JP2004209612A

JP2004209612A - 吸着パッド

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Publication number: JP2004209612A
Application number: JP2003001399A
Authority: JP
Inventors: Akira Fukushima; 彰福島; Toshiro Kanda; 敏朗神田; Yoshihiko Kotani; 善彦小谷
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: TW200412319A; JP3917528B2; CN1329263C; TWI309226B; CN1517286A; KR20040063756A; KR100730241B1

Abstract

【課題】ガラス基板を真空吸着して支持する吸着パッドの真空破壊を防止する。
【解決手段】吸着パッド１は、基板Ｗの下面Ｗ_１を真空によって吸着可能な支持面２２と支持される筒状部２３とを備えたパッド２、筒状部２３を支持する支持ケース３、パッキン４、等を備えている。筒状部２３は、その曲面状の下端部２３ａが支持ケース３の平面部３１で横Ｘ方向に移動可能に支持されると共に内輪部３２で大きな変位が規制される。又、パッドのリング面２４と上端面部３３との間隔によってパッドの傾斜が規制される。パッキン４はパッドの動きを妨げないように真空側３４ｂを外気側３４ａからシールする。
【効果】基板が熱収縮してパッドの吸着支持面が基板で引っ張られたときにパッドがその方向に移動し、支持面と基板との間が離れず、確実に真空破壊を防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持される面が平面になっている対象物の前記支持される面を前記対象物による荷重を支持する支持力より大きい吸着力を発生させる真空によって吸着可能な支持面と支持される被支持部とを備えたパッド部と前記被支持部を支持可能な支持部とを備えた吸着パッドに関し、特に液晶ガラス基板の熱処理における搬送時の真空吸着面の剥離防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用ガラス基板（以下単に「ガラス基板」という）等の平面状の被支持部を備えた対象物を熱処理やその前後の工程で搬送するときには、通常ロボットハンドに装着した複数の吸着パッドが使用される。即ち、ガラス基板をある程度高速で安全に移動・搬送するために、これを単にロボットハンドの上に乗せるだけでなく、吸着パッドを介在させて強固にガラス基板を真空吸着するようにしている。
【０００３】
このような基板搬送部分の構造は、通常、例えば図５に示す如く、ガラス基板Ｗ、これを乗せている４個の吸着パッド１’のパッド２’、これを装着しているロボットハンド１０に取り付けられた支持体３’、パッド２’の中に形成され支持体３’側に導通している真空引き用の通路２５、パッド２’の下部と支持体３’との間に形成された球面状支持面２４’及び３３’、等で構成されている。そして、球面状支持面におけるパッドの回転により、ガラス基板のたわみや４個のパッドの支持面の傾斜角のばらつきに対応できるようにしている。（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開平０７−２３７７６５号公報（図１、２及び関連説明）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のような従来の吸着パッドにより１ｍ角程度の大型のガラス基板を２８０℃程度の熱処理室に入れて熱処理した後取り出して搬送するときに、ガラス基板Ｗと吸着パッド１’の吸着支持面２２との間の真空度が低下するという問題が発生した。
【０００５】
