JP4829330B2 - ワークハンドリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して検査、加工、組付け等の所定の処理を施す際に、ワークを保持して搬送及び位置決めするワークハンドリング装置に関し、特に、半導体チップ等のワークに対して検査を施す工程で用いられるワークハンドリング装置に関する。

半導体チップ（ワーク）を検査部に対して搬入及び搬出する従来のハンドリング装置としては、例えば、ワークを搬送する二つの搬送機構、ワークを吸着して二つの搬送機構の搬送方向に対して直交する方向及び鉛直方向に往復動可能な二つのハンドラ等を備え、二つの搬送機構の中央部に配置された検査ソケットと搬送機構との間で、二つのハンドラによりワークを搬送して位置決めするものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
この装置においては、ワークを搬送する搬送機構を検査ソケットの両側に設け、一方の搬送機構と検査ソケットとの間を一方のハンドラが移動してワークを搬送し、他方の搬送機構と検査ソケットとの間を他方のハンドラが移動してワークを搬送する構成であるが故に、各機構の集約化が困難であり、この装置を半導体製造ライン等に設置するには比較的広いスペースが必要であった。

また、他のハンドリング装置としては、未検査及び検査済みのワークをそれぞれ載せるトレイを載置する複数のトレイ載置部、トレイ載置部から検査ソケットの近傍まで未検査のワークを搬送するローダロボット、ローダロボットから未検査のワークを受け取り検査ソケットに搬入する搬入機構、検査が終了したワークを検査ソケットから搬出する搬出機構、搬出機構から受け渡された検査済みのワークをトレイ載置部まで搬送するアンローダロボット等を備えたものが知られている（例えば、特許文献３）。
この装置においては、ワークは、トレイ載置部（未検品収納トレイ）→ローダロボット→搬入機構→検査ソケット→搬出機構→アンローダロボット→トレイ載置部（良品収納トレイ又は不良品収納トレイ）という一連の搬送経路によりリレー搬送されて検査処理が行われるため、搬送経路上の何処か一部で故障が生じて搬送できなくなると、全体の流れが停止して検査処理が完全に行えなくなり、生産性の低下を招くことになる。
また、このようなリレー搬送による検査処理の方法では、ローダロボット，搬入機構，搬出機構，及びアンローダロボット等のそれぞれにおいてワークを保持する共通の保持部が必要である。したがって、ワークの種類又は検査ソケットの種類が変更されると、この変更されたワークに対応した保持部を、ローダロボット，搬入機構，搬出機構，及びアンローダロボット等のそれぞれにおいて組み替える必要があり、ワークあるいは検査ソケットの種類に応じて部品点数が増加し、又、組み替え作業等の段取りに手間を要する。

さらに、他のハンドリング装置としては、未検査及び検査済みのワークをそれぞれ載せるトレイを載置する複数のトレイ載置部（トレイ供給部）、トレイと検査ソケットとの間でワークを搬送するロボット、ロボットに支持されワークを吸着保持する吸着ヘッドを備え、この吸着ヘッドにおいて、検査ソケットのサイズに応じて間隔が調整可能な複数のソケット押えを設けたものが知られている（例えば、特許文献４）。
この装置においては、種類の異なるワーク及び検査ソケットのサイズに応じて、適宜ソケット押えの間隔を調整することで、吸着ヘッドを交換することなく異なるワークに対して検査処理を行うことができるが、検査ソケットの配列が異なるもの（例えば、検査ソケットが１つだけのもの、検査ソケットが２つ配列されたもの、検査ソケットが３つ以上配列されたもの等）に対しては対応することができず、それぞれ専用の吸着ヘッドに交換する必要がある。

特開２００２−１４８３０７号公報 特開昭５７−２２５７０号公報 特開平５−２５１５３３号公報 特開平９−３２１１８３号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの搬送に要する時間の短縮化等を図りつつ、装置の一部に故障等を招いた場合でも処理ライン全てが停止するのを防止して、ワークに対して検査、加工等の処理を効率良く行って生産性を向上させることができ、又、検査部（処理部）における例えばソケット等の配列が異なる場合でも、部品を交換することなく容易に対応でき、交換作業等の段取りが不要であり、さらに、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部が傾斜している場合であってもワークを確実に吸着しあるいは処理部にセットすることができるワークハンドリング装置を提供することにある。

