JP2019126860A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決めピンによらずに高い位置決め精度を得ることができる切断装置を提供する。【解決手段】切断装置１はパンチ１１、ダイ１２及び位置決め装置３を備え、位置決め装置３は、支持部４と、位置決め駆動部５と、を備える。位置決め駆動部５は、ワーク２を支持部４に対する所定位置に移動させる。支持部４は、ワーク２を支持する支持面４０に形成された開口４１を介して支持部４外に通じる内部空間４２を有する。位置決め駆動部５は、移動部５１と、撮像部５２と、制御部５３と、を有する。移動部５１は、支持部４に支持されたワーク２の支持部４に対する位置を移動させる。撮像部５２は、開口４１及び開口４１の端縁４１１に連続する内部空間４２の内壁面４２１を撮像範囲に収める。制御部５３は、撮像部５２により撮像された画像６における、端縁４１１とワーク２の一部との位置関係を基に、ワーク２が所定位置に位置するように移動部５１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置および切断装置に関し、さらに詳しくは、ワークを所定位置に移動させる位置決め駆動部を備えた位置決め装置およびこの位置決め装置を備えた切断装置に関する。

従来、母材（ワーク）を下型に配置し、母材を下型の所定位置に位置決めして、パンチ及びダイにより打ち抜き加工を行う加工金型が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に示される加工金型にあっては、下型に配置された母材を下型に対して積極的に移動させることはできない。このため、下型に設けられた位置決めピンを、母材に形成された位置決め孔内に挿入して、下型に配置された母材の下型への位置決めがなされている。

更に説明すると、従来一般的な位置決めピン及び位置決め孔による位置決めにより、ある程度の精度で、母材を下型の所定位置に位置決めすることができる。しかしながら、位置決め孔に対する遊びの範囲内で位置決めピンが移動し得るため、位置決めの誤差をこの遊びの範囲よりも小さく抑えるのは困難である。

そこで、特許文献１に示される加工金型にあっては、位置決めピンが、互いに離間、衝合する分割部を有する。位置決め孔内に挿入された位置決めピンは、分割部が離間して、位置決め孔内における位置決めピンの遊びが小さくなる。このため、従来一般的な位置決めピン及び位置決め孔による位置決めよりも、位置決めの精度が向上する。

特開２００７−２１６８９号公報

しかしながら、特許文献１に示される加工金型にあっては、下型に配置された母材を下型に対して積極的に移動させることができないため、位置決めの精度を高めようとすると、上述したような位置決めピンが必要となってしまう。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、位置決めピンによらずに高い位置決め精度を得ることができる、位置決め装置および切断装置を提供することにある。

本開示に係る位置決め装置は、支持部と、位置決め駆動部と、を備える。前記支持部は、ワークを支持する。前記位置決め駆動部は、前記ワークを前記支持部に対する所定位置に移動させる。

前記支持部は、前記ワークを支持する支持面に形成された開口を介して前記支持部外に通じる内部空間を有する。

前記位置決め駆動部は、移動部と、撮像部と、制御部と、を有する。前記移動部は、前記支持部に支持された前記ワークの前記支持部に対する位置を移動させる。前記撮像部は、前記開口及び前記開口の端縁に連続する前記内部空間の内壁面を撮像範囲に収める。前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記開口を介して見える前記ワーク及び前記内壁面を収めた画像における、前記端縁と前記ワークの一部との位置関係を基に、前記ワークが前記所定位置に位置するように前記移動部を制御する。

また、本開示に係る切断装置は、前記位置決め装置と、パンチと、ダイと、を備える。前記ダイが前記位置決め装置の前記支持部を兼用し、前記ダイに前記撮像部が取り付けられる。

本開示に係る位置決め装置にあっては、位置決めピンによらずに高い位置決め精度を得ることができる。

本開示に係る切断装置にあっては、位置決めピンによらずに高い位置決め精度を得ることができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る切断装置の概略断面図である。 図２は、同上の切断装置における位置決め駆動部のブロック図である。 図３は、同上の位置決め駆動部の移動部の側面図である。 図４は、同上の切断装置における支持部とワークの要部斜視図である。 図５は、同上の切断装置における位置決めのフロー図である。 図６は、同上の切断装置における撮像部により撮像された画像を示す図である。

