JP7378772B2 - 極小物体の一層化装置 - Google Patents

Description

本発明は、極めて小さい、例えば半導体素子や電子・電気素子のような部品が乱雑に搬送されて多層状に重なっていたり、山積みになっていたりする場合に、重なった状態を一層に均す装置に関する。

部品や材料の搬送途中において、これらが多層状に重なっていたり、山積みになっていたりすると次工程で差し障りが生じる場合、重なった状態を均す必要がある。山積みの材料や部品を均すには、山積の部品や材料が載置された載置面や搬送面を揺動又は振動させたり、ヘラを用いたりすることが一般的に知られている他、例えば特許文献１，２が知られている。

例えば、特許文献１（特開２００２－３１６７１４号公報）には、コンベア上に堆積し、搬送される材料や部品を平坦にするために、コンベア上方に幅方向に往復運動するヘラのような均し部材を設けると共に、コンベアの搬送経路が下流に向けた下り勾配が設ける構成が開示されている。

また、特許文献２（特開２０１２－４１１３９号公報）には、ピッキング装置又はハンドリング装置により山積みされたワークを把持しやすいように、底部移動手段により材料や部品の収納容器の底部が上下移動可能とされ、三次元姿勢認識装置により山積み状態のワークの位置や姿勢を認識し、山積み状態の変更の旨の信号を出力し、この信号に基づいて底部移動手段が山積み状態を崩すよう動作する構成が開示されている。

本発明において上記部品や材料に相当する極薄・極小の例えば半導体素子、電子・電子素子（以下、極小物体という）は、上記のように単に所定厚みで均したり、表面を平坦にしたりというだけでなく、次の理由により一層化することが求められる。

その理由は、製造工程の後に、外観（表面）検査等の工程があり、その際に極小物体同士が重なっていると個別検査ができない、あるいは外観検査工程や梱包工程に移動させる際に、極小物体同士が重なっていると上手くピッキングやハンドリングすることができない、からである。

ところが、特許文献１，２を含めて載置面や搬送面を揺動又は振動させたり、ヘラを用いたりする手法では、山積みの材料や部品を所定厚みで均したり、表面を平坦にしたりすることは可能であっても、山積みの極小物体を一層化するには適しておらず、結果的に有効な手立ては存在しなかった。

すなわち、揺動又は振動については、極小物体が接触した状態で載置されている載置面や搬送面を揺動させたり振動させるため、極小物体が擦れたり衝突したりして物理的損傷を与える可能性がある。また、ヘラを用いることについては、ヘラと載置面や搬送面に積層状の極小物体が挟まるあるいはヘラが極小物体を擦ることで前記同様に物理的損傷を与える可能性がある。

特開２００２－３１６７１４号公報 特開２０１２－４１１３９号公報

本発明が解決しようとする課題は、特許文献１，２を含めて極小物体が接触した載置面や搬送面を揺動又は振動させたり、ヘラを用いたりする手法では、極小物体を損傷する可能性あることから適しておらず、結局、山積みの極小物体を一層化する有効な手立てが存在しないことである。

上記課題を解決するために、本発明の極小物体の一層化装置は、極小物体の載置面に該物体よりさらに小さい多数の孔を有すると共に内部が中空とされた載置台と、この載置台に接続されて該載置台の内部に正圧又は負圧を生じさせる吸排気機構と、前記載置台を揺動させる揺動機構と、前記吸排気機構と前記揺動機構とを駆動制御する制御部とを備え、さらに、前記載置台の物体載置面における物体の高さ分の上方を、該載置台の幅方向又は長さ方向に走査するセンサを有することを特徴とした。

本発明は、載置台に山積で極小物体が載置されると、制御部を介して吸排気機構を駆動制御して該載置台内に正圧を生じさせ、この正圧により載置台上面の多数の孔から空気を噴出させて、極小物体の山を崩すようにしているので、この時点で極小物体が極小物体同士以外の他の構成によって擦られたり、衝撃が加わったりすることがない。

そして、本発明は、空気を噴出させた状態で、制御部を介して揺動機構を駆動制御して、載置台を揺動するようにしているので、極小物体はわずかに浮揚した状態で揺動する（極小物体に相対して載置台の多数の孔が揺動する）し、よって、極小物体に対して何ら外力を加えることなく重なった極小物体を一層化することができる。また、本発明は、載置台の物体載置面における物体の高さ分の上方を、該載置台の幅方向又は長さ方向に走査するセンサを有しているので、一層となっているか否かが確実に確認できる。

