒介）が存在しない真空環境下であっても、真空チャンバ１００の内壁に熱を伝達する。即ち、ローラ電極２４０で発生する溶接熱は、ローラ保持部２３６を経てＺ方向可動部材２６０に伝達すると同時に当該Ｚ方向可動部材２６０の表面（ひょうめん）から真空チャンバ１００の内壁まで放熱される。また、ローラ保持部２３６と溶接ヘッド用ベース２３１とは、Ｚ方向可動部材２６０によって絶縁される。なお、Ｚ方向可動部材２６０の前面を放熱面２６０Ａとする場合は、その面積を可能な限り大きく設定し、放熱性能を高めることが好ましい。また、この放熱面の面積は、３ｃｍ２以上、好ましくは５ｃｍ２以上を確保することが望ましい。
【００３１】
Ｚ方向可動部材２６０の材料は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。そして、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、熱の放射率が０．８以上であること、すなわち、１に近いことが好ましい。また、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。さらに、Ｚ方向可動部材２６０の材料は、防錆性、軽量性を有することが好ましい。Ｚ方向可動部材２６０の材料には、セラミックスが適しており、その中では、炭化ケイ素または窒化アルミニウムが更に適している。採用するセラミックスの熱の放射率は０．８以上１．０以下であることが好ましく、０．９３以上０．９５以下であることがより好ましい。すなわち、セラミックスの熱の放射率は、アルミニウムの熱の放射率の０．０２以上０．１以下や、鉄の熱の放射率の０．５以上０．９以下と比較すると高い。炭化ケイ素は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、熱の放射率が０．８以上１．０以下であり、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上５×１０６Ω・ｃｍ以下である。窒化アルミニウムは、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、熱放射率が０．９３であり、絶縁抵抗が１０１３Ω・ｃｍ以上である。なお、炭化ケイ素および窒化アルミニウムは、上記の好ましいとした条件を全て満たしている。
【００３２】
ローラ保持部２３６は、Ｚ方向可動部材２６０の下端に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給して、ローラ電極２４０による溶接を可能にする。
【００３３】
ローラハウジング２７０は、ローラ電極２４０との間に介在させる通電用の導電ペーストを内包している。このローラハウジング２７０は、ローラ電極２４０と一体に構成されており、当該ローラ電極２４０と一体に交換可能となっている。
【００３４】
一対のローラ電極２４０は、Ｚ方向可動部材２６０によってＺ軸方向に移動可能で、かつ、溶接ヘッド用ベース２３１と共にＹ軸方向に移動可能となっている。また、一対のローラ電極２４０は、Ｙ軸回りに回転可能となっている。さらに、一対のローラ電極２４０は、Ｙ方向スライダ２３３によってＹ方向に移動して互いの間隔が調整可能となっている。これら一対のローラ電極２４０は、溶接電極を構成し、ワーク１０に対してシーム溶接をする。すなわち、一対のローラ電極２４０は、ワーク１０に対してパルス状の電圧を印加しながら転動することによって、当該ワーク１０に対するシーム溶接をする。このため、一対のローラ電極２４０は、溶接ヘッド用ベース２３１と絶縁をする必要があるが、その絶縁は、絶縁性を有するＺ方向可動部材２６０によって実現されている。
【００３５】
この溶接装置１では、溶接ユニット２００において、キャリア２１０をＸ軸方向に移動させると共に、溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させることで、ワークトレイ２０上にマトリクス状に配列された任意のワーク１０の上に一対のローラ電極２４０を配置できる。
【００３６】
仕込室３００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら大気中から当該真空チャンバ１００に複数のワーク１０を送り込む機能を有する。具体的に、仕込室３００は、略六面体の箱形容器である仕込室本体３１０と、仕込室本体用真空ポンプ３２０と、仕込室本体用大気開放弁３３０と、を備えている。仕込室本体３１０には、上流側の側壁に外部に連通する仕込室本体用外部開口３１２が形成されて、当該仕込室本体用外部開口３１２を開閉する仕込室本体用外部扉３１３を備えている。また、仕込室本体３１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第一開口１１２を介して真空チャンバ１００と連通する仕込室本体用連通口３１４が形成されて、当該仕込室本体用連通口３１４を開閉する上流側仕切扉３１５を備えている。仕込室本体用外部開口３１２および仕込室本体用連通口３１４が閉じられた状態の仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０の動作によって、仕込室本体３１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、仕込室本体用真空ポンプ３２０を省略することも可能である。
【００３７】
