JP6822801B2

JP6822801B2 - ワーク搬出入装置及び平面加工システム

Info

Publication number: JP6822801B2
Application number: JP2016172527A
Authority: JP
Inventors: 俊男矢澤; 友章佐藤
Original assignee: Hamai Co Ltd
Current assignee: Hamai Co Ltd
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-09-05
Also published as: JP2018039058A

Description

本発明は、平面研磨装置や平面研削装置（以下、これらを一括して平面加工装置という）に対してワークを搬出入するためのワーク搬出入装置、及び、このワーク搬出入装置と平面加工装置とからなる平面加工システムに関する。

従来、平面加工装置に対するワーク搬出入装置は、種々提供されている。
例えば、特許文献１（特開２００１−８８０２２号公報）には、研磨加工部とこれに隣接して配置されたワーク載置部との間で、複数のワークが保持されたキャリアを搬送ロボットにより搬出入する研磨装置が記載されている。
この研磨装置では、ワーク載置部を未加工ワークと加工済みワークとの収容部として用いることで、研磨装置全体の小型化を図っている。

また、特許文献２（特開２００２−１８４７２５号公報）には、複数のワークが保持されたキャリアを、ラップ盤の内歯車に形成した開閉自在な通用口を介してラップ盤との間で搬出入するラップ盤用ワーク搬出入装置が記載されている。
このワーク搬出入装置によれば、ラップ盤に対して複数のワークをキャリア単位で搬出入することができ、加工前後のワークの交換に要する時間を大幅に短縮することが可能である。

一方、各種基板の搬送工程において、基板を一時的にストックする装置として下記のものが知られている。
例えば、特許文献３（特開平２−１４４３０８号公報）には、回路基板を搬入する搬入側コンベアと、搬入された回路基板を上昇させる上昇循環エレベータと、搬送方向に沿って配置されて回路基板を下降させる下降循環エレベータと、下降した回路基板を搬出する搬出側コンベアと、を備えた回路基板のストック装置が記載されている。
このストック装置によれば、回路基板の先入れ先出し動作を基板の搬送状況に即応させて円滑に行うことができ、また、装置全体の設置スペースも比較的少ないという特徴がある。

また、特許文献４（実開平２−１２９３４２号／実用新案登録第２５０７４１６号公報）には、基板搬送路の上方にカセットを配置し、後段の処理工程で故障が発生した時に上手側の搬送路上の基板を１枚ずつ上昇させてカセット内に回収し、前記故障が解消された時点でカセット内の基板を払い出して下降させ、基板搬送路に戻すようにした基板のバッファ装置が記載されている。
この従来技術では、基板のバッファ処理を基板搬送路の上方空間にて行うことにより、バッファ装置の設置面積を基板搬送路の幅から大きくはみ出さない範囲に収めて装置全体の小型化を図っている。

特開２００１−８８０２２号公報（図１，図７〜図１２等）特開２００２−１８４７２５号公報（図３，図４等）特開平２−１４４３０８号公報（第１図〜第３図等）実開平２−１２９３４２号／実用新案登録第２５０７４１６号公報（図１〜図３等）

特許文献１に係る従来技術では、ワーク載置部の平面的な占有面積が研磨加工部と同等またはそれ以上になるため、装置全体の設置面積が大きくなり、省スペース化が困難である。
また、特許文献２に係る従来技術では、ラップ盤との間でキャリアを搬出入するための通用口の開閉機構が複雑であり、その開閉制御に多くの時間を必要として生産性の向上が難しいという問題がある。

更に、特許文献３に係る従来技術では、回路基板の搬入／搬出タイミングがずれると、途中のストック部に回路基板が存在しない空きスペースが生まれることが避けられないと共に、ストック部相互の間隔が一定であるため、基板の収容効率は必ずしも高いとは言えない。

特許文献４に係る従来技術では、カセット内のワークの在荷情報や入出庫情報を適切に管理して回収手段及び払い出し手段の駆動タイミングを制御することにより、ワークの先入れ先出し操作が可能になるが、制御方法が複雑化するという問題がある。
また、回収手段及び払い出し手段として、動作範囲が大きい二つの昇降装置が必要なため、設備費用が高くなり、これらの昇降装置は基板を保持したアームを所定の範囲で上下動させるため、消費電力も大きい。更に、基板を保管するカセットの大きさには制約があるので、基板の収容量や収容効率を高めることが困難であった。

そこで、本発明の解決課題は、全体的な構造の簡略化及び占有スペースの減少を図って設備費用を低減すると共に、ワークの収容効率を高め、複雑な制御動作を必要とせずに多数のワークを容易に搬送可能としたワーク搬出入装置、及び、このワーク搬出入装置と平面加工装置とからなる平面加工システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係るワーク搬出入装置は、キャリアに装填されたワークの平面加工装置としての平面研磨装置または平面研削装置に対して、前記ワークを搬出入するためのワーク搬出入装置において、
ワークストッカーに貯蔵された複数の未加工ワークを、パレットに載置されたキャリアに装填するワーク装填部と、
前記ワーク装填部から未加工ワークを有するキャリアがパレットごと搬送され、当該パレットが順次下方から積層されて待機すると共に、待機状態のパレットがキャリア及び未加工ワークを保持しつつ順次上方へ搬送されるローディング部と、
前記ローディング部から順次取り出した最上段のパレットが載置される固定式置台を有し、当該パレットが前記平面加工装置の搬送台との間で搬出及び搬入されるキャリア搬出入部と、
前記平面加工装置により加工され、かつ前記キャリア搬出入部を介して順次搬出されたパレット上のキャリアから加工済みワークを分離して回収するワーク回収部と、
前記ワーク回収部から加工済みワーク回収後のキャリアを搭載したパレットが搬送され、当該パレットが順次上方から積層されて待機するアンローディング部と、
前記パレットを把持して所定位置に搬送するために鉛直方向に多段に配置された複数のハンド部と、
を少なくとも備え、
前記パレットは、
未加工ワークの厚さ以上の間隔をパレットの積層方向に確保可能なスペーサを備え、前記スペーサの各積層面にそれぞれ形成された凹部と凸部とを互いに係合させることで複数のパレットを積層可能であり、
前記ハンド部は、
未加工ワークを有するキャリアが載置された前記ワーク装填部のパレットを把持して前記ローディング部に搬送し、かつ、当該ローディング部から取り出したパレットを、前記キャリア搬出入部、前記ワーク回収部、前記アンローディング部、前記ワーク装填部の順に、把持しつつ循環搬送させることを特徴とする。

