JP2010064024A - 選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置床面積の少ない選別装置を提供する。
【解決手段】選別装置は、予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物(W)を該区分けに対応する複数のトレイ(51)のうちの対応するものに収容する選別装置において、略同一円周上にそれぞれ配置される、区分された上記対象物が搬入される入口部(IN)及び上記複数のトレイと、当該円の中心部に配置される、上記対象物を保持可能な保持部(43)が先端部に設けられたアーム(42)を回転軸部(41)の外周囲に複数有し、上記対象物を上記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部(40)と、を備え、上記回転アーム部全体の昇降動作によって上記入口部に搬入された対象物を上記アームに保持し、上記回転アーム部の回転によってアームに保持した対象物を上記入口部から当該対象物の区分けに対応するトレイまで搬送する。
【選択図】図２

Description

本発明は、予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物を各区分毎に用意された複数のトレイに分別して収容する選別装置に関し、特に、選別装置の外形を小型化することを可能とする選別装置の提供に関する。

太陽電池パネルの組み立て完成後や、半導体装置を形成されたウエハ等は、その後にテスタで検査され、検査結果に応じてクラス分けされる（特許文献１，２）。クラス分けを自動的に行うため、検査結果に応じて太陽電池パネルなどの検査対象物を自動的に仕分ける選別装置が使用される。例えば、特許文献３に記載の選別装置では、ベルトコンベアの脇にトレイを複数配置して選別結果に基づいてクラス分けされた対象物をトレイに入れている。
特開２００４−９５７３１号公報 特開２００７−２２５５５３号公報 特開２００８−６２１２３号公報

しかしながら、ベルトコンベアの両脇に複数のトレイを配置する選別装置は、トレイ数が増えると設置スペースが増大する不具合がある。場合によっては、所定場所に入らず、トレイの設置数、すなわち、検査対象物のクラス分けが限定される。

よって、本発明は設置床面積の少ない選別装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一つの態様である選別装置は、予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物を該区分けに対応する複数のトレイのうちの対応するものに収容する選別装置において、略同一円周上にそれぞれ配置される、区分された上記対象物が搬入される入口部及び上記複数のトレイと、当該円の中心部に配置される、上記対象物を保持可能な保持部が先端部に設けられたアームを回転軸部の外周囲に複数有し、上記対象物を上記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部と、を備え、上記回転アーム部全体の昇降動作によって上記入口部に搬入された対象物が上記アームに保持され、上記回転アーム部の回転によってアームに保持した対象物が上記入口部から当該対象物の区分けに対応するトレイまで搬送される、ことを特徴とする。

かかる構成によれば、複数のトレイを環状に配置するので選別のスペースが比較的に少ない面積で済む利点がある（後述の比較例を参照）。また、複数のアームを有する回転アーム部の構造が比較的に簡単であり、制御対象となる動作も回転アーム部全体の昇降動作と回転アーム部の回転動作であり、比較的に簡単な制御で済む利点がある。

また、本発明の他の一つの態様である選別装置は、予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物を該区分けに対応する複数のトレイのうちの対応するものに収容する選別装置において、略同一円周上にそれぞれ配置される、区分された上記対象物が搬入される入口部及び上記複数のトレイと、当該円の中心部に配置される、上記対象物を保持可能な保持部が先端部に設けられたアームを回転軸部の外周囲に複数有し、上記対象物を上記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部と、を備え、上記アームの上下動作によって上記入口部に搬入された対象物が上記アームに保持され、上記回転アーム部の回転によってアームに保持した対象物が上記入口部から当該対象物の区分けに対応するトレイまで搬送される、ことを特徴とする。

かかる構成とすることによって、各アームが入口部において上下動して対象物を保持するので上述した回転アーム部全体の昇降動作を不要とすることができ、回転アーム部全体の昇降動作に伴う対象物への振動付与を回避することが可能となる。また、下記のようにアームの段数を増やして回転アーム部の重量が増加した場合に、回転アーム部全体を昇降させなくて済む利点がある。

上記入口部及び上記複数のトレイが上記回転軸部の延在方向に複数段に構成され、これに対応して上記回転アーム部の複数のアームが上記回転軸部の延在方向に複数段に構成される、ことが望ましい。それにより、軸方向（例えば、上下方向）にトレイを多段構成で配置することができ、同一の装置床面積でトレイ数を増やすことが可能となって好都合である。

上記回転軸部は柱状体であり、上記複数のアームは該柱状体の中心軸と直交する平面上に該柱状体の側面から外方に向かって延在している、ことが望ましい。それにより、トレイ及びアームをそれぞれ複数段に構成することが容易となる。また、回転アーム部全体を昇降して対象物を保持する場合に、複数のアームを備える回転アーム部の構成が簡単になる利点がある。

