特開 2023-144341 吸着盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144341

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】吸着盤

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20231003BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 A

H01L21/68 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022051263

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 優

(72)【発明者】

【氏名】河野 義和

【テーマコード（参考）】

3C707

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C707FS01

3C707FT07

3C707FT08

5F131EB02

5F131EB54

5F131EB78

5F131EB79

(57)【要約】      （修正有）

【課題】パッドの吸着面に対してワークが傾斜している場合でも、パッドの吸着面をワークに当接させることができる吸着盤を提供する。
【解決手段】一様な厚みを有し円板状に成形される不織布シート１８と、不織布シートを取付アダプタ１２に変位可能に支持するリング形状の保持体２８とを備える。吸着面２０は、不織布シートの平坦な表面によって構成され、不織布シートは、外周部の非通気領域と、外周部を除いた通気領域とを備え、非通気領域の密度は、通気領域の密度より高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークと密着可能な吸着面を有する吸着盤であって、
真空発生装置に取り付けられる取付アダプタと、一様な厚みを有し円板状に成形される不織布シートと、前記不織布シートを前記取付アダプタに変位可能に支持するリング形状の保持体とを備え、前記吸着面は、前記不織布シートの平坦な表面によって構成され、前記不織布シートは、外周部の非通気領域と、前記外周部を除いた通気領域とを備え、前記非通気領域の密度は、前記通気領域の密度より高い吸着盤。

【請求項2】

請求項１記載の吸着盤において、
前記保持体は、独立気泡構造を有する吸着盤。

【請求項3】

請求項２記載の吸着盤において、
保持プレートが前記不織布シートに接合される吸着盤。

【請求項4】

請求項３記載の吸着盤において、
前記保持体は、治具挿入用の切欠き溝を有し、前記切欠き溝は、前記保持体の外周面を周回し、前記保持体は、両面テープを用いて前記取付アダプタに接合され、前記保持体は、両面テープを用いて前記保持プレートに接合される吸着盤。

【請求項5】

請求項４記載の吸着盤において、
前記取付アダプタに装着されるダンパを備え、前記ダンパは、前記保持プレートと当接可能である吸着盤。

【請求項6】

請求項５記載の吸着盤において、
前記保持体の本体部の高さをＨとし、前記保持体が接合される前記取付アダプタの段差面から前記ダンパの突出端までの距離をＬとすると、（Ｈ－Ｌ）／Ｈの値が０．３以下である吸着盤。

【請求項7】

請求項２記載の吸着盤において、
保持プレートが前記取付アダプタに接合される吸着盤。

【請求項8】

請求項７記載の吸着盤において、
前記保持体は、治具挿入用の切欠き溝を有し、前記切欠き溝は、前記保持体の外周面を周回し、前記保持体は、両面テープを用いて前記取付アダプタに接合され、前記保持体は、両面テープを用いて前記不織布シートに接合される吸着盤。

【請求項9】

請求項８記載の吸着盤において、
前記保持体の本体部の高さをＨとし、前記保持体が接合される前記取付アダプタの段差面から保持プレートまでの距離をＬ´とすると、（Ｈ－Ｌ´）／Ｈの値が０．３以下である吸着盤。

【請求項10】

請求項２記載の吸着盤において、
前記不織布シートおよび前記保持体は、導電性を有する吸着盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負圧による吸引力でワークを吸着する真空吸着装置に用いられる吸着盤に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、シート状またはプレート状のワークを吸着して搬送する真空吸着装置において、ワークに皺や歪みが発生するのを抑制するため、多孔質体からなる吸着パッドを用いることが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、負圧流体が供給されるポートを有するボデイと、多孔質体からなり平坦な吸着面を有するパッドと、ボデイに対してパッドを変位自在に保持する保持体とを備えた真空吸着装置が記載されている。パッドは、本体部と、本体部の周縁に形成された薄肉のリップ部とを有し、保持体は、パッドのリップ部とボデイとの間に配置される。

【0004】

上記真空吸着装置によれば、パッドの吸着面に対してワークが傾斜している場合でも、パッドの吸着面をワークに当接させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５７５６９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記真空吸着装置のパッドは、リップ部を封止部として機能させるため、パッドをプレス成形する際にリップ部が押し潰され、本体部とリップ部との間に段差が形成されている。このようなパッドは、段差の近傍で変形し易く、吸着面がフラットな形状を維持できないおそれがある。

