JP2642075B2 - 自走式基板交換ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自走式基板交換ロボット
に関し、特に複数列の引き出し式の基板実装部を持つ基
板架の基板を自動交換する自走式ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】自走式基板交換ロボットに関する従来技
術を説明するにあたり、装置全体に関すること、ならび
に装置内の主要構成に関する事項を含むので、これらを
以下の如く１ないし５の５つの項目に分けて行うことと
する。

【０００３】１．従来のこの種の基板交換ロボットの装
置全体に関しては、第１の例として特開平０３−１７７
０９９号公報のものがある。図１３及び図１４に示すよ
うに、作業対象架の００１の前方にこの作業対象架００
１の列と平行に且つ水平に設けたレール８０１に懸垂し
たＸ軸８０２と、作業対象架００１の上下方向に昇降す
る上下移動軸８０３とを備え、Ｘ軸８０２と上下移動軸
８０３との駆動により交換対象の基板０１０の前方へハ
ンドユニット８０４が移動し、基板０１０の挿抜方向と
同一方向に移動するハンド８０５により基板０１０の交
換を行う構成である。

【０００４】また第２の類似例として、特開平０３−１
５３０９８号公報に示す技術のものがある。図１５に示
すように、電子部品装着機における部品自動供給・交換
方式であって、部品補充または部品交換の必要な部品キ
ャリッジ９０３ａ，９０３ｂを無人搬送機９０２により
部品装着機９０１から無人搬送機の発着基地に運び込ま
せ、発着基地で部品を完備させた部品キャリッジ９０３
ａ，９０３ｂを再び別の無人搬送機９０２により部品装
着機９０１の所まで運んで引き渡すことにより、部品装
着機９０１の省人化率を高めている。

【０００５】２．この種の自走式基板交換ロボットで
は、基板架に対する停止位置の誤差を補正するための位
置誤差補正方法ならびに装置・機構を必要とする。

【０００６】このための第１の従来技術として、無人搬
送車又は作業ステーションに基準マークと視覚センサを
備え、無人搬送車が作業ステーションに停止した時の相
対的位置ずれ量を検出し、その検出したずれ量に応じて
搭載しているロボットの動作データを補正する方法があ
る。例えば、特開平０４−４８３０４号公報、特開平０
２−２４５８０３号公報、特開平０１−１３５４８５号
公報、特開昭６３−２７１６１５号公報、特開昭６３−
１２００８８号公報及び特開昭６１−１１８１５号公報
に開示されている。

【０００７】また第２の従来技術として、無人搬送車上
の荷物移載用荷用テーブル部が走行路における所要停止
部所にある位置決めアクチュエータの押し付けにより、
荷用テーブル部がスライドして位置決めされる実開平０
１−７９１０９号公報がある。

【０００８】さらに第３の従来技術として、無人搬送車
側から位置決めバーを出し、ステーション側の位置決め
ガイドに嵌入し位置決めする実開昭６０−１５１８２５
号公報がある。

【０００９】３．またこの種の自走式基板交換ロボット
では、基板架の高さに対応して上下方向の移動範囲を拡
大する技術を必要とする。このための第１の従来技術と
して、ロボットハンド部をスライド機構にて手動で操作
することにより、上下方向の動作範囲を拡大する特開昭
６３−２５６７号公報がある。

【００１０】また第２の従来技術として、摺動体に備え
た複数個の吸着具の間隔を、リンク機構を介してねじ棒
により均等に拡大・縮小する特開平０４−２８３０８８
号公報がある。

【００１１】４．またこの種の基板交換ロボットでは、
基板架の基板の挿抜に際し、いかなる状態・姿勢の基板
に対してもこれを正しく把持する基板把持機構を必要と
する。

【００１２】従来の基板把持機構の一例としては、図１
６に示す特開平０３−０４４０５９号公報のものがあ
る。図１６（ａ），（ｂ）はこの基板把持機構の正面図
及び基板の挿抜時を示す正面図である。

【００１３】半導体基板を２点で接触把持する１対の弓
型リンクを備えることにより、挿抜時や運搬時の衝撃を
緩和することを目的とするもので、半導体基板受け部５
０４は、弓型リンク５０５に接続されており、半導体基
板収納ガイド部５０６に、半導体基板５０３の法線方向
に設置させた回転軸５０７を中心にして自在に回転す
る。この弓型リンク５０５には半導体基板押え５０８が
接続されており、半導体基板５０３を挿入すると、半導
体基板受け部５０４が押され、この変位が弓型リンク５
０５を介して半導体基板押え５０８に伝わり、図１６
（ａ）のごとく半導体基板５０３を把持する。半導体基
板５０３を取り出す際には、半導体基板５０３が半導体
基板押え５０８を図面上方に押し上げ半導体基板押え５
０８の把持が解け、半導体基板５０３を取り出すことが
できるようになっている。