本開示は、位置決め装置および切断装置に関し、さらに詳しくは、ワークを支持する支持部とワークを所定位置に移動させる位置決め駆動部とを備えた位置決め装置およびこの位置決め装置を備えた切断装置に関する。

以下、本開示に係る位置決め装置３を備えた切断装置１の一実施形態について、図１〜６に基いて説明する。

切断装置１は、図１に示すように、パンチ１１と、ダイ１２とを備える。本実施形態における切断装置１は、主にシート状又はフィルム状をした対象物（ワーク２）を打ち抜いて、一部を全体より分離させる、いわゆる打ち抜き装置である。ワーク２は、厚みが１ｍｍ程度の主に樹脂からなるプリント基板である。

切断装置１は、下型１３及び上型１４からなる金型を有する。下型１３の一部に、上下に貫通する孔１３０が形成されて、ダイ１２が構成されている。また、上型１４には、平面視において下型１３の上下に貫通する孔１３０に対応する位置に、下方に突出するパンチ１１が形成されている。

下型１３は、床上に設置されるベース１５上に設置される。ベース１５は、脚部１６を介して床上に設置されており、ベース１５と床との間に隙間１７が形成される。

上型１４の下側には、上型１４に対して上下に移動可能となるように、ストリッパ板１８が設けられている。ストリッパ板１８は、ばね等の付勢部材（不図示）を介して上型１４に取り付けられており、ワーク２が下型１３から浮き上がるのを抑制する。

上型１４は、油圧シリンダ等を有する駆動機構（不図示）により、上下方向に移動可能に構成されている。

本実施形態における切断装置１（打ち抜き装置）は、上述したようなものであるが、このような切断装置１としては、従来公知の様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。

切断装置１は、位置決め装置３を備える。位置決め装置３は、支持部４と、位置決め駆動部５と、を備える。支持部４は、ワーク２を支持するものであり、本実施形態では、ダイ１２を含む下型１３及びベース１５が一体化し、下型１３及びベース１５のダイ１２及び後述する内部空間４２の周辺部分が支持部４を構成している。下型１３の上面が、ワーク２を支持する支持面４０となる。支持面４０は、孔が形成されている部分を除き、平面により構成される。ワーク２は、支持面４０上に載置される。

位置決め駆動部５は、ワーク２を支持部４に対する所定位置に移動させる。位置決め駆動部５は、図２に示すように、移動部５１と、撮像部５２と、制御部５３と、を有する。移動部５１は、支持部４に支持されたワーク２の支持部４に対する位置を移動させる。本実施形態では、移動部５１は、いわゆるロボットアーム５１０により構成されている。ロボットアーム５１０は、図３に示すように、アーム５１１と、アーム５１１を駆動するアーム駆動部５１２と、アーム５１１の先端に設けられ、ワーク２を吸着したりワーク２を離脱させたりすることができる吸着パッド５１３と、を有する。ロボットアーム５１０は、ワーク２を支持面４０に沿って直交する二方向（図１における紙面に直交する方向及び左右方向）に沿って移動させる。なお、このようなロボットアーム５１０としては、従来公知の様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。

撮像部５２は、ＣＣＤ（Charged-coupled devices）又はＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）等の撮像素子を有するカメラである。撮像部５２は、動画として撮像するか、あるいは、異なる時間に複数の静止画を撮像するか、いずれかが可能である。

制御部５３は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御するもので、従来公知の様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。制御部５３は、撮像部５２により撮像された画像を処理して、処理結果に基づいて移動部５１を制御する。

本実施形態においては、位置決め駆動部５は、更に記憶部５４を有する。記憶部５４としては、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ（Flash Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等、従来公知の様々なものが適宜利用可能であり、特に限定されない。記憶部５４は、制御部５３により制御され、撮像部５２により撮像された画像が記憶される。制御部５３は、各種の処理において、記憶部５４を適宜利用可能である。