この問題は、ガラス基板の大型化によって複数の吸着パッド間の最大間隔である図示のＣｍが長くなり、高温になったガラス基板を取り出したときにその温度が急速に下がって熱収縮する量が多くなり、ガラス基板とロボットハンドとの間の相対変位によってそれらの両方からその間に介在する吸着パッドに外力がかかり、従来の構造のものではそれに対応できず、真空破壊を生ずるように動作するものと考えられる。又、ガラス基板の大型化による重量増加により、搬送時にガラス基板に生ずる進行方向の慣性力の影響等も関係している可能性がある。
【０００６】
即ち、図６に示す如く、従来の球面支持構造の吸着パッドでは、ガラス基板が矢印で示す方向に収縮して吸着パッドの接触面がその方向に力Ｆで引っ張られると、吸着パッドの球面状支持面にはその全体でそれに抵抗する力−Ｆが力の作用面の重心位置に作用し、引っ張り力Ｆと抵抗力−Ｆとがそれらの間隔ｈに対応してＭ＝Ｆｈなるモーメントを吸着パッドに作用させ、これを矢印のように図では時計方向に回転させようとする。
【０００７】
この場合、パッド２’は支持体３’によってＦの作用する方向には直接動かないように支持されているため、Ｆ、−Ｆはこれらの関係する部分の支持状態を変えてしまうまで大きくなる性質の力である。そして、一方側の吸着支持面２２ａを他方側の支持面２２ｂを支点としてガラス基板Ｗの下面Ｗ_１から離そうとする剥離力が生じ、同図（ａ）のように、ガラス基板との接触面が開いて外気を吸入し、中の真空が破壊される可能性がある。
【０００８】
又、同図（ｂ）のように、Ｆと−Ｆの平行偶力によってガラス基板Ｗの収縮方向にガラス基板と共に引っ張られてパッド２’が浮き上がり、球面状支持面２４’と３３’との間が開き、この部分から真空になっている通路２５に外気が侵入し、真空破壊が生ずる可能性があった。
【０００９】
そして、上記のような原因によって実際に真空破壊する不具合が発生した。そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、対象物の熱変位等が大きい場合でも、真空破壊が確実に防止される吸着パッドを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、支持される面が平面になっている対象物の前記支持される面を前記対象物による荷重を支持する支持力より大きい吸着力を発生させる真空によって吸着可能な支持面と支持される被支持部とを備えたパッド部と前記被支持部を支持可能な支持部とを備えた吸着パッドにおいて、
前記被支持部と前記支持部とは前記パッド部が前記平面に平行な方向に移動可能であると共に前記支持面が傾斜可能である支持関係になっていて、前記移動の量が小移動の範囲になるように規制する移動規制構造部と前記傾斜の量が小傾斜の範囲になるように規制する傾斜規制構造部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、上記に加えて、前記支持部は前記被支持部が入れられている空間部を備えていて、前記パッド部は前記真空を形成可能なように前記支持面と導通し前記被支持部の中に形成され前記空間部に開口を持つ通路を備えていて、前記空間部において前記開口の位置から前記支持面の側で前記空間部を仕切って仕切られた両側の通気性を遮断すると共に前記移動と前記傾斜とに対応して変形可能なように形成されたシール部材を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明を適用した吸着パッドの全体構成の一例を示す。
吸着パッド１は、支持される面が断面状態を図示している平面Ｆｔになっている対象物としてのガラス基板Ｗ（以下単に「基板Ｗ」という）の支持される面である下面Ｗ_１を真空によって吸着可能な支持面として上端の中央部分２１の周囲に形成された縁部分をなす支持面２２と支持される被支持部である筒状部２３とを備えたパッド部であるパッド２、筒状部２３を支持可能な支持部としての支持ケース３、シール部材であるパッキン４、等を備えている。
【００１３】
上記のような本例の吸着パッド１は、図１（ｂ）に示す如くロボットハンド１０に装着されている。即ち、支持ケース３がロボットハンド１０の図示のような寸法を持つ位置に固定して取り付けられている。寸法Ｃｍは本例では４個装着されているパッド１の最大間隔である。なお、基板Ｗの実際の支持体はロボットハンドであり、支持ケース３は直接ロボットハンド１０に形成されていてもよい。
