JP2005121119A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空引きによる磁気バネのバネ力変化を抑えた緩衝装置を提供すること。
【解決手段】 先端部に吸着パッド１２を備えた可動軸１３が筒状のボディ１１内に摺動可能に挿入され、そのボディ１１と可動軸１３には磁気バネ２０を構成する永久磁石２１，２２がそれぞれに取り付けられ、吸着パッド１２を移送対象物に押し当てることにより可動軸１３が受ける反力を磁気バネ２０のバネ力によって吸収するようにしたものであって、可動軸１３には、その軸芯部に吸着パッド１２の吸着面１２ａと連通する縦孔１４ａとその縦孔に連通する横孔１４ｂとが形成され、ボディ１１内には、可動軸１３の横孔１４ｂから真空ポート３７までを連通するボディ側流路35,33,36,38,39が形成され、その横孔１４ｂを軸方向に挟むようにして可動軸１３に対して設けられたシール部材２５，２６により、横孔１４ｂとボディ側流路３３…とが気密な状態で接続された緩衝装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細で脆弱な電子部品などの移送対象物を吸着搬送する場合に、吸着パッドをその電子部品などに押し当てる際の衝撃を吸収するための緩衝装置に関し、特に磁気バネのバネ力を利用したものであって、真空引きによってそのバネ力への影響を受けることなく低摩擦で可動軸を動作させるようにした緩衝装置に関する。

微細で脆弱な電子部品などを移送する従来からの方法には、吸着パッドが取り付けられた吸着保持手段を組み込んだ緩衝装置をマウント等の装置に取り付け、その吸着パッドに電子部品などの移送対象物を吸着させて移送する方法が知られている。このときに用いられる吸着保持手段を組み込んだ緩衝装置としては、例えば本出願人が提案した特開２００２−５４６７１号公報に記載された発明、すなわち磁気バネを利用した緩衝装置を挙げることができる。図７は、当該公報に記載された緩衝装置を一部断面で示した図である。

緩衝装置１００は、中空円筒状の固定軸１０１の内部に円柱状の可動軸１０２が同軸上に挿入され、可動軸１０２はガイドブッシュ１０３，１０３に摺動支持されている。可動軸１０２の外周面には円筒状のマグネット１０５が取り付けられ、固定軸１０１の内周面にも円筒状のマグネット１０６が取り付けられている。マグネット（永久磁石）１０５，１０６は、軸方方向の長さが同じで、円周方向に４分割し、軸方向に沿ってＮ極帯とＳ極帯とがストライプ状に着磁されたものである。

可動軸１０２の先端には短円柱形の吸引ブロック１０７が形成され、そこに吸着パッド１０８が取り付けられている。緩衝装置１００は、通常図７に示すように同じ長さのマグネット１０５，１０６のＮ極帯及びＳ極帯が互いに吸引して釣り合い、固定軸１０１に対して可動軸１０２が位置決めされている。そして、吸着ブロック１０７の真空ポート１１１には不図示の真空ポンプからのチューブが接続され、吸着パッド１０８の吸込孔１１２が真空ポート１１１に連通している。

従って、真空ポンプによって真空引きが行われると、吸着パッド１０８の吸着面と移送対象物との間のエアが吸込孔１１２から真空ポート１１を介して吸い出される。そして、吸着パッド１０８の吸着面が移送対象物に押し付けられると、可動軸１０２は矢印Ｈ方向に押し返され、マグネット１０５，１０６の位置がずれ、磁気バネの吸引力がバネ力として作用する。そのため、対称物を吸着保持する際のクッションとなり、しかも磁気バネのバネ力はストロークに影響されずほぼ一定であるため、適切な押圧力でパッド１０８を移送対象物に押し当てることができる。
特開２００２−５４６７１号公報（第３−５頁、図１−２）

しかしながら、こうした従来の緩衝装置１００は、可動軸１０２に形成された吸引ブロック１０７に真空引き用のチューブが接続されているので、マグネット１０５，１０６の磁気バネのバネ力を適切な値になるように設定しても、チューブの抵抗を受けて可動軸１０２の動作が制限されてしまいバネ力が変化してしまう。そのため、例えば吸着パッド１０８に吸着して保持した移送対象物を基板上に押し付けて接着する場合などでは、移送対象物への影響が小さくなるようにしても安定した磁気バネのバネ力が得られなかった。このように従来の緩衝装置１００は、磁気バネの機能を緩衝手段として十分活かし切れていなかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、真空引きによる磁気バネのバネ力変化を抑えた緩衝装置を提供することを目的とする。

