JP4704365B2

JP4704365B2 - 物品載置装置

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Publication number: JP4704365B2
Application number: JP2007004991A
Authority: JP
Inventors: 広志赤間
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP2008172098A

Description

本発明は、半導体ウエハ又はガラス基板などの薄板状物品を位置合わせしながら積載、又は積載されている薄板状物品を取り出すことができる物品積載装置に関する。

一般に、液晶用ガラス基板などのガラス基板は、ガラス基板間に必要に応じて剥離を容易にする剥離シートを挟んで多数枚積層された平積み状態で取り扱われることがある。このような平積み状態のガラス基板をガラス基板載置台上に載置し、最表面に位置するガラス基板から順次１枚ずつ他所に移動させる場合、最表面に位置するガラス基板と他のガラス基板との間に流体を吹き込んで最表面のガラス基板を十分に剥離させた状態で、吸着保持して他所に移動させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。液晶用ガラス基板の場合には面積が大きいので積層されたガラス基板間の吸着力は大きく、したがって、最表面のガラス基板を吸着して他所に移動させる際に残された他のガラス基板同士が動くことがなく、積層された状態のまま保持される。このような物品移載装置にあっては、ガラス載置台の周囲にガラス基板の位置決め又は位置合わせ（以下では、「位置決め」という。）を行う位置決め機構を備えていない。

しかし、一般的には位置決めを必要とする物品などは多いので、既に位置決めを行う技術が種々提案されており、高度の位置決めを行う機構から比較的簡便な位置決めを行う機構まで種々知られている。例えば、大形の液晶用ガラス基板などの場合には、その液晶用ガラス基板を基板収納用トレイに収納し、積み重ねられた基板収納トレイと複数の支持ピンとを使って、ガラス基板を水平状態に保持する位置決め機構がある（例えば、特許文献２参照）。また、非常に小さな物品を機械的に位置決めする簡便で低価格の位置決め機構として、例えば電子部品が収納されているケースに薄板状のリッド（蓋）を位置決めした後に、パラレルシーム接合装置によってケースとリッドとを封着してパッケージを製造するものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。この位置決め機構は、リッドを囲む四方から物品位置決め部材が前進、後退を行ってリッドをパッケージに位置合わせを行っている。
特開２００３−２９２１６０公報特開２００４−１８６２４９公報特開２０００−０００６７５公報

前掲の特許文献２に記載されている位置決め機構は基板収納用トレイを必要とし、基板収納用トレイと複数の支持ピンとで大形の液晶用ガラス基板などの位置決めを行うものであるので、収納用トレイを使用せず、物品を直接互いに接触させて積載する更に簡便な物品移載装置には適用できない。また、前掲の特許文献３に記載されている位置決め機構は簡便であるが、生産時間の短縮化を図るときには、物品位置決め部材の前進、後退動作を高速化せねばならない。位置決めされる物品が機械的に堅牢な金属材料からなる場合はよいが、例えば薄い半導体ウエハ又は薄いガラス基板などのような物品では、位置決め時に高速で動作する物品位置決め部材が当接した箇所などが損傷することがある。また、物品載置台に順次薄い半導体ウエハ又は薄いガラス基板などのような物品を積載しながら、あるいは積載された物品を順次１枚ずつ取り出しながら位置決めを行う物品載置装置にあっては、物品位置決め部材が前進、後退動作を行って位置決めを行うので、物品を移載する機構との動作のタイミング上の制御などの面からも複雑になり、物品載置装置全体の構成が簡便にならず、低コスト化が難しい。

したがって、本発明は半導体ウエハ又はガラス基板などのような薄板状物品を１枚ずつ簡単な構成で位置決めしながら積載、又は位置決めした状態で積載されている薄板状物品を取り出すことが可能な、簡便で低価格の物品載置装置を提供することを主目的としている。

第１の発明は、物品載置台に薄板状物品を載置する物品載置装置において、前記薄板状物品を１枚ずつ前記物品載置台に移載する、又は前記物品載置台に載置されている前記薄板状物品を１枚ずつ他所に移載する物品移載ヘッドと、前記物品載置台の周りに配置されて、前記物品載置台に積み重ねられる前記薄板状物品の外周辺に接触して位置決めを行う複数の物品位置決め部材とを備え、前記物品移載ヘッドが前記薄板状物品を前記物品載置台に移載する、又は前記物品載置台に載置されている前記薄板状物品を他所に移載するときには、前記複数の物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げ、前記薄板状物品が前記複数の物品位置決め部材に接触していない状態で前記薄板状物品の移載が行われることを特徴とする物品載置装置を提供する。

