JP2570196B2 - オートハンドチェンジャー機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットのハンドを交
換するオートハンドチェンジャー機構に関し、特に、電
子機器等の組み立てを行なう自動組立機に設けられたオ
ートハンドチェンジャー機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子機器産業の分野では、製
品の量産化を図るため、部品を搭載したパレットを搬送
するコンベアと、このコンベアによって搬送されてきた
部品の組み立てを行なうロボットとを備えた自動組立機
が用いられている。そして、近年では、組立作業の省力
化を図るため、「省力と自動化 １９９３年４月号」の
６０〜６３ページで述べられているように、オートハン
ドチェンジャー機構（以下、ＡＨＣ機構という）で前記
ロボットのハンドを自動的に交換し、一台のロボットに
多種類の作業を行なわせる自動組立機が開発され、使用
されている。

【０００３】従来のＡＨＣ機構は、主に、制御部と、ハ
ンドの交換機能を有するロボットと、複数のハンドを交
換可能な状態で支持する載置台（スタンド、マガジン
等）とからなり、前記制御部の指令にしたがって前記ロ
ボットが動作し、チャックに取り付けられているハンド
を次作業で用いるハンドと交換する構成としてあった。

【０００４】例えば、特開平２−１６８６４４号では、
ウエハをカセット治具から石英治具、又は、石英治具か
らカセット治具に移し換えるウエハの自動処理装置に設
けられたＡＨＣ機構が提案されている。このＡＨＣ機構
は、前記ウエハの移し換えを行なうとともに、ハンドの
交換機能を有するロボットと、このロボットを設置して
ある基台上で、前記ロボットの後方又は側方に配置さ
れ、複数の交換用のハンドを前記ロボットの交換可能な
状態で支持する載置台とによって構成してあった。

【０００５】また、特開平１−２２８７８６号では、そ
れぞれが一つずつ交換用のハンドを保持する複数個のス
タンドを、ロボットの手前に配設した構成のＡＨＣ機構
が提案されている。さらに、特開昭５７−２７６９０号
では、ロボットと別個独立のマガジンホルダに複数のハ
ンドを収納し、このマガジンホルダを前記ロボットの近
傍に設置した構成のＡＨＣ機構が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した特
開平２−１６８６４４号のウエハの自動処理装置に設け
られたＡＨＣ機構は、載置台を、ロボットを設置してあ
る基台上であって、しかも前記ロボットの後方又は側方
に設けた構成してあったため、この載置台より手前に配
置されているカセット治具や石英治具が妨げとなって、
前記載置台の周辺でエラーが生じた場合（例えば、ハン
ドの着脱エラー）、エラー処理が行ないにくく、また、
前記載置台のメンテナンス作業も行ないにくいという問
題があった。

【０００７】この場合、載置台を自動処理装置の前部に
配置することも考えられるが、このような構成とする
と、こんどは前記載置台が障害となってロボットのエラ
ー処理又はメンテナンス作業等が行ないにくくなるとい
う問題がある。

【０００８】ここで、上記のような特定部品の自動処理
装置ではなく、自動組立機におけるＡＨＣ機構で、ハン
ドの載置台をロボットの後方又は側方に設ける構成とし
た場合は、次のような問題が生じる。 載置台をロボットの後方又は側方に設けた構成とする
と、自動組立機の前部に配置されたコンベア、バックア
ップ及び操作パネル等が妨げとなり、載置台周辺のエラ
ー処理又はメンテナンス等の作業が極めて行ないにくく
なる。 載置台をロボットの側方に設けた構成とすると、前記
載置台によってロボットの動作が目視できなくなり、前
記ロボットの教示作業が困難となる。 載置台をロボットの側方に設けた構成とすると、複数
の自動組立機によって自動化ラインを構築した場合に、
ライン全体の見通しが悪くなって稼働状況が把握でき
ず、前記自動化ラインの管理が困難になってしまう。 載置台をロボットの側方に設けた構成とすると、自動
化ラインを形成する各自動組立機が前記載置台の分だけ
横方向に大型化してしまい、ラインの全長が長くなって
しまう。

