JPH1059541A - 物品位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置決め装置を簡単な構造で低コストのもの
にすると共に、ワーク移載時間を短縮する。 【解決手段】 ロボット２０で動かされるロボットハン
ド３０にコイルバネ５で付勢されたコンタクトヘッド２
を持つＬ方向位置決めプランジャーを取り付け、ハンド
の前進と共にヘッド２でワークＷを押し、これをカセッ
ト１０の突条１２に押し当て、自動的にＬ方向の位置を
決める。Ｂ方向の位置は、幅揃え機構６０で決める。 【効果】 中間に２軸位置決め装置を持つステーション
を設ける必要がなくなり、移載時間の短縮、装置の簡素
化及び低コスト化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物品位置決め装置に
関し、特に熱処理設備のワーク移載システムに有効に活
用される。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＣＤ用ガラス基板等のワークの
移載システムは、図９に示す如く、多段にワークＷを積
載したカセット１０と、ワークを１枚づつ搬送するロボ
ット２０及びこれに取り付けられたロボットハンド３０
と、ワークの長さ方向であるＬ方向及び幅方向であるＢ
方向にワークを位置決めするためのワーク位置決めステ
ーション４０と、熱処理装置であるオーブン５０や機能
モジュール等のワークが段積みされる積載装置等で構成
されている。

【０００３】このシステムでは、ワークをカセット１０
からオーブン５０に移載するが、ワークの破損防止等の
ため、ワークを定められた位置に正確に移載する必要が
ある。そのために２方向位置決めステーション４０を設
け、カセット１０内に置かれたワークを中間的に位置決
めステーション４０に搬入し、そこでＬ方向及びＢ方向
の位置を正確に定め、ロボット２０がロボットハンド３
０を介して再度ワークを受け取り、最終的にオーブン５
０に移載する二度移載方式を用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような位置決め装置では、中間に位置決めステーション
４０への余分な移載工程が生ずるので、目的とするワー
クの最終移載場所までの移載時間が長くなる。そのた
め、ワークを機能モジュール等の積載装置に移載する場
合には、全体の工程時間が長くなり、生産ラインの能率
を低下させる。

【０００５】移載先が熱処理装置である場合には、ワー
クの移載時間が長くなると、１枚のワークを出し入れす
る１タクトの時間が長くなる。特に、熱処理装置の高集
積化を図るために、ワークの入口／出口をそれぞれ２箇
所に設け、２箇所の出入口からワークを出し入れするよ
うな熱処理装置では、ロボットが高さの異なった口間で
昇降動作もしなければならないので、１タクト時間がよ
り長くなる。一方、ワーク位置決めステーションは、Ｌ
方向及びＢ方向の２軸位置決め機構を持つ必要があるの
で、構造が複雑になると共に大幅にコスト高になる。

【０００６】そこで本発明は、従来技術に於ける上記問
題を解決し、物品の移載時間を短縮すると共に、移載シ
ステムを構成する装置の構造の簡素化とコストの低減を
図り、更に、移載される装置が熱処理装置であるときに
は、１タクト時間を短縮して処理能率を向上させること
ができる物品位置決め装置を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、物品位置決め装置が、
物品が当てられて位置決めされる位置決め部を備えた物
品収納体の前記位置決め部に前記物品を押し付けるため
の物品押し部と、該物品押し部の動きを案内すると共に
移動体によって前記押す方向に移動される本体部と、該
本体部と前記物品押し部との間に介装され前記物品押し
部を前記押す方向に弾力的に付勢する付勢部材と、を有
することを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、上記に加えて、前記物
品は平板状物であり、前記収納体は前記平板状物を多段
に積載して所定位置に位置決めされるカセットであり、
前記移動体は所定位置に位置決めされたロボットのロボ
ットハンドであって前記カセットから前記平板状物を取
り出して所定位置に位置決めされた積載装置に移載する
ためのロボットハンドであり、前記カセットの中におけ
る前記平板状物の位置であって前記押す方向に直角の方
向の位置を決める幅方向位置決め手段を有することを特
徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、上記に加えて、前記平
板状物は熱処理装置で処理される被処理物であり、前記
積載装置は前記熱処理装置に用いられることを特徴とす
る。