本発明のワークハンドリング装置は、ワークを載せるトレイを担持するトレイ担持部と、ワークに対して所定の処理を施す処理部とトレイとの間で往復動自在に配置され，かつ，ワークを搬送するべく水平方向及び鉛直方向に駆動される関節型アーム及びその先端に設けられた吸着ヘッドを有するハンドラと、ハンドラを駆動制御する制御手段とを備え、吸着ヘッドは、負圧を導く負圧通路及び負圧通路の下方に連通すると共に底面に貫通孔を有する空洞部を画定するホルダと、ホルダを支持する上側ヘッドと、上側ヘッドに対して水平面内の所定軸回りに揺動自在に連結された下側ヘッドと、下側ヘッドを上側ヘッドと同一の方向に方向付ける付勢力を及ぼすバネと、下側ヘッドの挿通孔に摺動自在に通され，その上端に着脱パッドを有すると共にホルダに対して所定の角度範囲で揺動自在となるようにその上端が空洞部に収容され，その下端に吸着パッドをもつ可動パイプと、を含む。
この構成によれば、吸着ヘッドが上側ヘッドと下側ヘッドにより形成され、下側ヘッドが上側ヘッドに対して揺動自在に支持され、可動パイプがホルダの空洞部に対して揺動自在に支持されているため、吸着パッドが傾斜することにより可動パイプが傾斜させられ、可動パイプが傾斜することにより下側ヘッドが上側ヘッドに対して傾斜させられる。したがって、ハンドラがトレイ担持部に担持されたトレイと処理部との間を往復動してワークを搬送する際に、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部（例えば、検査部のソケット）が傾斜している（垂直以外の角度をなす）場合、下側ヘッド及び可動パイプが、ワークあるいは処理部の傾斜に倣うように傾斜して、吸着パッドがワークあるいは処理部に垂直な方向から当接することができ、ワークを確実に吸着あるいは処理部にセットすることができる。

上記構成において、ハンドラは、関節型アームを水平面内で揺動自在に駆動するアーム水平駆動機構と、関節型アームを鉛直方向に往復駆動するアーム鉛直駆動機構とを含み、ホルダは、上側ヘッドに鉛直方向に往復動自在に支持され、ホルダを鉛直方向に往復駆動するホルダ鉛直駆動機構をさらに含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、アーム水平駆動機構により関節型アームを水平移動させて吸着ヘッドを所望の位置に位置決めでき、又、アーム鉛直駆動機構により関節型アームを昇降駆動して吸着ヘッドを所望の高さ位置に位置決めでき、さらに、ホルダ鉛直駆動機構によりホルダの高さ位置を変えて、下側ヘッドに対する可動パイプ（吸着パッド）の出没量を適宜調整できる。したがって、ワークを仮に吸着する際にはワークの一部（例えばリード）が下側ヘッドに接触しないようにしてワークを吸着でき、位置決めして再度吸着する際には下側ヘッドの一部（例えば、リード押え）にリードが押されるようにしてワークを吸着することができる。また、アーム鉛直駆動機構とホルダ鉛直駆動機構とを備えることで、ワークの吸着動作と処理部へのワークの固定動作とを、別々の駆動機構を用いて、それぞれの動作に最適な駆動力（押圧力）にて駆動することができる。

上記構成において、可動パイプは、その上端に空洞部の上面に着脱し得る上記着脱パッド及び着脱パッドの変形量を規制する規制枠を有し，規制枠の下面が空洞部の底面に着座した状態から着脱パッドが空洞部の上面に密着した状態に至るまでの範囲を上下方向に往復動自在に貫通孔を通してホルダに支持されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動パイプは、その上端に設けられた着脱パッド及び規制枠が空洞部内に収容された状態で、貫通孔を通して上下方向に往復動自在であり、ワークを吸引する際には、着脱パッドが空洞部の上面に密着して負圧通路との気密性が十分に確保される。また、空洞部内において仮に塵等が発生しても、空洞部は負圧通路に連通しているため、着脱パッドが上面から離れた際に負圧通路を通して吸引され、作業環境を清浄に維持することができる。

上記構成において、貫通孔は、可動パイプが空洞部に対して所定の角度範囲で揺動自在となるべく，可動パイプに対して所定の隙間を設けるように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動パイプが空洞部の貫通孔と所定の隙間をおいて挿入されて空洞部（ホルダ）に対して揺動自在に支持されている、すなわち、可動パイプがホルダに対して揺動することで、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部（例えば、検査部のソケット）が傾斜している場合、下側ヘッド及び可動パイプが、ワークあるいは処理部の傾斜に倣うように傾斜して、吸着パッドがワークあるいは処理部に垂直な方向から当接することができ、ワークを確実に吸着あるいは処理部にセットすることができる。

上記構成をなすワークハンドリング装置によれば、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの搬送に要する時間の短縮化等を達成しつつ、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部が傾斜している場合であってもワークを確実に吸着しあるいは処理部にセットすることができる。

