(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
板状ワークを水平方向に移動させる第1の移動機構と、板状ワークを該水平方向に交わる水平方向に移動させる第2の移動機構と、板状ワークを仮置きする仮置き手段と、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削する研削手段と、から少なくとも構成される研削装置において、該第1の移動機構及び第2の移動機構を用いて該仮置きテーブルから該保持テーブルに板状ワークを搬送するワーク搬送方法であって、
該仮置き手段は、板状ワークを吸引保持して回転可能な仮置きテーブルと、該仮置きテーブルに吸引保持される該板状ワークの外周の所定位置を測定するとともに該板状ワークの外周部に備えた結晶方位を示すマークを検出する測定部とを含んで構成され、
該研削手段を用いて該保持テーブルに保持される板状ワークの中央部分を研削して凹部を形成し、該凹部の周囲に凸部を形成する研削工程と、
該研削工程で研削された板状ワークを該仮置きテーブルが吸引保持し、該仮置きテーブルを回転させ該測定部によって検出されたマークの位置を測定開始位置とし、該仮置きテーブルを回転させ該測定部が該板状ワークの外周の3カ所の位置から該板状ワークの中心を算出する板状ワーク中心算出工程と、
該仮置きテーブルを回転させ該測定部によって検出されたマークの位置を測定開始位置とし、該仮置きテーブルを回転させ該測定部が該板状ワークの該凹部と該凸部との境界の3カ所の位置から該凹部の中心を算出する凹部中心算出工程と、
該板状ワーク中心算出工程で算出された板状ワークの中心と、該凹部中心算出工程で算出された板状ワークの凹部中心とから、搬送補正量と搬送補正方向とを算出し、該第1の移動機構の移動量についての第1の補正量と、該第2の移動機構の移動量についての第2の補正量とを算出する搬送補正量算出工程と、
該搬送補正量算出工程により算出された該第1の補正量と該第2の補正量とによって、該第1の移動機構及び第2の移動機構による該仮置きテーブルから該保持テーブルへの搬送量を補正し、該保持テーブルの中心と該板状ワークの中心とを一致させて該板状ワークを搬送する搬送工程と、
を備えるワーク搬送方法。
前記第1の移動機構または第2の移動機構のいずれか一方を仮置き手段が備え、前記搬送工程では、該第1の移動機構及び該第2の移動機構によって板状ワークが搬送される
請求項1に記載のワーク搬送方法。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1に示す研削装置10は、本体11と、本体11の前方に載置されたカセット30a,30bに対して板状ワークを搬出入する搬出入手段12と、搬出入手段12によってカセット30aから搬出された板状ワークを仮置きする仮置き手段13と、仮置き手段13から板状ワークを搬送する搬送手段14と、搬送手段14によって搬送された板状ワークを保持する保持手段15と、保持手段15によって保持された板状ワークを研削する2つの研削手段16a,16bと、板状ワークを洗浄する洗浄手段18と、研削後の板状ワークを保持手段15から洗浄手段18に搬送する搬送手段17と、研削装置10全体を制御する制御部19とを備えている。
【0012】
カセット30aには、加工前の板状ワークが収容される。一方、カセット30bには、加工及び洗浄が終了した板状ワークが収容される。
【0013】
搬出入手段12は、ロボットアームを備え、カセット30aに収容された板状ワークを保持し、その板状ワークを搬出して仮置き手段13に仮置きする。また、搬出入手段12は、洗浄が終わった板状ワークを洗浄手段18から搬送して、カセット30bに収容する。
【0014】
仮置き手段13は、載置された板状ワークを保持する仮置きテーブル131と、仮置きテーブル131に保持された板状ワークなどの外周位置を測定する測定部132と、測定部132を支持する測定支持部133とを有する。仮置きテーブル131は、例えば載置された板状ワークを吸引源(不図示)で吸引することにより、板状ワークを保持する。また、仮置きテーブル131は、±Z方向(鉛直方向)に平行な回転軸を中心として回転可能となっている。測定部132は、例えば撮像手段であり、仮置きテーブル131が保持した板状ワークの外周や板状ワークの外周部に備えた結晶方位を示すマークを検出し、その位置を測定する。測定支持部133は、±Y方向に移動可能となっており、測定支持部133の移動に伴って測定部132の測定範囲が変化するとともに、仮置きテーブル131の回転に伴って板状ワークの被測定範囲が変化する。これにより、測定部132は、板状ワーク上の任意の位置を測定することができる。
