JP2001341090A - 真空把持装置及びｉｃテストハンドラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着パッド材料の剛体化ないし金属化が可能
であると共に、吸着パッドの柔軟な首振り特性と軽弾力
の昇降ストロークの確保を実現できる真空把持装置の提
供。 【解決手段】 真空把持装置５０は、下端の吸気口５２
ａに連通する吸気路５２及び取付部を備えたステンレス
製の支承部材５０と、吸気口の真下でこれに間隙ｇを以
って臨む開口６２ａを備えた首振り遊動可能のステンレ
ス製の吸着パッド６０と、支承部材に形成された第１の
曲率を持つ断面凹曲状の第１の位置決め周回溝５６ａと
これに離間対向して吸着パッドに形成された第２の位置
決め曲率を持つ断面凹曲状の第２の位置決め周回溝６６
ａとの間で密着ずれ回り可能に挟装されており、第１及
び第２の曲率よりも大きな曲率を持つ断面円形のシリコ
ンゴムからなるＯリング７０と、非吸着時において吸着
パッドを支承部材に対して軸方向下向きに予力として初
期弾性力を付与するための圧縮コイルバネ８０とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣテストハンド
ラ等において使用される吸着パッドを持つ真空把持装置
に関し、特に、吸着パッド材料の剛体化ないし金属化が
可能であると共に、吸着パッドの柔軟な首振り特性と軽
弾力の昇降ストロークの確保が得られる真空把持装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製造されたＩＣ（半導体集積回路装置）
はその動作適否等を判定するために電気的試験にかけら
れる。かかるＩＣの電気的試験には、多数のリードピン
を備えたＩＣソケットにＩＣを接触させて、外部から電
源及び所定パターン信号を印加しそのＩＣから発生する
信号を測定するためのＩＣテスタが用いられる。製造さ
れた同種多数のＩＣは通常１個ずつ取入位置からマニピ
ュレータとしてのＩＣテストハンドラ（ＩＣ取扱い搬送
装置）によってテスト位置まで搬入された後、下降され
てＩＣソケットに圧接され、ＩＣテスタによる所要の電
気的試験の後、ＩＣソケットから試験済みＩＣが引き離
されて取出位置まで搬出される。

【０００３】図６は特許第２８１６１１４号に開示のＩ
Ｃテストハンドラにおけるヘッド部分を示す断面図であ
る。ＩＣテストハンドラの試験台１における試験位置に
は多数のリードピン２ａを備えたＩＣソケット２が固定
されている。ＩＣソケット２はＩＣテスタ本体（図示せ
ず）に接続されている。そして、ヘッド部品としてのＩ
Ｃ３を吸着把持するＩＣテストハンドラ５は、ボールネ
ジ等で構成された横送り機構（Ｙ軸方向駆動機構）及び
ピニオンとラック等により構成された昇降機構（Ｚ軸方
向駆動機構）を有しており、これらによりＬ形アーム１
２は図示Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となってい
る。Ｌ形アーム１２の水平端片１２ａの下面にはＩＣ３
の多数のリードピン３ａをＩＣソケット２のリードピン
２ａに圧接するめのカップ状のＩＣ押え１４がネジ等に
より固着されている。このＩＣ押え１４内にはステンレ
ス製の真空把持装置２０がボルト部２２ａを螺着して下
向きに固定されている。ＩＣ押え１４のボルト孔１４ａ
はＬ形アーム１２の水平端片１２ａの吸気孔１７及びフ
レキシブル吸気管１８を介して図示しない真空源に接続
されている。

【０００４】例えば、図示しない取入位置に置かれたＩ
Ｃ３を試験位置まで搬送し、更に試験位置から取出位置
へ搬送する場合には、取入位置のＩＣ３の真上にアーム
１２を持ち来たし、アーム１２をＺ方向に駆動して真空
把持装置２０を下降させると共に、ステンレス製の吸着
パッド２６の空洞内空気をフレキシブル吸気管１８を介
して吸引すると、吸着パッド２６の吸着面（開口縁）が
ＩＣ３の上面にほぼ接触したときそのＩＣ３を吸い着け
るため、吸着パッド２６内の空洞はＩＣ３で完全に閉塞
されることになり、これにより瞬間的な空洞気圧の減圧
が発生し、後述するように、吸着パッド２６はＩＣ３を
弾力的に保持した軸承部材２２側に若干上昇変位するの
で、ＩＣ３のリードピン３ａがＩＣ位置決め受け１４の
下端で受け止められる。その後、アーム１２をＹ軸方向
に駆動して試験位置近傍でＺ軸方向に下降させ、把持し
たＩＣ３をＩＣソケット２に圧接させる。このＩＣ３を
把持しながらＩＣ押え１４で押さえ付けた状態でＩＣテ
スタによる所要の電気的試験が遂行された後、試験済み
のＩＣ３を上方に引上げながらＹ軸方向に移動し、図示
しない取出位置で下降させて吸引動作を停止すると、吸
着パッド２６の内圧が大気圧に回復するので、吸着パッ
ド２６がＩＣ３を手離し、そのＩＣ３は取出位置上に載
置される。