【０００９】一方、特開平１−２２８７８６号のＡＨＣ
機構では、ハンドを載置した複数個のスタンドをロボッ
トの手前に配置した構成としてあったので、これらスタ
ンドの手前にコンベア等を配置した場合は、上記と同
様の問題が生じる。また、特開昭５７−２７６９０号の
ＡＨＣ機構では、ロボットと別個独立のマガジンホルダ
を前記ロボットの近傍に配置する構成としてあったの
で、前記ロボットがハンドを交換するための動作スペー
スを確保しなければならず、広い設置スペースを必要と
するという問題があった。

【００１０】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、コンベア及びロボット等の他の機器の障
害となることなく、載置台をエラー処理及びメンテナン
ス等の作業の行ないやすい位置に配置することができる
とともに、自動化ラインの短縮化を図ることができ、ま
た、ロボット及び自動化ライン全体の見通しの良さを向
上させて、ロボットの教示作業及び自動化ラインの管理
を容易に行なうことができるＡＨＣ機構の提供を目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のＡＨＣ機構は、制御部、ハンドの交
換機能を有するロボット及びこのロボットのハンドを交
換可能に支持する載置台を備えたオートハンドチェンジ
ャー機構において、前記載置台に駆動部を設け、この駆
動部が、前記制御部の信号にもとづいて、前記ロボット
の部品組立時に前記載置台を下降させて前記ロボットの
部品搬出入台の下方に位置させるとともに、前記ロボッ
トのハンド部交換時に前記載置台を上昇させて前記ロボ
ットの部品搬出入台の上方に位置させる構成してある。

【００１２】請求項２記載のＡＨＣ機構は、前記載置台
が、前記オートハンドチェンジャー機構の前部に配置し
てある構成としてあり、また、請求項３記載のＡＨＣ機
構は、前記載置台の操作部が、前記オートハンドチェン
ジャー機構の前面に配置してある構成としてある。

【００１３】

【作用】上記構成からなる本発明のＡＨＣ機構によれ
ば、ハンドの載置台を、エラー処理等の作業が行ないや
すい自動組立機の前面に設けることができ、また、前記
載置台を自動組立機の前面に設けてもロボットのエラー
処理、教示作業等の障害となることがない。さらに、前
記ロボットの稼働時には、前記載置台が前記ロボットの
作業台より下方に位置するので、前記ロボットの稼働状
況が容易に把握でき、自動化ラインの見通しが良くな
り、ラインの管理を容易に行なうことができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明のＡＨＣ（オートハンドチェン
ジャー）機構の一実施例について、図面を参照しつつ説
明する。図１は本実施例に係るＡＨＣ機構を備えた自動
組立機を示す斜視図である。

【００１５】同図において、本自動組立機１は、主にコ
ンベア１０、ロボット２０、載置台３０及び制御部４０
によって構成してあり、ＡＨＣ機構は、主にロボット２
０と載置台３０及び制御部４０とからなっている。

【００１６】コンベア１０は架台１００上に載置されて
おり、上部コンベア１１と下部コンベア１２によって構
成してある。このコンベア１０は、上部コンベア１１に
よって部品を満載したパレットをロボット２０へ搬送
し、ロボット２０の部品の組み立て終了後、空になった
前記パレットを、図示しないアンローダによって下部コ
ンベア１２まで下降させ、かつ、この下部コンベア１２
によって搬出する。すなわち、本実施例では、このコン
ベア１０がロボット２０の部品搬出入台となっている。