【0015】
保持手段15は、±Z方向と平行な回転軸を中心として回転するターンテーブル151と、ターンテーブル151上に配置された3つの保持テーブル152とを有する。保持テーブル152は、例えばチャックテーブルであり、載置された板状ワークを吸引源(不図示)で吸引することにより、板状ワークを保持する。また、保持テーブル152は、±Z方向(鉛直方向)に平行な回転軸を中心として回転可能となっている。3つの保持テーブル152は、ターンテーブル151の回転軸から等距離の位置に、正三角形状に配置されている。ターンテーブル151が120度ずつ回転することにより、保持テーブル152は、搬送手段14,17との間で板状ワークを受け渡しする受渡位置と、研削手段16aが板状ワークを研削する第一研削位置と、研削手段16bが板状ワークを研削する第二研削位置との間を移動する。
【0016】
図2に示すように、搬送手段14は、板状ワーク20を保持する搬送パッド141と、搬送パッド141を支持する回動アーム142と、回動アーム142を支持する基部143と、基部143を移動させる移動手段144とを有する。回動アーム142は、±Z方向に平行な回転軸149を中心として回動するとともに、±Z方向に昇降して、搬送パッド141を移動させる。基部143は、回動アーム142の回転軸149を支持する。移動手段144は、例えばボールねじ機構を有し、基部143を±X方向に移動させる。これにより、回動アーム142の回転軸149は、±X方向に平行な直線148上を移動する。回動アーム142は、搬送パッド141に保持された板状ワークを水平方向に回動させる第1の移動機構として機能し、移動手段144は、回動アーム142に対して水平方向に交わる直線方向(±X方向)に板状ワーク20を移動させる第2の移動機構として機能する。回動アーム141の回転軸149と仮置きテーブル131の回転軸139との±Y方向の距離は、Y1である。
【0017】
図1に示す研削手段16aは、回転可能な粗研削用の研削砥石160aを備えており、送り手段161によって駆動されて全体が±Z方向に移動可能であり、いずれかの保持テーブル152が保持した板状ワークに、研削砥石160aを回転させながら押し当てて粗研削を行う。一方、研削手段16bは、回転可能な仕上げ研削用の研削砥石160bを備えており、送り手段161によって駆動されて全体が±Z方向に移動可能であり、研削砥石160bを回転させながら、いずれかの保持テーブル152に保持され粗研削された板状ワークに押し当てて仕上げ研削を行う。研削砥石160a、160bの回転軌道の最外周の直径は、ともに板状ワークの半径より若干大きい程度であり、板状ワークの外周付近は研削せず、中央部分だけを研削することにより、
図3に示すように、円板状の板状ワーク20に、保持テーブル152の回転軸を中心とする円形凹部22が形成される。板状ワーク20には、結晶方位を示すノッチからなるマーク21が形成されている。なお、マークとして、ノッチに代えてオリエンテーションフラットが形成されていることもある。
【0018】
搬送手段17は、仕上げ研削後の板状ワークを保持して旋回することにより、受渡位置にある保持テーブル152と、洗浄手段18との間で板状ワークを搬送する。
【0019】
洗浄手段18は、例えばスピンナ洗浄装置であり、研削が終わった板状ワークを回転させるとともに、回転する板状ワークに向けて洗浄液を噴出することにより、板状ワークを洗浄して研削屑等を除去する。
【0020】
制御部19は、例えばコンピュータであり、プログラムやデータを記憶し、プログラムを実行してデータを処理することにより、測定部132の測定結果などの情報を外部から入力したり、様々な演算をしたり、搬送手段14などを制御する制御信号を外部に出力したりして、研削装置10を制御する。制御部19は、本体11が内蔵する構成であってもよいし、本体11の外に配置し、本体11と接続する構成であってもよい。
【0021】
以下では、
図1に示した研削装置10を用いて板状ワークを搬送する方法について説明する。
【0022】