本発明に係るワークハンドリング装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 本発明に係るワークハンドリング装置の一部をなす一対のハンドラ及び処理部並びにトレイ担持部を示す部分斜視図である。 本発明に係るワークハンドリング装置の一部をなすハンドラを示す斜視図である。 本発明に係るワークハンドリング装置の一部をなすハンドラを示す平面図である。 図４中のＥ４−Ｅ４におけるハンドラの縦断面図である。 図５中のＥ５−Ｅ５におけるハンドラの横断面図である。 本発明に係るワークハンドリング装置の一部をなす吸着ヘッドの側面図である。 本発明に係るワークハンドリング装置の一部をなす吸着ヘッドの側面図である。 図７中のＥ７−Ｅ７における吸着ヘッドの縦断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、吸着ヘッドの一部をなす可動パイプと空洞部との位置関係を示す断面図である。 一対のハンドラの駆動方法を示す平面図である。 ハンドラに設けられた関節型アーム及び複数の吸着ヘッドと処理部との関係の一形態を示す平面図である。 ハンドラに設けられた関節型アーム及び複数の吸着ヘッドと処理部との関係の他の形態を示す平面図である。 ハンドラに設けられた関節型アーム及び複数の吸着ヘッドと処理部との関係のさらに他の関係を示す平面図である。 ハンドラに設けられた関節型アーム及び複数の吸着ヘッドと処理部との関係のさらに他の関係を示す平面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、ワークを吸着して搬送及び位置決めする吸着ヘッドの動作を示す動作図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、ワークを吸着して搬送及び位置決めする吸着ヘッドの動作を示す動作図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、ワークを吸着して搬送及び位置決めする吸着ヘッドの動作を示す動作図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
尚、この実施形態においては、ワークとして両側に突出するリードを有する半導体チップが採用され、処理部として半導体チップの電気的特性を検査処理するソケットをもつ検査部が採用されている。

このワークハンドリング装置は、図１、図２、図１１に示すように、ワークＷを載せるトレイＴを収容するトレイ収容部１０、トレイ収容部１０の上方に配置されて供給されたトレイＴを担持するトレイ担持部２０、ワークＷに対して検査処理を施す処理部としての検査部３０、トレイ担持部２０に担持されたトレイＴと検査部３０との間を往復動自在に配置されてワークＷを搬送する一対のハンドラ４０，４０´、ハンドラ４０，４０´により吸着したワークＷを一旦離脱させて位置決めする位置決め部５０，５０´、一対のハンドラ４０，４０´及びトレイ担持部２０並びに位置決め部５０，５０´を保持する上板６０、種々の制御を司る制御手段としての制御ユニット７０等を備えている。

トレイ収容部１０は、図１に示すように、それぞれ隣接して水平方向（Ｘ方向）に配列された、トレイストック部１１、トレイ供給部１２、トレイ停留部１３、二つのトレイ排出部１４，１５を備えている。
トレイストック部１１は、積み重ねられた複数のトレイＴを載置して鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する昇降テーブル、昇降テーブルを昇降駆動する駆動機構、積層された最下部のトレイＴをトレイ供給部１２に向けて押し出すプッシュロッド及びその駆動機構等を備えている。
トレイ供給部１２、トレイ停留部１３、及びトレイ排出部１４，１５は、それぞれトレイＴを載置した状態で鉛直方向（Ｚ方向）に昇降し得る昇降テーブル、昇降テーブルを昇降駆動する駆動機構等を備えている。

トレイ担持部２０は、図１及び図２に示すように、略矩形形状をなし、トレイ収容部１０の上方に配置された可動テーブル２１、上板６０に固定され可動テーブル２１をＸＹ平面上のＸ方向に往復動自在に支持する２本のガイド２２、可動テーブル２１に連結されたリードスクリュー２３、上板６０に固定されリードスクリュー２３を回転駆動するモータ２４等を備えている。
可動テーブル２１は、図１及び図２に示すように、矩形形状の輪郭をなすように形成され、トレイ収納部１０から供給されＸ方向に隣接して配列された３つのトレイＴを担持し、又、Ｙ方向に隣接して配置された１つのトレイＴを担持するようになっている。

すなわち、トレイ担持部２０においては、モータ２４がリードスクリュー２３を回転させると、可動テーブル２１がＸ方向の所望の位置に移動して、３つのトレイＴを保持するそれぞれの開口部が、トレイ供給部１２、トレイ停留部１３、トレイ排出部１４，１５のいずれかの直上に位置付けられるようになっている。
そして、ハンドラ４０，４０´がトレイＴから未検査のワークＷを受け取る際に又トレイＴに検査済のワークＷを受け渡す際に、可動テーブル２１は、その対象となるトレイＴを一対のハンドラ４０，４０´（二つのガイド４０１）の略中間にある直線Ｌ（図２参照）の近傍に位置付けるように駆動される。

処理部としての検査部３０は、図１及び図２に示すように、Ｙ方向において可動テーブル２１よりも奥側に配置されており、上板６０から露出した状態となっている。検査部３０は、４つのワークＷ（半導体チップ）を同時に接続するソケット３１を有し、ワークＷがソケット３１にセット（挿入）されると、自動的に所定の電気的特性を満たすか否かの検査を行う。

一対のハンドラ４０，４０´は、図２に示すように、可動テーブル２１の往復動方向（Ｘ方向）において検査部３０を略中央に挟むように、すなわち、検査部３０の中心を通るＹ方向の直線Ｌに対して線対称となるように、上板６０上に配置され、可動テーブル２１の往復動方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）において往復動自在に形成されている。
すなわち、一対のハンドラ４０，４０´は、それぞれ、Ｙ方向に伸長するガイド４０１、ガイド４０１の内部空間においてＹ方向に伸長して配置されたリードスクリュー４０２、リードスクリュー４０２に螺合されてＹ方向に移動自在な水平可動部４０３、水平可動部４０３に保持されＺ方向に移動自在な鉛直可動部４０４、鉛直可動部４０４に連結されて水平面（ＸＹ平面）内で揺動自在な関節型アーム４１０、関節型アーム４１０の先端に設けられた複数（ここでは、４つ）の吸着ヘッド４２０等を備えている。