【0007】

また、上記真空吸着装置のパッドは、パッドの傾斜を許容するため、ボデイに取り付けられた保持プレートとパッドとの間に所定の空間が存在する。このため、高い負圧が作用する場合、パッドが保持プレートに対して傾斜した状態で変形し、吸着面がフラットな形状を維持できないおそれがある。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、ワークと密着可能な吸着面を有する吸着盤であって、真空発生装置に取り付けられる取付アダプタと、一様な厚みを有し円板状に成形される不織布シートと、不織布シートを取付アダプタに変位可能に支持するリング形状の保持体とを備える。吸着面は、不織布シートの平坦な表面によって構成され、不織布シートは、外周部の非通気領域と、外周部を除いた通気領域とを備え、非通気領域の密度は、通気領域の密度より高い。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る吸着盤によれば、不織布シートが一様な厚みを有するので、不織布シートが変形し難く、吸着面のフラットな形状が維持される。また、不織布シートの密度を調整することで、外周部の非通気領域と外周部を除いた通気領域とを容易に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る吸着盤の断面図である。

【図2】図２は、図１の吸着盤を部品単位に展開した図である。

【図3】図３は、図１の吸着盤の不織布シートの平面図である。

【図4】図４は、図１の吸着盤の保持プレートの平面図である。

【図5】図５は、図１の吸着盤の保持プレートが姿勢を変えることなく変位してワークが吸着保持された様子を示す図である。

【図6】図６は、図１の吸着盤の保持プレートが傾斜してワークが吸着保持された様子を示す図である。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係る吸着盤の断面図である。

【図8】図８は、図７の吸着盤を部品単位に展開した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る吸着盤１０について、図１～図６を参照しながら説明する。以下の説明において、上下左右の方向に関する言葉を用いたときは、便宜上、図面上での方向をいうものであって、部材等の実際の配置を限定するものではない。

【0013】

図１および図２に示されるように、吸着盤１０は、取付アダプタ１２、不織布シート１８、保持プレート２６、保持体２８およびダンパ３２を備える。取付アダプタ１２は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、円盤状に構成される。取付アダプタ１２は、取付アダプタ１２の中央を上下に貫通する負圧供給通路１４を有し、図示しない真空発生装置に取り付けられる。取付アダプタ１２の下部は、保持体２８を装着するための段部１６を有する。なお、参照符号１２ａで示されるのは、取付アダプタ１２を真空発生装置に取り付けるためのボルト孔である。

【0014】

不織布シート１８は、樹脂繊維および導電性フィラーを含有する。不織布シート１８は、円板状に成形され、一様な厚みを有する。不織布シート１８の平坦な下面は、シート状またはプレート状のワークと密着可能な吸着面２０を構成する。図３に示されるように、不織布シート１８は、通気性を有しない外周部の非通気領域２２と、外周部を除いた通気性を有する通気領域２４とを備える。非通気領域２２の密度は、通気領域２４の密度より高い。

【0015】

保持プレート２６は、ステンレス鋼等の金属材料からなり、円板状に構成される。保持プレート２６の外径は、不織布シート１８の外径と一致する。保持プレート２６は、例えば導電性を有する両面テープを用いて不織布シート１８に接合される。図４に示されるように、保持プレート２６の中央は、取付アダプタ１２の負圧供給通路１４と整合する第１孔部２６ａを有する。保持プレート２６は、第１孔部２６ａを取り巻く複数の円弧状の第２孔部２６ｂを有する。複数の第２孔部２６ｂは、不織布シート１８の通気領域２４と対応する部位に形成される。

【0016】

不織布シート１８は、一様な厚みを有し、段差のない形状であるので、変形し難い。また、不織布シート１８は、剛性の高い保持プレート２６に支持されるので、大きい負圧（高い真空圧）が作用しても変形することがなく、吸着面２０の平坦な形状が確実に維持される。また、保持プレート２６は、不織布シート１８の通気領域２４に対応して複数の第２孔部２６ｂを有するので、不織布シート１８の通気性が保持プレート２６によって妨げられることがない。

【0017】

保持体２８は、クロロプレンゴム等のゴム材料にカーボン、金属等の導電性フィラーを添加したものを発泡させ多孔質化したゴムスポンジ体である。保持体２８は、内部に多数の独立気泡を有し、通気性を有しない。保持体２８は、リング形状に成形され、取付アダプタ１２と保持プレート２６の間に配置される。保持体２８は、取付アダプタ１２の段部１６に装着され、取付アダプタ１２から下方に突出する。不織布シート１８および保持プレート２６は、保持体２８によって、取付アダプタ１２に変位可能に支持される。

