JP2015074057A - Work-piece handling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワーク用角孔に対して矩形状のワークのローディングまたはアンローディングを行うワークハンドリング装置に関する。 The present invention relates to a workpiece handling apparatus that loads or unloads a rectangular workpiece with respect to a workpiece square hole.
両面研磨装置は、被研磨対象であるワークの両面を同時に研磨する。両面研磨装置は、上定盤、下定盤、サンギアおよびインターナルギアを備える。そして、ワークを保持するキャリアがサンギアおよびインターナルギアに噛み合わされており、キャリアは自転しつつ公転する遊星運動を行う。また、ワークは下定盤および上定盤に挟まれた状態で、下定盤や上定盤が回動する。これにより、ワークの上下面を研磨加工する。 The double-side polishing apparatus polishes both surfaces of a workpiece to be polished at the same time. The double-side polishing apparatus includes an upper surface plate, a lower surface plate, a sun gear, and an internal gear. The carrier holding the workpiece is engaged with the sun gear and the internal gear, and the carrier performs a planetary motion that revolves while rotating. Further, the lower surface plate and the upper surface plate rotate while the work is sandwiched between the lower surface plate and the upper surface plate. Thereby, the upper and lower surfaces of the workpiece are polished.
さて、両面研磨装置で用いられるキャリアは各種あり、例えばダブルキャリアが知られている。このダブルキャリアは、アウターキャリアとインナーキャリアとを有し、アウターキャリア内に円形のキャリア用孔を設け、そのキャリア用孔の中にインナーキャリアを回転自在に配置したものである。このインナーキャリアのワーク用孔にワークを挿入し、アウターキャリアとインナーキャリアとの多重で複雑な回転によりワークを研磨する。このインナーキャリアのワーク用孔は、ワーク寸法にプラス公差を付加した形状である。したがって、ワークが円形のときのワーク用孔は円形となり、また、ワークが矩形のときのワーク用孔は矩形となる。 There are various types of carriers used in the double-side polishing apparatus, and for example, a double carrier is known. This double carrier has an outer carrier and an inner carrier, a circular carrier hole is provided in the outer carrier, and the inner carrier is rotatably arranged in the carrier hole. The workpiece is inserted into the workpiece hole of the inner carrier, and the workpiece is polished by multiple and complicated rotation of the outer carrier and the inner carrier. The workpiece hole of the inner carrier has a shape obtained by adding a plus tolerance to the workpiece dimension. Therefore, the workpiece hole when the workpiece is circular is circular, and the workpiece hole when the workpiece is rectangular is rectangular.
このようなダブルキャリアの従来技術として、例えば、特許文献1(特開昭57−041164号公報、発明の名称「ラッピング加工用二重キャリアー」)に記載のものが知られている。この従来技術は矩形のワークを対象とする二重キャリアに関するものであり、矩形のワークを二重構造のキャリアへ収納して、内蔵キャリア全体の自由な回転を促すことにより、ワークの加工精度を向上させている。 As a conventional technique of such a double carrier, for example, one described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-041164, title of invention “double carrier for lapping”) is known. This prior art is related to a double carrier for rectangular workpieces. The rectangular workpiece is housed in a double-structured carrier, and free rotation of the entire built-in carrier is promoted, thereby improving workpiece machining accuracy. It is improving.
また、両面研磨装置において、両面研磨装置に未加工のワークを自動的にローディングし、また、加工済みワークを自動的にアンローディングするというハンドリングを行って、品質の安定化や省力化による加工コストの低減を図る動きが活発になっている。そこで、上記のような矩形のワークに対しても自動的にハンドリングを行いたいという要請がある。しかしながら、ダブルキャリアはもちろんのこと、通常のキャリアに対しても矩形のワークを自動的にハンドリングする装置の従来技術の開示例が見られなかった。 In addition, in a double-side polishing machine, handling is performed by automatically loading unprocessed workpieces into the double-side polishing machine and automatically unloading processed workpieces, resulting in processing costs due to quality stabilization and labor saving. There is an active movement to reduce this. Therefore, there is a demand for automatically handling the rectangular workpiece as described above. However, there has been no disclosure of the prior art of an apparatus for automatically handling a rectangular work with a normal carrier as well as a double carrier.
なお、円形のワークを自動的にハンドリングする装置については、例えば、特許文献2(特開2005−243996号公報、発明の名称「半導体ウエーハ用キャリアの保持孔検出装置及び検出方法並びに半導体ウエーハの研磨方法」)に記載のものが知られている。特許文献2は円形のワークを対象とした「ワークの自動ハンドリング」を行うものであり、円形のワーク孔の位置を認識するため、ワーク孔あるいはワークの中心からみて直角方向となる位置に其々カメラ(視覚センサ)を設け、ワーク孔のエッジ位置を求めることにより中心座標を求めている。 As for an apparatus for automatically handling a circular workpiece, for example, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-243996, title of invention “Holding detection device and detection method for semiconductor wafer carrier, and polishing of semiconductor wafer”) Methods ") are known. Patent Document 2 performs “automatic workpiece handling” for circular workpieces. In order to recognize the positions of the circular workpiece holes, the workpiece holes or the workpieces are positioned at right angles as viewed from the center of the workpiece. A center coordinate is obtained by providing a camera (visual sensor) and obtaining the edge position of the work hole.
このような矩形のワークに対して自動的にハンドリングを行う場合、特許文献2の従来技術のワークハンドリング装置を単純に適用できなかった。円形のワークが回転しても外見状は変化がない円状であり、ロボットハンドなどが円形のワークを把持することは比較的容易であるが、矩形のワークの場合はワークの回転により向きが変わることになり、ロボットハンドなどの把持位置を移動させる必要が生じる。さらに、ダブルキャリアではインナーキャリアが自由に回転できるため、矩形状のワークの回転位置が予測できず、この点でも把持が容易ではなかった。 When handling such a rectangular workpiece automatically, the prior art workpiece handling device of Patent Document 2 cannot be simply applied. Even if the circular work rotates, the appearance does not change, and it is relatively easy for a robot hand or the like to grip the circular work. Therefore, it is necessary to move the gripping position of the robot hand or the like. Further, since the inner carrier can freely rotate in the double carrier, the rotational position of the rectangular workpiece cannot be predicted, and in this respect, gripping is not easy.