本発明の極小物体の一層化装置を示す、（ａ）は側面方向から見た必要箇所の概略端面図、（ｂ）は（ａ）を平面方向から見た概略図、である。 本発明の極小物体の一層化装置を示す、（ａ）は搬送方向下流側から見た必要箇所の概略端面図、（ｂ）は（ａ）を平面方向から見た概略図、である。 本発明の極小物体の一層化装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）～（ｅ）は本発明の極小物体の一層化装置において極小物体を一層化する手順を示す図である。 （ａ）～（ｅ）は本発明の極小物体の一層化装置において極小物体を一層化する手順の図４の（ｃ）（ｄ）をさらに詳細に説明するための示す図である。 （ａ）～（ｃ）は本発明の極小物体の一層化装置において極小物体を一層化する他の手法を説明するための図である。 （ａ）は本発明の極小物体の一層化装置において用いるポーラスプレートの変形構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線部分断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ線部分断面図、である。

本発明は、山積みの極小物体を一層化する有効な手法を確立することを目的として、極小物体の載置面に該物体よりさらに小さい多数の孔を有すると共に内部が中空とされた載置台と、この載置台に接続されて該載置台の内部に正圧又は負圧を生じさせる吸排気機構と、載置台を揺動させる揺動機構と、吸排気機構と揺動機構とを駆動制御する制御部とを備え、さらに、前記載置台の物体載置面における物体の高さ分の上方を、該載置台の幅方向又は長さ方向に走査するセンサを有したものである。

載置台の載置面における極小物体よりさらに小さい多数の孔に関しては、例えば載置台の上面部が開放され、この開放面に極小孔が多数に形成された通気性を有するポーラスプレートを設けてもよく、もちろん実際に無数と言える極小孔を載置台上面に形成してもよい。

吸排気機構は制御部に制御されて載置台の内部に正圧又は負圧を生じさせ、揺動機構は制御部に制御されて載置台を前後左右及び所定角度の正転・逆転で平面揺動させる。例えば上流工程から搬送され、最初に載置台上に堆積した極小物体の山を崩すために正圧を生じさせ、多数の孔から空気を噴出させる。載置台内に与える正圧は連続的でも間欠的でもよい。

これにより、山は崩れて、ある程度、載置台上で極小物体が分散化し、上方の堆積がなくなった極小物体は空気の噴出により僅かに載置台から浮揚する。そして、正圧を生じさせて空気を噴出しておき、そのうえで、揺動機構により載置台を前後左右、所定角度の正転・逆転で平面揺動させる。これにより浮揚状態又は移動しやすい状態となった極小物体は、載置台上で移動しやすくなり、極小物体はさらに載置台上で分散・拡散する。

本発明は、載置台からの空気の噴出と揺動とにより、極小物体は、積層した不安定な状態から、安定した状態、つまり一層化されることとなる。なお、所定時間だけ空気の噴出と揺動をした後に吸排気機構により載置台内に負圧を生じさせて、すでに多数の孔の位置に極小物体が存在した極小物体を吸引固定した状態で、揺動を行い、再度、空気を噴出させつつ載置台を揺動することを繰り返すようにしてもよい。

さらに、本発明は、載置台の物体載置面における物体の高さ分の上方を、該載置台の幅方向又は長さ方向に走査するセンサを有しているので、一層となっているか否かが確実に確認できる。

また、本発明は、載置台上面における縁部に壁面を設けてもよい。こうすることで、分散・拡散する極小物体が載置台から零れ落ちることを抑制することができる。

さらに、本発明は、載置台上面における縁部に、内部中空の壁面を設けて該壁面内部に正圧を与えてもよい。こうすることで、壁面と載置台上面との角部分近くに極小物体が残ることがなく、また、壁面からの水平方向の空気の噴射により容易に極小物体を一層化することができるようになる。

また、本発明は、載置台の上下面を反転させる反転機構を備えてもよい。こうすることで、載置台内に負圧を与えた状態で該載置台を上下反転させれば、吸引状態の極小物体上に重なっている極小物体を落とすことができ、確実に一層化することができる。

また、本発明は、載置台の上面に極小物体が１個だけ嵌入するピットが形成していてもよい。こうすることで、一層化と極小物体の整列とを同時に行うことができる。

以下、本発明の極小物体の一層化装置の具体的な実施例について図面を参照して説明する。１は、山積みで載置された多量の極小物体を一層化するための極小物体の一層化装置（以下、一層化装置１と記す）である。なお、以下、極小物体についてはワークＷと記すこととする。一層化装置１は、本実施例では次の構成とされている。

２は、ワークＷが載置される載置台であり、内部が中空とされ、本例では上面が開放され、ここにワークＷよりさらに小さい寸法の多数の孔が形成されたポーラスプレート２Ａが設けられている。

