JP4598058B2 - ワークハンドリング装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、この装置における搬送ハンドは、ワークを鉛直面内で二次元的に搬送するものであり、水平面内で二次元的に搬送するものではない。
しかしながら、この装置においては、ローダ機構は、ワークを搬送するために走行するエリアが左側エリアだけであり、アンローダ機構は、ワークを搬送するために走行するエリアが右側エリアだけである。すなわち、ローダ機構とアンローダ機構とは、互いに干渉しないように水平面方向においてある程度離隔して配置されたそれぞれのエリア(左側エリア、右側エリア)を走行するように形成されているため、ローダ機構及びアンローダ機構を中央寄りに集約して配置することが困難であり、この装置を半導体製造ライン等に設置するには比較的広いスペースが必要であった。また、大型化を招くが故に、ワークを搬送するための走行距離も長くなり、ワークを検査エリアに搬入してから所定の検査を施し、検査が完了したワークを再び所定エリアまで搬出するのに要する時間が長くなり、生産性を向上させることが困難であった。
この構成によれば、一対の直動アームが、ワークをワークツールで保持しつつ所定位置と作業部との間で搬送する際に、それぞれの走行ガイドに案内されて前後方向に往復動すると同時にすれ違う時に互いに干渉しないように収縮できるため、互いに拘束されない自由な搬送動作が可能になる。また、一対の直動アームが、直動(直線的に動く)タイプであるため、アームが屈曲あるいは回動するタイプに比べて干渉回避の動作を素早く行うことができ、その結果、搬送効率が向上してワークの生産性が向上する。さらに、一対の直動アームは左右方向に伸長するとオーバラップするように、すなわち、一対の直動アームの移動範囲が一対の走行ガイドに挟まれる作業エリア内でオーバラップするように形成されているため、集約化された構造となり、左右方向における装置の幅狭化、小型化が達成される。また、一対の直動アームがオーバラップして移動し得る範囲すなわち作業エリア内であれば、何処にでも作業部を配置でき、作業部を複数個配置すれば多種の作業を行わせることができる。
また、ワーク収容エリアは、作業エリアに対して前後方向の一端側に配置されているため、例えば、作業者がワークを格納したトレイをワーク収容エリアに対して出し入れする際に、作業エリアに対して前後方向の一端側からその出し入れ作業を行うことができる。
さらに、ワーク収容エリアにおいて、前後移動機構よりワークを格納したトレイを前後方向に移動させて入れ替えることができ、又、左右移動機構によりワークを格納したトレイを左右方向に移動させて入れ替えることができるため、未作業のワークを格納したトレイと作業済みのワークを格納したトレイとの入れ替えによるトレイ(ワーク)の保管、待機、あるいは選別等が容易に行うことができる。
この構成によれば、直動アームが前後方向及び左右方向に移動して所定の位置にワークツールを位置付けると、本体部に対して昇降把持ハンドが昇降してワークの取り出しあるいは解放を行うことができるため、円滑で直線的な素早い動作が可能となり、搬送時間の短縮化が達成される。
この構成によれば、直動アームが前後方向及び左右方向に移動してワークを保持したワークツールを作業部に位置付けると、本体部に対して作業ツール部(例えば、ボルトを嵌合させて吸着保持するソケット等)が下降して(駆動源により)起動することで、ワークに作業(例えば、ボルトの締結等)を施すことができるため、搬送動作に続けて所望の作業を施すことができ、搬送から作業までの処理時間の短縮化が達成される。
この構成によれば、一対の直動アームは、ワークをワークツールで保持しつつ、それぞれ独立した搬送動作により、ワーク搬入エリアから作業部まで未作業のワークを搬入し、又、作業部からワーク搬出エリアまで作業済みのワークを搬出することができる。
この構成によれば、例えばワークのタイプが替わり保持形態も変化した場合、一対の直動アームは、ツール収容エリアに移動してそのワークに対応したワークツールに交換することができる。したがって、メインワークに対して複数のサブワークを取り付けるような作業の場合、先ず、一つのワークツールでメインワークを作業部まで搬入し、その後ワークツールを適宜交換して、サブワークを作業部まで搬入し、組付け作業を行わせることができる。このように一台の装置で製品の全作業工程を行うことができる。