本発明の緩衝装置は、先端部に吸着パッドを備えた可動軸が筒状のボディ内に摺動可能に挿入され、そのボディと可動軸には磁気バネを構成する永久磁石がそれぞれに取り付けられ、吸着パッドを移送対象物に押し当てることにより可動軸が受ける反力を磁気バネのバネ力によって吸収するようにしたものであって、前記可動軸には、その軸芯部に前記吸着パッドの吸着面と連通する縦孔とその縦孔に連通する横孔とが形成され、前記ボディ内には、当該可動軸の横孔から真空ポートまでを連通するボディ側流路が形成され、その横孔を軸方向に挟むようにして前記可動軸に対して設けられたシール部材により、当該横孔とボディ側流路とが気密な状態で接続されたものであることを特徴とする。

そして、本発明の緩衝装置は、前記可動軸が軸受けとシール部材によって摺動可能に支持されたものであって、そのシール部材は、常に可動軸と接していながら径方向に変形あるいは変位可能なものであることが望ましい。
また、本発明の緩衝装置は、前記シール部材が前記横孔のストローク範囲を挟むように配置された一対のＶ型パッキンであって、そのＶ型パッキンの広がり方向が互いに反対になる向きに設けられたものであることが望ましい。
更に、本発明の緩衝装置は、前記シール部材が前記横孔のストローク範囲を挟むように配置され、一方は径方向に移動可能なものであり、他方は固定されて軸受けとしても機能するものであることが望ましい。

そこで、本発明の緩衝装置は、吸着パッドの吸着面が移送対象物へと押し付けられると、可動軸は反力を受けてボディ内に押し込まれるように移動するが、その可動軸の移動に対して磁気バネの磁力がバネ力として作用し、吸着パッドが移送対象物に押し当てられる際のクッションとなる。また、本発明の緩衝装置では、こうして吸着パッドが移送対象物に対して押し当てられる場合、真空ポートに連結された真空ポンプによって真空引きが行われ、吸着面にあるエアが可動軸の縦孔、横孔そしてボディ側流路を通って吸引される。このとき、吸引されたエアが流れる流路には可動軸の摺動部分が存在するが、その摺動部分はシール部材によって気密な状態が保たれている。そして、吸引されたエアは可動軸の横孔から吸い出されているため、可動軸がわずかに反ったり可動軸に径方向の外力がかかったりするが、シール部材が常に可動軸と接していながらもそれに追随して径方向に変形あるいは変位する。

一方、本発明の緩衝装置は、先端部に吸着パッドを備えた可動軸が筒状のボディ内に摺動可能に挿入され、そのボディと可動軸には磁気バネを構成する永久磁石がそれぞれに取り付けられ、吸着パッドを移送対象物に押し当てることにより可動軸が受ける反力を磁気バネのバネ力によって吸収するようにしたものであり、前記可動軸には、その軸芯部に前記吸着パッドの吸着面と連通する縦孔とその縦孔に連通する前記永久磁石を貫通した横孔とが形成され、その可動軸の横孔には、ボディ側の永久磁石にも形成された横孔を介してボディの真空ポートが連通し、前記ボディ内には、可動軸の横孔を軸方向に挟むようにしてシール部材が設けられ、永久磁石に形成された横孔同士を気密な状態で接続したものであることを特徴とする。

そこで、本発明の緩衝装置は、吸着パッドの吸着面が移送対象物へと押し付けられると、可動軸は反力を受けてボディ内に押し込まれるように移動するが、その可動軸の移動に対して磁気バネの磁力がバネ力として作用し、吸着パッドが移送対象物に押し当てられる際のクッションとなる。また、本発明の緩衝装置では、こうして吸着パッドが移送対象物に対して押し当てられる場合、真空ポートに連結された真空ポンプによって真空引きが行われ、吸着面にあるエアが可動軸の縦孔から横孔、特に本発明では永久磁石に形成された横孔を通って吸引される。そして、吸引されたエアが流れる流路には可動軸の摺動部分が存在するが、その摺動部分はシール部材によって気密な状態が保たれている。

よって、本発明によれば、可動軸を通して吸引されたエアが横孔から出るようにしたため、そのまま軸芯部の縦孔を通す場合のように吸引力が可動軸の断面積分の引き込み力として作用することなく、磁気バネの当初のバネ力をほとんど変えることのない緩衝装置を提供することが可能となった。
また、本発明によれば、シール部材が、常に可動軸と接していながらもそれに追随して径方向に変形あるいは変位する所謂フローティング構造になっているので、可動軸の反りや可動軸にかかる径方向の外力が作用しても、軸方向の移動に対する抵抗は極めて小さく抑えられ、可動軸のスムーズな移動を確保した緩衝装置を提供することが可能となった。
更に、本発明によれば、可動軸の縦孔からボディの真空ポートまで、磁気バネを構成する永久磁石に形成された横孔を介して連通するようにしたので、装置全体の軸方向寸法を短くして小型化することができた。

