JP6167808B2 - シート積層装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明はシートを積層するシート積層装置及びその方法に関する。

シートを位置決めしながら積層するシート積層装置としては、シートを１枚ずつ積載すると共に、各シートを積載する毎にクランパを用いて上方から押さえることで、積層されたシートがずれないように保持する構成が知られている。

例えば、特許文献１には、シート周辺部を該シートの対角の縁部に配置した一対の第１のクランパを用いて上方から押さえ、その上に次のシートを積載し、該シートを第１のクランパとは異なる対角の縁部に配置した一対の第２のクランパを用いて上方から押さえた後、第１のクランパをシートの搭載領域から退避させ、以降も同様に、第１のクランパ及び第２のクランパを交互に用いてシートを１枚ずつ押さえながら積層するシート積層装置が記載されている。

特開２００９−２０６０４６号公報

上述したシートを１枚ずつ押さえながら積層する手法は、１枚のシートを積層するのに複数の作業工程を要するため、作業時間を短縮するにはシート積層装置が備える各運動部位をそれぞれ高速に動作させる必要がある。特に、シートを搬送する搬送ハンドラは、大きく移動することで最も長い動作時間を必要とするため、無駄のない動きをさせることが望ましい。

搬送ハンドラの作業工程には、搬送して積載したシートがずれないように、上記クランパが押さえるまで該シートを吸着保持する待機時間が必要となる。そのため、搬送ハンドラをより無駄なく動作させるためには、シートを押さえるクランパの動作を速くして上記待機時間を短縮しなければならない。

しかしながら、クランパの動作を速くすると、クランパで押さえるときにシートが受ける衝撃力が大きくなり、シートが傷ついたり、位置決めして積層したシートの位置がずれたりする問題が発生する。

シートを傷つけないようにするためには、例えばクランパのシートとの接触面にゴム等の弾性体を貼り付けることが考えられる。但し、クランパの動作を速くすると、シートを押さえるときの弾性体の伸縮・変形により、積層したシートがずれ易くなってしまう。

また、ゴム等の弾性体を貼り付けた場合、クランパの爪が厚くなるため、次のシートを積層するとき、該シート下に、既に積層したシートを保持している厚いクランパの爪があることで、次に積層するシートが大きく曲がり、該シートに反りや折れ等が発生するおそれもある。

本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するために成されたものであり、シートの位置ずれを防止しつつ、シートを傷つけたり変形させたりすることなくシートを積層できるシート積層装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のシート積層装置は、シートを搬送する搬送ハンドラと、
前記搬送ハンドラで搬送されたシートが搭載されるステージと、
前記ステージ上で積層された前記シートを保持する少なくとも４つのクランパと、
前記搬送ハンドラ及び前記クランパの動作を制御する制御部と、
を有し、
前記クランパは、
前記シートの周辺部を上方から押さえる第１の爪と、
前記第１の爪を前記シートの搭載領域または搭載領域外へ移動させる第１の駆動機構と、
前記第１の爪の上面に積載されるシートを保持するシート保持機構と、
前記第１の爪、前記第１の駆動機構及び前記シート保持機構を含む前記クランパ本体を上昇または下降させる第２の駆動機構と、
を有する。

一方、本発明のシート積層方法は、所定の搭載領域に搭載されるシートの一方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第１群のクランパが備える第１の爪で、前記搭載領域に搭載された前記シートまたは前記搭載領域に積層された複数のシートから成るシート集合体の周辺部を上方から押さえる工程と、
前記シート集合体上に搬送ハンドラを用いてシートを搬送して積載する積載工程と、
前記第１の爪の上面を含む前記シート集合体上に積載されたシートを前記第１群のクランパが備えるシート保持機構を用いて保持する保持工程と、
前記搬送ハンドラによる前記シート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記搬送ハンドラに次のシートを搬送させる搬送工程と、
前記搭載領域に搭載される前記シートの一方の辺と対向する、該シートの他方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第２群のクランパが備える第１の爪で、前記シート集合体及び該シート集合体上に積載されたシートの周辺部を上方から押さえる押さえ工程と、
前記第１群のクランパによるシート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記第１群のクランパを前記搭載領域外に退避させる退避工程と、
を有し、
前記搬送工程でシートを積載する毎に、前記第１群のクランプの動作と前記第２群のクランプの動作を入れ替えつつ、前記保持工程、前記搬送工程、前記押さえ工程及び前記退避工程を所要数のシートを積層するまで繰り返す方法である。