又、（ｂ）では２枚のロボットハンド１０が分離した状態で示されているが、図示しない位置でこれらは一体化されている。
【００１４】
パッド２の筒状部２３と支持ケース３とは、パッド２が平面Ｆｔに平行な方向として図示の断面状態においては横Ｘ方向に移動可能であると共に、支持面２２が傾斜可能である支持関係になっている。移動及び傾斜が可能な支持関係は、支持ケース３が筒状部２３のＸ方向の動きを拘束しないと共に、筒状部２３を支持した状態でパッド２が回転するときにその回転を妨げないようにすることによって達成される。例えば従来の吸着パッドのような球面支持関係のものでは、パッドの平面方向への動きが阻止されているので、回転可能であっても移動可能な支持関係ではない。
【００１５】
そのため本例では、図示のように筒状部２３の下端部２３ａを曲面状に形成してこれを受ける支持ケース３における下端部２３ａに接触する面を断面が横Ｘ方向に向いた平面部３１にしている。そして、その他に移動と回転を妨げる構造部分を設けていない。なお、下端部２３ａと平面部３１との曲面と平面との関係はこの反対であってもよい。又、一方側が小面積であれば平面同士の関係であってもよいが、回転が円滑になるように何れかの面を曲面にすることが望ましい。又、下端部２３ａは通常支持面２２の中心に相当する位置に１箇所だけ設けられるが、複数の曲面で形成されてもよい。
【００１６】
下端部２３ａと平面部３１との関係は、パッド２の移動と回転を容易にする支持関係であることが望ましい。そのため、下端部２３ａと平面部３１との間に大きな摩擦力が生じないようにされる。そのため、これらの部分を例えばゴムのような材料ではなく、ある程度硬度があり本来的に摩擦係数の大きくない材料にすると共に、相互の接触面がある程度円滑になるように加工し、相互間の摩擦係数が余り大きくならないようにする。この場合、吸着パッドは熱処理装置への基板Ｗの搬入、搬出にも使用されるので、材料としては耐熱性が要求されるため、この点が優先される。このような条件から、本例では、パッド２及び支持ケース３にそれぞれ耐熱樹脂材及びステンレス鋼を使用している。そしてこれらを、通常の加工精度で加工し、両者間の摩擦係数を０．３〜０．４程度にしている。
【００１７】
移動の量が小移動の範囲になるように規制する移動規制構造部としては、本例では、被支持部を筒状部２３としてその円筒外面２３ｂと、これに狭い間隔ｃ_１を空けて支持ケース３から突出部として形成された内輪部３２とが設けられている。図１（ｂ）のように取り付けられた吸着パッド１は、その位置決めや姿勢保持のため本来的には平面方向に動かない方がよいが、本発明では、吸着支持時に基板Ｗに熱膨張及び熱収縮である熱変位が生じたときにこれに容易に対応可能にするため、小移動の範囲として、上記熱変位を確実に許容できるような範囲にしている。
【００１８】
なお、このような移動規制構造部としては、他の適当な構造を採用することができる。例えば、内輪部３２の代わりに筒状部２３にリングを取り付け、これと支持ケース３の内面との間に前記間隔ｃ_１を設けたり、内輪３２をある程度長さの長い筒状にするような構造にしてもよい。内輪を筒状にすれば、次に述べる傾斜規制構造部にも兼用することができる。
【００１９】
傾斜の量が小傾斜の範囲になるように規制する傾斜規制構造部としては、本例では、パッド２の上端の中央部分２１及び支持面２２の下のリング面２４と、これに狭い間隔ｃ_２を空けて対向させた支持ケース３の上端面部３３が設けられている。図１（ｂ）のように取り付けられた吸着パッド１は、本来的にはロボットハンド１０の面に平行である基準面になっていればよいが、既述の如く基板Ｗのたわみやそれぞれのパッドの支持面間の傾斜角のばらつき等に対応可能にする必要がある。間隔ｃ_２はそのために設けられるので、例えば支持面２２が５°程度の範囲まで傾斜可能なように定められる。
【００２０】