【００１４】５．またこの種の基板交換ロボットでは、
交換対象の基板ならびに新基板を一時的に保管しておく
サブストック機構を必要とする。この従来技術として
は、基板を収納しているストッカから基板を１枚毎ロボ
ットにより把持し、作業部位に移動して基板の受け渡し
を行なう特開昭６１−５６８５８号公報、特開昭５８−
２２２３５４号公報などがある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
は、それぞれ以下のような問題点がある。

【００１６】１．従来の基板交換ロボットの装置全体に
おいて、特開平０３−１７７０９９号公報による第１の
従来技術では、レール８０１上を走行する構成のため、
作業対象架の増設や配置換えが困難であり、また、ハン
ド以外に基板をロボットに格納する手段を持たないた
め、作業対象架毎に格納した基板を退避させる場所を設
ける必要がある。さらに複数枚の基板を交換する場合、
上述した理由のためロボットの移動回数は基板の枚数分
だけ多くなり、動作効率が悪い問題がある。

【００１７】また、特開平０３−１５３０９８号公報に
よる第２の従来技術では、部品装着機から部品交換の必
要な部品キャリッジを発着基地に運ぶ無人搬送機と、部
品を完備させた部品キャリッジを再び部品装着機の所ま
で運ぶ別の無人搬送機が必要であるため、合わせて無人
搬送機が二台必要である。

【００１８】２．位置誤差補正に関し、特開平０４−４
８３０４号公報をはじめとする上述した第１の従来技術
では、無人搬送車又は作業ステーションに基準マークと
視覚センサを備え、無人搬送車停止時の相対位置ずれ量
を演算し、ロボットの動作データを補正するものである
ため、誤差の自由度の数だけセンサやアクチュエータが
必要となる。自走式ロボットの作業対象架に対する停止
位置は、床の凹凸や傾き、自動搬送車の蛇行等により三
次元的な位置及び姿勢誤差を有している。そのため、こ
れらの誤差を補正しようとすると、６軸分のセンサやア
クチュエータが必要となり、高価で重く、大きく大がか
りになるという問題点が生じる。また６軸分の補正動作
をさせるので、補正に要する時間が長いという問題点が
ある。

【００１９】また、実開平０１−７９１０９号公報及び
実開昭６０−１５１８２５号公報による第２及び第３の
従来技術では、無人搬送車とステーションの間を位置決
めガイドして位置決めを行なうが、平面的な位置決めで
あり、無人搬送車とステーションを三次元的に位置決め
することができないという問題点がある。

【００２０】３．上下移動機構に関し、特開昭６３−２
５６７号公報による第１の従来技術では、動作範囲の拡
大を手動で操作しなければならず、またたとえ自動送り
機構を付加したにしても、あらかじめ決められた動作範
囲の拡大しか行なえず、機構も大型化し、複雑になる問
題がある。

【００２１】特開平０４−２８３０８８号公報による第
２の従来技術では、やはりあらかじめ決められた動作範
囲の中でしか、対象のハンドを移動できない問題ならび
に機構が複雑になる問題がある。

【００２２】４．基板把持機構に関し、特開平０３−０
４４０５９号公報による従来の基板把持機構を基板架に
用いれば、基板挿抜時の位置誤差を許容することは自明
であるが、基板架の基板実装枚数分の機構を設けなけれ
ばならないため、基板架の基板実装密度を制限する要因
となり、またコスト高となる問題がある。

【００２３】５．サブストック機構に関し、上述した従
来のロボット本体側に基板を保持する機構の無い基板交
換ロボット、ならびに特開昭６１−５６８５８号公報な
どによる従来技術では、ハンドユニットに基板を把持す
る以外、運搬手段を持たないため、基板を一度に一枚し
か運ぶことが出来ず、また基板の交換の際、交換される
基板を排除してから交換する基板を取りに行かなければ
ならず、動作数が多く、動作時間も長くかかり、動作効
率が悪いという問題がある。

【００２４】またハンドユニットに基板の有無センサな
どを取り付けた場合、基板を把持している間使用不能と
なる為、移動先での基板の有無を検出し、安全に基板を
挿抜しようとすると、基板を移動させる前に移動先に行
き基板の有無の検出をしなければならない問題がある。

【００２５】本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑
み、自動搬送車に搭載し、作業対象架のドロアに対する
位置誤差補正及び上下移動範囲の拡大を行い、かつ挿抜
する基板との位置ずれを吸収し、また挿抜前後の基板を
一たん保管収納することにより、迅速・正確かつ作業効
率向上を実現し、簡略化・低コスト化をはかった自走式
基板交換ロボットを提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の自走式基板交換
ロボットは、引出し式の複数の基板実装部を持つ基板架
に実装された基板を自動交換するロボットにおいて、ロ
ボット本体を載置して前記基板架に添って搬送し作業対
象の前記基板実装部の前で停止する自動搬送車と、この
自動搬送車の前記作業対象となる前記基板実装部に対す
る停止位置の誤差を補正する位置誤差補正機構と、前記
基板を前記基板実装部に対して挿抜するハンドを有して
なる挿抜ハンドユニットと、上下移動軸を有し前記挿抜
ハンドユニット及び前記基板実装部を引出す引出し軸の
上下位置の移動を行う上下移動機構と、前記挿抜ハンド
ユニットを有し且つ基板挿抜時の前記ハンドの位置ずれ
を吸収する基板把持機構と、挿抜するための基板及び挿
抜後の基板を一たん収納するサブストック機構とを備え
ている。

