JPH0752070A - 試料把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 試料を載せている試料載置板１３から水平方
向に突出した断面ほぼ円形の棒状体からなる把持部２２
を、ロボット１１の腕の先端に設けられているチャック
１２で挟持し試料載置板１３を持ち上げて移動させる試
料の移動方法であって、この把持部２２には上下方向に
突出した回転防止片２２Ａを設けたものである。 【効果】 把持部２２には上下方向に突出している回転
防止片２２Ａが設けられているから、この把持部２２が
断面ほぼ円形であっても、この把持部２２をロボットの
チャック１２で挟んで持ち上げても、把持部２２が回転
することがない。従って、この試料載置板１３の上に載
せている試料が落下することがなく安心して試料を移動
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料を載せている試料載
置板をロボットの腕の先端に設けられたチャックで把持
する試料把持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すように、ロボットの腕
の先端に設けられたチャック４１を用いて試料載置板４
２を把持し、この試料載置板４２を装置４３へセッティ
ングしたり、取り外したりする場合には、チャック４１
に対する試料載置板４２の位置決めを正確に行なう必要
がある。この位置決めを行なう手段として、チャック４
１をＶ溝形状、試料載置板４２の把持部４４を円形にす
る方法がよく知られている。

【０００３】更に、上記従来技術だけでは、把持部４４
の軸方向に直交するＸＹ方向にて位置決めできるだけで
あるが、実際には把持部４４の軸方向であるＺ方向の位
置決めも行なう必要がある。このようなＺ方向の位置決
めを行なう試料把持方法として、特開昭62-102986 があ
る。これはチャック４１をＶ溝形状にして、試料載置板
４２のＸＹ方向での位置決めを行なうとともに、チャッ
ク４１の一端を把持部４４の軸方向で試料載置板４２に
押圧することにより、把持部４４のＺ方向での位置決め
も行なうようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には、下記、の問題点がある。 Ｖ溝形状のみの場合 チャック４１に設けたＶ溝形状でＸＹ方向の位置決めは
可能であるが、チャック４１と把持部４４とは点接触と
なるため、試料載置板４２を試料載置台から取り出すと
きの摩擦等により把持部４４及び試料載置板４２はＺ軸
回りで容易に回転してしまい、試料載置板４２のＸＹ面
内での姿勢を決めることができない。

【０００５】また、係る問題を解決するために、このロ
ボットのチャック４１のＶ溝形状の傾斜面にゴムや布等
の摩擦抵抗の大きな材料を取り付けることが考えられる
が、このようにするとチャック４１で把持部４４を挟む
と、このゴムや布等の柔軟な材料の厚みが変化するか
ら、正確な位置に試料載置板４２を移動させることがで
きない。また、長期間使用している間にゴムや布が硬く
なり再び把持部４４が回転するようになる。

【０００６】更に、このロボットのチャック４１の相対
する面を把持部４４の外周面に沿うように断面円弧状の
凹部にして把持部４４との接触面積を多くすることも考
えられるが、本発明者が実験したところ、チャック４１
の相対する面を円弧状にしても、この円弧状の凹部のい
ずれかの点が接触するだけであって、接触面積が増加せ
ず、従って、問題が解決しないということが判明した。

【０００７】また、チャック４１に設けたＶ溝形状によ
って把持部４４をその軸方向に直交するＸＹ方向にて位
置決めすることができるが、把持部４４の軸方向である
Ｚ方向の位置決めはロボットの移動量制御により精度良
く位置決めする必要がある。ところが、ロボットの移動
量制御を精度良く行なっても、試料載置板４２の位置が
ずれると、Ｚ方向の位置決めはできない。即ち、試料載
置板４２は試料交換のため、試料載置台に着脱する必要
があり、試料載置板と試料載置台の間にはある程度の隙
間が存在する。このため、試料載置板の位置を試料載置
台上で正確に位置決めするためには、更に別の位置決め
機構が必要になる。

【０００８】Ｖ溝形状＋Ｚ方向押圧機構の場合 上記におけるＺ方向での位置決めの欠点はなくなる
が、把持部４４及び試料載置板４２の回転防止には効果
がない。また、Ｚ方向押圧機構を実現するため、チャッ
ク等の機構が複雑になり、チャック回りの重量増加によ
り当該チャックによる可搬重量が減少してしまう。

【０００９】本発明は、簡単、軽量な構造でＸＹ方向で
の位置決めを正確に行ない、然もＺ軸回りでの回転を防
止し、試料載置板を確実に一定の姿勢で把持することを
目的とする。