第２の発明は、前記第１の発明において、前記物品位置決め部材は、前記物品載置台上の前記薄板状物品を位置決めすることができる位置に配置され、かつ前記物品載置台側に向いている内側面の上側部がその上側から下側へ前記物品載置台に向かって傾斜する傾斜面となっており、前記物品移載ヘッドは前記物品位置決め部材の前記傾斜面に当接する当接部を有し、前記物品移載ヘッドの下降動作に伴い前記当接部が前記傾斜面を押しながら鉛直方向に下降するときに、前記物品位置決め部材を前記物品載置台側とは反対側である外側に徐々に拡げ、前記物品移載ヘッドが１枚の前記薄板状物品を前記物品載置台上に載置した後に、前記物品移載ヘッドの上昇動作によって前記当接部が前記傾斜面に接触しながら上昇するのに伴い前記物品位置決め部材が徐々に元に戻って、前記物品載置台に載置された前記薄板状物品の位置決めを行うことを特徴とする物品載置装置を提供する。

第３の発明は、前記第２の発明において、前記位置決め部材は、固定ブロック部と、支点部材と、この支点部材を支点として前記固定ブロック部に対して変位可能に結合されている位置決めガイド部と、前記固定ブロック部と前記位置決めガイド部との間に配置された弾性部材とからなり、前記傾斜面は前記位置決めガイド部に備えられていることを特徴とする物品載置装置を提供する。

第４の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明において、前記物品位置決め部材は、外力によって変位し、かつ外力が除去されると元に戻る弾性材料で一部又はほとんどが構成されていることを特徴とする物品載置装置を提供する。

第５の発明は、前記第２の発明ないし前記第４の発明のいずれかにおいて、前記物品移載ヘッドの前記当接部は転がり部材を備え、その転がり部材は前記傾斜面を転がることを特徴とする物品載置装置を提供する。

第６の発明は、前記第１の発明ないし前記第５の発明のいずれかにおいて、前記物品載置台は所定位置まで上昇して停止し、前記物品移載ヘッドは、下降動作を行って前記物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げると共に、最上部に位置する前記薄板状物品を１枚係止して保持し、又は保持している前記薄板状物品を最上部に位置する前記薄板状物品の上に積載することを特徴とする物品載置装置を提供する。

第７の発明は、前記第１の発明ないし前記第５の発明のいずれかにおいて、前記物品移載ヘッドが下降動作を行って前記複数の物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げた状態になったとき、前記物品載置台が所定位置まで上昇して停止し、しかる後に、前記物品移載ヘッドが最上部に位置する前記薄板状物品を１枚係止して保持し、又は係止・保持していた前記薄板状物品を前記物品載置台に積載することを特徴とする物品載置装置を提供する。

第８の発明は、前記第１の発明ないし前記第７の発明のいずれかにおいて、前記物品移載ヘッドは、最上部に位置する前記薄板状物品の外周辺の近傍を複数個所係止し、その係止箇所を持ち上げてその下に位置する前記薄板状物品との間に空隙を形成し、前記薄板状物品の周囲に備えられた気体噴出手段が前記空隙に気体を噴出することを特徴とする物品載置装置を提供する。

第９の発明は、前記第５の発明ないし前記第８の発明のいずれかにおいて、前記物品移載ヘッドは蛇腹状の吸着パッドを備え、該蛇腹状の吸着パッドが最上部に位置する前記薄板状物品の外周辺の近傍を複数個所吸着するとき、前記蛇腹状の吸着パッドが収縮して前記薄板状物品の吸着される前記複数箇所を持ち上げることを特徴とする物品載置装置を提供する。

前記第１の発明によれば、物品移載ヘッドが薄板状物品を物品載置台に移載する、又は物品載置台に載置されている薄板状物品を他所に移載するときに、物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げ、薄板状物品が物品位置決め部材に接触していない状態で薄板状物品の移載を行うので、簡単な構成の物品載置装置で薄板状物品に損傷すること無く薄板状物品の移載を行うことができる。また、特別に位置決め動作を行う必要が無いので、薄板状物品の移載時間、つまり製造のサイクルタイムを短縮化できる。

前記第２の発明によれば、前記第１の発明で得られる効果の他に、物品移載ヘッドの下降動作に伴いその当接部が物品位置決め部材の傾斜面を押しながら鉛直方向に下降するので、物品位置決め部材を物品載置台側とは反対側である外側に徐々に拡げ、また、物品移載ヘッドの上昇動作によって当接部が傾斜面に接触しながら上昇するのに伴い物品位置決め部材が徐々に元に戻るので、物品位置決め部材は物品載置台に載置された薄板状物品に衝撃を与えることなく当接し、薄板状物品に損傷を与えること無く位置決めを行うことができる。

前記第３の発明によれば、前記第１の発明又は第２の発明で得られる効果の他に、位置決めガイド部を容易に交換できる構造になっているので、薄板状物品の材質、形状などに適した位置決めガイド部に短時間で交換できる。

前記第４の発明によれば、前記第１の発明又は第２の発明で得られる効果の他に、物品位置決め部材を単一の弾性材料で構成しているので、安価な物品位置決め部材を提供することができる。

前記第５の発明によれば、前記第１の発明ないし第４の発明で得られる効果の他に、物品移載ヘッドの転がり部材が物品位置決め部材の傾斜面を鉛直方向に転がるので、摩擦が非常に小さく、摩擦によって傾斜面や当接部材が摩耗することがないので、粉塵が発生せず、クリーンルームなどを汚染しないので、半導体製造工程などに適した装置を提供できる。

