JP4401320B2 - Workpiece adsorption positioning device and workpiece adsorption positioning method - Google Patents
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Description
本発明は、吸着ノズルの下端に吸着したフィルム状又はシート状のワークの吸着位置のずれを補正して、吸着ノズルに対してワークを位置決めするワーク吸着位置決め装置及びワーク吸着位置決め方法に関するものである。 The present invention relates to a workpiece suction positioning device and a workpiece suction positioning method for correcting a shift in the suction position of a film-like or sheet-like workpiece sucked to the lower end of a suction nozzle and positioning the workpiece with respect to the suction nozzle. .
フィルム状又はシート状のワークを位置決めして他の部材に装着する作業を自動化する場合、特許文献1(特開2003−62912号公報)に示すように、吸着ノズルの下端に吸着したワークをカメラで撮像して、画像処理技術により吸着ノズルに対するワークの吸着位置(XY座標と回転角θ)を認識し、吸着ノズルの下端に吸着したワークを他の部材に装着する際に、ワークの吸着位置の画像認識データに基づいてワークと他の部材とを位置合わせするようにしたものがある。
ところで、吸着ノズルに対するワークの吸着位置のずれ方向は、X方向やY方向だけでなく、θ方向(回転方向)にもずれが生じる。このため、上記特許文献1のワーク位置決め方法では、ワークの吸着位置の画像認識データに基づいて他の部材を保持する位置決めテーブルをX方向、Y方向、θ方向の3方向に位置調整して他の部材とワークとを位置合わせするようにしている。このため、上記特許文献1のワーク位置決め方法では、ワークの吸着位置を画像認識する高価な画像認識システムを必要とするだけでなく、XYθ方向に動作する高価なXYθ位置決めテーブルを必要とし、装置全体の製造コストが高くなるという欠点がある。
By the way, the displacement direction of the suction position of the workpiece with respect to the suction nozzle is shifted not only in the X direction and the Y direction but also in the θ direction (rotation direction). For this reason, in the work positioning method of the above-mentioned
そこで、画像認識システムを用いずに次のようにしてワークを位置決めするようにしたものが開発されている。まず、吸着ノズルにワークを吸着して位置決めテーブル上へ移送し、この位置決めテーブル上でワークの吸着を解除してワークを位置決めテーブル上に載置する。この位置決めテーブル上には、ワークを取り囲むように可動壁が設けられ、この可動壁でワークをXY両方向から挟み付けることで、ワークの位置(XY座標と回転角θ)のずれを修正してワークを位置決めする。このワークを再び吸着ノズルで吸着して装着動作を行う。 In view of this, an apparatus has been developed in which a workpiece is positioned as follows without using an image recognition system. First, the workpiece is sucked by the suction nozzle and transferred onto the positioning table, and the workpiece is released from the suction on the positioning table and placed on the positioning table. On this positioning table, a movable wall is provided so as to surround the workpiece. By sandwiching the workpiece from both the XY directions with this movable wall, the deviation of the workpiece position (XY coordinate and rotation angle θ) is corrected and the workpiece is fixed. Positioning. The workpiece is again sucked by the suction nozzle and the mounting operation is performed.
この方法では、ワークの位置決め動作を可動壁によって機械的に行うことができるため、画像認識システムやXYθ位置決めテーブルが不要となり、大幅なコスト削減が可能であるという利点がある。しかし、この方法では、ワークの位置決め動作時に、吸着ノズルに吸着したワークの吸着を解除して、ワークを位置決めテーブル上に載置し、ワークの位置決め後に、再びワークを吸着するという動作が必要となるため、ワークの位置決め動作に要する時間が長くなって、生産能率が低下するという欠点がある。 In this method, since the positioning operation of the workpiece can be mechanically performed by the movable wall, there is an advantage that an image recognition system and an XYθ positioning table are not necessary, and the cost can be greatly reduced. However, this method requires the operation of releasing the suction of the workpiece sucked by the suction nozzle during the workpiece positioning operation, placing the workpiece on the positioning table, and sucking the workpiece again after positioning the workpiece. Therefore, there is a disadvantage that the time required for the workpiece positioning operation becomes longer and the production efficiency is lowered.
