(57)【要約】      （修正有）【課題】接触領域を最低限にするとともに、大きな力を加えることなく、キャリアのワーク用孔に対してワークのローディングまたはアンローディングを確実に行うワークハンドリング装置およびワークハンドリング方法を提供する。【解決手段】ワークハンドリング装置１を、ワーク２の外周端付近を負圧により吸引する複数の吸引部である非接触吸引パッド１０８と、ワーク２の外周端付近であって非接触吸引パッド１０８の付近に位置してワーク２と非接触吸引パッド１０８との間に隙間を形成させる隙間保持部材１０９と、ワーク２の外周端からワーク２を着脱するチャック部材１１２と、を有するハンド装置１００を備える構成とした。また、この装置を用いるワークハンドリング方法とした。【選択図】図１
2015199184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアのワーク用孔にワークをローディングまたはアンローディングするワークハンドリング装置であって、
ハンドプレートと、ハンドプレートに固定されておりロッドを上下方向に移動させるパッドプレート昇降シリンダと、パッドプレート昇降シリンダのロッドにより昇降されるパッドプレートと、パッドプレートに固定されておりワークの中心を基準として対角上に少なくとも一対が配置されてワークの外周端付近を負圧により吸引する複数の吸引部と、ワークの外周端付近であって吸引部の付近に位置するようにパッドプレートに固定されており吸引されるワークと吸引部との間に隙間を形成させる隙間保持部材と、ハンドプレートに固定されておりロッドを横方向に移動させるチャック部材開閉シリンダと、チャック部材開閉シリンダのロッドにより移動されてワークの外周端からワークを着脱するチャック部材と、を有するハンド装置を備えることを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワークハンドリング装置において、
前記パッドプレート昇降シリンダを前記ハンドプレートと前記パッドプレートとに取り付ける取り付け部は、前記ハンドプレートに対して固定されるとともに前記パッドプレートに対してピン支持される取り付け部と、前記ハンドプレートおよび前記パッドプレートにともにピン支持される取り付け部と、の両者を含むものであり、このピンがパッドプレート面と平行、かつ対角位置にある各パッドプレート昇降シリンダの各作用点を結んだ直線と直角方向に配置されることを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のワークハンドリング装置において、
前記チャック部材開閉シリンダと前記チャック部材との間に介在されるチャック部材支柱と、このチャック部材支柱の先端で前記チャック部材を下側方向に付勢しつつチャック部材支柱内へ移動可能とするばね付勢部と、を備えており、ワーク用キャリアへ前記チャック部材が当接してから所定距離にわたり前記ハンド装置を降下可能とすることを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のワークハンドリング装置において、
ワークのアンローディング位置へ前記ハンド装置を移送する移送部と、
移送部、前記パッドプレート昇降シリンダ、前記チャック部材開閉シリンダおよび前記吸引部の制御をそれぞれ独立して行う制御装置と、
を備え、ワーク用孔からワークをアンローディングするときの制御装置は、
前記ハンド装置をアンローディング位置へ移送するように前記移送部を制御し、前記吸引部がワークと所定距離で離れて位置するように前記パッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークの外周端部付近で前記隙間保持部材に当接させつつ複数箇所を吸引してワークをワーク用孔から上昇させるように前記複数の吸引部を制御し、上昇したワークの外周端を前記チャック部材が把持するように前記チャック部材開閉シリンダを制御し、前記チャック部材にチャックされるワークを前記ハンド装置とともに上昇させるように前記移送部を制御し、ワークをワーク用孔から取り出すことを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のワークハンドリング装置において、
ワークのローディング位置へ前記ハンド装置を移送する移送部と、
移送部、前記パッドプレート昇降シリンダ、前記チャック部材開閉シリンダおよび前記吸引部の制御をそれぞれ独立して行う制御装置と、
を備え、ワーク用孔へワークをローディングするときの制御装置は、
前記チャック部材にワークがチャックされている前記ハンド装置をローディング位置へ移送するように移送部を制御し、前記チャック部材をキャリアに当接させる位置まで前記ハンド装置を降下させるように前記移送部を制御し、ワークと前記隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける位置まで前記パッドプレートを降下させるように前記パッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークと前記隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける状態を維持させるように複数のチャック部材の外周方向への移動量に応じた量だけパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御しつつ、ワークの外周端をチャック部材が離すように複数のチャック部材開閉シリンダを同期して制御し、ワークをワーク用孔へ入れ込むことを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項６】
請求項４に記載のワークハンドリング装置において、
前記移送部と前記ハンド装置との間に配置され、前記制御装置へ力および／またはモーメント力の検出信号を出力する力覚センサを備え、
前記制御装置は、アンローディング時に加わる力に応じて前記パッドプレート昇降シリンダのロッドの位置制御および速度制御を行うことを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載のワークハンドリング装置において、
前記吸引部へ付与する吸引力設定レベルは、前記力覚センサにより予め検出された値に応じて設定されることを特徴とするワークハンドリング装置。
【請求項８】
ワーク用孔からワークをアンローディングするワークハンドリング方法であって、
前記ハンド装置をアンローディング位置へ移送するように移送部を制御し、吸引部がワークと所定距離で離れて位置するようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、さらにワークの外周端部付近で隙間保持部材に当接させつつ複数箇所を吸引してワークを一方の端部から所定量上昇させた後に反対側の端部から所定量上昇させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、上昇したワークの外周端を複数のチャック部材が把持するようにチャック部材開閉シリンダを制御し、チャック部材にチャックされるワークをハンド装置とともに上昇させるように移送部を制御し、ワークをワーク用孔から取り出すことを特徴とするワークハンドリング方法。
【請求項９】
ワーク用孔へワークをローディングするワークハンドリング方法であって、