【０００５】この真空把持装置２０はゴム製の蛇腹状吸
着パッドを有するものではなく、図７に示す如く、ステ
ンレス製の吸着バッド２６を有するものである。即ち、
この真空把持装置２０は、軸方向吸気路２２ｃを穿設し
たボルト部２２ａを有する軸承部材２２と、これに対し
第１のＯリング２３を介して軸方向に支持された可動吸
気ノズル軸２４と、これに嵌合された第２のＯリング２
５を内周面に抱えるステンレス製の吸着パッド２６を備
えており、吸着面２６ｂはノズル口２４ｄより吸着変位
量程度のギャップ長Ｌだけ突出するように設定されてい
る。吸着パッド２６は、吸気ノズル軸２４の揺動運動性
とこれに相乗される第２のＯリング２５の弾性変形によ
り、ある程度の弾性復元力のある首振り遊動が可能とな
っている。このため、被吸着面に対するある程度の多角
的な方向からの吸い着き性を発揮できる。また吸い着き
後の吸着変位量は、吸気ノズル軸２４及び第２のＯリン
グ２５の軸方向変位量の和であるため、吸着対象物のギ
ャップ長Ｌ程度の引き上げが可能である。更に、吸着パ
ッド２６自体を金属部品で構成できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
真空把持装置２０にあっては、次のような問題点があっ
た。

【０００７】 気密材として第１のＯリング２３の弾
性変形による軸承部材２２に対する吸気ノズル軸２４の
首振り遊動と、第２のＯリング２５の弾性変形による吸
気ノズル軸２４に対する吸着パッド２６の首振り遊動と
の相乗作用により、吸着パッド２６の軸承部材２２に対
する弾性復元力のある首振り遊動をある程度得ることが
できるものの、軸承部材２２のＯリング位置決め収容部
２２ｅは第１のＯリング２３の外周面側を位置決め拘束
し、また吸着パッド２６のＯリング位置決め収容部２６
ａも第２のＯリング２５の外周面側を位置決め拘束して
いるため、吸着パッド２６の首振り遊動性は専らＯリン
グの押し潰し変形により得られるに過ぎない。Ｏリング
の比例限度内の押し潰し変形は僅少であることから、首
振り遊動角が不十分であり、傾斜した姿勢のＩＣ等に対
する吸着信頼性が乏しい。弾性係数の大きな軟質のＯリ
ングを用いると、柔軟な首振り特性を得ることができる
が、Ｏリング位置決め収容部２２ｅ，２６ａでの円周方
向に亘るＯリングの拘束に不均一さが生じ、吸着パッド
２６に初期首振り癖が起こり易く、体裁が悪いばかりで
なく、逆方向への首振り角に遜色がある。

【０００８】 可動吸気ノズル軸２４の第１及び第２
のＯリング位置決め域２４ａ，２４ｃは縮径面Ｃとこの
両側テーパ面Ａ，Ｂとからなる略Ｖ字状周溝域となって
おり、一方のテーパ面Ｂは緩テーパ面であるため、吸着
時には、一方のテーパ面Ｂが第１のＯリング２３の内周
面に食い込むと共に第２のＯリング２５の内周面が他方
のテーパ面Ｂに食い込むため、吸着パッド２６がギャッ
プ長Ｌ程度だけストローク変位するものの、上記の両食
い込みによりＯリングには押し潰し変形が生じるため、
充分なストローク長を得ることができない。

【０００９】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、吸着パッド材料の剛体化ないし金属化が可能である
と共に、吸着パッドの柔軟な首振り特性と軽弾力の昇降
ストロークの確保を実現できる真空把持装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の講じた第１の手段は、下端の吸気口に連通
する吸気路及び取付部を備えた支承部材と、その吸気口
の真下で当該吸気口に間隙を以って臨む開口を備えた首
振り遊動可能の吸着パッドと、支承部材に形成された第
１の曲率を持つ断面略凹曲状の第１の位置決め周回溝と
この第１の位置決め周回溝に離間対向して吸着パッドに
形成された第２の曲率を持つ断面略凹曲状の第２の位置
決め周回溝との間で密着ずれ回り可能に挟装されてお
り、第１及び第２の曲率よりも大きな曲率を持つ断面略
円形の弾性材質からなるＯリングと、非吸着時において
吸着パッドを支承部材に対して軸方向下向きに予力とし
て初期弾性力を付与するための圧縮コイルバネとを備え
ることを特徴とする。

【００１１】吸気路が真空源に接続されて吸着対象面に
吸着パッドの吸着面の一部が当たると、吸着パッドは断
面略凹曲状の第２の位置決め周回溝に嵌るＯリングを介
して支承部材に吊り下げ支持されており、第２の曲率は
Ｏリングの曲率よりも小さいため、Ｏリングの凸曲面上
を第２の位置決め周回溝の凹曲面が転がり接触して吸着
パッド全体がＯリングを中心にして傾動するので、Ｏリ
ングの過剰な押し潰し変形を招くことなく、柔軟な首振
り遊動が生じて吸着面の全面が柔軟且つ自発的に吸着対
象面に吸い着く。これによって、吸着パッド内の空洞が
吸着対象面で完全に閉塞されることになり、内気圧に減
圧が生じ、吸着パッドが支承部材側に引き上げ（上昇）
変位する。この引き上げ過程においては、圧縮コイルバ
ネの初期弾性力による振り戻しも作用してＯリングの凸
曲面上を第２の位置決め周回溝の凹曲面が上記とは逆方
向に戻り転がるため、吸着パッドの姿勢は略垂直姿勢に
復帰する。これと同時に、吸着パッドの上昇変位に伴な
い、Ｏリングの外周接触面は第２の位置決め周回溝の凹
曲面に対して滑動することなく相対的に上昇量の略半分
だけ順方向に密着ずれ回ると共に、Ｏリングの内周接触
面は第１の位置決め周回溝の凹曲面に対して滑動するこ
となく相対的に上昇量の略半分だけ順方向に密着ずれ回
るので、吸着パッドが所定のストロークだけ上昇変位す
る。