前記第６の発明によれば、前記第１の発明ないし第５の発明で得られる効果の他に、予め決めたシーケンスに従って物品載置台と物品移載ヘッドとを並行して動作させることが可能であるので、薄板状物品の移載時間、つまり製造のサイクルタイムを短縮化することが可能である。

前記第７の発明によれば、前記第１の発明ないし第５の発明で得られる効果の他に、物品移載ヘッドが下降動作を行って物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げた状態で、薄板状物品を積載してなる物品載置台が昇降動作を行うので、薄板状物品の昇降時に薄板状物品の外周辺に擦り傷などが着くおそれが無い。

前記第８の発明によれば、前記第１の発明ないし第７の発明で得られる効果の他に、物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げた状態で、最上部に位置する薄板状物品とその下に位置する薄板状物品との間に空隙を形成し、その空隙に気体を噴出しているので、最上部に位置する薄板状物品が容易に剥離できる。したがって、その薄板状物品を損傷することなく、薄板状物品を取り出すことができる。

前記第９の発明によれば、前記第５の発明ないし第８の発明で得られる効果の他に、薄板状物品を係止する係止手段として蛇腹状の吸着パッドを用いているので、特別な制御を行わなくても、吸引時に最上部に位置する薄板状物品とその下に位置する薄板状物品との間に空隙を形成することができ、したがって、簡便な動作で薄板状物品を容易に剥離させて取り出すことができる。

[実施形態１]
図１ないし図６によって本発明に係る物品載置装置の実施形態１について説明する。図１はこの物品載置装置の一部分を示す図であり、図１（Ａ）はその平面図であり、図１（Ｂ）は側面図である。図２はこの物品載置装置の物品位置決め部材を説明するための図であり、図２（Ａ）は物品位置決め部材の一部断面を示し、図２（Ｂ）は図２（Ａ）を図面の左側から見た図である。図３はこの物品載置装置に用いられる物品位置決め部材の他の例を示す図である。図４はこの物品載置装置から薄板状物品を取り出す一例を説明するための図である。図５、図６はこの物品載置装置の一部分の構成及び動作を説明するための図である。

所要の厚みを有する板状のベース部材１の上に６本の物品位置決め部材２が設けられている。６本の物品位置決め部材２はほぼ同一の構造であり、ベース部材１の上面１１に対して垂直に起立するよう取り付けられている。これら６本の物品位置決め部材２は物品載置台３の４辺を囲むように配置されている。実施形態１では取り扱う薄板状物品Ｐが矩形状のものであるので、物品載置台３は軽量化するために４辺の中央部が切り取られた形状をしているが、基本的には矩形状のものである。すべての物品位置決め部材２は物品載置台３に接触しないように微小間隔が存在するように固定されているので、物品載置台３は昇降装置４によって自由に上下方向に移動することができる。

昇降装置４は、例えばシリンダ装置のシリンダロッドなどのように伸縮自在に動作する昇降部４１を備え、その昇降部４１の先端部分に物品載置台３が固定されている。また、昇降装置４は一般的な小型のモータとその回転力を直線駆動力に変換する直線駆動部材とを組み合わせたものからなっても勿論よい。昇降装置４の動作については後述するが、昇降部４１はベース部材１に設けられた丸孔（破線で示す）１２を通して昇降動作を行う。

物品位置決め部材２の第１の特徴は物品載置台３側に位置する内側面の上側部がその上側から下側へ物品載置台３に向かって傾斜する傾斜面２Ａを有することであり、第２の特徴は前記傾斜面にほぼ鉛直方向の外力が加わったときに少なくともその上部側が物品載置台３側とは反対方向、つまり外側に変位する又は曲がる（以下、「変位する」という。）ことである。なお、薄板状物品Ｐが矩形状のものであるときには、物品位置決め部材２は薄板状物品Ｐの各辺について最低１本ずつ位置すればよい。図示しないが、薄板状物品Ｐが円形状の場合には、物品位置決め部材２は薄板状物品Ｐの周囲に近接又は当接するようにほぼ等間隔で３本以上存在すればよい。

物品位置決め部材２の具体的な一例を図２によって説明すると、物品位置決め部材２は大きく分けると、固定ブロック部２１と位置決めガイド部２２と弾性部材２３と支点部材２４とからなる。固定ブロック部２１はベース部材１の下面から延びるボルトなどのような固定部材２５によってベース部材１の上面１１に固定されている。位置決めガイド部２２の下側部分は、ピンとピンの脱落を防ぐためにその両側でピンを支承する留め具からなる支点部材２４によって角度が変位できるように枢軸的に結合されている。固定ブロック部２１は、その中央部分が上方向に突出して結合用突起部分２１Ａを形成している。位置決めガイド部２２の下部分はその結合用突起部分２１Ａを両側から挟むよう構造の結合用二股部分２２Ａとなっている。破線で示すように、結合用突起部分２１Ａと結合用二股部分２２Ａとを貫通する小孔を通して支点部材２４のピンが延びている。固定ブロック部２１の結合用突起部分２１Ａの上面と位置決めガイド部２２の結合用二股部分２２Ａとの間には空部が設けられており、その空部にゴムなどの弾性材料からなる弾性部材２３が脱落しないように備えられている。