また、一対のハンドラ４０，４０´は、それぞれ、リードスクリュー４０２を介して水平可動部４０３を水平方向（Ｙ方向）に駆動するモータ４０５、鉛直可動部４０４（すなわち、関節型アーム４１０）を鉛直方向（Ｚ方向）に駆動するアーム鉛直駆動機構４０６、関節型アーム４１０を水平面（ＸＹ平面）内で揺動自在に駆動するアーム水平駆動機構４０７、複数の吸着ヘッド４２０を関節型アーム４１０に対して水平面内の所望の角度位置に回転駆動するヘッド駆動機構４０８等を備えている。
したがって、モータ４０５が回転することで、リードスクリュー４０２を介して水平可動部材４０３、すなわち、関節型アーム４１０及び複数の吸着ヘッド４２０が水平方向（Ｙ方向）の所望の位置に移動させられる。

さらに、一対のハンドラ４０，４０´は、それぞれの関節型アーム４１０を可動テーブル２１の往復動方向（Ｘ方向）に伸長した状態で、お互いにオーバラップするように配置されている。すなわち、関節型アーム４１０を採用しているが故に、適宜回転させて両者の干渉を防止させつつ、Ｙ方向に移動させることができるため、Ｘ方向において一対のハンドラ４０，４０´をより近づけて配置することができ（両者を集約化でき）、装置を小型化できる。

複数の吸着ヘッド４２０は、図３に示すように、相互の間隔（ピッチ）を調整するピッチチェンジャ４３０及び手動にて着脱できる連結部４４０を介して、関節型アーム４１０の先端に保持されている。
アーム鉛直駆動機構４０６は、図２に示すように、モータ４０６ａ、モータ４０６ａにより回転駆動されると共に鉛直可動部材４０４に螺合するリードスクリュー（不図示）等により形成されている。したがって、モータ４０６ａが回転することで、リードスクリューを介して鉛直可動部材４０４、すなわち、関節型アーム４１０及び複数の吸着ヘッド４２０が鉛直方向（Ｚ方向）の所望の高さ位置に移動させられる。

アーム水平駆動機構４０７は、図５に示すように、鉛直可動部材４０４に保持されたモータ４０７ａ、モータ４０７ａに直結されたプーリ４０７ｂ、関節型アーム４１０に連結された減速機構４０７ｃ、減速機構４０７ｃに直結されたプーリ４０７ｄ、プーリ４０７ｂとプーリ４０７ｄとを連結するベルト４０７ｅ等により形成されている。
減速機構４０７ｃは、プーリ４０７ｄが直結された楕円状カム、楕円状カムの外周に配列された複数のボールベアリング、ボールベアリングの外側に外嵌され外周面に複数の歯を有すると共に関節型アーム４１０，４１０´に直結された弾性変形可能な筒状スプライン、内周面において筒状スプラインの歯が噛合する歯を有すると共に鉛直可動部材４０４に固定された剛体スプライン等を含み、モータ４０７ａの回転を減速させて関節型アーム４１０に伝達するものである。
したがって、モータ４０７ａが回転することで、減速機構４０７ｃ等を介して、関節型アーム４１０及び複数の吸着ヘッド４２０が水平方向（ＸＹ平面上）の所望の位置に移動させられる。

ヘッド駆動機構４０８は、図３、図５、図６に示すように、鉛直可動部材４０４に固定されたモータ４０８ａ、モータ４０８ａに直結されたプーリ４０８ｂ、関節型アーム４１０の先端に回動自在に支持された連結部４４０に直結されたプーリ４０８ｃ、プーリ４０８ｂとプーリ４０８ｃとを連結するベルト４０８ｄ、テンショナープーリ４０８ｅ等により形成されている。
したがって、モータ４０８ａが回転することで、ベルト４０８ｄ等を介して、複数の吸着ヘッド４２０が関節型アーム４１０に対して水平面内の所望の角度位置に回転して位置決めされる。

吸着ヘッド４２０は、図７ないし図９に示すように、ピッチチェンジャ４３０に連結される上側ヘッド４２１、上側ヘッド４２１に対して水平面（ＸＹ平面）内の所定軸回りに揺動自在に連結された下側ヘッド４２２、上側ヘッド４２１内に支持されると共に負圧を導く吸引管４２３が連結されて負圧通路４２４ａを画定するホルダ４２４、ホルダ４２４の一部として下方に形成され下端に貫通孔４２５ａをもつ空洞部４２５、ホルダ４２５を鉛直方向（Ｚ方向）に往復駆動するホルダ鉛直駆動機構４２６、貫通孔４２５ａを通して空洞部４２５に連結されると共に下側ヘッド４２２の挿通孔４２２ａに摺動自在に通された可動パイプ４２７、吸引管４２３内の流量を測定する流量センサ４２８等を備えている。

