JP2017024084A - ワーク搬出入装置および平面加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して短時間で搬出入するワーク搬出入装置、および、この平面加工装置とワーク搬出入装置によりワークの搬出入と加工を一括してより短時間で行う平面加工システムを提供する。
【解決手段】供給用ラック２１０から供給用パレット５０を搬出して平面加工装置１００に対する搬出入位置へ搬送し、また、搬出入位置で搬出された保管用パレット６０を保管用ラック２２０へ搬入する搬送装置２３０と、を備えるワーク搬出入装置２００とした。また、平面加工装置１００およびワーク搬出入装置２００を備える平面加工システム１００とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して搬出入するワーク搬出入装置、および、この平面加工装置とワーク搬出入装置によりワークの搬出入と加工を一括して行う平面加工システムに関する。

平面研磨装置および平面研削装置（以下これらを一括して平面加工装置という）におけるワークハンドリング方法としてはワーク吸着ハンドリング方式（ワークを吸着して搬送する方式）やキャリア毎ハンドリング方式（キャリアとともにワークを水平面上で横方向へ搬送する方式）が知られている。

吸着ハンドリング方式は、軽い板状のウェーハ等である薄物のワークや、材質的に脆いガラスなどの脆性を有するワークを対象とする。また、共通のキャリアを用い、品種がほとんど同じワークを大量生産する分野で採用される。

一方、キャリア毎ハンドリング方式は、ある程度の厚みと剛性を有する金属系やセラミック系の材料のワーク、例えば金属製の円板やリング体などのワークを対象とする。また、多品種少量のワークを生産する分野で採用される。

例えば、薄物のウェーハ等のワークは持ち上げ易い。そこで、吸着ハンドリング方式が採用される。仮に薄物のワークの搬送にキャリア毎ハンドリング方式を採用すると、横方向へワークが移動するときに定盤等に貼り付いたワークの端部に大きな負荷が作用してワークが破損するおそれがある。

また、ある程度の厚みと剛性を有するワークの場合、ワーク吸着ハンドリング方式のように持ち上げることが難しい。そこで、キャリア毎に横方向へ滑らせて平面上を搬送するキャリア毎ハンドリング方式が採用される。このようなワークならば、ワーク自身の強度が大きく、キャリアと一緒にワークを平面上で横移動させてもワークが破損するおそれが少ない。

さらにまた、ワーク形状が数種類から数十種類あって、ある頻度で加工対象のワークを変えてワークの形状が変化する場合は、定盤上でキャリア交換作業を行ったり、キャリア搬送ロボットのロボットハンドをワークに適合するものに変えたりする必要がある。キャリア毎ハンドリング方式では、簡易な設備と簡易な工程の変更でキャリア＆ワークをハンドリングできる。キャリア毎ハンドリング方式では、キャリア交換作業やワークの装填・回収作業は盤外で行うようにして、作業を容易に行える方式が有利となる。

このようにキャリア毎ハンドリング方式で搬送を行う技術の開発が従来から進められている。例えば特許文献１（特開２００８−６５７８号公報）にはワークとキャリアを一体として搬出入する技術が開示されている。

特許文献１の図２は加工済上定盤が上昇した状態である。同じく図３はワーク貼り付き防止のため、上定盤を僅かに上げた状態である。同じく図４はインターナルギアを下降した状態である。同じく図５は搬送台（受け皿）を定盤端面近傍へ移動した状態である。同じく図６はキャリアを搬送台に沿って横方向へ移動（滑らせる動作）である。

この後、１個のキャリアを搬出して新たなキャリアを搬入する。そして定盤上の次のキャリアを搬出するため図４から図３の状態とし、次のキャリアを自公転させて搬出・搬入位置まで移動させ、再度図４の状態としてキャリアの搬出・搬入を行う。これら一連の工程をキャリアの個数分にわたり繰り返し行う。

また、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して搬出入するワーク搬出入装置の開発も従来から進められている。例えば特許文献２（特開２００１−８８０２２号公報）にはワークとキャリアを一体として搬出入する技術が開示されている。ワーク整列部では複数キャリアを予め配置しておき、これらを順次給排する高効率システムの例である。このシステムは、ワークのみ水平方向へ搬送するが、キャリア全体を搬送する形態とほぼ同様と見なすことが可能と思われる。

本方式は、１キャリア分の加工済のワークを一括して回収し、同様に１キャリア分の未加工のワークを一括して装填する。このように回収と装填をほぼ同じタイミングで実施可能であり、効率的なシステムである。また、ワーク整列部（ワークテーブル）は水平面内を循環するので必要最小限のキャリアを繰り返し循環して使用でき、備品コストを低減する。

また、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して搬出入するワーク搬出入装置の他の先行技術として、例えば特許文献３（特開２００２−１８４７２５号公報）にはキャリア＋ワークの搬出・搬入を自動化した例が開示されている。

加工後に自動で定盤上からガイド板上へ移動させてキャリアとワークを一括して取り出す装置および自動でワーク供給機から未加工のワークを搬出してキャリアへ装填して一括して定盤上へ移動させる装置である。加工装置回りの作業を自動化して省力化できると同時に、人手でワークに触れることがほとんどなく、ワークの品質を保持する。

また、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して搬出入するワーク搬出入装置の他の先行技術として、例えば特許文献４（特開昭５９−１５６６６５号公報）には高効率システムといえる例が開示されている。加工装置の周りにキャリアと同数の搬出・搬入装置を装備し、キャリア＋ワークの搬出および搬入時間を最小とし、生産性の最大化を図る。

特開２００８−６５７８号公報 特開２００１−８８０２２号公報 特開２００２−１８４７２５号公報 特開昭５９−１５６６６５号公報

従来技術のキャリア毎ハンドリング方式の装置は、設備が大型で搬出入に時間を要し、人手による支援が必要なものがほとんどであった。

例えば、特許文献１に示される従来技術では、特に搬送台（受け皿）を定盤端面近傍へ移動させる必要があるが、この動作に時間を要するため、時間を短縮するような機構を採用したいという課題が知見された。

特許文献２に示される従来技術では、ワークテーブルは水平面内を循環する形態なので加工装置と同等かそれ以上の占有面積が必要となり、設置上の制約が大きい。また、搬出・搬入装置を別途設けることは搬送設備が２倍必要になると同時に、搬出・搬入口も大きくする必要があるので設備上の制約が大きくなる。

同じ方向から「搬出作業」と「搬入作業」を行うことはできず、一般には、加工装置の一面が搬出口、他面が搬入口となるので、装置の２面を占有することになり定盤上のその他の作業を行う上では制約が大きくなり、定盤上での諸作業に支障が生ずる。全体的に省スペースを実現したいという課題が知見された。

また、特許文献３に示される従来技術では、キャリアの搬出および搬入作業に要する時間が大きく生産性を大きく損ねる懸念がある。上記のように時間の短縮が必要である。さらに、ワーク回収後のキャリアの処理や供給するキャリアマガジンへの供給方法などは開示されておらず、不明である。

また、特許文献４に示される従来技術では、搬出・搬入装置は大規模かつ複雑であり、定盤上での諸作業を行うことも困難である。つまり、設置スペース上の制約および設備コストの著しい増大は避けられない。上記のように省スペース化が必要である。さらに、加工装置等の保守・点検作業が困難である。設置設備の取り外し等が発生し煩雑となる。また、定盤の清掃作業、平面度修正作業、交換作業などがあり、人手が多く介在する作業となっている。なお、装置周辺でのキャリアやワークのハンドリング方法は開示されておらず、不明である。

そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して短時間で搬出入する小型のワーク搬出入装置、および、この平面加工装置とワーク搬出入装置によりワークの搬出入と加工を一括してより短時間で行う平面加工システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、
未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをパレット搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
前記未加工ワーク保持キャリアを載置した供給用パレットを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
前記加工済ワーク保持キャリアを載置した保管用パレットを上下方向に多段に複数収容する保管用ラックと、
前記供給用ラックから前記供給用パレットを搬出して前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送し、また、搬出入位置の空のパレット上に前記加工済ワーク保持キャリアが搬出されてなる新たな保管用パレットを前記保管用ラックへ搬入する搬送装置と、
を備えることを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項２に係る発明は、
未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをパレット搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
前記未加工ワーク保持キャリアを載置した供給用パレットを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
前記供給用ラックから前記供給用パレットを搬送する供給用搬送装置と、
前記供給用搬送装置から受け取った前記供給用パレットが前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送され、また、搬出入位置の空のパレット上に前記加工済ワーク保持キャリアが搬出されてなる新たな保管用パレットを次工程へ搬送する横行装置と、
前記横行装置から受け取った前記保管用パレットを次工程へ搬送する保管用搬送装置と、
前記保管用搬送装置から受け取った前記保管用パレットから加工済のワークを分離し、分離後の加工済のワークを回収し、分離後の空のキャリアを残るパレットに載置して新たな装填用パレットとするワーク回収部と、
前記ワーク回収部から受け取った前記装填用パレットを搬送する装填用横行装置と、
前記装填用横行装置から前記装填用パレットを受け取る補充用搬送装置と、
前記補充用搬送装置の前記装填用パレット上の空のキャリアに未加工のワークを装填して新たな供給用パレットとするワーク装填部と、
を備え、前記補充用搬送装置は新たな供給用パレットを前記供給用ラックへ搬送して搬入することにより、パレットが循環することを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項３に係る発明は、
請求項２記載のワーク搬出入装置において、
前記ワーク回収部は、
前記保管用パレット上の前記加工済ワーク保持キャリアの一部を下方から支える受け部と、
前記保管用パレット上および前記受け部上の二箇所で前記加工済ワーク保持キャリアを上方から張り出してキャリアの位置を保持する一対の抑え板を有するキャリア抑え部と、
回収位置の下方にあるワーク回収装置と、
前記保管用パレットの前記パレットのみを移動するパレット移動部と、
を備え、
前記キャリア抑え部が前記保管用パレットの前記加工済ワーク保持キャリアを前記パレット上および前記受け部上の二箇所で抑え、
前記パレット移動部が少なくとも前記加工済ワーク保持キャリア内にある全ての加工済のワークの下方が解放される位置まで前記パレットを水平方向に移動し、
前記ワーク回収装置が一括して落し込まれた加工済のワークを回収し、
前記パレット移動部が前記パレットを当初の位置まで戻し分離後の空のキャリアと前記パレットと一体にして前記装填用パレットとし、
前記キャリア抑え部が抑えを停止し、
前記パレット移動部が前記装填用パレットを前記装填用横行装置へ搬出する、
ことを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項４に係る発明は、
上下定盤と、ピンギアによる非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部であって昇降するインターナルギア昇降部と、キャリア搬送ロボットと、前記ピンギアが挿通される孔が設けられるとともに前記下定盤と隣接する搬送台と、を少なくとも有する平面加工装置と、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の前記ワーク搬出入装置と、
を備え、
加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置上の前記供給用パレットの面を連続した平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記供給用パレットの面から前記下定盤の面までの連続した平面上で前記未加工ワーク保持キャリアを搬入させ、
また、加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置上の空のパレットの面までの連続した平面上で前記加工済ワーク保持キャリアを搬出させることを特徴とする平面加工システムとした。

また、本発明の請求項５に係る発明は、
未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをコンベア搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
前記未加工ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
前記加工済ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する保管用ラックと、
前記供給用ラックから前記未加工ワーク保持キャリアを搬出して前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送し、また、搬出入位置に搬出された前記加工済ワーク保持キャリアを前記保管用ラックへ搬入する搬送装置と、
を備えることを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項６に係る発明は、
未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをコンベア搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
前記未加工ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
前記供給用ラックから前記未加工ワーク保持キャリアを搬送する供給用搬送装置と、
前記供給用搬送装置から受け取った前記未加工ワーク保持キャリアが前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送され、また、搬出入位置に搬出された前記加工済ワーク保持キャリアを次工程へ搬送する横行装置と、
前記横行装置から受け取った前記加工済ワーク保持キャリアを次工程へ搬送する保管用搬送装置と、
前記保管用搬送装置から受け取った前記加工済ワーク保持キャリアから加工済のワークを分離し、分離後の加工済のワークを回収するワーク回収部と、
前記ワーク回収部から受け取った分離後の空のキャリアを搬送する装填用横行装置と、
前記装填用横行装置から前記空のキャリアを受け取る補充用搬送装置と、
前記補充用搬送装置上の空のキャリアに未加工のワークを装填して新たな未加工ワーク保持キャリアとするワーク装填部と、
を備え、前記補充用搬送装置は新たな未加工ワーク保持キャリアを前記供給用ラックへ搬送して搬入することにより、キャリアが循環することを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項７に係る発明は、
請求項６記載のワーク搬出入装置において、
前記ワーク回収部は、
前記加工済ワーク保持キャリアが載置される仮置き用のパレットと、
前記仮置き用のパレット上の前記加工済ワーク保持キャリアの一部を下方から支える受け部と、
前記仮置き用のパレット上および前記受け部上の二箇所で前記加工済ワーク保持キャリアを上方から張り出してキャリアの位置を保持する一対の抑え板を有するキャリア抑え部と、
回収位置の下方にあるワーク回収装置と、
前記仮置き用のパレットのみを移動するパレット移動部と、
を備え、
前記キャリア抑え部が前記仮置き用のパレットの前記加工済ワーク保持キャリアを前記仮置き用のパレット上および受け部上で抑え、
前記パレット移動部が少なくとも前記加工済ワーク保持キャリア内にある全ての加工済のワークの下方が解放される位置まで前記仮置き用のパレットを水平方向に移動し、
前記ワーク回収装置が一括して落し込まれた加工済のワークを回収し、
前記パレット移動部が前記仮置き用のパレットを当初の位置まで戻し分離後の空のキャリアと一体にし、
前記キャリア抑え部が抑えを停止し、
前記パレット移動部が前記分離後の空のキャリアを前記装填用横行装置へ搬出する、
ことを特徴とするワーク搬出入装置とした。

また、本発明の請求項８に係る発明は、
上下定盤と、ピンギアによる非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部であって昇降するインターナルギア昇降部と、キャリア搬送ロボットと、前記ピンギアが挿通される孔が設けられるとともに前記下定盤と隣接する搬送台と、を少なくとも有する平面加工装置と、
請求項５〜請求項７の何れか一項に記載の前記ワーク搬出入装置と、
を備え、
加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置の面を連続した平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記横行装置の面から前記下定盤の面までの連続した平面上で前記未加工ワーク保持キャリアを搬入させ、
また、加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置の面までの連続した平面上で前記加工済ワーク保持キャリアを搬出させることを特徴とする平面加工システムとした。

このような本発明によれば、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して短時間で搬出入する小型のワーク搬出入装置、および、この平面加工装置とワーク搬出入装置によりワークの搬出入と加工を一括してより短時間で行う平面加工システムを提供することができる。

本発明を実施するための第１の形態のワーク搬出入装置を含む第１の形態の平面加工システムの説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図である。 平面加工装置の説明図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である。 ワークを保持するキャリアの搬出入の説明図であり、図３（ａ）は搬入前の状態図、図３（ｂ）はインターナルギア昇降部の降下の状態図、図３（ｃ）はワークを保持するキャリアの移動の状態図、図３（ｄ）はインターナルギア昇降部の上昇の状態図である。 本発明を実施するための第２の形態のワーク搬出入装置を含む第２の形態の平面加工システムの外観図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。 本発明を実施するための第３の形態のワーク搬出入装置を含む第３の形態の平面加工システムの外観図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。 ワーク搬出入装置の初期状態図である。 供給用パレットの搬出入位置への移動の説明図である。 空のパレットの回収および他の供給用パレットの搬出入位置への移動の説明図である。 空のキャリアを搭載したパレットの移送の説明図である。 第１のワーク装填部の説明図である。 第２のワーク装填部の説明図である。 供給用パレットの供給用ラックへの搬送の説明図である。 供給用パレットの搬出入位置への搬送および供給用パレットの搬出入位置の手前までの搬送の説明図である。 供給用パレットの搬出の説明図である。 保管用パレットの搬出および新たな供給用パレットの搬送の説明図である。 ワーク回収部の説明図であり、図１６（ａ）はワーク回収部への保管用パレット搬入の説明図、図１６（ｂ）はワーク回収の説明図、図１６（ｃ）は空のキャリアの下側へのパレットの移動の説明図、図１６（ｄ）は他のワーク回収部の説明図である。 本発明を実施するための第４の形態のワーク搬出入装置を含む第４の形態の平面加工システムの外観図であり、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は正面図である。 搬送方式を説明する説明図であり、図１８（ａ）はパレット搬送する装填用横行装置の正面図、図１８（ｂ）はパレット搬送する装填用横行装置の内部構造図である。 搬送方式を説明する説明図であり、図１９（ａ）はコンベア搬送する装填用横行装置の正面図、図１９（ｂ）はコンベア搬送する装填用横行装置の内部構造図である。