位置決めガイド部２２の上部側には前述した傾斜面２Ａが備えられている。位置決めガイド部２２において、物品載置台３側に向いている面を内側面とすると、傾斜面２Ａはその内側面の上側部がその上側から下側へ物品載置台３に向かって傾斜する。傾斜面２Ａは直線状であってもよいし、弧状であってもよい。傾斜面２Ａの角度は特に制限されないが、図２の上側方向から鉛直の外力がかかったときに、外側方向、つまり図２（Ａ）の左方向の力がかかって位置決めガイド部２２を外側方向に変位させることができる角度であればよい。位置決めガイド部２２の結合用二股部分２２Ａの下端部分はＲ（丸み）がつけられており、傾斜面２Ａに加えられる外力によって位置決めガイド部２２が外側に変位し易い構造になっている。

固定ブロック部２１と位置決めガイド部２２との間に備えられた弾性部材２３は、外側方向の一定以上の外力が位置決めガイド部２２に加えられないときには、その弾性力を利用して、位置決めガイド部２２が外側に倒れたり、変位するのを防止する働きを行う。しかし、位置決めガイド部２２に一定以上の外方向の外力が加えられると、弾性部材２３が収縮するので、位置決めガイド部２２は支点部材２４を支点として外側方向、つまり図２（Ａ）の左方向に変位する。そして外力が除去されると、収縮している弾性部材２３の反発力によって、位置決めガイド部２２は元の真直ぐな状態に戻る。物品位置決め部材２が図２に示した構造のものである場合には、固定ブロック部２１、位置決めガイド部２２を合成樹脂又は金属材料で造ることができるので、低価格で丈夫な物品位置決め部材２を得ることができる。

図３は、更に構造が簡単な物品位置決め部材２の他の例を示す。図３（Ａ）は硬質性のゴム材料からなる物品位置決め部材２を示し、単一の構造からなる。物品位置決め部材２も図２で説明したものと同様に内側面となる面の上部に傾斜面２Ａを有する。図３（Ａ）の物品位置決め部材２の場合、傾斜面２Ａに鉛直方向の外力が加わるとき、ゴム材料の弾性力によって外方向に曲がり、変位する。図３（Ｂ）は鋼材料など弾性に優れた金属材料からなる単一構造の物品位置決め部材２を示す。この例では、上部がある角度で曲げられた鋼板を用いている。その曲がった部分の面を傾斜面２Ａとしている。この例の場合にも、傾斜面２Ａに鉛直方向の外力が加わるとき、鋼の弾性力によって曲がり、変位する。

次に、図４によって物品移載ヘッドを含めて物品載置装置について説明する。図４において、図１〜図３で用いた記号と同一の記号はそれらで用いた名称と同じ名称の部材を示すものとする。図１に示した複数の物品位置決め部材２の上方の所定位置に物品移載ヘッド５が停止している。物品移載ヘッド５は、図示しない昇降機構に固定された支持部材５１、支持部材５１の下面に備えられている当接部材５２と係止部材５３とを少なくとも備える。この実施形態１では、当接部材５２が物品位置決め部材２の傾斜面２Ａを回転しながら移動する、つまり回動する簡単な構造のローラ部材からなるが、ラジアルベアリングなど回転自在の他の転がり部材、あるいは傾斜面２Ａを滑りながら動く滑り部材であってもよい。この場合には、傾斜面２Ａが平滑な状態に形成され、また前記滑り部材が滑り易い金属材料又は合成樹脂材料からなり、その当接面が平滑面に造られているのが好ましい。図４では当接部材５２を２個示しているだけであるが、当接部材５２は物品位置決め部材２の個数と同じ個数備えられており、それぞれの物品位置決め部材２の傾斜面２Ａに対応する位置にあり、それぞれの傾斜面２Ａに当接して鉛直方向に回動又は滑動する。

係止部材５３は、代表的なものとして薄板状物品Ｐを真空吸着する吸着パッドがあり、又は薄板状物品Ｐの角部を不図示の爪部で機械的に把持する把持部材などでもよい。この実施形態１では係止部材５３として吸着機構を用いているので、以後の説明では係止部材５３を吸着部材として説明する。吸着パッドのような吸着部材に接続される真空ポンプなどの真空吸気機構は一般的なものであるので図示していない。物品移載ヘッド５が図示しない昇降機構によって降下するとき、その降下動作の途中で、それぞれの当接部材５２が対応する物品位置決め部材２の傾斜面２Ａに当接し、更に物品移載ヘッド５が鉛直方向に降下するのに伴い、当接部材５２も傾斜面２Ａに鉛直方向の外力を加えながら降下するので、図４（Ｂ）に示すように、物品位置決め部材２は薄板状物品Ｐが位置する側とは反対側である外側に変位する。