上記アームに設けられた保持部は、後述の負圧吸着の他、いわゆる搬送アームロボットの、把持（つかむ）機構、係止（ひっかける）機構、磁気吸着（電磁石吸引）機構などを用いることができる。アームはその延在方向に伸縮するものであっても良い。それにより、複数のトレイを二重環あるいは三重環状（複数環状）に配置することが可能となり、選別区分（クラス分け）の数を増大させることができる。

上記保持部における上記対象物の保持が吸着によって行われる、ことが望ましい。吸着（例えば、エア吸収）によって対象体を保持することにより、対象物の保持及び保持開放を簡単な構成で行うことができる。

上記対象物が、ウエハ、太陽電池パネルのいずれかを含むことが望ましい。シリコンウエハ、半導体装置を形成したウエハ、太陽電池セル、太陽電池パネル等は、製品の特性が一定の範囲に分布する傾向がある。そこで、製品を特性でクラス分けするために、選別装置を使用すると便利である。

また、本発明の他の一態様である選別装置は、検査対象のワーク（対象物）に対して予め定められた検査を行う検査装置と、検査された上記ワークが搬入される入口部と、上記ワークを保持可能な保持部が先端部に設けられたアームを回転軸部の外周囲に複数有し、上記ワークを上記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部と、上記回転軸部の回りに環状に複数配置されたトレイを有する環状収納部と、上記検査の結果に基づいて上記アームタワー部に上記入り口部に搬入された検査済みのワークを上記アームに保持させて、上記複数のトレイのうち対応するトレイに搬送させる制御部と、を備える。

かかる構成とすることによって、検査対象のワークを検査結果に対応したトレイに配分する選別装置を、複数のトレイを環状に配置し、複数のアームを備える回転アーム部を該環の中心に据えることによって選別装置を少ない床面積で設置することが可能となる。

本発明の実施例においては、検査された対象物を区別（あるいは分類）する複数のトレイを環状に配置することにより、更に、（必要により）環状に配置された複数のトレイを上下に複数段に構成することによって、可及的に少ない設置面積で多数のトレイを使用することができるようにしている。

そして、第１の実施例では、環状のトレイ配置に対応した複数のアーム全体を同時に昇降動作させてアーム端部に入り口部に搬送された対象物を保持する。次に、複数のアーム全体を回動して、対象物が搬送先のトレイ上に来たときに、保持を開放してトレイに収納する。また、第２の実施例では、複数のアームを個別的に昇降動作させてアーム端部に入り口部に搬送された対象物を保持する。次に、複数のアーム全体を回動して、対象物が搬送先のトレイ上に来たときに、保持を開放してトレイに収納する。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

（実施例１）

図１乃至図５は、本発明の選別装置の第１の実施例を説明する説明図である。図１は、選別装置を説明する上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’方向における断面で説明する説明図である。図３は、図１及び図２に示された回転アーム部を説明する上面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ’方向における断面で下段トレイ部を説明する説明図である。図５は、選別装置の動作をシフトレジスタを使用して説明する説明図である。各図において、対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１乃至図３に示すように、選別装置１は架台１０の上に構成される。架台１０は図示しない鉄材による骨組みと、内部を覆うスカートカバーとなる鉄板等によって構成され、選別装置１を支持するベースとなっている。架台１０には、制御装置７０、電源部７２、エアコンプレッサ（あるいは油圧）などの動力源７３、配電盤（図示せず）等が設けられている。

架台１０の上部の作業面１１には、大別して、搬送部２０、昇降部３０、回転アーム部４０、環状収納部５０、検査装置６０等が設けられている。

搬送部２０は、図示しない外部から供給される、選別（あるいは区別）の対象となるワーク（対象物）Ｗを検査装置に搬送するベルトコンベア型の搬送装置２１、ワークＷを上段トレイ又は下段トレイに搬送する、昇降機能を有する搬送装置２２、ワークＷを下段トレイの入口部ＩＮに搬送する搬送装置２３、ワークＷを上段トレイの入口部ＩＮに搬送する搬送装置２４によって構成される。搬送部２０は、検査対象のワークＷを検査装置６０を経由して環状収納部５０の上段トレイ及び下段トレイの各入口部ＩＮに搬送する。搬送部２０の各搬送装置は、制御部７０によって回転アーム部４０の回転搬送の動作と同期（整合）するように調整される。