請求項２に係るワーク搬出入装置は、請求項１に記載したワーク搬出入装置において、
前記パレットは、キャリアとの間に配置される固定中間板及び可動中間板を備え、前記ワーク回収部は、前記可動中間板の移動によりキャリアを保持したままでワークを落下させて回収する構造を有することを特徴とする。

請求項３に係るワーク搬出入装置は、請求項１または２に記載したワーク搬出入装置において、
前記アンローディング部では、
積層された複数のパレットを開閉式置台により支持し、前記開閉式置台とその下層に配置されたリフタとの相互動作により、積層されたパレットの最下段のパレットを下段のハンド部により取り出して前記ワーク装填部に搬送すると共に、前記ワーク回収部のパレットを中段のハンド部により搬送して順次最上段から積層することを特徴とする。

請求項４に係るワーク搬出入装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載したワーク搬出入装置において、
前記ローディング部では、
積層された複数のパレットを開閉式置台により支持し、前記開閉式置台とその下層に配置されたリフタとの相互動作により、積層されたパレットの最上段のパレットを上段のハンド部により取り出して前記キャリア搬出入部へ搬送すると共に、前記ワーク装填部のパレットを下段のハンド部により搬送して順次最下段から積層することを特徴とする。

請求項５に係る平面加工システムは、上下定盤と、ピンギアを備えた非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部を昇降させるインターナルギア昇降部と、前記下定盤に隣接して配置され、かつ前記ピンギアの挿通孔を有する前記搬送台を介してキャリアを搬出入するキャリア搬送ロボットと、を少なくとも有する、ワークの平面加工装置としての平面研磨装置または平面研削装置と、
請求項１〜４の何れか１項に記載した前記ワーク搬出入装置と、
を備え、
加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の表面、前記搬送台の表面及び前記固定式置台上の未加工ワークを搭載したパレットの前記固定中間板及び前記可動中間板の表面を連続平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記固定中間板及び前記可動中間板の表面から前記下定盤の表面までの連続平面上で、前記未加工ワークを保持したキャリアを前記下定盤に搬入し、
加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の表面、前記搬送台の表面、及び、前記固定式置台上の加工済みワークを搭載したパレットの前記固定中間板及び前記可動中間板の表面までの連続平面上で、前記加工済みワークを保持したキャリアを前記下定盤から搬出することを特徴とする。

本発明においては、スペーサを介してパレットを直接的に複数、積層することができると共に、ローディング部、アンローディング部等では収容するための棚等の設備を省略して複数のパレットを積層状態にして待機させるようにしたため、占有スペースの減少を図ると同時に設備費用を低減することができる。また、パレットを多段に積層することによりワークの収容効率が向上し、パレットの搬送にも複雑な制御動作を必要とせずにパレットの先入れ・先出し動作を確実に行うことができ、簡単な構成によりワーク搬出入装置を実現することができる。
また、このワーク搬出入装置を平面加工装置に適用することにより、ワークの搬出入及び加工を効率良く実現可能で省スペースかつ低コストの平面加工システムを構築することができる。

本発明の実施形態において、複数のワークが装填されたキャリアをパレットに搭載した状態の説明図である。実施形態におけるハンド部の平面図である。実施形態が適用される平面加工システムの全体構成図である。実施形態が適用される平面研磨装置の平面図（図４（ａ））及び正面図（図４（ｂ））である。実施形態のローディング部において、積層状態のパレット群のうち最上段のパレットを取り出す動作の説明図である。実施形態における搬送台、パレット、キャリア、固定式置台等の位置関係を示す平面図（図６（ａ））及び正面図（図６（ｂ））である。実施形態における下定盤、搬送台、インターナルギア等の位置関係を示す側面図である。実施形態におけるワーク回収部の動作説明図である。実施形態におけるドレッサ搭載パレットの説明図である。実施形態におけるパレット及びワーク等の搬送経路、並びに位置検出センサの配置を示す図である。実施形態のローディング部において、積層状態のパレット群のうち最下段のパレットを取り出す動作の説明図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、複数（例えば６個）のワークが装填されたキャリアをパレットに搭載した状態の説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図、図１（ｃ）は正面図である。

これらの図において、平板状のパレット１０には、後述するキャリア２０に装填されたワーク３０を下方へ落とし込むための円形の貫通孔１０ａが形成されている。パレット１０の表面の左右両側には、上部スペーサ１１，１２が固定され、パレット１０の裏面の左右両側には、上部スペーサ１１，１２に対応する位置に下部スペーサ１８，１９がそれぞれ固定されている。