【0018】

保持体２８は、保持体２８の外周面を周回する切欠き溝３０を有する。すなわち、保持体２８は、本体部２８ａの上部から径方向外方に延びる第１フランジ部２８ｂと、本体部２８ａの下部から径方向外方に延びる第２フランジ部２８ｃとを備える。保持体２８の上面は、取付アダプタ１２の段部１６における段差面１６ａに接合され、保持体２８の下面は、保持プレート２６の外周部上面に接合される。

【0019】

ダンパ３２は、ＮＢＲ等のゴム材料からなり、リング形状に成形される。ダンパ３２は、取付アダプタ１２の下部に装着され、取付アダプタ１２の下面から僅かに下方に突出する。ダンパ３２は、保持プレート２６の上面と所定の隙間を隔てて向き合う。ダンパ３２は、保持プレート２６が上方に変位したとき、保持プレート２６と当接する。

【0020】

独立気泡構造を有する保持体２８は、３０％以下の潰し率で使用するのが好ましい。換言すれば、保持体２８は、弾性変形の範囲内である３０％以下の圧縮率で使用するのが好ましい。繰り返し使用において、潰し率が３０％を大きく超えると、保持体２８内部の気泡が破裂して、保持体２８のクッション性および非通気性が損なわれる。

【0021】

したがって、保持体２８の本体部２８ａの高さ（上下方向の厚さ）をＨとし、取付アダプタ１２の段差面１６ａからダンパ３２の突出端までの上下方向の距離をＬとすると、（Ｈ－Ｌ）／Ｈの値が０．３以下であるのが好ましい。これにより、保持体２８による所望のクッション性および非通気性が長期にわたって維持される。なお、保持体２８のクッション性は、本体部２８ａに依存するものであり、第１フランジ部２８ｂおよび第２フランジ部２８ｃは、保持体２８のクッション性に寄与しない。

【0022】

保持体２８の上面は、図示しない導電性を有する両面テープを用いて、取付アダプタ１２の段差面１６ａに接合される。保持体２８の下面は、図示しない導電性を有する両面テープを用いて、不織布シート１８に接合された保持プレート２６の外周部上面に接合される。具体的には、保持体２８の上面と取付アダプタ１２の段差面１６ａとの間に両面テープが置かれ、保持体２８の下面と保持プレート２６の上面との間に両面テープが置かれた状態で、保持体２８の切欠き溝３０に図示しない硬い治具が挿入される。

【0023】

その後、取付アダプタ１２と治具との間で保持体２８の第１フランジ部２８ｂが挟み込まれ、保持体２８、両面テープおよび取付アダプタ１２が相互に圧着される。その後、保持プレート２６と治具との間で保持体２８の第２フランジ部２８ｃが挟み込まれ、保持体２８、両面テープおよび保持プレート２６が相互に圧着される。なお、これらの二つの圧着工程の順序は逆でもよい。

【0024】

上記圧着工程によって、保持体２８の第１フランジ部２８ｂは、大きく潰されながら両面テープに密着する。同様に、保持体２８の第２フランジ部２８ｃは、大きく潰されながら両面テープに密着する。このため、両面テープによる保持体２８と取付アダプタ１２との接合が確実に行われ、両面テープによる保持体２８と保持プレート２６との接合が確実に行われる。

【0025】

次に、図５および図６を参照しながら、ガラス基板等のプレート状のワークＷが吸着盤１０により吸着保持される作用について説明する。ワークＷは、吸着盤１０の吸着面２０よりも大きいサイズを有し、複数の吸着盤１０によって吸着保持される場合を想定する。以下、図示しない真空発生装置に複数の吸着盤１０が取り付けられたものを「真空吸着装置」という。

【0026】

真空吸着装置が作動して、吸着盤１０の負圧供給通路１４に負圧（真空圧）が供給されるとともに、真空吸着装置が移動せしめられて、吸着盤１０がワークＷに接近する。負圧供給通路１４に負圧が供給されると、保持プレート２６の第１孔部２６ａおよび第２孔部２６ｂを通じて、不織布シート１８の上面に負圧が作用する。この負圧は、さらに、不織布シート１８の通気領域２４を介して、不織布シート１８の下面と向き合うワークＷに作用する。

【0027】

ワークＷの重量が比較的小さい場合は、吸着盤１０をワークＷに押し付けなくても、ワークＷが上方に変位して（リフトして）吸着盤１０の吸着面２０に密着する。ワークＷの重量が比較的大きい場合は、吸着盤１０をワークＷに押し付けることで、吸着盤１０の吸着面２０をワークＷに密着させる。