取出室４００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら当該真空チャンバ１００から大気中に複数のワーク１０を送り出す機能を有する。具体的に、取出室４００は、略六面体の箱形容器である取出室本体４１０と、取出室本体用真空ポンプ４２０と、取出室本体用大気開放弁４３０と、を備えている。取出室本体４１０には、下流側の側壁に外部に連通する取出室本体用外部開口４１２が形成されて、当該取出室本体用外部開口４１２を開閉する取出室本体用外部扉４１３を備えている。また、取出室本体４１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第二開口１１４を介して真空チャンバ１００と連通する取出室本体用連通口４１４が形成されて、当該取出室本体用連通口４１４を開閉する下流側仕切扉４１５を備えている。取出室本体用外部開口４１２および取出室本体用連通口４１４が閉じられた状態の取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０の動作によって、取出室本体４１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、取出室本体用真空ポンプ４２０を省略することも可能である。
【００３８】
上流側搬送ユニット５００は、上流側第一搬送機構５１０と、上流側第二搬送機構５２０と、を備え、これらが上流側から順に配設されている。上流側第一搬送機構５１０は、仕込室本体３１０の外側底面における仕込室本体用外部扉３１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０の外側から内側に向けて搬送する。具体的に、上流側第一搬送機構５１０は、Ｘ軸方向に連続して配列された複数の上流側第一搬送ローラ５１２を備えている。これら複数の上流側第一搬送ローラ５１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。上流側第二搬送機構５２０は、仕込室本体３１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０からチャンバ本体１１０に向けて搬送する。具体的に、上流側第二搬送機構５２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の上流側第二搬送ローラ５２２を備えている。これら複数の上流側第二搬送ローラ５２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。
【００３９】
下流側搬送ユニット６００は、下流側第一搬送機構６１０と、下流側第二搬送機構６２０と、を備え、これらが下流側へ順に配設されている。下流側第一搬送機構６１０は、取出室本体４１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の内側から外側に向けて搬送する。具体的に、下流側第一搬送機構６１０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第一搬送ローラ６１２を備えている。これら複数の下流側第一搬送ローラ６１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。下流側第二搬送機構６２０は、取出室本体４１０の外側底面における取出室本体用外部扉４１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の外側から遠退くように搬送する。具体的に、下流側第二搬送機構６２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第二搬送ローラ６２２を備えている。これら複数の下流側第二搬送ローラ６２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。
【００４０】
次に、溶接装置１によるシーム溶接の手順について説明する。
【００４１】
まず、ワークトレイ２０に配列された複数のワーク１０を、仕込室３００を経由して真空チャンバ１００のチャンバ本体１１０内に送り込む。仕込室３００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り込める。そして、チャンバ本体１１０内に送り込まれた複数のワーク１０を、溶接ユニット２００において溶接する。その後、溶接後のワーク１０を、チャンバ本体１１０内から取出室４００を経由して大気中に送り出す。取出室４００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り出せる。なお、仕込室３００を経由したワーク１０の流れの詳細、あるいは、取出室４００を経由したワーク１０の流れの詳細は、上記特許文献３を参照されたい。
【００４２】
次に、シーム溶接により生じる熱の経路について説明する。
【００４３】
シーム溶接によりワーク１０やローラ電極２４０に生じた熱は、ローラハウジング２７０に移動する。ローラハウジング２７０に移動した熱は、当該ローラハウジング２７０からＺ方向可動部材２６０に移動する。Ｚ方向可動部材２６０に移動した熱は、当該Ｚ方向可動部材２６０内を伝導して、当該Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散する。Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散した熱は、真空雰囲気中を放射して、真空チャンバ１００の外部に放出される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る溶接装置１は、溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能なＺ方向可動部材２６０と、このＺ方向可動部材２６０に配設されてローラ電極２４０を回転可能に保持すると共に、当該ローラ電極２４０に電流を供給するローラ保持部２３６と、を備えている。