チャック部材にワークがチャックされている前記ハンド装置をローディング位置へ移送するように移送部を制御し、チャック部材をキャリアに当接させる位置までハンド装置を降下させるように移送部を制御し、ワークと隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける位置までパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークと隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける状態を維持させるように複数のチャック部材の外周方向への移動量に応じた量だけパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御しつつ、ワークの外周端をチャック部材が離すように複数のチャック部材開閉シリンダを同期して制御し、ワークをワーク用孔へ入れ込むことを特徴とするワークハンドリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアのワーク用孔に対してワークのローディングまたはアンローディングを行うワークハンドリング装置およびワークハンドリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面研磨装置は、研磨の対象であるワークの両面を同時に研磨する。両面研磨装置は、上定盤、下定盤、サンギアおよびインターナルギアを備える。そして、ワーク用孔にワークを保持するキャリアがサンギアおよびインターナルギアに噛み合わされており、キャリアは自転しつつ公転する遊星運動を行う。また、ワークは下定盤および上定盤に挟まれた状態で、下定盤や上定盤が回動する。これにより、ワークの上下面を研磨加工する。そして加工終了後にキャリアからワークを取り出して加工が終了する。
【０００３】
さて、キャリアからワークを取り出すときにゴム製吸着パッドでワークを吸着して取り出すことが一般的であるが、従来のゴム製吸着パッドでは、ガラスやウェーハのワークに吸着跡が付くことが多い。しかしながら、製造対象によっては、ワークの表裏面に接触させることなく処理を進めたいものがある。
【０００４】
キャリアのワーク用孔へワークを挿入するローディング工程ではワークを非接触で挿入することは可能である。しかしながら、加工後のワークを取り出すアンローディング工程では非接触でワークを取り出すことは容易ではなかった。
【０００５】
例えば、ワークの加工後にキャリアのみを除き、下定盤上にそのまま残るワークをリフトアップ等で取り出す方式がある。しかしながら、非常に大掛かりな設備となり工程も複雑かつ煩雑であるという問題があった。
【０００６】
また、ワーク端部のみに接触することを許容し、直接ワーク端面から三角形のツメ等を入れ込んで剥がす方式もある。しかしながら、ワークを損傷する懸念が大きく、剥離力が大きい場合に適用できない方式であった。
【０００７】
また、剥離力を小さくした上で直接ワーク端面から三角形のツメ等を入れ込んで弱い力で剥がす方式もある。このような従来技術が、例えば、特許文献１（特開平１１−２６７９６４号公報、発明の名称「平面研磨装置及びそれに用いるキャリア」）に記載のものが知られている。
【０００８】
この従来技術では、ワーク用孔の周辺に複数の切り欠き部が形成されたキャリアを用い、加工後のワーク用孔内に純水等の液体を充満させてワークを浮上させ、先端がテーパ状の複数の爪部材を複数の切り欠き部に入れ、ワークの外周側からワーク中心へ向かって爪部材を移動させてワークを把持する、というものである。
【０００９】
しかしながら、ワークが均一に浮き上がる状態に制御することができないので、ワークを水平に近い状態で把持することは難しい。また、ワークが浮上した状態では水平方向を規制できないため待機している爪部材と衝突する懸念がある。また、ワークが浮上していない部分に爪部材を強制的に挿入することになった場合、ワークの端部を爪部材により強制的に剥離することになるので、ワーク端部の割れ・欠けや擦過傷等を生じる懸念が大きい。また、キャリア自身の強度低下を招くと同時に、切り欠き部にワークが接触すると線接触状態から点接触状態となり、加工時ではワークエッジへ作用する負荷が増大する懸念がある。
【００１０】
また、他の従来技術として、下定盤内の流体吐出孔から吐出する流体によりワークを浮上させ、剥離力を小さくして直接ワーク端面から三角形のツメ等を入れ込んで剥がす方式もあるが、上記と同様の問題がある。
【００１１】
そこで、非接触吸引パッドの採用が検討されている。このような非接触吸引パッドは、円板下面から外周へエアを吹き出すことにより、中央部に負圧領域を形成して吸引力を得るという原理に基づくものであり、ベルヌーイ型およびサイクロン型がある。
【００１２】
ベルヌーイ型の非接触吸引パッド５００は、図１４（ａ），（ｂ）でも示すように、エアを放射状に吐出するものであり、供給ポート５０１から導入されたエアは、吸引面側の凸部側面にあるノズル５０２から放射状に噴出される。放射流は、非接触吸引パッド５００とワーク２との隙間から放出される（なお、図１４（ａ）ではこの隙間を大きく図示しているが、実際は小さい隙間となっている）。非接触吸引パッド５００とワーク２との間のエアが外周方向へ引っ張られることで中心部に真空域が発生し、非接触でワーク２を上昇させる。このベルヌーイタイプは一般的な非接触吸引パッドである。
【００１３】
サイクロン型の非接触吸引パッド６００は、図１５（ａ），（ｂ）でも示すように、エアを旋回方向に放出するものであり、ベルヌーイ型より大きな吸引力を得ることができる。供給ポート６０１から導入されたエアは、吸引面側の凹部側面にあるノズル６０２から噴き出され、旋回流となる。旋回流は、非接触吸引パッド６００とワーク２との隙間から放出される（なお、図１５（ａ）ではこの隙間を大きく図示しているが、実際は小さい隙間となっている）。その結果、サイクロン効果により旋回流内部に真空域が発生し、非接触でワーク２を上昇させる。旋回流の遠心力の作用により、より強いリフト力を発生させる。
【００１４】
これら非接触吸引パッド５００，６００を用いることで非接触の吸引力が得られるが、ワーク２の位置を規制するものがないと姿勢が安定しない。そこで、図１６で示すような保持・規制部材を用いるのが一般的である。
【００１５】
例えば、図１６（ａ）で示すように、複数のアジャストボルト７０１がベース部７０２に固定されて、非接触吸引パッド５００（６００）の外側に配置されており、非接触吸引パッド５００（６００）がワーク２を吸引するとともに、複数のアジャストボルト７０１がワーク２の位置を規制し、非接触吸引パッド５００（６００）とワーク２との間に隙間７０３が確保される。
【００１６】
また、図１６（ｂ）で示すように、ワーク端部ガイド７０４が非接触吸引パッド５００（６００）の外周に配置されており、非接触吸引パッド５００（６００）がワーク２を吸引するとともに、ワーク端部ガイド７０４がワーク２の位置を規制し、非接触吸引パッド５００（６００）とワーク２との間に隙間７０３が確保される。
【００１７】
また、図１６（ｃ）で示すように、複数の接触式の吸引パッド７０５がベース部７０２に固定されて、非接触吸引パッド５００（６００）の外側に配置されており、非接触吸引パッド５００（６００）がワーク２を吸引するとともに、吸引パッド７０５がワーク２の位置を規制し、非接触吸引パッド５００（６００）とワーク２との間に隙間７０３が確保される。
【００１８】
