CN101357460A - 工件定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工件定位装置，其能够适用于形成不规则形状的孔和图案的加工装置，以及形成有不规则形状的孔和图案的工件的检查装置。对于工具和加工检查区域上的工件(W)，照相机(61)拍摄并求出加工检查区域(R)中的、有关X轴位置X和Y轴位置Y及围绕垂直于X－Y面的轴的旋转角(θ)的信息(X，Y，θ)。工件的位置调整装置驱动控制把持部(1，8)的驱动部而调整工件(W)的位置，以使工具的(X，Y，θ)信息和所述工件的(X，Y，θ)信息一致。把持部的爪部件利用爪驱动部向基部摆动时，在该爪部件与基部之间以点的形式把持工件。

Description

工件定位装置
技术领域
本发明涉及一种工件定位装置，其将印刷基板等片状或薄膜状的工件定位在加工装置或检查装置等的规定位置，本发明特别涉及这样的工件定位装置，在已经将工件放置在加工装置或检查装置的作业面上之后，该工件定位装置检测出工件的位置，并将工件重新放置到事先确定的规定作业位置。
背景技术
在冲孔装置，印刷基板被冲裁成规定的形状图案，并且在检查装置，检查印刷基板的导通。此时，需要将位于装置入口处的印刷基板引入到冲孔区域或检查区域，并且对应于配置在冲孔区域或检查区域的冲孔单元或检查单元，对其二维方向(X方向和Y方向)上的印刷基板的位置以及围绕垂直于X方向和Y方向的轴的印刷基板的旋转方向的位置进行定位。
作为如上所述的现有的工件定位装置，有专利文件1至专利文件3中公开的装置。在这些专利文件1至专利文件3中公开的工件定位装置中，当在任意的位置对工件进行定位时，利用把持部以面接触的形式把持工件上事先设定的2个点或4个点的位置，使所述把持部在X方向、Y方向及旋转方向上移动并调整其位置。
然而，在上述的现有技术中，由于利用连接在基座的把持部，以面接触形式把持工件上事先设定的2个点或4个点的位置，使包括所述把持部的基座部在X方向、Y方向及旋转方向上移动并调整其位置，因此其移动机构的结构变得复杂化且大型化。由此，装置成本上升。另外，在把持不同大小的工件时，需要变更工件把持部的设置。
另外，在专利文件4中公开有一种冲孔装置，该冲孔装置具有：使工件沿工作台在X轴和Y轴方向移动的X-Y轴移动机构；工件的标记定心(芯出し)用的摄影部；校正并移动X-Y轴移动机构以使工件的标记与定心位置一致的控制部。而且，在专利文件5中公开有一种工件的定位装置，该定位装置具有：对形成在工件上的图案进行摄影的摄影装置；显示被摄影的图像，并且与该图像重叠地显示导向线的显示装置；记忆被显示的图像的记忆装置；从被记忆的图像，算出工件上的、相应图案的定位所需的信息的算出装置；根据所记忆的图像和算出的信息，对工件上的相应图案进行定位的定位装置。在专利文件6中公开有一种穿孔装置，在对工作台上的可挠性材料进行穿孔的该穿孔装置中，光学镜位于可动的钻头和可挠性材料之间的第一位置，直接观察可挠性材料表面上的正确的穿孔位置，然后该光学镜被引入到离开可动钻头路径的第二位置，在完成穿孔之后，其再次位于第一位置。
专利文件1：日本专利第374125号公报
专利文件2：日本特开2006-281432号公报
专利文件3：日本专利第3420039号公报
专利文件4：日本专利第2851001号
专利文件5：日本特开2003-14434号公报
专利文件6：日本特开平7-148695号公报
然而，现有的定位装置存在一个难点，即由于工件只可以在X方向和Y方向定位，因此能够加工的形状被限于圆形形状。即，现有的定位装置只适用于钻头穿孔或圆形形状的冲孔穿孔的加工装置，并不适用于定位加工不规则形状的孔或图案的装置。