次に、本発明に係る緩衝装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１実施形態の緩衝装置を示した断面図である。この緩衝装置１は、固定軸となる円筒形のボディ１１の中に、吸着パッド１２を取り付けた可動軸１３が軸方向に移動可能に差し込まれている。その可動軸１３は、吸着パッド１２の吸着面１２ａのエアを真空引きする際、その流路となる軸パイプ１４が軸芯部に設けられている。そして、この軸パイプ１４には、吸着パッド１２を電子部品などの移送対象物へ押し付ける際、移送対象物への衝撃を緩和させるための磁気バネ２０が設けられ、そのバネ力をクッションとする緩衝手段として構成されている。

軸パイプ１４には、円筒形状の取付ブロック１５，１６が固定されている。先端の取付ブロック１５は、吸着パッド１２が装着されるものであり、軸パイプ１４のパイプ孔１４ａに連続する吸込孔１５ａが形成されている。取付ブロック１５，１６は、円筒形の摺動パイプ１７を前後両端から挟むようにしてはめ合わされて一体になっている。ボディ１１には、その先端部分に軸受け１８が固定され、これを貫通した可動軸１３の摺動パイプ１７が、その軸受け１８内周面に摺接している。

可動軸１３には、軸パイプ１４に対して、摺動パイプ１７内に円筒形状のマグネット（永久磁石）２１が固定される一方、ボディ１１の内周面には軸受け１８と止環１９とで円筒形状のマグネット（永久磁石）２２が固定されている。こうして同軸上に重ねて配置されたマグネット２１，２２によって磁気バネ２０が構成されている。磁気バネ２０は、マグネット２１，２２の軸方方向の長さが同寸法で、例えば本実施形態では円周方向に４分割された一つ一つの分割部分が、交互に軸方向に沿ったＮ極帯とＳ極帯とに着磁されたものである。この磁気バネ２０は、円周方向にＮ極帯とＳ極帯とを交互に着磁することによって、回転防止機能をもたせている。

こうしたマグネット２１，２２は、軸パイプ１４とボディ１１とに互いが同軸になるように、しかも図示するように軸方向にずれるようにして配置されている。互いの異なるＮ極帯とＳ極帯とが磁力によって吸引しあうため、ずれた状態では可動側のマグネット２１が固定側のマグネット２２によって図面右側に引っ張られている。ただし、可動軸１３は、その取付ブロック１６が図面右側の引っ張り方向から止環１９に当てられているため、それ以上ボディ１１からとび出ることなく図示する状態が保たれている。従って、緩衝装置１は、可動軸１３がボディ１１から図示するだけ突き出し、図面左側の引き込み方向の移動に対して常に付勢力が作用するように構成されている。

可動軸１３は、ボディ１１先端の軸受け１８によって摺動可能に支持されるとともに、更にボディ１１内に設けられたシール部材によって支持されたフローティング構造がとられている。シール部材は、図示するように前後２箇所に設けられたＶ型パッキン２５，２６であり、このＶ型パッキン２５，２６によって可動軸１３を構成する軸パイプ１４が支持されている。Ｖ型パッキン２５，２６は、軸パイプ１４に摺接しつつ径方向に変形可能な弾性ゴムパッキンである。フローティング構造は、こうして径方向に自由度のない軸受け１８と、Ｖ型パッキン２５，２６のように自由度をもったもので支持するようにしている。これは、わずかな軸パイプ１４の反りや可動軸１３にかかる径方向の外力が、可動軸１３の移動に対する抵抗となるため、スムーズな移動を確保するには径方向に作用する抵抗を抑える必要があるからである。

Ｖ型パッキン２５，２６は、流路の一部をなす軸パイプ１４の摺動部分をシールするためのものであり、ボディ１１内に装填された保持ブロック２７，２８によって位置決めされている。エアを吸引する流路は、軸パイプの他に保持ブロック２７，２８などによっても構成されている。保持ブロック２７，２８は、図示するように軸方向に嵌め合わされ、その軸芯部に軸パイプ１４が差し込まれるように貫通孔３１や挿入穴３２が形成されている。そして、保持ブロック２７には、Ｖ型パッキン２５，２６の間に径方向に複数の貫通孔３３が形成されている。また、軸パイプ１４には、軸方向に移動する場合にでもＶ型パッキン２５，２６の間にある位置に複数の横孔１４ｂが形成されている。すなわち、一対のＶ型パッキン２５，２６は、横孔１４ｂのストローク範囲を挟む位置に設けられている。

軸パイプ１４は、前述したようにＶ型パッキン２５，２６によって支えられているため、保持ブロック２７と軸パイプ１４とは非接触で、その間には円筒状の空間３５が形成されている。一方、保持ブロック２８とボディ１１との間には円筒状の空間３６が形成され、空間３５，３６が保持ブロック２７に穿設された貫通孔３３によって連通している。更に保持ブロック２８には、空間３６に連通する軸方向に穿設された複数の貫通孔３８が同一円周上に設けられている。

