JP2019064816A - ワークの移載装置及びワークの移載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの移載を好適に行うこと。【解決手段】ワークの移載装置は、薄板状の複数枚のワーク１０をワーク１０の厚さ方向に互いに間隔をおいて収納可能なラック２０であって、対向する一対の側板２１、及び一対の側板２１の各々の内側に設けられ、複数枚のワーク１０の各々の両端を支持する複数対の支持溝２３を有するラック２０と、当該一対の支持溝２３内に向けてワーク１０を一枚ずつ移動させる移動機構４０と、複数対の支持溝２３の並び方向に沿ってラック２０を変位させる昇降機構７０と、当該一対の支持溝２３にそれぞれ対応して設けられ、移動機構４０によるワーク１０の移動に際して、ワーク１０の厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝２３内へのワーク１０の挿入を案内する一対の案内部材３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの移載装置及びワークの移載方法に関する。

従来、基板の表面処理装置として、カセットに一定間隔で基板を収納して基板の表面処理を行う装置が知られている（例えば特許文献１参照）。同文献１に記載の装置は、搬送用カセットに収納された基板を、ロボットを用いて処理用カセットに最適なピッチで収納して、基板の洗浄・乾燥処理を行い、再度搬送用カセットに基板を収納する装置である。

特開平８−１７８９４号公報

ところで、特許文献１に記載の装置において、基板の代わりに例えば燃料電池セパレータ等に用いられる金属製の薄板状のワークをカセットに収納しようとすると、収納位置までに移動する際にワークが振動した場合や、ワークに反りが生じていた場合に、所望の収納位置以外にワークが接触するおそれがある。この場合、ワークに傷が生じたり変形したりするため好ましくない。

なお、こうした問題は、金属製の薄板状のワークに限られるものではなく、可撓性を有するその他の材料においても同様にして生じる。
本発明の目的は、ワークの移載を好適に行うことのできるワークの移載装置及びワークの移載方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのワークの移載装置は、薄板状の複数枚のワークを前記ワークの厚さ方向に互いに間隔をおいて収納可能なラックであって、対向する一対の側板、前記一対の側板の各々の内側に設けられ、前記複数枚のワークの各々の両端を支持する複数対の支持溝を有するラックと、当該一対の支持溝内に向けて前記ワークを一枚ずつ移動させる移動機構と、前記複数対の支持溝の並び方向に沿って前記ラックを変位させる変位機構と、当該一対の支持溝にそれぞれ対応して設けられ、前記移動機構による前記ワークの移動に際して、前記ワークの厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝内への前記ワークの挿入を案内する一対の案内部材と、を備える。

同構成によれば、ラックにおける当該一対の支持溝内に向けて移動機構によりワークが移動される。そして、ワークの移動が完了すると、変位機構により、複数対の支持溝の並び方向に沿ってラックが変位され、当該一対の支持溝と隣り合う他の一対の支持溝内へのワークの移動が許容されるようになる。

上記構成によれば、移動機構によるワークの移動に際して、一対の案内部材によりワークの厚さ方向の変位が規制されることで当該一対の支持溝内へのワークの挿入が案内されるようになる。すなわち、ワークが移動される際に、ワークが振動していたり、ワークに反りが生じていたりする場合であっても、ワークの厚さ方向の変位が規制されることで、当該一対の支持溝内へワークが円滑に挿入されるようになる。

一方、案内部材が設けられていない場合には、移動時にワークが振動すると、当該一対の支持溝内へ挿入可能な程度にワークの振幅が小さくなるまでワークの移動を待つ必要がある。この点、上記構成によれば、移動時にワークが振動しても、ワークの振幅が小さくなることを待つことなく当該一対の支持溝内へワークを移動させることができる。したがって、ワークの移載に要する時間を短縮することができる。