【００１２】ここで、「Ｏリングの密着ずれ回り」と
は、Ｏリングが両凹曲面に挟まれて面接触しているの
で、Ｏリング断面の内外周接触に加わる偶力により両凹
曲面との接触点が滑ることなくずれた軌跡長さがＯリン
グ断面の中立点（中心）に対して張る角度（転動角）を
持つようなＯリングの弾性変形を意味し、接触面のずれ
軌跡は凹曲面で密着拘束されているため、Ｏリング自身
が持つ自由輪郭ではなく、凹曲面に倣うずれ軌跡（第１
の曲率の曲線及び第２の曲率の曲線）である。別言すれ
ば、瞬間的には第１の位置決め周回溝の接触面を瞬間中
心として第２の位置決め溝の接触面に回りモーメントが
作用しているとみることができる。この密着ずれ回りは
吸着時の気密性を確約する。なお、位置決め周回溝はＯ
リングを位置決めする機能の外に、Ｏリングの密着ずれ
回りを確保する意義があるが、密着ずれ回りの確保のた
めだけであれば、曲面でなくとも第１及び第２の曲率が
零である平面でも構わない。なお、本特許請求の範囲の
請求項に用いた「凹曲面」とは平面を含む意味でもあ
る。

【００１３】非吸着時において、ずれ回りない状態（初
期自由状態）を以って両凹曲面間に挟まれたＯリングの
密着ずれ回り過程についてみると、非吸着時には単にＯ
リングが両凹曲面間に挟まれているだけであるから、そ
の挟装断面は初期接触母線幅で凹曲面に面圧接した略楕
円状とみなすことができるが、吸着パッドが上昇変位す
る程、当初の接触点は離反しながら新たな接触点が加わ
り凹曲面に沿ってずれるとみることができ、内外周面の
接触母線幅に反平行一対のせん断力が加わるせん断歪み
変形を含んでいる。ただ、位置決め周回溝の溝底が凹曲
面ではなく平面の場合は、接触母線幅の拡幅は原理的に
殆ど起こらない。しかし、吸引力限界や物理的ストッパ
による最上昇点では、ストロークを長くすると、Ｏリン
グのずれ回りによるせん断歪みは比例限度をたやすく超
えてしまい、そこではもはやフックの法則が不成立であ
る。フックの法則が成立する範囲は、比較的小さな歪み
が生じる場合である。このため、転動角が例えば数度以
上になると、Ｏリングはせん断応力・せん断歪み特性の
指数関数的な非線形域におけるずれ回りの弾性変形とな
るので、過大なせん断応力の発生によりずれ回りが非常
に困難となり、吸着パッドの上昇ストロークを軽弾力で
大きく得ることができず、Ｏリング自身が弾力ストッパ
として作用してしまう。

【００１４】ところが、本発明では、非吸着時において
吸着パッドを支承部材に対して軸方向下向きに予力とし
て初期弾性力を付与するための圧縮コイルバネを備えて
おり、吸着時におけるＯリングの順方向の密着ずれ回り
変形とは逆方向の密着ずれ回り変形を予め非吸着時にオ
フセット設定してあるため、吸着時においてはまず吸着
パッドの上昇前半期にＯリングの初期逆変形が解消して
前述の初期接触母線幅と略等しい中立接触母線幅となる
中立（零点）変形に戻った後、初めて吸着パッドの上昇
後半期にＯリングの順方向の密着ずれ回りによるせん断
歪み変形（順変形）が生じる。初期逆変形の解消過程で
は圧縮コイルバネによる初期弾性力から比例限度内での
復元力増分だけが増え、順変形過程では圧縮コイルバネ
とＯリングとが並列関係にあるため、圧縮コイルバネの
比例限度内の復元力とＯリングの弾性復元力との和が吸
引力に対して拮抗衡平する。それ故、順変形過程ではＯ
リングが吸引力の分力と拮抗するだけで済むため、Ｏリ
ングの弾性力を比例限度内に限定した場合でも、ワーク
吸着に必要な密着度を得る吸引力に拮抗させて軽弾力な
ストロークを確保できると共に、オフセット設定された
Ｏリングの初期逆変形のずれ回り戻し変位量の分、吸着
パッドの上昇ストロークを長くすることができる。