なお、このような傾斜規制構造部として他の適当な構造を採用可能であることは移動規制構造部と同様である。例えば前記のように内輪３２をある程度の長さを持つ筒状にすれば、吸着パッド１が傾いたときに、その傾斜した円筒外面２３ｂを内輪３２の上下端で受け止められるので、これらを傾斜規制構造部にすることができる。
【００２１】
又本例の吸着パッド１では、図示のように支持ケース３が筒状部２３の入れられている空間部３４を備えていて、パッド２は基板Ｗを吸着するための真空を形成可能なように支持面２２と導通し筒状部２３の中に形成され空間部３４に開口２５ａを持つ通路２５を備えている。そして、空間部３４において開口２５ａの位置から支持面２２の側で空間部３４を仕切って仕切られた外気側３４ａ及び真空側３４ｂからなる両側の通気性を遮断すると共にパッド２の移動と支持面２２の傾斜とに対応して変形可能なように形成されたシール部材としての前記パッキン４が設けられている。符号３５は、真空側空間部３４ｂに導通し図示しない真空配管に接続され真空引きされるときの空気の通る中間通路である。
【００２２】
パッキン４が空間部３４を仕切る構造としては、本例では、筒状部２３における開口２５ａの上の位置でパッキン４の内径側４１を円筒外面２３ｂにシール接着すると共に、支持ケース３を二つ割れの上下ケース３ａ、３ｂとし、これらの間の溝部３ｃにパッキン４の外径側４２を入れて挟み込むようにしている。このようなパッキン４は、前記の如くパッド２の移動と支持面２２の傾斜とに対応して容易に変形できるように、断面が曲線状である曲面状に形成されていると共に、柔軟性のある材料として本例ではシリコンゴムでできている。
【００２３】
このようなパッキン４は、パッド２の平面方向及び回転方向の動きを許容できると共に外気側３４ａと真空側３４ｂとの間をシールできればよいので、図１の形状以外の適当な形状にすることができ、図２はその一例を示す。
【００２４】
そのうちの（ａ）のものは、パッキン４の内径側４１を円筒外面２３ｂより少し小径のリング端４１ａにしている。符号２３ｃはストッパである。本例のものは、リング端４１ａを伸ばして円筒外面２３ｂに嵌め込んで取り付けられる。従って取付が容易である。一方、円筒外面２３ｂとリング端４１ａとの間では、その収縮力によってシール性を得ることができる。
【００２５】
（ｂ）は、パッキン４を断面Ｕ字型のリング状にした例を示す。内外径側４１、４２はそれぞれパッド２の筒状部２３及び支持ケース３の溝部３ｃに嵌め込まれていて、これらに続く部分はそれぞれ円筒外面２３ｂ及び下ケース３ｂの内面３ｂ_１に接触している。
【００２６】
本例のパッキン４は、断面がＵ字状であるため、その中の外圧である大気圧Ｐａと通路２５内が真空になってそれと同じ真空になっているＵ字状の外の真空圧力Ｐｖとの間に差圧が生じたときに、パッキン４の側面及び底面がパッド２及び支持ケース３で支持されるため、真空に対する耐圧性が良いものである。一方、Ｕ字状の幅が容易に拡縮するため、パッド２の横Ｘ方向の動きは容易である。更に、本例のパッキン４は、パッド２の移動を許容しつつその移動力がなくなるとパッド２をもとの中心位置に確実に復帰させる作用をなすので、パッド２の位置保持性を良くするものである。その結果、本例のパッキン４を移動及び傾斜規制構造部にすることができる。
【００２７】
以上のような本発明の吸着パッド１は、通常図１（ｂ）に示すようにロボットハンド１０に取り付けられ、熱処理装置への搬入及び搬出を含む基板Ｗの製造工程中における移動に用いられ、以下のような作用効果を発揮する。
【００２８】
熱処理装置内では、多数枚の基板Ｗが積載されて例えば２８０℃に加熱されていて、一定の加熱時間が経過すると１タクトに１枚づつ熱処理済みの基板が取り出されて新たな基板が搬入され、順次熱処理されるようになっている。このときの基板Ｗ板の出し入れのために本例の吸着パッドを装備したロボットハンドが使用される。
【００２９】