上部スペーサ１１，１２の前端部及び後端部には、各一対の係合凸部１１ａ，１２ａが形成され、下部スペーサ１８，１９の前端部及び後端部には、下段に積層される他の上部スペーサ１１，１２の係合凸部１１ａ，１２ａに係合する各一対の係合凹部１８ａ，１９ａがそれぞれ形成されている。
すなわち、上部スペーサ１１，１２及び下部スペーサ１８，１９と一体化されたパレット１０は、係合凸部１１ａ，１２ａと係合凹部１８ａ，１９ａとの係合によって上下方向に複数段、積層可能である。ここで、上部スペーサ１１，１２及び下部スペーサ１８，１９の高さは、キャリア２０やワーク３０の厚さに応じて決定されるものであり、詳しくは、係合凸部１１ａ，１２ａと係合凹部１８ａ，１９ａとを係合させて２個のパレット１０を積層した状態で、未加工ワーク３０の厚さ以上の間隔がパレット１０の積層方向（上下方向）に確保されることが必要である。
なお、パレット１０（上部スペーサ１１，１２及び下部スペーサ１８，１９）の積層面にそれぞれ形成される係合凸部や係合凹部の数、位置等は、図示例に何ら限定されるものではない。

パレット１０の表面の前後には、上部スペーサ１１，１２に直交するように固定中間板１３，１４が配置され、これらの固定中間板１３，１４に挟まれた中央部には、図１（ａ）のＸ方向に摺動可能な可動中間板１５が配置されている。この可動中間板１５は、固定中間板１３，１４の側面及びパレット１０の表面、並びに、上部スペーサ１２に形成された切欠部の上面をガイドとして摺動する。
可動中間板１５の一端部には一対の嵌合孔１５ａが形成されており、後述するように、可動中間板駆動装置９０の嵌合ピン９４を嵌合孔１５ａに嵌合させた状態で可動中間板１５を水平方向に引き出すことができる。

一方の固定中間板１４には、円弧状の位置決め治具１４ａと、ローラ状の一対の位置決め治具１４ｂとが配置されている。ここで、円弧状の位置決め治具１４ａは、可動中間板１５に載置される歯車状のキャリア２０の外周面に接触し、また、位置決め治具１４ｂは、キャリア２０の歯部に緩く係合するようになっている。これらの位置決め治具１４ａ，１４ｂ、及び上部スペーサ１１，１２は、搬送中及びワーク回収動作時のキャリア２０の位置ずれを防止するためのものである。
また、図１（ａ）に示すように、パレット１０の左右両端部の後部近傍には、後述するハンド部４０の把持凸部４３ａ，４４ａよりやや大きい形状の把持凹部１６，１７がそれぞれ形成されている。

次に、図２は、パレット１０を把持し、搬送するためのハンド部４０の平面図である。
このハンド部４０の構造は、図３に示す下段ハンド部４０Ａ、一対の上段ハンド部４０Ｂ１，４０Ｂ２、及び、一対の中段ハンド部４０Ｃ１，４０Ｃ２に共通している。

図２において、ハンド部４０は平面から見てコ字型であり、基辺部４２の中央のハンド基部４１と、基辺部４２の両端に一体的に形成された側辺部４３，４４とを備え、側辺部４３，４４の先端には、内側に向けて把持凸部４３ａ，４４ａがそれぞれ設けられている。
基辺部４２及び側辺部４３，４４によって包囲される空間には、図１（ａ）に示したパレット１０が収容される。前述したごとく、パレット１０の把持凹部１６，１７の形状は把持凸部４３ａ，４４ａよりやや大きくなっており、把持凸部４３ａ，４４ａは把持凹部１６，１７を上下方向（図１（ａ），図２における紙面に直交する方向）に通り抜け可能である。図示されていないが、ハンド部４０とパレット１０との接触面には、前述した係合凸部１１ａ，１２ａ及び係合凹部１８ａ，１９ａのような構造を設けてハンド部４０とパレット１０との位置決め、把持を一層確実に行うこともできる。

次いで、本実施形態に係るワーク搬出入装置を、平面加工装置の一種である平面研磨装置に適用した平面加工システムについて説明する。
図３は、この平面加工システムの全体構成を示しており、図３（ａ）は平面加工システムの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応させたワーク搬出入装置の主要部の正面図である。

図３（ａ）において、平面研磨装置１００は、複数のワーク３０が装填された歯車状のキャリア２０が周方向に沿って複数、配置される下定盤１０１と、下定盤１０１の中心部に配置されてキャリア２０に噛み合うサンギア１０２と、下定盤１０１の外周部に配置されてキャリア２０に噛み合うインターナルギア１０３と、支柱１０４を中心に回転して下定盤１０１との間でワーク３０を圧接する上定盤１０９（図４を参照）と、下定盤１０１の半径方向に沿って外部に配置された搬送台１０５と、ロボットハンド１０６ａにより把持したキャリア２０を下定盤１０１と外部のパレット１０との間で搬送台１０５を介して搬送するキャリア搬送ロボット１０６と、を備えている。

複数のキャリア２０は、下定盤１０１と上定盤１０９との間で、自転するサンギア１０２と非回転のインターナルギア１０３とに噛み合っており、下定盤１０１、上定盤１０９及びサンギア１０２の回転に伴って自転しつつ公転する、いわゆる遊星歯車運動を行う。これにより、キャリア２０に装填された複数のワーク３０の表裏面が下定盤１０１と上定盤１０９とによって研磨される。