【００１０】請求項４の発明は、上記に加えて、前記積
載装置は前記熱処理装置内に装着されていて、前記熱処
理装置は２箇所の位置に前記被処理物の入口を備え、前
記ロボットは前記被処理物を順次前記２箇所の入口から
入れて前記積載装置に載せることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した物品位置
決め装置の一例であるワーク位置決めプランジャーを含
む部分の構造を示す。位置決めプランジャー１は、物品
押し部としてのコンタクトヘッド２及びこれを装着した
プランジャーシャフト３、本体部としてのガイドブロッ
ク４、付勢部材としてのコイルバネ５等によって構成さ
れている。

【００１２】コンタクトヘッド２に対して、物品である
平板状のＬＣＤガラス基板等から成るワークＷを収納し
た物品収納体としてのカセット１０が対向している。コ
ンタクトヘッド２は、カセット１０の奥壁１１に固定さ
れた位置決め部としての突条１２にワークＷを押し当
て、ワークの長さ方向であるＬ方向の位置決めをするた
めのものである。

【００１３】ガイドブロック４は、内部に筒状の穴４ａ
を備えていて、この中にプランジャーシャフト３が摺動
自在に挿入されることにより、コンタクトヘッド２の押
す方向でもある前記Ｌ方向へのプランジャーシャフト３
の移動を案内すると共に、移動体としてのロボットハン
ド３０の枠板３１にネジ６及び当て板７で取り付けら
れ、ロボットハンドと共にＬ方向に往復移動される。コ
イルバネ５は、ガイドブロック４とプランジャーシャフ
ト３の先端の六角ナット部分８との間に介装され、シャ
フト及びコンタクトヘッドをＬ方向であってワークＷに
向かう方向に弾力的に付勢している。

【００１４】図２は、以上のような位置決めプランジャ
ー１の取り付けられたロボットハンド３０の全体構造を
示し、図３は、その一部断面を含む正面及び側断面を図
２よりも拡大して示している。

【００１５】ロボットハンド３０は、前記枠板３１、こ
の上に固定され断面がほぼ角形のパイプから成る支持部
材３２、補強部材３３及びこれらを一体化する結合板３
３ａ、支持部材３２に開けられた２箇所の吸着用開口３
２ａ（図３（ｂ））、ワークＷを吸着するための吸着パ
ッド３４、内部空間部３２ｂ（図３（ｂ）、（ｃ））の
空気を吸い出すために開けられた吸出用開口３２ｃ（図
３（ｃ））、内部空間部３２ｂを密閉するように取り付
けられた両端カバー３５、吸出用開口３２ｃに図示しな
い真空装置を接続するパイプのジョイント部３６（図３
（ａ））、等を備えている。

【００１６】ロボットハンド３０の根元側は、図におい
て二点鎖線で示すロボットの移動体２１の取付部２１ａ
に取り付けられている。補強部材３３の１つには、ワー
ク検出用センサ３７が取り付けられ、その導線がパイプ
の内部空間内に導設されている。枠板３１には、センサ
用のアンプ３８が取り付けられている。なお、支持部材
及び補強部材を図示のような角形パイプで形成すると、
高強度の割りに軽量化されるので、ロボットハンドの高
速移動が可能になる。

【００１７】図４は、ロボットハンド３０が取り付けら
れるロボットの一例を示す。このロボット２０は、前記
移動体２１と、これを矢印Ｌで示すように水平往復移動
させる水平移動機構部２２と、水平移動機構部２２を矢
印Ｖで示す方向に垂直往復移動動させる昇降機構部２３
と、これらの全体を旋回させる旋回駆動部２４とを備
え、三次元動作をするロボットである。支持部材３２等
を備えたロボットハンド３０は、前述の如く水平移動機
構部２２の移動体２１に取り付けられている。このよう
なロボットは、図示しない制御装置により、予め定めら
れたＮＣ制御プログラムとセンサ検知によって自動的に
動作する。図において実線及び二点鎖線の水平移動機構
部２２の位置は、それぞれ最上位置及び最下位置を示
す。図５はカセット１０及びワークの幅方向位置決め手
段としての幅揃え機構６０の構成例を示す。