本発明を実施するための第１の形態の平面加工システム１について、図１，図２を参照しつつ説明する。平面加工システム１は、第１の半自動化システムであり、図１（ａ），（ｂ）で示すように、平面加工装置１００、ワーク搬出入装置２００を備える。なお、図１（ａ）では図を見やすくするため平面加工装置１００の上定盤等の図示を省略している。また、図１（ｂ）では図を見やすくするため背後にある平面加工装置１００の図示を省略している。

続いて、平面加工装置１００の詳細について、図２を参照しつつ説明する。平面加工装置１００は、図２（ａ），（ｂ）で示すように、加工装置本体１０１、支柱１０２、上定盤支持旋回アーム１０３、上定盤昇降シリンダ１０４、上定盤１０５、下定盤１０６、インターナルギア１０７、サンギア１０８、インターナルギア昇降部１０９、カバー１１０、キャリア搬送ロボット１１１、搬送台１１２を備える。複数（図１では５枚）のキャリア２０にワーク３０が保持され、平面加工される。

平面加工装置１００は、堅牢な機械構造体である加工装置本体１０１に支柱１０２が一体に固定されている。この支柱１０２の上側に上定盤支持旋回アーム１０３が回転可能に構成され、この上定盤支持旋回アーム１０３の先端に、上定盤昇降シリンダ１０４が支持されている。

上定盤昇降シリンダ１０４は、詳しくは外部から供給される油圧あるいは空圧により駆動される流体圧シリンダであり、上定盤１０５を昇降させる。上定盤１０５の上昇時であって図２（ａ）で示すように外側へ上定盤１０５が移動した場合にキャリア２０とワーク３０とを搬出入可能とする。上定盤１０５や下定盤１０６は環状円板であり、ワーク３０と接触してワーク３０を平面加工する。下定盤１０６は、加工装置本体１０１の内部にある図示しない駆動部により回転駆動される。

この平面加工装置１００では、平面加工時では、下定盤１０６と上定盤１０５との間に、ワーク３０をワーク孔に保持するキャリア２０が配置される。ワーク３０は下定盤１０６および上定盤１０５に挟まれて密接する状態である。このキャリア２０は、インターナルギア１０７およびサンギア１０８に噛み合わされている。このインターナルギア１０７はピンギアを採用している。さらに、インターナルギア１０７は一部がインターナルギア昇降部１０９により上下方向に昇降するように構成されている。

図２（ｂ）で示すように、下定盤１０６およびインターナルギア１０７の横側に円筒状で水受け用のカバー１１０が設けられており、このカバー１１０に切欠部１１０ａが設けられている。そしてワーク３０を保持するキャリア２０を横方向に移動させて搬送するための経路となる搬送台１１２を配置する。この搬送台１１２は切欠部１１０ａを通過した状態となっている。

また、図３（ａ）で示すように、搬送台１１２の先端部の孔にインターナルギア１０７のピンギアが挿通された状態となっている。インターナルギア１０７が昇降可能となっており、インターナルギア昇降部１０９の昇降により、搬送台１１２が移動することなくピンギアのみが出没して搬送台１１２上で横方向に移動可能な経路とする。

また、加工装置本体１０１にはキャリア搬送ロボット１１１が配置されている。図２（ａ），（ｂ）では、上定盤１０５が旋回・退避した状態を示しており、この状態でキャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａによりワーク３０を保持するキャリア２０が把持され、搬送台１１２を経由して矢印ｂ方向にワーク３０を保持するキャリア２０の搬出入を行う。

ワーク３０の平面加工時には、最適な加工荷重にてワーク３０が下定盤１０６と上定盤１０５とに当接する状態で、ワーク３０の上下両面が研磨される。この際に、上定盤１０５および下定盤１０６やサンギア１０８は回動が制御され、キャリア２０が自転しつつ公転する遊星運動を行う。なお、インターナルギア１０７は回転しない。上定盤１０５および下定盤１０６やキャリア２０は、回動速度が調整されて最適な速度で回動する。

そして、上定盤１０５に設けられた供給孔（図示せず）からリンスやスラリーが供給される。インターナルギア１０７を回転させることなく、上定盤１０５および下定盤１０６を回転させると同時に、サンギア１０８を回転させる。これにより、ワーク３０の上下両面が研磨加工される。そして加工終了後にワーク３０とともにキャリア２０を搬出して加工が終了する。

続いて、本発明のワーク搬出入装置２００について図１を参照しつつ説明する。ワーク搬出入装置２００は、図１（ａ），（ｂ）で示すように、供給用ラック２１０、保管用ラック２２０、搬送装置２３０を備える。搬送装置２３０を挟んで一方（図１（ａ），（ｂ）では左側）に供給用ラック２１０が、他方（図１（ａ），（ｂ）では右側）に保管用ラック２２０が、それぞれ配置される。

供給用ラック２１０や保管用ラック２２０は各段でスライド可能に構成された略矩形のパレット４０を矢印ａ方向に抜き差しして搬出・搬入できるようになされている。そして、供給用ラック２１０には、予め供給用パレット５０（未加工のワーク３０＋この未加工のワーク３０を保持するキャリア２０＋このキャリア２０を載置したパレット４０）が全段で収容されている。この供給用ラック２１０では作業員が手動で供給用パレット５０をスライドさせて搬入する。なお、本明細書中では未加工のワーク３０＋この未加工のワーク３０を保持するキャリア２０を、便宜上、未加工ワーク保持キャリアという。

中央の搬送装置２３０は、エレベータ装置としての機能をもち、供給用ラック２１０内から搬送装置２３０の上へ供給用パレット５０を自動で搬入する機能、および、保管用ラック２２０内へ保管用パレット６０（加工済のワーク３０＋この加工済のワーク３０を保持するキャリア２０＋このキャリア２０を載置したパレット４０）を自動で搬出する機能をもつ。なお、本明細書中では加工済のワーク３０＋この加工済のワーク３０を保持するキャリア２０を、便宜上、加工済ワーク保持キャリアという。

保管用ラック２２０には、搬入された保管用パレット６０が収容されている。この保管用ラック２２０では保管用パレット６０を作業員が手動でスライドさせることで搬出させ、この保管用パレット６０を回収する。この保管用パレット６０から加工済のワーク３０のみを回収する。そして、パレット４０の上の空になったキャリア２０に、新たに未加工のワーク３０を保持させて供給用パレット５０として供給用ラック２１０へ再度搬入し、セットする。

続いて、ワーク搬出入装置２００から平面加工装置１００へ搬出入するための搬送台１１２について説明する。ここでインターナルギア１０７と搬送台１１２との関係であるが、図３（ａ）で示すように、搬送台１１２を下定盤１０６に近接させた位置とし、この搬送台１１２の先端付近にあって板厚方向の孔にインターナルギア１０７のピンギアを貫通させる。ピンギアが自由に上下動する隙間を確保した孔とする。