よって、ワークの移載を好適に行うことができる。
また、上記目的を達成するためのワークの移載方法は、薄板状の複数枚のワークを収納可能なラックに前記ワークを一枚ずつ移載する方法であって、前記ラックの一対の側板の内側に設けられ、前記複数枚のワークの各々の両端を支持する複数対の支持溝のうちの一対の支持溝内に対して一枚の前記ワークを移動させる際に、当該一対の支持溝にそれぞれ対応して設けられた一対の案内部材により前記ワークの厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝内への前記ワークの挿入を案内する。

同方法によれば、上記ワークの移載装置による作用効果に準じた作用効果を奏することができる。

本発明によれば、ワークの移載を好適に行うことができる。

ワークの移載装置の一実施形態について、ワークの移載装置の構成を示す平面図。 図１の２−２線に沿った断面図。 同実施形態のラック全体を示す斜視図。 図１の４−４線に沿った断面図。 図１の５−５線に沿った断面図であって、ストッパの構造を示す部分断面図。 図１の６−６線に沿った断面図であって、案内部材を中心とした拡大断面図。 図２に対応する図であって、規制部材を中心とした拡大断面図。 図２に対応する図であって、最下段の支持溝内にワークを挿入している途中の状態を示す拡大断面図。 図２に対応する図であって、図８に示す状態から昇降機構によりラックが一段降下された状態を示す拡大断面図。

以下、図１〜図９を参照して、ワークの移載装置の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、ワークの移載装置は、ベルトコンベア５０により所定位置まで搬送された薄板状のワーク１０の上面を移動機構４０により吸着して持ち上げるとともに、ベルトコンベア５０に並んで配置されたラック２０内に一枚ずつ移動させて収納する装置である。

本実施形態のワーク１０は、燃料電池のセパレータである。ワーク１０は、ステンレス鋼などの金属材料からなり、数百μｍの厚さの略長方形板状をなしている。
次に、移載装置の各構成について説明する。

図１及び図２に示すように、ベルトコンベア５０の側方には、昇降機構７０が配置されている。
図２に示すように、昇降機構７０は、脚部７１と、脚部７１の上端に連結された天板７２とを備えている。この天板７２上にラック２０が載置される。

脚部７１には、脚部７１及び天板７２を昇降させるアクチュエータ７３が連結されている。
次に、ラック２０について説明する。

図３に示すように、ラック２０は、複数枚のワーク１０をワーク１０の厚さ方向に互いに間隔をおいて収納可能なものである。
ラック２０は、上下方向に長い長方形板状をなし、互いに対向する一対の側板２１と、各側板２１の対向方向に沿って延在し、各側板２１の上端同士及び下端同士を連結する一対の連結部材２２とを有している。各連結部材２２は、各側板２１の短手方向の一端に連結されている。各側板２１及び各連結部材２２は、例えばステンレス鋼からなる。

各側板２１の上下方向の中央部には、各側板２１の短手方向の他端側に向けて把手２１ａが突設されている。本実施形態では、側板２１及び把手２１ａが一体に形成されている。各側板２１及び各連結部材２２により、ラック２０の外枠が構成されている。

図３及び図４に示すように、各側板２１の内面、すなわち互いに対向する面には、硬質樹脂材料により形成された溝部材２３が接着されて固定されている。
図３に示すように、各溝部材２３には、各側板２１の短手方向に沿って延在し、各ワーク１０の長手方向の両端を支持する複数対の支持溝２３ａが上下方向に互いに所定の間隔をおいて並設されている。

各支持溝２３ａは、これらの延在方向の両端において開口している。ワーク１０の長手方向の両端は、支持溝２３ａの延在方向（側板２１の短手方向）における他端側の開口を通じて支持溝２３ａ内に挿入される。すなわち、支持溝２３ａの延在方向（側板２１の短手方向）のうち一端側がワーク１０の収納方向の前側となり、他端側がワーク１０の収納方向の後側となる。なお、以降において、ワーク１０の収納方向の前側及び後側を単に前側及び後側と称する。