最近になって、本発明者らは、上記の問題を解消するために、図2に示すように、吸着ノズル11にワーク12を吸着した状態で、該ワーク12の側縁を位置決め部材13に押し当てることで、吸着ノズル11に対してワークの吸着位置をずらして位置決めする方法を研究しているが、吸着ノズル11に吸着するフィルム状又はシート状のワーク12は、撓みやすいため、吸着ノズル11にワーク12を吸着した状態で該ワーク12の側縁を位置決め部材13に押し当てると、その押し当て力でワーク12が撓んでしまい、ワーク12を正確に位置決めすることが困難である。この問題は、吸着ノズル11の吸着圧力を低下させてワーク12のずれ動きを容易にすることで、ある程度の改善を期待できるが、吸着ノズル11の吸着圧力を低下させると、ワーク12の撓みにより吸着ノズル11とワーク12との間に隙間が生じやすくなってエアーリークが発生しやすくなり、このエアリークによりワーク12の吸着状態を維持できなくなって、吸着ノズル11からワーク12が落下しやすくなるという問題が発生する。
Recently, in order to solve the above problem, the present inventors set the side edge of the
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、画像認識システムやXYθ位置決めテーブルを用いない簡単な構成で、吸着ノズルに対してフィルム状又はシート状のワークを精度良く位置決めできると共に、位置決め動作時間の短縮やワークの落下防止を実現することができるワーク吸着位置決め装置及びワーク吸着位置決め方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of these circumstances. Accordingly, the object of the present invention is to provide a film-like or sheet-like workpiece with respect to the suction nozzle with a simple configuration that does not use an image recognition system or an XYθ positioning table. It is an object of the present invention to provide a workpiece suction positioning apparatus and a workpiece suction positioning method capable of positioning the workpiece with high accuracy and reducing the positioning operation time and preventing the workpiece from dropping.
上記目的を達成するために、請求項1,7に記載の発明は、吸着ノズルにフィルム状又はシート状のワークを吸着した状態で、該ワークの側縁を位置決め部材に押し当てることで、吸着ノズルに対してワークの吸着位置をずらして位置決めする発明であって、位置決め動作時に吸着ノズルの下端に吸着したワークの下面にバックアップ部材を近接又は軽く接触させて該ワークの下方への変形や落下を阻止した状態で、該吸着ノズル又はその側方に位置する位置決め部材を両者間の水平方向距離が所定距離まで接近するように移動させることで該吸着ノズルの下端に吸着したワークの側縁を該位置決め部材に押し当てて該ワークの吸着位置をずらして位置決めするようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the inventions according to
このように、本発明では、位置決め動作時に吸着ノズルの下端に吸着したワークの下面にバックアップ部材を近接又は軽く接触させて該ワークの下方への変形や落下を阻止した状態で、該ワークの側縁を位置決め部材に押し当ててワークの吸着位置をずらして位置決めするようにしたので、押し当て時のワークの変形や落下の問題をバックアップ部材によって解消でき、吸着ノズルに対してフィルム状又はシート状のワークを精度良く位置決めできると共に、吸着ノズルにワークを吸着した状態で位置決め動作を行うため、位置決め動作時間を短縮でき、生産性を向上できる。しかも、画像認識システムやXYθ位置決めテーブルを用いない簡単な構成であるため、大幅なコスト削減も可能である。 As described above, in the present invention, the side of the workpiece is prevented from being deformed or dropped downward by bringing the backup member close to or lightly in contact with the lower surface of the workpiece attracted to the lower end of the suction nozzle during the positioning operation. Since the edge is pressed against the positioning member and the workpiece suction position is shifted, the problem of deformation or dropping of the workpiece at the time of pressing can be solved by the backup member, and the film or sheet shape against the suction nozzle The positioning operation can be performed with the workpiece attracted to the suction nozzle, so that the positioning operation time can be shortened and the productivity can be improved. In addition, since the image recognition system and the XYθ positioning table are simple, the cost can be greatly reduced.
