JP2010195535A

JP2010195535A - 被吸着物の吸着装置および取出装置

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Publication number: JP2010195535A
Application number: JP2009042844A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okada; 英生岡田; Kojiro Morii; 浩二郎森井; yoshiya Yasuhiko; 義哉安彦; Rui Mikami; 塁三上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】シート状の被吸着物の複数枚が積層されたスタックからシート状の被吸着物を取り出す際に、確実に２枚目のシート状の被吸着物から１枚目のシート状の被吸着物を分離でき、シート状の被吸着物にしわ等の永久歪みを生じさせることのない被吸着物の吸着装置および取出装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、シート状の被吸着物を吸着する吸着装置であって、シート状の被吸着物を吸着する吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む吸着装置、および、その装置を備えた取出装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層された多数のシート状の被吸着物を１枚ずつ分離して吸着するのに用いることができる吸着装置およびそれを備えた被吸着物の取出装置に関する。より詳細には、複数枚積み重ねられたＦＰＣ（フレキシブルプリント基板：Flexible printed circuits）などの配線が形成されたフィルムなどの可撓性板状体を最上部から１枚ずつ吸着するのに用いることができる吸着装置およびそれを備えた取出装置に関する。

太陽電池においては、特開２００５−３４０３６２号公報（特許文献１）に示すように、電極パターンが形成されたシート状基板上に太陽電池セルを接続するような構造の太陽電池が提案されており、このような太陽電池の生産装置においては多数のシート状基板が積層された状態のスタックからシート状基板を１枚ずつ分離して取り出す工程が必要であり、通常このための専用装置が用いられる。このような装置としては、これまでに各種の装置が検討されている。

しかし、従来からこの種の装置においては、最上部のシート状基板をスタックから持ち上げる際に、複数枚のシート状基板が同時に持ち上げられてしまうことがあり、シート状基板を１枚ずつ取り出すことが難しいという問題があった。

このような問題を解決するために、例えば、特開昭５９−１８２１３５号公報（特許文献２）には、板状体を湾曲させながら吸着することにより、積層された板状体を１枚ずつ吸着して移動するための吸着装置を備えた板状体ハンドリング装置が記載されている。

かかる従来の装置を図５を用いて説明する。図５において、ステージ１１はシート状の被吸着物（板状体）１と紙１２を積載する第１のテーブルであり、紙１２は被吸着物１の表面に疵を付けないために積まれている。吸着パッド６１は真空ポンプで吸引される真空パッドなどであり、リンク機構６３に接続されている。リンク機構６３は被吸着物１の両端側の吸着パッド６１のみを持ち上げるための機構であり、動作シリンダ６４はリンク機構６３を駆動させるためのシリンダである。これらの吸着パッド６１やリンク機構６３等はアーム６２に取り付けられている。

次に、この装置の動作を説明する。まず図５（ａ）において、アーム６２が下降することで吸着パッド６１が最上段の紙１２と被吸着物１の方に移動し、吸着パッド６１が紙１２を通して被吸着物１を吸引する（紙１２はクラフト紙等でありかなり通気性はよい。）。

次に、動作シリンダ６４が動作し、リンク機構６３により被吸着物１の両端側の吸着パッド６１のみが図５（ｂ）のように持ち上げられ一対の被吸着物１と紙１２は弓状にそり上げられながら持ち上げられる。

特開２００５−３４０３６２号公報特開昭５９−１８２１３５号公報

しかしながら、このような従来の吸着装置および取出装置においても、やはり１枚目の被吸着物に２枚目の被吸着物が張り付いてくる場合があり、非吸着物を確実に１枚づつ分離するためには十分ではなかった。また、このような装置では、被吸着物全体を湾曲させるため特に両端側の吸着パッドの吸引力を強くする必要があり、この吸着部でシート状の被吸着物にしわができてしまうという問題もあった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、シート状の被吸着物の複数枚が積層されたスタックからシート状の被吸着物を取り出す際に、より確実に２枚目のシート状の被吸着物から１枚目のシート状の被吸着物を分離でき、シート状の被吸着物にしわ等の永久歪みが生じることが低減された被吸着物の吸着装置および取出装置を提供することを目的とする。

本発明は、シート状の被吸着物を吸着する吸着装置であって、シート状の被吸着物を吸着する吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む吸着装置である。

本発明の吸着措置は、吸着面に多孔を有することが好ましい。また、吸着面に連通多孔質部材を備えることが好ましい。また、吸着面に複数の吸着パッドを備えることが好ましい。また、吸着面に静電チャックを備えることが好ましい。

