JP4503635B2

JP4503635B2 - ワーク位置決め装置

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Publication number: JP4503635B2
Application number: JP2007200245A
Authority: JP
Inventors: 徹石井; 英昭椿田
Original assignee: Yamaha Fine Technologies Co Ltd
Current assignee: Yamaha Fine Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: TW200922734A; KR20130006586A; CN101357460A; KR101202478B1; CN101357460B; TWI374789B; KR101367537B1; KR20110128774A; KR101256314B1; JP2009034759A; KR20090013064A

Description

本発明は、プリント基板等のシート状又はフィルム状のワークを加工装置又は検査装置等の所定位置に位置決めするワーク位置決め装置に関し、特に、一旦、ワークを加工装置又は検査装置の作業面上に載置した後、ワークの位置を検出し、予め定めた所定の作業位置に載置し直すワーク位置決め装置に関する。

プリント基板は、パンチング装置において、所定の形状パターンがくり抜かれ、また検査装置において、プリント基板の導通が検査される。このとき、装置入り口に位置したプリント基板をパンチング領域又は検査領域に取り入れ、その２次元方向（Ｘ方向及びＹ方向）のプリント基板の位置並びにＸ方向及びＹ方向に垂直の軸の回りのプリント基板の回転方向の位置を、パンチング領域又は検査領域に配置されたパンチングユニット又は検査ユニットに合わせて位置決めする必要がある。

このような従来のワークの位置決め装置としては、特許文献１乃至３に開示されたものがある。これらの特許文献１乃至３に開示されたワークの位置決め装置においては、ワークを任意の位置で位置決めする場合、ワークの予め設定された２点又は４点の位置を把持部により面接触にて把持し、前記把持部を、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に動かしてその位置を調整している。

しかしながら、上述の従来技術においては、ワークの予め設定された２点又は４点の位置を基台に接続された把持部により面接触にて把持し、前記把持部を含む基台部を、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に動かしてその位置を調整しているので、その移動機構の構造が複雑化し、大型化する。これにより、装置コストが上昇する。また、異なる大きさのワークを把持する場合、ワーク把持部の段取りの変更が必要である。

また、特許文献４においては、ワークを作業テーブルに沿ってＸ軸・Ｙ軸方向に移動させるＸ・Ｙ軸移動機構と、ワークのマーク芯出し用の撮像部と、ワークのマークを芯出し位置に一致するようにＸ・Ｙ軸移動機構を補正動させる制御部とを備えたパンチング装置が開示されている。更に、特許文献５には、ワーク上に形成されたパターンを撮影する撮影手段と、撮影された画像を表示すると共にこの画像に重ねて案内線を表示する表示手段と、表示された画像を記憶する記憶手段と、記憶された画像からワーク上の対応するパターンの位置決めに必要な情報を算出する算出手段と、記憶された画像と算出された情報に基づいてワーク上の対応するパターンを位置決めする位置決め手段とを有するワークの位置決め装置が開示されている。特許文献６には、テーブル上の可撓性材料に穿孔する穿孔装置において、光学ミラーが可動のドリルと可撓性材料との間の第１位置に位置して、可撓性材料の表面上の正確な穿孔位置を直接に観察し、この光学ミラーが可動ドリルの経路から離れた第２の位置に引き込まれ、穿孔が完了した後に第１の位置に再度位置する穿孔装置が開示されている。

特許第３７４１２５号公報特開２００６−２８１４３２号公報特許第３４２００３９号公報特許第２８５１００１号特開２００３−１４４３４号公報特開平７−１４８６９５号公報

しかしながら、従来の位置決め装置は、ワークのＸ方向及びＹ方向の位置のみ位置合わせが可能であるため、加工できる形状が、丸形状に限られてしまうという難点がある。つまり、従来の位置決め装置は、ドリル穿孔又は丸形状のパンチ穿孔の加工装置にしか、適用できず、異形状の孔又はパターンを、位置合わせして加工することには、適用できなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、プリント基板等のシート状又はフィルム状等のワークの加工装置又は検査装置に適用され、異形状の孔及びパターンを形成する加工装置並びに異形状の孔及びパターンが形成されたワークの検査装置に適用することもできるワーク位置決め装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク位置決め装置は、加工検査領域におけるＸ軸位置Ｘ及びＹ軸位置Ｙ並びにＸ−Ｙ面に垂直の軸の回りの回転角θに関する情報（Ｘ，Ｙ，θ）を工具と前記加工検査領域上のワークについてこれらを検出する検出装置と、前記ワークの位置調整装置と、を有し、
前記位置調整装置は、１対の移動部と、前記移動部を相互に直交するＸ方向及びＹ方向に駆動する１対の駆動部と、前記各移動部に設けられてワークを点で把持する１対の把持部と、前記工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報と前記ワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報とが一致するように前記駆動部を駆動制御する制御部と、を有することを特徴とする。