ここで、図４は、平面研磨装置１００の主要部を示しており、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。
図４（ａ）において、１０７は前記支柱１０４を中心として旋回する上定盤支持旋回アーム、１０８は旋回アーム１０７の先端に設けられた上定盤昇降シリンダ、１０９は上定盤である。また、図４（ｂ）において、１１０は加工装置本体、１１１はカバー、１１１ａはカバー１１１に形成されて前記搬送台１０５を収容可能な切欠部である。
なお、搬送台１０５を介して、下定盤１０１との間でキャリア２０を搬入または搬出する動作については、後述する。

次に、図３に戻って、平面研磨装置１００との間でワーク３０を搬出入するワーク搬出入装置の構成及び動作について説明する。
まず、ワークストッカー５０には、研磨するべき多数のワーク３０が積層されて円周上に収容されている。これらのワーク３０をワーク装填ロボット６０による取り出し位置に移動させ、例えばリフトアップ方式によりワーク３０を把持してワーク装填部Ｐ１のパレット１０上のキャリア２０に順次装填する。なお、ワーク装填部Ｐ１のパレット１０は、下段ハンド部４０Ａにより把持されて後述のアンローディング部Ｐ５から移送される。
ワークストッカー５０やワーク装填ロボット６０、ワーク装填部Ｐ１等の構造、動作は、ワーク３０の形状、重量、キャリア２０への装填数などに応じて適宜選定すれば良く、図示例に何ら限定されるものではない。

所定数のワーク３０が装填されたキャリア２０は、パレット１０ごと下段ハンド部４０Ａにより把持され、適宜な搬送装置により次段のローディング部Ｐ２のリフタ７１の上に搬送される。
ローディング部Ｐ２には開閉式置台８１が配置されており、この開閉式置台８１を外側へ開動作させてリフタ７１及びパレット１０を上昇させ、その後、開閉式置台８１を内側に閉動作させることによりパレット１０の下面両端部を開閉式置台８１にて保持する。上記の動作を繰り返せば、キャリア２０が載置されたパレット１０を開閉式置台８１の上に多段に積層することができる。ここで、積層されるパレット１０の数は、同時に研磨加工されるワーク装填キャリアの１バッチ分（例えば５個）以上、理想的には２バッチ分（１０個）程度とすることが望ましい。

パレット１０を多段に積層する際には、図１に示した係合凸部１１ａ，１２ａと係合凹部１８ａ，１９ａとが直接、係合することにより、積層されたパレット群の全体的な高さが必要以上に高くならず、省スペース化を図ることができる。

ローディング部Ｐ２に積層されたパレット群のうち、最上段のパレット１０は、後述の下定盤１０１からのパレット１０の取り出し動作及び搬送動作と連動しながら、上段ハンド部４０Ｂ１により把持されて隣のキャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３の上に搬送される。一対の上段ハンド部４０Ｂ１，４０Ｂ２はハンド基部４１同士が連結されており、両者は一体的に水平方向へ移動可能である。

図５は、上段ハンド部４０Ｂ１によるパレット１０の取り出し動作を示している。
図５（ａ）の上段ハンド部４０Ｂ１の把持凸部４３ａ，４４ａはパレット１０側の把持凹部１６，１７を通り抜け可能であるから、上段ハンド部４０Ｂ１を下降させて図５（ｂ）に示すように最上段のパレット１０の下方に上段ハンド部４０Ｂ１を位置決めする。
その後、図５（ｂ）における矢印Ｙ方向に上段ハンド部４０Ｂ１を若干、水平移動させ、図５（ｃ）に示すごとく、パレット１０の四隅を把持凸部４３ａ，４４ａ及び基辺部４２の両端部に係止させる。この状態で上段ハンド部４０Ｂ１を矢印Ｚ方向に上昇させれば、最上段のパレット１０のみを取り出すことができる。

図３に戻って、キャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３に載置されたパレット１０上のキャリア２０は、ロボットハンド１０６ａにより把持され、搬送台１０５を介して平面研磨装置１００の下定盤１０１の上に搬送される。
ここで、図６（ａ）はキャリア搬出入部Ｐ３における搬送台１０５、パレット１０、キャリア、固定式置台８３等の位置関係を示す平面図、図６（ｂ）はパレット１０、固定式置台８３等の位置関係を示す正面図である。

搬送台１０５の上のキャリア２０をキャリア搬送ロボット１０６により下定盤１０１に搬送する際には、図７に示すように、搬送台１０５付近のインターナルギア１０３の一部（ピンギア）を予め上方へ貫通する構造としておき、キャリア２０を搬出するときにインターナルギア１０３のみを下降させ、搬送台１０５の表面と下定盤１０１の表面とをほぼ面一状にすれば良い。このようにすることにより、上記の一連の動作を円滑かつ高速化することができる。
すなわち、インターナルギア１０３のピンギアが搬送台１０５の挿通孔から突出した状態（図７（ａ））から、インターナルギア昇降部１１２を下降させて搬送台１０５の表面と下定盤１０１の表面とをほぼ面一状にし（図７（ｂ））、キャリア搬送ロボット１０６のロボットハンド１０６ａを用いて、未加工のワーク３０が装填されたキャリア２０を搬送台１０５から下定盤１０１の上に搬入する（図７（ｃ））。そして、インターナルギア昇降部１１２を上昇させ、キャリア２０の外周の歯をピンギアに噛み合わせる（図７（ｄ））。
なお、加工済みのワーク３０をキャリア２０ごと搬出する際には、上記と逆の動作を行えば良い。