发明内容
本发明是鉴于这一问题而作出的，本发明的目的是提供一种工件定位装置，这种工件定位装置不仅适用于印刷基板等片状或薄膜状等工件的加工装置或检查装置，而且能适用于形成不规则形状的孔或图案的加工装置以及形成有不规则形状的孔或图案的工件的检查装置。
本发明的工件定位装置，其特征在于，具有检测装置和工件的位置调整装置，对于工具和加工检查区域上的所述工件，所述检测装置检测所述加工区域中的、有关X轴位置X、Y轴位置Y、及绕垂直于X-Y面的轴的旋转角θ的信息(X，Y，θ)；所述位置调整装置具有：一对移动部、在相互正交的X方向和Y方向驱动所述移动部的一对驱动部、设置在所述各移动部并把持所述工件的把持部、以及驱动控制所述驱动部以使所述工具的(X，Y，θ)信息和所述工件的(X，Y，θ)信息一致的控制部。
此时，优选所述把持部具有：与工件的一个面接触并支持该面的基部、设置在所述工件的另一面侧并经由水平轴可摆动的爪部件以及摆动该爪部件的爪驱动部；所述爪部件具有这样的形状，即通过所述爪驱动部的驱动，所述爪部件向所述基部摆动时，在所述爪部件与所述基部之间以点形式把持所述工件。
另外，所述检测装置是例如摄像装置。
而且，在该工件定位装置中，例如，所述驱动部具有：在Y方向上延伸的一对平行的Y导向装置、沿所述Y导向装置可移动的Y台座、往复驱动所述Y台座的Y驱动部件、在所述Y台座上设置并在X方向上延伸的X导向装置、沿所述X导向装置可移动的X台座以及在所述Y台座上设置并往复驱动所述X台座的X驱动部件；所述移动部由所述X台座构成。
所述工件是例如印刷基板。
根据本发明，由于通过小型且具有简单结构的位置调整装置，能够调整检查加工区域上的、工件的X方向位置和Y方向位置及θ方向位置，因此，利用摄像装置拍摄已放置在检查加工区域上的工件并获取其(X，Y，θ)信息，并且驱动控制驱动部比较该信息与工具的(X，Y，θ)信息，并使两者一致，由此，在检查加工区域上，能够高精度地使工件的位置(X，Y，θ)和工具的位置(X，Y，θ)一致。因此，能够实施高精度的加工或检查。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的工件定位装置整体的立体图；
图2是表示图1的工件定位装置动作的立体图；
图3是表示图1的工件定位装置动作的立体图；
图4是表示图1的工件定位装置动作的立体图；
图5是表示图1的工件定位装置动作的立体图；
图6是表示本发明的实施方式的工件把持定位装置整体的平面图；
图7是表示图6的工件把持定位装置整体的正面图；
图8是表示图6的工件把持定位装置局部的立体图；
图9(a)是表示把持部的正面图，图9(b)至图9(d)是表示把持部动作的侧面图。
附图标记说明
1，8：把持部；2，9：导向装置；3，10：滚珠丝杠；4，11：电动机；5，12：导向装置；6，13：滚珠丝杠；7A，7B：电动机；20，30：基座；21，31：Y台座；22，32：X台座；40，50：臂；41，51：爪部件；42：旋转轴；43：尖端；44：活塞；45：壳体；46：长孔；47：联结轴；48：支持部；49：基部；51：爪部件；60：加工检查工具；61：照相机；62：Y移动部；63：X移动部；64：驱动部；100：支持部；101，102：驱动部。
具体实施方式
首先，说明本发明的概要。在本发明中，一对把持部在两点把持薄膜状等的工件。此时，由于把持部在基部和与工件点接触的爪部件之间以点形式把持工件，因此能够通过驱动部在X方向和Y方向上驱动移动部，在X方向和Y方向上对工件进行位置调整，并且，例如利用一对驱动部使Y方向的移动量不同，由此能够使工件围绕垂直于X方向和Y方向构成的面的轴而旋转。此时，由于所述爪部件以点形式把持工件，因此，当工件为薄膜状时，伴随工件的旋转在工件上不会发生褶皱和松弛。另外，由于驱动部只需在X方向和Y方向的两个方向上移动移动部，而不必旋转驱动，因此，可以使驱动部变得简单且小型。如上所述，在本发明中，工件的位置调整装置能够以简单的结构调整工件的(X，Y，θ)位置。