例えば、ワークのローディングがうまく行かずにワークがキャリア上に乗り上げた状態で上定盤を着盤して研磨を行うと、挟み込んだワークが破損すると同時に、その破損した破片が他のワークの上面に入り込んだり、上定盤全体が異常な振動(クラッシュ)を起こして、ワークだけでなくキャリアや定盤をも損傷する事態となってしまう。したがって、矩形のワークのハンドリングを確実に行いたいという要請があった。 For example, if the workpiece is loaded and the workpiece is loaded on the carrier and the upper surface plate is put on and polished, the sandwiched workpiece will be damaged and the broken pieces will be removed from the upper surface of the other workpiece. Or the entire upper surface plate may vibrate abnormally (crash), damaging not only the workpiece but also the carrier and surface plate. Therefore, there has been a demand for reliable handling of rectangular workpieces.
特許文献1では矩形のワークを対象としているが、ハンドリングについてまでは開示されていない。 In Patent Document 1, a rectangular work is targeted, but handling is not disclosed.
また、特許文献2では、把持が比較的簡単な円形ワークを対象としたため、自動ハンドリングが実用化されている。しかしながら、円形ワーク用のワークハンドリング装置を、単純に矩形のワークのワークハンドリング装置に適用できなかった。上記したように矩形のワークの回転により把持位置の変更を要するためである。また、矩形のワークでは円形ワークに比べて位置と姿勢を検出することが難しく、視覚センサの数や配置に工夫が必要となる。例えば、カメラにより矩形のワークあるいはワーク用孔を検出することは困難であり、カメラを増設したり視野を広げるなどの追加手段が必要となる。 Further, in Patent Document 2, automatic handling is put to practical use because it is intended for a circular workpiece that is relatively easy to grip. However, a workpiece handling device for a circular workpiece cannot be applied to a workpiece handling device for a rectangular workpiece. This is because the gripping position needs to be changed by the rotation of the rectangular workpiece as described above. In addition, it is difficult to detect the position and orientation of a rectangular work as compared to a circular work, and it is necessary to devise the number and arrangement of visual sensors. For example, it is difficult to detect a rectangular work or work hole with a camera, and additional means such as adding a camera or expanding the field of view are required.
さらに、特許文献2の従来技術ではカメラを利用して位置検出するが、研磨液の影響で飛散する水や砥粒がワークやワークキャリアに付着・滞留し、光センサやカメラ等の視覚センサによる監視が難しい。また、キャリアホール内へ水が溜まることもあるのでワークのエッジ検出も難しい。これら理由により画像処理では位置検出が難しかった。 Furthermore, in the prior art of Patent Document 2, the position is detected using a camera, but water and abrasive grains scattered due to the influence of the polishing liquid adhere to and stay on the work and the work carrier, and are detected by a visual sensor such as an optical sensor or a camera. Monitoring is difficult. Moreover, since water may accumulate in the carrier hole, it is difficult to detect the edge of the workpiece. For these reasons, position detection is difficult in image processing.
加えて、研磨液でセンサ等が汚れてくると検出精度が変化する点、研磨液の吐出量の多少で検出精度が変化する点、など視覚センサは制御が難しくこれら点でも検出精度に難があった。また、視覚センサはコストが高いという問題もあった。また、視覚センサを使った位置決め手段はあくまでも嵌合確率を上げるための補助手段であり、同じ視覚センサで嵌合後の確認を行うことは困難であると同時に、仮にワークの乗上げを検出できても復旧の手段がないので、自動化プロセスを継続することはできない。このように研磨ワークの判別自体が難しく、検出精度が低下すると自動化を阻害する大きな要因となってしまう。 In addition, the visual sensor is difficult to control, such as the point that the detection accuracy changes when the sensor or the like becomes dirty with the polishing liquid, or the detection accuracy changes depending on the amount of polishing liquid discharged. there were. In addition, the visual sensor has a problem of high cost. The positioning means using a visual sensor is only an auxiliary means for increasing the fitting probability, and it is difficult to check after fitting with the same visual sensor, and at the same time, it is possible to detect the climbing of the workpiece. However, since there is no means for recovery, the automation process cannot continue. Thus, it is difficult to discriminate the polishing workpiece itself, and if the detection accuracy is lowered, it becomes a major factor that hinders automation.
いずれにしても、研磨スラリー等で汚染された環境において、矩形のワーク用角孔あるいは矩形のワークの位置および姿勢を検出するワークハンドリング装置は、従来技術をそのまま適用すると非常に複雑で高価なシステムとなってしまう。 In any case, a workpiece handling device that detects the position and orientation of a rectangular workpiece square hole or a rectangular workpiece in an environment contaminated with polishing slurry or the like is a very complicated and expensive system when the conventional technology is applied as it is. End up.
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、安価かつ簡素な構成であり、かつダブルキャリアのワーク用角孔に矩形状のワークのローディングまたはアンローディングを確実に行うワークハンドリング装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a low-cost and simple configuration, and to reliably load or unload a rectangular workpiece into a square hole for a workpiece of a double carrier. The object is to provide a workpiece handling device.