図４に示すように、各支持溝２３ａの上下方向の幅Ｗ１は、これらの延在方向において同一とされている。
図３に示すように、上下一対の連結部材２２の間には、上下方向に沿って延在し、ワーク１０の前側及び各側板２１の長手方向に沿う側への変位を規制する２つの柱状のストッパ２４が各側板２１の対向方向に互いに間隔をおいて設けられている。

図５に示すように、各ストッパ２４は、上下一対の連結部材２２に連結された金属材料からなる円柱状の芯部２５、及び芯部２５の全周を被覆する硬質樹脂材料からなる被覆部２６とを有している。

被覆部２６は、上下方向において等間隔にて設けられた複数の小径部２６ａ、互いに隣り合う小径部２６ａの間に１つずつ設けられ、小径部２６ａよりも外径の大きい複数の大径部２６ｂ、及び小径部２６ａと大径部２６ｂとの間に１つずつ設けられ、小径部２６ａから大径部２６ｂにかけて外径が連続的に大きくされた傾斜部２６ｃを有している。

１つの小径部２６ａと、同小径部２６ａと隣り合う一対の傾斜部２６ｃとによって規制凹部２６ｄが構成されている。小径部２６ａの上下方向の幅Ｗ２は、ワーク１０の厚みｄよりも大きくされている（Ｗ２＞ｄ）。

ワーク１０の前側の縁部が規制凹部２６ｄを構成する小径部２６ａに当接されることにより、ワーク１０の前側及び各側板２１の長手方向に沿う側への変位が規制される。
次に、移動機構４０について説明する。

図１及び図２に示すように、移動機構４０は、周知のパラレルリンクロボットであり、ベルトコンベア５０の上方に位置する天井下面に固定されたベース部、ベース部内に設けられた複数のサーボモータ（いずれも図示略）、及び各サーボモータによりそれぞれ駆動される複数のリンク機構部４１を備えている。

移動機構４０は、複数のリンク機構部４１の先端に取り付けられたヘッド部４２、ヘッド部４２の下端部に取り付けられたプレート部４３、プレート部４３の下面に取り付けられ、ワーク１０の上面の複数箇所を負圧により吸着する複数の吸着部４４、及びベルトコンベア５０上のワーク１０の位置及び姿勢を検出するカメラ（図示略）を備えている。なお、各吸着部４４には、負圧を供給するホース（図示略）が接続されている。

移動機構４０は、ベルトコンベア５０により搬送されるワーク１０の位置及び姿勢をカメラにより検出するとともに各サーボモータにより各リンク機構部４１を駆動することで、プレート部４３をワーク１０に正対した姿勢に制御する。

そして、プレート部４３を降下させるとともに各吸着部４４によりワーク１０の上面の所定の複数箇所を吸着する。本実施形態では、６つの吸着部４４により、ワーク１０の中央部を囲む４箇所と、ワーク１０の長手方向の両端部の２箇所とが吸着される。

そして、ワーク１０を吸着して持ち上げるとともに、ラック２０に向けてワーク１０を移動させる。
本実施形態では、ベルトコンベア５０とラック２０との間には、一対の案内部材３０が設けられている。

次に、案内部材３０について説明する。
図１及び図６に示すように、各案内部材３０は、ラック２０の一対の支持溝２３ａの後側に位置している。

各案内部材３０は、硬質樹脂材料からなり、上下方向において互いに対向する下側案内板３１及び上側案内板３２、下側案内板３１と上側案内板３２とを連結する連結部材３３、並びに連結部材３３とベルトコンベア５０の側部とを連結する連結板３４を備えている。

詳しくは、下側案内板３１の上面である第１案内面３１ａと、上側案内板３２の下面である第２案内面３２ａとが上下方向において互いに対向している。また、各案内面３１ａ，３２ａは、案内面３１ａ，３２ａ同士の間隔Ｄがラック２０に近接するほど徐々に小さくなるように、ラック２０の支持溝２３ａの延在方向、すなわちワーク１０の収納方向に対して傾斜している。また、案内部材３０の出口部分での上記間隔Ｄ１は、支持溝２３ａの幅Ｗ１よりも小さくされている。