昇降部３０は、荷台３１を昇降するシリンダ３２、作業面１１に設けられたスリーブ３３に挿通して、荷台３１の昇降を案内するガイドピン３４等によって構成される。シリンダ３２はコンプレッサ７３から供給される圧縮空気によって動作する。圧縮空気の供給は制御部７０による図示しないエアバルブの制御によって行われる。

荷台３１には、モータ３５、ロータリエンコーダ３６及び回転アーム部４０が載置される。モータ３５は、回転アーム部４０の回転軸部４１をその下端部から回転駆動する。ロータリエンコーダ３６は回転軸部４１の回転角度量（回転位置）を検出して制御部７０に制御情報として送る。シリンダ３２の動作によって荷台３１が上下動すると、回転アーム部４０全体が昇降する。

回転アーム部４０は、図３に示すように、円柱状の回転軸部４１の側面に複数のアーム４２を等間隔で備えている。実施例では、アーム４２の数は一段について各段のトレイ数＋１（入口部分）の数となっている。例えば、本実施例では１２本のアーム（アーム４２の角度３０度）を備えている。なお、この数に限定されるものではない。各アーム４２は回転軸部４１の側面から外方に向かって伸びている。また、図２に示すようにアーム４２は回転軸部４１の軸方向（図では上下方向）において二段に構成されている。

各アーム４２の先端部にはワークＷを４点の樹脂パッドを介してバキューム（負圧）で吸着する吸着パッド部４３が保持部として設けられている。バキュームは図示しない経路を介して既述コンプレッサから供給される。ワークＷの吸着及び開放は制御部７０によって行われる。各アーム４２は、環状の搬送路（上段搬送路、下段搬送路）を形成する。

上記アームに設けられた保持部は、いわゆる搬送アームロボットの把持（つかむ）機構、係止（ひっかける）機構、磁気吸着（電磁石吸引）機構などを用いることができる。

このように構成される回転アーム部４０は、制御部７０によって動作制御される。例えば、一つの制御態様では、制御部７０は回転アーム部４０を所定の回転角度（例えば、アーム数が１２本の場合は３０度）回転させる度に、回転アーム部４０を降昇させる。すなわち、所定回転位置（例えば、０度位置）において、回転アーム部４０全体が下降して環状収納部５０の入口部ＩＮに搬送されたワークＷをアーム先端部に吸着し、その後回転アーム部４０全体が上昇する。次に、回転アーム部４０は所定角度の回転と降昇を繰り返しながら回動して対応するトレイ５１上にワークＷを搬送する。回転アーム部４０は対応するトレイ５１上で降下して、ワークＷをトレイの上にリリースし、上昇する。この各アーム４２にワークＷを連続的に保持する動作を使用した、目的トレイへの搬送動作については更に後述する。

他の一つの制御態様としては、制御部７０は、回転アーム部４０を降下させて入口部ＩＮに搬送されたワークＷを一つのアーム４２の吸着パッド部４３に吸着させた後、対応するトレイ上まで回転アーム部４０を回動させ、降下させて当該アーム４２からワークＷをリリースする。この降下の際に、次のワークＷを空きアーム４２の吸着パッド部４３に保持するようにする。これを繰り返してワークＷの区分け搬送を行う。この場合には、各アーム４２上のワークＷの搬送間隔が空くが、１つのワークＷの搬送における回転アーム部４０の昇降の回数が減少する利点がある。

なお、回転アーム部４０を用いた区分けの搬送は上述した制御態様に限定されるものではない。

環状収納部５０は、本実施例では、上段トレイと下段トレイの二段トレイで構成される。下段トレイは、図４に示すように、円盤状（あるいは環状）のベース５２上に複数のトレイ５１（Ｎｏ．１〜１１）及び入口部ＩＮ（搬送装置２３のワークＷの位置）が環状に等間隔で配置されており、回転軸部４１の回転軸を中心とする円の略同一円周上に配置されている。上述したように、各トレイ及び入口部ＩＮの数は回転アーム部４０のアーム４２の数と同じ（本実施例では、１２）になっている。各トレイ５１は中央部が凹部となった枠体で構成されている。各トレイ５１は、対象物であるワークＷの種類・形状に応じた材質、形状となっている。ワークＷとしては、例えば、シリコンウエハ、太陽電池のセル基板（太陽電池パネル）、電気回路基板、などが該当する。なお、食品などであっても良い。