また、図１６（ｄ）で示すように、円形のウレタンパッド７０６が非接触吸引パッド５００（６００）の中央に配置されており、非接触吸引パッド５００（６００）がワーク２を吸引するとともに、ウレタンパッド７０６がワーク２の位置を規制し、非接触吸引パッド５００（６００）とワーク２との間の距離を一定にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１１−２６７９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ウェーハ等では完全非接触が要求される場合もあるが、非接触吸引パッド５００（６００）を用いるときでも、距離一定とする手段がないとワーク重量（負荷）と吸引力とのバランスを安定化できず、振動、衝突などのリスクが増大するため、結局完全非接触は不可能である。実際には、図１６で示された保持・規制部材を用いて、吸引によりワークを持ち上げつつ、可能な限り少ない接触箇所で固定している。この接触箇所については「接触面積の最小化」が図られている。
【００２１】
しかしながら、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）のように距離一定保持部材を置くとその周辺で曲げ負荷が最大となり、ワークに大きな力が加わるという問題があった。
また、図１６（ｄ）のようにウレタンパッドを用いるときにワークへの接触面積が大きくなるという問題があった。
【００２２】
現実的には接触が許容されるワークエッジからの僅かな領域で規制しつつ、振動や力の発生を可能な限り抑止することでワークをローディングおよびアンローディングしたいという事情があった。
【００２３】
そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触領域を最低限にするとともに、大きな力を加えることなく、キャリアのワーク用孔に対してワークのローディングまたはアンローディングを確実に行うワークハンドリング装置およびワークハンドリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の請求項１に係る発明は、
キャリアのワーク用孔にワークをローディングまたはアンローディングするワークハンドリング装置であって、
ハンドプレートと、ハンドプレートに固定されておりロッドを上下方向に移動させるパッドプレート昇降シリンダと、パッドプレート昇降シリンダのロッドにより昇降されるパッドプレートと、パッドプレートに固定されておりワークの中心を基準として対角上に少なくとも一対が配置されてワークの外周端付近を負圧により吸引する複数の吸引部と、ワークの外周端付近であって吸引部の付近に位置するようにパッドプレートに固定されており吸引されるワークと吸引部との間に隙間を形成させる隙間保持部材と、ハンドプレートに固定されておりロッドを横方向に移動させるチャック部材開閉シリンダと、チャック部材開閉シリンダのロッドにより移動されてワークの外周端からワークを着脱するチャック部材と、を有するハンド装置を備えることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００２５】
また、本発明の請求項２に係る発明は、
請求項１に記載のワークハンドリング装置において、
前記パッドプレート昇降シリンダを前記ハンドプレートと前記パッドプレートとに取り付ける取り付け部は、前記ハンドプレートに対して固定されるとともに前記パッドプレートに対してピン支持される取り付け部と、前記ハンドプレートおよび前記パッドプレートにともにピン支持される取り付け部と、の両者を含むものであり、このピンがパッドプレート面と平行、かつ対角位置にある各パッドプレート昇降シリンダの各作用点を結んだ直線と直角方向に配置されることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００２６】
また、本発明の請求項３に係る発明は、
請求項１または請求項２に記載のワークハンドリング装置において、
前記チャック部材開閉シリンダと前記チャック部材との間に介在されるチャック部材支柱と、このチャック部材支柱の先端で前記チャック部材を下側方向に付勢しつつチャック部材支柱内へ移動可能とするばね付勢部と、を備えており、ワーク用キャリアへ前記チャック部材が当接してから所定距離にわたり前記ハンド装置を降下可能とすることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００２７】
また、本発明の請求項４に係る発明は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のワークハンドリング装置において、
ワークのアンローディング位置へ前記ハンド装置を移送する移送部と、
移送部、前記パッドプレート昇降シリンダ、前記チャック部材開閉シリンダおよび前記吸引部の制御をそれぞれ独立して行う制御装置と、
を備え、ワーク用孔からワークをアンローディングするときの制御装置は、
前記ハンド装置をアンローディング位置へ移送するように前記移送部を制御し、前記吸引部がワークと所定距離で離れて位置するように前記パッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークの外周端部付近で前記隙間保持部材に当接させつつ複数箇所を吸引してワークをワーク用孔から上昇させるように前記複数の吸引部を制御し、上昇したワークの外周端を前記チャック部材が把持するように前記チャック部材開閉シリンダを制御し、前記チャック部材にチャックされるワークを前記ハンド装置とともに上昇させるように前記移送部を制御し、ワークをワーク用孔から取り出すことを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００２８】
また、本発明の請求項５に係る発明は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のワークハンドリング装置において、
ワークのローディング位置へ前記ハンド装置を移送する移送部と、
移送部、前記パッドプレート昇降シリンダ、前記チャック部材開閉シリンダおよび前記吸引部の制御をそれぞれ独立して行う制御装置と、
を備え、ワーク用孔へワークをローディングするときの制御装置は、
前記チャック部材にワークがチャックされている前記ハンド装置をローディング位置へ移送するように移送部を制御し、前記チャック部材をキャリアに当接させる位置まで前記ハンド装置を降下させるように前記移送部を制御し、ワークと前記隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける位置まで前記パッドプレートを降下させるように前記パッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークと前記隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける状態を維持させるように複数のチャック部材の外周方向への移動量に応じた量だけパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御しつつ、ワークの外周端をチャック部材が離すように複数のチャック部材開閉シリンダを同期して制御し、ワークをワーク用孔へ入れ込むことを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００２９】
また、本発明の請求項６に係る発明は、
請求項４に記載のワークハンドリング装置において、