本発明によれば、シートの位置ずれを防止しつつ、シートを傷つけたり変形させたりすることなくシートを積層できる。

本発明のシート積層装置の一構成例を示す模式図である。 図１に示したシート積層装置が備えるクランパの配置例を示す斜視図である。 図１に示したシート積層装置の動作の一例を示す側面図である。 図１に示したシート積層装置の動作の一例を示す側面図である。

次に本発明について図面を用いて説明する。

なお、本明細書で「シート」と称した場合、シート状に加工されたものであればどのようなものでもよく、その素材や使用用途等を限定するものではない。

図１は本発明のシート積層装置の一構成例を示す模式図であり、図２は図１に示したシート積層装置が備えるクランパの配置例を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明のシート積層装置は、シート６を搬送する搬送ハンドラ９と、搬送ハンドラ９で搬送されたシート６が搭載されるステージ８と、ステージ８上で積層されたシート６を保持する少なくとも４つのクランパ１０と、搬送ハンドラ９及びクランパ１０の動作を制御する制御部１１とを有する。

以下では、ステージ８上に既に搭載されている１枚または複数のシート６をシート集合体５と称し、該シート集合体５上へ次に積載するシート６を積載シート７と称す。

ステージ８には、シート６が搭載される所定の搭載領域の周縁にクランパ１０が設置されている。ステージ８は、最初に搭載されるシート６を、例えば、周知の真空引きにより吸着保持する保持機構を備えていてもよい。保持機構は、真空引きによる吸引機構に限定されるものではなく、シート６を保持できれば、静電気力やその他の力を利用してシート６を保持する周知の機構を採用してもよい。

搬送ハンドラ９は、不図示のシート保管場所から積載シート７をピックアップ（吸着保持）し、ステージ８上の搭載領域へ搬送して積載する。搬送ハンドラ９は、例えば周知のロボットハンド等で実現される。搬送ハンドラ９による積載シート７の吸着保持には、周知の真空引きによる吸引機構等を利用すればよい。積載シート７のピックアップには、静電気力やその他の力を利用して積載シート７を保持する周知の機構を利用してもよい。

クランパ１０は、シート集合体５及び該シート集合体５上に積載される積載シート７の周辺部を上方から押さえる第１の爪１と、第１の爪１をシート６の搭載領域または搭載領域外へ移動させる第１の駆動機構３と、搬送ハンドラ９で搬送されてシート集合体５上に積載された積載シート７を保持するシート保持機構４と、第１の爪１、第１の駆動機構３及びシート保持機構４を含むクランパ１０本体を上昇または下降させる第２の駆動機構１２とを有する。

第２の駆動機構１２は、クランパ１０本体を上昇または下降させるシリンダ、あるいはモータと該モータによる回転運動を直進運動に変換する周知の変換機構を用いて実現できる。第２の駆動機構１２は、周知の位置センサを備え、クランパ１０本体を複数の所要の位置で停止させることが可能である。

第１の駆動機構３は、第１の爪１をシート６の搭載領域または搭載領域外へ水平移動させるシリンダ、あるいはモータと該モータによる回転運動を直進運動に変換する周知の変換機構を用いて実現できる。