この場合に、前記把持部は、ワークの一方の面に接触してこれを支持する基部と、前記ワークの他方の面側に設けられ水平軸を介して揺動可能な爪部材と、この爪部材を揺動させる爪駆動部と、を有し、前記爪部材は、前記爪駆動部により前記基部に向けて揺動したときに前記基部との間で前記ワークを点で把持する形状を有することが好ましい。

また、前記検出装置は、例えば、撮像装置である。

更に、このワーク位置決め装置において、例えば、前記駆動部は、Ｙ方向に延びる１対の平行なＹガイドと、前記Ｙガイドに沿って移動可能のＹ台座と、前記Ｙ台座を往復駆動するＹ駆動部材と、前記Ｙ台座上に設けられＸ方向に延びるＸガイドと、前記Ｘガイドに沿って移動可能のＸ台座と、前記Ｙ台座上に設けられ前記Ｘ台座を往復駆動するＸ駆動部材と、を有し、前記Ｘ台座により前記移動部が構成されるものである。

前記ワークは、例えば、プリント基板である。

本発明によれば、小型かつ簡素な構造の位置調整装置により、検査加工領域上のワークのＸ方向位置、Ｙ方向位置及びθ方向位置を調整することができるので、検査加工領域上に一旦載置されたワークを撮像装置により撮影してその（Ｘ，Ｙ，θ）情報を取得し、これを工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報と比較して相互に一致するように、駆動部を駆動制御することにより、検査加工領域上でワークの位置（Ｘ，Ｙ，θ）と工具の位置（Ｘ，Ｙ，θ）とを高精度で一致させることができる。このため、高精度の加工又は検査を実施することができる。

先ず、本発明の概要について説明する。本発明においては、フィルム状等のワークを、１対の把持部が２点で把持する。この場合に、把持部は、基部とワークに点接触する爪部材との間で、ワークを点で把持するので、駆動部が移動部をＸ方向及びＹ方向に駆動することにより、ワークをＸ方向及びＹ方向に位置調整できると共に、例えば、Ｙ方向の移動量を１対の駆動部で相違するものとすることにより、ワークをその面に垂直な軸の回りに回転させることができる。この場合に、前記爪部材はワークを点で把持するので、ワークがフィルム状である場合に、ワークの回転に伴い、ワークにシワ及びたるみ等が発生することはない。また、駆動部は、移動部をＸ方向及びＹ方向の２方向に移動させるだけでよく、回転駆動する必要はないので、駆動部が簡素化され、小型化することができる。このようにして、本発明においては、ワークの位置調整装置が簡素な構造で、ワークの（Ｘ，Ｙ，θ）位置を調整することができる。

そして、本発明においては、撮像装置が、検査加工領域における加工工具又は検査工具等の工具を撮影して、その（Ｘ，Ｙ，θ）情報を取得し、また検査加工領域上に載置されたワークを撮影して、その（Ｘ，Ｙ，θ）情報を取得し、制御部がこれらの工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報と、ワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報とが一致するように、駆動部を駆動制御する。このようにして、検査加工領域に一旦載置されたワークの位置が、微調整され、Ｘ方向及びＹ方向に限らず、θ方向（回転方向）にも微調整することができるので、ドリル穿孔又は丸形状のパンチ穿孔の加工装置に限らず、異形状の孔又はパターンを加工する加工装置及び検査装置にも、ワークの高精度位置合わせに適用することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るワーク位置決め装置の全体を示す斜視図、図２乃至図５は同じくその動作を示す斜視図、図６は本発明の実施形態に係るワーク位置決め装置の位置調整装置の全体を示す平面図、図７は同じくその正面図、図８はその一部を示す斜視図、図９（ａ）は把持部を示す正面図、図９（ｂ）乃至（ｄ）は把持部の動作を示す側面図である。