其次，在本发明中，摄影装置对在检查加工区域中的加工工具或检查工具等工具进行摄影并获取其(X，Y，θ)信息，并且，对放置在检查加工区域上的工件进行摄影并获取其(X，Y，θ)信息，然后控制部驱动控制驱动部，使这些工具的(X，Y，θ)信息和工件的(X，Y，θ)信息一致。这样，可以对已放置在检查加工区域中的工件的位置进行未调整，由于微调整不限于X方向和Y方向，也可以在θ方向(旋转方向)上进行微调整，因此不限于钻头穿孔或圆形的冲孔机穿孔的加工装置，也可以适用于加工不规则形状的孔或图案的加工装置和检查装置的工件的高精度定位。
下面，参照附图具体说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式的工件定位装置整体的立体图，图2至图5是表示图1的工件定位装置动作的立体图，图6是表示本发明的实施方式的工件定位装置的位置调整装置整体的平面图，图7是表示图6的工件定位装置的位置调整装置整体的正面图，图8是表示图6的工件定位装置的位置调整装置局部的立体图，图9(a)是表示把持部的正面图，图9(b)至图9(d)是表示把持部动作的侧面图。
首先，说明位置调整装置。如图7所示，在支持部100上设置有一对驱动部101和102。将向冲孔区域或检查区域导入作为薄膜状工件的FPC基板(柔性印刷电路基板：Flexible Printed Circuit)(未图示)的方向设为Y轴(参见图1等)，与该Y轴正交的方向设为X轴。在各驱动部101，102中，在基座20，30(图1)上支持有Y轴滚珠丝杠6，13，该Y轴滚珠丝杠6，13以其中心轴为中心可以旋转，并且其长度方向与Y方向平行，该Y轴滚珠丝杠6，13构成为由Y轴驱动电动机7A，7B旋转驱动。另外，在基座20，30上设置有Y轴导向装置5，12，其长度方向与Y方向平行，Y台座21，31构成为由该Y轴导向装置5，12引导，并且在Y方向可以往复移动。
在该Y台座21，31上支持有X轴滚珠丝杠3，10，该X轴滚珠丝杠3，10以其中心轴为中心可以旋转，并且其长度方向与X方向平行，该X轴滚珠丝杠3，10构成为由X轴驱动电动机4，11(图6)旋转驱动。另外，在Y台座21，31上设置有X轴导向装置2，9，其长度方向与X方向平行，X台座22，32构成为由该X轴导向装置2，9引导，并且在X方向可以往复移动。
该X台座22，32作为驱动部的移动部起作用。在该X台座22，32上设置有各自的把持部1，8。把持部1，8具有从X台座22，32向Y方向的前方突出的臂40，50(图6，8)，在该臂40，50的前端配置有把持部的爪部件41，51(图8)。另外，图8中的附图标记15表示冲孔用模具，附图标记17表示冲模用模具。
如在图9中以一侧的爪部件41为代表而表示的那样，臂40的下面向前方延长而形成有基部49，在该基部49的稍微后方的臂40上设置有水平的旋转轴42。以该旋转轴42为中心，可旋转地支持爪支持部48。在爪支持部48上固定有爪部件41。另外，在该爪支持部48的侧面，联结轴47的长度方向作为水平而突出。活塞44设置为其长度方向作为Y方向，并在Y方向上可以进退。在该活塞44的前端固定有壳体45，在该壳体45的侧面形成有在垂直方向上延伸的长孔46。而且，在该长孔46内嵌合有联结轴47，如果活塞44向前推进，则壳体45向前方移动，通过把嵌合在长孔46内的联结轴47向前方推出，爪部件41的爪支持部48如图9(b)和图9(c)所示向前下方转动。反之，通过活塞44后退，爪部件41的爪支持部48向上后方转动。