シート保持機構４は、第１の爪１と重なり合うように配置される第２の爪２と、第２の爪２をシート６の搭載領域または搭載領域外へ移動させる第３の駆動機構１３とを有する。シート保持機構４は、第１の爪１と第２の爪２とにより積載シート７を把持することで該積載シート７を保持する。第２の爪２の下面（積載シート７との接触面）には、保持する際に積載シート７が傷つくのを防止するため、ゴム等の弾性体を貼り付けてもよい。

第２の爪２は、その一辺がヒンジ等を用いて第１の爪１に取り付けられ、第３の駆動機構１３によって回動可能な構成である。第２の爪２は、第１の爪１と重なり合う（閉じる）ことで積載シート７を把持し、第１の爪１に対して略直角となる（開く）ことで把持した積載シート７を解放する。第２の爪２がシート６の搭載領域へ移動した状態は、上記第２の爪２が第１の爪１と重なり合う状態であり、第２の爪２がシート６の搭載領域外へ移動した状態は、上記第２の爪２が第１の爪１に対して略直角の状態である。第２の爪２は、第１の爪１に回動可能に取り付ける構成に限定されるものではなく、例えば上昇／下降することで第１の爪１と積載シート７を把持する構成でもよい。

第３の駆動機構１３は、第２の爪２を回動させるモータ、あるいはシリンダと該シリンダによる直進運動を回転運動に変換する周知の変換機構を用いて実現できる。第２の爪２を直進運動（上下運動）させる場合、第３の駆動機構１３は、シリンダ、あるいはモータと該モータによる回転運動を直進運動に変換する周知の変換機構を用いて実現すればよい。

第１の爪１及び第２の爪２は、厚さがテーパ状に変化する形状、先端部が円弧状あるいは矩形状等、シート集合体５または積載シート７を保持できれば、どのような形状を採用してもよい。

なお、シート保持機構４は、第１の爪１に設けられる、第１の爪１の上面に載置された積載シート７を真空引きにより吸着して保持する吸引機構で実現してもよい。その場合、第２の爪２や第３の駆動機構１３は不要である。

第１の爪１に設けるシート保持機構４は、吸引機構に限定されるものではなく、両面テープ等を利用して積載シート７を保持する構成でもよく、静電気やその他の力を利用して積載シート７を保持する構成でもよく、積載シート７を保持できればどのような機構を採用してもよい。

また、シート積層装置は、例えばシート集合体５を撮影する不図示のカメラを備えていてもよい。その場合、搬送ハンドラ９が積載シート７を搬送する搬送位置、あるいは所定の退避位置にあるときに、該カメラを用いてシート集合体５を撮影し、その画像信号に所要の画像処理を施せば、例えばシート集合体５上に積載する積載シート７の位置補正やシート集合体５の検査（傷や変形等の有無）等が可能になる。

制御部１１は、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置と、処理装置に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置と、処理装置の処理結果を出力する出力装置とを有する周知の情報処理装置（例えばプログラマブルロジックコントローラ）で実現できる。

入力装置は、キーボード、タッチパネル等のユーザインタフェース、並びにシート積層装置の制御に必要な各種のスイッチ、センサ等である。

出力装置は、表示装置やプリンタ等のユーザインタフェース、並びにシート積層装置が備えるモータ、シリンダ等のアクチュエータを動作させるためのリレー、ソレノイド等である。

センサ、スイッチ、モータ、シリンダ等には、所要の電力や空気圧等を供給する周知の電源装置やポンプユニット等が接続されている。

処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、該ＣＰＵの処理で必要な情報を一時的に保持する主記憶装置、ＣＰＵに処理を実行させるためのプログラムやシーケンスが記録された記録媒体等を備え、ＣＰＵが記録媒体に記録されたプログラム（シーケンス）にしたがって処理を実行し、スイッチ、センサ等で検出された各装置の状態に応じて、リレー、ソレノイド等をオン・オフしアクチュエータを動作させることで、後述する制御部１１の処理を実現する。記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。