先ず、位置調整装置について説明する。図７に示すように、支持部１００上に、１対の駆動部１０１及び１０２が設置されている。フィルム状ワークとしてのＦＰＣ基板（フレキシブルプリント基板：Flexible Printed Circuit)（図示せず）のパンチング領域又は検査領域への導入方向をＹ軸とし、このＹ軸に直交する方向をＸ軸とする。各駆動部１０１，１０２においては、基台２０，３０上に、その長手方向をＹ方向に平行にしたＹ軸ボールネジ６，１３がその中心軸を中心として回転可能に支持されており、このＹ軸ボールネジ６，１３はＹ軸駆動モータ７，１４により回転駆動されるようになっている。また、基台２０，３０上には、Ｙ軸ガイド５，１２がその長手方向をＹ方向に平行にして設置されており、このＹ軸ガイド５，１２に案内されて、Ｙ台座２１，３１がＹ方向に往復移動できるようになっている。

このＹ台座２１，３１上には、その長手方向をＸ方向に平行にしてＸ軸ボールネジ３，１０がその中心軸を中心として回転可能に支持されており、このＸ軸ボールネジ３，１０はＸ軸駆動モータ４，１１により回転駆動されるようになっている。また、Ｙ台座２１，３１上には、Ｘ軸ガイド２，９がその長手方向をＸ方向に平行にして設置されており、このＸ軸ガイド２，９に案内されて、Ｘ台座２２，３２がＸ方向に往復移動できるようになっている。

このＸ台座２２，３２は、駆動部の移動部として機能する。このＸ台座２２，３２上に夫々把持部１，８が設けられている。把持部１，８はＸ台座２２，３２からＹ方向の前方に突出するアーム４０，５０を有し、このアーム４０，５０の前端に、把持部の爪部材４１，５１が配置されている。なお、図８に示す符号１５はパンチ用金型、符号１７はダイ用金型である。

図９に一方の爪部材４１を代表して示すように、アーム４０の下面が前方に延長して基部４９が形成されており、この基部４９の若干後方のアーム４０に水平の回転軸４２が設けられている。この回転軸４２を中心として爪支持部４８が回転可能に支持されている。爪支持部４８には、爪部材４１が固定されている。また、この爪支持部４８の側面には、連結軸４７がその長手方向を水平にして突出している。ピストン４４はその長手方向をＹ方向にして設置されており、Ｙ方向に進出退入することができる。このピストン４４の先端にはハウジング４５が固定されており、このハウジング４５の側面には、垂直方向に延びる長孔４６が形成されている。そして、この長孔４６内に連結軸４７が嵌合しており、ピストン４４が進出すると、ハウジング４５が前方に移動し、長孔４６内に嵌合する連結軸４７を前方に押すことにより、爪部材４１の爪支持部４８が図９（ｂ）から図９（ｃ）に示すように前方下方に回動する。逆に、ピストン４４が退入することにより、爪部材４１の爪支持部４８は上方後方に回動する。

爪部材４１は、円錐状に形成されており、その先端４３はＦＰＣ基板と点接触するように、表面積が小さいものとなっている。この先端４３は、例えば、所定の曲率半径で湾曲する半球状をなし、ＦＰＣ基板との接触面積は、ＦＰＣ基板を穿孔してしまわない程度の大きさをもち、またＦＰＣ基板を基部４９との間で確実に把持できる大きさであるが、先端４３が基部４９との間でＦＰＣ基板を把持した状態で、ＦＰＣ基板がシワ及び歪みを生じないで回転できる程度に小さいことが必要である。なお、他方の爪部材５１も爪部材４１と同様の構造を有する。

次に、加工検査工具及び撮像装置について説明する。図１に示すように、位置調整装置の基台２０，３０のＹ方向の前方に、加工検査工具６０が配置されており、この加工検査工具６０の上方に撮像装置のカメラ６１が配置されている。加工検査工具６０においては、例えば、パンチング加工を行う装置の場合は、ダイスがその上面に設けられている。撮像装置においては、駆動部６４が加工検査工具６０の上方に設置されており、この駆動部６４の下面に、Ｘ軸方向に移動可能にＸ移動部６３が設置されている。即ち、Ｘ移動部６３は駆動部６４から垂下されており、適宜の駆動部材により、Ｘ軸方向に移動することができるようになっている。そして、このＸ移動部６３の下面には、Ｙ軸方向に移動可能にＹ移動部６２が設置されている。即ち、Ｙ移動部６２はＸ移動部６３から垂下されており、適宜の駆動部材により、Ｙ軸方向に移動することができるようになっている。そして、このＹ移動部６２の先端に、その撮像方向を下方に向けてカメラ６１が設置されている。