ワーク３０が装填されたキャリア２０を下定盤１０１の所定位置に順次、配置していく工程や、下定盤１０１及び上定盤を用いてワーク３０の表裏面を研磨加工する工程自体は本発明の要旨ではないため、ここでは詳述を省略する。

キャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３の下方には、アンローディング部Ｐ５が配置されている。このアンローディング部Ｐ５では、後段のワーク回収部Ｐ４により加工済みのワーク３０を回収してキャリア２０のみが載置されたパレット１０が、開閉式置台８２の上に複数、積層される。この開閉式置台８２の動作は、ローディング部Ｐ２の開閉式置台８１と同様である。
また、開閉式置台８２の下方にはリフタ７２が配置されており、このリフタ７２により、積層状態のパレット１０を最下段から取り出すことができ、取り出したパレット１０を下段ハンド部４０Ａにより把持してワーク装填部Ｐ１に搬送するようになっている。

説明が前後するが、初期状態から研磨加工を開始するまでの動作として、ローディング部Ｐ２から最上段のパレット１０の取り出しが始まった段階で、アンローディング部Ｐ５の積層状態のパレット１０を下段ハンド部４０Ａにより把持してワーク装填部Ｐ１へ搬送し、ワーク３０の装填動作を開始する。そして、ワーク３０を装填した後のパレット１０は、下段ハンド部４０Ａにより把持されてローディング部Ｐ２のリフタ７１の上方へ搬送され、開閉式置台８１及びリフタ７１の動作により積層状態のパレット群の最下段に格納される。

キャリア搬出入部Ｐ３においてキャリア２０が下定盤１０１に搬送され、空になったパレット１０は、上段ハンド部４０Ｂ２により把持されてワーク回収部Ｐ４の昇降式置台８４の上に載置される。次に、昇降式置台８４をリフタ７３により下降させ、昇降式置台８４上のパレット１０を中段ハンド部４０Ｃ２により把持して予備収容部Ｐ６のリフタ７４の上に載置する。なお、中段ハンド部４０Ｃ１，４０Ｃ２もハンド基部４１同士が連結されており、両者は一体的に水平方向へ移動可能である。

ただし、機能的には、中段ハンド部４０Ｃ２を省略して中段ハンド部４０Ｃ１の横行動作範囲を広げて運用することもできる。なお、加工の最初の工程だけを手動操作にて行い、図３（ａ）の左方側からワーク装填済のキャリア２０を順次投入して加工を開始する場合には、予備収納部Ｐ６を省略することが可能である。
以上の動作を４回繰り返すことにより、下定盤１０１には、ワーク３０が装填された４個のキャリア２０が配置される。

次いで、５個目のキャリア２０をキャリア搬送ロボット１０６により下定盤１０１に搬送した後は、空のパレット１０をキャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３に載置したままとし、ローディング部Ｐ２のパレット群から、ワーク装填済のキャリア２０が載置された次のパレット１０を上段アーム部４０Ｂ１により把持しておく。
この状態のまま、平面研磨装置１００により１バッチ分の全てのワーク３０を研磨加工し、加工が終了するまで待機する。

１バッチ分の研磨加工が終了したら、キャリア搬送ロボット１０６により下定盤１０１からキャリア２０を取り出し、キャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３上のパレット１０に収容する。キャリア２０の取り出しに当たっては、下定盤１０１への搬入時と同様に、インターナルギア１０３のピンギアを下降させて搬送台１０５の表面と下定盤１０１の表面とをほぼ面一状にする。

その後、上段ハンド部４０Ｂ２により固定式置台８３上のパレット１０を把持して、加工済みのワーク３０が収容されているパレット１０を搬送し、ワーク回収部Ｐ４の昇降式置台８４に載置する動作と、上段ハンド部４０Ｂ１が把持している未加工ワーク３０が装填されたパレット１０をキャリア搬出入部Ｐ３の固定式置台８３上に収容する動作と、を同時に行う。
このようにしてワーク回収部Ｐ４、キャリア搬出入部Ｐ３にそれぞれ移動した上段ハンド部４０Ｂ２，４０Ｂ１は、パレット１０を置台８４，８３に載置した後に、元の位置、すなわちキャリア搬出入部Ｐ３、ローディング部Ｐ２にそれぞれ戻しておく。

この状態で、キャリア搬出入部Ｐ３には未加工のワーク３０が装填されたキャリア２０を有するパレット１０が１個存在し、ローディング部Ｐ２には同じく未加工のワーク３０が装填されたキャリア２０を有するパレット１０が複数、積層されている。また、平面研磨装置１００の下定盤１０１には、搬出された１個のキャリア２０分のスペースが確保されている。
従って、キャリア搬送ロボット１０６により、キャリア搬出入部Ｐ３に存在する未加工のワーク３０が装填されたキャリア２０を下定盤１０１の上記スペースに搬送することができる。
これにより、１個のキャリア２０のアンロード及びロードが終了する。更に、平面研磨装置１００では、下定盤１０１から次にアンロードする加工済みワーク３０を有するキャリア２０を、インターナルギア１０３の上昇及びサンギア１０２の回転による各キャリアの自公転動作を行うことにより、搬送台１０５側の搬出入位置に移送する。
以上の動作を繰り返し行うことで、１バッチ分のキャリア２０の搬出入を行うものである。

なお、この実施形態では、加工済みのワーク３０を有するキャリア２０を搬出する動作に続けて未加工のワーク３０を有するキャリア２０を搬入する動作を５回繰り返すことにより、次の工程に進んでいる。しかし、他の基本工程として、加工済みのワーク３０を有するキャリア２０を搬出する動作を５回行い、その後に未加工ワーク３０を有するキャリア２０を搬入する動作を５回行って、次の工程に進むような場合も考えられる。
この場合にも、予備収容部Ｐ６を用いれば、動作工程としては問題なく適用することができる。