【００１８】カセット１０は、前記奥板１１及びＬ方向
位置決め用の突条１２、天板１３、底板１４、支柱１
５、支柱に取り付けられワークＷを載せられるように４
箇所に多段に設けられたワーク受け１６等で構成されて
いて、図示しない位置決めピン等によって所定位置に位
置決め設置される。

【００１９】幅揃え機構６０は、ワークＷの幅方向であ
るＢ方向の位置を決める機構で、本例のものは揺動式に
なっていて、カセット１０の四隅部で幅の外側に合計４
箇所に設けられ、それぞれの機構は、揺動中心軸６１、
この軸で一端側を連結された上下揺動アーム６２、６
３、これらの他端側に回転自在に支持されたローラ６４
等によって構成されている。揺動中心軸６１は、図示し
ないモータで同図（ｂ）において二点鎖線で示す退避位
置と実線で示す揃え位置との間で一定角度往復回転され
る。ワークを揃えるときには、幅Ｂ方向に相対向するロ
ーラ６４は、ワークの幅ｂよりも僅かに大きい間隔（ｂ
＋δｂ）を持つ位置に設定される。

【００２０】図６は、本発明のワーク位置決め装置を特
に有効に利用できる装置の一例である２箇所開口式の熱
処理装置の本体部の概略構造を示し、図７はその中に装
備されたワーク積載用のゴンドラの構造を示す。

【００２１】熱処理装置であるオーブン５０は、断熱壁
５１、これに囲われた熱処理室５２、その内部に例えば
４０枚程度のＬＣＤガラス基板から成るワークＷを上下
方向に狭い間隔で積層支持できるゴンドラ７０、それぞ
れＨ₁ 及びＨ₂ の高さ位置の上下２箇所に設けられたワ
ーク入口５３、５４及び出口５５、５６、熱風循環ダク
ト５７、ゴンドラの昇降及びガラス基板を支持する支持
板の旋回を駆動・制御する駆動制御機構部５８、図示し
ないヒータやファン等からなる熱風供給装置等を備えて
いる。

【００２２】ゴンドラ７０は、支持枠体７１、ワークの
幅方向であるＢ方向の両側に相対向してそれぞれ２組み
設けられた旋回軸７２、旋回アーム７３、この先端に支
持軸を介して上下方向に連設された第１段から第４０段
までの基板受７４（７４−１〜７４−４０）で構成され
ている。ワークＷは基板受７４の受け面７４ａ上に載せ
られる。基板受７４の間隔は旋回アーム７３で調整可能
になっていて、図７（ｂ）では間隔が最大になってい
る。

【００２３】図６では、ゴンドラ７０が最も下降した位
置になっていて、２０段及び４０段の基板受け７４−２
０及び７４−４０がそれぞれ下の入口５３と出口５５及
び上の入口５４と出口５６の位置になっている。このよ
うなオーブンによれば、上部のゴンドラの上昇スペース
はゴンドラエレア高さのほぼ１／３あればよいので、通
常の１つの出入り口のオーブンに較べて３／２の集積率
即ち５０％の集積率アップを図ることができる。なお、
更に高集積化を図るために、出入口を３か所又はそれ以
上の数にすることも可能である。

【００２４】図８は本発明の位置決め装置が適用される
ワーク熱処理設備のワーク搬入側部分の構成例を示す。
ワーク熱処理設備のワーク搬入側部分は、ワークＷを積
載したカセット１０（１０−１）及びその４隅部に設置
された幅揃え機構６０、位置決めプランジャー１を装備
したロボットハンド３０を動かすロボット２０、オーブ
ン５０等で構成されている。ロボット２０、オーブン５
０及び４台の幅揃え機構６０は、それぞれ所定位置に固
定的に設置されている。カセット１０は、生産され熱処
理行程に到達したワークＷを多数搭載して順次送られて
きて、その先頭のもの１０（１０−１）が、固定的に設
置されたロボット等の位置と関連して、ワークを適正な
位置に位置決めできるような所定位置に順次位置決め設
置される。