この構成によれば、一対の直動アームを前後方向へ移動させるときは、伸縮アームを収縮させるだけでお互いの干渉を防止できるため、直動アーム全体としての円滑な動作が可能となる。また、一対の直動アームが第1アームと少なくとも一つの伸縮アームとにより構成されるため、構造の簡素化が達成される。
この構成によれば、複数のワークツールが同種のものであれば同種のワークを一度に複数個搬送することができ、一方、複数のワークツールが異種のものであれば異種のワークを同時に搬送、又は、ワーク又はワークが収容された所定位置に対応したワークツールのみを使用して対応するワークのみを搬送することができる。また、異種のワーク(例えば、メインワーク及び複数のサブワーク)を同時に搬送すれば、ワーク毎にワーク収容エリアに戻ることなく、メインワークに対してサブワークを順番に連続的に組み付けることができ、搬送時間及び作業時間の短縮化、高効率化を達成できる。
この構成によれば、回転盤を回転させることで、ワークと作業部との位置関係あるいはワークとワークツールとの対応関係を選択して位置決めできるため、円滑な搬送作業が可能になる。
この構成によれば、一対の直動アームが前後方向への移動に際してすれ違う際に、伸縮アームを完全に収縮位置まで収縮させなくても互いの干渉を防止できる。その結果、干渉防止のための収縮動作を完全に又は一部不要にすることができ、搬送動作をより円滑にできる。
この構成によれば、回転テーブルは、インデックステーブルとして機能して、ワーク搬入位置、ワーク作業位置、ワーク搬出位置へのワークの位置決め動作が全て同時に行われるため、待ち時間が無く、生産性をより向上(高スループット化)させることができる。
図2は、図1に示すワークハンドリング装置の正面図である。
図3は、図1に示すワークハンドリング装置の右側面図である。
図4は、図1に示すワークハンドリング装置の一対の直動アームが移動した状態を示す平面図である。
図5は、本発明に係るワークハンドリング装置がクリーンルームに適用された状態を示す正面図である。
図6は、本発明に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示す平面図である。
図7は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図8A,図8B,図8Cは、それぞれ異なるワークツールを示す側面図である。
図9A及び図9Bは、直動アームの他の実施形態を示す部分平面図である。
図10は、図9Aに示す直動アームを採用したワークハンドリング装置の正面図である。
図11A及び図11Bは、直動アームのさらに他の実施形態を示す部分平面図及び部分正面図である。
図12は、直動アームのさらに他の実施形態を示すワークハンドリング装置の正面図である。
図13は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図14は、図13に示すワークハンドリング装置に含まれる作業部を拡大した拡大平面図である。
図15は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図16は、本発明の第2の観点に係るワークハンドリング装置の一実施形態を示す平面図である。
図17は、本発明の第2の観点に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示す平面図である。
図18は、本発明の第2の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
このワークハンドリング装置は、図1ないし図4に示すように、略矩形のベース10、ベース10上の左側Ly及び右側Ryにおいて前後方向Xに伸長して設けられた一対の走行ガイド20,20´、各々の走行ガイド20,20´上を独立して走行するように設けられた一対の直動アーム30,30´、一対の走行ガイド20,20´に挟まれた作業エリア40内の略中央(中心線Lを通る領域)に配置された作業部41、作業エリア40に隣接してベース10の前側Fxに配置されたワーク収容エリア50、一対の直動アーム30,30´にそれぞれ取り付けられたワークツール60,60´等を備えている。
尚、一対の走行ガイド20,20´には、両端において直動アーム30,30´の移動を規制するストッパ(不図示)が設けられている。
