JP2023160499A - フィルム剥離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィルムの剥離を高速に実現するフィルム剥離装置を提供する。【解決手段】 フィルム剥離装置１は、基台２０に対し所望の位置に先端３８が移動可能なロボットアーム４０と、先端３８に固定されるフレーム１５に取り付けられる吸着パッド１９を備える。フィルム７を吸引可能な吸着パッド１９は、吸引力を付与する吸引手段１８に接続されている。フレーム１５に対し回動可能に取り付けられるチャック本体４は、吸着パッド１９とでフィルムを機械的に把持可能な爪１２を備える。これにより、基板９に貼付されるフィルム７に吸着パッド１９を当接し、吸引とリフトによりフィルム７の一部を剥離し、剥離したフィルム７部分の下面に爪１２を差入れ、爪１２と吸着パッド１９でフィルム７を把持し、基板９から機械的にフィルム７を剥離する。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム剥離装置に関する。

自動運転用カメラのシステムを構築する場合、イメージャを保護するフィルムをイメージャから剥離する工程がある。イメージャからフィルムを剥離するロボットは、操作する吸着パッドにフィルムを吸着し、円弧動作することにより、イメージャからフィルムを剥離する。フィルムの全面を剥離する所要時間は例えば１２秒である。

一方、特許文献１に示す離型紙剥離装置は、フィルムの粘着面に貼られた離型紙の端部を吸着する吸着機構と、吸着機構を所定位置までほぼ円弧の奇跡を描くように曲線移動し、フィルム端部から離型紙を部分的に巻き上げる端部巻上機構と、端部巻上機構によってフィルムから巻き上げられた離型紙の表裏両面を把持する把持機構と、離型紙をフィルムから全部隔離する方向に直線移動させる水平移動機構とを備えている。

特開平８－２５９０９８号公報

特許文献１は、真空ポンプの吸引力を用いて吸着パッドで離型紙を吸着し、フィルムから剥離した離型紙を巻き上げた後の次の段階において、巻き上げた離型紙の表面と裏面の両面側から一対の把持爪が離型紙を把持し、把持後に真空ポンプによる吸引作用を解除し、吸着ヘッドから離型紙を開放し、次いでアームを移動してフィルムから遠方へ離型紙を移動させる。
特許文献１によると、フィルムから離型紙を剥離する剥離装置を開示する。一方、本発明は、特許文献１と対比すると、基板からフィルムを剥離する点において、剥離する対象物が異なるが、剥離する一方にフィルムが存在する点において共通する。
特許文献１によると、吸着パッドがフィルムから離型紙を吸引して剥離する過程において、離型紙の一端である吸着部相当がフィルムから剥離し始めてから離型紙の他端までの離型紙の全面が剥離するまでの時間に長時間を要する。
この特許文献１において、リンクレバーの回転速度とシリンダロッドの伸長速度を上昇し、剥離速度を上げようとすると、吸着パッドによる吸引の継続が途絶えて離型紙の剥離を完了することができない。高速に離型紙を剥離しようとすると、局所に衝撃荷重が作用し、離型紙が破損しやすい。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルムの剥離を高速に実現するフィルム剥離装置を提供することにある。

本発明の第１発明に係るフィルム剥離装置は、基台（２０）と、前記基台に対し所望の位置に先端（３８）が移動可能なロボットアーム（４０）と、前記先端に固定されるフレーム（１５）と、前記フレームに取り付けられ、フィルム（７）を吸引可能な吸着パッド（１９）と、前記吸着パッドに吸引力を付与する吸引手段（１８）と、前記フレームに対し回動可能に取り付けられ、前記吸着パッドとでフィルムを機械的に把持可能な爪（１２）と、を備える構成を採用する。

本発明の第１発明によると、吸着パッドの吸引力によるフィルムの吸着と、吸着パッドにより一部剥離したフィルムの反吸着パッド側に差し入れる爪と吸着パッドとの機械的把持とを同時に併用することで、フィルムの剥離を高速に実現する。

イメージャに貼られたフィルムを真空ポンプの吸引力による吸着作用とメカチャックによる機械的把持作用を同時に併用して剥離するから、基板からフィルムを高速で剥離することができる。したがって、ロボットアームの往復動作と併せて、基板に貼付されるフィルムからなるワークを繰り返し搬入する毎に、毎回高速でフィルムの剥離動作を行うことができ、生産性を向上することができる。

