JP4598058B2 - ワークハンドリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ、基板等の電子部品あるいは機械部品等のワークに対して、塗布処理、熱処理、化学処理、洗浄処理等の処理、検査、測定、機械加工、組付け等の各種の作業を施す際に、ワークを保持して搬送及び位置決め等を行うワークハンドリング装置に関する。

半導体チップ等のワークを検査エリアに対して搬入及び搬出する従来のハンドリング装置としては、例えば、ワークを搬送する二つの搬送路、ワークを吸着して二つの搬送路の搬送方向に対して直交する水平横方向（左右方向）及び鉛直方向に往復動可能な二つの搬送ハンド、二つの搬送路の中央部に配置された検査ソケット等を備え、二つの搬送ハンドが同時に左右方向に移動して、検査ソケットに対しワークの入れ替えを行うものが知られている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、この装置における搬送ハンドは、ワークを鉛直面内で二次元的に搬送するものであり、水平面内で二次元的に搬送するものではない。

一方、ワークを水平面内で二次元的に搬送するハンドリング装置としては、左右各々の側において前後方向に伸長するように形成された二つの走行路、装置の前方に配置されたワーク（ＩＣチップ）格納部、装置の後方に配置されてワーク（ＩＣチップ）の試験を行うテスト部、左側の走行路に案内されつつ前後方向に往復動してワーク（ＩＣチップ）を搬入するローダ機構、右側の走行路に案内されつつ前後方向に往復動してワーク（ＩＣチップ）を搬出するアンローダ機構等を備え、ローダ機構が未検査のワークをワーク格納部からテスト部まで搬入し、アンローダ機構が検査済みのワークをテスト部からワーク格納部まで搬出するものが知られている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、この装置においては、ローダ機構は、ワークを搬送するために走行するエリアが左側エリアだけであり、アンローダ機構は、ワークを搬送するために走行するエリアが右側エリアだけである。すなわち、ローダ機構とアンローダ機構とは、互いに干渉しないように水平面方向においてある程度離隔して配置されたそれぞれのエリア（左側エリア、右側エリア）を走行するように形成されているため、ローダ機構及びアンローダ機構を中央寄りに集約して配置することが困難であり、この装置を半導体製造ライン等に設置するには比較的広いスペースが必要であった。また、大型化を招くが故に、ワークを搬送するための走行距離も長くなり、ワークを検査エリアに搬入してから所定の検査を施し、検査が完了したワークを再び所定エリアまで搬出するのに要する時間が長くなり、生産性を向上させることが困難であった。
特開２００２−１４８３０７号公報 特開２００２−１７４６５８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの搬送に要する時間の短縮化等を図りつつ、半導体チップ、基板等の電子部品あるいは機械部品等のワークに対して、塗布、熱処理、化学処理、洗浄処理等の処理、検査、測定、機械加工、組付け等の各種の作業を効率良く施すことができ、生産性を向上させることができるワークハンドリング装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置は、前後方向に伸長して左右に設けられた一対の走行ガイドと、走行ガイド上を各々独立して走行すると共に対向する左右方向において互いに干渉しない収縮位置からオーバラップする伸長位置まで伸縮自在な一対の直動アームと、一対の走行ガイドに挟まれた作業エリア内に配置されてワークに所定の作業を施す作業部と、作業エリアにおける前後方向の一端側に設けられ，ワークを格納するトレイが前後方向及び左右方向に複数個並べて配置されるワーク収容エリアと、ワーク収容エリアに配置されたトレイと作業部との間でワークを搬送すべく一対の直動アームにそれぞれ取り付けられたワークツールとを備え、ワーク収容エリアは、前後方向に並んだトレイの前後位置を入れ替える前後移動機構と、左右方向に並んだトレイの左右位置を入れ替える左右移動機構とを含む。
この構成によれば、一対の直動アームが、ワークをワークツールで保持しつつ所定位置と作業部との間で搬送する際に、それぞれの走行ガイドに案内されて前後方向に往復動すると同時にすれ違う時に互いに干渉しないように収縮できるため、互いに拘束されない自由な搬送動作が可能になる。また、一対の直動アームが、直動（直線的に動く）タイプであるため、アームが屈曲あるいは回動するタイプに比べて干渉回避の動作を素早く行うことができ、その結果、搬送効率が向上してワークの生産性が向上する。さらに、一対の直動アームは左右方向に伸長するとオーバラップするように、すなわち、一対の直動アームの移動範囲が一対の走行ガイドに挟まれる作業エリア内でオーバラップするように形成されているため、集約化された構造となり、左右方向における装置の幅狭化、小型化が達成される。また、一対の直動アームがオーバラップして移動し得る範囲すなわち作業エリア内であれば、何処にでも作業部を配置でき、作業部を複数個配置すれば多種の作業を行わせることができる。
また、ワーク収容エリアは、作業エリアに対して前後方向の一端側に配置されているため、例えば、作業者がワークを格納したトレイをワーク収容エリアに対して出し入れする際に、作業エリアに対して前後方向の一端側からその出し入れ作業を行うことができる。
さらに、ワーク収容エリアにおいて、前後移動機構よりワークを格納したトレイを前後方向に移動させて入れ替えることができ、又、左右移動機構によりワークを格納したトレイを左右方向に移動させて入れ替えることができるため、未作業のワークを格納したトレイと作業済みのワークを格納したトレイとの入れ替えによるトレイ（ワーク）の保管、待機、あるいは選別等が容易に行うことができる。

