JP3867564B2

JP3867564B2 - 積み重ねワークの分離方法および分離装置

Info

Publication number: JP3867564B2
Application number: JP2001372300A
Authority: JP
Inventors: 俊彦宮田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP2003171018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積み重ねワークの分離方法および分離装置、例えばセラミックユニットのような平板状ワークを１枚ずつ分離してピックアップする方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミック電子部品の製造工程において、焼成および研磨が終了したワーク（セラミックユニット）をワークガイドと呼ばれる筒状のケース内に積み重ねて収容しておき、このワークガイトから１枚ずつワークを吸引チャック装置などによって取り出し、所望の位置へ搬送することがある。
この場合、ワークガイドの中で積み重ねられたワークは面同士が密着しており、吸引チャック等でピックアップする際、ワーク間が一時的な真空状態になり、複数枚まとめてピックアップされることがある。
【０００３】
図４は複数枚まとめてピックアップした状態を示し、Ｗはワーク、１０はワークガイド、１１は吸引チャック、１２は突き上げ機構である。
吸引チャック１１の吸着力は最上段のワークＷ₁ にのみ作用し、２番目以後のワークＷ₂ には、重力によりワーク間の空間を広げようとする力が作用する。しかし、空間の広がりに対してワーク間へのエアーの流れ込みが追いつかない場合、ワーク間は一時的に雰囲気（大気圧）に比べて減圧された状態となる。そこで、雰囲気圧力との圧力差による上向きの力が、ワークＷ₂ にかかる重力以上になると、まとめてピックアップされることになる。
【０００４】
まとめてピックアップされたワークＷ₁ ，Ｗ₂ は、ワーク間にエアーが流れ込むことで雰囲気圧力とワーク間圧力との差による力が減少し、ワークＷ₂ にかかる重力以下になることで分離する。しかし、分離時間に比べてピックアップ時間が短い場合、複数のワークが一緒にワークガイド１０から取り出され、２番目以後のワークＷ₂ が搬送途中で落下して設備トラブルが発生するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなまとめてピックアップされる不具合を解消するため、ピックアップ作業を行う前に積み重ねたワークに横からエアーを吹き付け、ワーク間にエアーを送り込むことで、密着したワークを分離する方法が考えられる。
しかしながら、ワークにエアーを吹き付ける方法では、積み重ねられたワークが吹き飛んだり、バタついたりすることにより、ワークの割れや欠けが発生しやすい。例えば、厚みが０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍ程度の薄肉なセラミック板の場合、衝撃荷重に弱く、容易に割れてしまう。
【０００６】
また、積み重ねられたワークにエアーを吹き付けても、ワーク間へのエアーの入り込み方にバラツキが生じるため、全てのワークに対して有効に働く方法ではない。また、２枚あるいはそれ以上のピックアップが発生した場合、エアーの吹き付けにより雰囲気圧力が増圧され、より分離しにくい方向に作用してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ピックアップ時におけるワークの吹き飛びやバタつきを抑え、ワークを短時間で分離して１枚ずつ確実にピックアップできる積み重ねワークの分離方法および分離装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、積み重ねられた複数の平板状ワークから、ピックアップ手段によって最上段のワークのみを分離してピックアップする方法において、側壁に吸引穴を有する筒状のワークガイドの内部に複数の平板状ワークを積み重ね、かつ上記積み重ねられたワークの上から２番目のワークの下面が上記吸引穴より低い位置となるように収容する工程と、上記ピックアップ手段によって最上段のワークの上面を吸着して持ち上げる工程と、上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークの下面が上記ワークガイド内であってかつ上記吸引穴より高い位置となるように、上記ピックアップ手段を所定高さまで上昇させた時点で、上記吸引穴から真空吸引し、上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧する工程と、を有する積み重ねワークの分離方法を提供する。