(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面部に複数のワーク収容用凹部が設けられている整列トレーと、この整列トレー上に投入された複数のワークをこの整列トレー上において移動させることによって上記ワーク収容用凹部内に個々に収容させるようにこの整列トレーに機械的な動作を生じさせる機構部と、を具備し、上記機構部は、上記整列トレーをこの整列トレーの上面部の面方向に沿って公転させるための公転動作機構と、上記トレーを上下方向に揺動させる揺動動作機構と、を含んでいる一方、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段をさらに備えているワーク整列装置であって、
上記揺動動作機構を、上記整列トレーの揺動振幅が初期段階に対して時間の経過とともに小さくなる傾向に制御し、
上記公転動作機構を、上記整列トレーの公転速度が複数段階に変化するように制御し、
上記吸引手段を、上記吸引負圧が初期段階に対して時間の経過とともに徐々に大きくなる傾向に制御する制御手段を有していることを特徴とする、ワーク整列装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本願発明は、半導体チップなどの所望の多数のワークを所望の配列状態に整列させるのに用いられるワーク整列装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のワーク整列装置の一例を図１０に示す。同図に示すワーク整列装置は、上面部に複数のワーク収容用凹部９０を有する整列トレー９を具備しており、この整列トレー９はブラケット９１を介して軸９２に支持され、この軸９２を中心として予め定められた一定角度θだけ上下方向に一定の周期で揺動可能に設けられている。また、上記ワーク収容用凹部９０の底部には、真空ポンプ（図示略）に接続されたエア吸引孔９３が設けられており、上記ワーク収容用凹部９０の底部には一定の吸引負圧が生じるように構成されている。
【０００３】
上記構成のワーク整列装置では、整列トレー９を上下方向に揺動させることによって、その上面部に予め投入された多数のワークＷを上記整列トレー９上において移動させることができる。そして、このような動作により、上記多数のワークＷのそれぞれをワーク収容用凹部９０内に所定の姿勢で嵌入させ、エア吸引孔９３の吸引負圧によって吸着保持させることができる。このようにすれば、多数のワークＷを整列トレー９上において所定の配列状態に整列させることができる。したがって、その後所定の機械装置を用いて上記各ワークＷを整列トレー９から取り出して所望の箇所へ供給するような作業を行うのに便利となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のワーク整列装置では、次のような不具合を生じていた。
【０００５】
すなわち、従来のワーク整列装置は、整列トレー９を揺動させるときには、その揺動角度や揺動速度（揺動周期）常に一定となっており、整列作業開始時からその作業終了に至るまでの間は、同一態様の動作が繰り返して行われていたに過ぎなかった。また、エア吸引孔９３に作用する吸引負圧力の値も常に一定となっていた。このため、従来では、整列トレー９上に投入された多数のワークＷは、基本的には、整列トレー９の動作と同様に整列トレー９上を一定の規則性をもって移動することとなり、ワークＷの移動動作に意外性あるいは大きな不規則性をもたせることが難しくなっていた。したがって、従来では、多数のワークＷを整列トレー９の上面部の各所にまんべんなく行き渡らせるように種々の方向に大きくばらけさせることが難しく、たとえば特定のワークＷについては整列トレー９上の同一箇所を単に往復動するだけとなってワーク収容用凹部９０内には嵌入しないままになるような場合があった。その結果、従来では、多数のワークをワーク収容用凹部９０のそれぞれの内部に短時間で収容させることが難しく、ワークの整列作業効率が悪くなっていた。また、いわゆるワークの整列率も悪くなるため、整列トレー９上において整列されたワークを次工程において整列トレー９から取り出して利用するような場合には、その次工程の作業に支障をきたす場合もあった。
【０００６】
なお、従来では、整列トレー９の揺動角度θを変更できるようにしたワーク整列装置もある。しかしながら、この従来のワーク整列装置は、装置の運転停止時において作業者が上記整列トレー９の揺動角度を任意に調整できるように構成されたものに過ぎず、装置の運転中においては整列トレー９の揺動角度が一定となっていた。したがって、このような構成では、先の図１０において説明したワーク整列装置と同様に、結局は、ワークを整列トレー上の各所にまんべんなく行き渡らせるように効率良く移動させことが難しく、ワークの整列作業効率を高める上で一定の限界があった。