本発明の請求項1に係る発明は、
矩形状のワークが装着されるワーク用角孔、ワーク用角孔と連通する複数のハンド爪用切り欠き部、がそれぞれ形成される円状のインナーキャリアと、このインナーキャリアが遊嵌されるキャリア用孔が形成されるとともに、外周面に歯車部が形成された円状のアウターキャリアと、を備えるダブルキャリアのワーク用角孔にワークのローディングまたはアンローディングを行うワークハンドリング装置であって、
ワークを把持するための複数のハンド爪と、ワークに対する前記ハンド爪の自転方向の位置合わせ機構と、を有するハンド装置と、前記ハンド装置を昇降および旋回させて両面研磨装置とワークの供給/排出装置間を移送する移送部と、を備え、
前記位置合わせ機構は、前記ハンド爪を回動する機構と、一対の位置合わせ用ピン&ホゾ機構と、これらの嵌合を確認する検出機構と、から構成されることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
The invention according to claim 1 of the present invention is
A circular inner carrier in which a rectangular hole for a workpiece on which a rectangular workpiece is mounted, a plurality of hand nail cutout portions communicating with the rectangular hole for the workpiece, and a carrier on which the inner carrier is loosely fitted A workpiece handling device for loading or unloading a workpiece into a square hole for a workpiece of a double carrier comprising a circular outer carrier having a gear portion formed on the outer peripheral surface thereof, wherein a work hole is formed,
A hand device having a plurality of hand claws for gripping a workpiece, and an alignment mechanism in the rotation direction of the hand claws with respect to the workpiece, and a double-side polishing apparatus and workpiece supply / discharge by moving the hand device up and down and turning A transfer unit for transferring between the devices,
The positioning mechanism includes a mechanism for rotating the hand claw, a pair of positioning pins and hozo mechanisms, and a detection mechanism for confirming the fitting of the workpiece handling apparatus. It was.
また、本発明の請求項2に係る発明は、
請求項1に記載のワークハンドリング装置において、
前記位置合わせ用ピン&ホゾ機構は、
前記ハンド装置に設けた複数のピンとしての複数のキャリアフックと、
前記インナーキャリア外周部に設けた複数のホゾとしての位置決め用切欠き部と、
を備えることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
The invention according to claim 2 of the present invention is
The work handling apparatus according to claim 1,
The positioning pin & hoo mechanism is
A plurality of carrier hooks as a plurality of pins provided in the hand device;
Notch portions for positioning as a plurality of tenons provided on the outer periphery of the inner carrier,
It was set as the workpiece handling apparatus characterized by providing.
このような本発明によれば、安価かつ簡素な構成であり、かつダブルキャリアのワーク用角孔に矩形状のワークのローディングまたはアンローディングを確実に行うワークハンドリング装置を提供することができる。 According to the present invention as described above, it is possible to provide a workpiece handling device that is inexpensive and simple and that reliably loads or unloads a rectangular workpiece into a workpiece square hole of a double carrier.
続いて、本発明を実施するための形態のワークハンドリング装置について、図を参照しつつ説明する。研磨システム1は、図1,図2で示すように、ワーク10が装着されたダブルキャリア20を公転または自転させて研磨する両面研磨装置30に対し、ワークハンドリング装置40がワーク10を着脱するシステムである。なお、図1では構成の理解を助けるために、上定盤を省略して図示している。
Next, a work handling apparatus according to an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the polishing system 1 is a system in which a
ワーク10は、平面から視て矩形状(本形態では正方形状)の板体であり、水晶、シリコンウエハ、ガラス、圧電素子、金属その他種々の材料により形成されたものである。
The
ダブルキャリア20は、図1,図3で示すように、分割されて二元的に構成されており、インナーキャリア21、アウターキャリア22を備える。インナーキャリア21、アウターキャリア22の厚さは、加工するワーク10より薄く設定される。図1,図3の両面研磨装置30は、1枚のダブルキャリア20が配置されている。なお、図13で示すように複数のダブルキャリア20が配置されることもある。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
インナーキャリア21は、ワーク10が装着される円板であり、特に図3で示すように、矩形状の(本形態では正方形状である)ワーク10が装着されるワーク用角孔211、このワーク用角孔211と連通する複数(本形態では4カ所)のハンド爪用切り欠き部212、および、複数のハンド爪用切り欠き部212の周囲に位置する複数(本形態では4カ所)の位置決め用切り欠き部213がそれぞれ形成される。
The
インナーキャリア21の矩形状の貫通孔であるワーク用角孔211の其々直線部4カ所に矩形状の貫通孔であるハンド爪用切り欠き部212が設けられており、矩形状のワーク10を4方向から把持するためのハンド爪416の挿入・作動する空間としている。
また、位置決め用切り欠き部213は、インナーキャリア21の外周付近であって1個のハンド爪用切り欠き部212の付近1カ所で空けられた貫通孔(切欠き)であり、計4個の位置決め用切り欠き部213が同一円上に設けられる。位置決め用切り欠き部213は、後に説明するキャリアフック417d(図5参照)と嵌合する。
The
アウターキャリア22は、インナーキャリア21を保持する円板であり、インナーキャリア21が遊嵌されるキャリア用孔221と、外周面の歯車部222と、が形成される。ダブルキャリア20(アウターキャリア22)の歯車部222が、両面研磨装置30上のサンギア32およびインターナルギア33に噛み合っており、ダブルキャリア20(アウターキャリア22)を任意に動作(自転および公転)させることができる。このようなアウターキャリア22は、両面研磨装置30のサンギア32およびインターナルギア33と直接的且つ物理的に噛合する部分であるため、高耐久性を有するように高い剛性を有する材質で構成される。
The
