JP7728705B2 - 搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを搬送する搬送装置及び搬送方法に関する。

従来、基板等のワークにフィルムの貼付等の加工を行う場合、ワークを目的とする位置に搬送し、位置決めを行っている。
例えば、半導体が形成された略円形の基板を目的とする位置に搬送する場合、カメラで基板を撮像し、基板の中心位置を目的とする位置に合致させるように位置決めが行われる。
なお、ワークの位置決めを行う装置に関する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

特表２０１８－５１３５６３号公報

しかしながら、カメラで基板等のワークを撮像して位置決めを行う場合、ワークの位置決めのために必要な設備のコストが高くなると共に、位置決めのための情報処理が複雑化する可能性がある。

本発明の課題は、より低コストかつ簡単にワークの位置決めを行うことである。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る搬送装置は、
オリエンテーションフラットを有するワークを収容する収容手段と、
前記ワークが設置される設置手段と、
前記収容手段から前記設置手段に前記ワークを搬送する搬送手段と、
前記オリエンテーションフラットの幅よりも広く、前記ワークの幅よりも狭い間隔で、前記搬送手段が前記ワークを直線的に搬送する第１搬送経路の幅方向に設置され、前記ワークの通過を検出する複数の第１センサと、
前記複数の第１センサによって検出された前記ワークの通過距離のうち、最長の通過距離に基づいて、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置を取得する中心位置取得手段と、
を備え、
前記搬送手段は、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置に基づいて、前記ワークを前記設置手段に設置することを特徴とする。

本発明によれば、より低コストかつ簡単にワークの位置決めを行うことができる。

本実施形態に係る搬送装置１全体の構成を模式的に示す側面図である。 本実施形態に係る搬送装置１全体の構成を模式的に示す上面図である。 ワーク１００が正位置で保持されている状態を示す模式図である。 ワーク１００が正位置から大きくずれて保持されている状態を示す模式図である。 ワーク１００が正位置から小さくずれて保持されている状態を示す模式図である。 搬送装置１が実行するワーク搬送処理の流れを示すフローチャートである。 ワーク１００の中心位置を複数の方向において検出する例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［構成］
図１は、本実施形態に係る搬送装置１全体の構成を模式的に示す側面図である。また、図２は、本実施形態に係る搬送装置１全体の構成を模式的に示す上面図である。
搬送装置１は、オリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」と称する。）１０１を有する基板等のワーク１００をラック１０から搬送し、加工（ここではフィルムの貼付とする）のための位置に位置決めして載置する装置である。

搬送装置１においては、カメラ等の高価な設備を用いることなく、オリフラ１０１の幅よりも広く、ワーク１００の幅よりも狭い間隔で設置された２つの光センサ４０ａ，４０ｂを用いて、ワーク１００が一方向に搬送される際の通過距離を計測し、計測した通過距離に基づいてワーク１００の搬送方向における中心位置を検出する。
なお、ワーク１００の搬送方向と交差する方向については、ラック１０の収容空間による規制、ワーク１００を搬送するアーム２０の直進精度及びワーク１００を載置するステージ３０のエッジクランプ３１による位置合わせ作用によって、機械的に位置の精度を担保している。

図１及び図２に示すように、搬送装置１は、ラック１０と、アーム２０と、ステージ３０と、光センサ４０ａ，４０ｂと、制御部５０と、を備えている。
ラック１０は、ワーク１００を支持するレールを室内の対向する両側壁に複数備え、対向する１組のレールにワーク１００を保持することにより、複数のワーク１００を積層した状態で収容する。また、ラック１０の開口部１１には、ワーク１００の突出量を検出する光センサ１０ａが設置されている。光センサ１０ａによって、ワーク１００がラック１０の開口部１１から設定された許容量以上、突出していることが検出された場合、エラーとして処理される。

アーム２０は、ラック１０に収容されたワーク１００をラック１０から取り出し、ステージ３０に搬送する。アーム２０としては、例えば、ワーク１００を裏面（製品領域が形成されていない面）側から吸着するハンドを備えたロボットアーム等を用いることができる。本実施形態において、ステージ３０は、ラック１０の開口部１１から所定距離の位置に設置されており、アーム２０がラック１０からステージ３０にワーク１００を搬送する場合、ワーク１００をラック１０の開口部１１から搬出した後、ステージ３０の位置までワーク１００を直進させて搬送する。このとき、ワーク１００が通過する搬送経路には、後述する光センサ４０ａ，４０ｂが設置されており、ワーク１００が光センサ４０ａ，４０ｂの光検出領域を通過することにより、ワーク１００の搬送方向における中心位置が検出される。