この間、ワーク装填部Ｐ１及びローディング部Ｐ２では、キャリア２０へのワーク３０の装填動作とパレット１０の積層動作をそれぞれ行っており、少なくとも次のバッチの加工を開始するまでに、未加工ワーク３０を装填した１バッチ分のキャリア２０をローディング部Ｐ２に待機させるように一連の動作を行う。
前述したように、１バッチ分の加工が終了するまでに最大２バッチ分程度の未加工ワーク３０をローディング部Ｐ２にストックしておくことは、パレット１０の継続的な循環運用、自動加工運転が可能であることを意味する。

次に、加工済みワーク３０の回収動作について説明する。
図８は、ワーク回収部Ｐ４の動作を示す図である。１バッチ分の加工済みワーク３０は、ワーク回収部Ｐ４の昇降式置台８４に載置されたパレット１０の可動中間板１５（図１を参照）を可動中間板駆動装置９０により水平方向に摺動させ、キャリア２０に装填された加工済みワーク３０をパレット１０の貫通孔１０ａから落とし込んで行う。
すなわち、可動中間板駆動装置９０は、パレット１０から引き出した可動中間板１５を支持する中間板支持板９１と、この中間板支持板９１の上方に配置されたガイド部９２と、可動中間板１５の嵌合孔１５ａに嵌合する嵌合ピン９４が下端部に形成されたピン嵌合部９３とを備え、ピン嵌合部９３はガイド部９２に沿って図８の左右方向に移動可能である。

ワーク回収部Ｐ４の昇降式置台８４の下方には、回収ボックス８６が固定されており、昇降式置台８４及び回収ボックス８６はリフタ７３の動作により一体的に昇降可能である。更に、回収ボックス８６内には、キャリア２０から落下した加工済みワーク３０を受け止める置台８５が設けられている。
なお、加工済みワーク３０は整列状態で回収しても良いし、バラの状態で回収しても良い。

加工済みワーク３０の回収動作は、以下の通りである。
まず、図８（ａ）に示すようにピン嵌合部９３の嵌合ピン９４を可動中間板１５の嵌合孔１５ａに嵌合させ、ピン嵌合部９３をガイド部９２に沿って図の右側に移動させて可動中間板１５を引き出し、図８（ｂ）の状態とする。これにより、パレット１０の貫通孔１０ａがキャリア２０内の全てのワーク３０の下方に位置するため、全てのワーク３０が貫通孔１０ａを介して回収ボックス８６内の置台８５の上に落下する。なお、置台８５の下方に図示しない昇降装置を配置することにより落下するワーク３０を受け取る高さを一定かつ最小化し、ワーク同士が接触するときの衝撃を最小化してワーク３０の損傷を防止することも有効である。

次いで、図８（ｃ）に示すように、ピン嵌合部９３をガイド部９２に沿って図の左側に復帰させ、その後に図８（ｄ）に示す如くリフタ７３を下降させる。
更に、図８（ｅ）に示すように、中段ハンド部４０Ｃ１をパレット１０の上方へ移送し、前述の図５（ｂ）と同様に把持凸部４３ａ，４４ａを把持凹部１６，１７に通過させて図８（ｆ）の如く中段ハンド部４０Ｃ１をパレット１０の下方に配置する。この状態で昇降式置台８４及び回収ボックス８６を下降させると共に、中段ハンド部４０Ｃ１を前後に若干移動させて図５（ｃ）と同様の状態とし、図８（ｇ）に示すように、中段ハンド部４０Ｃ１及びパレット１０を昇降式置台８４から分離する。
その後、キャリア２０が載置されたパレット１０を中段ハンド部４０Ｃ１により把持してアンローディング部Ｐ５に移送すると共に、中段ハンド部４０Ｃ１を図５（ｂ）の状態にして上方へ移動させることにより、パレット１０を積層状態のパレット群の最上段に載置する。

以上のように、この実施形態によれば、加工済みワーク３０の回収動作を簡易な構造により高速に実現可能であるため、ワーク搬出入装置と平面研磨装置との間のキャリア搬送動作には何ら影響を与えずに全体の工程を円滑に行うことができる。

なお、中段ハンド部４０Ｃ１と一体的に移動する他方の中段ハンド部４０Ｃ２は、ワーク回収部Ｐ５と次段の予備収容部Ｐ６との間で、キャリア２０が保持されていない空のパレット１０や後述のドレッサ搭載パレットを自動的に搬送するために用いられる。

ワーク３０の加工工程を完全に終了する場合には、加工済みワーク３０を有する１個目のキャリア２０を平面研磨装置１００から搬出して加工済みワーク３０を回収し、キャリア２０のみが載置されたパレット１０を中段ハンド部４０Ｃ１により把持してアンローディング部Ｐ５に移送し、積層する。この間、当然ながらローディング部Ｐ２からのパレット１０の取り出しは行わない。
同時に、予備収容部Ｐ６に予め保管されている、キャリア３０が保持されていない空のパレット１０を中段ハンド部４０Ｃ２により把持してワーク回収部Ｐ４の昇降式置台８４に載置し、更に、このパレット１０を上段ハンド部４０Ｂ２により把持してアンローディング部Ｐ５の固定式置台８３に載置する。
平面研磨装置１００では、次に回収する加工済みワーク３０が装填されたキャリア２０を先に示した手順により位置決めし、固定式置台８３上のパレット１０に搬出する。
その後は上記の動作を繰り返すことにより、全ての加工済みワーク３０を回収し、キャリア２０のみが載置されたパレット１０をアンローディング部Ｐ５に移送して積層すると共に、この状態で、予備収容部Ｐ６に保管されていた空のパレット１０が全てなくなるようにする。