【００１５】圧縮コイルバネは、非吸着時にＯリングの
初期逆変形を設定するものであるが、Ｏリングのずれ回
り変形による昇降ストロークと圧縮コイルバネの伸縮量
とを一致させるためには、Ｏリングのずれ回りの垂直方
向に沿う弾性係数と圧縮コイルバネの縦弾性係数とを等
しくするのが望ましい。バネ圧を調節する可動式バネ押
さえを設けても良い。ここで、圧縮コイルバネの初期弾
性力を、吸着時に吸着バッドの上昇変位に伴ないＯリン
グが密着ずれ回る順方向とは逆方向の初期逆変形の比例
限度となる値に設定すると、比例限度の２倍に見合う長
いストロークを得ることができる。Ｏリングの初期逆変
形をオフセット設定する際、吸着パッドの重量の分だけ
圧縮コイルバネの初期弾性復元力をある程度小さくでき
るが、比較的重量のある吸着対象物も吸着するには、吸
着パッド自身を軽量化する必要があるため、圧縮コイル
バネにより専らＯリングの逆変形の比例限度にオフセッ
ト設定することが望ましい。Ｏリングの初期応力を逆変
形側の応力にバイアスせしめる手段としては、圧縮コイ
ルバネ以外の弾力手段を用いることができるが、初期弾
性力値を設定するには、圧縮コイルバネが好適である。

【００１６】このような構成の真空把持装置において
は、吸着パッドの剛体化ないし金属化が可能であるの
で、高温・低温下での真空吸着機能を発揮でき、しか
も、圧縮コイルバネを介して支承部材と吸着パッドとが
導電接続し、静電対策が施されているので、Ｏリング自
身が導電性材料でなくとも構わない。それ故、耐久性の
ある材質からなるＯリングの選定自由度が増す。Ｏリン
グとしては中空のあるチューブ状のものでも構わない。

【００１７】第１の手段に係る真空把持装置の具体例と
して、支承部材は拡径基部とこれに一体的に軸方向下向
きに突出して吸気口を持つ下端縮径部とを有し、吸着パ
ッドは開口を持つパッド部とこれに一体的に上方に突出
して縮径下端部を取り囲む上口筒部を有し、第１の位置
決め周回溝は縮径下端部の外周面に形成された外周溝で
あって、第２の位置決め周回溝は上口筒部の内周面に形
成された内周溝であり、圧縮コイルバネは拡径基部と上
口筒部の上部との間に装填されている構成を採用でき
る。吸着パッドが支承部材の外側に位置するので、比較
的大きな吸着面積を得ることができる。また、別の具体
例として、支承部材は吸気口を持つ縮径内筒部とこれを
取り囲んで下方に突出した下口外筒部とを有し、吸着パ
ッドは下口外筒部に取り囲まれており、第１の位置決め
周回溝は下口外筒部の内周面に形成された内周溝であっ
て、第２の位置決め周回溝は吸着パッドの外周面に形成
された外周溝であり、コイルバネは縮径内筒部と吸着パ
ッドの上部との間に装填されている構成を採用できる。
吸着パッドが支承部材の内側に位置するので、比較的小
さな吸着面積を得ることができる。

【００１８】このように、凹曲面に挟装されたＯリング
とこれに初期逆変形を付与するための圧縮コイルバネを
用いると、吸着パッドの柔軟な首振り性とストロークの
確保を得ることができるが、更に首振り運動の柔軟性と
長いストロークを確保するには、凹曲面に挟装されたＯ
リングを複数個多段に連設すると良い。即ち、本発明の
第２の手段としては、下端の吸気口に連通する吸気路及
び取付部を備えた支承部材と、吸気口の真下で当該吸気
口に間隙を以って臨む吸気孔を備えた首振り遊動可能の
吸気ノズル軸体と、吸気孔の真下で当該吸気孔に間隙を
以って臨む開口を備えた首振り遊動可能の吸着パッド
と、支承部材に形成された第１の曲率を持つ断面略凹曲
状の第１の位置決め周回溝とこの第１の位置決め周回溝
に離間対向して吸気ノズル軸体に形成された第２の曲率
を持つ断面略凹曲状の第２の位置決め周回溝との間で密
着ずれ回り可能に挟装されており、第１及び第２の曲率
よりも大きな曲率を持つ断面略円形の弾性材質からなる
第１のＯリングと、吸気ノズル軸体に形成された第３の
曲率を持つ断面略凹曲状の第３の位置決め周回溝とこの
第３の位置決め周回溝に離間対向して吸着パッドに形成
された第４の曲率を持つ断面略凹曲状の第４の位置決め
周回溝との間で密着ずれ回り可能に挟装されており、第
３及び第４の曲率よりも大きな曲率を持つ断面略円形の
弾性材質からなる第２のＯリングと、非吸着時において
吸着パッドを支承部材に対して軸方向下向きに予力とし
て初期弾性力を付与するための圧縮コイルバネとを備え
ることを特徴とする。

【００１９】吸気ノズル軸体は第１のＯリングを介して
支承部材に吊り下げ支持されており、吸着パッドは第２
のＯリングを介して吸気ノズル軸体に吊り下げ支持され
ているため、２段のＯリングの相乗作用により首振り性
が更に柔軟となり、また第１のＯリングのずれ回り変形
と第２のＯリングのずれ回り変形との和の２倍が吸着パ
ッドのストロークとなるため、単一のＯリングの場合に
比べて軽弾力なストロークが長くなる。