上記第１の観点に係る装置において、ワークツールは、一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、本体部に対して昇降自在に連結されてワークを把持する昇降把持ハンドを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、直動アームが前後方向及び左右方向に移動して所定の位置にワークツールを位置付けると、本体部に対して昇降把持ハンドが昇降してワークの取り出しあるいは解放を行うことができるため、円滑で直線的な素早い動作が可能となり、搬送時間の短縮化が達成される。

上記第１の観点に係る装置において、ワークツールは、一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、本体部に対して昇降自在に連結されてワークを保持しつつ作業を施す作業ツール部とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、直動アームが前後方向及び左右方向に移動してワークを保持したワークツールを作業部に位置付けると、本体部に対して作業ツール部（例えば、ボルトを嵌合させて吸着保持するソケット等）が下降して（駆動源により）起動することで、ワークに作業（例えば、ボルトの締結等）を施すことができるため、搬送動作に続けて所望の作業を施すことができ、搬送から作業までの処理時間の短縮化が達成される。

上記構成の装置において、ワーク収容エリアは、未作業のワークを搬入して収容するワーク搬入エリアと、作業済みのワークを搬出するべく収容するワーク搬出エリアとを含み、ワーク搬入エリアとワーク搬出エリアとは、作業エリアを挟んで前後方向の両端側にそれぞれ配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、一対の直動アームは、ワークをワークツールで保持しつつ、それぞれ独立した搬送動作により、ワーク搬入エリアから作業部まで未作業のワークを搬入し、又、作業部からワーク搬出エリアまで作業済みのワークを搬出することができる。

上記第１の観点に係る装置において、作業エリアに隣接して、各種のワークに対応した各種のワークツールを交換可能に収容するツール収容エリアを設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、例えばワークのタイプが替わり保持形態も変化した場合、一対の直動アームは、ツール収容エリアに移動してそのワークに対応したワークツールに交換することができる。したがって、メインワークに対して複数のサブワークを取り付けるような作業の場合、先ず、一つのワークツールでメインワークを作業部まで搬入し、その後ワークツールを適宜交換して、サブワークを作業部まで搬入し、組付け作業を行わせることができる。このように一台の装置で製品の全作業工程を行うことができる。

上記第１の観点に係る装置において、一対の直動アームは、それぞれ走行ガイド上を前後方向に走行する第１アームと、第１アームに対して左右方向に伸縮自在に設けられた少なくとも一つの伸縮アームとを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、一対の直動アームを前後方向へ移動させるときは、伸縮アームを収縮させるだけでお互いの干渉を防止できるため、直動アーム全体としての円滑な動作が可能となる。また、一対の直動アームが第１アームと少なくとも一つの伸縮アームとにより構成されるため、構造の簡素化が達成される。

上記構成の装置において、伸縮アームには、ワークツールが複数個設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、複数のワークツールが同種のものであれば同種のワークを一度に複数個搬送することができ、一方、複数のワークツールが異種のものであれば異種のワークを同時に搬送、又は、ワーク又はワークが収容された所定位置に対応したワークツールのみを使用して対応するワークのみを搬送することができる。また、異種のワーク（例えば、メインワーク及び複数のサブワーク）を同時に搬送すれば、ワーク毎にワーク収容エリアに戻ることなく、メインワークに対してサブワークを順番に連続的に組み付けることができ、搬送時間及び作業時間の短縮化、高効率化を達成できる。

上記構成の装置において、伸縮アームには、円板状の回転盤が設けられ、回転盤には、周方向においてワークツールが複数個設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、回転盤を回転させることで、ワークと作業部との位置関係あるいはワークとワークツールとの対応関係を選択して位置決めできるため、円滑な搬送作業が可能になる。

上記構成の装置において、一対の直動アームの一方に含まれる伸縮アームと一対の直動アームの他方に含まれる伸縮アームとは、鉛直方向において異なる高さの位置に配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、一対の直動アームが前後方向への移動に際してすれ違う際に、伸縮アームを完全に収縮位置まで収縮させなくても互いの干渉を防止できる。その結果、干渉防止のための収縮動作を完全に又は一部不要にすることができ、搬送動作をより円滑にできる。

上記第１の観点に係る装置において、作業部には、周方向に配列された複数のワーク保持部を有する回転テーブルが設けられ、回転テーブルは、所定角度の回転により、直動アームがワークを搬入するワーク搬入位置、ワークに作業を施すワーク作業位置、及び直動アームがワークを搬出するワーク搬出位置に、同時にワーク保持部を位置決めするように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、回転テーブルは、インデックステーブルとして機能して、ワーク搬入位置、ワーク作業位置、ワーク搬出位置へのワークの位置決め動作が全て同時に行われるため、待ち時間が無く、生産性をより向上（高スループット化）させることができる。