このカメラ６１は、図２に示すように、Ｘ移動部６３のＸ方向の移動及びＹ移動部６２のＹ方向の移動により、加工検査工具６０の上面の加工検査領域Ｒ内の任意の位置に移動することができ、その位置におけるダイス等の工具形状を撮影することができる。

位置調整装置と、加工検査工具６０との間には、例えば、テーブル（図示せず）が設置されており、このテーブル上にＦＰＣ等のシート状又はフィルム状のワークＷが搬送されてくる。このテーブル上に載置されたワークＷの端縁を、位置調整装置の把持部１，８が把持する。

また、図３乃至図５に示すように、位置調整装置のアーム４０，５０が進出して把持部１，８が把持したワークＷを前方に移動させると、ワークＷは、加工検査工具６０上に、一旦、載置される。

制御部は、カメラ６１が工具を撮影した撮像画像をもとに画像処理して、その工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報（位置、傾き情報）を取得し、カメラ６１がワークを撮影した撮像画像をもとに画像処理してそのワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報（位置、傾き情報）を取得する。そして、制御部は、この工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報とワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報とが一致するように、位置調整装置のＸ軸駆動モータ４，１１及びＹ軸駆動モータ７，１４を駆動する。

なお、ワークとしては、ＦＰＣ基板等のフィルム状ワークに限らず、本発明は、種々の形状のワークに対し、本発明を適用することができる。更に、ワークは、柔軟な材質のものに限らず、剛体のワークに対して本発明を適用することもできる。剛体の場合は、本発明のような点で把持する把持部を使用しなくても、シワ等の問題が生じないが、本発明は、ワークの回転用の駆動部が低コストであるという効果を奏する。

次に、上述の如く構成されたワーク位置決め装置の動作について説明する。先ず、テーブル上に搬送されてきたフレキシブルプリント基板等のワークＷ（図２，３参照）は、図１に示すように、ワークＷの端縁が把持部１，８の基部（４９）上に位置するように、供給される。そして、ピストン（４４）が進出することにより、爪部材（４１）が前方の下方に揺動して、ワークＷを爪部材（４１）の先端（４３）と基部（４９）との間で把持する。次いで、Ｙ軸ボールネジ６，１３をモータ７，１４により回転駆動して、Ｙ台座２１、３１を加工（パンチング）領域又は検査領域（加工検査領域Ｒ）内に引き込み、加工検査領域Ｒ内の所定位置に位置させる。

このワークＷが加工検査工具６０上に供給される前に、例えば、図２に示すように、加工検査装置がパンチング装置である場合は、カメラ６１は、加工検査工具６０としてのダイスに設けられた複数個の打ち抜きパターン（異形形状）のうちの１個を撮像する。制御部は、この撮像画像に基づいて、この打ち抜きパターンの位置Ｘ，Ｙ及び傾きθの情報（Ｘ，Ｙ，θ）を取得する。

次いで、図３及び図４に示すように、アーム４０，５０の進出により、把持部１，８が進出して、ワークＷを加工検査装置６０上に一旦載置すると、カメラ６１は、加工検査工具６０における撮像打ち抜きパターンに対応する位置に存在するワークＷの打ち抜きパターンを撮像する。そうすると、制御部は、この撮像画像に基づいて、ワークＷの打ち抜きパターンの位置Ｘ，Ｙ及び傾きθの情報（Ｘ，Ｙ，θ）を取得する。そして、制御部は、工具の打ち抜きパターンの（Ｘ，Ｙ，θ）情報と、ワークＷの打ち抜きパターンの（Ｘ，Ｙ，θ）情報とを比較し、両者が合致するように、位置調整装置のＸ軸駆動モータ４，１１及びＹ軸駆動モータ７，１４を駆動する。

このとき、工具とワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報が一致するように、Ｘ台座２２、３２（移動部）をＸ方向及びＹ方向に若干移動させて、Ｘ方向位置及びＹ方向位置を調節すると共に、Ｘ方向の移動量とＹ方向の移動量とを違えることにより、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な軸（ワークの表面に垂直な軸）の回りにワークを回転させてその回転方向の位置も調節する。