一般に、フィルム状又はシート状のワークの形状は、長方形又は正方形であることを考慮して、請求項2のように、位置決め部材を、ワークの隣接する2辺を押し当てるための直角の基準面を有する形状に形成し、位置決め動作時に吸着ノズル又は該位置決め部材を両者間のXY両方向の距離がそれぞれ所定距離まで接近するように移動させることで、該吸着ノズルの下端に吸着した前記ワークの隣接する2辺を該位置決め部材の両基準面に押し当てて該ワークの吸着位置をXY両方向にずらして位置決めするようにすると良い。このようにすれば、吸着ノズルに対してワークの吸着位置をXY両方向に能率良く位置決めすることができる。
In general, considering that the shape of a film-like or sheet-like workpiece is a rectangle or a square, as in
尚、ワークの種類によっては、一方向(X方向)のみの位置決めを行えば良い場合がある。この場合には、位置決め部材をX方向のみの位置決めを行う形状に形成し、吸着ノズル又は該位置決め部材をX方向のみに移動させて、ワークの吸着位置のX方向のずれのみを補正するようにすれば良い。 Depending on the type of workpiece, positioning in only one direction (X direction) may be performed. In this case, the positioning member is formed in a shape that performs positioning only in the X direction, and the suction nozzle or the positioning member is moved only in the X direction so as to correct only the shift in the X direction of the workpiece suction position. Just do it.
ところで、位置決め動作時にワークの下面にバックアップ部材が接触していると、ワークとバックアップ部材との間に摩擦力が発生して、この摩擦力がワークのずれ動きを重くする抵抗力として作用するようになる。ワークの下面にバックアップ部材が軽く接触している程度では、摩擦力が小さく、影響が少ないが、両者の接触圧が大きくなると、摩擦力が大きくなって、ワークのずれ動きが妨げられてしまう。また、製造・組立ばらつきによって吸着ノズルとバックアップ部材との間の隙間寸法にも若干のばらつきがあると思われるため、ワークの下面にバックアップ部材を軽く接触させるように設計した場合、製造・組立ばらつきによってワークとバックアップ部材との接触圧が大きくなって、ワークのずれ動きが妨げられてしまう可能性がある。 By the way, if the backup member is in contact with the lower surface of the workpiece during the positioning operation, a frictional force is generated between the workpiece and the backup member, and this frictional force acts as a resistance force that increases the displacement movement of the workpiece. become. As long as the backup member is in light contact with the lower surface of the workpiece, the frictional force is small and has little influence. However, when the contact pressure between the two is increased, the frictional force increases and the displacement of the workpiece is hindered. In addition, the gap size between the suction nozzle and the backup member may vary slightly due to manufacturing / assembly variations, so if the backup member is designed to lightly contact the lower surface of the workpiece, manufacturing / assembly variations will occur. As a result, the contact pressure between the work and the backup member increases, which may hinder the movement of the work.
そこで、請求項3のように、吸着ノズルの下端に吸着したワークとバックアップ部材との間に、吸着ノズルの吸着力によりワークを吸い上げることができる程度の隙間をあけるようにすると良い。このようにすれば、吸着ノズルとバックアップ部材との間の隙間寸法にある程度の製造・組立ばらつきがあっても、バックアップ部材とワークとの接触摩擦力を確実に小さくすることができ、摩擦力の問題を回避しながら、バックアップ部材をワーク変形・落下防止手段として有効に機能させることができる。 Therefore, as in claim 3, it is preferable that a gap is formed between the work adsorbed on the lower end of the adsorption nozzle and the backup member so that the work can be sucked up by the adsorption force of the adsorption nozzle. In this way, the contact friction force between the backup member and the workpiece can be reliably reduced even if there is some manufacturing / assembly variation in the gap size between the suction nozzle and the backup member. While avoiding the problem, the backup member can function effectively as a workpiece deformation / drop prevention means.
また、位置決め動作時に吸着ノズルの吸着圧力が低くても、ワークの落下をバックアップ部材で阻止できることを考慮して、請求項4のように、位置決め動作時に吸着ノズルの吸着圧力を低圧側に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、位置決め動作時に吸着ノズルとワークとの間に発生する摩擦力も低減することができ、ワークのずれ動きをより一層スムーズにすることができる。 Further, considering that the workpiece can be prevented from dropping by the backup member even if the suction pressure of the suction nozzle is low during the positioning operation, the suction pressure of the suction nozzle is switched to the low pressure side during the positioning operation. Anyway. In this way, the frictional force generated between the suction nozzle and the workpiece during the positioning operation can also be reduced, and the displacement of the workpiece can be made even smoother.