【００１０】また本発明は、簡単、軽量な構造でＸＹＺ
方向での位置決めを正確に行ない、然もＺ軸回りでの回
転を防止し、試料載置板を確実に一定の姿勢で把持する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、試料を載せている試料載置板をロボットの腕の先端
に設けられたチャックで把持する試料把持装置におい
て、前記試料載置板には水平方向に突出した断面ほぼ円
形の棒状体からなる把持部が、又、この把持部には上下
方向に突出した回転防止片がそれぞれ設けられ、前記ロ
ボットの腕の先端部には相対するほぼ垂直な対面を有す
る左右一対のチャックが、又、このチャックのほぼ垂直
な対面には先端から水平方向に長く窪み両側壁が傾斜面
となっている凹部がそれぞれ設けられていて、この一対
のチャックの間に把持部を入れてチャックを閉じ、凹部
の傾斜面と把持部の外周面とを接触させ、このチャック
の間に回転防止片を入れた状態にして、一対のチャック
で把持部を挟持するようにしたものである。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、試料を載せて
いる試料載置板をロボットの腕の先端に設けられたチャ
ックで把持する試料把持装置において、前記ロボットの
腕の先端部には相対する平行な対面を有する左右一対の
チャックが、又、このチャックの平行な対面には先端か
ら対面に沿って長く窪み、両側壁が傾斜面となっている
凹部と、その凹部の谷の部分に第１係合部が設けられて
いて、前記試料載置板には外方向に突出した断面が略円
形の棒状体からなる把持部が、又、この把持部には前記
チャックに設けられた第１係合部と対応する位置にこの
第１係合部と把持部の軸方向と周方向の両方向にて係合
する第２係合部が設けられていて、把持部をこの一対の
チャックで把持し、凹部の傾斜面と把持部の外周面とを
接触させ、第１係合部を把持部の第２係合部に勘合させ
ることにより試料載置板の位置決めを行なうようにした
ものである。

【００１３】請求項３に記載の本発明は、請求項２に記
載の発明において更に、前記チャックに設けられる第１
係合部がピン、試料載置板の把持部に設けられる第２係
合部が勘合穴であるようにしたものである。

【００１４】請求項４に記載の本発明は、請求項２に記
載の発明において更に、前記チャックに設けられる第１
係合部が凸条部、試料載置板の把持部に設けられる第２
係合部が勘合溝であるようにしたものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の本発明によれば下記の作用
がある。 本発明に使用する試料載置板にはほぼ水平方向に突出
している棒状体からなる把持部が設けられているから、
この棒状体からなる把持部をロボットの腕の先端部に設
けられている一対のチャックの中に入れてチャックを閉
じる。

【００１６】すると、このチャックのほぼ垂直な対面に
は先端から水平方向に長く窪み両側壁が傾斜面となって
いるＶ溝状等の凹部が設けられているから、この把持部
はこの凹部の一番深い場所で挟まれる。即ち、試料載置
板の位置が若干ずれていて、この把持部がＶ溝状等の傾
斜面の途中で挟まれるようなことがあっても、把持部は
この傾斜面に沿って滑ってＶ溝状等の凹部の一番深い場
所に移動して挟まれ、把持部をその軸方向に直交するＸ
Ｙ方向にて正確に位置決めされる。

【００１７】この際、把持部には上下方向に突出した回
転防止片が設けられているから、挟んだときの状態は、
Ｖ溝状等の凹部の傾斜面と把持部の外周面とが接触し、
回転防止片がチャックの間に入った状態になる。

【００１８】従って、この把持部を挟持して試料載置板
を持ち上げると、回転防止片がチャックの間に入ってい
るから、把持部の断面ほぼ円形であっても把持部がＺ軸
回りに回転することがない。

【００１９】このようになっているから、試料載置板が
回転して試料が落下することなく、把持部をロボットの
チャックで挟持し試料載置板を持ち上げて、ほぼ正確な
位置に移動させることができる。

【００２０】請求項２に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 一対のチャックで把持部を把持すると、試料載置板の
位置が所定位置から若干ずれていても、把持部はチャッ
クのＶ溝状等の傾斜面に沿ってＶ溝状等の凹部の一番深
い位置に移動して挟まれ、把持部はその軸方向に直交す
るＸＹ方向にて正確に位置決めされる。

【００２１】このとき、チャックの第１係合部と把持部
の第２係合部とが、把持部の軸方向（Ｚ方向）と同方向
にて係合する。従って、把持部はＺ方向にて正確に位置
決めされるとともに、その断面が略円形であってもＺ軸
回りに回転する如くがない。