この場合に、本実施形態においては、把持部が、基部とワークに点接触する爪部材との間で、ワークを点で把持するので、駆動部が移動部をＸ方向及びＹ方向に駆動することにより、ワークをＸ方向及びＹ方向に位置調整できると共に、例えば、Ｙ方向の移動量を１対の駆動部で相違するものとすることにより、ワークをその面に垂直な軸の回りに回転させることができる。駆動部は、移動部をＸ方向及びＹ方向の２方向に移動させるだけでよく、回転駆動する必要はないので、駆動部が簡素化され、小型化することができる。また、爪部材４１，５１はワークを点で把持するので、ワークがフィルム状である場合に、ワークの回転に伴い、ワークにシワ及びたるみ等が発生することはない。

その後、図５に示すように、上側の加工検査工具を、下側の加工検査工具６０に重ね、所定の形状のパターンをパンチングによりくり抜くか、又はＦＰＣの導通検査を行う。このようにして、本実施形態によれば、ワークをＸ方向及びＹ方向に位置調整するだけではなく、ワークをθ方向に回転させることができるので、打ち抜きパターンが円形ではなく、異形状である場合、又はＵ字形等の所定のパターン形状を有している場合にも、ワークの傾きを変えて、両者のパターンを合致させることができるので、異形状又はパターン形状の孔を加工する（穿孔する）ような場合にも、本実施形態の位置決め装置を適用することができる。

本発明は、ワーク位置決め装置によりワークを所定の位置に位置させて、パンチング又は電気検査を行うパンチング装置及び検査装置等に有用である。

本発明の実施形態に係るワーク位置決め装置の全体を示す斜視図である。同じくその動作を示す斜視図である。同じくその動作を示す斜視図である。同じくその動作を示す斜視図である。同じくその動作を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るワーク把持位置決め装置の全体を示す平面図である。同じくその正面図である。その一部を示す斜視図である。（ａ）は把持部を示す正面図、（ｂ）乃至（ｄ）は把持部の動作を示す側面図である。

符号の説明

１，８；把持部、２，９；ガイド、３，１０；ボールネジ、４，１１；モータ、５，１２；ガイド、６，１３；ボールネジ、７，１４；モータ、２０，３０；基台、２１，３１；Ｙ台座、２２，３２；Ｘ台座、４０、５０；アーム、４１、５１；爪部材、４２；回転軸、４３；先端、４４；ピストン、４５；ハウジング、４６；長孔、４７；連結軸、４８；支持部、４９；基部、５１；爪部材、６０；加工検査工具、６１；カメラ、６２；Ｙ移動部、６３；Ｘ移動部、６４；駆動部、１００；支持部、１０１、１０２；駆動部

Claims

加工検査領域におけるＸ軸位置Ｘ及びＹ軸位置Ｙ並びにＸ−Ｙ面に垂直の軸の回りの回転角θに関する情報（Ｘ，Ｙ，θ）を工具と前記加工検査領域上のワークについてこれらを検出する検出装置と、前記ワークの位置調整装置と、を有し、
前記位置調整装置は、１対の移動部と、前記移動部を相互に直交するＸ方向及びＹ方向に駆動する１対の駆動部と、前記各移動部に設けられてワークを点で把持する１対の把持部と、前記工具の（Ｘ，Ｙ，θ）情報と前記ワークの（Ｘ，Ｙ，θ）情報とが一致するように前記駆動部を駆動制御する制御部と、を有することを特徴とするワーク位置決め装置。
前記把持部は、ワークの一方の面に接触してこれを支持する基部と、前記ワークの他方の面側に設けられ水平軸を介して揺動可能な爪部材と、この爪部材を揺動させる爪駆動部と、を有し、前記爪部材は、前記爪駆動部により前記基部に向けて揺動したときに前記基部との間で前記ワークを点で把持する形状を有することを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め装置。
前記検出装置は、撮像装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置。
前記駆動部は、Ｙ方向に延びる１対の平行なＹガイドと、前記Ｙガイドに沿って移動可能のＹ台座と、前記Ｙ台座を往復駆動するＹ駆動部材と、前記Ｙ台座上に設けられＸ方向に延びるＸガイドと、前記Ｘガイドに沿って移動可能のＸ台座と、前記Ｙ台座上に設けられ前記Ｘ台座を往復駆動するＸ駆動部材と、を有し、前記Ｘ台座により前記移動部が構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のワーク位置決め装置。