本発明のフィルム剥離装置によると、ロボットアームのロボットハンドに吸着パッドとリンク機構のメカチャックを組み付ける構成を採用する。吸着によりフィルムを少量程度はがし、基板からフィルムをはがした箇所にメカチャックの爪を差し入れる。その後、メカチャックの爪と吸着パッドとでフィルムを挟持し、基板から遠方へ離れる方向へフィルムを剥離する。

本発明のフィルム剥離装置によると、基板に貼付されるフィルムに前記吸着パッドを当接し、吸引とリフトにより前記フィルムの一部を剥離し、剥離した前記フィルム部分の下面に前記爪を差入れ、前記爪と前記吸着パッドで前記フィルムを挟持し、前記基板から機械的に前記フィルムを剥離し、機械的に保持しつつ前記基板から前記フィルムを剥離する。

本発明のフィルム剥離装置によると、これまで剥離時間に例えば１２秒を要していたのを例えば４秒にすることができ、剥離所要時間を大幅に短縮することができ、生産性を向上することができる。
本発明の第２発明に係るフィルム剥離方法は、基板（９）の上面に貼付したフィルム（７）の上面に当接し、フィルムを吸引し、フィルムの一部を持ち上げる工程と、前記基板からフィルムの一部を剥離する工程と、剥離したフィルムの前記一部を爪（１２）と吸着パッド（１９）とで機械的に保持する工程と、剥離したフィルムの前記一部を機械的に保持して前記基板から非垂直方向へ持ち上げる工程と、前記基板からフィルムを前記上面に対し傾斜する方向へ剥離する工程と、を含む。

第一実施形態によるフィルム剥離装置の斜視図。 第一実施形態によるフィルム剥離装置のメカチャック部を示す部分拡大斜視図。 （Ａ）は基板に貼付されるフィルムの剥離前の平面図、（Ｂ）はフィルムの剥離後の平面図。 第一実施形態によるメカチャック部を示す部分拡大斜視図。 図４のＶ平面で切断したフィルム剥離装置とエジェクタとの関係を示す断面図。 第一実施形態によるフィルム剥離装置の動作を示す説明図。 第一実施形態によるフィルム剥離装置のフィルム剥離方向を示す図。 第二実施形態によるフィルム剥離装置の部分拡大斜視図。 比較形態のフィルム剥離装置の動作を示す説明図。

以下、本発明の実施形態によるフィルム剥離装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について図１から図９に基づいて説明する。
（構成）

フィルム剥離装置１は、基台２０と、機械的把持手段２５と、基台２０に対し３次元の任意の位置に機械的把持手段２５を移動するロボットアーム４０とからなる。

ロボットアーム４０は、基台２０に固定される固定部２１に対し矢印２８方向に例えば３６０度回動可能な支柱２２が設けられる。支柱２２の上端２９に対し矢印３１方向に例えば１８０度回動可能な第１アーム２３が設けられる。第１アーム２３の先端の支点２７に矢印３２方向に例えば１８０度回動可能に第２アーム２４が設けられている。第２アーム２４の先端に支点３３を中心に矢印３４方向に例えば１８０度回動可能な回転体３５が設けられ、回転体３５に基部２６が固定される。

ロボットアーム４０の先端に固定される基部２６は、フィルムを読み取る画像センサを有する。この画像センサを含むセンサ系のセンサ信号等に基づいて駆動系に操作信号を出力する制御系、制御系の信号を受けて駆動する駆動系の作動によりロボットアーム先端を任意の３次元位置に移動できる。

メカチャックに相当する機械的把持手段２５の基部２６は、基台２０に対し３次元の任意の位置に移動することができる。

図２及び図４に示すように、機械的把持手段２５は、円盤状の基部２６の下面にフレーム１５を備える。フレーム１５に対し支点１４を中心に回動可能なチャック本体に相当するレバー４は、前脚１１と後脚１０を有する。