ロボットハンド１０が図示しない熱処理装置内に挿入されてその位置が取り出すべき基板Ｗの下に設定されると、上昇して図１の例では４個の吸着パッド１の支持面２２上に基板Ｗを乗せる。このとき、支持面２２の形成されたパッド２は、その筒状部２３が内輪部３２の中にあってほぼ基準位置にあり、支持面２２の下のリング面２４が支持ケース３の上端面部３３によって小さい傾斜角の範囲内に維持されていて、移動及び回転が容易になっているので、パッドの支持面２２上に基板Ｗが乗ると、支持面２２はほぼ基準位置で基板Ｗの下面Ｗ_１に沿ってこれに接触し、基板Ｗを支持することになる。
【００３０】
又このとき、ロボットに装着されていてロボットハンド１０を駆動する図示しない真空装置が作動し、ロボットハンド内に又はその外でこれに沿って導設された図示しない真空配管を介して、順次、支持ケース３内に形成された中間通路３５、真空側空間部３４ｂ、開口２５ａ及び筒状部２３内に形成された通路２５を経由し、上端の中央部分２１と基板の下面Ｗ_１との間の隙間部分から空気が吸引される。その結果、４個の吸着パッド１の全ての支持面２２が基板の下面Ｗ_１に完全に接触してこれを吸着支持する。この吸着力は、後述するように、基板Ｗの重量の分担分である１個の吸着パッド１の荷重支持力よりも大きくされている。
【００３１】
このときには、基板Ｗは、熱処理されているので２８０℃の温度になっている。一方、ロボットハンド１０は熱処理室内に挿入されただけであるから、それ程温度が上がっていない。この状態で基板Ｗを支持したロボットハンドが熱処理室から搬出され、基板Ｗは次の処理工程ラインに移される。そしてこの間に、基板は徐冷室又は外の外気温度環境下で急速に温度を下げることになる。
【００３２】
その結果、ロボットハンド１０上の一定位置で支持された基板Ｗが収縮する。
その収縮量は、仮に基板温度が２８０℃から常温まで下がったとすると、１ｍ角程度の基板Ｗにおける図１のパッド間最大距離Ｃｍ間では約１ｍｍである。このとき、パッド２は基板Ｗ及び支持ケース３から外力を受けることになり、その関係を図３に示す。
【００３３】
ロボットハンド１０において図１（ｂ）の最大間隔Ｃｍの位置関係にある吸着パッド１は、基板Ｗが１ｍｍ程度収縮するために吸着支持面２２を介して基板Ｗの下面Ｗ_１によってその面に平行な方向に引張力を受け、これに対してパッド２の下端部２３ａと支持ケース３の平面部３１との間の摩擦力Ｒが対抗する。従って、引張力をＦとすると、パッド２が動くまではＦ＝−Ｒという関係になり、摩擦力と同じ大きさで方向が反対の引張力Ｆが作用することになる。
【００３４】
一方パッド２には、上記の摩擦力Ｒを生じさせるもとになる下方に向いた垂直力として、基板Ｗの自重Ｇの当該吸着パッド１の分担分ｇと共に、真空による力がパッキン４に作用するときにこれから筒状部２３に下向きにかかってくる真空分担力ｖが作用する。従って、上記摩擦力の作用する面間の摩擦係数をμとすると、
Ｒ＝μ（ｇ＋ｖ）
ということになる。
【００３５】
又、このように摩擦によってＲと−Ｒからなる偶力が作用すると、これらにより、
Ｍ_１＝Ｒｈ
なるモーメントが生じる。ｈは図示のＲの作用面間の距離である。このモーメントＭ_１は、パッドの支持面２２の図において右端部分２２ａを図において下方に基板の下面Ｗ_１から剥がそうとする力を発生させる剥離モーメントになる。従って、この力は真空破壊を生じさせようとする力になる。
【００３６】
これに対して、基板の下面Ｗ_１と支持面２２との間には、真空による吸着力Ｖが作用しているので、上記の剥離モーメントＭ_１が生ずると、これに抵抗するように、図において支持面２２の左端部分２２ｂを中心として
Ｍ_２＝ＶＤ／２
なる接着モーメントが発生する。
【００３７】
従って、Ｍ_１がＭ_２以下であれば、パッドの支持面２２が基板下面Ｗ_１から剥がれず、従って真空破壊は生じないことになる。ここでＭ_１とＭ_２とを比較すると次のようになる。
【００３８】
真空による大気圧Ｐａと真空圧力Ｐｖとの差圧をΔＰ、支持面２２及びパッキン４の圧力のかかる部分の直径をそれぞれＤ及びｄとすれば、ｖ＜ΔＰ（πｄ^２／４）（１／２）であるが仮に
ｖ＝ΔＰ（πｄ^２／４）（１／２）
とし、
Ｖ＝ΔＰπＤ^２／４とすると、
Ｍ_１及びＭ_２はそれぞれ、

となる。
【００３９】