下側ヘッド４２２は、図７ないし図９に示すように、その最下端において、吸着したワークＷを収容し得る略矩形の凹部４２２ｂ、凹部４２２ｂの外縁部により画定されたリード押え４２２ｃ等を有する。
また、下側ヘッド４２２は、図７ないし図９に示すように、上側ヘッド４２１に対して、水平面（ＸＹ平面）内に軸線をもつ枢軸４２９ａによりＲ１回りに所定の角度範囲（例えば、±１度〜±１．５度）内で揺動自在に、かつ、枢軸４２９ａに垂直で水平面（ＸＹ平面）内に軸線をもつ枢軸４２９ｂによりＲ２回りに所定の角度範囲（例えば、±１度〜±１．５度）内で揺動自在に、連結されている。
尚、下側ヘッド４２２は、外部から力が作用しない状態では、バネ４２９ｃにより均等に付勢されて、上側ヘッド４２１と同一方向に（上側ヘッド４２１に対して傾斜しないように）方向付けられている。

空洞部４２５は、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ホルダ４２４の負圧通路４２４ａに連通する所定の空間を画定して、可動パイプ４２７を鉛直方向の所定範囲（例えば、２ｍｍ〜５ｍｍのストローク）で可動に支持するべく、可動パイプ４２７を通す貫通孔４２５ａ、底面４２５ｂ、上面４２５ｃを形成している。

可動パイプ４２７は、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、その先端（最下端）にゴム製の吸着パッド４２７ａ、その上端にゴム製の着脱パッド４２７ｂ、着脱パッド４２７ｂの変形量を規制する規制枠４２７ｃを一体的に備えている。
そして、可動パイプ４２７は、着脱パッド４２７ｂ及び規制枠４２７ｃが空洞部４２５に収容されて、図１０（ａ）に示すように、規制枠４２７ｃの下面が空洞部４２５の底面４２５ｂに着座した状態から、図１０（ｃ）に示すように、着脱パッド４２７ｂが空洞部４２５の上面４２５ｂに密着した状態に至るまでの範囲を上下方向に往復動自在に支持されている。
また、可動パイプ４２７は、下側ヘッド４２２の挿通孔４２２ａに摺動自在に通されて、リード押え４２２ｃの内側においてリード押え４２２ｃから出没自在となっていると共に、空洞部４２５に対して所定の角度範囲で揺動自在となるように、貫通孔４２５ａに対して所定の隙間をもって挿入（連結）されている。

したがって、吸着の対象となるワークＷあるいは検査部３０のソケット３１が水平面（ＸＹ平面）に対して若干傾斜しているような場合には、吸着パッド４２７ａがその傾斜に倣って傾斜するような力を受けるため、下側ヘッド４２２はその力より傾斜させられる。これにより、可動パイプ４２７は円滑に上下動しつつも、吸着パッド４２７ａは傾斜したワークＷあるいは検査部３０（ソケット３１）に密着することができる。

ホルダ鉛直駆動機構４２６は、図７及び図９に示すように、上側ヘッド４２１に固定されたステップモータ４２６ａ、ステップモータ４２６ａに直結されたピニオン４２６ｂ、ホルダ４２４に設けられピニオン４２６ｂと噛合するラック４２４ｂ、ＬＭガイド４２６ｃ、ホルダ４２４を上方に付勢するバネ４２６ｄ等により形成されている。
そして、ステップモータ４２６ａが回転することで、ホルダ４２４は上側ヘッド４２１に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動し、下側ヘッド４２２（リード押え４２２ｃ）からの可動パイプ４２７（吸着パッド４２７ａ）の突出量が調整されるようになっている。尚、仮にステップモータ４２６ａ等が故障しても、ホルダ４２４はバネ４２９ｃにより上向きに付勢されているため、ホルダ４２４の自重による落下を防止できる。

次に、この装置における一対のハンドリング４０，４０´の概略動作について、図１１を参照しつつ説明する。尚、一対のハンドラ４０，４０´及び可動テーブル２１は、制御ユニット７０から発せられる信号に基づいて駆動制御される。
先ず、可動テーブル２１が駆動されて、未検査のワークＷを載せたトレイＴが略中央（直線Ｌの近傍）に位置付けられる。そして、一方のハンドラ４０が、そのトレイＴから未検査のワークＷを吸着して取り出し、Ｙ方向の左奥にある位置決め部５０まで搬送し（図１１中の経路Ａ）、そこで一旦ワークＷを離して位置決めした後、ワークＷを再び吸着して、図１２に示すように、検査部３０（ソケット３１）まで搬入する（図１１中の経路Ｂ）。そして、検査部３０による検査が行われる。