外周が円形のインナーキャリア21は、アウターキャリア22の外径とほぼ同形のキャリア用孔221に遊嵌されているため、このキャリア用孔221内を自由に回転することができる。さらにアウターキャリア22の中心と、キャリア用孔221の中心とは相違して偏心しており、アウターキャリア22に遊嵌されるインナーキャリア21の自転または公転によりワーク10はさらに偏りなく均一平面で研磨される。このような構造とすることにより、ワーク10の加工精度を向上させることができる。
Since the
このようなダブルキャリア20を搭載する両面研磨装置30は、ワーク10の両面に対してラッピング、ポリッシング等の平面加工を行う。続いて、このような両面研磨装置30の各構成について説明する。
The double-
両面研磨装置30は、図1,図2で示すように、下定盤31、サンギア32、インターナルギア33、上定盤34を備える。図1,図2では上定盤34が上昇して内部が見える状態を図示している。さらに、図2で示すように、下定盤回転駆動部35、サンギア回転駆動部36、インターナルギア回転駆動部37を備える。
The double-
下定盤31は環状円板であり、上面にワーク10を研磨するラップ面/ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、下定盤31の上面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワーク10を研磨することもある。このような下定盤31はワーク10の下面に対してラッピングまたはポリッシングを行う機能を有し、下定盤回転駆動部35により回転する。
The
サンギア32は、図1で示すように下定盤31の内周側(中心側)に配置されており、図2で示すようにサンギア回転駆動部36により回転駆動される。サンギア32のピン状の歯は、ダブルキャリア20の外周の歯車部222と噛合う。
The
インターナルギア33は、図1で示すように下定盤31の外周側に配置されており、図2で示すようにインターナルギア回転駆動部37により回転駆動される。インターナルギア33のピン状の歯は、ダブルキャリア20の外周の歯車部222と噛合う。下定盤31の上に配置されており、ワーク10が装着されたダブルキャリア20は、サンギア32およびインターナルギア33と噛合して回転運動する。
The
上定盤34は環状円板であり、下面にワーク10を研磨するラップ面/ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、上定盤34の下面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワークを研磨することもある。このような上定盤34はワーク10の上面に対してラッピングまたはポリッシングを行う機能を有する。下定盤31および上定盤34は、同じ中心軸を中心として支持される。
The
このような両面研磨装置30では、サンギア32とインターナルギア33とは独立的に回転するように構成される。それぞれの歯車に対する軸の回転比または速度などによって、ダブルキャリア20の自転及び公転の程度(周期、回数など)が決定される。すなわち、ダブルキャリア20に装着されたワーク10はダブルキャリア20の自転または公転に対応する回転運動をする。そしてインナーキャリア21も、アウターキャリア22に対して、自転および公転をする。このようにダブルキャリア20の移動に応じてワーク用角孔211に配置されたワーク10も移動するため、下定盤31および上定盤34に当接するワーク10の表裏面が研磨される。
In such a double-
続いて本発明の特徴をなすワークハンドリング装置40について説明する。ワークハンドリング装置40は、図1,図2で示すように、ハンド装置41、ハンド装置41が先端に支持される搬送アーム42、搬送アーム42を旋回および昇降してハンド装置41を移動させるアーム回転駆動部43、搬送アーム42の先端で軸支されるハンド装置41に対してその軸周りに回転駆動するハンド装置回転駆動部44、ハンド装置回転駆動部44からの回動力をハンド装置41へ伝えるベルト45を備える。さらに、図示しない中央制御装置(後述)を備える。
Next, the
ハンド装置41は、矩形状のワーク10を把持する機能を有し、詳しくは図4,図5に示すように、ハンド基台411、ハンド爪開閉部材412、カムフォロア(4個)413、連結シャフト414、シャフトガイド部材415、ハンド爪(4個)416、キャリアフック機構(2箇所)417を備える。ハンド基台411、ハンド爪開閉部材412、カムフォロア(4個)413、連結シャフト414、シャフトガイド部材415は本発明のハンド爪を回動する機構を構成する。
The
ハンド基台411は、これら構成が搭載されるメカベースである。
ハンド爪開閉部材412は、各ハンド爪416を同期して半径方向へ移動させるための部材である。ハンド爪開閉部材412は、ハンド基台411に対して回転可能に支持されている。このハンド爪開閉部材412は、図4(a)で示すように、複数のガイド溝412aがそれぞれ設けられている。ハンド爪開閉部材412は、図示しないハンド爪開閉部材回転駆動装置により単独でハンド爪開閉部材回動範囲412b内で回転するように構成されている。
The
The hand claw opening / closing
カムフォロア413は、ガイド溝412a内を移動するようになされており、ハンド爪開閉部材412が回動するとカムフォロア413は半径方向に移動する。
連結シャフト414は、カムフォロア413とハンド爪416とを連結しており、カムフォロア413、連結シャフト414、ハンド爪416は一体構造である。
シャフトガイド部材415は、連結シャフト414が水平方向でありかつ半径方向にのみ移動するように拘束する。
The
The
The
ハンド爪416は、図4(b),図10(b)で示すように、ワーク10を四方向(円周方向におよそ90度間隔)から把持する。
ハンド爪416の下端部は、図4(b),図5で示すように、ワーク10を下定盤31上から若干すくい上げてから把持するために内側に突出した形状としている。(なお、ハンド爪416が作用するワーク10の隅部は面取りされている。)
As shown in FIGS. 4B and 10B, the
As shown in FIGS. 4B and 5, the lower end portion of the
キャリアフック機構417は、ハンド装置41の中心軸の対角位置2カ所に設けられている。
キャリアフック機構417は、図5で示すように、シャフト頭部417a、圧縮バネ機構417b、シャフト417c、キャリアフック417d、キャリアフック位置検出センサ417eを備える。シャフト417cは、上側先端にシャフト頭部417aが固定され、また、下側先端にキャリアフック417dが固定されている。シャフト頭部417a、圧縮バネ機構417b、シャフト417c、キャリアフック位置検出センサ417eは本発明の嵌合を確認する検出機構を構成する。
The
As shown in FIG. 5, the
シャフト417cは、圧縮バネ機構417bにより下側へ付勢されている。後述するが、図6(b),(c)で示すように、キャリアフック417dがバネ力により下側の位置決め用切り欠き部213へ入り込むとシャフト417cを介してシャフト頭部417aは下側へ移動し、シャフト頭部417aの位置に応じてキャリアフック位置検出センサ417eがオン・オフされる。例えば、下側へ移動するとオンになり、上側へ移動するとオフになる。キャリアフック417d、位置決め用切り欠き部213は本発明の位置合わせ用ピン&ホゾ機構を構成する。このような位置合わせ用ピン&ホゾ機構は2箇所あり、一対の位置合わせ用ピン&ホゾ機構を構成する。
The
前記ハンド爪を回動する機構と、前記一対の位置合わせ用ピン&ホゾ機構と、これらの嵌合を確認する検出機構と、により本発明のワークの自転方向の位置合わせ機構が構成される。さらに前記複数のハンド爪と、前記ワークの自転方向の位置合わせ機構と、により本発明のハンド装置が構成される。 The mechanism for rotating the hand claw, the pair of positioning pin and lever mechanisms, and the detection mechanism for confirming the fitting of them constitute an alignment mechanism in the direction of rotation of the workpiece of the present invention. Furthermore, the hand device of the present invention is configured by the plurality of hand claws and the alignment mechanism in the rotation direction of the workpiece.