【００２７】また本発明の自走式基板交換ロボットにお
いては、前記位置誤差補正機構は、前記ロボット本体に
設けたロボットベース部と、前記基板架に設けたＶ型倣
い部及び溝型倣い部と、前記ロボットベース部に設け前
記Ｖ型倣い部に対応したＶ型爪及び前記溝型倣い部に対
応した上爪と、前記ロボットベース部を前記基板架に押
し付ける押し付け機構部と、自在継手機構を介して前記
ロボットベース部を前記基板架に対し傾斜自在とするあ
おり機構部とを備えているのが好ましく、また前記上下
移動機構は、前記ロボットベース部に所定間隔にて設け
た複数の支持穴と、前記ロボットベース部にその位置を
上下方向に移動自在にガイド支持される移動ベースと、
この移動ベースに設けた前記上下移動軸によって移動自
在に支持される前記挿抜ハンドユニットに設けられた第
１の支持部材と、前記移動ベースに固定して設けられた
第２の支持部材とからなり、前記複数の支持穴に前記第
１及び第２の支持部材を交互に嵌入支持することによっ
て前記移動ベースの上下方向の位置を拡大して移動させ
るように構成するのが好ましく、さらに前記基板把持機
構は、カード状の基板を挿抜する把持機構であり、フレ
ーム上にて移動部により摺動ガイドされて直線動作する
ハンドと、このハンド上に設けられ前記基板の把持動作
をする把持爪と、前記フレーム上の把持した前記基板の
エッジ部をガイドする位置に配置される基板ガイドロー
ラと、前記把持爪に明けられ前記基板の把持部上下両端
に有る把持突起より大きい寸法の穴とを備えているのが
好ましく、さらにまた前記サブストック機構は、前記基
板実装部の前記引出し軸上に引出しハンドと一体に設け
られ、新基板ならびに交換対象の旧基板をそれぞれ少な
くとも２枚収納できるスペースを有しているのが好まし
い。

【００２８】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００２９】図１ないし図３は本発明の一実施例の全体
構成を示す斜視図、図４及び図５は本実施例における位
置誤差補正機構を示す図、図６及び図７は本実施例にお
ける上下移動機構を示す図、図８ないし図１０は本実施
例における基板把持機構を示す図、図１１は本実施例に
おけるサブストック機構を示す図、図１２は本実施例に
おける基板交換時の全体状況を示す斜視図である。

【００３０】本実施例を説明するにあたり、全体構成、
位置誤差補正機構、上下移動機構、基板把持機構および
サブストック機構に大別して説明を行うこととする。

【００３１】１．全体構成について 本実施例は、図１ないし図３に示すように、引出し式の
基板実装部（以下、ドロア）００５を複数持つ作業対象
架００１に実装された基板０１０を交換するロボットで
あって、ロボットの本体を載置し作業対象架００１に添
って搬送し作業対象のドロア００５の前で停止する自動
搬送車１０１と、作業対象となるドロア００５に対する
自動搬送車１０１の停止位置の誤差を補正すべくロボッ
トベース部１０５、押し付け機構部１０２およびＶ型爪
１１０などからなる位置誤差補正機構と、基板０１０を
ドロア００５に対して挿抜するハンドユニット３００を
有してなる挿抜ハンドユニットと、この挿抜ハンドユニ
ットおよびドロア００５を引出すドロア引出し軸４００
の上下位置の移動及び移動範囲の拡大を上下移動軸２０
０などにより行う上下移動機構と、基板０１０をドロア
００５から挿抜するとともにハンドユニット３００内で
基板０１０の位置ずれを吸収して許容する基板把持機構
と、ドロア００５に対する挿抜前後の基板０１０を一た
ん収納するサブストッカ４０２などからなるサブストッ
ク機構とを備えて構成される。

【００３２】まず図３に本実施例の操作対象となる基板
架を示す。作業対象架００１には、引出し式のドロア０
０５が縦横方向に複数列配列されている。ドロア００５
の前面に設けたドロアチャック００６を把持してドロア
００５のロックを外すことにより、ドロア００５が引出
される。また、各ドロア００５に基板０１０が、縦横方
向に複数列配列されている。なおドロア００５には、新
基板を収納するドロア、交換を要する基板のあるドロ
ア、交換後の基板を収納するドロア、の３種類のドロア
がある。作業対象架００１の正面には、架列マーカ０２
０、Ｖ型倣い部００２および溝型倣い部００３が、ドロ
ア列と等ピッチで並んでいる。