搬送台１１２は、例えば、図示しない昇降駆動部を設けたものであり、搬送台１１２から下定盤１０６上へという経路で未加工のキャリア２０を搬送するときは、ほぼ同一高さであるが、下定盤１０６の端面レベルより若干高いレベルに搬送台１１２の高さを設定し、また、下定盤１０６から搬送台１１２へという経路で加工済のキャリア２０を搬出するときは、ほぼ同一高さであるが、下定盤１０６の端面レベルより若干低いレベルに搬送台１１２の高さを設定する。これにより搬送台１１２から下定盤１０６へ、また、下定盤１０６から搬送台１１２へ、ワーク３０を保持するキャリア２０が円滑に移動できる。

これら平面加工装置１００、ワーク搬出入装置２００により第１の半自動化システムの平面加工システム１が構成される。

続いて、平面加工システム１によるワーク加工について説明する。加工開始時は、供給用ラック２１０の全段で供給用パレット５０が収容されている状態であり、下定盤１０６にはキャリア２０がない状態であり、そして、保管用ラック２２０は何も収容されていない空の状態である。ここで供給用ラック２１０へは人手により供給用パレット５０を一枚ずつ横から差し入れて搬入してもよいし、また、予め供給用パレット５０が収容されている新しい供給用ラック２１０を他所から移動させてワーク搬出入装置２００の横に設置してもよい。

搬送装置２３０が供給用ラック２１０から供給用パレット５０を搬出する。この搬出動作ではまず搬送装置２３０が上下に移動し、搬送装置２３０が所定の供給用パレット５０を搬送装置２３０上に搬出する。なお、パレット４０には位置決めピンが配置されており、載置するときに、キャリア２０の孔にピンが嵌め込まれて搬送中に移動しないようにキャリア２０の位置決め固定を行う。また、パレット４０上に位置決め用の治具類を設けてもよい。このような供給用パレット５０を搭載した搬送装置２３０が平面加工装置１００の搬出入位置へ搬送される。

続いて、平面加工装置１００への搬入が行われる。まず、図３（ａ）に示すように、下定盤１０６を回転させてキャリア２０の設置箇所へ移動させる。そして、搬送台１１２を下定盤１０６よりも若干高いレベルに設定した状態で、図３（ｂ）の矢印ｃ方向のように、インターナルギア昇降部１０９がインターナルギア１０７を下降させると、搬送台１１２を貫通するインターナルギア１０７のピンギアが没する。

そして、図３（ｃ）の矢印ｄ方向のように、未加工のワーク３０を保持するキャリア２０である未加工ワーク保持キャリアがキャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａに把持されて搬入される。この搬入はパレット４０から搬送台１１２を経由して下定盤１０６まで略平面上を滑らせながら横方向に移動させるように搬送される。

この搬入時において、キャリア２０に任意のピッチで空けられた貫通孔（例えば図１のキャリア２０）に、ロボットハンド上の一対のピンを嵌合させて横移動している。また、移動中の位置ずれ等を起こさないように配慮して、キャリア外周部の突起部を引っ掛けて移動させてもよい。

そして、図３（ｄ）の矢印ｅ方向のように、インターナルギア昇降部１０９がインターナルギア１０７を上昇させ、キャリア２０の外周の歯面とピンギアとを噛み合わせる。

この搬送後に搬送装置２３０の上に残るパレット４０は搬送装置２３０が供給用ラック２１０（または保管用ラック２２０）へ仮置きする。

続いて、ギア駆動してキャリア２０を旋回（自公転）させて次のキャリア２０の搬入が可能となるように下定盤１０６を所定位置へ移動し、図４（ａ）の状態に戻り、以下、図４（ａ）〜図４（ｄ）を用いて説明した動作を繰り返し、１バッチ分の５枚の未加工ワーク保持キャリアがセットされる。なお、最後では搬送装置２３０に載置された空のパレット４０が搬出入位置にあるものとする。そして平面加工装置１００によりワーク３０が平面加工される。

続いて平面加工後の回収および次のワークの供給について説明する。平面加工の終了後に下定盤１０６を回転し、加工済のワーク３０を保持するキャリア２０である加工済ワーク保持キャリアを搬出する位置に位置決めする（図３（ｄ）の状態）。

搬送台１１２を若干低いレベルに設定した状態で、インターナルギア１０７を下降させる（矢印ｅの反対方向）と、搬送台１１２を通過するインターナルギア１０７のピンギアが没し、この状態でキャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａが、加工済のワーク３０を保持するキャリア２０である加工済ワーク保持キャリアを把持する（図３（ｃ）の状態）。

この加工済ワーク保持キャリアを、搬送台１１２を経由して搬送装置２３０の上にある空のパレット４０の上まで（矢印ｄの反対方向）、キャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａが搬出する（図３（ｂ）の状態）。その後、搬送装置２３０は、この加工済ワーク保持キャリアが搭載されたパレット４０を保管用パレット６０として保管用ラック２３０内へ搬出する。

下定盤１０６の空いた箇所に新たに未加工のワーク３０を保持したキャリア２０である未加工ワーク保持キャリアを入れるため、搬送装置２３０は供給用ラック２１０から次の供給用パレット５０を取り出し、キャリア搬出入位置へ移動する（図３（ａ）の状態）。そして上記のような供給動作を行う。供給後には残る空のパレット４０の上に、次の加工済ワーク保持キャリアを搬出するため、下定盤１０６を回転させて加工済ワーク保持キャリアを搬出入位置まで回転させる（図３（ｄ）の状態）。

以下、５キャリア分にわたり同様の動作が行われる。このように複数の未加工ワーク保持キャリアを下定盤１０６上に載置する供給動作と、複数の加工済ワーク保持キャリアを回収保管する保管動作と、が交互に並行して行われる。そして、保管用ラック２２０内へ保管用パレット６０が搬出される。

保管用ラック２２０内からの保管用パレット６０の搬出は、供給用ラック２１０と同様に、保管用ラック２２０から人手により保管用パレット６０を一枚ずつ横から搬出してもよいし、また、保管用ラック２２０を他所へ移動させても良い。

なお、本方式では作業員により回収したキャリア２０およびパレット４０を供給用へ使い回す作業が必要である。例えば、保管用パレット６０が搭載された保管用ラック２２０を他の箇所に移動し、そこで保管用パレット６０を搬出して加工済のワーク３０のみを取り出した後に残るキャリア２０に未加工のワーク３０をセットして供給用パレット５０とした供給用ラック２１０としても良い。また、入れ替えに、既に供給が終わっている空の供給用ラック２１０を移動させて保管用ラック２２０としてワーク搬出入装置２００の横に設置してもよい。

さらに、本形態では供給用ラック２１０や保管用ラック２２０というように、ラックの役割を固定していた。しかしながら、装置の構成は左右対称であり、ラックの役割を固定する必要がないことから、供給用ラック２１０が空になったら保管用ラック２２０として使い、保管用ラック２２０が保管用パレット６０で満たされれば、保管用パレット６０を引き出して加工済みのワークの回収し、未加工のワークの装填を行なって、供給用ラック２１０として使うことができる。二台のラックの役割を固定するものではなく、時によって供給用ラック２１０や保管用ラック２２０として機能するようにしている。

また、空いた棚に回収したパレットを順次入れてもよいのでラックは両側にある必要はなく、例えば、片側のみにある一台のラックの一部を供給用ラック２１０として機能させ、また、残りを保管用ラック２２０として機能させるようにしても良い。

このようなラックの運用により、ワーク搬出入装置および平面加工システムからキャリアやパレット毎取り出して人手で運ぶ作業を省くことができ、各ワーク毎に用意するキャリアの数を最小限に抑えることが可能となり経済的にも有利である。このような形態を採用してもよい。

このような本発明によれば、以下のような利点がある。
（１）スペースの最小化
特に縦置きの供給用ラックや保管用ラックを採用してキャリアを鉛直方向に多段で効率よく収納して設備および占有スペースを最小化して設置上の制約も小さくすると同時に、生産効率を最大化するキャリアの運用、配置、搬送方法を実現することができた。また、他品種生産に適するワークの自動化ハンドリングシステムを実現した。