このようなハンド装置41が搬送アーム42に対して回動自在に支持される。詳しくは図4(b)で示すように、搬送アーム42の先端にハンド旋回軸419が取り付けられており、ハンド基台411はこのハンド旋回軸419に取り付けられている。従って搬送アーム42に対してハンド基台411が回動自在となるように軸支されている。
Such a
また、図1,図2で示すように、搬送アーム42上に設けられたハンド装置回転駆動部44は、図4で示すように、駆動ベルト45および駆動プーリ418を介してハンド旋回軸419へ回動力を伝えており、ハンド爪開閉部材412と共にハンド基台411を回動させる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the hand device
さらに、ハンド爪開閉部材412は図示しないハンド爪開閉部材回転駆動装置によりハンド基台411に対して単独で回転するように構成されている。このハンド爪開閉部材412の回転時に、ガイド溝412aが移動して、カムフォロワ413および連結シャフト414を介してハンド爪416が半径方向へ移動する。一方向(図4(a)で時計回り)へハンド爪開閉部材412を回転させると4個のハンド爪416が同期して内側へ移動し、また、他方向(図4(a)で反時計回り)へ回転させると4個のハンド爪416が同期して外側へ移動する。
Further, the hand claw opening / closing
また、搬送アーム42は、その一端でアーム回転駆動部43により上昇および回転するように支持される。アーム回転駆動部43は、図2で示すように、ベース部431、このベース部431に対して回転可能に軸支される回転支持部432、この回転支持部432に対して昇降可能に支持され、図示しない昇降回転装置により昇降・回転される回転昇降軸433を備える。
Further, the
旋回する場合には高さaまで回転昇降軸433を上昇させてから旋回させる。また、キャリアフック417dとインナーキャリア21とを当接させるときは高さbまで回転昇降軸433を下降させる。また、ワーク10を載置・把持するときは高さcまで回転昇降軸433を下降させる。これらのようなアーム回転駆動部43およびハンド装置回転駆動部44は本発明の移送部を構成する。以上説明したハンド装置41、アーム回転駆動部43、ハンド装置回転駆動部44、図示しないハンド爪開閉部材回転駆動装置は、図示しない中央制御装置により動作制御が行われる。
When turning, the
このようなワークハンドリング装置40の挙動であるが、図1の半円状の矢印で示すように、両面研磨装置30内のダブルキャリア20のハンドリング位置(ローディング位置とアンローディング位置とが共通する位置)にあるワーク中心位置と、両面研磨装置30外にあるワークのローディング位置(供給用ワーク置台51)およびアンローディング位置(回収用ワーク置台52)と、は搬送アーム42の旋回する軌道上(円弧上)にある。このため、位置決め動作を簡易かつ確実に行うことができる。
The behavior of the
続いて、研磨システム1の一連の動作、すなわちワークハンドリング装置40によるワーク10のローディング、研磨装置30による研磨加工、ワークハンドリング装置40によるワーク10のアンローディングを説明する。この研磨システム1では、図示しないワーク供給/排出装置の供給用ワーク置台51から両面研磨装置30へ搬送するローディング、および、両面研磨装置30から図示しないワーク供給/排出装置の回収用ワーク置台52へ搬送するアンローディング、をワークハンドリング装置40が行うものであって、以下のような一連の動作でワークのローディングおよびアンローディングがなされる。
Next, a series of operations of the polishing system 1, that is, loading of the
まず、両面研磨装置30へのワーク10のローディングを説明する。ここで、両面研磨装置30ではワーク加工前の初期化処理が行われ、ダブルキャリア20とインナーキャリア21とが共に所定のローディング位置にあるように停止されているものとする。
First, the loading of the
(A)供給用ワーク置台51へ搬送アーム42を旋回する。
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、搬送アーム42を上昇および旋回させ、図4(b)で示すように、ハンド装置41を供給用ワーク置台51のガイドピン53上にある未加工のワーク10の直上へ移動する。
(A) The
A central control device (not shown) controls the arm
(B)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、所定位置までハンド装置41を下降する。この後、ハンド爪416を内側へ移動させて未加工のワーク10を把持する。ハンド爪416の下端部は内側へ突出しかつテーパ状となっているので、未加工のワーク10を確実にすくい上げて把持することができる。
(B) Lowering of Hand Device 41 A central control device (not shown) controls the arm
(C)ローディング位置へ搬送アーム42を旋回する。
続いて、図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、ワーク10を把持した状態で、搬送アーム42およびハンド装置41を上昇させ、その後に搬送アーム42を旋回させて、ハンド装置41をダブルキャリア20のインナーキャリア21の直上へ移動させる。ハンド装置41は、図6(a)で示すように、インナーキャリア21の直上で停止する。
(C) The
Subsequently, the central control device (not shown) controls the arm
(D)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、図6(b)で示すように、キャリアフック417dを、インナーキャリア21の面上へ押し当てる位置までハンド装置41を下降する。ここで、シャフト417cは中空軸内に収納され、上部に圧縮バネ機構417bが装填されているので、キャリアフック417dがインナーキャリア21面上に押し当てられるとシャフト頭部417dが見掛け上押し上げられて、キャリアフック位置検出センサ417eにより上下位置を判別することができる。
(D) Lowering of the
なお、ハンド装置41を下降するレベルは、通常は図2に示すハンド装置側面図にあるbのレベルとなるので、この位置まで下降すればよい。ただし、ラップ加工を行うような定盤摩耗を伴う場合には、図示しない別途キャリア面あるいは下定盤面を検出するセンサを設けて、下降位置を決める必要がある。(これは、万一キャリアフック417dを下した位置でインナーキャリア21の位置決め用切欠き部(貫通孔)213と嵌合する可能性があるからである。)
The level at which the
(E)ハンド装置41の回転
図示しない中央制御装置がハンド装置回転制御部44を制御し、ハンド装置回転制御部44はベルト45を介してハンド装置41を回転させる。この回転は、キャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部(貫通孔)213に嵌合するまで続けられる。上から視ると図10(a),(b)の黒丸のようにキャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部(貫通孔)213へ近づいて行く。