(1)仮置き工程
仮置き工程においては、搬出入手段12が、カセット30aから板状ワーク20を搬出して仮置きテーブル131に載置(仮置き)する。仮置きテーブル131は、載置された板状ワーク20を保持する。
【0023】
(2)研削工程
次に、搬送手段14が仮置きテーブル131から受渡位置に位置するいずれかの保持テーブル152に板状ワーク20を搬送し、ターンテーブル151が回転して板状ワーク20が研削手段16aの下方に移動する。そして、研削手段16aが降下して回転する研削砥石160aが板状ワーク20の上面中央部分に接触して粗研削が行われ、
図3に示したように、保持テーブル152の回転軸を中心とする円形凹部22が形成される。円形凹部22の周囲には凸部23が形成される。
【0024】
また、ターンテーブル151が回転して粗研削後の板状ワーク20が研削手段16bの下方に移動し、研削手段16bが降下して回転する研削砥石160bが板状ワーク20の上面に接触して仕上げ研削が行われ、円形凹部22が仕上げ研削される。
【0025】
仕上げ研削された板状ワーク20は、ターンテーブル151が回転することにより受渡位置に移動する。そして、搬送手段17によって板状ワーク20が洗浄手段18に搬送され洗浄された後、搬出入手段12によってカセット30aまたは30bに収容される。
【0026】
(3)板状ワーク中心算出工程
研削工程によって円形凹部22が形成された板状ワーク20は、搬出入手段12によってカセット30aまたは30bから搬出され、再び仮置き手段13に搬送され仮置きテーブル131に吸引保持される。そして、測定部132の測定範囲138に板状ワーク20の外周がおさまるように測定支持部133が測定部132を移動させるとともに、仮置きテーブル131を回転させ、板状ワーク20に形成されたマーク21を測定部132が検出する。マーク21は、仮置きテーブル131を回転させながら、測定部132から板状ワーク20の外周に向けて測定光を投光し、その反射光を受光することにより検出することができる。
【0027】
次に、マーク21を測定開始位置として仮置きテーブル131を回転させながら、板状ワーク20の外周の3箇所の位置を求め、その3箇所の位置情報から板状ワーク20の中心位置を算出する。具体的には、
図4に示すように、板状ワーク20の外周上の3点d,e,fの位置を測定し、3点d,e,fを頂点とする三角形の外心を算出することにより、板状ワーク20の中心29の位置を算出する。この計算は、制御部19が行う。
【0028】
(4)凹部中心算出工程
同様に、
図4に示すように、マーク21を測定開始位置として仮置きテーブル131を回転させながら、円形凹部22と凸部23との境界の3箇所の位置を求め、その3箇所の位置情報から板状ワーク20の中心位置を算出する。具体的には、円形凹部22と凸部23との境界の3点a,b,cの位置を測定し、3点a,b,cを頂点とする三角形の外心(3つの辺の垂直二等分線の交点)を算出する。三角形の外心は外接円の中心であるから、これにより、円形凹部22の中心28の位置を算出できる。この計算は、制御部19が行う。
【0029】
なお、板状ワーク中心算出工程及び凹部中心算出工程で測定する3点は、マーク21の位置以外であればよいが、
図5に示すように、測定する3点が形成する三角形abc,defが鈍角三角形であると、各辺の垂直二等分線がなす角が小さくなり、測定誤差の影響が出やすくなる。このため、例えば仮置きテーブル131を120度回転させるごとに測定するなどして、3点がなるべく均等に散らばるようにしたほうがよい。
【0030】
(5)搬送補正量算出工程
次に、板状ワーク中心算出工程で算出された板状ワーク20の中心と、凹部中心算出工程で算出された板状ワーク20の凹部22の中心とから、板状ワークを仮置きテーブル131から保持テーブル152に搬送する際の搬送補正量を算出する。
【0031】
制御部19は、計測した中心位置に基づいて、板状ワーク20の中心位置と、円形凹部の中心位置との間のずれを算出する。
図6に示すように、Δxは、所定の方向(例えば板状ワーク20の中心29に対して+Y方向)にマーク21を向けた状態における円形凹部の中心28と板状ワーク20の中心29との間の±X方向のずれ、Δyは、そのときの円形凹部の中心28と板状ワーク20の中心29との間の±Y方向のずれを表す。この誤差の分、板状ワーク20の搬送量を調整すれば、板状ワーク20の中心29を、保持テーブル152の回転軸159に合致させることができる。Δx及びΔyの値は、板状ワーク中心算出工程で求めた板状ワーク20の中心29のX座標及びY座標の値と、凹部中心算出工程で求めた円形凹部22の中心28のX座標及びY座標の値との差をとることによって求められる。