【００２５】以上のような本発明の位置決め装置を備え
たワーク熱処理設備は次のように作動する。ワークＷを
積載したカセット１０が所定位置に設置される前には、
ロボット２０の移動体２１はカセット１０に対してロボ
ットハンド３０を退避させた退避位置になっていて、カ
セット１０が矢印Ｂ方向に進行して所定位置に設置され
ることを妨げない。このときには、幅揃え機構６０も二
点鎖線で示す如く退避位置になっている。

【００２６】カセット１０が所定位置に位置決め設置さ
れると、４台の幅揃え機構６０が作動して実線の位置に
なり、そのローラ６４がワークのＢ方向の位置を決め
る。このときの位置決め精度は前述の如くδｂであり、
ワークがカセット内のワーク受け１６に安全に支持され
ると共に、熱処理装置の基板受け７４の受け面７４ａに
も安全に支持されるような精度である。幅方向の位置決
め後、ローラ６４を退避させてもよいが、ローラとワー
クとの間にクリアランスδｂがあると共に、ローラが回
転自在であるため、ローラをそのままの位置決め状態に
しておいてもよい。その場合には、ローラが各段のワー
ク毎に独立していることが望ましい。

【００２７】ワークの幅方向の位置が定まると、ロボッ
トの移動体２１がロボットハンド３０をカセット１０の
方向にＮＣ制御によって所定距離だけ前進させ、図の実
線の状態にする。このときには、ロボットハンドは取り
出すべきワークの少し下の位置になるように、昇降機構
部２３で予め高さ位置が調整されている。

【００２８】ロボットハンド３０が前進すると、位置決
めプランジャー１のコンタクトヘッド２がワークＷに接
触してこれをカセット１０の奥側の位置決め突条１２に
押し当て、ワークのＬ方向の位置を決める。この状態で
は、位置決めプランジャー１のコイルバネ５が圧縮さ
れ、ワークにはバネ力が作用する。従って、コイルバネ
５としては、ワークを押せると共に、圧縮されたときに
ワークを破壊することがないような適当なバネ力のもの
が選択される。コイルバネ５が圧縮されると、プランジ
ャーシャフト３がガイドブロック４の穴４ａに案内され
て中の方に入り込む。ロボットハンド３０の前進量は、
このようなコイルバネの圧縮量及びそれに伴って発生す
るバネ力を計算に入れて定められている。

【００２９】ワークＷのＬ及びＢ方向の位置が決まる
と、ロボットの移動体２１がバネの圧縮歪みを取り去る
に必要な予め定められた距離だけ後退し、少し上昇して
ワークを吸着パッド３４の上に乗せ、図示しない真空装
置が作動して吸着パッドがワークを吸着保持する。そし
て移動体２１が後退してロボットハンド３０がカセット
１０から退避し、ロボット２０は中心Ｏまわりに１８０
°回転する。

【００３０】この状態でロボットの昇降機構部２３が作
動し、ロボットハンドをオーブンの下の入口５３に対向
させる。次に移動体２１が前進し、ワークを保持したロ
ボットハンドが今度はオーブン５０の中に所定距離前進
し、吸着パッドの吸着を解除して少し下降し、ワークを
基板受け７４（７４−２０）の受け面７４ａ上に載置す
る。ワークはカセット１０内でＬ、Ｂの両方向を精度良
く位置決めされ、又ロボットハンド３０が予め計算され
た距離だけ動くので、ワークはカセット１０からオーブ
ン５０に精度良く移載される。その結果、オーブン５０
からワークを搬出するときにも、搬出側のロボットで熱
処理済ワークを積載するカセット内に正確に移載するこ
とができる。

【００３１】カセット１０から１枚のワークがオーブン
に移載されると、ロボットハンドが退避し、再びロボッ
トが１８０°回転し、昇降機構部が作動し、ロボットハ
ンドをカセット１０内の次の段のワークに対応する位置
に設定する。そして同様の動作によって次のワークを取
り出し、今度はオーブンの上の入口５４からワークを挿
入し、同様の動作で基板受け７４（７４−４０）上に乗
せる。上下の２箇所に新たなワークを積載すると、一連
のロボット動作によるワーク搭載が完了する。