ボディ１１には、後方端にポートブロック２９がスペーサ３０を介して保持ブロック２８と付き当てられるようにして差し込まれている。ポートブロック２９には軸芯部に真空ポート３７が形成され、スペーサ３０にも軸芯部に貫通孔３９が形成されている。従って、この緩衝装置１では、真空ポート３７が貫通孔３９を介して保持ブロック２８の貫通孔３８に、そしてその貫通孔３８に連続する空間３６から貫通孔３３を介して空間３５に連通しており、更に、軸パイプ１４に形成された横孔１４ｂを通ってパイプ孔１４ａ及び吸込孔１５ａへと連通している。
なお、緩衝装置１には、ボディ１１に内に閉じこめられたエアが可動軸１３の軸方向の移動に対する抵抗とならないように、呼吸孔４１，４２が形成されている。

次に、こうした構成の緩衝装置１についてその作用を説明する。この緩衝装置１は、吸着パッド１２を下にして（図面右側が下になる）、その軸芯がＺ軸に重なるようにマウントなどの装置にボディ１１が固定される。そして、緩衝装置１全体が垂直に降ろされて吸着パッド１２の吸着面１２ａが移送対象物へと押し付けられる。このとき、可動軸１３は反力を受けて上方（図面左側）に移動するが、その可動軸１３の移動に対して磁気バネ２０の吸引力が引き戻す方向（図面右側）にバネ力として作用する。こうした磁気バネ２０のバネ力は、吸着パッド１２を移送対象物に押し当てる際のクッションとなり、しかもこのバネ力はストロークに影響されずほぼ一定であるため、適切な押圧力で吸着パッド１２を移送対象物に押し当てることができる。

一方、吸着パッド１２が移送対象物に対して押し当てられる場合、吸着パッド１２の吸着面１２ａには、真空ポート３７に連結された真空ポンプによる真空引きが行われて真空状態がつくられる。すなわち、真空引きが行われると、吸着パッド１２の吸着面１２ａと移送対象物との間にあるエアは、取付ブロック１５の吸込孔１５ａから軸パイプ１４のパイプ孔１４ａを通って吸い上げられる。そして、軸パイプ１４のパイプ孔１４ａを流れたエアは、その軸パイプ１４に形成された横孔１４ｂを通って空間３５へと流れる。

この空間３５は、Ｖ型パッキン２５，２６によって軸パイプ１４の摺動部がシールされている。つまり、Ｖ型パッキン２５，２６は、図示するように広がり方向が互いが反対向きになっているため、その真ん中をエアが通るようにして真空引きが行われると、Ｖ型パッキン２５，２６はＶ字が広がる変形をするように負圧が作用するため、気密にシールされて外部からエアが流れ込むことはない。
更に、真空引きされたエアは貫通孔３３を通って保持ブロック３８外側の空間３６へと流れ、貫通孔３８から貫通孔３９を通って真空ポート３７へと流れる。

緩衝装置１は、こうして真空引きを行いながら吸着パッド１２が部品に押し付けられる際、磁気バネ２０のバネ力によって部品への衝撃を緩和させている。特に、コイルバネなどは軸方向の変位量（伸縮量）に応じてバネ力が変わってしまうが、磁気バネ２０は、そのバネ力となる磁力が変位量（軸方向のズレ量）に応じて変わることなくほぼ一定である。従って、部品に当てる吸着パッド１２の押し付け力は、磁気バネ２０のバネ力を最適な値に設定することで、移送対象物が微細で脆弱な電子部品等の場合、その部品への負担を最小限にすることができる。そして、本実施形態の緩衝装置１は、この最適なバネ力が真空引きの影響を受けて狂ってしまうことを極力なくした構造になっている。

本実施形態の緩衝装置１は、軸パイプ１４の横孔１４ｂからパイプ孔１４ａを通ったエアを吸い出すようにしており、円筒状に形成された空間３６や、複数の貫通孔３８を通って真空ポート３７に連通するように、軸芯部分を避けて外側を引き回した流路が形成されている。これに対して、例えば流路を軸パイプ１４のパイプ孔１４ａから真空ポート３７まで軸芯部を一直線に通るように形成したとすると、真空引きによって生じる吸引力に可動軸１３が引っ張られてしまう。これでは小型・軽量の緩衝装置１の場合、真空圧がかかることによって軽量の可動軸１３（特に軸パイプ１４）に対して断面積分の引き込み力が発生し、緩衝時に発生する磁気バネ２０の当初のバネ力を大きく変えてしまう結果となった。
なお、この緩衝装置１は、図示する状態で軸方向長さが７０．７ｍｍ、ボディ１１の径が１２ｍｍであり、真空圧を受ける可動軸１３の重さは８ｇである。そして、こうした緩衝装置１内の流路を通して、到達真空度が−８０ｋＰａになるように真空引きされる。