【００３３】次に、図２，図３により本実施例の基板交
換ロボットの大要について説明する。本実施例の基板交
換ロボットは、作業対象架００１の架列マーカ０２０を
参照して自動搬送車１０１にて、架列方向に移動位置決
めされる。架列マーカ０２０としては、ロボットからの
光検出センサ出力光を反射して位置を検出する光反射板
等が用いられる。

【００３４】位置誤差補正機構（詳細後述）にてロボッ
トベース部１０５を、作業対象架００１にＶ型倣い部０
０２及び溝型倣い部００３にて一体化することで、自動
搬送車１０１の停止位置誤差の影響を排除する。この状
態で、ドロア引出し軸４００先端のドロア引出しハンド
４０１でドロア００５を引出して位置決めし、ハンドユ
ニット３００の位置誤差許容チャック機構（基板把持機
構として詳細後述）にて、基板抜きを行う。

【００３５】ドロア引出しハンド４０１上のサブストッ
カ４０２（詳細後述）に、新基板を収納したドロア００
５からハンドユニット３００で抜いた新らしい基板０１
０を一時保管し、そのドロア００５を作業対象架００１
に戻し、ロボットベース部１０５を作業対象架００１か
ら切り離し、自動搬送車１０１で交換を要する基板が実
装されたドロア００５へ移動する。要交換基板の実装さ
れたドロア００５を引き出したら、その要交換基板を抜
いてサブストッカ４０２に一時保管し、先に保管した新
基板をサブストッカ４０２から取り出し、交換先のドロ
ア００５に挿入する。

【００３６】基板交換ロボットに上下方向の移動が必要
な場合は、ハンドユニット３００の上下動作を利用した
上下移動機構（詳細後述）にて上下移動し、作業対象架
００１の最下段から最上段までの範囲に対応する。更
に、サブストッカ４０２の基板収納枚数を増やせば、基
板交換ロボットは少ない移動量で多くの基板を交換でき
る。

【００３７】なお、図１では、自動搬送車１０１が作業
対象架００１に添って走行する時の状況を示している。
また図１２は、基板交換時の全体状況を示し、ロボット
ベース部１０５が作業対象架００１と一体化し、さらに
上下移動機構にてロボットベース部１０５によってガイ
ドされた移動ベース２０１が上昇し、最上段のドロア０
０５を引き出しているところである。

【００３８】２．位置誤差補正機構 次に、本実施例の位置誤差補正機構について説明する。

【００３９】この位置誤差補正機構は、自動搬送車１０
１によって搬送されたロボットベース部１０５と作業対
象架００１との位置関係が不確定な状態を機械的に補正
する機構であり、図４はその斜視図、図５は本実施例の
補正動作の状況を（ａ），（ｂ），（ｃ）で順次に示す
側断面図である。

【００４０】作業対象架００１には前述したようにＶ型
倣い部００２及び溝型倣い部００３とが有り、またロボ
ットベース部１０５には、作業対象架００１のＶ型倣い
部００２に対応するＶ型爪１１０と、溝型倣い部００３
に対応する上爪１１１とが有る。またロボットベース部
１０５を作業対象架００１に倣わせるための押し付け機
構部１０２、あおり機構部１０３及び自在継手機構部１
０４を有しており、ロボットベース部１０５は、この押
し付け機構部１０２上のあおり機構部１０３により作業
対象架００１に対して後傾して、自在継手機構部１０４
を介して支持されている。

【００４１】これらの機構部の詳細を、図２及び図５
（ａ）を参照して説明する。

【００４２】自在継手機構部１０４は、レバー１４０の
上の軸１４１と、ロボットベース部１０５上の穴１０７
とからなり、軸１４１と穴１０７のがた分、あらゆる回
転方向のずれに対し許容度がある。

【００４３】あおり機構部１０３は、自動搬送車１０１
上のガイドレール１０８にガイドされたカムフォロア
（Ａ）１４２，カムフォロア（Ｂ）１５１と、カムフォ
ロア（Ａ）１４２に支持されシリンダ（Ａ）１４４とヒ
ンジ（Ａ）１４３を有するレバー１４０と、カムフォロ
ア（Ｂ）１５１に支持されヒンジ（Ａ）１４３でレバー
１４０と接続されたリンク１５０とで構成される。シリ
ンダ（Ａ）１４４をリンク１５０に押し出す事により、
レバー１４０に対しカムフォロア（Ｂ）１５１はヒンジ
（Ａ）１４３を支点として回転し、結果としてレバー１
４０は自動搬送車１０１に対し前傾する。これにより、
ロボットベース部１０５の自在継手機構部１０４を下
げ、さらにロボットベース部１０５の突起１０６をレバ
ー１４０で押す事により、ロボットベース部１０５を前
傾させる機能を有する。