下側案内板３１は、ワーク１０の収納方向において並んで設けられた２つのボルト９０により連結部材３３に対して連結されている。上側案内板３２は、ワーク１０の収納方向において並んで設けられた２つのボルト９０により連結部材３３に対して連結されている。

上側案内板３２には、上記２つのボルト９０が挿通される２つの長孔３２ｂが設けられている。各長孔３２ｂは、上下方向に対して長い孔である。連結部材３３に対する上側案内板３２の上下方向における固定位置を調整することで、上記間隔Ｄの調整が可能とされている。

本実施形態では、一対の案内部材３０の間に、規制部材６０が設けられている。
次に、規制部材６０について説明する。
図１及び図７に示すように、規制部材６０は、硬質樹脂材料からなり、平面視長方形板状をなす本体部６１と、本体部６１とベルトコンベア５０の側部とを連結する連結板６２とを備えている。

図７に示すように、本体部６１の前側部分の上面は、ワーク１０の収納方向に沿って延在する平坦面６１ａとされている。また、本体部６１の後側部分の上面は、平坦面６１ａに滑らかに連なるとともに後側ほど下方に位置するように湾曲した湾曲面６１ｂとされている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ワーク１０は、以下のようにしてラック２０に収納される。
まず、図２、図６〜図８に示すように、ラック２０の最下段の支持溝２３ａが、上下方向において案内部材３０の各案内面３１ａ，３２ａの出口部分の間に位置するように、昇降機構７０によりラック２０の高さが制御される。

続いて、ベルトコンベア５０によりワーク１０が図１に示す所定位置まで搬送されると、移動機構４０によりワーク１０が吸着されて持ち上げられる。
そして、移動機構４０によりワーク１０が前方に移動される際に、ワーク１０の長手方向の両端が一対の案内部材３０の各案内面３１ａ，３２ａの間を通過する。このとき、ワーク１０が振動していたり、ワーク１０に反りが生じていたりする場合であっても、ワーク１０の厚さ方向の変位が規制されることで、当該一対の支持溝２３ａ内へワーク１０が円滑に挿入されるようになる（以上、作用１）。

移動機構４０が更に前方まで移動されることにより、ワーク１０の収納が完了する。そして、移動機構４０の吸着部４４によるワーク１０の吸着が解除される。このとき、ワーク１０の前側の縁部がストッパ２４の規制凹部２６ｄに当接することにより、ワーク１０の前側及び各側板２１の長手方向に沿う側への変位が規制される。

こうして一枚のワーク１０（以下、ワーク１０ａ）が収納されると、次に、図９に示すように、昇降機構７０により、最下段の１つ上の支持溝２３ａが、上下方向において案内部材３０の各案内面３１ａ，３２ａの出口部分の間に位置するように、昇降機構７０によりラック２０が降下される。このとき、規制部材６０の本体部６１の平坦面６１ａは、最下段の１つ上の支持溝２３ａの上面よりも下方であり、最下段の支持溝２３ａの上面よりも上方に位置している。

またこのとき、移動機構４０は、プレート部４３を上記所定位置の上方まで移動させる。
そして、ベルトコンベア５０により上記所定位置まで搬送された次のワーク１０（以下、ワーク１０ｂ）が、上記ワーク１０ａのときと同様にして、移動機構４０により移動され、ラック２０の最下段の１つ上の支持溝２３ａに収納される。

ところで、本実施形態のワーク１０は厚さ数百μｍの薄板であることから、複数の吸着部４４によりワーク１０の上面の中央部を除く一部が吸着された状態で移動されると、移動途中のワーク１０ｂの中央部が重力により垂れ下がることがある。また、ラック２０に収納されているワーク１０ａの一部が上方に反り返ることがある。この場合、移動途中の当該ワーク１０ｂが、その直前にラック２０に収納された他のワーク１０ａに接触するおそれがある。