また、定盤に対するキャリア搬出・搬入口を一か所とし、さらにインターナルギア等の昇降装置や滑走台（滑り台、滑り板）等の装置を最小限として平面加工装置１００側の構造変更を最小化する。これにより、装置のコンパクト化、設備の簡易化、および、コスト低減を実現した。

また、平面加工装置１００の一方の側面のみを使用するので、出入り口のない装置側面からの定盤へのアクセスが可能となり、定盤の交換や保守作業を容易に行うことが可能となった。また、キャリアを搬送するロボット搬送装置は1台で済むので小型化や設備コストの低減を実現する。

（２）タクトタイムの短縮化
搬出・搬入口が１ヵ所であるにもかかわらず、キャリア＆ワークの搬出工程と搬入工程を連続して行うことができるので、全体的には待ち時間を少なくし、タクトタイムを小さくすることができる。

また、平面加工装置１００で加工工程を、また、ワーク搬出入装置２００で未加工のワークの供給および加工済のワークの回収を、それぞれ独立して行うので、タクトタイムの短縮を実現できる。

また、ワーク３０を１個ずつハンドリングして装填する場合では1個当りの装填時間がネックとなって、生産性が低下したり、これを解決するために装填用設備を倍増したりすることになりコスト高で装置構成も煩雑となっていたが、本発明ではワーク３０とともにキャリア２０を搬出入することにより1個当りの装填時間を増やすることができ、設備の過剰投資を回避する。

また、タクト短縮を図るためピンギア構造と搬送台貫通構造を採用して、比較的大きな構造体であるキャリアの搬送台の横移動動作を省略することができ、本工程のタクトを大きく短縮することが可能となった。

続いて本発明の第２形態の平面加工システム２について説明する。
先に説明した第１形態は、加工済のワークの回収作業および未加工のワークの装填作業を人手で行うことを前提として、自動化設備の占有スペースを最小化した第１の半自動化システムである。上記の通り、人手に寄与する作業が多く、搬送装置２３０は一基なので各工程間の待機時間が発生する。

そこで、本発明の第２形態は、第２の半自動化システムであり、作業自身が煩雑で作業負荷が大きいパレットへのアクセスを改善したシステムとしている。図４に示す本形態のワーク搬出入装置２００’では上記した第１の形態のワーク搬出入装置２００の構成（供給用ラック２１０、保管用ラック２２０、搬送装置２３０）に加え、ワーク装填部２４０、供給用搬送装置２５０、保管用搬送装置２６０を設けた。なお、図４（ａ）では図を見やすくするため平面加工装置１００の上定盤等の図示を省略している。また、図４（ｂ）では図を見やすくするため背後にある平面加工装置１００の図示を省略している。

ワーク装填部２４０や供給用搬送装置２５０が、供給用ラック２１０の外側に配置される。ロボットであるワーク装填部２４０は、供給用搬送装置２５０の上のパレット４０に搭載される空のキャリア２０のワーク孔に対して未加工のワーク３０を装填して供給用パレット５０とするワーク装填作業を自動的に行う。供給用搬送装置２５０がこの供給用パレット５０を供給用ラック２１０へ搬送し搬入する供給作業を自動的に行う。

また、保管用搬送装置２６０が保管用ラック２２０から保管用パレット６０を搬出し搬送する回収作業を自動的に行う。なお、ワーク搬出入装置２００’は、装置中央部分の基本構造および動作がワーク搬出入装置２００と同じなので、平面加工装置１００に対する搬出入の作業効率は第１形態の第１の半自動化システムのワーク搬出入装置２００と変わらない。

また、上記のように二個のラックを切り換えるような運用をしても良い。さらに、片側のみある一台のラックの一部（例えば上側）を供給用ラック２１０として機能させ、また、ラックの残り（例えば下側）を保管用ラック２２０として機能させるようにしても良い。そして、供給用ラック２１０の横にワーク装填部２４０と供給用搬送装置２５０を配置し、保管用ラック２２０の横に保管用搬送装置２６０に配置し、供給用搬送装置２５０と保管用搬送装置２６０とが上下に位置するようにしても良い。

第１形態の第１の半自動化システムと比較すると、この第２の半自動化システムでは、上記した（１），（２）の効果に加えてさらに以下のような効果を見込める。
（３）未加工のワークの装填作業をワーク装填部２４０や供給用搬送装置２５０が一定位置で行うことができるので人手による作業は効率的となり、さらに作業負荷を軽減することができる。
（４）加工済のワークの回収作業についても同様に保管用搬送装置２６０が一定位置で行うことができるので人手による作業は効率的となり、さらに作業負荷を軽減することができる。

続いて本発明の第３形態の平面加工システム３について説明する。図５（ａ），（ｂ）で示すように、先の第１，第２形態で説明した平面加工装置１００はそのままに、新たに本発明の第３の形態のワーク搬出入装置３００を用いる。なお、図５（ａ）では図を見やすくするため平面加工装置１００の上定盤等の図示を省略している。また、図５（ｂ）では図を見やすくするため背後にある平面加工装置１００の図示を省略している。

ワーク搬出入装置３００は、供給用ラック３１０、保管用ラック３２０、ワーク装填部３３０、補充用搬送装置３４０、供給用搬送装置３５０、横行装置３６０、保管用搬送装置３７０、ワーク回収部３８０、装填用横行装置３９０を備える。

続いて本発明の特徴をなすワーク搬出入装置３００の動作について、各構成の動作とともに説明する。図６は初期セット状態を表す。この時点で下定盤１０６上に何も搭載されていないものとする。また、供給用ラック３１０には供給用パレット５０が収容されている。また、保管用ラック３２０内には、ワークがない空のキャリア２０が搭載されたパレット４０が収容されている。供給用ラック３１０の頂上に供給用パレット５０が載置されている。

そして、図７の矢印Ａで示すように、供給用ラック３１０の頂上にある１枚目の供給用パレット５０が、供給用搬送装置３５０を経由して横行装置３６０上の搬出入位置へ送られる。そして、キャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａが、パレット４０の上から、未加工のワーク３０を保持するキャリア２０である未加工ワーク保持キャリアを下定盤１０６上へ搬入する。搬入は図３を用いて説明した搬入と同様に行われる。横行装置３６０上には空のパレット４０が残る。

そして、図８の矢印Ｂで示すように、横行装置３６０が保管用搬送装置３７０へ空のパレット４０を送り、さらにこの保管用搬送装置３７０が保管用ラック３２０へ空のパレット４０を搬入する。これと同時に、供給用搬送装置３５０が供給用ラック３１０から新たな供給用パレット５０を搬出し、図８の矢印Ｃで示すように、横行装置３６０の上へ送る。キャリア搬送ロボット１１１がパレット４０の上から、未加工のワーク３０を保持するキャリア２０である未加工ワーク保持キャリアを下定盤１０６上へ搬入する。

以下、１バッチ５枚分の未加工ワーク保持キャリアが下定盤１０６上に載置され、４枚の空のパレット４０が保管用ラック３２０に収容され、１枚の空のパレット４０が横行装置３６０の上に載置されて図８に示すように搬出入位置にある状態となる。

これらキャリア２０の下定盤１０６への載置の間、図９の矢印Ｄで示すように、保管用ラック３２０内から、空のキャリア２０のみが載置されたパレット４０を、保管用搬送装置３７０が順次搬出し、ワーク回収部３８０を経由させて装填用横行装置３９０まで搬送し、さらに装填用横行装置３９０が、ワーク装填部３３０の手前の補充用搬送装置３４０の上まで前詰にて搬送する。そして、空のキャリア２０のみが載置されたパレット４０である装填用パレットに対し、ワーク装填部３３０が未加工のワーク３０を装填して新たな供給用パレット５０とする。

このワーク装填部３３０について説明する。図１０（ａ），（ｂ）に示すワーク装填部３３０おいて、複数本の積層ワーク３３１が回転板３３４の上に収容されている。その内の一本の積層ワーク３３１をリフトアップして天板３３２上へ取り出し、ロボット等のハンドリング装置３３３で補充用搬送装置３４０上のパレット４０に搭載されるキャリア２０のワーク孔へワーク３０を一個ずつ装填する。この場合、必要ならワーク孔検出用のセンサを使用して装填位置を検出しながら作業を行ってよい。