【００２２】従って、ロボットのチャックで把持部を上
述の如く把持される試料載置板は、ＸＹＺ方向で正確に
位置決めされ、かつＺ軸回りでの回転を防止され、結果
として確実に一定の姿勢で把持される。このとき、チャ
ックは複雑なＺ方向押圧機構やＺ軸回り回転防止機構を
備えていないから、構造は簡単、軽量である。

【００２３】請求項３に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 チャック側の第１係合部をピン、試料載置板側の把持
部の第２係合部を勘合穴とすることにより、多数の試料
載置板の把持部のそれぞれに穴加工をするだけで足り、
これらの把持部毎にピンを設けるものに比してコスト上
有利となる。

【００２４】請求項４に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 チャック側の第１係合部を凸条部、試料載置板側の把
持部の第２係合部を勘合溝とすることにより、チャック
に凸条部を一体成形することができ、コスト上有利であ
る。

【００２５】

【実施例】図１は本発明が適用される試料供給装置を示
す模式図、図２は第１実施例を示す模式図であり、
（Ａ）は試料載置板の把持部とロボットのチャックとを
示す説明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状態の
断面を示す説明図、図３は第２実施例を示す模式図であ
り、（Ａ）は把持部を示す斜視図、（Ｂ）は把持部の断
面を示す説明図、図４は第３実施例を示す模式図であ
り、（Ａ）は試料載置板の把持部とロボットのチャック
とを示す説明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状
態の断面を示す説明図、図５は第４実施例を示す模式図
であり、（Ａ）は試料載置板の把持部とロボットのチャ
ックとを示す説明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟ん
だ状態の断面を示す説明図、図６は従来例を示す模式図
であり、（Ａ）は試料載置板の把持部をロボットのチャ
ックで挟んでいる状態を示す説明図、（Ｂ）は把持部を
チャックで挟んだ状態の断面を示す説明図である。

【００２６】図１は本発明の対象となる試料供給装置で
ある。１１は試料を供給するロボット、１２はその先端
に設けられ、試料を把持する左右一対のチャック、１３
は不図示の試料を載置した試料載置板、１４はそれを載
せる試料載置台、１５は試料の供給先であるステージの
一部を示している。このような装置では、人間が先ず試
料載置板１３を試料載置台１４に載置する。このとき、
試料載置板１３の試料載置台１４に載置し易いように試
料載置板１３と試料載置台１４の対応する部分には隙間
が設けられている。この隙間が原因で試料載置板１３は
隙間分だけのバラツキをもつことになる。このため、ロ
ボットで正確に位置決めを行なっても、このバラツキの
存在のため、ロボットの基準位置に対して正確に位置決
めすることは難しい。

【００２７】（第１実施例）（図２） 図２は本発明の第１実施例であり、左右のチャック１
２、１２は両方とも水平方向に移動させて開閉させるこ
とができる。そして、このチャック１２を閉じるとほぼ
垂直な対面が合うようになっている。この対面には図２
の（Ｂ）に示すように、両側が傾斜面となっている。Ｖ
溝状の凹部１２Ａが前端面から後方に水平方向に長く設
けられている。

【００２８】１３は試料載置板であり、この試料載置板
１３には前方に水平に突出した断面ほぼ円形の棒状体か
らなる把持部２２が設けられている。

【００２９】この把持部２２の上下には上下方向に突出
した回転防止片２２Ａが設けられている。

【００３０】次に、上記装置を使用して試料を移動させ
る移動方法について説明する。 (1) 試料載置板１３の上に試料（不図示）を載せる。

【００３１】(2) コンピュータ（不図示）の指示により
ロボット１１の腕を動かせて、左右のチャック１２、１
２を閉じ把持部２２を挟む。

【００３２】(3) すると、Ｖ溝状の凹部１２Ａの傾斜面
と把持部２２の外周面とが接触し、左右のチャック１
２、１２の間に回転防止片２２Ａが入った状態になっ
て、把持部２２を左右のチャック１２、１２で挟まれ
る。

【００３３】(4) 次に、このロボット１１の腕を移動さ
せて試料載置板１３を持ち上げて所定位置に移動させ
る。

【００３４】本実施例によれば、一対のチャック１２で
把持部２２を挟持すると、試料載置板１３の位置が所定
位置から若干ずれていても、把持部２２はチャック１２
のＶ溝状の傾斜面に沿ってＶ溝状の凹部１２Ａの一番深
い位置に移動して挟まれ、把持部２２はその軸方向に直
交するＸＹ方向にて正確に位置決めされる。