【００３２】なおオーブンに入口側からワークを積載す
るときには、それ以前に出口側からその段の熱処理済の
ワークが取り出されている。又、オーブンへのワークの
出し入れ時には、図示しないシャッターが出入口を開閉
する。オーブン５０内では、２段分のワークが出し入れ
されると、ゴンドラ７０が１段上昇し、再びワークの出
し入れが行われる。ゴンドラが順次１段づつ上昇して最
上位置に到達すると、最下段まで下降し、再び所定時間
毎に１段づつ上昇する。この間に２枚づつワークの熱処
理が完了する。

【００３３】位置決めプランジャー１及び幅揃え機構６
０を用いたカセット１０からオーブン５０への以上のよ
うなワーク移載方法によれば、従来のようなワーク位置
決めステーションへの中間移載工程を省略できるので、
移載時間を半減させることができる。その結果、本例の
オーブン５０のように、ワーク出入口を２箇所設けて高
集積化を図り、通常の出入口１箇所のものに較べて、ロ
ボットの上下口間の昇降という余分の動作が追加される
ような熱処理装置であっても、所定の時間以内にワーク
の出し入れを完了できる。

【００３４】又、カセット１０に対して１方向（Ｂ方
向）幅揃え機構６０を設けることにより、構造が極めて
複雑になると共に大幅なコスト高になる２方向位置決め
機構を持った位置決めステーションの設置を廃止するこ
とができるので、移載設備の全体としての構造の簡素
化、コストの低減及び設置スペースの節減を図ることが
できる。更に、ロボットの動きが簡素化されるので、制
御の簡素化や駆動エネルギーの低減を図ることができ
る。

【００３５】なお以上では、本発明の位置決め装置が用
いられる熱処理装置がそれぞれ２箇所に出入口をもつオ
ーブンである例を示したが、これ以上の数の出入口をも
つものや、通常の１箇所に出入口を持つオーブン等にも
本発明の位置決め装置を有効に利用できることは勿論で
ある。又、オーブン５０は１タクト毎にワークを出し入
れするタクト方式のものであるが、ワークをカセットか
らマガジン等に移載し、これをオーブン内に出し入れす
るバッチ方式の熱処理装置に対しても本発明を適用でき
る。更に、ワークの移載される対称は熱処理装置に限ら
ず、機能モジュールや搬送系の適当な積載設備等であっ
てもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、物品押し部と本体部との間に物品押し
部を弾力的に付勢する付勢部材を設けるので、付勢部材
の弾性変形に対応した力で物品を押すことができる。そ
の結果、本体部の押す方向への移動距離を適当に定める
ことにより、物品を適当な力で収納体の位置決め部に押
し付け、その中における物品の一方向の位置を、間隙や
誤差がなく極めて精度良く定めることができる。又、付
勢部材の弾性変形の範囲内で本体部材を押すだけで位置
決めできるので、位置決め操作が極めて容易である。

【００３７】請求項２の発明においては、前記本体部や
物品押し部等をロボットのロボットハンドに取り付ける
ので、ＮＣ制御等によって容易且つ正確に本体部の移動
距離を定めることができる。その結果、物品を押す弾性
力を正確に規制でき、確実に物品をカセットの位置決め
部に押し付けられると共に、物品が平板状物である場合
にその破壊を確実に防止することができる。

【００３８】又、物品位置決め装置として、カセット内
における物品の幅方向位置を決める幅方向位置決め手段
も設けるので、カセットにおいて物品の２方向の位置決
めができる。その結果、カセットから他の物品積載装置
に物品を精度良く移載しなければならない場合でも、中
間に２軸位置決めステーションを設ける必要がなくな
り、全体としての位置決め装置の簡素化、移載システム
の簡素化、省スペース化、移載工程の迅速化、コストの
低減等を図ることができる。そしてこの場合、ロボット
ハンドの前進により自動的に１方向の位置が決まるの
で、２方向の位置決めが１方向のみの位置決め動作及び
所要時間でできることになる。