【００２０】圧縮コイルバネの初期弾性力を、吸着時に
吸着パッドの上昇変位に伴ない第１及び第２のＯリング
が夫々密着ずれ回る順方向とは夫々逆方向の初期逆変形
の比例限度となる値に設定すると、単一のＯリングのと
きに比べて軽弾力なストロークを２倍にできる。

【００２１】なお、上記の真空把持装置としては、各種
マニピュレータに用いることができるが、ＩＣテストハ
ンドラに用いるに適している。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００２３】

【実施例１】図１は本発明の実施例１に係る真空把持装
置の要部を示す縦断側面図である。なお、図１に示す状
態は吸着パッド６０の半ストロークｓ／２位置での状態
である。本例の真空把持装置４０は、図６に示すような
ボルト部２２ａと同様な取付部（図示せず）を上端に有
すると共に下端の吸気口５２ａに連通する吸気路５２を
有するステンレス製の支承部材５０と、吸気口５２ａの
真下でこれに間隙ｇを以って臨む開口６２ａを備えた首
振り遊動可能のステンレス製の吸着パッド６０と、支承
部材５０に形成された断面凹曲状の第１の位置決め周回
溝５６ａとこの周回溝に離間対向して吸着パッド６０に
形成された断面凹曲状の第２の位置決め周回溝６６ａと
の間で密着ずれ回り可能に挟装されたシリコンゴム等か
らなる弾性材質のＯリング７０と、非吸着時において吸
着パッド６０を支承部材５０に対して軸方向下向きに予
力として初期弾性力を付与するための圧縮コイルバネ８
０とを備えている。

【００２４】支承部材５０は、拡径基部５４と、これに
一体的に軸方向下向きに突出して吸気口５２ａを持つ縮
径下端部５６とを有し、縮径下端部５６の外周面には第
１の位置決め周回溝５６ａが形成されている。吸着パッ
ド６０は、開口６２ａを持つパッド部６２と、これに一
体的に上方に突出して縮径下端部５６を取り囲む上口筒
部６６を有し、上口筒部６６の内周面には第２の位置決
め周回溝６６ａが形成されている。圧縮コイルバネ７０
は拡径基部５４の外周段差部５４ｂと上口筒部６６の上
部バネ受け６６ｂとの間に装填されている。

【００２５】本例では、第１の位置決め周回溝５６ａの
第１の曲率と第２の位置決め周回溝６６ａの第２の曲率
とを相等しくしてあるが、図１に示すように、第１及び
第２の曲率はＯリング７０の曲率よりも小さくしてあ
り、Ｏリング７０の曲面との接触点がその断面中心Ｏの
周りにずれ回り可能となっている。

【００２６】縮径下端部５６の端面が昇降ストロークの
上限界点を規制するストッパ面となっており、非吸着時
での間隙ｇはストロークｓである。吸気路５２が図示し
ない真空源に接続されて吸着対象面９０に吸着パッド６
０の吸着面の一部が当たると、吸着パッド６０は断面凹
曲状の第２の位置決め周回溝６６ａに嵌るＯリング７０
を介して支承部材５０に吊り下げ支持されており、第２
の曲率はＯリング７０の曲率よりも小さいため、ほぼ不
動体としてのＯリング７０の凸曲面上を第２の位置決め
周回溝６６ａの凹曲面が転がり接触して吸着パッド全体
がＯリング７０を中心にして傾動する。ここため、Ｏリ
ング７０の過剰な押し潰し変形を招くことなく、柔軟な
首振り遊動が生じて吸着面の全面が柔軟且つ自発的に吸
着対象面９０に吸い着く。これによって、吸着パッド６
０内の空洞が吸着対象面で完全に閉塞されることにな
り、内気圧に減圧が生じ、吸着パッド６０が支承部材５
０側に引き上げ（上昇）変位する。この引き上げ過程に
おいては、圧縮コイルバネ８０の初期弾性力による振り
戻しも作用してＯリング７０の凸曲面上を第２の位置決
め周回溝６６ａの凹曲面が上記首振りとは逆方向に戻り
転がるため、吸着パッド６０の姿勢は略垂直姿勢に復帰
する。これと同時に、吸着パッドの上昇変位に伴ない、
Ｏリング７０の外周接触面は第２の位置決め周回溝６６
ａの凹曲面に対して滑動することなく相対的に上昇量の
略ｓ／２だけ矢印ａの順方向に密着ずれ回ると共に、Ｏ
リング７０の内周接触面は第１の位置決め周回溝５６ａ
の凹曲面に対して滑動することなく相対的に上昇量の略
ｓ／２だけ矢印ａの順方向に密着ずれ回るので、吸着パ
ッド６０がストロークｓだけ上昇変位する。

【００２７】本例では、非吸着時において吸着パッド６
０を支承部材５０に対して軸方向下向きに予力として初
期弾性力ｆ_０を付与するための圧縮コイルバネ８０を備
えており、吸着時におけるＯリング７０の順方向ａの密
着ずれ回り変形（図２（ｃ））とは逆方向ｂの密着ずれ
回り変形（図２（ａ））にＯリング７０がオフセット設
定されている。