ステージ３０は、加工が行われるワーク１００を設定された位置に載置し、加工工程（ここではフィルムの貼付工程）において、ワーク１００を保持する。
また、ステージ３０は、アーム２０によって搬送されたワーク１００の周縁を外方からステージ３０の中心方向に押し付けて保持するエッジクランプ３１を備えている。エッジクランプ３１は、例えば、ワーク１００の周縁に当接してステージ３０の中心方向に押圧する樹脂製の部材によって構成される。エッジクランプ３１は、ステージ３０の周囲に複数（ここでは４つとする）設置され、各エッジクランプ３１は、ステージ３０の中心から等距離で、周方向に等間隔で配置されている。エッジクランプ３１のステージ３０の中心からの距離は、ワーク１００の半径よりも所定距離（想定されるワーク１００の搬送誤差よりもやや長い距離）とされている。

したがって、アーム２０によって搬送されたワーク１００は、ステージ３０の上方において、複数のエッジクランプ３１が囲む領域内に停止するよう制御される。このとき、ワーク１００の搬送方向（ラック１０の開口部１１から直進する方向）の停止位置は、光センサ４０ａ，４０ｂによって検出されたワーク１００の搬送方向における中心位置を基準として制御される。一方、ワーク１００の搬送方向と交差する方向の位置については、ラック１０のレールによる位置の規制及びアーム２０の直進精度によって、所定誤差内に収められている。そして、ステージ３０の上方において、複数のエッジクランプ３１が囲む領域内に停止されたワーク１００は、周縁を複数のエッジクランプ３１によってステージ３０の外方から中心方向に押し付けられることによりステージ３０の中心に位置合わせされる。さらに、ワーク１００を保持したエッジクランプ３１が降下してワーク１００を解放することにより、ステージ３０の目的とする設置位置にワーク１００が位置決めされる。

光センサ４０ａ，４０ｂは、光の反射（あるいは遮光等）により、物体の通過を検出するセンサによって構成される。また、光センサ４０ａ，４０ｂは、ラック１０の開口部からステージ３０までのワーク１００の搬送経路に設置されると共に、ワーク１００の中心が通過すると想定される経路（以下、「中心経路」と称する。）と直交する線上に、中心経路から等距離の位置（即ち、中心経路から幅方向に等距離の位置）に設置されている。さらに、光センサ４０ａ，４０ｂは、互いの距離が、ワーク１００に形成されるオリフラ１０１の幅よりも大きく、かつ、ワーク１００の直径よりも小さくなるように設置されている。

これにより、光センサ４０ａ，４０ｂの位置をワーク１００が通過した場合、光センサ４０ａ，４０ｂの少なくとも一方の位置は、オリフラ１０１が通過しないこととなる。
そのため、光センサ４０ａ，４０ｂのうち、オリフラ１０１が通過していない方で検出されたワーク１００の通過距離を用いて、その１／２の位置を算出することで、ワーク１００の搬送方向における中心位置を検出することができる。

制御部５０は、搬送装置１全体を制御し、ワーク１００の搬送及び位置決め、あるいは、ワーク１００の中心位置の検出等を行う。
具体的には、制御部５０は、アーム２０の動作を制御し、ラック１０に収容されたワーク１００をラック１０から取り出して、ステージ３０に搬送させる。このとき、光センサ１０ａによって、ワーク１００がラック１０の開口部１１から設定された許容量以上、突出していることが検出されると、制御部５０は、エラーが発生しているものとして、搬送装置１の動作を停止させる。

また、制御部５０は、光センサ４０ａ，４０ｂが設置された位置をワーク１００が通過するようにアーム２０の動作を制御し、光センサ４０ａ，４０ｂによってワーク１００の通過距離を検出する。そして、制御部５０は、光センサ４０ａ，４０ｂのうち、オリフラ１０１が通過していない方で検出されたワーク１００の通過距離（即ち、長い方の通過距離）を用いて、その１／２の位置を算出する。さらに、制御部５０は、算出された位置をワーク１００の搬送方向における中心位置として検出する。

また、制御部５０は、検出した中心位置に基づいて、ステージ３０の上方において、エッジクランプ３１で囲まれた領域にワーク１００を停止させる。
そして、制御部５０は、エッジクランプ３１を外方からステージ３０の中心方向に移動させ、ワーク１００をステージ３０の中心に位置合わせする。さらに、制御部５０は、ワーク１００を保持したエッジクランプ３１を降下させてワーク１００を解放することにより、ワーク１００をステージ３０の目的とする設置位置に位置決めする。なお、位置決めされたワーク１００に対して、引き続き、加工が行われる。