【０００７】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、整列トレーを機械的に動作させて所望の多数のワークを整列させる場合に、その整列作業の作業効率を簡易な手段によって従来よりも高めることができるようにすることをその課題としている。
【０００８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本願発明により提供されるワーク整列装置は、上面部に複数のワーク収容用凹部が設けられている整列トレーと、この整列トレー上に投入された複数のワークをこの整列トレー上において移動させることによって上記ワーク収容用凹部内に個々に収容させるようにこの整列トレーに機械的な動作を生じさせる機構部と、を具備し、上記機構部は、上記整列トレーをこの整列トレーの上面部の面方向に沿って公転させるための公転動作機構と、上記トレーを上下方向に揺動させる揺動動作機構と、を含んでいる一方、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段をさらに備えているワーク整列装置であって、上記揺動動作機構を、上記整列トレーの揺動振幅が初期段階に対して時間の経過とともに小さくなる傾向に制御し、上記公転動作機構を、上記整列トレーの公転速度が複数段階に変化するように制御し、上記吸引手段を、上記吸引負圧が初期段階に対して時間の経過とともに徐々に大きくなる傾向に制御する制御手段を有していることを特徴とする。
【００１０】
本願発明では、整列トレー上に複数のワークを投入してから機構部を駆動させて上記整列トレーに所定の機械的な動作を生じさせているときに、上記整列トレーの機械的な動作の内容が時間の経過とともに変化することとなる。すなわち、本願発明では、たとえば整列トレーに上下方向の揺動動作を行わせる場合には、この整列トレーは常に同一態様の揺動動作を繰り返して行うのではなく、上記整列トレーの揺動角度や公転速度が初期段階に対して時間の経過とともに変化するようにする。したがって、本願発明では、整列トレー上に投入された複数のワークを不規則な状態に移動させて、整列トレーの各所にまんべんなく行き渡らせる作業が効率良く行えることとなり、上記複数のワークが複数のワーク収容用凹部のそれぞれの内部に早期に収容される可能性が高まる。その結果、本願発明では、従来のものよりもワークの整列作業効率を高めることができ、作業時間の短縮や、ワークの整列率の向上が図れるという効果が得られる。また、ワークの整列率が高まれば、整列トレー上に整列された複数のワークを次工程で処理する場合に、それら複数のワークの取扱いが良好に行えることとなり、次工程作業を能率良く行うのにも役立つ。
【００１３】
本願発明においてはまた、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段を具備しており、かつこの吸引手段は、上記機構部を駆動させているときにその吸引負圧力を初期段階から時間の経過とともに次第に大きくする傾向に制御される。
【００１４】
このような構成によれば、整列トレーのワーク収容用凹部内にワークが収容されたときには、上記ワーク収容用凹部内に作用する吸引負圧によって上記ワークをワーク収容用凹部内に適切に吸着保持させておくことができ、上記ワークがワーク収容用凹部の外部へ不当に飛び出すことが防止できる。また、ワーク整列作業の開始初期段階においてはその吸引負圧力を比較的小さくしておくことにより、整列トレー上におけるワークの移動自由度を大きくする一方、ワーク整列作業の終了段階においては上記吸引負圧力を高めることによって、各ワーク収容用凹部内に収容されたワークが外部へ飛び出さないようにでき、ワークの整列作業の作業効率を一層高めることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本願発明に係るワーク整列装置の一例を示す説明図である。図２は、図１の一部断面側面図である。図３は、図１および図２に示すワーク整列装置の整列トレーを示す断面図である。図４は、整列トレーの公転動作状態を示す平面説明図である。
【００１７】
図１において、このワーク整列装置Ａは、左右一対のフレーム３，３ａ、これら一対のフレーム３，３ａのそれぞれに支持された一対の軸体４，４ａ、これらの軸体４，４ａに支持されたトレー支持部２、このトレー支持部２の上部に設けられた整列トレー１、上記軸体４に連結された第１のモータＭ１、上記トレー支持部２の底面部に設けられた第２のモータＭ２、コントローラ７、制御バルブ６０、真空ポンプ６１、および後述する各部を具備して構成されている。