前記移送部と前記ハンド装置との間に配置され、前記制御装置へ力および／またはモーメント力の検出信号を出力する力覚センサを備え、
前記制御装置は、アンローディング時に加わる力に応じて前記パッドプレート昇降シリンダのロッドの位置制御および速度制御を行うことを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００３０】
また、本発明の請求項７に係る発明は、
請求項６に記載のワークハンドリング装置において、
前記吸引部へ付与する吸引力設定レベルは、前記力覚センサにより予め検出された値に応じて設定されることを特徴とするワークハンドリング装置とした。
【００３１】
また、本発明の請求項８に係る発明は、
ワーク用孔からワークをアンローディングするワークハンドリング方法であって、
前記ハンド装置をアンローディング位置へ移送するように移送部を制御し、吸引部がワークと所定距離で離れて位置するようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、さらにワークの外周端部付近で隙間保持部材に当接させつつ複数箇所を吸引してワークを一方の端部から所定量上昇させた後に反対側の端部から所定量上昇させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、上昇したワークの外周端を複数のチャック部材が把持するようにチャック部材開閉シリンダを制御し、チャック部材にチャックされるワークをハンド装置とともに上昇させるように移送部を制御し、ワークをワーク用孔から取り出すことを特徴とするワークハンドリング方法とした。
【００３２】
また、本発明の請求項９に係る発明は、
ワーク用孔へワークをローディングするワークハンドリング方法であって、
チャック部材にワークがチャックされている前記ハンド装置をローディング位置へ移送するように移送部を制御し、チャック部材をキャリアに当接させる位置までハンド装置を降下させるように移送部を制御し、ワークと隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける位置までパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御し、ワークと隙間保持部材とが僅かな隙間を空ける状態を維持させるように複数のチャック部材の外周方向への移動量に応じた量だけパッドプレートを降下させるようにパッドプレート昇降シリンダを制御しつつ、ワークの外周端をチャック部材が離すように複数のチャック部材開閉シリンダを同期して制御し、ワークをワーク用孔へ入れ込むことを特徴とするワークハンドリング方法とした。
【発明の効果】
【００３３】
このような本発明によれば、接触領域を最低限にするとともに、大きな力を加えることなく、キャリアのワーク用孔に対してワークのローディングまたはアンローディングを確実に行うワークハンドリング装置およびワークハンドリング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ワークハンドリング装置の構成図である。
【図２】ハンド装置の非接触吸引パッド周辺の詳細構成図である。
【図３】ハンド装置の非接触吸引パッドおよびチャック部材の位置を説明するＡ−Ａ矢視図である。
【図４】経過時間と剥離力との関係を説明する特性図である。
【図５】剥離速度と剥離力との関係を説明する特性図である。
【図６】非接触吸引パッドによるパッド−ワーク間距離（隙間）と吸着力との関係を説明する特性図である。
【図７】ワークのアンローディングの説明図であり、図７（ａ）はハンド装置の移動の説明図、図７（ｂ）はハンド装置の降下の説明図、図７（ｃ）はパッドプレートの降下の説明図、図７（ｄ）は一方の剥離の説明図である。
【図８】ワークのアンローディングの説明図であり、図８（ａ）は他方の剥離の説明図、図８（ｂ）はチャック部材によるチャックの説明図、図８（ｃ）は吸引の停止の説明図、図８（ｄ）はハンド装置の移動の説明図である。
【図９】ワークのアンローディングの拡大説明図であり、図９（ａ）はパッドプレートの降下の拡大説明図、図９（ｂ）はリフトの拡大説明図、図９（ｃ）はチャック部材のチャックの拡大説明図、図９（ｄ）は非接触吸引パッドのリフトの拡大説明図である。
【図１０】ハンド装置のワークのチャック時のチャック部材の位置を説明するＡ−Ａ矢視図である。
【図１１】ワークのローディングの説明図であり、図１１（ａ）はハンド装置の移動の説明図、図１１（ｂ）はハンド装置の降下の説明図、図１１（ｃ）はパッドプレートの降下の説明図である。
【図１２】ワークのローディングの説明図であり、図１２（ａ）はチャック部材の外側への移動と隙間保持部材の降下の説明図、図１２（ｂ）はワークの入れ込みの説明図、図１２（ｃ）はチャック部材の外側への移動とハンド装置の移動の説明図である。
【図１３】他の形態のハンド装置の平面図である。
【図１４】従来技術のベルヌーイ方式の非接触吸引パッドの説明図であり、図１４（ａ）は内部構造の概略説明図、図１４（ｂ）はエアの流れの説明図である。
【図１５】従来技術のサイクロン方式の非接触吸引パッドの説明図であり、図１５（ａ）は内部構造の概略説明図、図１５（ｂ）はエアの流れの説明図である。
【図１６】保持・規制部材の説明図であり、図１６（ａ）はアジャストボルトの説明図、図１６（ｂ）はワーク端部ガイドの説明図、図１６（ｃ）は吸引パッドの説明図、図１６（ｄ）はウレタンパッドの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
続いて、本発明を実施するための形態のワークハンドリング装置について、図を参照しつつ説明する。ワークハンドリング装置１は、図１で示すように、ワーク２を着脱する装置であり、詳しくはハンド装置１００、本発明の移送部の具体例である搬送ロボット２００、力覚センサ３００を備える。
【００３６】
これらハンド装置１００、搬送ロボット２００、力覚センサ３００は、図示しない制御装置に接続されており、この制御装置の制御によりワークハンドリング動作が行われる。ワーク２は、平面から視て円形の板体であり、水晶、シリコンウエハ、ガラス、圧電素子、金属その他種々の材料により形成されたものである。
【００３７】
ハンド装置１００は、ワークの接触領域を可能な限り少なくしつつ、キャリア３（図２，図７（ａ）参照）のワーク用孔に対してワークをローディングまたはアンローディングする装置である。このハンド装置１００の詳細については後述する。
【００３８】
搬送ロボット２００は、詳しくは６軸多関節ロボットであり、ハンド装置１００を所定位置まで移動させる。なお、６軸多関節ロボットに限定する趣旨ではなく実情に応じて各種のロボットを用いることができるが、少なくとも３次元方向へ移動できるロボットを採用すれば良い。搬送ロボット２００は、図示しない制御装置と接続されており駆動制御される。
【００３９】
力覚センサ３００は、図示しない制御装置と接続されており、ハンド装置１００に加わる力やモーメント力を検出して、検出信号を制御装置へ出力する多軸の分力計である。検出は事前あるいは剥離動作中に行われる。この力やモーメント力であるが、非接触吸引パッド１０８がワーク２を吸引するときの吸引力(＝剥離力)であり、また、隙間保持部材１０９やチャック部材１１２の接触状態の監視にも用いられる。非接触吸引パッド１０８の吸引力(＝剥離力)を適正な水準に設定するので、吸着時に発生する負荷を適正化し、ワーク２への負担を最小化することができる。なお、検出される力やモーメント力を制御装置がどのように利用するかの詳細については後述する。