また、予備収容部Ｐ６において、空のパレット１０の下にドレッサが搭載された図９のドレッサ搭載パレット１０Ｄを少なくとも１バッチ分、積層しておけば、加工工程の終了後に、平面研磨装置１００の下定盤１０１及び上定盤に対するドレッシング作業を連続して行うことができる。
なお、図９に示すように、ドレッサ搭載パレット１０Ｄは専用パレット１０’にドレッサ２５を搭載して構成されている。

ドレッシング作業を行う場合は、予備収容部Ｐ６のドレッサ搭載パレット１０Ｄを中段ハンド部４０Ｃ２により把持し、昇降式置台８４及び固定式置台８３を介して平面研磨装置１００にドレッサ２５を搬入する。また、ドレッサ２５を搬出した後の専用パレット１０’は、昇降式置台８４を介してアンローディング部Ｐ５に積層しておく。
この動作を繰り返して必要数のドレッサ２５を順次、平面研磨装置１００に搬入し、ドレッシングを行う。
ドレッサ２５を回収する際には、アンローディング部Ｐ５に積層されている専用パレット１０’を昇降式置台８４及び固定式置台８３を介して搬送台１０５の端部に移送して行い、ドレッサ回収後のドレッサ搭載パレット１０Ｄは昇降式置台８４を介して予備収容部Ｐ６に積層される。

ここで、図１０は、本実施形態におけるパレット及びワーク等の搬送経路を、位置検出センサＳ１〜Ｓ８の配置と共に示したものである。なお、搬送経路については一方向の矢印によって表してあり、これまでの説明によってパレット及びワーク等の搬送経路は明らかであるため、再度の説明を省略する。

また、位置検出センサＳ１〜Ｓ８の機能は以下のとおりである。
基本的に、各ハンド部４０Ａ，４０Ｂ１，４０Ｂ２，４０Ｃ１，４０Ｃ２やリフタ７１〜７４は位置決め制御機能を有しており、シリンダ等の単動動作においても各動作の終端を検出するためのセンサを備えている。このため、各パレット１０の初期の状態を認識していれば、各パレット１０の動作状況をおおよそ把握することができ、この情報に基づいて全体の動作を制御することが可能である。

しかし、何らかのトラブルが発生した時に制御装置をリセットしたり、パレット１０を個別に取り出し、または挿入する等の非常動作を行った場合には、再始動時に機械的な干渉等を起こす懸念がある。
本実施形態では、積層されたパレット群の上方において、上段ハンド部４０Ｂ１，４０Ｂ２や中段ハンド部４０Ｃ１，４０Ｃ２とパレットとの位置関係が重要になるが、図１０のように位置検出センサＳ１〜Ｓ５等を配置すれば各リフタ７１，７２，７４によるパレットの上昇端位置を検出することができ、各部の機械的な干渉の未然防止に寄与することができる。これにより、パレットの積層段数に関係なく一連の搬出入動作を確実に行うことができ、必ずしも管理情報に頼る必要もない。

下段ハンド部４０Ａについては、ローディング部Ｐ２やアンローディング部Ｐ５のリフタ７１，７２との間での機械的干渉を確実に検出するために、下段ハンド４０Ａの位置を検出するセンサＳ６〜Ｓ８が配置されている。例えば、リフタ７１が動作するときには下段ハンド部４０Ａの右端が位置検出センサＳ８により検出されることを条件とする、等の運用が可能である。

なお、上述した実施形態では、ローディング部Ｐ２における積層状態のパレット群の最上段のパレット１０から搬出しているが、平面加工装置の種類や構造、または平面加工装置に対する位置関係等に応じて、図１１に示すように最下段のパレット１０から搬出するように運用しても良い。
すなわち、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すように、開閉式置台８１及びリフタ７１の動作によって最下段のパレット１０を積層状態のパレット群から取り出し、続いて図１１（ｇ）〜（ｉ）に示すように、取り出したパレット１０を下段ハンド部４０Ａ及びリフタ７１の動作によって水平方向に移動可能にすることもできる。なお、この動作を逆にたどれば、積層状態のパレット群の最下段にパレットを挿入可能であるのは言うまでもない。

本発明は、平面研磨装置や平面研削装置等の平面加工装置に対してワークを搬出入するワーク搬出入装置、及び、これらの全体からなる平面加工システムとして利用可能であり、平面加工装置はワークの片面加工装置、両面加工装置の何れにも適用可能である。