【0028】

ワークＷが吸着盤１０の吸着面２０に一旦密着すると、ワークＷの上面に作用する負圧とワークＷの下面に作用する大気圧との差圧が急激に増大する。ワークＷは、この差圧により、不織布シート１８および保持プレート２６を押上げ、保持体２８を潰しながら上方に変位する。保持プレート２６がダンパ３２に当接すると、ワークＷの変位が止まる。こうして、ワークＷが安定した状態で吸着盤１０に吸着保持される。ワークＷのリフト時の衝撃は、保持体２８が潰されることによって吸収されるとともに、保持プレート２６がダンパ３２に当接することによって吸収される。

【0029】

不織布シート１８は外周部に非通気領域２２を有し、かつ、独立気泡構造を有する保持体２８は通気性を有しないので、真空漏れが生じない。なお、保持体２８と取付アダプタ１２との接合部、保持体２８と保持プレート２６との接合部、および、保持プレート２６と不織布シート１８との接合部は、真空漏れが生じないように封止されている。

【0030】

不織布シート１８および保持プレート２６が姿勢を変えることなく上方に変位してワークＷが吸着保持された様子が図５に示されている。剛性の高いワークＷの上面が比較的精度の高い平面を有し、かつ、複数の吸着盤１０が精度良く真空発生装置に取り付けられている場合は、ワークＷは、すべての吸着盤１０において、図５に示される状態で吸着保持される。

【0031】

これに対して、複数の吸着盤１０の一部が真空発生装置に正確な姿勢で取り付けられていない場合（取付誤差が所定以上の場合）は、ワークＷは、一部の吸着盤１０において、図６に示される状態で吸着保持される。同様に、剛性の高いワークＷの上面が平坦面となっていない場合も、ワークＷは、一部の吸着盤１０において、図６に示される状態で吸着保持される。これにより、ワークＷは、すべての吸着盤１０の吸着面２０に密着することができる。

【0032】

図６に示されるように、不織布シート１８および保持プレート２６は、取付アダプタ１２に対して傾斜しており、ワークＷは、傾斜した不織布シート１８に密着している。保持体２８の潰し量は、直径方向の一端である右端において最も大きく、保持体２８の潰し量は、該直径方向の他端である左端において最も小さくなっている。なお、吸着保持作用の説明の冒頭において、吸着盤１０の負圧供給通路１４に負圧が供給されるとともに吸着盤１０がワークＷに接近するとしたが、吸着盤１０がワークＷに押し付けられた後に、負圧供給通路１４に負圧が供給されてもよい。

【0033】

本実施形態に係る吸着盤１０によれば、不織布シート１８が一様な厚みを有するので、不織布シート１８が変形し難く、吸着面２０のフラットな形状が維持される。しかも、不織布シート１８は、剛性の高い保持プレート２６に支持されるので、大きい負圧（高い真空圧）が作用しても変形することがない。

【0034】

また、不織布シート１８について、密度を調整することで、外周部の非通気領域２２と外周部を除いた通気領域２４とを容易に形成できる。不織布シート１８が非通気領域２２を備え、かつ、保持体２８が通気性を有しないので、真空漏れが生じない。

【0035】

また、独立気泡構造を有する保持体２８によって、不織布シート１８および保持プレート２６が取付アダプタ１２に変位可能に支持されるので、ワークＷのリフト時の衝撃が吸収される。しかも、真空発生装置に対する吸着盤１０の取付けに所定以上の誤差があっても、ワークＷが吸着盤１０の吸着面２０に確実に密着する。

【0036】

また、保持体２８は、治具挿入用の切欠き溝３０を有するので、使用時の本体部２８ａの潰し率を好ましい値としつつ、両面テープによる保持体２８の接合を確実に行うことができる。また、不織布シート１８、保持体２８および両面テープは、導電性機能を有するので、ワークＷの吸引保持に伴う静電気を外部に逃がすことができる。

【0037】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る吸着盤４０について、図７および図８を参照しながら説明する。なお、第２実施形態に係る吸着盤４０において、上述した吸着盤１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。図７および図８に示されるように、吸着盤４０は、取付アダプタ１２、不織布シート１８、保持プレート４２および保持体２８を備える。