図１は、本発明に係るワークハンドリング装置の一実施形態を示す平面図である。
図２は、図１に示すワークハンドリング装置の正面図である。
図３は、図１に示すワークハンドリング装置の右側面図である。
図４は、図１に示すワークハンドリング装置の一対の直動アームが移動した状態を示す平面図である。
図５は、本発明に係るワークハンドリング装置がクリーンルームに適用された状態を示す正面図である。
図６は、本発明に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示す平面図である。
図７は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃは、それぞれ異なるワークツールを示す側面図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、直動アームの他の実施形態を示す部分平面図である。
図１０は、図９Ａに示す直動アームを採用したワークハンドリング装置の正面図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、直動アームのさらに他の実施形態を示す部分平面図及び部分正面図である。
図１２は、直動アームのさらに他の実施形態を示すワークハンドリング装置の正面図である。
図１３は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図１４は、図１３に示すワークハンドリング装置に含まれる作業部を拡大した拡大平面図である。
図１５は、本発明に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。
図１６は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置の一実施形態を示す平面図である。
図１７は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示す平面図である。
図１８は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。

以下、本発明の最良の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
このワークハンドリング装置は、図１ないし図４に示すように、略矩形のベース１０、ベース１０上の左側Ｌｙ及び右側Ｒｙにおいて前後方向Ｘに伸長して設けられた一対の走行ガイド２０，２０´、各々の走行ガイド２０，２０´上を独立して走行するように設けられた一対の直動アーム３０，３０´、一対の走行ガイド２０，２０´に挟まれた作業エリア４０内の略中央（中心線Ｌを通る領域）に配置された作業部４１、作業エリア４０に隣接してベース１０の前側Ｆｘに配置されたワーク収容エリア５０、一対の直動アーム３０，３０´にそれぞれ取り付けられたワークツール６０，６０´等を備えている。

一対の走行ガイド２０，２０´は、直動アーム３０，３０´をそれぞれ独立して前後方向Ｘに案内するものである。したがって、走行ガイド２０，２０´としては、前後方向Ｘに伸長して直動アーム３０，３０´を案内するものであれば、ガイドレール、ガイドスクリュー、ガイド溝等各種の構造を採用できる。
尚、一対の走行ガイド２０，２０´には、両端において直動アーム３０，３０´の移動を規制するストッパ（不図示）が設けられている。

一対の直動アーム３０，３０´は、左右方向Ｙに所定の長さだけ伸長して形成されると共に走行ガイド２０，２０´に直接案内される第１アーム３１，３１´と、第１アーム３１，３１´に対して左右方向Ｙに伸縮自在に設けられた伸縮アーム３２，３２´とを備えている。
そして、一対の直動アーム３０，３０´は、それぞれ走行ガイド２０，２０´上を各々独立して前後方向Ｘに走行すると共に、対向する左右方向Ｙにおいて、互いに干渉しない収縮位置（例えば、図４に示すような収縮位置）からオーバラップする伸長位置（例えば、図２に示すような伸長位置）まで伸縮自在となっており、先端に設けられたワークツール６０，６０´を作業エリア４０の略全域に亘って移動させ得るようになっている。
尚、伸縮アーム３２，３２´は、一つのアームに限らず、複数のアームが多段的に伸縮するように形成されてもよい。
ここで、一対の直動アーム３０，３０´が前後方向Ｘに移動し又左右方向にＹに伸縮するための駆動機構としては、ＤＣモータ，ステッピングモータ等の電磁アクチュエータ、リードスクリュー等を用いた各種の駆動機構を採用できる。

作業エリア４０は、ベース１０上の一対の走行ガイド２０，２０´に挟まれた領域に形成されており、ワークＷに所定の作業を施す少なくとも一つの作業部４１を含んでいる。作業部４１は、図１に示すように、中心線Ｌを通る略中央位置（前後方向Ｘ及び左右方向Ｙの中央位置）に配置されている。
尚、作業部４１の配置場所は、中央領域に限るものではないが、各々の直動アーム３０，３０´が最も短い距離でワークＷを搬送できるようにするためには、中央領域に配置するのが好ましい。

ワーク収容エリア５０は、図１に示すように、作業エリア４０に隣接した前側Ｆｘに配置されて、ワークＷを担持した複数のトレイＴを左右方向Ｙに配列できるようになっている。ここでは、ワーク収容エリア５０は、作業エリア４０に対して前後方向Ｘの前側Ｆｘ（一端側）に配置されているため、例えば、作業者がワークＷを格納したトレイＴをワーク収容エリア５０に対して出し入れする際に、前側Ｆｘから容易にその出し入れ作業を行うことができる。

ワークツール６０，６０´は、図１ないし図３に示すように、直動アーム３０，３０´の伸縮アーム３２，３２´の先端領域に着脱自在に取り付けられる本体部６１，６１´、本体部６１，６１´に対して鉛直方向に昇降自在に連結されて下端にワークＷを把持して保持する昇降把持ハンド（又は本体部６１，６１´に対して鉛直方向に昇降自在に連結されてワークを保持しつつ作業を施す作業ツール部及びその駆動源）６２，６２´を備えている。

