(57)【要約】      （修正有）【課題】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ようにする。【解決手段】位置決め動作時に吸着ノズル２１の下端に吸着したフィルム状又はシート状のワーク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。このようにすれば、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と共に、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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該吸着ノズルに対して該ワークを位置決めするワーク吸着位置決め装置において、  位置決め動作時に前記吸着ノズルの下端に吸着した前記ワークの側縁を押し当てる位置決め部材と、
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。
【請求項２】
前記ワークの形状は、長方形又は正方形であり、
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。
【請求項３】
前記吸着ノズルの下端に吸着した前記ワークと前記バックアップ部材との間には、前記吸着ノズルの吸着力により前記ワークを吸い上げることができる程度の隙間があけられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク吸着位置決め装置。
【請求項４】
前記吸着ノズルの吸着圧力は、位置決め動作時に低圧側に切り換えられ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ワーク吸着位置決め装置。
【請求項５】
前記吸着ノズルの下端には、位置決め動作時に前記位置決め部材と干渉しない大きさのパッド部が前記ワークの上方への変形を阻止するように設けられてい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ワーク吸着位置決め装置。
【請求項６】
前記バックアップ部材は、前記位置決め部材に固定又は一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のワーク吸着位置決め装置。
【請求項７】
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、該吸着ノズルに対して該ワークを位置決めするワーク吸着位置決め方法において、  位置決め動作時に前記吸着ノズルの下端に吸着した前記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ことを特徴とするワーク吸着位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２００３−６２９１２号公報（第２頁〜第３頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例におけるワーク吸着位置決め装置の位置決め動作を説明する図である。
【図２】比較例のワーク吸着位置決め装置の位置決め動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
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
【図１】
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【図２】
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