さらに、本発明は、上記吸着装置を備えたことを特徴とする被吸着物の取出装置にも関する。

本発明によれば、より確実に２枚目のシート状の被吸着物から１枚目のシート状の被吸着物を分離でき、シート状の被吸着物にしわ等の永久歪みを生じさせることが低減される。

本発明の第一の実施形態を説明するための断面模式図である。（ａ）〜（ｄ）は第一の実施形態の吸着工程を順に示す図である。本発明の第二の実施形態を説明するための断面模式図である。（ａ）〜（ｅ）は第二の実施形態の吸着工程を順に示す図である。本発明の第三の実施形態を説明するための断面模式図である。（ａ）〜（ｅ）は第三の実施形態の吸着工程を順に示す図である。本発明の第四の実施形態を説明するための断面模式図である。（ａ）〜（ｄ）は第四の実施形態の吸着工程を順に示す図である。従来の吸着装置を示す断面模式図である。（ａ）、（ｂ）は従来の吸着装置の吸着工程を順に示す図である。従来の吸着装置の分離原理を説明するための断面模式図である。本発明の吸着装置の分離原理を説明するための断面模式図である。（ａ）〜（ｃ）は１枚目の被吸着物と２枚目の被吸着物の分離工程を順に示す図である。

＜第一の実施形態＞
図１を用いて、本実施形態を説明する。図１は本発明の吸着装置の第一の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の吸着装置２がシート状の被吸着物１を吸着させて持ち上げるまでの各工程を順に示している。なお図１においては本発明の趣旨を理解しやすいように実際の形状を誇張して記載している。

図１（ａ）において、複数のシート状の被吸着物１がステージ１１上に積層されており、本実施形態の吸着装置２を用いることにより、このシート状の被吸着物１を最上部から１枚ずつ吸着させて取り出すことができる。本発明の吸着装置２は、シート状の被吸着物を吸着する面である吸着面２１が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含むことを特徴とするものである。ここでいう凹凸を有する曲面とは、シート状の被吸着物１がしわ等の永久歪みを生じることなく密着し得る程度の緩やかな曲面の隆起を意味するものであり、その曲面の曲率半径はシート状の被吸着物１にしわが発生しない程度の曲率半径以上とすることが好ましい。また少なくとも１対の凹凸とは、凹部のみ又は凸部のみでは足りず、凹部および凸部の両方を各々１つ以上有することを意味する。具体的な形状としては、その縦断面の形状が図１に示す吸着面２１のような緩やかな波状であることが好ましく、その場合の凹凸の数は１対以上で、シート状の被吸着物１の長辺方向の長さ１５００ｍｍ当たりで凹凸の段差は５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。

本実施形態において、吸着装置２の吸着面２１には多孔２２が設けられており、吸引口２３から真空ポンプ等の減圧装置（図示せず）により吸着装置２の内部を減圧することにより、シート状の被吸着物１を吸着面２１に吸引することができる。

次に、本実施形態の吸着装置２の使用方法を説明する。まず、吸着装置２は図示しないエアシリンダー機構等に取り付けられており、図１（ａ）に示す位置からステージ１１上に積層されたシート状の被吸着物１の方へ降下された状態で、吸引口２３に接続された減圧機構を作動させ吸着装置２の内部を減圧する。これにより、吸着装置２の内部が陰圧となり、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１とが静電気力により一体となったまま、吸着装置２の吸着面２１の凹凸を有する曲面形状に沿って吸着され、図１（ｂ）に示す状態となる。このとき、図１（ｂ）に示すように吸着装置２の吸着面２１が凹凸を有する曲面形状であるので、シート状の被吸着物１および２枚目のシート状の被吸着物８１が凹凸を有する曲面形状となることにより、後述する原理により１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１との間に複数の空間部が形成されるため、１枚目のシート状の被吸着物１は２枚目のシート状の被吸着物８１と分離された図１（ｃ）に示す状態となり、同時に持ち上げられることが防止される。

さらに、吸着装置２を図１（ｃ）に示す状態から図１（ｄ）に示す状態まで上昇させることにより、ステージ１１に積層されたシート状の被吸着物のうち最上部の１枚のみを取り出すことができる。