【００４４】押し付け機構部１０２は、自動搬送車１０
１上のシリンダ（Ｂ）１５４と、シリンダ（Ｂ）１５４
とリンク１５０をつなぐヒンジ（Ｂ）１５３とで構成さ
れる。シリンダ（Ｂ）１５４を押し出す事により、あお
り機構部１０３ごとロボットベース部１０５を、ガイド
レール１０８に添って作業対象架００１に押し付ける機
能を有する。

【００４５】このような構成によれば、ロボットベース
部１０５を作業対象架００１に押し付け、さらにあおる
と、まず作業対象架００１のＶ型倣い部００２にロボッ
トベース部１０５のＶ型爪１１０が載り、次に作業対象
架００１の溝型倣い部００３にロボットベース部１０５
の上爪１１１がささり、ロボットベース部１０５は作業
対象架００１に一体化して位置誤差を補正することがで
きる。

【００４６】次に、この機構の補正動作について図５
（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。

【００４７】図５（ａ）にて、押し付け機構部１０２
は、ロボットベース部１０５を作業対象架００１に押し
付けると、自在継手機構部１０４によりロボットベース
部１０５はＶ型倣い部００２の側面に倣い、Ｖ型爪１１
０はＶ型倣い部００２に接する。

【００４８】図５（ｂ）にて、あおり機構部１０３は、
シリンダ（Ａ）１４４を押し出しレバー１４０を前傾さ
せると、後傾したロボットベース部１０５は突起１０６
を押されて引き起こされると共に、自在継手機構部１０
４が下がり、ロボットベース部１０５の自重をＶ型爪１
１０を介してＶ型倣い部００２に掛ける。この時、自在
継手機構部１０４はあらゆる回転方向のずれに対し許容
度があるので、ロボットベース部１０５はＶ型倣い部０
０２に倣う。

【００４９】図５（ｃ）にて、あおり機構部１０３は、
レバー１４０を更に前傾させると、軸１４１と穴１０７
に隙間が生じ、ロボットベース部１０５は、Ｖ型爪１１
０を支点として突起１０６を押されて回動し、溝型倣い
部００３に上爪１１１を挿入する。

【００５０】以上のようにして、自動搬送車１０１が位
置決め停止した際のロボットベース部１０５と作業対象
架００１の位置関係の誤差を、ロボットベース部１０５
がＶ型倣い部００２と溝型倣い部００３に倣うことによ
り、補正する。

【００５１】３．上下移動機構 次に、本実施例の上下移動機構について説明する。この
機構は、上下移動軸を有して挿抜ハンドユニット及びド
ロア引出し部を作業対象架に対し上下移動させ、かつ移
動範囲を拡大させるものであり、図６はその側面図、図
７（ａ），（ｂ）は上下移動動作の状況を表わす側面図
である。

【００５２】本実施例の上下移動機構は、図６に示すよ
うに、ロボットベース部１０５と、ロボットベース部１
０５に上下方向にガイドされた移動ベース２０１と、移
動ベース２０１上で両端を移動ベース２０１の上下で支
持された送りねじ状の上下移動軸２００で上下方向に移
動するハンドユニット３００とが有り、移動ベース２０
１とロボットベース部１０５には、互いを連結するベー
スピン２２０とベースピン穴（下）１２１があり、また
ハンドユニット３００とロボットベース部１０５とを連
結するハンドピン３２０、さらにロボットベース部１０
５にベースピン穴（上）１２２およびハンドピン穴１２
３を有して構成される。

【００５３】この構成によれば基本的に、ハンドピン３
２０でハンドユニット３００を固定し、ロボットベース
部１０５の各穴に対しベースピン２２０とハンドピン３
２０を挿抜することにより、移動ベース２０１をロボッ
トベース部１０５に対し上下動することができる。

【００５４】ここで基本交換ロボットが上昇する動作に
ついて、図６および図７を用いて説明する。第１に図６
の状態から、送りねじ状の上下移動軸２００を図示しな
い駆動部により回転させることによって、ハンドユニッ
ト３００を上方に移動し、図７（ａ）に示すように、ハ
ンドピン３２０をロボットベース部１０５上のハンドピ
ン穴１２３に挿入し、移動ベース２０１の自重を支え
る。第２にベースピン２２０をベースピン穴（下）１２
１から抜き、上下移動軸２００の回転でハンドユニット
３００を移動ベース２０１に対し相対的に下方向に移動
させることにより、結果としてハンドユニット３００で
移動ベース２０１を上方に引き上げる。第３に図７
（ｂ）に示すように、ベースピン２２０をベースピン穴
（上）１２２に挿入し、移動ベース２０１の自重を支
え、ハンドピン３２０をロボットベース部１０５上のハ
ンドピン穴１２３から抜く。これにより、上方に移動し
た移動ベース２０１上でのハンドユニット３００の移動
が可能となり、基板交換ロボットの上昇が完了する。

