JP2016199334A - シート材の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材の変形を抑制しつつ、シート材の位置決めを実現する。
【解決手段】本発明の一態様に係るシート材の位置決め装置１は、シート材が載置される載置面２ａにエアーが吹き出るエアー孔２ｂを複数有する載置台２と、載置台２にエアーを供給するエアー供給部７と、シート材を位置決めする位置決め部４と、を備え、載置面２ａ上でエアーによって浮上するシート材を、載置面２ａを水平面に対して傾けた状態でスライドさせ、シート材の周縁部を位置決め部４に接触させてシート材を位置決めさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート材の位置決め装置に関する。

一般的に、基板などの被搬送物を搬送する際には、被搬送物の表面に傷が付かないように、被搬送物を搬送台上でエアーによって浮上させて搬送するが、その際に被搬送物を搬送台の所定の位置に配置する必要がある。例えば、特許文献１の搬送装置は、搬入用ロボットのハンドアームによってガラス基板を搬送台の所定の位置に配置している。

特開２００９−７１３２３号公報

被搬送物がガラス基板などに対してシート材のような柔軟な（変形し易い）部材の場合、特許文献１の搬送装置のようなハンドアームなどによってシート材の一部を掴持しながら所定の位置に配置しようとしても、シート材が変形して当該シート材を所定の位置に配置することは難しい。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、シート材の変形を抑制しつつ、シート材の位置決めを実現する。

本発明の一態様に係るシート材の位置決め装置は、シート材の位置決め装置であって、
前記シート材が載置される載置面にエアーが吹き出るエアー孔を複数有する載置台と、
前記載置台にエアーを供給するエアー供給部と、
前記シート材を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記載置面上でエアーによって浮上する前記シート材を、前記載置面を水平面に対して傾けた状態でスライドさせ、前記シート材の周縁部を前記位置決め部に接触させて当該シート材を位置決めさせる。
このようにシート材をハンドアームなどによって掴持せず浮上させた状態で当該シート材をスライドさせて位置決めを行うので、シート材の一部分に他領域よりも大きな応力がかかるなどといったシート材の応力分布の偏りの発生を抑制することができる。このため、シート材の変形を抑制しつつ、シート材の良好な位置決めを実現できる。

上述のシート材の位置決め装置において、前記載置台を傾ける角度調整部を備え、
前記載置面上でエアーによって浮上する前記シート材がスライドし、前記シート材の周縁部が前記位置決め部に接触して当該シート材が位置決めされるように、前記角度調整部で前記載置面を水平面に対して傾けることが好ましい。
これにより、シート材の柔らかさに応じて、載置面の傾斜角度を変化させることができる。

上述のシート材の位置決め装置において、前記載置面を水平面に対して傾ける角度は、前記シート材の周縁部が前記位置決め部材に接触することによって発生する、前記位置決め部から前記シート材に加わる反力によって当該シート材が変形しない角度に設定されることが好ましい。
これにより、シート材の変形を抑制することができる。

上述のシート材の位置決め装置において、前記載置台に前記載置面と直交する方向に移動可能に設けられ、前記載置面とで前記シート材を押え込む押え込み部を備えることが好ましい。
これにより、シート材の初期変形を矯正することができるので、事前に変形している樹脂製シートなども良好に位置決めすることができる。

上述のシート材の位置決め装置において、前記押え込み部は、前記載置面の一部に重なる位置から当該載置面外に移動可能であることが好ましい。
これにより、シート材を載置面上に載置する際に当該シート材の押え込み部との干渉を抑制することができる。