また、請求項5のように、吸着ノズルの下端に、位置決め動作時に位置決め部材と干渉しない大きさのパッド部をワークの上方への変形を阻止するように設けると良い。このようにすれば、パッド部とバックアップ部材との間でワークの上下両方向の変形を防止することができ、ワークの位置決め精度をより一層向上させることができる。 According to another aspect of the present invention, a pad portion having a size that does not interfere with the positioning member during the positioning operation may be provided at the lower end of the suction nozzle so as to prevent the workpiece from being deformed upward. If it does in this way, the deformation | transformation of the workpiece | work of the up-and-down direction between a pad part and a backup member can be prevented, and the positioning accuracy of a workpiece | work can be improved further.
また、請求項6のように、バックアップ部材を位置決め部材に固定又は一体形成するようにすると良い。このようにすれば、バックアップ部材と位置決め部材との間の相対的位置精度を向上できる利点がある。 Further, the backup member may be fixed to or integrally formed with the positioning member. If it does in this way, there exists an advantage which can improve the relative positional accuracy between a backup member and a positioning member.
以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説明する。まず、ワーク吸着位置決め装置の構成を説明する。吸着ノズル21は、XYZ方向に移動するXYZ移動装置(図示せず)に下向きに取り付けられ、ワーク24を吸着する吸着ポジションと、ワーク24を位置決めする位置決めポジションと、ワーク24を他の部材に装着する装着ポジションとの間を移動できるようになっている。この吸着ノズル21の下端には、位置決め動作時に後述する位置決め部材22と干渉しない大きさのパッド部23がワーク24の上方への変形を阻止するように水平に設けられている。ワーク24は、フィルム状又はシート状の材料で長方形又は正方形に形成されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the structure of the workpiece | work adsorption | suction positioning device is demonstrated. The
一方、位置決め部材22は、位置決めポジションに昇降装置(図示せず)によって上下方向(Z方向)に移動可能に設けられている。この位置決め部材22は、長方形又は正方形のワーク24の隣接する2辺を押し当てる直角の基準面22x,22yを有するL字型の形状に形成されている。この位置決め部材22の各基準面22x,22yは、それぞれX方向とY方向に対して直角な平面となっている。
On the other hand, the
この位置決め部材22の下部には、ワーク24よりも大きな四角形の平板状のバックアップ部材25が水平に取り付けられている。このバックアップ部材25と位置決め部材22は、昇降装置(図示せず)によって一体的に上下動されるようになっている。
A rectangular
以上のように構成したワーク吸着位置決め装置は、次のようにしてワーク24の位置決め動作を行う。まず、吸着ポジションで、吸着ノズル21の下端にワーク24を吸着する。そして、吸着ノズル21の下端にワーク24を吸着した状態で、該ワーク24をXYZ移動装置(図示せず)により位置決めポジションへ移送する。このとき、予め、位置決め部材22とバックアップ部材25は、下限位置(待機位置)まで下降された状態で待機し、その上方にワーク24が到達した時点で、上限位置(位置決め位置)まで上昇する。この状態で、図1(a−2)に示すように、吸着ノズル21の下端に吸着したワーク24とバックアップ部材25の上面との間には、吸着ノズル21の吸着力によりワーク24を吸い上げることができる程度の隙間(例えば0.1mm程度)があけられている。
The workpiece suction positioning apparatus configured as described above performs the positioning operation of the
位置決め部材22とバックアップ部材25を上限位置(位置決め位置)まで上昇させた直後は、図1(a−1)に示すように、吸着ノズル21に吸着したワーク24の吸着位置がずれていても、該ワーク24と位置決め部材22の各基準面22x,22yとの間には隙間ができた状態となっている。この後、吸着ノズル21をワーク24の吸着状態を維持した状態でX方向とY方向に移動させ、図1(a−2)に示すように、吸着ノズル21の中心と位置決め部材22の各基準面22x,22yとの間とのXY両方向の距離がそれぞれ所定距離(ワーク24の各辺の1/2に相当する距離)まで接近するように移動させる。
Immediately after raising the positioning