【００１７】ロボット２０は、コンベア１０と直交する
ように架台１００上に載置されており、Ｙ軸モジュール
２１、Ｘ軸モジュール２２、Ｘ軸スライダ２３、ヘッド
２４及びチャック２５によって構成してある。Ｙ軸モジ
ュール２１は、図示しない駆動手段によって基台上に設
けられたレールを走行し、ロボット２０全体をＹ軸方向
に移動させる。Ｘ軸モジュール２２は、Ｙ軸モジュール
２１に両端を支持されており、上部に載置されたＸ軸ス
ライダ２３を図示しない駆動手段によってＸ軸方向に移
動させる。したがって、Ｘ軸スライダ２３の先端に取り
付けられたヘッド２４は、Ｘ軸方向に移動する。

【００１８】ヘッド２４は、Ｘ軸スライダ２３に支持さ
れており、図示しない駆動手段によってＺ軸方向に移動
する。このヘッド２４は、チャック２５を有しており、
図示しない駆動手段によって回転させる。チャック２５
は、テーパ結合等により、ハンド３３を着脱自在に取り
付ける構成としてある。

【００１９】なお、コンベア１０とロボット２０は、別
個独立とした構成としてあり、組み立て製品の機種切り
替え等によるラインの再構築又はラインの段取換えを可
能としている。

【００２０】次に、本ＡＨＣ機構の載置台３０について
図１及び図２を参照しつつ説明する。図２は本ＡＨＣ機
構の載置台を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断
面図である。

【００２１】図１に示すように、載置台３０は、自動組
立機１の最前部に配置してある。この載置台３０は、図
２に示すように、ハンド３１，３２を、ロボット２０が
交換可能な状態で支持している。３５ａ，３５ｂはエア
シリンダ（駆動部）であり、自動組立機１前面のカバー
５０の図示しないフレームに取り付けたエアシリンダ固
定板３６ａ，３６ｂに固定してある。これらエアシリン
ダ３５ａ，３５ｂの各ピストンロッドの先端は、載置台
３０の両端中央にそれぞれ結合してある。そして、これ
らエアシリンダ３５ａ，３５ｂは、制御部４０からの信
号にもとづいて、載置台３０をコンベア１０より上昇又
は下降させる。

【００２２】３７ａ〜３７ｄはリニアガイドであり、エ
アシリンダ固定板３６ａ，３６ｂに固定したリニアブッ
シュ３８ａ〜３８ｄに上下動自在に挿設されている。ま
た、リニアガイド３７ａ〜３７ｄの各一端部は、それぞ
れ載置台３０の四隅に取り付けてあり、エアシリンダ３
５ａ，３５ｂが載置台３０を上昇又は下降させるとき
に、該載置台３０をガイドする。

【００２３】なお、図１では、二つの載置台３０が図中
左右に示されているが、左側の載置台３０は、自動化ラ
インを構築する図示しない他のロボットに対応するもの
である。

【００２４】図１において、制御部４０は、ロボット２
０の基台の下方に収納されており、コンベア１０、ロボ
ット２０及び載置台３０のエアシリンダ３５ａ，３５ｂ
など自動組立機全体の動作制御を行なう。また、カバー
５０の裏面側には、オペレータパネル６０とスイッチボ
ックス７０が取り付けてある。オペレータパネル６０
は、制御部内部のロボットコントローラのプログラミン
グ及びロボット２０の教示作業を行なうためのものであ
る。また、スイッチボックス７０は、自動組立機１の手
動、自動運転の切り替え、及び、手動運転時の自動組立
機１の操作を行なうためのものである。このスイッチボ
ックス７０には、自動組立機１の手動運転時において、
載置台３０のエアシリンダ３５ａ，３５ｂを手動で上昇
又は下降させる図示しないスイッチ（操作部）が設けて
ある。さらに、これらオペレータパネル６０とスイッチ
ボックス７０は、カバー５０を開くと、自動組立機１の
前面に現われ、オペレータが簡単に操作できる構成とし
てある。

【００２５】８０は操作パネルであり、自動組立機１の
前面でカバー５０の上方に設けてある。この操作パネル
８０は、自動組立機１の自動運転時の操作を行なうため
のものである。