支持部４は、ワーク２を支持する支持面４０に形成された開口４１を介して支持部４外に通じる内部空間４２を有する。本実施形態では、支持部４となる下型１３に上下に貫通する孔１３１が形成され、かつ、ベース１５に上下に貫通する孔１５１が形成されて、内部空間４２が構成される。支持面４０に形成された開口４１は、径がφ３ｍｍの円形である。

内部空間４２の開口４１に隣接する部分（下型１３に形成された上下に貫通する孔１３１）は、本実施形態では、図４に示すように、支持面４０と平行な断面における形状が開口４１から離れるほど大きい円となる、円錐台状に形成される。

撮像部５２は、開口４１及び開口４１の端縁４１１に連続する内部空間４２の内壁面４２１を撮像範囲に収める。図１に示すように、下型１３には、下面より下方の隙間１７に向けて取り付け基部１９が突出しており、この取り付け基部１９に撮像部５２が固定される。本実施形態では、撮像部５２は、内部空間４２内に配置される。更に説明すると、撮像部５２の先端のレンズを有する集光部５２１が、内部空間４２内に配置されている。撮像部５２は、先端の集光部５２１が、ウレタン等の弾性体４３を介して支持部４に取り付けられる。

撮像部５２は、ワーク２が支持部４の開口４１を塞ぐようにワーク２が支持された状態で、開口４１を介して見えるワーク２及び内部空間４２の内壁面４２１を撮像する。撮像部５２は、内部空間４２を照射する光源５２２を有する。光源５２２は、撮像部５２の集光部５２１の近傍に設けられる。

制御部５３は、撮像部５２により撮像された開口４１を介して見えるワーク２及び内壁面４２１を収めた画像を処理して、その処理結果に基づき、ワーク２が所定位置に位置するように移動部５１を制御する。以下に、説明する。

ワーク２は、人手により又は自動で、支持部４に載置される。ワーク２は、支持部４の所定位置にある程度の精度で近接するように載置される。支持部４に載置されて支持されたワーク２は、位置決め装置３のロボットアーム５１０により、移動可能となる。

図４に示すように、このように支持部４に載置されたワーク２は、開口４１を塞ぐ状態となり、開口４１内にワーク２が有する目印２１が位置する。目印２１は、開口４１より小さく形成され、撮像部５２により撮像された画像において、認識可能なものである。具体的には、ワーク２の目印２１は、ワーク２の表面に形成される凹凸、印刷等の着色により施された色彩により構成されるが、特に限定されない。

次に、位置決め装置３における位置決めのフローについて図５に基いて説明する。

（Ｓ１）において、撮像部５２が、ワーク２及び内部空間４２の内壁面４２１を撮像する。

（Ｓ２）において、制御部５３は、（Ｓ１）において撮像部５２が撮像した画像６（図６参照）において、開口４１の端縁４１１を基準とし、開口４１内の中央部４１０を求め、目印２１（正確には目印２１の中心２１０）の移動の終点とする。

（Ｓ３）において、現状の目印２１の位置から、（Ｓ２）において求められた終点までの方向及び距離を算出する。（Ｓ３）により算出された方向及び距離が、移動部５１がワーク２を移動させるべき方向及び距離となる。

上述した（Ｓ２）及び（Ｓ３）のフローにより、撮像部５２が撮像した画像６における、開口４１の端縁４１１とワーク２の一部（本実施形態では目印２１）との位置関係を基にして、ワーク２の移動すべき方向及び距離を算出することができる。

（Ｓ４）において、（Ｓ３）で算出された、目印２１が移動すべき距離が、予め設定された許容誤差（例えば５μｍ）以内であるか否かが制御部５３により判定される。この許容誤差は、０．１μｍ、１μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、５０μｍ等、適宜設定可能であり、限定されない。本実施形態の場合には０．１μｍ以上の精度で設定可能である。