【００５５】また、基板交換ロボットを下降させる場合
は、上記の手順を逆に行うことで可能となる。さらに、
移動ベース２０１の上下移動量がハンドユニット３００
の移動量に対して大きい場合は、ハンドピン穴１２３及
びベースピン穴（上）１２２の数を増やしてハンドユニ
ット３００の移動量に対応した位置に配置し、繰返し動
作すれば対応することが出来る。

【００５６】４．基板把持機構 次に、本発明の基板把持機構について説明する。図８，
図９，図１０は本発明の一実施例の基板把持機構のそれ
ぞれ斜視図，平面図，側面図である。

【００５７】この基板把持機構は、基板交換ロボットの
ハンドユニットと基板の把持部とに相対位置ずれがあっ
ても、これを許容・吸収して基板把持動作を可能にする
機構であり、ハンドユニット３００内にて次のように構
成される。

【００５８】ハンドフレーム３０１上に直線摺動ガイド
され、ハンド移動部３０４にて直線動作するハンド３０
２と、このハンド３０２上にて把持動作する把持爪３０
３と、ハンドフレーム３０１上の把持した基板０１０の
エッジ部をガイドする位置に、上下に配置される基板ガ
イドローラ３０５とからなり、また一方、基板０１０に
は基板把持部０１１があり、基板把持部０１１の上下両
端にある把持突起０１２は把持爪３０３の角穴より寸法
が小さく、その分が把持時のがたになる。また、ドロア
００５側には基板ガイド００７が有って、基板０１０の
挿抜のガイドになる。

【００５９】次に、このような構成の本実施例による基
板の把持及び挿抜動作について、図９，図１０に基づい
て説明する。これは、基板ガイドローラ３０５の基板ガ
イド部がＶ溝型の例である。先ず、把持爪３０３の角穴
部と把持突起０１２は、水平面のＸＹ方向のがたのでる
寸法関係にあるので、把持動作時にはがた分の位置誤差
を許容することとなる。このまま基板０１０を引き抜く
と、途中で基板０１０のエッジ部が基板ガイドローラ３
０５のＶ溝部にガイドされ、最後に基板ガイド００７か
ら基板が抜ける。

【００６０】次に、図９の様に基板を抜いた状態から挿
入する場合、把持爪３０３の角穴部と把持突起０１２の
がたは、基板ガイドローラ３０５を回転中心に基板０１
０の先端のがたになるので、Ｙ方向の位置誤差が有って
も基板が回転して基板ガイド００７に倣い、挿入動作が
可能になる。

【００６１】また図１０に示すごとく、把持爪３０３が
把持動作しても基板把持部０１１を完全に強固に挟んで
しまうことは無く、把持爪３０３と基板把持部０１１の
間には、垂直面のＺ方向のがたがある。従って、把持動
作時にはがた分の位置誤差を許容することとなる。

【００６２】次に、図９の様に基板０１０を抜いた状態
から挿入する場合、把持爪３０３と基板把持部０１１の
がたは基板ガイドローラ３０５を回転中心に基板０１０
の先端のがたθになるので、Ｚ方向の位置誤差が有って
も基板０１０が回動して基板ガイド００７に倣い、挿入
動作が可能になる。

【００６３】以上のごとく本実施例によれば、基板取り
出し時は、把持爪３０３と基板０１０のがたにより、ハ
ンドユニット３００と基板把持部０１１との相対位置の
ずれが許容され、また基板挿入時は、基板ガイドローラ
３０５を支点に基板先端部はがたを有するので、ハンド
ユニット３００と基板ガイド００７との相対位置のずれ
が許容され、ガイドがない場合に比べて基板の反りや基
板把持部の取付け姿勢誤差の影響を少なくすることがで
きる。

【００６４】また、ロボットハンド側で誤差を許容する
ので、基板架のドロア００５に基板ガイド００７を取り
付けるだけで基板架の基板実装密度を大きく下げる事な
く基板０１０の挿抜が行え、基板架のドロア００５にか
かるコストも少なくすることができる。

【００６５】５．サブストック機構 次に、本実施例のサブストック機構について説明する。

【００６６】このサブストック機構は、新基板および旧
基板（交換を要する基板）を一時的に収納保管する機構
であり、図１１に本実施例のサブストック機構の斜視図
を示す。

【００６７】本実施例はドロア引出し軸４００と、この
ドロア引出し軸４００の先端に設けたドロア引出しハン
ド４０１と、ドロア引出しハンド４０１上にあって新基
板および旧基板をそれぞれ少なくとも２枚収納できるサ
ブストッカ４０２とから構成される。ドロア００５は、
ドロア引出し軸４００上を移動するドロア引出しハンド
４０１にて引出され、上下に移動可能なハンドユニット
３００と組み合せて目的の基板０１０を挿抜する。サブ
ストッカ４０２は、ドロア引出しハンド４０１に装備さ
れ、複数枚の基板０１０を収納保管でき、ドロア００５
と同じ方向から基板０１０を出し入れできる。（図１１
は、基板収納箇所が６箇所の場合である。） ここで新旧の基板の交換を行う場合の動作について説明
する。