そして、一対の直動アーム30,30´は、それぞれ走行ガイド20,20´上を各々独立して前後方向Xに走行すると共に、対向する左右方向Yにおいて、互いに干渉しない収縮位置(例えば、図4に示すような収縮位置)からオーバラップする伸長位置(例えば、図2に示すような伸長位置)まで伸縮自在となっており、先端に設けられたワークツール60,60´を作業エリア40の略全域に亘って移動させ得るようになっている。
尚、伸縮アーム32,32´は、一つのアームに限らず、複数のアームが多段的に伸縮するように形成されてもよい。
ここで、一対の直動アーム30,30´が前後方向Xに移動し又左右方向にYに伸縮するための駆動機構としては、DCモータ,ステッピングモータ等の電磁アクチュエータ、リードスクリュー等を用いた各種の駆動機構を採用できる。
尚、作業部41の配置場所は、中央領域に限るものではないが、各々の直動アーム30,30´が最も短い距離でワークWを搬送できるようにするためには、中央領域に配置するのが好ましい。
そして、作業が完了すると、一方の直動アーム30は、ワークツール60で作業済みのワークWを、作業部41から取り出して保持しつつワーク収容エリア50まで搬出して、作業済み用のトレイTに収容し解放する。一方、作業部41の近傍で待機していた他方の直動アーム30´は、保持した未作業のワークWを作業部41まで搬入して作業位置に位置決めし解放する。
一対の直動アーム30,30´は、この搬送シーケンスを連続的に繰り返えして、対象となるワークWの搬入及び搬出を行う。
また、一対の直動アーム30,30´は左右方向Yに伸長するとオーバラップするように、すなわち、一対の直動アーム30,30´の移動範囲が一対の走行ガイド20,20´に挟まれる作業エリア40内でオーバラップするように形成されているため、集約化された構造となり、左右方向Yにおける装置の幅狭化、小型化が達成される。また、一対の直動アーム30,30´がオーバラップして移動し得る範囲すなわち作業エリア40内であれば、何処にでも作業部41を配置でき、作業部41を複数個配置すれば多種の作業を行わせることができる。
上記のワークハンドリング装置は、電子部品あるいは機械部品等の種々のワークWに、処理、検査、測定、加工等の各種の作業を施す際に、所定位置(ワーク収容エリア50)と作業部41との間でワークWを搬送する際に適用できるものである。
これにより、半導体製造ラインの集約化、小スペース化を達成しつつ、生産性を向上させることができる。
すなわち、この装置では、同時に二つのワークWに対して所定の作業を施すことができ、一方の直動アーム30が、ワーク収容エリア50と一方の作業部41との間及びワーク収容エリア50と他方の作業部41´との間でワークWの搬送(搬入及び搬出)動作を行い、又、この搬送動作と独立して、他方の直動アーム30´が、ワーク収容エリア50と一方の作業部41との間及びワーク収容エリア50と他方の作業部41´との間でワークWの搬送(搬入及び搬出)動作を行う。このように、二つ以上の作業部41を、一対の直動アーム30,30´がオーバラップして移動する範囲に配置できるため、適宜必要に応じて多種の作業を施すことができ、生産性を向上させることができる。
また、これらの搬送動作において、一対の直動アーム30,30´は、それぞれ左右方向Yに適宜伸縮しつつ前後方向Xに往復動するため、すれ違う際に互いの干渉を防止でき、又、ワーク収容エリア50と作業部41,41´との間で最短距離を移動してワークWを効率良く搬送することができる。
すなわち、この装置では、図7に示すように、ベース10上の前後方向Xにおいて、作業エリア40の前側Fxに隣接してワーク収容エリア50が配置され、作業エリア40の後側Rxに隣接してツール収容エリア70が配置されている。
ツール収容エリア70には、複数のツール保持部71が設けられ、異なる種類のワークツール60,60´が複数個収容されている。これらのワークツール60,60´としては、例えば図8Aないし図8Cに示すように、ワークWの幅寸法に応じた昇降把持ハンド62(62´)をもつものを予め用意してもよく、あるいは、各種のワークWに対応した作業ツール部(不図示)をもつものを予め用意してもよい。
このように、作業エリア40に隣接して各種のワークWに対応した各種のワークツール60,60´を交換可能に収容するツール収容エリア70を設けることにより、例えばワークWのタイプが替わり保持形態が変化した場合、一対の直動アーム30,30´は、ツール収容エリア70に移動してそのワークWに対応したワークツール60,60´に即座に交換することができる。