ここで、ロボットハンド１０はその重量軽減のためできるだけ薄く作られ、一方支持面２２の直径は基板保持に必要な吸着力を得られる大きさであってＤ≒３ｈ程度にされる。又、前記の如く真空吸着力Ｖは分担荷重の支持力ｇより大きい。又、Ｍ_１には例えば０．３程度のμが介在する。更に、パッキン４は支持ケース３の空間部３４内に入れられるのでその直径ｄは支持面２２の直径Ｄより十分小さく、例えばＤ＝２ｄ程度にされる。その結果、仮にＶがｇの２倍程度であるとしても、Ｍ_２は、Ｍ_１のうちの自重分の１０倍、真空分の４０倍になり、従ってＭ_１の８倍になる。
【００４０】
その結果、接着モーメントＭ_２が剥離モーメントＭ_１より十分余裕を持って大きい値になり、基板Ｗに対する支持面２２の剥離、それによる真空破壊は確実に防止される。
【００４１】
一方、実際に使用される吸着パッドに関連した諸条件の一例として、ΔＰ＝０．０５Ｍｐａ、１ｍ角程度の大きさの基板のときのｇ＝２Ｎ、ｄ＝１４ｍｍ、ｈ＝１０ｍｍ、Ｄ＝３０ｍｍ、μ＝０．３としてｖ、Ｖ、Ｍ_１、Ｍ_２を計算すると、ｖ≒３．８Ｎ、Ｖ≒３５Ｎ、Ｍ_１≒０．０１７４Ｎｍ、Ｍ_２＝０．５２５Ｎｍ≒３０Ｍ_１となる。従って、問題にならない程大きい安全率で支持面の剥離による真空破壊を防止することができる。
【００４２】
なお、このような関係において、パッド２は支持ケース３との間で移動可能な支持関係にされているので、基板Ｗの熱収縮により、実際には−Ｒを僅かに越える引張力Ｆでパッド２が熱収縮方向に約１ｍｍ程度動かされることになる。
【００４３】
これに対して、従来の球面支持型の吸着パッドでは、パッドの基板支持面方向の移動が許容されないため、吸着面の剥離モーメントが大きくなって吸着面が剥離し、真空が破壊されるおそれがあり、実際にもそのような不具合が確認された。本発明を適用した吸着パッドによれば、上記の如くこの問題が確実に解決される。なお、吸着面が剥離すると、基板Ｗの搬出時にその加速度や振動等の基板Ｗにかかる外力により、基板Ｗが支持面から脱落する危険性等があることは言うまでもない。
【００４４】
図４は本発明を適用した吸着パッドの他の構成例を示す。
本例の吸着パッド１は、図１のものに較べてシール部材であるパッキン４が設けられていない。そして、支持面に真空を発生させる構造部分を、図１のものと同様に被支持部である筒状部２３内に設けられた通路２５、支持ケース３内に開けられたガイド穴３６、通路２５に接続されガイド穴３６を貫通しロボットハンド１０の真空引き配管に接続される変形容易に形成された中間パイプ５、等で構成されている。
【００４５】
中間パイプ５は、変形容易なように、本例では、入口部５１、これに接続され筒状部２３を一周程度螺旋状に巻かれた曲がり部５２、ガイド穴３６から導出される出口部５３、これに続く管５４、等で構成されている。このような中間パイプ５は、柔軟性のある耐熱樹脂材等で作られ、筒状部２３には溶着等で取り付けられる。このような形状及び材質の中間パイプ５を導設することにより、真空の保持性を良くすることができる。そして、入口部５１と出口部材５３との間の変位の自在性により、パッド２の移動及び回転を容易に許容することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、吸着パッドが、支持される面が平面になっている対象物の支持される面を対象物による荷重を支持する支持力より大きい吸着力を発生させる真空によって吸着可能な支持面と支持される被支持部とを備えたパッド部と、被支持部を支持可能な支持部とを備えているので、対象物を移動させるときに真空が維持されれば、熱処理される基板である液晶ガラス基板等の対象物を真空によって吸着支持し、熱処理室への出し入れを含めて対象物を安全に移動させることができる。
【００４７】