【0038】

保持プレート４２は、ステンレス鋼等の金属材料からなり、円板状に構成される。保持プレート４２は、例えば導電性を有する両面テープを用いて取付アダプタ１２に接合される。保持プレート４２の中央は、取付アダプタ１２の負圧供給通路１４と整合する第１孔部４２ａを有する。保持プレート４２は、第１孔部４２ａを取り巻く複数の円弧状の第２孔部４２ｂを有する。複数の第２孔部４２ｂは、不織布シート１８の通気領域２４と対応する部位に形成される。保持プレート４２は、不織布シート１８と所定の隙間を隔てて向き合う。不織布シート１８が上方に変位したとき、不織布シート１８は、保持プレート４２に当接する。

【0039】

ゴムスポンジ体である保持体２８は、内部に多数の独立気泡を有し、通気性を有しない。保持体２８は、リング形状に成形され、取付アダプタ１２と不織布シート１８の間に配置される。保持体２８の外径は、不織布シート１８の外径と一致する。保持プレート４２は、保持体２８の内側に配置される。保持体２８は、取付アダプタ１２の段部１６に装着され、保持プレート４２を越えて下方に突出する。不織布シート１８は、保持体２８によって、取付アダプタ１２に変位可能に支持される。

【0040】

保持体２８は、保持体２８の外周面を周回する切欠き溝３０を有する。保持体２８の第１フランジ部２８ｂは、取付アダプタ１２の段差面１６ａに接合される。保持体２８の第２フランジ部２８ｃは、不織布シート１８の非通気領域２２の上面に接合される。

【0041】

独立気泡構造を有する保持体２８は、３０％以下の潰し率で使用するのが好ましい。したがって、保持体２８の本体部２８ａの高さをＨとし、取付アダプタ１２の段差面１６ａから保持プレート４２の下面までの上下方向の距離をＬ´とすると、（Ｈ－Ｌ´）／Ｈの値が０．３以下であるのが好ましい。これにより、保持体２８による所望のクッション性および非通気性が長期にわたって維持される。

【0042】

保持体２８の上面は、導電性を有する両面テープを用いて、取付アダプタ１２の段差面１６ａに接合される。保持体２８の下面は、導電性を有する両面テープを用いて、不織布シート１８の上面に接合される。具体的には、保持体２８の上面と取付アダプタ１２の段差面１６ａとの間に両面テープが置かれ、保持体２８の下面と不織布シート１８の上面との間に両面テープが置かれた状態で、保持体２８の切欠き溝３０に硬い治具が挿入される。

【0043】

その後、取付アダプタ１２と治具との間で保持体２８の第１フランジ部２８ｂが挟み込まれ、保持体２８、両面テープおよび取付アダプタ１２が相互に圧着される。その後、不織布シート１８と治具との間で保持体２８の第２フランジ部２８ｃが挟み込まれ、保持体２８、両面テープおよび不織布シート１８が相互に圧着される。なお、こららの二つの圧着工程の順序は逆でもよい。

【0044】

上記圧着工程によって、保持体２８の第１フランジ部２８ｂは、大きく潰されながら両面テープに密着する。同様に、保持体２８の第２フランジ部２８ｃは、大きく潰されながら両面テープに密着する。このため、両面テープによる保持体２８と取付アダプタ１２との接合が確実に行われ、両面テープによる保持体２８と不織布シート１８との接合が確実に行われる。

【0045】

負圧供給通路１４に負圧が供給されると、保持プレート４２の第１孔部４２ａおよび第２孔部４２ｂを通じて、不織布シート１８の上面に負圧が作用する。この負圧は、さらに、不織布シート１８の通気領域２４を介して、不織布シート１８の下面と向き合うワークＷに作用する。

【0046】

ワークＷが吸着盤４０の吸着面２０に一旦密着すると、ワークＷの上面に作用する負圧とワークＷの下面に作用する大気圧との差圧が急激に増大する。ワークＷは、この差圧により、不織布シート１８を押上げ、保持体２８を潰しながら上方に変位する。不織布シート１８が保持プレート４２に当接すると、ワークＷの変位が止まる。保持プレート４２に当接した不織布シート１８は、剛性の高い保持プレート４２によって支持されるので、大きい負圧が作用しても変形することがない。ワークＷのリフト時の衝撃は、保持体２８が潰されることによって吸収される。

【0047】

本発明に係る吸着盤は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0048】

１０、４０…吸着盤 １２…取付アダプタ
１６ａ…段差面 １８…不織布シート
２０…吸着面 ２２…非通気領域
２４…通気領域 ２６、４２…保持プレート
２６ｂ、４２ｂ…第２孔部（孔部） ２８…保持体
３０…切欠き溝 ３２…ダンパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】