そして、当接部材５２が傾斜面２Ａに鉛直方向に降下するのに伴い、傾斜面２には鉛直方向の外力の他に外側方向の外力が加わるので、物品位置決め部材２は弾性部材２３を収縮させながら支点部材２４のピンを支点として外側に変位する。物品位置決め部材２のこの変位によって、物品位置決め部材２の内側面と物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐの外周面との間には間隙ができ、物品位置決め部材２と物品載置台３とは非接触状態となる。この非接触状態で、係止部材５３である吸着部材は物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐの内、最上部に位置する薄板状物品Ｐを吸着する。しかる後に、物品移載ヘッド５は上昇を行い、当接部材５２が傾斜面２Ａを外れると、収縮していた弾性部材２３の反発力によって物品位置決め部材２は元の状態に戻る。

この実施形態１の物品載置装置は、破損し易く、かつ撓むなどの特性を有する薄板状物品Ｐを損傷せずに確実に他所から物品載置台３に移載、又は物品載置台３上に積載されている薄板状物品Ｐを他所に移載することができるが、先ず、図５、図６も用いて物品載置台３上に積載されている薄板状物品Ｐを他所に移載、つまり取り出しを行う例について説明する。図５、図６において、図１〜図４で用いた記号と同一の記号はそれらで用いた名称と同じ名称の部材を示すものとする。図４に示すように、物品載置台３上には同一の形状、厚み、撓みなどの機械的特性を有する薄板状物品Ｐが複数枚積載されている。例えば、数百μｍ程度以下の厚みを有するガラス基板、半導体ウエハ、樹脂フィルムなどの場合には、積載されている薄板状物品Ｐと薄板状物品Ｐとの間は剥離し難く、取り出しを行う際に破損する事故が生じ易いので細心の注意を払う必要がある。したがって、この実施形態１では薄板状物品Ｐが矩形であることから対角線上の又はその近傍の上面２箇所を吸着する。図５に示すように、薄板状物品Ｐの対角線上又はその近傍で角部に近い上面を係止部材５３である蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２で吸着する。

次に動作について説明する。前述したように、物品移載ヘッド５が降下するとき、その降下動作の途中で、それぞれの当接部材５２が対応する物品位置決め部材２の傾斜面２Ａに当接し、更に傾斜面２Ａに鉛直方向の外力を加えながら降下するので、図４（Ｂ）に示すように、物品位置決め部材２は薄板状物品Ｐが位置する側とは反対側である外側に変位する。この変位によって、物品位置決め部材２の内側面と物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐとの間には間隙ができ、物品位置決め部材２と物品載置台３とは非接触状態となる。この非接触状態で、吸着機構が吸引動作を開始し、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２は物品載置台３に積載されている最上部に位置する薄板状物品Ｐの２箇所の角部上面を吸着する。

説明が多少前後するが、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２の吸着動作が始まる前に、既に最上部に位置する薄板状物品Ｐは予め決められた位置に停止している。物品移載ヘッド５の動作とは別に、予め決められたシーケンスに従って昇降装置４が作動開始し、その駆動部４２は昇降部４１を上昇させる。これに伴って、物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐも上昇し、図６に示すように、最上部に位置する薄板状物品Ｐがセンサ７の発光側部材７１が発する光線を遮ると、センサ７の受光側部材７２は光線が遮断されたことを示す信号を駆動制御回路８に与え、駆動制御回路８は昇降装置４を作動停止させる。したがって、センサ７による検出位置を所望の位置に設定することによって、最上部に位置する薄板状物品Ｐを所望の位置に停止させることができる。

蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が最上部に位置する薄板状物品Ｐの所定位置の２箇所の角部上面を吸引し始めると、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２内の気圧は当然に大気圧よりも低下して行くので、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２は薄板状物品Ｐを吸着しながら縮小する。蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が収縮することによって、図５（Ｂ）に示すように、薄板状物品Ｐの吸着されている小面積の角部上面は数ｍｍ程度容易に持ち上がるので、その角部でほとんど力が加わることなく剥離が起こり、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの間の角部に空隙ができる。蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２の吸着動作とほぼ同時に、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２で吸着される薄板状物品Ｐの角部の近傍に配置されている気体噴出機構６の気体噴出ノズル６１、６２がその空隙に気体を吹き込むので、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの全面で剥離が起こり、物品移載ヘッド５は最上部に位置する薄板状物品Ｐを蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に吸着保持した状態で上昇する。