以上の動作により、吸着ノズル21の下端に吸着したワーク24の下面にバックアップ部材25を近接させて該ワーク24の下方への変形や落下を阻止した状態で、図1(b−1),(b−2)に示すように、該ワーク2の隣接する2辺を該位置決め部材22の両基準面22x,22yに押し当てて該ワーク24の吸着位置をXY両方向にずらして位置決めする。この位置決め動作時に、吸着ノズル21の吸着圧力を低圧側に切り換えて、吸着ノズル21とワーク24との間に発生する摩擦力を小さくして、ワーク24がずれ動きやすくする。
With the above operation, the
位置決め動作終了後は、吸着ノズル21の吸着圧力を高圧側に切り換えて、吸着ノズル21の下端にワーク24がずれないように強く吸着した状態に保持し、位置決め部材22とバックアップ部材25を下限位置(待機位置)まで下降した後、吸着ノズル21に吸着したワーク24を装着ポジションへ移送し、該ワーク24を他の部材に装着する。
After the positioning operation is completed, the suction pressure of the
以上説明した本実施例では、位置決め動作時に吸着ノズル21の下端に吸着したワーク24の下面にバックアップ部材25を近接させて該ワーク24の下方への変形や落下を阻止した状態で、該ワーク24の隣接する2辺を位置決め部材22の各基準面22x,22yに押し当ててワーク24の吸着位置をXY両方向にずらして位置決めするようにしたので、押し当て時のワーク24の変形や落下の問題をバックアップ部材25によって解消でき、吸着ノズル21に対してフィルム状又はシート状のワーク24を精度良く位置決めできる。しかも、吸着ノズル21にワーク24を吸着した状態で位置決め動作を行うため、位置決め動作時間を短縮でき、生産性を向上できる。更に、画像認識システムやXYθ位置決めテーブルを用いない簡単な構成であるため、大幅なコスト削減も可能である。
In the present embodiment described above, the
しかも、本実施例では、吸着ノズル21の下端に吸着したワーク24とバックアップ部材25との間に、吸着ノズル21の吸着力によりワーク24を吸い上げることができる程度の隙間をあけるようにしたので、吸着ノズル21とバックアップ部材25との間の隙間寸法にある程度の製造・組立ばらつきがあっても、バックアップ部材25とワーク24との接触摩擦力を確実に小さくすることができ、摩擦力の問題を回避しながら、バックアップ部材25をワーク変形・落下防止手段として有効に機能させることができる。
In addition, in this embodiment, a gap is formed between the
しかしながら、本発明は、位置決め動作時にワーク24の下面にバックアップ部材25を軽く接触させるようにしても良く、この場合でも、軽く接触させる程度であれば、摩擦力が小さく、大きな問題とならない。
However, according to the present invention, the
また、本実施例では、位置決め動作時に吸着ノズル21の吸着圧力を低圧側に切り換えるようにしたので、位置決め動作時に吸着ノズル21とワーク24との間に発生する摩擦力も低減することができ、ワーク24のずれ動きをより一層スムーズにすることができる。
In this embodiment, since the suction pressure of the
しかしながら、本発明は、位置決め動作時に吸着ノズル21の吸着圧力を低圧側に切り換えなくても、ワーク24のずれ動きが十分に可能な場合には、ワーク24の吸着、位置決め、装着を同一の吸着圧力で行うようにしても良い。
However, according to the present invention, when the
また、本実施例では、吸着ノズル21の下端に、位置決め動作時に位置決め部材22と干渉しない大きさのパッド部23をワーク24の上方への変形を阻止するように設けたので、パッド部23とバックアップ部材25との間でワーク24の上下両方向の変形を防止することができ、ワーク24の位置決め精度をより一層向上させることができる。
In this embodiment, the
尚、本実施例では、位置決め動作時に、位置決め部材22の位置を固定して吸着ノズル21を移動させるようにしたが、これとは反対に、吸着ノズル21の位置を固定して位置決め部材22を移動させるようにしても良い。
In this embodiment, during the positioning operation, the position of the positioning
また、本実施例では、位置決め動作時に、吸着ノズル21の高さ位置(ワーク24の高さ位置)を固定してバックアップ部材25を上昇させることでワーク24の下面にバックアップ部材25を近接(又は軽く接触)させるようにしたが、これとは反対に、バックアップ部材25の高さ位置を固定して吸着ノズル21を下降させることでワーク24の下面をバックアップ部材25を近接(又は軽く接触)させるようにしても良い。このようにすれば、バックアップ部材25を上下動させる昇降装置が不要となり、更なるコストダウンが可能となる。この場合、吸着ノズル21を上下動させる装置は、ワーク24の吸着・装着のために必要となるため、この装置を利用して吸着ノズル21を下降させてワーク24の下面をバックアップ部材25を近接(又は軽く接触)させるようにすれば良い。
Further, in the present embodiment, during the positioning operation, the
また、ワーク24のサイズや厚みに応じて位置決め部材22やバックアップ部材25の位置を調整する手段(調整ねじ等)を設けたり、位置決め部材22やバックアップ部材25をサイズの異なるものに取り替えてセットできるように構成しても良い。