そして、直動アーム３０，３０´が前後方向Ｘ及び左右方向Ｙに移動して、ワークツール６０，６０´がワーク収容エリア５０又は作業部４１に位置付けられ、かつ、昇降把持ハンド（又は作業ツール部）６２，６２´が本体部６１，６１´に対して適宜昇降動作を行うことにより、未作業のワークＷをワーク収容エリア５０内のトレイＴから取り出して保持し、直動アーム３０，３０´の搬入動作中にワークＷが脱落しないように保持状態を維持しつつ作業部４１まで搬送して所定位置に位置決めする（又は位置決めすると同時に作業を施す）。一方、昇降把持ハンド６２，６２´は、作業済みのワークＷを作業部４１から取り出して保持し、直動アーム３０，３０´の搬出動作中に保持状態を維持しつつワーク収容エリア５０のトレイＴまで搬送して収容し保持を解除する。これにより、円滑で直線的な素早い動作が可能となり、搬送時間の短縮化が達成される。

尚、昇降把持ハンド６２，６２´を備えるワークツール６０，６０´としては、ワークＷを確実に保持できるものであれば、ワークＷを挟み込むタイプの把持ハンドに限らず、ワークＷを吸着する吸着パッド等各種の構造を採用でき、又、作業ツール部６２，６２´を備えるワークツール６０，６０´としては、ワークＷを確実に保持しつつ作業部４１にて所定の作業（例えば、締め付け、組み付け等）を施すことができるものであれば、ボルトあるいはナット等を嵌合あるいは吸着保持して締結するソケット、スクリュードライバー等各種の構造を採用できる。

この装置の動作の一例について説明すると、一方の直動アーム３０は、ワーク収容エリア５０内のトレイＴから未作業のワークＷを取り出してワークツール６０で保持し、作業部４１まで搬入して作業位置に位置決めした後解放し、作業部４１の近傍にて待機する。一方、他方の直動アーム３０´は、ワーク収容エリア５０内のトレイＴから未作業のワークＷを取り出してワークツール６０´で保持し、作業部４１の近傍まで搬入して待機する。
そして、作業が完了すると、一方の直動アーム３０は、ワークツール６０で作業済みのワークＷを、作業部４１から取り出して保持しつつワーク収容エリア５０まで搬出して、作業済み用のトレイＴに収容し解放する。一方、作業部４１の近傍で待機していた他方の直動アーム３０´は、保持した未作業のワークＷを作業部４１まで搬入して作業位置に位置決めし解放する。
一対の直動アーム３０，３０´は、この搬送シーケンスを連続的に繰り返えして、対象となるワークＷの搬入及び搬出を行う。

このワーク収容エリア５０と作業部４１との間での搬送（搬入及び搬出）動作において、一対の直動アーム３０，３０´は、それぞれの走行ガイド２０，２０´に案内されて前後方向Ｘに往復動すると同時に、図４に示すようにすれ違う時に互いに干渉しないように収縮できるため、互いに拘束されない自由な搬送動作が可能になり、それ故に搬送時間（ハンドリングに要する時間）を短縮化でき、搬送効率が向上し、その結果作業が施されるワークの生産性が向上する。
また、一対の直動アーム３０，３０´は左右方向Ｙに伸長するとオーバラップするように、すなわち、一対の直動アーム３０，３０´の移動範囲が一対の走行ガイド２０，２０´に挟まれる作業エリア４０内でオーバラップするように形成されているため、集約化された構造となり、左右方向Ｙにおける装置の幅狭化、小型化が達成される。また、一対の直動アーム３０，３０´がオーバラップして移動し得る範囲すなわち作業エリア４０内であれば、何処にでも作業部４１を配置でき、作業部４１を複数個配置すれば多種の作業を行わせることができる。
上記のワークハンドリング装置は、電子部品あるいは機械部品等の種々のワークＷに、処理、検査、測定、加工等の各種の作業を施す際に、所定位置（ワーク収容エリア５０）と作業部４１との間でワークＷを搬送する際に適用できるものである。

図５は、このワークハンドリング装置が、一例として半導体製造ラインのクリーンルームＣＲに適用された場合を示すものである。すなわち、この装置は、図５に示すように、清浄フィルタＣＲｆを備えたクリーンルームＣＲ内に配置されて、ワークＷ（ここでは、半導体部品）に対して、半導体製造のための種々の処理を施こすために、所定位置と作業部との間でワークＷの搬送を効率良く行う。
これにより、半導体製造ラインの集約化、小スペース化を達成しつつ、生産性を向上させることができる。

図６は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示すものである。この装置では、図６に示すように、一対の走行ガイド２０，２０´に挟まれる作業エリア４０内に、二つの作業部４１、４１´が設けられている。
すなわち、この装置では、同時に二つのワークＷに対して所定の作業を施すことができ、一方の直動アーム３０が、ワーク収容エリア５０と一方の作業部４１との間及びワーク収容エリア５０と他方の作業部４１´との間でワークＷの搬送（搬入及び搬出）動作を行い、又、この搬送動作と独立して、他方の直動アーム３０´が、ワーク収容エリア５０と一方の作業部４１との間及びワーク収容エリア５０と他方の作業部４１´との間でワークＷの搬送（搬入及び搬出）動作を行う。このように、二つ以上の作業部４１を、一対の直動アーム３０，３０´がオーバラップして移動する範囲に配置できるため、適宜必要に応じて多種の作業を施すことができ、生産性を向上させることができる。
また、これらの搬送動作において、一対の直動アーム３０，３０´は、それぞれ左右方向Ｙに適宜伸縮しつつ前後方向Ｘに往復動するため、すれ違う際に互いの干渉を防止でき、又、ワーク収容エリア５０と作業部４１，４１´との間で最短距離を移動してワークＷを効率良く搬送することができる。