［ワーク１００の中心位置の検出方法］
上述の構成において、アーム２０がワーク１００をラック１０から取り出す場合、ワーク１００の向き（周方向におけるオリフラ１０１の位置）がばらつく場合がある。
ワーク１００の向きがばらつくことにより、光センサ４０ａ，４０ｂのうち、オリフラ１０１が通過した方で検出されたワーク１００の通過距離と、オリフラ１０１が通過していない方で検出されたワーク１００の通過距離とが異なることとなる。
光センサ４０ａ，４０ｂのうち、オリフラ１０１が通過した方で検出されたワーク１００の通過距離を１／２とした位置は、ワーク１００の搬送方向における中心位置を表すものとはならない。

本実施形態において、光センサ４０ａ，４０ｂは、ワーク１００の中心が通過すると想定される中心経路と直交する線上に、中心経路から等距離の位置に設置されているため、光センサ４０ａ，４０ｂの少なくとも一方は、オリフラ１０１が通過しないワーク１００の通過距離を検出することとなる。
以下、アーム２０が保持したワーク１００の向きのばらつきに対して、ワーク１００の搬送方向における中心位置を検出する具体的な方法について説明する。

［ワーク１００が正位置で保持されている場合］
図３は、ワーク１００が正位置で保持されている状態を示す模式図である。
なお、ワーク１００の正位置とは、周方向におけるオリフラ１０１の位置が搬送方向に対して前面側に位置した状態を意味する。
図３に示すように、アーム２０によって、ワーク１００が正位置で保持されている場合、光センサ４０ａ，４０ｂのいずれにおいても、ワーク１００のオリフラ１０１以外の部分が通過した距離を検出することになる。
したがって、光センサ４０ａ，４０ｂの一方で検出されたワーク１００の通過距離を１／２とした位置を、ワーク１００の搬送方向における搬送方向の中心位置とすることができる。

［ワーク１００が正位置から大きくずれて保持されている場合］
図４は、ワーク１００が正位置から大きくずれて保持されている状態を示す模式図である。
なお、ワーク１００が正位置から大きくずれて保持されている状態とは、オリフラ１０１が正位置から約９０度ずれて保持されている状態を意味する。
図４に示すように、アーム２０によって、ワーク１００が正位置から大きくずれて保持されている場合、光センサ４０ａ，４０ｂの一方において、ワーク１００の通過を検出しない事態が生じ得る。
これに対し、光センサ４０ａ，４０ｂの他方では、ワーク１００のオリフラ１０１以外の部分が通過した距離を検出することになる。
したがって、光センサ４０ａ，４０ｂのうち、ワーク１００の通過を検出した方の検出結果において、ワーク１００の通過距離を１／２とした位置を、ワーク１００の搬送方向における搬送方向の中心位置とすることができる。

［ワーク１００が正位置から小さくずれて保持されている場合］
図５は、ワーク１００が正位置から小さくずれて保持されている状態を示す模式図である。
なお、ワーク１００が正位置から小さくずれて保持されている状態とは、オリフラ１０１が正位置から０度より大きく９０度より小さい範囲でずれて保持されている状態を意味する。
図５に示すように、アーム２０によって、ワーク１００が正位置から小さくずれて保持されている場合、光センサ４０ａ，４０ｂの一方において、ワーク１００のオリフラ１０１以外の部分が通過した距離を検出することになる。

これに対し、光センサ４０ａ，４０ｂの他方では、ワーク１００のオリフラ１０１を含む部分が通過した距離を検出することになる。
したがって、光センサ４０ａ，４０ｂのうち、オリフラ１０１以外の部分が通過した方で検出されたワーク１００の通過距離（即ち、長い方の通過距離）を１／２とした位置を、ワーク１００の搬送方向における搬送方向の中心位置とすることができる。

［動作］
次に、搬送装置１の動作を説明する。
図６は、搬送装置１が実行するワーク搬送処理の流れを示すフローチャートである。
ワーク搬送処理は、制御部５０において、ワーク搬送処理の実行が指示されることにより開始される。

ステップＳ１において、制御部５０は、光センサ１０ａの検出結果を基に、ワーク１００のラック１０における収容状態にエラー（即ち、開口部１１から設定された許容量以上、ワーク１００が突出している状態）が発生しているか否かの判定を行う。
ワーク１００のラック１０における収容状態にエラーが発生している場合、ステップＳ１においてＹＥＳと判定されて、ワーク搬送処理は終了する。
一方、ワーク１００のラック１０における収容状態にエラーが生じていない場合、ステップＳ１においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、制御部５０は、アーム２０によって、ワーク１００をラック１０から取り出す。
ステップＳ３において、制御部５０は、アーム２０によってワーク１００を搬送し、光センサ４０ａ，４０ｂの位置を通過させる。
ステップＳ４において、制御部５０は、光センサ４０ａ，４０ｂの検出結果に基づいて、ワーク１００の搬送方向における中心位置を検出する。
ステップＳ５において、制御部５０は、検出した中心位置に基づいて、ステージ３０の上方において、エッジクランプ３１で囲まれた領域にワーク１００を停止させる。