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、内部に複数の平板状ワークを積み重ねて収容する筒状のワークガイドと、上記ワークガイドの中に収容されたワークから、最上段のワークの上面を吸着して持ち上げるピックアップ手段と、上記ワークガイドの側壁の所定高さ位置に設けられ、ワークガイド内の雰囲気圧力を減圧するべく真空吸引手段と接続された吸引穴と、上記積み重ねられたワークの上から２番目のワークの下面が上記吸引穴より低い位置となるように、上記積み重ねられたワークの高さを調整する高さ調整機構とを備え、上記ピックアップ手段によって最上段のワークをピックアップし、上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークの下面が上記ワークガイド内であってかつ上記吸引穴より高い位置となるように、上記ピックアップ手段を所定高さまで上昇させた時点で、上記吸引穴からの真空吸引により持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧し、最上段のワークと２番目のワークとを分離することを特徴とする積み重ねワークの分離装置を提供する。
【００１０】
まずピックアップ手段を降下させ、最上段のワークの上面を吸着して持ち上げる。この時、２枚目以後のワークも最上段のワークと一緒にまとめてピックアップされることがある。そこで、ワークを所定高さまで持ち上げた時点で、２番目以後のワークの下面側の雰囲気圧力を減圧する。減圧によってワーク間圧力と雰囲気圧力との差を減少させ、２番目以後のワークをその重力によって最上段のワークと分離させる。その結果、最上段のワークと２番目以後のワークとを短時間で分離でき、最上段のワークのみを確実にピックアップすることができる。
本発明は上記のように、ピックアップ時に雰囲気を減圧し、ワークが重力により分離するのを促進するものであるから、ワークの吹き飛びやバタつきによる割れや欠けを防止できる。また、本発明はワーク間に外部から力を加えて状態を変えるのではなく、ピックアップ作業エリアの環境を変える（雰囲気圧力を下げる）ため、すべてのワークに対して均等な効果を与えることができ、安定した分離効果を得ることができる。
【００１１】
請求項２のように、最上段のワークの上面を吸着保持して持ち上げる際、所定高さだけ持ち上げて一旦停止させ、停止期間の間に持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧するのが望ましい。
ピックアップ手段を連続的に上昇させながら分離させる方法もあるが、最上段のワークと一緒に持ち上げられた２番目以後のワークの下面側の空間容積が増加するので、雰囲気圧力の減圧に時間がかかる。そこで、ピックアップ手段を一旦停止させ、その間に吸引すれば、容積が変化しないので雰囲気圧力を効果的に減圧でき、２番目以後のワークを最上段のワークから短時間で分離することができる。
微小高さとは、短時間（例えば百ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃ）に減圧雰囲気を達成できる高さを言い、例えば１ｍｍ以下の高さがよい。
【００１２】
請求項４のように、上記吸引穴を、ワークを間にしてその両側に対向して設けるのがよい。
この場合には、両側から真空吸引することで、雰囲気圧力を短時間で減圧でき、しかも減圧領域のむらが発生しにくい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる積み重ねワークの分離装置の一例を示す。
この実施例で使用するワークＷとは、例えば厚みが０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍで、縦×横が３０ｍｍ×２０ｍｍ〜２０ｍｍ×３ｍｍ程度の平板状セラミック焼成基板である。ワークＷの表裏面は研磨されており、平滑である。
【００１４】
複数枚のワークＷがワークガイド１の中に積み重ねて収容されている。この実施例のワークガイド１は例えばカセットと呼ばれる筒形ケースであり、所定位置に垂直に固定されている。ワークガイド１の所定高さ位置には、対向する壁部にスリットなどからなる一対の吸引穴２が設けられ、これら吸引穴２は真空ポンプなどの真空吸引源３とソレノイドバルブ４を介して接続されている。ソレノイドバルブ４を開閉制御することで、ピックアップ作業エリア付近（例えばピックアップ前の最上段のワークＷ₁ 付近）の雰囲気圧力を減圧するタイミングを制御している。