（Ｓ４）において、目印２１が移動すべき距離が、予め設定された許容誤差以内であると判定された場合には、制御部５３は、位置決めのフローを終了する。この後、切断装置１による切断等が行われる。

（Ｓ４）において、目印２１が移動すべき距離が、予め設定された許容誤差以内にないと判定された場合には、（Ｓ５）に移行する。

（Ｓ５）において、制御部５３は、（Ｓ３）で算出された目印２１が移動すべき方向及び距離に基いて、移動部５１を移動させ、（Ｓ１）に戻る。すなわち、この位置決めフローにおいては、（Ｓ４）において、目印２１が移動すべき距離が、予め設定された許容誤差以内であると判定されるまで、処理が繰り返される。

このため、確実に、ワーク２の支持部４に対する位置を、予め設定された許容誤差以内で、所定位置へと位置決めすることができる。

本実施形態においては、支持部４に、支持面４０に形成された開口４１を介して支持部４外に通じる内部空間４２が形成されている。撮像部５２は、開口４１を介して見えるワーク２及び内部空間４２の内壁面４２１を撮像する。撮像部５２は、ワーク２の上側からではなく、ワーク２の下側から、ワーク２及びワーク２を支持する支持部４共々撮像する。このため、ワーク２及び支持部４を、ワーク２を上側から撮像する場合と比較して、近い位置から撮影することができる。

すなわち、ワーク２を上側から撮像する場合、ワーク２の上方を上型１４が上下方向に移動するため、ワーク２の直上に撮像部５２を配置することはできない。このため、撮像部５２はワーク２から離れた上方に配置されて、遠方からワーク２及び支持部４を撮像することとなる。このため、撮像部５２により撮像された画像６における、ワーク２及び支持部４の部分の解像度が低いものとなる。なお、上型１４はワーク２及び支持部４に近接するが、上下方向に移動してワーク２及び支持部４との距離が急激に変化するため、上型１４に撮像部５２が設けられるのは好ましくない。

これに対して、本実施形態においては、ワーク２及び支持部４を、支持部４に形成された内部空間４２及び開口４１を介して至近距離から撮像することができ、撮像部５２により撮像された画像６における、ワーク２及び支持部４の部分の解像度が高いものとなる。本実施形態では、撮像部５２が内部空間４２内に配置されるため、撮像部５２を撮像対称のワーク２及び支持部４に特に近接させることができる。

この結果、位置決めの精度を０．１μｍ程度とすることが可能となる。

更に、本実施形態においては、撮像部５２を支持部４に固定することが可能となる。これにより、撮像部５２と支持部４との相対的な位置関係は不変又は変化しにくくなり、撮像部５２により撮像された画像６における支持部４及び支持部４に支持されるワーク２のブレが抑制される。この結果、位置決めの精度の向上に寄与することができる。

また、撮像部５２が支持部４に対して弾性体４３を介して取り付けられるため、支持部４から撮像部５２へ伝わる衝撃が緩和される。

次に、上述した実施形態の変形例について説明する。

切断装置１は、パンチ１１及びダイ１２を備える打ち抜き装置に限定されず、例えば支持部４に支持されたワーク２の所定位置に切込みを形成する刃を有する装置等でもよい。

ワーク２は、上述した実施形態ではプリント基板であったが、プリント基板に限定されない。ワーク２の材質は、樹脂に限定されず、木質材、銅をはじめとする非鉄金属、鉄系金属等であってもよい。また、ワーク２の厚み、大きさ、形状及び色も特に限定されない。

本開示に係る位置決め装置３が設けられるのは、切断装置１に限定されない。すなわち、ワーク２を支持する支持部４と、ワーク２を所定位置に移動させる位置決め駆動部５と、を備える装置であれば、切断装置１でなくても、本開示に係る位置決め装置３を設けることが可能である。

切断装置１が有する金型の大きさ、形状、材質等は、特に限定されない。

支持部４におけるワーク２を支持する支持面４０は、必ずしも平面でなくてもよい。上述した実施形態では、下型１３の上面が支持面４０となっているが、支持面４０は下型１３等の上面でなくてもよく、金型の側面からなる縦面等であってもよい。