図２に示すように、クランパ１０は、例えばステージ８上に搭載されるシート６の対向する２辺に対応する位置に、それぞれ少なくとも２つずつ設置されている。シート６の１つの辺に対応して設けられた少なくとも２つのクランパ１０では、上記第１の爪１と第２の爪２の開閉動作が同期して実行される。なお、クランパ１０はシート６の４隅に対応する位置にそれぞれ設置されていてもよい。本願明細書及び特許請求の範囲では、シート６の一方の辺に対応して設けられた複数のクランパ１０を「第１群」のクランパと称し、該一方の辺と対向する、シート６の他方の辺に対応して設けられた複数のクランパ１０を「第２群」のクランパと称す。クランパ１０がシート６の４隅に対応して設けられている場合、隣接する２つのクランパ１０を「第１群」のクランパと称し、該２つのクランパと対向する、隣接する２つのクランパ１０を「第２群」のクランパと称す。

次に、図３及び４を参照して本実施形態のシート積層装置の動作について説明する。

図３及び図４は、図１に示したシート積層装置の動作の一例を示す側面図である。

図３（ａ）に示すように、制御部１１（不図示）は、搬送ハンドラ９が移動中あるいは積載シート７の搬送中であるとき、ステージ８上に搭載されたシート集合体５を、例えば第１群の第２の駆動機構１２を用いて、第１群のクランパ１０の第１の爪１で上方から押さえることで、該第１群のクランパ１０にシート集合体５を保持させる。なお、図３（ａ）−（ｃ）及び図４（ｄ）−（ｆ）では、向かって右側のクランプ１０を第１群とし、左側のクランプ１０を第２群とする。

この状態において、制御部１１は、搬送ハンドラ９を用いて次に積層する積載シート７をステージ８上まで搬送し、第１群のクランパ１０の第１の爪１上面を含むシート集合体５上に該積載シート７を積載する。

シート集合体５上に積載シート７を積載すると、制御部１１は、該積載シート７を第１群のシート保持機構４を用いて保持する（図３（ｂ））。具体的には、第１群のクランパ１０の第１の爪１と第２の爪２とにより積載シート７を把持させる。または、第１の爪１に設けられた吸引機構により積載シート７を吸着させる。図３（ｂ）は、第１群のクランパ１０の第１の爪１と第２の爪２とにより積載シート７を把持する様子を示している。

第１群のクランパ１０で積載シート７が保持されると、制御部１１は、搬送ハンドラ９による吸着動作を停止して積載シート７を離脱させ、その後、搬送ハンドラ９を所要の高さまで上昇させて（図３（ｃ））、搬送ハンドラ９による、次に積層する積載シート７の搬送・積載工程へ移行する。

また、制御部１１は、第１群のクランパ１０で積載シート７が保持されると、第２群の第２の駆動機構１２を用いて、積載シート７の周辺部を第２群のクランパ１０の第１の爪１で上方から押さえ、該積載シート７及びシート集合体５を保持させる（図４（ｄ））。

第２群のクランパ１０により積載シート７及びシート集合体５が保持されると、制御部１１は、第１群のクランパ１０のシート保持機構（第２の爪２または第１の爪１の吸着機構）４による保持動作を停止し、保持した積載シート７を解放する。そして、第１群の第１の駆動機構３を用いて第１の爪１をシートの搭載領域外に退避させる（図４（ｅ））。この時点で、図３（ｂ）に示した、積載された積載シート７を含む新たなシート集合体５が形成される。さらに、制御部１１は、第１群のクランパ１０を第２の駆動機構１２を用いて上昇させ、次の積載シート７を保持するための所定の待機位置で停止させる（図４（ｆ））。

以降、制御部１１は、積載シート７を積載する毎に、第１群のクランプ１０の動作と第２群のクランプ１０の動作を入れ替え、所要数のシート６を積層するまで図３（ｂ）−（ｃ）、図４（ｄ）−（ｆ）で示した工程と同様の工程を繰り返す。