【００１５】
ワークガイド１の底部には、上下に昇降できる突き上げ機構５が設けられ、積み重ねられたワークＷの底面が突き上げ機構５によって支えられている。突き上げ機構５は、吸引穴２が常にピックアップ作業エリア付近に対応するように、積み重ねられたワークＷの高さを調整している。
【００１６】
上記ワークガイド１の上部には、ワークガイド１の中に収容されたワークＷから、最上段のワークＷ₁ の上面を吸着して持ち上げる吸引チャック（ピックアップ手段）６が設けられている。この吸引チャック６は、公知のようにワークガイド１と図示しない作業部との間を往復移動し、ワークガイド１から１枚ずつワークＷを真空吸引によりピックアップし、作業部へプレースするものである。
【００１７】
次に、上記構成よりなる分離装置の動作を、図２を参照して説明する。
（ａ）は、吸引穴２が最上段のワークＷ₁ 付近に対応するように、複数のワークＷが積み重ねて収容されたワークガイド１の中に、吸引チャック６が挿入され、最上段のワークＷ₁ を吸着した状態を示す。
次に、（ｂ）のように、吸引チャック６を上昇させると、ワークＷ間の密着力により複数枚（ここでは２枚）のワークがまとめてピックアップされることがある。そこで、ピックアップされた枚数に関係なく、吸引チャック６をワークガイド１内で所定時間だけ一旦停止させる。一旦停止時の高さｈは、短時間で雰囲気圧力を減圧できるように、例えば１ｍｍ以下が望ましい。
次に、（ｃ）のように、一旦停止の期間中に吸引穴２から真空吸引を行い、ピックアップ作業エリア付近の雰囲気圧力を減圧する。一旦停止の期間中、２枚目のワークＷ₂ と他のワークＷとの間に形成される空間は一定容積であるから、吸引穴２から真空吸引を行うことで、この空間を短時間で減圧できる。この減圧によって、最上段のワークＷ₁ と２枚目のワークＷ₂ とが分離され、２枚目のワークＷ₂ は積み重ねられたワークＷの上に落下する。
次に、（ｄ）のように２枚目のワークＷ₂ が分離された後、吸引穴２からの吸引を停止し、吸引チャック６は最上段のワークＷ₁ を吸着したまま別の作業部へ搬送する。これと同時に、突き上げ機構５がワーク１枚分だけ上昇する。
以後、上記の動作を積み重ねたワークＷがなくなるまで繰り返す。
【００１８】
図３は、雰囲気圧力の減圧を行わない場合と減圧を行った場合とのピックアップ時におけるワーク間圧力の時間変化を示す。
図において、Ｐは時間とともに変化するワーク間圧力、Ｐ_L はワーク間圧力の初期値、Ｐ₀ は大気圧、Ｐ_V は分離吸引圧、Ｐ_W はワークの重力と釣り合う圧力である。したがって、Ｐ₀ −Ｐ_W は減圧がない場合に２枚のワークが分離する圧力、Ｐ_V −Ｐ_W は減圧がある場合に２枚のワークが分離する圧力を表す。ｔ₁ は減圧を行った時の分離時間、ｔ₂ は減圧を行わない時の分離時間である。
図３から明らかなように、ワーク間圧力Ｐが初期のワーク間圧力Ｐ_L である時刻Ｔａでワーク間へのエアーの流れ込みが開始するが、分離吸引（減圧）を行わない場合には、ワーク間圧力Ｐと重力による圧力Ｐ_W との和が大気圧Ｐ₀ と等しくなる時点Ｔｂ、つまりＰがＰ₀ −Ｐ_W と等しくなるまでワークＷ₁ とＷ₂ は分離しない。すなわち、分離時間がｔ₂ かかることになる。
これに対し、分離吸引（減圧）を行うと、大気圧による２枚目のワークＷ₂ の持ち上げ力が減圧によって低下するので、ワーク間圧力Ｐと重力による圧力Ｐ_W との和が減圧された雰囲気圧力Ｐ_V と等しくなる時点Ｔｃ、つまりＰがＰ_V −Ｐ_W になった時点で分離する。すなわち、分離時間はｔ₁ で済むことになる。そのため、分離吸引を行わない場合に比べて分離時間を大幅に短縮できる。
【００１９】
本発明者の実験によれば、１枚の重量が１．６×１０^-3（Ｎ）、寸法が２０ｍｍ×３ｍｍ×０．１５ｍｍのワークＷを使用し、ピックアップ作業を行ったところ、分離吸引を行わない場合には、分離時間ｔ₂ は１０回平均で約３５０ｍｓｅｃ要していたが、分離吸引圧Ｐ_V を−５０ｋＰａとした場合、分離時間ｔ₁ を１０回平均で約３０ｍｓｅｃに短縮できた。
また、ピックアップされるワーク（セラミック基板）に割れや欠けなどの不良が殆ど発生しなかった。
【００２０】
なお、ワークの分離時間ｔ₁ は、ワーク間の初期圧力Ｐ_L 、雰囲気圧力、ワークの形状やサイズによって変動する。
ワークＷは薄肉なセラミック基板に限るものではなく、半導体素子やリードフレームなどの金属板など如何なる部品であってもよい。特に、積み重ねた状態で、隣合う部品と密着しやすい表面が平滑な部品がよい。
また、吸引穴の位置および数は、対向する２箇所に限らず、周囲４箇所に設けてもよい。円板状のワークの場合には、３箇所あるいはそれ以上であってもよい。