図７は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対してツール収容エリア７０を設けたものである。
すなわち、この装置では、図７に示すように、ベース１０上の前後方向Ｘにおいて、作業エリア４０の前側Ｆｘに隣接してワーク収容エリア５０が配置され、作業エリア４０の後側Ｒｘに隣接してツール収容エリア７０が配置されている。
ツール収容エリア７０には、複数のツール保持部７１が設けられ、異なる種類のワークツール６０，６０´が複数個収容されている。これらのワークツール６０，６０´としては、例えば図８Ａないし図８Ｃに示すように、ワークＷの幅寸法に応じた昇降把持ハンド６２（６２´）をもつものを予め用意してもよく、あるいは、各種のワークＷに対応した作業ツール部（不図示）をもつものを予め用意してもよい。
このように、作業エリア４０に隣接して各種のワークＷに対応した各種のワークツール６０，６０´を交換可能に収容するツール収容エリア７０を設けることにより、例えばワークＷのタイプが替わり保持形態が変化した場合、一対の直動アーム３０，３０´は、ツール収容エリア７０に移動してそのワークＷに対応したワークツール６０，６０´に即座に交換することができる。
したがって、例えば、メインワークＷに対して複数のサブワークＷを取り付けるような作業の場合、先ず、一つのワークツール６０，６０´でメインワークＷを作業部４１まで搬入し、その後ワークツール６０、６０´を適宜交換して、サブワークＷを作業部４１まで搬入し、組付け作業を行わせることができる。このように一台の装置で製品の全作業工程を行うことができる。

図９Ａ、図９Ｂ、図１０は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置の一部をなすワークツールの構成を変更した他の実施形態を示すものであり、図１０は、図９Ａに示す実施形態の構成をもつ装置の正面図である。
図９Ａ及び図１０に示す装置では、伸縮アーム３２，３２´の一側面に対して、複数（ここでは、４個）のワークツール６０，６０´が取り付け可能となっている。図９Ｂに示す装置では、伸縮アーム３２，３２´の両側面に対して、複数（ここでは、８個）のワークツール６０，６０´が取り付け可能となっている。
このように、伸縮アーム３２，３２´に複数のワークツール６０，６０´を設けたことにより、複数のワークツール６０，６０´が同種のものであれば同種のワークＷを一度に複数個搬送することができる。一方、複数のワークツール６０，６０´が異種のものであれば異種のワークＷを同時に搬送することができる。
また、全てのワークツール６０，６０´を同時に用いるのではなく、ワークＷ又はワークＷが収容されたワーク収容エリア５０の位置に容易に対応し得るワークツール６０，６０´のみを選択（使用）して、対応するワークＷのみを搬送することもできる。
さらに、異種のワークＷ（例えば、メインワーク及び複数のサブワーク）を同時に搬送すれば、ワークＷ毎にワーク収容エリア５０に戻ることなく、メインワークに対してサブワークを順番に連続的に組み付けることができ、搬送時間及び作業時間の短縮化、高効率化を達成できる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置の一部をなす一対の直動アームの構成を変更した他の実施形態を示すものである。この装置において、伸縮アーム３２，３２´には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、その先端に円板状の回転盤３３が鉛直線回りに回動自在に設けられている。そして、回転盤３３には、周方向において複数（ここでは、８個）のワークツール６０，６０´が取り付け可能となっている。
このように、複数のワークツール６０，６０´を保持すると共に回転可能な回転盤３３を設けたことにより、回転盤３３を適宜回転させることで、ワークＷと作業部４１との位置関係、あるいは、ワークＷとワークツール６０，６０´との対応関係を選択して位置決めできるため、円滑な搬送作業が可能になる。

図１２は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置の一部をなす一対の直動アームの構成を変更したさらに他の実施形態を示すものである。この装置において、一方の直動アーム３０に含まれる伸縮アーム３２と他方の直動アーム３０´に含まれる伸縮アーム３２´とは、鉛直方向Ｚにおいて異なる高さの位置に配置されている。そして、上側に位置する伸縮アーム３２には、移動ストロークの長い昇降把持ハンド（又は作業ツール部）６２をもつワークツール６０が設けられており、下側に位置する伸縮アーム３２´には、移動ストロークの短い昇降把持ハンド（又は作業ツール部）６２´をもつワークツール６０´が設けられている。
このように、伸縮アーム３２，３２´を異なる高さ位置に配置したことにより、一対の直動アーム３０，３０´が前後方向Ｘへの移動に際してすれ違うときに、伸縮アーム３２，３２´を完全に収縮位置まで収縮させなくても互いの干渉を防止できる。その結果、干渉防止のための収縮動作を完全に又は一部不要にすることができ、搬送動作をより円滑にできる。