さらに、本例では、載置台２には各辺縁部に壁面２Ｂが設けられている。この壁面２Ｂは、本例では載置台２とは別体とされると共に載置台２の中央に臨む内面が開放された中空とされ、この開放面にポーラスプレート２Ａが設けられている。

３は、載置台２に接続され、該載置台２の内部に正圧又は負圧を生じさせる吸排気機構である。この吸排気機構３は、本例では壁面２Ｂに対して吸排気を行わない。４は、載置台２を揺動させる揺動機構であり、この揺動は、前後、左右、所定角度の正転、逆転、のいずれか又は２以上を行う。

５は、本例では壁面２Ｂに接続され、壁面２Ｂ内に正圧を生じさせ、ポーラスプレート２Ａを介して吸気を噴射するための壁面排気機構である。つまり、本例における一層化装置１は、載置面２に対しては吸排気機構３により吸排気が行われ、壁面２Ｂに対しては壁面排気機構５によって排気（のみ）が行われる構成となっている。ゆえに壁面２Ｂは載置台２と別体で設けられている。

本例では、内部中空の壁面２Ｂとこの壁面２Ｂに対して排気を行う壁面排気機構５を備えることにより、壁面２Ｂと載置台２上面との隅や角の部位に移動するワークＷを中央に戻すことができ、隅や角でワークＷが残ることを防止することができる。

６は、載置台２の幅方向（長手方向＝搬送方向と直交する方向）中央で、搬送方向に設けた軸を中心として載置台２を表裏反転させる反転機構である。７は、一層化されていない箇所の有無を検知するために、載置台２のワークＷの載置面における物体の高さ分の上方を、本例では例えば該載置台２の幅方向について搬送方向に走査する発受光素子からなる走査センサである。

８は、吸排気機構３、揺動機構４、壁面排気機構５、反転機構６、走査センサ７を制御する制御部である。一層化装置１は、制御部８によって、例えば次のように動作する。全体の動作としては図４に示すように、まず、（ａ）に示す状態でホッパーＨからカウンタＣを通過させて所定量だけワークＷが排出されると、（ｂ）に示すようにワークＷは載置台２上に山積みに載置される。

その後、（ｃ）に示すように、制御部８は、吸排気機構３により載置台２内に、壁面排気機構５により壁面２Ｂに、共に正圧が与えられ、載置台２及び壁面２Ｂのポーラスプレート２Ａから空気を噴射させ、また、揺動機構４により載置台２を揺動する。

（ｃ）の後、（ｄ）に示すように、制御部８は、走査センサ７を作動させて、載置台２上に未だ２層以上の層状となった箇所が存在しないかを確認し、一層化されている場合は、その旨の信号を、次工程の例えば本例ではピッキング機構Ｐへ出力し、（ｅ）に示すようにワークＷがピッキング機構Ｐにより個別搬送される。

一層化されていない箇所が検知された場合は、走査センサ７で一層化が確認されるまで、例えば空気を噴出させつつ載置台２の揺動を行う、あるいは、例えば空気を吸引して一層化されたワークＷを固定した状態で載置台２の揺動を行う、ことを繰り返す。

ここで、図４（ｃ）（ｄ）についてさらに詳細に図５を参照して説明する。図５（ａ）のとおり、載置台２上に山積みとされたワークＷは、まず、図５（ｂ）に示すように、吸排気機構３により載置台２上面から噴出された空気により、ワークＷが下方から吹き上げられて最初の状態に比べて山の裾が広がって、山の高さが低くなる。

ワークＷは山の積み上がりが少ないほど、載置台２から噴出する空気により浮揚しやすくなり、浮揚すれば移動しやすくなるので、山の裾が広がり、しだいに広い面積に拡散・分散することとなる。なお、このときに吸排気機構３による排気が行われるタイミングで、壁面排気機構５も排気が行われるので、しだいに拡散するワークＷが載置台２と壁面２Ｂとの隅や角に入り込むことが防止される。

さらに、図５（ｃ）に示すように、吸排気機構３と壁面排気機構５を作動させた状態で揺動機構４により載置台２を前後左右、所定角度で正転・逆転、で揺動を繰り返し行うことにより、浮揚により移動しやすくなっていることに加えて、ワークＷは積層された不安定な状態から、一層化された状態になろうとして、ワークＷはワークＷ同士の隙間に移動し、つまり一層化されることとなる。

そして、図５（ｄ）に示すように、ある一定時間だけ図５（ｃ）が行われると、一層化されていない箇所があるかを走査センサ７によって検知させる。この走査センサ７はワークＷが２層分の高さで走査することで、その高さの箇所が未だ存在する場合は、上記のとおり、図５（ｃ）に戻って一層化を促す。本例では、この図５（ｃ）（ｄ）の動作を一層化されるまで繰り返す。