上段トレイは、図１に示すように、下段トレイと同様に、円盤状（あるいは環状）のベース５３上に複数のトレイ５１（Ｎｏ．１２〜２２）及び入口部ＩＮ（搬送装置２４のワークＷの位置）が環状に等間隔で配置されており、回転軸部４１の回転軸を中心とする円の略同一円周上に配置されている。各トレイ及び入口部ＩＮの数は回転アーム部４０のアーム４２の数と同じ（本実施例では、１２）になっている。環状のベース５２及び５３は、例えば、鉄板によって構成され、支持柱５５によって架台に固定されている。

各トレイには、検査されたワークを区別（クラス分け）して収納するために、識別のためのトレイ番号（Ｎｏ．１〜２２）が割り当てられている。

検査装置６０は、ワークＷが搬送装置２１によって所定位置に運ばれると、ワークＷに予め定められた計測やテスト等を行い、その結果に基づいてクラス分け（区別・選別）の処理を行う。なお、制御部７０にテスト結果などを送り、制御部７０でクラス分けを行っても良い。例えば、ワークが太陽電池パネルであるとき、検査装置６０は疑似太陽光をワークＷに照射し、太陽電池パネルの発電電圧や発電効率を測定する。この測定結果に基づいてワークＷが該当するクラスのトレイに収納される。例えば、ワークＷがシリコンウエハであるとき、検査装置６０は半導体試験装置である。また、ワークＷを重量で選別する場合には、検査装置６０は電子秤である。

次に、上述した一つの制御態様による選択装置１の動作について説明する。図５は、制御装置７０内のＣＰＵの制御プログラムに実現されている機能を擬似的に論理回路で示している。制御装置７０は、例えば、市販のプログラマブルコントローラを利用することができる。

検査装置（テスト装置）６０は、ワークＷの特性を測定してクラス分けを行い、収納すべきトレイ番号Ｓを決定し、制御部７０に送る。制御部７０は、このトレイ番号より、上段トレイか下段トレイかを判別し、搬送装置２２乃至２４を制御してワークを入口部ＩＮに搬送させる。搬送されたワークＷの搬送先トレイ番号を当該番号Ｓに対応して上段のバッファレジスタ７１又は下段のバッファレジスタ７２にセットする。非選択のバッファレジスタには「０」をセットする。バッファレジスタ７１には上段の複数のトレイ５１の数に対応する段数（レジスタ数）を備えたシフトレジスタ７３が接続されている。バッファレジスタ７２には下段の複数のトレイ５１の数に対応する段数を備えたシフトレジスタ７４が接続されている。

シフトレジスタ７３の各出力は複数のデータ比較器７５の一方の入力にそれぞれ供給される。複数のデータ比較器７５の各他方入力にはそれぞれ上段の複数の各トレイ５１のトレイ番号１２〜２２が供給されている。同様に、下段のシフトレジスタ７４の各出力は複数のデータ比較器７６の一方の入力にそれぞれ供給される。複数のデータ比較器７６の各他方入力にはそれぞれ下段の複数の各トレイ５１のトレイ番号１〜１１が供給されている。

制御部７０は、モータ３５を制御して、入口部ＩＮでワークＷを吸着したアーム４２を３０度ずつ反時計方向に回転させる。この３０度の回転に同期して各シフトレジスタにおけるデータシフト（次段へのトレイ番号の移動）が行われ、トレイ番号が右方に順次移動する。例えば、下段トレイのシフトレジスタ７４をトレイ番号「４」がアーム４２の回転に同期して移動し、シフトレジスタ７４の第４段目に移動すると、データ比較器７６がトレイ番号「４」と比較基準番号「４」との一致を検出し、検出信号Ｄ４を出力する。

制御部７０は、検出信号Ｄ４の発生に対応してトレイ番号４上にあるアーム４２の吸引を停止してワークＷを開放し、下段のトレイ４番上に落下させ、トレイに収容する。なお、同様に、１２本のアーム４２の番号（Ｎｏ．１〜１２）をトレイ数に対応した段数のシフトレジスタを巡回させることによって任意の番号のトレイ上に現在位置しているアームの番号を知ることができる。なお、図５を参照して説明した制御動作は、制御プログラムによってソフトウェアで実行される。

（実施例２）

図６は、第２の実施例を示している。同図において図２と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、各アーム４２に関節（ピボット）構造４５を設けて、各アーム４２を個別的に上下動可能にしている。各アームは動力源４６によって上下動する。動力源４６としては、電動モータ、電磁アクチュエータ、空気圧や油圧を使用したシリンダ、等が使用される。各アーム４２は制御部７０によって制御される。各アーム４２を個別的に上下動させることによってワークＷの保持（吸着）を行う。また、ワークＷの保持開放の際にアーム４２の上下動を行うことによってワークＷの落下量を減少することができる。この可動アーム機構によって回転アーム部４０全体を上下動させる昇降部３０は不要となっている。他の構成は実施例１と同様である。