本発明によれば、シート材の変形を抑制しつつ、シート材の位置決めを実現できる。

実施の形態１の位置決め装置を示す斜視図である。 実施の形態１の位置決め装置を示す異なる斜視図である。 実施の形態１の位置決め装置の制御系のブロック図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 シート材を搬送するための搬送枠を示す斜視図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 シート材をエアーによって浮上させる様子を拡大して模式的に示す斜視図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 載置台を傾けてシート材を位置決めする様子を拡大して模式的に示す斜視図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 位置決めしたシート材を搬送枠に固定した際のシート材と載置台と搬送枠との配置関係を模式的に示す平面図である。 シート材を搬送する一工程を模式的に示す図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、押え込み部を用いてシート材の初期変形を矯正する流れを示す図である。 押え込み部でシート材の初期変形を矯正した直後の様子を拡大して示す図である。 押え込み部でシート材の初期変形を矯正して載置台を略水平にした様子を拡大して示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
本実施の形態のシート材の位置決め装置（以下、単に位置決め装置と省略する場合がある。）の構成を説明する。図１は、本実施の形態の位置決め装置を示す斜視図である。図２は、本実施の形態の位置決め装置を示す異なる斜視図である。図３は、本実施の形態の位置決め装置の制御系のブロック図である。なお、以下に説明する位置決め装置の構成は、図１及び図２に示すように、載置台２の載置面２ａが水平な状態を前提として説明する。

位置決め装置１は、柔軟（金属やガラスなどに対して、人が触れると変形が生じ易い）なシート材を搬送する際に当該シート材を位置決めする。シート材としては、例えば、ポリプロピレンフォーム、ウレタンフォームなどの発泡材でできたシートである。本実施の形態の位置決め装置１は、図１乃至図３に示すように、載置台２、フレーム３、位置決め部４、角度調整部５、制御部６及びエアー供給部７を備えている。

載置台２は、シート材が載置される載置面２ａにエアーが吹き出るエアー孔２ｂを複数備えており、各々のエアー孔２ｂと連通するエアーの流路（図示を省略）を内部に備えている。エアーの流路には、コンプレッサなどのエアー供給部７が接続されている。

本実施の形態の載置台２は、位置決め装置１の上下方向から見て、略矩形状であって、上面が載置面２ａとされており、エアー供給部７から載置台２にエアーが供給されると、エアー孔２ｂから載置面２ａの上方に向かってエアーが吹き出る構成とされている。ここで、エアー孔２ｂは、シート材が略均等に浮上するように規則的に配置されていることが好ましい。

ここで、載置台２は、帯電性が低い材料で構成されていることが好ましい。これにより、シート材を載置面２ａからエアーによって良好に浮上させることができる。さらに、載置台２は、対錆性に優れた材料で構成されていることが好ましい。

また、エアーの吹き出し量を制御できるように、エアー孔２ｂはレギュレーターを備えていることが好ましい。レギュレーターとしては、一般的な不変式又は可変式の弁機構を用いることができる。エアーの吹き出し量としては、シート材が載置面２ａから所定の高さに浮上するように設定される。

但し、本実施の形態の載置台２は、略矩形状であるが、形状は特に限定されず、載置面２ａにシート材を載置できる形状であれば円形や他の多角形でもよい。

フレーム３は、載置台２を位置決め装置１の左右方向に回転可能であって、且つ位置決め装置１の前後方向に回転可能に支持する。つまり、フレーム３は、載置台２の所定の部分が他の部分に対して低くなるように、載置台２を傾けることができる構成とされている。

本実施の形態のフレーム３は、載置台２の後左角部が他の角部に対して低くなるように、第１のフレーム部３ａに対して第２のフレーム部３ｂが位置決め装置１の後側に傾斜可能に連結され、第２のフレーム部３ｂに対して載置台２が位置決め装置１の左側に傾斜可能に連結されている。

詳細には、フレーム３は、図１及び図２に示すように、第１のフレーム部３ａ、第１のヒンジ部３ｃ、第１の支持脚３ｄ、第２のフレーム部３ｂ、第２のヒンジ部３ｅ及び第２の支持脚３ｆを備えている。

第１のフレーム部３ａにおける位置決め装置１の後側の部分には、第１のヒンジ部３ｃが位置決め装置１の左右方向に間隔を開けて配置されている。第１のヒンジ部３ｃにおける回転軸３ｃ１を中心として回転する一方の回転部材３ｃ２は、第１のフレーム部３ａの上面における位置決め装置１の後側の部分に固定されている。第１のヒンジ部３ｃにおける回転軸３ｃ１を中心として回転する他方の回転部材３ｃ３は、第２のフレーム部３ｂの下面における位置決め装置１の後側の部分に固定されている。このとき、回転軸３ｃ１は、位置決め装置１の左右方向に延在する。