爪部件41形成为圆锥状，其尖端43的面积小，以使该尖端43与FPC基板点接触。该尖端43形成为例如以规定的曲率半径弯曲的半球状，虽然该尖端43与FPC基板接触的面积具有FPC基板不被穿孔程度的大小，而且在该尖端43和基部49之间可靠地把持FPC基板的大小，但是，在尖端43和基部49之间把持FPC基板的状态下，其面积大小有必要小到转动FPC基板时不发生褶皱和变形。另外，另一侧的爪部件51也具有和爪部件41一样的结构。
其次，说明加工检查工具和摄像装置。如图1所示，在位置调整装置的基座20，30的Y方向的前方配置有加工检查工具60，在该加工检查工具60的上方配置有摄像装置的照相机61。在加工检查工具60中，例如，为进行冲孔加工的装置的情况下，在其上面设置有冲模。在摄像装置中，驱动部64设置在加工检查工具60的上方，在该驱动部64的下面，设置有在X轴方向可以移动的X移动部63。即，X移动部63构成为从驱动部64垂下，并通过合适的驱动部件可在X轴方向移动。而且，在该X移动部63的下面，在Y轴方向上可移动地设置有Y移动部62。即，Y移动部62构成为从X移动部63垂下，并通过合适的驱动部件可在Y轴方向移动。而且，照相机61以其摄影方向朝下的方式设置在该Y移动部62的前端。
如图2所示，该照相机61通过X移动部63的X方向的移动和Y移动部62的Y方向的移动，能够在加工检查工具60的上表面的加工检查区域R内的任意位置上移动，并且可以拍摄该位置上的冲模等工具形状。
在位置调整装置和加工检查工具60之间，例如设置有工作台(未图示)，在该工作台上FPC等片状或薄膜状的工件W被传送过来。放置在该工作台上的工件W的边缘，由位置调整装置的把持部1，8来把持。
另外，如图3至图5所示，如果位置调整装置的臂40，50向前推进而使保持部1，8把持的工件W向前方移动，则工件W被暂时放置在加工检查工具60上。
控制部以照相机61拍摄工具的摄影图像为基础作图像处理，并获取该工具的(X，Y，θ)信息(位置、倾斜信息)，并且以照相机61拍摄工件的摄影图像为基础作图像处理，并获取该工件的(X，Y，θ)信息(位置、倾斜信息)。然后，控制部驱动位置调整装置的X轴驱动电动机4，11和Y轴驱动电动机7A，7B，以使该工具的(X，Y，θ)信息和该工件的(X，Y，θ)信息一致。
另外，作为工件不限于FPC基板等薄膜状工件，本发明可适用于各种形状的工件。而且，工件也不限于柔软材质，对于刚体工件也可适用本发明。虽然在工件为刚体的情况，即使不使用本发明中的以点形式把持的把持部，也不会发生褶皱等问题，但是，本发明实现用于旋转工件的驱动部的成本低的效果。
接着，说明具有如上所述的结构的工件定位装置的动作。
首先，如图1所示，传送至工作台上的柔性印刷电路基板等工件W(参照图2和图3)，以其边缘位于把持部1，8的基部49上的方式被提供。然后，通过活塞44向前推进，爪部件41向前下方摆动，使工件W被把持在爪部件41的尖端43和基部49之间。接着，用电动机7A，7B旋转驱动Y轴滚珠丝杠6，13，以使Y台座21，31引入到加工(冲孔)区域或检查区域(加工检查区域R)内，使其位于加工检查区域R内的规定位置。
在该工件W被供给到加工检查工具60上之前，例如，如图2所示，当加工检查装置为冲孔装置时，照相机61拍摄设置在作为加工检查工具60的冲模上的多个冲裁图案(不规则形状)中的一个。控制部根据该摄影图像获取该冲裁图案的位置X，Y及倾角θ的信息(X，Y，θ)。