【００１８】
図３によく表れているように、上記整列トレー１は、ベース部材１５の上面部にトレー本体１０と枠部１９とを装着して構成されている。上記トレー本体１０は、たとえば平面視矩形状のステンレス製などの金属板によって形成されたものであり、その上面部１ａには、上面部が開口した多数のワーク収容用凹部１１が縦横に適当な間隔を隔てて所定の配列状態に設けられている。これら複数のワーク収容用凹部１１のそれぞれは、平面視円形状の凹部であり、その底部には２つのエア吸引孔１２，１２がこのワーク収容用凹部１１の中心位置を避けるように一定間隔を隔てて設けられている。上記枠部１９は、整列トレー１の上面部１ａ上に後述する複数のワーク８を投入したときにこれらのワーク８が外部にこぼれ落ちるのを防止するための部分であり、上記トレー本体１０の上面部１ａよりも適当な高さだけ上方に突出した状態に形成され、またトレー本体１０の外周縁の全周にわたって設けられている。
【００１９】
上記ベース部材１５には、略水平状に延びて上記複数のエア吸引孔１２に連通する第１通気用孔１３と、このベース部材１５の厚み方向に延びて上記第１通気用孔１３の端部に連通する第２通気用孔１４とが設けられている。上記第２通気用孔１４には、チャッキバルブ機構５が設けられている。このチャッキバルブ機構５は、上記第２通気用孔１４の上下両端部に取付けられたコネクタ５２ａ，５２ｂ、上記第２通気用１４内に挿入された上下２つのボール５１ａ，５１ｂ、およびバネ５０を具備して構成されている。上記バネ５０は、上記一対のボール５１ａ，５１ｂのそれぞれをコネクタ５２ａ，５２ｂのテーパ状の内壁面に圧接させるように弾発力を発揮するものであり、上記ボール５１ａ，５１ｂによって上記第２通気用孔１４の上下両端開口部５３ａ，５３ｂを閉塞できるようになっている。ただし、上記第２通気用孔１４の下部には、コネクタ５２ｂ，６２を介してエア配管６の一端部が接続されており、上記第２通気用孔１４の下端開口部５３ｂは開口している。すなわち、上記エア配管６のコネクタ６２にはピン６３が取付けられており、このピン６３が下側のボール５１ｂをバネ５０の弾発力に抗して上方へ持ち上げている。
【００２０】
図１に示すように、上記エア配管６の他端部は、制御バルブ６０を介して真空ポンプ６１と接続されている。したがって、この真空ポンプ６１の駆動により、上記第２通気用孔１４および第１通気用孔１３を介して上記各エア吸引孔１２に所定の吸引負圧力を生じさせることが可能となっている。ただし、その吸引圧は常時一定ではなく、後述するように、コントローラ７が制御バルブ６０を制御することによって所定の状態に変更されるようになっている。
【００２１】
図２によく表れているように、上記トレー支持部２は、第１プレート２１上にＸＹテーブル機構２３を介して第２プレート２２を設けたものであり、上記整列トレー１は上記第２プレート２２上に着脱可能に取付けられている。上記ＸＹテーブル機構２３は、図２の左右方向（Ｘ方向）にのみ互いに相対移動可能な第１ベッド２３ａと第１テーブル２３ｂとを組み合わせたＸテーブル機構と、同図の紙面に垂直な方向（Ｙ方向）にのみ互いに相対移動可能な第２ベッド２３ｃと第２テーブル２３ｄとを組み合わせたＹテーブル機構とを組み合わせたものである。このＸＹテーブル機構２３が第１プレート２１と第２プレート２２との間に介在して設けられていることにより、第２プレート２２および整列トレー１は、上記第１プレート２１に相対してＸ方向とＹ方向とのいずれの方向にも移動可能である。すなわち、上記整列トレー１は、その上面部１ａが広がる方向の種々の方向に移動可能であり、後述する公転動作が可能となっている。
【００２２】
上記第２のモータＭ２は、上記第１プレート２１の下面部などの適当な位置に設けられており、本実施形態では、この第２のモータＭ２を利用して上記整列トレー１に公転動作を生じさせるための公転動作機構が構成されている。すなわち、上記第１プレート２１には、上記第２のモータＭ２の出力軸７１のベベルギヤ７２に噛み合うベベルギヤ７３を有する回転軸７４が取付けられており、この回転軸７４の上端部には、その回転軸７４の回転中心から適当な寸法Ｌだけ偏心した位置に偏心ピン７５を設けた回転板７６が取付けられている。上記偏心ピン７５は、第２プレート２２に穿設された孔部２２ａに挿入するなどして、上記第２プレート２２に係合している。このような公転動作機構の構成によれば、上記第２のモータＭ２を駆動させると、偏心ピン７５を寸法Ｌの公転半径で公転させることができ、これに伴わせて第１プレート２１や整列トレー１を同一公転半径で公転させることができることとなる。すなわち、図４において、偏心ピン７５が矢印Ｎ１〜Ｎ４のように公転すると、これに伴って整列トレー１も矢印Ｎ１’〜Ｎ４’のように公転することとなる。