一層化されていることが図５（ｄ）で確認されると、図５（ｅ）に示すように最終的に、制御部８は吸排気機構３により載置台２に負圧を与え、これにより載置台２から吸気が行われ、一層化されたワークＷはその位置で載置台２に位置決めされる。このように吸排気機構３によって吸気してワークＷを載置台２において位置決めしておくことで、ピッキング機構Ｐによるピッキング最中にワークＷの位置や姿勢がずれてしまうことがなく、ワークＷを安定して載置台２上に載置させておくことができる。

なお、図５（ｄ）の走査センサ７による一層化の確認手順に代えて、又は、図５（ｄ）の直前に、図６に示す反転機構６を用いた手順を加えてもよい。図６は、走査センサ７による一層化の確認手順に代えることとして説明する。

すなわち、図５（ｃ）を所定時間行った後、図６（ａ）に示すように、制御部８は吸排気機構３により載置台２を吸気して現状載置台２と接触しているワークＷを吸引しておく。そして、載置台２にワークＷを吸引した状態で、トレイＴを載置台２の下方に位置させた後、反転機構６を作動させて、図６（ｂ）に示すように載置台２を表裏反転させる。

載置台２が反転すると、２層以上のうち載置台２に吸引されていないワークＷは、トレイＴに落下する。この後、図６（ｃ）に示すように、再度、反転機構６を作動させて載置台２を表裏反転させることで、さらに確実にワークＷを一層にすることができる。

なお、上記では、反転機構６によってワークＷを確実に一層化できることから走査センサ７に代えて設けることとしたが、走査センサ７と反転機構６の両者を備える構成とし、走査センサ７で一層化されていない箇所が存在する場合に反転機構６を作動させるといった制御としてもよい。

また、揺動機構４は、載置台２を上記では前後左右、所定角度の正転・逆転の平面的に揺動させることとしていたが、必要に応じてごくわずかな振幅の上下動すなわち振動を与える機能が付加されていてもよい。ただし、この振動はワークＷに衝撃を与えるような振幅であったり、単位時間あたりの回数であったりしてはならない。

さらに、上記では、ポーラスプレート２Ａは、ワークＷの寸法より小さい孔が多数形成されていることとしていたが、例えば、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、ポーラスプレート２Ａの上面にワークＷが１個だけ嵌入するピット２Ｃを形成したものを採用してもよい。

ピット２Ｃは、ポーラスプレート２Ａの上面から該ピット２Ｃ内底面に至る側壁部に、該内底面に向かって下り勾配とされた傾斜が設けられており、ワークＷが嵌入しやすくなっている。

ピット２Ｃが形成されたポーラスプレート２Ａを採用して、上記手順の一層化を行うことで、一層化した際には、ワークＷが該ポーラスプレート２Ａにおいて姿勢が整列された状態となっているから、後の工程においてワークＷを扱うことが極めて容易となる。

本発明によれば、載置面に形成された載置される物体よりさらに小さい多数の孔に吸排気機構により正圧又は負圧を生じさせると共に振動機構により載置台を揺動させるよう制御するので、山積みで多層に載置された極小物体が平坦化され、安定した一層となる、また、載置台上面の縁部に壁面を設けたり、その壁面を中空として正圧を与えたりすることで、より確実に極小物体を短時間で一層化できる。

１ （極小物体）一層化装置
２ 載置台
２Ａ ポーラスプレート
２Ｂ 壁面
２Ｃ ピット
３ 吸排気機構
４ 揺動機構
５ 壁面排気機構
６ 反転機構
７ 走査センサ
８ 制御部

Claims (5)

1. 極小物体の載置面に該物体よりさらに小さい多数の孔を有すると共に内部が中空とされた載置台と、この載置台に接続されて該載置台の内部に正圧又は負圧を生じさせる吸排気機構と、前記載置台を揺動させる揺動機構と、前記吸排気機構と前記揺動機構とを駆動制御する制御部とを備え、さらに、前記載置台の物体載置面における物体の高さ分の上方を、該載置台の幅方向又は長さ方向に走査するセンサを有したことを特徴とする山積みで多量に載置された極小物体の一層化装置。
2. 載置台上面の縁部に壁面を設けることを特徴とする請求項１記載の極小物体の一層化装置。
3. 載置台上面の縁部に、内部中空の壁面を設けて該壁面内部に正圧を与えることを特徴とする請求項１記載の極小物体の一層化装置。
4. 載置台の上下面を反転させる反転機構を備えたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の極小物体の一層化装置。
5. 載置台の上面に極小物体が１個だけ嵌入するピットが形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の極小物体の一層化装置。

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