そして、被支持部と支持部とをパッド部が平面に平行な方向に移動可能な支持関係にしているので、吸着時から移動時までの間に基板等の対象物に大きな温度差が生じて対象物が熱によって膨張や収縮をし、支持部に取り付けられたパッド部が対象物と支持部との間で平面に平行な方向の力を受けたときに、支持部に対してパッド部が吸着支持している対象物と共にその平面の方向に移動するので、対象物を支持する支持荷重より大きい十分な吸着力によって対象物と支持部との間の吸着している接触関係を確実に維持することができる。その結果、吸着部の真空を維持して対象物を安全に移動させることができる。
【００４８】
この場合、対象物の支持される面とパッド部の支持面とが吸着している接触面に作用するその平面方向の力である外力に対して、パッド部の被支持部とこれを支持する支持部の間である他の接触部では、移動可能な支持関係にはなっているが接触により摩擦力が不可避的に発生し、外力が摩擦力より大きくなることによってパッド部が外力を逃がすように移動するが、それまでの間に摩擦力とこれと同じ大きさで方向が反対の外力とが偶力となり、それによって外力モーメントが生じ、吸着接触面を剥がそうそする力が発生する。
【００４９】
ところが、摩擦力は対象物の荷重を支持する支持力により発生し、摩擦係数が存在するため通常支持力よりかなり小さい。これに対して、外力モーメントに対して抵抗モーメントを発生させる吸着力は、支持力そのものよりも大きく従って摩擦力より十分大きい。又、外力モーメントの大きさを定める他の条件となる吸着接触面と他の接触面との間隔は、特に大きくされる必要性がないと共に、支持部は熱処理されている基板のピッチ間に挿入されるため及び重量軽減のためにできるだけ厚みの薄いものにされるロボットハンド等に装着されるため、小さい間隔に制限されるので、通常吸着面の間隔よりもかなり小さい値にされる。その結果、抵抗モーメントは外力モーメントより十分大きい値になり、パッド部は吸着接触面を剥離させることなく平面方向に容易に移動し、確実に真空破壊の発生を防止することができる。
【００５０】
又，被支持部と支持部とは対象物の支持される面に接触するパッド部の支持面が容易に傾斜できるような支持関係にされているので、通常ロボットハンド等に複数個装備される吸着パッド間で支持面の傾斜状態にばらつきがあっても、それぞれの支持面が容易に傾斜して対象物の支持される面に接触する。その結果、真空によって吸着支持するときの真空を確実に発生させることができる。
【００５１】
更に、移動の量が小移動の範囲になるように規制する移動規制構造部を設けているので、パッド部の不必要な移動を制限し、これを基準の支持位置の範囲内に維持し、対象物を目的とする位置で支持するという支持条件を満たすことができる。
【００５２】
そして更に、傾斜の量が小傾斜の範囲になるように規制する傾斜規制構造部を設けているので、パッド部がその支持面で対象物を支持していないときにも，支持面を必要なだけのできるだけ小さい傾斜角に維持して、対象物を支持するときに、大きな角変位による支持位置のずれを防止すると共に、対象物に接触しやすくすることができる。
【００５３】
請求項２の発明においては、支持部は被支持部が入れられている空間部を備えていて、パッド部は真空を形成可能なように支持面と導通し被支持部の中に形成され空間部に開口を持つ通路を備えていて、空間部において開口の位置から支持面の側で空間部を仕切って仕切られた両側の通気性を遮断するシール部材を設けているので、開口側の空間部を真空を形成可能な真空空間にすることができる。
その結果、支持部に真空空間に開口する導通孔を設け、パッド部とは接続関係がなく動かない支持部に真空配管を接続させることができる。その結果、真空配管の接続を容易にすることができる。
【００５４】
そしてこのシール部材は、パッド部の移動とその支持面の傾斜とに対応して変形可能なように形成されているので、パッド部の移動を妨げることがなく、従って対象物に熱収縮があったようなときにそれによる吸着支持面の剥離と真空破壊を助勢するようなことがない。なお、シール部材は通常ある程度柔軟な材料で形成されるので、そのような材料を使用し通常の変形可能な形状にすることにより、このようなパッド部の移動と傾斜の容易性を妨げないものにすることができる。
【００５５】