(E) Rotation of Hand Device 41 A central control device (not shown) controls the hand device
(F)ハンド装置41の回転停止
図6(c)で示すように、キャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部213に嵌合することで、シャフト頭部417aが下がってキャリアフック位置検出センサ417eがON信号を出力したら、図示しない中央制御装置は、ハンド装置回転制御部44によるハンド装置41の回転を停止させる。このとき上からハンド装置41の内部やダブルキャリア20を視ると図10(a),(b)のような状態となっている。
(F) Stopping rotation of
(G)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、図7(a)で示すように、ハンド爪416が、位置決め用切り欠き部213を通過して下定盤31の上面に僅かに接触するまで、アーム回転駆動部43がハンド装置41を下降させる。例えば、アーム回転駆動部43が内蔵する力センサにより接触時の抗力を検知して図示しない中央制御装置が下降を停止させることができる。なお、通常のようにワークの厚みがほぼ一定であれば、図2に示すハンド装置側面図にあるb位置からc位置へ下降すればよい。
(G) Lowering of the hand device 41 A central control device (not shown) controls the arm
(H)ワーク10のローディング
図示しない中央制御装置は、図示しないハンド爪開閉部材回転駆動装置を制御し、このハンド爪開閉部材回転駆動装置がハンド爪開閉部材412を回転させてハンド爪416を半径方向外側へ移動させる。このときガイド溝412aとカムフォロワ413との関係を視ると図11(a),(b)のような状態から図10(a),(b)のような状態へ移行する。そして、図7(b)で示すように、ワーク10をワーク用角孔211内に載置する。ハンド爪416の下端部は内側へ突出しかつテーパ状となっているため、ハンド爪416を外側へ移動させるとワーク10をゆっくり降ろしつつ載置することができる。
(H) Loading of Work 10 A central control device (not shown) controls a hand claw opening / closing member rotation driving device (not shown), and this hand claw opening / closing member rotation driving device rotates the hand claw opening / closing
そして、図13で示すように、ダブルキャリア20が複数あるときはインナーキャリア21が所定のアンローディング位置あるいはローディング位置にあるようにダブルキャリア20を自転および公転させつつ移動させ、この状態で先に説明した(A)〜(H)の動作を順次新たに行う。さらに、全てのダブルキャリアを公転させて、次のダブルキャリアに対してアンローディング動作およびローディング動作を順次行う。
As shown in FIG. 13, when there are a plurality of
続いて、両面研磨装置30の具体的な加工動作について説明する。
ワーク10がダブルキャリア20にセットされた。図2で示すように上方にある上定盤34を下降させ下定盤31の上に載置されたダブルキャリア20に保持されたワーク10を押圧し、研磨剤を供給しながら上下定盤の全面にワーク10が接しつつ相対的に運動するように予め設定されたプログラムによりサンギア32とインターナルギア33を回転させる。また、下定盤31と上定盤34とを共に回転させるか、又は、下定盤31か上定盤34かの何れかを回転させる。
Next, a specific processing operation of the double-
The
ダブルキャリア20がサンギア32およびインターナルギア33によって回転すると、ダブルキャリア20に装着されたワーク10も回転する。上下定盤に接した状態のワーク10は、研磨剤を供給されつつダブルキャリア20により自転及び公転される。このような自転及び公転による回転力は、下定盤31と上定盤34との相対摩擦力を発生させ、研磨パッドとの回転運動による摩擦力、及び研磨粒子と各種添加物を混合した研磨スラリーの反応によって研磨される。
When the
続いて、両面研磨装置30からのワーク10のアンローディングを説明する。研磨終了時にダブルキャリア20とインナーキャリア21とが共に所定のアンローディング位置にあるように停止されているものとする。
Next, unloading of the workpiece 10 from the double-
(イ)供給用ワーク置台51へ搬送アーム42を旋回する。
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、搬送アーム42を上昇および旋回させ、図5,図8(a)で示すように、ハンド装置41をインナーキャリア21にある加工済みのワーク10の直上へ移動する。
(A) The
A central control device (not shown) controls the arm
(ロ)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、キャリアフック417dを、図8(b)で示すように、インナーキャリア21の面上へ押し当てる位置までハンド装置41を下降する。ここで、シャフト417cは中空軸内に収納され、上部に圧縮バネ機構417bが装填されているので、キャリアフック417dがインナーキャリア21面上に押し当てられるとシャフト頭部417dが見掛け上押し上げられて、キャリアフック位置検出センサ417eにより上下位置を判別することができる。
(B) Lowering of the hand device 41 A central control device (not shown) controls the arm
なお、ハンド装置41を下降するレベルは、通常は図2に示すハンド装置側面図にあるbのレベルとなるので、この位置まで下降すればよい。ただし、ラップ加工を行うような定盤摩耗を伴う場合には、図示しない別途キャリア面あるいは下定盤面を検出するセンサを設けて、下降位置を決める必要がある。(これは、万一キャリアフック417dを下した位置でインナーキャリア切欠き部(貫通孔)213と嵌合する可能性があるからである)
The level at which the
(ハ)ハンド装置41の回転
図示しない中央制御装置がハンド装置回転制御部44を制御し、ハンド装置回転制御部44はベルト45を介してハンド装置41を回転させる。この回転は、キャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部(貫通孔)213に嵌合するまで続けられる。上から視ると図10(a),(b)の黒丸のようにキャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部(貫通孔)213へ近づいて行く。
(C) Rotation of the hand device 41 A central control device (not shown) controls the hand device
(ニ)ハンド装置41の回転停止