位置決め駆動部５が有する移動部５１としては、上述したロボットアーム５１０をはじめ、従来公知の様々なものが適宜利用可能であり、特に限定されない。すなわち、支持部４に支持されたワーク２を、支持面４０に沿って直交する二方向に沿って、支持部４に対して所望の位置に移動させることができるものであれば、移動部５１として利用可能である。

撮像部５２は、上述した実施形態では、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有するカメラであるが、特に限定されない。また、撮像部５２として、赤外線センサを有するカメラが用いられてもよい。

支持面４０に形成された開口４１の形状は、三角形状、四角形状でもよく、特に限定されない。また、開口４１の大きさも特に限定されない。

内部空間４２の形状は、上述した実施形態では円錐台状であるが、特に限定されない。また、内部空間４２の大きさも特に限定されない。また、内部空間４２の内壁面４２１の色は、特に限定されない。

撮像部５２は、上述した実施形態では、先端の集光部５２１が内部空間４２内に配置されていたが、内部空間４２に配置されなくてもよい。

撮像部５２と支持部４との間に介在する弾性体４３は、ウレタンに限定されない。また、このような弾性体４３は特に設けられなくてもよい。

目印２１は、上述した実施形態では、ワーク２の一部に積極的に形成されたものであるが、特に積極的に形成されたものではなく、自然に形成されたものであってもよい。

以上、述べた実施形態およびその変形例から明らかなように、第１の態様の位置決め装置３は、支持部４と、位置決め駆動部５と、を備える。支持部４は、ワーク２を支持する。位置決め駆動部５は、ワーク２を支持部４に対する所定位置に移動させる。

支持部４は、ワーク２を支持する支持面４０に形成された開口４１を介して支持部４外に通じる内部空間４２を有する。

位置決め駆動部５は、移動部５１と、撮像部５２と、制御部５３と、を有する。移動部５１は、支持部４に支持されたワーク２の支持部４に対する位置を移動させる。撮像部５２は、開口４１及び開口４１の端縁４１１に連続する内部空間４２の内壁面４２１を撮像範囲に収める。制御部５３は、撮像部５２により撮像された開口４１を介して見えるワーク２及び内壁面４２１を収めた画像６における、端縁４１１とワーク２の一部との位置関係を基に、ワーク２が所定位置に位置するように移動部５１を制御する。画像６において、開口４１の端縁４１１は、内壁面４２１とワーク２の境界として現れる。

第１の態様によれば、ワーク２及び支持部４を、支持部４に形成された内部空間４２及び開口４１を介して至近距離から撮像することができ、撮像部５２により撮像された画像６における、ワーク２及び支持部４の部分の解像度が高いものとなる。

第２の態様では、第１の態様との組み合わせにより実現される。第２の態様では、撮像部５２は、内部空間４２内に配置される。

第２の態様によれば、撮像部５２を撮像対称のワーク２及び支持部４に特に近接させることができる。また、撮像部５２を支持部４に対して強固に固定することが可能となる。

第３の態様では、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現される。第３の態様では、撮像部５２は、支持部４に対して弾性体４３を介して取り付けられる。

第３の態様によれば、支持部４から撮像部５２へ伝わる衝撃が緩和される。

第４の態様では、第１〜第３の態様との組み合わせにより実現される。第４の態様では、内部空間４２の開口４１に隣接する部分は、支持面４０と平行な断面における形状が開口４１から離れるほど大きい円となる、円錐台状に形成される。

第４の態様によれば、撮像部５２から光を照射する場合、内部空間４２の内壁面４２１により光が反射するが、円錐台状に形成されているために、開口４１を介して見えるワーク２に対して光が散乱せず一方向より集中する。これにより、撮像部５２により撮像される、端縁４１１とワーク２の一部とが収まった画像６が、鮮明となる。

第５の態様では、第１〜第４の態様との組み合わせにより実現される。第５の態様では、制御部５３は、ワーク２が所定位置に位置するようにするため、ワーク２が有する目印２１を開口４１内の中央部４１０に位置させる。