Further, means (adjustment screws or the like) for adjusting the positions of the positioning
また、ワーク24の種類によっては、一方向(X方向)のみの位置決めを行えば良い場合がある。この場合には、位置決め部材22をX方向のみの位置決めを行う形状に形成し、吸着ノズル21又は該位置決め部材22をX方向のみに移動させて、ワーク24の吸着位置のX方向のずれのみを補正するようにすれば良い。
Further, depending on the type of the
21…吸着ノズル、22…位置決め部材、23…パッド部、24…ワーク、25…バックアップ部材 21 ... Suction nozzle, 22 ... Positioning member, 23 ... Pad part, 24 ... Workpiece, 25 ... Backup member
Claims (7)
位置決め動作時に前記吸着ノズル又は前記位置決め部材を両者間の水平方向距離が所定距離まで接近するように移動させることで該吸着ノズルの下端に吸着した前記ワークの側縁を該位置決め部材に押し当てて該ワークの吸着位置をずらして位置決めする押し当て動作機構と、
位置決め動作時に前記ワークの下面に近接又は軽く接触して該ワークの下方への変形や落下を阻止するバックアップ部材と
を備えていることを特徴とするワーク吸着位置決め装置。 In a workpiece suction positioning device that corrects a shift in the suction position of a film or sheet-like workpiece sucked on the lower end of the suction nozzle and positions the workpiece with respect to the suction nozzle, the workpiece is positioned at the lower end of the suction nozzle during positioning operation. A positioning member that presses against the side edge of the absorbed workpiece;
By moving the suction nozzle or the positioning member so that the horizontal distance between them approaches a predetermined distance during the positioning operation, the side edge of the work sucked to the lower end of the suction nozzle is pressed against the positioning member. A pressing operation mechanism that positions the workpiece by shifting the suction position;
And a backup member that prevents the workpiece from being deformed or dropped downward by approaching or lightly contacting the lower surface of the workpiece during positioning operation.
前記位置決め部材は、前記ワークの隣接する2辺を押し当てるための直角の基準面を有する形状に形成され、
前記押し当て動作機構は、位置決め動作時に前記吸着ノズル又は前記位置決め部材を両者間のXY両方向の距離がそれぞれ所定距離まで接近するように移動させることで該吸着ノズルの下端に吸着した前記ワークの隣接する2辺を該位置決め部材の両基準面に押し当てて該ワークの吸着位置をXY両方向にずらして位置決めすることを特徴とする請求項1に記載のワーク吸着位置決め装置。 The shape of the workpiece is rectangular or square,
The positioning member is formed in a shape having a right-angle reference surface for pressing two adjacent sides of the workpiece,
The pressing operation mechanism moves the suction nozzle or the positioning member adjacent to the workpiece adsorbed to the lower end of the suction nozzle by moving the suction nozzle or the positioning member so that the distances in both the X and Y directions approach each other. The workpiece suction positioning apparatus according to claim 1, wherein two sides to be pressed are pressed against both reference surfaces of the positioning member, and the workpiece suction position is shifted in both X and Y directions.
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