第１のフレーム部３ａの上面における位置決め装置１の前側の部分には、第１の支持脚３ｄが位置決め装置１の左右方向に間隔を開けて固定されている。これらの第１の支持脚３ｄは、第２のフレーム部３ｂが第１のフレーム部３ａに対して位置決め装置１の後側に傾斜していないときに、第２のフレーム部３ｂの下面における位置決め装置１の前側の部分に接触して当該第２のフレーム部３ｂを支持する。

第２のフレーム部３ｂにおける位置決め装置１の左側の部分には、第２のヒンジ部３ｅが位置決め装置１の前後方向に間隔を開けて配置されている。第２のヒンジ部３ｅにおける回転軸３ｅ１を中心として回転する一方の回転部材３ｅ２は、第２のフレーム部３ｂの上面における位置決め装置１の左側の部分に固定されている。第２のヒンジ部３ｅにおける回転軸３ｅ１を中心として回転する他方の回転部材３ｅ３は、載置台２の下面における位置決め装置１の左側の部分に固定されている。このとき、回転軸３ｅ１は、位置決め装置１の前後方向に延在する。

第２のフレーム部３ｂの上面における位置決め装置１の右側の部分には、第２の支持脚３ｆが位置決め装置１の前後方向に間隔を開けて固定されている。これらの第２の支持脚３ｆは、載置台２が第２のフレーム部３ｂに対して位置決め装置１の左側に傾斜していないときに、載置台２の下面における位置決め装置１の右側の部分に接触して当該載置台２を支持する。

但し、フレーム３は、第１のフレーム部３ａに対して第２のフレーム部３ｂが位置決め装置１の前側に傾斜可能に連結され、第２のフレーム部３ｂに対して載置台２が位置決め装置１の右側に傾斜可能に連結されていてもよい。要するに、フレーム３は、載置台２の所定の部分が他の部分に対して低くなるように、載置台２を水平面に対して傾けることができる構成であればよい。

位置決め部４は、載置台２の載置面２ａ上に載置されたシート材を位置決めする。位置決め部４は、載置台２が傾いた際に最も低くなる部分に配置されている。本実施の形態の位置決め部４は、例えば板状部材であって、載置台２の後左角部を挟む側面に固定されており、載置台２から上方に向かって突出している。但し、本実施の形態の位置決め部４は、載置台２と別部材で構成したが、載置台２と一体的に構成されていてもよい。また、本実施の形態の位置決め部４は、載置台２に設けたが、例えばフレーム３に設けてもよい。

角度調整部５は、載置台２を傾けるための駆動源である。本実施の形態の角度調整部５は、図１及び図３に示すように、第１のアクチュエータ５ａ及び第２のアクチュエータ５ｂを備えている。第１のアクチュエータ５ａは、ロッド５ａ１が位置決め装置１の上下方向に延在するように配置されている。そして、第１のアクチュエータ５ａのシリンダ５ａ２は、第１のフレーム部３ａにおける位置決め装置１の前側の部分に固定されており、ロッド５ａ１の上端部が第２のフレーム部３ｂにおける位置決め装置１の前側の部分に固定されている。

第２のアクチュエータ５ｂは、ロッド５ｂ１が位置決め装置１の上下方向に延在するように配置されている。そして、第２のアクチュエータ５ｂのシリンダ５ｂ２は、第２のフレーム部３ｂにおける位置決め装置１の右側の部分に固定されており、ロッド５ｂ１の上端部が載置台２における位置決め装置１の右側の部分に固定されている。

制御部６は、エアー供給部７、第１のアクチュエータ５ａ及び第２のアクチュエータ５ｂを制御する。例えば、制御部６は、詳細は後述するが、外部からシート材の位置決めを開始する旨の信号が入力されると、シート材を載置台２から浮上させるためにエアー供給部７を制御しつつ、載置台２が所定の姿勢となるように第１のアクチュエータ５ａ及び第２のアクチュエータ５ｂを制御する。