物品移載ヘッド５が上昇する過程で、その当接部材５２が物品位置決め部材２の傾斜面２Ａを回動又は滑動して上昇するので、物品位置決め部材２の位置決めガイド部２２は弾性部材２３の反発力によって徐々に元の状態に戻る。したがって、物品載置台３に積載されている残りの薄板状物品Ｐが取り出し動作の際に物品載置台３に対して位置ずれなどが生じても、位置決めガイド部２２が残りの薄板状物品Ｐの外周辺に機械的な衝撃を与えることなく当接してその位置ずれを直す。また、積載されている薄板状物品Ｐと薄板状物品Ｐとの間の密着力が小さい場合には、最上部に位置する薄板状物品Ｐの取り出し時に、その下に位置する薄板状物品Ｐがずれることがあるが、物品位置決め部材２の位置決めガイド部２２が徐々に元の位置に戻ることによって、新たに最上部になった薄板状物品Ｐは機械的な衝撃を受けることなく位置決めされる。物品位置決め部材２が、図３（Ａ）、図３（Ｂ）で説明したものであっても、外力を受けると材料そのものの弾性力によって外側に拡がり、また外力が除去されると元の状態に戻るので、図２に示した物品位置決め部材２と同じ働きを行う。

[実施形態２]
実施形態２の物品載置装置の構成は実施形態１とほぼ同じであり、薄板状物品Ｐの取り出し動作が異なるので、図１ないし図６によって主に薄板状物品Ｐの取り出し動作について説明する。実施形態１では、全ての物品位置決め部材２が拡がっていない元の位置にある状態で、昇降装置４が作動し、薄板状物品Ｐを上昇又は下降させていた。位置決め精度が粗い場合でも積載された薄板状物品Ｐの外周辺の２辺は対応する物品位置決め部材２に接触しており、厳しい位置決め精度が要求される場合には、積載された薄板状物品Ｐの４辺がそれぞれ対応する物品位置決め部材２に接触している。薄板状物品Ｐが損傷し易い材料からなる場合には、薄板状物品Ｐが物品位置決め部材２に接触しながら上下動するときに外周辺が摺れて傷が付くことがある。実施形態２はこのような傷などが薄板状物品Ｐの外周辺などに着くことのない物品載置装置を提案する。

先ず、図４に示すような物品移載ヘッド５が下降動作を行う。物品移載ヘッド５が降下する途中で、それぞれの当接部材５２が物品位置決め部材２のそれぞれの傾斜面２Ａに当接し、更に傾斜面２Ａに鉛直方向の外力を加えながら所定位置まで降下する。その下降動作の停止は、図示していない一般的なヘッド検出用センサによって検出され、そのヘッド検出用センサは物品移載ヘッド５を昇降させる不図示の一般的な昇降機構に信号を送り、物品移載ヘッド５の所定位置を検出するときに、前記昇降機構は物品移載ヘッド５を停止させる。物品移載ヘッド５の停止は、薄板状物品Ｐが少なくとも物品位置決め部材２に接触することがない程度まで物品位置決め部材２を外側に変位させる位置で行われる。

次に、全ての物品位置決め部材２が外側に変位した状態で、シーケンスに従って昇降装置４が作動し、昇降部４１を上昇させて物品載置台３及びその上に積載されている薄板状物品Ｐを上昇させる。最上部に位置する薄板状物品Ｐが蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に当接する位置まで上昇すると、図６に示すセンサ７が駆動制御回路８に信号を送り、駆動制御回路８は昇降装置４を停止させる。他方、センサ７は信号を不図示の真空吸着機構に与え、これを作動させる。したがって、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２は最上部に位置する薄板状物品Ｐを吸着し、前述したように、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの間の角部に空隙ができる。その空隙に、気体噴出機構６の気体噴出ノズル６１、６２が気体を吹き込むので、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの全面で剥離が起こる。

その状態で、昇降装置４が作動し、昇降部４１を下降させて物品載置台３及びその上に積載されている薄板状物品Ｐを予め決められた原位置まで下降させる。しかる後に、物品移載ヘッド５は最上部に位置する薄板状物品Ｐを蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に吸着保持させた状態で上昇する。そして、全ての物品位置決め部材２が元の状態に戻り、取り出し動作の際に、物品載置台３に積載されている残りの薄板状物品Ｐが物品載置台３に対して位置ずれなどを起こしても、物品位置決め部材２が薄板状物品Ｐにソフトに当接してその位置ずれを直す。実施形態２では、簡単な制御によって、全ての物品位置決め部材２と薄板状物品Ｐとが非接触状態で、薄板状物品Ｐを昇降させ、取り出すことができるので、取り出し工程において薄板状物品Ｐの外周辺に擦り傷などが付くことがない。

[実施形態３]
実施形態３の物品載置装置の構成は実施形態１、実施形態２とほぼ同じであり、薄板状物品Ｐの取り出し動作が異なるので、図１ないし図６によって主に薄板状物品Ｐの取り出し動作について説明する。先ず、図４に示すような物品移載ヘッド５が下降動作を行う。物品移載ヘッド５が降下する途中で、それぞれの当接部材５２がそれぞれの物品位置決め部材２の傾斜面２Ａに当接し、更に傾斜面２Ａに鉛直方向の外力を加えながら第１の所定位置まで降下する。その下降動作の停止は、図示していないヘッド検出用センサによって検出され、そのヘッド検出用センサは物品移載ヘッド５を昇降させる不図示の昇降機構に信号を送り、その昇降機構は物品移載ヘッド５を停止させる。その物品移載ヘッド５の停止は、薄板状物品Ｐが物品位置決め部材２に接触することがない程度まで、当接部材５２が物品位置決め部材２を外側に変位させる位置で行われる。