図６に吸着面が下に凸で構成された従来の方式の分離原理を、図７に本方式の分離原理を示す。図６にしめすように吸着面１０１が凸面である場合、吸着面１０１に吸引された１枚目のシート状の被吸着物１０２は吸着面１０１に倣って吸着する一方２枚目の被吸着物１０３は吸着面１０１からの吸引力が作用しておらず、静電気力のみで吸着している。ところでこのような曲面に吸着された２枚目のシート状の被吸着物１０３は、図６に示すように自重及び、曲面の形状で形成された曲率半径と材質の持つ剛性（ヤング率やポアソン比）により復元力が働き、分離する方向（図６中矢印に示すように吸着面１０１に対して法線方向１０４）に力が働き、２枚目のシート状の被吸着物１０３は分離されようとする。しかしながらこのような状態で静電気力が高いと２枚目のシート状の被吸着物１０３の自重および復元力だけでは分離できず、２枚目のシート状の被吸着物１０３が密着したままとなってしまうことがあった。

一方、図７に本発明の原理図をしめす。図７に示すように吸着面１１１は凹凸状曲面を少なくとも１対以上保有している。このような吸着面形状の場合、図７（ａ）に示すように吸着面１１１に吸引された１枚目のシート状の被吸着物１１２は吸着面１１１に倣って吸着する一方、静電気で吸着された２枚目のシート状の被吸着物１１３は図７（ｂ）に示すように自重及び曲面の形状で形成された曲率半径と材質の持つ剛性（ヤング率やポアソン比）により復元力が働き、吸着面１１１の法線方向１１４以外に吸着面１１１に対して水平方向１１５にも分離力が働くことになる。一般的に静電気力は水平方向に対する抗力が低く、水平力が働くことにより空間部１１６が形成され、図７（ｃ）に示すように容易に分離される。

本発明においては、上記のような構成により、より確実に１枚目のシート状の被吸着物１１２から２枚目のシート状の被吸着物１１３を分離できる。また、吸着面１１１を少なくとも１対の凹凸を有する曲面形状とすることにより、従来のように下に凸のみの形状とした場合などと比べて、吸着面１１１の曲率半径を小さくできるため、吸着面１１１に保持された被吸着物１１２，１１３の曲げなどの変形に対する剛性が高くなり、しわ等の永久歪みが生じることが防止される。なおの上記吸着面１１１の曲率半径に関しては材料の塑性変形が発生するよりは大きくなるように選択することは当然の設計事項である。

本発明においては、シート状の被吸着物１の具体例として、厚みが２５〜５０μｍのＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミドなどの基材に電極が形成されたＦＰＣ基板などが挙げられ、その中でも、積層した場合に１枚目と２枚目が分離しにくいポリイミド製ＦＰＣ基板などに対して、本発明の吸着装置は好適に用いることができる。なお、本発明が適用されるシート状の被吸着物１は、上記のものに限られず、ある程度の可撓性を有する部材からなるシート状の被吸着物１であれば、本発明を適用することができる。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態は、シート状の被吸着物を吸着する面である吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む点で第一の実施形態と同様であるが、第一の実施形態とは吸着装置の吸引機構として可撓性の連通多孔質体を用いる点が異なるものである。

図２を用いて、本実施形態を説明する。図２は本発明の吸着装置の第二の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）〜（ｅ）は本実施形態の吸着装置３がシート状の被吸着物１を吸着させて持ち上げるまでの各工程を順に示している。

本実施形態の吸着装置３において、被吸着物が吸着される面である吸着面３１は、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含んでおり、可撓性ではあるが実質的に塑性変形しない部材から構成されている。なお、凹凸の説明については、第一の実施形態と同様である。

本実施形態において、吸着面３１は上下に連通した連通孔３２ａを多数有する連通多孔質体３２の下面である。吸着装置３の吸引口３３には図示しない真空ポンプ等の減圧装置が接続されており、吸着装置３の内部を減圧することにより、シート状の被吸着物１を連通多孔質部材３２の吸着面３１に吸引することができる。ここで、連通多孔質体３２は、少なくとも上下方向に伸縮可能な材料からなるものである。より具体的には、例えば、連通孔３２ａを多数有するスポンジ体（例えばイノアック製のメラミンフォーム ”バソテクト”）などが挙げられる。

次に、本実施形態の吸着装置３の使用方法を説明する。まず、吸着装置３は図示しないエアシリンダー機構等に取り付けられており、図２（ａ）に示す位置からステージ１１上に積層されたシート状の被吸着物１の方へ降下され、図２（ｂ）に示す位置に移動する。連通多孔質体３２は上記のような性質により、シート状の被吸着物１に圧接される際に、図２（ｂ）にしめすように吸着面３１がシート状の被吸着物１の形状に合わせて平らになる。