第５の態様によれば、開口４１内の中央部４１０を目印２１の移動の終点として求めることで、制御の演算処理が単純化されて、処理速度を上げることが出来る。

第６の態様では、第１〜第５の態様との組み合わせにより実現される。第６の態様では、移動部５１は、ワーク２を支持面４０に沿って直交する二方向に沿って移動させる。

第６の態様によれば、支持面４０上において任意の位置にワーク２を移動させることが可能となる。

第７の態様では、第１〜第６の態様との組み合わせにより実現される。第７の態様では、切断装置１は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置決め装置３と、パンチ１１と、ダイ１２と、を備える。ダイ１２が位置決め装置３の支持部４を兼用し、ダイ１２に撮像部５２が取り付けられる。

第７の態様によれば、通常、撮像部５２が取り付けられないダイ１２に撮像部５２を取り付けても、精度よい位置決めが可能である。

１ 切断装置
１１ パンチ
１２ ダイ
２ ワーク
２１ 目印
３ 装置
４ 支持部
４０ 支持面
４１ 開口
４１０ 中央部
４１１ 端縁
４２ 内部空間
４２１ 内壁面
４３ 弾性体
５ 駆動部
５１ 移動部
５２ 撮像部
５３ 制御部
６ 画像

本発明は、切断装置に関し、さらに詳しくは、ワークを所定位置に移動させる位置決め装置を備えた切断装置に関する。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、位置決めピンによらずに高い位置決め精度を得ることができる位置決め装置を備えた切断装置を提供することにある。

本開示に係る切断装置は、パンチと、ダイと、位置決め装置と、を備える。前記位置決め装置は、支持部と、位置決め駆動部と、を備える。前記支持部は、ワークを支持する。前記位置決め駆動部は、前記ワークを前記支持部に対する所定位置に移動させる。

前記位置決め駆動部は、移動部と、撮像部と、制御部と、を有する。前記移動部は、前記支持部に支持された前記ワークの前記支持部に対する位置を移動させる。前記撮像部は、前記開口及び前記開口の端縁に連続する前記内部空間の内壁面を撮像範囲に収める。前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記開口を介して見える前記ワーク及び前記内壁面を収めた画像における前記端縁を基準として、前記基準と前記ワークの一部との位置関係を基に、前記ワークが前記所定位置に位置するように前記移動部を制御する。

前記ダイが前記位置決め装置の前記支持部を兼用する。

Claims (7)

1. ワークを支持する支持部と、
   前記ワークを前記支持部に対する所定位置に移動させる位置決め駆動部と、を備え、
   前記支持部は、前記ワークを支持する支持面に形成された開口を介して前記支持部外に通じる内部空間を有し、
   前記位置決め駆動部は、
   前記支持部に支持された前記ワークの前記支持部に対する位置を移動させる移動部と、
   前記開口及び前記開口の端縁に連続する前記内部空間の内壁面を撮像範囲に収める撮像部と、
   前記撮像部により撮像された前記開口を介して見える前記ワーク及び前記内壁面を収めた画像における、前記端縁と前記ワークの一部との位置関係を基に、前記ワークが前記所定位置に位置するように前記移動部を制御する制御部と、を有する
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記撮像部は、前記内部空間内に配置される
   ことを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 前記撮像部は、前記支持部に対して弾性体を介して取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の位置決め装置。
4. 前記内部空間の前記開口に隣接する部分は、前記支持面と平行な断面における形状が前記開口から離れるほど大きい円となる、円錐台状に形成される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
5. 前記制御部は、前記ワークが前記所定位置に位置するようにするため、前記ワークが有する目印を前記開口内の中央部に位置させる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置決め装置。
6. 前記移動部は、前記ワークを前記支持面に沿って直交する二方向に沿って移動させる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置決め装置。
7. 前記請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置決め装置と、
   パンチと、
   ダイと、を備え、
   前記ダイが前記位置決め装置の前記支持部を兼用し、前記ダイに前記撮像部が取り付けられる
   ことを特徴とする切断装置。

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