次に、全ての物品位置決め部材２が外側に変位した状態で、昇降装置４が作動し、昇降部４１を上昇させて物品載置台３及びその上に積載されている薄板状物品Ｐを設定位置まで上昇させる。最上部に位置する薄板状物品Ｐが設定位置に達すると、図６に示すセンサ７が駆動制御回路８に信号を送り、駆動制御回路８は昇降装置４を停止させる。他方、センサ７は信号を物品移載ヘッド５の不図示の昇降機構に送って物品移載ヘッド５を前記第１の設定位置から第２の所定位置まで下降させる。この第２の所定位置は、物品移載ヘッド５の蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が最上部に位置する薄板状物品Ｐに当接する位置である。蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が最上部に位置する薄板状物品Ｐに当接すると、その吸着動作が直ぐに開始され、前述したように、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの間の角部に空隙ができる。その空隙に、気体噴出機構６の気体噴出ノズル６１、６２が気体を吹き込むので、最上部に位置する薄板状物品Ｐとその下に位置する薄板状物品Ｐとの全面で剥離が起こる。

その状態で、不図示の昇降機構によって物品移載ヘッド５は最上部に位置する薄板状物品Ｐを蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に吸着保持させた状態で前記第１の所定位置まで上昇して停止し、直ぐに昇降装置４が作動し、昇降部４１を下降させて物品載置台３及びその上に積載されている薄板状物品Ｐを予め決められた原位置まで下降させる。しかる後に、物品移載ヘッド５は前記第１の所定位置から予め設定された原位置まで、薄板状物品Ｐを蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に吸着保持させた状態で上昇する。そして、全ての物品位置決め部材２が元の状態に戻り、取り出し動作の際に、物品載置台３に積載されている残りの薄板状物品Ｐが物品載置台３に対して位置ずれなどを起こしても、物品位置決め部材２が板状物品Ｐに衝撃を与えることなく当接してその位置ずれを直す。実施形態３でも、全ての物品位置決め部材２と薄板状物品Ｐとが非接触状態で、薄板状物品Ｐを昇降させ、取り出すことができるので、取り出し工程において薄板状物品Ｐの外周辺に擦り傷などが付くことがない。

以上述べた実施形態１〜３では、物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐを他所に取り出す例について説明したが、他所から薄板状物品Ｐを物品載置台３に載置する場合も取り出しと基本的にはほぼ同様である。主に異なる点は、最初に物品移載ヘッド５の蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が１枚の薄板状物品Ｐを吸着保持した状態で下降して、物品載置台３に積載されている薄板状物品Ｐ上にその薄板状物品Ｐを開放して載置すること、及び蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２に薄板状物品Ｐを吸着していない空の状態で上昇して原位置に戻る点である。他は取り出しの場合と同様であるので、他所から薄板状物品Ｐを物品載置台３に載置する場合については説明を省略する。

また、実施形態１〜３では、係止部材５３として蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２を用いたので、蛇腹式の吸着パッド５３１、５３２が薄板状物品Ｐに当接する時に機械的な衝撃を吸収しながら当接するので、物品載置台３及び物品移載ヘッド５の動作を高速化でき、製品の製造時間の短縮化を可能にすることができ、薄板状物品Ｐの取り出し時又は載置時における薄板状物品Ｐの損傷問題も解決することができる。しかし、係止部材５３は必ずしも蛇腹式の吸着パッドでなくともよく、通常のゴム製などの吸着パッド、あるいは薄板状物品Ｐの角部を柔軟な材料からなる材料で把持する構造であってもよい。この場合には、物品移載ヘッド５は物品載置台３上の薄板状物品Ｐを係止部材５３が係止した後、例えば数ｍｍないし５ｍｍ程度一旦上昇して前記空隙を設ける動作を行うことが好ましい。

なお、薄板状物品Ｐが円形状の場合には、その外周近傍で、ほぼ１８０度位置のずれた箇所を係止して、薄板状物品Ｐの取り出し又は載置を行ってもよい。また、薄板状物品Ｐが更に大きな面積を有するもの又は更に薄いものであって、撓み易い場合には、薄板状物品Ｐの係止箇所は３箇所又は４箇所、あるいはそれ以上であっても勿論よい。薄板状物品Ｐ同士の密着度が低く、容易に剥離可能なものの場合には、気体噴出機構６を省略することができ、係止部材５３が薄板状物品Ｐを吸着したら直ぐに物品移載ヘッド５を上昇させることができる。

本発明に係る物品載置装置の実施形態１の主要部分を示す図である。本発明の実施形態１に係る物品載置装置に用いられる物品位置決め部材の一例を示す図である。発明の実施形態１に係る物品載置装置に用いられる物品位置決め部材の他の例を示す図である。本発明の実施形態１に係る物品載置装置を説明するための図である。本発明に係る物品載置装置の一部分の構成及び動作を説明するための図である。本発明に係る物品載置装置の一部分の構成及び動作を説明するための図である。