図１３及び図１４は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の図１に示す実施形態に対して、作業部として回転テーブル１４１を適用し、ワーク収容エリア５０において前後移動機構５１及び左右移動機構５２を設けたものである。
この装置において、ワーク収容エリア５０には、図１３に示すように、ワークＷを担持したトレイＴを前後方向Ｘに移動させる前後移動機構５１と、ワークＷを担持したトレイＴを左右方向Ｙに移動させる左右移動機構５２とが設けられている。そして、前後移動機構５１により、ワークＷを担持したトレイＴを前後方向Ｘに移動させて入れ替えることができ、又、左右移動機構５２により、ワークＷを担持したトレイＴを左右方向Ｙに移動させて入れ替えることができる。
これにより、例えば、未作業のワークＷと作業済みのワークＷとの入れ替えによるワークＷの保管、待機、あるいは選別等を容易に行うことができる。

また、作業エリア４０においては、作業部として周方向に配列された複数（ここでは６個）のワーク保持部１４１ａをもつ回転テーブル１４１が設けられている。回転テーブル１４１は、ベース１０に回動可能に支持され、所定角度（ここでは、６０度）刻みでステップ的に回転するようになっている。また、ベース１０上には、図１４に示すように、回転テーブル１４１の等間隔にある３つのワーク保持部１４１ａに対応する固定位置において、直動アーム３０，３０´がワークＷを搬入するワーク搬入位置Ｐｉｎ、ワークＷに所定の作業を施すワーク作業位置Ｐｗ、直動アーム３０，３０´がワークＷを搬出するワーク搬出位置Ｐｏｕｔが設定されている。
そして、回転テーブル１４１が６０度刻みで回転することにより、ワーク搬入位置Ｐｉｎ、ワーク作業位置Ｐｗ、ワーク搬出位置Ｐｏｕｔのそれぞれの位置に、同時にワーク保持部１４１ａを位置決めして、ワークＷを位置付けるように形成されている。
すなわち、回転テーブル１４１は、インデックステーブルとして機能して、ワーク搬入位置Ｐｉｎ、ワーク作業位置Ｐｗ、ワーク搬出位置ＰｏｕｔへのワークＷの位置決め動作が全て同時に行われるため、待ち時間が無く、生産性をより向上（高スループット化）させることができる。尚、少なくともワーク搬入位置Ｐｉｎとワーク搬出位置Ｐｏｕｔに対してワークＷの位置決め動作が同時に行われれば、作業効率は向上する。

図１５は、本発明の第１の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の図１３に示す実施形態に対して、ワーク収容エリアを変更したものである。
この装置では、ベース１０上の前後方向Ｘにおいて、ワーク収容エリアとして、未作業のワークＷを搬入して収容するワーク搬入エリア５３が前側Ｆｘに配置され、作業済みのワークＷを搬出するべく収容するワーク搬出エリア５４が後側Ｒｘに配置されている。すなわち、ワーク搬入エリア５３とワーク搬出エリア５４とは、作業エリア４０を挟んで前後方向Ｘの両端側にそれぞれ分離して配置されている。
そして、一対の直動アーム３０，３０´は、ワークＷをワークツール６０，６０´で保持しつつ、それぞれ独立した搬送動作により、ワーク搬入エリア５３から作業部（回転テーブル）１４１まで未作業のワークＷを搬入し、又、作業部（回転テーブル）１４１からワーク搬出エリア５４まで作業済みのワークＷを搬出する。
このように、ワーク搬入エリア５３及びワーク搬出エリア５４を前後方向Ｘの両端側に配置することにより、搬入→作業→搬出というワークＷの流れに沿った配置構成になり、一対の直動アーム３０，３０´の搬入動作及び搬出動作が円滑に行われ、生産性を向上させることができる。

図１６は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置の一実施形態を示すものである。この装置では、図１６に示すように、前述同様のベース１０、一対の走行ガイド２０，２０´、一対の直動アーム３０，３０´、作業部４１を含む作業エリア４０、ワーク収容エリアとしてのワーク搬入エリア５３及びワーク搬出エリア５４、ワークツール６０，６０´等により一つの作業ユニットＵが形成されている。
そして、この作業ユニットＵが、前後方向Ｘ（走行ガイド２０，２０´の伸長方向）に複数配列され、隣接する作業ユニットＵ間が連結搬送機構１００により直列的に連結されて、上流側の作業ユニットＵと下流側の作業ユニットＵの間でワークＷの受け渡しが行われるようになっている。