【００３９】請求項３の発明においては、上記効果に加
えて、被処理物をカセットから熱処理装置へ精度の良く
且つ短時間で移載できるので、移載時間を短縮して処理
能率を向上させることができる。又、予め１タクト時間
の定まっている熱処理装置では、移載時間の短縮によっ
てそれだけロボットの搬送速度を下げることが可能にな
り、ロボット動作に余裕ができ、搬送の安全性、確実性
等を向上させることができる。

【００４０】請求項４の発明においては、被処理物の移
載時間の短縮により、被処理物の出入口を２箇所に設け
て、ロボット動作に２箇所の入口間の昇降動作が追加さ
れる場合でも、熱処理装置への被処理物の出し入れを予
め定められた１タクト時間内で行うことができる。その
結果、熱処理装置の高集積化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した物品位置決め装置である位置
決めプランジャーを含むロボットハンド及びカセットの
一部分の構造を示し、（ａ）は平面図で（ｂ）は側面図
である。

【図２】上記ロボットハンドの平面図である。

【図３】（ａ）は上記ロボットハンドの一部断面を示す
正面図、（ｂ）は吸着部分の側断面図、（ｃ）は空気吸
出部分の側断面図である。

【図４】上記ロボットハンドが取り付けられるロボット
の一例を示す説明図である。

【図５】カセット及び幅揃え機構の概略構造を示し、
（ａ）は斜視図で（ｂ）は平面図である。

【図６】本発明の位置決め装置を備えた移載システムを
構成する熱処理装置の一例であるオーブンの断面図であ
る。

【図７】上記オーブンのゴンドラ部分の構造を示し、
（ａ）は平面図で（ｂ）は側面図である。

【図８】熱処理設備のワーク入口側の移載部分の構成例
を示す説明図である。

【図９】従来の熱処理設備のワーク入口側の移載部分の
構成例を示す説明図である。

【符号の説明】 ２ コンタクトヘッド（物品押し部） ３ プランジャーシャフト（物品押し部） ４ ガイドブロック（本体部） ５ コイルバネ（付勢部材） １０ カセット（カセット、物品収納体） １２ 突条（位置決め部） ２０ ロボット ３０ ロボットハンド（移動体） ５０ オーブン（熱処理装置） ５３、５４ 入口 ６０ 幅揃え機構（幅方向位置決め手段） ７０ ゴンドラ（積載装置） Ｗ ワーク（物品、平板状物、被処理物）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品が当てられて位置決めされる位置決
   め部を備えた物品収納体の前記位置決め部に前記物品を
   押し付けるための物品押し部と、該物品押し部の動きを
   案内すると共に移動体によって前記押す方向に移動され
   る本体部と、該本体部と前記物品押し部との間に介装さ
   れ前記物品押し部を前記押す方向に弾力的に付勢する付
   勢部材と、を有することを特徴とする物品位置決め装
   置。
2. 【請求項２】 前記物品は平板状物であり、前記収納体
   は前記平板状物を多段に積載して所定位置に位置決めさ
   れるカセットであり、前記移動体は所定位置に位置決め
   されたロボットのロボットハンドであって前記カセット
   から前記平板状物を取り出して所定位置に位置決めされ
   た積載装置に移載するためのロボットハンドであり、前
   記カセットの中における前記平板状物の位置であって前
   記押す方向に直角の方向の位置を決める幅方向位置決め
   手段を有することを特徴とする請求項１に記載の物品位
   置決め装置。
3. 【請求項３】 前記平板状物は熱処理装置で処理される
   被処理物であり、前記積載装置は前記熱処理装置に用い
   られることを特徴とする請求項２に記載の物品位置決め
   装置。
4. 【請求項４】 前記積載装置は前記熱処理装置内に装着
   されていて、前記熱処理装置は２箇所の位置に前記被処
   理物の入口を備え、前記ロボットは前記被処理物を順次
   前記２箇所の入口から入れて前記積載装置に載せること
   を特徴とする請求項３に記載の物品位置決め装置。