チャック本体４の前脚１１の先端は、後述するフィルムを把持するＵ状の爪１２を有する。後脚１０の先端は、シリンダロッド１６１の先端が回転可能に支持されている。

爪１２は、フレーム１５に対し回動可能に取り付けられる。爪１２は、フレーム１５に対し回動可能なメカチャックの一部であり、支点１４を中心に円弧方向に動作する。

フレーム１５には、シリンダ１６がシリンダ支え１７により固定されている。
シリンダ１６に対し伸縮可能な図６に示すシリンダロッド１６１の先端に支点１３を中心に回動可能にチャック本体４の後脚１０が設けられる。図４において、シリンダロッド１６１が伸長すると、チャック本体４の前脚１１が矢印３９方向に回動する。

吸着パッド１９は、図１、図２、図４、図５に示すように、フレーム１５の下端に形成されている。吸着パッドは下方向に開口する吸込口１９１を有し、この吸引口に連通する通路４１がフレーム１５の内部に形成され、通路に連通する管が吸引装置に相当するエジェクタ４２に接続されている。図示しない真空ポンプの駆動によりエアが吸引されると、エジェクタ４２によりエア圧を減圧し、通路を経由して吸着パッド１９の吸引口からエアを吸引する。

メカチャックの爪１２と吸着パッド１９とで、図４に示す位置から、チャック本体４を矢印３９方向に回動すると、吸着パッド１９と爪１２とでフィルム７を把持する。

次に、作用について説明する。

フィルム剥離装置１によると、基台２０に対し、支柱２２、アーム２３、２４が回動し、アーム２４の先端の基部２６を、方形状のイメージャに相当する基板９に貼付されるフィルム７の上面の上方に所望の位置に移動する。

ここに、本実施形態に用いるフィルム７は、基本形が方形状で、長辺の中央に凸状のタブ８が形成されている。

基板９に貼付されるフィルム７の上面に垂直な垂線を軸とすれば、この軸に対し吸着パッド１９の中心軸線に相当するフレーム１５の軸線を任意の傾斜角に傾斜することができる。またフレーム１５の軸線に対し、図４に示す矢印３９方向にチャック本体４の回動角を変更することができる、チャック本体４を回動することで、吸着パッド１９と爪１２とでフィルム７を挟持することができる。

吸着パッド１９が吸引しながらフレーム１５を傾斜することで、可撓性のあるフィルム７の面の一部を傾斜し、その一部の傾斜面を吸着パッド１９と爪１２とで挟持することができる。

基板９に貼付されるフィルム７の上面に吸着パッド１９の開口を当接する。このとき、フィルム７のタブ８の領域に吸着パッド１９の開口が入り込むように、吸着パッド１９の開口をフィルムが塞ぐように、吸着パッド１９がフィルム７に当接する。

吸着パッド１９の当接時、エジェクタ４２の吸引とフレーム１５のリフト、または必要に応じてフレーム１５の傾斜角を付ける動作により、フィルム７のタブ８を剥離し、剥離したフィルム７のタブ８の下面に爪１２を差入れ、爪１２と吸着パッド１９でフィルム７を把持し、基板９から機械的にフィルム７を剥離し、フィルム７を機械的に保持しつつ基板９からフィルム７の全面を剥離する。

次に、機械的把持手段２５の動作を、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）にもとづいて、順に作動する。

ロボットアーム４０を稼働し、図６（Ａ）に示すように、ロボットアーム４０の先端３８の基部２６を所定位置に下降する。そして基板９の上のフィルム７の所定位置に吸着パッド１９を当接する。そしてフィルム７の吸着を開始する。図６（Ａ）に示す位置から、吸着によりフィルム７の一部を持ち上げ、一部剥離し、図６（Ｂ）に示す位置からシリンダロッド１６１を伸長し、チャック本体４を矢印４４方向に回動し、図６（Ｃ）に示すように、フィルム剥離部分と基板との間にチャック本体４の爪１２を挿入し、一部剥離したフィルム部分の下面に爪を当接し、吸着パッド１９と爪１２とでフィルムを把持する。

次いで、図６（Ｃ）に示す位置から矢印４５方向にフレーム１５をリフトし、図６（Ｄ）に示すように、フィルム７の全面を基板９から剥離する。

フィルム剥離する剥離方法は、フィルムを吸着する工程と、フィルムの一部を剥離する工程と、剥離したフィルムの一部を爪と吸着パッドとで把持する工程と、フィルム把持部を機械的な挟み込み保持して基板から非垂直方向へ持ち上げる工程と、フィルムのタブからフィルム本体の中央かつ上方向へ（斜め方向へ）剥離する工程と、を含む。