一方、このようにシール部材を設けて空間部を真空状態に仕切ると、シール部材には空間部を仕切っている内外間で圧力差が生じ、シール部材は真空による外圧を受けることになるが、この外力に耐えて前記の如く通気性を遮断して真空を保持することになる。このようなシール部材の構成は、シール部材の両端を空間部を形成することになる開口のあるパッド部と支持部とに周知の適当な手段で固定すると共に、前記外圧に耐えるだけの材質や厚みのものを適当に選択することによって容易に実現される。
【００５６】
又、シール部材に外圧がかかるとその一端側の力がパッド部にかかることになるので、対象物の荷重による支持力に加えてこの外圧力も被支持部と支持部との間に作用し、摩擦力を増加させることなる。しかし、空間部を大きくしシール部材を大きくする必要性がないと共に、空間部は支持部の中に形成されるので、空間部の面積は対象物の支持面の面積よりかなり小さくされるため、外圧力は接触面の吸着力よりかなり小さくなる。そして、支持力の場合と同様に摩擦係数が介在して摩擦力が生じるので、結局この付加される外圧力による力は吸着面の接触力より十分小さい値になる。その結果、支持面と対象物の支持される面との間の真空吸着による接触状態が確実に維持されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明を適用した吸着パッドの断面状態の一例を示す説明図で、（ｂ）はこの吸着パッドをロボットハンドに装着した状態を示す平面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明を適用した吸着パッドの他の例の断面状態を示す説明図である。
【図３】図１の吸着パッドの作用の説明図である。
【図４】本発明を適用した吸着パッドの更に他の例を示す説明図で（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ（ｂ）及び（ａ）のａ−ａ線及びｂ−ｂ線矢示図である。
る。
【図５】（ａ）は従来の吸着パッドの断面状態の一例を示す説明図で、（ｂ）はこの吸着パッドをロボットハンドに装着した状態を示す平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は上記従来の吸着パッドの作用の説明図である。
【符号の説明】
１吸着パッド
２パッド（パッド部）
３支持ケース（支持部）
４パッキン（シール部材）
２２支持面
２３筒状部（被支持部）
２３ａ下端部（被支持部）
２３ｂ円筒外面（移動規制構造部）
２４リング面（傾斜規制構造部）
２５通路
２５ａ開口
３１平面部（支持部）
３２内輪部（移動規制構造部）
３３上端面部（傾斜規制構造部）
３４空間部
３４ａ、３４ｂ外気側、真空側（仕切られた両側）
ｃ_１狭い間隔（移動規制構造部）
ｃ_２狭い間隔（傾斜規制構造部）
Ｆｔ平面
ｇ基板の自重分担分（対象物による荷重を支持する支持力）
Ｖ吸着力
Ｗガラス基板、基板（対象物）
Ｗ_１下面（支持される面）

Claims

支持される面が平面になっている対象物の前記支持される面を前記対象物による荷重を支持する支持力より大きい吸着力を発生させる真空によって吸着可能な支持面と支持される被支持部とを備えたパッド部と前記被支持部を支持可能な支持部とを備えた吸着パッドにおいて、
前記被支持部と前記支持部とは前記パッド部が前記平面に平行な方向に移動可能であると共に前記支持面が傾斜可能である支持関係になっていて、前記移動の量が小移動の範囲になるように規制する移動規制構造部と前記傾斜の量が小傾斜の範囲になるように規制する傾斜規制構造部とを有することを特徴とする吸着パッド。
前記支持部は前記被支持部が入れられている空間部を備えていて、前記パッド部は前記真空を形成可能なように前記支持面と導通し前記被支持部の中に形成され前記空間部に開口を持つ通路を備えていて、前記空間部において前記開口の位置から前記支持面の側で前記空間部を仕切って仕切られた両側の通気性を遮断すると共に前記移動と前記傾斜とに対応して変形可能なように形成されたシール部材を有することを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。