次に、本実施の形態の位置決め装置１を用いてシート材を搬送する工程を説明する。本実施の形態では、矩形状のシート材を搬送する。図４は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、搬送ローダーによってシート材を載置台に搬送する前の状態を示している。図５は、シート材を搬送するための搬送枠を示す斜視図である。図６は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、搬送ローダーによってシート材を載置台に搬送する様子を示している。図７は、シート材をエアーによって浮上させる様子を拡大して模式的に示す斜視図である。図８は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、載置台を傾けてシート材を位置決めする様子を示している。図９は、載置台を傾けてシート材を位置決めする様子を拡大して模式的に示す斜視図である。図１０は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、位置決めしたシート材を搬送枠に固定する前の状態を示している。図１１は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、位置決めしたシート材を搬送枠に固定した状態を示している。図１２は、位置決めしたシート材を搬送枠に固定した際のシート材と載置台と搬送枠との配置関係を模式的に示す平面図である。図１３は、シート材を搬送する一工程を模式的に示す図であり、シート材が固定された搬送枠を搬送する様子を示している。

先ず、図４に示すように、シート材を位置決め装置１の載置台２に搬送するために、搬送ローダー８がシート材を保持する。搬送ローダー８は、例えば、吸着部８ａ及びロボットアーム８ｂを備えている。吸着部８ａは、エアーを吸引することでシート材を吸着可能であり、ロボットアーム８ｂによって位置制御される。これらの吸着部８ａ及びロボットアーム８ｂは、外部から入力される制御信号に基づいて動作する。

ここで、シート材を位置決め装置１の載置台２に搬送するのに先立ち、図４に示すように、位置決め装置１の近傍に搬送枠９が配置される。本実施の形態では、搬送枠９の内部に位置決め装置１を配置した状態で、搬送枠９を載置台２に対して位置決め装置１の下側に配置している。

搬送枠９は、図５に示すように、枠材９ａ及びチャック９ｂを備えている。枠材９ａは、少なくともシート材を内部に配置可能な形状とされている。本実施の形態の枠材９ａは、位置決め装置１を内部に配置可能な形状とされている。

チャック９ｂは、シート材を把持及びシート材を把持した状態から解放可能な構成とされている。そして、チャック９ｂは、枠材９ａの内側及び外側に向かって移動可能な構成とされている。このようなチャック９ｂは、当該チャック９ｂで把持したシート材を搬送する際に当該シート材が殆ど変形しないように、枠材９ａに固定されている。本実施の形態のチャック９ｂは、枠材９ａにおける対向する辺に略等しい間隔で固定されている。なお、チャック９ｂの動作は、アクチュエータなどによって実現すればよい。

このような搬送枠９は、例えば、ロボットアーム（図示を省略）によって位置制御される。そして、チャック９ｂ及びロボットアームは、外部から入力される制御信号に基づいて動作する。

次に、図６に示すように、シート材を位置決め装置１の載置台２に搬送するために、搬送ローダー８のロボットアーム８ｂがシート材を保持した吸着部８ａを位置制御する。このとき、載置台２の載置面２ａは、略水平に配置されている。ここで、シート材の各辺と載置台２の各辺とが略平行になるように、シート材は載置台２の載置面２ａ上に載置されることが好ましい。

シート材が載置台２の載置面２ａ上に載置されると、位置決め装置１の制御部６は、エアー供給部７を制御して載置台２にエアーを供給する。これにより、図７に示すように、エアーが載置台２のエアー孔２ｂから吹き出して、シート材が載置面２ａから浮上する。

次に、図８及び図９に示すように、位置決め装置１の制御部６は、第１のアクチュエータ５ａ及び第２のアクチュエータ５ｂを制御して、載置台２の後左角部が低くなるように当該載置台２を水平面に対して傾ける。これにより、シート材は、載置面２ａ上で浮いた状態で載置台２の後左角部に向かってスライドし、シート材における角部を挟んで配置される両辺が載置台２の後左角部を挟んで配置される位置決め部４に接触して当該シート材は位置決めされる。このとき、シート材は、エアーによって載置面２ａから浮上しているので、シート材の損傷を抑制することができる。