一方、他方のハンドラ４０´は、トレイＴから未検査のワークＷを吸着して取り出し、Ｙ方向の右奥にある位置決め部５０´まで搬送し（図１１中の経路Ｃ）、そこで一旦ワークＷを離して位置決めした後、ワークＷを再び吸着して、一方のハンドラ４０に保持されたワークＷの検査が終了するまで、その位置又は検査部３０の近傍の位置で待機する。
そして、検査が終了すると、一方のハンドラ４０は検査済のワークＷをＹ方向の前方中央まで搬送（搬出）して、可動テーブル２１上のトレイＴに受け渡す（図１１中の経路Ｄ）。このとき、可動テーブル２１は、検査済みのワークＷを収納するトレイＴを略中央に位置付けるように駆動される。

続いて、位置決め部５０´の上方又は検査部３０の近傍の位置に待機していた他方のハンドラ４０´が、図１２に示すように、ワークＷを検査部３０（ソケット３１）まで搬入する（図１１中の経路Ｅ）。そして、検査部３０による検査が行われる。
そして再び、可動テーブル２１が駆動されて未検査のワークＷを載せたトレイＴが略中央（直線Ｌの近傍）に位置付けられ、一方のハンドラ４０が、そのトレイＴから未検査のワークＷを吸着して取り出し、Ｙ方向の左奥にある位置決め部５０まで搬送し（図１１中の経路Ａ）、そこで一旦ワークＷを離して位置決めした後ワークＷを再び吸着して、他方のハンドラ４０´に保持されたワークＷの検査が終了するまで、その位置又は検査部３０の近傍の位置で待機する。
そして、他方のハンドラ４０´に保持されたワークＷの検査が終了すると、他方のハンドラ４０´は検査済のワークＷをＹ方向の前方中央まで搬送（搬出）して、可動テーブル２１上のトレイＴに受け渡す（図１１中の経路Ｆ）。このとき、可動テーブル２１は、前述同様に、検査済みのワークＷを収納するトレイＴを略中央に位置付けるように駆動される。

上記のように、一対のハンドラ４０，４０´のそれぞれに、ワークＷの搬入動作及び搬出動作の両動作を別々に独立して行わせるため、一つのハンドラ４０（又は４０´）が故障しても、他のハンドラ４０´（又は４０）が駆動されて処理が続行されるため、装置が完全に停止するのを防止できる。これにより、全稼動の場合に比べて生産性は低下するものの検査処理を続行することができ、完全に停止した場合に比べて生産性を高めることができる。

また、一対のハンドラ４０，４０´がそれぞれ可動テーブル２１に担持されたトレイＴからワークＷを受け取る際に又はトレイＴにワークＷを受け渡す際に、対象となるトレイＴを一対のハンドラ４０，４０´の略中間位置に位置付けるように可動テーブル２１が駆動制御されるため、一対のハンドラ４０，４０´は、直線Ｌに対して対称的な最短の経路を移動してワークＷの受け取り及び受け渡しを行えるため、搬送時間（ハンドリングに要する時間）をより短くでき、生産性をさらに向上させることができる。

この実施形態においては、図１２に示すように、検査部３０が４つのソケット３１を有し、ハンドラ４０，４０´に設けられた４つの吸着ヘッド４２０が全て使用される場合を示したが、図１３ないし図１５に示すように、例えば、検査部３０´，３０´´，３０´´´が二つあるいは一つのソケット３１を有する場合は、アーム水平駆動機構４０７、ヘッド駆動機構４０８等が適宜駆動されて、二つあるいは一つの吸着ヘッド４２０だけがワークＷの搬入及び搬出に使用されるように、駆動制御される。

このように、ヘッド駆動機構４０８等を駆動して、関節型アーム４１０に対する複数の吸着ヘッド４２０の相対的な角度位置を調整することにより、検査部３０の状態（例えば、ソケット３１が１つだけのもの、ソケットが２つ配列されたもの、ソケットが３つ以上配列されたもの等）に応じて、使用する吸着ヘッド４２０を適宜選択することができる。したがって、検査部の種類（例えば、ソケットの配列形態）が異なっても、吸着ヘッド４２０を交換することなく、ワークＷの搬送及び検査処理を行うことができる。

次に、ハンドラ４０，４０´の吸着ヘッド４２０（ホルダ４２４、可動パイプ４２７、吸着パッド４２７ａ、着脱パッド４２７ｂ等）によるワークＷの搬入動作及び搬出動作を、図１６〜図１８に基づいて詳細に説明する。
先ず、図１６（ａ）に示すように、吸着ヘッド４２０（可動パイプ４２７の吸着パッド４２７ａ）が、未検査のワークＷを載せたトレイＴの上方に位置付けられる。このとき、可動パイプ４２７は空洞部４２５の下端に位置している。
そして、図１６（ｂ）に示すように、ホルダ鉛直駆動機構４２６の駆動により、ホルダ４２４が下降すると同時に、可動パイプ４２７の下端に設けられた吸着パッド４２７ａがワークＷを目指して下降し始め、図１６（ｃ）に示すように、吸着パッド４２７ａがワークＷの上面に接触する。ここでは、吸着パッド４２７ａの中心とワークＷの中心とが偏倚した状態となっている。