【００２３】
図２において、上記軸体４は、たとえば第１プレート２１の側部に設けられたブラケット部２１ａに連結されている。これにより、上記トレー支持部２や整列トレー１の各部は、上記軸体４が回転するとそれに伴ってこの軸体４を中心として上下方向に傾くようになっている。上記第１のモータＭ１は、上記軸体４を正逆両方向に回転させるように駆動するものであり、その結果上記トレー支持部２および整列トレー１はそれらの左右両端部が上下方向に変移するように揺動することとなる。
【００２４】
上記コントローラ７は、たとえばＣＰＵなどを具備して構成されたものである。このコントローラ７は、整列トレー１の揺動角度、公転速度、およびエア吸引孔１２における吸引圧の値のそれぞれが、作業時間の経過に伴ってたとえば図８（ａ）〜（ｃ）に示すような波形に変化するように、上記第１のモータＭ１、第２のモータＭ２、および制御バルブ６０のそれぞれを制御するように構成されている。なお、図８（ａ）の波形は整列トレー１の揺動角度の変化を示しているが、この波形の傾きはその揺動速度を示すこととなる。
【００２５】
次に、上記ワーク整列装置Ａの使用例ならびに作用について説明する。
【００２６】
まず、上記整列トレー１上に整列対象となる多数のワークを投入する。これらのワークとしては、たとえば図５に示すようなペレット８が適用される。このペレット８は、いわゆるガラスシールドタイプのＬＥＤ発光ランプの構成部品となる半導体チップであり、直方体部分８１の一側面に球面状の突起部８０が突設された形態を有している。上記直方体部分８１の縦横の幅はそれぞれ０．３ｍｍであり、またその厚みはたとえば０．１〜０．２ｍｍ程度である。
【００２７】
上記複数のペレット８を整列トレー１上に投入した後には、上記ワーク整列装置Ａを起動させる。すると、上記整列トレー１は、軸体４の回動動作に伴って上下方向に揺動するともに、偏心ピン７５の公転動作に伴ってその上面部１ａの面方向に沿って所定の半径で公転動作を行うこととなる。したがって、上記整列トレー１上の複数のペレット８は、たとえば図６に示すように、整列トレー１上を種々の方向に転動し、ワーク収容用凹部１１内に順次嵌入していく。また、図８（ａ），（ｂ）に示したように、上記整列トレー１が機械的な動作を行うときには、その揺動角度や公転速度は常に一定ではなく、種々に変化する。したがって、上記複数のペレット８は整列トレー１上においてより不規則に移動して整列トレー１上において種々の方向に広がることとなり、多数のワーク収容用凹部１１のそれぞれの内部に収容される可能性が高められることなる。
【００２８】
本願発明ではまた、ワーク整列作業の初期段階においては、整列トレー１の揺動動作の振幅を比較的大きくするとともに、整列作業が進行するに連れて、上記振幅が小さく、また上記公転速度が複数段階に変化するようにしている。このため、作業初期においては山積み状態に投入されたペレット８を整列トレー１上において大きく移動させて広い領域に分散させた後に、徐々にそれらペレット８の移動量を少なくしていくことが可能となり、ワーク収容用凹部１１内にペレット８を嵌入させる作業をより効率良く行うことが可能となる。
【００２９】
一方、エア吸引孔１２には、吸引負圧を生じさせているために、ワーク収容用凹部１１内にペレット８が嵌入したときにはそのペレット８をワーク収容用凹部１１内に吸着保持することができる。したがって、ワーク収容用凹部１１の外部へペレット８が不用意に脱出しないようにすることができる。ただし、上記吸引負圧力も常時一定ではなく、本願発明では、図８（ｃ）に示すように、作業初期においては大きな吸引圧を生じさせていない一方、作業時間が経過するに伴って上記吸引圧を徐々に大きく（低圧）していく傾向にしている。このため、作業初期においては整列トレー１上におけるペレット８の移動自由度を大きくすることができ、複数のペレット８を広い範囲に散らばらせて複数のワーク収容用凹部１１のそれぞれの内部に効率良く収容させるのに有利となる。また、作業の終了間際には各ワーク収容用凹部１１内に嵌入したペレット８のそれぞれを確実に吸着保持させておくことができ、ペレット８の整列状態を的確に維持することが可能となる。
【００３０】
とくに、本実施形態では、図７によく表れているように、ワーク収容用凹部１１の中心から離れた位置に２つのエア吸引孔１２，１２を設けているために、ペレット８が上下逆さまの状態でワーク収容用凹部１１内に入っても、このペレット８がエア吸引孔１２，１２によって強固に吸着保持されることが回避される。このため、ペレット８をその突起部８０が上方を向く適正な姿勢に整列させるのに有利となる。