【００４０】
続いて、ハンド装置１００の詳細について説明する。ハンド装置１００は、詳しくは、図１で示すように、ハンド連結部材１０１、ハンドプレート１０２、昇降シリンダ固定部１０３、昇降シリンダピン固定部１０４、パッドプレート昇降シリンダ１０５、ロッドピン固定部１０６、パッドプレート１０７、非接触吸引パッド１０８、隙間保持部材１０９、チャック部材開閉シリンダ１１０、チャック部材支柱１１１、チャック部材１１２、ハンドカバー１１３を備える。なお、非接触吸着パッド１０８への圧力エアの供給はパッドプレート１０７の上面側のエア回路を通じて行うが、図では省略している。
【００４１】
ハンド連結部材１０１は、棒体であり、力覚センサ３００とハンドプレート１０２とを機械的に連結する。力覚センサ３００は、このハンド連結部材１０１と、搬送ロボット２００と、の間に設置されることになる。
ハンドプレート１０２は、ハンド連結部材１０１に連結されるプレートである。ハンドプレート１０２は、パッドプレート昇降シリンダ１０５およびチャック部材開閉シリンダ１１０を固定する基準プレートである。ハンドプレート１０２は、１枚のプレートで構成することを基本とする。
【００４２】
昇降シリンダ固定部１０３は、ハンドプレート１０２の上側に固定される部材である。
昇降シリンダピン固定部１０４は、ハンドプレート１０２の上側に固定される部材である。
昇降シリンダ固定部１０３と昇降シリンダピン固定部１０４はパッドプレート昇降シリンダ１０５を支持する取り付け部の具体例であるが支持方法が異なる。なお、支持方法については後述する。
【００４３】
パッドプレート昇降シリンダ１０５は、図２に示す昇降シリンダロッド１０５ａを昇降する動作制御を行う。パッドプレート昇降シリンダ１０５は、電動サーボシリンダであり、動作時速度可変等の速度制御および多点位置決めによる位置制御をそれぞれ独立に行う制御駆動部を有する。図示しない制御装置はこの制御駆動部と接続されて制御される。
【００４４】
本形態では剥離開始端側のパッドプレート昇降シリンダ１０５と反対側のパッドプレート昇降シリンダ１０５とを有する。図１，図３のようにワーク中心として点対象位置であってワーク２の端部に位置するように、２個のパッドプレート昇降シリンダ１０５を備え、一方が固定側であって昇降シリンダ固定部１０３に取り付けられ、他方が剥離側であって昇降シリンダピン固定部１０４に取り付けられている。
【００４５】
パッドプレート昇降シリンダ１０５の各設置位置は、その中心がワーク直径軸上（位置決め時）にあり、パッドプレート昇降シリンダ１０５の作用点の連結ピン位置は非接触吸引パッド１０８の略中心位置にある。なお、連結ピン位置はワーク２の外周側へ寄っても良い。これは外側で剥離されることが好ましいためである。
【００４６】
昇降シリンダ固定部１０３ではパッドプレート昇降シリンダ１０５が移動しないように固定されている。
昇降シリンダピン固定部１０４ではピン支持がされており、図２で示すようにピン支持部材１０４ａの昇降シリンダ固定ピン１０４ｂに回転可能に支持される昇降シリンダクレピス１０４ｃが、パッドプレート昇降シリンダ１０５の端部に取り付けられる。これによりパッドプレート昇降シリンダ１０５は回転可能に支持されることとなる。
【００４７】
ロッドピン固定部１０６は、図２で示すようにナックルジョイント１０６ａ、昇降シリンダ連結ピン１０６ｂ、ヒンジベース１０６ｃを備えている。ナックルジョイント１０６ａは、昇降シリンダロッド１０５ａのロッドエンドで連結されている。ナックルジョイント１０６ａは昇降シリンダ連結ピン１０６ｂによりヒンジベース１０６ｃに対して回転可能に支持される。ヒンジベース１０６ｃはパッドプレート１０７の上側で固定されている。そして、図１で示すように固定側と剥離側との両側で同様に構成されている。
【００４８】
このようにパッドプレート昇降シリンダ１０５の作用点はパッドプレート１０７上のヒンジベース１０６ｃの昇降シリンダ連結ピン１０６ｂでピン接続している。昇降シリンダ連結ピン１０６ｂのピンの方向は、パッドプレート昇降シリンダ１０５の昇降シリンダロッド１０５ａの作用方向と直角方向としてワークの剥離方向を規制する。
【００４９】
このようにパッドプレート昇降シリンダ１０５のハンドプレート１０２とパッドプレート１０７との取り付け部は、ハンドプレート１０２に対して固定されるとともにパッドプレート１０７に対してピン支持される固定側の取り付け部と、ハンドプレート１０２およびパッドプレート１０７にともにピン支持される剥離側の取り付け部と、の両者を含むものである。さらにこれら昇降シリンダ固定ピン１０４ｂおよび昇降シリンダ連結ピン１０６ｂがパッドプレート昇降シリンダ１０５の昇降シリンダロッド１０５ａおよびチャック部材開閉シリンダ１１０の開閉シリンダロッド１１０ａの各ロッド移動方向と略直角方向に配置される。これにより、シリンダの伸縮動作時に機械的な干渉を回避すると同時にパッドプレート１０７の位置を規制する構造としている。
【００５０】
パッドプレート１０７は、非接触吸引パッド１０８および隙間保持部材１０９を固定する一体のプレートである。パッドプレート１０７は、１枚のプレートで構成することを基本とする。非接触吸引パッド１０８の上側にパッドプレート昇降シリンダ１０５の作用部であるヒンジベース１０６ｃが固定されている。パッドプレート１０７とハンドプレート１０２は、パッドプレート昇降シリンダ１０５により連結されている。
【００５１】
非接触吸引パッド１０８は、吸引部の具体例であり、図１４，図１５を用いて説明したように、エアを円板下面から外周へ吹き出すことにより、中央部に負圧領域を形成して吸引力を得るという原理に基づくものであり、先に説明したベルヌーイ型およびサイクロン型等を採用できる。吸引力の設定は予めなされているものである。この設定についてはのちに詳述する。なお、吸着跡の問題がない場合には、通常の吸着パッドを採用するなど適宜選択することができる。
【００５２】
隙間保持部材１０９は、非接触吸引パッド１０８によるワーク２の吸引時に、非接触吸引パッド１０８とワーク２との間に一定の距離の隙間１１４（図２参照）を形成する機能を有する。この隙間１１４によりワーク２との距離を一定に保ち、非接触で任意の吸引力を保持した状態でハンドリングできる。仮に隙間保持部材１０９がないとワーク重量（負荷）と吸引力とのバランスを安定化できずに振動、衝突などのリスクが増大するが、本発明ではそのようなおそれを低減している。
【００５３】
隙間保持部材１０９は、図３で示すように押し当て部を円弧状に形成し、隙間保持部材１０９は外周端から１〜２ｍｍ程度の円弧状の面がワーク２に当接してワーク抑え部１０９ａ（図２参照）が形成されるようにしている。このような形状とすることでワーク円周のエッジ部に当接することになり、ワーク２への接触領域を最小としつつ、接触箇所の周辺におけるワーク２への隙間保持部材１０９による負荷を分散させる。
【００５４】
また、隙間保持部材１０９の設置位置は、端部から剥離するため、剥離時において剥離側と固定側の隙間保持部材１０９が剥離開始時の負荷を分散させる。
また、隙間保持部材１０９の材質は、樹脂製あるいはウレタンゴム等の柔軟性を有する弾性体であり、ワークエッジへの均一な当たりや傷つきを防止する。
【００５５】