したがって、例えば、メインワークWに対して複数のサブワークWを取り付けるような作業の場合、先ず、一つのワークツール60,60´でメインワークWを作業部41まで搬入し、その後ワークツール60、60´を適宜交換して、サブワークWを作業部41まで搬入し、組付け作業を行わせることができる。このように一台の装置で製品の全作業工程を行うことができる。
図9A及び図10に示す装置では、伸縮アーム32,32´の一側面に対して、複数(ここでは、4個)のワークツール60,60´が取り付け可能となっている。図9Bに示す装置では、伸縮アーム32,32´の両側面に対して、複数(ここでは、8個)のワークツール60,60´が取り付け可能となっている。
このように、伸縮アーム32,32´に複数のワークツール60,60´を設けたことにより、複数のワークツール60,60´が同種のものであれば同種のワークWを一度に複数個搬送することができる。一方、複数のワークツール60,60´が異種のものであれば異種のワークWを同時に搬送することができる。
また、全てのワークツール60,60´を同時に用いるのではなく、ワークW又はワークWが収容されたワーク収容エリア50の位置に容易に対応し得るワークツール60,60´のみを選択(使用)して、対応するワークWのみを搬送することもできる。
さらに、異種のワークW(例えば、メインワーク及び複数のサブワーク)を同時に搬送すれば、ワークW毎にワーク収容エリア50に戻ることなく、メインワークに対してサブワークを順番に連続的に組み付けることができ、搬送時間及び作業時間の短縮化、高効率化を達成できる。
このように、複数のワークツール60,60´を保持すると共に回転可能な回転盤33を設けたことにより、回転盤33を適宜回転させることで、ワークWと作業部41との位置関係、あるいは、ワークWとワークツール60,60´との対応関係を選択して位置決めできるため、円滑な搬送作業が可能になる。
このように、伸縮アーム32,32´を異なる高さ位置に配置したことにより、一対の直動アーム30,30´が前後方向Xへの移動に際してすれ違うときに、伸縮アーム32,32´を完全に収縮位置まで収縮させなくても互いの干渉を防止できる。その結果、干渉防止のための収縮動作を完全に又は一部不要にすることができ、搬送動作をより円滑にできる。
この装置において、ワーク収容エリア50には、図13に示すように、ワークWを担持したトレイTを前後方向Xに移動させる前後移動機構51と、ワークWを担持したトレイTを左右方向Yに移動させる左右移動機構52とが設けられている。そして、前後移動機構51により、ワークWを担持したトレイTを前後方向Xに移動させて入れ替えることができ、又、左右移動機構52により、ワークWを担持したトレイTを左右方向Yに移動させて入れ替えることができる。
これにより、例えば、未作業のワークWと作業済みのワークWとの入れ替えによるワークWの保管、待機、あるいは選別等を容易に行うことができる。
そして、回転テーブル141が60度刻みで回転することにより、ワーク搬入位置Pin、ワーク作業位置Pw、ワーク搬出位置Poutのそれぞれの位置に、同時にワーク保持部141aを位置決めして、ワークWを位置付けるように形成されている。
すなわち、回転テーブル141は、インデックステーブルとして機能して、ワーク搬入位置Pin、ワーク作業位置Pw、ワーク搬出位置PoutへのワークWの位置決め動作が全て同時に行われるため、待ち時間が無く、生産性をより向上(高スループット化)させることができる。尚、少なくともワーク搬入位置Pinとワーク搬出位置Poutに対してワークWの位置決め動作が同時に行われれば、作業効率は向上する。
この装置では、ベース10上の前後方向Xにおいて、ワーク収容エリアとして、未作業のワークWを搬入して収容するワーク搬入エリア53が前側Fxに配置され、作業済みのワークWを搬出するべく収容するワーク搬出エリア54が後側Rxに配置されている。すなわち、ワーク搬入エリア53とワーク搬出エリア54とは、作業エリア40を挟んで前後方向Xの両端側にそれぞれ分離して配置されている。