【００６８】（１）ロボット移動機構（図２に示す自動
搬送車１０１〜ロボットベース部１０５）で基板交換ロ
ボットを、ロボット待機位置から新基板のあるドロア０
０５へ移動させる。

【００６９】（２）ドロア引出しハンド４０１でドロア
００５を引出し、新基板をハンドユニット３００で新基
板の入っているドロア００５から抜き、サブストッカ４
０２に挿入する。

【００７０】（３）ドロア引出しハンド４０１でドロア
００５を作業対象架００１に戻した後、自動搬送車１０
１を含むロボット移動機構で基板交換ロボットを、新基
板のあるドロア００５から旧基板（交換を要する基板）
のあるドロア００５へ移動させる。

【００７１】（４）ドロア引出しハンド４０１でドロア
００５を引出し、旧基板をハンドユニット３００でドロ
ア００５からサブストッカ４０２の空き空間に移動さ
せ、先ほどストックした新基板をサブストッカ４０２か
らドロア００５の目的コネクタに移動し挿入する。

【００７２】（５）ドロア引出しハンド４０１でドロア
００５を戻した後、自動搬送車１０１を含むロボット移
動機構で基板交換ロボットを旧基板を収納するドロア０
０５へ移動させ、ドロア引出しハンド４０１で先ほどサ
ブストッカ４０２にストックした旧基板を引出し、収納
する。

【００７３】なお、交換する基板が複数に亘るときは、
上述の（２）及び（３）〜（４）の動作を繰返し行えば
よい。

【００７４】また、ドロア引出しハンド４０１に基板の
有無センサを取り付けた場合、把持している基板をサブ
ストッカ４０２に退避させる事により、センサを使用し
てドロア００５上の基板の有無も確認でき、万一基板が
あった場合、基板及びハンドの損傷を防止しながら、安
全に基板を挿抜することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自走式基板
交換ロボットは、自動搬送車と、ロボットベース部が機
械的に作業対象架に倣って自動搬送車の停止位置の誤差
を補正する位置誤差補正機構を有する事により、小型軽
量で迅速な位置誤差の補正が安価にでき、また架列の増
設や配置換えを行う時に、走行ガイドの増設や停止マー
カの追加により容易に対応できる効果がある。

【００７６】また、支持ピンの抜き差しと送りねじ軸回
転の組合せによって、ハンドユニット及びドロア引出し
軸の上下位置の移動を行う上下移動軸で移動ベースを範
囲拡大させて上下させる機構を用いることにより、簡略
且つ低コストの機構で走行及び待機時の全高を低くする
事ができ、また停止時は支持ピンで移動ベースの自重を
支えて駆動系の負荷軽減ができ、さらに走行時や地震発
生時の安定性を向上できる効果がある。

【００７７】また、基板の挿抜ハンドユニットと基板把
持機構とを有し、基板把持機構において基板把持部の左
右方向のがたおよび前後方向のがたを許容・吸収する構
成とすることにより、基板挿抜時のハンド位置ずれやド
ロアの傾きや基板の反りを許容して基板の挿抜ができる
効果がある。

【００７８】また、取りだした要交換基板および新基板
をロボット本体側に収納するサブストック機構を持つ事
により、複数列のドロア式基板架の基板を、一度にサブ
ストック機構の基板収納枚数に応じて大量に運搬して交
換でき、ドロア間の往復回数を少なくして基板交換時間
を短縮でき、作業効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の基板交換ロボットの要部を
示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例が作業対象とする基板架の斜
視図である。

【図４】本発明の一実施例における位置誤差補正機構の
全体構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施例の位置誤差補正機構の補正動
作状況を（ａ），（ｂ），（ｃ）で順次に示す側断面図
である。