【００２８】ここで、非吸着時において、図２（ｂ）に
示すようなＯリング７０が自由輪郭を持つ状態で両凹鏡
面にて挟装して初期設定した場合、非吸着時には単にＯ
リング７０が両凹曲面間に挟まれているだけであるか
ら、その挟装断面は初期接触母線幅ｗ_０で凹曲面に面圧
接した略楕円状とみなすことができるが、吸着パッド６
０が上昇変位する程、当初の接触点が離反しながら新た
な接触点が加わり凹曲面に沿ってずれるものとみること
ができ、接触母線幅が次第に拡幅しながら、最上昇点で
は図２（ｃ）に示す如く接触母線幅ｗ_１となり、この順
方向ａの密着ずれ回り過程は内外周接触面の接触母線幅
に反平行一対のせん断力Ｔが加わるせん断歪み変形を含
んでいる。外周側面にはせん断力の外に引っ張り応力が
作用し、内周側面はせん断力の外に圧縮応力が発生して
いるものとみることができる。なお、図２では、内外接
触面の引っ張り・圧縮によりその近傍部の膨れは図示し
ていない。この密着ずれ回りは、Ｏリング７０の中心Ｏ
に視点を置いた場合であるが、別言すれば、瞬間的に
は、第１の位置決め周回溝５６ａの接触面を瞬間中心と
して第２の位置決め溝６６ａの接触面に回りモーメント
が作用しているとみることができる。吸引力限界や物理
的ストッパによる最上昇点では、ストロークを長くする
と、図３に示すように、Ｏリング７０のずれ回りによる
せん断歪みδはせん断応力σの比例限度σ_ｍａｘをたや
すく超えてしまい、そこではもはやフックの法則が不成
立である。フックの法則が成立する範囲は、比較的小さ
な歪みが生じる場合である。このため、転動角が例えば
数度以上になると、図３のＡに示すように、Ｏリング７
０はせん断応力・せん断歪み特性の指数関数的な非線形
域におけるずれ回りの弾性変形となるので、過大なせん
断応力の発生によりずれ回りが非常に困難となり、吸着
パッド６０の上昇ストロークを軽弾力で大きく得ること
ができず、Ｏリング７０自身が弾力ストッパとして作用
してしまう。

【００２９】ところが、本例では、圧縮コイルバネ８０
により、Ｏリング７０が吸着時におけるＯリング７０の
順方向ａの密着ずれ回り変形（図２（ｃ））とは逆方向
ｂの密着ずれ回り変形（図２（ａ））にオフセット設定
されており、対称性により初期接触母線幅がｗ_１となっ
ている。このオフセット設定は図３に示す如く逆方向ｂ
での比例限度限σ_ｍａｘとしておくと良い。吸着時にお
いてはまず吸着パッド６０の上昇前半期にＯリング７０
の初期逆変形が解消して図２（ｂ）に示す中立接触母線
幅ｗ_０となる中立（零点）変形に戻った後、初めて吸着
パッドの上昇後半期にＯリング７０の順方向ａの密着ず
れ回りによるせん断歪み変形（順変形）が生じる。初期
逆変形の解消過程では圧縮コイルバネ８０による初期弾
性力から比例限度σ_ｍａｘ内での復元力増分だけが増
え、順変形過程では圧縮コイルバネ８０とＯリング７０
とが並列関係にあるため、圧縮コイルバネ８０の比例限
度内の復元力とＯリング７０の弾性復元力との和が吸引
力に対して拮抗衡平する。それ故、順変形過程ではＯリ
ング７０が吸引力の分力と拮抗するだけで済むため、図
３のＢに示す如く、Ｏリング７０の弾性力を比例限度σ
_ｍａｘ内に限定した場合でも、ＩＣ吸着に必要な密着度
を得る吸引力に拮抗させて軽弾力なストロークを確保で
きると共に、オフセット設定されたＯリングの初期逆変
形のずれ回り戻し変位量ｓ／２の分、吸着パッド６０の
上昇ストロークを長くすることができる。

【００３０】

【実施例２】図３は本発明の実施例２に係る真空把持装
置の要部を示す縦断側面図である。なお、図３に示す状
態は吸着パッド１６０の半ストローク位置での状態であ
り、図１に示す部分と同一部分には同一参照符号を付
し、その説明を省略する。

【００３１】本例の真空把持装置１４０においては、支
承部材１５０は吸気口５２ａを持つ縮径内筒部１５４と
これを取り囲んで下方に突出した下口外筒部１５６とを
有している。吸着パッド１６０は略筒状であって、下口
外筒部１５６に取り囲まれている。下口外筒部１５６の
内周面に第１の位置決め周回溝１５６ａが形成されてお
り、吸着パッド１６０の外周面には第２の位置決め周回
溝１６６ａが形成されている。圧縮コイルバネ１８０は
縮径内筒部の外周面と吸着パッド１６０の上部バネ受け
１６２との間に装填されている。

【００３２】本例もまた、実施例１と同様の作用によ
り、柔軟な首振り遊動性と軽弾力なストロークの確保を
実現できるものであるが、実施例１では吸着パッド６０
が支承部材５０の外側に位置するので、比較的大きな吸
着面積を得ることができるのに対し、本例では吸着パッ
ド１６０が支承部材１５０の内側に位置するので、比較
的小さな吸着面積を得ることができる。