ここで図５は、本実施形態の緩衝装置１のバネ力を、大気圧状態（Ａ１）と真空圧がかかる真空引き状態（−８０ｋＰａ）（Ｂ１）とで比較したグラフを示した図であり、図６は、軸芯部を貫通するように一直線上に流路を形成した場合の緩衝装置のバネ力について、同じく大気圧状態（Ａ２）と真空圧がかかる真空引き状態（Ｂ２）とで比較したグラフを示した図である。図６に示すように、真空圧が可動軸１３に引き込み力として作用する場合には、バネ力が大気状態と比較して半減している。一方、本実施形態の緩衝装置１は、エアが軸パイプ１４の横孔１４ｂから抜けるため真空圧が軸方向に作用することがないので、図５に示すようにほとんど差が生じなかった。また、図６の緩衝装置の場合、電子部品を基板上に設置するような場合には、設置の際、確実に離脱させるため吸着ポートを加圧させてしまうと、バネ力を引き下げていた吸引力が解放される反動で瞬間的に加重が増加して所定以上の加重が部品に加わってしまい電子部品への影響が考えられるが、吸引による影響のない本実施形態ではそうした問題も生じない。

ところで本実施形態の緩衝装置１は、横孔１４ｂからエアを抜き出すため径方向に吸引力が作用することになるが、Ｖ型パッキン２５，２６によるフローティング構造によって可動軸１３（特に軸パイプ１４）の摺動抵抗にならないようにして、その影響を抑えている。軸パイプ１４には、エアが横孔１４ｂから抜けるため径方向に吸引力が作用するが、複数ある横孔１４ｂの位置やその下流のボディ側流路（３３，３６，３８…）のバランスがとれいるため、本来、径方向に吸引力はほとんど作用しない。しかし、それでもわずかな軸パイプ１４の反りや可動軸１３にかかる径方向の外力が作用する場合でも、フローティング構造によって可動軸１３の移動に対する抵抗は極めて小さく抑えられ、スムーズな移動が確保される。

次に、本発明に係る緩衝装置の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態の緩衝装置２を示した断面図である。この緩衝装置２は、固定軸となる円筒形のボディ５１内に、吸着パッド５２を取り付けた可動軸５３が軸方向に移動可能に差し込まれている。可動軸５３は段付きのロッドであって、径方向にあけられた横孔５３ｂに、吸着パッド５２が装着される一端面側から軸芯部を通って形成された縦孔５３ａが連通している。そして、可動軸５３には、吸着パッド５２を電子部品などの脆弱な移送対象物へ押し付ける際、衝撃を緩和させるための磁気バネ６０が設けられ、そのバネ力をクッションとする緩衝手段として構成されている。

ボディ５１の先端部には円筒状の保持パイプ５４が固定され、更にその先端内側に固定された断面Ｌ字型のストッパ５５によって可動軸５３の図面右側への移動が制限されている。この保持パイプ５４とストッパ５５には、カーボン軸受け６５と磁気バネ６０を構成するマグネット（永久磁石）６２が嵌め合わされ、そのカーボン軸受け６５に摺接した可動軸５３が軸方向に移動可能になっている。そして、そのマグネット６２の中には、可動軸５３に固定されたマグネット（永久磁石）６１が配置されて磁気バネ６０が構成されている。

磁気バネ６０は、マグネット６１，６２の軸方向の長さが同寸法で、例えば本実施形態でも円周方向に４分割された一つ一つの分割部分が、交互に軸方向に沿ったＮ極帯とＳ極帯とに着磁されている。そして、これらが前述したように同軸に、しかも図示するように軸方向にずらして配置されている。マグネット６１，６２は、互いの異なるＮ極帯とＳ極帯とが磁力によって吸引しあい、図示する状態の場合、可動側のマグネット６１が固定側のマグネット６２によって図面右側に引っ張られている。可動軸５３は、図面右側の引っ張り方向でストッパ５５に当てられ、それ以上とび出さないようにして図示する状態が保たれている。従って、この緩衝装置２は、可動軸５３の先端が図示するだけ突き出して、図面左側の引き込み方向の移動に対して常にバネ力が作用するように構成されている。

ボディ５１には保持ブロック５６が装填され、ポートブロック５７が嵌め込まれている。可動軸５３には連結ブロック５８が固定され、移動に際してカーボン軸受け６６を摺動して保持ブロック５６に形成された凹部５６ａに連結ブロック５８が入り込むようになっている。本実施形態でもシール部分にはフローティング構造が採用されている。可動軸５３は、カーボン軸受け６５，６６の２点でシールされ、ここで摺動支持されている。すなわちカーボン軸受け６５，６６は、軸受けとともにシール部材としても機能している。ただし、カーボン軸受け６５は、径方向および軸方向に移動することがないように位置決めされたものであるのに対し、カーボン軸受け６６は、両方向に移動できるようになっている。そのため、カーボン軸受け６６は、シール部材ではあるが厳密には軸受けとして機能していない。