【図６】本発明の一実施例における上下移動機構を示す
側面図である。

【図７】本発明の一実施例の上下移動機構の移動動作状
況を（ａ），（ｂ）で順次に示す側面図である。

【図８】本発明の一実施例における基板把持機構を示す
斜視図である。

【図９】本発明の一実施例の基板把持機構の平面図であ
る。

【図１０】本発明の一実施例の基板把持機構の側面図で
ある。

【図１１】本発明の一実施例におけるサブストック機構
の斜視図である。

【図１２】本発明の一実施例における基板交換時の全体
状況を示す斜視図である。

【図１３】従来の基板交換ロボットの第１の例を示す斜
視図である。

【図１４】第１の従来例の要部を示す斜視図である。

【図１５】従来の基板交換ロボットの類似例を示す正面
図である。

【図１６】従来の基板把持機構の一例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

００１ 作業対象架 ００２ Ｖ型倣い部 ００３ 溝型倣い部 ００５ ドロア ００６ ドロアチャック ００７ 基板ガイド ０１０ 基板 ０１１ 基板把持部 ０１２ 把持突起 ０２０ 架列マーカ １０１ 自動搬送車 １０２ 押し付け機構部 １０３ あおり機構部 １０４ 自在継手機構部 １０５ ロボットベース部 １０６ 突起 １０７ 穴 １０８ ガイドレール １１０ Ｖ型爪 １１１ 上爪 １２１ ベースピン穴（下） １２２ ベースピン穴（上） １２３ ハンドピン穴 １４０ レバー １４１ 軸 １４２ カムフォロア（Ａ） １４３ ヒンジ（Ａ） １４４ シリンダ（Ａ） １５０ リンク １５１ カムフォロア（Ｂ） １５３ ヒンジ（Ｂ） １５４ シリンダ（Ｂ） ２００ 上下移動軸 ２０１ 移動ベース ２２０ ベースピン ３００ ハンドユニット ３０１ ハンドフレーム ３０２ ハンド ３０３ 把持爪 ３０４ ハンド移動部 ３０５ 基板ガイドローラ ３２０ ハンドピン ４００ ドロア引出し軸 ４０１ ドロア引出しハンド ４０２ サブストッカ

フロントページの続き (72)発明者 下仲 順永 神奈川県横浜市神奈川区新浦島町 １丁 目１番地25 日本電気ロボットエンジニ アリング株式会社内 (72)発明者 大山 隆 神奈川県横浜市神奈川区新浦島町 １丁 目１番地25 日本電気ロボットエンジニ アリング株式会社内 (72)発明者 富山 克哉 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引出し式の複数の基板実装部を持つ基板
   架に実装された基板を自動交換するロボットにおいて、
   ロボット本体を載置して前記基板架に添って搬送し作業
   対象の前記基板実装部の前で停止する自動搬送車と、こ
   の自動搬送車の前記作業対象となる前記基板実装部に対
   する停止位置の誤差を補正する位置誤差補正機構と、前
   記基板を前記基板実装部に対して挿抜するハンドを有し
   てなる挿抜ハンドユニットと、上下移動軸を有し前記挿
   抜ハンドユニット及び前記基板実装部を引出す引出し軸
   の上下位置の移動を行う上下移動機構と、前記挿抜ハン
   ドユニットを有し且つ基板挿抜時の前記ハンドの位置ず
   れを吸収する基板把持機構と、挿抜するための基板及び
   挿抜後の基板を一たん収納するサブストック機構とを備
   えることを特徴とする自走式基板交換ロボット。
2. 【請求項２】 前記位置誤差補正機構は、前記ロボット
   本体に設けたロボットベース部と、前記基板架に設けた
   Ｖ型倣い部及び溝型倣い部と、前記ロボットベース部に
   設け前記Ｖ型倣い部に対応したＶ型爪及び前記溝型倣い
   部に対応した上爪と、前記ロボットベース部を前記基板
   架に押し付ける押し付け機構部と、自在継手機構を介し
   て前記ロボットベース部を前記基板架に対し傾斜自在と
   するあおり機構部とを備えている請求項１記載の自走式
   基板交換ロボット。
3. 【請求項３】 前記上下移動機構は、前記ロボットベー
   ス部に所定間隔にて設けた複数の支持穴と、前記ロボッ
   トベース部にその位置を上下方向に移動自在にガイド支
   持される移動ベースと、この移動ベースに設けた前記上
   下移動軸によって移動自在に支持される前記挿抜ハンド
   ユニットに設けられた第１の支持部材と、前記移動ベー
   スに固定して設けられた第２の支持部材とからなり、前
   記複数の支持穴に前記第１及び第２の支持部材を交互に
   嵌入支持することによって前記移動ベースの上下方向の
   位置を拡大して移動させるように構成した請求項１記載
   の自走式基板交換ロボット。
4. 【請求項４】 前記基板把持機構は、カード状の基板を
   挿抜する把持機構であり、フレーム上にて移動部により
   摺動ガイドされて直線動作するハンドと、このハンド上
   に設けられ前記基板の把持動作をする把持爪と、前記フ
   レーム上の把持した前記基板のエッジ部をガイドする位
   置に配置される基板ガイドローラと、前記把持爪に明け
   られ前記基板の把持部上下両端に有る把持突起より大き
   い寸法の穴とを備えている請求項１記載の自走式基板交
   換ロボット。
5. 【請求項５】 前記サブストック機構は、前記基板実装
   部の前記引出し軸上に引出しハンドと一体に設けられ、
   新基板ならびに交換対象の旧基板をそれぞれ少なくとも
   ２枚収納できるスペースを有している請求項１記載の自
   走式基板交換ロボット。