チャック部材開閉シリンダ１１０は、図２で示すように、開閉シリンダロッド１１０ａを備え、チャック部材支柱１１１を介してチャック部材１１２をワーク２の径方向へ開閉するシリンダである。各々独立した電動シリンダとして動作を同期させるか、機械的に動作軸を連結して１系統の動作軸で動作させてもよい。各々のシリンダはともに電動サーボシリンダであり、速度制御および位置制御をそれぞれ独立に行う制御駆動部を有する。図示しない制御装置はこの制御駆動部と接続されて制御される。
【００５６】
チャック部材支柱１１１は、チャック部材開閉シリンダ１１０とチャック部材１１２とを連結する部材である。チャック部材支柱１１１は、ばね付勢部を内蔵しており、詳しくは、図２で示すように、チャック部材１１２のチャック部材ロッド１１２ａを上下方向に伸縮させるチャック部材用圧縮ばね１１１ａを内蔵している。通常はチャック部材ロッド１１２ａが伸長した状態で内部の抜け止めストッパで停止している。このばね付勢部によりキャリア面への当接時に各部材が隙間なく、また機械的に干渉することなく位置決めすることができる。図２では、非接触吸引パッド１０８がワーク２へ当接する状態を表している。  
【００５７】
チャック部材１１２は、円錐形状の部材を重ね合わせた形状とし、中央部のＶ字形状部でワーク２の端部を把持する。チャック部材１１２は、ワーク２の殆どを非接触状態に保持することができる。チャック部材１１２は、材質は樹脂であり、ワーク２を傷つけるおそれを低減している。一つのチャック部材１１２を一つのチャック部材開閉シリンダ１１０が開閉するようになされ、本形態では図３に示すように対角上に対向する２個一組で一対の構成（全部で４個）である。チャック部材１１２の移動時に隙間保持部材１０９が機械的に干渉しないようになされている。なお、チャック部材１１２の把時動作のみでワークを剥離することは不可能であり、ワークの剥離動作が必要となる。
【００５８】
ハンドカバー１１３は塵埃等から機構やワーク２を保護するカバーである。
ハンド装置１００の構成はこのようなものである。
【００５９】
続いて、ハンド装置１００の機構的な特徴について説明する。
図１で示すようなパッドプレート１０７の引上げ構造では、２個ある非接触吸引パッド１０８の一方は剥離が開始される剥離側（図１の右側）であり、他方は剥離が終了する固定側（図１の左側）となる。これら非接触吸引パッド１０８を一体のパッドプレート１０７上に配置し、それぞれ剥離側のパッドプレート昇降シリンダ１０５および固定側のパッドプレート昇降シリンダ１０５をそれぞれ配置する。特に剥離側ではハンドプレート１０２側およびパッドプレート１０７側でピン支持構造となっており、剥離時にワーク２の姿勢に沿ってパッドプレート１０７を移動させることでパッドプレート１０７の動きを安定化し、過度な剥離力が加わらないようにする。
【００６０】
続いて非接触吸引パッド１０８の吸引力の設定について説明する。非接触吸引パッド１０８は、ベルヌーイ型およびサイクロン型があるが、これらはワークの材質や性状あるいは吸着状態などを考慮して適宜選定する必要がある。このような非接触吸引パッド１０８による吸引力の適正な設定が必要な理由は、薄物ワークの吸引においては吸引力が大きいとその周辺でワークに歪みが発生して、これらの残留歪や応力が品質に影響することがあるためである。
【００６１】
また、吸引面とワークとの間に一定の距離を保持するため、ワークのエッジ円周部の狭小領域に接触する隙間保持部材１０９を設けているが、非接触吸引パッド１０８と隙間保持部材１０９との間で吸引により曲げモーメントが生じる。これらの負荷により、著しい場合はワークの損傷へとつながることもある。
そこで、非接触吸引パッド１０８による吸引力を抑制する必要があり、吸引力の適正な設定が重要となる。この点について説明する。
【００６２】
まず非接触吸引パッド１０８がワーク２を剥離する時に加わる力について考察する。
図４は、剥離力の経時変化の例を表す特性図である。この剥離力の時間経過は実験結果から得た知見である。１個の非接触吸引パッド１０８によりワーク端部から剥離する時の力（以下、剥離力）を力覚センサ３００で計測した検出信号から得たデータ（剥離速度は一定）により一般化したものであり、力覚センサ３００の検出信号のうち鉛直方向軸力のみを抽出した特性である。ここにＴｓは剥離開始時間、Ｔｍは剥離力が最大の時間、Ｎｍは最大剥離力、Ｎｘは剥離力の許容値である。ワーク２への影響を考慮して実際のハンドリング時に許容される剥離力の閾値をＮｘとしたものであり、Ｎｘ未満が通常剥離力となる。
【００６３】
図４の特性図では、剥離開始から（Ｔｍ−Ｔｓ）という短時間で剥離力が最大となり、その後は問題とならないレベルの剥離力へと急激に低下する。諸条件によって当然ながらＮｍや（Ｔｍ−Ｔｓ）の具体的な値は異なるが、傾向としてはほぼ同様の結果が得られている。
【００６４】
図４の傾向を考察すると、剥離力の閾値Ｎｘよりも剥離力が大きいと定盤面あるいは研磨パッド面に貼りついているワークを強制的に剥す操作となるので、吸引領域とその周辺領域との間で大きな曲げモーメントが発生することになり好ましくない。また、吸引力ピーク後急激に吸引力が低下するので、“振動＋曲げ負荷のピーク”が発生することになり、やはり好ましくない。この剥離力を抑制するため、適正な吸引力で剥離動作を行うこと、つまりＮｘ未満で剥離することが必要である。
【００６５】
また、図５は剥離力と剥離速度の関係を例に表す特性図である。図５も同様に、１個の非接触吸引パッド１０８によりワーク端部から剥離していったときにおいて、剥離力を力覚センサ３００で計測した検出信号から得た最大剥離力（Ｎｍ値）を得たときの剥離速度を変数としてまとめたもので、その相関を一般化したものである。図５からも明らかなように剥離力と剥離速度とは比例関係にある。
【００６６】
ここで図４，図５から剥離速度を考察する。先に説明した図４の特性では、剥離の初期段階で急激な剥離力の上昇があり、ピーク発生後は急激に低下している。従って、剥離開始後の初期段階では低速度で剥離させることが重要であり、ピーク発生後は引上げ速度を大きく設定することが可能である。先の図４に示すように、剥離力の許容値を決めれば、図５から少なくとも初期段階の剥離力のピーク値を制限するような剥離速度を知ることができる。最大剥離力Ｎｍは不変の設定値であり、例えば、図５を参照してＮｍがＮｘより小さくなるような“剥離速度”を設定すればよい。
【００６７】
続いて非接触吸引パッド１０８の吸引力（剥離力）の傾向について説明する。図６は非接触型パッド−ワーク間の距離（隙間）に対する吸着力の傾向を表す特性図である。この特性はベルヌーイ型もサイクロン型も共通の傾向に従うものであり、一般的な傾向である。ここにＬｓは隙間設定値（任意の値）である。Ｌｍはエア圧力Ｍにおける最大吸引力発生時のワークとの距離（＝隙間）であり、Ｐｍはエア圧力Ｍにおける最大吸引力である。Ｐｓはエア圧力Ｍにおける距離Ｌｓでの吸引力である。Ｌｘはエア圧力Ｈで吸引力Ｐｓ時のワークとの距離（＝隙間）である。エア圧力レベルはＬ＜Ｍ＜Ｈである。
【００６８】
Ｐｍの値は大きいが、ワークとの距離が前後に少しでも変動すると吸引力も大きく変動するので、ワークの保持状態を安定的に保持することが難しくなり、回避したい。このときのＬｍの値はおおよそ０．１〜０．２ｍｍであるが、本発明では、吸引パッド近傍に隙間保持部材１０９を設置して、非接触吸引パッド１０８とワーク２間の距離をＬｓ（吸引力を大きめに設定、Ｌの変動にやや強い位置）程度としている。これにより吸引力が変動したり大きくならないようにして接触や衝突が発生しないようにしている。さらに隙間保持部材１０９の接触部の摩擦力により、ワークのずれを抑制する。
【００６９】