ここで、載置面２ａを水平面に対して傾ける角度は、シート材が位置決め部４に接触した際に当該シート材が自重によって変形しない角度に設定されることが好ましい。つまり、載置面２ａを水平面に対して傾ける角度は、載置台２を傾けてシート材の周縁部が位置決め部材４に接触することによって発生する、位置決め部４からシート材に加わる反力によって当該シート材が変形しない角度に設定されていることが好ましい。これにより、シート材の変形を抑制することができる。

例えば、予め角度ごとにシート材の変形量を調べておき、変形しない若しくは顕著な変形がない最大角度を（望ましくはシート材の種類ごとに）特定しておき、この最大角度を上記「シート材が変形しない角度」としてもよい。

次に、位置決め装置１の制御部６は、エアー供給部７を制御して載置台２へのエアーの供給を停止する。そして、制御部６は、図１０に示すように、第１のアクチュエータ５ａ及び第２のアクチュエータ５ｂを制御して、載置台２の載置面２ａを略水平にする。さらに、搬送枠９でシート材を把持するために、搬送枠９のロボットアームが当該搬送枠９を位置制御して搬送枠９を位置決め装置１の上側に移動させる。

さらに、図１１に示すように、搬送枠９のロボットアームが当該搬送枠９を位置制御して枠材９ａ内にシート材を配置すると、搬送枠９のチャック９ｂが枠材９ａの内側に向かって移動する。そして、図１２に示すように、チャック９ｂがシート材を把持する。その後、図１３に示すように、搬送枠９のロボットアームが当該搬送枠９を位置制御して搬送枠９を所定の位置に移動させると、シート材の搬送が終了する。

このように本実施の形態では、シート材を浮上させた状態で載置台２の載置面２ａを水平面に対して傾けることで、当該シート材をスライドさせて位置決めを行うので、即ち、シート材を保持して当該シート材の位置決めを行わないので、シート材の変形を抑制しつつ、シート材の良好な位置決めを実現できる。

しかも、一般的なシート材の搬送装置のようなシート材を位置決めするための大掛かりな搬入用ロボットを必要としないので、安価で簡単な構成でシート材を位置決めすることができる。

また、被搬送物の剛性を問わずに、位置決めすることができる。特に、本実施の形態では、角度調整部５によって載置面２ａの傾斜角度を調整することができるので、位置決めするシート材の柔らかさに応じて載置面２ａの傾斜角度を調整することができ、汎用性を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
シート材の初期変形を矯正する押え込み部を備えていることが好ましい。ここで、図１４（ａ）乃至（ｃ）は、押え込み部を用いてシート材の初期変形を矯正する流れを示す図である。図１５は、押え込み部でシート材の初期変形を矯正した直後の様子を拡大して示す図である。図１６は、押え込み部でシート材の初期変形を矯正して載置台を略水平にした様子を拡大して示す図である。

押え込み部２１は、図１４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、載置台２の載置面２ａに載置されたシート材を当該載置面２ａとで挟み込むことで、シート材を押え込む。本実施の形態の押え込み部２１は、逆Ｌ字形状に形成されており、位置決め装置１の上方から見て、載置台２側に突出する部分２１ａが載置面２ａ上から載置面２ａ外に移動可能である。詳細には、押え込み部２１は、載置台２から離れる方向及び載置台２に近付く方向に回転可能である。そして、押え込み部２１は、載置台２の載置面２ａと直交する方向（即ち、位置決め装置１の上下方向）に移動可能である。このような押え込み部２１は、載置台２における位置決め部４が配置された辺に設けられている。例えば、押え込み部２１は、位置決め部４の間に配置されている。なお、押え込み部２１の動作は、アクチュエータなどによって実現すればよい。