【0032】
Δx及びΔyのうち、一方の値は、仮置きテーブル131に保持された板状ワークWを搬送パッド141が保持する際に基部143を移動させる移動量(第2の移動機構の移動量)の補正量とする。この値として、制御部19はΔxを記憶する。他方の値は、搬送パッド141に保持された板状ワークWを保持テーブル152に載置して保持させる際に移動手段144が基部143を移動させる移動量(第1の移動機構の移動量)の補正量とする。この値として、制御部19はΔyを記憶する。
【0033】
(6)搬送工程
次に、搬送手段14が、板状ワーク20を、仮置きテーブル131から受渡位置で待機する保持テーブル152に搬送する。搬送工程は、
図2に示した搬送パッド141が仮置きテーブル131から板状ワークを受け取る受取段階と、搬送パッド141が保持した板状ワークを保持テーブル152に引き渡す引渡段階とに分けられる。
【0034】
受取段階においては、
図2に示した移動手段144が基部143を移動させ、回動アーム142の回転軸149を、板状ワーク20の中心29から
図6に示したΔxだけずらした位置に移動させる。これにより、回転軸149のX座標と板状ワーク20の中心29のX座標とが等しくなる。
【0035】
そして、搬送手段14は、回動アーム142を回動させることにより回動アーム142の先端をY方向に向け、搬送パッド141を下降させて、板状ワーク20を保持する。
【0036】
次に、引渡段階においては、移動手段144が基部143を移動させ、回動アーム142を回動させて、その先端を+X方向へ向ける。そして、回動アーム142の回転軸149を、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159から
図2に示したY1に
図6に示したΔyを足した分だけ離れた位置に移動させる。そうすると、搬送パッド141が保持した板状ワーク20の中心29と保持テーブル152の回転軸159とが一致するため、その位置で、搬送パッド141を下降させて、板状ワーク20を保持テーブル152に引き渡す。保持テーブル152は、載置された板状ワーク20を保持する。
【0037】
その後、上記研削工程を行うと、保持テーブル152の回転軸159と板状ワーク20の中心29とが合致しているため、板状ワーク20の中心と、研削工程で形成される円形凹部22の中心28とが合致する。
【0038】
(7)洗浄工程
洗浄工程においては、搬送手段17が、受渡位置にある保持テーブル152に載置された板状ワーク20を保持して搬送し、洗浄手段18に載置する。洗浄手段18は、載置された板状ワーク20を保持して、板状ワーク20を回転させるとともに洗浄液を噴出して板状ワークを洗浄する。
【0039】
(8)収容工程
収容工程においては、搬出入手段12が、洗浄が終わった板状ワーク20を洗浄手段18から搬送して、カセット30bに収納する。
【0040】
このように、板状ワーク20を研削して円形凹部22を形成し、実際に形成された円形凹部22の中心28の位置と、板状ワーク20の中心29の位置との間のずれを計測し、計測したずれに基づいて算出した補正量に基づいて、搬送手段14の搬送量を補正することにより、板状ワーク20の中心29の位置が保持テーブル152の回転軸159に一致する。これにより、研削工程において形成される円形凹部22の中心28の位置を、板状ワーク20の中心29の位置と一致させることができる。
【0041】
なお、搬送手段は、
図2に示した搬送手段14の構成に限らず、他の構成であってもよい。搬送補正量算出工程において求める搬送補正量は、搬送手段14の構成により異なるので、別の例をいくつか説明する。
【0042】
図7に示す搬送手段14Aは、
図2に示した移動手段144に相当するものを有さず、基部143が、