この点、本実施形態によれば、当該ワーク１０ｂの中央部が垂れ下がろうとすると、規制部材６０の本体部６１に当接することで垂れ下がりが規制される。このため、当該ワーク１０がその直前にラック２０に収納された他のワーク１０ａに接触することが抑制される（以上、作用２）。

以上説明した本実施形態に係るワークの移載装置及びワークの移載方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ワークの移載装置は、複数枚のワーク１０の各々の両端を支持する複数対の支持溝２３ａを有するラック２０、当該一対の支持溝２３ａ内に向けてワーク１０を一枚ずつ移動させる移動機構４０、及び複数対の支持溝２３ａの並び方向（上下方向）に沿ってラック２０を変位させる昇降機構７０を備えている。

また、当該一対の支持溝２３ａにそれぞれ対応して設けられ、移動機構４０によるワーク１０の移動に際して、ワーク１０の厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝２３ａ内へのワーク１０の挿入を案内する一対の案内部材３０を有している。

こうした構成によれば、上述した作用１を奏することから、一対の支持溝２３ａ内へワーク１０が円滑に挿入されるようになる。
一方、案内部材３０が設けられていない場合には、移動時にワーク１０が振動すると、当該一対の支持溝２３ａ内へ挿入可能な程度にワーク１０の振幅が小さくなるまでワーク１０の移動を待つ必要がある。この点、上記構成によれば、移動時にワーク１０が振動しても、ワーク１０の振幅が小さくなることを待つことなく当該一対の支持溝２３ａ内へワーク１０を移動させることができる。したがって、ワーク１０の移載に要する時間を短縮することができる。

よって、ワーク１０の移載を好適に行うことができる。
（２）一対の案内部材３０の各々は、複数対の支持溝２３ａの並び方向（上下方向）において対向する一対の案内面３１ａ，３２ａを有するものであり、一対の案内面３１ａ，３２ａ同士の間隔Ｄがワーク１０の移動方向の前方ほど徐々に小さくされている。

こうした構成によれば、各案内部材３０の一対の案内面３１ａ，３２ａ同士の間をワーク１０の両端部が通過する際に、ワーク１０の厚さ方向の変位が規制されるようになる。したがって、案内部材３０の構成を簡単にすることができる。

（３）案内部材３０の出口部分における一対の案内面同士の間隔Ｄ１が、当該一対の支持溝２３ａの入口部分における幅Ｗ１よりも小さくされている。
こうした構成によれば、当該一対の支持溝２３ａ内へのワーク１０の挿入を確実に案内することができる。

（４）移動機構４０は、ワーク１０の上面の一部を吸着する吸着部４４を備え、吸着部４４によりワーク１０を吸着した状態で一対の支持溝２３ａ内に向けてワーク１０を移動させるものである。

こうした構成によれば、移動機構４０によりワーク１０を高速にて移動させることができる。したがって、ワーク１０の移載に要する時間を短縮できる。
（５）ラック２０は、複数対の支持溝２３ａが上下方向に並んで配置されるものである。昇降機構７０は、ラック２０を下方に変位させるものである。一対の案内部材３０の間には、移動機構４０によるワーク１０の移動に際して、ワーク１０の垂れ下がりを規制する規制部材６０が設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用２を奏することから、移動途中のワーク１０ｂがその直前にラック２０に収納された他のワーク１０ａに接触することを抑制できる。したがって、ワーク１０同士の干渉によりワーク１０が傷つくことを抑制できる。

（６）ラック２０の一対の側板２１の内側に設けられ、複数枚のワーク１０の各々の両端を支持する複数対の支持溝２３ａのうちの一対の支持溝２３ａ内に対して一枚のワーク１０を移動させる際に、一対の支持溝２３ａにそれぞれ対応して設けられた一対の案内部材３０内を通過させる。これにより、ワーク１０の厚さ方向の変位を規制することで一対の支持溝２３ａ内へのワーク１０の挿入を案内するようにした。