【００４５】
そして、Ｚ方向可動部材２６０は、絶縁性を有している。このため、溶接ヘッド２３０をローラ電極２４０から絶縁するために、ローラ保持部２３６とＺ方向可動部材２６０との間に絶縁体を介在させる必要がない。このような絶縁体を介在させなければ、シーム溶接によってローラ電極２４０から生じる熱のローラ保持部２３６からＺ方向可動部材２６０への移動を妨げることはない。また、Ｚ方向可動部材２６０は、熱伝導性を有している。このため、ローラ保持部２３６からＺ方向可動部材２６０に移動した熱を当該Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散させることができる。さらに、Ｚ方向可動部材２６０は、熱放射性を有しており、更に真空チャンバ１００の内壁に対向する熱放射面２６０Ａを備えている。このため、Ｚ方向可動部材２６０の前面に拡散した熱を、この熱放射面２６０Ａから放射させることができ、ひいては、ローラ電極２４０およびローラ保持部２３６に熱が蓄積することを防止できる。すなわち、放熱性能を向上させられる。結果、ローラ電極２４０およびローラハウジング２７０の間に介在する導電ペーストが溶けて外部に流出することを防止でき、ひいては、ローラ電極２４０の通電に不具合を生じさせることを防止できる。結果、溶接装置１を長時間連続使用できる。
【００４６】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４７】
すなわち、上記実施形態において、溶接装置１は、真空チャンバ１００を外部から冷却する外部ユニットを備えるようにしてもよい。外部冷却ユニットは、チャンバ本体１１０の外表面に配設されて、Ｚ方向可動部材２６０等から放射（輻射）された熱を吸収し、ひいては、ワーク１０や溶接ユニット２００などを冷却する。具体的に、外部冷却ユニットは、冷媒用のタンクとなるジャケットと、一対の外部冷却用配管と、外部冷却用熱交換器と、外部冷却用ポンプと、を備えている。
【００４８】
ジャケットは、コの字形に形成され、数ミリ程度の厚さを有する。このジャケットは、両端に一対の外部冷却用配管が接続されている。一対の外部冷却用配管はそれぞれ、ジャケットと、外部冷却用ポンプと、を接続する。一方の外部冷却用配管は、外部冷却用ポンプからの水等の冷媒をジャケットに送り出す。他方の外部冷却用配管は、ジャケットを循環した冷媒を、外部冷却用熱交換器を経由して外部冷却用ポンプに回収する。外部冷却用熱交換器は、冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する。外部冷却用ポンプは、冷媒を循環させる。熱対策を講じない場合には、キャリア２１０の反りや延びが発生したり、チャンバ本体１１０などの各部材が変形したりするが、外部冷却ユニットによる熱対策により、各部材の変形が防止できる。
【００４９】
あるいは、上記実施形態における溶接装置１は、電子部品を製造するラインにおいて、パッケージとリッドとをシーム溶接する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、パッケージに対してリッドの一部を溶接する仮付け工程や、パッケージに対してシームリングを仮付けする溶接工程など、他の組立工程で用いることも可能である。
【００５０】
また、上記実施形態において、Ｚ方向可動部材２６０は、その全体が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにするだけでなく、その一部が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにしてもよい。この場合、少なくともその一部は、ローラ保持部２３６との接触箇所に介在して、絶縁を確保しながらローラ保持部２３６の熱を回収することが重要である。また、少なくともその一部は、真空チャンバの内壁に対向するような、ある程度の表面（ひょうめん）を確保することが好ましい。この表面を放熱面として、ローラ保持部２３６から回収した熱を真空チャンバの内壁に対して放射できるからである。
【００５１】
更に本実施形態の溶接装置１では、真空チャンバ１００を備える場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、窒素チャンバでも良く、また、チャンバを有しない構造であっても良い。また、本実施形態では、溶接ヘッド２３０の動力源としてリニアモータを利用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、通常の各種モータ、電磁ソレノイド、エアシリンダ、カム、ボールネジなど、各種機構を採用して動力を得るようにすることは勿論可能である。he
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の溶接装置は、電子機器や電子部品もしくはその他の各種物品の製造、または物流の分野において利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 溶接装置