ここで図３は、カーボン軸受け６６によるシール部分Ｐを拡大して示した図である。カーボン軸受け６６は、連結ブロック５８が摺接する内側の摺接面６６ａと、図示するように軸方向に突き当てられた保持ブロック５６の端面との突当面６６ｂとがシール面になっている。真空引きする場合、可動軸５３は図面右側のボディ５１内に入り込む方向に移動する。従って、カーボン軸受け６６が可動軸５３の移動にともなって、シール面６６ａ，６６ｂが摺接及び当接してシールするようになっている。本実施形態のフローティング構造は、こうして摺動部のシールを可能としつつ、自由度のないカーボン軸受け６５と自由度をもったカーボン軸受け６６とによって可動軸５３を支持するように構成されている。これは、わずかな可動軸５３の反りや径方向にかかる外力が、軸方向の移動に対する抵抗となるため、スムーズな移動を確保するには径方向にかかる抵抗を抑える必要があるからである。

図２に戻って、可動軸５３の周りにはカーボン軸受け６５，６６の間に空間７１が形成され、可動軸５３の横孔５３ｂ及び縦孔５３ａが連通している。そして、空間７１からは更に保持ブロック５６の外周にボディ５１との間の環状の空間７２が形成されて連通し、更にその保持ブロック５６に形成された複数の貫通孔７３に連通している。そして、この貫通孔７３がポートブロック５７の真空ポート７４に連通している。
従って、この緩衝装置２では、真空ポート７４が貫通孔７３を介して保持ブロック５６の貫通孔７３に、そしてその貫通孔７３に連続する空間７２，７１に連通し、更に可動軸５３の横孔５３ｂから縦孔５３ａへと連通している。
なお、緩衝装置２には、ボディ５１に内に閉じこめられたエアが可動軸５３の軸方向の移動に対する抵抗とならないように、保持ブロック５６に呼吸孔７７が形成されている。

次に、こうした構成の緩衝装置２につてその作用を説明する。緩衝装置２は、吸着パッド５２を下にして（図面右側が下になる）、その軸芯がＺ軸に重なるようにして不図示のマウント装置などにボディ５１が固定される。そして、緩衝装置２全体が垂直に降ろされて吸着パッド５２の吸着面５２ａが移送対象物へと押し付けられる。このとき、可動軸５３は反力を受けて上方（図面左側）に移動するが、その可動軸５３の移動に対して磁気バネ６０の吸引力が引き戻す方向（図面右側）にバネ力として作用する。こうした磁気バネ６０のバネ力は、吸着パッド５２を移送対象物に押し当てる際のクッションとなり、しかもこのバネ力はストロークに影響されずほぼ一定であるため、適切な押圧力で吸着パッド５２を部品に押し当てることができる。

一方、吸着パッド５２が移送対象物に対して押し当てられる場合、吸着パッド５２の吸着面５２ａには、真空ポート７４に連結された真空ポンプによる真空引きが行われて真空状態がつくられる。すなわち、真空引きが行われると、吸着パッド５２の吸着面５２ａと移送対象物との間にあるエアは、可動軸５３の縦孔５３ａから吸い上げられる。そして、可動軸５３の横孔５３ｂを流れ、可動軸５３の周りの空間７１から空間７２へと流れる。この空間７１は、カーボン軸受け６５，６６によって可動軸５３の摺動部がシールされ、外部からエアが入り込むことはない。そして、真空引きされたエアは、更に貫通孔７３を通って真空ポート７４へと流れる。

緩衝装置２は、こうして真空引きを行いながら吸着パッド５２が移送対象物に押し付けられる際、磁気バネ６０のバネ力によって脆弱な電子部品などの移送対象物への衝撃が緩和される。そして、コイルバネなどとは異なり、磁気バネ６０はバネ力となる磁力が変位量（軸方向のズレ量）に応じて変わることなくほぼ一定である。従って、電子部品に当てる吸着パッド５２の押し付け力は、磁気バネ６０のバネ力を最適な値に設定することで、脆弱な部品への負担を最小限にすることができる。そして、本実施形態の緩衝装置２でも、この最適なバネ力が真空引きの影響を受けて狂ってしまうことを極力なくした構造になっている。

本実施形態の緩衝装置２でも、可動軸５３の横孔５３ｂからエアを吸い出すようにして、円筒状に形成された空間７１，７２や、複数の貫通孔７３を通って真空ポート７４に連通するように、軸芯部分を避けて外側を引き回した流路が形成されている。従って、前記第１実施形態の緩衝装置１と同様に、エアが可動軸５３の横孔５３ａから抜けるため真空圧が軸方向に作用することがないので、真空圧が軽量な可動軸５３の引き込み力として作用することなく、緩衝時に発生する磁気バネ６０の当初のバネ力をほとんど変化させることがなかった。また、例えば電子部品を基板上に設置する際、確実に離脱させるため吸着ポートを加圧させても、真空引きによってバネ力に変動がほとんどないため所定以上に電子部品を押さえつける加重が加わってしまうこともない。