【００３１】
このように、上記ワーク整列装置Ａでは、整列トレー１を動作させてペレット８の整列作業を行っているときに、上記整列トレー１の揺動動作、公転動作、およびエア吸引孔１２に生じさせる吸引負圧力のそれぞれに変化を与えることによって、各ペレット８がワーク収容用凹部１１内に早期に収容されるようにすることができる。本願発明者の試験によれば、上記ワーク整列装置Ａを３分間稼働させて多数のペレット８の整列作業を行った場合に、その整列率が９９．５％となることを確認した。これに対し、整列トレーの揺動角度が常に一定角度であった従来のワーク整列装置の場合には、その整列率が９５％程度であった。したがって、本願発明に係るワーク整列装置を用いれば、整列トレー１上に並べられたペレット８を次工程で利用する場合に、そのペレット８の整列トレー１からの取り出し作業などを的確に行えることとなり、その作業ロスを著しく少なくすることができる。
【００３２】
ワーク整列作業の終了後には、上記整列トレー１を次工程位置に運搬しなければならない場合があるが、その際には、たとえば図９に示すようにして、整列トレー１を運搬することができる。すなわち、同図に示す構成では、第２通気用孔１４の下部からはエア配管６を離脱させており、その代わりに上記第２通気用孔１４の上部に他のエア配管６Ａを接続している。このエア配管６Ａの接続に際してはピン６３Ａによってチャッキバルブ機構５の上側のボール５１ａを押し下げ、これによって第２通気用孔１４の上端開口部５３ａを開口させている。その一方、下方のボール５１ｂは、バネ５０の弾発力によって第２通気用孔１４の下端開口部５３ｂを閉塞している。このようにすれば、エア配管６Ａを利用して各エア吸引孔１２に吸引負圧力を生じさせることができ、整列トレー１に多少の揺れなどが生じても、これに起因して各ペレット８がワーク収容用凹部１１から安易に脱出するといった虞れを無くすことができる。したがって、複数のペレット８を整列トレー１上に整列させたまま、これらを所望位置へ運搬するのに便利となる。
【００３３】
なお、本願発明に係るワーク整列装置の各部の具体的な構成は、上記実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【００３４】
たとえば、上記実施形態では、整列トレーの揺動角度と公転速度とを変化させているが、本願発明はこれに限定されず、たとえば上記揺動角度や公転速度に加え、あるいはこれらに代えて、整列トレーの揺動速度や公転半径などを変化させるようにしてもかまわない。揺動速度を変化させるには、たとえば上記実施形態のワーク整列装置を一例として説明すれば、第１モータＭ１の駆動軸の回転速度を変化させればよい。公転半径を変化させるには、たとえば偏心ピン７５の偏心寸法Ｌを変更可能とし、この寸法Ｌを適宜変更させればよい。
【００３６】
その他、本願発明では、整列対象となるワークの具体的な種類も限定されない。本願発明では、上記ペレット８以外の電子部品や電気部品など、種々の物品類の整列作業用途に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るワーク整列装置の一例を示す説明図である。
【図２】図１の一部断面側面図である。
【図３】図１および図２に示すワーク整列装置の整列トレーを示す断面図である。
【図４】整列トレーの公転動作状態を示す平面説明図である。
【図５】ワークの一例としてのペレットを示す斜視図である。
【図６】図１および図２に示すワーク整列装置の動作状態の一例を示す要部断面図である。
【図７】ワーク収容用凹部内にワークが上下逆さまの状態に嵌入した状態を示す要部断面図である。
【図８】（ａ）は、整列トレーの揺動角度と時間との関係を示す図であり、（ｂ）は、整列トレーの公転速度と時間との関係を示す図であり、（ｃ）は、エア吸引孔に作用する吸引圧と時間との関係を示す図である。
【図９】図１および図２に示すワーク整列装置の整列トレーを運搬する際の状態を示す要部断面図である。
【図１０】従来のワーク整列装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ  ワーク整列装置
１  整列トレー
１ａ  上面部
２  トレー支持部
４  軸体
７  コントローラ（制御手段）
１１  ワーク収容用凹部
１２  エア吸引孔
１３  第１通気孔
１４  第２通気孔
６０  制御バルブ
６１  真空ポンプ
Ｍ１  第１のモータ
Ｍ２  第２のモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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