この図２（ｂ）に示すような吸着装置３の吸着面３１がシート状の被吸着物１と密着した状態で、吸引口３３に接続された減圧機構を作動させ吸着装置３の内部を減圧する。これにより、連通多孔質体３２の連通孔３２ａの内部が陰圧となり、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１とが静電気力により一体となったまま、吸着装置３の吸着面３１に吸着される。

次に、吸着装置３を、内部を陰圧に保ったまま、エアシリンダー機構等により図２（ｂ）に示す位置から図２（ｃ）に示す位置に上昇させる。このとき、連通多孔質体３２は、シート状の被吸着物１方向への圧接から開放されるため、吸着面３１に凹凸を有する元の曲面形状に戻る。なお、連通多孔質体３２は上下方向に伸縮可能な部材であるが、図２（ｃ）の状態で吸着装置３の内部が陰圧に保たれていることのみでは、吸着面３１が平らになることのないようなある程度の剛性を有する部材である。

図２（ｃ）に示すように吸着装置３の吸着面３１が凹凸を有する曲面形状となり、１枚目のシート状の被吸着物１および２枚目のシート状の被吸着物８１も凹凸を有する曲面形状となることにより、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１との間に分離する方向に力が発生され複数の空間部が形成されるため、１枚目のシート状の被吸着物１は２枚目のシート状の被吸着物８１と分離された図２（ｄ）に示す状態となり、同時に持ち上げられることが防止される。

さらに、吸着装置３を図２（ｄ）に示す状態から図２（ｅ）に示す状態まで上昇させることにより、ステージ１１に積層されたシート状の被吸着物のうち最上部の１枚のみを取り出すことができる。

上記のような構成により、より確実に２枚目のシート状の被吸着物８１から１枚目のシート状の被吸着物１を分離できる。また、吸着面３１を少なくとも１対の凹凸を有する曲面形状とすることにより、従来のように下に凸のみの形状とした場合などと比べて、吸着面３１の曲率半径を小さくできるため、吸着面３１に保持された被吸着物の曲げなどの変形に対する剛性が高くなり、しわ等の永久歪みが生じることが防止される。

＜第三の実施形態＞
本発明の第三の実施形態は、シート状の被吸着物を吸着する面である吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む点で第一の実施形態と同様であるが、第一の実施形態とは吸着装置の吸引機構として複数の吸着パッドを用いる点が異なるものである。

図３を用いて、本実施形態を説明する。図３は本発明の吸着装置の第三の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）〜（ｅ）は本実施形態の吸着装置４がシート状の被吸着物１を吸着させて持ち上げるまでの各工程を順に示している。

本実施形態の吸着装置４において、被吸着物が吸着される面である吸着面４１は、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含んでおり、実質的に変形しない部材から構成されている。なお、凹凸の説明については、第一の実施形態と同様である。

本実施形態において、図３（ａ）に示すように吸着装置４の吸着面４１側には複数の吸着パッド４２が設置されている。吸引口４３には図示しない減圧装置が接続されており、パイプ４４を通して吸着パッド４２を陰圧にすることにより、シート状の被吸着物１を吸着面４１に吸引することができる。ここで、吸着パッド４２のパッド部は図示するように蛇腹状になっており吸着前は吸着面４１より下方向にあるものの、吸着時には吸着面４１より退避する方向に縮み、吸着面４１に被吸着物１が張り付く。

次に、本実施形態の吸着装置４の使用方法を説明する。まず、吸着装置４は図示しないエアシリンダー機構等に取り付けられており、図３（ａ）に示す位置からステージ１１上に積層されたシート状の被吸着物１の方へ降下され、図３（ｂ）に示す位置に移動する。

この図３（ｂ）に示すように、吸着装置４の吸着パッド４２の各々が１枚目のシート状の被吸着物１と密着した状態で、吸引口４３に接続された減圧機構を作動させ吸着パッド４２を陰圧にする。これにより、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１とが静電気力により一体となったまま、吸着パッド４２に吸着される。

さらに、減圧機構によりパイプ４４の内部を減圧することにより、伸びた状態であった吸着パッド４２の蛇腹部が収縮して図３（ｃ）に示す状態となり、１枚目のシート状の被吸着物１および２枚目のシート状の被吸着物８１は吸着面４１に応じた形状に可塑変形する。これにより、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１との間に前述したように分離する方向に分離力が働き複数の空間部が形成されるため、１枚目のシート状の被吸着物１は２枚目のシート状の被吸着物８１と分離された図３（ｄ）に示す状態となり、同時に持ち上げられることが防止される。