符号の説明

１・・・ベース部材
２・・・物品位置決め部材
２Ａ・・・物品位置決め部材２の傾斜面
３・・・物品載置台
４・・・昇降装置
５・・・物品移載ヘッド
６・・・気体噴出機構
７・・・センサ
８・・・駆動制御回路
１１・・・ベース部材１の上面
１２・・・ベース部材１に設けられた丸孔
２１・・・物品位置決め部材２の固定ブロック部
２２・・・位置決めガイド部
２３・・・弾性部材
２４・・・支点部材
２５・・・固定部材
４１・・・昇降装置４の昇降部
５１・・・物品移載ヘッド５の支持部材
５２・・・当接部材
５３・・・係止部材
６１、６２・・・気体噴出機構６の気体噴出ノズル
７１・・・センサ７の発光側部材
７２・・・受光側部材
５３１・・・蛇腹式の吸着パッド
５３２・・・蛇腹式の吸着パッド

Claims

物品載置台に薄板状物品を載置する物品載置装置において、
前記薄板状物品を１枚ずつ前記物品載置台に移載する、又は前記物品載置台に載置されている前記薄板状物品を１枚ずつ他所に移載する物品移載ヘッドと、
前記物品載置台の周りに配置されて、前記物品載置台に積み重ねられる前記薄板状物品の外周辺に接触して位置決めを行う複数の物品位置決め部材と、
を備え、
前記物品移載ヘッドが前記薄板状物品を前記物品載置台に移載する、又は前記物品載置台に載置されている前記薄板状物品を他所に移載するときには、前記複数の物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げ、前記薄板状物品が前記複数の物品位置決め部材に接触していない状態で前記薄板状物品の移載が行われることを特徴とする物品載置装置。
請求項１において、
前記物品位置決め部材は、前記物品載置台上の前記薄板状物品を位置決めすることができる位置に配置され、かつ前記物品載置台側に向いている内側面の上側部がその上側から下側へ前記物品載置台に向かって傾斜する傾斜面となっており、
前記物品移載ヘッドは前記物品位置決め部材の前記傾斜面に当接する当接部を有し、
前記物品移載ヘッドの下降動作に伴い前記当接部が前記傾斜面を押しながら鉛直方向に下降するときに、前記物品位置決め部材を前記物品載置台側とは反対側である外側に徐々に拡げ、前記物品移載ヘッドが１枚の前記薄板状物品を前記物品載置台上に載置した後に、前記物品移載ヘッドの上昇動作によって前記当接部が前記傾斜面に接触しながら上昇するのに伴い前記物品位置決め部材が徐々に元に戻って、前記物品載置台に載置された前記薄板状物品の位置決めを行うことを特徴とする物品載置装置。
請求項２において、
前記位置決め部材は、固定ブロック部と、支点部材と、該支点部材を支点として前記固定ブロック部に対して変位可能に結合されている位置決めガイド部と、前記固定ブロック部と前記位置決めガイド部との間に配置された弾性部材とからなり、
前記傾斜面は前記位置決めガイド部に備えられていることを特徴とする物品載置装置。
請求項１又は請求項２において、
前記物品位置決め部材は、外力によって変位し、かつ外力が除去されると元に戻る弾性材料で一部又はほとんどが構成されていることを特徴とする物品載置装置。
請求項２ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記物品移載ヘッドの前記当接部は転がり部材を備え、
該転がり部材は前記傾斜面を転がることを特徴とする物品載置装置。
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記物品載置台は所定位置まで上昇して停止し、
前記物品移載ヘッドは、下降動作を行って前記物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げると共に、最上部に位置する前記薄板状物品を１枚係止して保持し、又は保持している前記薄板状物品を最上部に位置する前記薄板状物品の上に積載することを特徴とする物品載置装置。
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記物品移載ヘッドが下降動作を行って前記複数の物品位置決め部材の上部側を外側に押し広げた状態になったとき、前記物品載置台が所定位置まで上昇して停止し、
しかる後に、前記物品移載ヘッドが最上部に位置する前記薄板状物品を１枚係止して保持し、又は係止・保持していた前記薄板状物品を前記物品載置台に積載することを特徴とする物品載置装置。
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記物品移載ヘッドは、最上部に位置する前記薄板状物品の外周辺の近傍を複数個所係止し、その係止箇所を持ち上げてその下に位置する前記薄板状物品との間に空隙を形成し、
前記薄板状物品の周囲に備えられた気体噴出手段が前記空隙に気体を噴出することを特徴とする物品載置装置。
請求項５ないし請求項８のいずれかにおいて、
前記物品移載ヘッドは蛇腹状の吸着パッドを備え、該蛇腹状の吸着パッドが最上部に位置する前記薄板状物品の外周辺の近傍を複数個所吸着するとき、前記蛇腹状の吸着パッドが収縮して前記薄板状物品の吸着される前記複数箇所を持ち上げることを特徴とする物品載置装置。