２３０ 溶接ヘッド
２３１ 溶接ヘッド用ベース
２３６ ローラ保持部
２４０ ローラ電極
２６０ Ｚ方向可動部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ヘッド用ベースと、
前記溶接ヘッド用ベースに対してＺ方向に移動可能なＺ方向可動部材と、
前記Ｚ方向可動部材に配設されてローラ電極を回転可能に保持すると共に、該ローラ電極に電流を供給するローラ保持部と、を備え、
前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有してなることで、
前記ローラ電極で発生する溶接熱は、前記ローラ保持部を経て前記Ｚ方向可動部材に伝達すると同時に該Ｚ方向可動部材の表面から外部に放熱され、且つ、前記ローラ保持部と前記溶接ヘッド用ベースとは前記Ｚ方向可動部材によって絶縁されることを特徴とする、
溶接装置のヘッド構造。
【請求項２】
前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項３】
前記Ｚ方向可動部材は、熱の放射率が０．８以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１または２に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項４】
前記Ｚ方向可動部材は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項５】
前記Ｚ方向可動部材は、セラミックスからなることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項６】
前記セラミックスは、炭化ケイ素または窒化アルミニウムであることを特徴とする、
請求項５に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造を備えることを特徴とする、
溶接装置。
【請求項８】
前記ヘッド構造を収容する真空チャンバを備え、
真空環境下でワークを溶接することを特徴とする、
請求項７に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記Ｚ方向可動部材は、前記真空チャンバの内壁に対向する熱放射面を有することを特徴とする、
請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１】
溶接ヘッド用ベースと、
前記溶接ヘッド用ベースに対してＺ方向に移動可能なＺ方向可動部材と、
前記Ｚ方向可動部材に配設されてローラ電極を回転可能に保持すると共に、該ローラ電極に電流を供給するローラ保持部と、を備え、
前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有してなることで、
前記ローラ電極で発生する溶接熱は、前記ローラ保持部を経て前記Ｚ方向可動部材に伝達すると同時に該Ｚ方向可動部材の表面から外部に放熱され、且つ、前記ローラ保持部と前記溶接ヘッド用ベースとは前記Ｚ方向可動部材によって絶縁されることを特徴とする、
溶接装置のヘッド構造。
【請求項２】
前記Ｚ方向可動部材は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項３】
前記Ｚ方向可動部材は、熱の放射率が０．８以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１または２に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項４】
前記Ｚ方向可動部材は、絶縁抵抗が１０３Ω・ｃｍ以上の材料からなることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項５】
前記Ｚ方向可動部材は、セラミックスからなることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項６】
前記セラミックスは、炭化ケイ素または窒化アルミニウムであることを特徴とする、
請求項５に記載の溶接装置のヘッド構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の溶接装置のヘッド構造を備えることを特徴とする、
溶接装置。
【請求項８】
前記ヘッド構造を収容する真空チャンバを備え、
真空環境下でワークを溶接することを特徴とする、
請求項７に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記Ｚ方向可動部材は、前記真空チャンバの内壁に対向する熱放射面を有することを特徴とする、
請求項８に記載の溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−８１９７４（Ｐ２０１３−８１９７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２４１３（Ｐ２０１１−２２２４１３）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５０１４１０１３７）アキム株式会社 (49)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５０１４１０１３７）アキム株式会社 (49)
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