フィルムの剥離について説明する。

基板上のフィルムを、例えば図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、剥離する。フィルム７のつかみしろに相当するタブ８があり、フィルム７を剥がす際、つかみしろを図６（Ｃ）に示す左上方向に引き上げる。
つかみしろを左上方向或いは右上方向に力を加え、真上方向に力を加えないのは、真上方向に力を加えると同時に抵抗になりフィルムをはがすことに時間がかかる可能性があるためである。つかみしろを斜め方向に剥離すると、破損し難くなる。

フィルムを剥離するとき、フィルム角部が抵抗になるので、フィルムの剥離時にフィルムの剥離軌跡を円弧動作し、これに代えて、円弧動作とねじり動作に変更することもできる。

一般にフィルム剥離にメカチャックのみでフィルムを把持するときは、把持部の位置のばらつきが大きいことにより、視覚装置でタブ位置を認識し、補正する必要がある。これに対し、本実施形態では、吸着剥離するとき、フィルムタブの面積を増やすことで、視覚装置の補正なしに、メカチャックの爪をフィルムに差入れ可能である。

本実施形態のフィルム剥離装置１では、フィルムを円弧動作とねじり動作により斜め方向に剥離することができる。フィルムを円弧動作とねじり動作により剥離することもできる。これより、フィルムを連続して高速で剥離することができる。

（比較形態）
比較形態のフィルム剥離装置は、図９に示すように、フレーム５１の下端に吸着パッド５２を有し、爪による把持手段を有しない形態である。

図９（Ａ）は比較形態のフィルム剥離直前の正面図であり、図９（Ｂ）は比較形態の吸着パッドからフィルムが外れる状態を示す正面図である。

図９（Ａ）に示すように、フレーム５１を降下し、吸着パッド５２をフィルム７に当接し、吸着パッド５２により吸引し、吸着パッド５２の矢印５３方向のリフトによる剥離速度を上げると、図９（Ｂ）に示すように、吸着パッド５２からフィルム７が外れてしまう。したがって、吸着パッドによるフィルム剥離装置では、剥離に要する時間が長くなっていた。比較形態のフィルム剥離装置によると、高速で基板からフィルムを剥離することはできない。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態は、吸着パッドと爪とで把持した後の基板からの把持部の剥離方向の例について示す。

図７（Ａ）に示す例は基板に貼付されるフィルム７に対し吸着パッドを当接し、把持部を矢印５７に示す傾斜方向に隔離する例である。

図７（Ｂ）に示す例は基板に貼付されるフィルム７に対し吸着パッドを当接し、把持部を基板の上面に対し初期傾斜角θをなす方向から矢印５８に示す旋回方向に捩り動作し隔離する例である。

この第二実施形態では、図８に示すように、チャック本体４の前脚１１の先端に形成される爪１２１の形状は、第１実施形態の爪１２の形状と異なり、Ｉ状である。この第二実施形態の他の基本的構成は、第一実施形態と同様である。

（その他の実施形態）
本発明のロボットアームは、リンクとジョイントの組み合わせが基本的な構造になっている。本発明のロボットアームの構造はこれに限られない。駆動系はサーボモータを含む構成となっている。センサ系の出力信号を入力し、制御系の指示により駆動系が作動する。これにより３次元の任意の位置にロボットアームの先端が移動する。

例えば、フィルムにタブがある場合、ロボットアーム先端の画像センサが読み取る信号によりタブの位置を検出し、吸着パッドの目標位置を定める。フィルムにタブを有しなくとも、本発明のフィルム剥離装置は、吸着パッドを目標位置に移動することはできる。

ロボットアームの軸が複数ある場合、第１軸、第２軸以下はどのようなものであっても良い。

リンクとジョイントの動作は、旋回、前後、回転、上下、曲げ、捻り等を組み合わせ、フィルム等のワークを読み取る画像センサを含むセンサ系、制御系、駆動系の作動によりロボットアーム先端を任意の３次元位置に移動できる。