ところで本実施形態の緩衝装置２は、横孔５３ｂからエアを抜き出すため径方向に吸引力が作用することになるが、これもカーボン軸受け６５，６６によるフローティング構造によって可動軸５３の摺動抵抗にならないようにして、その影響を抑えている。可動軸５３には、エアが横孔５３ａから抜けるため径方向に吸引力が作用するが、横孔５３ａの位置やその下流側流路（７１〜７４）のバランスがとれいるため、本来、径方向に吸引力はほとんど作用しない。しかし、それでもわずかな可動軸５３の反りや径方向に外力が作用しても、フローティング構造によって可動軸５３の移動に対する抵抗は極めて小さく抑えられ、スムーズな移動が確保される。

次に、本発明に係る緩衝装置の第３実施形態について説明する。図４は、本実施形態の緩衝装置３を示した部分断面図である。この緩衝装置３は、固定軸となる円筒形のボディ８１内に、吸着パッド８２を取り付けた可動軸８３が軸方向に差し込まれている。可動軸８３は、外周が摺動パイプ８４によって覆われており、ボディ８１の内側両端部に固定された軸受け８５，８５によって摺動支持されている。そして、この可動軸８３には吸着パッド８２を電子部品などの脆弱な移送対象物へ押し付ける際、衝撃を緩和させるための磁気バネ９０が設けられ、そのバネ力をクッションとする緩衝手段として構成されている。

可動軸８３には、摺動パイプ８４内に円筒形状のマグネット（永久磁石）９１が固定される一方、ボディ８１の内周面には軸受け８５，８５に挟まれた円筒形状のマグネット（永久磁石）９２が固定されている。こうして同軸上に重ねて配置されたマグネット９１，９２によって磁気バネ９０が構成されている。磁気バネ９０は、マグネット９１，９２の軸方方向の長さが同寸法で、例えば本実施形態では円周方向に４分割された一つ一つの分割部分が、交互に軸方向に沿ったＮ極帯とＳ極帯とに着磁されたものである。この磁気バネ２０は、円周方向にＮ極帯とＳ極帯とを交互に着磁することによって、回転防止機能をもたせている。

可動軸８３は、吸着パッド８２が装着された一端面側から軸芯部を通って縦孔９５が形成され、径方向にあけられた横孔９６に連通している。特に本実施形態では、横孔９６がマグネット９１を貫通して形成されている。真空ポート９９はボディ８１に形成され、その真空ポート９９に連続するようにマグネット９２にも横孔９８が形成されている。従って、この緩衝装置３は、真空ポート９９と吸着パッド８２の吸着面８２ａまでつながった縦孔９５とが、磁気バネ９０に形成された横孔９６，９８とその間の空間９７を介して連通している。

次に、こうした構成の緩衝装置３につてその作用を説明する。緩衝装置３は、図示するように吸着パッド８２を下にし、その軸芯がＺ軸に重なるようにして不図示のマウント装置などにボディ８１が固定される。そして、緩衝装置３全体が垂直に降ろされて吸着パッド８２の吸着面８２ａが移送対象物へと押し付けられる。このとき、可動軸８３は反力を受けて上方に移動するが、その可動軸８３の移動に対して磁気バネ９０の吸引力が引き戻す方向（図面下側）にバネ力として作用する。こうした磁気バネ９０のバネ力は、吸着パッド８２を移送対象物に押し当てる際のクッションとなり、しかもこのバネ力はストロークに影響されずほぼ一定であるため、適切な押圧力で吸着パッド８２を部品に押し当てることができる。

一方、吸着パッド８２が移送対象物に対して押し当てられる場合、吸着パッド８２の吸着面８２ａには、真空ポート９９に連結された真空ポンプによる真空引きが行われて真空状態がつくられる。すなわち、真空引きが行われると、吸着パッド８２の吸着面８２ａと移送対象物との間にあるエアは、可動軸８３の縦孔８３ａから吸い上げられる。そして、マグネット９１，９２の間にできた空間９７を介して横孔９６から横孔９８にを流れ、更に貫通孔７３を通って真空ポート９９へと流れる。なお、空間９７は、軸受け８５，８５によって可動軸８３の摺動部がシールされ、外部からエアが入り込むことはない。

緩衝装置３は、こうして真空引きを行いながら吸着パッド８２が移送対象物に押し付けられる際、磁気バネ９０のバネ力によって脆弱な電子部品などの移送対象物への衝撃が緩和される。そして、コイルバネなどとは異なり、磁気バネ９０はバネ力となる磁力が変位量（軸方向のズレ量）に応じて変わることなくほぼ一定である。従って、電子部品に当てる吸着パッド８２の押し付け力は、磁気バネ９０のバネ力を最適な値に設定することで、脆弱な部品への負担を最小限にすることができる。そして、本実施形態の緩衝装置３でも、この最適なバネ力が真空引きの影響を受けて狂ってしまうことを極力なくした構造になっている。