この装置においては、上流側の作業ユニットＵにおいて作業が完了すると、一対の直動アーム３０，３０´が、作業済みのワークＷを保持し、ワーク搬出エリア５４まで搬送して一時的に収容する。すると、連結搬送機構１００が、そのワークＷを下流側の作業ユニットＵのワーク搬入エリア５３に搬送する。そして、その作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´がワーク搬入エリア５３からワークＷを取り出して作業部４１に持ち込み、作業部４１はワークＷに対して所定の作業を施す。作業が完了すると、一対の直動アーム３０，３０´は、そのワークＷをワーク搬出エリア５４に搬送して一時的に収容する。続いて、下流側の連結搬送機構１００が、そのワークＷをさらに下流側の作業ユニットＵのワーク搬入エリア５３に搬送し、以下同様のシーケンスが繰り返される。すなわち、連結搬送機構１００を介して、上流側の作業ユニットＵから下流側の作業ユニットＵに向けて順次にワークＷを搬送しつつ一連の作業を施すようになっている。
したがって、各作業ユニットＵに必要な作業工程を予め割り付けて、上流側の作業ユニットＵから下流側の作業ユニットＵに順次にワークＷを搬送することで、ワークＷに対して割り付けられた一連の関連する作業を連続的に行わせることができるため、作業を自動化でき、生産性を向上させることができる。また、このように、作業ユニットＵを基本的な構成として、ワークツール６０，６０´あるいは作業部４１を変更することで、作業の種類に応じた専用の作業ユニットＵを形成することができ、設備費用の低減を達成しつつ各種の専用作業を行える装置を提供することができる。

図１７は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置の他の実施形態を示すものであり、前述の図１６に示す実施形態に含まれる専用の連結搬送機構１００を廃止したものである。
この装置では、図１７に示すように、この作業ユニットＵが、前後方向Ｘに隣接して複数配列されかつ直列的に直接連結されており、一対の走行ガイド２０，２０´は、ベース１０の前端及び後端まで伸長して形成され、両端のストッパが取り除かれた構成となっている。
このとき、各々の作業ユニットＵに含まれる一対の走行ガイド２０，２０´は、前後方向Ｘに直線的に接続して配列された状態となり、各々作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´は、それぞれ隣接する他の作業ユニットＵへの乗り移りが可能となっている。
すなわち、各々の作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´は、隣接する作業ユニットＵ間を連結してワークＷを搬送する連結搬送機構を兼ねるように形成されている。したがって、専用の連結搬送機構が不要になり、構造を簡素化でき、装置の集約化、小型化等を達成できる。

この装置においては、上流側の作業ユニットＵにおいて作業が完了すると、一対の直動アーム３０，３０´が、作業済みのワークＷを保持し、ワーク搬出エリア５４まで搬送して一時的に収容する。そして、下流側の作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´が上流側の作業ユニットＵに乗り移ってワーク搬出エリア５４に収容されたワークＷを保持し、下流側の作業ユニットＵに戻ってワーク搬入エリア５３にワークＷを受け渡す。尚、上流側の作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´が、下流側の作業ユニットＵに乗り移ってワークＷを受け渡すように駆動されてもよい。
すなわち、隣接する他の作業ユニットＵへ乗り移り可能な一対の直動アーム３０，３０´を介して、上流側の作業ユニットＵから下流側の作業ユニットＵに向けて順次にワークＷを搬送しつつ一連の作業を施すようになっている。

したがって、各作業ユニットＵに必要な作業工程を予め割り付けて、上流側の作業ユニットＵから下流側の作業ユニットＵに順次にワークＷを搬送することで、ワークＷに対して割り付けられた一連の関連する作業を連続的に行わせることができるため、作業を自動化でき、生産性を向上させることができる。
また、各作業ユニットＵに含まれる一対の直動アーム３０，３０´を連結搬送機構として利用する替わりに、各作業ユニットＵに含まれるワーク搬入エリア５３又はワーク搬出エリア５４に連結搬送機構を兼ね備えた構成を採用することもできる。この場合、それぞれの作業ユニットＵに含まれるワーク搬入エリア５３又はワーク搬出エリア５４が、ワークＷの受け渡しを行うため、前述同様に、専用の連結搬送機構が不要になり、構造を簡素化でき、装置の集約化、小型化等を達成できる。尚、上流側のワーク搬出エリア５４と下流側のワーク搬入エリア５３のどちらか一方を廃止して、上流側と下流側に共通なエリアを採用してもよい。

図１８は、本発明の第２の観点に係るワークハンドリング装置のさらに他の実施形態を示すものである。
この装置では、図１８に示すように、前述同様のベース１０、一対の走行ガイド２０，２０´、一対の直動アーム３０，３０´、作業部４１を含む作業エリア４０、ワーク収容エリアとしてのワーク搬入エリア５３及びワーク搬出エリア５４、ワークツール６０，６０´等により一つの作業ユニットＵが形成されている。
そして、この作業ユニットＵが、左右方向Ｙ（直動アーム３０，３０´の伸縮方向）に複数配列され、隣接する作業ユニットＵ間が連結搬送機構としての連結搬入機構１１０及び連結搬出機構１２０により並列的に連結されている。すなわち、連結搬入機構１１０は、隣接する作業ユニットＵのワーク搬入エリア５３同士を連結してワークＷを搬入し、連結搬出機構１２０は、隣接する作業ユニットＵのワーク搬出エリア５４同士を連結してワークＷを搬出するように形成されている。