図1に示した本体11に固定されている。その代わりに、回動アーム142は、搬送パッド141と回転軸149との間の距離を所定の範囲内で変動させる伸縮手段145を有する。回動アーム142の回転軸149は、仮置きテーブル131の回転軸139から見て+Y方向に距離Rだけ離れて配置されるとともに、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159から見て−X方向に同じく距離Rだけ離れて配置されている。以下では、
図6に示したように、板状ワーク20の中心29と円形凹部22の中心28とがΔx、Δyだけずれている場合について説明する。
【0043】
搬送工程の受取段階において、搬送手段14Aは、回動アーム142を回動させて、回動アーム142を−Y方向からtan
−1(Δx/R)だけずらした方向に向ける。そして、伸縮手段145は、回動アーム142を伸縮させて、搬送パッド141の中心と回転軸149との間の距離をR+Δyにする。
【0044】
次に、引渡段階において、搬送手段14Aは、回動アーム142を回動させて+X方向に向け、伸縮手段145が回動アーム142を伸縮させて、搬送パッド141の中心と回転軸149との間の距離をRにする。これにより、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159に、搬送パッド141の中心が位置合わせされ、板状ワーク20の中心29が、保持テーブル152の回転軸159に一致する。
【0045】
図8に示す搬送手段14Bは、
図2に示した移動手段144に相当するものを有さず、基部143が
図1に示した本体11に固定されている。また、回動アーム142は、
図7に示した伸縮手段145に相当するものを有さず、伸縮しない。その代わりに、仮置き手段13Bが、仮置きテーブル131を±Y方向に移動させる移動手段134を有する。すなわち、仮置き手段13Bが、第1の移動機構または第2の移動機構のいずれか一方を備えている。回動アーム142の回転軸149は、仮置きテーブル131の回転軸139から見て+Y方向に配置されるとともに、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159から見て−X方向に距離X2だけ離れて配置されている。
【0046】
搬送工程の受取段階において、移動手段134は、仮置きテーブル131を移動させて、仮置きテーブル131の回転軸139を、回動アーム142の回転軸149からX2−Δxだけ離れた位置に移動させる。搬送手段14Bは、回動アーム142を回動させて、回動アーム142を−Y方向からtan
−1(Δx/X2)だけずらした方向に向け、搬送パッド141によって板状ワーク20を保持する。
【0047】
次に、引渡段階において、搬送手段14Bは、回動アーム142を回動させて+X方向に向ける。これにより、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159と板状ワーク20の中心29とが合致し、その状態で搬送パッド141を下降させて板状ワークWを保持テーブル152に保持させる。
【0048】
なお、上述した搬送手段の構成や、仮置き手段や受渡位置にある保持テーブル152との位置関係は、例示であり、これに限定されるものではない。例えば、仮置き手段13は、仮置きテーブル131を±Y方向に移動させる移動手段134のほかに、仮置きテーブル131を±X方向に移動させる移動手段を有し、仮置きテーブル131をXY平面内で自在に移動させる構成であってもよい。
【0049】
以上のように、円形凹部22の中心28の位置と、板状ワーク20の中心29の位置とのずれを計測し、計測したずれに基づいて、板状ワーク20の搬送量を補正するので、板状ワーク20の中心29の位置を、受渡位置にある保持テーブル152の回転軸159に一致させることができる。これにより、板状ワーク20に形成される円形凹部22の中心28の位置を、板状ワーク20の中心29の位置に一致させることができる。このため、以後の工程で、中心位置がずれている場合を考慮する必要がなくなる。
【0050】
以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、板状ワーク中心算出工程及び凹部中心算出工程は、仮置き手段13で実行する必要はなく、別の位置で実行してもよい。そうすれば、研削工程で円形凹部22が形成された板状ワーク20を仮置き手段13に戻す必要がなく、次の板状ワーク20を仮置き手段13上で待機させておくことができるので、流れがスムーズになり、生産性を高めることができる。