また、リング状のワークを扱う他のワーク装填部３３０を採用しても良い。図１１（ａ），（ｂ）に示すワーク装填部３３０は、ワーク３０が比較的小径・軽量・数量の多い場合に適用する装填部であり、次の手順で高速に装填する。

補充用搬送装置３４０上のパレット４０からキャリア２０のみを装置外の旋回テーブル装置３３５へ搬送する。補充用搬送装置３４０と旋回テーブル装置３３５との間にキャリア搬送台３３６が設けられており、キャリア２０はこの上を滑らせるように搬送する。

複数の積層ワーク３３７を把持する積層ワーク把持装置３３８が円板３３９の上にセットされており、円板３３９に設けた貫通孔を通してワーク３０を１個ずつ旋回テーブル装置３３５上のキャリア２０のワーク孔に落し込んでいく。積層ワーク把持装置３３８は積層ワーク３３７の最底のワークを把持して落し込むワークの位置を規制すると同時に、１個のワークを装填したことを検出して、「把持解除→装填検出→再把持→わずかに積層体を上昇→旋回テーブルを所定量旋回→把持解除」をくり返して行う。これによりテーブルを間欠的に旋回させて順次ワークを装填する。

装填終了後はキャリア搬送台３３６の上を滑らせるように、未加工のワーク３０が保持されたキャリア２０を搬送させる。そして、補充用搬送装置３４０上のパレット４０の上に搭載され、新たな供給用パレット５０が搭載された状態になる。ワーク装填はこのようにして行われる。

この図１１のワーク装填部３３０は、旋回テーブル装置３３５、キャリア搬送台３３６および積層ワーク把持装置３３８などが必要となるが、装填するワーク数が多い場合には有効となる。循環システムを継続して稼働させることを前提に、適宜選択すればよい。

補充用搬送装置３４０は、このような装填後の供給用パレット５０を、図１２の矢印Ｅで示すように、供給用ラック３１０内に補充していく。そして、補充用搬送装置３４０が空いたことを確認して次の空のキャリア２０が載置されたパレット４０である装填用パレットが装填用横行装置３９０から補充用搬送装置３４０へ搬送される。この下層ライン上では、装填用横行装置３９０は、パレット位置が空いたらその位置へ順次前詰めで搬送していき、待機状態として停止させる。これら新たなワーク装填から供給用ラック３１０内への収納までの一連の作業を順次行う。

そして、最終的に１バッチ分の５枚のキャリアを下定盤１０６上に装填する。図１２で示すように、４枚の空のパレット４０は保管用ラック３２０内に収容された状態となっている。最後の１枚のパレット４０は加工済となった最初のワークを保持するキャリアを受け入れるためのパレット４０であり、横行装置３６０の上の搬出入位置で待機する。そして、次のキャリア搬入に備えて、上層ライン上の供給用搬送装置３５０に供給用パレット５０が待機する状態である。次に供給するキャリアは残りのバッチから供給している。

加工が終了したものとする。図１３は、キャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａが下定盤１０６から加工済のワーク３０を保持するキャリア２０である加工済ワーク保持キャリアを横行装置３６０の空のパレット４０の上へ搬出し、保管用パレット６０とした状態である。ここでキャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａは離脱・上昇した位置で待機する。

図１４は、矢印Ｆで示すように、横行装置３６０上の保管用パレット６０を右側の保管用搬送装置３７０へ搬送し、また、供給用搬送装置３５０上の供給用パレット５０を右側の横行装置３６０の上へ搬送する。そしてキャリア搬送ロボット１１１のロボットハンド１１１ａが供給用搬送装置３５０上の供給用パレット５０から次の未加工ワーク保持キャリアを下定盤１０６上へ搬送する。

図１５は、横行装置３６０上の空のパレット４０はそのままに、供給用搬送装置３５０が、矢印Ｇで示すように、次の供給用パレット５０を供給用ラック３１０から搬出搬送した状態である。また、保管用搬送装置３７０は、矢印Ｈで示すように、保管用パレット６０を下層へ搬送しワーク回収部３８０へ搬送する。そして、保管用搬送装置３７０は直ちに上層位置に戻って待機する。このワーク回収部３８０では回収動作を順次行って、残るキャリア２０とパレット４０を補充用搬送装置３４０へ順次搬送する。

ここでワーク回収部３８０は、図１６に示すように受け部３８１、昇降シリンダ３８２、ワーク受け台３８３、ワーク回収装置３８４、キャリア抑え部３８５を備える。また、パレット４０を移動させる図示しないパレット移動部を備える。

ワーク回収動作について説明する。図１６（ａ）の矢印α方向に保管用パレット６０が搬入される。そして、昇降シリンダ３８２の先端に取り付けられた受け部３８１が上昇し、受け部３８１が右側でキャリア２０を支える。また、キャリア抑え部３８５が下降し、右側に張り出して受け部３８１上のキャリア４０の外周部に抑え板３８５ａが当接し、また、左側に張り出してパレット４０上のキャリア４０の外周部に抑え板３８５ａが当接し、下側のパレット４０が移動してもキャリア４０が移動しないように固定する。

この状態で、図示しないパレット移動部が、図１６（ｂ）で示すように保管用パレット６０のパレット４０を移動させると、下側のパレット４０のみが矢印β方向に移動し、ワーク３０は僅か下にあるワーク受け台３８３へ降下する。

ワーク受け台３８３は、ワーク３０を受け取るごとにワークに衝撃を与えないように１層分だけ下降させる。そして棒状のワーク回収装置３８４が中空ワーク・リング状ワークを串状に棒に通して収集する。これにより後工程へのハンドリングが容易となる。また、図示しないが箱内に落とすようにしても良い。いずれにしても、このように一括して加工済のワーク３０を下方へ落して回収するようにすれば短時間で工程を終わらせることができる。

回収後に図示しないパレット移動部が、図１６（ｃ）の矢印γのように再度パレット４０をキャリア２０の下に挿入し、空のキャリア２０のみが搭載されたパレット４０である装填用パレットとする。このような動作はセンサで往復動作させる。この後、図示しないパレット移動部が装填用横行装置３９０へ装填用パレットを搬送する。そして、装填用横行装置３９０が補充用搬送装置３４０まで、この装填用パレットを搬送して、ワーク装填部３３０が順次未加工のワーク３０を装填する。以下、同様の動作を繰り返すことになる。

なお、図１６（ｄ）で示すように、受け部３８１を２箇所に設け、安定させた状態でキャリア２０を支持するようにしても良い。

以上のように、平面加工システム３はパレットの循環経路を形成することで全自動化を実現している。また、平面加工システム３は各工程の各部の装置が待機状態とならないように（なっても最短時間のみ）独立して稼働して全体として生産性が最大となるように協調して動作するようにしている。本発明の平面加工システム３はこのようなものとなる。

このような平面加工システム３では特に高効率で搬送する自動化を実現するものであり、上記（１）〜（４）の効果に加えて、以下の（５），（６）のような自動化システム特有の利点がある。

（５）自動化循環ライン上の搬送の高速化
本発明の平面加工システム３では加工済みのワーク３０を保持するキャリア２０（加工済ワーク保持キャリア）を平面加工装置１００から搬出して、その直後に、未加工のワーク３０を保持するキャリア２０（未加工ワーク保持キャリア）を平面加工装置１００に搬入するため、時間ロスもなく、効率的に搬出入が行われる。また、特に加工済ワーク保持キャリアを搭載する保管用パレット６０を順次下流へ送るため、下定盤１０６上でのキャリア２０の入れ替えも速くなり、加工プロセスが滞ることなく進む。

また、ワーク回収部３８０でワーク回収作業を最短時間で行うため、１バッチ分の保管用パレット６０をストックしてある。これにより、保管用パレット６０を、加工済のワーク３０と、キャリア２０のみが搭載されたパレット４０である装填用パレットとに分離し、この装填用パレットを早く次工程へ送り込むことができる。なお、１バッチ分よりも多くストックしておくとその後の「回収作業→装填作業」をより高効率で行うことが必須となり、システム構成が難しくなるため１バッチ分が好ましい。