【００２１】
上記実施例では、筒状のワークガイドが一定位置に固定され、ワークガイドの底部に昇降可能に配置された突き上げ機構によってワークＷを上昇させるようにしたが、有底のワークガイドにワークＷを積み重ねて収容し、ワークガイド全体を上昇させてもよい。この場合には、吸引穴をワークガイドと別体の吸引ノズルに設け、ワークガイドに縦方向のスリット溝を設け、このスリット溝に臨むように吸引ノズルを一定高さ位置に設置すればよい。吸引ノズルの吸引力はスリット溝を介してワークガイド内のワークに作用する。
また、上記実施例では、吸引チャックにより最上段のワークを吸着し、所定位置まで上昇した時に一旦停止させ、停止期間中に吸引穴から真空吸引を行って雰囲気圧力を減圧するようにしたが、吸引チャックを低速度で連続的に上昇させながら雰囲気圧力を減圧しても、多少の時間増にはなるが、ほぼ同様な分離効果を発揮することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、ピックアップ手段によって最上段のワークの上面を吸着して持ち上げる際、ピックアップ手段を所定高さまで上昇させた時点で、持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧し、最上段のワークと２番目以後のワークとを分離するようにしたので、短時間でワークを分離でき、最上段のワークのみを確実にピックアップすることができる。
また、本発明ではピックアップ時に雰囲気を減圧し、ワークが重力により分離するのを促進するものであるから、ワークには無理な負荷を与えずに済み、ワークの吹き飛びやバタつきによる割れや欠けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる分離装置の一例の断面図である。
【図２】図１に示す分離装置の動作を示す工程図である。
【図３】分離動作におけるワーク間圧力の時間変化図である。
【図４】従来のピックアップ装置の断面図である。
【符号の説明】
Ｗワーク
１ワークガイド
２吸引穴
３真空吸引源
４ソレノイドバルブ
５突き上げ機構（高さ調整機構）
６吸引チャック（ピックアップ手段）

Claims

積み重ねられた複数の平板状ワークから、ピックアップ手段によって最上段のワークのみを分離してピックアップする方法において、
側壁に吸引穴を有する筒状のワークガイドの内部に複数の平板状ワークを積み重ね、かつ上記積み重ねられたワークの上から２番目のワークの下面が上記吸引穴より低い位置となるように収容する工程と、
上記ピックアップ手段によって最上段のワークの上面を吸着して持ち上げる工程と、
上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークの下面が上記ワークガイド内であってかつ上記吸引穴より高い位置となるように、上記ピックアップ手段を所定高さまで上昇させた時点で、上記吸引穴から真空吸引し、上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧する工程と、を有する積み重ねワークの分離方法。
最上段のワークの上面を吸着保持して持ち上げる際、所定高さだけ持ち上げて一旦停止させ、停止期間の間に持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧することを特徴とする請求項１に記載の積み重ねワークの分離方法。
内部に複数の平板状ワークを積み重ねて収容する筒状のワークガイドと、
上記ワークガイドの中に収容されたワークから、最上段のワークの上面を吸着して持ち上げるピックアップ手段と、
上記ワークガイドの側壁の所定高さ位置に設けられ、ワークガイド内の雰囲気圧力を減圧するべく真空吸引手段と接続された吸引穴と、
上記積み重ねられたワークの上から２番目のワークの下面が上記吸引穴より低い位置となるように、上記積み重ねられたワークの高さを調整する高さ調整機構とを備え、
上記ピックアップ手段によって最上段のワークをピックアップし、上記ピックアップ手段によって持ち上げられたワークの下面が上記ワークガイド内であってかつ上記吸引穴より高い位置となるように、上記ピックアップ手段を所定高さまで上昇させた時点で、上記吸引穴からの真空吸引により持ち上げられたワークと持ち上げられずに残ったワークとの間の空間の雰囲気圧力を減圧し、最上段のワークと２番目のワークとを分離することを特徴とする積み重ねワークの分離装置。
上記吸引穴は、ワークを間にしてその両側に対向して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の積み重ねワークの分離装置。