続いて、ホルダ鉛直駆動機構４２６の駆動によりホルダ４２４がさらに下降し、図１６（ｄ）に示すように、可動パイプ４２７の上端に設けられた着脱パッド４２７ｂが空洞部４２５の上面に密着して負圧通路と連通し、負圧の吸引力によりワークＷが吸着される。ここで、ワークＷが水平面に対して若干傾斜していると、可動パイプ４２７がその傾斜に倣って傾斜し、吸着パッド４２７ａはワークＷを垂直方向から吸着する。
そして、図１６（ｅ）に示すように、ホルダ鉛直駆動機構４２６の駆動によりホルダ４２４が上昇し、可動パイプ４２７及び吸着パッド４２７ａは、ワークＷのリードＷ１がリード押え４２２ｃに接触しない位置まで上昇した位置で、ワークＷを保持する。

続いて、図１６（ｆ）に示すように、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が上昇して所定の高さ位置に保持された後、水平方向に移動して、位置決め部５０，５０´の上方にワークＷを搬入する。
続いて、図１７（ａ）に示すように、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が、位置決め部５０，５０´上の所定の高さ位置まで下降する。
そして、吸着ヘッド４２０による吸引動作が解除されて、図１７（ｂ）に示すように、可動パイプ４２７が下降して空洞部４２５の底面に保持されると共に、ワークＷが吸着パッド４２７ａから離脱して位置決め部５０，５０´に落ち込み、位置決めされる。

続いて、図１７（ｃ）に示すように、ホルダ鉛直駆動機構４２６の駆動により、ホルダ４２４が下降して、吸着パッド４２７ａがワークＷに接触すると共に、可動パイプ４２７の上端に設けられた着脱パッド４２７ｂが空洞部４２５の上面に密着して負圧通路と連通し、負圧の吸引力によりワークＷが再び吸着される。このとき、ワークＷの中心は吸着パッド４２７ａの中心に位置決めされている。
そして、図１７（ｄ）に示すように、ホルダ鉛直駆動機構４２６の駆動により、ホルダ４２４と一体となって可動パイプ４２７及び吸着パッド４２７ａが上昇し、ワークＷが下側ヘッド４２２の凹部４２２ｂに入り込んで、リードＷ１がリード押え４２２ｃに接触する。

続いて、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が上昇して所定の高さ位置に保持された後水平方向に移動して、図１７（ｅ）に示すように、検査部３０（ソケット３１）の上方に、ワークＷを搬入する。
その後、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が下降して、図１７（ｆ）に示すように、ワークＷを検査部３０（ソケット３１）にセットすると同時に所定の圧力で押し付けて保持する。この状態で検査が行われる。
検査が終了すると、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０は上昇して所定の高さ位置に保持され、図１８（ａ）に示すように、ワークＷを、検査部３０（ソケット３１）から搬出して可動テーブル２１に担持されたトレイＴの上方まで移動させる。

その後、図１８（ｂ）に示すように、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が下降し、図１８（ｃ）に示すように、吸引動作を解除して検査済みのワークＷをトレイＴに受け渡す。
そして、図１８（ｄ）に示すように、アーム鉛直駆動機構４０６の駆動により、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０は上昇し始めると共に、可動パイプ４２７は空洞部４２５の下端にて保持される。
その後、図１８（ｅ）に示すように、関節型アーム４１０及び吸着ヘッド４２０が所定の高さ位置まで上昇した時点で、一連の搬送及び処理動作が終了する。
この装置においては、上記のような一連の動作が、ハンドラ４０，４０´において交互に連続的に行われる。

上記実施形態においては、可動テーブル２１は、ハンドラ４０，４０´の移動方向（Ｙ方向）に直交するＸ方向に往復動自在に形成される場合を示したが、直交（直角）以外の角度で交差する方向に往復動自在に形成されてもよい。
上記実施形態においては、ワークＷとして半導体チップを示したが、これに限定されるものではなく、その他の電子部品あるいは機械部品等をハンドリングの対象としてもよく、又、ワークＷに施す処理及び処理部として、電気的特性の検査及び検査部３０を示したが、これに限定されるものではなく、ワークに対して切削、塗装等の加工、あるいは、部品の組付け等の如く、その他の処理を施す処理部に対して、本発明の装置を適用してもよい。

上記実施形態においては、一対のハンドラ４０，４０´を備える構成において複数の吸着ヘッド４２０を採用したが、これに限定されるものではなく、一つのハンドラ４０（又は４０´）を備える構成において複数の吸着ヘッド４２０を採用しても、ソケット３１の配列あるいは個数が異なる検査部３０に対して、吸着ヘッド４２０を交換することなく、複数の吸着ヘッド４２０から必要な個数の吸着ヘッド４２０を適宜選択して使用することができる。
上記実施形態においては、複数の吸着ヘッドとして、全て同一のものを採用したが、異なる種類のものを採用して、ワーク及び処理部（検査部）の種類に応じた吸着ヘッドを適宜選択して使用することもできる。
上記実施形態においては、装置に対して処理部（検査部３０）を含める構成を示したが、処理部（検査部３０）そのものは本発明の構成要素ではなく、本発明の装置が所定の処理部に対して適用されるようになっていればよい。