１０：パレット
１０’：専用パレット
１０Ｄ：ドレッサ搭載パレット
１０ａ：貫通孔
１１，１２：上部スペーサ
１１ａ，１２ａ：係合凸部
１３，１４：固定中間板
１４ａ：キャリア位置決め治具１
１４ｂ：キャリア位置決め治具２
１５:可動中間板
１５ａ：嵌合孔
１６，１７：把持凹部
１８，１９：下部スペーサ
１８ａ，１９ａ：係合凹部
２０：キャリア
２５：ドレッサ
３０：ワーク
４０：ハンド部
４０Ａ：下段ハンド部
４０Ｂ１，４０Ｂ２：上段ハンド部
４０Ｃ１，４０Ｃ２：中段ハンド部
４１：ハンド基部
４２：基辺部
４３，４４：側辺部
４３ａ，４４ａ：把持凸部
５０：ワークストッカー
６０：ワーク装填ロボット
７１，７２，７３，７４：リフタ
８１，８２：開閉式置台
８３：固定式置台
８４：昇降式置台
８５：置台
８６：回収ボックス
９０：可動中間板駆動装置
９１：中間板支持板
９２：ガイド部
９３：ピン嵌合部
９４：嵌合ピン
１００：平面研磨装置
１０１：下定盤
１０２：サンギア
１０３：インターナルギア
１０４：支柱
１０５：搬送台
１０６：キャリア搬送ロボット
１０６ａ：ロボットハンド
１０７：上定盤支持旋回アーム
１０８：上定盤昇降シリンダ
１０９：上定盤
１１０：加工装置本体
１１１：カバー
１１１ａ：切欠部
１１２：インターナルギア昇降部
Ｐ１：ワーク装填部
Ｐ２：ローディング部
Ｐ３：キャリア搬出入部
Ｐ４：ワーク回収部
Ｐ５：アンローディング部
Ｐ６：予備収容部
Ｓ１〜Ｓ８：位置検出センサ

Claims

キャリアに装填されたワークの平面加工装置としての平面研磨装置または平面研削装置に対して、前記ワークを搬出入するためのワーク搬出入装置において、
ワークストッカーに貯蔵された複数の未加工ワークを、パレットに載置されたキャリアに装填するワーク装填部と、
前記ワーク装填部から未加工ワークを有するキャリアがパレットごと搬送され、当該パレットが順次下方から積層されて待機すると共に、待機状態のパレットがキャリア及び未加工ワークを保持しつつ順次上方へ搬送されるローディング部と、
前記ローディング部から順次取り出した最上段のパレットが載置される固定式置台を有し、当該パレットが前記平面加工装置の搬送台との間で搬出及び搬入されるキャリア搬出入部と、
前記平面加工装置により加工され、かつ前記キャリア搬出入部を介して順次搬出されたパレット上のキャリアから加工済みワークを分離して回収するワーク回収部と、
前記ワーク回収部から加工済みワーク回収後のキャリアを搭載したパレットが搬送され、当該パレットが順次上方から積層されて待機するアンローディング部と、
前記パレットを把持して所定位置に搬送するために鉛直方向に多段に配置された複数のハンド部と、
を少なくとも備え、
前記パレットは、
未加工ワークの厚さ以上の間隔をパレットの積層方向に確保可能なスペーサを備え、前記スペーサの各積層面にそれぞれ形成された凹部と凸部とを互いに係合させることで複数のパレットを積層可能であり、
前記ハンド部は、
未加工ワークを有するキャリアが載置された前記ワーク装填部のパレットを把持して前記ローディング部に搬送し、かつ、当該ローディング部から取り出したパレットを、前記キャリア搬出入部、前記ワーク回収部、前記アンローディング部、前記ワーク装填部の順に、把持しつつ循環搬送させることを特徴とするワーク搬出入装置。
請求項１に記載したワーク搬出入装置において、
前記パレットは、キャリアとの間に配置される固定中間板及び可動中間板を備え、前記ワーク回収部は、前記可動中間板の移動によりキャリアを保持したままでワークを落下させて回収する構造を有することを特徴とするワーク搬出入装置。
請求項１または２に記載したワーク搬出入装置において、
前記アンローディング部では、
積層された複数のパレットを開閉式置台により支持し、前記開閉式置台とその下層に配置されたリフタとの相互動作により、積層されたパレットの最下段のパレットを下段のハンド部により取り出して前記ワーク装填部に搬送すると共に、前記ワーク回収部のパレットを中段のハンド部により搬送して順次最上段から積層することを特徴とするワーク搬出入装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載したワーク搬出入装置において、
前記ローディング部では、
積層された複数のパレットを開閉式置台により支持し、前記開閉式置台とその下層に配置されたリフタとの相互動作により、積層されたパレットの最上段のパレットを上段のハンド部により取り出して前記キャリア搬出入部へ搬送すると共に、前記ワーク装填部のパレットを下段のハンド部により搬送して順次最下段から積層することを特徴とするワーク搬出入装置。
上下定盤と、ピンギアを備えた非回転のインターナルギアと、前記インターナルギアの一部を昇降させるインターナルギア昇降部と、前記下定盤に隣接して配置され、かつ前記ピンギアの挿通孔を有する前記搬送台を介してキャリアを搬出入するキャリア搬送ロボットと、を少なくとも有する、ワークの平面加工装置としての平面研磨装置または平面研削装置と、
請求項１〜４の何れか１項に記載した前記ワーク搬出入装置と、
を備え、
加工前の工程においては、前記インターナルギア昇降部を下降させて、前記下定盤の表面、前記搬送台の表面及び前記固定式置台上の未加工ワークを搭載したパレットの前記固定中間板及び前記可動中間板の表面を連続平面として形成し、前記キャリア搬送ロボットは、前記固定中間板及び前記可動中間板の表面から前記下定盤の表面までの連続平面上で、前記未加工ワークを保持したキャリアを前記下定盤に搬入し、
加工後の工程においては、前記キャリア搬送ロボットは、前記下定盤の表面、前記搬送台の表面、及び、前記固定式置台上の加工済みワークを搭載したパレットの前記固定中間板及び前記可動中間板の表面までの連続平面上で、前記加工済みワークを保持したキャリアを前記下定盤から搬出することを特徴とする平面加工システム。