接着，如图3和图4所示，通过臂40，50向前推进而把持部1，8向前推进，工件W被暂时放置在加工检查装置60上，则照相机61拍摄工件W的冲裁图案，该工件W的冲裁图案存在于与加工检查工具60中的摄像冲裁图案相对应的位置。结果，控制部根据该摄影图像，获取工件W的冲裁图案的位置X，Y及倾角θ的信息(X，Y，θ)。然后，控制部驱动位置调整装置的X轴驱动电动机4，11和Y轴驱动电动机7A，7B，比较工件W的冲裁图案的(X，Y，θ)信息和工件W的冲裁图案的(X，Y，θ)信息，并使两者一致。
此时，在X方向和Y方向上稍微移动X台座22，32(移动部)以使工具和工件的(X，Y，θ)信息一致，并调整X方向位置和Y方向位置，并且，通过使X方向的移动量和Y方向的移动量不同，使工件围绕与X方向及Y方向垂直的轴(垂直于工件表面的轴)旋转来调节其旋转方向的位置。
此时，在本实施方式中，由于把持部在基部和与工件点接触的爪部件之间以点形式把持工件，因此，通过驱动部在X方向和Y方向上驱动移动部，可以在X方向和Y方向上对工件进行位置调整，并且，例如通过用一对驱动部使Y方向的移动量不同，可以使工件围绕垂直于工件表面的轴而旋转。由于驱动部只需在X方向和Y方向的两个方向上移动移动部，而无需旋动驱动，因此，驱动部可以实现简单化且小型化。另外，由于爪部件41，51以点形式把持工件，因此，当工件为薄膜状时，伴随工件的转动，在工件上不会发生褶皱和松弛等现象。
然后，如图5所示，将上侧的加工检查工件重叠在下侧的加工检查工具60，并通过冲孔而冲裁出规定形状的图案或者进行FPC的导通检查。如上所述，根据本实施方式，由于不仅在X方向和Y方向上对工件进行位置调整，还可以在θ方向旋转工件，因此，如果冲裁图案为不是圆形，而是不规则形状时，或者即使在具有U形等规定图案形状的情况下，改变工件的倾角，也可以使两者的图案一致，所以，即使在想要加工(穿孔)不规则形状或图案形状的孔的时候，也可以适用本实施方式的定位装置。
工业实用性
本发明适用于利用工件定位装置使工件位于规定位置并进行冲孔或电气检查的冲孔装置和检查装置等。

Claims (4)

1.一种工件定位装置，其特征在于，具有检测装置和工件的位置调整装置，对于工具和加工检查区域上的所述工件，所述检测装置检测所述加工区域中的、有关X轴位置X、Y轴位置Y、以及绕垂直于X-Y面的轴的旋转角θ的信息(X，Y，θ)；
所述位置调整装置具有：一对移动部、在相互正交的X方向和Y方向驱动所述移动部的一对驱动部、设置在所述各移动部并把持所述工件的把持部、以及驱动控制所述驱动部以使所述工具的(X，Y，θ)信息和所述工件的(X，Y，θ)信息一致的控制部。
2.如权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于，所述把持部具有：与工件的一个面接触并支持该面的基部、设置在所述工件的另一面侧并经由水平轴可摆动的爪部件以及摆动该爪部件的爪驱动部；所述爪部件具有这样的形状，即通过所述爪驱动部的驱动，所述爪部件向所述基部摆动时，在所述爪部件与所述基部之间以点的形式把持所述工件。
3.如权利要求1或2所述的工件定位装置，其特征在于，所述检测装置是摄像装置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工件定位装置，其特征在于，所述驱动部具有：在Y方向上延伸的一对平行的Y导向装置、沿所述Y导向装置可移动的Y台座、往复驱动所述Y台座的Y驱动部件、在所述Y台座上设置并在X方向上延伸的X导向装置、沿所述X导向装置可移动的X台座以及在所述Y台座上设置并往复驱动所述X台座的X驱动部件；所述移动部由所述X台座构成。
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