そして、一対の直動アーム30,30´は、ワークWをワークツール60,60´で保持しつつ、それぞれ独立した搬送動作により、ワーク搬入エリア53から作業部(回転テーブル)141まで未作業のワークWを搬入し、又、作業部(回転テーブル)141からワーク搬出エリア54まで作業済みのワークWを搬出する。
このように、ワーク搬入エリア53及びワーク搬出エリア54を前後方向Xの両端側に配置することにより、搬入→作業→搬出というワークWの流れに沿った配置構成になり、一対の直動アーム30,30´の搬入動作及び搬出動作が円滑に行われ、生産性を向上させることができる。
そして、この作業ユニットUが、前後方向X(走行ガイド20,20´の伸長方向)に複数配列され、隣接する作業ユニットU間が連結搬送機構100により直列的に連結されて、上流側の作業ユニットUと下流側の作業ユニットUの間でワークWの受け渡しが行われるようになっている。
したがって、各作業ユニットUに必要な作業工程を予め割り付けて、上流側の作業ユニットUから下流側の作業ユニットUに順次にワークWを搬送することで、ワークWに対して割り付けられた一連の関連する作業を連続的に行わせることができるため、作業を自動化でき、生産性を向上させることができる。また、このように、作業ユニットUを基本的な構成として、ワークツール60,60´あるいは作業部41を変更することで、作業の種類に応じた専用の作業ユニットUを形成することができ、設備費用の低減を達成しつつ各種の専用作業を行える装置を提供することができる。
この装置では、図17に示すように、この作業ユニットUが、前後方向Xに隣接して複数配列されかつ直列的に直接連結されており、一対の走行ガイド20,20´は、ベース10の前端及び後端まで伸長して形成され、両端のストッパが取り除かれた構成となっている。
このとき、各々の作業ユニットUに含まれる一対の走行ガイド20,20´は、前後方向Xに直線的に接続して配列された状態となり、各々作業ユニットUに含まれる一対の直動アーム30,30´は、それぞれ隣接する他の作業ユニットUへの乗り移りが可能となっている。
すなわち、各々の作業ユニットUに含まれる一対の直動アーム30,30´は、隣接する作業ユニットU間を連結してワークWを搬送する連結搬送機構を兼ねるように形成されている。したがって、専用の連結搬送機構が不要になり、構造を簡素化でき、装置の集約化、小型化等を達成できる。
すなわち、隣接する他の作業ユニットUへ乗り移り可能な一対の直動アーム30,30´を介して、上流側の作業ユニットUから下流側の作業ユニットUに向けて順次にワークWを搬送しつつ一連の作業を施すようになっている。
また、各作業ユニットUに含まれる一対の直動アーム30,30´を連結搬送機構として利用する替わりに、各作業ユニットUに含まれるワーク搬入エリア53又はワーク搬出エリア54に連結搬送機構を兼ね備えた構成を採用することもできる。この場合、それぞれの作業ユニットUに含まれるワーク搬入エリア53又はワーク搬出エリア54が、ワークWの受け渡しを行うため、前述同様に、専用の連結搬送機構が不要になり、構造を簡素化でき、装置の集約化、小型化等を達成できる。尚、上流側のワーク搬出エリア54と下流側のワーク搬入エリア53のどちらか一方を廃止して、上流側と下流側に共通なエリアを採用してもよい。
この装置では、図18に示すように、前述同様のベース10、一対の走行ガイド20,20´、一対の直動アーム30,30´、作業部41を含む作業エリア40、ワーク収容エリアとしてのワーク搬入エリア53及びワーク搬出エリア54、ワークツール60,60´等により一つの作業ユニットUが形成されている。
そして、この作業ユニットUが、左右方向Y(直動アーム30,30´の伸縮方向)に複数配列され、隣接する作業ユニットU間が連結搬送機構としての連結搬入機構110及び連結搬出機構120により並列的に連結されている。すなわち、連結搬入機構110は、隣接する作業ユニットUのワーク搬入エリア53同士を連結してワークWを搬入し、連結搬出機構120は、隣接する作業ユニットUのワーク搬出エリア54同士を連結してワークWを搬出するように形成されている。
Y 左右方向
T トレイ
W ワーク
Fx 前側(一端側)
Rx 後側
10 ベース
20,20´ 一対の走行ガイド
30,30´ 一対の直動アーム
31,31´ 第1アーム
32,32´ 伸縮アーム
33 回転盤
40 作業エリア
41,41´ 作業部
50 ワーク収容エリア
51 前後移動機構
52 左右移動機構
53 ワーク搬入エリア(ワーク収容エリア)