さらに、吸着装置４を図３（ｄ）に示す状態から図３（ｅ）に示す状態まで上昇させることにより、ステージ１１に積層されたシート状の被吸着物のうち最上部の１枚のみを取り出すことができる。

上記のような構成により、より確実に２枚目のシート状の被吸着物８１から１枚目のシート状の被吸着物１を分離できる。また、吸着面４１を少なくとも１対の凹凸を有する曲面形状とすることにより、従来のように下に凸のみの形状とした場合などと比べて、吸着面４１の曲率半径を小さくできるため、吸着面４１に保持された被吸着物１の曲げなどの変形に対する剛性が高くなり、しわ等の永久歪みが生じることが防止される。

＜第四の実施形態＞
本発明の第四の実施形態は、シート状の被吸着物１を吸着する面である吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む点で第一の実施形態と同様であるが、第一の実施形態とは吸着装置の吸引機構として静電チャックを用いる点が異なるものである。

図４を用いて、本発明の第四の実施形態を説明する。図４は本発明の吸着装置の第四の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の吸着装置５がシート状の被吸着物１を吸着させて持ち上げるまでの各工程を順に示している。

本実施形態において、吸着装置５は静電チャック５２を備えており、この静電力によりシート状の被吸着物１を静電チャック５２の吸着面５１に吸着させることができる。なお静電チャックの吸引力がより有効となるため、被吸着物は樹脂性のフィルム材に金属性の電極が形成されたＦＰＣなどが最適である。

次に、本実施形態の吸着装置５の使用方法を説明する。まず、吸着装置５は図示しないエアシリンダー機構等に取り付けられており、図４（ａ）に示す位置からステージ１１上に積層されたシート状の被吸着物１の方へ降下された状態で、静電チャック５２を作動させることにより、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物８１とが静電気力により一体となったまま、吸着装置５の吸着面５１に吸着されて、図４（ｂ）に示す状態となる。このとき、図４（ｂ）に示すように吸着装置５の吸着面５１が凹凸を有する曲面形状であるため、１枚目のシート状の被吸着物１および２枚目のシート状の被吸着物８１も凹凸を有する曲面形状となることにより、１枚目のシート状の被吸着物１と２枚目のシート状の被吸着物１との間に前述したように分離力が働き、１枚目のシート状の被吸着物１は２枚目のシート状の被吸着物８１と分離された図４（ｃ）に示す状態となり、同時に持ち上げられることが防止される。

さらに、吸着装置５を図４（ｃ）に示す状態から図４（ｄ）に示す状態まで上昇させることにより、ステージ１１に積層されたシート状の被吸着物のうち最上部の１枚のみを取り出すことができる。

上記のような構成により、より確実に２枚目のシート状の被吸着物８１から１枚目のシート状の被吸着物１を分離できる。また、吸着面５１を少なくとも１対の凹凸を有する曲面形状とすることにより、従来のように下に凸のみの形状とした場合などと比べて吸着面５１の曲率半径を小さくできるため、吸着面５１に保持された被吸着物の曲げなどの変形に対する剛性が高くなり、しわ等の永久歪みが生じることが防止される。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、シート状の被吸着物１を吸引するために上記以外の機構を適用しても構わない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１（１枚目の）シート状の被吸着物、１１ステージ、１２紙、２第一の実施形態の吸着装置、２１吸着面、２２多孔、２３吸引口、３第２の実施形態の吸着装置、３１吸着面、３２連通多孔質部材、３２ａ連通孔、３３吸引口、４第３の実施形態の吸着装置、４１吸着面、４２吸着パッド、４３吸引口、４４パイプ、５第四の実施形態の吸着装置、５１吸着面、５２静電チャック、６吸着装置、６１吸着パッド、６２アーム、６３リンク機構、６４動作シリンダ、８１２枚目のシート状の被吸着物、１０１，１１１吸着面、１０２，１１２１枚目のシート状の被吸着物、１０３，１１３２枚目のシート状の被吸着物、１０４，１１４法線方向、１１５水平方向。

Claims

シート状の被吸着物を吸着する吸着装置であって、シート状の被吸着物を吸着する吸着面が、少なくとも１対の凹凸を有する曲面を含む吸着装置。
前記吸着面に多孔を有することを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
前記吸着面に連通多孔質部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。
前記吸着面に複数の吸着パッドを備えたことを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
前記吸着面に静電チャックを備えたことを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の吸着装置を備えたことを特徴とする被吸着物の取出装置。