なお、上記の保管用ラック３２０の役割は、加工開始時に余剰となるパレット４枚を収納するというものであったが、これ以外にも利用することができる。

保管用ラック３２０に供給用パレット５０を任意枚数入れておき、加工開始時に供給用パレット５０を下層ライン経由で供給用ラック３１０内（１バッチ分空いているので）へ順次収納する。または、保管用ラック３２０に装填用パレットを任意枚数入れておき、加工開始時に装填用パレットを下層ライン経由でワーク装填部３３０により装填して供給用パレット５０として供給用ラック３１０内（１バッチ分空いているので）へ順次収納する。これらのようにすることで、供給用パレット５０のストック数を増やすことができるので、循環ライン上での小規模トラブル等が発生しても生産を継続することができる。元々の供給用ラック３１０の収納量を増やすことができる。

また、保管用ラック３２０に空きスペースを確保しておくことにより、下流側の回収部や装填部等でトラブルによる渋滞が発生した場合には、加工済の保管用パレット６０をここに一時退避することにより上部での装填作業を進めることができるので、加工工程を進めることができる。この間に渋滞部における復旧ができれば全く生産性を損ねることなく、生産を継続することができる。

また、供給用ラック３１０内に例えば２バッチ分の供給用パレット５０が装填されており、加工およびキャリアの搬出・搬入動作が支障なく進捗するような循環ライン速度が確保できていれば、保管用ラック３２０にパレットを置いて運用する必要はない。保管用ラック３２０をこれらのように利用しても良い。

（６）全自動化を実現し、連続運用が安定的に継続する。
ワークの供給作業・ワークの回収作業およびキャリアとパレットの循環使用を実現した全自動化システムとなり、省力化効果と生産性を両立したシステムを実現することができる。未加工のワークを最小でも２バッチ分（１回の加工分）収納するようにして、循環ラインに示すように、「加工済のワークの回収→未加工のワークの装填→供給用ラックへの収納」を５回繰り返した状態とする前に、次の加工工程が始まった場合でも供給用ラック内から未加工ワークを供給することができる。本来、タクトタイムの設計上は次の加工工程が始まるまでに循環ラインが稼働して供給用ラック内には常に２バッチ分の未加工のワークを収納している状態を形成するが、回収あるいは装填工程で何らかのトラブルが発生した場合でも、生産性を損ねるおそれが少ない。

続いて本発明の第４の形態について図を参照しつつ説明する。本発明の第４形態では、図１７で示すように平面加工装置１００に対してワーク搬出入装置３００を左右反転した全自動化システム４としている。本形態では上記の全自動化システム１である第３の形態のワーク搬出入装置３００の構成（供給用ラック３１０、保管用ラック３２０、搬送装置３３０、ワーク装填部３４０、供給用搬送装置３５０、横行装置３６０、保管用搬送装置３７０、ワーク回収部３８０、装填用横行装置３９０）を左右反転させて配置した。機能的には全く同様であり、配置上で適宜選択する内容である。このように構成しても良い。

続いて本発明の第５の形態について図を参照しつつ説明する。今まで説明した第１〜第４の形態は、パレット搬送を行うものであり、例えば、図１８（ａ），（ｂ）の構成例である装填用横行装置３９０で示すように、ツバ３９１が付いたローラ３９２を備える。ローラ３９２は図示しない駆動系により駆動するようになされている。これらローラ３９２によりパレット４０が横側へ搬送されていく。そしてツバ３９１によりパレット４０が落下するような事態が防止される。

このようなローラ駆動によるパレット搬送が、第１，第２形態の供給用ラック２１０、保管用ラック２２０、搬送装置２３０、ワーク装填部２４０、供給用搬送装置２５０、保管用搬送装置２６０により行われる。また、このようなローラ駆動によるパレット搬送が、第３，第４形態の供給用ラック３１０、保管用ラック３２０、搬送装置３３０、ワーク装填部３４０、供給用搬送装置３５０、横行装置３６０、保管用搬送装置３７０、ワーク回収部３８０、装填用横行装置３９０により行われる。

しかしながら、本形態では先に説明した第１〜第４の形態のパレット搬送に代えて、パレットなしでコンベアベルト上を未加工ワーク保持キャリア、加工済ワーク保持キャリアまたはワークがないキャリアを単体で搬送するコンベア搬送を行うようにしても良い。例えば、図１９（ａ），（ｂ）の構成例である装填用横行装置３９０で示すように、両側にガード部３９３を設け、ガード部３９３内にローラ３９４により移動するコンベアベルト３９５を備える。ローラ３９４は図示しない駆動系により駆動するようになされている。このローラ３９４が駆動するコンベアベルト３９５により空のキャリア２０が横側へ搬送されていく。そしてガード部３９３により落下するような事態が防止される。また、横行装置と搬送装置の間には例えば乗継部４００を配置して隙間をなくし、落下等を防止している。

このようなコンベア搬送が第１，第２形態の供給用ラック２１０、保管用ラック２２０、搬送装置２３０、ワーク装填部２４０、供給用搬送装置２５０、保管用搬送装置２６０により行われる。また、このようなコンベア搬送が、第３，第４形態の供給用ラック３１０、保管用ラック３２０、搬送装置３３０、ワーク装填部３４０、供給用搬送装置３５０、横行装置３６０、保管用搬送装置３７０、ワーク回収部３８０、装填用横行装置３９０により行われる。未加工ワーク保持キャリアや加工済ワーク保持キャリアが搬送されていく。

そして、ワーク回収部３８０では仮置き用のパレットを用い、加工済ワーク保持キャリアがこの仮置き用のパレットに置かれることで、上記のパレット搬送用のワーク回収部３８０と同じ動作によりワーク回収をすることができる。そして、図示しないパレット移動部が、回収後の空のキャリアが搭載された仮置き用のパレットからキャリアのみを、装填用横行装置３９０へ送り出す。これによりワーク回収部３８０をコンベア搬送する装置に適用できる。

以上、本発明のワーク搬出入装置、および、このワーク搬出入装置を備える平面加工システムについて説明した。なお、本発明は各種の変形形態が可能である。
先に説明した平面加工装置１００は、上下定盤に砥石（固定砥粒方式ともいえる）を配し、インターナルギアを非回転（サンギアのみ回転し、キャリアが自公転する）とした一般的な平面研削装置の構造を前提として説明したが、ラップ盤やポリッシュ盤（遊離砥粒適用、研磨パッド適用）のような平面研磨装置への適用も可能である。また、両面加工に限らず片面加工でも使える。

以上のような本発明によれば、平面加工装置に対してキャリアとワークを一括して短時間で搬出入するワーク搬出入装置とし、さらに、この平面加工装置とワーク搬出入装置によりワークの搬出入と加工を一括してより短時間で行う平面加工システムとすることができる。

１，２，３，４：平面加工システム
１００：平面加工装置
１０１：加工装置本体
１０２：支柱
１０３：上定盤支持旋回アーム
１０４：上定盤昇降シリンダ
１０５：上定盤
１０６：下定盤
１０７：インターナルギア
１０８：サンギア
１０９：インターナルギア昇降部
１１０：カバー
１１０ａ：切欠部
１１１：キャリア搬送ロボット
１１２：搬送台
２００，２００’：ワーク搬出入装置
２１０：供給用ラック
２２０：保管用ラック
２３０：搬送装置
２４０：ワーク装填部
２５０：供給用搬送装置
２６０：保管用搬送装置
２７０：ワーク回収部
３００：ワーク搬出入装置
３１０：供給用ラック
３２０：保管用ラック
３３０：ワーク装填部
３３１：積層ワーク
３３２：天板
３３３：ハンドリング装置
３３４：回転板
３３５：旋回テーブル装置
３３６：キャリア搬送台
３３７：積層ワーク
３３８：積層ワーク把持装置
３３９：円板
３４０：補充用搬送装置
３５０：供給用搬送装置
３６０：パレット横行装置
３７０：保管用搬送装置
３８０：ワーク回収部
３８１：受け部
３８２：昇降シリンダ
３８３：ワーク受け台
３８４：ワーク回収装置
３８５：キャリア抑え部
３８５a：抑え板
３９０：装填用パレット横行装置
３９１：ツバ
３９２，３９４：ローラ
３９３：ガード部
３９５：コンベアベルト
４００：乗継部
２０：キャリア
３０：ワーク