また、図５より、想定する剥離時間から剥離速度を設定し、その時の剥離力を推定する。次に剥離力≒吸引力と仮定して、図６よりＬｓとＰｓが交差するエア圧力を求める。吸引力ピーク付近になる距離Ｌｍでは使わない。距離を充分にとり（例えば距離Ｌｓ）吸引力を少なくして安定性を確保する。このようにして吸引力を決定する
【００７０】
なお、当然ながら、実際に設定する吸引力はこれに安全率を掛けた値になると思われるが、このような設定手順により想定すれば、適正な吸引力を設定できるのでワークへ作用する負荷を適正に決定することができる。また、予め剥離速度等を想定できるので動作計画を立てることができる。
【００７１】
なお、ワークの剥離動作を速めることも可能であり、実際にも最大剥離力Ｎｍを過ぎれば剥離力が著しく小さくなるので、剥離速度を大きくしても問題ないと言える。よって、「剥離力が任意のレベル以下なら速度を大きくする」という設定は十分可能であり上限の閾値管理を生かした状態で実施すればよい。このように剥離力−引上げ速度特性を把握した上で必要最小限の「吸引力設定＝エア圧力」の設定を行う。
【００７２】
なお、上記の例では隙間や剥離時間を設定してから諸条件を設定する手順を示したが、エア圧力等を決めてから設定してもよい。
【００７３】
なお、実際の加圧エアの圧力レベルは、予め事前の試験で得られた剥離力レベルから必要な吸引力およびエア圧力を求めておき、適正なレベルを設定する。
また、剥離力は図５に示すように、通常は剥離速度と比例関係にあるので、剥離動作にかかる（無理のない）目標時間などを設定して剥離速度を決めることになる。
【００７４】
さらに、剥離力レベルはハンド装置と多関節ロボット間に設けた力覚センサにより容易に計測することができる。研磨の諸条件が変わった場合でも逐次計測できるので適正な吸引力の設定が可能となる。
【００７５】
続いてこれらを考慮した制御について説明する。制御装置は、剥離開始側のパッドプレート昇降シリンダを低速度でゆっくり引き上げてワークを徐々に剥離していく。この際に、力覚センサ３００からの検出信号によりワーク剥離時の力（すなわち剥離力）およびモーメント力（すなわち剥離モーメント）を逐次検出している。動作中は予め設定した速度で動作させる。制御装置は、これら力およびモーメント力の少なくとも一方が予め設定した閾値を超えた時、適宜縮長速度を小さくすることで剥離速度を低速度として、計測値が閾値を超えないようにパッドプレート昇降シリンダ１０５の昇降シリンダロッド１０５ａの上昇速度を制御する。このようにして負荷が閾値を超えないように引上げ速度を調整する。また、制御装置は、実際の剥離動作時における剥離力を検出し、ワークへ過大な負荷が作用しないように制御することができる。
【００７６】
なお、剥離力は、非研磨面やワークの状態あるいは介在物の性状や厚さ等で吸引状態は大きく変化する（増大する）ことがあり、力覚センサ３００にて力やモーメント力を検出しつつ剥離することでワークへの作用する過大な負荷を回避して品質を保持することできる。
【００７７】
このような本発明のハンド装置による剥離動作では、剥離開始側のパッドプレート昇降シリンダ１０５でワーク２を引き上げた時と反対側にある固定側のパッドプレート昇降シリンダ１０５でワークを引き上げた時とでそれぞれ剥離力のピークが発生する。そこで、剥離開始側での剥離速度および吸引力の設定と、剥離中の力覚センサ３００の計測と、閾値を超えたときの剥離速度の調整（速度の低減）等を、固定側でも同じく行えばよい。
このようにワークおよび定盤の研磨面の材質や性状あるいは経時変化等によっても剥離力は大きく変わると言われており、力覚センサを適用して、変化する剥離力に応じて吸引力の適正な設定を行う。これにより過大な吸引力発生時のワーク保護を実現する。
【００７８】
また、制御装置は、剥離状態だけでなく、搬送中のチャック状態について力覚センサ３００を通じて監視している。過剰な力が加わらないように最適な力でチャックすることができる。
また、制御装置は、ハンド装置等が他の部材との接触により過剰な力が加わっているかについても力覚センサ３００を通じて監視している。過剰な力が加わらないように移動を停止することができる。
【００７９】
続いて、動作について説明する。まず、ワーク１０のアンローディングの手順について図７，図８，図９，図１０を参照しつつ説明する。ここで、両面研磨装置ではワーク加工が行われ、キャリアが所定のアンローディング位置にあるように停止されているものとする。
【００８０】
（１）ハンド装置１００の移動
図示しない制御装置は、搬送ロボット２００を制御し、図７（ａ）で示すように、ハンド装置１００をキャリア３のワーク用孔内のワーク２の直上へ移動する。この動作は市販の多関節ロボットのティーチングによる位置決めとなるが、高精度の位置決めが可能である。
【００８１】
（２）ハンド装置１００の降下
図示しない制御装置は、搬送ロボット２００を制御し、図７（ｂ）で示すように、ハンド装置１００を降下させ、チャック部材１１２をキャリア３に当接させ、ばね力に抗しつつ若干押し込む状態で停止させる。このときキャリア３上にチャック部材１１２が当接している。
【００８２】
（３）パッドプレート１０７の降下
図示しない制御装置は、パッドプレート昇降シリンダ１０５を制御し、図７（ｃ）で示すように、パッドプレート１０７を降下させ、隙間保持部材１０９をワーク２に押し当てる位置で停止させる。これは図９（ａ）で示すような状態である。
【００８３】
（４）一方の剥離の開始
図示しない制御装置は、電磁弁を制御して剥離側の非接触吸引パッド１０８へ加圧エアを供給し、吸引力を発生させ吸引状態とする。そして、制御装置は、剥離側のパッドプレート昇降シリンダ１０５の昇降シリンダロッド１０５ａを所定速度で引き上げながら剥離していき、図７（ｄ）で示すように、一方を剥離させつつ持ち上げていく。この際、図９（ｂ）で示すように非接触吸引パッド１０８がワーク２を非接触で吸引すると隙間保持部材１０９に当接した状態で吸着される。
【００８４】
（５）他方の剥離の開始
図示しない制御装置は、電磁弁を制御して反対側の非接触吸引パッド１０８へ加圧エアを供給し、吸引力を発生させ吸引状態とする。そして、制御装置は、反対側のパッドプレート昇降シリンダ１０５の昇降シリンダロッド１０５ａを所定速度で引き上げながら剥離していき、剥離させつつ持ち上げていく。最終的には図８（ａ）で示すように、ワーク２を水平状態となるように操作する。この状態ではワーク２との間にわずかに隙間がある状態とする。ワーク外周端では図９（ｂ）で示すようにワーク２がチャック部材１１２の把時位置と同じ高さまで持ち上げられた状態となっている。
なお、本形態では非接触吸引パッド１０８の剥離側および固定側を順次吸引状態としたが、（４）の一方の剥離開始時に剥離側および固定側の両方でともに吸引状態としてもよい。
【００８５】
（６）チャック部材１１２によるチャック
図示しない制御装置は、チャック部開閉シリンダ１１０を制御し、図８（ｂ）で示すように、ワーク２の外周に配置したすべてのチャック部材１１２を内側のワーク把時位置まで移動させてワーク２を把持する。図９（ｃ）で示すように、チャック部材１１２が外周側からワーク２をチャックする。図１０は、ワークをチャック部材で把持した状態を表す平面図であり、対角上にある二対で計４個のチャック部材１１２が把持している。ここにチャック可動方向はワークの円周方向としているが、片側２個一組として連結した場合は、半径方向への動作としても問題ない。
【００８６】
（７）吸引の停止