こうした方法によれば、上記効果（１）と同様な作用効果を奏することができる。
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・規制部材６０の数や形状を適宜変更することもできる。規制部材６０の本体部６１は板状のものに限定されず、例えばローラであってもよい。
・案内部材３０の出口部分における各案内面３１ａ，３２ａ同士の間隔Ｄ１は、支持溝２３ａの幅Ｗ１と同一であってもよい。

・昇降機構７０によりラック２０を上昇させながらワーク１０を収納することもできる。この場合、移動機構４０は、ワーク１０の上面を吸着した後に、ワーク１０を上下反転させた状態でラック２０内に向けて移動させるようにすればよい。

・ワーク１０は燃料電池のセパレータに限定されるものではない。他の用途に用いられる金属製の薄板や樹脂製の薄板であってもよい。

１０…ワーク、１０ａ…ワーク、１０ｂ…ワーク、２０…ラック、２１…側板、２１ａ…把手、２２…連結部材、２３…溝部材、２３ａ…支持溝、２４…ストッパ、２５…芯部、２６…被覆部、２６ａ…小径部、２６ｂ…大径部、２６ｃ…傾斜部、２６ｄ…規制凹部、３０…案内部材、３１…下側案内板、３１ａ…第１案内面、３２…上側案内板、３２ａ…第２案内面、３２ｂ…長孔、３３…連結部材、３４…連結板、４０…移動機構、４１…リンク機構部、４２…ヘッド部、４３…プレート部、４４…吸着部、５０…ベルトコンベア、６０…規制部材、６１…本体部、６１ａ…平坦面、６１ｂ…湾曲面、６２…連結板、７０…昇降機構（変位機構）、７１…脚部、７２…天板、７３…アクチュエータ、９０…ボルト、Ｄ…間隔、Ｄ１…間隔、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅。

Claims (6)

1. 薄板状の複数枚のワークを前記ワークの厚さ方向に互いに間隔をおいて収納可能なラックであって、対向する一対の側板、及び前記一対の側板の各々の内側に設けられ、前記複数枚のワークの各々の両端を支持する複数対の支持溝を有するラックと、
   当該一対の支持溝内に向けて前記ワークを一枚ずつ移動させる移動機構と、
   前記複数対の支持溝の並び方向に沿って前記ラックを変位させる変位機構と、
   当該一対の支持溝にそれぞれ対応して設けられ、前記移動機構による前記ワークの移動に際して、前記ワークの厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝内への前記ワークの挿入を案内する一対の案内部材と、を備える、
   ワークの移載装置。
2. 前記一対の案内部材の各々は、前記複数対の支持溝の並び方向において対向する一対の案内面を有するものであり、
   前記一対の案内面同士の間隔が前記ラックに近接するほど徐々に小さくされている、
   請求項１に記載のワークの移載装置。
3. 前記案内部材の出口部分における前記一対の案内面同士の間隔が、当該一対の支持溝の入口部分における幅よりも小さくされている、
   請求項２に記載のワークの移載装置。
4. 前記移動機構は、前記ワークの上面の一部を吸着する吸着部を備え、前記吸着部により前記ワークを吸着した状態で当該一対の支持溝内に向けて前記ワークを移動させるものである、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のワークの移載装置。
5. 前記ラックは、前記複数対の支持溝が上下方向に並んで配置されるものであり、
   前記変位機構は、前記ラックを下方に変位させるものであり、
   前記一対の案内部材の間には、前記移動機構による前記ワークの移動に際して、前記ワークの垂れ下がりを規制する規制部材が設けられている、
   請求項４に記載のワークの移載装置。
6. 薄板状の複数枚のワークを収納可能なラックに前記ワークを一枚ずつ移載する方法であって、
   前記ラックの一対の側板の内側に設けられ、前記複数枚のワークの各々の両端を支持する複数対の支持溝のうちの一対の支持溝内に対して一枚の前記ワークを移動させる際に、当該一対の支持溝にそれぞれ対応して設けられた一対の案内部材により前記ワークの厚さ方向の変位を規制することで当該一対の支持溝内への前記ワークの挿入を案内する、
   ワークの移載方法。