本発明の爪の形状は、図示する形状に限られず、メカチャックの先端はフィルムを剥離できる形状であればよい。

本発明のフィルムの形状は、方形状でタブを有する実施形態のものについて説明したが、本発明におけるフィルムの形状はどのような形状であってもよい。

発明の名称においては、フィルム剥離装置とし、剥離する対象物をフィルムとしたが、本発明の剥離する対象物は、フィルムに限らず、フィルムに相当する対象物以外の肉薄の可撓性シート状のものに適用できることはもちろんである。

以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

本発明のフィルム剥離装置は、前記ロボットアームの前記先端に回動可能な回転体（３５）を備え、前記回転体に前記フレームが固定されるようにしてもよい。

本発明のフィルム剥離装置は、前記フレームに対し回動可能に支持され、前記爪を有するチャック本体（４）と、前記チャック本体の一端に連結され、前記チャック本体を回動駆動するシリンダロッド（１６１）と、前記フレームに固定され、前記シリンダロッドを往復動するシリンダ（１６）と、を備えるようにしてもよい。

本発明の前記ロボットアームは、前記基台に対し前記基台の軸周りに回動可能な支柱（２２）と、一端が前記支柱に回動可能、他端が前記フレームに連結されるアーム（２３、２４）を有するようにしてもよい。

本発明のフィルム剥離装置は、前記フレームは、前記吸着パッドの吸込口（１９１）と前記吸引手段の中間に位置し、前記吸着パッドがフィルムに当接したときエアを吸引する通路（４１）を有するようにしてもよい。

１ フィルム剥離装置、
４ チャック本体（レバー）、
６ ワーク、
７ フィルム、
８ タブ、
９ 基板（イメージャ）、
１０ 後脚、
１１ 前脚、
１２ 爪、
１３ 支点、
１４ 支点、
１５ フレーム、
１６ シリンダ、
１７ シリンダ支え、
１８ 吸着手段、
１９ 吸着パッド、
２０ 基台、
２１ 固定部、
３５ 回転体、
１６１ シリンダロッド、
１９１ 吸込口。

Claims (6)

1. 基台（２０）と、
   前記基台に対し所望の位置に先端（３８）が移動可能なロボットアーム（４０）と、
   前記先端に固定されるフレーム（１５）と、
   前記フレームに取り付けられ、フィルム（７）を吸引可能な吸着パッド（１９）と、
   前記吸着パッドに吸引力を付与する吸引手段（１８）と、
   前記フレームに対し回動可能に取り付けられ、前記吸着パッドとでフィルムを機械的に把持可能な爪（１２）と、を備えるフィルム剥離装置。
2. 前記ロボットアームの前記先端に回動可能な回転体（３５）を備え、前記回転体に前記フレームが固定される請求項１記載のフィルム剥離装置。
3. 前記フレームに対し回動可能に支持され、前記爪を有するチャック本体（４）と、
   前記チャック本体の一端に連結され、前記チャック本体を回動駆動するシリンダロッド（１６１）と、
   前記フレームに固定され、前記シリンダロッドを往復動するシリンダ（１６）と、を備える請求項１又は２に記載のフィルム剥離装置。
4. 前記ロボットアームは、前記基台に対し前記基台の軸周りに回動可能な支柱（２２）と、一端が前記支柱に回動可能、他端が前記フレームに連結されるアーム（２３、２４）を有する請求項１に記載のフィルム剥離装置。
5. 前記フレームは、前記吸着パッドの吸込口（１９１）と前記吸引手段の中間に位置し、前記吸着パッドがフィルムに当接したときエアを吸引する通路（４１）を有する請求項１記載のフィルム剥離装置。
6. 基板（９）の上面に貼付したフィルム（７）の上面に当接し、フィルムを吸引し、フィルムの一部を持ち上げる工程と、
   前記基板からフィルムの一部を剥離する工程と、
   剥離したフィルムの前記一部を爪（１２）と吸着パッド（１９）とで機械的に保持する工程と、
   剥離したフィルムの前記一部を機械的に保持して前記基板から非垂直方向へ持ち上げる工程と、
   前記基板からフィルムを前記上面に対し傾斜する方向へ剥離する工程と、を含むフィルム剥離方法。

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