この装置においては、それぞれの作業ユニットＵで同じ作業を施す場合、ワークＷを連結搬入機構１１０からそれぞれの作業ユニットＵに搬入する。そして、各々の作業ユニットＵでワークＷに作業が施され、作業が完了した作業ユニットＵから順次に、連結搬出機構１２０を介してワークＷを搬出するようになっている。したがって、全体として効率的な作業及び搬送を行うことができ、生産性を向上させることができる。また、この装置では、連結搬送機構を、作業ユニットＵの前側及び／又は後側に配置することができるため、柔軟なレイアウトが可能となる。さらに、生産量の増減に応じて作業ユニットＵの設置個数を増減することで、効率の良い生産を行うことができ、生産コストを低減することができる。

以上述べたように、本発明のワークハンドリング装置によれば、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの搬送に要する時間の短縮化等が達成され、半導体チップ、基板等の電子部品あるいは機械部品等のワークに対して、塗布、熱処理、化学処理、洗浄処理等の処理、検査、測定、機械加工、組付け等の各種の作業を効率良く施すことができ、生産性を向上させることができる。

以上述べたように、本発明のワークハンドリング装置は、ワークに対して各種の作業を施す際に、ワークの搬送及び位置決め等を必要とする分野であれば、半導体製造の分野は勿論のこと、自動車あるいはその部品の生産ライン、電子機器あるいはその部品の生産ライン、その他の機械あるいは電子部品関連等の分野においても有用である。

Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向
Ｔ トレイ
Ｗ ワーク
Ｆｘ 前側（一端側）
Ｒｘ 後側
１０ ベース
２０，２０´ 一対の走行ガイド
３０，３０´ 一対の直動アーム
３１，３１´ 第１アーム
３２，３２´ 伸縮アーム
３３ 回転盤
４０ 作業エリア
４１，４１´ 作業部
５０ ワーク収容エリア
５１ 前後移動機構
５２ 左右移動機構
５３ ワーク搬入エリア（ワーク収容エリア）
５４ ワーク搬出エリア（ワーク収容エリア）
６０，６０´ ワークツール（又は作業ツール部）
６１，６１´ 本体部
６２，６２´ 昇降把持ハンド
７０ ツール収容エリア
１４１ 回転テーブル（作業部）
１４１ａ ワーク保持部

Claims (10)

1. 前後方向に伸長して左右に設けられた一対の走行ガイドと、
   前記走行ガイド上を各々独立して走行すると共に対向する左右方向において互いに干渉しない収縮位置からオーバラップする伸長位置まで伸縮自在な一対の直動アームと、
   前記一対の走行ガイドに挟まれた作業エリア内に配置されてワークに所定の作業を施す作業部と、
   前記作業エリアにおける前後方向の一端側に設けられ，ワークを格納するトレイが前後方向及び左右方向に複数個並べて配置されるワーク収容エリアと、
   前記ワーク収容エリアに配置されたトレイと前記作業部との間でワークを搬送すべく，前記一対の直動アームにそれぞれ取り付けられたワークツールと、を備え、
   前記ワーク収容エリアは、前後方向に並んだ前記トレイの前後位置を入れ替える前後移動機構と、左右方向に並んだ前記トレイの左右位置を入れ替える左右移動機構とを含む、
   ワークハンドリング装置。
2. 前記ワークツールは、前記一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、前記本体部に対して昇降自在に連結されてワークを把持する昇降把持ハンドとを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークハンドリング装置。
3. 前記ワークツールは、前記一対の直動アームにそれぞれ着脱自在に取り付けられる本体部と、前記本体部に対して昇降自在に連結されてワークを保持しつつ作業を施す作業ツール部とを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークハンドリング装置。
4. 前記ワーク収容エリアは、未作業のワークを搬入して収容するワーク搬入エリアと、作業済みのワークを搬出するべく収容するワーク搬出エリアとを含み、
   前記ワーク搬入エリアと前記ワーク搬出エリアとは、前記作業エリアを挟んで前後方向の両端側にそれぞれ配置されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。
5. 前記作業エリアに隣接して、各種のワークに対応した各種の前記ワークツールを交換可能に収容するツール収容エリアを設けた、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。
6. 前記一対の直動アームは、それぞれ前記走行ガイド上を前後方向に走行する第１アームと、前記第１アームに対して左右方向に伸縮自在に設けられた少なくとも一つの伸縮アームとを含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。
7. 前記伸縮アームには、前記ワークツールが複数個設けられている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のワークハンドリング装置。
8. 前記伸縮アームには、円板状の回転盤が設けられ、
   前記回転盤には、周方向において前記ワークツールが複数個設けられている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のワークハンドリング装置。
9. 前記一対の直動アームの一方に含まれる伸縮アームと前記一対の直動アームの他方に含まれる伸縮アームとは、鉛直方向において異なる高さの位置に配置されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のワークハンドリング装置。
10. 前記作業部には、周方向に配列された複数のワーク保持部を有する回転テーブルが設けられ、
    前記回転テーブルは、所定角度の回転により、前記直動アームがワークを搬入するワーク搬入位置、ワークに作業を施すワーク作業位置、及び前記直動アームがワークを搬出するワーク搬出位置に、同時に前記ワーク保持部を位置決めするように形成されている、
    ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載のワークハンドリング装置。

Images