図示しない制御装置は、電磁弁を制御して非接触吸引パッド１０８への加圧エアの供給を停止して吸引を停止し、その後、パッドプレート１０７を上昇させて、図８（ｃ）や図９（ｄ）で示すように、ワーク２をチャック部材１１２のみにて支持する状態とする。なお、必要があれば、チャック部材１１２によるワーク把時状態を確実にするため、さらにチャック部材１１２をワーク側へ移動させてもよい。
【００８７】
（８）ハンド装置１００の移動
図示しない制御装置は、搬送ロボット２００を制御し、図８（ｄ）で示すように、ハンド装置１００全体をゆっくり上昇させてワーク２を次工程の所定位置へ搬送する。アンローディングはこのようにして行う。
【００８８】
続いてワークのローディングについて図を参照しつつ行う。
（Ａ）ハンド装置１００の移動
図示しない制御装置は、搬送ロボット２００を制御し、図１１（ａ）で示すように、チャック部材１１２がワーク２を把時したハンド装置１００をキャリア３のワーク用孔の直上へ移動する。この動作は市販の多関節ロボットのティーチングによる位置決めとなるが、高精度の位置決めが可能である。
【００８９】
（Ｂ）ハンド装置１００の降下
図示しない制御装置は、搬送ロボット２００を制御し、ハンド装置１００を降下させ、図１１（ｂ）で示すように、チャック部材１１２をキャリア３に当接させ、ばね力に抗しつつ若干押し込む状態で停止させる。このときキャリア３上にチャック部材１１２が当接している。こうすることで、各チャック部材下面とキャリア面を隙間なく置くことができるので、後工程のワーク嵌合動作を円滑に行うことができる。
【００９０】
（Ｃ）パッドプレート１０７の降下
図示しない制御装置は、パッドプレート昇降シリンダ１０５を制御し、図１１（ｃ）で示すように、さらにパッドプレート１０７を降下させ、隙間保持部材１０９がワーク面上で近傍に若干の隙間がある位置まで移動させる。
【００９１】
（Ｄ）チャック部材１１２の外側への移動と隙間保持部材１０９の降下
図示しない制御装置は、パッドプレート昇降シリンダ１０５およびチャック部材開閉シリンダ１１０を制御し、図１２（ａ）で示すように、全てのチャック部材１１２を同期して外周方向へ等距離を移動させつつ、非接触吸引パッド１０８の隙間保持部材１０９もワーク２との隙間を保った状態で徐々に降下させる。この時の隙間保持部材１０９の役割は、ワーク２がチャック部材１１２の傾斜面を滑る時にいずれかに引っ掛かってワーク２の全体が降下しない状態を回避する。なお、積極的に押し込む動作はしない。
【００９２】
（Ｅ）ワーク２の入れ込み
図示しない制御装置は、さらにパッドプレート昇降シリンダ１０５およびチャック部材開閉シリンダ１１０を制御し、図１２（ｂ）で示すように、チャック部材１１２のワーク側端面がキャリアのワーク用孔のエッジの位置へ移動するまで継続する。同時に隙間保持部材１０９を降下させる。こうすることで、上記のようにワークの引っ掛かりによる嵌合不調を回避しつつ最終的にはワーク２が嵌め込まれる。
【００９３】
（Ｆ）チャック部材１１２の外側への移動とハンド装置１００の移動
図示しない制御装置は、チャック部材開閉シリンダ１１０および搬送ロボット２００を制御し、図１２（ｃ）で示すように、チャック部材１１２を全て外周側へ移動しつつハンド装置１００全体をゆっくり上昇させてチャック部材１１２の接触状態を解消した後、次工程位置へ移動する。ワーク２のローディングはこのようなものである。
【００９４】
続いて、本発明のワークハンドリング装置の他の形態について図１３を参照しつつ説明する。この形態では大口径のワークを対象とするため、非接触吸引パッド１０８、隙間保持部材１０９およびチャック部材１１２の数を増加させたものである。
【００９５】
本形態ではパッドプレート昇降シリンダの配置等は同様であるが、片側に配置する非接触吸引パッド１０８や隙間保持部材１０９を適宜追加（本形態では二対で計４個）し、さらにチャック部材１１２をワークの円周上に適宜追加（本形態では三対で計６個）した点が相違している。また、他にも、非接触吸引パッド１０８と隙間保持部材１０９とを同数とし、非接触吸引パッド１０８の外周側に隙間保持部材１０９を配置した構成を採用することができる。実情に応じて最適化した複数対の非接触吸引パッド１０８、複数対の隙間保持部材１０９および複数対のチャック部材１１２を採用することができる。
【００９６】
このようなワークハンドリング装置では、大口径のワークであっても、その端部で隙間保持部材１０９が姿勢保持した状態で複数の非接触吸引パッド１０８が確実に持ち上げることができ、また、複数のチャック部材１１２が確実に把持するため、ワーク２のローディングおよびアンローディングが確実に行われる。端部から剥離が基本であり、大口径ワークの場合は作用開始点を２ないし３カ所として負荷を分散している。このような形態を採用してもよい。
【００９７】
本発明の特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を包含する。特に非接触吸引パッド１０８や隙間保持部材１０９の数、また、チャック部材１１２の数は実情に応じて適宜選択することができる。このようにすることで先の説明と同様の効果が得られる。
【００９８】
以上本発明について説明した。ワークハンドリング装置は、接触領域やワークへの力を最小化でき、さらに剥離時間の短縮、ワークを水平状態に保持可能である。また、構造が簡易であり、安価に構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上のような本発明に係るワークハンドリング装置およびワークハンドリング方法は、特に自動化により研磨を行う研磨システムへの搭載が好適である。
【符号の説明】
【０１００】
１：ワークハンドリング装置
１００：ハンド装置
１０１：ハンド連結部材
１０２：ハンドプレート
１０３：昇降シリンダ固定部
１０４：昇降シリンダピン固定部
１０４ａ：ピン支持部材
１０４ｂ：昇降シリンダ固定ピン
１０４ｃ：昇降シリンダクレピス
１０５：パッドプレート昇降シリンダ
１０５ａ：昇降シリンダロッド
１０６：ロッドピン固定部
１０６ａ：ナックルジョイント
１０６ｂ：昇降シリンダ連結ピン
１０６ｃ：ヒンジベース
１０７：パッドプレート
１０８：非接触吸引パッド
１０９：隙間保持部材
１０９ａ：ワーク抑え部
１１０：チャック部材開閉シリンダ
１１０ａ：開閉シリンダロッド
１１１：チャック部材支柱
１１１ａ：チャック部材用圧縮ばね
１１２：チャック部材
１１２ａ：チャック部材ロッド
１１３：ハンドカバー
１１４：隙間
２００：搬送ロボット
３００：力覚センサ
２：ワーク
【図１】
2015199184.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015199184.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015199184.tif 000009
【図８】
2015199184.tif 000010
【図９】
2015199184.tif 000011
【図１０】
2015199184.tif 000012
【図１１】
2015199184.tif 000013
【図１２】
2015199184.tif 000014
【図１３】
2015199184.tif 000015
【図１４】
2015199184.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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