このような押え込み部２１を用いてシート材の初期変形を矯正する場合は、載置台２の載置面２ａ上にシート材を載置する前に、図１４（ａ）に示すように、押え込み部２１を載置台２から離れる方向に回転させて載置台２側に突出する部分２１ａを載置台２上から退避すると共に、押え込み部２１を上昇させておく。これにより、シート材を載置面２ａ上に載置する際に当該シート材の押え込み部２１との干渉を抑制することができる。

次に、載置台２の載置面２ａ上にシート材が載置され、図９に示すようにシート材が位置決めされると、図１４（ｂ）、（ｃ）及び図１５に示すように押え込み部２１を載置台２に近付く方向に回転させて下降させる。これにより、押え込み部２１における載置台２側に突出する部分２１ａと載置台２の載置面２ａとでシート材が挟み込まれ、シート材の初期変形を抑制することができる。

次に、図１６に示すように、押え込み部２１における載置台２側に突出する部分２１ａと載置台２の載置面２ａとでシート材を挟み込んだ状態で、載置台２を略水平にする。そして、載置台２へのエアーの供給を停止し、押え込み部２１を上昇させて載置台２から離れる方向に回転させると、シート材を搬送枠９で搬送可能な状態となる。

このようにシート材の初期変形を矯正することができるので、事前に変形している樹脂製シートなども良好に位置決めすることができる。なお、本実施の形態の押え込み部２１は、載置台２から離れる方向に回転することで載置面２ａ上から退避しているが、例えば、載置面２ａと略平行な方向に移動することで当該載置面２ａ上から退避してもよい。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施の形態では、角度調整部で載置台の載置面を水平面に対して傾けることでシート材の位置決めを行っているが、予め載置台の載置面を水平面に対して傾けておくことで、シート材の位置決めを行ってもよい。

１ 位置決め装置
２ 載置台、２ａ 載置面、２ｂ エアー孔
３ フレーム、３ａ 第１のフレーム部、３ｂ 第２のフレーム部、３ｃ 第１のヒンジ部、３ｄ 第１の支持脚、３ｅ 第２のヒンジ部、３ｆ 第２の支持脚
４ 位置決め部
５ 角度調整部
５ａ 第１のアクチュエータ、５ａ１ ロッド、５ａ２ シリンダ
５ｂ 第２のアクチュエータ、５ｂ１ ロッド、５ｂ２ シリンダ
６ 制御部
７ エアー供給部
８ 搬送ローダー、８ａ 吸着部、８ｂ ロボットアーム
９ 搬送枠、９ａ 枠材、９ｂ チャック
２１ 押え込み部

Claims (5)

1. シート材の位置決め装置であって、
   前記シート材が載置される載置面にエアーが吹き出るエアー孔を複数有する載置台と、
   前記載置台にエアーを供給するエアー供給部と、
   前記シート材を位置決めする位置決め部と、を備え、
   前記載置面上でエアーによって浮上する前記シート材を、前記載置面を水平面に対して傾けた状態でスライドさせ、前記シート材の周縁部を前記位置決め部に接触させて当該シート材を位置決めさせる、シート材の位置決め装置。
2. 前記載置台を傾ける角度調整部を備え、
   前記載置面上でエアーによって浮上する前記シート材がスライドし、前記シート材の周縁部が前記位置決め部に接触して当該シート材が位置決めされるように、前記角度調整部で前記載置面を水平面に対して傾ける、請求項１に記載のシート材の位置決め装置。
3. 前記載置面を水平面に対して傾ける角度は、前記シート材の周縁部が前記位置決め部材に接触することによって発生する、前記位置決め部から前記シート材に加わる反力によって当該シート材が変形しない角度に設定される、請求項１又は２に記載のシート材の位置決め装置。
4. 前記載置台に前記載置面と直交する方向に移動可能に設けられ、前記載置面とで前記シート材を押え込む押え込み部を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート材の位置決め装置。
5. 前記押え込み部は、前記載置面の一部に重なる位置から当該載置面外に移動可能である、請求項４に記載のシート材の位置決め装置。

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