この実施例における利点は、回転アーム部４０を上下動させないため、アーム４２に保持しているワークＷに回転アーム部４０の昇降に伴う振動が加わらないことである。また、多段アーム構成などによって回転アーム部４０の重量が増加した場合に上下動させる必要がなくなって具合がよい。

（比較例）

図７及び図８は、本発明の実施例の利点を説明するための比較例である。図７は比較例の平面図、図８は比較例の断面図である。図１及び図２と対応する部分には同一符号を付している。

比較例では、検査されたワークＷがベルトコンベアで直線状に搬送され、Ｘ−Ｙ方向に移動するロボットＬＢによってワークＷを該当する区分のトレイに搬送している。

比較例のように同数（１１個）のトレイ５１を直線上に配置した場合には、選別装置全体の床面積が増大して広い部屋を必要とする。これに対して本願の各実施例では、各トレイ５１を環状に配置しているため、また、上下方向に複数段のトレイ構造としているため、選別装置の設置面積を減少することができる。

なお、実施例では、上下トレイ（第１段及び第２段トレイの二段構成）と二段に構成されたアーム４２の例で説明しているが、これに限られない。トレイ及びアームはより多くの段数とすることができる。

また、アーム４２はその延在方向に伸縮するものであっても良い。それにより、複数のトレイを二重環あるいは三重環状（複数環状）に配置することが可能となり、選別区分（クラス分け）の数を増大させることができる。

また、実施例では、シリンダの動作や吸引にエア圧を利用しているが、動力源として油圧を利用しても良い。

また、実施例で説明したように、選別装置は種々の制御態様で動作させることができ、特定の制御態様に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の実施例によれば、同じトレイ数でも相対的に設置面積が少なくて済む選別装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施例を説明する平面図である。 本発明の第１の実施例を説明する断面図である。 回転アーム部を説明する平面図である。 下段トレイ部を説明する平面図である。 実施例の動作を説明する説明図である。 第２の実施例を説明する断面図である。 比較例を説明する平面図である。 比較例を説明する断面図である。

符号の説明

１ 選別装置、２０ 搬送部、２１〜２４ 搬送装置、３０ 昇降部、４０ 回転アーム部、４１ 回転軸部、５０ 環状収納部、５１ トレイ、６０ 検査装置、ＩＮ 入口部、Ｗ ワーク（対象物）

Claims (6)

1. 予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物を該区分けに対応する複数のトレイのうちの対応するものに収容する選別装置であって、
   略同一円周上にそれぞれ配置される、区分された前記対象物が搬入される入口部及び前記複数のトレイと、
   当該円の中心部に配置される、前記対象物を保持可能な保持部が先端部に設けられたアームを回転軸部の外周囲に複数有し、前記対象物を前記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部と、を備え、
   前記回転アーム部全体の昇降動作によって前記入口部に搬入された対象物が前記アームに保持され、前記回転アーム部の回転によってアームに保持された対象物が前記入口部から当該対象物の区分けに対応するトレイまで搬送される、ことを特徴とする選別装置。
2. 予め定められた一定の基準に沿って区分けされた対象物を該区分けに対応する複数のトレイのうちの対応するものに収容する選別装置であって、
   略同一円周上にそれぞれ配置される、区分された前記対象物が搬入される入口部及び前記複数のトレイと、
   当該円の中心部に配置される、前記対象物を保持可能な保持部が先端部に設けられたアームを回転軸部の外周囲に複数有し、前記対象物を前記アームに保持した状態で回転可能な回転アーム部と、を備え、
   前記アームの上下動作によって前記入口部に搬入された対象物が前記アームに保持され、前記回転アーム部の回転によってアームに保持した対象物が前記入口部から当該対象物の区分けに対応するトレイまで搬送される、ことを特徴とする選別装置。
3. 前記入口部及び前記複数のトレイが前記回転軸部の延在方向に複数段に構成され、これに対応して前記回転アーム部の複数のアームが前記回転軸部の延在方向に複数段に構成される、請求項１又は２に記載の選別装置。
4. 前記回転軸部は柱状体であり、前記複数のアームは該柱状体の中心軸と直交する平面上に該柱状体の側面から外方に向かって延在している、請求項１乃至３のいずれかに記載の選別装置。
5. 前記保持部における前記対象物の保持が吸着によって行われる、請求項１乃至４のいずれかに記載の選別装置。
6. 前記対象物が、ウエハ、太陽電池パネルのうち少なくともいずれかを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の選別装置。

Images