Claims (8)

1. 未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをパレット搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
   前記未加工ワーク保持キャリアを載置した供給用パレットを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
   前記加工済ワーク保持キャリアを載置した保管用パレットを上下方向に多段に複数収容する保管用ラックと、
   前記供給用ラックから前記供給用パレットを搬出して前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送し、また、搬出入位置の空のパレット上に前記加工済ワーク保持キャリアが搬出されてなる新たな保管用パレットを前記保管用ラックへ搬入する搬送装置と、
   を備えることを特徴とするワーク搬出入装置。
2. 未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをパレット搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
   前記未加工ワーク保持キャリアを載置した供給用パレットを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
   前記供給用ラックから前記供給用パレットを搬送する供給用搬送装置と、
   前記供給用搬送装置から受け取った前記供給用パレットが前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送され、また、搬出入位置の空のパレット上に前記加工済ワーク保持キャリアが搬出されてなる新たな保管用パレットを次工程へ搬送する横行装置と、
   前記横行装置から受け取った前記保管用パレットを次工程へ搬送する保管用搬送装置と、
   前記保管用搬送装置から受け取った前記保管用パレットから加工済のワークを分離し、分離後の加工済のワークを回収し、分離後の空のキャリアを残るパレットに載置して新たな装填用パレットとするワーク回収部と、
   前記ワーク回収部から受け取った前記装填用パレットを搬送する装填用横行装置と、
   前記装填用横行装置から前記装填用パレットを受け取る補充用搬送装置と、
   前記補充用搬送装置の前記装填用パレット上の空のキャリアに未加工のワークを装填して新たな供給用パレットとするワーク装填部と、
   を備え、前記補充用搬送装置は新たな供給用パレットを前記供給用ラックへ搬送して搬入することにより、パレットが循環することを特徴とするワーク搬出入装置。
3. 請求項２記載のワーク搬出入装置において、
   前記ワーク回収部は、
   前記保管用パレット上の前記加工済ワーク保持キャリアの一部を下方から支える受け部と、
   前記保管用パレット上および前記受け部上の二箇所で前記加工済ワーク保持キャリアを上方から張り出してキャリアの位置を保持する一対の抑え板を有するキャリア抑え部と、
   回収位置の下方にあるワーク回収装置と、
   前記保管用パレットの前記パレットのみを移動するパレット移動部と、
   を備え、
   前記キャリア抑え部が前記保管用パレットの前記加工済ワーク保持キャリアを前記パレット上および前記受け部上の二箇所で抑え、
   前記パレット移動部が少なくとも前記加工済ワーク保持キャリア内にある全ての加工済のワークの下方が解放される位置まで前記パレットを水平方向に移動し、
   前記ワーク回収装置が一括して落し込まれた加工済のワークを回収し、
   前記パレット移動部が前記パレットを当初の位置まで戻し分離後の空のキャリアと前記パレットと一体にして前記装填用パレットとし、
   前記キャリア抑え部が抑えを停止し、
   前記パレット移動部が前記装填用パレットを前記装填用横行装置へ搬出する、
   ことを特徴とするワーク搬出入装置。
4. 上下定盤と、ピンギアによる非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部であって昇降するインターナルギア昇降部と、キャリア搬送ロボットと、前記ピンギアが挿通される孔が設けられるとともに前記下定盤と隣接する搬送台と、を少なくとも有する平面加工装置と、
   請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の前記ワーク搬出入装置と、
   を備え、
   加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置上の前記供給用パレットの面を連続した平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記供給用パレットの面から前記下定盤の面までの連続した平面上で前記未加工ワーク保持キャリアを搬入させ、
   また、加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置上の空のパレットの面までの連続した平面上で前記加工済ワーク保持キャリアを搬出させることを特徴とする平面加工システム。
5. 未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをコンベア搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
   前記未加工ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
   前記加工済ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する保管用ラックと、
   前記供給用ラックから前記未加工ワーク保持キャリアを搬出して前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送し、また、搬出入位置に搬出された前記加工済ワーク保持キャリアを前記保管用ラックへ搬入する搬送装置と、
   を備えることを特徴とするワーク搬出入装置。
6. 未加工のワークを保持するキャリアである未加工ワーク保持キャリア、および、加工済のワークを保持するキャリアである加工済ワーク保持キャリアをコンベア搬送し、平面加工装置に対して前記未加工ワーク保持キャリアの搬入、および、前記加工済ワーク保持キャリアの搬出を行う装置であって、
   前記未加工ワーク保持キャリアを上下方向に多段に複数収容する供給用ラックと、
   前記供給用ラックから前記未加工ワーク保持キャリアを搬送する供給用搬送装置と、
   前記供給用搬送装置から受け取った前記未加工ワーク保持キャリアが前記平面加工装置に対する搬出入位置へ搬送され、また、搬出入位置に搬出された前記加工済ワーク保持キャリアを次工程へ搬送する横行装置と、
   前記横行装置から受け取った前記加工済ワーク保持キャリアを次工程へ搬送する保管用搬送装置と、
   前記保管用搬送装置から受け取った前記加工済ワーク保持キャリアから加工済のワークを分離し、分離後の加工済のワークを回収するワーク回収部と、
   前記ワーク回収部から受け取った分離後の空のキャリアを搬送する装填用横行装置と、
   前記装填用横行装置から前記空のキャリアを受け取る補充用搬送装置と、
   前記補充用搬送装置上の空のキャリアに未加工のワークを装填して新たな未加工ワーク保持キャリアとするワーク装填部と、
   を備え、前記補充用搬送装置は新たな未加工ワーク保持キャリアを前記供給用ラックへ搬送して搬入することにより、キャリアが循環することを特徴とするワーク搬出入装置。
7. 請求項６記載のワーク搬出入装置において、
   前記ワーク回収部は、
   前記加工済ワーク保持キャリアが載置される仮置き用のパレットと、
   前記仮置き用のパレット上の前記加工済ワーク保持キャリアの一部を下方から支える受け部と、
   前記仮置き用のパレット上および前記受け部上の二箇所で前記加工済ワーク保持キャリアを上方から張り出してキャリアの位置を保持する一対の抑え板を有するキャリア抑え部と、
   回収位置の下方にあるワーク回収装置と、
   前記仮置き用のパレットのみを移動するパレット移動部と、
   を備え、
   前記キャリア抑え部が前記仮置き用のパレットの前記加工済ワーク保持キャリアを前記仮置き用のパレット上および受け部上で抑え、
   前記パレット移動部が少なくとも前記加工済ワーク保持キャリア内にある全ての加工済のワークの下方が解放される位置まで前記仮置き用のパレットを水平方向に移動し、
   前記ワーク回収装置が一括して落し込まれた加工済のワークを回収し、
   前記パレット移動部が前記仮置き用のパレットを当初の位置まで戻し分離後の空のキャリアと一体にし、
   前記キャリア抑え部が抑えを停止し、
   前記パレット移動部が前記分離後の空のキャリアを前記装填用横行装置へ搬出する、
   ことを特徴とするワーク搬出入装置。
8. 上下定盤と、ピンギアによる非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部であって昇降するインターナルギア昇降部と、キャリア搬送ロボットと、前記ピンギアが挿通される孔が設けられるとともに前記下定盤と隣接する搬送台と、を少なくとも有する平面加工装置と、
   請求項５〜請求項７の何れか一項に記載の前記ワーク搬出入装置と、
   を備え、
   加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置の面を連続した平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記横行装置の面から前記下定盤の面までの連続した平面上で前記未加工ワーク保持キャリアを搬入させ、
   また、加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の面、前記搬送台の面および前記横行装置の面までの連続した平面上で前記加工済ワーク保持キャリアを搬出させることを特徴とする平面加工システム。

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