【００２６】次に、上記構成からなる自動組立機の動作
について、図３（ａ），（ｂ）〜図４（ａ），（ｂ）を
参照して説明する。図３（ａ），（ｂ）〜図７（ａ），
（ｂ）は、本ＡＨＣ機構によるハンドの交換動作を示す
ものであり、各図面の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
である。また、以下の動作説明では、ハンドの交換動作
の一例として、あらかじめロボット２０のチャック２５
に取り付けられたハンド３３を、載置台３０に支持され
たハンド３１と交換する場合について説明する。

【００２７】現在ロボット２０に取り付けられているハ
ンド３３による組立作業が完了すると、図３（ａ），
（ｂ）に示すように、ヘッド２４がＺ軸方向に移動し
て、ハンド３３を周囲の部材と干渉しない位置まで上昇
させる（矢印Ｂ）。次いで、制御部４０からの信号にも
とづいて、図４（ａ）に示すように、エアシリンダ３５
ａ，３５ｂが駆動し、載置台３０をパレット９０の搬送
面（図中二点鎖線）より上方に上昇させる（矢印Ｃ）。
これと同時に、ロボット２０のＸ軸スライダ２３が移動
して、ヘッド２４をＸ軸方向に移動させ（矢印Ｄ）、ハ
ンド３３を載置台３０の空きステーション３４の正面に
位置決めする。次いで、図４（ｂ）に示すように、ヘッ
ド２４が、Ｙ軸方向に移動するとともにＺ軸方向に下降
し（矢印Ｅ，矢印Ｆ）、ハンド３３を空きステーション
３４に係合させる。

【００２８】ハンド３３を空きステーション３４に係合
させると、ロボット２０がハンド３３のクランプを解
く。その後、図５（ｂ）に示すように、ヘッド２４がＺ
軸方向に上昇して（矢印Ｇ）、チャック２５からハンド
３３を外す。次いで、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸ス
ライダ２３がＸ軸方向に移動して（矢印Ｈ）、チャック
２５を次作業に用いるハンド３１の上方に位置決めす
る。

【００２９】次いで、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ヘッド２４がＺ軸方向に下降し（矢印Ｉ）、チャッ
ク２５にハンド３１を装着してクランプする。次いで、
図７（ａ），（ｂ）に示すように、ヘッド２４がＺ軸方
向に上昇し（矢印Ｊ）、ハンドの交換が終了する。その
後、ヘッド２４が、Ｘ軸方向に移動するとともにＹ軸方
向に移動し（矢印Ｋ，矢印Ｌ）、ハンド３１をパレット
９０の上方に配置する。

【００３０】ハンドの交換が終了すると、制御部４０か
らの信号にもとづいて、エアシリンダ３５ａ，３５ｂが
駆動し、載置台３０をパレット９０の搬送面（図中二点
鎖線）より下方に下降させる（図４矢印Ｍ）。

【００３１】上記ハンドの交換動作終了後は、交換され
たハンド３１によって部品の組み立てが行なわれる。

【００３２】また、上記構成からなる本ＡＨＣ機構にお
いて、ロボット２０にチャックミスや吸着ミス等のエラ
ーが発生したときは、スイッチボックス７０の図示しな
い下降スイッチによってエアシリンダ３５ａ，３５ｂを
駆動させ、載置台３０をパレット９０の搬送面より下方
に下降させてロボット２０のエラー復旧処理を行なう。
一方、載置台３０側でハンドの着脱エラー等が生じたと
きは、スイッチボックス７０の図示しない上昇スイッチ
によってエアシリンダ３５ａ，３５ｂを駆動させ、載置
台３０を前記搬送面より上方に上昇させてエラー復旧処
理を行なう。