本実施形態の緩衝装置３でも、可動軸８３の横孔９６からエアを吸い出すようにして真空ポート９９に連通させ、軸芯部分を避けた流路が形成されている。従って、前記第１及び第２実施形態の緩衝装置１，２と同様に、エアが可動軸８３の横孔９６から抜けるため真空圧が軸方向に作用することがないので、真空圧が軽量な可動軸８３の引き込み力として作用することなく、緩衝時に発生する磁気バネ９０の当初のバネ力をほとんど変化させることがなかった。また、例えば電子部品を基板上に設置する際、確実に離脱させるため吸着ポートを加圧させても、真空引きによってバネ力に変動がほとんどないため所定以上に電子部品を押さえつける加重が加わってしまうこともない。
そして、本実施形態の緩衝装置３では特に、横孔９６，９８をマグネット９１，９２に形成して流路を構成するようにし、更にボディ８１の側部に真空ポート９９を設けるようにしたので、第１及び第２実施形態と比べても明らかなように、軸方向の寸法を短くして装置全体を小型化することができた。

以上、緩衝装置の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第１実施形態の緩衝装置を示した断面図である。 第２実施形態の緩衝装置を示した断面図である。 第２実施形態の緩衝装置におけるフローティング構造を拡大して示した図である。 第３実施形態の緩衝装置を示した部分断面図である。 第１実施形態の緩衝装置のバネ力を、大気圧状態と真空圧がかかる真空引き状態とで比較したグラフを示した図である。 軸芯部を貫通するように一直線上に流路を形成した場合の緩衝装置のバネ力について、大気圧状態と真空圧がかかる真空引き状態とで比較したグラフを示した図である。 従来の緩衝装置を一部断面で示した側面図である。

符号の説明

１ 緩衝装置
１１ ボディ
１２ 吸着パッド
１３ 可動軸
２０ 磁気バネ
２１，２２ マグネット
２７，２８ 保持ブロック
１４ａ パイプ孔
１４ｂ 横孔
３５，３６ 空間
３３，３８，３９ 貫通孔
３７ 真空ポート

Claims (5)

1. 先端部に吸着パッドを備えた可動軸が筒状のボディ内に摺動可能に挿入され、そのボディと可動軸には磁気バネを構成する永久磁石がそれぞれに取り付けられ、吸着パッドを移送対象物に押し当てることにより可動軸が受ける反力を磁気バネのバネ力によって吸収するようにした緩衝装置において、
   前記可動軸には、その軸芯部に前記吸着パッドの吸着面と連通する縦孔とその縦孔に連通する横孔とが形成され、前記ボディ内には、当該可動軸の横孔から真空ポートまでを連通するボディ側流路が形成され、その横孔を軸方向に挟むようにして前記可動軸に対して設けられたシール部材により、当該横孔とボディ側流路とが気密な状態で接続されたものであることを特徴とする緩衝装置。
2. 請求項１に記載する緩衝装置において、
   前記可動軸は、軸受けとシール部材によって摺動可能に支持されたものであって、そのシール部材は、常に可動軸と接していながら径方向に変形あるいは変位可能なものであることを特徴とする緩衝装置。
3. 請求項２に記載する緩衝装置において、
   前記シール部材は、前記横孔のストローク範囲を挟むように配置された一対のＶ型パッキンであって、そのＶ型パッキンの広がり方向が互いに反対になる向きに設けられたものであることを特徴とする緩衝装置。
4. 請求項２に記載する緩衝装置において、
   前記シール部材は、前記横孔のストローク範囲を挟むように配置され、一方は径方向に移動可能なものであり、他方は固定されて軸受けとしても機能するものであることを特徴とする緩衝装置。
5. 先端部に吸着パッドを備えた可動軸が筒状のボディ内に摺動可能に挿入され、そのボディと可動軸には磁気バネを構成する永久磁石がそれぞれに取り付けられ、吸着パッドを移送対象物に押し当てることにより可動軸が受ける反力を磁気バネのバネ力によって吸収するようにした緩衝装置において、
   前記可動軸には、その軸芯部に前記吸着パッドの吸着面と連通する縦孔とその縦孔に連通する前記永久磁石を貫通した横孔とが形成され、その可動軸の横孔には、ボディ側の永久磁石にも形成された横孔を介してボディの真空ポートが連通し、前記ボディ内には、可動軸の横孔を軸方向に挟むようにしてシール部材が設けられ、永久磁石に形成された横孔同士を気密な状態で接続したものであることを特徴とする緩衝装置。

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