【００３３】

【実施例３】図５は本発明の実施例３に係る真空把持装
置の要部を示す縦断側面図である。なお、図１に示す状
態は吸着パッド２６０の半ストローク位置での状態であ
る。

【００３４】本例の真空把持装置２４０は、下端の吸気
口２４２ａに連通する吸気路２４２及び取付部（図示せ
ず）を備えた支承部材２５０と、吸気口２４２ａの真下
でこれに間隙Ｇ_１を以って臨む吸気孔（軸貫通孔）２５
２を備えた首振り遊動可能の吸気ノズル軸体２５５と、
吸気孔２５２の真下でこれに間隙Ｇ_２を以って臨む開口
２６６ａを備えた首振り遊動可能の筒状の吸着パッド２
６０とを備えている。支承部材２５０は吸気口２４２ａ
を持つ基部２５１とこの下方に突出した下口筒部２５３
とを有している。また、真空把持装置２４０は、下口筒
部２５３の内周面に形成された断面凹曲状の第１の位置
決め周回溝２５３ａとこれに離間対向して吸気ノズル軸
体２５５の上半分の外周面に形成された断面凹曲状の第
２の位置決め周回溝２５５ａとの間で密着転動可能に挟
装されたシリコンゴム等からなる第１のＯリング２７０
と、吸気ノズル軸体２５５の下半分の外周面に形成され
た断面凹曲状の第３の位置決め周回溝２５５ｂとこれに
離間対向して吸着パッド２６０の筒壁内周面に形成され
た断面凹曲状の第４の位置決め周回溝２６０ｂとの間で
密着転動可能に挟装されたシリコンゴム等からなる第２
のＯリング２８０と、下口筒部２５３の外周段差部２５
３ｂと吸着パッド２６０の上部バネ受け２６０ｃとに装
填された圧縮コイルバネ２９０とを備える。

【００３５】吸気ノズル軸体２５５は第１のＯリング２
７０を介して支承部材２５０に吊り下げ支持されてお
り、吸着パッド２６０は第２のＯリング２８０を介して
吸気ノズル軸体２５５に吊り下げ支持されているため、
２段のＯリングの相乗作用により首振り性が実施例１及
び２の場合に比し更に柔軟となり、また第１のＯリング
２７０のずれ回り変形と第２のＯリング２８０のずれ回
り変形との和の２倍が吸着パッド２６０のストロークＳ
となるため、単一のＯリングの場合に比べて軽弾力なス
トロークが長くなる。

【００３６】圧縮コイルバネ２９０の初期弾性力を、吸
着時に吸着パッド２６０の上昇変位に伴ない第１及び第
２のＯリング２７０，２８０が夫々密着ずれ回る順方向
とは夫々逆方向の初期逆変形の比例限度となる値に設定
すると、単一のＯリングのときに比べて軽弾力なストロ
ークを２倍にできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る真空
把持装置によれば次の効果を奏する。

【００３８】 Ｏリングの凸曲面上を第２の位置決め
周回溝の凹曲面が転がり接触して吸着パッド全体がＯリ
ングを中心にして傾動するので、Ｏリングの過剰な押し
潰し変形を招くことなく、柔軟な首振り遊動性を得るこ
とができる。この際、圧縮コイルバネは振り戻しの付勢
力を作用する。また、圧縮コイルバネにより非吸着時に
おけるＯリングが初期逆変形にオフセット設定されてい
るため、Ｏリングの初期逆変形のずれ回り戻し変位量の
分、吸着パッドの上昇ストロークを長くすることができ
る。勿論、吸着パッドの剛体化ないし金属化が可能であ
るので、高温・低温下での真空吸着機能を発揮でき、し
かも、圧縮コイルバネを介して支承部材と吸着パッドと
が導電接続し、静電対策が施されているので、Ｏリング
自身が導電性材料でなくとも構わない。それ故、耐久性
のある材質からなるＯリングの選定自由度が増す。

【００３９】 両凹曲面に挟装されたＯリングを複数
個多段に連設した構成を採用すると、首振り柔軟性の更
なる向上と、軽弾力なストロークを長くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る真空把持装置の要部を
示す縦断側面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｃ）は同真空把持装置におけるＯ
リングの密着ずれ回りの態様の推移を示す拡大概略図で
ある。

【図３】同Ｏリングの密着ずれ回り変形のせん断応力と
せん断歪みとの関係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例２に係る真空把持装置の要部を
示す縦断側面である。