【００３３】このような構成からなる本実施例のＡＨＣ
機構によれば、載置台３０を上昇及び下降自在な構成と
したことにより、該載置台３０をコンベア１０及びロボ
ット２０の手前側に配置しても、コンベア１０及びロボ
ット２０等の他の機器の障害とならず、載置台３０のエ
ラー処理及びメンテナンス等の作業が容易に行なえる。
また、ロボット２０の稼働時は、載置台３０がコンベア
２０の下方に位置する構成としたことにより、ロボット
２０の作業状況を良好に目視することができ、ロボット
２０の教示作業が容易に行なえるとともに、自動化ライ
ン全体の見通しがよくなり、ラインの稼働状況の管理を
容易に行なうことができる。

【００３４】さらに、本ＡＨＣ機構では、載置台３０を
自動組立機１の手前側に配置したことにより、自動化ラ
インの全長を短縮させることができ、また、スイッチボ
ックス７０等の操作部を自動化システム１の前面に配置
したことにより、載置台３０の手動による操作性を向上
させることができる。

【００３５】なお、本発明のＡＨＣ機構は、上記実施例
に限定されるものではない。上記実施例では、載置台３
０の駆動部としてエアシリンダ３５ａ，３５ｂを用いた
が、これは特に限定されるものではなく、ラック＆ピニ
オン等の他の駆動手段を用いることもできる。また、上
記実施例のＡＨＣ機構は、製品の組み立てを目的とした
自動組立機１に設けた構成としてあったが、特開平２−
１６８６４４号のようなロボットを備えた特定部品の処
理装置にも応用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のＡＨＣ機
構によれば、コンベア及びロボット等の他の機器の障害
となることなく、載置台をエラー処理及びメンテナンス
等の作業の行ないやすい位置に配置することができると
ともに、自動化ラインの短縮化を図ることができ、ま
た、ロボット及び自動化ライン全体の見通しの良さを向
上させて、ロボットの教示作業及び自動化ラインの管理
を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＡＨＣ機構を備えた自
動組立機を示す斜視図である。

【図２】本ＡＨＣ機構における載置台を示すものであ
り、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図
（ｃ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本ＡＨＣ機構におけるハンドの交換動作を示す
ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】本ＡＨＣ機構におけるハンドの交換動作を示す
ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】本ＡＨＣ機構におけるハンドの交換動作を示す
ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】本ＡＨＣ機構におけるハンドの交換動作を示す
ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図７】本ＡＨＣ機構におけるハンドの交換動作を示す
ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１ 自動組立機 １０ コンベア ２０ ロボット ２１ Ｙ軸モジュール ２２ Ｘ軸モジュール ２３ Ｘ軸スライダ ２４ ヘッド ２５ チャック ３０ 載置台 ３１〜３３ ハンド ３４ 空きステーション ３５ａ，３５ｂ エアシリンダ ３６ａ，３６ｂ エアシリンダ固定板 ３７ａ〜３７ｄ リニアガイド ３８ａ〜３８ｄ リニアブッシュ ４０ 制御部 ５０ カバー ６０ オペレータパネル ７０ スイッチボックス ８０ 操作パネル ９０ パレット １００ 架台

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御部、ハンドの交換機能を有するロボ
   ット及びこのロボットのハンドを交換可能に支持する載
   置台を備えたオートハンドチェンジャー機構において、 前記載置台に駆動部を設け、この駆動部が、前記制御部
   の信号にもとづいて、前記ロボットの部品組立時に前記
   載置台を下降させて前記ロボットの部品搬出入台の下方
   に位置させるとともに、前記ロボットのハンド部交換時
   に前記載置台を上昇させて前記ロボットの部品搬出入台
   の上方に位置させることを特徴とするオートハンドチェ
   ンジャー機構。
2. 【請求項２】 前記載置台が、前記オートハンドチェン
   ジャー機構の前部に配置してある構成の請求項１記載の
   オートハンドチェンジャー機構。
3. 【請求項３】 前記載置台の操作部が、前記オートハン
   ドチェンジャー機構の前面に配置してある構成の請求項
   １又は２記載の前記オートハンドチェンジャー機構。