ステップＳ６において、制御部５０は、エッジクランプ３１を外方からステージ３０の中心方向に移動させ、ワーク１００をステージ３０の中心に位置合わせする。
ステップＳ７において、制御部５０は、ワーク１００を保持したエッジクランプ３１を降下させてワーク１００を解放することにより、ワーク１００をステージ３０の目的とする設置位置に位置決めする。
ステップＳ８において、制御部５０は、ワーク１００に対する加工を実行する。

ステップＳ９において、制御部５０は、ワーク搬送処理の終了が指示されたか否かの判定を行う。例えば、全てのワーク１００の加工が終了した場合に、ワーク搬送処理の終了が指示される。
ワーク搬送処理の終了が指示されていない場合、ステップＳ９においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１に移行する。
一方、ワーク搬送処理の終了が指示されている場合、ステップＳ９においてＹＥＳと判定されて、ワーク搬送処理は終了する。

以上のように、本実施形態における搬送装置１は、ラック１０からステージ３０にワーク１００を直進させて搬送する経路に、ワーク１００に形成されるオリフラ１０１の幅よりも大きく、かつ、ワーク１００の直径よりも小さくなる間隔で幅方向に設置された光センサ４０ａ，４０ｂを備えている。そして、搬送装置１は、光センサ４０ａ，４０ｂを通過するワーク１００の通過距離のうち、長い方の通過距離を１／２とした位置をワーク１００の搬送方向における中心位置とする。さらに、搬送装置１は、ワーク１００の搬送方向における中心位置を基準として、ステージ３０の上方において、エッジクランプ３１で囲まれた領域にワーク１００を停止させ、エッジクランプ３１を外方からステージ３０の中心方向に移動させて、ワーク１００をステージ３０の中心に位置合わせする。そして、搬送装置１は、ワーク１００を保持したエッジクランプ３１を降下させてワーク１００を解放することにより、ワーク１００をステージ３０の目的とする設置位置に位置決めする。

なお、ワーク１００の搬送方向と交差する方向については、ラック１０の収容空間による規制及びワーク１００を搬送するアーム２０の直進精度によって、ステージ３０のエッジクランプ３１に囲まれた領域内に位置が収束すると共に、エッジクランプ３１による位置合わせ作用によって、機械的に位置の精度が担保される。
これにより、カメラ等の高コストな装置を用いることなく、光センサ等、物体の有無を検出するセンサでワーク１００の通過を検出することにより、搬送方向におけるワーク１００の中心位置を検出することができる。
したがって、より低コストかつ簡単にワークの位置決めを行うことができる。

［変形例１］
上述の実施形態において、一方向におけるワーク１００の中心位置を光センサ４０ａ，４０ｂの検出結果から算出する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。
即ち、ワーク１００をラック１０からステージ３０に直進させる図１の搬送方向以外において、同様に、ワーク１００を移動させ、光センサ４０ｃ，４０ｄによってワーク１００の通過距離を検出して、その方向におけるワーク１００の中心位置を算出することとしてもよい。
図７は、ワーク１００の中心位置を複数の方向において検出する例を示す模式図である。
図７に示すように、複数の方向においてワーク１００の中心位置を検出する場合、例えば、ラック１０の開口部１１から直進する第１の方向及び、第１の方向から所定角度ずれた第２の方向（０度より大きく、１８０度より小さい角度ずれた方向）にワーク１００を移動させて、第１の方向及び第２の方向におけるワーク１００の中心位置をそれぞれ算出することができる。
このように、ラック１０からステージ３０への搬送方向、及び、この搬送方向から所定角度ずれた方向において、それぞれの方向におけるワーク１００の中心位置を検出することで、ワーク１００全体の中心位置を検出することができる。
このとき、ワーク１００を移動させるために設定される所定角度は、搬送方向と同一でなければよく、中心位置の検出に許容される誤差、あるいは、光センサの検出精度等に基づいて決定することができる。
なお、ラック１０からステージ３０への搬送方向から所定角度ずれた方向において、ワーク１００の通過距離を検出する光センサ４０ｃ，４０ｄの一部を、ラック１０からステージ３０への搬送方向においてワーク１００の通過距離を検出する光センサ４０ａ，４０ｂのいずれかで兼用させることとしてもよい。
これにより、最小の場合、３つの光センサによって、ワーク１００全体の中心位置を検出することが可能となる。