【図５】本発明の実施例３に係る真空把持装置の要部を
示す縦断側面図である。

【図６】ＩＣテストハンドラにおけるヘッド部分を示す
側面図である。

【図７】従来の真空把持装置を一部破断して示す側面図
である。

【符号の説明】

１…試験台 ２…ＩＣソケット ２ａ，３ａ…リードピン ３…ＩＣ ５…ＩＣテストハンドラ。 １２…Ｌ形アーム １２ａ…水平端片 １４…ＩＣ位置決め受け １７…吸気孔 ２０，４０，１４０，２４０…真空把持装置 １８…フレキシブル吸気管 ２２ａ…ボルト部（取付部） ６０，１６０，２６０…吸着パッド ５０，１５０，２５０…支承部材 ５２…吸気路 ５２ａ…吸気口 ６２ａ…開口 ５６ａ，１５６ａ，２５３ａ…第１の位置決め周回溝 ６６ａ，１６６ａ，２５５ａ…第２の位置決め周回溝 ５４…拡径基部 ５４ｂ…外周段差部 ５６…縮径下端部 ６２…パッド部 ６６…上口筒部 ６６ｂ…上部バネ受け ７０…Ｏリング ８０，１８０，２９０…圧縮コイルバネ ９０…吸着対象面 １５０…縮径内筒部 １５６…下口外筒部 １６２，２６０ｃ…上部バネ受け ２４２ａ…吸気口 ２４２…吸気路 ２５１…基部 ２５２…吸気孔 ２５３…下口筒部 ２５３ｂ…外周段差部 ２５５…吸気ノズル軸体 ２５５ｂ…第３の位置決め周回溝 ２６０ｂ…第４の位置決め周回溝 ２６６ａ…開口 ２７０…第１のＯリング ２８０…第２のＯリング ｇ，Ｇ_１，Ｇ_２…間隙 ｓ，Ｓ…ストローク ｆ_０…初期弾性力 ａ…順方向 ｂ…逆方向

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端の吸気口に連通する吸気路及び取付
   部を備えた支承部材と、前記吸気口の真下で当該吸気口
   に間隙を以って臨む開口を備えた首振り遊動可能の吸着
   パッドと、前記支承部材に形成された第１の曲率を持つ
   断面略凹曲状の第１の位置決め周回溝とこの第１の位置
   決め周回溝に離間対向して前記吸着パッドに形成された
   第２の曲率を持つ断面略凹曲状の第２の位置決め周回溝
   との間で密着ずれ回り可能に挟装されており、第１及び
   第２の曲率よりも大きな曲率を持つ断面略円形の弾性材
   質からなるＯリングと、非吸着時において前記吸着パッ
   ドを前記支承部材に対して軸方向下向きに予力として初
   期弾性力を付与するための圧縮コイルバネとを備えるこ
   とを特徴とする真空把持装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の真空把持装置におい
   て、前記支承部材は拡径基部とこれに一体的に軸方向下
   向きに突出して前記吸気口を持つ縮径下端部とを有し、
   前記吸着パッドは前記開口を持つパッド部とこれに一体
   的に上方に突出して前記縮径下端部を取り囲む上口筒部
   とを有し、前記第１の位置決め周回溝は前記縮径下端部
   の外周面に形成された外周溝であって、第２の位置決め
   周回溝は前記上口筒部の内周面に形成された内周溝であ
   り、前記圧縮コイルバネは前記拡径基部と前記上口筒部
   の上部との間に装填されていることを特徴とする真空把
   持装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の真空把持装置におい
   て、前記支承部材は前記吸気口を持つ縮径内筒部とこれ
   を取り囲んで下方に突出した下口外筒部とを有し、前記
   吸着パッドは前記下口外筒部に取り囲まれており、前記
   第１の位置決め周回溝は前記下口外筒部の内周面に形成
   された内周溝であって、第２の位置決め周回溝は前記吸
   着パッドの外周面に形成された外周溝であり、前記圧縮
   コイルバネは前記縮径内筒部と前記吸着パッドの上部と
   の間に装填されていることを特徴とする真空把持装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
   おいて、前記圧縮コイルバネの初期弾性力を、吸着時に
   前記吸着パッドの上昇変位に伴ない前記Ｏリングが密着
   ずれ回る順方向とは逆方向の初期逆変形の略比例限度と
   なる値に設定してなることを特徴とする真空把持装置。
5. 【請求項５】 下端の吸気口に連通する吸気路及び取付
   部を備えた支承部材と、前記吸気口の真下で当該吸気口
   に間隙を以って臨む吸気孔を備えた首振り遊動可能の吸
   気ノズル軸体と、前記吸気孔の真下で当該吸気孔に間隙
   を以って臨む開口を備えた首振り遊動可能の吸着パッド
   と、前記支承部材に形成された第１の曲率を持つ断面略
   凹曲状の第１の位置決め周回溝とこの第１の位置決め周
   回溝に離間対向して前記吸気ノズル軸体に形成された第
   ２の曲率を持つ断面略凹曲状の第２の位置決め周回溝と
   の間で密着ずれ回り可能に挟装されており、第１及び第
   ２の曲率よりも大きな曲率を持つ断面略略円形の弾性材
   質からなる第１のＯリングと、前記吸気ノズル軸体に形
   成された第３の曲率を持つ断面略凹曲状の第３の位置決
   め周回溝とこの第３の位置決め周回溝に離間対向して前
   記吸着パッドに形成された第４の曲率を持つ断面略凹曲
   状の第４の位置決め周回溝との間で密着ずれ回り可能に
   挟装されており、第３及び第４の曲率よりも大きな曲率
   を持つ断面略円形の弾性材質からなる第２のＯリング
   と、非吸着時において吸着パッドを支承部材に対して軸
   方向下向きに予力として初期弾性力を付与するための圧
   縮コイルバネとを備えることを特徴とする真空把持装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記圧縮コイルバネ
   の初期弾性力を、吸着時に前記吸着バッドの上昇変位に
   伴ない前記第１及び第２のＯリングが夫々密着ずれ回る
   順方向とは夫々逆方向の初期逆変形の略比例限度となる
   値に設定してなることを特徴とする真空把持装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
   規定する真空把持装置を用いて成ることをことを特徴と
   するＩＣテストハンドラ。