図8(c)で示すように、キャリアフック417dがインナーキャリア切欠き部213に嵌合することで、シャフト頭部417aが下がってキャリアフック位置検出センサ417eがON信号を出力したら、図示しない中央制御装置は、ハンド装置回転制御部44によるハンド装置41の回転を停止させる。このとき上からハンド装置41の内部やダブルキャリア20を視ると図10(a),(b)のような状態となっている。
(D) Stopping rotation of
(ホ)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、図9(a)で示すように、ハンド爪416が、位置決め用切り欠き部213を通過して下定盤31の上面に僅かに接触するまで、アーム回転駆動部43がハンド装置41を下降させる。例えば、アーム回転駆動部43が内蔵する力センサにより接触時の抗力を検知して図示しない中央制御装置が下降を停止させることができる。なお、通常のようにワークの厚みがほぼ一定であれば、図2に示すハンド装置側面図にあるb位置からc位置へ下降すればよい。
(E) Lowering of the hand device 41 A central control device (not shown) controls the arm
(ヘ)ワーク10の把持
図示しない中央制御装置は、図示しないハンド爪開閉部材回転駆動装置を制御し、このハンド爪開閉部材回転駆動装置がハンド爪開閉部材412を回転させてハンド爪416を半径方向内側へ移動させる。このときガイド溝412aとカムフォロワ413との関係を視ると図10(a),(b)のような状態から図11(a),(b)のような状態へ移行する。そして、図9(b)で示すように、ワーク用角孔内211にあるワーク10を把持する。ハンド爪416の下端部は内側へ突出しかつテーパ状となっているため、ハンド爪416を外側へ移動させるとワーク10をゆっくり持ち上げつつ把持することができる。なお、把持直後(あるいはハンド爪416を僅かに浮かせて下定盤31の表面と離脱した位置まで上昇した後)に図9(c)で示すようにハンド装置41を回転させてインナーキャリア21が所定位置になるようにしても良い。特に図13の複数のダブルキャリアを用いる研磨の場合、インナーキャリアを所定位置に回動させた状態としておくことにより、未加工ワークを装填する時に前回加工後の各ダブルキャリアにおけるインナーキャリアの位置情報を記憶しておく必要がなくなり、より簡便で確実な運用ができる。
(F) Grasping the workpiece 10 A central control device (not shown) controls a hand claw opening / closing member rotation driving device (not shown), and the hand claw opening / closing member rotation driving device rotates the hand claw opening / closing
(ト)回収用ワーク置台52へ搬送アーム42を旋回する。
続いて、図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、ワーク10を把持した状態で、搬送アーム42およびハンド装置41を上昇させ、その後に搬送アーム42を旋回させて、ハンド装置41を回収用ワーク置台52の直上へ移動させる。ハンド装置41は、図4(b)で示すように、回収用ワーク置台52の直上で停止する。
(G) The
Subsequently, the central control device (not shown) controls the arm
(チ)ハンド装置41の下降
図示しない中央制御装置は、アーム回転駆動部43を制御し、ハンド装置41を下降する。この後、ハンド爪416を外側へ移動させて未加工のワーク10を回収用ワーク置台52のガイドピン53の上に載置する。ハンド爪416の下端部は内側へ突出しかつテーパ状となっているので、未加工のワーク10をゆっくりと載置することができる。
(H) Lowering of the hand device 41 A central control device (not shown) controls the arm
そして、ダブルキャリア20が複数あるときはインナーキャリア21がアンローディング位置にあるようにダブルキャリア20を自転および公転させつつ移動させ、この状態で新たに先に説明した(イ)〜(チ)の動作を順次行う。ワーク10のアンローディングはこのようにして行われる。
Then, when there are a plurality of
なお、上記の(へ)ワーク10の把持において、ハンド旋回位置情報を記憶しておくことにより、未加工のワークを再度供給する時に前記の位置情報を利用してワークを嵌合することは可能であるが、複数のキャリアとワークを扱うような場合や、加工済のワークの回収をすべて行った後、未加工のワークを供給するような場合に、其々のインナーキャリアの位置情報を記憶しておくことは煩雑であることから、インナーキャリアを所定位置へ旋回しておいた方が簡便かつ確実である。
When gripping the
本発明の特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を包含する。特にダブルキャリア20は、図12(a)で示すような正方形のワーク10を保持するワーク用角孔211を有するものとして説明したが、これは正方形のみに限定されるものではなく、図12(b)で示すように、一方の辺の長さが長い長方形のワーク10を保持するワーク用角孔211を有する形態も本発明に含まれる。
The features of the present invention are as described in detail above, but the present invention is not limited to the above and illustrated examples, and includes various modifications. In particular, the
なお、図12ではキャリアフック417dによるインナーキャリア切欠き部213の位置を探すための旋回動作も示されており、ワーク10の形状が「正方形」の場合は、インナーキャリア切欠き部213は各辺に直角方向に4カ所設置することができるので、ハンド装置41の旋回角度は比較的小さくなり、動作時間が少なくて済む。ところが、ワーク形状が「長方形」の場合は、インナーキャリア切欠き部213はワークの長辺か短辺の何れか一方(本形態では長辺)に平行な方向に2カ所設置する。この場合、ハンドの旋回方向は特定できないので旋回角度が大きい方向に動作する場合が発生する。したがって、ワーク形状は正方形の方が工程時間を短縮することができる。
FIG. 12 also shows a turning operation for searching for the position of the
以上本発明について説明した。ワークハンドリング装置は、矩形ワークの自動ハンドリングを簡易、安価かつ確実に行うことができる。
また、機械的にインナーキャリアの位置を検出するので、スラリー等で汚染された環境においても確実に動作する。
また、ワーク加工後にアンロード工程にてインナーキャリアの位置を特定しておくことにより、その後キャリアを動かさずにワークをロードする場合には、正確かつ確実にワークをワーク孔へ嵌合させることができる。
The present invention has been described above. The workpiece handling device can perform automatic handling of rectangular workpieces simply, inexpensively and reliably.