例えば、図４（ｆ）に示した状態から搬送ハンドラ９を用いて次の積載シート７を搬送してシート集合体５上に積載する場合、上述したように搬送ハンドラ９が積載シート７を搬送中の間は、第２群のクランパ１０の第１の爪１を用いてシート集合体５を上方から押さえて保持させる。

搬送ハンドラ９によりシート集合体５上に積載シート７が積載されると、制御部１１は、図３（ｂ）で示した第１群のクランパ１０の動作と同様に、第２群のクランパ１０が備えるシート保持機構４を用いて積載シート７を把持または吸着することで該積載シートを保持させる。

第２群のクランパ１０で積載シート７が保持されると、制御部１１は、図３（ｃ）と同様に、搬送ハンドラ９による吸着動作を停止して積載シート７を離脱させ、その後、搬送ハンドラ９を所要の高さまで上昇させて、搬送ハンドラ９による、次に積層する積載シート７の搬送・積載工程へ移行する。

また、制御部１１は、第２群のクランパ１０で積載シート７が保持されると、図４（ｄ）で示した第２群のクランパ１０と同様に、第１群の第２の駆動機構１２を用いて、シート集合体５上の積載シート７の周辺部を第１群のクランパ１０の第１の爪１で上方から押さえ、該積載シート７及びシート集合体５を保持させる。

第１群のクランパ１０により積載シート７及びシート集合体５が保持されると、制御部１１は、第２群のクランパ１０のシート保持機構（第２の爪２または第１の爪１の吸着機構）４による保持動作を停止し、保持した積載シート７を解放する。そして、第２群の第１の駆動機構３を用いて第１の爪１をシートの搭載領域外に退避させる。その後も第１群または第２群のクランパ１０を用いてシートを保持しつつ積載シート７を積載する。

本発明によれば、搬送ハンドラ９が移動中あるいは積載シート７の搬送中のときは、第１群または第２群のクランパ１０が備える第１の爪１でシート集合体５を上方から押さえて保持しているため、積層したシート６が位置ずれを起すことがない。

また、搬送ハンドラ９を用いてシート集合体５上に搭載した積載シート７は、クランプ１０が備えるシート保持機構４（第２の爪２または吸引機構）で保持するため、保持時の衝撃がシート集合体５へほとんど伝わることがない。そのため、積層したシート６を傷つけたり、ずらしたりしてしまうことが無い。

したがって、背景技術のシート積載装置よりもクランパ１０による積載シート７の保持動作を高速に行うことが可能であり、搬送ハンドラ９による待機時間を短縮できる。そのため、積載シート７の積層動作をより高速に行うことができる。

さらに、例えば第２の爪２にゴム等の弾性体を貼り付けることで該第２の爪２が厚くなっても、背景技術のシート積層装置のように該第２の爪２の上に積載シート７が積載されることがない。したがって、積載シート７が大きく曲がり、該積載シート７に反りや折れ等が発生することもない。

また、上面に積載シート７が積載される第１の爪１は、強度が許容できる範囲内で薄く形成できるため、第１の爪１を搭載領域外へ退避させる場合に、積層したシート６をずらしたりしてしまったり、変形させたりすることもない。

よって、シート６の位置ずれを防止しつつ、シート６を傷つけたり変形させたりすることなくシート６を積層できる。

１ 第１の爪
２ 第２の爪
３ 第１の駆動機構
４ シート保持機構
５ シート集合体
６ シート
７ 積載シート
８ ステージ
９ 搬送ハンドラ
１０ クランパ
１１ 制御部
１２ 第２の駆動機構
１３ 第３の駆動機構

Claims (8)