54 ワーク搬出エリア(ワーク収容エリア)
60,60´ ワークツール(又は作業ツール部)
61,61´ 本体部
62,62´ 昇降把持ハンド
70 ツール収容エリア
141 回転テーブル(作業部)
141a ワーク保持部
Claims (10)
- 前後方向に伸長して左右に設けられた一対の走行ガイドと、
前記走行ガイド上を各々独立して走行すると共に対向する左右方向において互いに干渉しない収縮位置からオーバラップする伸長位置まで伸縮自在な一対の直動アームと、
前記一対の走行ガイドに挟まれた作業エリア内に配置されてワークに所定の作業を施す作業部と、
前記作業エリアにおける前後方向の一端側に設けられ,ワークを格納するトレイが前後方向及び左右方向に複数個並べて配置されるワーク収容エリアと、
前記ワーク収容エリアに配置されたトレイと前記作業部との間でワークを搬送すべく,前記一対の直動アームにそれぞれ取り付けられたワークツールと、を備え、
前記ワーク収容エリアは、前後方向に並んだ前記トレイの前後位置を入れ替える前後移動機構と、左右方向に並んだ前記トレイの左右位置を入れ替える左右移動機構とを含む、
ワークハンドリング装置。 - 前記ワークツールは、前記一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、前記本体部に対して昇降自在に連結されてワークを把持する昇降把持ハンドとを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のワークハンドリング装置。 - 前記ワークツールは、前記一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、前記本体部に対して昇降自在に連結されてワークを保持しつつ作業を施す作業ツール部とを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のワークハンドリング装置。 - 前記ワーク収容エリアは、未作業のワークを搬入して収容するワーク搬入エリアと、作業済みのワークを搬出するべく収容するワーク搬出エリアとを含み、
前記ワーク搬入エリアと前記ワーク搬出エリアとは、前記作業エリアを挟んで前後方向の両端側にそれぞれ配置されている、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。 - 前記作業エリアに隣接して、各種のワークに対応した各種の前記ワークツールを交換可能に収容するツール収容エリアを設けた、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。 - 前記一対の直動アームは、それぞれ前記走行ガイド上を前後方向に走行する第1アームと、前記第1アームに対して左右方向に伸縮自在に設けられた少なくとも一つの伸縮アームとを含む、
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。 - 前記伸縮アームには、前記ワークツールが複数個設けられている、
ことを特徴とする請求項6に記載のワークハンドリング装置。 - 前記伸縮アームには、円板状の回転盤が設けられ、
前記回転盤には、周方向において前記ワークツールが複数個設けられている、
ことを特徴とする請求項6に記載のワークハンドリング装置。 - 前記一対の直動アームの一方に含まれる伸縮アームと前記一対の直動アームの他方に含まれる伸縮アームとは、鉛直方向において異なる高さの位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項6に記載のワークハンドリング装置。 - 前記作業部には、周方向に配列された複数のワーク保持部を有する回転テーブルが設けられ、
前記回転テーブルは、所定角度の回転により、前記直動アームがワークを搬入するワーク搬入位置、ワークに作業を施すワーク作業位置、及び前記直動アームがワークを搬出するワーク搬出位置に、同時に前記ワーク保持部を位置決めするように形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし9いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。
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