以上述べたように、本発明のワークハンドリング装置によれば、トレイ担持部、関節型アーム及び吸着ヘッドを有するハンドラ、ハンドラを駆動制御する制御手段を備え、吸着ヘッドが上側ヘッドと下側ヘッドにより形成され、下側ヘッドが上側ヘッドに対して揺動自在に支持され、可動パイプがホルダの空洞部に対して揺動自在に支持されているため、吸着パッドが傾斜することにより可動パイプが傾斜させられ、可動パイプが傾斜することにより下側ヘッドが上側ヘッドに対して傾斜させられる。したがって、ハンドラがトレイ担持部に担持されたトレイと処理部との間を往復動してワークを搬送する際に、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部（例えば、検査部のソケット）が傾斜している（垂直以外の角度をなす）場合、下側ヘッド及び可動パイプが、ワークあるいは処理部の傾斜に倣うように傾斜して、吸着パッドがワークあるいは処理部に垂直な方向から当接することができ、ワークを確実に吸着あるいは処理部にセットすることができる。

以上述べたように、本発明のワークハンドリング装置は、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの搬送に要する時間の短縮化等を達成しつつ、吸着ヘッドの昇降方向に対してワークあるいは処理部が傾斜している場合であってもワークを確実に吸着しあるいは処理部にセットすることができるため、検査等のラインに限らず、半導体等の実装ラインにおいて、又、親部品に対する子部品の組付けライン等においても有用である。

Ｔ トレイ
Ｗ ワーク
１０ トレイ収容部
２０ トレイ担持部
２１ 可動テーブル
３０ 検査部（処理部）
３１ ソケット
４０，４０´ ハンドラ
５０，５０´ 位置決め部
６０ 上板
７０ 制御ユニット（制御手段）
４０１ ガイド
４０２ リードスクリュー
４０３ 水平駆動部
４０４ 鉛直駆動部
４０５ モータ
４０６ アーム鉛直駆動機構
４０７ アーム水平駆動機構
４０８ ヘッド駆動機構
４１０，４１０´ 関節型アーム
４２０ 吸着ヘッド
４２１ 上側ヘッド
４２２ 下側ヘッド
４２２ａ 挿通孔
４２２ｃ リード押え
４２３ 吸引管
４２４ ホルダ
４２４ａ 負圧通路
４２５ 空洞部
４２５ａ 貫通孔
４２５ｂ 底面
４２５ｃ 上面
４２６ ホルダ
４２７ 可動パイプ
４２７ａ 吸着パッド
４２７ｂ 着脱パッド
４２７ｃ 規制枠
４２９ａ，４２９ｂ 枢軸
４２９ｃ バネ
４３０ ピッチチェンジャ
４４０ 連結部

Claims (4)

1. ワークを載せるトレイを担持するトレイ担持部と、
   ワークに対して所定の処理を施す処理部と前記トレイとの間で往復動自在に配置され，かつ，ワークを搬送するべく水平方向及び鉛直方向に駆動される関節型アーム及びその先端に設けられた吸着ヘッドを有するハンドラと、
   前記ハンドラを駆動制御する制御手段と、を備え、
   前記吸着ヘッドは、負圧を導く負圧通路及び前記負圧通路の下方に連通すると共に底面に貫通孔を有する空洞部を画定するホルダと、前記ホルダを支持する上側ヘッドと、前記上側ヘッドに対して水平面内の所定軸回りに揺動自在に連結された下側ヘッドと、前記下側ヘッドを前記上側ヘッドと同一の方向に方向付ける付勢力を及ぼすバネと、前記下側ヘッドの挿通孔に摺動自在に通され，その上端に着脱パッドを有すると共に前記ホルダに対して所定の角度範囲で揺動自在となるようにその上端が前記空洞部に収容され，その下端に吸着パッドをもつ可動パイプと、を含む、
   ことを特徴とするワークハンドリング装置。
2. 前記ハンドラは、前記関節型アームを水平面内で揺動自在に駆動するアーム水平駆動機構と、前記関節型アームを鉛直方向に往復駆動するアーム鉛直駆動機構と、を含み、
   前記ホルダは、前記上側ヘッドに鉛直方向に往復動自在に支持され、
   前記ホルダを鉛直方向に往復駆動するホルダ鉛直駆動機構をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークハンドリング装置。
3. 前記可動パイプは、その上端に前記空洞部の上面に着脱し得る前記着脱パッド及び前記着脱パッドの変形量を規制する規制枠を有し，前記規制枠の下面が前記空洞部の底面に着座した状態から前記着脱パッドが前記空洞部の上面に密着した状態に至るまでの範囲を上下方向に往復動自在に前記貫通孔を通して前記ホルダに支持されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワークハンドリング装置。
4. 前記貫通孔は、前記可動パイプが前記空洞部に対して所定の角度範囲で揺動自在となるべく，前記可動パイプに対して所定の隙間を設けるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のワークハンドリング装置。
   

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