なお、上述の実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の機能を実現する種々の実施形態が本発明の範囲に含まれる。
例えば、上述の実施形態において、ワーク１００の通過を検出するセンサとして、光センサを用いることとして説明したが、これに限られない。例えば、磁気センサや、音波または超音波を用いたセンサ等によって、ワーク１００の通過を検出することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 搬送装置、１０ ラック、１０ａ，４０ａ～４０ｄ 光センサ、１１ 開口部、２０ アーム、３０ ステージ、３１ エッジクランプ、５０ 制御部、１００ ワーク、１０１ オリエンテーションフラット

Claims (5)

1. オリエンテーションフラットを有するワークを収容する収容手段と、
   前記ワークが設置される設置手段と、
   前記収容手段から前記設置手段に前記ワークを搬送する搬送手段と、
   前記オリエンテーションフラットの幅よりも広く、前記ワークの幅よりも狭い間隔で、前記搬送手段が前記ワークを直線的に搬送する第１搬送経路の中心から幅方向に等距離の位置に設置され、前記ワークの通過を検出する複数の第１センサと、
   前記オリエンテーションフラットの位置にかかわらず、前記複数の第１センサによって検出された前記ワークの通過距離のうち、最長の通過距離を１／２とすることにより、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置を取得する中心位置取得手段と、
   を備え、
   前記搬送手段は、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置に基づいて、前記ワークを前記設置手段に設置することを特徴とする搬送装置。
2. オリエンテーションフラットを有するワークを収容する収容手段と、
   前記ワークが設置される設置手段と、
   前記収容手段から前記設置手段に前記ワークを搬送する搬送手段と、
   前記オリエンテーションフラットの幅よりも広く、前記ワークの幅よりも狭い間隔で、前記搬送手段が前記ワークを直線的に搬送する第１搬送経路の幅方向に設置され、前記ワークの通過を検出する複数の第１センサと、
   前記複数の第１センサによって検出された前記ワークの通過距離のうち、最長の通過距離に基づいて、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置を取得する中心位置取得手段と、
   を備え、
   前記搬送手段は、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置に基づいて、前記ワークを前記設置手段に設置し、
   前記設置手段は、前記搬送手段によって搬送された前記ワークを外方から押圧し、当該設置手段の中央位置に位置決めする複数の位置決め部材を備え、
   前記搬送手段は、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置に基づいて、前記複数の位置決め部材に囲まれた領域に前記ワークを搬送することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記収容手段は、前記ワークを保持する所定幅の収容空間を有し、
   前記搬送手段は、前記収容手段の前記収容空間から取り出した前記ワークを、前記第１搬送経路に沿う方向に対する幅方向に所定の誤差以内で搬送し、
   前記設置手段における前記複数の位置決め部材に囲まれた領域は、前記収容空間の前記所定幅、及び、前記搬送手段の前記所定の誤差を包含する幅を有することを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記搬送手段は、前記第１搬送経路に沿う方向からずれた第２搬送経路の方向に前記ワークを搬送し、
   前記第２搬送経路に沿う方向において、前記オリエンテーションフラットの幅よりも広く、前記ワークの幅よりも狭い間隔で、前記搬送手段が前記ワークを直線的に搬送する経路の幅方向に設置され、前記ワークの通過を検出する複数の第２センサを備え、
   前記中心位置取得手段は、前記複数の第２センサによって検出された前記ワークの通過距離のうち、最長の通過距離に基づいて、前記第２搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の搬送装置。
5. オリエンテーションフラットを有するワークを収容する収容手段から、前記ワークが設置される設置手段に前記ワークを搬送する搬送工程と、
   前記オリエンテーションフラットの幅よりも広く、前記ワークの幅よりも狭い間隔で、前記ワークを搬送する搬送手段が前記ワークを直線的に搬送する第１搬送経路の幅方向に設置され、前記ワークの通過を検出する複数の第１センサによって、前記ワークの通過距離を検出する通過距離検出工程と、
   前記オリエンテーションフラットの位置にかかわらず、前記複数の第１センサによって検出された前記ワークの通過距離のうち、最長の通過距離を１／２とすることにより、前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置を取得する中心位置取得工程と、
   前記第１搬送経路に沿う方向における前記ワークの中心位置に基づいて、前記ワークを前記設置手段に設置する設置工程と、
   を含むことを特徴とする搬送方法。