【００３５】この際、回転防止片２２Ａが左右のチャッ
ク１２、１２の間に入っているから、把持部２２が断面
略円形であっても把持部２２はＺ軸回りに回転する如く
がない。

【００３６】従って、ロボットのチャック１２で把持部
２２を上述の如く把持される試料載置板１３は、ＸＹ方
向で正確に位置決めされ、かつＺ軸回りでの回転を防止
され、結果として確実に一定の姿勢で把持される。この
とき、チャック１２はＺ軸回り回転防止機構を備えてい
ないから、構造は簡単、軽量である。

【００３７】（第２実施例）（図３） 次に図３に示す第２実施例について説明する。図３に示
す第２実施例では、把持部２２の上下方向に突出して設
けられている回転防止片２２Ｂが長手方向に長いことが
異なる。その他は図２に示す第１実施例と同じであり、
同じ作用をするので説明を省略する。

【００３８】（第３実施例）（図４） 図４は本発明の第３実施例であり、チャック１２はロボ
ット１１の腕の先端部にて相対する平行な対面を有し、
また、このチャック１２の平行な対面には先端から対面
に沿って窪み、両側壁が傾斜面となっているＶ溝状の凹
部１２Ａと、その凹部１２Ａの谷の部分にピン２１（第
１係合部）が設けられている。

【００３９】また、試料載置板１３には外方向に突出し
た断面が略円形の棒状体からなる把持部２２が、また、
この把持部２２には前記チャック１２に設けられたピン
２１と対応する位置に、このピン２１と把持部２２の軸
方向と周方向の両方向にて係合する勘合穴２３（第２係
合部）が設けられている。

【００４０】次に、試料の把持方法について説明する。 (1) 試料載置板１３の上に試料（不図示）を載せる。

【００４１】(2) コンピュータ（不図示）の指示により
ロボット１１の腕を動かせて、左右のチャック１２、１
２を閉じ、把持部２２を挟む。これにより、Ｖ溝状の凹
部１２Ａの傾斜面が把持部２２の外周面を挟持し、かつ
チャック１２のピン２１が把持部２２の勘合穴２３に勘
合する。上記(2) により、チャック１２に対する試料載
置板１３の位置決めを行なった後、ロボット１１の腕を
移動させ、試料載置板１３を持ち上げて所定位置に移動
させる。

【００４２】以下、本実施例の作用について説明する。 一対のチャック１２で把持部２２を把持すると、試料
載置板１３の位置が所定位置から若干ずれていても、把
持部２２はチャック１２のＶ溝状の傾斜面に沿ってＶ溝
状の凹部１２Ａの一番深い位置に移動して挟まれ、把持
部２２はその軸方向に直交するＸＹ方向にて正確に位置
決めされる。

【００４３】このとき、チャック１２のピン２１と把持
部２２の勘合穴２３とが、把持部２２の軸方向（Ｚ方
向）と同方向にて係合する。従って、把持部２２はＺ方
向にて正確に位置決めされるとともに、その断面が略円
形であってもＺ軸回りに回転する如くがない。

【００４４】従って、ロボット１１のチャック１２で把
持部２２を上述の如く把持される試料載置板１３は、Ｘ
ＹＺ方向で正確に位置決めされ、かつＺ軸回りでの回転
を防止され、結果として確実に一定の姿勢で把持され
る。このとき、チャック１２は複雑なＺ方向押圧機構や
Ｚ軸回り回転防止機構を備えていないから、構造は簡
単、軽量である。

【００４５】チャック１２側の第１係合部をピン２
１、試料載置板１３側の把持部２２の第２係合部を勘合
穴２３とすることにより、多数の試料載置板１３の把持
部２２のそれぞれに穴加工をするだけで足り、これらの
把持部２２毎にピンを設けるものに比してコスト上有利
となる。

【００４６】尚、上記実施例において、ピン２１が先端
部、勘合穴２３の開口部にはテーパ又は面取を施し、そ
の勘合をスムースに行なわせることができる。

【００４７】また、上記実施例において、チャック１２
に勘合穴２３を設け、把持部２２にピン２１を設けても
良い。

【００４８】（第４実施例）（図５） 図５は本発明の第４実施例である。この第４実施例で
は、チャック１２のＶ溝状の凹部１２Ａに凸条部３１
（第１係合部）を設け、試料載置板１３の把持部２２に
はチャック１２の凸条部３１に対応する位置にこの凸条
部３１と把持部２２の軸方向と周方向の両方向にて係合
する勘合溝３２（第２係合部）を設けた。