Further, since the position of the inner carrier is mechanically detected, the operation is surely performed even in an environment contaminated with slurry or the like.
In addition, by specifying the position of the inner carrier in the unloading process after machining the workpiece, when loading the workpiece without moving the carrier, the workpiece can be accurately and surely fitted into the workpiece hole. it can.
このようなワーク嵌合装置や嵌合方法は、3−ウェイ方式や4−ウェイ方式の遊星歯車方式の両面研磨装置などに適用可能である。 Such a workpiece fitting apparatus and fitting method can be applied to a 3-way type or 4-way type planetary gear type double-side polishing apparatus or the like.
以上のような本発明に係るワークハンドリング装置は、特に自動化により研磨を行う研磨システムへの搭載が好適である。 The work handling apparatus according to the present invention as described above is particularly suitable for mounting on a polishing system that performs polishing by automation.
1:研磨システム
10:ワーク
20:ダブルキャリア
21:インナーキャリア
211:ワーク用角孔
212:ハンド爪用切り欠き部
213:位置決め用切り欠き部
22:アウターキャリア
221:キャリア用孔
222:歯車部
30:両面研磨装置
31:下定盤
32:サンギア
33:インターナルギア
34:上定盤
35:下定盤回転駆動部
36:サンギア回転駆動部
37:インターナルギア回転駆動部
40:ワークハンドリング装置
41:ハンド装置
411:ハンド基台
412:ハンド爪開閉部材
412a:ガイド溝(4箇所)
412b:ハンド爪開閉部材回動範囲
413:カムフォロア(4個)
414:連結シャフト
415:シャフトガイド部材
416:ハンド爪(4個)
417:キャリアフック機構(2箇所)
417a:シャフト頭部
417b:圧縮バネ機構
417c:シャフト
417d:キャリアフック
418:駆動プーリ
419:ハンド旋回軸
42:搬送アーム
43:アーム回転駆動部
431:ベース部
432:回転支持部
433:回転昇降軸
44:ハンド装置回転駆動部
45:ベルト
51:供給用ワーク置台
52:回収用ワーク置台
53:ガイドピン
1: Polishing system 10: Work piece 20: Double carrier 21: Inner carrier 211:
412b: Hand claw opening / closing member rotation range 413: Cam follower (four)
414: Connection shaft 415: Shaft guide member 416: Hand claws (4 pieces)
417: Carrier hook mechanism (2 locations)
417a:
Claims (2)
ワークを把持するための複数のハンド爪と、ワークに対する前記ハンド爪の自転方向の位置合わせ機構と、を有するハンド装置と、前記ハンド装置を昇降および旋回させて両面研磨装置とワークの供給/排出装置間を移送する移送部と、を備え、
前記位置合わせ機構は、前記ハンド爪を回動する機構と、一対の位置合わせ用ピン&ホゾ機構と、これらの嵌合を確認する検出機構と、から構成されることを特徴とするワークハンドリング装置。 A circular inner carrier in which a rectangular hole for a workpiece on which a rectangular workpiece is mounted, a plurality of hand nail cutout portions communicating with the rectangular hole for the workpiece, and a carrier on which the inner carrier is loosely fitted A workpiece handling device for loading or unloading a workpiece into a square hole for a workpiece of a double carrier comprising a circular outer carrier having a gear portion formed on the outer peripheral surface thereof, wherein a work hole is formed,
A hand device having a plurality of hand claws for gripping a workpiece, and an alignment mechanism in the rotation direction of the hand claws with respect to the workpiece, and a double-side polishing apparatus and workpiece supply / discharge by moving the hand device up and down and turning A transfer unit for transferring between the devices,
The positioning mechanism includes a mechanism for rotating the hand claw, a pair of positioning pins and hozo mechanisms, and a detection mechanism for confirming the fitting of the workpiece handling apparatus. .
前記位置合わせ用ピン&ホゾ機構は、
前記ハンド装置に設けた複数のピンとしての複数のキャリアフックと、
前記インナーキャリア外周部に設けた複数のホゾとしての位置決め用切欠き部と、
を備えることを特徴とするワークハンドリング装置。 The work handling apparatus according to claim 1,
The positioning pin & hoo mechanism is
A plurality of carrier hooks as a plurality of pins provided in the hand device;
Notch portions for positioning as a plurality of tenons provided on the outer periphery of the inner carrier,
A work handling apparatus comprising:
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