1. シートを搬送する搬送ハンドラと、
   前記搬送ハンドラで搬送されたシートが搭載されるステージと、
   前記ステージ上で積層された前記シートを保持する少なくとも４つのクランパと、
   前記搬送ハンドラ及び前記クランパの動作を制御する制御部と、
   を有し、
   前記クランパは、
   前記シートの周辺部を上方から押さえる第１の爪と、
   前記第１の爪を前記シートの搭載領域または搭載領域外へ移動させる第１の駆動機構と、
   前記第１の爪の上面に積載されるシートを保持するシート保持機構と、
   前記第１の爪、前記第１の駆動機構及び前記シート保持機構を含む前記クランパ本体を上昇または下降させる第２の駆動機構と、
   を有するシート積層装置。
2. 前記シート保持機構は、
   前記第１の爪上面とで前記シートを把持する第２の爪と、
   前記第２の爪を前記シートの搭載領域または搭載領域外へ移動させる第３の駆動機構と、
   を有する請求項１記載のシート積層装置。
3. 前記第２の爪の前記シートとの接触面に弾性体を有する請求項２記載のシート積層装置。
4. 前記シート保持機構は、
   前記第１の爪に設けられた、前記第１の爪の上面に積載されたシートを吸着する吸引機構である請求項１記載のシート積層装置。
5. 前記クランパが、
   前記シートの一方の辺に対応して少なくとも２つ配置され、該一方の辺と対向する前記シートの他方の辺に対応して少なくとも２つ配置された請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
6. 前記クランパが、
   少なくとも前記シートの４隅に配置された請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート積層装置。
7. 前記制御部は、
   前記搭載領域に搭載されるシートの一方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第１群のクランパが備える第１の爪で、前記搭載領域に搭載された前記シートまたは前記搭載領域に積層された複数のシートから成るシート集合体の周辺部を上方から押さえる工程と、
   前記シート集合体上に前記搬送ハンドラを用いてシートを搬送して積載する積載工程と、
   前記第１の爪の上面を含む前記シート集合体上に積載されたシートを前記第１群のクランパが備えるシート保持機構を用いて保持する保持工程と、
   前記搬送ハンドラによる前記シート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記搬送ハンドラに次のシートを搬送させる搬送工程と、
   前記搭載領域に搭載される前記シートの一方の辺と対向する、該シートの他方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第２群のクランパが備える第１の爪で、前記シート集合体及び該シート集合体上に積載されたシートの周辺部を上方から押さえる押さえ工程と、
   前記第１群のクランパによるシート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記第１群のクランパを前記搭載領域外に退避させる退避工程と、
   を実行し、
   前記搬送工程でシートを積載する毎に、前記第１群のクランプの動作と前記第２群のクランプの動作を入れ替えつつ、前記保持工程、前記搬送工程、前記押さえ工程及び前記退避工程を所要数のシートを積層するまで繰り返す請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート積層装置。
8. 所定の搭載領域に搭載されるシートの一方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第１群のクランパが備える第１の爪で、前記搭載領域に搭載された前記シートまたは前記搭載領域に積層された複数のシートから成るシート集合体の周辺部を上方から押さえる工程と、
   前記シート集合体上に搬送ハンドラを用いてシートを搬送して積載する積載工程と、
   前記第１の爪の上面を含む前記シート集合体上に積載されたシートを前記第１群のクランパが備えるシート保持機構を用いて保持する保持工程と、
   前記搬送ハンドラによる前記シート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記搬送ハンドラに次のシートを搬送させる搬送工程と、
   前記搭載領域に搭載される前記シートの一方の辺と対向する、該シートの他方の辺に対応して配置された、少なくとも２つの第２群のクランパが備える第１の爪で、前記シート集合体及び該シート集合体上に積載されたシートの周辺部を上方から押さえる押さえ工程と、
   前記第１群のクランパによるシート集合体上に積載されたシートの保持動作を停止して該シートを解放し、前記第１群のクランパを前記搭載領域外に退避させる退避工程と、
   を有し、
   前記搬送工程でシートを積載する毎に、前記第１群のクランプの動作と前記第２群のクランプの動作を入れ替えつつ、前記保持工程、前記搬送工程、前記押さえ工程及び前記退避工程を所要数のシートを積層するまで繰り返すシート積層方法。

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