【００４９】これによれば、チャック１２に凸条部３１
を一体成形することができ、コスト上有利となる。

【００５０】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、チャックの
凹部は両側壁が傾斜面となっているものであれば、Ｖ溝
状であることに限らない。また、チャックのＶ溝状等の
凹部に把持部と接触してオンする接触センサを設け、チ
ャックによる把持完了を検知可能とする等、他の技術手
段を組込むものであっても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単、軽
量な構造でＸＹ方向での位置決めを正確に行ない、然も
Ｚ軸回りでの回転を防止し、試料載置板を確実に一定の
姿勢で把持することができる。

【００５２】また本発明によれば、簡単、軽量な構造で
ＸＹＺ方向での位置決めを正確に行ない、然もＺ軸回り
での回転を防止し、試料載置板を確実に一定の姿勢で把
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明が適用される試料供給装置を示す
模式図である。

【図２】図２は第１実施例を示す模式図であり、（Ａ）
は試料載置板の把持部とロボットのチャックとを示す説
明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状態の断面を
示す説明図である。

【図３】図３は第２実施例を示す模式図であり、（Ａ）
は把持部を示す斜視図、（Ｂ）は把持部の断面を示す説
明図である。

【図４】図４は第３実施例を示す模式図であり、（Ａ）
は試料載置板の把持部とロボットのチャックとを示す説
明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状態の断面を
示す説明図である。

【図５】図５は第４実施例を示す模式図であり、（Ａ）
は試料載置板の把持部とロボットのチャックとを示す説
明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状態の断面を
示す説明図である。

【図６】図６は従来例を示す模式図であり、（Ａ）は試
料載置板の把持部をロボットのチャックで挟んでいる状
態を示す説明図、（Ｂ）は把持部をチャックで挟んだ状
態の断面を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ ロボット １２ チャック １２Ａ 凹部 １３ 試料載置板 ２１ ピン（第１係合部） ２２ 把持部 ２２Ａ、２２Ｂ 回転防止片 ２３ 勘合穴（第２係合部） ３１ 凸条部（第１係合部） ３２ 勘合溝（第２係合部）

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【手続補正書】

【提出日】平成６年３月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を載せている試料載置板をロボット
   の腕の先端に設けられたチャックで把持する試料把持装
   置において、前記試料載置板には水平方向に突出した断
   面ほぼ円形の棒状体からなる把持部が、又、この把持部
   には上下方向に突出した回転防止片がそれぞれ設けら
   れ、前記ロボットの腕の先端部には相対するほぼ垂直な
   対面を有する左右一対のチャックが、又、このチャック
   のほぼ垂直な対面には先端から水平方向に長く窪み両側
   壁が傾斜面となっている凹部がそれぞれ設けられてい
   て、この一対のチャックの間に把持部を入れてチャック
   を閉じ、凹部の傾斜面と把持部の外周面とを接触させ、
   このチャックの間に回転防止片を入れた状態にして、一
   対のチャックで把持部を挟持することを特徴とする試料
   把持装置。
2. 【請求項２】 試料を載せている試料載置板をロボット
   の腕の先端に設けられたチャックで把持する試料把持装
   置において、 前記ロボットの腕の先端部には相対する平行な対面を有
   する左右一対のチャックが、又、このチャックの平行な
   対面には先端から対面に沿って長く窪み、両側壁が傾斜
   面となっている凹部と、その凹部の谷の部分に第１係合
   部が設けられていて、 前記試料載置板には外方向に突出した断面が略円形の棒
   状体からなる把持部が、又、この把持部には前記チャッ
   クに設けられた第１係合部と対応する位置にこの第１係
   合部と把持部の軸方向と周方向の両方向にて係合する第
   ２係合部が設けられていて、 把持部をこの一対のチャックで把持し、凹部の傾斜面と
   把持部の外周面とを接触させ、第１係合部を把持部の第
   ２係合部に勘合させることにより試料載置板の位置決め
   を行なうことを特徴とした試料把持装置。
3. 【請求項３】 前記チャックに設けられる第１係合部が
   ピン、試料載置板の把持部に設けられる第２係合部が勘
   合穴である請求項２記載の試料把持装置。
4. 【請求項４】 前記チャックに設けられる第１係合部が
   凸条部、試料載置板の把持部に設けられる第２係合部が
   勘合溝である請求項２記載の試料把持装置。